CN114502486A

CN114502486A - 装载设备

Info

Publication number: CN114502486A
Application number: CN202080069487.2A
Authority: CN
Inventors: 雨果·乔治·戴瑞克; 史蒂文·保罗·亨特; 詹姆斯·理查德·菲利普·亨特利
Original assignee: Renishaw PLC
Current assignee: Renishaw PLC
Priority date: 2019-08-08
Filing date: 2020-08-03
Publication date: 2022-05-13
Also published as: EP3772477A1; WO2021023984A1; US20220267097A1; EP4010274A1

Abstract

一种用于定位设备的托板装载机，该托板装载机包括至少两个托板舱和至少一个中间构件，该至少两个托板舱和该至少一个中间构件被布置成使得至少两个托板舱定位在该中间构件的不同侧上，使得至少一个托板可以：i)从一个托板舱被驱动到另一个托板舱、以及ii)从一个托板舱被驱动到定位设备，其中该设备包括协作引导特征，这些协作引导特征在至少一个托板的下侧上以及在中间构件和托板舱中的一个或多个上，这些协作引导特征用于在托板移动跨越中间构件/托板舱时沿着预定路径引导该托板和/或用于控制该托板围绕竖直轴线的旋转取向。

Description

装载设备

本发明涉及一种装载设备(也称为“装载系统”)，特别是托板装载机。特别地，本发明涉及一种用于定位设备(比如坐标定位设备，例如用于坐标测量机器(CMM))的托板装载机。

用于诸如CMM等定位设备的托板装载机是已知的。

CMM托板装载机典型地包括位于CMM旁边并且使得一个或多个托板(每个托板可以运送一个或多个零件)被装载到CMM上/从其卸下的台状结构。每个托板都可以被移动到托板装载机上的“转移位置”和从该转移位置移走；该位置即是托板和零件可以从装载设备被转移到CMM或从CMM被转移到装载设备的位置。典型地，托板装载机是独立式的，并且没有刚性地固定到CMM上。

已知的装载设备包括旋转台。旋转台包括两个托板舱(pallet bay)，这两个托板舱可以绕轴线旋转，以便将两个托板舱中的一个或另一个托板舱带至转移位置，使得托板和零件然后可以被移动到CMM上(或者反之亦然)。

另一种已知的装载设备是穿梭台，该穿梭台包括多个托板舱(例如，四个)和一个穿梭构件，该穿梭构件可以在转移位置与跟托板舱中的任一个相邻的位置之间移动。相应地，穿梭构件可以从托板舱中的任一个接纳其上带有零件的托板，并将该托板运送到转移位置，使得托板和零件然后可以被移动到CMM上(或者反之亦然)。

本发明涉及一种改进的托板装载机。

根据本发明的第一方面，提供了一种设备，该设备包括至少一个托板和至少一个托板装载机，该至少一个托板装载机用于储存多个托板，这些托板可以从托板装载机转移到定位设备的托板接纳构件上，该托板接纳构件定位在托板装载机附近，该设备包括协作引导特征，这些协作引导特征在至少一个托板的下侧上以及托板装载机的至少一部分上，这些协作引导特征用于在托板移动跨越托板装载机的至少所述部分时沿着预定路径引导托板和/或用于控制托板的旋转取向。

托板装载机可以包括至少两个托板舱和至少一个中间构件。中间构件可以被布置成使得托板可以被驱动跨越中间构件i)从一个托板舱到达另一个托板舱、以及ii)从一个托板舱到达定位设备。中间(或“转移”)平台可以被配置成相对于至少两个托板舱不可移动。例如，中间构件可以固定到托板舱，使得在正常使用/操作中，该中间构件不被设计或配置成相对于托板舱可移动。而是，中间构件被设计/配置成保持静止。提供这种不可移动(或“静止”或“固定”)的中间(或“转移”)构件可以避免需要移动构件而将舱之间的托板运送到定位设备/从定位设备运送舱之间的托板(例如，运送到所谓的转移位置/从该转移位置运送)。

如上所提及的，托板装载机可以包括台状结构，用于定位在定位设备(比如CMM)旁边。台/台状结构可以包括至少两个托板舱。台/台状结构可以包括至少一个中间构件。相应地，托板装载机可以包括支撑结构(例如，一个或多个腿和/或脚)，用于将至少两个托板舱(以及可选地至少一个中间构件)支撑在升高离开底板的位置。台可以是独立式的，因为它没有刚性地固定或安装到定位设备上，例如使得定位设备和/或台的振动和/或轻微运动/变形不会被传递至彼此。可选地，可以例如通过一个或多个紧固件将台紧固到定位设备旁边的底板上，以阻止其移动离开位置。

如以下更详细解释的，所谓的转移位置可以在中间(或“转移”)构件上/由其提供。然而，不一定必须是这种情况。例如，当使用时，另一个构件或平台(例如，如以下更详细解释的可伸缩桥)可以位于托板舱/中间构件与定位设备(例如，CMM)之间。因此，此另一个构件或平台可以提供所谓的转移位置。此另一个构件可以是托板装载机的一部分。

托板装载机上的引导特征可以被配置成与托板的下侧上的一个或多个(互补的)引导特征相互作用。这样的引导特征可以一起提供协作引导特征。上述托板舱和/或中间构件中一个或多个可以包括一个或多个引导特征。

协作引导特征可以被配置成当托板沿着托板装载机的至少一部分(例如，沿着中间构件)移动时控制/引导托板的旋转取向(例如，绕竖直轴线)。相应地，托板绕所有三个旋转轴线的旋转取向可以由托板装载机控制/引导。

