TWI532564B - 具有自動工具轉換器之工具機 - Google Patents

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TWI532564B
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安德魯 菲利浦
帝普奇斯歐爾 默克歐帕迪亞
艾柏納丹 土爾森
伊麗莎白 克里敦
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Description

具有自動工具轉換器之工具機
本發明大致係關於工具機,且更特定言之,本發明係關於一種具有自動工具轉換器的工具機。
工具機係用以藉由例如使用切削工具(例如端銑刀)加工零件的機器。工具機可以手動操作,機械自動操作,或經由電腦數值控制(CNC)之數位自動操作。工具機之一種類型係一銑床。銑床可以執行大量的操作,其中一些十分複雜,例如開槽及鍵槽切削,刨削,鑽孔,刻模,槽口刨,鏤銑,等。
最近幾年以來,隨著利用小型且高性能工具機加工小型且高精度零件的觀念產生,微製造系統逐漸變得需求。多種類型及大小的工具被應用於單一零件的加工。因此銑床經常包含用於該機器內部自動交換工具的工具轉換器。對於一大容量製造裝備,具有一高效率的工具轉換器係十分重要的。此外,重要的是該工具轉換器的實際操作不會與該工具機的其他重要屬性干擾,例如操作員接達,托盤轉換器接達,及機器結構要求。許多先前技術的工具轉換器受限於自身執行的功能及其提供之精度。例如,許多先前技術的工具轉換器僅僅可以從該工具匣的一側被接達,從而不能使該操作員在該機器正在操作時,安全地轉換一損壞的工具,或當操作員試圖進入該機器的某些區域時產生阻礙。此外,在其他先前技術的工具轉換器中,必須藉由 自該心軸更換工具的自動臂取出該等工具,此產生對於該工具機過量零件之需求且整體而言降低了該工具轉換器及因此該工具機之強健性。因此,需要提供一工具機,其具有經改良、簡單化的及更加高效率的自動工具轉換器,該工具轉換器具有更少的移動元件及減少成本,然而可以容納大量的工具。
經由閱讀以下具體描述及適當參考附圖,此項技術之一般技能者將會瞭解此等以及其他態樣與優勢。此外,應瞭解發明內容及他處所描述的實施例旨在僅藉由實例闡明本發明。
在一實施例中,本發明提供用於一工具機的一種自動工具轉換器(ATC),該工具機包括一旋轉式工具匣及複數個圍繞該旋轉式工具匣呈徑向定向的插座,其經構形以固持複數個具有切削刃的切削工具。該等切削工具的切削刃圍繞該旋轉式工具匣徑向地指向內,且藉由一位於該工具機的心軸可以直接從該自動工具轉換器調動該等切削工具。
在另一實施例中,該自動工具轉換器包括一實質上圓形的旋轉式工具匣,其具有一旋轉軸及一圓周邊緣,及沿圓周邊緣定位的複數個徑向對準切削工具插座,每一個切削工具插座經構形為固持一具有一工具縱軸及一切削刃的切削工具,因此該工具縱線垂直於該旋轉軸定向,且該等切削工具的切削刃圍繞該實質上圓形的旋轉式工具匣徑向地指向內。
在又另一實施例中,本發明提供一種工具機,其包括一機架,一延伸自機架的心軸,一可構形工作區域,及一定位在該工具機內分開之隔間的自動工具轉換器,其相鄰於該工具機的一前壁。該心軸直接從該自動工具轉換器調動一切削工具且將其帶至一待加工的零件處。
在又另一實施例中,該自動工具轉換器包括至少一經構形以固持一切削工具的插座,該切削工具具有包含一溝槽的一定位環,至少一插座包括延伸自一基座的複數個支腳。該自動工具轉換器經構形以定位切削工具,使可藉由一位於該工具機的心軸而取用該些切削工具。該複數個插座之支腳之一與該定位環中之溝嚙合以固定該工具在至少一插座中,且該複數個支腳中至少一個經構形以藉由該心軸動作壓縮且在心軸中定位切削工具。
在另一實施例中,該自動工具轉換器包括至少一個插座,其經構形以固持一切削工具。在此實施例中,該自動工具轉換器經構形以定位切削工具,使切削工具可藉由一位於該工具機中的心軸而被取用,且從該自動工具轉換器的前側或後側可使用該複數個插座之每一個。
在此參考圖式描述了本發明的例示性實施例。
