工具更換系統(tǒng)及方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及用于更換機器上的工具的方法以及工具更換系統(tǒng)。該工具更換系統(tǒng)包括工具庫、工具輸送器和自動工具更換器（ATC）。該ATC包括工具保持器和工具更換器。工具庫被構造成存儲在工具裝載站處接收的至少一個工具。工具輸送器被構造成從工具裝載站或工具庫將工具輸送到ATC的工具轉移位置，并且被構造成在自動工具更換處理期間在工具轉移位置處保持工具。該工具保持器被構造成在自動工具更換處理期間當工具輸送器未被定位在工具轉移位置時、在工具轉移位置處保持工具。工具更換器被構造成在自動工具更換處理期間將位于工具轉移位置的工具提供到機器的工具更換位置。
【專利說明】工具更換系統(tǒng)及方法

【技術領域】
[0001] 此處說明的實施方式大體上涉及一種用于更換工具的方法及系統(tǒng)。更特別地，本 公開的實施方式涉及一種用于更換機器工具的方法及系統(tǒng)。

【背景技術】
[0002] 在加工中心，對于給定的機器可能需要多個不同的工具來處理工件。當機器被構 造成每次僅用一個工具時，在不同的處理階段必須更換機器上的工具。然而，將所需的工具 提供到機器花費時間，由此增加了完成工件處理所需的時間量。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 根據(jù)本公開的實施方式，提供一種工具更換系統(tǒng)。該工具更換系統(tǒng)工具庫、工具輸 送器和自動工具更換器（ATC)。該ATC包括工具保持器和工具更換器。該工具庫被構造成 存儲在工具裝載站處接收的至少一個工具。工具輸送器被構造成將工具從工具裝載站或工 具庫輸送到ATC的工具轉移位置，并且被構造成在自動工具更換處理期間在工具轉移位置 處保持工具。工具保持器被構造成在自動工具更換處理期間當工具輸送器未被定位在工具 轉移位置時、在工具轉移位置處保持工具。工具更換器被構造成在自動工具更換處理期間 將位于工具轉移位置的工具提供到機器的工具更換位置。
[0004] 此外，根據(jù)本公開的實施方式，提供了一種工具更換系統(tǒng)的方法，該工具更換系統(tǒng) 包括工具庫、工具輸送器和用于更換機器上的工具的自動工具更換器。所述方法包括通過 工具輸送器將工具從工具裝載站或工具庫輸送到自動工具更換器的工具轉移位置。工具庫 被構造成存儲在工具裝載站處接收的至少一個工具。在自動工具更換處理期間當工具輸送 器被定位在工具轉移位置處時，工具輸送器在工具轉移位置處保持工具。在自動工具更換 處理期間當工具輸送器未被定位在工具轉移位置處時，自動工具更換器的工具保持器在工 具轉移位置處保持工具。在自動工具更換處理期間自動工具更換器的工具更換器將工具提 供到機器的工具更換位置。
[0005] 此外，根據(jù)本公開的實施方式，提供了一種永久性計算機可讀存儲介質，其用于存 儲程序，當通過計算機執(zhí)行該程序時，使得計算機執(zhí)行上述方法。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0006] 通過結合附圖考慮的情況下參照以下的詳細說明，將更容易獲取對本發(fā)明更完整 的理解和本發(fā)明所具有的優(yōu)點，其中：
[0007] 圖1示出了示例性的工具更換系統(tǒng)。
[0008] 圖2示出了根據(jù)本公開的特定實施方式的自動工具更換器（ATC)的工具保持器。
[0009] 圖3示出了根據(jù)本公開的特定實施方式的工具更換系統(tǒng)的示例性的第一視圖。
[0010] 圖4示出了根據(jù)本公開的特定實施方式的工具更換系統(tǒng)的示例性的第二視圖。
[0011] 圖5示出了根據(jù)本公開的特定實施方式的工具更換系統(tǒng)的示例性的第三視圖。
[0012] 圖6示出了根據(jù)本公開的特定實施方式的工具更換系統(tǒng)的示例性的第四視圖。 [0013] 圖7示出了根據(jù)本公開的特定實施方式的加工中心。
[0014] 圖8示出了由工具更換系統(tǒng)執(zhí)行的示例性的處理。
[0015] 圖9示出了自動工具更換處理所執(zhí)行的示例性的處理。
[0016] 圖10示出了示例性的計算機。

【具體實施方式】
[0017] 當本發(fā)明容許采用不同形式的實施方式時，特定實施方式在附圖中示出了特定實 施方式并且將在此處詳細地說明該具體的實施方式，應當理解基于公開的該實施方式應當 認為是原理的示例而不想將本發(fā)明限制到示出和說明的該具體的實施方式。在以下說明 中，相似的附圖標記被用于在附圖的多張視圖中說明相同的、相似的或相應的部分。
[0018] 此處使用的不定冠詞限定為一個或多于一個。此處使用的術語"多個"被限定為 兩個或多于兩個。此處使用的術語"另一個"被限定為至少第二個或更多。此處使用的術 語"包括"和/或"具有"被限定成包含（即，開放性用語)。此處使用的術語"程序"或"計 算機程序"或相似的術語被限定成被設計用于在計算機系統(tǒng)上執(zhí)行的命令序列。"程序"或 "計算機程序"可以包括子程序、程序模塊、腳本、函數(shù)、進程、對象方法、對象實現(xiàn)，在可執(zhí)行 應用中包括支程序（applet)、小服務程序（servlet)、源代碼、對象代碼、共享庫/動態(tài)加載 庫和/或其它被設計成用于在計算機系統(tǒng)上執(zhí)行的命令序列。