托板装载机的引导特征(例如，中间构件和/或(一个或多个)托板舱的引导特征)可以被配置成与托板的下侧上的一个或多个引导特征相互作用，以便在托板相对于托板装载机的至少一部分移动/移动跨越该托该板装载机的至少一部分(例如，跨越(一个或多个)托板舱和/或中间构件)时，控制/引导该托板(沿着预定路径/自由度)的(水平)运动。这样的引导(换句话说，预定)路径/自由度/方向可以是线性路径/自由度/方向。换句话说，该设备可以包括协作引导特征，这些协作引导特征在托板的下侧上以及托板装载机(例如，中间构件和托板舱中的一个或多个)上，当托板移动跨越托板装载机的至少一部分(例如，中间构件/托板舱)时，这些协作引导特征控制/引导该托板。换句话说，这样的(协作)引导特征可以被配置成当至少一个托板(沿着预定路径/自由度)相对于托板装载机的至少一部分(例如，托板舱/中间构件)移动/移动跨越该托板装载机的至少一部分时，引导(例如，约束)该至少一个托板的旋转位置和/或侧向位置。例如，这样的引导特征可以被配置成允许托板相对于托板装载机(例如，托板舱和/或中间构件)沿着(第一)预定(例如，线性)路径/自由度(“引导路径/自由度”)移动(例如，被驱动/缓慢地移动)，但是限制/防止托板在与所述预定路径/自由度垂直的自由度上的旋转运动和/或线性运动。相应地，如将理解的，引导特征可以沿着垂直于预定(例如，线性)路径/自由度延伸的维度在两个(相反的)方向上约束/限制托板相对于托板装载机的侧向位置。这可以是针对中间构件以及托板舱的情况(除了下述中间构件上的“退出”位置)。

如将理解的，引导特征可以是“非活动的”或“无动力的”(而不是“活动的”或“有动力的”)引导特征，因为这些引导特征不实现驱动托板相对于托板装载机的任何运动。换句话说，引导特征本身不被驱动(例如，通过机动/动力器件)。而是，引导特征引导托板的运动，其中，这种运动由其他手段(比如操作者)或者如以下更详细解释的驱动机构实现/引起。

引导特征可以被配置成使得托板可以在托板装载机上的至少一个预定位置(例如，中间构件上的至少一个预定位置)处改变该托板可以沿着其移动(例如，沿着其被引导)的路径/自由度。例如，托板装载机(例如，至少中间构件)和/或托板可以被配置成使得在至少一个预定位置(沿着预定/引导路径/自由度)处，托板可以从(第一)引导路径/自由度退出，并且可以沿着不同的路径/方向/自由度移动，该路径/方向/自由度可以被引导或者不被引导(例如，以便该托板可以移动到相对于引导路径/自由度侧向地定位的托板舱中)。例如，托板上的一个或多个引导特征(例如，至少在中间构件上)和托板的下侧上的一个或多个(互补的)引导特征可以被配置成使得托板可以在预定位置处沿着第二自由度移动(例如，以便该托板可以移动到相对于引导路径/自由度侧向地定位的托板舱中)。这样的预定位置可以是两个或多个引导路径/自由度之间的连接处(例如，中间构件上的两组或多组引导特征之间的连接处)。托板装载机(例如，至少中间构件)可以包括一个或多个引导特征，该一个或多个引导特征可以与托板的下侧上的一个或多个(互补的)引导特征相互作用，以便沿着第二预定(例如，线性)路径/自由度(“引导路径/自由度”)引导(例如，约束)至少一个托板的侧向位置。第二引导路径/自由度可以与第一引导路径/自由度正交，但是不一定是这种情况。

托板装载机上(例如，(一个或多个)托板舱和/或中间构件上)的引导特征也可以被配置成(至少部分地)支撑托板的重量。换句话说，引导特征也可以是重量/负载支承构件。

引导特征可以包括非机械构件(例如，非机械支承)；例如(一个或多个)托板舱/中间构件和/或托板上的磁性构件。优选地，引导特征包括机械构件(例如，机械支承)，这些机械构件通过物理接合/接触来促进托板的引导。这样的机械引导构件可以包括旋转支承构件，例如滚珠支承或滚柱支承(因此可以称为旋转引导支承构件)。这样的旋转支承构件可以设置在(一个或多个)托板舱和/或中间构件上。例如，一个或多个托板舱和/或中间构件上的一个或多个引导特征可以包括至少一个可旋转支承构件，例如滚珠支承或滚柱支承。附加地/替代性地，这样的旋转支承构件可以设置在(一个或多个)托板上。滚珠可以是特别优选的引导式支承构件。特别地，滚珠支承构件可以被配置成绕所有三个正交的旋转轴(例如，绕x轴、y轴和z轴)自由旋转。如将理解的，旋转支承构件可以被配置成使得其平移地静止(换句话说，其在三维空间中的位置可以是固定的)。例如，滚珠支承构件可以被包含(或“被困住”)在固定座中，在该固定座中，滚珠支承构件可以在所有三个旋转自由度中自由旋转。

协作引导特征可以彼此接合/互锁/啮合。例如，引导特征可以包括一个构件上的通道(例如“凹槽”、“狭隙”或“凹部”)，另一个构件上的一个或多个引导特征可以被接纳在该通道中。例如，可以在托板的下侧上设置通道，(一个或多个)托板舱和/或中间构件上的一个或多个机械支承(例如，滚珠支承或滚柱支承)可以被接纳在该通道中。如将理解的，可以以多种不同的方式设置通道；例如通过连续特征、特征阵列、静态特征和/或可移动特征(例如，限定通道的两个平行滚柱阵列)设置。如上所提及的，通道引导特征可以设置在托板的下侧上。然而，通道引导特征可以设置在托板装载机上(例如，在(一个或多个)托板舱和/或中间构件上)。优选地，(一个或多个)通道包括(一个或多个)凹槽，即在其上(例如，优选地在托板的下侧上)设置有凹槽的材料中的长而窄的切口或凹陷。

可以设置多于一个引导特征(例如，多于一个通道)。例如，可以设置多个平行的引导特征(例如，通道)。可选地，至少一个引导特征(例如，通道)在不同的方向上延伸，例如正交于另一个引导特征(例如，通道)。在不同方向上延伸的这样的引导特征(例如，通道)可以彼此相接/接合(例如，相交)。

