CN1406709A - 一种加工细长工件的系统及方法 - Google Patents

Abstract

一种用于加工细长工件的系统。系统包括：第一加工单元，其可对处于第一工位的细长工件进行第一加工操作；第二加工单元，其可对处于所述第一工位之上的第二工位的细长工件进行第二加工操作。此系统还包括第一供应单元，多个所述细长工件可放置在第一供应单元的存储位置中。传送组件可和处于存储位置中的细长工件相接合，并将与传送组件相接合的细长工件选择性地传送到第一和第二工位中的一个。

Description

一种加工细长工件的系统及方法

本申请是2000年8月7日提交的题为“一种机床组件及应用这种机床组件进行加工操作的方法”的专利申请No.09/633519的继续部分。

技术领域

本发明涉及一种对工件进行加工操作的加工单元，更具体地涉及一种利用多个加工单元对细长工件进行加工的系统。本发明还涉及一种利用此系统加工细长工件的方法。

背景技术

在加工设备中，希望能够以有效的方式进行多种加工操作，同时使加工设备对空间的要求最小。一般来说，机床组件/加工单元设置在同一水平的地面上，更普遍的是水平地排列。进行占地面积设计时应考虑这一点：每一台水平放置的机床组件的底座决定了此机床组件所需占地面积的数量。在实用上，底座上方没有被机床组件占据的空间均为浪费的空间。

已经知道可以通过垂直地设置机床组件来更好地利用垂直空间。在本申请人的美国专利No.6081986中公布了一个这种设置的例子。虽然这种设置可以更好地利用垂直空间，但它还是具有一些缺点。首先，如果不采用在水平方向排列的话，一些机床组件很容易发生变形。也就是说，设置成金字塔形结构的许多系统通过堆叠从下到上重量变小的部件可以保持其稳定性和精度。这种垂直排列的机床组件可能会引起协同操作的部件之间无法对准，从而降低系统性能。

如同水平的系统一样，垂直排列的各个机床组件上方的空间在实用上都被浪费了。

虽然理想的是能在同一顶部下同时进行许多加工操作，但是这些操作的数目通常受到支撑机床组件的地表面积的限制。

发明内容

在一种结构形式中，本发明是指一种加工细长工件系统。所述系统包括：第一加工单元，其可对处于第一工位的细长工件进行第一加工操作；第二加工单元，其可对与第一工位垂直隔开的第二工位的细长工件进行第二加工操作。此系统还包括第一供应单元，多个细长工件可放置在第一供应单元的存储位置中。传送组件可和处于存储位置的细长工件相接合，并将与传送组件相接合的细长工件选择性地传送到第一和第二工位中的一个。

在一种结构形式中，传送组件包括可在第一位置和第二位置之间垂直移动的往复运送组件，往复运动组件上的细长工件可以从第一位置传送到第一工位，往复运动组件上的细长工件可以从第二位置传送到第二工位。

传送组件还可包括用于将细长工件从存储位置引向到往复运动组件上的夹持位置的第一装料单元。

往复运动组件还可包括可在输送位置和第一传送位置之间重新定位的细长工件夹具。

此系统还包括第一导向面，当往复运动组件位于第一位置时处于夹持位置的细长工件可被传送到第一导向面上并朝向第一工位引导。第一导向面朝向第一工位倾斜。

在一种结构形式中，细长工件夹具包括至少一个表面，当工件夹具处于输送位置时，所述表面形成了处于夹持位置的细长工件的容槽；在工件夹具从输送位置向第一传送位置运动时，所述表面可引导处于夹持位置的细长工件在第一导向面上运动。

细长工件夹具可在输送位置和第一传送位置之间枢轴转动。

此系统还包括第三加工单元，用于对处于与第一和第二工位隔开的第三工位上的细长工件的进行第三加工操作。

在一种结构形式中，细长工件夹具可重新定位到第二传送位置，系统包括第三导向面；在工件夹具从输送位置向第二传送位置运动时，细长工件夹具上的所述至少一个表面可引导处于夹持位置的细长工件在第三导向面上运动。

第一和第三工位基本处于相同高度。

此系统还包括导向组件，可引导往复运动组件在第一和第二位置之间垂直运动。

在一种结构形式中，装料单元包括可以在拾取位置和释放位置之间移动的拾取台肩，在拾取台肩从拾取位置向释放位置移动时，拾取台肩可与存储位置中的细长工件相接合，并使处于所述存储位置的细长工件向所述细长工件夹具移动。

台肩可在拾取位置和释放位置之间枢轴转动。

在一种结构形式中，供应单元包括倾斜的输送表面，细长工件可沿输送表面被重力推向拾取位置。

在一种结构形式中，第一装料单元还包括阻挡表面，当拾取台肩和工件一起从拾取位置运动到释放位置时，阻挡表面可以阻挡细长工件移动到拾取位置中。

在一种结构形式中，在第一导向面上设有止动台肩，细长工件可以沿第一导向面向下运动到靠在止动台肩上，并保持沿第一导向面向下连贯地运动到靠在止动台肩的预定位置上的细长工件。

在一种结构形式中，传送组件包括倾斜的第一导向面，可以将来自第一供应单元的细长工件朝向第一工位引导，传送组件还包括倾斜的第二导向面，可以将来自第一供应单元的细长工件朝向第二工位引导。

当往复运送组件处于第一位置时，往复运动组件上的工件可以沿第一导向面传送，第一导向面可在重力的作用下引导工件向第一工位运动。当往复运送组件处于第二位置时，往复运动组件上的细长工件可以沿第二导向面传送，第二导向面可在重力的作用下引导工件向第二工位运动。

此系统还可包括推动组件，可使工件与第一加工单元形成操作关系。

在一种结构形式中，第一加工单元具有旋转操作轴，推动组件可沿与旋转操作轴基本重合的线推动细长工件。

此系统还包括至少一个位于第一供应单元的存储位置中的细长工件。

本发明还指一种用于加工细长工件的方法，包括步骤：将多个细长工件存储在第一供应单元中；将第一细长工件从第一供应单元传送到第一工位；对处于第一工位的第一细长工件进行第一加工操作；将第二细长工件从第一供应单元传送到与第一工位垂直隔开的第二工位；和对处于第二工位的第二细长工件进行第二加工操作。