本文描述係一工具機的實施例,其具有定位於該工具機前的一極緊湊的自動工具轉換器。該工具轉換器在一垂直平面區域中旋轉,因此沒有顯著地增加自該工具機圍封件外部至該銑製區域(即,該工具機之佔用面積)的水平距 離,且從該工具機的前側及後側可以接達該待加工的零件。該自動工具轉換器包括一旋轉式工具匣及複數個圍繞該旋轉式工具匣呈徑向定向的插座,其經構形以固持複數個具有切削刃的切削工具。該切削工具的切削刃圍繞該旋轉式工具匣徑向地指向內,且藉由該心軸從該自動工具轉換器直接調動該等切削工具且帶至一待加工零件。一工具感測器可位在該自動工具轉換器與該心軸之間以測量該切削工具。
現參考圖式,圖1及圖1A顯示一工具機100的一實施例。該工具機100可能具有多種形式,例如一五軸微銑床。一五軸微銑床的實施例包括在承載一心軸之一機架頭部上的X/Y/Z軸及承載該零件的一傾斜/旋轉平臺。
該工具機100包括一前壁102,一後壁101,一頂壁103,及二側壁104。該前壁102也可能具有一面板106,其用於提供一操作員接達該工具機100內部。該面板106可能包括一視窗(如圖1所示曲線部分),其允許該加工區域及加工零件具可見度。一側壁104可能包括一電控櫃105,其內部具有多種電氣設備,例如一電腦,氣動控制器,線束,及斷路器。該工具機100的後壁101可能包括一機器人出入門107,一機器人通過該門可以接達該工具機100的內部組件。
該工具機100也可能具有固定於該工具機之頂板103以由該工具機操作員使用的一操作員介面108。該操作員介面108可以藉由一樞轉臂110固定於該工具機的頂壁103。該 樞轉臂110旋轉至該工具機100的至少三個不同側,因此其允許一操作員從圍繞該工具機的複數個位置接達該操作員介面108。對於一正執行維護且想要接達該電控櫃105及該操作員介面108的操作員來說,這係非常有優勢的。如圖1所示,該操作員介面108係定位於該工具機的前面,或操作員側。該操作員介面108允許一操作員對該工具機100進行程式化及提供指令。
該工具機100可能進一步包括複數個提升桿109,在運輸或重新定位期間協助提升及處置該工具機。該工具機100也可能包括底部上的腳輪,其促進該工具機的移動性。
參考圖2,該工具機100的內部可能包括一機架112,其具有從其延伸出的一心軸114。該心軸114可由該機架112三度空間地定位。如以下更詳細解釋,該心軸114從該自動工具轉換器調動一切削工具且將該切削工具帶至待加工的零件處。該工具機100的內部也可能包括一如圖2A最佳顯示之可構形工作區域116。該可構形工作區域116可能包括諸組件,例如,如圖2A所示經調適以固持該待加工零件的一傾斜及旋轉平臺,如圖2B所示具有一經調適以固持該待加工零件之一工作臺的一單一旋轉軸,或如圖2C所示經調適以固持該待加工零件的一工作臺。
如圖2及圖2D所示,該工具機100可能進一步包括經由該可構形工作區域116的一左右轉動/上下傾斜機構安裝於一固定平臺的一相機118。該相機118可以旋轉及傾斜兩者以跟隨該待加工零件之運動及該心軸114的運動。該相機118 可經構形以自動跟隨該機器平臺的運動。如圖2E所示係該相機如何跟隨該機器平臺運動的一實例,在此實施例中,該機器控制系統150包括CNC解譯器152,其接受CNC代碼且決定該工具機的經指示位置。該解譯器152係提供作為微處理器或微控制器,其與儲存於一電腦可讀儲存媒體(例如一RAM或ROM固態記憶體裝置)上之一軟體程式組合,然而也可能包括一磁碟或光碟機,及其他合適的替代件。該標準CNC解譯器152經修改以包括相機位置剖析器154,其經由解譯此CNC代碼產生所需相機位置。在一實施例中,如藉由用於加工的該解譯器152的標準解譯模組決定,所需相機位置採取將相機導引至切削工具待定位的該加工區域的一所需移動角及傾斜角之形式的形式。該相機位置剖析器154採用用於決定該水平移動及傾斜角度的該相機與所需成像區域的位置之相對定位(即,如藉由該切削工具之位置所決定的加工區域)。接著經指示之相機位置藉由相機運動模組158(包含在運動模組156內部)使用運動計算後被轉換成為相機馬達控制以到達相機118的所需位置。此等馬達命令用於驅動該相機馬達160。此實施例的最終結果係該相機的視域將自動跟隨該機器平臺的運動。
在其他實施例中,該相機安裝於一個二維(或可能是三維)相機位置驅動器系統。在這些及其他實施例中,該CNC代碼可能包括為獲得要求的視野而定位該相機的指定指令或「G代碼」,或關於銑製操作的要求角度。在該 CNC代碼中也可能指定相機鏡頭縮放位準。