[0019] 本文獻通篇引用的"一實施方式"、"特定實施方式"、"實施方式"、"實施"、"實施例" 或相似術語意味著：在本公開的至少特定實施方式中包括所說明的與實施方式相關的特定 特征、結構或特性。因而，在本說明書通篇的各位置出現(xiàn)的這種短語不必全部是指同一實施 方式。此外，可以不受限制地在一個或多個實施方式中采用任意適當?shù)姆绞浇M合該具體特 征、結構或特性。
[0020] 此處使用的術語"或"被解釋成包括性的、或意味著任意一個或任意組合。因此， "A、B或C"意味著"以下的任意一種：A ;B ;C ;A和B ;A和C ;B和C ;A、B和C"。僅當元件、 功能、步驟或動作的組合以某種方式內(nèi)在地相互排斥時該定義將產(chǎn)生例外。
[0021] 圖1示出了示例性的工具更換系統(tǒng)100。該工具更換系統(tǒng)100包括自動工具更換 器（ATC) 110和工具輸送器130。ATC110包括工具更換器112。工具更換器112被構造成： 將處于ATC110的工具轉移位置的工具120和/或工具筒（tool pot)125提供至機器的工具 更換位置，和/或將處于工具更換位置處的另一個工具和/或工具筒提供到工具轉移位置。 工具的示例包括諸如鉆頭、銑刀、車刀等的切削工具。其它切削工具可以包括例如在銑床或 車床中使用的用于從工件去除材料或使得工件成形的任意工具。其它的工具示例包括諸如 拋光工具、傳感器裝置(例如，作業(yè)觸針)、作業(yè)清潔刷或部件清潔風扇等的專用工具。該工 具筒被構造成存儲一個或多個工具。
[0022] 在一實施方式中，工具更換器112是雙臂組件，其轉動以在工具轉移位置和工具 更換位置之間移動一個或多個工具。雙臂組件112包括第一臂114a和第二臂114b。圖1 示出了根據(jù)本公開的特定實施方式的、處于工具更換位置的第一臂114a和處于工具轉移 位置的第二臂114b。
[0023] 在一實施方式中，工具更換器112包括不同數(shù)量的臂(例如，一個臂)。在其它實施 方式中，工具更換器112使用諸如輸送組件的其它方法沿著線性引導部等在工具轉移位置 和工具更換位置之間移動一個或多個工具。
[0024] 在特定的實施方式中，工具更換器112沿一個方向或多個不同的方向移動以使得 工具120和/或工具筒125被從工具轉移位置移除和/或被載置在工具轉移位置。例如，工 具更換器112被構造成沿著與工具更換器112的轉動軸平行的軸移動。在一實施方式中， 工具更換器112利用這種移動以取出在工具筒125中的工具120和/或將工具120載置在 工具筒125中，或移除和/或載置工具120和工具筒125。此外，在一實施方式中，工具更換 器112利用這種移動來移除在機器上的工具120和/或工具筒125,和/或將工具120和 /或工具筒125載置于機器上，或另外將工具和/或工具筒125提供到工具更換位置。在 另一個實施方式中，機器本身移動以移除在機器上的工具120和/或工具筒125,或將工具 120和/或工具筒125載置于機器上。
[0025] 在一實施方式中，當在機器上的工具和/或工具筒(例如，被安裝到機器的主軸)被 定位在工具更換位置時，工具更換器112轉動直到第一臂114a位于工具更換位置，此時，第 一臂114a保持機器上的工具和/或工具筒?？梢酝ㄟ^抓持、夾持或將機器上的工具和/或 工具筒固定到第一臂114a的任意其它方法來實施保持。在一實施方式中，工具更換器112 被構造成沿著與工具更換器112的轉動軸平行的軸移動以從機器移除工具和/或工具筒， 和/或將工具和/或工具筒載置在機器上。隨后，轉動工具更換器112，使得由第一臂114a 保持的工具和/或工具筒被提供到工具轉移位置。
[0026] 類似地，當工具120和/或工具筒125將被提供到機器時，工具更換器112轉動使 得第二臂114b位于工具轉移位置，此時第二臂114b保持工具120和/或工具筒125。在一 實施方式中，第二臂114b采用與第一臂114a保持機器上的工具和/或工具筒相同的方式 來保持工具120和/或工具筒125。然而，在其它實施方式中，第一臂114a和第二臂114b 中的每一方均構造有用于固定工具和/或工具筒的多種不同措施以便于保持具有各種形 狀和/或尺寸的工具和/或工具筒。
[0027] 此外，在一實施方式中，工具更換器112被構造成沿著與工具更換機構112的轉動 軸平行的軸移動以移除在工具轉移位置處的工具120和/或工具筒125或將工具120和/ 或工具筒125載置在工具轉移位置處。然后，轉動工具更換器112使得由第二臂114b保持 的工具120和/或工具125移動到工具更換位置。