可以设置一个或多个“退出”/“接入”特征，通过这些特征，托板装载机上(例如，在(一个或多个)托板舱和/或中间构件上)的引导特征可以在不沿着(第一)引导路径/自由度的方向上(例如，在与第一引导自由度正交的第二自由度上)退出或接入/进入托板上的(一个或多个)引导特征(或者反之亦然)。例如，这样的退出/接入特征可以包括通道(例如，“凹槽”或“凹部”)，该通道例如在具有引导通道(例如，在托板的下侧上)的构件上，使得另一构件(例如，(一个或多个)托板舱和/或中间构件)上的引导特征可以在不同于沿着引导的自由度/预定路径的方向上(例如，在正交方向上)进入/离开引导通道。这样的(一个或多个)退出/接入特征(例如，(一个或多个)通道)的宽度可以比(一个或多个)引导特征(例如，(一个或多个)引导通道)的宽度更宽，使得(一个或多个)引导特征比退出/接入特征对托板具有更大的侧向约束作用。换句话说，例如，i)托板装载机上的引导特征(例如，(一个或多个)托板舱和/或中间构件上的引导特征)与ii)托板上的(一个或多个)引导特征之间的配合可以比i)托板装载机上的引导特征(例如，(一个或多个)托板舱和/或中间构件上的引导特征)与ii)(一个或多个)退出/接入特征之间的配合更紧密。这样的退出/接入特征(例如，通道)可以沿不同的方向(例如，正交地)延伸到所述引导特征(例如，通道)。退出/接入特征(例如，通道)可以与所述引导特征相接/结合(例如，相交)。提供这样的退出特征可以避免对升降机构的需要，该升降机构有助于将托板和/或引导特征或支承特征升高/降低到使得彼此不阻碍，从而允许改变方向。可选地，用于引导特征(例如，用于通道)的退出/接入特征(和另一构件上的对应引导特征)不是在沿着/平行于引导方向/预定路径的方向上均匀地/等距间隔的，而是可以不均匀地/不规则地间隔的，例如使得一个构件上的多个退出/接入特征和另一构件上的对应引导特征仅可以在一个位置处(沿着引导方向/预定路径)对准。

该设备可以包括用于绕托板装载机自动地驱动托板的器件。例如，该设备可以包括用于绕托板装载机自动地驱动托板的驱动机构。托板装载机可以包括驱动机构。例如，托板装载机可以包括用于移动托板的一个或多个整体的驱动/传送带。可选地，驱动机构与托板装载机分开设置。例如，可以设置一个或多个机械(例如，机器人)臂，该一个或多个机械臂被单独布置到托板装载机(例如，位于其旁边)，用于绕托板装载机推动和/或拉动托板。

托板和/或该托板(例如，中间构件和托板舱中的一个或多个)可以包括至少一个非引导式载重支承构件，该至少一个非引导式载重支承构件被布置成支撑托板的至少一部分重量。相应地，这样的非引导式载重支承构件可以被配置成当托板相对于托板装载机(例如，托板舱/中间构件)移动时不提供任何(侧向)引导。可选地，托板和/或托板装载机(例如，中间构件和托板舱中的一个或多个)包括多个托板支撑支承构件，这些托板支撑支承构件被布置成当托板相对于托板装载机(例如，相对于托板舱/中间构件)移动时不提供任何(侧向/水平)引导。非引导式载重支承构件可以是机械(例如，滚柱/滚珠/滑动)支承构件或非机械(例如，空气和/或磁性)支承构件。在支承构件包括滚珠的情况下，这些滚珠可以绕所有三个正交的旋转轴(例如，绕x轴、y轴和z轴)自由旋转。如将理解的，旋转支承构件可以被配置成使得其平移地静止(换句话说，其在三维空间中的位置可以是固定的)。例如，支承滚珠支承构件可以被包含(例如，被困住)在固定座中，在该固定座中，支承滚珠支承构件可以在所有三个旋转自由度中自由旋转。

具有滚珠形式的支承构件的托板装载机通常被称为滚珠式台。相应地，根据本发明的托板装载机可以是滚珠式台。

可选地，托板装载机上(例如，托板舱和/或中间构件上)的托板和/或非引导式载重支承构件被配置成使得：当托板(例如，在由引导支承构件引导/约束的方向上)移动跨越(例如，移动到其上/离开)托板台(例如，移动跨越托板舱或中间构件)时，托板同时安装(换句话说“装载”)或拆卸(换句话说“卸下”)不超过一半、并且优选地不超过四分之一(例如，不超过两个)、并且更优选地不超过一个非引导式载重支承构件。当非引导式载重支承构件是机械/接触支承构件时，这可能尤其有益。例如，载重构件的位置可以在托板可以行进的方向上交错。换句话说，在托板装载机上(例如，在托板舱和中间构件中的一个或多个上)，非引导式载重构件可以被定位(例如，相对于彼此交错)以使得没有非引导式载重构件在与托板可以在其上行进的方向垂直的(一个或多个)方向上对准。附加地/可选地，托板的前缘/后缘可以不垂直于行进方向延伸(其中，在这种情况下，如果需要，载重构件可以垂直于行进方向排成一行)。

在托板装载机上(例如，在托板舱和中间构件中的一个或多个上)，非引导式载重构件可以相对于彼此交错，使得没有非引导式载重构件在托板可以在其上行进的(一个或多个)方向上(例如，在由引导支承构件引导/约束的方向上)对准。这可以有助于将托板的负载分布在多条接触线上。同样，当非引导式载重构件是机械/接触支承构件时，这可能尤其有益。

一个或多个引导特征可以从其所安装的构件(例如，从(一个或多个)托板舱/中间构件)比非引导式载重构件突出得更远。换句话说，托板装载机上(例如，在一个或多个托板舱和中间构件上)的一个或多个引导特征可以相对于(例如，在托板舱/中间构件上的)非引导式载重构件位于更高处/被升高。相应地，这可以使得(例如，在一个或多个托板舱和/或中间构件上的)引导特征可以延伸/突出到引导特征(和退出/接入特征)中，从而被它们捕获，而非引导式载重构件不延伸/突出到引导特征(和退出/接入特征)中。

相应地，可以设置两组支承构件滚珠。可以设置配置在第一高度(从平面突出第一程度)处的第一组滚珠，并且可以设置配置在不同于第一高度(第一程度)的第二高度(从同一平面突出第二程度)处的第二组滚珠。例如，第二组滚珠可以被配置在比第一组滚珠更高的高度(例如，第二组滚珠从平面突出更大的程度)处。例如，在引导构件设置在托板装载机上的实施例中，托板台的中间构件和/或(一个或多个)托板舱(例如，在此实施例中，滚珠式台)可以包括第一组滚珠和第二组滚珠。中间构件和/或(一个或多个)托板舱上的第一组滚珠和第二组滚珠可以被配置成使得第二组滚珠延伸到通道(这些通道设置在其上的托板下侧上)中，以便引导托板通过，而第一组滚珠与托板的下侧接合，以便支撑其重量，但是不延伸到这些通道中。第一组滚珠可以是“非引导式支承滚珠”，并且第二组滚珠可以是“引导式滚珠”。优选地，第二组滚珠被定位成仅微小地高于(或低于)第一组滚珠。术语“微小地”在上下文中按字面意思使用；换句话说，优选地，第二组滚珠在第一组滚珠上方延伸的距离小于第一组滚珠的直径。如将理解的，不同高度可以通过不同直径的滚珠以它们的中心点位于相同高度处来实现，或者通过相同(或不同)直径的滚珠以它们的中心点位于不同高度处来实现。

