DE10002263B4 - Spannvorrichtung zum axialen Festspannen eines insbesondere scheibenförmigen Werkzeugs an der Spindel eines Elektrowerkzeugs - Google Patents
Spannvorrichtung zum axialen Festspannen eines insbesondere scheibenförmigen Werkzeugs an der Spindel eines Elektrowerkzeugs Download PDFInfo
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Abstract
Spannvorrichtung zum axialen Festspannen eines Werkzeugs, insbesondere eines scheibenförmigen Werkzeugs (5), an einem Spannflansch (4) auf einer angetriebenen Spindel (1) eines Elektrowerkzeugs, wie eines Winkelschleifers, mit einer auf die Spindel aufschraubbaren Spannmutter (7) und einer damit koaxialen Spannscheibe (9) zum Beaufschlagen des Werkzeugs, die über radial verschiebliche Spreizkörper (12), welche an einen Keilraum begrenzenden Stützflächen (10, 11) an den einander zugewandten Stirnseiten der Spannmutter (7) sowie der Spannscheibe (9) zur Anlage bringbar sind, an der Spannmutter (7) axial abgestützt sowie entsprechend dem Radialhub der Spreizkörper (12) gegenüber dieser axial verschieblich ist, wobei zwischen der Spannmutter (7) und der Spannscheibe (9) ein die Spreizkörper (12) nach außen hin umgebender Betätigungsring (19) koaxial angeordnet ist, über den der Radialhub der Spreizkörper (12) steuerbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützflächen (10, 11) der Spannmutter (7) und der Spannscheibe (9) radial nach außen hin miteinander konvergierend ausgebildet sind und wenigstens ein Paar der...
Description
- Die Erfindung bezieht sich auf eine Spannvorrichtung der im Gattungsbegriff des Patentanspruchs 1 näher bezeichneten Art.
- Eine solche Spannvorrichtung ist aus der deutschen Patentschrift
DE 37 05 638 C1 bekannt. Dort sind die Stützflächen der Spannmutter und der Spannscheibe radial nach innen hin divergierend angeordnet und bilden einen radial nach innen hin sich verjüngenden Keilraum, in dem die Spreizkörper radial verschieblich angeordnet sind. Die Beaufschlagung der Spreizkörper erfolgt mittels Rollkörpern, die auf Bahnen wälzen, die an der Außenseite der Stützkörper und an der Innenseite des Betätigungsringes vorhanden sind. Die Radialverschiebung der Spreizkörper und damit die Axialbeweglichkeit der Spannscheibe gegenüber der Spannmutter wird dadurch ermöglicht, daß sich in der Rollbahn an der Innenseite des Betätigungsringes radial nach außen hin liegende Einbuchtungen befinden, in welche die Rollkörper eintauchen können. Eine zwangsweise Steuerung der Rollkörper und der Spreizkörper beim Verdrehen des Betätigungsringes in der Entspann-Drehrichtung ist bei der bekannten Spannvorrichtung nicht vorgesehen. - Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Spannvorrichtung der gattungsgemäßen Art zu schaffen, bei der der Radialhub der Spreizkörper über den Betätigungsring in beiden Hubrichtungen zwangsgesteuert ist.
- Diese Aufgabe wird bei einer Spannvorrichtung der gattungsbildenden Art nach der Erfindung durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.
- Für die Erfindung ist wesentlich, daß über den Kniehebel, der jeweils ein Paar der Spreizkörper miteinander verbindet und der mittels des Mitnehmers mit dem Betätigungsring gekoppelt ist, beim Verdrehen des Betätigungsrings die Spreizkörper zwangsweise bewegt werden. Dies ist vor allem für das Lösen der Spannvorrichtung wichtig, um die Spreizkörper aus der zwischen den Stützflächen der Spannmutter und der Spannscheibe verkeilten Position radial nach innen hin zurückziehen zu können. Hierbei ist es nicht erforderlich, daß über die Arme des Kniehebels die Spreizkörper exakt in radialer Richtung bewegt werden, entscheidend ist lediglich, daß die erzwungene Bewegung eine merkliche Radialkomponente hat. So läßt sich auch im Störfalle bei Verschmutzung und/oder Korrosion die Spannvorrichtung noch lösen. Denn insbesondere können im Bereich der gestreckten Lage der die Spreizkörper tragenden Arme mittels des Kniehebelsprinzips erhebliche Kräfte zum Verschieben der Spreizkörper aufgebracht werden, die durch Umlenkung der Drehkraft, die auf den Betätigungsring von Hand ausgeübt wird, erzeugt werden.
