DE102006035643A1

DE102006035643A1 - Werkzeughalterklemmeinheit zur Verwendung in einem Hauptspindelapparat

Info

Publication number: DE102006035643A1
Application number: DE102006035643A
Authority: DE
Inventors: Hisaki Nanto Itabashi; Yasuo Nanto Hasegawa
Original assignee: Nippei Toyama Corp
Current assignee: Komatsu NTC Ltd
Priority date: 2005-07-29
Filing date: 2006-07-31
Publication date: 2007-02-01
Anticipated expiration: 2026-08-01
Also published as: CN100579697C; KR101295945B1; CN1903488A; KR20070015026A; DE102006035643B4

Abstract

Ein Klemmmechanismus (25) für einen klemmenden Zugbolzenabschnitt (212) eines Werkzeughalters (21) ist in einem zylindrischen Gehäuse (23) einer Werkzeughalterklemmeinheit (22) aufgenommen. Eine mit einem Schieber (26) verbundene Zugstange (36) dient zum Öffnen oder Schließen eines Klemmgliedes (27) des Klemmmmechanismus (25) und steht von dem hinteren Endbereich des zylindrischen Gehäuses (31) vor. An der Zugstange (36) ist eine Mehrfach-Scheibenfeder (43) vorgesehen, um die Zugstange (36) im Normalzustand in der klemmenden Richtung zu verschieben. Die Klemmeinheit (22) ist gebildet, dass sie sich in der Richtung nach vorne aus einer Durchgangsbohrung der Hauptspindel (15) entnehmen lässt. Zwischen einer Haftfläche der zylindrischen Gehäuse (23, 31) oder zwischen einer Aufnahmebohrung (314) des zylindrischen Gehäuses (31) und einem zweiten eingreifenden Abschnitt (363) der Zugstange (36) ist ein Drehverhinderungsglied angeordnet.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Werkzeughalterklemmeinheit verwendet für einen Hauptspindelapparat einer Werkzeugmaschine zum Bearbeiten unterschiedlicher Werkstücke.

Allgemein lagert ein Hauptspindelapparat einer Werkzeugmaschine eine Hauptspindel drehbar an einem inneren Abschnitt eines Hauptspindelkopfes, und ist daran ein Klemmmechanismus zum Klemmen eines Werkzeughalters an einem Frontendabschnitt der Hauptspindel montiert. In einer Durchgangsbohrung der Hauptspindel ist eine Zugstange zum Betätigen zum Klemmen oder Lösen des Klemmmechanismus enthalten. Eine geschichtete Scheibenfeder dient zum Vorspannen der Zugstange in einer Richtung, in der der Werkzeughalter geklemmt wird. Die Scheibenfeder ist zwischengeschaltet zwischen ein Federaufnahmeglied, das integral geformt ist an einer äußeren Umfangsfläche eines Mittelabschnitts der Zugstange, und einem gestuften Abschnitt, der an einer inneren Umfangsfläche der Durchgangsbohrung der Hauptspindel geformt ist. Weiterhin wird ein Status, in welchem der Werkzeughalter durch den Klemmmechanismus geklemmt ist, durch Bewegen der Zugstange in einer axialen Richtung zu einer Frontseite gegen die Vorspannkraft der Scheibenfeder aufgehoben, und zwar durch einen Klemmlösemechanismus, der an der Seite des Hauptspindelkopfes vorgesehen ist (ungeprüfte JP-A-1-135403).

Jedoch wird bei dem bekannten Hauptspindelapparat für eine Werkzeugmaschine eine Frontendfläche der Scheibenfeder durch den abgestuften Abschnitt auf einer Seite der Hauptspindel verriegelt. Bei einer Wartung, Überprüfung oder während einer Reparatur eines Fehlers eines Vorspannmechanismus einschließlich des Klemmmechanismus und der Scheibenfeder oder dgl., muss der Vorspannmechanismus aus einem hinteren Bereich der Hauptspindel nach hinten entfernt werden, was problematisch ist, da dies eine sehr mühsame Operation ist.

Weiterhin ist der bekannten Hauptspindelapparat so konstituiert, dass in die Hauptspindel eine Sperrstift eingesetzt ist. Ein Frontendabschnitt des Sperrstifts steht zu einer Durchgangsbohrung der Hauptspindel vor und steht in Eingriff mit einer Führungsnut, die an einer äußeren Umfangsfläche eines Frontendabschnitts der Zugstange geformt ist, und zwar, um zu verhindern, dass sich die Zugstange im Inneren der Hauptspindel relativ zu dieser dreht. Wenn deshalb die Zugstange aus der Durchgangsbohrung der Hauptspindel herausgenommen wird, dann muss der Sperrstift entfernt werden, nachdem die Hauptspindel von dem Hauptspindelkopf abgenommen worden ist. Dies bedeutet, dass eine Wartung, eine Überprüfung oder eine Reparaturoperation sehr mühsam ausfallen.

Es ist ein Gegenstand der Erfindung, die vorerwähnten Probleme zu lösen und eine für eine Werkzeugmaschine benutzbare Werkzeughalterklemmeinheit anzugeben, die es ermöglicht, einen Klemmmechanismus, einen Vorspannmechanismus und eine Zugstange von einer Frontseite einer Hauptspindel zu entnehmen, um die Handhabung beispielsweise bei Wartungen zu begünstigen.

Um den vorerwähnten Gegenstand zu erzielen, wird gemäß eines ersten Aspekts der Erfindung eine Werkzeughalterklemmeinheit vorgeschlagen, die für einen Hauptspindelapparat verwendet wird, und welche Klemmeinheit in einer Spindelbohrung entnehmbar montiert ist, die an einer Hauptspindel des Hauptspindelapparats geformt ist, wobei die Werkzeughalterklemmeinheit aufweist:
Ein zylindrisches Gehäuse mit einem Flanschbereich, welcher an einer Frontendfläche der Hauptspindel mittels eines Bolzens angebracht ist;
einen Klemmmechanismus zum Klemmen des Werkzeughalters gegen eine Innenseite des zylindrischen Gehäuses;
eine Zugstange zum Spannen oder Lösen des Klemmmechanismus, wobei die Zugstange mit einem hinteren Endabschnitt des zylindrischen Gehäuses so verbunden ist, dass sie innerhalb eines vorbestimmten Hubbereiches hin- und hergehend bewegt werden kann,
ein Drehverhinderungsglied, das verhindert, dass sich das zylindrische Gehäuse und die Zugstange relativ zueinander verdrehen, wobei das Drehverhinderungsglied zwischen dem zylindrischen Gehäuse und der Zugstange vorgesehen ist,
ein Aufnahmeglied für ein Vorspannglied, welches Aufnahmeglied an einem hinteren Endbereich der Zugstange angebracht ist; und
ein Vorspannglied zum Vorspannen der Zugstange in einer Klemmungsrichtung, wobei das Vorspannglied zwischengeschaltet ist zwischen der hinteren Endfläche des zylindrischen Gehäuses und dem Aufnahmeglied für das Vorspannglied.

Gemäß eines zweiten Aspekts der Erfindung kann das Drehverhinderungsglied zum Verhindern, dass sich das zylindrische Gehäuse und die Zugstange relativ zueinander verdrehen, derart konfiguriert sein, dass:
An einer äußeren Umfangsfläche eines Frontendabschnitts der Zugstange ein erster Drehverhinderungsbereich geformt ist, der eingepasst ist in einen zweiten Drehverhinderungsbereich, der geformt ist an einer inneren Umfangsfläche eines hinteren Endbereiches des zylindrischen Gehäuses.