[0028] 工具輸送器130被構造成將工具120和/或工具筒125輸送到工具轉移位置以及 從工具轉移位置輸送工具120和/或工具筒125。在特定的實施方式中，工具輸送器130還 被構造成在操作者工具裝載站(還被稱為工具安裝站）和/或工具庫（tool magazine)(例 如，支架庫（rack magazine))之間輸送工具120和/或工具筒125。當工具輸送器130將 工具120和/或工具筒125輸送到工具轉移位置時，工具輸送器130在工具轉移位置處仍 保持工具120和/或工具筒125,直到工具更換器112保持該工具120和/或工具筒125以 將該工具120和/或工具筒125提供到工具更換位置為止。因而，在工具120和/或工具 筒125被工具更換器112保持和/或被提供到工具更換位置之前，工具輸送器130不能執(zhí) 行另一個工作。
[0029] 本公開的特定實施方式設置ATC工具保持器。該ATC工具保持器允許工具輸送器 130在工具120被輸送到工具轉移位置之后執(zhí)行一個或多個其它工作。也就是，ATC工具保 持器允許工具輸送器130被用于多重工作而減少了在機器運行中的延遲。
[0030] 該ATC工具保持器允許工具輸送器130執(zhí)行諸如在操作者工具裝載站和工具庫之 間移動一個或多個工具、在工具轉移位置和操作者工具裝載站之間移動工具、在工具轉移 位置和工具庫之間移動工具、重新排列在工具庫內(nèi)的一個或多個工具、將工具移動到RFID 芯片讀取站、將工具移動到工具清潔站等的其它工作。這使得機器縮短了在正常工作期間 的工具更換時間并且使得操作者裝載工具或需要執(zhí)行其它工作時的等待時間最小化。
[0031] 例如，在正常工作期間，工具輸送器130從工具庫中的存儲位置或操作者工具裝 載站將工具移動到工具轉移位置。如果操作者做出需要工具輸送器130的請求(例如，如果 操作者請求工具從存儲位置移動到操作者工具裝載站中)，則ATC工具保持器將起作用并且 在適當位置夾持工具120和/或工具筒125。在另一個實施方式中，ATC工具保持器將在需 要自動工具更換處理時起作用。當機器要求更換工具時，當機器準備就緒時ATC就能夠循 環(huán)而不用必須等待工具輸送器130返回。在ATC循環(huán)結束之后，當存在下一個工具時，工具 輸送器130將在工具轉移位置處的工具與下一個工具互換并且重新開始一個或多個其它 工作(例如，操作者工具安裝站的裝載/卸載工作)。當該一個或多個其它任務完成時，工具 輸送器130返回到工具轉移位置以保持下一個工具并且，如果需要，停用ATC工具保持器。
[0032] 在一實施方式中，僅在操作者請求工具輸送器130以便從工具裝載站裝載/卸載 一個或多個工具和/或工具筒時，則使用ATC工具保持器。也就是，在一實施方式中，機器 在不使用ATC工具保持器的情況下工作，除非操作者需要將一個或多個工具裝載/卸載到 操作者工具裝載站中。
[0033] 圖2示出了根據(jù)本公開的一實施方式的ATC工具保持器200。ATC工具保持器200 包括被構造成支撐工具120和/或工具筒125的基部210。在一實施方式中，基部210由一 件鑄造件形成。此外，在特定的實施方式中，基部210支撐包含工具120的工具筒125。
[0034] 通過驅動機構240 (例如，氣缸、電動馬達等）驅動面對基部210的塊230以使得 塊230沿著線性引導部250移動。驅動機構240朝向基部210驅動塊230直到工具120和 /或工具筒125被固定在基部210和塊230之間為止。
[0035] 在特定的實施方式中，為了對準的目的，鎖定工具120和/或工具筒125帶有鍵。 例如，工具筒125可以包括鍵260b。此外，在一實施方式中，塊230設置有對應的鍵260a。 鍵可以是T形的或能夠便于工具120和/或工具筒125對準的任意其它形狀。
[0036] 此外，在一實施方式中，ATC工具保持器200包括錐形銷270a、270b，以在ATC工具 保持器200首次安裝到ATC110之后設定安裝位置。錐形銷270a、270b可以被定位在ATC 工具保持器200的各種位置處。錐形銷270a、270b被構造成為了維修的方便而易于移除和 重新安裝ATC工具保持器200。ATC工具保持器200的不同實施方式可以結合任意數(shù)量的 錐形銷，錐形銷的數(shù)目包括零。此外，可以利用其它的用于安裝ATC工具保持器200和便于 ATC工具保持器200維修的措施。
[0037] 圖3示出了根據(jù)本公開的特定實施方式的工具更換系統(tǒng)300的第一示例性的視 圖。與圖1中示出的工具更換系統(tǒng)100類似地，工具更換系統(tǒng)300包括ATC110、包括第一 臂114a和第二臂114b的工具更換器112、以及工具輸送器130。工具更換系統(tǒng)300還包括 ATC工具保持器200。在一實施方式中，ATC工具保持器200被安裝到ATC110。在其它實施 方式中，ATC工具保持器200由單獨的基部、底座或例如是結合工具更換系統(tǒng)300的加工中 心的組件支撐。圖3示出了工具120和/或工具筒125被工具輸送器130輸送到工具轉移 位置或工具輸送器130從工具轉移位置輸送工具120和/或工具筒125的示例性的視圖。 工具120和/或工具筒125由保持機構132 (例如，夾具）保持。
