DE10039739A1 - Elektrowerkzeug mit Schnellspanneinrichtung - Google Patents
Elektrowerkzeug mit SchnellspanneinrichtungInfo
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Elektrowerkzeug, insbesondere einen Winkelschleifer, mit einer Schnellspanneinrichtung, bei dem ein Werkzeug (30) zwischen einem Spannflansch (28) und einem Gegenflansch (26) verspannbar ist. Derartige Schnellspanneinrichtungen sind üblicherweise mit einem Betätigungselement (31) versehen, bei dessen Überführung von einer Spannstellung in eine Lösestellung die Verspannung aufgehoben wird. Bei der erfindungsgemäßen Schnellspanneinrichtung wird das Betätigungselement (31) selbsttätig und kontrolliert in die Spannstellung zurückgeführt, wenn es sich in der Lösestellung befindet und versehentlich der Motor (16) des Elektrowerkzeugs eingeschaltet wird. Hierzu greift ein am Betätigungselement (31) ausgebildeter Exzenter (52) mit seiner Lauffläche (56) an einem Nocken (58) derart an, daß er bei stehendem Motor (16) den Exzenter (52) aufgrund der zwischen dem Nocken (58) und der Lauffläche (56) wirkenden Reibungskraft festhält. Eine durch Einschalten des Motors verursachte Rotation des Nockens (58) vermindert die Reibungskraft so, daß der in der Lösestellung von einem elastischen Anpreßmittel (42) beaufschlagte Nocken (58) das Betätigungselement (31) selbsttätig in die Spannstellung überführt.
Description
Die Erfindung betrifft ein Elektrowerkzeug, insbesondere einen
Winkelschleifer, das eine Schnellspanneinrichtung zur Befesti
gung eines Werkzeuges an einer Spindel aufweist mit einem
Spannflansch und einem Gegenflansch, zwischen denen das Werk
zeug unter der Wirkung eines elastischen Anpreßmittels drehfest
verspannbar ist, einem Betätigungselement, das zwischen einer
Spannstellung und einer Lösestellung bewegbar ist, wobei in der
Lösestellung die Verspannung zwischen dem Gegenflansch und dem
Spannflansch entgegen der Wirkung des elastischen Anpreßmittels
aufgehoben ist, und einem auf den Spannflansch wirkenden Noc
ken, der zumindest in der Lösestellung durch einen Motor des
Elektrowerkzeugs in Rotation versetzbar ist und an den zumin
dest bei Überführung des Betätigungselements von der Spannstel
lung in die Lösestellung eine am Betätigungselement ausgebilde
te Lauffläche angreift, wodurch eine Bewegung des Betätigungs
elements in eine axiale Verschiebung des Spannflansches umsetz
bar ist und der in der Lösestellung bei stehendem Motor das Be
tätigungselement unter Ausnutzung einer zwischen dem Nocken und
der Lauffläche wirkenden Reibungskraft festhält.
Ein derartiges Elektrowerkzeug ist aus der EP 0 152 564 A2 be
kannt. Dieses bekannte Elektrowerkzeug weist eine Schnellspann
einrichtung auf, mit der scheibenförmige Werkzeuge, z. B.
Schleifscheiben oder Kreissägeblätter, zügig und bequem ausge
wechselt werden können. Die Schnellspanneinrichtung umfaßt zu
diesem Zweck einen als Mutter ausgebildeten Spannflansch und
einen Gegenflansch, zwischen denen das scheibenförmige Werkzeug
verspannt wird. Der Spannflansch ist dabei auf einen Spannbol
zen aufgeschraubt, der in einer vom Motor des Elektrowerkzeugs
angetriebenen Hohlspindel drehfest, aber in axialer Richtung
beweglich angeordnet ist. Der Spannbolzen ist gegenüber der
Hohlspindel mittels einer Feder derart verspannt, daß aufgrund
der Federwirkung der am Spannbolzen aufgeschraubte Spannflansch
zum Gegenflansch hin gezogen wird.
Durch Überführen eines als Drehhebel ausgeführten Betätigungs
elements von einer Spann- in eine Lösestellung läßt sich die
Verspannung zwischen dem Spannflansch und dem Gegenflansch auf
heben. Am Drehhebel ist hierzu ein zylindrischer Stutzen ausge
bildet, der in das Gehäuse des Elektrowerkzeugs eingeschraubt
ist. Bei Betätigung des Drehhebels wird der Stutzen weiter in
das Gehäuse eingeschraubt, bis er schließlich an dem dem Stut
zen zugewandten Ende des Spannbolzens angreift und diesen, zu
sammen mit dem daran angeschraubten Spannflansch, hinunter
drückt. Damit wird die Verspannung zwischen dem Spannflansch
und dem Gegenflansch aufgehoben, so daß sich der Spannflansch
nun von Hand von dem Spannbolzen abschrauben läßt. Anschließend
kann das Werkzeug gegen ein anderes Werkzeug ausgetauscht wer
den.
Beim Betrieb derartiger Elektrowerkzeuge hat sich allerdings
gezeigt, daß Benutzer gelegentlich aus Nachlässigkeit oder auch
aus Neugierde den Motor des Elektrowerkzeugs anschalten, obwohl
sich der Drehhebel noch in der Lösestellung befindet. Zwar kann
dies auch dann, wenn der Spannflansch nur lose auf den Spann
bolzen aufgeschraubt ist, nicht zu einem Lösen des Werkzeugs
und damit zu einer Gefährdung des Benutzers führen. Da sich je
doch der Ansatz nach wie vor in seiner abgesenkten Position be
findet, drückt er mit seiner Unterseite von oben auf den Spann
bolzen, der nun nach dem Einschalten des Motors mit hoher Ge
schwindigkeit rotiert. Aufgrund der vergleichsweise hohen Kräf
te kann es dabei zu Verschweißungen oder Verformungen kommen.
Bei der aus der EP 0 152 564 A2 bekannten Schnellspannein
richtung sind nun die Reibungsverhältnisse zwischen den einan
der zugewandten Flächen des Ansatzes und des Spannbolzens so
gewählt, daß beim Anlaufen des Motors die Reibungskraft zwi
schen den beiden Flächen ausreicht, um den Drehhebel in die
Spannstellung zu überführen. Der Drehhebel wird also bei einer
derartigen Fehlbedienung selbsttätig wieder in die Spannstel
lung zurückgeführt.
Es hat sich allerdings gezeigt, daß diese Rückführbewegung des
Drehhebels relativ schlecht kontrollierbar ist. Zum einen näm
lich wird durch das Anlaufen des Motors ein relativ starkes
Drehmoment auf den Drehhebel übertragen, da die zu Beginn vor
handene Haftreibung zwischen den beiden beteiligten Flächen ei
nen großen Kraftübertrag ermöglicht. Dadurch setzt das selbst
tätige Zurückführen mit einer sehr ruckhaften Bewegung ein, die
Anlaß zu Unfällen geben kann.
Zum anderen verändern sich die Reibverhältnisse zwischen den
beiden beteiligten Oberflächen nach einiger Zeit, da der Kraft
übertrag gerade unter Ausnutzung der Reibungskraft erfolgt und
somit eine Abnutzung der Oberflächen unvermeidlich ist. Dies
hat zur Folge, daß sich auch die Kraftübertragung und damit die
Art der Bewegung des Drehhebels mit der Zeit verändert.