所述方法还包括从第一供应单元中移走第一细长工件，并阻挡从第一供应单元移走另一细长工件的步骤。

传送第一细长工件的步骤包括沿第一倾斜导向面传送第一细长工件，使得第一细长工件在重力的作用下沿第一倾斜导向面向第一工位运动。

传送第二细长工件的步骤包括沿第二倾斜导向面传送第二细长工件，使得第二细长工件在重力的作用下沿第二倾斜导向面向第二工位运动。

存储多个细长工件的步骤包括将多个工件存储在倾斜的输送表面上，使得多个细长工件在重力的作用下被推动到一个压一个的堆积状态。

所述方法还包括将第一细长工件从第一供应单元引导到第一工件夹具上的步骤。

所述方法还包括重新定位第一工件夹具，从而将第一细长工件从第一工件夹具引向第一工位的步骤。

所述方法还包括将第三细长工件从第一供应单元引向第一工件夹具并重新定位第一工件夹具，从而将第三细长工件从第一工件夹具引向第三工位的步骤。

所述方法还包括将第三细长工件传送到第三工位，并在第三工位处对第三细长工件进行第三加工操作的步骤。

所述方法还包括将第一细长工件从第一工件夹具中穿过而引向第二工件夹具并重新定位第二工件夹具，从而将第一细长工件从第二工件夹具引向第一工位的步骤。

所述方法还包括将第三细长工件从第一工件夹具中穿过而引向第二工件夹具并重新定位第二工件夹具，从而将第三细长工件从第二工件夹具引向第三工位的步骤。

所述方法还包括步骤：将第一工件夹具设为夹持状态，将第一细长工件引入第一工件夹具的夹持位置，将第一工件夹具从夹持状态改变为释放状态，重新定位第一工件夹具，从而在第一工件夹具处于释放状态时将第一细长工件引向第一工位。

所述方法还包括将第一工件夹具设为释放状态，引导第三细长工件通过第一工件夹具到第二工件夹具上的夹持位置中的步骤。

所述方法还包括重新定位第二工件夹具，从而将第三细长工件引向第三工位的步骤。

附图说明

图1是传统机床组件的透视图；

图2是图1所示的机床组件的侧视图；

图3是根据本发明的机床组件的透视图；

图4是图3所示的机床组件的侧视图；

图5是显示了根据本发明的两个图3和4所示机床组件的透视图，此二机床组件可操作地固定在一个基座上；

图6是根据本发明的改进形式的基座的缩小透视图，在基座的操作位置上固定了多个如图3和4所示的机床组件；

图7是根据本发明的另一种改进形式的基座的缩小透视图，在基座的操作位置上固定了多个如图3和4所示的机床组件；

图8是根据本发明的另一种改进形式的基座的透视图，在基座的操作位置上固定了多个如图3和4所示的机床组件；

图9是和图8相似的视图，显示了根据本发明的具有改进形式的机床组件；

图10是和图7相似的基座的缩小透视图，在基座的操作位置上设有多个如图9所示的机床组件；

图11是根据本发明的改进形式的基座的透视图，在基座是可操作地连接了多个如图9所示的单元；

图12是根据本发明的另一改进形式的基座的透视图，在基座的操作位置上设有多个如图9所示的单元；

图13是一流程图，显示了应用图5到12所示的创造性基座进行本发明的加工操作的步骤；

图14是根据本发明的用于加工细长工件的系统的侧视图，此系统包括传送组件，可将供应单元中的细长工件传送到堆叠在如图12所示类型的示意性基座上的各个加工单元中；

图15是图14所示传送组件的分解的顶视、端视和侧视透视图；

图16是图14所示加工系统的分解的顶视、端视和侧视透视图；

图17是从图16的相同侧但相反端部看去的加工系统的底透视图；

图18是用于对图14到17所示加工系统的工件往复运送组件进行选择性垂直再定位的套叠式圆柱形件的放大局部剖视图；

图19是根据本发明的改进形式的传送组件的局部端视图，其可以从供应单元中拾取工件并将其传送到加工单元中；

图20是门式系统的局部端视图，其可以可控制地从存储有多个工件的供应单元中的输送表面上释放工件；

图21是根据本发明的用于加工细长工件的系统的端视图，其包括改进形式的传送组件；

图22是与图21相似的根据本发明的另一改进形式的传送组件的视图；

图23是与图21和22相似的根据本发明的另一改进形式的传送组件的视图；

图24是工件夹具的放大透视图，此夹具可以在图23所示的系统中选择性地夹持、释放和重新定向工件；

图25是工件夹具沿图24中的线25-25的剖视图；

图26是根据本发明的改进形式的传送组件的局部端视图，其包括可枢轴转动的杆，杆可以在操作位置和旁路位置之间选择性地移动，从而可阻挡朝加工单元方向向下运动的工件；

图27是改进形式的导向杆的透视图，其可以在操作位置和旁路位置之间再组合，以选择性地阻挡向下运动的工件，或允许其通过；

图28是与图21到23相似的根据本发明的另一改进形式的传送组件的视图；

图29是装料单元的另一形式的透视图，可拾取和阶段性地释放工件，以将工件传送到加工单元中；

图30是根据本发明的一个机构的局部侧视图，此机构可选择性地倾斜工件夹具上的支架，从而选择性地将工件传送到支架不同侧的加工单元中；和

图31是与图30相似的用于倾斜支架的系统的改进形式的视图。

具体实施方式

先参考图1和2，标号10表示传统的机床组件，其包括由底面14支撑的基座12。基座12又支撑了共同操作的机床部件组成的加工单元，在此例中机床部件为工件夹具16和加工单元18，它们可以共同地对工件20进行加工操作。