該工具機100也可能包括一工具轉換器200,其可能係一自動工具轉換器(ATC)。在一些實施例中,該ATC 200經定位於接近該工具機100之前壁102的位置,因此通過該工具機100的前壁102上的該面板106可以接達及看見該ATC 200。該ATC 200係以使其未干涉到該工具機的該可構形工作區域116之此一方式置於該工具機100內。因此從該前壁102上的該面板106或該後壁101上的該機器人出入門107可以接達該可構形工作區域116。該ATC 200也可能位於如圖2所示一隔間202內,其與該工具機100內部其餘組件分開。該分開的隔間202可具有一出入門201,當該心軸114移動至該出入門上方且從該ATC 200擷取一切削工具206,該出入門可以自動打開及關閉。為防止灰塵及其他顆粒以保護如下所述的該等切削工具及工具感測器,在加工零件期間,該出入門201係關閉的。
圖3顯示該ATC 200的一實施例。該ATC 200可能包括一旋轉式工具匣203,其具有一水平旋轉軸204及一圓周邊緣199。該ATC 200可能包括複數個沿該旋轉式工具匣203的圓周邊緣199定位之複數個徑向對準切削工具插座205。在此實施例中,從該ATC的前側或後側可使用每一個切削工具插座,且不會由於位於該工具機內部之該ATC而中斷該機器操作。因此,通過該工具機前的該面板106,一操作員可以輕易地接達切削工具插座205以轉換工具而不中斷藉由該心軸114之一零件的加工。類似的,通過該工具機 100後方的該機器人出入門107,一機器人可以輕易地接達該切削工具插座205而不中斷藉由該心軸114之一零件的加工。
切削工具插座205之各者可能具有一U形,或任何合適的插座形狀。在操作中,該ATC圍繞其旋轉軸204順時針或逆時針旋轉直至指定的插座係在待該心軸114接達之位置中。
每一個切削工具插座205經構形以固持一切削工具206,例如,其可能為一銑刀。每一個切削工具206也可能具有一工具縱軸及一切削刃207。該工具縱軸垂直於該旋轉式工具匣203的該旋轉軸204定向。該等切削工具的切削刃207圍繞該旋轉式工具匣203徑向地指向內。該工具機100的該心軸114可以直接從該ATC調動工具206而不需要一額外的臂或其他元件。
如圖4所示,該切削工具206藉由至少一固定器208固持於該插座205內,且經由一對準部分210與該插座205對準。該固定器208可為允許該切削工具206輕易推入及拉出該固定器的一撓性夾。
此外,每一個切削工具206可能包括一工具架212,其與該切削工具插座205的對準部分210對準。在一實施例中,該ATC 200至多可能固持30個具有工具架的切削工具206。該工具架212包括一錐形部分,其與該心軸114的一對應的錐形開口相配合。因此當需要一指定的切削工具206,該心軸114藉由抓取該工具架212的錐形部分從該ATC 200調 動切削工具206且向該工具機的中心向內拉動切削工具。從而,該心軸114沿著與該旋轉軸204平行的方向,從該ATC 200調動切削工具206。
圖5顯示該自動工具轉換器200'的一替代實施例。在此實施例中,該切削工具插座205'依一替代形式構形。每一個切削工具插座205'經構形以固持一切削工具206'例如,其可為一銑刀。每一個切削工具206'也可能具有一工具縱軸及一切削刃207'。該工具縱軸垂直於該旋轉式工具匣203'的該旋轉軸204'定向。該切削工具的切削刃207'圍繞該旋轉式工具匣203'徑向地指向內。該工具機100的該心軸114可以直接從該ATC 200'調動切削工具206'而不需要一額外的臂或其他元件。該ATC 200'至多可固持60個切削工具206'。
如圖6所示,藉由複數個固定支腳208'將該切削工具206'固持於插座205',且藉由一對準支腳210'與該插座205'對準。該固定支腳208'可能係撓性夾,其允許將切削工具206'輕易地推入及拉出該固定器而不需要使用一工具架。該切削工具206'包括具有一溝槽211'的一定位環209'。該固定支腳208'包括一半圓形部分,其部分地纏繞該定位環之圓周(或者,該切削工具的軸上),以固定該切削工具206'。該複數個支腳之一者為一對準支腳210',其經構形以接合該定位環209'中的該溝槽211'且對準切削工具206'。