[0038] ATC工具保持器200被定位在如下的位置：該位置允許工具120和/或工具筒125 的傳輸發(fā)生在ATC工具保持器200和工具輸送器130之間和/或發(fā)生在ATC工具保持器200 和工具更換器112之間。該位置被設定成使得ATC工具保持器200在工具轉移位置處保持 工具120和/或工具筒125。在特定的實施方式中，ATC工具保持器200被定位在ATC110 的工具轉移位置處。在其它實施方式中，ATC工具保持器200被構造成移動到工具轉移位 置和從工具轉移位置移開。
[0039] 圖4示出了工具更換系統(tǒng)300的第二示例性的視圖，其中，工具輸送器130在工具 轉移位置處保持工具120和/或工具筒125。圖5示出了工具更換系統(tǒng)300的第三示例性 的圖，其中，ATC工具保持器200保持工具120和/或工具筒125并且工具輸送器130已經(jīng) 從工具轉移位置離開?；谠搶嵤┓绞?，ATC工具保持器200無論何時都可以起作用，或者 僅在存在工具且工具輸送器130未被定位在工具轉移位置處的一段時間起作用。例如，ATC 工具保持器200可以僅在自動工具更換處理期間起作用或在工具更換器112從工具轉移位 置移除工具120和/或工具筒125所需的時間內(nèi)起作用。
[0040] 如圖4所示，在一實施方式中，ATC工具保持器200的塊230被在工具輸送器130 上的保持機構132所阻礙。因此，工具輸送器130必須在ATC工具保持器200能夠保持工 具120和/或工具筒125之前從工具轉移位置離開。然而，在其它實施方式中，工具輸送器 130和ATC工具保持器200被構造成保持工具120和/或工具筒125的不同部分。在那些 實施方式中，工具輸送器130不需要在ATC工具保持器200能夠保持工具120和/或工具筒 125之前就離開。因而，例如，工具更換系統(tǒng)300可以被構造成使得工具輸送器130在工具 120和/或工具筒125被ATC工具保持器200保持之前不釋放工具120和/或工具筒125。 此外，如上所述，在特定的實施方式中，ATC工具保持器200僅在自動工具更換處理期間起 作用或者在自動工具更換處理之前和/或之后的預定時間起作用。
[0041] 圖6示出了工具更換系統(tǒng)300的第四示例性的視圖，其中，工具120和/或工具筒 125由ATC工具保持器200保持并且工具更換器112已經(jīng)轉動到如下位置：該位置允許拾取 工具120和/或工具筒125而將工具120和/或工具筒125傳輸?shù)綑C器的工具更換位置。 在一實施方式中，工具更換器112保持工具120并且沿著與工具更換器112的轉動軸平行 的軸且在遠離ATC110的方向上移動，以從工具筒125取出工具120。在另一個實施方式中， 移除工具120和工具筒125兩者。然后，工具更換器112轉動180度以將工具120提供到 工具更換位置。在一實施方式中，在工具更換器轉動180度之后，該工具更換器還沿著與工 具更換器112的轉動軸平行的軸移動以將工具120提供到工具更換位置。
[0042] 在一實施方式中，自動工具更換處理包括以下步驟中的一個或其組合：從工具轉 移位置拾取工具120和/或工具筒125、從工具轉移位置移除工具和/或工具筒125、將工 具120和/或工具筒125轉移到工具更換位置以及將工具120和/或工具筒125載置于工 具更換位置處或機器上。此外，或可選地，在一實施方式中，自動工具更換處理包括用于將 工具從工具更換位置或機器轉移到工具轉移位置的一個或多個步驟。
[0043] 圖7示出了根據(jù)本公開的特定實施方式的、結合工具更換系統(tǒng)300的示例性的加 工中心700。在特定的實施方式中，加工中心700是計算機數(shù)字控制（CNC)加工中心(例如， 具有用于更換在主軸上的工具的某個措施）或包括水平的或堅直的加工中心、車床(例如， 具有銑削功能的轉塔（turret))、銑車床、或可以利用ATC型工具更換裝置的任意其它機器 的其它類型的加工中心。加工中心700被分成操作者工具裝載站710、工具庫720和加工站 730。此外，控制器740被構造成控制由加工中心700執(zhí)行的一個或多個操作和/或處理。
[0044] 在一實施方式中，操作者工具裝載站710、工具庫720和工具輸送器130是庫系統(tǒng) 的一部分。在另一個實施方式中，ATC110和工具保持器200也是庫系統(tǒng)的一部分。
[0045] 操作者工具裝載站710被構造成接收來自加工中心700的操作者的一個或多個工 具和/或工具筒或將一個或多個工具和/或工具筒提供到加工中心700的操作者。在一實 施方式中，操作者工具裝載站710包括四個槽，在該四個槽中可以插入或移除工具和/或 工具筒。可以通過打開加工中心700上的門來訪問該四個槽。在另一個實施方式中，操作 者工具裝載站710包括轉動壁。該壁具有兩個側面，在指定時間內(nèi)僅一個側面是對操作者 是可訪問的，而一個側面對工具輸送器是可訪問的。當該壁轉動180度時，在加工中心700 的內(nèi)側的壁被轉動到外側，使得操作者能夠將工具和/或工具筒添加到操作者工具裝載站 710或從操作者工具裝載站710取出工具和/或工具筒。
[0046] 工具庫720被構造成在加工中心700內(nèi)存儲一個或多個工具和/或工具筒。在一 實施方式中，工具庫720具有支架構造。在其它實施方式中，工具庫720是基于諸如加工中 心700所需的工具容量等的因素的環(huán)型、鏈型、支架構造等的任意一種或組合。在一實施方 式中，工具庫720包括多個槽，工具120和/或工具筒125插入該多個槽中存儲。