- Vorteilhafte Ausgestaltungsmerkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
- Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung an einem Ausführungsbeispiel noch näher erläutert. Dabei zeigen:
-
1 eine Draufsicht auf eine Spannvorrichtung in Gestalt einer Schnellspannmutter unter Weglassen der Spannscheibe, -
2 einen Schnitt durch die Schnellspannmutter nach1 entlang der Linie II-II, -
3 eine der1 entsprechende Darstellung der Schnellspannmutter jedoch entsprechend der Spreizlage und -
4 einen Schnitt durch die Schnellspannmutter gemäß3 entlang der Linie III-III. - Im einzelnen erkennt man in der Zeichnung neben der Schnittdarstellung in den
2 und4 eine Werkzeugspindel1 eines Winkelschleifers, die ein abgesetztes Ende2 mit einem Außengewinde3 hat. Auf die Spindel1 ist ein Spannflansch4 aufgesetzt, gegen den ein scheibenförmi ges Werkzeug5 , insbesondere eine Schleifscheibe, zur Anlage gebracht werden kann. Verspannt wird das Werkzeug5 gegen den Spannflansch4 mittels einer Schnellspannmutter6 , die im Schnitt mit ausgezogenen Linien in den2 und4 wiedergegeben ist. - Die Schnellspannmutter
6 weist eine Spannmutter7 mit einem Nabenteil8 auf, über das die Spannmutter7 auf das Gewinde3 am Ende2 der Spindel1 aufgeschraubt werden kann. Entsprechend ist die Durchgangsbohrung der Nabe8 mit einem Innengewinde versehen. Auf dem Nabenteil8 der Spannmutter7 ist eine Spannscheibe9 axial verschieblich aufgenommen, über welche das Werkzeug5 in der Spannlage beaufschlagt wird. - In axialer Richtung können die Spannmutter
7 und die Spannscheibe9 gespreizt werden, so kann die Spannscheibe9 den in2 dargestellten minimalen Abstand von der Spannmutter7 haben, während in4 der maximale Abstand der Spannscheibe9 von der Spannmutter7 wiedergegeben ist. An den inneren, einander zugekehrten Stirnseiten haben die Spannmutter7 und die Spannscheibe9 Stützflächen10 und11 , die entweder durch konische Flächen oder durch Keilflächen gebildet sind. Die Stützflächen10 und11 konvergieren miteinander in radialer Richtung nach außen hin und schließen so zwischen sich einen Keilraum ein, der sich in radialer Richtung nach außen hin verjüngt. In diesem Keilraum sind Spreizkörper12 angeordnet, die, wie die1 und3 erkennen lassen, aus länglichen Trägern bestehen. Es sind zwei solcher Spreizkörper12 vorhanden, die miteinander parallel ausgerichtet sind und jeweils an ihren beiden En den Spreizelemente13 haben, die an den Stützflächen10 und11 von Spannmutter7 und Spannscheibe9 anliegen. - Aus den in den
1 und2 gezeigten Positionen können die Spreizkörper12 in radialer Richtung nach außen hin bewegt werden, und aufgrund der Keilwirkung, welche die Spreizkörper12 im Keilraum zwischen den Stützflächen10 und11 ausüben, werden die Spannmutter7 und die Spannscheibe9 in axialer Richtung voneinander wegbewegt. Hierbei bleibt die miteinander parallele Lage der trägerförmigen Stützkörper12 erhalten, die bezogen auf die kreisrunde Spannmutter7 und Spannscheibe9 sich außermittig jeweils entlang einer Kreissehne erstrecken. Die Enden13 der Stützkörper12 sind derart konturiert, daß sie an den Stützflächen10 und11 der Spannmutter7 und der Spannscheibe9 flächig anliegen. - Die Spreizkörper