Aus der EP 0 650 805 B1 ist ein anderes Elektrowerkzeug be
kannt, das mit einer ähnlichen Schnellspanneinrichtung versehen
ist. Das Betätigungselement ist dort allerdings als Schwenk
hebel ausgeführt, der fest mit einem Exzenter verbunden ist.
Beim Umlegen des Schwenkhebels drückt der Exzenter einen dreh
fest, aber axialbeweglich geführten Druckkopf herab, bis dieser
schließlich auf einem Druckstück aufsitzt, in das der Spann
flansch über einen Gewindebolzen eingeschraubt ist. Wird der
Spannhebel weiter umgelegt, so drückt schließlich der Druckkopf
das Druckstück und damit auch den Spannflansch entgegen der
Wirkung von Tellerfedern nach unten.
Bei diesem bekannten Elektrowerkzeug ist der Schwenkhebel über
eine Schaltstange mit einem Schalter zum Einschalten des Motors
derart verbunden, daß der Motor nur dann eingeschaltet werden
kann, wenn sich das Betätigungselement in der Spannstellung be
findet. Mit dieser Maßnahme wird verhindert, daß dann, wenn
sich das Betätigungselement in der Lösestellung befindet, der
abgesenkte Druckkopf mit seiner Unterseite von oben auf das
Druckstück drückt, das nach dem Einschalten des Motors mit ho
her Geschwindigkeit rotieren würde. Ohne eine derartige Maßnah
me würde es aufgrund der vergleichsweise hohen Kräfte zu Ver
schweißungen oder Verformungen zwischen dem Druckkopf und dem
Druckstück (oder einer darauf befestigten Reibplatte) kommen.
Die mechanische Verbindung zwischen dem Betätigungselement und
dem Schalter zum Einschalten des Motors ist allerdings kon
struktiv vergleichsweise aufwendig.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Elektrowerkzeug der
eingangs genannten Art derart weiterzubilden, daß Schäden zu
verlässig vermieden werden, wenn der Motor des Elektrowerkzeugs
aufgrund einer Fehlbedienung in der Lösestellung des Betäti
gungselements eingeschaltet wird. Das Elektrowerkzeug soll den
noch konstruktiv einfach aufgebaut und kostengünstig herstell
bar sein.
Bei einem gattungsgemäßen Elektrowerkzeug wird diese Aufgabe
dadurch gelöst, daß der Nocken und die Lauffläche derart auf
einander abgestimmt sind, daß in der Lösestellung eine durch
Einschalten des Motors verursachte Rotation des Nockens die
Reibungskraft zwischen dem Nocken und der Lauffläche so vermin
dert, daß der in der Lösestellung vom elastischen Anpreßmittel
beaufschlagte Nocken das Betätigungselement selbsttätig aus der
Lösestellung zur Spannstellung hin bewegt.
Das der Erfindung zugrunde liegende Lösungsprinzip zeichnet
sich folglich dadurch aus, daß zum Zurückführen des Betäti
gungselements in seine Spannstellung nicht ein vom Motor er
zeugtes Drehmoment, sondern vielmehr der von den elastischen
Anpreßmitteln über den Nocken auf das Betätigungselement ausge
übte Druck ausgenutzt wird. Solange der Nocken jedoch ruht,
hält die zwischen dem Nocken und der Lauffläche wirkende Haf
treibungskraft das Betätigungselement in der Lösestellung fest.
Erst wenn der Nocken beim Anlaufen des Motors in Rotation ver
setzt wird, geht die Haftreibung in die deutlich kleinere
Gleitreibung über, die dann nicht mehr ausreicht, das Betäti
gungselement in der Lösestellung festzuhalten. Der Motor be
wirkt also lediglich eine Änderung der Reibungsverhältnisse
zwischen dem Nocken und der Lauffläche; ein Kraftübertrag vom
Motor auf das Betätigungselement findet hingegen - zumindest in
nennenswertem Umfang - nicht statt.
Gegenüber der in der eingangs erwähnten EP 0 152 564 A2 bekann
ten Spanneinrichtung hat dieses Prinzip den entscheidenden Vor
teil, daß die Geschwindigkeit des Betätigungselements beim Zu
rückführen praktisch nicht mehr von der Motordrehzahl, sondern
nur noch von konstruktiv festlegbaren, zeitlich weitgehend un
veränderlichen Parametern abhängt.
Bei diesen Parametern handelt es sich insbesondere um die von
den elastischen Anpreßmitteln erzeugte Druckkraft, das Träg
heitsmoment des Betätigungselements, die Richtung, mit der der
Nocken über die Lauffläche am Betätigungselement angreift, so
wie natürlich die Reibungsverhältnisse zwischen dem Nocken und
der Lauffläche. Letztere hängen ihrerseits sowohl von der Art
der verwendeten Werkstoffe als auch von deren Oberflächenbe
schaffenheit ab.
Unter einem Spann- und einem Gegenflansch wird hier im übrigen
jedes Bauteil verstanden, daß geeignet ist, ein Werkzeug auf
einer Welle festzuklemmen. Bei dem Spannflansch kann es sich
insbesondere um eine herkömmliche Schraubenmutter handeln, die
auf die Welle aufgeschraubt ist.
Die Begriffe Spann- und Lösestellung sind vorliegend nicht in
dem eingeschränkenden Sinne zu verstehen, daß damit eine genau
definierte Position bezeichnet sein soll. Unter der Spannstel
lung ist vielmehr jede Position, also auch ein größerer Positi
onsbereich, des Betätigungselements zu verstehen, bei dem eine
zumindest teilweise Verspannung von Spannflansch und Gegen
flansch erzielt wird. Entsprechend sind mit der Lösestellung
alle Positionen bezeichnet, bei denen keine Verspannung mehr
zwischen dem Spannflansch und dem Gegenflansch besteht. Wenn
also von einer Bewegung des Betätigungselements aus der Löse
zur Spannstellung hin gesprochen wird, so bedeutet dies letzt
lich, daß das Betätigungselement so weit bewegt wird, bis die
Verspannung zumindest teilweise eingetreten ist. Dies führt um
gekehrt zu einer Entlastung der Bauteile der Schnellspannein
richtung, so daß zusätzliche, vom Motor erzeugte Kräfte prak
tisch nicht mehr zu Beschädigungen führen können.
Als Nocken wird hier jedes Bauteil verstanden, welches zur
Kraftübertragung an einer an einem anderen Bauteil ausgebilde
ten Fläche, hier Lauffläche genannt, angreift. Eine besondere
Form soll mit dem Begriff Nocken nicht impliziert werden. Die
Lauffläche selbst kann eben, aber auch beliebig gekrümmt sein,
wobei die Krümmungen auch als Steigungen einer abgewickelten
Lauffläche angesehen werden können.
Besonders bevorzugt ist es dabei, wenn die Lauffläche wenig
stens zwei Abschnitte unterschiedlicher Steigung aufweist.
Dies hat den Vorteil, daß sich durch Variation der Steigung der
Lauffläche sich das Bewegungsverhalten des Betätigungselements
beim selbsttätigen Zurückführen in die Spannstellung in be
stimmten Grenzen konstruktiv beeinflussen läßt. Die Steigung
beeinflußt nämlich die Richtung, mit der der Nocken über die
Lauffläche am Betätigungselement angreift. Möglich ist bei
spielsweise eine Festlegung der Laufflächensteigung, bei der
das Betätigungselement mit annähernd konstanter Geschwindigkeit
von der Lösestellung in die Spannstellung überführt wird.
