DE102004028529A1

DE102004028529A1 - Werkzeugaufnahmevorrichtung für ein Einsatzwerkzeug

Info

Publication number: DE102004028529A1
Application number: DE102004028529A
Authority: DE
Inventors: Albrecht Hofmann; Harald Krondorfer; Markus Heckmann; Thomas Schomisch
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2004-06-11
Filing date: 2004-06-11
Publication date: 2006-01-26
Also published as: CN100522482C; GB2414947B; GB2414947A; GB0511752D0; FR2871401B1; FR2871401A1; CN1706596A

Abstract

Es wird eine Werkzeugaufnahmevorrichtung für ein rotierendes, scheibenförmiges Einsatzwerkzeug einer Elektrohandwerkzeugmaschine, insbesondere einer handgeführten Winkelschleifmaschine oder Handkreissägemaschine, angegeben, die eine Mitnahmevorrichtung (16) mit Antriebswelle (17), damit drehfestem Mitnahmeflansch (18) zum Aufspannen des Einsatzwerkzeugs (12) und einem Zentrierbund (20) zum Zentrieren des Einsatzwerkzeugs (12) aufweist. Zur Erzielung einer hohen Verschleißfestigkeit der Mitnahmevorrichtung (16), die langfristig die am Einsatzwerkzeug auftretenden hohen Radialkräfte schadlos aufzunehmen vermag, und einer fertigungstechnisch einfachen Herstellung der Mitnahmevorrichtung (16) sind der Mitnahmeflansch (18) als ebene Flanschscheibe (19) und der Zentrierbund (20) als durchmessergrößerer Endabschnitt (171) der Antriebswelle (17) ausgebildet. Die Flanschscheibe (19) ist unter stirnseitiger Anlage an dem Zentrierbund (20) auf der Antriebswelle (17) kraft- und/oder formschlüssig festgelegt (Fig. 2).