12 können in radialer Richtung nicht nur nach außen hin sondern auch nach innen hin, also aufeinander zu, bewegt werden. Dazu sind zwei Kniehebel14 vorgesehen, die im wesentlichen spiegelsymmetrisch zu derjenigen Diametralen ausgebildet sind, die parallel mit der Längsrichtung der länglichen Spreizkörper12 ist. Jeder der Kniehebel14 hat entsprechend zwei gleich lange Arme15 , die mittels eines Kniegelenkes16 an ihren einen Enden gelenkig miteinander verbunden sind, wobei dieses Kniegelenk16 auf der mit den Spreizkörpern12 parallelen Diametralen liegt. Die zweiten Enden der Arme15 der Kniehebel14 stehen jeweils mittels einer Gelenkverbindung18 nach Art von Kugel und Pfanne in Eingriff mit den Spreizkörpern12 nahe deren Enden an den nach innen hin liegenden Seiten. Werden die Kniegelenke16 der Kniehebel14 entsprechend der Darstellung von1 radial nach innen hin bewegt, dann werden die Spreizkörper12 in radialer Richtung voneinander weg nach außen hin verschoben. Entsprechend umgekehrt bei einem Zug an den Kniegelenken16 in radialer Richtung nach außen hin werden die Spreizkörper12 radial nach innen hin aufeinander zu verschoben. - In der radial nach innen hin verlagerten Position der Kniegelenke
16 nehmen die Kniehebel14 eine gestreckte Lage ein, in der die beiden Arme15 im wesentlichen geradlinig fluchtend miteinander ausgerichtet sind, aber genau genommen einen schwachen stumpfen Winkel miteinander einschließen, wie3 zeigt. Hierbei ist das Kniegelenk16 von außen radial nach innen hin über den Totpunkt hinaus bewegt, in welchem sich der maximale Spreizhub, also der größte Abstand zwischen den beiden Spreizkörpern12 ergibt. In dieser Position können die Arme15 an der Nabe8 der Spannmutter7 anschlagen, womit sich bei einer Abstützung der Spreizkörper12 radial nach innen hin eine Sicherung gegen ein weiteres Einknicken der Arme15 der Kniehebel14 ergibt. Dadurch wird in der beinahe gestreckten Lage der Kniehebel14 eine Stabilisierung erreicht, die es verhindert, daß sich die Kniehebel14 mit ihren Armen15 wieder in die winklige Position selbsttätig zurückbewegen, die in1 dargestellt ist. - Für die Kniehebel
14 und damit für die Spreizkörper12 ist eine Zwangssteuerung vorgesehen, die über einen Betätigungsring19 bewirkt wird. Der Betätigungsring19 ist koaxial mit der Spannmutter7 und der Spannscheibe9 , und er umgibt diese beiden Scheiben7 und9 entlang deren Umfang. An zwei einander diametral gegenüberliegenden Stellen hat der Betätigungsring19 nach innen hin vorstehende Mitnehmer20 in Gestalt jeweils einer kulissenartigen Lasche, in die eine Kurve21 in der Form eines Schlitzes eingearbeitet ist. Der Begriff Kurve ist hier als Steuerkurve zu verstehen und besagt keinesfalls, daß die Kurve21 nicht auch einen überwiegend geradlinigen Verlauf haben kann, wie es in den1 