CN112839770A - 用于操作物体的系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于操作物体的系统(100)。此外，本发明涉及一种用于运行用于操作物体的系统(100)的方法。该系统(100)包括用于利用工具(210)、特别是铣削工具来加工工件的机床(200)，该机床具有工具接口(220)，该工具接口具有工作主轴(230)。此外，工具接口(220)具有用于将压缩空气输送给布置在工具接口(220)中的工具(210)的输送件。在工具接口(220)上布置有一个可用压缩空气来运行的负压保持装置(250)并且压缩空气可通过用于压缩空气的输送件输送到负压保持装置(250)上。

Description

用于操作物体的系统
技术领域
本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分所述的用于操作物体的系统，该系统具有用于利用工具、特别是铣削工具来加工工件的机床，该机床具有带有工作主轴的工具接口，其中所述工具接口包括用于将压缩空气输送至布置在工具接口中的工具的输送件。此外，本发明还涉及一种用于运行用于操作物体的系统的方法。
背景技术
在现有技术中已知用于加工工件的机床，像比如用于加工金属的铣床。通常，这样的机床具有附加的操作装置，其将待加工的工件引入到机床中或在加工之后将工件从机床移除。
例如，由文献DE 2015 207 933 A1已知一种用于加工玻璃板的方法。
此外，由文献DE 10 2010 002 019 A1已知一种机床和一种用于加工工件的方法。
现有技术的缺点在于，用于自动地加工工件的已知的机床包括一个附加的操作装置，该操作装置对于工件的移动是必需的。这种操作装置具有独立于机床的驱动器并且因此是成本高昂的。此外，它们附加地需要在机床的规划和设计中必须考虑的空间方面的容量。
发明内容
为了克服现有技术的缺点，提出了一种基于机床的操作装置，其可以尽可能有效地承担操作装置的任务。
根据本发明，该任务在用于操作物体的系统方面通过权利要求1的主题来解决、在用于运行用于操作物体的系统的方法方面通过权利要求10的主题来解决。
根据本发明的系统的有利的和适宜的设计方案在从属权利要求中说明。
本发明基于这样的构思，即在工具接口上布置可用压缩空气运行的负压保持装置并且压缩空气可通过用于压缩空气的输送件输送给负压保持装置。
根据本发明的系统的优点在于，在机床运行时用于连接工具的工具接口被用于连接一个负压保持装置。在此，压缩空气的输送件直接连接到负压保持装置上并且作为工作介质用于其操纵。
在现有技术中，机床应理解为借助工具来制造工件的机器，其中，机器预设或控制工件与工具之间的相对运动。这种机床的示例是铣床或车床。
工作主轴描述了工具接口的一个重要的核心元件。该工作主轴包括必须足够刚性的轴，以便因出现的径向力尽可能小地弯曲。通常，刚性取决于轴的直径、材料和长度。较大的直径导致较高的惯性矩，这提高用于加速的能量消耗。轴的动态特性具有重要意义。附加地，具有驱动器和支承件的旋转轴形成可振动的系统，该可振动的系统在达到其临界转速时会变得不稳定。在运行中出现的温度通常通过冷却剂或冷却润滑剂降低，其方式是，冷却剂或冷却润滑剂通过回转接头(Drehdurchführung)或轴中的轴向孔被引导至工具。工具本身在此同样具有小孔，冷却剂可通过该小孔流出并且由此能够冷却工具和工件。附加地，引入压缩空气也是必要的，以便例如去除切屑、冷却剂或润滑剂残留。用于运行负压保持装置的压缩空气的输送件在此可以通过单独的管路、通过轴的现有的孔或者通过回转接头来实施。例如，已知的中空柄锥体(Hohlschaftkegel，HSK)或帽夹持器(Capto-Halter)可以被装载到工具接口中。这种类型的保持部，也如工作主轴本身一样，具有用于压缩空气或冷却润滑剂的回转接头，该回转接头可以用于为负压保持装置供给压缩空气并且用于使其运行。
根据一种优选的实施方式，负压保持装置被构造用于产生根据伯努利原理(Bernoulli-Prinzip)作用的保持力，以用于固定物体。由于机床中的具体工作环境，其特征尤其在于冷却剂残留和切屑形成，所以不能考虑文丘里喷嘴(Venturidüsen)和抽吸装置，因为它们会抽吸所有的残留。附加地，它们具有仅能抓握或保持闭合的表面的缺点。根据伯努利原理工作的负压保持装置、也称作伯努利抓具在机床的工作环境中特别适合，因为利用超压进行工作。超压也可以被引入以用于吹走冷却剂或润滑剂残留以及切屑。伯努利抓具被布置在工具接口上。由此，虽然主轴不再能够被转动，然而工具接口能够在工作空间中行进。在此，工件可以被任意地拾取和放置。例如，工件可以被放置在夹紧装置中、在传送带上或在转出位置上。
为了也保持带有多孔的或不规则的表面的物体，负压保持装置具有至少两个平行布置的保持头，以用于根据伯努利原理来固定物体。在此，附加地能够实现如下优点，即在不会使得物体本身变形的情况下实现对于物体的固定。
