DE3745111C2

DE3745111C2 - Machine tool with spindle head moved vertically

Info

Publication number: DE3745111C2
Application number: DE3745111A
Authority: DE
Inventors: Hisaaki Yamane; Noboru Hirose
Original assignee: Brother Industries Ltd
Current assignee: Brother Industries Ltd
Priority date: 1986-02-05
Filing date: 1987-02-05
Publication date: 1999-08-26
Anticipated expiration: 2007-02-06

Abstract

The machine tool (10) comprises a main spindle (26) with tool (20) holder (52) element (66) in a spindle head (18) which is movable in axial spindle direction relative to a frame (16). A mechanism is provided for automatic tool change during a to and fro movement of the head. This mechanism comprises a carrier (24) which is independently movable parallel to the spindle relative to the frame and holds a rotatable magazine (22) with peripherally spaced positions (96) for releasably holding tools capable of being axially aligned with the spindle. Head, frame and carrier are coupled via a first cam (162,164) lever (28;167,168,160) unit to move the carrier relative to the frame during the head movements such that the tool in the spindle is engaged by one of the tool hold positions (96), and to move carrier and head apart. Head and frame are further coupled via a second cam (188,186) lever (30;178,182,180) unit to effect release of the element (66) during part of the head movements. A stop (90) prevents movement of the carrier a predetermined position whilst the head can move below that position to carry out machining operations.

Description

Die Erfindung betrifft eine Werkzeughaltevorrichtung nach dem Oberbegriff von Anspruch 1 für eine Werkzeugmaschine, in der einem Werkzeugmagazin selektiv Werkzeuge einer Vielzahl von Werkzeughaltevorrichtungen entnommen werden können, um ein Werkstück zu bearbeiten.The invention relates to a tool holding device according to the Preamble of claim 1 for a machine tool in which a tool magazine selectively a variety of tools Tool holders can be removed to a To machine the workpiece.

Eine herkömmliche Werkzeugmaschine dieser Art ist häufig mit einer automatischen Wechselvorrichtung für Werkzeuge ausgerüstet, in der ein scheibenförmiges Werkzeugmagazin mit einer Anzahl von in radialer Richtung angeordneten Werkzeugen drehbar auf einer Spindel befestigt ist, und zur Positionierung eines gewünschten Werkzeuges gedreht wird. Bei einer derartigen Werkzeugmaschine erfolgt das Wechseln des Werkzeuges in folgender Weise: der Spindelkopf hält das Werkzeugmagazin in dem automatischen Austauschbereich, der oberhalb des Bearbeitungsbereichs des Spindelkopfs liegt, und anschließend wird der Spindelkopf bezüglich des Werkzeugmagazins in eine Lage gebracht, in der die Werkzeuge im Magazin den Spindelkopf nicht mehr stören. Das Werkzeugmagazin wird dann gedreht, um ein gewünschtes Werkzeug auszuwählen, und der Spindelkopf bewegt, um dieses Werkzeug an der Spindel zu befestigen.A conventional machine tool of this type is often included an automatic tool changing device equipped with a disc-shaped tool magazine a number of tools arranged in the radial direction is rotatably mounted on a spindle, and for Positioning a desired tool is rotated. At Such a machine tool changes the Tool in the following way: the spindle head holds it Tool magazine in the automatic exchange area, the lies above the machining area of the spindle head, and then the spindle head with respect to the Tool magazine placed in a position in which the tools no longer disturb the spindle head in the magazine. The Tool magazine is then rotated to a desired one Select tool, and the spindle head moves to this Attach the tool to the spindle.

In einer derartigen Werkzeugmaschine wird üblicherweise auf dem Werkzeugmagazin eine Befestigungsvorrichtung für Werkzeuge vorgesehen, in der die Werkzeuge abnehmbar untergebracht sind. In einem Beispiel einer herkömmlichen Haltevorrichtung für Werkzeuge sind in vorbestimmten Abständen auf dem Umfang des Werkzeugmagazins Paare von Fingern linear, kreisbogenförmig oder radial angeordnet. In a machine tool of this type, is usually used the tool magazine a fastening device for Tools provided in which the tools are removable are accommodated. In an example of a conventional one Holding device for tools are in predetermined Gaps around the circumference of the tool magazine Fingers linear, circular or radial.

Jedes Fingerpaar ist so gehaltert, daß es um eine Achse gedreht werden kann, die parallel zur Achse eines von den Fingern gehaltenen Werkstückes liegt. Die Finger werden durch Federn oder dergleichen in der Position betätigt, in der sie diametral einem Werkzeug gegenüberliegen. Auf diese Weise wird das Werkzeug in einer Richtung gehalten, die senkrecht zu seiner Achse liegt, und die Finger werden in entgegengesetzter Richtung gedreht, um das Werkzeug freizugeben. Beispielsweise beschreibt die japanische Patentanmeldung mit der Veröffentlichungsnummer 155338/1985 ein Werkzeugmagazin mit einer Vielzahl von in radialer Richtung angeordneten Werkzeugen, das zur Positionierung eines gewünschten Werkzeuges gedreht wird. Nachdem das gewünschte Werkzeug mit der Spindel verbunden ist, wird das zur Halterung des Werkzeuges verwendete Paar von Fingern durch einen Kurbelmechanismus in horizontaler Richtung gedreht, um das Werkzeug freizugeben. Anschließend wird der die Spindel halternde Spindelkopf in senkrechter Richtung durch den Abstand zwischen den Fingern bewegt, um das Werkstück zu bearbeiten.Each pair of fingers is held so that it is around an axis can be rotated parallel to the axis of one of the Fingers held workpiece. The fingers are through Actuated springs or the like in the position in which they diametrically opposite a tool. In this way the tool is held in a direction that is perpendicular is on its axis, and the fingers are in rotated in the opposite direction to the tool to release. For example, the Japanese describes Patent application with publication number 155338/1985 a tool magazine with a variety of radial Directional tools for positioning a desired tool is rotated. After that desired tool is connected to the spindle, it will pair of fingers used to hold the tool by a crank mechanism in the horizontal direction rotated to release the tool. Then the the spindle-holding spindle head in the vertical direction moved by the distance between your fingers to get that To machine the workpiece.

In einer Werkzeugmaschine dieses Typs weist ein herkömmliches Paar von Fingern eine Halteposition für das Werkzeug auf, in der die Finger gegen das Werkzeug gedrückt werden, und außerdem eine Freigabeposition für das Werkzeug, in der die Finger von dem Werkzeug weggeführt werden. Wenn das Werkzeug ersetzt werden soll, öffnet daher die Bedienungsperson direkt die Haltefinger, um das Werkzeug aus dem Werkzeugmagazin zu entnehmen.In a machine tool of this type, a conventional one Pair of fingers hold the tool on, in which the fingers are pressed against the tool, and also a release position for the tool in which the Fingers away from the tool. If the tool the operator therefore opens directly the holding fingers to get the tool out of the tool magazine remove.

Einer Werkzeugmaschine der oben beschriebenen Art sind einige Probleme eigen. In einer Werkzeugmaschine der oben beschriebenen Art, in der die Fingerpaare jeweils in entgegengesetzten Richtungen senkrecht zur Achse des Werkzeugs bewegt werden, nimmt die Größe des Spindelkopfes zu, wenn der Öffnungswinkel der Finger vergrößert werden soll. Die Finger müssen dabei länger ausgestaltet und weiter vom Spindelkopf entfernt angeordnet werden. Das kann zu Schwierigkeiten führen, wenn benachbarte Fingerpaare sich gegenseitig stören. Dies führt zu einer Werkzeugmaschine mit größeren Abmessungen.A machine tool of the type described above are some Problems inherent. In a machine tool the above described way in which the pairs of fingers in each opposite directions perpendicular to the axis of the Tool moves, the size of the spindle head increases when the opening angle of the fingers are increased should. The fingers have to be longer and wider be placed away from the spindle head. That can be too Difficulties arise when there are adjacent pairs of fingers interfere with each other. This leads to a machine tool larger dimensions.

Ein weiteres Problem, das bei der oben beschriebenen Werkzeugmaschine auftritt, besteht darin, daß das Bedienungspersonal die Haltefinger manuell öffnen muß, um das Werkzeug aus dem Werkzeugmagazin zu entnehmen. Dabei besteht die Gefahr, daß sich das Bedienungspersonal bei der Entnahme des Werkzeugs die Hände zwischen Werkzeug und Haltefingern einklemmt und sich dadurch verletzt. Des weiteren benötigt das Bedienungspersonal Zeit und Kraft, um das Werkzeug aus dem Werkzeugmagazin zu entnehmen.Another problem with that described above Machine tool occurs, is that Operators must open the holding fingers manually to do this Take the tool from the tool magazine. There is the risk that the operating personnel during the removal hands between the tool and the holding fingers trapped and injured. Furthermore needed the operator time and effort to get the tool out can be found in the tool magazine.

Die vorliegende Erfindung stellt sich daher die Aufgabe, eine Werkzeugmaschine der eingangs genannten Art so zu verbessern, daß die oben beschriebenen Schwierigkeiten herkömmlicher Werkzeugmaschinen mit einem Werkzeugmagazin vermieden werden.The present invention therefore has as its object a To improve the machine tool of the type mentioned at the beginning, that the difficulties described above are more conventional Machine tools with a tool magazine can be avoided.

Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 gekennzeichnete Erfindung gelöst. Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.This object is characterized by that in claim 1 Invention solved. Embodiments of the invention are in the dependent claims specified.

In einer solchen Werkzeugmaschine wird eine Spindel, an deren einem Ende eine Werkzeughalterung angebracht ist, drehbar auf einem Hauptspindelkopf angeordnet. Der Spindelkopf ist bezüglich des Rahmens der Werkzeugmaschine in axialer Richtung der Hauptspindel hin- und herbewegbar. In der Werkzeughalterung der Hauptspindel ist ein Halteelement für Werkzeuge angebracht. Automatische Vorrichtungen sind vorgesehen, um ein Werkzeug zu wechseln, das in dem Werkzeughalteelement gehaltert ist. An dem Rahmen der Werkzeugmaschine ist eine Werkzeughalterung befestigt, die in axialer Richtung der Hauptspindel und unabhängig von dieser bewegt werden kann. Auf dem Rahmen der Werkzeugmaschine ist ein Werkzeugmagazin so befestigt, daß es in axialer Richtung der Hauptspindel - und zwar unabhängig von dieser - gedreht werden kann. Ein Werkzeugmagazin ist drehbar auf dem Werkzeughalter gelagert und axial mit diesem bewegbar. Das Werkzeugmagazin weist auf seinem Umfang eine Vielzahl von im gegenseitigen Abstand angeordneten Werkzeughaltevorrichtungen gemäß der vorliegenden Erfindung auf, wobei jede der Werkzeughaltevorrichtungen ein abnehmbares Werkzeug aufnehmen kann. Das Werkzeugmagazin positioniert eine ausgewählte Werkzeughaltevorrichtung bezüglich der Hauptspindel in axialer Ausrichtung und aus dieser heraus. Eine erste Nocken- und Kurbelvorrichtung verbindet den Kopf der Hauptspindel, den Rahmen und den Werkzeugträger, um den Werkzeugträger zusammen mit dem Kopf der Hauptspindel während einer "Doppelbetätigungs"-Bewegung des Kopfs der Hauptspindel zu bewegen. Die erste Nocken- und Kurbelvorrichtung bewegt außerdem den Werkzeugträger und den Kopf der Hauptspindel während der "Doppelbetätigungs"-Bewegung um einen vorbestimmten Abstand voneinander weg. Ein zweiter Nocken- und Kurbelmechanismus verbindet den Kopf der Hauptspindel und den Rahmen, um während eines ausgewählten Teils der "Doppelbetätigungs"-Bewegung das Werkzeug von dem Werkzeughalteelement zu lösen. Der Spindelkopf kann in axialer Richtung unter eine feste Position gebracht werden, um die Bearbeitungsfunktionen durchzuführen, während der Werkzeugträger daran gehindert wird, sich unter die feste, axiale Position zu bewegen. Auf diese Weise wird eine Störung des Werkstückes während der Bearbeitung durch den Werkzeugträger und das Werkzeugmagazin verhindert.In such a machine tool, a spindle, on the a tool holder is attached to one end, rotatable arranged a main spindle head. The spindle head is with respect to the frame of the machine tool in axial Movable back and forth in the direction of the main spindle. In the Main spindle tool holder is a holding element for Tools attached. Automatic devices are provided to change a tool that in the Tool holding element is held. On the frame of the Machine tool is attached to a tool holder that axial direction of the main spindle and independent of this can be moved. On the frame of the machine tool is a tool magazine attached so that it is in the axial direction the main spindle - regardless of this - rotated can be. A tool magazine is rotatable on the Tool holder mounted and axially movable with it. The Tool magazine has a variety of in its circumference mutual spaced tool holding devices according to the present invention, each of the Tool holders pick up a removable tool can. The tool magazine positions a selected one Tool holder with respect to the main spindle in axial alignment and out of this. A first cam and crank device connects the head of the main spindle, the frame and the tool holder to the tool holder along with the head of the main spindle during one "Double actuation" movement of the head of the main spindle move. The first cam and crank device moves also the tool carrier and the head of the main spindle during the "double actuation" movement by one predetermined distance from each other. A second cam and crank mechanism connects the head of the main spindle and the frame to move during a selected portion of the "Double actuation" movement the tool from that To release tool holding element. The spindle head can be in are brought under a fixed position in the axial direction, to perform the editing functions during the Tool holder is prevented from getting under the fixed, to move axial position. This way it becomes a glitch of the workpiece during processing by the Tool holder and the tool magazine prevented.

