JP2535479B2 - Automatic tool changer - Google Patents

Automatic tool changer

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JP2535479B2
JP2535479B2 JP4164927A JP16492792A JP2535479B2 JP 2535479 B2 JP2535479 B2 JP 2535479B2 JP 4164927 A JP4164927 A JP 4164927A JP 16492792 A JP16492792 A JP 16492792A JP 2535479 B2 JP2535479 B2 JP 2535479B2
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spindle head
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    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23QDETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
    • B23Q3/00Devices holding, supporting, or positioning work or tools, of a kind normally removable from the machine
    • B23Q3/155Arrangements for automatic insertion or removal of tools, e.g. combined with manual handling
    • B23Q3/1552Arrangements for automatic insertion or removal of tools, e.g. combined with manual handling parts of devices for automatically inserting or removing tools
    • B23Q3/15526Storage devices; Drive mechanisms therefor
    • B23Q3/15534Magazines mounted on the spindle

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Automatic Tool Replacement In Machine Tools (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は工作機械のCNCドリル
に使用される自動工具交換装置に関し、特に工具を保持
するタレット工具交換のために回動々作させる際、同
時に該タレットをCNCドリルの主軸に対して相対的に
上下に動作させて、同タレットの前記主軸との相対速度
を十分に低減し、以て工具交換時に発生する衝撃を除去
すると共に、工具交換に要する主軸頭の移動距離を短縮
し、工具交換動作の高速化と、装置の小型化を図った自
動工具交換装置に関する。
The present invention relates to an automatic tool changer for use in CNC drill of a machine tool, especially when rotating people work for tool change turret for holding the tool, simultaneously CNC drill the turret Of the turret, the relative speed of the turret with respect to the main spindle is sufficiently reduced to remove the impact generated when the tool is exchanged, and the movement of the spindle head required for the tool exchange is performed. The present invention relates to an automatic tool changing device which shortens the distance, speeds up the tool changing operation, and downsizes the device.

【0002】[0002]

【従来の技術】近時、工作機械の分野では自動工具交換
装置付の工作機械、特に所謂CNCドリルが広く利用さ
れている。こうしたCNCドリルに利用される工具交換
装置は、従来図に示すように、周上に複数の工具を収
納したタレット74を具備している。工具交換が指令さ
れると、先ず、工具(ホルダ)70の装着されている主
軸のオリエンテーションが実施され、次いで前記主軸頭
60が上動する。該前記主軸頭60が上動すると、カム
62がレバー64と係合し該レバー64が回動する。こ
の回動々作は、該レバー64の端部に取着されたリンク
66を介してクランク68に伝達され、該クランク68
が回動して(以下クランク及びタレットの回動々作をス
イング動作と記載する)、タレット74の外周に配設さ
れた所定のグリップ72が、主軸に装着されている工具
ホルダ70に接近し、これを把持する。そして該工具ホ
ルダ70を主軸から抜き取るために、前記主軸頭60は
更に上動する。前記工具ホルダ70が主軸から抜き取ら
れると、スピンドルギア76とタレットギア78とが係
合した状態で、主軸の回転によりタレット74の割り出
し動作が実施され、これによりタレット74上の所望の
工具が選定される。次いで、前記主軸頭60が下動して
前記主軸のスピンドルギア76と前記タレットギア78
の係合が解除される。この間タレットの割り出し動作に
よるオリエンテーションのずれを戻すために再びオリエ
ンテーションが実施される。そして、前記主軸頭60が
更に下動することにより、前記グリップ72に把持され
ていた工具ホルダが主軸に装着されて工具交換動作が終
了する。
2. Description of the Related Art Recently, in the field of machine tools, machine tools equipped with an automatic tool changer, particularly so-called CNC drills, have been widely used. As shown in FIG. 9 , a tool changer used for such a CNC drill conventionally has a turret 74 which accommodates a plurality of tools on its circumference. When the tool replacement is instructed, first, orientation of the spindle on which the tool (holder) 70 is mounted is carried out, and then the spindle head 60 is moved upward. When the spindle head 60 moves upward, the cam 62 engages with the lever 64 and the lever 64 rotates. This rotational movement is transmitted to the crank 68 via a link 66 attached to the end of the lever 64,
Is rotated (hereinafter, the rotation of the crank and the turret is referred to as a swing operation), and a predetermined grip 72 disposed on the outer periphery of the turret 74 approaches the tool holder 70 mounted on the spindle. , Hold this. Then, in order to pull out the tool holder 70 from the spindle, the spindle head 60 further moves upward. When the tool holder 70 is removed from the main shaft, the turret 74 is indexed by the rotation of the main shaft while the spindle gear 76 and the turret gear 78 are engaged with each other, whereby the desired tool on the turret 74 is selected. It Then, the spindle head 60 moves downward to move the spindle gear 76 and the turret gear 78 of the spindle.
Is disengaged. During this time, orientation is carried out again in order to recover the orientation deviation due to the turret indexing operation. Then, when the spindle head 60 further moves downward, the tool holder held by the grip 72 is mounted on the spindle, and the tool exchanging operation is completed.