根据另一种优选的实施方式，负压保持装置具有柔性构造的接触层，该接触层与待固定的物体相对地定向。由此例如实现如下优点，即待保持的物体的不规则的表面可以被更好地补偿并且因此可以更可靠地构造保持力。例如，接触层被构造为可逆弹性的。这例如可以利用泡沫材料样的材料来实现。
为了改善物体的附着，接触层由防滑的塑料材料构成。例如，橡胶状的材料是适合的，因为物体的滑动通过橡胶状的表面变得困难。
根据一种特别优选的实施方式，负压保持装置的平行布置的保持头分别具有用于输送压缩空气的接口。由此例如实现以下优点，即两个保持头的吸力可以彼此分开地被控制。这可以通过例如精确地控制拾取和放置的方式使得易于物体的操作。
为了附加地改进对于操纵的控制，系统还具有用于控制负压保持装置的压缩空气阀。例如，至少一个3/2换向阀可用于系统的控制。
根据一种附加的实施方式，该系统包括工具库，其中，负压保持装置可以被布置在工具库中。由此，能够将负压保持装置与通常的工具一样布置在工具库中。例如，如果工件在机床上已经借助铣削工具进行了加工，则该机床随后可以自动地从工具接口移除铣削工具。随后，可以将负压保持装置从工具库中取出并布置在工具接口上。因此，机床变成操作装置并且可以借助压缩空气清洁并且运走工件。不再需要单独的操作装置。为了使该过程完全自动化，该系统具有一个工具更换装置。
关于用于运行用于操作物体的系统的方法，该任务通过权利要求10的特征来实现。根据本发明的这种方法包括根据前述实施方式中的任一种的系统。此外，该方法包括以下步骤：提供具有工具接口的机床，该工具接口具有工作主轴；将可利用压缩空气运行的负压保持装置布置到工具接口上并且通过经由输送件输送压缩空气来运行负压保持装置。由此得到与结合根据本发明的系统所解释的优点类似的优点。
根据一种特别优选的实施方式，在布置可用压缩空气运行的负压保持装置之前，借助压缩空气通过污物和切屑的输送来清洁机床。
例如，负压保持装置借助压缩空气阀、尤其是借助3/2换向阀来控制。
为了优化工件的加工，工具接口的工作主轴被行进以用于在工作空间中拾取和放置工件。当工件在机床中已经借助铣削工具进行了加工时，机床可以接着借助工具更换装置从工具接口上移除铣削工具并将其布置在工具库中。然后，机床从工具库中取出负压保持装置并且将其布置在工具接口上。因此，机床变成操作装置并且可以在需要时借助压缩空气来清洁工件并且接着将其运走。工件可以任意地被拾取和放置。例如，工件可以被存放在夹紧装置中、传送带上或转出位置中。单独的操纵装置不再是必需的，因为机床可以与负压保持装置相结合地自主地执行整个过程。
附图说明
本发明的实施例在附图中示出并且在下面进行详细描述。
在图中：
图1示出了现有技术中的机床的示意图；
图2示出具有负压保持装置的机床的示意图；
图3示出了负压保持装置的透视图，并且
图4示出了负压保持装置的另一透视图。
具体实施方式
图1示出了现有技术中的机床200的示意图。该机床200包括一个可封闭的工作空间202，具有工具210的工具接口220位于该工作空间中。工具210被装载到工作主轴230中并且可以在工作空间202中任意地行进。
工具210制造或加工工件260，该工件布置在工作空间202内。接着必须将已完成加工的工件260再次从工作空间202中移除。这手动地或借助操作装置(未示出)进行。在成本高昂的机床中，为了移除经加工的工件也使用例如机器人和传送带。机器人和传送带通常都占据大量空间，这导致附加的成本。
工作主轴230描述了工具接口220的一个重要元件。在机床200的运行期间，产生通常通过冷却剂或冷却润滑剂来降低的高温，其方式是，冷却剂或冷却润滑剂通过回转接头或工作主轴230中的轴向孔被引导至工具210。例如，工具210本身包括小孔(未示出)，冷却剂可通过该小孔流出，从而可以冷却工具210和工件260。附加地，也需要引入压缩空气，以便例如移除切屑、冷却剂或润滑剂残留。
图2示出了具有负压保持装置250的机床200的示意图。为了运行负压保持装置250，通过工作主轴230中的为冷却液设置的孔或者通过用于冷却的回转接头，将压缩空气施加到负压保持装置250上。在这里，冷却剂残留必须事先从输送件中排出。替代地或附加地，可以通过单独的管路实现将压缩空气输送到负压保持装置250。在此，能够免除冷却剂残留的吹出。
例如，工具更换装置(未示出)可位于工作空间202中。工具更换装置被设置用于从工具接口220移除工具210并用另一工具210来替代。在此，例如工具库位于工作空间202中，该工具库适合于容纳和交出多个工具。例如，负压保持装置250可以像普通的工具一样布置在工具库中，并且因此可以在工具接口220处由工具更换装置来装载。因此，机床200变成操作装置100并且可以在需要时借助压缩空气清洁工件260并且接着将其运走。工件260可以任意地拾取和放置。例如，工件260可以被放置在夹紧装置中、传送带上或转出位置中。