Um die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe zu lösen, verwendet die Erfindung in einer Werkzeugmaschine eine Werkzeughaltevorrichtung mit einem Paar von im wesentlichen L-förmigen Fingern. Jedes Fingerpaar weist einen Grundteil auf, der drehbar auf einem Werkzeugmagazin befestigt ist, sowie ein freies Ende, das als Klemmklinke ausgebildet ist. Das Fingerpaar weist eine Position für die Halterung eines Werkzeugs auf, in der die Klemmklinken ein Werkzeug in im wesentlichen senkrechter Richtung zu den Achsen festhalten, um die sich die Finger drehen. Das Fingerpaar weist weiterhin eine Werkzeugfreigabeposition auf, in der die Klemmklinken das Werkzeug freigeben. Es sind Betätigungsvorrichtungen für die Finger vorgesehen, um die Klemmklinken in die Halte- und die Freigabepositionen zu bringen.In order to achieve the object on which the invention is based, uses the invention in a machine tool Tool holder with a pair of essentially L-shaped fingers. Each pair of fingers has a base which is rotatably mounted on a tool magazine and a free end which is designed as a pawl. The pair of fingers has a position for holding one Tool in which the pawls a tool in hold in a substantially perpendicular direction to the axes, around which the fingers turn. The pair of fingers continues to point a tool release position in which the pawls release the tool. There are actuators for the fingers provided to hold the clamps in place and to bring the release positions.

Weiterhin schlägt die Erfindung eine Werkzeugentnahmevorrichtung vor, in der ein Trägerstab drehbar auf dem Werkzeugträger gehaltert ist. Ein sich von der Mitte des Trägerstabes auf die Finger einer Werkzeughaltevorrichtung erstreckender Druckhebel kann betätigt werden, um gegen die Finger anzustoßen. Ein Betätigungshebel, der mit einem Ende des Trägerstabes gekoppelt ist, der außerhalb des Umfangs des Werkzeugmagazins liegt, kann betätigt werden, um den Druckhebel gegen die Finger anstoßen zu lassen und sie in die Werkzeugfreigabeposition überzuführen.Furthermore, the invention proposes Tool removal device in front of which a carrier rod is rotatably supported on the tool carrier. One of the middle of the support bar on the fingers of one Tool holding device extending pressure lever can to be pressed against the fingers. A Actuating lever that with one end of the support rod is coupled, which is outside the scope of the tool magazine lies, can be operated to push the lever against the Let your fingers bump into them Transfer tool release position.

Die Werkzeughaltevorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ermöglicht eine Werkzeugmaschine mit kleinen Abmessungen, kurzen Werkzeugwechselzeiten und hoher Wirtschaftlichkeit. Die Werkzeughaltevorrichtung in der Werkzeugmaschine enthält Fingerpaare, die in der Werkzeugfreigabeposition soweit geöffnet werden können, ohne Störungen benachbarter Fingerpaare hervorzurufen. Die Werkzeugentnahmevorrichtung ermöglicht es, Werkzeuge bequem und sicher aus dem Werkzeugmagazin zu entnehmen.The tool holder according to the present invention enables a machine tool with small dimensions, short tool change times and high efficiency. The tool holder in the machine tool contains Fingers pairs that far in the tool release position can be opened without interference from neighboring To cause finger pairs. The tool removal device allows tools to be conveniently and safely removed from the tool Tool magazine.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nun anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen: Embodiments of the invention will now be described with reference to Drawings explained in more detail. Show it:

Fig. 1 eine schematische Darstellung des Aufbaus einer Werkzeugmaschine zur Verwendung mit der erfindungsgemäßen Werkzeughaltevorrichtung; Figure 1 is a schematic representation of the structure of a machine tool for use with the tool holding device according to the invention.

Fig. 2 bis 6 erläuternde Darstellungen der Werkzeugmaschine zur Verwendung mit der erfindungsgemäßen Werkzeughaltevorrichtung; Fig. 2 to 6 are explanatory diagrams of the machine tool for use with the inventive tool holding device;

Fig. 7 eine vergrößerte Vorderansicht der Werkzeughaltevorrichtung der vorliegenden Erfindung; Fig. 7 is an enlarged front view of the tool holding device of the present invention;

Fig. 8 einen vergrößerten Querschnitt der Werkzeughaltevorrichtung der vorliegenden Erfindung; Fig. 8 is an enlarged cross section of the tool holding device of the present invention;

Fig. 9 eine Draufsicht der Werkzeughaltevorrichtung der vorliegenden Erfindung; Fig. 9 is a plan view of the tool holding device of the present invention;

Fig. 10 (a) und (b) erläuternde Darstellungen zur Betriebsweise der Werkzeughaltevorrichtung der vorliegenden Erfindung; Fig. 10 (a) and (b) are explanatory diagrams for operation of the tool holding device of the present invention;

Fig. 11 eine erläuternde Darstellung der Anordnung der Werkzeugmaschine zur Verwendung mit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; 11 is an explanatory view of the arrangement of the machine tool for use with an embodiment of the present invention.

Fig. 12 eine erläuternde Darstellung der Betriebsweise eines Kniehebels in der Ausführungsform von Fig. 11 der vorliegenden Erfindung; Fig. 12 is an explanatory illustration of the operation of a toggle lever in the embodiment of Fig. 11 of the present invention;

Fig. 13 eine erläuternde Darstellung einer Werkzeugentnahmevorrichtung in der Ausführungsform von Fig. 11 der vorliegenden Erfindung; und FIG. 13 is an explanatory view of a tool removal apparatus in the embodiment of Figure 11 of the present invention. and

Fig. 14 eine erläuternde Darstellung der Betriebsweise der Werkzeugentnahmevorrichtung im Ausführungsbeispiel von Fig. 11 der vorliegenden Erfindung. Fig. 14 is an explanatory diagram of the operation of the tool takeout apparatus in the embodiment of Fig. 11 of the present invention.

Anhand der Fig. 1 bis 6 wird nun eine Werkzeugmaschine, in der eine erfindungsgemäße Werkzeughaltevorrichtung eingesetzt werden kann, im einzelnen beschrieben. Die Werkzeugmaschine ist hierbei nicht Gegenstand der hier beschriebenen Erfindung, sondern die Beschreibung der exemplarischen Werkzeugmaschine dient lediglich dem Verständnis der Anwendung der Erfindung.A machine tool in which a tool holding device according to the invention can be used will now be described in detail with reference to FIGS. 1 to 6. The machine tool is not the subject of the invention described here, but the description of the exemplary machine tool only serves to understand the application of the invention.

Fig. 1 zeigt in schematischer Weise den Aufbau einer Werkzeugmaschine 10, bei der ein Hauptspindelkopf 18 drehbar eine Hauptspindel 26 haltert, an deren einem Ende eine Werkzeughalterung 52 angebracht ist. Der Hauptspindelkopf 18 ist an einem Rahmen 16 so befestigt, daß er in vertikaler Richtung bewegbar ist und ein Werkstück in der gewünschten Weise bearbeitet werden kann. Die Werkzeughalterung 52 ist mit einem Werkzeughalteelement 66 zur Halterung eines Werkzeugs 20 ausgerüstet, wobei das Werkzeug in axialer Richtung entnehmbar ist. Ein Werkzeugmagazin 22 mit einer Vielzahl von in radialer Richtung angeordneten Werkzeughaltern 96 ist drehbar auf einem Werkzeugträger 24 befestigt. Der Werkzeugträger 24 ist ebenfalls am Rahmen 16 befestigt und kann in vertikaler Richtung unabhängig vom Hauptspindelkopf 18 nach oben bewegt werden. Fig. 1 shows schematically the structure of a machine tool 10 in which a main spindle head 18 rotatably supports a main spindle 26, at one end thereof a tool holder 52 is mounted. The main spindle head 18 is attached to a frame 16 so that it is movable in the vertical direction and a workpiece can be machined in the desired manner. The tool holder 52 is equipped with a tool holding element 66 for holding a tool 20 , the tool being removable in the axial direction. A tool magazine 22 with a plurality of tool holders 96 arranged in the radial direction is rotatably fastened on a tool carrier 24 . The tool carrier 24 is also attached to the frame 16 and can be moved upwards in the vertical direction independently of the main spindle head 18 .

Ein erster Nocken- und Hebelmechanismus 162, 28 ist vorgesehen, um das an der Spitze der Hauptspindel 26 befestigte Werkzeug 20 in dem Werkzeughalter 96 festzuhalten oder freizugeben, und ein zweiter Nocken- und Hebelmechanismus 188, 30, um das Werkzeug 20 aus der Hauptspindel 26 freizugeben und herauszuziehen. A first cam and lever mechanism 162 , 28 is provided to hold or release the tool 20 attached to the tip of the main spindle 26 in the tool holder 96 , and a second cam and lever mechanism 188 , 30 to remove the tool 20 from the main spindle 26 to release and pull out.

Auf einer Grundplatte 12 der Werkzeugmaschine 10 ist eine Säule 14 senkrecht installiert. Ein starrer Rahmen 16, der aus einem hohlen, kastenförmigen Gehäuse besteht, ist an der Vorderseite der Säule 14 so befestigt, daß er in horizontaler Richtung gehaltert wird. Ein auf der Spindel 26 drehbar gehalterter Spindelkopf 18 ist auf dem Rahmen 16 so angebracht, daß er durch die folgenden Vorrichtungen in vertikaler Richtung bewegt werden kann: vor der Säule 14 ist ein Paar von langgestreckten Ständern 32, 32' (nicht dargestellt) so angebracht, daß die Ständer 32, 32' ebenfalls in senkrechter Richtung längs der Säule 14 verlaufen. Führungsschienen 36, 36' (nicht dargestellt) sind mit den senkrechten Endflächen der Ständer 32, 32' in Längsrichtung so verbunden, daß sie vertikal gehaltert sind. Zwei Paare von rechten und linken Gleitstücken 38, 38' (nicht dargestellt) mit einem vorbestimmten Abstand sind in vertikaler Richtung hinter dem Spindelkopf 18 gleitend auf den Führungsschienen 36 bzw. 36' gelagert. Auf diese Weise wird der Spindelkopf 18 jederzeit stabil geführt.A column 14 is installed vertically on a base plate 12 of the machine tool 10 . A rigid frame 16 , which consists of a hollow, box-shaped housing, is attached to the front of the column 14 so that it is supported in the horizontal direction. A spindle head 18 rotatably supported on the spindle 26 is mounted on the frame 16 so that it can be moved in the vertical direction by the following devices: in front of the column 14 a pair of elongated stands 32 , 32 '(not shown) are mounted in this way that the stands 32 , 32 'also run in the vertical direction along the column 14 . Guide rails 36 , 36 '(not shown) are longitudinally connected to the vertical end faces of the posts 32 , 32 ' so that they are supported vertically. Two pairs of right and left sliders 38 , 38 '(not shown) at a predetermined distance are slidably mounted in the vertical direction behind the spindle head 18 on the guide rails 36 and 36 ', respectively. In this way, the spindle head 18 is guided stably at all times.