一般来说，如双向箭头22所示的基座12的高度应大约等于如双向箭头28所示的操作者26的腰部区域24的高度。垂直高度H可以是30英寸或更大。机床组件10通常采用金字塔形的结构，各部件顺序地堆叠，一个部件放在另一部件上并都放在基座12上，并且从下到上所堆叠的部件的质量递减。基座12具有平面的外形，在此例中其由一个朝上的支撑表面30的周边限定，其面积应比工件夹具16和加工单元18的组合面积大很多。通过以这种方式设置部件可以达到结构上的稳定性，从而在工件夹具16和加工单元18之间保持对准。同时，基座12的质量由设置在操作者26的腰部区域的工件夹具16和加工单元18的高度要求决定。

较大质量的基座12的缺点在于，在加工操作时由于受热基座12容易发生变形。虽然较大尺寸的基座12确实能带来结构上的稳定性，但也更容易发生热变形，这会损害到工件夹具16和加工单元18之间的对准。

在图3到8中以标号40显示了根据本发明的机床组件的一种结构形式。机床组件包括工件夹具42和加工部件44组成的加工单元，它们由第一基座46支撑并形成可操作的关系。第一基座46可以具有和上述机床组件10的基座12相同的底面，但其如双向箭头48所示的垂直尺寸H1比基座12的高度H小。例如，第一基座46的高度H1可以为24英寸或更小。

可以理解，所示的这种特殊的加工部件只是示例性的。本发明的概念事实上可以应用在能进行任何加工操作的各种类型的机床部件中。

在一种结构形式中，机床组件40可以由第二基座50所支撑，如图8所示。第二基座50包括框架52，其由通过水平横杆56连接起来的支柱54组成。各支柱54均具有放置在支撑底面60上的扩大的底部58。平板件62具有一朝上的表面64，用于支撑第一基座46的底面66。第一基座46由表面64支撑，支柱54的内弯端部68和第一基座46的端部壁70，72相接合，这样就保证了稳定性。

通过这种设置，可以减小第一基座46的质量，使其更少地受到热变形的影响。由于采用了第二基座50，机床组件40可以放置在一个对使用者26来说比较舒适的高度上。

机床组件40的较低的外形使其可以进行各种不同的堆叠设置。在图5中显示了两个机床组件40，它们的底面66面对面地对接在一起。这两个对接的机床组件40又放置在第二基座74上，第二基座74具有形成容槽78边界的侧壁76，容槽78用于在加工操作时收集切削液和/或从工件20上去除的切屑。侧壁76具有朝上的表面80，其具有隔开的平行表面部分82，84，它们的间距应使长度为L的第一基座46(图3)可以跨置在上面。因此，两个机床组件40可以相互之间紧密地放置在一个单独的第二基座74上。

在图6中以标号90显示了一个第二基座的改进形式，其可以支撑在水平和垂直方向上均间隔开的多个机床组件40。基座90包括向上开口的侧壁，其形成了用于在加工操作时存贮切削液和/或从工件上去除的切屑的容槽94。

第二基座90还包括具有台阶形状的框架95，从而形成了较低位置的、基本平行的支撑表面96，98，以及处于支撑表面96，98上方且间隔开的上支撑表面100。框架95跨置在侧壁92顶部的朝上表面106的两个平行的、间隔开的表面部分102和104上。

机床组件40以相似的形式堆叠在框架95各侧的操作位置上。在框架95的示例性一侧，最低的那个机床组件设置成基座的侧面108跨置在侧壁92的两个表面部分102，104上并由它们支撑，同时基座的底面66面对面地与框架95的向上延伸的表面110对接。

上面的那个机床组件40的侧面108与支撑表面98对接，其底面66与框架95的向上延伸的表面112对接。两个机床组件40如图5所示地对接，并由框架95最上方的表面100支撑。

通过这种设置，有效地利用了最下面那个机床组件40的上方垂直空间。通过交错地水平设置，机床组件40可以在垂直方向上部分地重合。多个机床组件40只使用一个由侧壁92形成的容槽94。

在图7中以标号120显示了第二基座的另一改进形式，其包括至少一个框架122，框架122形成了多个水平和垂直隔开的隔室124，每一隔室中都设置一个机床组件40，机床组件或处于常规的水平分布的关系，或机床组件40从所示水平位置上重新排列。框架122可以由管状材料或其它材料制成，每一隔室均包括隔开的平板件126，128，每一平板件均具有朝上的表面130，132，第一基座46的底面66就跨置在表面130，132上。每一隔室124的端部均由围绕机床组件40的加工轴完全延伸的框架122的一部分形成。

在图9到12中介绍了本发明的机床组件的另一改进形式，其中的详细情况见2000年8月7日提交的另一单独的专利No.09/633519，此专利在这里用作参考。简短来说，如图9可清楚地看出，机床组件140包括由多个端部支撑件142，144，146，148形成的笼式单元，各端部支撑件由平行的伸长的杆形加强件150，152，154，156连接，每一加强件均完全地延伸并连接到端部支撑件142，144，146，148上。在相邻的端部支撑件142，144，146，148之间形成了多个隔室/工作空间158，160，162，在隔室中安装由机床部件组成的加工单元164。同样地，由于本发明的概念实际上可以用于任何一种机床外形上，因此加工单元的特性不是本发明的关键之处。

在图9中，所示的机床组件140安装在如上述的第二基座50上。端部支撑件142，148相互隔开，并靠在朝上的平板表面64上。

在图11中，所示多个机床组件140安装在第二基座166上，第二基座包括作为容槽170边界的侧壁168，容槽可收集切削液和/或在加工时从工件上去除的切屑。第二基座166包括框架172，其具有相似结构的相隔开的框架部分174。各框架部分174包括由横杆180连接起来的相隔开的支柱176，178。从横杆180的水平中心垂直地伸出了一单独的支柱182。支柱176，178由侧壁168上的朝上表面184支撑。各框架部分174上的支柱176，178由平行的相隔开的表面部分186，188所支撑，它们的间距等于各机床组件140上最外边的两个端部支撑件142，148之间的距离。

