用于加工工件的机床和操作这种机床的方法

摘要

用于加工工件特别是金属板(8)的机床(1)具有加工台(6)、刀具运送装置(23/1，23/2)、运动单元(12)、以及用于刀具运送装置(23/1，23/2)的驱动装置(26)和用于运动单元(12)的驱动装置(21)的控制装置。驱动装置(21)的控制装置(22)依照运动单元(12)的在设定位置之前的操作位置和/或依照运动单元(12)的在设定位置之后的操作位置来定义运动单元(12)的设定位置。驱动装置(26)的控制装置(27)依照借助于控制装置(22)所定义的设定位置来定义刀具运送装置(23/1，23/2)的转移/接收位置。操作用于加工工件、特别是金属板(8)的机床(1)的方法借助于上述机床(1)来实现。为此，依照方法生成的处理程序被利用，该方法的步骤利用计算机程序产品的对应编码装置来执行。

说明书

本发明涉及用于加工工件、特别是金属板的机床，所述机床：

具有加工站，所述加工站具有刀具接收件，用于加工工件的加工刀具 能够被引入所述刀具接收件中并且在所述刀具接收件中进行替换，

具有刀具储库，所述刀具储库具有至少一个用于加工刀具的存储空 间，

具有刀具运送装置，所述刀具运送装置能够借助于受控的驱动装置而 被移动到转移/接收位置，

具有运动单元，工件和刀具储库能够借助于所述运动单元进行移动， 并且所述运动单元能够借助于受控的驱动装置进行移动，一方面，移动到 设定位置，另一方面，移动到加工位置形式的操作位置和/或移动到刀具更 换位置形式的操作位置，

具有为刀具运送装置的驱动装置提供的控制装置，刀具运送装置的转 移/接收位置能够借助于所述为刀具运送装置的驱动装置提供的控制装置进 行定义，并且

具有为运动单元的驱动装置提供的控制装置，一方面所述运动单元的 设定位置、另一方面所述运动单元的加工位置和/或刀具更换位置能够借助 于所述为运动单元的驱动装置提供的控制装置进行定义，

其中，

在运动单元处于设定位置时，刀具储库的存储空间被借助于运动单元 而移动到下述位置：其中，同时刀具运送装置处于转移/接收位置，加工刀 具借助于刀具运送装置能够被供给到刀具储库的存储空间和/或能够从刀具 储库的存储空间移除，

在运动单元处于加工位置时，被移动地连接到运动单元的工件借助于 运动单元而移动到下述位置：其中，工件能够借助于已经引入到加工台的 刀具接收件内的加工刀具、在为此目的而设置的位置处进行加工，并且

在运动单元处于刀具更换位置时，被移动地连接到运动单元的刀具储 库借助于运动单元而被移动到下述位置：其中，在加工台处，预期被引入 的加工刀具能够被从刀具储库的存储空间转移到加工台的刀具接收件，或 者预期被替换的加工刀具能够被从加工台的刀具接收件转移到刀具储库的 存储空间。

本发明还涉及一种操作用于加工工件、特别是金属板的机床的方法， 其中，所述机床具有

加工台，所述加工台具有刀具接收件，用于加工工件的加工刀具能够 被引入所述刀具接收件中并且在所述刀具接收件中进行替换，

刀具储库，所述刀具储库具有至少一个用于加工刀具的存储空间，

刀具运送装置，所述刀具运送装置具有借助于控制装置进行控制的驱 动装置，和

运动单元，所述运动单元被移动地连接到工件以及连接到刀具储库， 并且具有借助于控制装置进行控制的驱动装置，

并且其中，在所述方法中，

一方面，为了设定刀具储库，运动单元被移动到由运动单元的驱动装 置的控制装置定义的设定位置，并且刀具运送装置被移动到由刀具运送装 置的驱动装置的控制装置定义的转移/接收位置，其中，在运动单元处于设 定位置并且刀具运送装置同时处于转移/接收位置时，加工刀具借助于刀具 运送装置能够被供给到刀具储库的存储空间和/或能够从刀具储库的存储空 间移除，