Description

Stand der Technik
Die Erfindung geht aus von einer Werkzeugaufnahmevorrichtung für ein scheibenförmiges, rotierendes Einsatzwerkzeug einer Elektrohandwerkzeugmaschine, insbesondere einer handgeführten Winkelschleifmaschine oder Handkreissägemaschine, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Bei einer bekannten Werkzeugaufnahmevorrichtung für ein Einsatzwerkzeug einer handgeführten Winkelschleifmaschine ( DE 101 36 459 A1 ) weist der als durchmessergestuftes Sinterteil ausgebildete Mitnahmeflansch einen Ringflansch und zwei auf jeder Stirnseite des Ringflansches angeformte, sich axial fortsetzende Bunde auf. Am Ringflansch ist eine Auflagefläche zum Aufspannen des scheibenförmigen Einsatzwerkzeugs, z.B. einer Trenn- oder Schleifscheibe, ausgebildet. Der eine von der Auflagefläche sich axial fortsetzende Bund ist als Zentrierbund zur Zentrierung des Einsatzwerkzeugs ausgebildet und greift hierzu in die Nabe des am Ringflansch anliegenden, scheibenförmigen Einsatzwerkzeugs formschlüssig ein. Im Betrieb der Maschine nimmt der Zentrierbund die am Einsatzwerkzeug auftretenden radialen Kräfte auf. Der auf der von dem Zentrierbund abgekehrten Seite des Ringflansches sich axial fortsetzende Aufsteckbund dient zum Aufschieben des Mitnahmeflansches auf die Antriebswelle und zu dessen drehfester Festlegung auf der Antriebswelle, z.B. durch Aufpressen oder Einlegen eines Sicherungsrings. Alternativ kann der Aufsteckbund auch über eine Nut-/Federverbindung mit der Antriebswelle verbunden und durch eine in die Stirnfläche der Antriebswelle eingeschraubte Kopfschraube gegen axiales Verschieben gesichert sein. In dem Ringflansch sind axiale Durchbrüche eingebracht, durch welche Spannmittel hindurchgreifen und das Einsatzwerkzeug axial und radial auf der Auflagefläche des Ringflansches aufspannen. Die Spannmittel weisen eine Blechplatte mit axial abstehenden Spannbeinen, eine Wellfeder, eine Mitnehmerscheibe mit axial abstehenden Rastbolzen und ein Federelement auf, das axial vorspannbar ist. Zum Lösen der Spannmittel dient ein Entriegelungsknopf, der in den hohlzylindrischen Zentrierbund eingedrückt wird und über Entriegelungsstifte auf die Spannmittel wirkt.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Werkzeugaufnahmevorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 hat den Vorteil, dass durch die Aufteilung der Spann- und Zentrierfunktion der Mitnahmevorrichtung auf Antriebswelle und Mitnahmeflansch durch Verlagerung des Zentrierbundes auf die Antriebswelle der Zentrierbund, der die beim Arbeiten mit dem Einsatzwerkzeug auftretenden Radialkräfte aufnimmt, sehr viel belastbarer und verschleißfester ausgeführt werden kann als bei dem aufgrund seiner mehrstufigen Geometrie nur als Sinterteil herstellbaren Mitnahmeflansch der bekannten Mitnahmevorrichtung. Die Antriebswelle wird aus verschleißfestem sog. Kompaktstahl, z.B. als Fliespressteil, hergestellt, während der Mitnahmeflansch in der bekannten Mitnahmevorrichtung nur aus üblicherweise körnigem, porösem Sinterstahl mit deutlich niedrigerer Belastbarkeit des Zentrierbundes gefertigt werden kann. Die Flanschscheibe hat eine einfache, beidseitig ebene Geometrie und kann als einfaches Feinschneid- oder Stanzteil aus kompaktem Stahl oder als formgebundenes Sinterteil hergestellt werden. Nach dem Formungsprozess ist keine spanende Nachbearbeitung nötig. Insgesamt werden durch die erfindungsgemäße Verlagerung des Zentrierbundes vom Mitnahmeflansch auf die Antriebswelle und die Ausführung des Mitnahmeflansches als ebene Flanschscheibe die Herstellungskosten für die Mitnahmevorrichtung deutlich gesenkt. Bei einem evtl. Versagen der drehfesten Verbindung zwischen Antriebswelle und Flanschscheibe kann letztere sich nicht von der Maschine lösen, sondern bleibt infolge ihrer Anlage an der ringförmigen Stirnseite des Zentrierbundes an der Maschine gefangen, so dass eine Gefährdung des Benutzers sicher verhindert ist. Die drehmomentübertragende, drehfeste Verbindung zwischen Antriebswelle und Flanschscheibe lässt sich in vielfältiger Form realisieren.

Durch die in den weiteren Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Anspruch 1 angegebenen Werkzeugaufnahmevorrichtung möglich.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung weist der Zentrierbund eine von seiner freien Stirnseite her eingebrachte, zylindrische Ausnehmung und die Antriebswelle am Umfang vorzugsweise um etwa gleiche Umfangswinkel versetzte Axialnuten auf, die unter der Flanschscheibe hindurch in der Ausnehmung frei auslaufen. Durch diese Axialnuten können die Entriegelungsstifte eines Entriegelungsknopfes geführt werden, der zum Lösen der das Einsatzwerkzeug auf der Flanschscheibe festspannenden Spannmittel in die Ausnehmung im Zentrierbund eingeführt werden muss.

Die Axialnuten können zugleich vorteilhaft zur Herstellung einer drehfesten Verbindung zwischen Antriebswelle und Flanschscheibe genutzt werden, indem gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung am inneren, umlaufenden Scheibenrand der Flanschscheibe radial vorstehende, um etwa gleiche Umfangswinkel wie die Axialnuten versetzte Nocken ausgebildet sind, die in die Axialnuten in Drehrichtung formschlüssig eingreifen. Die radiale Höhe der Nocken ist dabei wesentlich kleiner bemessen als die Nuttiefe der Axialnuten, so dass die Entriegelungsstifte des Entriegelungsknopfes durch den verbleibenden Freiraum in die Axialnuten eingeführt werden können.