當需要一特定切削工具206'時,該心軸114可以從該ATC 200'調動切削工具206',因為該複數個固定支腳208'提供一 抵於該心軸之一定位壓力,故能同時確保切削工具完全定位於心軸中。該對準支腳210'接合該定位環209'的溝槽211'以確保該切削工具206'在該插座205'之中,且該對準支腳210'及固定支腳208'經構形以藉由心軸施加的壓力使其發生輕微偏轉,且由此將該切削工具定位在該心軸114中。心軸114在與該旋轉軸204'平行的方向上從該ATC 200'向外調動切削工具206'。
一工具感測器300可用於該ATC 200及200'的兩個實施例。由於該切削工具在標稱尺寸與實際尺寸之間存在顯著變化,因此該工具感測器測量該切削工具206、206'的實際尺寸。此變化會影響該經加工零件的精度。
如圖3及圖5所示,該工具感測器300可能位於該ATC與該心軸114之間。當藉由心軸114從該ATC移動切削工具至該可構形工作區域116時,該工具感測器300可測量所有類型的切削工具之尺寸。該工具感測器300可能安裝於該ATC上,其增加了該工具感測器的精度及該工具機100的緊湊性。或者,該工具感測器300可位於一與該加工區域分開之隔間內且安裝於與ATC相同的總成,其也增加了該機器的緊湊性。該工具感測器300可為一以雷射為主之感測器或一以觸碰為主之感測器。或者,工具感測器300可為任一適用的工具感測器。
如圖7所示,該工具機100也可能包括安裝於該機架112內部的一立柱部分400。該立柱400(亦稱為垂直軸)包括該工具機所有在垂直方向中移動的零件,例如該心軸,結構 件,及輔助裝置。該立柱部分400可能包括至少一通道402。該通道402可能包括一線性可回縮裝置404,例如一探針總成。例如,該可回縮裝置404可能用於測量該待加工零件。
該工具機100也可能包括安裝於該工具機的立柱400前端的一活塞406,其提供一平衡該立柱重量的偏壓力。平衡該立柱的靜負載減少藉由供能予該工具機垂直軸的驅動器(未顯示)所使用的能量。圖8所示該活塞406的配置減少了該平衡機構需要的空間,其中該活塞桿408係固定的且該缸體410係可移動的。
在操作中,一操作員或一機器人對該工具機100發出用於待加工零件的指令。接著該ATC 200或200'旋轉以將經指定工具帶至該心軸114附近。該心軸114移動至固持該ATC的該分開之隔間202上方,同時出入門201打開。藉由配合該ATC 200中的該工具架212或藉由壓縮該ATC 200'中的該複數個固定支腳208',該心軸114接著向該ATC移動且從該ATC調動指定切削工具。當該指定切削工具206經過該工具感測器300時,該工具感測器可測量該工具且將測量值在操作員介面108上顯示予該操作員,或更新該機器控制器的系統參數(例如,該工具的長度,該工具是否破損,等)。接著該心軸返回至該可構形工作區域116,然後該出入門201關閉。接著根據該指令加工該零件。
當需要一新切削工具以加工該零件時,該心軸114再一次移動至固持該ATC的該分開之隔間202的上方,接著出 入門201打開。該心軸114接著向該ATC移動且卸載當前的切削工具至該ATC上。接著該心軸114回縮以提供足夠的間隙,且該ATC旋轉至新的指定切削工具的位置。藉由配合該ATC 200中的該工具架212或抓取該切削工具(且輕微壓縮該ATC 200'中的該複數個固定支腳208'),該心軸從該ATC上調動該新的指定切削工具。接著該心軸再一次移回至該可構形工作區域116,然後出入門201關閉。持續該程序直至完成該零件加工。
該小的ATC設計需要極少的移動零件且顯著地減少了成本。此外,該ATC於系統內部之合宜位置不增加機器的佔用面積(即,地板空間),且該整合式工具感測器改良工具轉換及感測器的效率。
雖然本發明結合某些實施例描述,應瞭解不希望僅使本發明受限於特定實施例。相反,希望涵蓋包含於附加專利申請範圍所界定之本發明的精神及範疇之內的所有替代修改及同等物。
100‧‧‧工具機
101‧‧‧後壁
102‧‧‧前壁
103‧‧‧頂壁
104‧‧‧側壁
105‧‧‧電控櫃
106‧‧‧面板
107‧‧‧出入門
108‧‧‧操作員介面