【0003】上述した従来の自動工具交換装置では、タ
レット74のスイング動作によりグリップ72が主軸に
装着されている工具ホルダ70を把持するとき、或いは
前記グリップ72が把持している工具ホルダを主軸に装
着する際に、タレット74のスイング動作に起因する衝
撃が発生する。この衝撃を可能な限り小さく抑えるため
に、従来の自動工具交換装置は、衝撃の発生する区間で
前記主軸頭60の上下動作の送り速度を下げなければな
らず、従って、この送り速度の低下により工具交換動作
に要する時間が長くなるという欠点がある。また、従来
の自動工具交換装置では、工具ホルダを主軸から抜き取
るために、グリップが主軸に装着されている工具ホルダ
を把持した後、工具ホルダが主軸から完全に抜き取られ
るまで、前記主軸頭60を更に動させなければならな
い。反対に工具ホルダを主軸に装着する際にも、完全に
工具ホルダが主軸に完全に装着されるまで前記主軸頭を
動させなければならない。このために従来の自動工具
交換装置は、前記主軸頭60の移動距離が長くなり、こ
のことにより従来の自動工具交換装置は機械高さが高く
なると共に、工具交換動作に要する時間が長くなるとい
う欠点がある。
In the conventional automatic tool changer described above, when the grip 72 holds the tool holder 70 mounted on the spindle by the swing motion of the turret 74, or the tool holder gripped by the grip 72 serves as the spindle. When mounted, an impact occurs due to the swing motion of the turret 74. In order to suppress this impact as small as possible, the conventional automatic tool changer must reduce the feed rate of the vertical movement of the spindle head 60 in the section where the impact occurs, and therefore, due to the decrease in this feed rate, There is a drawback that the time required for the tool changing operation becomes long. In addition, in the conventional automatic tool changer, in order to pull out the tool holder from the spindle, after gripping the tool holder attached to the spindle, the spindle head 60 is removed until the tool holder is completely removed from the spindle. It must be further on the motion. On the contrary, when mounting the tool holder on the spindle, keep the spindle head until the tool holder is completely mounted on the spindle.
It must be downward movement. For this reason, in the conventional automatic tool changer, the moving distance of the spindle head 60 becomes long, which increases the machine height and lengthens the time required for the tool change operation in the conventional automatic tool changer. There are drawbacks.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】従って本発明の目的は
上述の問題点に鑑み、前記主軸頭の動作速度を下げるこ
となく、工具交換動作時に発生する衝撃を無くす、或い
は可能な限り小さくするように構成されると共に、従来
よりも前記主軸頭の短い移動距離で工具交換可能に構成
され、これにより工具交換動作の高速化を図った自動工
具交換装置を提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION Therefore, in view of the above problems, an object of the present invention is to eliminate or minimize the impact generated during the tool changing operation without decreasing the operation speed of the spindle head. In addition to the above, it is possible to provide an automatic tool changer which is configured to be capable of exchanging tools with a shorter moving distance of the spindle head than in the past, thereby accelerating a tool exchanging operation.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】上述の課題を解決するた
めに本発明では、主軸を回転自在に支持する主軸頭と、
周上に配設された複数のグリップにより工具を保持する
と共に所定の回転軸の回りに回動自在に軸支されたタレ
ットを具備し、該タレットの割り出し動作により所望
の工具を所定の交換位置に割り出すと共に、前記タレッ
トを前記回転軸の回りに前記主軸に対して接近、離反の
回動々作させることにより、前記主軸に装着された工具
と前記所望の工具との間で工具交換する工作機械に使用
される自動工具交換装置において、前記タレットの背面
に回転自在に取着された第1のカムローラと協働し、前
記タレットを回動々作させるための、前記主軸頭に設け
られた第1のカムと、前記タレットを、前記主軸の中心
に沿う方向に前記主軸頭に対して相対的に上下動させる
ための、前記主軸頭に設けられた第2のカムと、前記第
2のカムと協働する第2のカムローラを有し、前記主軸
頭が上下に動作する際、第2のカムと第2のカムローラ
との協働による作用力を前記第2のカムローラから受
し、前記タレットを主軸の中心に沿う方向に上下に動作
させるリンク機構とを具備して構成され、前記主軸頭を
上下動作させて、前記タレットを工具交換のために接
近、離反の回動々作させる際、同時に該タレットを前記
主軸頭に対して相対的に上下動作させて、同タレットの
前記主軸頭に対する相対速度を低減することを特徴とす
自動工具交換装置が提供される。
In order to solve the above problems, according to the present invention, a spindle head that rotatably supports a spindle, and
Holds the tool with multiple grips on the circumference
Wherein comprising a rotatably supported by the turret around the predetermined rotation axis, the index the desired tool by indexing operation of the turret at a predetermined exchange position, the turret around said rotary shaft together with the In an automatic tool changer used in a machine tool for exchanging tools between the tool mounted on the spindle and the desired tool by rotating and rotating the spindle toward and away from the spindle, first cooperating with cam roller rotatably mounted on the back, for rotating people create the turret, a first cam provided in front Symbol main spindle head, the turret, the spindle A second cam provided on the spindle head for moving up and down relative to the spindle head in a direction along the center of the second cam roller, and a second cam roller that cooperates with the second cam. , The spindle head moves up and down When the second cam and the second cam roller
It Seung said second cam roller or we receive an action force by cooperation with the turret is configured by including a link mechanism for operating the up and down direction along the center of the main shaft, is vertically operating the spindle head When the turret is moved toward and away from the turret for tool exchange, the turret is simultaneously moved up and down relative to the spindle head to reduce the relative speed of the turret with respect to the spindle head. Characterized by
An automatic tool changer is provided.

【0006】[0006]

【実施例】先ず、図1、2を参照すると、本発明に係る
自動工具交換装置は、鉛直方向に上下動可能な略コの字
状の腕部材2と、外周に複数のグリップ28を有し、該
グリップ28により工具を保持するタレット38と、を
有している。そして、該タレット38は、割り出し動作
により所望の工具を選定するために減速装置39具備
し、所定の軸線aの回りに回転自在に構成されている。
また、図1に示したCNCドリルは、工作に使用される
工具が装着される主軸を回転自在にその内部に保持する
主軸頭34を具備しており、該主軸頭34は、案内レー
ル1上を鉛直方向に上下動可能に構成されている。以下
の説明では、本発明の1つの実施例として前記タレット
38が、その外周に10個の工具ホルダを保持する場合
について記述する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS First, referring to FIGS. 1 and 2, an automatic tool changer according to the present invention has a substantially U-shaped arm member 2 which can move vertically and a plurality of grips 28 on the outer circumference. And a turret 38 for holding the tool by the grip 28. Then, the turret 38, the indexing operation comprises a reduction gear 39 in order to select the desired tool, and is rotatably constructed around a predetermined axis a.
Further, the CNC drill shown in FIG. 1 includes a spindle head 34 that rotatably holds a spindle on which a tool used for machining is mounted, and the spindle head 34 is mounted on the guide rail 1. Is configured to be vertically movable. In the following description, the case where the turret 38 holds ten tool holders on the outer periphery thereof will be described as one embodiment of the present invention.