Zeichnung

Die Erfindung ist anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:
1 eine Draufsicht einer handgeführten Winkelschleifmaschine, schematisiert dargestellt,
2 ausschnittweise eine Werkzeugaufnahmevorrichtung für das als Trenn- oder Schleifscheibe ausgebildete Einsatzwerkzeug der Winkelschleifmaschine in 1 mit einer Mitnahmevorrichtung in Explosionsdarstellung,
3 einen Längsschnitt der Mitnahmevorrichtung in 2,
4 ausschnittweise einen Längsschnitt einer modifizierten Mitnahmevorrichtung gemäß 2.
Beschreibung des Ausführungsbeispiels
1 zeigt als Ausführungsbeispiel für eine Elektrohandwerkzeugmaschine eine schematisiert dargestellte Winkelschleifmaschine in Draufsicht. Die Winkelschleifmaschine weist ein Gehäuse 11, in dem ein nicht dargestellter Elektromotor und ein Winkelgetriebe integriert sind, sowie ein von dem Elektromotor angetriebenes, rotierendes scheibenförmiges Einsatzwerkzeug 12, hier in Form einer Trenn- oder Schleifscheibe, auf, das teilweise von einer Schutzhabe 13 abgedeckt ist. Die Winkelschleifmaschine ist über einen im Gehäuse 11 integrierten, sich in Längsrichtung erstreckenden ersten Handgriff 14 und über einen am Gehäuse 11 im Bereich des Einsatzwerkzeuges 12 befestigten, sich quer zur Längsrichtung erstreckenden zweiten Handgriff 15 führbar.
Das Einsatzwerkzeug 12 ist in einer Werkzeugaufnahmevorrichtung aufgenommen, die eine in 2 bis 4 dargestellte Mitnahmevorrichtung 16 sowie hier nicht dargestellte Spannmittel zum Festlegen des Einsatzwerkzeugs 12 in der Mitnahmevorrichtung 16 aufweist. Die Mitnahmevorrichtung 16 umfasst eine Antriebswelle 17 und einen damit drehfesten Mitnahmeflansch 18. Die Antriebswelle 17 ist mit der Abtriebswelle des Winkelgetriebes starr gekoppelt oder stellt letztere selbst dar. Der Mitnahmeflansch 18 ist als ebene, ringförmige Flanschscheibe 19 ausgebildet, die als einfaches Feinschneid- oder Stanzteil aus kompaktem Stahl oder als formgebundenes Sinterteil hergestellt ist. Die zum Einsatzwerkzeug 12 weisende Ringfläche der Flanschscheibe 19 bildet eine Auflagefläche 191 für das Einsatzwerkzeug 12, auf der das Einsatzwerkzeug 12 mit einer Nabe aufliegt und durch die an der Nabe angreifenden Spannmittel auf der Flanschscheibe 19 festgespannt ist. Ein Beispiel für ein scheibenförmiges Einsatzwerkzeug mit Nabe und der möglichen Ausbildung der Spannmittel ist in der DE 101 36 459 A1 beschrieben.
Die an der Flanschscheibe 19 anliegende Nabe des Einsatzwerkzeugs 12 wird auf der Auflagefläche 191 zentriert. Hierzu ist ein Zentrierbund 20 vorgesehen, auf den das Einsatzwerkzeug 12 mit seiner Nabe formschlüssig aufgeschoben ist. Bei rotierendem Einsatzwerkzeug 12 nimmt der Zentrierbund 20 die Radialkräfte des Einsatzwerkzeugs 12 auf.
Der Zentrierbund 20 ist als durchmessergrößerer Endabschnitt 171 der Antriebswelle 17 ausgebildet. Die Antriebswelle 17 ist aus verschleißfestem, sog. "kompakten" Stahl, z.B. als Fliespressteil, hergestellt, so dass die Radialkräfte des mit hoher Drehzahl rotierenden Einsatzwerkzeugs 12 auch langfristig ohne nennenswerten Verschleiß aufgenommen werden können. Von der freien Stirnseite der Antriebswelle 17 aus ist in den Zentrierbund 20 eine zylinderförmige Ausnehrnung 22 eingebracht. Am Umfang der Antriebswelle 17 sind drei um etwa gleiche Umfangswinkel zueinander versetzt angeordnete Axialnuten 23 eingearbeitet, von denen in 2 nur zwei zu sehen sind. Die Axialnuten 23 verlaufen einerseits unter der Flanschscheibe 19 hindurch, um in der Ausnehmung 22 zu münden, und erstrecken sich andererseits über drei im Durchmesser zunehmend abgestufte Wellenabschnitte 172 bis 174, die sich unmittelbar an den den Zentrierbund 20 bildenden Endabschnitt der Antriebswelle 17 anschließen. Am Ende des letzten Wellenabschnitts 174 laufen die Axialnuten 23 ebenfalls frei aus.