[0047] 在一實施方式中，加工站730包括ATC110、ATC工具保持器200和利用一個或多 個工具(例如，工具120)的機器。如上所述，工具輸送器130被構造成在操作者工具裝載站 710、工具庫720和加工站730之間輸送一個或多個工具和/或工具筒。在一實施方式中， 工具輸送器130在加工中心700中沿著線性引導部或經(jīng)由另一個輸送或引導機構移動。
[0048] 圖8示出了用于操作諸如圖3中示出的工具更換系統(tǒng)300的工具更換系統(tǒng)的示例 性的方法。在一實施方式中，控制器740被構造成控制在該示例性的方法中執(zhí)行的操作和 /或處理。在其它實施方式中，可以使用不同控制器的組合來控制操作和/或處理。
[0049] 在步驟S805,工具輸送器130將機器處理工件所需的工具120和/或工具筒125 從操作者工具裝載站710或工具庫720輸送到ATC110的工具轉移位置。在步驟S810,工具 輸送器130在工具轉移位置處保持工具120和/或工具筒125。在另一個實施方式中，工 具輸送器130可以將工具120和/或工具筒125放到工具支撐部(例如，基部210)上。在 步驟S815,判定工具輸送器130是否需要執(zhí)行其它任務。在一實施方式中，通過控制器740 來判定。如上所述，其它工作的示例包括在操作者工具裝載站710和工具庫720之間移動 一個或多個工具、將另一個工具提供到工具轉移位置、在工具庫720中重新排列一個或多 個工具、將工具移動到RFID芯片讀取站、將工具移動到工具清潔站等?？蛇x地，或附加地， 判定工具輸送器130是否被定位在工具轉移位置處或定位在距工具轉移位置預定距離內(nèi)。
[0050] 例如，在一實施方式中，控制器740被構造成引導工具輸送器130,以在將第一工 具和/或工具筒輸送到工具轉移位置之后從操作者工具裝載站710或工具庫720重新獲得 第二工具和/或工具筒。此外，控制器740引導工具輸送器130,以將第二工具和/或工具 筒輸送到工具轉移位置。控制器740以如下的方式引導工具輸送器130 :使得第二工具和 或工具筒在ATC110將第一工具和/或工具筒從工具轉移位置移動出之后的任意時刻抵達 工具轉移位置。例如，當ATC110將第一工具和/或工具筒提供到機器或者第一工具和/或 工具筒處于被移動到工具更換位置的過程中時。
[0051] 在另一個示例中，控制器740被構造成引導工具輸送器130,以從操作者工具裝載 站710重新獲得第二工具和/或工具筒并且將第二工具和/或工具筒輸送到工具庫720。
[0052] 當工具輸送器130不需要執(zhí)行其它任務時，在步驟S820中，判定是否要將由工具 輸送器130保持的工具120和/或工具筒125提供到機器的工具更換位置。當不將工具120 和/或工具筒125提供到機器的工具更換位置時，處理返回步驟S815。然而，當工具120和 /或工具筒125被提供到工具更換位置時，工具更換器112將工具120和/或工具筒125提 供到工具更換位置。例如，控制器740引導工具更換器112,以從工具筒125移除工具120， 并且使得工具更換器112轉動以使工具120被移動到機器的工具更換位置。在另一個示例 中，控制器740引導工具更換器112,以移除包含工具120的工具筒125。
[0053] 在步驟S830,當需要工具輸送器130執(zhí)行其它任務時，工具輸送器130從工具轉 移位置離開以執(zhí)行其它任務。隨后，當工具輸送器130抵達距工具轉移位置預定的距離時， ATC工具保持器200在工具轉移位置處保持工具120和/或工具筒125。例如，控制器740 引導塊驅動器240,以朝向基部210驅動塊230,直到工具120和/或工具筒125被固定在 基部210和塊230之間為止。在另一個實施方式中，直到在啟動自動工具更換處理之前預 定的時間或當啟動自動工具更換處理時，ATC工具保持器200才保持工具120和/或工具 筒 125。
[0054] 如上所述，在一實施方式中，工具輸送器130的保持機構132將塊230與保持工具 120和/或工具筒125阻礙。因此，ATC工具保持器200在工具輸送器130從工具轉移位置 離開之后才保持工具120和/或工具筒125。然而，在其它實施方式中，當塊230不受到保 持機構132阻礙時，工具輸送器130不需要在ATC工具保持器200保持工具120和/或工 具筒125之前離開。例如，ATC工具保持器200可以在工具輸送器130釋放工具和/或工 具筒、或工具輸送器130從工具轉移位置離開之前保持工具120和/或工具筒125。
[0055] 在步驟S835中ATC工具保持器200保持了工具120和/或工具筒125之后，判定 工具120和/或工具筒125是否要被供給到機器的工具更換位置（S卩，將啟動自動工具更換 處理)。當工具120和/或工具筒125被提供到工具更換位置時，在步驟S845中工具更換 器112將工具120和/或工具筒125提供到工具更換位置。如上所述，在一示例中，控制器 740引導工具更換器112,以從工具筒125取出工具120,并且使得工具更換器112轉動以使 工具120移動到機器的工具更換位置。