109‧‧‧提升桿
110‧‧‧樞轉臂
112‧‧‧機架
114‧‧‧心軸
116‧‧‧可構形工作區域
118‧‧‧相機
150‧‧‧機器控制系統
152‧‧‧CNC解譯器
154‧‧‧相機位置剖析器
156‧‧‧運動模組
158‧‧‧相機運動模組
160‧‧‧相機馬達
199‧‧‧圓周邊緣
200‧‧‧自動工具轉換器
200'‧‧‧自動工具轉換器
201‧‧‧出入門
203‧‧‧旋轉式工具匣
203'‧‧‧旋轉式工具匣
204‧‧‧水平旋轉軸
204'‧‧‧水平旋轉軸
205‧‧‧插座
205'‧‧‧插座
206‧‧‧工具
206'‧‧‧工具
207‧‧‧切削刃
207'‧‧‧切削刃
208‧‧‧固定器
208'‧‧‧固定支腳
209‧‧‧定位環
209'‧‧‧定位環
210‧‧‧對準支腳
210'‧‧‧對準支腳
211‧‧‧溝槽
211'‧‧‧溝槽
212‧‧‧工具架
300‧‧‧工具感測器
400‧‧‧立柱
402‧‧‧通道
404‧‧‧線性可回縮裝置
406‧‧‧活塞
408‧‧‧活塞桿
410‧‧‧缸體
圖1係本發明的一工具機的一前透視圖。
圖1A係圖1所示工具機的一後透視圖。
圖2係圖1所示工具機內部的一前視圖。
圖2A係圖2的一特寫圖,其顯示圖1所示工具機的可構形工作區域的一實施例。
圖2B顯示圖1所示工具機的可構形工作區域的另一實施例。
圖2C顯示圖1所示工具機的可構形工作區域的又另一實施例。
圖2D係圖2的一特寫圖,其顯示安裝於圖1所示工具機的一相機。
圖2E係一流程圖,其顯示一相機如何跟隨圖1所示工具機的動作的一實施例。
圖3係本發明的自動工具轉換器的一實施例的一透視圖。
圖4係與圖3之該自動工具轉換器配合使用的該切削工具及插座的一透視圖。
圖5係本發明的自動工具轉換器的另一實施例的一透視圖。
圖6係與圖5之該自動工具轉換器配合使用的該切削工具及插座的一透視圖。
圖7係圖2所示工具機的垂直軸的一透視圖;及圖8係圖7的一特寫圖。
199‧‧‧圓周邊緣
200‧‧‧自動工具轉換器
203‧‧‧旋轉式工具匣
204‧‧‧水平旋轉軸
300‧‧‧工具感測器

Claims (28)

  1. 一種用於一工具機中的自動工具轉換器(ATC),該自動工具轉換器包括:一旋轉式工具匣,該旋轉式工具匣經構造為用於圍繞其一中心軸旋轉;複數個插座,圍繞該旋轉式工具匣定向,該等插座之各者經構形以固持個別的切削工具,各切削工具具有沿該切削工具之一縱軸隔開的二個端點,各切削工具具有位於該等二個端點之一的一相應切削刃,其中該等插座經構形使得當該等切削工具固持於該等插座內,該等切削工具之該等縱軸相對於該旋轉式工具匣之該旋轉軸徑向地延伸,且其中該等插座之各者包括三對支腳,各對支腳在該各自相應的切削工具縱軸的方向上與該相應插座之其他對支腳之各者隔開,該等支腳中之兩對係用於將該相應切削工具固定在該相應插座內之固定支腳,且該等支腳中之其他對係用於嚙合一相應溝槽之對準支腳,以相對於該工具匣旋轉軸徑向地對準該相應切削工具縱軸;其中當該等切削工具之各者固持於該等插座中之一個別的插座,該等切削工具的切削刃位於一位置,該位置相對於該工具匣之該旋轉軸較該個別相應的切削工具之該其他端點更加徑向地向內,且其中該等切削工具係藉由一位於該工具機內的心軸直接從該工具匣調動。
  2. 如請求項1之自動工具轉換器,其中該等兩對固定支腳 係撓性夾,其經構形以在該個別插座內固持一工具。
  3. 如請求項1之自動工具轉換器,其中該自動工具轉換器之一側構成其之一前側,且該自動工具轉換器之一相對側構成其之一後側,而該相對側沿該工具匣之該旋轉軸自該一側隔開,且其中該複數個插座之各者可從該自動工具轉換器的該前側或該後側之任一者被使用。
  4. 如請求項1之自動工具轉換器,其中該溝槽為一定位於該等切削工具之個别一者上的一個別定位環中的一溝槽。
  5. 如請求項4之自動工具轉換器,其中該等固定支腳中的至少一對為撓性的。
  6. 如請求項1之自動工具轉換器,其中支腳之該等對準對係位於介於該等固定支腳的各相應的對之間且在該相應切削工具縱軸的方向上之一位置。
  7. 如請求項1之自動工具轉換器,其進一步包括位於該自動工具轉換器與該心軸之間的至少一工具感測器。