Die Flanschscheibe 19 wird von dem in 2 unteren Ende der Antriebswelle 17 her auf die Antriebswelle 17 aufgeschoben, bis ihre innere Ringfläche 192 auf dem unmittelbar an den Zentrierbund 20 angrenzenden Wellenabschnitt 172 sitzt und die Flanschscheibe 19 mit ihrer die Auflagefläche 191 bildenden Stirnseite an der ringförmigen Übergangsschulter zwischen Endabschnitt 171 und Wellenabschnitt 172 der Antriebswelle 17 anliegt. In dieser Position wird die Flanschscheibe 19 kraft- und/oder formschlüssig mit der Antriebswelle 17 verbunden, so dass die Antriebswelle 17 ein Drehmoment auf die Flanschscheibe 19 und damit auf das auf der Flanschscheibe 19 festgespannte Einsatzwerkzeug 12 zu übertragen vermag.
Wie in der Schnittdarstellung der 3 zu sehen ist, ist dort die drehfeste Verbindung zwischen der Antriebswelle 17 und der Flanschscheibe 19 durch eine umlaufende Schweißnaht 24 hergestellt, die auf der von der Auflagefläche 191 der Flanschscheibe 19 abgekehrten Unterseite längs der Berührungskante von Flanschscheibe 19 und Wellenabschnitt 173 verläuft.
Im Ausführungsbeispiel der 4 wird die drehfeste Verbindung zwischen Flanschscheibe 19 und Antriebswelle 17 durch mindestens einen Querstift 25 hergestellt, der einerseits in einer Radialbohrung 26 in der Flanschscheibe 19 formschlüssig einliegt und andererseits in ein mit der Radialbohrung 26 koaxiales Sackloch 27 im Wellenabschnitt 172 formschlüssig hineingreift. Alternativ oder zusätzlich kann die drehfeste Verbindung zwischen Flanschscheibe 19 und Antriebswelle 17 auch mittels einer Materialverstemmung, wie dies in 4 zusätzlich eingezeichnet ist, erfolgen. In diesem Fall ist aus dem Wellenabschnitt 173 der Antriebswelle 17 ein Materialwulst 28 ausgestemmt, der sich an die von der Auflagefläche 191 abgekehrte Unterseite der Flanschscheibe 19 anpresst.
Eine weitere Möglichkeit der kraftschlüssigen Verbindung zwischen Flanschscheibe 19 und der Antriebswelle 17 besteht in dem Aufpressen der Flanschscheibe 19 auf den Wellenabschnitt 172 der Antriebswelle 17. Um nicht allein die Drehmomentübertragung durch den Kraftschluss der Pressung zu gewährleisten, ist zusätzlich noch eine in Drehrichtung formschlüssige Verbindung zwischen Flanschscheibe 19 und Antriebswelle 17 hergestellt. Wie in 2 dargestellt ist, sind hierzu an der umlaufenden, inneren Ringfläche 192 der Flanschscheibe 19 radial vorstehende Nocken 29 vorgesehen, die einen gleichen Drehwinkelabstand voneinander haben wie die Axialnuten 23 auf der Antriebswelle 17. Beim Aufschieben der Flanschscheibe 19 auf die Antriebswelle 17 greifen die Nocken 29 in Drehrichtung formschlüssig in die Axialnuten 23 ein. Die radiale Höhe der Nocken 29 ist wesentlich kleiner bemessen als die Nuttiefe der Axialnuten 23, so dass trotz formschlüssiger Verbindung zwischen Flanschscheibe 19 und Antriebswelle 17 in den Axialnuten 23 noch ein Freiraum verbleibt, durch den hindurch von der Ausnehmung 23 im Zentrierbund 20 aus noch Entriegelungsstifte eines Entriegelungsknopfes hindurchgeschoben werden können, der zum Entriegeln des Einsatzwerkzeuges 12 in die Ausnehmung 22 im Zentrierbund 20 eingesetzt wird.