因此，两个机床组件单元140通过端部支撑件142，148由表面部分186，188支撑，端部支撑件142，148和表面部分186，188相互邻接。各机床组件140均与支柱176，178相互邻接。

横杆180具有朝上的表面190，各表面190与端部支撑件142，148之一相接合，并将机床组件140支撑在支柱182的每一侧。

可以用可拆连接件192将机床组件140固定在第二基座166上，可拆连接件192为U形，并具有伸出的支脚194，196。如图示，连接件192压入到最下面的那个机床组件140的端部支撑件142，148上与侧壁168和支柱176，178上的相对齐的开口中。也可用类似的连接件192将最上面的那个机床组件140的端部支撑件142，148连接到横杆180和支柱182上。

在图12中以标号198显示了第二基座的一个改进形式。第二基座198具有和第二基座166相同的基本结构，不同之处在于其框架200具有包括另外的横杆206和另外的支柱208，210的框架202，204，这样就形成了一个另外的台阶，可以安装两个另外的机床组件140。形成了用于收集切削液和从工件上去除的切屑的容槽214的侧壁212的长度L1延伸到可容纳另外的机床组件140的位置。

在图10中，如图7中所介绍的第二基座120用于将机床组件140支撑在操作位置上，机床组件在垂直方向上排成相互重叠的列，在水平方向上排成相隔开的行。表面130，132相互隔开，其间距与靠在表面130，132上的端部支撑件142，148的间距相匹配，端部支撑件靠在处于隔室124内的操作位置的机床组件140上。

参考图10和13，介绍了采用本发明进行加工操作的一个示例性方法。机床组件140起初位于图10所示的操作位置，或是存储位置。用起重设备，如起重机216等将机床组件140一个个地从隔室124中取出，并送到第一工件装料位置218处。工件在装料位置被放置到机床组件的操作位置，从而为机床组件进行加工操作做准备。一旦机床组件140已准备好可以进行加工时，起重机216将带有装好了工件的机床组件140提起，然后送到一个隔室124中，在隔室中进行加工操作。可将机床组件140从隔室中取下再取下工件，或者在隔室124中将机床组件140中的工件取下。

通过这种设置可以有效地利用垂直的空间。多种加工操作可以同时地协调地进行，使得加工效率提高。

本发明的另一方面是提供一种传送组件，其允许细长工件可控制地从其供应处选择性传送地到机床组件140上的不同加工单元，如在机床组件140上进行所需的加工操作。根据本发明的一种传送组件的形式在图14到17中用标号300表示，其中机床组件140安装在框架200上，而框架200又位于图12所示形式的第二基座198上，这种基座在上文中已详细介绍。应理解的是，传送组件300与作为机床组件140一部分的加工单元的特性或精确的堆叠设置无关。图14到17所示的实施例只是此创造性的传送组件一个特殊情况的示例。

传送组件300包括至少一个供应单元，在这里是六个供应单元302，304，306，308，310，312，各供应单元均具有相似的结构，用于夹持多个细长工件314。示例性的供应单元308具有倾斜的进料表面316，其由间隔开的细长杆318，320共同形成。细长工件314由进料表面316引导在重力的作用下一个压一个地进入到堆积状态。假定最下面那个细长工件314的位置为拾取位置。

具有不同直径、长度和组成成分的工件可以在多个供应单元302，304，306，308，310，312上混合。传送组件300的构成使得在各供应单元302，304，306，308，310，312上的工件可以一个接一个地被拾取，并选择性地传送到6个不同位置之一，其相应于各机床组件140上加工单元的操作位置。

传送组件300包括往复运动组件324，其由导向组件326引导而在垂直方向运动。在此例中导向组件326包括间隔开的垂直立柱328，330，立柱上设有垂直延伸的槽332，334以容纳导轨336，338。导轨336，338在槽332，334中被垂直地引导，以允许往复运动组件324能处于三个不同的工件拾取位置和三个不同的工件输送位置，这一点将在下文中介绍。更具体地说，往复运动组件324包括固定在导轨336，338上的主框架340。因此，主框架340和导轨336，338可以如一个单元一样在垂直方向上被引导运动。

主框架340支撑了可重新定位的工件夹具342。工件夹具342形成了一个带有基本U形且向上开口的表面344的支架，表面344具有形成了容槽的基面部分346以及从基面部分346伸出的间隔开的支脚部分348，350。工件夹具342具有间隔开的耳部352，354，其和表面344相贴，并通过销356，358与主框架340相连，以绕水平延伸的轴360作枢轴转动。

促动油缸362，364连接在主框架340和工件夹具342之间。油缸362，364的操作可改变其有效长度，使得工件夹具342绕位于图15底部所示的第一传送位置和图16所示的第二传送位置之间的轴360枢轴转动。工件夹具342处于第一和第二传送位置之间的输送/夹持位置。当工件夹具342处于输送/夹持位置时，工件314停留在基面部分346所形成的向上开口的容槽内。

往复运动组件324的垂直位置由分别与立柱328，330相连的可延伸的油缸366，368控制。导轨336具有一个短凸台370，其与油缸366的自由端372相连。在导轨338上具有一个类似的短凸台374，其与油缸368的自由端376相连。油缸366，368分别具有可重新定位的支柱378，380。油缸远离端部372，376的端部相对于杆328，330固定，杆378，380的回缩使得导轨336，338和与之相连的主框架340相应地向下运动。杆378，380的伸长产生相反的结果。

杆378，380的伸长使得往复运动组件324位于图14中“A”所示的第一拾取位置。在此位置，工件可从供应单元302，308中之一传送到基面部分346的容槽中。通过操作油缸362，364能可控制地重新定位往复运动组件324，从而将往复运动组件324定位在第二和第三不同的拾取位置。在第二拾取位置，往复运动组件324相对于供应单元304，310的设置如在图14中相对于供应单元302，308的设置一样。在第三拾取位置，往复运动组件324相对于供应单元306，312的设置如在图14中相对于供应单元302，308的设置一样。