Zwischen den Oberteilen der beiden Ständer 32, 32' ist ein Wechselstrom-Servomotor 40 mit einem Winkelcodierer 42 auf einer Trägerplatte 39 angeordnet. Über eine Kupplung 43 ist am Ende der vertikalen Drehwelle 41 des Servomotors 40 eine Kugelumlaufspindel 44 befestigt, die zwischen dem Paar von Führungsschienen 36, 36' nach unten verläuft. Eine Mutter 46 ist horizontal im nach hinten verlängerten Teil 1 des Hauptspindelkopfes 18 befestigt. Die Kugelumlaufspindel 44 greift in die Mutter 46 ein.An AC servo motor 40 with an angle encoder 42 is arranged on a carrier plate 39 between the upper parts of the two stands 32 , 32 ′. A ball screw 44 is attached to the end of the vertical rotary shaft 41 of the servo motor 40 via a coupling 43 and runs downward between the pair of guide rails 36 , 36 '. A nut 46 is fastened horizontally in the rearwardly extended part 1 of the main spindle head 18 . The ball screw 44 engages in the nut 46 .

Wenn der Wechselstrom-Servomotor 40 betätigt wird, dreht sich die Kugelumlaufspindel 44 in der vorbestimmten Richtung, um die Mutter 46 linear und ohne Spiel zu bewegen. Dadurch wird auch der Hauptspindelkopf 18 frei in senkrechter Richtung bezüglich des Rahmens 16 bewegt, und zwar entsprechend einem vorbestimmten Hub. Der Wechselstrom-Servomotor 40, die Kugelumlaufspindel 44 und die damit verbundene Mutter 46 stellen also einen Antriebsmechanismus für den Hauptspindelkopf 18 in beiden Richtungen dar. Der vertikale Hub des Hauptspindelkopfes 18 ist, wie später noch näher erläutert wird, grob aufgeteilt in (1) einen Bearbeitungsbereich A zur Bearbeitung des Werkstückes, in dem eine normale, sich wiederholende Vertikalbewegung durchgeführt wird, und (2) einen Bereich B für das automatische Werkzeugwechseln, der über dem Bereich A liegt und in dem das Werkzeug 20 durch "Doppelbetätigung" an der Hauptspindel 26 befestigt oder von dieser gelöst werden kann.When the AC servo motor 40 is operated, the ball screw 44 rotates in the predetermined direction to move the nut 46 linearly and without play. As a result, the main spindle head 18 is also freely moved in the vertical direction with respect to the frame 16 , in accordance with a predetermined stroke. The AC servo motor 40 , the ball screw 44 and the nut 46 connected to it thus represent a drive mechanism for the main spindle head 18 in both directions. The vertical stroke of the main spindle head 18 , as will be explained in more detail later, is roughly divided into ( 1 ) one Machining area A for machining the workpiece in which a normal, repetitive vertical movement is carried out, and ( 2 ) an area B for the automatic tool change, which lies above the area A and in which the tool 20 by "double actuation" on the main spindle 26 attached or detached from this.

Während der oben erwähnten "Doppelbetätigung" im Bereich B für das automatische Werkzeugwechseln führt der Hauptspindelkopf 18 eine einzige Hin- und Herbewegung durch, während der ein benütztes Werkzeug von der Spindel abgenommen und ein neues oder anderes Werkzeug eingesetzt wird. Selbstverständlich wird der in Fig. 1 dargestellte Hauptspindelkopf 18 bis zur oberen Grenze des Bearbeitungsbereichs A (oder der unteren Grenze des Bereichs B für das automatische Werkzeugwechseln) angehoben, nachdem die Bearbeitung beendet ist. Er bleibt dann in einer Warteposition, bis der nächste Befehl zur Bearbeitung oder zum Werkzeugwechsel erteilt wird.During the aforementioned "double actuation" in area B for automatic tool changing, the main spindle head 18 performs a single reciprocating movement during which a used tool is removed from the spindle and a new or different tool is inserted. Of course, the main spindle head 18 shown in Fig. 1 is raised to the upper limit of the machining area A (or the lower limit of the area B for the automatic tool changing) after the machining is finished. It then remains in a waiting position until the next command for processing or for changing the tool is issued.

Die hohle, zylindrische Hauptspindel 26 ist unter dem Hauptspindelkopf 18 drehbar in einem Lager 50 gehaltert. Die Hauptspindel 26 weist an ihrem unteren Ende eine Werkzeughalterung 52 auf. Ihr oberes Ende ist mit einem Motor 56 verbunden, der in aufrechter Stellung oben auf dem Hauptspindelkopf 18 angeordnet ist, sowie mit einem Untersetzergetriebe 58.The hollow, cylindrical main spindle 26 is rotatably supported in a bearing 50 under the main spindle head 18 . The main spindle 26 has a tool holder 52 at its lower end. Its upper end is connected to a motor 56 , which is arranged in an upright position on top of the main spindle head 18 , and to a reduction gear 58 .

Die Werkzeughalterung 52 haltert das abnehmbare Werkzeug 20, das einen Dorn 62 mit konisch zulaufendem Schaft aufweist, mit Hilfe einer konischen Öffnung zur Aufnahme des Dorns 62. The tool holder 52 holds the removable tool 20 , which has a mandrel 62 with a tapered shaft, by means of a conical opening for receiving the mandrel 62 .

Das rückwärtige Ende des Dorns 62 des Werkzeugs 20 weist einen Zapfen 64 auf. Das Werkzeug 20 wird an der Hauptspindel 26 befestigt, indem der Zapfen 64 mit dem Werkzeughalteelement 66 - das in die hohle Hauptspindel 26 eingeschoben wird - in Eingriff gebracht wird. Das Werkzeughalteelement 66 weist eine bekannte Hülse auf, die den Hals des Zapfens 64 mit einer Vielzahl von Kugeln 68 umgibt, und so den Zapfen 64 festklemmt und freigibt, wenn das Werkzeughalteelement 66 in den hohlen Teil der Hauptspindel 26 gleitet.The rear end of the mandrel 62 of the tool 20 has a pin 64 . The tool 20 is attached to the main spindle 26 by engaging the pin 64 with the tool holding member 66 - which is inserted into the hollow main spindle 26 . The tool holder member 66 has a known sleeve that surrounds the neck of the pin 64 with a plurality of balls 68 , thereby clamping and releasing the pin 64 when the tool holder member 66 slides into the hollow portion of the main spindle 26 .

Eine Zugstange 76 ist so in die Spindel 26 eingeführt, daß sie längs der Mittelachse von Spindel 26 verschoben werden kann. Das untere Ende der Zugstange 76 ist mit dem Oberteil des erwähnten Werkzeughalteelements 66 gekoppelt. Elliptische Schlitze 74, 74' (nicht dargestellt) sind in dem Teil der Spindel 26, der dem oberen Ende der Zugstange 76 gegenüberliegt, derart ausgebildet, daß die Schlitze einander diametral gegenüberliegen. Ein Stift 72 verläuft durch den oberen Endteil der Zugstange 76. Beide Endteile des Stiftes 72 erstrecken sich in horizontaler Richtung nach außen durch die Schlitze 74 bzw. 74'. Wenn das Werkzeug mit der Werkzeughalterung 52 verbunden ist, liegt eine Gruppe von zusammengerückten Federringen zwischen der Stufe, die unter der Höhlung der Spindel und einem vorbestimmten Punkt am oberen Ende der Zugstange gebildet wird. Das heißt, die Zugstange 76 wird längs der Mittelachse der Federringe verlängert. Normalerweise wird die Zugstange nach oben gedrückt und durch die Federringe 78 an Ort und Stelle gehalten. Das Werkzeughalteelement 66 wird ebenfalls elastisch nach oben gedrückt, um die Halterung des Zapfens 64 sicherzustellen. Eine am Ende einer zweiten (und später beschriebenen) Kurbel 30 gebildete Gabel 81 mit zwei Zinken ist oberhalb des Stiftes 72 vorgesehen, der außerhalb der Spindel so verläuft, daß die Gabel 81 den Stift 72 nicht berührt. Bei Betätigung der Kurbel 30 wird der Stift 72 durch die Gabel 81 gestoßen, so daß die Zugstange 76 nach unten bewegt wird. Mit anderen Worten, wenn der Stift 72 durch die Nockenwirkung einer zweiten Nocke 188 und einer zweiten Kurbel 30 (die später beschrieben wird) nach unten bewegt wird, bewegt sich die Zugstange 76 längs der Achse nach unten, um das Werkzeughalteelement 66 nach unten zu verschieben. Der Zapfen 64 wird dadurch nicht mehr durch die Kugel 68 zusammengedrückt, und das Werkzeug 20 kann aus der Werkzeughalterung 52 freigegeben werden.A pull rod 76 is inserted into the spindle 26 so that it can be moved along the central axis of the spindle 26 . The lower end of the pull rod 76 is coupled to the upper part of the tool holding element 66 mentioned. Elliptical slots 74 , 74 '(not shown) are formed in that part of the spindle 26 which is opposite the upper end of the pull rod 76 such that the slots are diametrically opposed to each other. A pin 72 passes through the upper end portion of the pull rod 76 . Both end portions of pin 72 extend horizontally outward through slots 74 and 74 ', respectively. When the tool is connected to the tool holder 52 , a group of spring washers collapsed between the step formed under the cavity of the spindle and a predetermined point at the upper end of the drawbar. That is, the pull rod 76 is extended along the central axis of the spring washers. Typically, the pull rod is pushed up and held in place by spring washers 78 . The tool holding element 66 is also pressed up elastically in order to ensure that the pin 64 is held . A fork 81 formed at the end of a second (and described later) crank 30 with two prongs is provided above the pin 72 , which extends outside the spindle so that the fork 81 does not touch the pin 72 . When the crank 30 is actuated, the pin 72 is pushed through the fork 81 so that the pull rod 76 is moved downward. In other words, when the pin 72 is moved down by the cam action of a second cam 188 and a second crank 30 (which will be described later), the pull rod 76 moves down the axis to move the tool holding member 66 down . The pin 64 is no longer pressed together by the ball 68 , and the tool 20 can be released from the tool holder 52 .

