机床的工件自动装载及卸载装置

1.一种工件自动装载及卸载装置，用于在具有移动机构的机床中将未加工工件(W1)装载于夹具(F)或从上述夹具(F)卸载已加工工件(W2)，上述移动机构能够沿着垂直轴(Z)及水平轴(X、Y)移动工具(T)固定用主轴(S)，上述工件自动装载及卸载装置的特征在于：
包括抓具(100)，
抓具(100)包括：
抓具主体(110)；
主轴固定机构(120)，用于将上述抓具主体(110)固定于上述主轴(S)上；以及，一对工件夹紧机构(130)，设于上述抓具主体(110)的两端部并夹紧或松开上述工件(W1、W2)，
上述抓具(100)能够利用上述移动机构在未加工工件位置(P1)及已加工工件位置(P2)与上述夹具(F)之间移动，并且能够同时装载或卸载上述未加工工件(W1)和上述已加工工件(W2)。
2.根据权利要求1所述的工件自动装载及卸载装置，其特征在于，
上述主轴固定机构(120)包括：
插入上述主轴(S)的支架(121)；
设于上述主轴(S)的端部并使上述抓具主体(110)自动固定于上述主轴(S)的自动接头(122)；以及，
用于将上述自动接头(122)固定于上述主轴(S)的固定板(123)。
3.根据权利要求1所述的工件自动装载及卸载装置，其特征在于，
上述工件自动装载及卸载装置还包括：未加工工件传送机构(200)，将上述未加工工件(W1)从上述机床的外部传送到上述未加工工件(W1)位置(P1)；以及，已加工工件传送机构(300)，将上述已加工工件(W2)从上述已加工工件(W2)位置(P2)传送到上述机床的外部。
4.根据权利要求1所述的工件自动装载及卸载装置，其特征在于，
上述工件自动装载及卸载装置还包括具有固定上述抓具(100)的孔(430)的抓具固定机构(400)，
上述抓具(100)还包括插入到上述抓具固定机构(400)的上述孔(430)的定位销(140)。

机床的工件自动装载及卸载装置 \n技术领域\n[0001] 本发明涉及机床的工件自动装载及卸载装置(Automatic workpiece loadingand unloading device for machine tool)，特别是涉及无须另设工件自动装载及卸载装置，利用可沿垂直轴及水平轴移动工具主轴的工具主轴移动机构能够实现工件W装载及卸载的工件装载/卸载装置。 \n背景技术\n[0002] 在利用机床加工工件时，由于将置于未加工工件位置的未加工工件W装载于机床后进行规定的加工，完成加工后将已加工的工件W卸载，然后传送到已加工工件位置，因此需要工件W自动装载及卸载装置。 \n[0003] 尤其是，如今经常在一个工场布置多个机床后加工工件W，为此在机床外另设工件W装载/卸载装置来自动装载或卸载工件W，或者由作业人员手工装载/卸载工件W。 [0004] 图1a及图1b表示现有的工件W装载/卸载装置的一例。 \n[0005] 图1a表示多个机床M1、M2、M3、M4沿直线布置时使用的输送线(gantry loader)10，输送线10邻接于多个机床M1、M2、M3、M4而另行设置，通过传送机构11使工件W沿直线路径传送。 \n[0006] 而且，图1b表示多个机床M5、M6、M7以圆形布置时使用的机器人20形态的工件W装载/卸载装置，机器人20利用能够以中心轴为中心旋转的机械臂21，在未加工及已加工工件位置22、23和各机床M5、M6、M7之间分别传送未加工和已加工工件W。 [0007] 但是，这种现有的工件W装载/卸载装置是在机床外另设的，所以存在占用较多的设置空间的问题。 \n[0008] 而且，上述装置不仅其价格高，而且大量消耗设置及操作所需的时间，所以存在工作效率及生产率降低的问题。 \n发明内容\n[0009] 本发明为解决上述问题而做出，其目的是提供一种工件W装载/卸载装置，该装置利用现有机床中所设置的各轴X、Y、Z的主轴移动机构(未图示)，无须另设其他装置，装设于现有机床本身即可简单地实现工件W装载/卸载装置。 \n[0010] 为实现上述目的，本发明的工件自动装载及卸载装置在现有机床中所设置的各轴X、Y、Z的主轴移动机构(未图示)上装设抓具100，无须另设其他装置，就可以应用现有的机床。 \n[0011] 具体而言，本发明的工件自动装载及卸载装置用于具有移动机构的机床，该移动机构可以将工具T固定用主轴S沿垂直轴Z及水平轴X、Y移动，上述工件自动装载及卸载装置的特征在于：包括抓具100，抓具100包括：抓具主体110；主轴固定机构120，用于将上述抓具主体110固定于上述主轴S上；以及工件夹紧机构130，设于上述抓具主体110的两端部并夹紧或松开工件W1、W2，上述抓具100可以利用上述移动机构在上述机床外部的未加工工件位置P1及已加工工件位置P2与夹具F之间移动，可以同时装载或卸载上述未加工工件W1和上述已加工工件W2。 \n[0012] 在此，较佳的是上述主轴固定机构120包括：插入上述主轴S的支架121；设于上述主轴S的端部并使上述抓具主体110自动固定于上述主轴S的自动接头122；以及用于将上述自动接头122固定于上述主轴S的固定板123。 \n[0013] 而且，上述工件夹紧机构130包括：夹爪131，设于抓具主体110的两端部，并夹紧或松开工件W1、W2；以及气动管132，向上述夹爪131提供夹紧力或松开的力。 [0014] 另外，本发明的工件自动装载及卸载装置最好还包括：未加工工件传送机构200，将上述未加工工件W1从上述机床的外部传送到上述未加工工件位置P1；以及已加工工件传送机构300，将上述已加工工件W2从上述已加工工件位置P2传送到上述机床的外部。 [0015] 而且，本发明的装置还可以包括具有固定上述抓具100的孔430的抓具固定机构\n400，此时，上述抓具100最好还包括插入到上述抓具固定机构400的孔430的定位销140。 [0016] 本发明具有以下效果。 \n[0017] 本发明的工件自动装载及卸载装置由于将抓具100装设在现有机床中所设置的各轴X、Y、Z的主轴移动机构上，因此无须另设其他装置，就可以应用现有的机床。 [0018] 而且，由于在抓具100的两端部设有一对夹紧机构130，因此能够以简单的动作实现工件的装载及卸载。 \n[0019] 即，在同时夹紧位于未加工工件位置P1的未加工工件W1和装载于工件夹具F上的加工完的已加工工件W2后，水平移动，使未加工工件W1位于工件夹具F的上方，而且已加工工件W2位于已加工工件位置P2的上方，在此状态下通过向下移动，同时松开未加工工件W1和已加工工件W2，从而可以简单地将未加工工件W1传送到夹具F上，并将已加工工件W2传送到已加工工件位置P2。 \n[0020] 为实现上述动作无须另外加设其他装置，可以直接应用现有机床中所设置的各轴X、Y、Z的主轴移动机构(未图示)，这一点是本发明的很大的优点。 \n附图说明\n[0021] 图1是表示现有的工件装载及卸载装置的一例的图。 \n[0022] 图2a是表示本发明的工件自动装载及卸载装置的抓具100被主轴S夹住的状态的图。 \n[0023] 图2b是表示本发明的抓具100脱离主轴S的状态的图。 \n[0024] 图2c是用于说明本发明的抓具固定机构400的结构的图。 \n[0025] 图3是用于说明本发明的装置的工作原理的示意图。 \n[0026] 图4是表示本发明的装置设在机床M上的形态的主视图、侧视图及俯视图。 [0027] 图5是本发明的气动管132的气动回路图。 \n[0028] 图中： \n[0029] M1～M7：机床 X、Y、Z：主轴移动轴 \n[0030] S：主轴 W：工件 \n[0031] W1：未加工工件 W2：已加工工件 \n[0032] F：工件夹具 T：工作台 \n[0033] P1：未加工工件位置 P2：已加工工件位置 \n[0034] 10：输送线 20：机器人 \n[0035] 100：抓具 110：抓具主体 \n[0036] 120：主轴固定机构 121：支架 \n[0037] 122：自动接头 123：固定板 \n[0038] 130：工件夹紧机构 131：夹爪 \n[0039] 132：气动管 140：定位销 \n[0040] 200：未加工工件传送机构 300：已加工工件传送机构 \n[0041] 400：抓具固定机构 \n具体实施方式\n[0042] 下面参照附图详细说明本发明的优选实施例。