当往复运动组件324位于图14所示的第一拾取位置时，工件314可从各供应单元302，308中以相似方式传送到第一拾取位置中。此过程通过代表性的供应单元308上的存储位置中的工件314的传送来介绍。为进行此传送，需使用装料单元382。装料单元包括基体384，其形成了拾取台肩386，拾取台肩386可绕拾取位置和释放位置之间的销388的轴枢轴转动，拾取位置如处于下方的供应单元310上相应的装料单元382所示，释放位置如图14中供应单元308的装料单元382所示。在拾取位置，台肩386位于最下面那个处于拾取位置的工件314之下。位于拾取位置的工件被拾取台肩390阻挡而不能进一步下落。

装料单元382可沿箭头392作枢轴转动，从而使细长工件从拾取位置向工件夹具342运动。随着拾取台肩386接近释放位置，拾取台肩390处于倾斜的方位，使得将要由工件夹具342夹持的工件314在其自重的作用下由拾取台肩390的表面引导向下运动到工件夹具342的容槽346中，进入输送/夹持位置。

然后杆378，380回缩，往复运动组件324可以向下运动到三个传送/释放位置中的任何一个。在图14中显示了两个这种位置，第三个位于前面二个位置之间。当往复运动组件324位于图14所示的最上面那个传送/释放位置时，由工件夹具342携带的工件314停留在与机床组件140“A”相连的三个导向杆396的顶边394以及与机床组件140“B”相连的三个导向杆400的顶边398的上方。导向杆396具有导向面402，工件沿导向面在重力的作用下向下运动，靠在倾斜地设在导向面402上的止动台肩404上。在工件314落入导向面402和止动台肩404的结合部中时，工件的中心轴与机床组件140“A”的中心操作轴406重合。操作推动组件408，将工件314沿中心轴406推动到第一工位，在第一工位工件被机床组件140“A”的主轴夹持，此主轴由电机412通过功率传送带414而带动旋转。

当往复运动组件324位于图14中最上的传送/释放位置且工件夹具位于输送/夹持位置时，油缸362，364的操作使工件夹具342枢轴转动到图17的第二传送位置，支脚部分348的表面倾斜，并引导处于输送/夹持位置的工件314向下运动到导向面402上。

工件夹具342进行反向的枢轴转动，运动到第一传送位置，处于输送/夹持位置的工件314由支脚部分350的表面引导并朝下到达导向杆400的导向面416，靠在与止动台肩404对应的上动台肩418上。落入导向面416和止动台肩418的结合部中的工件314的中心轴与图14中机床组件140“B”的加工单元的中心操作轴420重合。与推动组件408相似地操作推动组件422，将工件314沿中心轴406推动到由机床组件140“B”的主轴426可操作地夹持的工位上。

操作油缸366，368使往复运动组件324运动，并选择性地位于第二和第三传送/释放位置上。图14中显示了往复运动组件324的第三传送/释放位置。在此位置中，工件夹具342与导向杆428，430协同操作，选择性地将工件分别传送到加工单元处于图14中的“C”，“D”位置的操作工位上。当往复运动组件324大约位于图14中第一和第二传送/释放位置的中间时，工件夹具342与导向杆432，434协同操作，可控制地将工件314引导到与加工单元处于图14中的“E”，“F”时相对应的操作工位上。

为了减小传送组件300的整体高度，油缸366，368可制成如图18所示的套叠式结构，其包括多个套叠件436，438，440。

如上所述的整个加工系统可以通过中央控制器442自动地编程和操作。中央控制器442可以编程以协调六个装料单元382、促动油缸362，364、推动组件408，422和六个机床组件140的操作，从而选择性和顺序地传送工件314，使机床组件140上的六个加工单元协调地加工。

本发明可以从上述基本结构中进行许多变化。一些代表性变化将在下面进行介绍。

在图19中以标号444表示了具有基本为“Y”形结构的改进形式的工件夹具。工件夹具444具有用于放置工件314的容槽446。工件夹具444可以绕第一和第二传送位置“A”和“B”之间的销458枢轴转动，第一和第二传送位置“A”和“B”与上面介绍的工件夹具342中的传送位置相对应。在传送位置之间，工件夹具444假定处于以标号“C”表示的竖直输送/夹持位置。工件夹具444还可绕销458从输送/夹持位置枢轴转动到拾取位置“D”。

通过这种设置，工件夹具可以从“C”位置沿箭头450方向向上运动，并枢轴转动到“D”位置，从而进入到杆452之间(只示出一个)。杆452具有倾斜的进料表面454，其可以将工件314引导到靠在拾取台肩456上的堆积位置。工件夹具444继续向上运动，使得最下面的那个工件314进入到容槽446中，工件夹具444可将工件314抬起，使被拾取的工件314向上运动而超过拾取台肩456。然后工件夹具444可以枢轴转动到“E”位置，向下运动，进入到侧向隔开的传送位置中的一个，将携带的工件314传送到导向面458，460上，这样，工件314通过导向面458，460被引向相隔开的机床组件140。图19所示的设置避免了需要使用上述独立的装料单元。

在图20所示的另一个改进形式中，可以用可回缩的门式构件462在进料表面466的基体上形成拾取台肩464。通过可控制地将门式元件462回缩到虚线所示位置，可以从存储位置中释放最下面那个工件314，从而使工件314通过任何一种上述或下述结构向加工单元方向运动。

在图21中以标号468显示了传送组件的另一改进形式。传送组件468具有供应单元，供应单元具有带有倾斜进料表面472的多个垂直隔开的杆470。通过适当的释放/拾取机构474，工件314可以一个个地被传送到工件夹具476中，工件夹具476可以垂直地重新定位以选择性地对准杆478的顶端。杆478具有导向面480，工件夹具476可将工件314放在导向面上，使其被引导而运动到机床组件140中。工件夹具476安装在油缸482中。通过在油缸上伸长和回缩杆484，可以实现工件夹具476的垂直定位。工件夹具476可以通过任何适当的机构在所需的导向面480上释放所携带的工件314，这种机构可以是上述、下面介绍的或是其它本领域的技术人员已知的机构。通过此传送组件468，可以实现从机床组件140的一侧将工件314传送到所有六个机床组件140上。