Der Werkzeugträger 24 ist auf dem Rahmen 16 so befestigt, daß er unabhängig von der Hauptspindel 26 in axialer Richtung verschoben werden kann. Dies wird nun im einzelnen näher beschrieben. Trägerplatten 82, 82' (nicht dargestellt) sind horizontal an einem Paar von (nicht dargestellten) gegenüberliegenden Seitenwänden befestigt, die den Rahmen 16 bilden. Ein Paar von runden Führungsschienen 84, 84' (nicht dargestellt) ist in vertikaler Richtung an dem Werkzeugträger 24 befestigt (in einer später zu erläuternden Weise) und gleitet in einem geeigneten Durchgangsloch in jeder der horizontalen Trägerplatten 82, 82'. Ein Paar horizontaler linker und rechter Trägerplatten 86, 86' (nicht dargestellt) erstreckt sich vom unteren Teil des Rahmens 16. Die Führungsschienen 84, 84' gleiten in den horizontalen Trägerplatten 86, 86'. Die oberen und unteren Enden jeder der Führungsschienen 84, 84' sind jeweils in einer Trägerplatte 91 befestigt, die horizontal die Oberseite des Werkzeugträgers 24 überbrückt. Eine Trägerplatte 89 ist unten an der Trägerplatte 91 befestigt. Damit kann der Werkzeugträger 24 um eine gewisse Höhe im Bereich B relativ zum Rahmen 16 angehoben werden, indem die Führungsschienen 84, 84' auf den jeweiligen Paaren von horizontalen Trägerplatten 82, 86 und 82', 86' verschoben werden, wenn der erste Nocken- und Kurbelmechanismus 162, 28 während der "Doppelbetätigungs"-Bewegung des Hauptspindelkopfes 18 betätigt wird. In der oben auf dem Werkzeugträger 24 angebrachten Trägerplatte 91 ist ein Anschlagstift 90 angebracht. Die Höhe des Anschlagstiftes 90 ist einstellbar, so daß der Werkzeugträger 24 in einer Position gehalten werden kann, die eine vorbestimmte Höhe bezüglich des Rahmens 16 aufweist, wenn der Stift in der Ebene der horizontalen Trägerplatte 82 stationär gehalten wird.The tool carrier 24 is attached to the frame 16 so that it can be moved in the axial direction independently of the main spindle 26 . This will now be described in more detail. Carrier plates 82 , 82 '(not shown) are horizontally attached to a pair of opposing side walls (not shown) that form the frame 16 . A pair of round guide rails 84 , 84 '(not shown) are vertically attached to the tool carrier 24 (in a manner to be explained later) and slide in a suitable through hole in each of the horizontal carrier plates 82 , 82 '. A pair of horizontal left and right support plates 86 , 86 '(not shown) extend from the lower part of the frame 16 . The guide rails 84 , 84 'slide in the horizontal support plates 86 , 86 '. The upper and lower ends of each of the guide rails 84 , 84 'are each fastened in a carrier plate 91 which bridges the top of the tool carrier 24 horizontally. A carrier plate 89 is attached to the carrier plate 91 at the bottom. The tool carrier 24 can thus be raised by a certain height in the area B relative to the frame 16 by the guide rails 84 , 84 'being displaced on the respective pairs of horizontal carrier plates 82 , 86 and 82 ', 86 'when the first cam and crank mechanism 162 , 28 is actuated during the "double actuation" movement of the main spindle head 18 . A stop pin 90 is attached in the carrier plate 91 mounted on the top of the tool carrier 24 . The height of the stop pin 90 is adjustable so that the tool carrier 24 can be held in a position which has a predetermined height with respect to the frame 16 when the pin is held stationary in the plane of the horizontal carrier plate 82 .

Der Werkzeugträger 24 trägt das Werkzeugmagazin 22, in dem viele Werkzeuge 20 in radialer Anordnung untergebracht sind, und das diese durch Rotation positionieren kann. Vom Werkzeugträger 24 verläuft eine dort befestigte Trägerwelle 92, mit einer Achse, die diagonal nach unten geneigt ist und einen vorbestimmten Winkel bezüglich der horizontalen Ebene bildet. Das Werkzeugmagazin 22 ist drehbar auf der Haltewelle 92 befestigt. Das Werkzeugmagazin 22 stellt eine Scheibe dar, die aus einem flachen Zahnrad 98 mit großem Durchmesser gebildet ist und eine Vielzahl von in radialer Richtung sich erstreckender Werkzeughalter 96 aufweist, die auf dessen äußeren Umfang angeordnet sind. Das flache Zahnrad 98 mit großem Durchmesser ist in einem (nicht dargestellten) Lager befestigt und greift in ein Antriebsritzel 106 ein, das an der (nicht dargestellten) Drehwelle eines Motors 102 befestigt ist. Der Motor 102 ist seinerseits an dem Werkzeugträger 24 befestigt. Das flache Zahnrad 98 wird vom Motor 102 über das Antriebsritzel 106 gedreht, um das Werkzeugmagazin 22 zu drehen und ein gewünschtes Werkzeug 20 zu positionieren.The tool carrier 24 carries the tool magazine 22 , in which many tools 20 are accommodated in a radial arrangement, and which can position them by rotation. A carrier shaft 92 fastened there runs from the tool carrier 24 , with an axis which is inclined diagonally downward and forms a predetermined angle with respect to the horizontal plane. The tool magazine 22 is rotatably mounted on the holding shaft 92 . The tool magazine 22 represents a disk which is formed from a flat gear wheel 98 with a large diameter and has a plurality of tool holders 96 which extend in the radial direction and are arranged on its outer circumference. The large diameter flat gear 98 is fixed in a bearing (not shown) and meshes with a pinion 106 which is fixed to the rotating shaft (not shown) of a motor 102 . The motor 102 is in turn attached to the tool carrier 24 . The flat gear 98 is rotated by the motor 102 via the drive pinion 106 to rotate the tool magazine 22 and to position a desired tool 20 .

Im folgenden wird ein Mechanismus beschrieben, mit dem der Werkzeugträger 24 relativ zum Rahmen 16 im Bereich B des automatischen Werkzeugwechselns angehoben werden kann, um die "Doppelbetätigungs"-Bewegung des Hauptspindelkopfes 18 zu erzielen. Die erste (L-förmige) Kurbel 28 ist drehbar an jeder der inneren Flächen der (nicht dargestellten) einander gegenüberliegenden Seitenwände des Rahmens 16 über eine Welle 158 befestigt. Das Paar erster Kurbeln 28, 28' (nicht dargestellt) ist jeweils im Inneren der Seitenwand und einander gegenüberliegend angeordnet. Eine Walze 160 ist am Ende des kurzen Armes 167 der Kurbel 28 drehbar angeordnet. Auf beiden Seiten des Spindelkopfes 18 sind jeweils erste Nocken- oder Steuerscheiben 162 befestigt. Jede der ersten Nockenscheiben 162 weist eine erste Nockenoberfläche 164 auf, die in einer Richtung geneigt ist, und eine zweite Nockenoberfläche 165, die in einer anderen Richtung geneigt ist. Die erste Nockenscheibe 162 ist in einem vorbestimmten Abstand von und unter der Walze 160 installiert, die drehbar an der ersten Kurbel 28 befestigt ist, um den Hauptspindelkopf 18 an der oberen Grenze des Bereichs B für das automatische Werkzeugwechseln zu positionieren. Ein Kontakt 170 ist an der oberen Endfläche des langen Armes 168 der ersten Kurbel 28 befestigt. Der Kontakt 170 weist einen geringen Abstand vom unteren Ende der Schraube 172 auf, die in die Trägerplatte 91 eingeschraubt ist.A mechanism is described below with which the tool carrier 24 can be raised relative to the frame 16 in the region B of the automatic tool change in order to achieve the "double actuation" movement of the main spindle head 18 . The first (L-shaped) crank 28 is rotatably attached to each of the inner surfaces of the opposing side walls of the frame 16 (not shown) via a shaft 158 . The pair of first cranks 28 , 28 '(not shown) are each arranged inside the side wall and opposite one another. A roller 160 is rotatably disposed at the end of the short arm 167 of the crank 28 . First cam or control disks 162 are fastened on both sides of the spindle head 18 . Each of the first cam disks 162 has a first cam surface 164 that is inclined in one direction and a second cam surface 165 that is inclined in another direction. The first cam 162 is installed a predetermined distance from and under the roller 160 , which is rotatably attached to the first crank 28 to position the main spindle head 18 at the upper limit of the B range for automatic tool changing. A contact 170 is attached to the upper end surface of the long arm 168 of the first crank 28 . The contact 170 is at a short distance from the lower end of the screw 172 , which is screwed into the carrier plate 91 .

Wenn der Hauptspindelkopf 18 durch Drehen des Servomotors 40 angehoben wird, stößt die Walze 160 der ersten Kurbel 28 an die erste Nockenoberfläche 164 der Nockenscheibe 162 an und dreht die jeweilige Kurbel 28 im Uhrzeigersinn um die Welle 158. Der Kontakt 170 des langen Armes 168 stößt dann auf das untere Ende der Schraube 172 und hebt den Werkzeugträger 24 längs der Führungsschiene 84 um einen vorbestimmten Hub. Wenn der Spindelkopf 18 weiter nach oben bewegt wird, stößt die zweite Nockenoberfläche 165 gegen die Walze 160, so daß die Kurbel 28 gegen den Uhrzeigersinn um die Welle 158 gedreht wird. Dadurch bewegt der Kontakt 170 des oben erwähnten Arms 168 den Werkzeugträger 24 nach unten längs der Führungsschiene 84, während die Schraube 172 am unteren Ende verriegelt wird. Das Dimensionsverhältnis des langen Arms 168 zum kurzen Arm 167 der ersten Kurbel 28 und der Biegewinkel beider Arme sollten so ausgewählt sein, daß die Anhebung des Hauptspindelkopfes 18 mit der des Werkzeugträgers 24 übereinstimmt, der durch den ersten Nocken- und Kurbelmechanismus 162, 28 angehoben wird, so daß deren Geschwindigkeiten miteinander synchronisiert sind.When the main spindle head 18 is raised by rotating the servo motor 40 , the roller 160 of the first crank 28 abuts the first cam surface 164 of the cam disk 162 and rotates the respective crank 28 clockwise around the shaft 158 . The contact 170 of the long arm 168 then abuts the lower end of the screw 172 and lifts the tool carrier 24 along the guide rail 84 by a predetermined stroke. As the spindle head 18 continues to move upward, the second cam surface 165 abuts the roller 160 so that the crank 28 is rotated counterclockwise about the shaft 158 . As a result, the contact 170 of the above-mentioned arm 168 moves the tool carrier 24 down along the guide rail 84 while the screw 172 is locked at the lower end. The dimension ratio of the long arm 168 to the short arm 167 of the first crank 28 and the bending angle of both arms should be selected so that the elevation of the main spindle head 18 coincides with that of the tool carrier 24 , which is raised by the first cam and crank mechanism 162 , 28 so that their speeds are synchronized with each other.

Im folgenden wird ein zweiter Nocken- und Kurbelmechanismus beschrieben, mit dem das in der Werkzeughalterung 52 enthaltene Werkzeughalteelement 66 zur Freigabe des Werkzeugs 20 veranlaßt wird, wenn der Hauptspindelkopf 18 und der Werkzeugträger 24 durch den Nocken- und Kurbelmechanismus 162, 28 in eine weitere Phase der "Doppelbetätigungs"- Bewegung gebracht werden. Eine L-förmige zweite Kurbel 30 ist so auf dem Hauptspindelkopf 18 befestigt, daß sie um die Welle 176 um einen vorbestimmten Drehwinkel gedreht werden kann. Eine Walze 180 ist drehbar an der Spitze des langen Arms 178 der zweiten Kurbel 30 befestigt, während die Spitze eines kurzen Armes 182 als Gabel 81 ausgebildet ist. Die Gabel 81 umfaßt die Hauptspindel, wenn sie geringfügig über dem senkrechten Stift 72 liegt, der den oberen Teil der Zugstange 76 durchdringt. Wenn sich die Werkzeugmaschine in dem Zustand befindet, in dem sie einen Befehl zur Freigabe des Werkzeugs empfangen kann, ist die Gabel 81 ohne Berührung. Obwohl die Hauptspindel 26 während der Bearbeitung durch einen Motor 56 gedreht wird, erfolgt eine Überwachung der Winkelposition der Drehwelle des Motors 56, um immer in einer festen Lage anzuhalten. Dadurch wird der Stift 72, der senkrecht zur Hauptspindel 26 verläuft, ebenfalls an der festen Lage direkt unterhalb der Gabel 81 gestoppt, um sicherzustellen, daß die Gabel 81 den Stift 72 berührt, wenn die zweite Kurbel betätigt wird.In the following, a second cam and crank mechanism will be described, with which the tool holding element 66 contained in the tool holder 52 is caused to release the tool 20 when the main spindle head 18 and the tool carrier 24 through the cam and crank mechanism 162 , 28 into a further phase the "double actuation" movement. An L-shaped second crank 30 is mounted on the main spindle head 18 such that it can be rotated about the shaft 176 by a predetermined angle of rotation. A roller 180 is rotatably attached to the tip of the long arm 178 of the second crank 30 , while the tip of a short arm 182 is designed as a fork 81 . The fork 81 encompasses the main spindle if it is slightly above the vertical pin 72 which penetrates the upper part of the pull rod 76 . When the machine tool is in the state in which it can receive a command to release the tool, the fork 81 is without contact. Although the main spindle 26 is rotated by a motor 56 during machining, the angular position of the rotating shaft of the motor 56 is monitored to always stop in a fixed position. This also stops the pin 72 , which is perpendicular to the main spindle 26 , at the fixed position directly below the fork 81 to ensure that the fork 81 contacts the pin 72 when the second crank is actuated.