  8. 如請求項1之自動工具轉換器,其中該自動工具轉換器置於該工具機內部,因此可以從該工具機的兩個不同壁進入該工具機的一可構形工作區域。
  9. 如請求項1之自動工具轉換器,其中該複數個切削工具之各者從該工具機的一側係可見的且可使用。
  10. 如請求項1之自動工具轉換器,其中該心軸經構形以自該匣沿著平行該匣之旋轉軸的一方向調動該等切削工具。
  11. 一種自動工具轉換器,其包括:一實質上圓形的旋轉式工具匣,其具有一旋轉軸及一圓周邊緣;複數個徑向對準切削工具插座,沿該周圍邊緣定位,每一個切削工具插座經構形以固持一切削工具,該切削工具具有一工具縱軸及一切削刃,使得該等工具縱軸之各者垂直於該旋轉軸而被定向,各切削工具具有沿該相應切削工具之該工具縱軸隔開的二個端點,各切削工具之該切削刃位於該等二個端點之其一,且其中當該等切削工具之各者固持於該等插座中之個別插座,該等切削工具的切削刃位於一位置,該位置相對於該工具匣之該旋轉軸較該相應切削工具之該其他端點更加徑向地向內;且其中該等插座之各者包括用以接觸該各自相應的切削工具的三對支腳,各對支腳在該相應切削工具縱軸的方向上與該相應插座之其他對支腳之各者隔開,其中該等支腳對中之兩對係撓性夾,用於可拆卸地將該各個切削工具固定在該個別的插座內。
  12. 如請求項11之自動工具轉換器,其中工具係於與該旋轉軸平行的一方向中從該等插座調動。
  13. 如請求項11之自動工具轉換器,其經構形使得該等工具係可於與該旋轉軸平行的一方向中從該自動工具轉換器的兩個不同側自該等插座調動。
  14. 如請求項11之自動工具轉換器,其中該等工具之各者具 有包含一溝槽的一定位環,該等支腳對中之一者嚙合該相應定位環內之該相應溝槽。
  15. 如請求項11之自動工具轉換器,其中該自動工具轉換器係經構形使得該等切削工具藉由一工具心軸直接地自該旋轉式工具匣調動。
  16. 一種工具機,其包括:如請求項11所述之自動工具轉換器;一機架,具有一立柱;一心軸,延伸自該機架;一可構形工作區域,其用於支撐一待加工的零件;其中該自動工具轉換器係定位於該工具機的一分開之隔間內,其鄰近於該工具機的一壁;其中該心軸直接從該自動工具轉換器調動該等切削工具之其一且將其帶至該待加工的零件處。
  17. 如請求項16之工具機,其中該可構形工作區域包括一工作臺,其經調適以固持待加工的該零件。
  18. 如請求項16之工具機,其中該可構形工作區域包括一旋轉工作臺,其經調適以固持待加工的該零件。
  19. 如請求項16之工具機,其中該可構形工作區域包括經調適以固持待加工的該零件的一傾斜及旋轉平臺。
  20. 如請求項16之工具機,其中該自動工具轉換器置於該工具機中,因此可以從該工具機的兩個相對壁使用該可構形工作區域。
  21. 如請求項16之工具機,其中該旋轉式工具匣具有一水平 旋轉軸。
  22. 如請求項21之工具機,其中該旋轉式工具匣經構形以定位由其所固持的該等切削工具之其一,使得其可直接由該心軸所取用。
  23. 如請求項16之工具機,其進一步包括於該工具機的一壁內的一面板,該面板經構形以為操作員提供替換切削工具之途徑。
  24. 如請求項16之工具機,其進一步包括位於鄰近於該自動工具轉換器的至少一工具感測器,且其經構形以在藉由該心軸從該自動工具轉換器調動工具時,感測該等工具。
  25. 如請求項16之工具機,其進一步包括至少一通道,該通道位於鄰近於包含一線性可移動裝置的該心軸。
  26. 如請求項16之工具機,其進一步包括一使用者介面,其固定於該工具機上,該使用者介面藉由一樞轉臂連接至該工具機。
  27. 如請求項16之工具機,其進一步包括至少一活塞,安裝於該立柱前端用於平衡該立柱重量。
  28. 如請求項16之工具機,其進一步包括一相機,安裝於該可構形工作區域內的一固定平臺,該相機可以旋轉及傾斜兩者以跟隨該零件及該心軸的運動。
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Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102011088055A1 (de) * 2011-12-08 2013-06-13 Deckel Maho Pfronten Gmbh System und Verfahren zum Bereitstellen von Werkzeugen an einer Werkzeugmaschine, sowie Werkzeugmaschine mit einem Werkzeugwechselsystem