Gemäß eines dritten Aspektes der Erfindung ist vorgesehen, dass das zylindrische Gehäuse innerhalb eines axialen Mittelabschnittes unterteilt ist in eine Vielzahl zylindrischer Gehäusestücke, und
dass ein Drehverhinderungsglied mit einer unregelmäßigen Struktur an einer haftenden Endfläche jedes zylindrischen Gehäusestücks vorgesehen ist, um zu verhindern, dass sich die zylindrischen Gehäusestücke relativ zueinander verdrehen.

Gemäß eines vierten Aspekts der Erfindung ist vorgesehen, dass ein Schieber des Klemmmechanismus in dem zylindrischen Gehäuse derart untergebracht ist, dass der Schieber innerhalb eines vorbestimmten Hubbereiches hin- und hergehend bewegbar ist,
dass ein Vorsprung mit einem konvexen Bereich an einer äußeren Peripherie an dem hinteren Endbereich des Schiebers geformt ist, und
dass eine Einsetzbohrung zum Einsetzen des Vorsprungs und eine Führungsnut zum Führen des konvexen Bereiches am Frontendabschnitt der Zugstange geformt sind,
dass an einem Mittelabschnitt der Einsetzbohrung ein konkaver Bereich zum Verriegeln des konvexen Bereiches geformt ist;
dass die Zugstange und der Schieber veranlasst werden, derart relativ zueinander zu rotieren, dass die Zugstange und der Schieber verbunden werden und sich in axialer Richtung nicht mehr bewegen.

Gemäß eines fünften Aspektes der Erfindung ist vorgesehen, dass zwischen dem zylindrischen Gehäuse und dem Schieber ein Drehverhinderungsglied angeordnet ist, das die Rotation des zylindrischen Gehäuses und des Schiebers verhindert.

Im Hinblick auf die ersten bis fünften Aspekte der Erfindung ist die Werkzeughalterklemmeinheit konstituiert durch das zylindrische Gehäuse mit dem Flanschbereich, dem Klemmmechanismus zum Klemmen des Werkzeughalters gegen die Innenseite des zylindrischen Gehäuses, wobei der Klemmmechanismus an einer Frontendfläche der Hauptspindel durch einen Bolzen angebracht ist, und die Zugstange zum Spannen oder Lösen des Klemmmechanismus, wobei die Zugstange mit dem hinteren Endbereich des zylindrischen Gehäuses so verbunden ist, dass sie innerhalb eines vorbestimmten Hubbereiches hin- und hergehend bewegbar ist. Da demzufolge die gesamte Werkzeughalterklemmeinheit verbunden ist und sich von der Frontseite der Hauptspindel als Ganzes aus der Durchgangsbohrung der Hauptspindel entnehmen lässt, ist es möglich, den Klemmmechanismus, die Hubstange, und den Vorspannmechanismus kollektiv herauszunehmen. Weiterhin lässt sich der Zustand oder ein Defekt des Vorspannmechanismus dann leicht durch Augenscheinnahme beurteilen, sobald die Werkzeughalterklemmeinheit herausgezogen ist. Es ist demzufolge möglich, Wartungen, Überprüfungen oder Reparaturen einfach durchzuführen.

Im Hinblick auf den ersten Aspekt ist das Drehverhinderungsglied, das verhindert, dass sich die Zugstange relativ in der Hauptspindel verdreht, vorgesehen zwischen dem zylindrischern Gehäuse und der Zugstange, derart, dass die ganze Werkzeughalterklemmeinheit leicht entfernt werden kann aus und angebracht werden kann in der Durchgangsbohrung der Hauptspindel, und zwar in der Richtung der Hauptspindel. Ferner kann das Vorspannglied zu der äußeren Umfangsfläche der Zugstange exponiert werden, was es ermöglicht, einen Wartungscheck oder eine Reparatur des Vorspannglieds bequem auszuführen.

Bezüglich des zweiten Aspekts lässt sich die Aufgabe, eine relative Rotation zwischen dem zylindrischen Gehäuse und der Zugstange zu verhindern, durch ein einfaches Drehverhinderungsglied lösen.

Gemäß des dritten Aspekts wird jeweils auch mit einem einfachen Drehverhinderungsglied verhindert, dass sich die Vielzahl der zylindrischen Gehäusestücke relativ zueinander verdrehen.

Der Klemmmechanismus kann in das zylindrische Gehäuse mit einer einfachen Struktur leicht eingesetzt werden.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

1 ist eine vertikale Schnittansicht eines Zentralabschnitts und zeigt einen Hauptspindelapparat für eine Werkzeugmaschine gemäß der Erfindung;

2 ist eine vertikale Schnittansicht des Zentralabschnitts und zeigt den Hauptspindelapparat in einem Status beim Entfernen einer Werkzeughalteklemmeinheit;

3 ist eine Vertikalschnittansicht des Mittelbereichs und zeigt einen Status beim Klemmen der Werkzeughalterklemmeinheit;

4 ist eine Vertikalschnittansicht des Mittelabschnittes und zeigt einen Status beim Lösen der Werkzeughalterklemmeinheit;

5 ist eine perspektivische Explosionsdarstellung und zeigt ein zylindrisches Gehäuse, einen Schieber, ein anderes, rohrförmiges Gehäuse, und eine Zugstange;

6A ist eine Schnittansicht in der Schnittebene A-A von 3;

6B ist eine Schnittansicht in der Schnittebene B-B von 3;

6C ist eine Schnittansicht in der Schnittebene C-C von 3;

7 ist eine vertikale Schnittansicht des Mittelbereiches und zeigt einen Status mit gespannter Werkzeughalterklemmeinheit bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung;

8 ist eine vertikale Schnittansicht des Mittelabschnitts und zeigt einen Status beim Lösen der Werkzeughalterklemmeinheit von 7;

9 ist eine vertikale Schnittansicht des Mittelabschnitts und zeigt einen Status bei gespannter Werkzeughalterklemmeinheit in einer weiteren Ausführungsform der Erfindung; und

10 ist eine vertikale Schnittansicht eines Mittelabschnittes und zeigt einen Status beim Lösen der Werkzeughalterklemmeinheit von 9.