[0056] 當工具120和/或工具筒125未被提供到機器的工具更換位置時，該處理前進到 步驟S850,此時判定工具輸送器130是否已經(jīng)返回到工具轉移位置或返回到工具轉移位置 的預定距離內(nèi)。如果工具輸送器130未處于工具轉移位置處或未處于工具轉移位置的預定 距離內(nèi)，則該處理返回步驟S840。然而，當工具輸送器130處于工具轉移位置處或位于工具 轉移位置的預定距離內(nèi)，則該處理前進到步驟S855,此時ATC工具保持器200釋放工具和/ 或工具筒。如上所述，在一實施方式中，ATC工具保持器200僅保持用于自動工具更換處理 的工具和/或工具筒。因而，當ATC工具保持器200未保持工具和/或工具筒時，跳過步驟 S855。在步驟S860中，工具輸送器130在步驟S860中保持工具和/或工具筒。在另一個 實施方式中，工具輸送器130直到在啟動自動工具更換處理之前預定時間或當啟動自動工 具更換處理時才保持工具和/或工具筒。
[0057] 如上所述，在一實施方式中，工具輸送器130的保持機構132將塊230與保持工具 120和/或工具筒125阻礙。因此，ATC工具保持器200必須在工具輸送器130能夠在工具 轉移位置處保持工具120和/或工具筒125之前釋放工具120和/或工具筒125。然而，在 其它的實施方式中，當塊230不被保持機構132阻礙時，工具輸送器130不需要等到ATC工 具保持器200釋放工具120和/或工具筒125。例如，ATC工具保持器200可以在工具輸送 器130保持了工具和/或工具筒、或移動到工具轉移位置之后釋放工具120和/或工具筒 125。
[0058] 在特定的實施方式中，ATC工具保持器200包括一個或多個傳感器以確認塊230的 位置。在一實施方式中，使用位置信息來判定工具120和/或工具筒125是否由ATC工具 保持器200固定。在另一個實施方式中，使用位置信息來判定ATC工具保持器200是否處 于打開狀態(tài)或關閉狀態(tài)。一個或多個傳感器的示例包括接近傳感器。
[0059] 在一實施方式中，工具傳輸器130在將工具120和/或工具筒125載置在位于工 具轉移位置的工具支撐部(例如，基部210)上之后從ATC110離開。在其它實施方式中，控 制器740引導工具輸送器130,以在確認工具120和/或工具筒125正由ATC工具保持器 200保持之后從ATC110離開。在特定的實施方式中，控制器740基于一個或多個傳感器來 判定。
[0060] 此外，例如，如圖6所示，在特定的實施方式中，ATC110和/或ATC工具保持器200 包括一個或多個工具和/或工具筒檢測傳感器602。在一實施方式中，一個或多個傳感器包 括合并在ATC工具保持器200中的限制開關。然而，應當注意，可以使用其它開關和傳感器 類型(例如，接近式、圖像式等）來檢測工具120和/或工具筒125。此外，該一個或多個工 具和/或工具筒檢測傳感器可以被合并入加工中心700內(nèi)的各種不同的位置。
[0061] 圖9示出了當根據(jù)本公開的特定實施方式的、啟動自動工具更換處理時用于諸如 工具更換系統(tǒng)300的工具更換系統(tǒng)的操作方法?？梢元毩⒂趫D8中示出方法執(zhí)行該方法或 可以與圖8結合執(zhí)行該方法，例如，當在步驟S820和/或步驟S845中將工具提供到機器的 工具更換位置時進行結合。在一實施方式中，控制器740被構造成控制在本方法中執(zhí)行的 操作和/或處理。在其它實施方式中，可以使用不同控制器的組合來控制操作和/或處理。
[0062] 在步驟S905,控制器740判定自動工具更換處理是否被啟動。例如，控制器740判 定在工具轉移位置處的工具和/或工具筒是否被提供到機器的工具更換位置(例如，如步 驟S820和/或步驟S840)，判定機器是否需要更換工具等。
[0063] 在一實施方式中，控制器740等到判定自動工具更換處理被啟動。當控制器740 判定自動工具更換處理被啟動時，控制器740前進到步驟S910并且判定工具輸送器130是 否處于工具轉移位置。在一實施方式中，控制器740等到自動工具更換處理啟動之前的預 定時間(例如，至少ATC工具保持器200使得工具和/或工具筒起作用或者保持工具和/或 工具筒所需的最小時間量）來判定工具輸送器130是否處于工具轉移位置。
[0064] 當控制器740判定工具輸送器130處于工具轉移位置時，在步驟S915,工具更換 器112將工具120和/或工具筒125提供到工具更換位置。如果工具/工具筒125未通過 工具輸送器130保持時，控制器740在命令工具更換器112執(zhí)行轉移之前命令工具輸送器 130保持工具和/或工具筒125。當控制器740判定工具輸送器130未處于工具轉移位置 時，在步驟S920,控制器740命令ATC工具保持器200保持工具120和/或工具筒125。在 ATC工具保持器保持工具120和/或工具筒125之后，在步驟S925工具更換器112將工具 120和/或工具筒125提供到工具更換位置。在一實施方式中，控制器740在確認ATC工具 保持器200正在保持工具120和/或工具筒125 (例如，使用上述位置傳感器中的一個或多 個）之后命令工具更換器112將工具120和/或工具筒提供到工具更換位置。
