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Die
Erfindung betrifft eine Spanneinrichtung zum werkzeuglosen axialen
Festspannen eines scheibenförmigen Werkzeugs mit den Merkmalen des
Oberbegriffs von Anspruch 1.
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Spanneinrichtungen
der in Rede stehenden Art sind für Standwerkzeugmaschinen
und Handwerkzeugmaschinen, bei denen ein scheibenförmiges
Werkzeug von Zeit zu Zeit verschleißbedingt ausgewechselt
und ein neues Werkzeug festgespannt werden muß, seit langer
Zeit bekannt. Werkzeugmaschinen der in Rede stehenden Art sind insbesondere
Tischkreissägen, Handkreissägen, Winkelschleifer
etc.. Werkzeuge der in Rede stehenden Art sind insbesondere Sägeblätter,
Schleifscheiben, Gummiteller o. dgl..
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Das
Bestreben bei Spanneinrichtungen der in Rede stehenden Art geht
dahin, werkzeuglos arbeiten zu können. Ein Problem besteht
dabei darin, daß die Spanneinrichtung so ausgelegt sein
muß, daß sie sich im Betrieb der Werkzeugmaschine
keinesfalls von selbst lösen kann. Das führt dazu,
daß sich die Spanneinrichtung im Betrieb der Werkzeugmaschine
von selbst immer weiter festzieht. Deshalb muß man zum
Lösen des Werkzeugs im Regelfall groß dimensionierte
Hilfswerkzeuge einsetzen.
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Eine
Methode, um werkzeuglos arbeiten zu können besteht darin,
das Handrad einstückig mit dem Gewindestutzen auszuführen
und den Gewindestutzen mit der Antriebswelle auf Block zu verschrauben.
Zwischen dem mit dem Gewindestutzen drehfest verbundenen Handrad
und einem den stutzenseitigen Flansch des Gewindestutzens außen umgebenden
Druckflansch, der gegenüber dem Handrad axial verstellbar
ist, befindet sich ein als starke Schraubendruckfeder ausgeführtes
Federelement, das die Kraft zum axialen Festspannen des Werkzeugs
am Flansch der Antriebswelle definiert bereitstellt (
DE-A-30 12 836 ). Diese Konstruktion
gewährleistet, daß sich die Spanneinrichtung im
Betrieb der Werkzeugmaschine nicht von selbst weiter festzieht.
Die Anpreßkraft zum axialen Festspannen des Werkzeugs,
die mittels der Feder aufgebracht wird, ist aber für beispielsweise
Tischkreissägen und andere hochbelastete Maschinen mitunter
zu gering.
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Bei
einer bekannten Spanneinrichtung (
DE-A-37 00 968 ) erreicht man eine hohe, nicht
nur durch eine Feder aufgebrachte Kraft zum axialen Festspannen
des Werkzeugs am Flansch der Antriebswelle dadurch, daß das
Handrad vom Gewindestutzen getrennt ist und zwischen dem Handrad und
dem Gewindestutzen eine Kraftübertragungsverbindung vorliegt.
Dabei ist hier die Kraftübertragungsverbindung als Planetengetriebe
ausgeführt. Beim Lösen der Spanneinrichtung kann
durch Drehen des Handrades eine das Drehmoment erhöhende
Wirkung des Planetengetriebes durch geringfügiges Abschrauben
mit axialem Entspannen einfach beseitigt werden. Der Reibschluß zwischen
einem Flansch der Spanneinrichtung und dem Werkzeug kann durch Drehen
des Handrades von Hand aufgehoben werden. Danach kann die gesamte
Spanneinrichtung ohne weitere Wirksamkeit des Planetengetriebes
als Einheit abgeschraubt werden.
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In
Anbetracht der aufwendigen Konstruktion einer Spanneinrichtung mit
Planetengetriebe ist jüngst eine weitere Spanneinrichtung
der in Rede stehenden Art bekannt geworden, bei der die gewünschte
axiale Entlastungsfunktion beim Lösen der Spanneinrichtung
erzielt wird, ohne daß ein Getriebe eingesetzt werden muß (
DE 10 2007 028 892
B3 ). Von dieser Spanneinrichtung geht die Lehre der Erfindung
aus.