Eine erste Ausführungsform eines Hauptspindelapparats für eine Werkzeugmaschine gemäß der Erfindung wird unter Bezug auf die 1 bis 6 erläutert.
In 1 setzt sich ein Hauptspindelkopf 12 eines Hauptspindelapparats 11 zusammen aus einem äußeren Zylinder 13 und einem inneren Zylinder 14. An vorbestimmten Positionen im inneren Zylinder 14 ist mit einer Vielzahl Lager 16 eine Hauptspindel 15 drehbar gelagert. Mit dem hinteren Ende des äußeren Zylinders 13 des Hauptspindelkopfes 12 ist ein Motor 18 verbunden, und eine drehende Welle 19 ist verbunden mit einem hinteren Endabschnitt der Hauptspindel 15, und zwar durch eine Kupplung 20. Die Hauptspindel 15 wird über die Kupplung 20 durch Drehen der Welle 19 gedreht.
In 2 ist ein Mittelbereich der Hauptspindel 15 mit einer Durchgangsbohrung 151 ausgebildet, die zum herausnehmbaren Montieren einer Werkzeughalterklemmeinheit 22 dient. Eine Frontendfläche der Hauptspindel 15 ist mit Schraubbohrungen 152 zum Fixieren der Werkzeughalterklemmeinheit 22 an der Hauptspindel 15 an mehreren Stellen ausgebildet.
Der Durchmesser der Durchgangsbohrung 151 zum Einpassen der Werkzeughalterklemmeinheit 22 der Hauptspindel 15 verengt sich graduell oder stufenweise vom Frontende aus (dem linken Ende in 2) zu dem hinteren Ende (dem rechten Ende in 2).
Ein Werkzeughalter 21, der in 3 gezeigt wird, ist ein sogenannter BT-Halter. Ein Frontendabschnitt (linkes Ende in 3) eines zylindrischen Gehäuses 23 mit der Form eines horizontalen, die Werkzeughalterklemmeinheit 22 konstituierenden Zylinders ist mit einer Werkzeugmontierbohrung 231 zum Einpassen eines konischen Schaftes 211 des Werkzeughalters 21 ausgebildet. Eine äußere Peripherie des Frontendabschnitts ist integral ausgebildet mit einem Flanschbereich 232. Der Flanschbereich 232 ist an mehreren Stellen mit Bolzeneinsetzbohrungen 233 versehen. Das zylindrische Gehäuse 23 ist an der Hauptspindel 15 fixiert durch Einschrauben eines Bolzens 24 von der Bolzeneinsetzbohrung 233 in die Schraubbohrung 152, die, wie in 1 gezeigt, an der Frontfläche der Hauptspindel 15 vorgesehen ist.
Im Inneren des zylindrischen Gehäuses 23 ist ein Klemmmechanismus 25 enthalten. Der Klemmmechanismus 25 klemmt den Werkzeughalter 21, welcher in die Werkzeugmontierbohrung 231 des zylindrischen Gehäuses 23 eingesetzt ist, an einer vorbestimmten Position durch Eingreifen mit einem Zugbolzenabschnitt 212, der von dem Frontende des konischen Schafts 211 vorsteht und nach rückwärts gezogen wird. In den Klemmmechanismus 25 ist ein Schieber 26 eingesetzt, der im Zentrum eine Kühlmittelpassage 261 mit axialem Verlauf besitzt. Der Schieber 26 ist eingesetzt bis an eine innere periphere Fläche 234 eines hinteren Endabschnitts des zylindrischen Gehäuses 23, derart, dass er in axialer Richtung innerhalb eines vorbestimmten Hubbereiches hin- und hergehend bewegbar ist. Ein Frontendabschnitt des Schiebers 26 ist verbunden und in Eingriff mit Klemmgliedern 27, welche später erläutert werden, und zwar an mehreren Stellen über eine Verbindungsfeder 28, um hin- und hergehen zu können, um geneigt zu werden, und um in einer Radiusrichtung des zylindrischen Gehäuses 23 zu rotieren.
Ein hinterer Endabschnitt des zylindrischen Gehäuses 23 ist angehaftet an ein zylindrisches Gehäuse 31, das die Gestalt eines horizontalen Zylinders hat. Ein hinterer Endabschnitt des Schiebers 26 ist mit einem Vorsprung 262 integral ausgebildet, von dem die äußere Peripherie integral geformt ist mit konvexen Abschnitten 263, die an zwei Stellen so ausgebildet sind, dass sie in einer peripheren Richtung, wie in 5 gezeigt, mit einem vorbestimmten Abstand beabstandet sind. Weiterhin ist integral ein ringförmiger Vorsprung 264 an einer Position ausgebildet, an der er mit einem vorbestimmten Abstand von den konvexen Abschnitten 263 beabstandet ist. Der Vorsprung 262 ist mit dem Frontendabschnitt der Zugstange 36 verbunden, in die in einem Zentralabschnitt eine Kühlmittelpassage 361 eingeformt ist. Eine Haftendfläche 311 am Frontende des zylindrischen Gehäuses 31 ist mit einem konkaven Abschnitt ausgebildet zum Einpassen eines konvexen Abschnittes 239, der an einer Haftendfläche 238 am hinteren Ende des zylindrischen Gehäuses 23 ausgebildet ist. In einem Status, in welchem der konvexe Abschnitt 239 in den konkaven Abschnitt 312 eingepasst ist, sind die zylindrischen Gehäuse 23 und 31 aneinander angehaftet, so dass sie sich nicht relativ zueinander verdrehen können (s. 6A). In dieser Ausführungsform wird durch den konvexen Abschnitt 239 und den konkaven Abschnitt 312, welche verhindern, dass sich die zylindrischen Gehäuse 23 und 31 relativ zueinander verdrehen, ein Drehverhinderungsglied konstituiert. Die Gehäuse 23, 31 sind sozusagen eigenständige Gehäusestücke.
Wie in 5 gezeigt, ist ein Frontendabschnitt der Zugstange 36 mit einem ersten großdurchmessrigen Eingriffsabschnitt 362 integral ausgebildet, der eingepasst ist in eine großdurchmessrige Aufnahmebohrung 313, die in dem zylindrischen Gehäuse 31 vorgesehen ist. Eine hintere Endfläche des ersten Eingriffsabschnitts 362 ist mit einem zweiten Eingriffsabschnitt 363, integral ausgebildet, der einen kleineren Durchmesser hat als der erste Eingriffsabschnitt 362, und ist eingepasst in die Aufnahmebohrung 314, die in dem zylindrischen Gehäuse 31 vorgesehen ist. Der Eingriffsabschnitt 363 ist mit einem Paar Ebenen 364 und 364 ausgebildet, welche als ein Drehverhinderungsbereich dienen, und die angepasst sind an ein Paar Ebenen 315, 315, die ebenfalls als ein Drehverhinderungsbereich dienen. Das Paar der Ebenen 315 ist gebildet an der Aufnahmebohrung 314 des zylindrischen Gehäuses 31, derart, dass die Ebenen zueinander weisen. In 5, falls die Zugstange 36 von der Seite der haftenden Endfläche 311 in das zylindrische Gehäuse 31 eingesetzt wird, dann werden die Ebenen 364 des zweiten Eingriffsabschnitts 363 in die Ebenen 315 der Aufnahmebohrung 314 so eingepasst, dass verhindert wird, dass sich das zylindrische Gehäuse 31 und die Zugstange 36 relativ zueinander verdrehen (s. 6B). In dieser Ausführungsform konstituieren die Ebenen 315 der Aufnahmebohrung 314 des zylindrischen Gehäuses 31 und die Ebenen 364 des zweiten Eingriffsabschnittes 363 ein Drehverhinderungsglied, welches verhindert, dass sich das zylindrische Gehäuse 31 und die Zugstange 36 relativ zueinander verdrehen.