[0065] 基于該實施方式，工具輸送器130和/或ATC工具保持器200保持工具120、包含 工具120的工具筒125、或工具筒125和工具120。在一實施方式中，當工具輸送器130和 /或ATC工具保持器200保持包含工具120的工具筒125時，工具更換器112僅將工具120 從工具轉移位置轉移到工具更換位置。工具更換器112可以將其它工具從工具更換位置提 供到工具筒125。在其它實施方式中，當工具120或工具120和工具筒125由工具輸送器 130和/或ATC工具保持器200保持時，在保持位置處，工具輸送器130和/或ATC工具保 持器200以使得將工具120或工具120和工具筒125從工具輸送器130和/或ATC工具保 持器200取出的方式鍵鎖定。
[0066] 在步驟S930中，如果需要，ATC工具保持器200可選擇地釋放工具筒125。基于該 實施方式，在自動工具更換處理結束時或在自動工具更換處理結束（當工具輸送器130返 回時等)之前或之后的預定時間，ATC工具保持器200釋放工具筒125。如上所述，在一實施 方式中，當工具筒125未由工具輸送器130和/或ATC工具保持器200保持時，工具筒125 由工具支撐部(例如，基部210)支撐在工具轉移位置處。此外，在一實施方式中，工具支撐 部還設置在工具更換位置。
[0067] 圖10是示出計算機1000的硬件構造的示例的框圖，該計算機1000能夠被構造成 執(zhí)行諸如控制器740的加工中心700的功能中的一個或組合。
[0068] 如圖10所示，計算機1000包括經(jīng)由一條或多條總線1008彼此互連的中央處理 單元（CPU) 1002、只讀存儲器（ROM) 1004和隨機存取存儲器（RAM) 1006。該一條或多條總 線1008進一步與輸入輸出接口 1010連接。輸入輸出接口 1010與由鍵盤、鼠標、擴音器、遠 程控制器等形成的輸入部1012連接。輸入輸出接口 1010還連接到：由音頻接口、視頻接 口、顯示器、揚聲器等形成的輸出部1014 ;由硬盤、非易失性存儲器或其它永久性計算機可 讀存儲介質形成的記錄部1016 ;由網(wǎng)絡接口、調制解調器、USB接口、火線接口（fire wire inteface)等形成的通信部1018 ;以及用于驅動諸如磁盤、光盤、磁光盤、半導體存儲器等 的可移動介質1022的驅動部1020。
[0069] 根據(jù)一實施方式，經(jīng)由輸入輸出接口 1010和總線1008, CPU1002將存儲在記錄部 1016中的程序加載到RAM1006,然后執(zhí)行被構造成提供諸如控制器740的加工中心700的 功能中的一個或組合的功能的程序。
[0070] 基于對以上教導的考慮，本領域技術人員將認識到以上示例性實施方式中的特定 實施方式是基于對程序處理器的使用，例如使用控制器740。然而，由于可以使用諸如專門 的硬件和/或專用處理器等的硬件組件等同物實現(xiàn)其它實施方式，所以本公開的實施方式 不限于這些示例性實施方式。類似地，可以使用通用計算機、基于微處理器的計算機、微控 制器、光學計算機、模擬計算機、專用處理器、專用電路和/或專用硬連線邏輯（dedicated hard wired logic)來構造可選的等同實施方式。
[0071] 基于對以上教導的考慮，在不背離本公開的特定實施方式的條件下，本領域技術 人員將會想到使用磁盤存儲器以及諸如包括例如只讀存儲器（ROM)裝置、隨機存取存儲器 (RAM)裝置、網(wǎng)絡存儲器裝置、光存儲器裝置、磁存儲元件、磁光存儲元件、閃存、磁芯存儲器 的永久性存儲裝置等的其它形式的存儲器和/或其它等同的易失性和非易失性存儲技術 來實現(xiàn)用于上述的實施方式中的特定實施方式的諸如控制器740的操作和處理等的操作 和處理和相關數(shù)據(jù)。術語永久性不表示通過斷電或其他動作不能丟失信息。這種可替換存 儲裝置應當被認為是等同的。
[0072] 使用或可以使用執(zhí)行以上說明的廣泛地采用流程圖的形式的程序指令的一個或 多個程序處理器來實現(xiàn)此處說明的特定實施方式，該程序指令可以存儲在任意適當?shù)碾娮?存儲介質或計算機可讀存儲介質上。然而，基于對本公開的考慮，在不背離本公開的特定實 施方式的條件下，本領域技術人員將會想到可以采用任意數(shù)量的變化和很多適當?shù)某绦蛘Z 言來實現(xiàn)上述的處理。例如，在不背離本公開的特定實施方式的情況下，常?？梢愿淖兯鶊?zhí) 行的特定操作的順序，可以增加附加操作或者可以刪除操作。這些變型被視為和認定為是 等同的。
[0073] 盡管已經(jīng)說明特定的說明性實施方式，明顯地，在考慮前述說明的情況下許多可 選方式、變型、置換和變化將對本領域技術人員是顯而易見的。
【權利要求】
1. 一種工具更換系統(tǒng)，其包括： 工具庫，所述工具庫被構造成存儲在工具裝載站處接收的至少一個工具； 工具輸送器，所述工具輸送器被構造成從所述工具裝載站或所述工具庫將工具輸送到 自動工具更換器的工具轉移位置，并且所述工具輸送器被構造成在自動工具更換處理期間 在所述工具轉移位置處保持工具；以及 所述自動工具更換器，其包括： 工具保持器，所述工具保持器被構造成在所述自動工具更換處理期間當所述工具輸送 器未被定位在所述工具轉移位置處時、在所述工具轉移位置處保持所述工具；以及 工具更換器，所述工具更換器被構造成在所述自動工具更換處理期間將處于所述工具 轉移位置的所述工具提供到機器的工具更換位置。