Eine zweite Nocken- oder Steuerscheibe 188 mit einer Nockenoberfläche vorbestimmter Neigung ist so angeordnet, daß die zweite Kurbel 30 während ihrer Aufwärtsbewegung der Nockenbahn folgt, wenn der Hauptspindelkopf weiter in den Bereich B für das automatische Werkzeugwechseln angehoben wird. Die zweite Nockenscheibe 188 ist am senkrechten Gehäuse des Wechselstrom-Servomotors 40 befestigt, der oben auf der Säule 32 mit einer (nicht dargestellten) Schraube angeschraubt ist. Die zweite Nockenscheibe hat eine geneigte Nockenoberfläche 186, die senkrecht nach unten verläuft. Beim Betrieb wird während der weiteren Anhebung des Hauptspindelkopfes 18 die an der Spitze des langen Arms 178 der zweiten Kurbel 30 drehbar befestigte Walze 180 auf der geneigten Nockenoberfläche 186 der Nockenscheibe 188 geführt.A second cam or control disc 188 having a cam surface of predetermined inclination is arranged so that the second crank 30 follows the cam path during its upward movement as the main spindle head is raised further into area B for the automatic tool change. The second cam disc 188 is attached to the vertical housing of the AC servo motor 40 which is screwed to the top of the column 32 with a screw (not shown). The second cam has an inclined cam surface 186 that extends vertically downward. In operation, during the further lifting of the main spindle head 18, the roller 180 , which is rotatably attached to the tip of the long arm 178 of the second crank 30, is guided on the inclined cam surface 186 of the cam disk 188 .

Dadurch wird die zweite Kurbel 30 um einen vorbestimmten Winkel gegen den Uhrzeigersinn um die Welle 176 gedreht. Die an der Spitze des kurzen Armes 182 vorgesehene Gabel 81 berührt die senkrechten Kreuzstifte und drückt den Stift 72, während gleichzeitig die Zugstange 76 um einen vorbestimmten Abstand nach unten gedrückt und damit das Werkzeughalteelement 66 abgesenkt wird. Als Folge davon werden die daran befestigten Kugeln vom Zapfen 64 gelöst und das Werkzeug 20 aus der Werkzeughalterung 52 freigegeben. Eine (nicht dargestellte) Blattfeder ist am langen Arm der zweiten Kurbel 30 befestigt. Das freie Ende der Blattfeder berührt die obere Endfläche einer horizontalen Trägerplatte 194, die oben auf dem Hauptspindelkopf 18 vorgesehen ist, so daß an der Kurbel 30 eine im Uhrzeigersinn wirkende Rückführkraft auftritt.As a result, the second crank 30 is rotated counterclockwise about the shaft 176 by a predetermined angle. The fork 81 provided on the tip of the short arm 182 touches the vertical cross pins and presses the pin 72 , while at the same time the pull rod 76 is pressed down by a predetermined distance and the tool holding element 66 is thus lowered. As a result, the balls attached to it are released from the pin 64 and the tool 20 is released from the tool holder 52 . A leaf spring (not shown) is attached to the long arm of the second crank 30 . The free end of the leaf spring contacts the upper end surface of a horizontal support plate 194 which is provided on top of the main spindle head 18 , so that a clockwise return force occurs on the crank 30 .

Die Betätigung des ersten Nocken- und Kurbelmechanismus 162, 28 erfolgt immer vor der Betätigung des zweiten Nocken- und Kurbelmechanismus 188, 30. Wie später noch im einzelnen beschrieben wird, berührt die erste Kurbel 28 die erste Nockenscheibe 162 und hebt den Werkzeugträger 24 um einen Abstand von 20 mm, wenn der Hauptspindelkopf 18 um einen entsprechenden Abstand von ungefähr 20 mm (in diesem Ausführungsbeispiel) von seiner Grundposition angehoben wird (d. h. von der unteren Grenzposition des Bereichs B für das automatische Werkzeugwechseln). Wenn der Hauptspindelkopf 18 um einen Abstand von 30 mm angehoben wird, stößt die zweite Kurbel 30 an die zweite Nockenscheibe 188 an. Die sich dann ergebende Nockenführung drückt die Zugstange 76 nach oben und gibt den Zapfen 64 aus dem Werkzeughalteelement 66 frei.The first cam and crank mechanism 162 , 28 is always actuated before the second cam and crank mechanism 188 , 30 is actuated. As will be described in more detail later, the first crank 28 contacts the first cam disk 162 and lifts the tool carrier 24 by a distance of 20 mm when the main spindle head 18 is raised by a corresponding distance of approximately 20 mm (in this exemplary embodiment) from its basic position (ie from the lower limit position of area B for the automatic tool change). When the main spindle head 18 is raised by a distance of 30 mm, the second crank 30 abuts the second cam disc 188 . The resulting cam guide presses the pull rod 76 upwards and releases the pin 64 from the tool holding element 66 .

Im folgenden wird anhand der Fig. 8 bis 13 eine Werkzeugmaschine zur Verwendung mit der erfindungsgemäßen Werkzeughaltevorrichtung beschrieben.A machine tool for use with the tool holding device according to the invention is described below with reference to FIGS. 8 to 13.

Nach der Darstellung in Fig. 11 ist in einer Werkzeugmaschine ein Spindelkopf 18, der eine Spindel 26 drehbar haltert, auf einer Seite eines Rahmens 16 befestigt und in vertikaler Richtung bewegbar. Der so gehalterte Spindelkopf 18 wird in vertikaler Richtung um einen vorbestimmten Hub durch einen Wechselstrom-Servomotor 40 bewegt, der auf der oberen Oberfläche des Rahmens 16 montiert und mit einem (nicht dargestellten) Kugelgewinde gekoppelt ist. Ein in beiden Richtungen drehbarer Spindelmotor 56 ist an ein Ende der Spindel angekoppelt und auf der oberen Oberfläche des Spindelkopfes 18 installiert.As shown in Fig. 11 in a machine tool, a spindle head 18 which rotatably supports a spindle 26 mounted on a side of a frame 16 and movable in the vertical direction. The spindle head 18 thus supported is moved in the vertical direction by a predetermined stroke by an AC servo motor 40 mounted on the upper surface of the frame 16 and coupled to a ball screw (not shown). A bidirectional spindle motor 56 is coupled to one end of the spindle and installed on the upper surface of the spindle head 18 .

Ein Paar von Trägerplatten 82 und 86 ist auf einer Seite des Rahmens 16 so vorgesehen, daß es in vertikaler Richtung ausgelegt ist und horizontal verläuft. Die ersten Enden der Trägerplatten 82 und 86 sind über eine senkrechte Platte 148 miteinander verbunden. Eine in senkrechter Richtung verlaufende Führungsschiene 84 gleitet durch die oberen und unteren Trägerplatten 82 und 86. Die oberen und unteren Enden der Führungsschiene 84 sind mit einem im wesentlichen U- förmigen Werkzeugträgerständer 24 so gekoppelt, daß die Führungsschiene 84 von dem Werkzeugträger 24 umfaßt wird. Außerdem ist der Werkzeugträger 24 so konstruiert, daß er bezüglich des Rahmens 16 in vertikaler Richtung durch die (nicht dargestellte) Nocke und die Kurbel 28 bewegt wird, die durch die vertikale Bewegung des Spindelkopfes 18 betätigt werden. A pair of support plates 82 and 86 are provided on one side of the frame 16 so as to be vertical and horizontal. The first ends of the carrier plates 82 and 86 are connected to one another via a vertical plate 148 . A vertical guide rail 84 slides through the upper and lower support plates 82 and 86 . The upper and lower ends of the guide rail 84 are coupled to a substantially U-shaped tool carrier stand 24 such that the guide rail 84 is encompassed by the tool carrier 24 . In addition, the tool carrier 24 is constructed so that it is moved with respect to the frame 16 in the vertical direction by the cam (not shown) and the crank 28 which are actuated by the vertical movement of the spindle head 18 .

Auf einer Seite des Werkzeugträgers 24 ist ein zur Aufnahme einer Vielzahl von Werkzeugen 20 vorgesehenes Werkzeugmagazin 22 so vorgesehen, daß es um die Achse drehbar ist, die bezüglich der Achse der Spindel 26 geneigt liegt. Das so vorgesehene Werkzeugmagazin 22 wird von einem Motor 102, der auf dem Werkzeugträgerständer 24 befestigt ist, durch Drehen positioniert. Die Wirkungsweise des Spindelkopfes 18 und des Werkzeugträgers 24 ist in der vor der Prüfung offengelegten japanischen Patentanmeldung Nr. 155338/1985 beschrieben.On one side of the tool carrier 24 , a tool magazine 22 is provided for receiving a plurality of tools 20 so that it can be rotated about the axis which is inclined with respect to the axis of the spindle 26 . The tool magazine 22 provided in this way is rotated by a motor 102 , which is fastened on the tool carrier stand 24 . The operation of the spindle head 18 and the tool carrier 24 is described in Japanese Patent Application No. 155338/1985, which was disclosed before the test.

Am Umfang des Werkzeugmagazins 22 sind Paare von im wesentlichen L-förmigen Fingern 200 in radialer Ausrichtung angeordnet. Ein im wesentlichen L-förmiger Kniehebel 250 (in Fig. 12 dargestellt) kann um seinen Mittelteil 251 gedreht werden und ist auf dem Werkzeugträger 24 gehaltert. Ein Ende des Kniehebels 250 greift in die Nockenoberfläche (Führungsnut) einer Nocken- oder Steuerscheibe 252 ein, die auf einer Seite der vertikalen Platte 148 vorgesehen ist, und das andere Ende in den oberen Endteil einer Verschiebestange 254.On the circumference of the tool magazine 22 , pairs of essentially L-shaped fingers 200 are arranged in a radial orientation. An essentially L-shaped toggle lever 250 (shown in FIG. 12) can be rotated about its central part 251 and is held on the tool carrier 24 . One end of the toggle 250 engages the cam surface (guide groove) of a cam or control plate 252 provided on one side of the vertical plate 148 , and the other end in the upper end part of a shift rod 254 .

Das untere Ende der Verschiebestange 254 ist mit einem im wesentlichen L-förmigen Stab 256 für die Freigabe der Finger verbunden, der sich nach unten in Richtung auf die Finger 200 erstreckt, mit denen das unterhalb der Spindel 26 positionierte Werkzeug 20 festgehalten wird.The lower end of the slide bar 254 is connected to a generally L-shaped finger release rod 256 that extends downward toward the fingers 200 that hold the tool 20 positioned below the spindle 26 .

Entsprechend der Darstellung in den Fig. 7 bis 9 weisen die Finger 200 im wesentlichen in ihrer Mitte zylindrische Grundteile 262 bzw. 263 auf. Die Finger 200 sind an ihren Grundteilen 262 und 263 drehbar auf Drehwellen 264 und 265 gelagert, die mit Drehwellen 264a in eine im wesentlichen L- förmige Platte 260 in den Umfangsteil des Werkzeugmagazins 22 eingeschraubt sind. According to the illustration in FIGS. 7 to 9, the fingers 200 have cylindrical base parts 262 and 263 essentially in their center. The fingers 200 are rotatably supported on their base parts 262 and 263 on rotary shafts 264 and 265 , which are screwed with rotary shafts 264 a into an essentially L-shaped plate 260 in the peripheral part of the tool magazine 22 .