Claims

Werkzeugaufnahmevorrichtung für ein rotierendes Einsatzwerkzeug (12) einer Elektrohandwerkzeugmaschine, insbesondere einer handgeführten Winkelschleifmaschine oder Handkreissägemaschine, mit einer Mitnahmevorrichtung (16), die eine Antriebswelle (17), einen mit dieser drehfest verbundenen Mitnahmeflansch (18) mit Auflagefläche (191) zum Aufspannen des Einsatzwerkzeugs (12) und einen sich axial von der Auflagefläche (191) fortsetzenden Zentrierbund (20) zum Zentrieren des Einsatzwerkzeugs (12) auf der Auflagefläche (191) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Mitnahmeflansch (18) als ebene Flanschscheibe (19) und der Zentrierbund (20) als durchmessergrößerer Endabschnitt (171) der Antriebswelle (17) ausgebildet sind und dass die Flanschscheibe (19) unter stirnseitiger Anlage an dem Zentrierbund (20) auf der Antriebswelle (17) kraft- und/oder formschlüssig festgesetzt ist.
Werkzeugaufnahmevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Antriebswelle (17) und Flanschscheibe (19) auf der von der Auflagefläche (191) für das Einsatzwerkzeug (12) abgekehrten Seite durch eine umlaufende Schweißnaht (24) miteinander verbunden sind.
Werkzeugaufnahmevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Antriebswelle (17) und Flanschscheibe (19) auf der von der Auflagefläche (191) für das Einsatzwerkzeug (12) abgekehrten Seite durch einen verstemmten Materialwulst (28) miteinander verbunden sind.
Werkzeugaufnahmevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Flanschscheibe (19) auf der Antriebswelle (17) aufgepresst oder auf der Antriebswelle (17) verklebt ist.
Werkzeugaufnahmevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in der Flanschscheibe (19) eine Radialbohrung (26) und in der Antriebswelle (17) ein radiales Sackloch (27) vorgesehen sind und dass ein in der Radialbohrung (26) formschlüssig einliegender Querstift (25) endseitig in das Sackloch (27) formschlüssig eintaucht.
Werkzeugaufnahmevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Zentrierbund (20) eine von seiner freien Stirnseite her eingebrachte zylindrische Ausnehmung (22) aufweist und dass die Antriebswelle (17) am Umfang um vorzugsweise etwa gleiche Umfangswinkel versetzte Axialnuten (23) trägt, die unter der Flanschscheibe (19) hindurch bis in die Ausnehmung (22) hinein verlaufen.
Werkzeugaufnahmevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Flanschscheibe (19) an ihrem inneren Scheibenrand radial vorstehende, um vorzugsweise etwa gleiche Umfangswinkel versetzte Nocken (29) aufweist, deren Umfangswinkelversatz dem der Axialnuten (23) in der Antriebswelle (17) entspricht, und dass die Nocken (29) zum in Drehrichtung formschlüssigen Eingreifen in die Axialnuten (23) ausgebildet sind.
Werkzeugaufnahmevorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die radiale Höhe der Nocken (29) wesentlich kleiner ist als die Nuttiefe der Axialnuten (23).
Werkzeugaufnahmevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Flanschscheibe (19) als Feinschneid- oder Stanzteil aus kompaktem Stahl oder als formgebundenes Sinterteil hergestellt ist.
Werkzeugaufnahmevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebswelle (17) aus verschleißfestem Stahl hergestellt ist.