Bei einer bevorzugten Weiterbildung dieser Ausführung ist die
Steigung der Lauffläche in der Lösestellung des Betätigungsele
ments kleiner ist als die Steigung der Lauffläche in der Spann
stellung.
Dadurch läßt sich erreichen, daß die Kraftübertragung auf das
Betätigungselement zunächst gering ist, so daß die Rückführbe
wegung in die Spannstellung langsam eingeleitet wird. Danach
nimmt die Steigung der Lauffläche zu, so daß das Betätigungs
element stärker beschleunigt. Dies kann beispielsweise dann
vorteilhaft sein, wenn das Betätigungselement in der Spannstel
lung eingerastet werden kann. Die Geschwindigkeit des Betäti
gungselements kann dann ggf. ausreichen, um den Rastwiderstand
zu überwinden.
Bei einer anderen vorteilhaften Ausführung der Erfindung weist
die Lauffläche wenigstens zwei Abschnitte unterschiedlicher
Oberflächenbeschaffenheit auf.
Dies hat den Vorteil, daß dadurch auch nach dem Einsetzen der
Zurückführbewegung Einfluß auf die Reibungsverhältnisse genom
men werden kann. So kann z. B. vorgesehen sein, daß die Laufflä
che mit einen aufgerauhten Abschnitt aufweist, der die Gleitrei
bung derart erhöht, daß das selbständige Zurückschwenken des
Betätigungselements gebremst oder zumindest einer weiteren
Beschleunigung entgegengewirkt wird. Die Oberflächenbeschaffen
heit kann auch durch Beschichtung verändert werden.
Bei einer besonders bevorzugten Ausführung der Erfindung ist
die Lauffläche die Abrollfläche eines am Betätigungselement
ausgebildeten, um eine Drehachse drehbar gelagerten Exzenters.
Dies hat den Vorteil, daß die Lauffläche sozusagen um den Ex
zenter herum aufgewickelt ist und auf diese Weise einen wesent
liche geringeren "Raumbedarf" hat, als dies bei einer ebenen
Lauffläche der Fall ist, wie sie z. B. an einem als Schieber
ausgebildeten Betätigungselement ausgebildet sein kann. Das Be
tätigungselement kann beispielsweise einen seitlich am Exzenter
ausgebildeten Drehknopf aufweisen, mit dem sich der Exzenter um
seine Drehachse verdrehen läßt.
Bei einer bevorzugten Weiterbildung dieser Ausführung umfaßt
jedoch das Betätigungselement einen an der Exzenterwelle befe
stigten Schwenkhebel, der um die Drehachse des Exzenters
schwenkbar ist.
Die Verwendung eines Schwenkhebels hat den Vorteil, daß sich
damit wesentlich größere Drehmomente aufbringen lassen, als
dies etwa mit einem Drehknopf der Fall ist. Zudem wird durch
die ausladende Schwenkbewegung des Schwenkhebels beim selbsttä
tigen Zurückführen von der Löse- in die Spannstellung dem Be
nutzer deutlich angezeigt, daß er es unterlassen hat, den
Schwenkhebel vor dem Betätigen des Elektrowerkzeugs in die
Spannstellung zu bringen. Die Befestigung des Schwenkhebels am
Exzenter kann auch über einen Freilauf erfolgen. Wenn sich das
Betätigungselement in der Lösestellung befindet, bewegt sich
beim Anlaufen des Motors nur der Exzenter, nicht aber der
Schwenkhebel zurück zur Spannstellung hin.
Bei einer anderen vorteilhaften Weiterbildung dieser Ausführung
beträgt die Exzentrizität des Exzenters zwischen 1% und 20%
des größten Durchmessers der Exzenters.
Es hat sich gezeigt, daß mit einer derart gewählten Exzentrizi
tät des Exzenters eine besonders zuverlässige Kraftübertragung
im Sinne des Erfindungsprinzips erzielbar ist.
Bei einer anderen bevorzugten Ausführung der Erfindung ist der
Exzenter in Richtung der Drehachse des Exzenters versetzt zur
Drehachse des Nockens angeordnet.
Ein derartiger Querversatz führt dazu, daß beim Einschalten des
Motors in der Lösestellung der sich drehende Nocken ein zusätz
liches Drehmoment auf den Exzenter überträgt, das nicht auf die
elastischen Anpreßmittel, sondern auf die Drehung des Nockens
als solche zurückgeht. Ob dieses zusätzliche Drehmoment das von
den elastischen Anpreßmitteln erzeugte Drehmoment unterstützt
oder diesem entgegenwirkt, hängt davon ab, zu welcher Seite hin
der Exzenter in Richtung der Exzenterdrehachse versetzt ange
ordnet ist. Vorzugsweise ist der Versatz so gewählt, daß das
von den elastischen Anpreßmitteln erzeugte Drehmoment unter
stützt wird, um eine zusätzliche Beschleunigung des Betätigung
selements zu erzielen.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführung der Erfindung weisen
die Oberflächen des Nockens und der Lauffläche eine Vickershär
te von mehr als 54, vorzugsweise etwa 64, und eine Rauhtiefe Rz
zwischen 0,2 µm und 8 µm auf.
Hierdurch ist aufgrund der großen Härte eine ausreichende Ver
schleißfestigkeit gegeben, so daß die für das Zurückführen des
Betätigungselements maßgebenden Reibungsverhältnisse zwischen
dem Nocken und der Lauffläche im Laufe der Zeit konstant blei
ben. Andererseits ermöglicht eine derart gewählte Rauheit eine
ausreichend hohe Haftreibungskraft zwischen Nocken und Laufflä
che, so daß das Betätigungselement in der Lösestellung bei ste
hendem Motor vom Nocken gehalten werden kann. Eine derartige
Oberflächenbeschaffenheit kann z. B. durch Härten und Schleifen
oder durch Rollieren von (ggf. gesinterten) Stahlteilen erzielt
werden.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführung der Erfindung be
stehen die Oberflächen des Nockens und der Lauffläche aus einem
porösen Sinterwerkstoff, dessen oberflächennahe Poren mit einem
Schmiermittel aufgefüllt sind.
Durch diese an sich bekannte Maßnahme wird eine Notlaufschmie
rung zwischen dem Nocken und der Lauffläche gewährleistet. Bei
der Abnutzung der Oberflächen öffnen sich nämlich nach und nach
die Poren, wodurch das darin enthaltene Schmiermittel freige
setzt wird.
Bei einer anderen bevorzugten Ausführung der Erfindung ist die
vom Motor angetriebene Spindel als Hohlspindel ausgeführt. Der
Nocken wirkt auf den Spannflansch über ein Druckstück, an dem
der Spannflansch lösbar befestigt ist und das in der Hohlspin
del unter dem Einfluß des Nockens entgegen der Wirkung der ela
stischen Anpreßmittel in axialer Richtung verschiebbar angeord
net ist.
Durch diese an sich bekannte Maßnahme läßt sich auf konstruktiv
einfache Weise eine sehr zuverlässige Schnellspanneinrichtung
realisieren. Der Nocken kann Teil des Druckstücks oder fest da
mit verbunden sein, so daß sich jede Bewegung des Betätigungs
elements unmittelbar auf das Druckstück und damit auf den daran
befestigten Spannflansch überträgt. Es ist dann allerdings da
für Sorge zu tragen, daß zumindest in der Spannstellung zwi
schen der Lauffläche und dem Nocken ein geringer Abstand ver
bleibt, damit es beim Betrieb des Elektrowerkzeugs nicht zu ei
ner dauernden Reibung zwischen dem rotierenden Nocken und der
Lauffläche des Betätigungselements kommt.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung dieser Ausführung ist der
Nocken hingegen nicht unmittelbar mit dem Druckstück verbunden.