优选地，(一个或多个)托板舱中的每个托板舱和/或中间构件上的引导特征/支承构件(例如，第一组滚珠和第二组滚珠)的位置(在x、y和z方向上)是固定的。换句话说，优选地，托板台(滚珠式台)的引导特征/支承构件(例如，第一组滚珠和第二组滚珠)没有被配置成在任何维度上可平移(例如，被配置成改变引导特征/支承构件的高度(例如，z位置)的升降机构并不存在)。

优选地，该设备被配置成使得至少一个(例如，所有)可旋转支承构件(例如，至少一个滚珠支承构件，可选地所有滚珠支承构件)被配置成提供支承功能(以便有助于托板的运动)，而不管托板在中间构件上移动的方向如何。换句话说，不管运动方向如何，在相对运动期间使用至少一个(例如，所有)可旋转支承构件(例如，在托板在第一方向和第二方向上的运动范围的至少一部分期间使用)。这种布置可以避免需要为(例如，所有)可旋转支承构件提供升降机构来将这些可旋转支承构件移动形成接合和脱离接合(因为可旋转支承构件用于所有方向上的两种运动)。这并不是说这样的可旋转支承构件为所有方向(例如，第一自由度和第二自由度)的全部运动范围提供支承功能(或该可旋转支承构件处于接合状态)；仅是该可旋转支承构件被配置成所有方向上的至少一部分运动提供支承功能(例如，处于接合状态)。这对于至少一个可旋转引导支承构件和/或至少一个非引导式可旋转负载支承构件来说可能是适用的。对于至少一个可旋转引导支承构件，它不需要为托板在所有允许的运动方向上(例如，在第一自由度和第二自由度上)的运动提供引导功能。例如，当托板在一个自由度上移动时，它可以引导运动，但是当托板在另一个自由度上移动时，它提供非引导式载重功能。

托板装载机可以包括至少一个可伸缩桥。该桥可以定位在以上描述的中间构件附近(使得在使用中该桥位于中间构件与定位设备之间)。相应地，所谓的“转移位置”可以在可伸缩桥上/由该可伸缩桥提供。可选地，桥被配置成使得其在展开位置与缩回位置之间可重新配置(例如，可移动)，在该展开位置，托板可以被驱动跨越该桥以将该托板从中间构件移动到定位设备(并且反之亦然)(而不移动可伸缩桥)，在该缩回位置，该桥不再为托板装载机上的托板提供到定位设备上的路径。

可伸缩桥可以是有帮助的，因为在其缩回位置，它可以不阻碍地定位，使得用户可以改进/增加使用定位设备的机会(特别是改进使用定位设备的端部的机会，托板经由该端部被装载/卸载)。相应地，在缩回位置，桥可以从其展开位置充分移位，从而产生(与展开位置相比)用户可以置身其中(例如，用户可以站在其中)的更大的空间。

可选地，桥可以通过枢转动作从其展开位置改变到其缩回位置。相应地，桥可以是铰接的，并且桥可以绕铰链枢转。可选地，桥可以通过线性(例如，滑动)动作从其展开位置改变到其缩回位置。

可选地，在缩回位置，可伸缩桥阻挡托板从托板装载机和/或定位设备离开。换句话说，在缩回位置，可伸缩桥的至少一部分保持在托板装载机与定位设备之间的路径中，例如在中间构件与定位设备之间的路径中，使得托板不会从托板装载机或定位设备掉落到由该桥在其处于其展开位置时所占据的空间中。可选地，桥比托板短，例如，从而在桥被配置成使得该桥可以被侧向地驱动到其缩回位置的情况下，托板阻挡这种侧向运动。

根据本发明的另一方面，提供了一种托板装载机，该托板装载机包括至少一个托板舱，该至少一个托板舱包括一个或多个引导特征。本申请还描述了一种滚珠式台，该滚珠式台包括一个或多个引导特征，用于在托板移动跨越该滚珠式台时沿着预定路径引导该托板和/或用于控制该托板的旋转取向。以上结合本发明的其他实施例描述的特征同样适用于此实施例。例如，这样的引导特征可以被配置成与托板的下侧上的一个或多个(互补的)引导特征相互作用。这样的引导特征一起可以被称为协作引导特征。滚珠式台/托板装载机可以包括至少一个托板舱和/或定位在托板舱附近的中间构件。例如，托板装载机可以包括台(用于布置在CMM旁边)，该台包括至少两个托板舱和至少一个中间构件，该至少一个中间构件接合到该至少两个托板舱上，使得至少一个托板可以被移动(或“转移”)跨越中间构件从一个托板舱到达另一个托板舱。例如，至少两个托板舱和至少一个中间构件可以被布置成使得至少两个托板舱定位在中间构件的不同侧上，使得至少一个托板可以被驱动跨越中间构件i)从一个托板舱到达另一个托板舱、以及ii)从一个托板舱到达定位设备，而不移动中间构件。(一个或多个)托板舱上和/或任何中间构件上的引导特征可以被配置成与托板的下侧上的一个或多个引导特征相互作用，以便在托板相对于(一个或多个)托板舱和/或中间构件移动/移动跨越该(一个或多个)托板舱和/或中间构件时，引导该托板的运动(例如，沿着预定路径/自由度)。这样的引导(换句话说，预定)路径/自由度/方向可以是线性路径/自由度/方向。换句话说，托板装载机可以包括在托板的下侧上以及中间构件和托板舱中的一个或多个上的协作引导特征，当托板移动跨越托板舱/中间构件时，这些协作引导特征引导该托板。换句话说，这样的(协作)引导特征可以被配置成当至少一个托板相对于托板舱/中间构件(沿着预定路径/自由度)移动/移动跨越该托板舱/中间构件时，引导(例如，约束)该至少一个托板的旋转位置和/或侧向位置。例如，这样的引导特征可以被配置成允许托板相对于托板舱和/或中间构件沿着(第一)预定(例如，线性)路径/自由度(“引导路径/自由度”)移动(例如，被驱动/缓慢地移动)，但是限制/防止托板在与所述预定路径/自由度垂直的自由度上的旋转运动和/或线性运动。同样如上所述，引导特征可以被配置成使得托板可以改变路径/自由度，托板可以沿着该路径/自由度在至少一个预定位置移动(例如，沿着该路径/自由度被引导)。