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Bei
den zuvor erläuterten, bekannten Spanneinrichtungen mit
vom Gewindestutzen getrenntem Handrad kann man die Funktion des
ausreichenden Festspannens nur an der Kraft, die zum Festspannen erforderlich
ist, erspüren. Der Lehre liegt das Problem zugrunde, hier
eine objektivere Überprüfbarkeit der Spannfunktion
zu erreichen.
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Das
zuvor aufgezeigte Problem ist bei einer Spanneinrichtung mit den
Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1 durch die Merkmale des
kennzeichnenden Teils von Anspruch 1 gelöst. Bevorzugte
Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Die
Erfindung macht sich die Tatsache zunutze, daß die abschließende
Spannbewegung des Handrades bei fest auf der Antriebswelle sitzendem Gewindestutzen
erfolgt. Bei der abschließenden Spannbewegung dreht sich
also das Handrad relativ zum Gewindestutzen. Diese relative Drehbewegung kann
durch Nutzung von miteinander zusammenwirkenden Anzeige- und Referenzmarken
zur Realisierung einer Drehwinkelanzeige genutzt werden. Ist die Anzeigemarke
am Handrad unter Berücksichtigung der Gewindesteigung zwischen
Handrad und Gewindestutzen richtig ”geeicht”,
so kann die Spanneinrichtung sehr exakt gespannt werden.
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Im
folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel
darstellenden Zeichnung näher erläutert. Bevorzugte
Ausgestaltungen und Vorteile der Lehre der Erfindung werden in diesem
Zusammenhang ausführlich mit beschrieben. In der Zeichnung
zeigt
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1 in
einem Schnitt ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen
Spanneinrichtung,
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2 die
Darstellung aus 1 mit eingezeichnetem Werkzeug,
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3 eine
Draufsicht auf die Spanneinrichtung aus 2,
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4 in
perspektivischer Ansicht die Spanneinrichtung aus 1,
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5 in
perspektivischer Ansicht als Sprengdarstellung die Spanneinrichtung
mit der erfindungsgemäßen Drehwinkelanzeige.
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Dargestellt
in 2 ist eine Druckscheibe 1' für
das Werkzeug 1 sowie ein Flansch 2 an einer Antriebswelle 3 der
Werkzeugmaschine. Die Darstellung macht deutlich, daß diese
Teile nicht zur Spanneinrichtung selbst gehören. Die Spanneinrichtung
ist aber auf die besonderen Umstände bei einer bestimmten
Werkzeugmaschine abgestimmt. Ein solcher Umstand ist die Tatsache,
daß das flanschseitige Ende der Antriebswelle 3 der
Werkzeugmaschine ein Gewinde 4 mit einer bestimmten Steigung
aufweist, das der Befestigung der Spanneinrichtung an der Antriebswelle 3 dient.
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Die
Spanneinrichtung selbst (1 und 2) weist
einen zentralen Gewindestutzen 5 mit einem zum Gewinde 4 der
Antriebswelle 3 passenden Basisgewinde 6 auf.
Dieses ist mit dem Gewinde 4 der Antriebswelle 3 verschraubbar.
Der 6 auf. Dieses ist mit dem Gewinde 4 der Antriebswelle 3 verschraubbar.
Der zentrale Gewindestutzen 5 weist ferner einen stutzenseitigen
Flansch 7 auf, an dem das Basisgewinde 6 endet.
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Am
Gewindestutzen 5, und zwar an dessen vom stutzenseitigen
Flansch 7 abgewandten Ende, befindet sich koaxial zum Gewindestutzen 5 angebracht
ein gegenüber dem Gewindestutzen 5 drehbares und
axial verlagerbares Handrad 8. Das Handrad 8 trägt
außen einen Griffkranz 9, beispielsweise aus thermoplastischem
Kunststoff, um eine bessere Griffigkeit des Handrades 8 zu
erzielen. Das Handrad 8 hat einen wesentlich größeren
Durchmesser als der Gewindestutzen 5, so daß es
von der Hand einer Bedienungsperson gut und bequem und mit gutem
Wirkungsgrad gepackt werden kann. Zwischen dem Handrad 8 und
dem Gewindestutzen 5 befindet sich eine Kraftübertragungsverbindung.