und3 zu erkennen ist. Entscheidend ist lediglich, daß die Kurve21 an jeder Stelle gegenüber der Radialrichtung eine Neigung aufweist, um einen in die Kurve21 eingreifenden Kulissenstein in radialer Richtung verschieben zu können. Bei diesem Kulissenstein handelt es sich um eine Verlängerung der Gelenkachsen17 der Kniegelenke16 , die in Umfangsrichtung fixiert sind und sich somit – wie vorstehend schon beschrieben – nur in exakter radialer Richtung ohne Querkomponente bewegen können. Während in1 der Betätigungsring19 entgegen dem Uhzeigersinn verdreht, dann muß zwangsläufig die in die Kurve21 eingreifende Verlängerung der Gelenkachse17 der Kniegelenke16 der Kniehebel14 von ihrer äußeren Lage radial nach innen hin wandern. Dementsprechend werden die Arme15 der Kniehebel14 in eine immer mehr gestreckte Lage überführt, bis sie nach Überschreiten des vorstehend erläuterten Totpunktes die in3 dargestellte Position einnehmen. Hierbei greifen die Verlängerungen der Gelenkachsen17 der Kniehebel14 in einen Abschnitt22 der Kurve21 ein, der eine solche Neigung gegenüber der Radialrichtung hat, daß bei entsprechend auf die Kniehebel14 über die Spreizkörper12 einwirkenden Kräften sich der Ring19 nicht selbsttätig verdrehen kann. - Damit die Spannmutter
7 und die Spannscheibe9 in unbela stetem Zustand selbsttätig ihre Spreizlage mit größtem Abstand voneinander einnehmen ist der Ring19 mittels einer in Umfangsrichtung wirkenden Druckfeder16 an der Spannmutter7 abgestützt. Dazu hat der Betätigungsring19 einen radial nach innen hin vorstehenden Nocken24 und weist die Spannmutter7 an ihrer Innenseite ein Widerlager25 auf, welches in der Schwenkebene des Nockens24 angeordnet ist. Zwischen diesem Nocken24 und dem Widerlager26 an der Spannmutter7 ist die Druckfeder26 angeordnet. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel ist an zwei einander diametral gegenüberliegenden Stellen des Betätigungsringes19 eine solche Vorrichtung mit einer Feder26 vorgesehen. - Um das Auswandern der Spreizkörper
12 voneinander weg zu unterstützen, können an der Innenseite der Spreizkörper12 bogenförmige Blattfedern23 vorgesehen sein, die sich auf dem Umfang der Nabe8 der Spannmutter7 abstützen. Unterhalb der Federn23 sind in den Darstellungen von1 und3 noch Abflachungen27 an der Nabe8 der Spannmutter7 zu erkennen, die für eine verdrehsichere Aufnahme der Spannscheibe9 vorgesehen sind, die entsprechende Gegenkonturen an ihrer Durchgangsbohrung aufweist. - Die Schnellspannmutter
6 wird in der gespreizten Lage von Spannmutter7 und Spannscheibe9 zur Anlage an dem betreffenden scheibenförmigen Werkzeug5 gebracht, wobei das Festziehen von Hand über den Betätigungsring19 erfolgt. Zum Lösen in der Spannlage wird der Betätigungsring19 aus der in3 gezeigten Position im Uhrzeigersinn gedreht, dadurch wandern die Spreizkörper12 in radialer Richtung nach innen hin und entlasten die Spannscheibe9 . Danach kann die Schnellspannmutter6 leicht von Hand von dem Ende2 der Spindel1 abgeschraubt werden.