首先，在对各附图的结构要素标注附图标记时，即使是在不同的附图，对于同一结构要素尽量使用相同的附图标记。而且，以下在说明本发明时，如果认为对有关公知的功能或结构的详细说明会导致不必要的混乱时，省略其详细说明。 \n[0043] 图2是用于说明本发明的工件W自动装载及卸载装置的结构的图，图2a表示工件W自动装载及卸载装置的抓具100被主轴S夹住的状态，图2b表示抓具100脱离主轴S的状态，而且，图2c表示抓具100固定在抓具固定机构400上的状态。 \n[0044] 图3是用于说明本发明的装置的工作原理的示意图，图4是表示本发明的装置设在机床M上的形态的主视图、侧视图及俯视图。 \n[0045] 首先，如图4a至图4c所示，本发明的工件自动装载及卸载装置包括抓具100、未加工工件W传送机构200和已加工工件传送机构300，较佳的是如图4c所示，还可以包括保管抓具100的抓具固定机构400。 \n[0046] 抓具100是本发明的主要结构，固定于机床M的主轴S上，利用设于现有机床上的各基本移动轴X、Y、Z移动机构(未图示)，可在未加工工件位置P1和已加工工件位置P2之间移动。从而，抓具100将位于未加工工件位置P1的未加工工件W传送到机床的工件夹具F上进行装载，从夹具F将加工完的工件W卸载后传送到已加工工件位置P2。 [0047] 未加工工件传送机构200包括：工件装载机210，为了从机床外部将未加工工件W1(参照图3)传送到未加工传送位置P1而装载未加工工件W1；以 及传送机构220，往复传送上述工件装载机210。传送机构220由驱动力发生部和各种齿轮及传送带构成。 [0048] 已加工工件W传送机构300包括：工件装载机310，为了从已加工工件位置P2将已加工工件W2(参照图3)传送到机床外部而装载已加工工件W2；以及传送机构320，往复传送上述工件装载机310。 \n[0049] 抓具固定机构400如图4所示，固设于机床的一侧，在不使用抓具100的期间，用于保管抓具100。 \n[0050] 图2c表示抓具固定机构400的详细结构示意图，分别表示将图4c的抓具固定机构400沿A-A线观察的状态、沿着B-B线观察的状态以及沿与图4c相同的方向观察的状态。 \n[0051] 如图所示，抓具固定机构400包括：固定在机床M的部分的底座410；从底座410沿垂直方向突出的支撑部420；以及用于插入抓具100的定位销140的孔430。 [0052] 另一方面，参照图2a及图2b具体说明本发明的装置中作为主要构成部分的抓具\n100的结构。 \n[0053] 如图所示，抓具100装设于机床的主轴S。借此，通过沿基本水平及垂直轴X、Y、Z移动的现有的主轴移动机构(未图示)，使抓具100在未加工工件位置P1及已加工工件位置P2与机床的夹具F之间进行传送，因此无需另设其他装置也可以实现工件W的装载及卸载。 \n[0054] 抓具100包括抓具主体110、主轴固定机构120、工件夹紧机构130及定位销140。 [0055] 抓具主体110是以中心部为中心左右对称的形状，在中心部设有用于固定在主轴S的主轴固定机构120，具体而言是设有支架121，在抓具主体110的两端部设有一对工件夹紧机构130。 \n[0056] 主轴固定机构120是用于将抓具主体110固定于主轴S的构件。 \n[0057] 由此，主轴固定机构120由支架121、自动接头122和固定板123构成。 [0058] 支架121具有从抓具主体110的中心部突出并可插入主轴S的形状。 [0059] 自动接头122位于主轴S和抓具主体110的结合之处，在抓具主体110向主轴S侧被施压时，可以与主轴S自动连接。 \n[0060] 固定板123用于将自动接头122固定于主轴S，设于主轴S的端部。 [0061] 通过这种结构，在主轴S向抓具主体110向下被施压时，支架121插入主轴S，并且抓具主体110通过自动接头122与主轴S自动结合。 \n[0062] 另外，工件夹紧机构130成对地设在抓具主体110的两端部，可夹紧或松开工件W。 \n[0063] 为此，工件夹紧机构130由夹爪131和气动管132构成。 \n[0064] 夹爪131是与工件W实际接触并夹紧工件W的结构，可以利用由后述的气动管131提供的气动力对工件W的外表面加压贴紧而实现夹紧，或脱离贴紧的工件W的外表面而实现松开。 \n[0065] 气动管132接受规定的气动源提供的气动力，使夹爪131贴紧工件W实现夹紧，或相反地实现松开。虽然在本实施例中使用了气动管132，但压力传递手段并不限于气动力，可以用其他压力源代替，例如液压等。 \n[0066] 图5表示气动管132的一个实施例。 \n[0067] 如图所示，气动管132包括：向夹爪131传递夹紧力或松开力的夹紧气缸132-1；\n向夹紧气缸132-1提供气压的泵132-7及气体辅助单元132-5；控制传递到夹紧气缸132-1的气压方向而控制夹紧气缸132-1的夹紧或松开与否的电磁阀132-2；以及控制夹紧气缸\n132-1与电磁阀132-2之间的气压的调速阀132-3及单向阀132-4。而且，在电磁阀132-2和气体辅助单元132-5之间设有多个管路132-6。 \n[0068] 根据上述说明的结构，下面说明本发明的工件自动装载/卸载装置的工作原理。 [0069] 首先，在完成工件W的加工后，利用ATC(自动工具交换装置)使加工时使用的工具脱离主轴S，使主轴S成空闲状态。 \n[0070] 从该状态如图4c、图2a及图2b所示，启动各轴X、Y、Z的主轴移动机构(未图示)，将固定在抓具固定机构400的抓具100装设于主轴S。 \n[0071] 之后，如图3和图4a及图4b所示，利用未加工工件传送机构200，将位于机床外部的未加工工件W1传送到未加工工件位置P1。 \n[0072] 尤其是从图3中可以看出，在此状态下，未加工工件W1位于未加工工件位置P1，加工完的工件W2装载在工作台T上部的工件夹具F上。 \n[0073] 在此状态下，利用垂直轴Z主轴S移动机构(未图示)，在向下方移动主轴S及装设在主轴S的抓具100后，启动夹紧机构130，同时夹紧未加工工件W1及已加工工件W2。 [0074] 在抓具100同时夹紧未加工工件W1及已加工工件W2的状态下，利用垂直轴Z主轴移动机构(未图示)，向上方移动主轴S及抓具100。 \n[0075] 之后，利用水平轴X移动机构(未图示)，向右移动主轴S及抓具100，使未加工工件W1位于夹具F上部，使已加工工件W2位于已加工工件位置P2上部。 \n[0076] 在此状态下，再利用垂直轴Z主轴S移动机构(未图示)，在向下方移动主轴S及抓具100后，同时松开各工件W，使未加工工件W1装载于夹具F，使已加工工件W2位于已加工工件位置P2。 \n[0077] 另外，加工完的已加工工件W2如图4a及图4b所示，利用已加工工件传送机构300向机床外部排出。 \n[0078] 如上所述，本发明的工件自动装载卸载装置是在现有机床中所设置的各轴X、Y、Z主轴移动机构(未图示)上装设抓具100，无须另设其他装置，就可以直接应用现有的机床。 [0079] 而且，由于抓具100两端部设有一对夹紧机构130，因此以简单的动作就可实现工件的装载及卸载。 \n[0080] 即，在同时夹紧位于未加工工件位置P1上的未加工工件W1和位于工件夹具F上的加工完的工件W2之后，水平移动，使未加工工件W1位于工件夹具F的上方，而且使已加工工件W2位于已加工工件位置P2的上方，在此状态下向下移动，同时松开未加工工件W1和已加工工件W2，从而能简单地将未加工工件W1传送到夹具F，将已加工工件W2传送到已加工工件位置P2。 \n[0081] 在实现上述动作时，直接应用现有机床中所设置的各轴X、Y、Z主轴移动机构(未图示)是本发明的很大优点。 \n[0082] 如上所述，说明了本发明的特定实施例，但本发明的思想及范围并不限于这种特定实施例，本领域技术人员应该知道，在不改变本发明的要点的范围内，可以进行多种修改及变形。 \n[0083] 从而，上述实施例为了向本领域技术人员完整地告知本发明的范围而提供的，所以应当理解为在整体上是示例性的，而不是限定性的，本发明是由权利要求的范围来定义的。