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Im
dargestellten Ausführungsbeispiel erkennt man, daß der
Gewindestutzen 5 an seinem vom stutzenseitigen Flansch 7 abgewandten
Ende ein Zusatzgewinde 10 mit einer wesentlich geringeren
Steigung als das Basisgewinde 6 aufweist, daß das
Handrad 8 ein zum Zusatzgewinde 10 passendes Zusatzgegengewinde 11 aufweist,
das mit dem Zusatzgewinde 10 verschraubt ist, daß zwischen dem
Handrad 8 und einem Stützflansch 12 am
Gewindestutzen 5 eine axial wirkende, das Handrad 8 axial
vom Gewindestutzen 5 wegdrückende Rückstellfeder 13 angeordnet
ist, die zugleich eine reibschlüssige oder überwindbar-formschlüssige
Drehmitnahmeverbindung des Handrades 8 mit dem Gewindestutzen 5 herstellt,
und daß am Handrad 8 an dessen dem stutzenseitigen
Flansch 7 des Gewindestutzens 5 zugewandten Seite
ein den stutzenseitigen Flansch 7 des Gewindestutzens 5 außen
umgebender Druckflansch 14 angeordnet ist, der durch Drehen
des Handrades 8 relativ zum Gewindestutzen 5 axial
verstellbar ist dergestalt, daß zum axialen Festspannen
des Werkzeugs 1 am Flansch 2 der Antriebswelle 3 der
Druckflansch 14 an das Werkzeug 1 oder eine dem
Werkzeug 1 zugeordnete Druckscheibe 1' axial angepreßt
wird.
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In 2 erkennt
man, daß der stutzenseitige Flansch 7 des Gewindestutzens 5 nicht
am Werkzeug 1, sondern nur an der Stirnseite der Antriebswelle 3 axial
zur Anlage bringbar ist. Das reibschlüssige Festspannen
des Werkzeugs 1 mit der Druckscheibe 1' am Flansch 2 der
Antriebswelle 3 erfolgt somit nur mit tels des Druckflansches 14 am
Handrad 8. Das führt zu der zweckmäßigen
werkzeuglosen Lösbarkeit der Spanneinrichtung, ohne daß ein
besonderes Getriebe vorgesehen ist.
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Die
Rückstellfeder 13 bildet hier zugleich eine reibschlüssige
Drehmitnahmeverbindung des Handrades 8 mit dem Gewindestutzen 5,
so daß das Handrad 8 mit dem Gewindestutzen 5 als
Einheit gedreht werden kann, solange die Gegenkräfte ein
bestimmtes Maß nicht überschreiten. Die Drehmitnahmeverbindung
durch die Rückstellfeder 13 kann auch eine überwindbar-formschlüssige
Drehmitnahmeverbindung sein, beispielsweise durch eine wellenförmige
Ausführung der Rückstellfeder 13 oder
eine zusätzliche wellenförmige Scheibe. Durch
kalottenartige Vertiefungen und darin eingreifende Vorsprünge, die
bei Überschreiten eines bestimmten Drehmomentes gegen Federkraft
zurückgedrückt werden, ergibt sich so eine an
sich formschlüssige, aber gegen Federkraft überwindbare
Drehmitnahmeverbindung.
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Man
erkennt in 1, daß hier das Handrad 8 mit
dem Gewindestutzen 5 eine insgesamt mit dem Gewinde 4 der
Antriebswelle 3 verschraubbare Einheit bildet. Durch die
Rückstellfeder 13 zwischen dem Handrad 8 und
dem Gewindestutzen 5 wird hier ein Reibschluß erzeugt,
der eine Handhabung der Spanneinrichtung als Einheit erlaubt. Wird
diese Einheit mittels des Basisgewindes 6 auf dem Gewindestutzen 5 in
das (hier nicht gezeigte) Gewinde 4 der Antriebswelle 3 eingeschraubt,
so setzt sich das so lange fort, bis der stutzenseitige Flansch 7 auf
die Stirnseite der Antriebswelle 3 trifft. Jetzt ist ein
weiteres Verschrauben des Basisgewindes 6 mit dem Gewinde 4 nicht
mehr möglich. Die reibschlüssige Kupplung des
Handrades 8 mit dem Gewindestutzen 5 verliert
ihre Wirkung, das Handrad 8 kann mittels des Zusatzgegengewindes 11 auf
das Zusatzgewinde 10 des Gewindestutzens 5 aufgeschraubt
werden. Dadurch verlagert sich der Druckflansch 14 nach
unten und wird axial an die Druckscheibe 1' und diese an das
Werkzeug 1 angepreßt. Die Bemaßungen
von Zusatzgewinde 10 und Zusatzgegengewinde 11 einerseits
und Rückstellfeder 13 andererseits stellen sicher,
daß diese nicht auf ”Block” fahren können.