在图22中以标号486显示了根据本发明的传送组件的又一变型。传送组件486包括供应单元487，其具有带进料面490的导向面488，进料面朝向工件夹具492收敛。工件夹具492安装在油缸494上。通过操作油缸494，工件夹具492可以选择性地位于六个拾取位置的任何一个上，以接收来自供应单元487任何一个进料表面490的工件314。工件从供应单元487传送到输送/夹持位置上的工件夹具492中，这可以通过上述、下面介绍的或是其它本领域的技术人员已知的机构来实现。

当工件314位于输送/夹持位置时，油缸494上的套叠杆494可以可控制地伸长和回缩，以在三组机床组件140，即A和B，E和F，C和D中的任何一组的三个不同的传送/释放位置中的任何一个处对准工件夹具492。在最上面那个传送/释放位置，工件夹具492停留在导向杆496，498之间，导向杆分别倾斜于机床组件“A”和“B”的中心操作轴。通过枢轴转动或其它方法而选择性地将工件夹具492重新定位到与上面介绍的传送位置相对应的第一和第二传送位置之一，处于输送/夹持位置的工件314可以传送到导向杆496，498上，其与机床组件“A”和“B”的中心操作轴形成同轴关系。如同杆500，502和机床组件“E”和“F”相连一样，导向杆504，506类似地和机床组件“C”和“D”相连。

在图23到25中，以标号508表示了根据本发明的传送组件的另一改进形式。传送组件508包括具有导向杆512的供应单元510。导向杆512具有与图21所示供应单元487一样的收敛的进料表面513。传送组件508利用与机床组件140相连的导向杆496，498，500，502，504，506相同的设置，如图22所示。

传送组件508不采用单一的工件夹具如工件夹具492，而采用多个工件夹具514。各工件夹具包括框架516，其具有用于工件314的通孔518。通孔518的入口具有收敛的表面520，522，其可引导向下运动的工件314进入到通孔518中。

工件夹具514具有多对协同操作的夹持件526，528，在此例中为三对。夹持件526，528安装在切槽530，532中，切槽位于限定了通孔518的间隔开的壁534，536内。各夹持件526，528具有基本L形的结构。夹持件526，528可绕实线位置和虚线位置之间的平行轴538，540枢轴转动，实线位置表示工件夹具514的夹持状态，而虚线位置表示工件夹具514的松开状态。在夹持状态中，夹持件526，528定位成使夹持件上的面542，544伸进到开口518中，有效地减小了开口518的尺寸，从而可防止工件314穿过。实际上，工件314在夹持件526，528之间可松开地夹紧。当工件314处于释放状态时，夹持件526，528处于虚线位置，工件314可以无阻碍地从开口518中穿过。

通过控制器548可以操作适当的驱动器546，以在夹持和松开状态之间改变工件夹具514的状态。操作独立的驱动器550可使整个工件夹具514绕由固定销553形成的偏心枢轴552旋转。

在操作中，可选择性地从供应单元510中释放工件314，使其进入到紧邻的工件夹具514中。通过控制器548，可以协调垂直排列的工件夹具514组的夹持件526，528的状态，使得工件314被夹持和释放，最终被夹持在导向杆496，498，500，502，504，506中的一个的传送位置上，该导向杆邻近于工件将被传送到的机床组件。在传送点，用于接收的工件夹具处于夹持状态。然后通过绕轴552枢轴转动工件夹具514，通孔518的方向可以使输送/夹持位置上的工件被释放，允许所夹持的工件314在其自重的作用下向下运动到适当的导向杆496，498，500，502，504，506上，并靠在所选择的加工单元A，B，C，D，E，F上。

作为一个示例，来自最上面的导向杆512的工件314可以传送到邻近接收位置的工件夹具514中。用于接收的工件夹具514可以处于夹持状态或释放状态。最终，工件夹具514必须处于释放状态，允许工件314穿过两个重叠在上方的工件夹具514而运动到处于其要被传送的工位处的工件夹具514上。通过枢轴转动工件夹具514，工件可运动到所需的工件夹具处。

在图26中显示了根据本发明的另一传送组件的改进形式。在此实施例中，与导向杆496，498，500，502，504，506相对应的导向杆554，556可枢轴转动地安装在实线的操作位置和虚线的旁路位置之间。在操作位置，导向面558，560可以阻挡向下运动的工件314。在旁路位置，导向面558，560位于向下运动的工件314的路径之外。如果导向杆554处于旁路位置，工件314被处于操作位置的杆556的导向面560所拾取。相似地，如果导向杆554处于操作位置，工件314将被导向面558所阻挡。导向杆554，556分别具有止动台肩562，564，在导向面558，560上向下运动的工件314可以靠在止动台肩上。

作为在操作位置和旁路位置之间枢轴转动而重新定位整个导向杆554，556的另一个选择，各导向杆可具有图27所示导向杆566的形状。导向杆566具有由套叠件570，572形成的上导向面568。止动台肩574可阻挡沿导向面568向下运动的工件。实线所示为处于操作位置的导向杆566。当件572回到虚线位置时，导向杆566位于旁路位置。也就是说，其有效长度使得其不再处于向下运动的工件314的运动路径中，因而不再将工件转向到机床组件140的加工单元中。

在图26和27所示的实施例中，为控制工件的运动可以设置导向壁576，578，其可限制向下运动的工件314的水平移动。在这些实施例中也可以采用任何形式的供应单元以及可从供应单元中释放各个工件的任何适当结构。

在图28中显示了系统的一个变型。图中所示的传送组件580包括工件夹具582，其可由串联在预定路径中的环形件583从图28所示的顶部位置沿倒V形路径的垂直延伸支脚584，586中选择性地引导。一旦工件314从供应单元588传送给工件夹具582，工件夹具582可以选择性地沿支脚584，586之一移动到要传送到的机床组件140上加工单元之一附近的所需传送位置中。各机床组件140具有相连的导向杆590，其具有倾斜的导向面592，以接收来自工件夹具582的工件314，并将其引导到与加工单元形成所需的操作关系。