根据本发明的另一个方面，提供了一种用于托板装载机的托板，该托板装载机用于储存要装载到定位设备上的一个或多个托板。以上结合托板描述的特征同样适用于此实施例。例如，托板可以包括在托板的下侧上的引导特征(例如，通道)，这些引导特征被配置成与托板装载机上的引导特征相互作用。托板可以包括引导特征(例如，通道)，这些引导特征在两个不同(例如，正交)方向/自由度上延伸，使得托板可以沿着两个不同(例如，正交)方向/自由度被引导。这样的引导特征(例如，通道)可以相交。同样如上所述，托板可以包括退出/接入特征。

根据本发明的另一方面，提供了一种托板装载机(例如，滚珠式台)，该托板装载机包括至少一个可伸缩桥。以上结合可伸缩桥描述的特征同样适用于此实施例。该桥可以被定位成使得在使用中它定位在定位设备附近。相应地，所谓的“转移位置”可以在可伸缩桥上/由该可伸缩桥提供。可选地，桥被配置成使得该桥在展开位置与缩回位置之间可重新配置(例如，可移动)，在该展开位置，托板可以被驱动跨越该桥以将该托板移动到定位设备/从定位设备转移托板(例如，而不移动可伸缩桥)，在该缩回位置，桥不再为托板装载机上的托板提供到定位设备上的路径。可选地，桥可以通过枢转动作从其展开位置改变到其缩回位置。相应地，桥可以是铰接的，并且桥可以绕铰链枢转。可选地，在缩回位置，可伸缩桥阻挡托板从托板装载机和/或定位设备离开。

根据本发明的另一方面，提供了一种用于检查和/或加工工件(例如，CMM或机床)的定位设备、以及根据上述实施例中的任一个实施例的托板装载机，该托板装载机定位在定位设备附近，用于储存托板，这些托板可以被移动到该定位设备并且从该定位设备移走。

现在将参考以下附图仅通过举例来描述本发明的实施例，在附图中：

图1展示了根据本发明的设置在坐标测量机器旁边的托板装载机；

图2展示了图1的托板装载机的特写视图；

图3展示了图1的托板装载机的平面视图；

图4展示了托板的下侧；

图5展示了托板的下侧上的特征与托板装载机的中间构件上的托板引导支承构件的相互作用；

图6a和图6b展示了负载支承构件在中间构件上的布置；

图7a至图7d展示了根据本发明的托板装载机的不同构型；

图8a和图8b分别展示了根据第一实施例的具有可伸缩桥的托板装载机在其展开位置和缩回位置的平面视图；

图9a、图9b、图9c和图9d展示了根据第二实施例的具有可伸缩桥的托板装载机在其展开位置和缩回位置的等距视图和平面视图；

图10展示了示例托板装载机，其包括用于绕托板装载机自动地移动托板的机构；以及

图11展示了用于绕托板装载机自动地移动托板的机器人臂。

参考图1，示出了根据本发明的托板装载机100。托板装载机定位在定位设备200附近，在此实施例中，该定位设备包括龙门式笛卡尔坐标测量机器(CMM)。在所示的特定示例中，托板装载机100包括滚珠式台。

在所示的实施例中，CMM 200包括基座202和移动系统203，要检查的人工制品210、212可以放置在该基座上，该移动系统提供在三个正交的线性自由度X、Y和Z上对检查装置(比如探针205)相对于基座202的位置的可重复且精确的控制。

在所示的特定示例中，铰接头207设置在套筒/z柱的下部自由端上，用于运送探针205。在这种情况下，铰接头207包括两个正交的旋转轴。相应地，除了三个正交的线性自由度X、Y和Z之外，探针205可以绕两个正交的旋转轴(例如，A轴和B轴)移动。配置有这种铰接头的机器通常被称为五轴机器。

用于工具和检查装置的铰接头是众所周知的，并且例如在WO 2007/093789中描述。如将理解的，不必提供铰接头，并且例如探针205可以经由不提供任何旋转自由度的固定头安装到套筒/z柱上。可选地，探针本身可以包括铰接构件以利于绕至少一个轴线旋转。

如图1所示，托板接纳器/固持器230设置在CMM 200的基座202上。托板接纳器/固持器230从托板装载机1 00接纳托板，并且可以在工件210被CMM 200检查时将托板110稳定地固持在图1所示的位置。

如将理解的，托板装载机100可以与不同类型的设备一起使用，例如与制造(例如，加工)设备和/或不同类型的检查/测量设备一起使用。例如，托板装载机可以与机床、桥式CMM、悬臂式CMM、非笛卡尔定位系统、并联运动系统和/或机器人臂一起使用。

转向图2和图3，将更详细地描述托板装载机100。总之，托板装载机100包括台状支撑结构102，该支撑结构具有用于支撑台面的多个腿和脚，(在此实施例中)该台面包括两个托板舱104、106和中间(或“转移”)平台108。

两个托板舱104、106中的每一个都能够接纳和储存/保持托板110、112，工件210、212可以装载在该托板上。可以设置用于将托板固持/保持在舱内的器件。例如，托板舱可以包括一个或多个凸起的保持特征(例如，滚珠)，托板的下侧上的特征(例如，凹陷/孔)可以骑跨到这些保持特征上方或上面。

如以下更详细描述的，通过驱动托板110、112跨越中间构件108，该托板可以在托板舱104、106之间移动/转移。此外，托板110、112可以从托板舱104、106被驱动/转移、跨越中间(或“转移”)平台108到达CMM 200的基座202上的托板接纳器230上(并且反之亦然)。相应地，在此实施例中，托板装载机上的所谓“转移位置”(即托板可以从装载设备转移到CMM或从CMM转移到装载设备的位置)由中间构件108提供。