Vielmehr ist der Nocken Teil eines Druckkopfes, der in einer
Hülse drehbar gelagert ist und der bei Überführen des Betäti
gungselements in die Lösestellung entgegen der Wirkung eines
elastischen Andrückmittels, das den Nocken des Druckkopfes an
die Lauffläche des Betätigungselements andrückt, axial so in
Richtung des Druckstücks verschoben wird, daß der Druckkopf zu
mindest mittelbar in Reibschluß mit dem Druckstück gelangt.
Dies hat den Vorteil, daß einerseits der Nocken stets die Lauf
fläche des Betätigungselements berührt. Dies vermittelt ein an
genehmeres Gefühl bei der Bedienung des Betätigungselements,
als wenn dieses mit seiner Lauffläche plötzlich auf dem Nocken
aufsetzt. Der Reibschluß zwischen dem Druckkopf und dem Druck
stück erleichtert insbesondere das Auswechseln des Werkzeugs,
da auch die drehfest mit dem Druckstück verbundene Hohlspindel
aufgrund des Reibschlusses gegen ein Verdrehen blockiert ist.
Um die Reibung zwischen dem Druckkopf und dem Druckstück zu
vergrößern, kann letzteres endseitig mit einer Reibplatte dreh
fest verbunden sein. Diese weist eine Oberfläche mit einem aus
reichend hohen Reibbeiwert auf und läßt sich, falls sie einmal
abgenutzt sein sollte, vergleichsweise einfach gegen eine Er
satzplatte auswechseln.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung
wirkt auf das Betätigungselement ein elastisches Rückholmittel,
das unabhängig von einer Rotation des Nockens eine Kraft auf
das Betätigungselement ausübt, die eine Bewegung des Betäti
gungselements aus der Lösestellung zur Spannstellung hin unter
stützt.
Mit Hilfe eines solchen zusätzlichen Rückholmittels wird er
reicht, daß das Betätigungselement auch dann eine durch einen
Anschlag definierbare Spannstellung einnimmt, wenn das Betäti
gungselement sich in einer Zwischenstellung zwischen Spann- und
Lösestellung befindet. Sinnvoll ist diese Ausgestaltung insbe
sondere bei solchen Ausführungen, bei denen am Betätigungsele
ment kein von elastischen Andrückmitteln beaufschlagter Druck
kopf angreift, wie dies vorstehend beschrieben wurde.
Es versteht sich, daß die vorstehend genannten und die nach
stehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils
angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen
oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der
vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfol
gend unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. Darin
zeigen:
Fig. 1 einen vereinfachten Längsschnitt durch ein erfin
dungsgemäßes Elektrowerkzeug im Bereich seines
Getriebekopfes, wobei sich ein Betätigungselement
für die Schnellspanneinrichtung in der Spannstellung
befindet, in der ein Werkzeug zwischen einem Spann
flansch und einem Gegenflansch drehfest eingespannt
ist;
Fig. 2 das Elektrowerkzeug aus Fig. 1, bei dem das Betäti
gungselement in die Lösestellung überführt wurde, so
daß die Verspannung zwischen dem Spannflansch und
dem Gegenflansch aufgehoben ist;
Fig. 3 das Elektrowerkzeug aus den Fig. 1 und 2, bei dem in
der Lösestellung des Betätigungselements der Spann
flansch vollständig herausgeschraubt ist;
Fig. 4 einen schematischen Längsschnitt durch einen Exzen
ter mit daran angreifendem Nocken beim Überführen
des Betätigungselements in die Lösestellung;
Fig. 5 eine Fig. 4 entsprechende Darstellung, bei der das
Betätigungselement von der Löse- in die Spannstel
lung zurückgeführt wird;
Fig. 6 eine Ansicht von hinten auf den Exzenter aus Fig. 5,
in der erkennbar ist, daß der Exzenter in Richtung
der Exzenterdrehachse versetzt zum Nocken angeordnet
ist;
Fig. 7 eine Abwicklung einer Exzenterabrollfläche;
Fig. 8 ein für das erfindungsgemäße Elektrowerkzeug geeig
netes Betätigungselement in einer perspektivischen
Darstellung;
Fig. 9a ein stark vereinfachter Längsschnitt durch eine an
dere Ausführung eines für die Erfindung geeigneten
Betätigungselements, welches sich in der Spannstel
lung befindet;
Fig. 9b das Betätigungselement aus Fig. 9a in Draufsicht;
Fig. 10 das Betätigungselement aus Fig. 9a in der Löse
stellung.
Ein erstes Ausführungsbeispiel für ein erfindungsgemäßes Elek
trowerkzeug in Form eines Winkelschleifers ist in Fig. 1 insge
samt mit 10 bezeichnet. Innerhalb eines Gehäuses 12 des Elek
trowerkzeugs 10 befindet sich eine Motor-/Getriebeeinheit 14,
die der Übersichtlichkeit halber gestrichelt dargestellt ist.
Die Motor-/Getriebeeinheit 14 weist einen Elektromotor 16 auf,
dessen Motorwelle 18 ein Ritzel 20 für ein Kegelradgetriebe
trägt. Ein Abtriebsrad 22 des Kegelradgetriebes ist drehfest
mit einer Hohlspindel 24 verbunden, die in - in Fig. 1 nicht
dargestellten - Kugellagern um eine Drehachse 25 drehbar gela
gert ist. An einem aus dem Gehäuse 12 nach außen hervorstehen
den Ende der Hohlspindel 24 ist ein Gegenflansch 26 ausgebil
det, dem ein Spannflansch 28 zum Einspannen eines Werkzeugs 30
zugeordnet ist. Bei dem Werkzeug 30 handelt es sich im darge
stellten Ausführungsbeispiel um eine Schleif- oder Trennschei
be. Um ein manuelles Wechseln des Werkzeugs 30 zu ermöglichen,
ist eine Schnellspanneinrichtung vorgesehen, die unter anderem
den Gegenflansch 26, den Spannflansch 28 sowie ein Betätigung
selement 31 mit einem Schwenkhebel 32 umfaßt. Durch Betätigen
des Betätigungselements 31 ist eine zwischen dem Gegenflansch
26 und dem Spannflansch 28 wirkende Verspannung aufhebbar.
Hierzu weist die Schnellspanneinrichtung ein koaxial in der
Hohlspindel 24 angeordnetes Druckstück 34 auf. Das Druckstück
34 hat annähernd die Form eines Bechers und ist mittels nicht
näher dargestellter Führungen drehfest, aber in axialer Rich
tung beweglich in der Hohlspindel 24 geführt. Innenseitig ist
das Druckstück 34 mit einem Innengewinde 36 versehen, in das
ein Spannbolzen 40 mit einem Außengewinde 38 einschraubbar
ist. Der Spannbolzen 40 ist seinerseits fest mit dem Spann
flansch 28 verbunden oder einstückig mit diesem ausgeführt.