作为选择，导向杆590可以在操作位置和旁路位置之间重组合。工件夹具582可以从图示的顶部位置沿支脚584，586之一向下传送工件，使其被第一操作定位导向杆590拾取。

图29中显示了基本传送组件的另一变型。标号594表示装料单元，其包括可绕实线所示的拾取位置和释放位置之间的轴598枢轴转动的碟形件596。在拾取位置，槽口600的位置与供应单元的拾取位置上的工件314相接合。一旦这种情况发生，件596可沿箭头602方向绕轴598枢轴转动，直到槽口600处于虚线位置为止，由此工件314在重力作用下被释放。碟形件596沿与箭头602相反的方向转动，使得工件314可在图29所示的位置“A”处被释放。

碟形件596可沿双向箭头604的方向垂直地移动，从而与不同的杆对准而将工件从供应单元传送到不同的垂直高度。可用相同的设置从轴598的各个水平侧拾取工件314。

在图30和31中，显示了用于重新定位用于工件夹具上工件的支架606，608的不同机构。在图30中，油缸610固定在垂直延伸的支柱612上。油缸610具有杆614，其端部616与支架606可枢轴转动地连接。L形臂618从支柱612上延伸出。臂的远离支柱612的端部620与支架606可枢轴转动地连接。通过选择性地伸出和缩回杆614，支架可以绕轴622枢轴转动，使处于输送/夹持位置的工件倾向一侧或另一侧。

在图31中，支架608与支柱626的自由端624可枢轴转动地连接。通过这种枢轴连接，支架608可以绕轴628枢轴转动。操作油缸629具有可重新定位的杆630，其与接头634可枢轴转动地连接，而连接件636，638也与接头634可枢轴转动地连接。连接件636远离接头634的端部与支架608相连，可绕基本平行于轴628的轴640作相对枢轴转动。连接件638远离接头634的端部与支柱626相连，可绕轴644枢轴转动。

杆630的伸长和缩回使得件636，638的连接形状发生改变，可选择性地将支架608向两个方向倾斜，如双向箭头646所示。为调节连接，支柱626在安装油缸629的区域做成U形。这可使油缸629的操作所需的水平空间更紧凑，并使连接件636，638的连接也更紧凑。

应该理解，虽然在上文中介绍了本发明传送组件的几个变型，但这些变型只是说明性的。可以利用美国专利No.5911803中的机构以及本领域的技术人员所已知的机构来对所示的各种结构进行其它改进。

上述具体实施例的介绍只是对本发明较宽的概念范围进行示例性地说明。

Claims (36)

1.一种用于加工细长工件的系统，所述系统包括：

第一加工单元，其可对处于第一工位的细长工件进行第一加工操作；

第二加工单元，其可对处于所述第一工位之上的第二工位的细长工件进行第二加工操作；

第一供应单元，多个所述细长工件可放置在所述第一供应单元的存储位置中；和

传送组件，其可和处于所述存储位置中的所述细长工件相接合，并可将与所述传送组件相接合的细长工件选择性地传送到所述第一和第二工位中的一个。

2.如权利要求1所述的用于加工细长工件的系统，其特征在于，所述传送组件包括可在第一位置和第二位置之间垂直移动的往复运送组件，所述往复运动组件上的细长工件可以从所述第一位置传送到所述第一工位，所述往复运动组件上的细长工件可以从所述第二位置传送到所述第二工位。

3.如权利要求2所述的用于加工细长工件的系统，其特征在于，所述传送组件还包括用于将所述细长工件从所述存储位置引向所述往复运动组件上的夹持位置的第一装料单元。

4.如权利要求3所述的用于加工细长工件的系统，其特征在于，所述往复运动组件还包括可在输送位置和第一传送位置之间重新定位的细长工件夹具。

5.如权利要求4所述的用于加工细长工件的系统，其特征在于，所述系统还包括第一导向面，当所述往复运动组件处于第一位置时，处于所述夹持位置的细长工件可被传送到所述第一导向面上并朝向第一工位引导。

6.如权利要求5所述的用于加工细长工件的系统，其特征在于，所述第一导向面朝向所述第一工位倾斜。

7.如权利要求6所述的用于加工细长工件的系统，其特征在于，所述细长工件夹具包括至少一个表面，当所述工件夹具处于所述输送位置时，所述表面形成了处于所述夹持位置的所述细长工件的容槽；在所述工件夹具从所述输送位置向所述第一传送位置运动时，所述表面可引导处于所述夹持位置的细长工件在所述第一导向面上运动。

8.如权利要求7所述的用于加工细长工件的系统，其特征在于，所述细长工件夹具可在所述输送位置和第一传送位置之间作枢轴转动。

9.如权利要求7所述的用于加工细长工件的系统，其特征在于，所述系统还包括第三加工单元，用于对处于与所述第一和第二工位隔开的第三工位上的细长工件的进行第三加工操作。

10.如权利要求9所述的用于加工细长工件的系统，其特征在于，所述细长工件夹具可重新定位到第二传送位置，所述系统包括第三导向面，在所述工件夹具从所述输送位置向所述第二传送位置的运动时，所述细长工件夹具上的所述至少一个表面可引导处于所述夹持位置的细长工件在所述第三导向面上运动。

11.如权利要求10所述的用于加工细长工件的系统，其特征在于，所述第一和第三工位基本处于相同高度。

12.如权利要求2所述的用于加工细长工件的系统，其特征在于，所述系统还包括导向组件，可引导所述往复运动组件在所述第一和第二位置之间垂直运动。

13.如权利要求4所述的用于加工细长工件的系统，其特征在于，所述第一装料单元包括可以在拾取位置和释放位置之间移动的拾取台肩，在所述拾取台肩从所述拾取位置向所述释放位置移动时，所述拾取台肩可与所述存储位置中的细长工件相接合，并使处于所述存储位置的所述细长工件向所述细长工件夹具移动。