通过支承(在此实施例中为机械支承)，特别是通过设置在每个托板舱104、106和中间构件108上的滚珠阵列(这些滚珠绕所有正交的旋转轴自由旋转)来促进托板110、112跨越托板装载机的低摩擦运动。一些滚珠在图3中用附图标记120突出显示。每个滚珠位于承窝内，该滚珠被配置成当托板110、112在这些滚珠上方缓慢地移动时在承窝内旋转，以便在该滚珠与托板之间提供低摩擦支承。如将理解的，在其他实施例中，可以使用滚柱支承(特别是在托板舱104、106中)来代替滚珠或者将滚柱支承与滚珠一起使用。此外，在其他实施例中，可以使用其他类型的支承，比如空气支承。

托板110、112可以通过托板上的推力和/或拉力被驱动跨越托板装载机。例如，人类操作者可以推动和/或拉动托板110、112，例如通过托板上的把手114。可选地，可以设置自动化/机动机构以将托板110、112驱动到不同的位置。

设置至少两个托板舱104、106和两个托板110、112意味着在第一工件210(例如，正在被CMM 200检查的工件)被卸载之前，第二工件212可以被装载到一个舱中的托板装载机上/从该托板装载机上卸载。例如，当第一托板110上的第一工件210正在被CMM 200检查时，第二工件212可以被装载到定位在托板装载机100上的第一托板舱104中的第二托板112上。当第一工件210的检查完成时，该第一工件可以被驱动离开CMM的托板接纳器230、跨越中间构件108、进入第二托板舱106中。然后，这允许第二工件212(已经装载在第二托板112上)此后立即被驱动跨越中间构件108、到达CMM的托板接纳器230上，并且第二工件212的检查可以直接进行(例如，不必等待第一工件210从其托板110卸载)。

在此特定实施例中，托板110、112和一些支承120被配置成使得托板跨越托板装载机的运动由它们之间的相互作用来引导。特别地，如以下更详细描述的，托板舱104、106和中间构件108各自包括一组托板引导支承构件(滚珠)，这些托板引导支承构件被布置成与托板的下侧上的特征(在此实施例中为引导凹槽)相互作用，以便在托板被驱动跨越载重设备时引导该托板的侧向/横向/水平位置。换句话说，该组托板引导支承构件(滚珠)和托板的下侧上的特征可以将托板的运动限制在特定的路径/自由度上(并且防止沿着与其垂直的路径/自由度的旋转和运动)。

例如，参考图3，第一托板舱104包括第一组引导滚珠310(包括在x维度上延伸的一行引导滚珠310)，第二托板舱106包括第二组引导滚珠320(包括在y维度上延伸的一行引导滚珠320)，并且中间构件108包括第三组引导滚珠330(也包括在y维度上延伸的一行引导滚珠330)以及第四组引导滚珠340(包括沿平行于x维度延伸的一排布置的一对引导滚珠340a、340b)。如以下结合图4和图5更详细解释的，这些组引导滚珠被配置成与托板的下侧上的引导凹槽相互作用，从而引导托板的运动。同样如以下更详细解释的，在此实施例中，作为一组引导滚珠的一部分的滚珠与其他滚珠相比略微被升高(使得它们突出到托板110、112的下侧上的凹槽中)。

参考图4，托板110、112的下侧包括平行于x轴延伸的引导凹槽410和平行于y轴延伸的引导凹槽420。托板的下侧还包括第一组退出/接入凹槽430(平行于x轴延伸)和第二退出/接入凹槽440(平行于y轴延伸)。

如图4所展示，引导凹槽410、420的宽度略窄于接入凹槽430、440的宽度。使接入凹槽更宽意味着在它们与支承滚珠120之间存在一些侧向游隙。这确保了是引导凹槽410、420提供侧向约束，并且避免接入凹槽430、440过度约束托板，这可能导致凹槽与支承滚珠120之间的冲突。然而，如将理解的，此特征是可选的，并且所有的引导凹槽和接入凹槽都可以具有基本上相同的宽度。

相应地，当托板110、112(在x维度上)被驱动进入或离开第一托板舱104时，第一托板舱104上的第一组引导滚珠310和中间构件108上的一对引导滚珠340a、340b被接纳在平行于托板110、112的下侧的x轴延伸的引导凹槽410内，从而防止托板的旋转和侧向运动(在y维度上)；从而引导该托板进入/离开第一托板舱。然而，当托板110、112(在y维度上)被驱动进入或离开第二托板舱106时，第二组引导滚珠320和第三组引导滚珠330被接纳在托板的平行于y轴延伸的引导凹槽420内，从而防止托板(在x维度上)的侧向运动。类似地，当托板被移动出CMM的托板接纳器/固持器230而进入中间构件或者被移动出中间构件而进入CMM的托板接纳器/固持器中时，第三组引导滚珠330被接纳在托板的平行于y轴延伸的引导凹槽420内，从而防止托板(在x维度上)的侧向运动。

如图5所展示，第三组引导滚珠330和托板的第一组退出/接入凹槽430都仅在托板和中间构件的一个相对y位置(可以被称为预定位置)上对齐。当处于此位置时，托板110、112可以在x维度上(从第一托板舱104)被移动进入中间构件108/被移出该中间构件(到达该第一托板舱)，因为第三组引导滚珠330中的所有滚珠都自由退出托板的单个引导凹槽420并且进入托板的第一组退出/接入凹槽430。相应地，沿着y维度仅存在一个允许托板110、112在x维度上移动的预定位置。

在此实施例中，第三组引导滚珠330中的相邻/邻近引导滚珠之间的间距d₁和d₂(以及托板的第一组接入凹槽430中的相邻/邻近退出/接入凹槽之间的对应间距d₁和d₂)不均匀地/不相等地/个别地间隔开，使得在除上述预定位置之外的任何位置处，第三组引导滚珠330中不超过一个引导滚珠与接入凹槽对齐。

同样，当托板110、112沿着x维度移动到中间构件108中时，仅当第四组引导滚珠340中的第二引导滚珠340b与第二退出/接入凹槽440(平行于y轴延伸)对齐时，该托板才可以自由改变方向并沿着y维度移动，并且因此可以自由退出平行于x轴延伸的引导凹槽410(在该位置处，第一引导滚珠340a也退出了平行于x轴延伸的引导凹槽410，并且第三组引导滚珠330与平行于y轴延伸的引导凹槽420对齐)。

相应地，如图5所展示的，引导特征被配置成使得其允许托板在预定的相对位置处改变行进方向(例如，托板可以在x维度上朝向第一托板舱104行进，或者在y维度上朝向第二托板舱106或者朝向CMM 200行进)。