Die ersten und zweiten Eingriffsabschnitte 362 und 363 sind mit einer Einsetzöffnung 365 geformt, in welche der Vorsprung 262 eingesetzt werden kann. Eine innere Umfangsfläche der Einsetzbohrung 365 ist an zwei Stellen mit Führungsnuten 366 ausgebildet. Die Führungsnuten 366 führen und bewegen die konvexen Abschnitte 263 des Vorsprungs 262 in einer axialen Richtung. Weiterhin ist jeder inneren Endbereich der Führungsnuten 366 zur Aufnahme und Verriegelung des konvexen Abschnitts 263 mit einem konkaven Verriegelungsbereich 367 geformt. Deshalb und in einem Status, in welchem der Vorsprung 266 und die konvexen Abschnitte 263 des Schiebers 26 von der Einsetzbohrung 365 in die Führungsnut 366 der Zugstange 36 eingesetzt sind, werden die konvexen Abschnitte 263 in den konkaven Verriegelungsbereich 367 bewegt, und ist der ringförmige Vorsprung 264 in Kontakt mit der Frontendfläche des ersten Eingriffsabschnittes 362. Der Schieber 26 wird dann um 90° verdreht, so dass der Schieber 26 und die Zugstange 36 miteinander verbunden sind, und sich nicht relativ zueinander in Bezug auf die axiale Richtung bewegen (s. 6C).
Wie in 3 gezeigt, ist die äußere Umfangsfläche des Schiebers 26 mit einer Führungsnut 265 ausgebildet, die parallel ist zu der Axialrichtung. Ein in die Führungsnut 265 eingepasster Stopper 32 ist an einer vorbestimmten Position der inneren Umfangsfläche 234 des zylindrischen Gehäuses 23 mit einer Schraube 33 angebracht. Ein Stopper 34 ist mit einer Schraube 35 an der Frontendfläche der Führungsnut 265 angebracht. Weiterhin ist es in dem Verbindungsstatus von 6C dem Schieber 26 möglich, innerhalb der inneren Umfangsfläche 234 des zylindrischen Gehäuses 23 durch die Führungsnut 265 und den Stopper 32 eine axiale Bewegung auszuführen, wobei jedoch das zylindrische Gehäuse 23 und der Schieber 26 daran gehindert sind, sich relativ zueinander zu verdrehen. In dieser Ausführungsform konstituieren die Führungsnut 265 des Schiebers 26 und der Stopper 32, der an dem zylindrischen Gehäuse 23 angebracht ist, ein Drehverhinderungsglied, welches verhindert, dass sich das zylindrische Gehäuse 23 und der Schieber 26 relativ zueinander verdrehen.
Eine äußere Umfangsfläche eines kleindurchmessrigen operierenden Zylinderbereichs 266, der in einem Frontendabschnitt des Schiebers 26 integral ausgebildet ist, ist seinerseits integral mit ringförmigen Vorsprüngen 267 geformt, die in Umfangsrichtung mit einem vorbestimmten Abstand zwischen zwei (vorderen und hinteren) Stellen beabstandet sind. Ferner ist an der inneren Seite eines Frontendabschnitts des Klemmgliedes 27 eine Klemmklaue 271 integral ausgebildet. An einem Mittelbereich des Klemmgliedes 27 sind an zwei Positionen konkave Bereiche 272 so ausgebildet, dass sie mit den ringförmigen Vorsprüngen 267 des Schiebers 26 korrespondieren. Weiterhin ist an einer inneren Umfangsfläche 234 des zylindrischen Gehäuses 23 ein abgestufter Abschnitt 235 so ausgebildet, dass er mit einem Eingriffsvorsprung 273 korrespondiert, der an einer äußeren Seite des Klemmgliedes 20 vorgesehen ist. An der inneren Umfangsfläche 234 des zylindrischen Gehäuses 23 ist ein weiterer abgestufter Abschnitt 236 so ausgebildet, dass er mit einem Verriegelungsvorsprung 274 korrespondiert, der an einem außenseitigen hinteren Endbereich des Klemmgliedes 27 vorgesehen ist.
In die in einem zentralen Bereich des Schiebers 26 geformte Kühlmittelpassage 261 ist eine Kühlmittelzuführdüse 38 eingesetzt, die eine Kühlmittelpassage 381 aufweist, derart, dass sie in einer axialen Richtung hin- und hergehen kann. Ein großdurchmessriger Bereich 382, der mit einer äußeren Umfangsfläche eines Basisendbereichs der Kühlmittelzuführdüse 38 integral ausgebildet ist, ist mit einem abgestuften Abschnitt 268 verriegelt, der an einer inneren Umfangsfläche der Kühlmittelpassage 261 des Schiebers 26 vorgesesehen ist. Mit dieser Ausbildung wird die Kühlmittelzuführdüse 38 daran gehindert, in der axialen Richtung zu der Frontseite gezogen zu werden. Zwischen einer hinteren Endfläche der Kühlmittelzuführdüse 38 und dem abgestuften Abschnitt, der in der Mitte der Kühlmittelpassage 261 des Schiebers 26 vorgesehen ist, ist eine Spiralfeder 39 so zwischengeschaltet, dass sie die Kühlmittelzuführdüse 38 im normalen Zustand zu der Frontseite vorspannt. Deshalb wird eine Frontendfläche der Kühlmittelzuführdüse 38 zu einer Öffnung eines hinteren Endes einer Kühlmittelpassage 213 gepresst, die an dem Werkzeughalter 21 vorgesehen ist, und wird zu dem zentralen Bereich des Werkzeughalters 21 aus einem Kühlmittelpfad 361 der Zugstange 36 über die Kühlmittelpassagen 261 und 381 ein Kühlmittel zugeführt.
Eine äußere Umfangsfläche eines hinteren Endbereichs der Zugstange 36 ist mit einem vorstehenden Schraubabschnitt 368 ausgebildet. Der vorstehende Schraubabschnitt 368 ist mit einem Federaufnahmeglied 41 (einem Vorspannglied-Aufnahmeglied) verschraubt und damit über einen Satz Bolzen 42 verbunden, derart, dass diese Komponenten nicht in der Lage sind, sich relativ zueinander zu verdrehen. Als ein Vorspannglied dienende geschichtete Scheibenfedern 42 sind zwischen dem zylindrischen Gehäuse 31 und dem Vorspannglied-Aufnahmeglied 41 in axialer Richtung zwischengeschaltet. Ein hinterer Endbereich der Zugstange 36 ist mit einer Verbindungsbohrung 369 ausgebildet, die einen Durchmesser hat, der größer ist als der des Kühlmittelpfads 361.
Bei dieser Ausführungsform wird ein Vorspannmechanismus 44 zum Vorspannen des Schiebers 26 des Klemmgliedes 27 des Klemmmechanismus 25 zu einem Klemmungsstatus durch das zylindrische Gehäuse 31, die Zugstange 36, das Vorspannglied-Aufnahmeglied 41, die Scheibenfeder 43, und dgl., konstituiert.
3 zeigt einen klemmenden Zustand. Der klemmende Zustand wird so erzielt, dass als Folge des durch die Scheibenfeder 43 nach rückwärts bewegten Schiebers 26 das Klemmglied 27 durch den operierenden Zylinderbereich 266 und den ringförmigen Vorsprung 267 nach hinten bewegt wird, und dass der Werkzeughalter 21 nach rückwärts gezogen wird durch das Klemmglied 27, und zwar über den Zugbolzenabschnitt 212. Hierbei ist der ringfärmige Vorsprung 267 des Schiebers 26 aus dem vertieften Abschnitt 272 des Klemmgliedes 27 ausgetreten, um auf einem Vorsprung des Klemmgliedes 27 so zu reiten, dass jede der Klemmklauen 271 in einer Schließrichtung verschoben ist. Weiterhin ist jede der Klemmklauen 271 mit dem Zugbolzenabschnitt 212 des Werkzeughalters 21 verriegelt, reitet der Verriegelungsvorsprung 273 auf einem abgestuften Abschnitt 235 des zylindrischen Gehäuses 23, und steht der Verriegelungsvorsprung 274 mit dem gestuften Abschnitt 236 in Eingriff.