另一方面，运动单元被移动到由运动单元的驱动装置的控制装置定义 的操作位置，该操作位置是加工位置的形式，从而被移动地连接到运动单 元的工件被移动到下述位置：其中，工件能够借助于已经引入到加工台的 刀具接收件内的加工刀具、在为此目的而设置的位置处进行加工，和/或

运动单元被移动到由运动单元的驱动装置的控制装置定义的操作位 置，该操作位置是刀具更换位置的形式，从而被移动地连接到运动单元的 刀具储库被移动到下述位置：其中，在加工台处，预期被引入的加工刀具 能够被从刀具储库的存储空间转移到加工台的刀具接收件，或者预期被替 换的加工刀具能够被从加工台的刀具接收件转移到刀具储库的存储空间。

本发明还涉及用于操作上述类型的机床的处理程序，用于生成所述处 理程序的方法，以及计算机程序产品，所述计算机程序产品具有用于执行 该方法的所有步骤的编码装置。

通用类型的机床和通用类型的方法从EP 2198991A1已知了。现有技 术涉及具有C形机架的机床，C形机架具有上架腿和下架腿。在两个架腿 的自由端设有加工台，加工台本身包括位于上架腿上的上刀具接收件和位 于下架腿上的下刀具接收件。在位于上架腿和下架腿之间的腿间空间中， 设有带水平横向导轨的坐标引导件，该水平横向导轨在这两个架腿的横向 方向上延伸并且能够以电机驱动和数控的方式在水平移动平面的两个轴向 方向上移动。多个夹持爪和多个刀具固持构件被沿着坐标引导件的横向导 轨并排安装。夹持爪用于将金属板可松开地固定到横向导轨。刀具固持构 件形成设置在横向导轨上并且意于用于接收加工刀具的刀具储库。借助于 夹持爪固定到横向导轨的金属板被定位成，借助于横向导轨相对于加工台 和已经引入到加工台的刀具接收件内的加工刀具的对应移动，而用于加工 目的。此外，横向导轨相对于机架的加工台移动到其中为了更换刀具而使 加工刀具在加工台的刀具接收件和设置于横向导轨上的刀具储库之间转移 的位置。

取决于相应的加工任务，横向导轨上的刀具储库必须被提供有加工刀 具。为此，横向导轨被在先前已知的机床的机架上移动到位于机架的上架 腿和下架腿之间的腿间空间的后端处的固定不变的预定设定位置。在这种 情况下，横向导轨在工件加工操作之前或之后或还在加工台处进行刀具更 换之前或之后移动到该固定设定位置。如果横向导轨处于设定位置，则设 置于横向导轨上的刀具固持构件对于刀具运送装置来说是可触及的，所述 刀具运送装置自身通过先前已知的机床的金属板加载和卸载单元形成。金 属板加载和卸载单元在横向导轨上的刀具储库和与机床的机架间隔开的固 定刀具库之间转移加工刀具。为此，金属板加载和卸载单元移动到其中其 能够触及横向导轨的相应刀具固持构件的转移/接收位置。

在横向导轨上的刀具储库的设定过程中，横向导轨是固定不动的。在 机床的加工站处的板加工操作被中断并且加工站处的刀具更换是不可能 的。

本发明的目的是提供将设置在机床的运动单元上的刀具储库集成设定 到机床上的整体加工顺序内的改进。

根据本发明，本目的通过根据专利权利要求1所述的机床、通过根据 专利权利要求9所述的用于操作机床的方法、通过根据专利权利要求10 所述的处理程序、通过根据专利权利要求11所述的用于生成处理程序的 方法以及通过根据专利权利要求12所述的计算机程序产品得以实现。

在本发明的实例中，运动单元的设定位置和刀具运送装置的转移/接收 位置被以可变的方式定义，所述刀具运送装置的转移/接收位置被适应。在 这种情况下，运动单元的设定位置根据运动单元在设定操作之前和/或之后 所呈现的位置确定。在运动单元的刀具储库上的设定操作配置过程中，在 设定操作之前和/或之后在机床上进行的过程被考虑。机床上的整个加工顺 序因而得到优化。对于运动单元来说可以考虑的设定位置包括可与刀具运 送装置的转移/接收位置相关的那些位置。