剩余的滚珠(即，不在上述任何一组引导滚珠中的那些滚珠120)是非引导式载重滚珠，这些滚珠被配置成抵靠托板110、112的下侧，从而分散托板和安装在其上的工件的负载，而不限制托板的侧向位置。这些非引导式载重滚珠安装得比那些引导滚珠稍低，使得当引导凹槽和退出/接入凹槽经过非引导式载重滚珠时，这些非引导式载重滚珠不会被托板的下侧上的引导凹槽或接入凹槽捕获。

如上所述的托板引导装置意味着托板(和装载在其上的工件)明显不太可能撞击或摩擦侧面安全屏障130(在托板弹出侧向引导装置的情况下，这些侧面安全屏障设置在托板装载设备的边缘周围)。相应地，侧向引导装置可以使人更容易绕托板装载机驱动托板，并且还使得托板碰撞侧面安全屏障130(这可能损坏托板、托板装载机和/或工件，和/或伤害操作者)的可能性更小。此外，如果需要，侧面安全屏障130可以定位在比图中所示的更远的位置，使得托板在侧面安全屏障130之间不是这样滑动配合的，例如，以便省去手指被困住的可能性。换句话说，托板和侧面安全屏障130可以被定尺寸和配置成使得当托板定位在托板舱中或中间构件上时，存在足以避免手指被困住在托板与侧面安全屏障之间的间隙(例如，存在至少25mm的间隙)。

如将理解的，托板装载机的其它实施例在托板的下侧可能不具有这样的引导特征，在这种情况下，与托板的下侧接合/配合的所有支承构件可以仅仅是非引导式载重支承构件。

图6a和图6b展示了所描述的托板装载机的另一个有利方面。特别地，这些图突出显示了非引导式载重滚珠如何相对于彼此交错，使得非引导式载重滚珠没有在托板可以行进的方向上(例如，在中间构件108的情况下，在x维度和y维度上)对准。例如，如图6a所示，已经画出了多条虚线。每条虚线在x维度上延伸穿过一个非引导式载重滚珠的中心(由一个非引导式载重滚珠的中心点突出显示)，但不延伸穿过另一个非引导式载重滚珠的中心点。相应地，当托板在x维度上在中间构件108上移动时，每个非引导式载重滚珠沿着托板下侧上的不同线行进/承载抵靠托板下侧上的不同线，从而有助于避免轨道被磨损到托板的下侧中。这也意味着，当托板在y维度上在中间构件108上移动时，托板不会同时装载或拆卸多于一个引导滚珠；而是，托板以交错/顺序的方式装载或拆卸引导滚珠。这有助于托板在y维度上的平稳移动。

如图6b所示，在y维度上间隔开的非引导式载重滚珠也以相同的方式布置(即，使得没有非引导式载重滚珠在y维度上对齐)。

如说明书中前面所提及的，并且如图6c所示，引导滚珠310(以及320、330和340)被安装成使得它们与其他非引导式载重支承滚珠120相比略微被升高，使得引导滚珠310突出到托板110、112的下侧上的凹槽中，从而起作用以限制/防止托板110、112垂直于凹槽的运动，并且由此引导托板110、112的运动。

图7a至图7d展示了根据本发明的托板装载机的不同可能构型。图7a展示了以上结合图1至图6描述的构型(其中存在两个托板舱“PB₁”、“PB₂”和一个中间构件“IP”)。图7b展示了两个托板舱“PB₁”、“PB₂”如何布置在中间构件“IP”的相反侧上。图7c至图7d展示了如何设置多于两个托板舱。

图8a、图8b和图9a至图9d展示了托板装载机100d/100e如何在中间构件108与CMM的托板接纳器/固持器230之间包括可伸缩桥/转移构件109。如图8a和图9a所展示，可伸缩桥109处于其展开位置，充当中间构件108与CMM的托板接纳器/固持器230之间的桥，使得托板112(图8a和图8b中未示出)可以从中间构件108被驱动到CMM的托板接纳器230上/被驱动离开该托板接纳器而到达该中间构件。在图8的实施例中，可伸缩桥109可沿x维度在支承(例如，线性/滚柱支承)上滑动到缩回位置，如图8b所展示。

如将理解的，可伸缩桥109可以通过除滑动以外的运动在展开位置与缩回位置之间移动。例如，如图9a和图9b所展示，可以将铰接机构111设置成使得可伸缩转移构件109可以在展开位置与缩回位置之间枢转，例如像吊桥一样。如图9c和图9d所示，可以设置突缘113，当处于展开位置时，可伸缩转移构件109可以搁置在该突缘上并被支撑。

在缩回位置，人/操作者能够站在中间构件108与CMM的托板接纳器/固持器230之间的空间中。相应地，这种构型改进了从与托板装载机相邻的端部接近CMM的测量体积。如图8b和图9b所展示，在这些实施例中，在其完全缩回位置，可伸缩转移构件109的至少一部分仍然与中间构件108重叠，使得防止托板在可伸缩转移构件109的方向上离开中间构件108，并且还防止托板离开CMM的托板接纳器/固持器230(并且因此即使当可伸缩转移构件109完全缩回时也防止托板从托板装载机或CMM上掉落)。这通过将托板装载机设计成使得可伸缩桥109阻挡托板从中间构件108/CMM托板接纳器/固持器230离开来实现。如将理解的，可以设置锁扣/锁定机构，用于将可伸缩转移构件109固持在其(一个或多个)展开位置和/或缩回位置。

以上实施例描绘了手动操作系统，其中，用户绕托板装载机手动地推动和/或拉动托板。如将理解的，自动托板装载机系统是已知的，并且事实上已经发现，托板下侧上的协作引导特征对于这样的自动托板装载机系统特别有利。图10展示了自动托板装载机系统的一个示例。在此实施例中，托板装载机100f本身包括用于绕托板装载机自动地移动托板的机构。特别地，在此实施例中，每个托板舱104’、106’和中间构件108’包括传送带204、206、208a、208b，这些传送带被配置成与托板的下侧接合，并且可以在马达(未示出)的控制下操作以移动托板。