14.如权利要求13所述的用于加工细长工件的系统，其特征在于，所述台肩可在所述拾取位置和释放位置之间作枢轴转动。

15.如权利要求13所述的用于加工细长工件的系统，其特征在于，所述供应单元包括倾斜的输送表面，所述细长工件可沿所述输送表面被重力推向所述拾取位置。

16.如权利要求15所述的用于加工细长工件的系统，其特征在于，所述第一装料单元还包括阻挡表面，当所述拾取台肩和工件一起从所述拾取位置运动到所述释放位置时，所述阻挡表面可以阻挡所述细长工件移动到所述拾取位置。

17.如权利要求6所述的用于加工细长工件的系统，其特征在于，在所述第一导向面上设有止动台肩，所述细长工件可以沿所述第一导向面向下运动到靠在所述止动台肩上，并保持沿所述第一导向面向下连贯地运动到靠在所述止动台肩的预定位置上的所述细长工件。

18.如权利要求1所述的用于加工细长工件的系统，其特征在于，所述传送组件包括：倾斜的第一导向面，可将来自所述第一供应单元的细长工件朝向所述第一工位引导；倾斜的第二导向面，可将来自所述第一供应单元的细长工件朝向所述第二工位引导。

19.如权利要求18所述的用于加工细长工件的系统，其特征在于，所述传送组件还包括可在第一位置和第二位置之间垂直移动的往复运送组件，所述往复运动组件上的细长工件可以从所述第一位置沿所述第一导向面传送，从而在重力作用下向所述第一工位运动，所述往复运动组件上的细长工件可以从所述第二位置沿第二导向面传送，从而在重力作用下向所述第二工位运动。

20.如权利要求1所述的用于加工细长工件的系统，其特征在于，所述系统还包括推动组件，可使所述工件与所述第一加工单元形成操作关系。

21.如权利要求20所述的用于加工细长工件的系统，其特征在于，所述第一加工单元具有旋转操作轴，所述推动组件可沿与所述旋转操作轴基本重合的线推动所述细长工件。

22.如权利要求1所述的用于加工细长工件的系统，其特征在于，所述系统还包括至少一个位于所述第一供应单元的存储位置中的细长工件。

23.一种加工细长工件的方法，所述方法包括步骤：

将多个所述细长工件存储在第一供应单元中；

将第一细长工件从所述第一供应单元传送到第一工位；

对处于所述第一工位的所述第一细长工件进行第一加工操作；

将第二细长工件从所述第一供应单元传送到与所述第一工位垂直隔开的第二工位；和

对处于所述第二工位的所述第二细长工件进行第二加工操作。

24.如权利要求23所述的用于加工细长工件的方法，其特征在于，所述方法还包括从所述第一供应单元中移走所述第一细长工件，并阻挡从所述第一供应单元中移走另一所述细长工件的步骤。

25.如权利要求23所述的用于加工细长工件的方法，其特征在于，所述传送所述第一细长工件的步骤包括沿第一倾斜导向面传送所述第一细长工件，使得所述第一细长工件在重力的作用下沿所述第一倾斜导向面向所述第一工位运动。

26.如权利要求25所述的用于加工细长工件的方法，其特征在于，所述传送所述第二细长工件的步骤包括沿第二倾斜导向面传送所述第二细长工件，使得所述第二细长工件在重力的作用下沿所述第二倾斜导向面向所述第二工位运动。

27.如权利要求23所述的用于加工细长工件的方法，其特征在于，所述存储多个所述细长工件的步骤包括将多个所述工件存储在倾斜的输送表面上，使得多个所述细长工件在重力的作用下被推动到一个压一个的堆积状态。

28.如权利要求27所述的用于加工细长工件的方法，其特征在于，所述方法还包括将所述第一细长工件从第一供应单元引导到第一工件夹具上的步骤。

29.如权利要求28所述的用于加工细长工件的方法，其特征在于，所述方法还包括重新定位所述第一工件夹具，从而将所述第一细长工件从所述第一工件夹具引向所述第一工位的步骤。

30.如权利要求29所述的用于加工细长工件的方法，其特征在于，所述方法还包括将第三细长工件从所述第一供应单元引向所述第一工件夹具并重新定位所述第一工件夹具，从而将所述第三细长工件从所述第一工件夹具引向所述第三工位的步骤。

31.如权利要求30所述的用于加工细长工件的方法，其特征在于，所述方法还包括将所述第三细长工件传送到所述第三工位，并在所述第三工位处对所述第三细长工件进行第三加工操作的步骤。

32.如权利要求29所述的用于加工细长工件的方法，其特征在于，所述方法还包括将所述第一细长工件从所述第一工件夹具中穿过而引向第二工件夹具并重新定位所述第二工件夹具，从而将所述第一细长工件从所述第二工件夹具引向所述第一工位的步骤。

33.如权利要求28所述的用于加工细长工件的方法，其特征在于，所述方法还包括将所述第三细长工件从所述第一工件夹具中穿过而引向第二工件夹具并重新定位所述第二工件夹具，从而将所述第三细长工件从所述第二工件夹具引向所述第三工位的步骤。

34.如权利要求28所述的用于加工细长工件的方法，其特征在于，所述方法还包括步骤：将所述第一工件夹具设为夹持状态，将所述第一细长工件引入所述第一工件夹具的夹持位置，将所述第一工件夹具从夹持状态改变为释放状态，重新定位所述第一工件夹具，从而在所述第一工件夹具处于释放状态时将所述第一细长工件引向所述第一工位。

35.如权利要求32所述的用于加工细长工件的方法，其特征在于，所述方法还包括将所述第一工件夹具设为释放状态，引导所述第三细长工件通过所述第一工件夹具而到所述第二工件夹具上的夹持位置中的步骤。

36.如权利要求35所述的用于加工细长工件的方法，其特征在于，所述方法还包括重新定位所述第二工件夹具，从而将所述第三细长工件引向所述第三工位的步骤。

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