Auf den oberen Oberflächen der Grundteile 262 und 263 sind zylindrische Flansche 284 und 285 mit geringerem Durchmesser als die Grundteile 262 und 263 ausgebildet. Unter den Grundteilen 262, 263 sind im wesentlichen L-förmige Klemmklinken 268 und 269 gebildet. Die Klemmklinken 268 und 269 verlaufen in Richtung des Rahmens 16, um die mit Nuten versehenen Flansche 196 des Werkzeugs 20 festzuklemmen.On the upper surfaces of the base parts 262 and 263 , cylindrical flanges 284 and 285 with a smaller diameter than the base parts 262 and 263 are formed. Under the base parts 262 , 263 essentially L-shaped pawls 268 and 269 are formed. The clamping pawls 268 and 269 extend in the direction of the frame 16 in order to clamp the grooved flanges 196 of the tool 20 .

In die Flansche 284 und 285 sind drehbar Stifte 266 bzw. 267 eingesetzt. Erste Endteile eines Paars von ersten Verbindungsgliedern 270 sind drehbar mit beiden Enden des linken Stiftes 266 (Fig. 8) gekoppelt. In ähnlicher Weise sind erste Endteile eines Paars von zweiten Verbindungsgliedern 271 drehbar mit beiden Enden des rechten Stiftes 267 verbunden. Die verbleibenden Endteile dieser ersten und zweiten Verbindungsglieder 270, 271 sind drehbar mit einem Stift 273 verbunden, der im wesentlichen in der Mitte eines kastenförmigen Federgehäuses 272 angeordnet ist, das zwischen diesen Verbindungsgliedern 270 und 271 liegt. Zwei nach oben verlaufende Führungsstäbe 274 sind an dem unteren Teil der Trägerplatte 260 mit Schrauben 275 befestigt. Ein Paar von Schraubenfedern 276 ist auf die jeweiligen Führungsstäbe 274 gewickelt. Die Schraubenfedern 276 verlaufen weiter nach oben als die Führungsstäbe 274 und sind in die (nicht dargestellten) für die Federn vorgesehenen Aufnahmeteile des oben erwähnten Federgehäuses 272 eingelegt.Pins 266 and 267 are rotatably inserted into the flanges 284 and 285 , respectively. First end portions of a pair of first links 270 are rotatably coupled to both ends of the left pin 266 ( FIG. 8). Similarly, first end portions of a pair of second links 271 are rotatably connected to both ends of the right pin 267 . The remaining end portions of these first and second links 270 , 271 are rotatably connected to a pin 273 which is located substantially in the middle of a box-shaped spring housing 272 which lies between these links 270 and 271 . Two upwardly extending guide rods 274 are attached to the lower part of the carrier plate 260 with screws 275 . A pair of coil springs 276 are wound on the respective guide rods 274 . The coil springs 276 extend further upwards than the guide rods 274 and are inserted into the receiving parts (not shown) of the spring housing 272 mentioned for the springs.

In der Trägerplatte 267 ist eine Führungsnut 278 so ausgebildet, daß sie längs der senkrechten Mittelachse der Trägerplatte 260 verläuft. Die Führungsnut 278 nimmt ein Lager 280 auf, das drehbar an einem Endteil des Stiftes 273 montiert ist, so daß das Federgehäuse 272 in horizontaler Richtung gehalten wird.A guide groove 278 is formed in the carrier plate 267 in such a way that it runs along the vertical central axis of the carrier plate 260 . The guide groove 278 receives a bearing 280 which is rotatably mounted on an end portion of the pin 273 so that the spring case 272 is held in the horizontal direction.

Auf einer Seite des Werkzeugträgerständers 24 verlaufen Flansche 24a jeweils von beiden Enden des Werkzeugträgers 24 in Richtung auf das Werkzeugmagazin 22. Die Flansche 24a haltern ein Werkzeugfreigabeelement 15, mit dem das Werkzeug 20 von den Fingern 200 freigegeben wird. Ein Trägerstab 300 ist drehbar so in die Flansche 24a eingesetzt, daß die Achse des Trägerstabes 300 senkrecht zur Achse der Spindel 26 verläuft. Auf den jeweiligen Endteilen des Trägerstabes 300 sind Kragen 302 festgemacht, um eine horizontale Bewegung des Trägerstabes zu verhindern.On one side of the tool carrier stand 24 , flanges 24 a each run from both ends of the tool carrier 24 in the direction of the tool magazine 22 . The flanges 24 a hold a tool release element 15 with which the tool 20 is released by the fingers 200 . A support rod 300 is rotatably inserted into the flanges 24 a so that the axis of the support rod 300 is perpendicular to the axis of the spindle 26 . Collars 302 are secured to the respective end portions of the support bar 300 to prevent horizontal movement of the support bar.

An einem Ende des Trägerstabes 300 ist ein Betätigungshebel 304 so befestigt, daß er außerhalb des Werkzeugträgers 24 senkrecht zur Achse des Werkzeugträgers 24 verläuft. Ein Trägerelement 308 mit einem Druckhebel 306 ist im wesentlichen auf dem Mittelteil des Trägerstabes 300 angebracht und dort mit einer Schraube 310 befestigt. Der Druckhebel 306 verläuft in einer Richtung senkrecht zur Achse des Trägerstabes 300, d. h., er verläuft in Richtung auf die Finger 200.At one end of the support rod 300 , an actuating lever 304 is fastened such that it extends outside the tool carrier 24 perpendicular to the axis of the tool carrier 24 . A carrier element 308 with a pressure lever 306 is essentially attached to the central part of the carrier rod 300 and fastened there with a screw 310 . The pressure lever 306 runs in a direction perpendicular to the axis of the support rod 300 , ie it runs in the direction of the fingers 200 .

Im folgenden wird die Wirkungsweise der Werkzeugmaschine beschrieben. Die Beschreibung der Wirkungsweise der Werkzeugmaschine dient hierbei lediglich dem Verständnis der Anwendung der Werkzeughaltevorrichtung und ist somit nicht als primärer Gegenstand der Erfindung zu betrachten. Demgemäß stellt die beschriebene Werkzeugmaschine nur ein Beispiel für die Anwendung der Werkzeughaltevorrichtung dar. Die Werkzeughaltevorrichtung kann somit nicht nur zusammen mit der beschriebenen Werkzeugmaschine, sondern auch in anderen Vorrichtungen zum Einsatz kommen. Nachdem die Hauptspindel 18 in Fig. 1 eine normale Schneidoperation durchgeführt hat, kehrt sie zu der Warteposition im Bearbeitungsbereich zurück und stoppt. Zu diesem Zeitpunkt befindet sich die Hauptspindel 26 in einer Position, in der der Stift 72 den kurzen Arm 182 der zweiten Kurbel 30 kreuzt. Bestimmen die nächsten Instruktionen, daß die Schneidoperation fortgeführt werden soll, so tritt der Hauptspindelkopf 18 in den Bearbeitungsbereich A ein, um das Werkstück zu bearbeiten. Betreffen die Instruktionen jedoch einen Werkzeugwechsel, so führt der Hauptspindelkopf 18 eine "Doppelbetätigungs"- Bewegung aus und tritt in den Bereich B für das automatische Werkzeugwechseln ein (wie später noch genauer beschrieben wird). Da entsprechend Fig. 1 der Wellenstift 138 des Werkzeughalters 96 durch die Gabel 146 des Kniehebels 142 gedrückt und in Y-Richtung gehalten wird, öffnen sich die Greifelemente und das Werkzeug 20 wird freigegeben. Die im Flansch 196 des Werkzeugs 20 ausgebildete Kammnut 210, die von den Greifelementen gehalten wird, liegt um einen Abstand "α" unterhalb der Greifelemente, so daß das Werkzeug 20 ohne Vorrichtungen zum Kompensieren dieses Versatzes nicht in einer festen Position gehalten werden kann, selbst wenn die Greifelemente geschlossen sind. Wird jedoch der Hauptspindelkopf 18 angehoben und bewegt er sich von der Position in Fig. 1 zu der in Fig. 2 dargestellten, so bewegt sich auch die erste Nocken- oder Steuerscheibe 162, und legt dabei einen Abstand "α" zurück, bis sie an der auf der ersten Kurbel 28 angeordneten Walze 160 anstößt. Auf diese Weise erfolgt ein Ausgleich dafür, daß die Kammnut 210 um einen Abstand "α" unterhalb der Greifelemente liegt.The mode of operation of the machine tool is described below. The description of the mode of operation of the machine tool only serves to understand the application of the tool holding device and is therefore not to be regarded as the primary object of the invention. Accordingly, the machine tool described is only one example of the application of the tool holding device. The tool holding device can thus not only be used together with the described machine tool, but also in other devices. After performing a normal cutting operation in FIG. 1, the main spindle 18 returns to the waiting position in the machining area and stops. At this time, the main spindle 26 is in a position in which the pin 72 crosses the short arm 182 of the second crank 30 . If the next instructions determine that the cutting operation is to be continued, the main spindle head 18 enters the machining area A to machine the workpiece. However, if the instructions concern a tool change, the main spindle head 18 executes a "double actuation" movement and enters area B for the automatic tool change (as will be described in more detail later). Since the shaft pin 138 of the tool holder 96 is pressed according to FIG. 1 by the fork 146 of the toggle lever 142 and held in the Y direction, the gripping elements open and the tool 20 is released. The comb groove 210 formed in the flange 196 of the tool 20 , which is held by the gripping elements, lies a distance "α" below the gripping elements, so that the tool 20 cannot be held in a fixed position without devices for compensating for this offset, itself when the gripping elements are closed. However, when the main spindle head 18 is lifted and moves from the position in FIG. 1 to that shown in FIG. 2, the first cam or control disk 162 also moves, covering a distance "α" until it comes on of the roller 160 arranged on the first crank 28 abuts. This compensates for the fact that the comb groove 210 lies a distance "α" below the gripping elements.

Wenn die Werkzeugmaschine in dem in Fig. 1 dargestellten Zustand einen Befehl zum Werkzeugwechsel gibt, wird der Wechselstrom-Servomotor 40 eingeschaltet, um die Kugelumlaufspindel 44 zu drehen, so daß der Hauptspindelkopf 18 in vertikaler Richtung bis in den Bereich B für das automatische Werkzeugwechseln angehoben wird. Der Hauptspindelkopf 18 durchläuft dabei die erste Phase der "Doppelbetätigung", wie sie in den Fig. 2 und 3 dargestellt ist. Das heißt, der Hauptspindelkopf 18 in der in Fig. 2 dargestellten Lage wurde aus den früher erläuterten Gründen um den Abstand "α" unabhängig angehoben. Die erste Nocken- oder Steuerscheibe 162 wird dann bis zum Anschlag an die Walze 160 der ersten Kurbel 28 bewegt. Dann berührt der Kontakt 170, der auf dem langen Arm 168 der Kurbel 28 angeordnet ist, das untere Ende der Schraube 172, die auf der Trägerplatte 91 des Werkzeugträgers 24 vorgesehen ist. Zu dieser Zeit wird der Wechselstrom-Servomotor 40 auf geringe Drehgeschwindigkeit geregelt, um das Geräusch herabzusetzen, das entsteht, wenn der Kontakt 170 die Schraube 172 berührt. Nach diesem Zeitpunkt arbeitet der Wechselstrom-Servomotor 40 mit der vorbestimmten Geschwindigkeit.When the machine tool in the state shown in Fig. 1 gives a command to change the tool, the AC servo motor 40 is turned on to rotate the ball screw 44 so that the main spindle head 18 is raised in the vertical direction up to the area B for the automatic tool change becomes. The main spindle head 18 passes through the first phase of the "double actuation", as shown in FIGS. 2 and 3. That is, the main spindle head 18 in the position shown in FIG. 2 has been independently raised by the distance "α" for the reasons explained earlier. The first cam or control disk 162 is then moved as far as possible against the roller 160 of the first crank 28 . Then the contact 170 , which is arranged on the long arm 168 of the crank 28 , touches the lower end of the screw 172 , which is provided on the carrier plate 91 of the tool carrier 24 . At this time, the AC servo motor 40 is controlled to slow rotation speed to reduce the noise generated when the contact 170 contacts the screw 172 . After this time, the AC servo motor 40 operates at the predetermined speed.