【0007】図3を参照して、先ず、前記減速装置39
を説明する。該減速装置39は、保持器46を間に挟ん
で玉軸受等の軸受手段50により、その両側に駆動側カ
ム44と、従動側カム42とが同一軸線の回りに回転自
在に連結されている。更に図4をも参照すると前記従動
側カム42にはカム溝52が、前記駆動側カム44には
カム溝58が、そして前記保持器46に溝部54が夫々
具備されている。そして、前記各溝部54には駆動力を
伝達するための鋼製のボール48が1個づつ保持され
(図参照)ており、このボール48が前記カム溝5
2、58と係合するように構成されている。そして以下
に説明するように、該ボール48の動作により駆動側カ
ム44の回転を該ボール48を介して減速し、前記従動
側カム42に伝達される。
Referring to FIG. 3, first, the speed reducer 39
Will be explained. In the speed reducer 39, a drive side cam 44 and a driven side cam 42 are rotatably connected to both sides of the reducer 39 by bearing means 50 such as a ball bearing with a cage 46 interposed therebetween. . Still referring to FIG. 4, the driven cam 42 is provided with a cam groove 52, the drive cam 44 is provided with a cam groove 58, and the retainer 46 is provided with a groove portion 54. Each of the groove portions 54 holds one steel ball 48 for transmitting the driving force (see FIG. 3 ).
It is configured to engage with 2, 58. Then, as described below, the rotation of the drive side cam 44 is decelerated by the operation of the ball 48 via the ball 48 and is transmitted to the driven side cam 42.

【0008】図4(c)に図示するように前記駆動カム
44は、外周部にCNCドリルの主軸のスピンドルギア
32と係合するタレットギア30を具備した略円形の部
材であって、その内部に前記駆動力を伝達するためのボ
ール48と係合するカム溝58を備えている。該カム溝
58は、図(c)に図示するように半径rの円形の溝
であって、前記駆動カム44の中心軸から半径方向に偏
心量Qだけ偏心して配置されている。前記保持器46
は、図4(b)を参照すると中心部に該保持器46が回
転しなように、前記工具交換機1のタレット部に固定す
るための手段(図3参照)を備えた円柱状の突起部56
を有する略円形の部材である。そして、該保持器46に
は、半径方向に沿って長手方向に延設された長円形の溝
部54が、減速比をn(n=2,3,4..)としてn
+1個、等角度間隔を置いて配設されている。図4
(b)は本発明の1つの実施例として、減速比n=6の
場合について示してある。前記長円形の溝部54の軸線
に沿った長手方向の長さは、前記駆動カム44の偏心し
た円形のカム溝58の偏心量Qの2倍以上の長さを有し
ている。そして該溝部54内には、前記ボール48が各
々1個づつ保持されている。そして、前記駆動カム44
の動作に対して該ボール48の動作は、該溝部54によ
り半径方向に拘束されている。つまり、前記溝部54の
長手方向の長さが2Q以上であり、前記ボール48は、
前記駆動カム44が1周する間に該溝部54内にて半径
方向に1往復することとなる。これに対して前記従動カ
ム42は、図4(a)に図示するように、前記ボール4
8と係合する半径方向に減速比nと同じ個数の凹凸を有
した花びら、或いはヒトデ状の溝部52を備えた略円形
の部材である。同様に図4(a)は減速比が6の場合を
示している。
As shown in FIG. 4 (c), the drive cam 44 is a substantially circular member having a turret gear 30 which engages with the spindle gear 32 of the main shaft of the CNC drill on the outer periphery thereof. A cam groove 58 that engages with the ball 48 for transmitting the driving force is provided. The cam groove 58 is a circular groove with a radius r as shown in FIG. 4 (c), it is arranged eccentrically by eccentricity Q in the radial direction from the center axis of the drive cam 44. The cage 46
Referring to FIG. 4 (b), a columnar protrusion provided with means (see FIG. 3) for fixing the holder 46 to the turret of the tool changer 1 so that the holder 46 does not rotate in the center. 56
Is a substantially circular member having. Then, in the cage 46, an oval groove 54 extending in the longitudinal direction along the radial direction has a reduction ratio n (n = 2, 3, 4, ...) And n.
+1 pieces are arranged at equal angular intervals. FIG.
FIG. 3B shows a case where the reduction ratio n = 6 as one embodiment of the present invention. The length of the oval groove 54 in the longitudinal direction along the axis is at least twice the eccentric amount Q of the eccentric circular cam groove 58 of the drive cam 44. Each of the balls 48 is held in the groove 54. Then, the drive cam 44
The movement of the ball 48 is constrained in the radial direction by the groove 54 with respect to the movement of. That is, the length of the groove 54 in the longitudinal direction is 2Q or more, and the ball 48 is
The drive cam 44 reciprocates once in the groove portion 54 in the radial direction while making one revolution. On the other hand, the driven cam 42, as shown in FIG.
8 is a substantially circular member having petals or starfish-shaped grooves 52 having the same number of irregularities as the reduction ratio n in the radial direction. Similarly, FIG. 4A shows the case where the reduction ratio is 6.

【0009】次いで該減速装置39の動作原理を説明す
る。上述のように前記駆動カム44はそのカム溝58に
おいて、前記保持器46の溝部54内に保持されたボー
ル48と係合しながら1周する間に、前記ボール48を
前記従動カム42のカム溝52に係合させつつ、前記溝
部54内で半径方向に1往復させるように動作する。こ
のボール48の前記溝部54内での動作は、前記従動カ
ム42のカム溝52においては、例えば頂点から頂点と
いうような前記カム溝52を表す中心角φに関して丁度
1周期、つまり花びら状の凹凸がn個備えられているこ
とから中心角φに関して2π/nだけ移動することとな
る。従って減速比6の本実施例では該従動カム42は、
前記駆動カム44が1回転する間に1/6回転すること
となり、1/6の減速が得られることとなる。更に、本
減速装置の詳細な構成および動作原理については、本出
願人による特願平4−014182号を参照することに
より理解することができる。従って、前記主軸のスピン
ドルギア32とタレットギア30とのギア比を3:5
すれば、主軸が1回転する間に工具1個を割り出し可能
となり、主軸の位相はタレット割り出し以前の位相と一
致する。
Next, the operating principle of the speed reducer 39 will be described. As described above, while the drive cam 44 makes one round in the cam groove 58 of the drive cam 44 while engaging with the ball 48 held in the groove portion 54 of the retainer 46, the ball 48 is moved by the cam of the driven cam 42. While engaging with the groove 52, it operates to reciprocate once in the radial direction in the groove portion 54. In the cam groove 52 of the driven cam 42, the operation of the ball 48 in the groove portion 54 is exactly one cycle with respect to the central angle φ representing the cam groove 52, such as from apex to apex, that is, a petal-like unevenness. Since n are provided, the center angle φ moves by 2π / n. Therefore, in this embodiment with a reduction ratio of 6, the driven cam 42 is
The drive cam 44 makes one-sixth rotation while making one rotation, so that deceleration of one-sixth can be obtained. Further, the detailed structure and operating principle of the speed reducer can be understood by referring to Japanese Patent Application No. 4-014182 filed by the present applicant. Therefore, if the gear ratio between the spindle gear 32 of the spindle and the turret gear 30 is 3: 5 , one tool can be indexed while the spindle rotates once, and the spindle phase matches the phase before the turret indexing. .