为了执行根据本发明的方法，已经生成的用于此目的的处理程序在根 据本发明的机床的数控机床控制单元上执行。此处理程序包括用于运动单 元的驱动装置的控制指令和用于刀具运送装置的驱动装置的控制指令。这 些控制指令在根据本发明的方法中生成用于生成处理程序。为了执行该方 法的所有步骤，带有对应编码装置的计算机程序产品被使用。此计算机程 序产品形成基于计算机的编程系统的实质部分，该编程系统使得使用者能 够生成根据本发明的处理程序的控制指令。

本发明的根据独立专利权利要求的特殊实施例将从从属专利权利要求 2至8中了解。

对于根据本发明的机床来说，为了获得最高可能的效率，不能用于工 件加工操作的机床操作时间的比例必须最小化。

为此，在本发明的优选实施例中，将运动单元的驱动装置的控制装置 设置成用于定义运动单元的设定位置，使得运动单元在设定位置与运动单 元在设定位置之前和/或在设定位置之后呈现的操作位置之间的移动能够尽 可能快速地进行或在最短的可能距离上进行(专利权利要求2，3)。理想 地，运动单元的操作位置是运动单元的设定位置。在这种情况下，可以与 生产时间并行地设置被移动地连接到运动单元的刀具储库。如果运动单元 的设定位置和运动单元的在设定位置之前或之后的操作位置彼此不同，并 且如果快速的机床轴被用于驱动该运动单元，那么与运动单元移动到设定 位置和/或运动到在设定位置之前和/或在设定位置之后的操作位置相关的 非生产用时间被最小化。

设定操作本身也占用尽可能少的时间，在本发明的另一实施例中，至 少当运动单元到达设定位置时，(专利权利要求4)，将刀具运送装置定 位于转移/接收位置。为了将刀具运送装置转移到转移/接收位置，直到运 动单元到达设定位置，相对大量的时间可以利用，例如，工件被加工或机 床的加工台处的加工刀具被更换的那段时间。如果此时间段足够长，那么 具有相对低功率的驱动装置以及因此特别经济有效的驱动装置对于刀具运 送装置就足够了。

专利权利要求5涉及对于根据本发明的理念的结构方面的实施的优选 可能性。作为运动单元，提供了设置在位于机床的机架的上架腿和下架腿 之间的腿间空间中的引导装置的引导承载件，具体为坐标引导件，所述下 架腿与上架腿在相同方向上延伸。因此，例如，机架可以是C形的，或被 以O形的方式构造。引导承载件在上和下架腿的横向方向上延伸并且可以 相对于两个架腿移动。待加工工件被固定到引导承载件，例如，借助于夹 持爪。引导承载件上的刀具储库可借助于一个或多个刀具固持构件形成， 所述刀具固持构件被沿着引导承载件安装并且因而形成线性刀具盒。例 如，可以使用冲孔台或弯曲台作为根据本发明的机床的加工台，并且冲孔 刀具或弯曲刀具可以被提供作为加工刀具。

对于刀具运送装置，根据本发明，也可以设想不同的结构类型。根据 专利权利要求6，能够借助于相关联的驱动装置在上架腿和下架腿的纵向 方向上定位到转移/接收位置的刀具运送装置是优选的。特别地，根据本发 明，刀具夹持器可被用作刀具运送装置。

在本发明的另一优选实施例中，刀具运送装置将加工刀具从远离加工 台的刀具储库供给至运动单元上的刀具储库。因而，借助于刀具运送装 置，被从运动单元的刀具储库移除的加工刀具可被转移到远离加工台的刀 具储库(专利权利要求7)。例如，远离加工台的刀具储库可包括被安装 在机床的机架上的刀具储库。然而，以从机床的机架拆卸的方式布置的刀 具储库也是可设想的。适用的话，远离加工台的刀具储库也可以根据机床 的刀具要求设定。

根据专利权利要求8，在本发明的另一变异实例中，将加工站的刀具 接收件设置为能够相对于运动单元定位。因为其可动性，例如，刀具接收 件能够相对于被固定到运动单元的工件执行加工移动。此外，为了准备刀 具更换，可被相对于运动单元定位的刀具接收件可被朝向刀具储库移动， 所述刀具储库被借助于运动单元进行移动。