Gemäß der Darstellung in Fig. 3 wird der Hauptspindelkopf 18 um einen Abstand von beispielsweise 20 mm angehoben. Während der. Anhebung von Fig. 2 nach Fig. 3 wird die erste Kurbel 28 durch die Nockenführung durch die erste Nocken- oder Steuerscheibe 162 weitergedreht. Dies führt dazu, daß der Werkzeugträger 24 zusammen mit dem Hauptspindelkopf 18 um im wesentlichen den gleichen Abstand angehoben wird, in diesem Fall also 20 mm. Wenn der Werkzeugträger 24 angehoben wird, folgt der Kniehebel 142, der drehbar an seinem oberen Ende befestigt ist, der gekrümmten Nut 150 in der Nocken- oder Steuerscheibe 152. Damit bewegt der Kniehebel 142 den Wellenstift 138 des Werkzeughalters 96 in Richtung des Pfeils Y von Fig. 1 und schließt damit das Paar von Greifelementen, um den Flansch 196 des Werkzeugs 20 zu fassen.According to the illustration in FIG. 3, the main spindle head 18 is raised by a distance of, for example, 20 mm. During the. Raising of FIG. 2 to FIG. 3, the first crank 28 is further rotated by the cam groove by the first cam or the control disk 162. This leads to the fact that the tool carrier 24 is raised together with the main spindle head 18 by essentially the same distance, in this case 20 mm. When the tool carrier 24 is raised, the toggle 142 , which is rotatably attached to its upper end, follows the curved groove 150 in the cam or control disk 152 . The toggle lever 142 thus moves the shaft pin 138 of the tool holder 96 in the direction of the arrow Y in FIG. 1 and thus closes the pair of gripping elements in order to grip the flange 196 of the tool 20 .

Der Hauptspindelkopf 18 durchläuft dann die zweite Phase der "Doppelbetätigungs"-Bewegung bis zu der in Fig. 4 dargestellten Position. Während dieser zweiten Phase wird der Werkzeugträger 24 zusammen mit dem Hauptspindelkopf 18 um einen größeren Abstand angehoben, beispielsweise 30 mm im vorliegenden Fall, da die Walze 160 der ersten Kurbel 28 auf der geneigten Nockensteuerfläche 164 der ersten Nocken- oder Steuerscheibe 162 aufliegt. Während der Hauptspindelkopf 18 die zweite Phase der "Doppelbetätigungs" -Bewegung durchführt, liegt die Walze 180 des langen Arms der zweiten Kurbel auf der zweiten Nocken- oder Steuerscheibe 188 auf, die in ihrer oberen festen Position verharrt. Dadurch wird die Kurbel 30 um die Welle 176 gegen den Uhrzeigersinn gedreht. Die an dem Ende des kurzen Armes 182 vorgesehene Gabel 81 berührt dann den senkrechten Kreuzstift 72 und drückt ihn nieder. Dadurch werden die Kugeln vom Zapfen 64 des Werkzeugs 20 freigegeben. Das Werkzeug wird dann von der Werkzeughalterung 52 an der Spitze der Hauptspindel 26 freigegeben. Wie früher erwähnt, wird das Werkzeug 20 immer noch von dem im Werkzeugmagazin installierten Werkzeughalter 96 gehaltert, so daß das freigegebene Werkzeug 20 nicht herabfällt. Obwohl der an dem Werkzeugträger 24 befestigte Kniehebel 142 bezüglich der am Rahmen 16 befestigten, mit einer Nut versehenen Nocke 152 angehoben wird, durchläuft der Kniehebel keine Nockensteuerung, da der Nockenstößel 144 schon den geneigten Teil der gekrümmten Nut 150 verlassen hat und in dem Teil der Nut liegt, der parallel zur Achse der Hauptspindel 26 verläuft.The main spindle head 18 then goes through the second phase of the "double actuation" movement up to the position shown in FIG. 4. During this second phase, the tool carrier 24 is raised together with the main spindle head 18 by a greater distance, for example 30 mm in the present case, since the roller 160 of the first crank 28 rests on the inclined cam control surface 164 of the first cam or control disk 162 . While the main spindle head 18 is performing the second phase of the "double actuation" movement, the roller 180 of the long arm of the second crank rests on the second cam or control disc 188 , which remains in its upper fixed position. As a result, the crank 30 is rotated counterclockwise about the shaft 176 . The fork 81 provided at the end of the short arm 182 then contacts the vertical cross pin 72 and presses it down. This releases the balls from the pin 64 of the tool 20 . The tool is then released from the tool holder 52 at the tip of the main spindle 26 . As mentioned earlier, the tool 20 is still held by the tool holder 96 installed in the tool magazine so that the released tool 20 does not fall off. Although the toggle lever 142 attached to the tool carrier 24 is raised with respect to the grooved cam 152 attached to the frame 16 , the toggle lever does not undergo cam control since the cam follower 144 has already left the inclined part of the curved groove 150 and in the part of FIG The groove is parallel to the axis of the main spindle 26 .

Der Hauptspindelkopf 18 durchläuft anschließend eine dritte Phase der "Doppelbetätigungs"-Bewegung der vorliegenden Erfindung bis zu der in Fig. 5 dargestellten Position. In der dritten Phase wird der Spindelkopf 18 um einen noch größeren Abstand angehoben, beispielsweise im vorliegenden Fall 35 mm. Während der oberen Bewegung wird die Walze 160 der ersten Kurbel 28, die auf der zweiten Nocken- oder Steueroberfläche 165 der ersten Nocken- oder Steuerscheibe 162 aufliegt, gedreht, so daß die Kurbel 28 gegen den Uhrzeigersinn um die Welle 158 gedreht wird. Während sich also der Spindelkopf 18 weiter nach oben bewegt, bewegt sich der Werkzeugträger 24 um 25 mm nach unten. Die Walze 180 der zweiten Kurbel 30 läuft auf der flachen Fläche der Nocken- oder Steuerscheibe 188, so daß die Kurbel 30 keine Nockensteuerung erfährt. Die Zugstange 76 bleibt nach unten gedrückt, um den Zapfen 64 in Freigabestellung zu halten. Der Werkzeughalter 96 hält das Werkzeug 20 in einer festen Lage, so daß der Dorn 62 des Werkzeugs 20 aus der Werkzeughalterung 52 an der Spitze der Hauptspindel 26 herausgezogen wird, wenn der Spindelkopf 18 angehoben und der Werkzeugträger 24 abgesenkt wird.The main spindle head 18 then goes through a third phase of the "double actuation" movement of the present invention up to the position shown in FIG . In the third phase, the spindle head 18 is raised by an even greater distance, for example 35 mm in the present case. During the upper movement, the roller 160 of the first crank 28 , which rests on the second cam or control surface 165 of the first cam or control disk 162 , is rotated so that the crank 28 is rotated counterclockwise around the shaft 158 . So while the spindle head 18 continues to move upward, the tool carrier 24 moves downward by 25 mm. The roller 180 of the second crank 30 runs on the flat surface of the cam or control plate 188 so that the crank 30 does not experience cam control. The pull rod 76 remains pressed down to hold the pin 64 in the release position. The tool holder 96 holds the tool 20 in a fixed position so that the mandrel 62 of the tool 20 is pulled out of the tool holder 52 at the tip of the main spindle 26 when the spindle head 18 is raised and the tool carrier 24 is lowered.

Anschließend durchläuft der Spindelkopf 18 eine vierte Bewegung, d. h. eine "Rückkehr"-Bewegung, wie sie in Fig. 6 dargestellt ist. Dabei wird der Spindelkopf 18 beispielsweise um 10 mm nach oben geführt. Bei dieser Betätigung wird die Walze 160 der ersten Kurbel 28 auf der flachen Oberfläche der ersten Nocken- oder Steuerscheibe 162 gehalten, so daß keine Nockensteuerung erfolgt. Da also der Werkzeugträger 24 in einer vorbestimmten Position festgehalten wird, bewegt sich nur der Spindelkopf 18 nach oben. Der Spindelkopf 18 wird gestoppt, wenn er oberhalb des Zapfens 64 des Werkzeugs 20 liegt, das vom Werkzeughalter 96 gehalten wird.The spindle head 18 then undergoes a fourth movement, ie a "return" movement, as shown in FIG. 6. The spindle head 18 is guided upwards, for example, by 10 mm. With this actuation, the roller 160 of the first crank 28 is held on the flat surface of the first cam or control disk 162 so that no cam control takes place. Thus, since the tool carrier 24 is held in a predetermined position, only the spindle head 18 moves upward. The spindle head 18 is stopped when it lies above the pin 64 of the tool 20 , which is held by the tool holder 96 .

Anschließend positioniert der Motor 102 im Werkzeugmagazin 22 das abgenommene Werkzeug 20 durch Drehung weg von der Werkzeughalterung 52. Dabei gelangt ein neues oder anderes Werkzeug 20' in die Position unter der Werkzeughalterung 52 und stoppt in axialer Ausrichtung mit dem Spindelkopf 18. Anschließend werden die oben anhand der Fig. 2 bis 6 beschriebenen Schritte wiederholt, aber in umgekehrter Reihenfolge, um die "Doppelbetätigung" abzuschließen und das Werkzeug automatisch zu ersetzen. Das heißt also, daß der Hauptspindelkopf 18 um 45 mm abgesenkt und der Dorn 62 des Ersatzwerkzeugs in die Werkzeughalterung 52 eingesetzt wird. Der Spindelkopf 18 wird dann weiter um 30 mm abgesenkt, so daß die zweite Kurbel 30 nicht mehr auf die Zugstange 76 drückt. Unter Wirkung der Federringe 78 wird dann das Werkzeughalteelement 66 bis zur Berührung mit dem Zapfen 64 des Ersatzwerkzeugs 20' geführt. Wenn dann der Hauptspindelkopf 18 und der Werkzeugträger 24 um 20 mm gesenkt werden, arbeitet der Kniehebel 142 in umgekehrter Richtung, um den Wellenstift 138 des Werkzeughalters 96 in X- Richtung von Fig. 1 zu drücken und die Greifelemente zu öffnen, so daß das Ersatzwerkzeug aus dem Werkzeugträger 24 freigegeben wird.The motor 102 then positions the removed tool 20 in the tool magazine 22 by rotating away from the tool holder 52 . In this case, a new or different tool 20 ′ comes into position under the tool holder 52 and stops in the axial alignment with the spindle head 18 . The steps described above with reference to FIGS. 2 to 6 are then repeated, but in the reverse order, in order to complete the “double actuation” and to automatically replace the tool. This means that the main spindle head 18 is lowered by 45 mm and the mandrel 62 of the replacement tool is inserted into the tool holder 52 . The spindle head 18 is then further lowered by 30 mm so that the second crank 30 no longer presses on the pull rod 76 . Under the action of the spring washers 78 , the tool holding element 66 is then guided until it comes into contact with the pin 64 of the replacement tool 20 '. Then, when the main spindle head 18 and the tool carrier 24 are lowered by 20 mm, the toggle lever 142 works in the opposite direction in order to press the shaft pin 138 of the tool holder 96 in the X direction of FIG. 1 and to open the gripping elements, so that the replacement tool is released from the tool carrier 24 .

Die Wirkungsweise einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Werkzeughaltevorrichtung wird nun anhand der Fig. 7 bis 12 erläutert.The mode of operation of a preferred embodiment of the tool holding device according to the invention will now be explained with reference to FIGS. 7 to 12.