【0010】再び図1、2を参照すると前記自動工具交
換装置は、鉛直方向に上下動可能な前記主軸頭34に固
定された、クランク4を回転軸18の回りで矢印SSの
方向にスイング動作させるための第1のカム(以下スイ
ングカム面と記載する)CSと、同クランク4を矢印L
Sで示される方向に上下動させるための第2のカム(以
下リフトカムと記載する)CL とを具備している。前記
クランク4は、複数のグリップ28を介して工具ホルダ
36を保持する前記タレット38の背面に固定されてい
る。従って前記タレット38は、前記クランク4により
矢印SSとLSの方向に動作するように構成されてい
る。前記クランク4において前記回転軸18の反対側の
端部には、前記スイングカムCS と協働する第1のカム
ローラ(以下スイングローラと記載する)21が、回転
軸20の回りに回転自在に取着されている。また、同ク
ランク4の中央部には、取着ピン19を介して付勢手段
26が取着されており、同クランク4は、前記回転軸1
8を中心として矢印SPの方向に付勢されている。つま
り前記スイングローラ21は、前記付勢手段26により
前記スイングカムCS のカム面上に付勢されるように構
成されている。こうした構成により、前記スイングロー
ラ21が前記スイングカムCS に支承されて同スイング
カムCS 上を相対的に動作させることにより、前記タレ
ット38はスイングカムCS の形状に従って矢印SSの
方向にスイング動作する。
Referring again to FIGS. 1 and 2, the automatic tool changer swings the crank 4 fixed to the spindle head 34 vertically movable up and down around the rotary shaft 18 in the direction of arrow SS. The first cam (hereinafter referred to as a swing cam surface) C S for causing the crank 4 and the crank 4 are indicated by an arrow L.
A second cam (hereinafter referred to as a lift cam) C L for moving up and down in the direction indicated by S is provided. The crank 4 is fixed to the back surface of the turret 38 holding the tool holder 36 via a plurality of grips 28. Therefore, the turret 38 is configured to be operated by the crank 4 in the directions of arrows SS and LS. A first cam roller (hereinafter referred to as a swing roller) 21 that cooperates with the swing cam C S is rotatably provided around the rotary shaft 20 at an end portion of the crank 4 opposite to the rotary shaft 18. It is attached. Further, a biasing means 26 is attached to the central portion of the crank 4 via an attachment pin 19, and the crank 4 has the rotating shaft 1
It is urged in the direction of arrow SP with 8 as the center. That is, the swing roller 21 is configured to be biased by the biasing means 26 on the cam surface of the swing cam C S. Such arrangement swinging the swing roller 21 is the swing is supported on the cam C S and the swing cam on C S by relatively operation, in the direction of arrow SS the turret 38 according to the shape of the swing cam C S Operate.

【0011】前記回転軸18はリフトスライダ16と連
結されており、該リフトスライダ16は、前記腕部材2
に固定されたリニアガイド40に沿って矢印LSで示さ
れる鉛直方向に上下動可能に構成されている。前記リフ
トスライダ16において前記回転軸18の反対側の端部
には、取着ボルト15を介してリフトリンク14が取着
されており、該リフトリンク14は前記リフトスライダ
16と一体的に前記矢印LSの方向に上下に動作するよ
うに構成されている。前記リフトリンク14において前
記取着ボルト15の反対側の端部には、2本の腕部材
8、6を有し回転軸10を中心として回動可能なリフト
レバーが、取着ピン12を介して取着されている。前記
回転軸10は前記腕部材2に水平に取着されており、前
記リフトレバー6、8は、該回転軸10を中心として図
6に示した矢印LLの方向に回動可能に取着されてい
る。前記リフトレバーの腕部材6において前記回転軸1
0とは反対側の端部には、前記リフトカムCL と係合す
る第2のカムローラ(以下リフトローラと記載する)2
2が回転軸24を中心として回転自在に取着されてい
る。こうした構成により、前記リフトローラ22が、前
記リフトカムCL との係合により上記矢印LLの方向に
回動する、つまり前記リフトレバー6、8が前記回転軸
10を中心として矢印LLの方向に回動することによ
り、前記リフトリンク14及びリフトスライダ16は、
矢印LSの方向に上下に動作し、前記タレット38もま
た矢印LSの方向に動作する(以下タレット38のこの
上下動作をリフト動作と記載する)こととなる。
The rotating shaft 18 is connected to a lift slider 16, and the lift slider 16 is connected to the arm member 2.
It is configured to be movable up and down in the vertical direction indicated by the arrow LS along the linear guide 40 fixed to. A lift link 14 is attached to an end of the lift slider 16 on the opposite side of the rotary shaft 18 via an attachment bolt 15, and the lift link 14 is integrally formed with the lift slider 16 by the arrow. It is configured to move up and down in the direction of LS. A lift lever having two arm members 8 and 6 at an end portion on the opposite side of the attachment bolt 15 in the lift link 14 and rotatable about a rotation shaft 10 is provided with an attachment pin 12 therebetween. Have been installed. The rotating shaft 10 is horizontally attached to the arm member 2, and the lift levers 6 and 8 are attached so as to be rotatable about the rotating shaft 10 in a direction of an arrow LL shown in FIG. ing. In the arm member 6 of the lift lever, the rotary shaft 1
0 and the end portion on the opposite side (hereinafter referred to lift roller) second cam roller that engages the lift cam C L 2
2 is attached rotatably around a rotary shaft 24. With such a configuration, the lift roller 22 rotates in the direction of the arrow LL by the engagement with the lift cam C L , that is, the lift levers 6 and 8 rotate about the rotation shaft 10 in the direction of the arrow LL. By moving the lift link 14 and the lift slider 16,
The turret 38 moves up and down in the direction of the arrow LS, and the turret 38 also moves in the direction of the arrow LS (hereinafter, this up-and-down movement of the turret 38 is referred to as a lift operation).