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Im
Stand der Technik weist die Antriebswelle 3 als Gewinde 4 ein
Außengewinde auf, auf das das als Innengewinde ausgeführte
Basisgewinde 6 des Ge windestutzens 5 aufgeschraubt
wird. Diese Konstruktion ist auch bei der erfindungsgemäßen
Spanneinrichtung möglich. Das in 1 dargestellte
Ausführungsbeispiel zeigt jedoch, daß hier das
Basisgewinde 6 am Gewindestutzen 5 als Außengewinde ausgeführt
ist, und zwar so, daß es am stutzenseitigen Flansch 7 endet.
Das paßt zu einer hohlen, mit Innengewinde ausgeführten
Antriebswelle 3 (2).
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In
entsprechender Weise ist auch das Zusatzgewinde 10 am Gewindestutzen 5 als
Außengewinde ausgeführt. Dementsprechend ist dann
das Zusatzgegengewinde 11 am Handrad 8 ein Innengewinde.
Auch dort könnte die umgekehrte Anordnung realisiert werden,
ohne am Funktionsprinzip der erfindungsgemäßen
Spanneinrichtung etwas zu ändern.
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1, 2 und 4 zeigen,
daß das Handrad 8 am Gewindestutzen 5 gegen
Abschrauben gesichert ist. Im dargestellten und bevorzugten Ausführungsbeispiel
ist die Abschraubsicherung des Handrades 8 durch eine zusätzliche
Sicherungsschraube 18 verwirklicht, die axial in ein Innengewinde 19 des
Gewindestutzens 5 eingeschraubt ist.
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Das
dargestellte und bevorzugte Ausführungsbeispiel zeigt die
Ausführung der Rückstellfeder 13 als
Tellerfeder. Hier könnte z. B. eine elastisch verformbare
Federscheibe vorgesehen sein oder auch eine Wellenscheibe aus Federstahl.
Wesentlich ist, daß einerseits die Rückstell-Federwirkung
bereitgestellt wird, andererseits eine reibschlüssige Drehmitnahme
des Gewindestutzens 5 durch das Handrad 8 beim
Einschrauben des Basisgewindes 6 in das Gewinde 4 der
Antriebswelle 3 gewährleistet ist.
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In 1 ist
dargestellt, daß die Rückstellfeder 13 innerhalb
der Spanneinrichtung gut geschützt und damit verschmutzungsunempfindlich
angeordnet ist. Es ist nämlich vorgesehen, daß die
Rückstellfeder 13 in einer zwischen dem Handrad 8 und
dem Stützflansch 12 am Gewindestutzen 5 gebildeten
Kammer 17 angeordnet ist.
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Ein
Vergleich von 1 und 2 zeigt
ferner folgendes:
In 1 ist das
Handrad 8 gegenüber dem Gewindestutzen 5 auf
dem Zusatzgewinde 10 weitestgehend nach oben geschraubt
worden bis kurz vor der Blockierung durch den Ringflansch der Sicherungsschraube 18.
Das ist die Ausgangsstellung der Spanneinrichtung. In dieser Stellung
kann die Spanneinrichtung wegen der reibschlüssigen Kopplung
von Handrad 8 und Gewindestutzen 5 durch die Rückstellfeder 13 in
der Kammer 17 als Einheit gehandhabt werden.
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Diese
Einheit wird in das in 2 erkennbare Gewinde 4 an
der Stirnseite der Antriebswelle 3 eingeschraubt. Dieses
Einschrauben setzt sich solange fort bis, wie zuvor ausgeführt,
der stutzenseitige Flansch 7 des Gewindestutzens 5 an
der Stirnseite der Antriebswelle 3 axial zur Anlage kommt (2).
Damit sitzt der Gewindestutzen 5 fest auf der Antriebswelle 3.
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Ist
der zuvor erläuterte Zustand erreicht, so ist jedoch das
Werkzeug 1 noch nicht hinreichend festgespannt. Um das
zu erreichen wird nun das Handrad 8 weitergedreht, und
zwar unter Überwindung des Reibschlusses der Rückstellfeder 13.