Claims (12)
- Spannvorrichtung zum axialen Festspannen eines Werkzeugs, insbesondere eines scheibenförmigen Werkzeugs (
5 ), an einem Spannflansch (4 ) auf einer angetriebenen Spindel (1 ) eines Elektrowerkzeugs, wie eines Winkelschleifers, mit einer auf die Spindel aufschraubbaren Spannmutter (7 ) und einer damit koaxialen Spannscheibe (9 ) zum Beaufschlagen des Werkzeugs, die über radial verschiebliche Spreizkörper (12 ), welche an einen Keilraum begrenzenden Stützflächen (10 ,11 ) an den einander zugewandten Stirnseiten der Spannmutter (7 ) sowie der Spannscheibe (9 ) zur Anlage bringbar sind, an der Spannmutter (7 ) axial abgestützt sowie entsprechend dem Radialhub der Spreizkörper (12 ) gegenüber dieser axial verschieblich ist, wobei zwischen der Spannmutter (7 ) und der Spannscheibe (9 ) ein die Spreizkörper (12 ) nach außen hin umgebender Betätigungsring (19 ) koaxial angeordnet ist, über den der Radialhub der Spreizkörper (12 ) steuerbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützflächen (10 ,11 ) der Spannmutter (7 ) und der Spannscheibe (9 ) radial nach außen hin miteinander konvergierend ausgebildet sind und wenigstens ein Paar der Spreizkörper (12 ) vorhanden ist, wobei diese beiden Spreizkörper (12 ) an den Armen (15 ) eines Kniehebels (16 ) angeordnet sind, und daß innen am Betätigungsring (19 ) ein Mitnehmer (20 ) angeordnet ist, der mit dem Kniegelenk (16 ) zwischen den Armen (15 ) des Kniehebels (14 ) so verbunden ist, daß beim Drehen des Betätigungsringes (19 ) relativ zur Spannmutter (7 ) in deren Aufschraubdrehrichtung das Kniegelenk (16 ) in radialer Richtung unter Strecken des Kniehebels (14 ) bewegt wird. - Spannvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der axial gespreizten Lage der Spannmutter (
7 ) und Spannscheibe (9 ) die Arme (15 ) des Kniehebels (14 ) eine gerade durchgehende, gestreckte Lage einnehmen. - Spannvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, in der axial gespreizten Lage der Spannmutter (
7 ) und Spannscheibe (9 ) die Arme (15 ) des Kniehebels (14 ) über den Totpunkt des maximalen Spreizhubs hinaus geringfügig hinweg geschwenkt und durch einen Anschlag entgegen einem weiteren Einknicken abgestützt sind. - Spannvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannmutter (
7 ) ein den Kniehebel (14 ) untergreifendes Nabenteil (18 ) hat, an dem zumindest einer der Arme (15 ) des Kniehebels (14 ) in der Spreizlage anschlägt. - Spannvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die zwei Arme (
15 ) des Kniehebels (14 ) gleich lang und spiegelsymmetrisch zu einer Diametralen des Betätigungsringes (19 ) angeordnet sind. - Spannvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, an der Innenseite des Betätigungsringes (
19 ) ein Nocken (24 ) vorsteht, in dessen Schwenkebene ein an der Spannmutter (7 ) angeordnetes Widerlager (25 ) liegt, zwischen dem und dem Nocken (24 ) eine den Betätigungsring (19 ) in Richtung der Spreizlage von Spannmutter (7 ) und Spannscheibe (9 ) beaufschlagende Feder (26 ) angeordnet ist. - Spannvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Arme (
15 ) des Kniehebels (14 ) außermittig im Innern des Betätigungsringes (19 ) angeordnet sind und in gestreckter Lage entlang einer Sehne des Betätigungsringes (19 ) sich erstrecken. - Spannvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Spreizkörper (
12 ) zwei miteinander parallele Träger jeweils mit Spreizelementen (13 ) an beiden Enden sind und an den einander gegenüberliegenden, zugekehrten Seiten der Spreizkörper (12 ) jeweils nahe deren Enden zwei Kniehebel (14 ) mit ihren Armen (15 ) in drehsymmetrischer Anordnung zueinander angelenkt sind. - Spannvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Spreizkörpern (
12 ) und der Nabe (8 ) der Spannmutter (7 ) die Spreizkörper (12 ) radial nach außen hin beaufschlagende Federn (23 ) angeordnet sind. - Spannvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Mitnehmer (
20 ) am Betätigungsring (19 ) aus einer kulissenartigen Lasche mit einer relativ zur Radialrichtung geneigten, schlitzförmigen Kurve (21 ) besteht, in die ein Vorsprung nach Art eines Kulissensteins am Kniegelenk (16 ) eingreift. - Spannvorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der in die Kurve (
21 ) des Mitnehmers (20 ) eingreifende Vorsprung aus einer Verlängerung der Achse (17 ) des Kniegelenks (16 ) besteht. - Spannvorrichtung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Kurve (
21 ) des Mitnehmers (20 ) an ihrem in radialer Richtung inneren Ende einen abgewinkelten, der gestreckten Lage des Kniehebels (14 ) zugeordneten Abschnitt (22 ) hat, dessen Neigung relativ zur Radialrichtung entgegengesetzt der der übrigen Kurve (21 ) ist.
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