Die einen festen Sitz zwischen dem Gegenflansch 26 und dem
Spannflansch 28 hervorrufende Verspannung wird durch ein nur
schematisch angedeutetes Tellerfederpaket 42 aufgebaut, welches
auf der einen Seite an einem in der Hohlspindel 24 umlaufenden
Absatz 44 angreift. Auf der gegenüberliegenden Seite stützt
sich das Tellerfederpaket 42 an der Unterseite des Druckstücks
34 ab. Da die Oberseite des Druckstücks 34 an einem Sprengring
45 anschlägt, der in eine innenseitig in der Hohlspindel 24 um
laufenden Nut 46 eingesetzt ist, kann die aus dem Druckstück
34, dem Spannbolzen 40 und dem Spannflansch 28 gebildete Ein
heit nur gegen die Wirkung des Tellerfederpakets 42 in Richtung
der mit 48 bezeichneten Pfeile nach unten bewegt werden.
Ein Aufheben der durch das Tellerfederpaket 42 bewirkten Ver
spannung ist nur mit Hilfe des Betätigungselements 31 möglich,
indem der daran ausgebildete Schwenkhebel 32 in der durch den
Pfeil 50 dargestellten Richtung von der in der Fig. 1 darge
stellten Spannstellung in eine in Fig. 2 dargestellte Lösestel
lung überführt wird.
Der Schwenkhebel 32 ist fest mit einem Exzenter 52 verbunden,
der auf einer Welle 53 um eine Drehachse 54 drehbar gelagert
ist. Eine die Abrollfläche des Exzenters 52 bildende Lauffläche
56 greift an einen Nocken 58 an, der einstückig an einem Druck
kopf 60 ausgebildet ist. Der Druckkopf 60 ist um die Drehachse
25 drehbar in einer selbstschmierenden Lagerhülse 62 axialbe
weglich aufgenommen. Mit Hilfe einer Spiraldruckfeder 64, die
zwischen einer Ringschulter 66 des Druckkopfs 60 sowie einem
Vorsprung 68 des Gehäuses 12 gehalten ist, wird der Druckkopf
60 gegen die Lauffläche 56 des Exzenters 52 gedrückt, so daß
der Druckkopf 60 stets in Kontakt mit dem Betätigungselement 31
steht.
Die Funktion der erfindungsgemäßen Schnellspanneinrichtung wird
nun anhand der Fig. 2 und 3 näher erläutert.
Wird der Schwenkhebel 32 in Richtung des Pfeiles 50 umgelegt,
so drückt der Exzenter 52 über seine Lauffläche 56 den Nocken
58 infolge der Exzentrizität nach unten. Dadurch bewegt sich
der Druckkopf 60 insgesamt abwärts, und zwar entgegen der Wir
kung der Spiralfeder 64. Etwa nach der Hälfte des Schwenkweges
des Betätigungselements 31 berührt das untere konisch zulaufen
de Ende des Druckkopfes 60 eine drehfest zur Hohlspindel auf
der axialen Oberseite des Druckstücks 34 befestigte Reibplatte
69.
Wird nun der Schwenkhebel 32 weiter zur Lösestellung hin ver
schwenkt, so setzt sich die Abwärtsbewegung des Druckkopfes 60
fort, der nun das Druckstück 34 entgegen der Wirkung des Tel
lerfederpakets 42 nach unten in Richtung der Pfeile 48 drückt.
Um die gleiche Strecke wird auch der in das Druckstück 34 ein
geschraubte Spannflansch 28 nach unten bewegt. Dadurch entsteht
zwischen dem Spannflansch 28 und dem Werkzeug 30 ein kleiner
Spalt 70, der anzeigt, daß die Verspannung zwischen dem Gegen
flansch 26 und dem Spannflansch 28 nunmehr aufgehoben ist. Die
ser Zustand ist in Fig. 2 dargestellt.
In diesem entspannten Zustand wirken keine nennenswerten Rei
bungskräfte mehr zwischen dem Werkzeug 30 und dem Spannflansch
28. Der Spannflansch 28 läßt sich daher in dieser Position von
Hand aus dem Druckstück 34 herausschrauben, wie dies in Fig. 3
durch den Pfeil 71 angedeutet ist. Um das Herausschrauben zu
erleichtern, ist der Spannflansch umfangsseitig mit einer Rän
delung 72 versehen.
Bei der in den Fig. 1 bis 3 gezeigten Ausführung liegt der
Spannflansch 28 nicht unmittelbar auf dem Werkzeug 30 auf.
Vielmehr ist auf der aus dem Spannflansch 28 und dem Spannbol
zen 40 gebildeten Einheit ein Zwischenflansch 74 drehbar aufge
nommen, der aus einer dünnen Scheibe 76 und einem von der Mitte
der Scheibe 76 axial hervorstehenden Ansatz 78 besteht. Durch
die Mitte der Scheibe 76 und des Ansatzes 78 verläuft eine zy
lindrische Bohrung, durch die der Spannbolzen 40 geführt ist.
Außenseitig hat der Ansatz 78 die Form eines regelmäßigen Mehr
kants. Diese Mehrkantform findet ihre Entsprechung im Abschnitt
der Hohlspindel 24 unterhalb des Tellerfederpakets 42, der in
nenseitig ebenfalls entsprechend mehrkantförmig ausgeführt ist.
Der Zwischenflansch 74 mit seinem Ansatz 78 läßt sich dadurch
so in diesen Abschnitt der Hohlspindel 24 einführen, daß ein
Formschluß zwischen der Hohlspindel 24 und dem Zwischenflansch
74 erzielt wird. Ein gegenseitiges Verdrehen von Hohlspindel 24
und Zwischenflansch 74 ist dann auch in der Lösestellung nicht
möglich.
In der Spannstellung des Betätigungselements 31 ist das Werk
zeug 30 zwischen dem Gegenflansch 26 und dem Spannflansch 28
eingespannt. Um eine formschlüssige Verbindung zwischen dem
Spannflansch 28 und dem Gegenflansch 26 in der Spannstellung zu
gewährleisten und somit ein Lösen des Spannflansches 28 unter
allen Betriebszuständen zu vermeiden, sind vorzugsweise die
einander zugewandten Flächen vom Spannflansch 28 und Zwischen
flansch 76 zusätzlich mit Stirnverzahnungen o. ä. versehen. So
mit ergibt sich eine durchgehend formschlüssige Verbindung zwi
schen dem Spannflansch 28 und der Hohlspindel 24. Folglich ist
es nicht möglich, daß sich der Spannflansch 28 zusammen mit dem
Spannbolzen 40 während der Benutzung des Elektrowerkzeugs durch
Verdrehen von alleine aus dem Druckstück 34 löst. Daher genügt
es auch, nach einem Wechseln des Werkzeugs den Spannflansch 28
nur leicht anzuziehen, bis der Spannflansch 28 am Zwischen
flansch 76 anschlägt, da nach dem Verspannen der Spannflansch
28 in jedem Fall drehfest gehalten wird und die vom Tellerfe
derpaket 42 ausgeübte Verspannung praktisch unabhängig davon
ist, wie weit der Spannbolzen 40 in das Druckstück 34 einge
schraubt ist.
Da sich der Spannflansch 28 nach Lösen der Verspannung gegen
über dem Zwischenflansch 76 ohne weiteres verdrehen läßt, kann
der Spannbolzen 40 aus dem Druckstück 34 herausgeschraubt wer
den, auch wenn der Zwischenflansch 74 noch mit seinem Ansatz 78
in der Hohlspindel 24 drehfest gehalten wird. Ein am Spannbol
zen 40 aufgesetzter Sprengring 80 führt beim Herausschrauben
des Spannbolzens 40 der Zwischenflansch 74 mit, bis dieser
schließlich die in Fig. 3 gezeigte Position erreicht. Der
Spannflansch 28 kann nun, zusammen mit dem Zwischenflansch 74
und dem Spannbolzen 40, vollständig in Richtung der Pfeile 48
herausgezogen werden, wodurch das Werkzeug 30 vom Gegenflansch
26 abgenommen und gegen ein neues Werkzeug ausgetauscht werden
kann. Der Zusammenbau erfolgt in umgekehrter Reihenfolge.