Dadurch wird der Druckflansch 14 an die Druckscheibe 1' angepreßt,
diese überträgt die Anpreßkraft auf das Werkzeug 1.
Dadurch wird das Werkzeug 1 letztlich am Flansch 2 festgespannt.
Man erkennt das in 2 daran, daß das Handrad 8 gegenüber
dem Gewindestutzen 5 etwas ”tiefer” sitzt
und die Rückstellfeder 13 etwas zusammengedrückt
worden ist.
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1 und 2 zeigen
im übrigen eine weitere Ausgestaltung der erfindungsgemäßen
Spanneinrichtung dergestalt, daß zwischen dem Druckflansch 14 und
dem Handrad 8 noch zusätzlich ein reibungsminderndes
Zwischenelement 20 angeordnet ist. Im dargestellten und
bevorzugten Ausführungsbeispiel handelt es sich um eine
Rollenlageranordnung. Diese zeigt eine untere, den Druckflansch 14 bildende
Lagerscheibe, darüber die Lagerrollen 21 und darüber
eine obere Lagerscheibe 22, die ihrerseits reibschlüssig
am Handrad 8 anliegt. Damit wird die Drehbewegung des Handrades 8 über
die Rollen 21, die in 3 gestrichelt
dargestellt sind, möglich gemacht. Hier wird also durch
die Zwischenelemente 20 Rollreibung realisiert.
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4 zeigt
zur weiteren Erläuterung eine perspektivische Ansicht einer
Spanneinrichtung gemäß 1, bei der
man besonders gut auch den aus Elastomermaterial bestehenden Griffkranz 9 am Handrad 8 erkennt.
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4 zeigt
das Handrad 8 der Spanneinrichtung schon in perspektivischer
Darstellung, allerdings noch ohne die erfindungsgemäße
Ausstattung.
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5 zeigt
nun die erfindungsgemäße Ausstattung, die daraus
besteht, daß am Handrad 8 auf der vom Flansch 7 des
Gewindestutzens 5 abgewandten Seite eine Anzeigemarke 23 drehstarr
angeordnet ist, daß am dem Handrad 8 zugeordneten Ende
des Gewindestutzens 5 eine Referenzmarke 24 drehstarr
angeordnet ist und daß die Anzeigemarke 23 mit
der Referenzmarke 24 miteinander zusammenwirkend eine Drehwinkelanzeige
bilden. Im dargestellten Ausführungsbeispiel hat das Handrad 8 eine
Einsenkung 26, in der als Anzeigemarke 23 eine kreisringförmige
Anzeigefläche als Aufkleber angebracht ist. Alternativen
sind andere Gestaltungen und technische Ausführungen, beispielsweise
auch in Form einer Bedruckung. Die Anzeigefläche kann beispielsweise
segmentiert mit unterschiedlichen Symbolen und/Farben sein, um eine
bestimmte Drehwinkelstellung unmittelbar deutlich zu machen.
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Im
in 5 dargestellten und bevorzugten Ausführungsbeispiel
gilt ferner, daß die Referenzmarke 24 am Gewindestutzen 5 als
kreisringförmige Fläche mit einem radial ausgerichteten
Sichtfenster 25 ausgeführt ist. Durch das Sichtfenster 25 ist
immer nur ein Teil der die Anzeigemarke 23 bildende Anzeigefläche
zu erkennen. Im vorliegenden Zustand bleibt das Sichtfenster 25 mit
der Referenzmarke 24 ortsfest, da sich der Gewindestutzen 5 ja
nicht mehr dreht. Es dreht sich jedoch beim weiteren Festspannen
das Handrad 8, das damit die Anzeigemarke 23 mitnimmt
und unter dem Sichtfenster 25 vorbeidreht. Es erscheinen
somit unterschiedliche Anzeigefelder, Symbole, Farben unter dem
Sichtfenster 25 und signalisieren dem Benutzer die Funktionsfähigkeit
und den Funktionszustand der Spanneinrichtung. Damit ergibt sich
eine erhöhte Funktionssicherheit der gesamten Anordnung.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 3012836
A [0004]
- - DE 3700968 A [0005]
- - DE 102007028892 B3 [0006]