【0012】以下に、図5を参照して本発明による自動
工具交換装置に使用されている2つのカムCS とCL
説明する。図5から理解されるように前記スイングカム
Sは、前記スイングローラ21を支承し、CNCドリ
ルの主軸の中心軸(以下Z軸と記載する)に平行に延設
された2つの段違いの平坦な支承面CSa、CSbと、実質
的に前記タレット38の動作を規定する外方に凸型の曲
線部分CScとにより構成されている。次に、スイングカ
ムCS とスイングローラ21との協働による、前記タレ
ット38の動作を以下に概説する。先ず、前記スイング
ローラ21が前記支承面CSa上にある間は、前記タレッ
ト38は動作せず待機位置に保持されている(図6参
照)。そして、前記スイングローラ21が、前記カム面
Scの開始点に移動すると(CS1)、前記タレット38
は、前記回転軸18を中心として同カム面CScに沿って
スイング動作を開始し、前記グリップ28が前記工具ホ
ルダ36のV溝35と係合するように動作する。ここで
前記スイングローラ21がCS1にある場合をZ軸の原点
と定義する。そして更に、前記スイングローラ21が、
前記カム面CSc上を移動し、前記カム面CSbに当接する
と(CS2)、前記タレット38のスイング動作は停止す
る。この時前記グリップ28は、前記工具ホルダ36の
V溝35と十分係合し、同工具ホルダ36を把持してい
る。尚、図5によれば、本発明の好ましい実施例として
前記2つの支承面CSaとCSbは別部材により構成されて
いるが、単一の部材によっても構成可能であることは言
うまでもない。
The two cams C S and C L used in the automatic tool changer according to the present invention will be described below with reference to FIG. As can be seen from FIG. 5, the swing cam C S supports the swing roller 21 and has two uneven flat surfaces extending parallel to the central axis (hereinafter referred to as Z axis) of the main axis of the CNC drill. Bearing surfaces C Sa and C Sb, and an outwardly convex curved portion C Sc that substantially defines the movement of the turret 38. Next, the operation of the turret 38 by the cooperation of the swing cam C S and the swing roller 21 will be outlined below. First, while the swing roller 21 is on the bearing surface C Sa , the turret 38 does not move and is held in the standby position (see FIG. 6). Then, when the swing roller 21 moves to the start point of the cam surface C Sc (C S1 ), the turret 38
Starts a swinging motion around the rotary shaft 18 along the cam surface C Sc , and the grip 28 engages with the V groove 35 of the tool holder 36. Here, the case where the swing roller 21 is at C S1 is defined as the origin of the Z axis. Further, the swing roller 21 is
When the turret 38 moves on the cam surface C Sc and comes into contact with the cam surface C Sb (C S2 ), the swing operation of the turret 38 is stopped. At this time, the grip 28 is sufficiently engaged with the V groove 35 of the tool holder 36 and grips the tool holder 36. According to FIG. 5, the two bearing surfaces C Sa and C Sb are formed by separate members as a preferred embodiment of the present invention, but it goes without saying that they can also be formed by a single member.

【0013】これに対して前記リフトカムCL は、Z軸
方向に延設された直線部分CLaと湾曲部分CLbとから成
る略鍵形々状をした溝型のカムであり、該溝型の内面に
前記リフトローラ22が接触しながら転動するように構
成されている。該リフトカムCL と前記タレット38と
の関係を以下に概説する。前記リフトローラ22が該リ
フトカムCL の直線部分CLaにある間は、前記カムレバ
ー6、8は動作せず、タレットはリフト動作しない。次
に、前記リフトローラ22が湾曲部分CLbに移動する
と、先ず、湾曲部分CLbの最初の部分で、前記リフトレ
バーの腕部材6は時計回りの方向に回動動作して、前記
リフトリンク14及び前記リフトスライダ16を矢印L
Sの方向に上動させる。このことにより前記タレット3
8は、上方にリフト動作する。次いで、前記リフトロー
ラ22が、前記リフトカムの湾曲部分CLbの後半部分に
移動すると、前記リフトレバーの腕部材6は、反時計回
りの方向に回動動作して、前記リフトリンク14及び前
記リフトスライダ16を下方に動作させる。このことに
より前記タレット38は下方に引き下げられる。つま
り、前記タレット38は下方にリフト動作する。尚、Z
軸の原点、つまり前記スイングローラ21がCS1にある
とき、前記リフトローラ22は図3のCL1にある。
On the other hand, the lift cam C L is a groove-shaped cam having a substantially key-like shape composed of a straight portion C La and a curved portion C Lb extending in the Z-axis direction. The lift roller 22 is configured to roll while contacting the inner surface of the lift roller 22. Outlining the relationship between the turret 38 and the lift cam C L below. While the lift roller 22 is in the straight portion C La of the lift cam C L, the cam lever 6 and 8 does not operate, the turret is not lifted. Then, the the lift roller 22 moves to the curved portion C Lb, firstly, in the first part of the curved portion C Lb, the arm member 6 of the lift lever by rotating operation in a clockwise direction, the lift link 14 and the lift slider 16 with arrow L
Move upward in the S direction. This allows the turret 3
8 lifts upward. Next, when the lift roller 22 moves to the latter half of the curved portion C Lb of the lift cam, the arm member 6 of the lift lever rotates counterclockwise to move the lift link 14 and the lift link. The slider 16 is moved downward. As a result, the turret 38 is pulled down. That is, the turret 38 lifts downward. Incidentally, Z
When the origin of the shaft, that is, the swing roller 21 is at C S1 , the lift roller 22 is at C L1 in FIG.