Bei der erfindungsgemäßen Schnellspanneinrichtung wirkt nun der
Exzenter 52 derart mit dem Nocken 58 zusammen, daß dann, wenn
sich das Betätigungselement 31 in der in den Fig. 2 und 3 dar
gestellten Lösestellung befindet, das Betätigungselement 31
selbsttätig wieder in Richtung auf die Spannstellung zurückge
führt wird, sobald der Motor 16 des Elektrowerkzeugs 10 in Gang
gesetzt wird. Da in der Lösestellung der Druckkopf 60 an das
Druckstück 34 angepreßt ist, überträgt sich bei einem unbeab
sichtigten Einschalten des Motors 16 eine Bewegung der Hohl
spindel 24 über einen bestehenden Reibschluß auf das daran
drehfest angeordnete Druckstück 34 und damit auf den Druckkopf
60 und den daran ausgebildeten Nocken 58. Die dadurch hervorge
rufene Rotation des Druckkopfes 60 führt dazu, daß die Haftrei
bung, die zwischen dem Nocken 58 und der am Exzenter 52 ausge
bildeten Lauffläche 56 wirkt, in eine wesentlich geringere
Gleitreibung übergeht. Während die bei stillstehendem Druckkopf
60 wirkende Haftreibung das Betätigungselement 31 in der Löse
stellung festhielt, überwiegt nun das Drehmoment, welches der
unter dem Druck des Tellerfederpakets 42 stehende Druckkopf 60
über den Nocken 58 auf den Exzenter 52 ausübt, das entgegenge
setzt wirkende Drehmoment, welches durch die Gleitreibung er
zeugt wird. Der Exzenter 52 beginnt sich daher zusammen mit dem
Schwenkhebel 32 in die durch den gestrichelten Pfeil 82 ange
deutete Richtung zurück zur Spannstellung zu bewegen.
Die Vorgänge, die zwischen dem Nocken 58 und dem Exzenter 52
wirken, werden im folgenden anhand der Fig. 4 und 5 näher er
läutert.
Die Fig. 4 zeigt in durchgezogenen Linien den Exzenter 52 sowie
den am Druckstück 60 ausgebildeten Nocken 58 in der in Fig. 1
gezeigten Spannstellung. Der Schwenkhebel 32 ist der Übersicht
halber nicht dargestellt. Die Lauffläche 56 des Exzenters 52
beschreibt bei dem in Fig. 4 dargestellten Ausführungsbeispiel
die Form eines Kreisbogens. Die mit e bezeichnete Exzentrizi
tät, d. h. der vertikale Abstand zwischen dem Mittelpunkt 55 des
Kreisbogens und der Drehachse 54 des Exzenters 52 in der Spann
stellung, bestimmt das Maß, um das bei einer Drehung des Exzen
ters 52 der Nocken 58 nach unten gedrückt wird. Bei einer Dre
hung des Exzenters 52 um 180° beträgt dieses Maß 2e.
Gestrichelt dargestellt ist in Fig. 4 der Exzenter 52 bei einer
Drehung um ca. 45° zur Lösestellung hin. Dabei ist erkennbar,
wie sich die Lauffläche 56 des Exzenters 52 nach unten bewegt
und den Nocken 58 in die gestrichelt dargestellte Position
überführt. Der Druckkopf 60 bewegt sich daher in die durch den
Pfeil 82 angedeutete Richtung nach unten.
Fig. 5 zeigt mit durchgezogenen Linien den Exzenter 52 in der
Lösestellung. Da der Druckkopf 60 vom Tellerfederpaket 42 in
der durch den Pfeil 84 angedeuteten Richtung nach oben gedrückt
wird, wirkt auf den Exzenter 52 ein Drehmoment, welches ihn in
Richtung des Pfeiles 86 in die Spannstellung überführen möchte.
Dieses Drehmoment entsteht deswegen, weil der Nocken 58 auf den
Exzenter 52 eine Kraft ausübt, die nicht zentral zur Drehachse
Exzenters 52 hin gerichtet ist. Vielmehr besteht zwischen der
Berührlinie, entlang derer sich der Exzenter 52 und der Nocken
58 berühren, und der Drehachse 54 des Exzenters ein Versatz v.
Durch diesen Versatz v entsteht ein Hebelarm, der zu dem ange
sprochenen Drehmoment führt. Bei dem vorstehend beschriebenen
Ausführungsbeispiel beträgt der Kreisbogendurchmesser 12,6 mm,
die Exzentrizität e 1,2 mm und der Versatz v 0,2 mm.
Solange der Druckkopf 60 mit dem Nocken 58 ruht, bewirkt die
zwischen der Lauffläche 56 des Exzenters 52 und der Oberseite
des Nockens 58 wirkende Haftreibung, daß der Exzenter 52 und
damit das gesamte Betätigungselement 31 trotz des wirkenden
Drehmomentes in seiner Lösestellung verharrt.
Wird jedoch nun durch eine Betätigung des Motors der Druckkopf
60 zusammen mit dem Nocken 58 in eine Rotation versetzt, so
geht die Haftreibung zwischen der Lauffläche 56 und dem Nocken
58 in eine Gleitreibung über. Wenn der Nocken 58 und die Lauf
fläche 56 aus gehärtetem geschliffenem Stahl gefertigt sind, so
ist die Gleitreibung um etwa eine Größenordnung geringer als
die Haftreibung. Die Reibung reicht nun nicht mehr dafür aus,
dem vom Druckkopf ausgeübten Drehmoment entgegenzuwirken, so
daß sich der Exzenter 52 in die durch den Pfeil 86 angedeutete
Richtung zurück in Richtung auf die Spannstellung bewegt.
Ein um etwa 60° zurückgeführter Exzenter 52 ist in Fig. 5 ge
strichelt angedeutet. Dabei ist erkennbar, daß der sich nun in
Richtung des Pfeiles 84 nach oben bewegende Druckkopf 60 über
den daran ausgebildeten Nocken 58 weiterhin ein Drehmoment auf
den Exzenter 52 ausübt, so daß das Betätigungselement 31 zuneh
mend beschleunigt, bis es schließlich wieder in die in Fig. 4
dargestellte Spannposition (oder in eine Position kurz davor)
überführt ist.
Fig. 6 zeigt eine Ansicht von hinten auf den Exzenter 52, in
der erkennbar ist, daß der Exzenter 52 in Richtung der Drehach
se 54 des Exzenters versetzt zum Nocken 58 angeordnet ist. Die
Größe dieses Versatzes ist gleich dem Abstand zwischen der Mit
telebene 57 des Exzenters 52 und der Drehachse 25 des Nockens
58. Aufgrund dieses Versatzes ist die Berührlinie zwischen Ex
zenter 52 und Nocken 58 nicht mehr symmetrisch zur Drehachse 25
des Nockens 58 angeordnet. Bei einer Drehung des Nockens 58
wird dadurch ein zusätzliches Drehmoment auf den Exzenter 52
ausgeübt, dessen Richtung davon abhängt, ob sich der Nocken 58
im oder gegen den Uhrzeigersinn um seine Längsachse 25 dreht.
Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel dreht sich der Nocken
58 in der durch den Pfeil 59 angedeuteten Richtung, wodurch der
Exzenter 52 in Richtung des Pfeiles 61 um seine Längsachse 54
zurück zur Spannstellung hin bewegt wird.
Eine ähnliche Wirkung wird im übrigen auch erzeugt, wenn der
Exzenter 52, in Richtung der Drehachse 54 gesehen, leicht ko
nisch geformt ist. Dadurch wird ebenfalls erreicht, daß die Be
rührlinie zwischen dem Exzenter 52 und dem Nocken 58, die sich
in diesem Falle annähernd zu einem Berührpunkt verkürzt, nicht
mehr symmetrisch zur Drehachse 25 des Nockens 58 angeordnet
ist. Die Konizität des Exzenters 52 kann dabei Werte von etwa
0,1° bis 1°, vorzugsweise von etwa 0,3°, annehmen.
Vorzugsweise bestehen sowohl der Exzenter 52 als auch der
Druckbolzen 60 mit dem Nocken 58 aus gesinterten rollierten
Stahlteilen, deren Vickershärte im Bereich von etwa 64 und de
ren Rauhtiefe Rz im Bereich von etwa 2 µm liegt. Dies hat, wie
oben bereits angeführt, den Vorteil, daß dadurch eine besonders
große Differenz zwischen der Haft- und der Gleitreibung ent
steht. Außerdem ist aufgrund der großen Härte der Verschleiß
gering, so daß die für das Zurückführen des Betätigungselements
31 maßgebenden Reibungsverhältnisse zwischen Nocken 58 und
Lauffläche 56, zum anderen auch der beim Umschwenken des Spann
hebels 32 erzeugte Hub des Druckbolzens 60 im Laufe der Zeit
konstant bleiben. Bei derartigen Stahlflächen beträgt, wenn das
Tellerfederpaket 42 eine Druckkraft von ca. 3.000 N erzeugt,
die Haftreibungskraft ca. 300 N und die Gleitreibungskraft ca.
40 N.
Um das auf den Exzenter 52 wirkende Drehmoment während des
Zurückschwenkens in die Spannstellung beeinflussen zu können,
kann anstelle eines Exzenters mit kreisbogenförmiger Lauffläche
ein Exzenter verwendet werden, dessen Lauffläche keine konstan
te Steigung aufweist.
In Fig. 7 ist eine Abrollfläche eines derartigen modifizierten
Exzenters über dem Schwenkwinkel α aufgetragen. Darin ist er
kennbar, daß die Steigung α2 der Abrollfläche bei großen
Schwenkwinkeln (Lösestellung) kleiner ist als die Steigung α1
der Abrollfläche bei kleineren Schwenkwinkeln (Spannstellung).
Diese Gestaltung der Abrollfläche bewirkt, daß sich das Betäti
gungselement 31 nach dem Einschalten des Motors in der Löse
stellung zunächst langsam aus dieser entfernt und dann stärker
beschleunigt. Falls gewünscht, kann die Endgeschwindigkeit da
bei so groß sein, daß das Betätigungselement 31 schließlich un
ter Überwindung eines Einrastwiderstands in eine Endlage über
geht, in der es in einer Aussparung im Gehäuse 12 des Elektro
werkzeugs 10 versenkt ist. Bei größeren Einrastwiderständen
kann dies jedoch unzweckmäßig sein, da dies evtl. eine so große
Beschleunigung des Betätigungselements 31 erfordert, daß eine
Gefährdung des Benutzers beim Zurückschwenken nicht völlig aus
geschlossen werden kann.
Auf die Geschwindigkeit beim selbsttätigen Zurückschwenken des
Betätigungselements 31 kann auch durch einen Wechsel der Ober
flächenbeschaffenheit der Lauffläche 56 Einfluß genommen wer
den. So kann beispielsweise vorgesehen sein, daß die Lauffläche
zwischen einem Schwenkwinkel von 0° und 60° (von der Spannstel
lung gesehen, siehe Fig. 7) derart aufgeraut ist, daß aufgrund
der dort größeren Gleitreibung die selbsttätige Zurückschwenk
bewegung des Betätigungselements 31 gebremst oder zumindest ei
ner weiteren Beschleunigung entgegengewirkt wird.
Bei dem in den Fig. 1 bis 3 dargestellten Ausführungsbeispiel
ist der Nocken 58 an einem Druckkopf 60 ausgebildet, der erst
im Verlauf des Verschwenkens des Betätigungselements 31 an dem
Druckstück 34 angreift. Alternativ hierzu kann auch vorgesehen
sein, daß der Exzenter 52 unmittelbar an dem Druckstück 34 an
greift. Dieses ist dann so auszuführen, daß es nach oben aus
der Hohlspindel 24 hinausragt. Auf dem Druckstück 34 kann zu
sätzlich ein Nocken 58 ausgebildet sein. Der Nocken 58 kann
aber hier ebenso wie bei dem oben erläuterten Ausführungsbei
spiel in dem Sinne entfallen, daß das gesamte Druckstück 34
bzw. der Druckkopf 60 als Nocken angesehen wird.
Um bei diesem alternativen Ausführungsbeispiel auch in der
Spannstellung des Betätigungselements 31 eine fortwährende Rei
bung zwischen dem Druckstück 34 und der am Exzenter 52 ausge
bildeten Lauffläche 56 zu verhindern, sollte in der Spannstel
lung zwischen dem Exzenter 52 und dem Druckstück 34 ein kleiner
Spalt verbleiben. Als Ersatz für die Wirkung der Spiralfeder 64
kann dann eine am Betätigungselement 31 angreifende Rückholfe
der 92 vorgesehen sein, wie dies in Fig. 8 dargestellt ist. Die
Rückholfeder 92 beaufschlagt das Betätigungselement 31 bereits
in seiner Spannstellung mit einer geringen Federkraft und sorgt
für den notwendigen Abstand zum Druckstück 34.
Denkbar ist schließlich auch, anstelle eines Schwenkhebels
einen Drehhebel zu verwenden, wie dies in der eingangs erwähn
ten EP 0 152 564 A2 beschrieben ist. Die sich in der Lösestel
lung einander berührenden Flächen des Drehhebels und des Druck
stücks (bzw. eines daran angreifenden Druckkopfes) sowie die
Steigung des Gewindes, über das der Drehhebel mit dem Gehäuse
verschraubt ist, sind dann so auszulegen, daß bei Betätigen des
Motors der Drehhebel gerade nicht durch eine reibschlüssig von
dem Druckstück auf den Drehhebel übertragene Kraft in Bewegung
gesetzt wird. Vielmehr sind die angesprochenen Parameter so
festzulegen, daß bei einer Rotation des Druckstücks die Reibung
an der Kontaktfläche abnimmt, so daß der Drehhebel ausschließ
lich unter der Wirkung der elastischen Andrückelemente aus dem
Gewinde herausgedreht wird und dadurch in seine Spannposition
zurückgeführt wird. Auf diese Weise läßt sich der Drehhebel we
sentlich kontrollierter in die Spannstellung zurückführen, als
wenn dieser unmittelbar über einen Reibschluß vom Motor ange
trieben wird.
In den Fig. 9a, 9b und 10 ist ein alternatives Ausführungsbei
spiel für ein Betätigungselement 31 schematisch dargestellt.