JP5620446B2 (ja) * 2012-09-24 2014-11-05 ファナック株式会社 Gコード指令によりビデオカメラを操作する機能を備えた数値制御装置
JP6132664B2 (ja) * 2013-06-04 2017-05-24 ローランドディー.ジー.株式会社 ツール管理システム、ツール管理方法、プログラムおよびコンピューター読み取り可能な記録媒体
JP2016218550A (ja) * 2015-05-15 2016-12-22 ファナック株式会社 加工に使用する工具の取付け状態を確認する数値制御装置
JP6821310B2 (ja) * 2016-03-10 2021-01-27 Dmg森精機株式会社 工作機械
CN106112638A (zh) * 2016-08-30 2016-11-16 沈阳机床(东莞)智能装备有限公司 一种立式钻攻中心的打刀装置
JP6412185B2 (ja) * 2017-03-02 2018-10-24 ファナック株式会社 工作機械システム
JP7078560B2 (ja) * 2019-01-25 2022-05-31 ファナック株式会社 精密工作機械
USD924948S1 (en) * 2019-10-29 2021-07-13 Walter Meier (Fertigungslösungen) AG Tool changer

Family Cites Families (25)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2318081A (en) * 1941-10-25 1943-05-04 House Of Vision Belgard Spero Lap storage rack
FR2479060A1 (fr) * 1980-03-26 1981-10-02 Line Sa Magasin d'outils pour dispositif de changement automatique d'outils
US4358888A (en) * 1980-10-16 1982-11-16 Kearney & Trecker Corporation Automatic tool changer with internal tool storage magazine
BG38822A1 (en) * 1983-11-03 1986-03-14 Stoilov Cutting machine with automatic exchange of tools magazines
JPS60123240A (ja) * 1983-12-02 1985-07-01 Aioi Seiki Kk マシニングセンタ−の工具交換装置
US4858980A (en) * 1988-08-23 1989-08-22 Cincinnati Milacron Inc. Article gripper
DE4036915A1 (de) * 1990-11-20 1992-05-21 Chiron Werke Gmbh Werkzeugmaschine und verfahren zum oeffnen und schliessen eines greifers
DE4116091C1 (zh) * 1991-05-17 1992-08-13 Hirschmann Gmbh, 7239 Fluorn-Winzeln, De
EP0669185B1 (fr) * 1993-09-10 2000-05-10 Charmilles Technologies S.A. Magasin pour le remplacement d'outils ou de pièces à usiner sur les machines-outils
JPH0911075A (ja) * 1995-06-23 1997-01-14 Brother Ind Ltd 工作機械の工具把持装置