例如，第一托板舱104’上的传送带204可以用于将托板移入/移出第一托板舱104’。例如，中间构件108’上的传送带208a可以用于朝向第一托板舱104’驱动中间构件108’上的托板，以便将托板移动到第一舱104中。托板定位在第一托板舱104’上的传送带204上之后，第一托板舱104’上的传送带204于是也可以用于将托板完全拉入第一托板舱104’中。在这样的实施例中，优选的是，在中间构件108’上，传送带208a和208b被配置成在横向于这些传送带的操作方向的方向上提供减小的摩擦，以便于在横向于这些传送带的操作方向行进的托板的运动。这可以例如通过传送带的构造和/或例如通过使用可以远离托板升高和降低的传送带来实现。

图11展示了自动托板装载机系统的另一个示例。在这种情况下，托板装载机100不具有任何内置或整体的自动驱动器件。而是，设置了外部驱动器件。特别地，在此实施例中，提供了一种可以被自动地驱动的机器人臂，该机器人臂包括位于其自由端的操纵器，该操纵器用于与托板接合，使得该操纵器可以绕托板装载机将该托板推动到CMM上/从其上拉下。

在图10和图11的两个实施例中，在托板的下侧上和托板装载机上提供协作引导特征是特别有利的，因为这可以显著减少驱动机构上的负担，以保持托板在期望的方向和取向上移动。例如，所描述的实施例的引导件避免了需要自动驱动机构提供相对于期望的运动方向的任何旋转刚度和侧向刚度，该旋转刚度和侧向刚度是避免托板撞上侧面安全屏障130/抵靠侧面安全屏障130摩擦以及避免托板在其移动经过托板舱时无意地漂移到托板舱中所需要的。例如，当托板从第二托板舱106被驱动跨越中间构件108到达CMM(或者反之亦然)时，协作引导特征可以阻止托板漂移/旋转到第一托板舱104中。

在所示的实施例中，托板舱和(一个或多个)中间构件各自包括其上设置有支承的实心/连续表面。如将理解的，情况不一定是这样。例如，托板舱和(一个或多个)中间构件可以由框架状布置提供，在该框架状布置上设置有支承。

在所示的实施例中，托板台上的引导特征包括滚珠支承，并且托板上的对应引导特征包括通道。然而，这不一定是这种情况，并且其他构型也是可能的。例如，托板110、112可以包括滚珠支承阵列(例如，引导式滚珠支承和非引导式滚珠支承)，并且中间构件108和托板舱104、106可以包括对应的通道阵列，托板的滚珠支承可以被捕获在通道阵列内，以便引导该托板。

Claims

1.一种设备，包括至少一个托板和至少一个托板装载机，所述至少一个托板装载机用于储存多个托板，所述托板能够从所述托板装载机转移到定位设备的托板接纳构件上，所述托板接纳构件定位在所述托板装载机附近，所述托板装载机包括至少两个托板舱和至少一个中间构件，所述至少两个托板舱和所述至少一个中间构件被布置成使得托板能够被驱动跨越所述中间构件i)从一个托板舱到达另一个托板舱、以及ii)从一个托板舱到达定位设备，其中所述设备包括协作引导特征，所述协作引导特征在所述至少一个托板的下侧上以及在所述中间构件和所述托板舱中的一个或多个上，所述协作引导特征用于在所述托板移动跨越所述中间构件/托板舱时沿着预定路径引导所述托板和/或用于控制所述托板绕竖直轴线的旋转取向。

2.如权利要求1所述的设备，其中，所述协作引导特征被配置成使得至少在所述中间构件上，所述托板能够沿着所述预定路径在至少一个预定位置处退出所述预定路径，使得所述托板能够沿着不同的路径被移动。

3.如权利要求1或2所述的设备，其中，所述协作引导特征被配置成允许所述托板改变所述路径，其中所述托板能够沿所述路径移动，使得在预定位置处所述托板能够被移出所述中间构件并被移入托板舱，所述托板舱相对于所述路径侧向地定位，其中所述托板沿所述路径被引导。

4.如任一前述权利要求所述的设备，其中，所述协作引导特征中的至少一个协作引导特征还被配置成支撑所述托板的至少一部分重量。

5.如任一前述权利要求所述的设备，其中，所述协作引导特征包括至少一个通道，所述至少一个通道设置在所述托板上或所述中间构件和所述托板舱中的一个或多个上。

6.如任一前述权利要求所述的设备，其中，所述协作引导特征包括至少一个可旋转构件，例如滚珠，所述至少一个可旋转构件在所述托板上或所述中间构件和所述托板舱中的一个或多个上。

7.如任一前述权利要求所述的设备，包括用于绕所述托板装载机自动地驱动托板的器件。

8.如任一前述权利要求所述的设备，其中，所述中间构件和所述托板舱中的一个或多个包括多个非引导式载重支承构件，所述载重支承构件被布置成支撑所述托板的至少一部分重量，但是当所述托板相对于所述托板舱/中间构件移动时不提供任何侧向引导。

9.如权利要求8所述的设备，其中，在所述中间构件和所述托板舱中的一个或多个上，所述非引导式载重支承构件相对于彼此交错，使得没有非引导式载重支承构件在托板能够在其上行进的一个或多个方向上对准。

10.如权利要求8或9所述的设备，其中，所述托板和/或所述非引导式载重支承构件被配置成使得当托板移动跨越托板舱或中间构件时，所述托板同时安装或拆卸不超过一半的所述非引导式载重支承构件。

11.如权利要求8至10中任一项所述的设备，其中，在所述中间构件和所述托板舱中的一个或多个上，所述非引导式载重支承构件相对于彼此交错，使得没有非引导式载重支承构件在与托板能够在其上行进的方向垂直的一个或多个方向上对准。

12.如任一前述权利要求所述的设备，包括至少一个可伸缩桥，所述至少一个可伸缩桥能够在展开位置与缩回位置之间改变，在所述展开位置，所述桥为托板提供了路径，其中所述托板被驱动跨越所述路径，使得所述托板装载机上的托板能够被移动到定位设备上(并且反之亦然)。

13.如权利要求12所述的设备，其中，在所述缩回位置，所述可伸缩桥阻挡托板从所述托板装载机和/或所述定位设备离开，使得托板不会从所述托板装载机和/或所述定位设备掉落到通常由所述可伸缩桥在其处于其展开位置时所占据的空间中。

14.如任一前述权利要求所述的设备，其中，所述中间构件被配置成相对于所述至少两个托板舱不可移动。