Anstelle eines mit einem Exzenter verbundenen Schwenkhebels
wird hier als Betätigungselement ein Schieber 100 verwendet,
dessen abgeschrägte Unterseite eine Lauffläche 102 bildet, die
mit einem Druckkopf 104 zusammenwirkt. Anders als der oben
beschriebene Druckkopf 60 weist der Druckkopf 104 eine abgerun
dete Oberseite 106 auf, so daß der Druckkopf 104 insgesamt als
Nocken wirkt. Der mit einem Durchgriff 108 versehene Schieber
100 ist derart zwischen zwei nur schematisch angedeuteten
Führungen 110, 112 geführt, daß er sich in der durch den Pfeil
116 angedeuteten Richtung verschieben läßt. In Fig. 9a befindet
sich der Schieber 100, der in Fig. 9b in Draufsicht gezeigt
ist, in der Spannstellung. Wird er nun durch Ziehen am Durch
griff 108 in Richtung des Pfeiles 116 verschoben, so drückt die
Lauffläche 102 an der Unterseite des Schiebers 100 den (ohne
Führung dargestellten) Druckkopf 104 in Richtung des Pfeiles
114 nach unten. Dadurch wird schließlich die Verspannung
zwischen dem Spannflansch 28 und dem Gegenflansch 26 aufgeho
ben, wie dies oben mit Bezug auf die Fig. 1 bis 3 ausführlich
beschrieben wurde.
In Fig. 10 befindet sich der Schieber 100 in der Lösestellung.
Wird nun der Druckkopf 60 in Rotation versetzt, so verringert
sich, wie dies oben bereits geschildert wurde, die zwischen der
Oberseite 106 des Druckkopfes 60 und der Lauffläche 102 des
Schiebers 100 wirkende Reibungskraft, wodurch der Druckkopf 60
nunmehr den Schieber 100 wieder zurück in die Spannstellung zu
schieben vermag, wie dies durch den Pfeil 118 angedeutet ist.
Auch hier kann die Lauffläche 102 selbstverständlich unter
schiedliche Steigungen aufweisen, wie dies oben zu Fig. 7 be
schrieben wurde.
Claims (14)
1. Elektrowerkzeug (10), insbesondere Winkelschleifer, das
eine Schnellspanneinrichtung zur Befestigung eines Werk
zeuges (30) an einer Spindel (24) aufweist mit:
- a) einem Spannflansch (28) und einem Gegenflansch (26), zwischen denen das Werkzeug (30) unter der Wirkung eines elastischen Anpreßmittels (42) drehfest ver spannbar ist,
- b) einem Betätigungselement (31, 100), das zwischen ei ner Spannstellung und einer Lösestellung bewegbar ist, wobei in der Lösestellung die Verspannung zwi schen dem Gegenflansch (26) und dem Spannflansch (28) entgegen der Wirkung des elastischen Anpreßmittels (42) aufgehoben ist, und
- c) einem auf den Spannflansch (28) wirkenden Nocken (58,
106),
- a) der zumindest in der Lösestellung durch einen Motor (16) des Elektrowerkzeugs (10) in Rotati on versetzbar ist und
- b) an den zumindest bei Überführung des Betäti gungselements (31, 100) von der Spannstellung in die Lösestellung eine am Betätigungselement (31, 100) ausgebildete Lauffläche (56, 102) an greift, wodurch eine Bewegung des Betätigungs elements (31, 100) in eine axiale Verschiebung des Spannflansches (28) umsetzbar ist, und
- c) der in der Lösestellung bei stehendem Motor (16) das Betätigungselement (31, 100) unter Ausnutzung einer zwischen dem Nocken (58, 106) und der Lauffläche (56, 102) wirkenden Rei bungskraft festhält,
dadurch gekennzeichnet, daß
- a) der Nocken (58, 106) und die Lauffläche (56, 102) derart aufeinander abgestimmt sind, daß in der Löse stellung eine durch Einschalten des Motors (16) ver ursachte Rotation des Nockens (58, 106) die Reibungs kraft zwischen dem Nocken (58, 106) und der Laufflä che (56, 102) so vermindert, daß der in der Lösestel lung vom elastischen Anpreßmittel (42) beaufschlagte Nocken (58, 106) das Betätigungselement (31, 100) selbsttätig aus der Lösestellung zur Spannstellung hin bewegt.
2. Elektrowerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Lauffläche (56, 102) wenigstens zwei Abschnitte
unterschiedlicher Steigung (α1, α2) aufweist.
3. Elektrowerkzeug nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
daß die Steigung (α2) der Lauffläche (56, 102) in der Lö
sestellung des Betätigungselements (31, 100) kleiner ist
als die Steigung (α1) der Lauffläche (56, 102) in der
Spannstellung.
4. Elektrowerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die Lauffläche (56, 102) we
nigstens zwei Abschnitte unterschiedlicher Oberflächenbe
schaffenheit aufweist.
5. Elektrowerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die Lauffläche (56, 102) die
Abrollfläche eines am Betätigungselement (31, 100) ausge
bildeten, um eine Drehachse (54) drehbar gelagerten Exzen
ters (52) ist.
6. Elektrowerkzeug nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet,
daß das Betätigungselement (31, 100) einen an dem Exzenter
(52) befestigten Schwenkhebel (32) umfaßt, der um die
Drehachse (54) des Exzenters (52) schwenkbar ist.
7. Elektrowerkzeug nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet,
daß die Exzentrizität (e) des Exzenters (52) zwischen 1%
und 20% des größten Durchmessers der Exzenters (52)
beträgt.
8. Elektrowerkzeug nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch
gekennzeichnet, daß der Exzenter (52) in Richtung der
Drehachse (54) des Exzenters (52) versetzt zur Drehachse
(25) des Nockens (58) angeordnet ist.
9. Elektrowerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflächen des Nockens
(58, 106) und der Lauffläche (56, 102) eine Vickershärte
von mehr als 54, vorzugsweise etwa 64, und eine Rauhtiefe
Rz zwischen 0,2 µm und 8 µm aufweisen.
10. Elektrowerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflächen des Nockens
(58, 106) und der Lauffläche (56, 102) aus einem porösen
Sinterwerkstoff bestehen, dessen oberflächennahe Poren mit
einem Schmiermittel aufgefüllt sind.
11. Elektrowerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die vom Motor (16) angetriebe
ne Spindel als Hohlspindel (24) ausgeführt ist und daß der
Nocken (58, 106) auf den Spannflansch (28) über ein Druck
stück (34) wirkt, an dem der Spannflansch (28) lösbar be
festigt ist und das in der Hohlspindel (24) unter dem Ein
fluß des Nockens (58, 106) entgegen der Wirkung der ela
stischen Anpreßmittel (42) in axialer Richtung (48) ver
schiebbar angeordnet ist.
12. Elektrowerkzeug nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet,
daß der Nocken (58, 106) Teil eines Druckkopfes (60) ist,
der in einer Hülse (62) drehbar gelagert ist und der bei
Überführen des Betätigungselements (31, 100) in die Löse
stellung entgegen der Wirkung eines elastischen Andrück
mittels (64), das den Nocken (58, 106) des Druckkopfes
(60) an die Lauffläche (56, 102) des Betätigungselements
(31, 100) andrückt, axial so in Richtung des Druckstücks
(34) verschoben wird, daß der Druckkopf (60) zumindest
mittelbar in Reibschluß mit dem Druckstück (34) gelangt.
13. Elektrowerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß auf das Betätigungselement
(31) ein elastisches Rückholmittel (93) wirkt, das unab
hängig von einer Rotation des Nockens (58, 106) eine Kraft
auf das Betätigungselement (31) ausübt, die eine Bewegung
des Betätigungselements (31) aus der Lösestellung zur
Spannstellung hin unterstützt.
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