Im oben beschriebenen Zustand und wenn die Zugstange 36 gegen die Vorspannkraft der Scheibenfeder 43 durch einen Klemmungslösemechanismus 50 vorwärts bewegt wird, dann wird der ringförmige Vorsprung 267 des Schiebers 26 in den konkaven Abschnitt 272 des Klemmgliedes 27 eingepasst. Weiterhin wird eine hintere Endfläche des Klemmgliedes 27 durch eine Frontfläche des großdurchmessrigen Abschnitts des Schiebers 26 angepresst und bewegt sich das Klemmglied 27 wie in 4 gezeigt nach vorne, wobei es gleichzeitig expandiert. Dann wird das Klemmglied 27 in eine Löseposition verschoben, welche den Klemmungsstatus für den Werkzeughalter 21 aufhebt.
Nachfolgend wird der Lösemechanismus 50 erläutert, der an der Seite des Hauptspindelkopfes 12 montiert ist. Der Lösemechanismus 50 löst den Klemmungszustand des Klemmmechanismus 25 durch Bewegen der Zugstange 36 der Werkzeughalterklemmeinheit 22 zur Frontseite.
Wie durch 1 gezeigt, ist in der Durchgangsbohrung 151 der Hauptspindel 15 ein operierendes Glied 52 untergebracht, derart, dass es bei einer hin- und hergehenden Bewegung in der axialen Richtung in Kontakt mit einer hinteren Endfläche des Vorspannglied-Aufnahmeglieds 41 gebracht wird. Ein operierender Stift 52 ist durchgesteckt, um zu einer Durchgangsbohrung 511 fixiert zu sein, die in einer Radiusrichtung des operierenden Gliedes 51 ausgebildet ist. An zwei Stellen der Hauptspindel 15 ist eine Führungspassage 154 so ausgebildet, dass beide Endabschnitte des operierenden Stifts 52 zur Außenseite vorstehen und der operierende Stift 52 in der axialen Richtung innerhalb eines vorbestimmten Hubbereiches hin- und hergehend bewegbar ist. Zwischen einer inneren Umfangsfläche 131 eines hintere Endbereichs des äußeren Zylindergehäuses 13 und einer äußeren Umfangsfläche der Hauptspindel 15 ist korrespondierend mit dem operierenden Stift 52 ein Kolben 53 so aufgenommen, dass er innerhalb eines vorbestimmten Hubbereiches in der axialen Richtung hin- und hergehen kann. An einem hinteren Endbereich des äußeren Zylinders 13 ist ein Positionsbegrenzungsring 54 des Kolbens 53 angebracht.
Als nächstes wird ein Kühlmittelzuführpfad zum Zuführen des Kühlmittels von der Seite der rotierenden Welle 19 zu der Öffnung des hinteren Endes des Kühlmittelpfades 361 der Zugstange 36 erläutert.
Ein Kühlmittelzuführrohr 61 mit einer Kühlmittelpassage 611 wird durchdrungen und abgestützt durch die zentralen Bereiche des operierenden Gliedes 51 und dem operierenden Stift 52, und zwar in axialer Richtung. Ein Frontendbereich des Zuführrohres 61 ist über eine Dichtung in eine Verbindungsöffnung 369 der Zugstange 36 eingepasst. Ein hinterer Endbereich ist mit einer Führungsbohrung 612 ausgebildet, die einen größeren Durchmesser hat als der Kühlmittelpfad 611. Das Kühlmittelzuführrohr 62 mit einer Kühlmittelpassage 621 ist mit einem Raum verbunden, der zwischen der Führungsöffnung 612 und einem Frontendbereich einer Kühlmittelpassage 191 definiert ist, die über eine Dichtung in einem Frontendbereich der drehenden Welle 19 ausgebildet ist.
Bei der Ausführungsform wird ein Kühlmittelzuführpfad 64 zum Zuführen des Kühlmittels zu der Kühlmittelpassage 213 des Werkzeughalters 21 durch die Kühlmittelpassagen 611, 621, 361 und 381 ausgebildet.
Ferner, und wie in 1 gezeigt, ist eine Kopfabdeckung 71 an einer Frontendfläche des Hauptspindelkopfes 12 angebracht.
Als nächstes wird der Betrieb des oben beschriebenen Hauptspindelapparats erörtert.
1 verdeutlicht einen Zustand, in welchem die in 3 gezeigte, integrierte Werkzeughalterklemmeinheit 22 in die Durchgangsbohrung 151 der Hauptspindel 15 eingesetzt ist. Der Flanschbereich 232 des zylindrischen Gehäuses 23 ist in der Schraubbohrung 152 der Frontendfläche der Hauptspindel 15 mittels des Bolzens 24 verschraubt, und daran fixiert. Weiterhin wird hier ein Zustand geschaffen, in welchem der an der Hauptspindel 15 montierte Werkzeughalter 21 durch den Klemmungsmechanismus 25 in der Werkzeughalterklemmeinheit 22 geklemmt wird. Der Frontendbereich des Kühlmittelzuführrohres 61 ist eingepasst und verbunden mit der Verbindungsöffnung 365 des hinteren Endbereichs der Zugstange 36. Die hintere Endfläche des Vorspannglied-Aufnahmeglieds 41 ist mit der Frontendfläche des operierenden Glieds 51 des Klemmungslösemechanismus 50 in Kontakt gebracht. Der Klemmmechanismus 25 wird in dem klemmenden Zustand gehalten, und der Klemmungslösemechanismus 50 ist in einem nicht lösenden Zustand.
In diesem Zustand und wenn die Hauptspindel 15 durch die rotierende Welle 19 des Motors 18 über die Kupplung 20 gedreht wird, dann drehen sich die Werkzeughalter-Klemmeinheit 22 und der Werkzeughalter 21 zusammen mit einem Werkzeug, um eine Bearbeitung des Werkstücks durchzuführen, das auf einem Tisch der Werkzeugmaschine (nicht gezeigt) abgestützt ist.
Beim spanabhebenden Bearbeiten des Werkstücks wird das Kühlmittel zu der Kühlmittelpassage 213 des Werkzeughalters 21 über den Kühlmittelzuführpfad 64 zugeführt, um den Bereich zu schmieren und zu kühlen, in dem das Werkstück bearbeitet wird. Wenn die Bearbeitung des Werkstücks abgeschlossen und der Werkzeughalter 21 aus der Klemmung gelöst ist die der Klemmungsmechanismus 25 der Werkzeughalterklemmeinheit 22 bewirkt hat, dann wird der Kolben 53 des Klemmungsmechanismus 50 in 1 zu der Frontseite bewegt, wird der Kolben 53 in derselben Richtung bewegt, und werden das operierende Glied 51 und der operierende Stift 52 durch den Kolben 53 zu der Frontseite bewegt. Durch das Bewegen des operierenden Gliedes 51 zu der Frontseite wird das das Vorspannglied aufnehmende Glied 41 auf der Seite der Werkzeughalterklemmeinheit 22 zu der Frontseite bewegt, und wird die Zugstange 36 gegen die Vorspannkraft der Scheibenfeder 43 zu der Frontseite bewegt, und wird schließlich der Werkzeughalter 21 aus dem Klemmungsstatus durch den Klemmmechanismus 25 gelöst, wie oben beschrieben. In diesem Zustand kann der Werkzeughalter 21 durch einen automatischen Werkzeugwechselapparat der Werkzeugmaschine gegen einen anderen Werkzeughalter 21 ersetzt werden. Dies ist nicht gezeigt.
Wenn zwischenzeitlich die Werkzeughalterklemmeinheit 22 einer Wartung unterzogen wird, oder einer Überprüfung oder einer Reparatur, dann wird der Werkzeughalter 21 aus der Werkzeugmontierbohrung 231 der Werkzeughalterklemmeinheit 22 entnommen. In diesem Zustand wird der Klemmmechanismus 25 durch die Scheibenfeder in einen leeren Klemmungszustand gebracht. In diesem Zustand kann der Stift 24 entfernt werden. Ferner wird bei in dem in 3 gezeigten Zustand befindlicher Werkzeughalterklemmeinheit 22 diese durch Herausziehen aus der Durchgangsbohrung 151 der Hauptspindel 15 aus der Frontseite der Hauptspindel zur Außenseite der Durchgangsbohrung 151 der Hauptspindel 15 gebracht.
Mit dem Hauptspindelapparat dieser Ausführungsform lassen sich die folgenden Effekte erzielen.