附图说明

下面将参考示例性图示解释本发明，其中：

图1示出了用于冲孔金属板加工的机床，其具有坐标引导件和被提供 为运动单元的坐标引导件承载导轨，

图2示出了根据图1的机床，其中坐标引导件的承载导轨处于加工和 设定位置，和

图3示出了在机床的刀具接收件上的刀具更换过程中的根据图1和2 的机床。

具体实施方式

根据图1至3，被构造为冲床1的机床具有C形机架2，C形机架2具 有上架腿3，下架腿4和被提供于上架腿3和下架腿4之间的腿间空间5。

在上架腿3和下架腿4的自由端，具有冲孔台6形式的加工台。以传 统的方式，在图1中不能详细看到的冲孔刀具作为加工刀具被引入冲孔台 6的刀具接收件7。刀具接收件7包括设置于机架2的上架腿3上的上刀具 接收件和设置于机架2的下架腿4上的下刀具接收件。

为了冲孔金属板8，被引入上刀具接收件内的上冲模以传统的方式与 在图1中被金属板8挡住的、被引入下刀具接收件内的下冲模合作。利用 数控升降驱动装置，上冲模可以被在双头箭头10的方向上升高和降低并 且因此可以相对于下冲模移动。除上冲模和下冲模之外，已经被引入冲孔 台6的刀具接收件7内的冲孔刀具通常包括脱模器(stripper)。

上架腿3和下架腿4之间的腿间空间5接收引导装置，引导装置被构 造为传统结构类型的坐标引导件11。

坐标引导件11包括承载导轨12形式的引导件承载件来作为运动单 元，承载导轨12被在坐标引导件11的基座承载件13上在纵向方向上可动 地引导。被安装到基座承载件13上的是包括桌台半体15/1，15/2的两件 式工件台15。两个桌台半体15/1，15/2借助于中间空间彼此分离，下刀具 接收件被布置在此中间空间内。

夹持爪17以及此外刀具储库19的存储空间18被设置于承载导轨12 上。夹持爪17用于将金属板8可松开地固定到承载导轨12。刀具储库19 的存储空间18接收作为加工刀具的冲孔刀具20，如可用于代替被引入冲 孔台6的刀具接收件7内的冲孔刀具。在图2中示出冲孔刀具20被移动至 存储空间18之一。多个用于冲孔刀具20的存储空间18被沿着承载导轨 12提供。因而，刀具储库19因此被构造为所谓的线性刀库(linear maga- zine)。为清楚起见，图1仅示出了空的存储空间18。承载导轨12上的存 储空间18实际上几乎完全被冲孔刀具20占据。

坐标引导件11的基座承载件13以其纵向方向位于第一轴向方向(x 轴线)上的方式延伸，并且被在下架腿4上在第二轴向方向(y轴线)上 可动地引导。x轴线和y轴线限定出水平移动平面。

在图1中指示的电动驱动装置21用于产生坐标引导件11的基座承载 件13沿着机架2的下架腿4(y方向)的运动以及承载导轨12沿着基座承 载件13(x方向)的运动。电动驱动装置21借助于数字控制装置22进行 控制。

工件台15，带有存储空间18的刀具储库19，夹持爪17以及可能适 用的、借助于夹持爪17固持的金属板8与基座承载件13一起在y方向上 运动。与承载导轨12一起，带有存储空间18的刀具储库19，夹持爪17 以及可能适用的使用金属板8可被相对于基座承载件13沿着x轴线移动。

在坐标引导件11上方，在机架2的上架腿3上安装着双重夹持器 (gripper)23，双重夹持器23具有两个夹持器单元23/1，23/2形式的刀具 运送装置。夹持器单元23/1，23/2被支撑在承载结构24上。

与承载结构24一起，夹持器单元23/1，23/2可在用于承载结构24的 纵向引导件25上在y方向上移动以及因此在上架腿3的纵向方向上移动。 另外，夹持器单元23/1，23/2中的每一个可被相对于承载结构24在x方 向上以及在上架腿3的横向方向上定位。