【0014】次に図1に示した前記主軸頭34を最下点
に降ろしてカムの形状を分かり易く示した図である図
6、及び各々のカムの形状とタレットのスイング動作と
リフト動作の変移量、変移速度、変移加速度を表した図
7、8を参照して本発明による自動工具交換装置の工具
交換動作を説明する。先ず、工具交換が指令されると、
主軸のオリエンテーションの完了が確認される。同時に
前記主軸頭34が早送りで上動して、前記スイングロー
ラ21が、スイングカムCS の平坦な支承面CSa上をス
イング動作開始位置CS1、つまりZ軸の原点へ移動す
る。ここで、前記主軸頭34が停止し、主軸のオリエン
テーションが開始さる。そして、オリエンテーション終
了により前記主軸頭34は再び上動を開始する。この
間、前記リフトローラ22は、前記リフトカムCL のZ
軸と平行に延設された直線部分CLaにあり、リフト動作
は行われない(図8のL1 で示される部分)。次に、前
記主軸頭34の上動により前記スイングローラ21は、
前記スイングカムCL の曲線部分CScを移動し、前記タ
レット38は、前記回転軸18を中心として反時計回り
の方向に回動するスイング動作を開始する。前記スイン
グカム S の曲線部分CScは、前記グリップ28の先端
が前記主軸のスピンドルギア32と接触せずに前記工具
ホルダ36のV溝35に接近し、そして、前記グリップ
28の先端部に具備されたローラ(図示せず)がV溝3
5に係合した後は、同ローラがV溝上を正確に移動する
ような形状とする。また、前記タレット38のグリップ
28の先端が最小限の軌跡を描いてスイング動作するよ
うに、スイングカムCS の曲線部分CScを決定すること
が望ましい。
Next, FIG. 6 is a diagram showing the shape of the cam by lowering the spindle head 34 shown in FIG. 1 to the lowest point, and FIG. 6 showing the shape of each cam and the swing and lift operations of the turret. The tool change operation of the automatic tool changer according to the present invention will be described with reference to FIGS. 7 and 8 showing the change amount, the change speed, and the change acceleration. First, when a tool change command is issued,
Completion of spindle orientation is confirmed. At the same time, the spindle head 34 moves upward by rapid movement, and the swing roller 21 moves to the swing operation start position C S1 , that is, the origin of the Z axis, on the flat bearing surface C Sa of the swing cam C S. At this point, the spindle head 34 stops and the spindle orientation starts. When the orientation is completed, the spindle head 34 starts moving up again. During this time, the lift roller 22, Z of the lift cam C L
The lift operation is not performed in the straight portion C La extending parallel to the axis (the portion indicated by L 1 in FIG. 8). Next, the swing roller 21 is moved by the upward movement of the spindle head 34.
The curved portion C Sc of the swing cam C L is moved, and the turret 38 starts a swing operation of rotating in the counterclockwise direction about the rotation shaft 18. The curved portion C Sc of the swing cam C S approaches the V groove 35 of the tool holder 36 without the tip of the grip 28 coming into contact with the spindle gear 32 of the main shaft, and is attached to the tip of the grip 28. The provided roller (not shown) is a V groove 3
After engaging with 5, the roller is shaped so as to move accurately on the V groove. Further, it is desirable to determine the curved portion C Sc of the swing cam C S so that the tip of the grip 28 of the turret 38 draws a minimum locus and performs a swing motion.

【0015】更に、前記主軸頭34は動作速度を直線的
に加速しながら上動し、前記スイングローラ21は、C
S1 からC S2 へ移動する。この間の前記タレット28のス
イング動作の加速度(図7のS1 、S2 )は、スイング
カム形状と前記主軸頭34の直線加速で決定される自然
加速である。図1からも明らかなように、前記タレット
38のスイング動作速度は、前記スイングカムCS の形
状と、同スイングカムCS と前記スイングローラ21と
の相対速度により決定される。従って、スイング動作が
終了する直前に、タレット38を前記主軸頭34の動作
と同じ方向にリフト動作させて両者間の相対速度を減少
することにより、タレット38のスイング動作は減速さ
れ(図7のS5 )、前記主軸頭34の動作速度を低下さ
せずに、前記グリップ28や工具ホルダ36に衝撃を与
えずにスイング動作を終了することが可能となる。これ
を実現するために、スイング動作の減速時(図7の
3 、図8のCL4からCL2の間)においてリフトローラ
22はリフトカムCL のCL4からCL2の間の部分との係
合により、前記リフトレバー6、8を前記回転軸10の
回りに反時計方向に回動させ、前記リフトリンク14
と、リフトスライダ16を上動させ、前記クランク4、
つまり前記タレット38を前記主軸頭34の上動々作に
対して同一方向に加速する(図8のL6 )。その結果ス
イング動作終了時、つまり図5、6において前記スイン
グローラ21がCS2(同様に図7のCS2)に、そして前
記リフトローラ22がCL2(同様に図8のCL2)にある
ときに、前記主軸頭34の上動々作と前記タレット38
のZ軸方向のリフト動作の相対速度がほぼ0となり(図
8のLP 、つまり、このとき前記主軸頭34はLP に相
当する速度で動作している)、上述の衝撃が著しく減少
し、或いは除去されることとなる。この点が本発明の1
つの重要な特徴となっている。
Further, the spindle head 34 moves upward while linearly accelerating the operating speed, and the swing roller 21 moves to C
Move from S1 to C S2 . The acceleration of the swing motion of the turret 28 during this period (S 1 , S 2 in FIG. 7) is a natural acceleration determined by the swing cam shape and the linear acceleration of the spindle head 34. As is apparent from FIG. 1, the swing operation speed of the turret 38, the shape of the swing cam C S, is determined by the relative speed between the swing roller 21 with the swing cam C S. Therefore, immediately before the end of the swing motion, the swing motion of the turret 38 is decelerated by lifting the turret 38 in the same direction as the motion of the spindle head 34 to reduce the relative speed between them (see FIG. 7). S 5 ), the swing operation can be ended without lowering the operation speed of the spindle head 34 and without giving an impact to the grip 28 or the tool holder 36. In order to realize this, at the time of deceleration of the swing operation (S 3 in FIG. 7, between C L4 and C L2 in FIG. 8), the lift roller 22 is not connected to the portion of the lift cam C L between C L4 and C L2 . Due to the engagement, the lift levers 6 and 8 are rotated counterclockwise around the rotation shaft 10, and the lift link 14 is rotated.
And the lift slider 16 is moved upward to move the crank 4,
That is, the turret 38 is accelerated in the same direction with respect to the upward motion of the spindle head 34 (L 6 in FIG. 8). There Consequently swing motion at the end, that is, (C S2 in the same manner Fig. 7) the swing roller 21 is C S2 in FIG. 5 and 6, and the lift roller 22 is C L2 (C L2 in the same manner FIG 8) Sometimes, the upper moving motion of the spindle head 34 and the turret 38
The relative speed of the lift operation in the Z-axis direction becomes almost 0 (L P in FIG. 8, that is, the spindle head 34 operates at a speed corresponding to L P at this time), and the above-mentioned impact is significantly reduced. Or, it will be removed. This point is 1 of the present invention.
It has one important feature.