(1) Bei dieser Ausführungsform ist, wie in 3 gezeigt, das Vorspannglied-Aufnahmeglied 41 eingepasst und an dem hinteren Endbereich der Zugstange 36 der Werkzeughalterklemmeinheit 22 fixiert. Die Scheibenfeder 43 zum Vorspannen des Klemmmechanismus 25 zu dem klemmenden Zustand ist eingeordnet zwischen dem zylindrischen Gehäuse 31 und dem Vorspannglied-Aufnahmeglied 41. Weiterhin ist die Gesamtheit des Klemmmechanismus 25 und des Vorspannmechanismus 44 an der Seite der Werkzeughalterklemmeinheit 22 montiert. Deshalb kann die Gesamtheit der Werkzeughalterklemmeinheit 22 in die Durchgangsbohrung 151 der Hauptspindel 15 von der Frontseite der Hauptspindel 15 her eingepasst oder in der entgegengesetzten Richtung, d.h. nach vorne entnommen werden. Der Klemmmechanismus 25 und der Vorspannmechanismus 44 können auch integral herausgenommen werden, so dass eine Wartung, eine Überprüfung oder eine Reparatur des Klemmmechanismus 25, der Zugstange 36, und des Vorspannmechanismus 44 bequem und einfach durchgeführt werden können. Die Handhabbarkeit bei einer solchen Wartung ist dadurch begünstigt. D.h., dass es bei der Notwendigkeit eines Austausches der Scheibenfeder 43 nicht notwendig ist, irgendwelche andere Teile von der rückwärtigen Seite des Hauptspindelapparates zu entfernen. Es ist vielmehr möglich, die Scheibenfeder 43 aus der von der Frontseite der Hauptspindel 15 entnommenen Werkzeughalterklemmeinheit 22 einfach zu entfernen oder in diese einzubauen.
(2) Bei der Ausführungsform sind der Klemmmechanismus 25, die Zugstange 36 und der Vorspannmechanismus 44 zu der Seite der Werkzeughalterklemmeinheit 22 so montiert, dass diese Komponenten miteinander vereinigt sind. Es ist deshalb nicht notwendig, zum Verriegeln eines Frontendes der Scheibenfeder 43 des Vorspannmechanismus 44 an einer inneren Umfangsfläche der Durchgangsbohrung 151 der Hauptspindel 15 einen flanschartigen, abgestuften Abschnitt auszubilden. Deshalb kann der Durchmesser der Durchgangsbohrung 151 der Hauptspindel 15 in Richtung vom Frontende zu dem hinteren Ende schrittweise reduziert sein. Demzufolge ist das Herstellen der Durchgangsbohrung 151 der Hauptspindel 15, da bei der Bearbeitung nur von der Frontseite und in axialer Richtung der Hauptspindel 15 vorgegangen zu werden braucht, was die Effizienz der Bearbeitungsoperation erhöht.
(3) Bei der Ausführungsform steht die Frontendfläche des zylindrischen Gehäuses 30 stumpf an der hinteren Endfläche des zylindrischen Gehäuses 23 derart an, dass die zylindrischen Gehäuse 23 und 31 daran gehindert werden, sich relativ zueinander verdrehen, und zwar als Folge des Eingriffes zwischen dem konvexen Bereich 239 und dem konkaven Bereich 312. Ferner ist die Ebene 364 des zweiten Eingriffsabschnitts 363 der Zugstange 36 oberflächenbezogen an die Ebene 315 der Aufnahmebohrung 314 des zylindrischen Gehäuses 31 angepasst, derart, dass auch das zylindrische Gehäuse 31 und die Zugstange 36 daran gehindert sind, sich relativ zueinander zu verdrehen. Alternativ ist der an dem zylindrischen Gehäuse 23 angebrachte Stopper 32 in die in dem Schieber 26 eingeformte Führungsnut 265 eingepasst, wodurch verhindert wird, dass sich das zylindrische Gehäuse 23 und der Schieber 26 relativ zueinander verdrehen. Deshalb sind der Schieber 26, das zylindrische Gehäuse 31, und die Zugstange 36 so an dem zylindrischen Gehäuse 23 montiert, dass sie sich insgesamt nicht relativ zueinander verdrehen können. Es ist demzufolge möglich, bei rotierender Hauptspindel 15 diese jeweiligen Glieder sicher festzuhalten. Ferner ist in einem Zustand, in welchem die Hauptspindel 15 angehalten ist, eine Klemmungsoperation oder eine Klemmungslöseoperation des Werkzeughalters 21 sehr gleichförmig durchzuführen.