Entsprechend der Darstellung in Fig. 11 wird der Spindelkopf 18 vertikal bis zu einer vorbestimmten Position bewegt, wie es in der offengelegten japanischen Patentanmeldung Nr. 155338/1985 beschrieben wird. Dann wird das Werkzeugmagazin 22 durch den Motor 102 so gedreht, daß ein von den Fingern 200 gehaltenes vorbestimmtes Werkzeug 20 unter die Spindel 26 positioniert wird. Anschließend wird der Spindelkopf 18 bei festgehaltenem Werkzeugmagazin 22 nach unten bewegt, so daß das Werkzeug 20 am unteren Ende der Spindel 26 befestigt werden kann.As shown in Fig. 11, the spindle head 18 moves vertically up to a predetermined position, as described in Japanese Laid-Open Patent Application no. 155338/1985. Then, the tool magazine 22 is rotated by the motor 102 so that a predetermined tool 20 held by the fingers 200 is positioned under the spindle 26 . The spindle head 18 is then moved downward while the tool magazine 22 is held, so that the tool 20 can be attached to the lower end of the spindle 26 .

Unter dieser Bedingung wird der Spindelkopf 18 um einen vorbestimmten Abstand nach unten bewegt. Bei dieser Betriebsweise wird das Werkzeugmagazin 22 ebenfalls zusammen mit dem Spindelkopf 18 nach unten bewegt. Bei dieser nach unten gerichteten Bewegung des Werkzeugmagazins dreht sich der Kniehebel 250 unter dem Einfluß der Nockenscheibe 252 aus der durch die durchgezogene Linie angedeuteten Lage in die Position, die durch eine Kettenlinie mit zwei Punkten dargestellt ist, so daß die Verschiebestange 254 um einen bestimmten Abstand nach unten bewegt wird. Diese Schrittfolge ist in Fig. 12 dargestellt.Under this condition, the spindle head 18 is moved down by a predetermined distance. In this mode of operation, the tool magazine 22 is also moved down together with the spindle head 18 . During this downward movement of the tool magazine, the toggle lever 250 rotates under the influence of the cam disk 252 from the position indicated by the solid line to the position represented by a chain line with two points, so that the displacement rod 254 by a certain distance is moved down. This sequence of steps is shown in FIG. 12.

Wenn die Verschiebestange 254 nach unten bewegt wird, bewegt sich der Stab 256 für die Freigabe der Finger ebenfalls nach unten. Als Folge davon stößt das untere Ende des Stabes 256 gegen die obere Oberfläche des Federgehäuses 272. Dadurch wird das Federgehäuse 272 längs der Führungsnut 278 gegen die elastischen Kräfte der Federn 276 nach unten bewegt (Fig. 7).When slide bar 254 is moved downward, finger release bar 256 also moves downward. As a result, the lower end of the rod 256 abuts the upper surface of the spring housing 272 . As a result, the spring housing 272 is moved downward along the guide groove 278 against the elastic forces of the springs 276 ( FIG. 7).

Bei diesem Betrieb wird der Stift 273 ebenfalls nach unten bewegt, so daß die ersten Verbindungsglieder 270 eine Drehung im Uhrzeigersinn erfahren, während die zweiten Verbindungsglieder 271 gegen den Uhrzeigersinn gedreht werden.In this operation, the pin 273 is also moved downward so that the first links 270 are rotated clockwise while the second links 271 are rotated counterclockwise.

Wenn die ersten und zweiten Verbindungsglieder 270 und 271 mit Hilfe der Stifte 266 und 267 entsprechend der obigen Beschreibung gedreht werden, dreht sich der Flansch 284 im Uhrzeigersinn um die Drehwelle 264, während der Flansch 285 eine Drehung um die Drehwelle 265 gegen den Uhrzeigersinn ausführt (Fig. 9). Dadurch werden die Klemmklinken 268 und 269 gedreht, um das Werkzeug 20 aus den Fingern 200 freizugeben.When the first and second links 270 and 271 are rotated by means of the pins 266 and 267 as described above, the flange 284 rotates clockwise around the rotating shaft 264 , while the flange 285 rotates around the rotating shaft 265 counterclockwise ( Fig. 9). This rotates the pawls 268 and 269 to release the tool 20 from the fingers 200 .

Unter dieser Bedingung durchläuft der Spindelkopf 18 den Abstand zwischen den Klemmklinken 268 und 269, die das Werkzeug 20 freigegeben haben, d. h. der Spindelkopf 18 wird um einen vorbestimmten Abstand nach unten bewegt und das Werkstück bearbeitet.Under this condition, the spindle head 18 runs through the distance between the clamping pawls 268 and 269 , which have released the tool 20 , ie the spindle head 18 is moved downwards by a predetermined distance and the workpiece is machined.

Nach der Bearbeitung des Werkstücks kann das Werkzeug 20 automatisch ersetzt werden, indem die Reihenfolge der oben beschriebenen Bedienungsschritte umgekehrt wird. Nachdem an dem Werkstück eine Reihe von Bearbeitungsvorgängen durchgeführt wurden, kann es notwendig sein, die Werkzeuge 20 im Werkzeugmagazin 22 durch neue oder andere Werkzeuge zu ersetzen, und zwar in Abhängigkeit vom Abnutzungsgrad der Werkzeuge oder dem Zustand des bearbeiteten Werkstückes. Dieser Werkzeugaustausch mittels der erfindungsgemäßen Werkzeugentnahmevorrichtung wird nun beschrieben. After the workpiece has been machined, the tool 20 can be automatically replaced by reversing the order of the operations described above. After a number of machining operations have been performed on the workpiece, it may be necessary to replace the tools 20 in the tool magazine 22 with new or different tools, depending on the degree of wear of the tools or the condition of the workpiece being machined. This tool exchange by means of the tool removal device according to the invention will now be described.

Nachdem die Betriebsart eines (nicht dargestellten) mit der Werkzeugmaschine verbundenen numerischen Steuergeräts auf Handbetrieb umgeschaltet wurde, wird das Werkzeugmagazin 22 gedreht, so daß ein zu entnehmendes Werkzeug 20 auf die Werkzeugentnahmeposition positioniert wird, die im oberen Teil des Werkzeugmagazins vorgesehen ist (Fig. 11).After the operating mode of a numerical control unit (not shown) connected to the machine tool has been switched over to manual operation, the tool magazine 22 is rotated so that a tool 20 to be removed is positioned at the tool removal position provided in the upper part of the tool magazine ( FIG. 11 ).

Unter dieser in Fig. 14 dargestellten Bedingung hält die Bedienungsperson das Werkzeug 20 und dreht den Betätigungshebel 304 im Uhrzeigersinn aus der durch eine durchgezogene Linie dargestellten Ruheposition in die Betätigungsposition, die durch eine strichpunktierte Linie angedeutet ist. Dadurch wird der Trägerstab 300 im Uhrzeigersinn gedreht, während der Druckhebel 306 aus der durch eine durchgezogene Linie dargestellten Ruheposition in die Betätigungsposition gebracht wird, die durch eine strich punktierte Linie dargestellt ist. Wie in Fig. 10 (b) gezeigt ist, drückt das Ende des Druckhebels 306 gegen die obere Oberfläche des erwähnten Federgehäuses 272, die daher nach unten gegen die elastischen Kräfte der Feder 276 bewegt wird. Während das Federgehäuse auf diese Weise nach unten verschoben wird, bewegen sich die Verbindungsglieder 270, 271 und die Klemmklinken 268, 269 aus der Werkzeughalteposition (die durch durchgezogene Linien dargestellt ist) in die Werkzeugfreigabeposition (die durch eine strichpunktierte Linie dargestellt ist), so daß das Werkzeug 20 von den Klemmklinken 268 und 269 freigegeben wird. Damit kann das Werkzeug 20 einfach aus dem Werkzeugmagazin 22 entnommen werden.Under this condition shown in Fig. 14, the operator holds the tool 20 and rotates the operating lever 304 clockwise from the rest position shown by a solid line to the operating position indicated by a chain line. Thereby, the support rod 300 is rotated clockwise while the push lever 306 is brought from the rest position shown by a solid line to the operating position, which is shown by a chain line. As shown in Fig. 10 (b), the end of the pressure lever 306 presses against the upper surface of the spring housing 272 mentioned, which is therefore moved downward against the elastic forces of the spring 276 . As the spring housing is slid down in this manner, the links 270 , 271 and the pawls 268 , 269 move from the tool holding position (which is shown by solid lines) to the tool release position (which is shown by a chain line), so that the tool 20 is released from the pawls 268 and 269 . The tool 20 can thus simply be removed from the tool magazine 22 .

Um ein neues Werkzeug 20 zu laden, wird der Betätigungshebel 304 betätigt, um die Klemmklinken 268 und 269 so zu verschieben, daß sie das neue Werkzeug 20 greifen.To load a new tool 20 , the operating lever 304 is operated to move the pawls 268 and 269 so that they grip the new tool 20 .

Entsprechend der obigen Beschreibung wird in der beschriebenen Werkzeugmaschine ein Werkzeug durch den erfindungsgemäßen Werkzeughalter in einer Richtung gehalten, die im wesentlichen senkrecht zu den Achsen der Fingerdrehung des Werkzeughalters liegt. Dadurch können die Finger das Werkzeug freigeben, ohne daß benachbarte Finger gestört werden. Ferner ergibt sich eine kleinere Größe für die Werkzeugmaschine.According to the above description, in the described machine tool a tool by the tool holder according to the invention held in one direction, which are essentially perpendicular to the axes of finger rotation of the tool holder. This allows the fingers to do that Release the tool without disturbing neighboring fingers become. Furthermore, there is a smaller size for the Machine tool.

Schließlich ist eine Werkzeugentnahmevorrichtung auf dem Werkzeugträger vorgesehen, so daß ein Werkzeug einfach und sicher dem erfindungsgemäßen Werkzeughalter entnommen werden kann.Finally, a tool removal device is on the Tool carrier provided so that a tool simple and can be safely removed from the tool holder according to the invention can.

Claims

1. Tool holding device for a tool magazine ( 22 ) of a machine tool with:

a) a main spindle ( 26 ) which is mounted on a frame ( 16 , 18 ) which is movable relative to the machine tool and which has at one end a tool holder ( 52 , 66 ) for exchangeable tools ( 20 ).
b) a tool magazine ( 22 ) which is rotatably mounted on a tool carrier ( 24 ) which is movable relative to the frame ( 16 , 18 ) and which has a plurality of tool holding devices ( 96 ) arranged on its circumference, which hold the respective tool ( 20 ) by means of two gripping fingers and in the changing position of the tool clamp it in a direction perpendicular to the spindle axis, and
c) an actuating device for the gripping fingers which, depending on the relative position of the frame ( 16 , 18 ) and tool carrier ( 24 ), clamp or release the respective tool,

characterized in that

a) the gripping fingers are essentially L-shaped, each gripping finger forming a clamping pawl ( 268 , 269 ) at its free end,
b) each gripper finger on its end part ( 262 , 263 ) facing away from the free end is rotatably mounted on the tool magazine ( 22 ) about an axis ( 264 , 265 ) perpendicular to the spindle axis in the changing position of the tool,
c) and the axes ( 264 , 265 ) of the gripping fingers ( 200 ) run between the clamping point of the clamping pawls ( 268 , 269 ) and the axis of rotation ( 102 ) of the tool magazine ( 22 ).

2. Tool holding device according to claim 1, characterized in that on each of the two L-shaped gripping fingers ( 200 ) actuating levers ( 284 , 285 ) are formed which are connected to one another by means of two connecting links ( 270 , 271 ) which together form a knee joint, and that an actuating element ( 256 ) which is operatively connected to the frame ( 16 , 18 ) acts on this knee joint.

3. Tool holding device according to claim 2, characterized in that the actuating element is formed by a push rod ( 256 ).

4. Tool holding device according to claim 2 or 3, characterized in that on the knee joint ( 270 , 271 ) closing springs ( 276 ) for the clamping pawls ( 268 , 269 ) act.

5. Tool holding device according to claim 4, characterized in that the knee joint ( 270 , 271 ) is articulated on a pin ( 273 ) of a spring housing ( 272 ) movably mounted in the direction of force of the closing springs ( 276 ).

6. Tool holding device according to one of the preceding claims, characterized in that an additional, manually operable actuating device ( 315 ) for opening the clamping pawls ( 268 , 269 ) is provided.

7. Tool holding device according to claim 6, characterized in that a manually operable pressure lever ( 306 ) with the knee joint ( 270 , 271 ) can be brought into engagement.