【0016】スイング動作終了後、前記主軸頭34は早
送りでタレット割り出し点へ上動し、同時に前記タレッ
ト38は、工具ホルダ36を主軸から抜き取るためのリ
フト動作を開始する(この間スイングローラ21は、点
S2からCS3へ移動し、リフトローラ22は、点CL2
らCL3へ移動する)。すなわち、図8において前記リフ
トローラ22が点CL2以降、リフト加速度がZ軸方向と
は反対向きとなり(−側になる)、上向きのリフト動作
が減速される。スイング動作終了時において前記クラン
ク4は、前記主軸頭34の上動々作と同じ方向の速度を
有しているために、一旦前記主軸頭34の上動々作と同
じ方向にオーバーランしてから(図8のL2 )、下方の
リフト動作を開始する(図8のL3 )。このクランク4
及びタレット38の前記主軸頭34に対する相対的な下
方のリフト動作により、従来の自動工具交換機と比較し
て少ない移動距離で工具ホルダ36を主軸から抜き取る
ことが可能となっており、この点が本発明の1つの重要
な特徴となっている。この間前記クランク4の加減速
は、加速度を十分に小さくするために直線的な加減速と
した(図8のL8 、L9 )。
After the swing operation is completed, the spindle head 34 moves upward to the turret indexing point by fast-forwarding, and at the same time, the turret 38 starts a lift operation for withdrawing the tool holder 36 from the spindle (during this time, the swing roller 21: (It moves from the point C S2 to C S3 , and the lift roller 22 moves from the point C L2 to C L3 ). That is, in FIG. 8, after the point C L2 of the lift roller 22, the lift acceleration is in the direction opposite to the Z-axis direction (toward the − side), and the upward lift operation is decelerated. At the end of the swing operation, the crank 4 has a velocity in the same direction as the upward motion of the spindle head 34, so that the crank 4 is once overrun in the same direction as the upward motion of the spindle head 34. From (L 2 in FIG. 8), the downward lift operation is started (L 3 in FIG. 8). This crank 4
By the lifting operation of the turret 38 and the turret 38 relative to the spindle head 34, it is possible to remove the tool holder 36 from the spindle with a smaller moving distance as compared with the conventional automatic tool changer. It is an important feature of the invention. During this period, the acceleration / deceleration of the crank 4 was linear acceleration / deceleration in order to sufficiently reduce the acceleration (L 8 and L 9 in FIG. 8).

【0017】前記主軸頭34の上動々作終了後(図1に
示す状態)、前記CNCドリルの主軸のスピンドルギア
32と、前記減速装置39のタレットギア30とが係合
した状態で、前記主軸が回転して所望の工具の割り出し
が実行される。ここで上述のように、主軸が1回転する
ことにより工具が1個割り出されるために、前記タレッ
ト38上のどのの工具を選択しても工具割り出し同動作
の終了時における主軸の位相は、主軸オリエンテーショ
ンの位相と一致している。タレット割り出し動作終了
後、前記主軸頭34は上述した順序とは逆の順序でZ軸
原点に下動する。従って、前記グリップ28から主軸が
工具ホルダ36を受承する際には、前記主軸頭34の下
動々作の速度と、前記タレット38の相対速度はほぼ0
となる。前記タレット38の戻りスイング動作終了と同
時に前記主軸頭34が原点に復帰して工具交換動作が終
了する。
After completion of the upward movement of the spindle head 34 (the state shown in FIG. 1), the spindle spindle 32 of the CNC drill and the turret gear 30 of the speed reducer 39 are engaged with each other. Rotates to perform the desired tool indexing. As described above, since one tool is indexed by one rotation of the spindle, no matter which tool on the turret 38 is selected, the phase of the spindle at the end of the tool indexing operation is: It matches the phase of the spindle orientation. After the turret indexing operation is completed, the spindle head 34 moves downward to the Z-axis origin in the reverse order to the above-mentioned order. Therefore, when the spindle receives the tool holder 36 from the grip 28, the downward motion speed of the spindle head 34 and the relative speed of the turret 38 are substantially zero.
Becomes Simultaneously with the completion of the return swing operation of the turret 38, the spindle head 34 returns to the origin and the tool exchange operation is completed.

【0018】[0018]

【発明の効果】これまで説明してきた本発明による自動
工具交換装置は、工具交換のためにタレットがスイング
動作する際、タレットを前記主軸頭に対して相対的に上
下に動作させて前記主軸頭との相対速度が小さく、或い
は無くなるために、スイング動作に起因する衝撃の発生
を最小とする事が可能となり、これにより工具交換動作
の安定性が確保されると共に、工具交換動作の高速化が
達成された。更に、タレットが前記主軸頭の上下動作に
対して相対的に動作することから、工具ホルダを主軸か
ら引き抜く場合、或いは装着する場合に、前記主軸頭が
従来よりも少ない動作により工具交換が可能となり、こ
れにより工具交換時間の短縮と、装置の小型化が図られ
た。
According to the automatic tool changer of the present invention described above, when the turret swings for tool change, the turret is moved up and down relatively with respect to the spindle head. Since the relative speed to and is small or no, it is possible to minimize the impact caused by the swing motion, which ensures the stability of the tool replacement motion and speeds up the tool replacement motion. Achieved Furthermore, since the turret moves relative to the vertical movement of the spindle head, when the tool holder is pulled out of the spindle or mounted, the tool head can be replaced with less movement than before. As a result, the tool change time was shortened and the device was downsized.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】CNCドリルに使用される本発明による自動工
具交換装置の立面図である。
1 is an elevational view of an automatic tool changer according to the present invention used in a CNC drill.