Als nächstes wird unter Bezug auf die 7 und 8 eine andere Ausführungsform der Erfindung erläutert.
Diese Ausführungsform ist abgestimmt auf einen Werkzeughalter 21, der ein anderer Typ als der Werkzeughalter 21 der vorhergehenden Ausführungsform ist. Diese Ausführungsform unterscheidet sich von der vorhergehenden Ausführungsform dadurch, dass eine Werkzeugmontieröffnung 231 und ein Klemmmechanismus 25 der Werkzeughalterklemmeinheit 22 in der Ausbildung verschieden sind von denen der vorhergehenden Ausführungsform. Der weitere Aufbau ist ähnlich wie bei der vorhergehenden Ausführungsform und wird deshalb nicht nochmals speziell erläutert.
Der in dieser Ausführungsform verwendete Werkzeughalter 21 ist ein sogenannter HSK-Halter. Dessen konischer Schaft 211 enthält einen Hohlraum in einem offenen hinteren Ende, wie dies in den 7 und 8 in strichpunktierten Linien angezeigt ist. Dieser Werkzeughalter ist so ausgebildet, dass er ein Typ ist, der mit zwei Flächen festgelegt wird, und der in seiner Position durch eine sich verjüngende äußere Umfangsfläche des konischen Schafts 211 und einer hinteren Endfläche eines Halterbereichs fixiert wird, der in der Frontseite des konischen Schafts ausgebildet ist.
Ein an dem Frontendbereich des Schiebers 26 ausgebildeter, vorstehender Schraubabschnitt 269 ist in eine Schraubbohrung 811 eingeschraubt, die definiert wird durch eine innere Umfangsfläche eines operierenden Rohres 81, das die Gestalt eines horizontalen Zylinders hat. Mehrere Klemmglieder 82 sind mit einer äußeren Umfangsfläche des operierenden Rohres 81 in Kontakt gebracht. Ein Frontendrand 821 jedes Klemmgliedes 82 ist in enger Nachbarschaft zu einem abgestuften Abschnitt 812 angeordnet, der an einer äußeren Umfangsfläche des operierenden Rohres 81 ausgebildet ist, derart, dass es an diesem abgestuften Abschnitt 812 gleiten kann. Ein hinteren Endrand 813 des operierenden Rohres 81 ist in enger Nachbarschaft zu einem abgestuften Abschnitt 822, der an einer inneren Fläche jedes Klemmglieds 82 an einem hinteren Endabschnitt davon angeformt ist und vorsteht, um an diesem abgestuften Abschnitt 822 zu gleiten. An einer äußeren Fläche des Frontendes des Klemmgliedes 82 ist wenigstens eine Klemmklaue 823 ausgebildet. Diese Klemmklaue 823 kann mit einem abgestuften Abschnitt 214 verriegelt werden, der so geformt ist, dass er von der inneren Umfangsfläche des konischen Schafts 211 des Werkzeughalters 20 vorsteht. An dem hinteren Ende jedes Klemmgliedes 82 ist zumindest eine schräge Fläche 824 vorgesehen. In dem zylindrischen Gehäuse 23 wird ein Führungsrohr 83 aufgenommen, derart, dass es mit diesen schrägen Flächen 824 korrespondiert in axialer Richtung hin- und hergehend bewegt werden kann. Eine an einem Frontende des Führungsrohrs 83 ausgebildete, schräge Führungsfläche 831 ist mit diesen schrägen Flächen 824 in gleitendem Kontakt. Zwischen dem Vorspannglied-Aufnahmeglied 84 (welches mit einem abgestuften, an einer inneren Umfangsfläche 234 des zylindrischen Gehäuses 23 ausgebildeten, Abschnitt 237 verriegelt ist) und dem Führungsrohr 83 ist eine Feder 85 eingesetzt. Eine schräge Führungsfläche 825 an der äußeren Seite jedes Klemmgliedes 82 ist mit einer schrägen Führungsfläche 240 in gleitenden Kontakt gebracht, die an der inneren Umfangsfläche 234 des zylindrischen Gehäuses geformt ist.
Ein Zwischenverbindungsrohr 86 mit einem mit einem Kühlmittelpassageweg 231 kommunizierenden Kühlmittelpassageweg 861 ist in dem Werkzeughalter 21 montiert. Wenn der Werkzeughalter 21 an der Hauptspindel 15 montiert ist, wird ein Frontendbereich dieses Zwischenverbindungsrohres 86 in eine Kühlmittelpassage 814 eingepasst (die durch das operierende Rohr 81 in dessen Mitte gebildet ist), und zwar über eine Dichtung, um so ein Kühlmittel zuzuführen.
Als nächstes wird die Vorgangsweise beim Lösen der Klemmung des Werkzeughalters 21 dieser Ausführungsform beschrieben.
7 zeigt einen klemmenden Zustand des Werkzeughalters 21, in welchen der Schieber 26, die Zugstange 36 und das operierende Rohr 81 nach rückwärts bewegt sind (in 7 nach rechts), und zwar durch die Scheibenfedern 43. Die Frontendränder 821 der Klemmglieder 82 gleiten an dem gestuften Abschnitt 812 des operierenden Rohrs 81, der hintere Endrand 813 des operierenden Rohrs 81 gleitet an den gestuften Abschnitten 822 der Klemmglieder 82, die Klemmglieder 82 werden in der radialen Richtung des operierenden Rohres 81 nach außen bewegt, und die Klemmklauen 823 sind mit dem gestuften Abschnitt 214 des Werkzeughalters 21 verriegelt, um den Werkzeughalter 20 so zu ziehen, dass die hintere Endfläche des Halterbereiches in innigen Kontakt mit der Frontendfläche des zylindrischen Gehäuses 23 gebracht wird. In dieser Situation wird die schräge Führungsfläche 831 des Führungsrohres 83 durch die schrägen Führungsflächen 824 der Klemmglieder 82 derart nach hinten bewegt, dass die Feder 85 in einem zusammengedrückten Zustand gehalten ist.
Wenn in dieser Situation die Zugstange 36 und das Vorspannglied-Aufnahmeglied 41 in Bezug auf die Zugstange 23 und das Vorspannglied-Aufnahmeglied 41 nach vorwärts bewegt werden, wird das mit dem Frontendbereich des Schiebers 26 verbundene operierende Rohr 81 wie in 8 gezeigt vorwärts bewegt. Der gestufte Abschnitt 812 des operierenden Rohrs 81 ist in einer Richtung weg von den Frontendrändern 821 der Klemmglieder 82 nach vorwärts bewegt. Weiterhin wird das Führungsrohr 83 durch die Feder 85 nach vorwärts bewegt und werden die schrägen Flächen 824 der Klemmglieder 82 durch die schräge Führungsfläche 831 derart gepresst, dass die Klemmglieder 82 in der radialen Richtung des operierenden Rohres 81 einwärts bewegt sind. Deshalb wird der hintere Endrand 813 des operierenden Rohres 81 in einer Richtung weg von dem abgestuften Abschnitt 822 derart bewegt, dass die Klemmung des Werkzeughalters 21 durch die Klemmglieder 82, wie in 8 gezeigt, gelöst wird.
Die Operation zum Klemmen des Werkzeughalters 21 wird durchgeführt in Übereinstimmung mit einer Prozedur, die entgegengesetzt ist zu der Prozedur bei der Löseoperation.
In der vorbeschriebenen Ausführungsform können auch ähnliche Effekt erzielt werden, wie sie für die erste Ausführungsform erläutert wurden.
Als nächstes wird unter Bezug auf die 9 und 10 eine weitere Ausführungsform der Erfindung erläutert.
Diese Ausführungsform ist abgestimmt auf einen anderen Typ eines Werkzeughalters 21, als die Werkzeughalter 21, die in den vorbeschriebenen zwei Ausführungsformen verwendet werden. Sie unterscheidet sich von diesen Ausführungsformen dadurch, dass die Formen einer Werkzeugmontieröffnung 231 und eines Klemmmechanismus 25 der Werkzeughalterklemmeinheit 22 verschieden sind von den Formen bei den vorhergehenden Ausführungsformen. Die weitere Ausbildung ist ähnlich wie bei den vorbeschriebenen Ausführungsformen, so dass hierauf nicht weiter eingegangen wird.
Der in dieser Ausführungsform verwendete Werkzeughalter 21 ist ein sogenannter KM-Halter. Sein konischer Schaft 211 hat einen Hohlraum mit einem offenen hinteren Ende, wie dies in den 9 und 10 in strichpunktierten Linien gezeigt ist. Dieser Werkzeughalter ist ein Typ mit zwei Oberflächenfestlegungen, derart, dass seine Position fixiert wird durch eine konische äußere Umfangsfläche des konischen Schafts 211 und eine hintere Endfläche des Halterbereichs, der an einem Frontende des konischen Schafts ausgebildet ist. Zwei voneinander in Umfangsrichtung beabstandete Verriegelungsbohrungen 215 sind in einer inneren peripheren Fläche des konischen Schafts 211 so ausgebildet, dass sie dessen äußere periphere Fläche penetrieren.
Wie in 9 gezeigt, ist an einem Frontende des Schiebers 26 ein operierender Abschnitt 270 integral ausgebildet. An einer äußeren peripheren Fläche dieses operierenden Abschnitts 270 sind eingreifende konkave Bereiche 87 zum Eingriff von Kugeln 92 ausgebildet. Weiterhin ist vorne nahe bei (in 9 links) einer Vorderseite der eingreifenden konkaven Bereiche 87 eine schräge Führungsfläche 88 gebildet, die sich bis zu den eingreifenden konkaven Bereichen 87 fortsetzt. Ein Kugelhalter 91 mit einer Durchgangsbohrung 911 ist in einer inneren peripheren Fläche des zylindrischen Gehäuses 23 so eingepasst, dass er darin an einer vorbestimmten Position fixiert ist. In einem Frontendbereich des Kugelhalters 91 sind zwei Verriegelungsöffnungen 912 zum jeweiligen Verriegeln der Kugeln 92 ausgebildet.
Die Kugeln 92 können jeweils in die Verriegelungsöffnungen 215 in dem Werkzeughalter 21 eingepasst werden.
Als nächstes wird die Operation zum Lösen der Klemmung des Werkzeughalters 21 diese Ausführungsform beschrieben.
9 zeigt eine klemmende Kondition des Werkzeughalters 21, in welcher die Zugstange 36 und das Vorspannglied-Aufnahmeglied 41 durch die Scheibenfedern 43 nach rückwärts bewegt sind, der Schieber 26 und dessen operierender Bereich 270 nach rückwärts bewegt sind, die Kugeln 92, die in den jeweiligen Halteöffnungen 912 gehalten sind, in der radialen Richtung des Kugelhalters 91 durch die schräge Führungsfläche 88 des operierenden Bereiches 270 nach außen bewegt sind, die Kugeln 92 auch jeweils in die Verriegelungsöffnungen 215 eingepasst sind, und der Werkzeughalter 21 über die Kugeln 92 so gezogen wird, dass die hinteren Endfläche des Halterbereiches in innigen Kontakt mit der Frontendfläche des zylindrischen Gehäuses 23 gebracht ist. In diesem Zustand, und falls die Zugstange 36 und das Vorspannglied-Aufnahmeglied 41 in Bezug auf die zylindrischen Gehäuse 23 und 31 gegen die Vorspannung der Scheibenfedern 43 nach vorne bewegt sind, dann werden der Schieber 26 und der operierende Bereich 270 davon, wie in 10 gezeigt, nach vorne bewegt, und wird auch die schräge Führungsfläche 88 des operierenden Bereiches 270 nach vorne bewegt. Demzufolge werden die eingreifenden konkaven Bereiche 87 in Ausrichtung auf die Kugeln 82 gebracht, und wird jeweils jede Kugel 92 von der Verriegelungsöffnung 215 zu der Verriegelungsöffnung 912 geführt, um mit den konkaven Bereichen 87 in Eingriff zu treten. Dann ist die klemmende Kondition des Werkzeughalters 21, wie in 10 gezeigt, gelöst.
Die Operation beim Klemmen des Werkzeughalters 21 wird als Prozedur durchgeführt, die der Operation beim Lösen der Klemmung entgegengesetzt ist.
In der Werkzeughalterklemmeinheit 22 dieser Ausführungsform lassen sich ähnliche Effekte erzielen, wie für die Ausführungsform gemäß 1 erläutert wurden.
Bei dem Spindelapparat von 1, und sobald der Klemmungstyp geändert wurde wie in den 7 oder 9, ist es nur erforderlich, den Werkzeughalter auszutauschen. Die anderen Teile können als gemeinsame Teile weiter verwendet werden. Beim Herstellen von Werkzeugmaschinen, welche unterschiedliche Klemmungsspezifikationen haben, können die Teile ausgenommen die der Werkzeughalterklemmeinheit 22 als allgemeine Teile weiterverwendet werden, was es ermöglicht, die Herstellungskosten zu reduzieren.
Die vorbeschriebene Ausführungsform kann ferner wie folgt modifiziert sein.
Anstelle der Scheibenfeder 43 können eine Spiral- oder Schraubenfeder oder andere Vorspannglieder eingesetzt sein.
Die Konstitution des Klemmmechanismus 25 kann pertinent modifiziert werden.
Die Ausbildung des Vorspannmechanismus 44 kann pertinent modifiziert sein.
Der Kühlmittel-Zuführpfad 64 kann weggelassen werden.
Anstelle der Fläche 315 des zylindrischen Gehäuses 31 und der Fläche 364 der Zugstange 36 kann ein anderer Drehverhinderungsbereich verwendet werden.
Obwohl vorstehend die Erfindung nur in Verbindung mit bevorzugten Ausführungsformen erläutert wurde, ist es für Fachleute auf diesem Gebiet offensichtlich, dass unterschiedliche Änderungen und Modifikationen daran ausführbar sind, die unter die vorliegende Erfindung fallen. Deshalb ist beabsichtigt, mit den anhängigen Patentansprüchen auch solche Änderungen und Modifikationen mit abzudecken, die im Sinngehalt und Schutzumfang der vorliegenden Erfindung liegen.