2. 根據(jù)權利要求1所述的工具更換系統(tǒng)，其特征在于， 所述工具保持器被構造成在所述工具輸送器未被定位在所述工具轉移位置且未執(zhí)行 所述自動工具更換處理時在所述工具轉移位置處保持所述工具。
3. 根據(jù)權利要求1所述的工具更換系統(tǒng)，其特征在于，所述工具更換系統(tǒng)還包括： 控制器，所述控制器被構造成判定當啟動所述自動工具更換處理時所述工具輸送器是 否被定位在所述工具轉移位置，其中 所述控制器被構造成基于所述工具輸送器是否被定位在所述工具轉移位置處的判定 結果來指示所述工具保持器保持所述工具。
4. 根據(jù)權利要求1所述的工具更換系統(tǒng)，其特征在于，所述工具更換系統(tǒng)還包括： 工具支撐部，其被構造成在所述工具轉移位置處支撐所述工具，其中 所述工具保持器被構造成在所述工具輸送器未被定位在所述工具轉移位置時并且僅 在所述自動工具更換處理期間在所述工具轉移位置處保持所述工具。
5. 根據(jù)權利要求1所述的工具更換系統(tǒng)，其特征在于， 所述工具輸送器為機器人，所述機器人被構造成在所述工具裝載站、所述工具庫和所 述工具轉移位置之間輸送所述至少一個工具。
6. 根據(jù)權利要求1所述的工具更換系統(tǒng)，其特征在于， 所述工具輸送器被構造成從所述工具庫將包含所述工具的工具筒輸送到所述工具轉 移位置。
7. 根據(jù)權利要求1所述的工具更換系統(tǒng)，其特征在于， 所述工具保持器被構造成在所述工具轉移位置處保持包含所述工具的工具筒。
8. 根據(jù)權利要求1所述的工具更換系統(tǒng)，其特征在于， 所述工具庫是機械工具支架庫。
9. 一種工具更換系統(tǒng)的方法，所述工具更換系統(tǒng)包括工具庫、工具輸送器和用于更換 機器上的工具的自動工具更換器，所述方法包括： 通過所述工具輸送器將工具從工具裝載站或所述工具庫輸送到所述自動工具更換器 的工具轉移位置，所述工具庫被構造成存儲在所述工具裝載站處接收的至少一個工具； 在自動工具更換處理期間當所述工具輸送器被定位在所述工具轉移位置處時，通過所 述工具輸送器在所述工具轉移位置處保持所述工具； 在所述自動工具更換處理期間當所述工具輸送器未被定位在所述工具轉移位置處時， 通過所述自動工具更換器的工具保持器在所述工具轉移位置處保持所述工具；并且 在所述自動工具更換處理期間通過所述自動工具更換器的工具更換器將所述工具提 供到所述機器的工具更換位置。
10. 根據(jù)權利要求9所述的方法，其特征在于，通過所述工具保持器保持的步驟包括： 當所述工具輸送器未被定位在所述工具轉移位置且未執(zhí)行所述自動工具更換處理時， 通過所述自動工具更換器的工具保持器在所述工具轉移位置處保持所述工具。
11. 根據(jù)權利要求9所述的方法，其特征在于，所述方法還包括： 通過控制器確定當啟動所述自動工具更換處理時、所述工具輸送器是否被定位在所述 工具轉移位置；以及 基于所述工具輸送器是否被定位在所述工具轉移位置的判定結果，通過所述控制器指 示所述工具保持器保持所述工具。
12. 根據(jù)權利要求10所述的方法，其特征在于，所述方法還包括： 將所述工具輸送器從所述工具轉移位置移開以執(zhí)行其它任務。
13. 根據(jù)權利要求10所述的方法，其特征在于，通過所述工具保持器保持的步驟包括： 當所述工具輸送器未被定位在所述工具轉移位置并且未執(zhí)行所述自動工具更換處理 時，通過所述自動工具更換器的工具保持器在所述工具轉移位置處保持所述工具。
14. 根據(jù)權利要求9所述的方法，其特征在于，所述方法還包括： 通過工具支撐部將所述工具支撐在所述工具轉移位置，其中， 通過所述工具保持器保持的步驟包括當所述工具輸送器未被定位在所述工具轉移位 置時并且僅在所述自動工具更換處理期間在所述工具轉移位置處保持所述工具。
15. 根據(jù)權利要求9所述的方法，其特征在于，所述方法還包括： 通過所述工具輸送器將所述至少一個工具中的一個或多個工具從所述工具裝載站輸 送到所述工具庫，其中， 所述工具輸送器為機器人，所述機器人被構造成在所述工具裝載站、所述工具庫和所 述工具轉移位置之間輸送所述至少一個工具。
16. 根據(jù)權利要求9所述的方法，其特征在于，輸送的步驟包括： 通過所述工具輸送器將包含所述工具的工具筒從所述工具庫輸送到所述工具轉移位 置。
17. 根據(jù)權利要求9所述的方法，其特征在于，通過所述工具保持器保持的步驟包括： 通過所述工具保持器在所述工具轉移位置處保持包含所述工具的工具筒。
18. 根據(jù)權利要求9所述的方法，其特征在于， 所述工具庫為機器工具支架庫。
【文檔編號】B23Q3/155GK104057341SQ201410111459
【公開日】2014年9月24日 申請日期:2014年3月24日 優(yōu)先權日:2013年3月22日
【發(fā)明者】羅伯特·喬治 申請人:德馬吉森精機株式會社