【図2】CNCドリルに使用される本発明による自動工
具交換装置の平面図である。
FIG. 2 is a plan view of an automatic tool changer according to the present invention used in a CNC drill.

【図3】図1に示した自動工具交換装置のタレットに使
用される減速装置の略示断面図である。
FIG. 3 is a schematic cross-sectional view of a speed reducer used in the turret of the automatic tool changer shown in FIG.

【図4】図3に示した減速装置の従動カム、保持器、駆
動カムの正面図である。
4 is a front view of a driven cam, a retainer, and a drive cam of the speed reducer shown in FIG.

【図5】本発明による自動工具交換装置に使用されるカ
ムの拡大図である。
FIG. 5 is a diagram illustrating a tool used in the automatic tool changer according to the present invention .
FIG.

【図6】図1に示したCNCドリルの前記主軸頭を最下
点に引き下げて、本発明による自動工具交換装置のカム
を分かり易く示した図である。
6 is a bottom view of the spindle head of the CNC drill shown in FIG .
Down to a point, the cam of the automatic tool changer according to the invention
FIG.

【図7】本発明による自動工具交換装置のタレットをス
イング動作さるカム(スイングカム)とタレットのスイ
ング動作の関係を示す図である。
FIG. 7 is a diagram showing a relationship between a cam (swing cam) for swinging the turret of the automatic tool changer according to the present invention and a swing motion of the turret.

【図8】本発明による自動工具交換装置のタレットをリ
フト動作さるカム(リフトカム)とタレットのリフト動
作の関係を示す図である。
FIG. 8 is a diagram showing a relationship between a cam (lift cam) for lifting the turret of the automatic tool changer according to the present invention and a lift operation of the turret.

【図9】従来技術による自動工具交換装置の略示立面図
である。
FIG. 9 is a schematic elevational view of an automatic tool changer according to the prior art.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…支柱 2…腕部材 4…クランク 6…リフトレバー 8…リフトレバー 10…回転軸 14…リフトリンク 16…リフトスライダ 18…回転軸 21…スイングローラ 22…リフトローラ 28…グリップ 34…主軸頭 36…工具ホルダ 38…タレット 39…減速装置 CL …リフトカム CS …スイングカム1 ... Strut 2 ... Arm member 4 ... Crank 6 ... Lift lever 8 ... Lift lever 10 ... Rotating shaft 14 ... Lift link 16 ... Lift slider 18 ... Rotating shaft 21 ... Swing roller 22 ... Lift roller 28 ... Grip 34 ... Spindle head 36 ... toolholder 38 ... turret 39 ... reduction gear C L ... lift cam C S ... swing cam

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 主軸を回転自在に支持する主軸頭(3
4)と、周上に配設された複数のグリップ(28)によ
り工具を保持すると共に所定の回転軸(18)の回りに
回動自在に軸支されたタレット(38)を具備し、該
タレット(38)の割り出し動作により所望の工具を所
定の交換位置に割り出すと共に、前記タレット(38)
を前記回転軸(18)の回りに前記主軸に対して接近、
離反の回動々作させることにより、前記主軸に装着され
た工具と前記所望の工具との間で工具交換する工作機械
に使用される自動工具交換装置において、 前記タレット(38)の背面に回転自在に取着された第
1のカムローラ(21)と協働し、前記タレット(3
8)を回動々作させるための、前記主軸頭(34)に設
けられた第1のカム(CS )と、 前記タレット(38)を、前記主軸の中心に沿う方向に
前記主軸頭(34)に対して相対的に上下動させるため
の、前記主軸頭(34)に設けられた第2のカム
(CL )と、 前記第2のカム(CL )と協働する第2のカムローラ
(22)を有し、前記主軸頭(34)が上下に動作する
、第2のカム(C L )と第2のカムローラ(22)と
の協働による作用力を前記第2のカムローラ(22)か
ら受承し、前記タレット(38)を主軸の中心に沿う方
向に上下に動作させるリンク機構(6、8、14、1
6)とを具備して構成され、 前記主軸頭(34)を上下動作させて、前記タレット
(38)を工具交換のために接近、離反の回動々作させ
る際、同時に該タレット(38)を前記主軸頭(34)
に対して相対的に上下動作させて、同タレット(38)
の前記主軸頭(34)に対する相対速度を低減すること
を特徴とする自動工具交換装置。
1. A spindle head (3 ) for rotatably supporting a spindle.
And 4); and a turret (38) which is rotatably supported about a predetermined rotational axis (18) holds the tool by a plurality of grips arranged on the periphery (28), A desired tool is indexed to a predetermined exchange position by an indexing operation of the turret (38), and the turret (38) is also indexed.
Close to the main axis around the rotation axis (18),
An automatic tool changer used in a machine tool for exchanging tools between a tool mounted on the spindle and the desired tool by rotating the turret (38) to rotate on the back surface of the turret (38). Cooperating with a freely attached first cam roller (21), the turret (3
For 8) rotates s work, a first cam provided in front Symbol main spindle head (34) (C S), the main shaft said turret (38), in a direction along the center of the main spindle A second cam ( CL ) provided on the spindle head (34) for moving up and down relative to the head (34); and a second cam ( CL ) cooperating with the second cam ( CL ). has a second cam roller (22), when said spindle head (34) is operated up and down, the second cam (C L) and a second cam roller (22)
Acting force by the cooperation of the second cam roller (22)
It Seung Luo received, the link mechanism for operating the up and down the turret (38) in a direction along the center of the main shaft (6,8,14,1
6) and is configured to move the spindle head (34) up and down to rotate the turret (38) toward and away from the turret (38) at the same time for changing the tool. The spindle head (34)
The turret (38) is moved up and down relatively to the turret (38).
Wherein reducing the relative speed with respect to the spindle head (34) of
Automatic tool changer characterized by .
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