Claims

Werkzeughalterklemmeinheit (22) für einen Hauptspindelapparat, welche Werkzeughalterklemmeinheit (22) in einer in einer Hauptspindel (15) des Hauptspindelapparats ausgebildeten Spindelbohrung (151) montiert ist, wobei die Werkzeughalterklemmeinheit (22) gekennzeichnet ist durch: Ein zylindrisches Gehäuse (23, 31) mit einem Flanschbereich (232), der an einer Frontendfläche der Hauptspindel (15) mittels wenigstens eines Bolzens (24) angebracht ist, einen Klemmmechanismus (25) zum Klemmen eines Werkzeughalters (21) gegen eine Innenseite des zylindrischen Gehäuses (23), eine Zugstange (36) zum Spannen oder Lösen des Klemmmechanismus (25), wobei die Zugstange (36) mit einem hinteren Endbereich des zylindrischen Gehäuses (23) so verbunden ist, dass sie innerhalb eines vorbestimmten Hubbereiches hin- und hergehend bewegbar ist, ein Drehverhinderungsglied (239, 312; 315; 364) zum Verhindern, dass sich das zylindrische Gehäuse (23) und die Zugstange (36) relativ zueinander verdrehen, wobei das Drehverhinderungsglied zwischen dem zylindrischen Gehäuse (23) und der Zugstange (36) angeordnet ist, ein an einem hinteren Endbereich der Zugstange (36) angebrachtes Vorspannglied-Aufnahmeglied (41), und ein Vorspannglied (43) zum Vorspannen der Zugstange (36) in einer klemmenden Richtung, wobei das Vorspannglied (43) zwischen der hinteren Endfläche des zylindrischen Gehäuses (23) und dem Vorspannglied-Aufnahmeglied (41) zwischengeschaltet ist.
Werkzeughalterklemmeinheit für einen Hauptspindelapparat gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Drehverhinderungsglied, welches verhindert, dass sich das zy lindrische Gehäuse (23) und die Zugstange (36) relativ zueinander verdrehen, so ausgebildet ist, dass ein erster Drehverhinderungsabschnitt (239) an einer äußeren peripheren Fläche der Zugstange (36) an deren Frontendbereich in einen zweiten Drehverhinderungsabschnitt (312) eingepasst ist, der an einer inneren peripheren Fläche eines hinteren Endbereiches des zylindrischen Gehäuses (23) ausgebildet ist.
Werkzeughalterklemmeinheit für einen Hauptspindelapparat gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das zylindrische Gehäuse (23) in einer axialen Richtung und in einem Mittelbereich in eine Mehrzahl zylindrischer Gehäusestücke (23, 31) unterteilt ist, und dass ein Rotationsverhinderungsglied mit einer unregelmäßigen Struktur an einer Haftendfläche jedes zylindrischen Gehäusestücks (23, 31) vorgesehen ist, um zu verhindern, dass sich die zylindrischen Gehäusestücke relativ zueinander verdrehen.
Werkzeughalterklemmeinheit für einen Hauptspindelapparat gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein Schieber (26) des Klemmmechanismus (25) in dem zylindrischen Gehäuse (23) derart untergebracht ist, dass der Schieber (26) innerhalb eines vorbestimmten Hubbereiches hin- und hergeht, dass ein Vorsprung mit einem an einer äußeren Peripherie ausgebildeten konvexen Bereich an dem hinteren Endbereich des Schiebers (26) ausgebildet ist, dass eine Einsetzöffnung zum Einsetzen des Vorsprungs und eine Führungsnut zum Führen des konvexen Bereiches an dem Frontendbereich der Zugstange (36) ausgebildet sind, dass an einem Mittelbereich der Einsetzöffnung ein verriegelnder konkaver Bereich zum Verriegeln des konvexen Bereiches ausgebildet ist, und dass die Zugstange (36) und der Schieber (26) veranlasst werden, sich relativ zueinander zu verdrehen, derart, dass die Zugstange (36) und der Schieber (26) dadurch miteinander verbunden werden, um sich nicht mehr in einer axialen Richtung, z.B. relativ zueinander, zu bewegen.
Werkzeughalterklemmeinheit für einen Hauptspindelapparat nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein Drehverhinderungsglied zwischen dem zylindrischen Gehäuse (23) und dem Schieber (26) vorgesehen ist, um zu verhindern, dass sich das zylindrische Gehäuse und der Schieber, z.B. relativ zueinander, drehen.