FR2748225B1 (fr) * 1996-05-03 1998-07-31 Renault Automation Dispositif d'emmagasinage des outils d'une machine-outil d'usinage
DE19708096A1 (de) * 1997-02-28 1998-09-03 Hueller Hille Gmbh Bearbeitungszentrum
EP1116548A3 (en) 2000-01-17 2002-04-17 Toyoda Koki Kabushiki Kaisha A machine tool having a vertical main spindle and a method of making the same
DE10039525A1 (de) * 2000-08-08 2002-02-21 Grob Werke Dr H C Mult Dipl In Werkzeugmaschine mit Greifer und oder Werkzeugmagazinsystem
DE10117302A1 (de) 2001-03-30 2002-11-21 Steinhilber Hektor Universalwerkzeugmaschine
DE60122294T2 (de) 2001-05-18 2007-09-13 Paolino Bacci S.R.L., Cascina Werkzeughalter-Speichervorrichtung und Werkzeugmaschine, die diese Speichervorrichtung enthält
USD472750S1 (en) * 2002-07-31 2003-04-08 Zenith Products Corp. Wire shower basket
JP4242742B2 (ja) * 2003-09-29 2009-03-25 オークマ株式会社 自動工具交換装置、及び工具の交換方法
JP2005334928A (ja) 2004-05-26 2005-12-08 Yamazaki Mazak Corp レーザ加工機における焦点調整装置
DE102005006398B4 (de) * 2005-02-11 2007-07-19 Deckel Maho Pfronten Gmbh Vorrichtung zum Greifen und Halten eines Bauteils
JP4789568B2 (ja) * 2005-10-04 2011-10-12 ヤマザキマザック株式会社 立形マシニングセンタ用ツールマガジン装置
EP1810778B1 (de) * 2006-01-18 2008-07-16 Hüller Hille GmbH Werkzeug-Magazin mit einem Speicher-Rad mit zwei Reihen von Werkzeug-Aufnahmen am Umfang
DE102006037434B4 (de) * 2006-08-09 2009-04-02 Haas Schleifmaschinen Gmbh Werkzeugmaschine
US7569006B1 (en) * 2008-03-16 2009-08-04 Gifu Enterprise Co., Ltd. Tool pots mounting structure for a tool magazine
US7594882B1 (en) * 2008-05-20 2009-09-29 Alan Xiao Tool changer for machine tool

Also Published As

Publication number Publication date
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TW201116363A (en) 2011-05-16
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