具有数字控制装置27的电动驱动装置26被用于产生双重夹持器23的 夹持器单元23/1，23/2沿着x轴线和沿着y轴线的运动。夹持器单元 23/1，23/2的电动驱动装置26的数字控制装置27以及承载导轨12的电动 驱动装置21的数字控制装置22被集成在冲床1的数控机床控制单元28 内。

使用数控机床控制单元28，用于操作冲床1的数字处理程序被实施。 数字处理程序通过编程系统产生。编程系统的关键部件是用于产生数字处 理程序的单个控制指令的计算机程序产品。

双重夹持器23的夹持器单元23/1，23/2能够触及位于坐标引导件11 的承载导轨12上的两个用于刀具储库19的存储空间18、以及被安装到机 架2的后端并且具有多个用于冲孔刀具20的存储空间30的刀具托盘29。 刀具托盘29形成距加工台很远的刀具储库，而承载导轨12上的刀具储库 19与刀具储库29相比靠近加工台布置。

图1示出在使用被引入冲孔台6的刀具接收件7内的冲孔刀具加工金 属板8的过程中的机床1。待加工金属板8被借助于夹持爪17固定到承载 导轨12，并且被定位成借助于承载导轨12相对于冲孔台6的冲孔刀具的 相应移动而制造预期的冲孔。在y方向上，在本实例中，承载导轨12随 着基座承载件13移动。在x方向上的运动通过承载导轨12沿着基座承载 件13进行。在本例子中，预期在金属板8上制造的冲孔的切割线在图1中 用虚线示出了。因而，意于被制造的冲孔在y方向上从金属板8的内侧延 伸到位于图1前面的金属板边缘。

在金属板加工操作过程中，双重夹持器23的夹持单元23/1沿着上架 腿3-并且在需要时-还沿着上架腿3的横向方向移动到其中夹持单元23/1 被置于刀具托盘29上的冲孔刀具20上方的位置，在当前金属板加工操作 完成后希望刀具托盘29被转移到位于承载导轨12上的特定的刀具储库19 存储空间18。仍在当前金属板加工操作中，夹持单元23/1还被降低至相 应刀具托盘29上的冲孔刀具20。在夹持单元23/1接收了冲孔刀具20之 后，夹持单元23/1借助于受控的电动驱动装置26而在朝向冲孔台6的方 向上移动至转移/接收位置。代替夹持单元23/1，也可以使用双重夹持器 23的夹持单元23/2。

夹持单元23/1的转移/接收位置由夹持单元23/1的电动驱动装置26的 数字控制装置27依照承载导轨12的设定位置来定义。承载导轨12的设定 位置由承载导轨12的电动驱动装置21的数字控制装置22依照承载导轨 12的加工位置预先定义。承载导轨12的此加工位置是承载导轨12在已经 被引入冲孔台6处的冲孔刀具执行当前加工操作的最后冲击(punching  stroke)的时刻所呈现的位置。作为承载导轨12的设定位置，该位置被定 义成承载导轨12从加工位置开始经过最短路径所能够到达的位置，而且 是对于夹持单元23/1来说可触及的、用于被固持在夹持单元23/1上的冲 孔刀具20的、位于承载导轨12上的存储空间18的位置。

在本例子中，这些关系使得承载导轨12在当前加工操作的最后冲击 时刻的加工位置直接表示承载导轨12的设定位置。意于被相应装备的承 载导轨12的存储空间18在当前加工操作的最后冲击时刻已经呈现出这样 的一位置，在该位置，对于之前已经被移动到相应转移/接收位置的夹持单 元23/1来说是可触及的。处于设定位置的承载导轨12和处于转移/接收位 置的夹持单元23/1在图2中示出了。

如果承载导轨12处于设定位置并且夹持单元23/1被移动到转移/接收 位置，则夹持单元23/1定位成使得被固持于其上的冲孔刀具20与承载导 轨12的存储空间18相对。现在只需要夹持单元23/1进行下降移动以将冲 孔刀具20转移至为此目的专设于承载导轨12上的刀具储库19存储空间 18。