图3示出了负压保持装置250的透视图。负压保持装置250产生根据伯努利原理作用的保持力，以用于固定物体(伯努利抓具)。伯努利抓具利用超压工作，并且因此除了抓取功能之外也可以用于吹走冷却剂或润滑剂残留以及切屑。负压保持装置250具有两个平行布置的保持头252，由此也可以固定具有多孔或不规则表面的物体。通过两个平行的保持头252，在固定时产生两个间隔开的力，该力能够实现物体的无变形的提升和运输。
负压保持装置250的平行布置的保持头252中的每个保持头都具有各自的用于输送压缩空气256的接口。由此，两个保持头252的吸力可以彼此分开地控制。这例如可以通过保持头252的不同的保持力来精确地控制拾取和放置，而使物体的操作变得容易。例如，负压保持装置250可以具有压缩空气阀、例如3/2换向阀，以用于控制负压保持装置250。
负压保持装置250具有柔性构造的接触层254。接触层254与待固定的物体相对地定向并且改进对于不规则表面的固定。通过柔性的接触层254更好地补偿不规则的表面，由此更可靠地构成保持力。例如，可以通过另外由防滑的塑料材料构成接触层254来改进对于物体的固定。由此，增大了附着的物体相对于接触层254的摩擦，并且使得滑动变得困难。
图4示出了负压保持装置250的另一透视图。省略对前面的附图的相同特征的重复描述。
所有结合本发明的各个实施方式阐述和示出的特征可以以不同的组合在根据本发明的主题中被设置，以便同时实现其有利的作用。
本发明的保护范围通过权利要求给出，并且不受说明书中所说明的或者附图中所示出的特征限制。
附图标记列表
100 用于操作物体的系统；
200 机床；
202 工作空间；
210 工具；
220 工具接口；
230 工作主轴；
250 负压保持装置；
252 保持头；
254 接触层；
256 用于输送压缩空气的接口；
260 工件。

Claims (13)

1.一种用于操作物体的系统(100)，包括：
用于利用工具(210)、特别是铣削工具来加工工件(260)的机床(200)，所述机床具有工具接口(220)，所述工具接口具有工作主轴(230)，
其中，所述工具接口(220)具有用于将压缩空气输送给布置在所述工具接口(220)中的工具(210)的输送件，
其特征在于，
在所述工具接口(220)上布置有能够利用压缩空气来运行的负压保持装置(250)，并且压缩空气能够通过用于压缩空气的输送件输送到所述负压保持装置(250)上。
2.根据权利要求1所述的用于操作物体的系统，其特征在于，所述负压保持装置(250)被构造用于产生根据伯努利原理作用的保持力，以用于固定物体。
3.根据权利要求1或2所述的用于操作物体的系统(100)，其特征在于，所述负压保持装置(250)具有至少两个平行地布置的保持头(252)，以用于根据伯努利原理来固定住物体。
4.根据前述权利要求中任一项所述的用于操作物体的系统(100)，其特征在于，所述负压保持装置(250)具有柔性构造的接触层(254)，所述接触层与待固定的物体相对地定向。
5.根据权利要求4所述的用于操作物体的系统(100)，其特征在于，所述接触层(254)由防滑的塑料材料构成。
6.根据前述权利要求中任一项所述的用于操作物体的系统(100)，其特征在于，所述负压保持装置(250)的平行布置的保持头(252)分别具有用于输送压缩空气的接口(256)。
7.根据前述权利要求中任一项所述的用于操作物体的系统(100)，其特征在于，所述系统(100)还具有用于控制所述负压保持装置(250)的压缩空气阀。
8.根据前述权利要求中任一项所述的用于操作物体的系统(100)，其特征在于，所述系统(100)包括工具库，其中所述负压保持装置(250)能够被布置在所述工具库中。
9.根据权利要求8所述的用于操作物体的系统(100)，其特征在于，所述系统(100)具有工具更换装置。
10.一种用于运行根据权利要求1至9中任一项所述的用于操作物体的系统(100)的方法，所述方法具有以下步骤：
-提供具有工具接口(220)的机床(200)，该工具接口具有工作主轴(230)，
-将能够用压缩空气来运行的负压保持装置(250)布置到所述工具接口上，以及
-通过经由输送件(240)输送压缩空气来运行负压保持装置(250)。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，在布置能够利用压缩空气运行的负压保持装置(250)之前，借助压缩空气通过输送件(240)来清洁所述机床(200)的污物和切屑。
12.根据权利要求10或11所述的方法，其特征在于，所述负压保持装置(250)借助压缩空气阀、尤其是借助3/2换向阀来控制。
13.根据权利要求10至12中任一项所述的方法，其特征在于，所述工具接口(220)的工作主轴(230)被行进以用于在工作空间中拾取和放置工件。
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