冲孔刀具20从夹持单元23/1至承载导轨12的相应存储空间18的转 移可与当前加工操作的后续冲击同时进行，因此是在生产时间内进行，或 在当前加工操作的最后冲击之后立即进行。由于设置相关的存储空间18 而导致的加工顺序的中断被完全防止；至少设置承载导轨12上的相关存 储空间18的时间、以及作为非生产时间不能用于金属板加工操作的时间 被最少化。

作为可选方式，或者除了在到达设定位置之前将夹持单元23/1或夹持 单元23/2的转移/接收位置改变至承载导轨12的加工位置之外，夹持单元 23/1的转移/接收位置可以根据承载导轨12在移动到设定位置之前所呈现 的刀具更换位置来定义。

在冲孔台6上进行刀具更换的过程中的情形在图3中示出了。

借助于承载导轨12相对于冲孔台6的刀具接收件7的相应移动，已经 被引入冲孔台6处的冲孔刀具20首先被转移到位于承载导轨12上的刀具 储库19存储空间18。随后，承载导轨12被相对于刀具接收件7移动，以 使用来代替冲孔台6上的初始冲孔刀具20的冲孔刀具20能够被转移到刀 具接收件7。在被提供用来代替初始冲孔刀具20的冲孔刀具20被引入冲 孔台6的刀具接收件7内的时刻，承载导轨12呈现刀具更换位置，其中承 载导轨12的设定位置和双重夹持器23的夹持单元23/1或夹持单元23/2的 转移/接收位置被改变到此刀具更换位置。

考虑承载导轨12的刀具更换位置，承载导轨12的电动驱动装置21的 数字控制装置22定义承载导轨12的下述位置以作为承载导轨12的设定位 置：被装备的承载导轨12的存储空间18对于夹持单元23/1或夹持单元 23/2来说是可被触及的，并且承载导轨12从刀具更换位置开始经过最短 可能路径能够到达。以匹配到以这种方式定义的承载导轨12的设定位置 的方式，双重夹持器23的电动驱动装置26的数字控制装置27确定相应夹 持单元23/1，23/2的转移/接收位置。

在冲孔台6处的刀具更换过程中，相应夹持单元23/1，23/2已经随将 被转移至承载导轨12的冲孔刀具20移动到先前定义的转移/接收位置。如 果承载导轨12在刀具更换完成之后移动到设定位置，可以预期，在承载 导轨12已经到达设定位置之后，被移动到转移/接收位置的夹持单元 23/1，23/2以及刀具至意于被装备的承载导轨12的存储空间18的转移可 直接进行。

在对上面描述的操作的修改中，可以想到对于承载导轨12的设定位 置和双重夹持器23的夹持器单元23/1，23/2的转移/接收位置将依照承载 导轨12的加工位置来定义，其中，承载导轨12被从设定位置移动到所述 加工位置。在这种情况下，承载导轨12的加工位置，电动驱动装置21的 数字控制装置22必须要考虑，是承载导轨12在随后进行的金属板加工操 作的第一冲击的时间所呈现的位置。

还可能的是，依照承载导轨12从设定位置开始移动到的刀具更换位 置来定义承载导轨12的设定位置和双重夹持器23的夹持器单元23/1， 23/2的转移/接收位置。在这种情况下，承载导轨12的刀具更换位置是其 中借助于承载导轨12的相应平移移动而开始进行刀具交换的承载导轨12 的位置。

无论承载导轨12的刀具更换位置是在承载导轨12的设定位置之前或 之后到达，如果刀具接收件7可以相对于冲床1的机架2在y方向上移 动，都可以缩短承载导轨12在设定位置和刀具更换位置之间的移动路 径。例如，对于刀具接收件7出于加工目的可以进行相对于待加工工件的 高度动态短运动的机床来说就是这种情况，否则，待加工工件将借助于坐 标引导件相对于被引入刀具接收件7处的加工刀具进行定位。刀具接收件 7的这种可动性可被用来朝向双重夹持器23移动刀具更换的位置，并且其 夹持器单元23/1，23/2的转移/接收位置可能移动。