DE3841181C2 - - Google Patents

Description

Stand der Technik

Die Erfindung betrifft eine Schnellspanneinrichtung zum Spannen scheibenförmiger Werkzeuge an Handwerkzeugmaschinen nach dem Oberbe­ griff des Anspruchs 1. Handwerkzeugmaschinen entsprechend dem Ober­ begriff sind vor allem Schleifmaschinen.

Eine derartige Schnell­ spanneinrichtung ist gemäß der PCT-Veröffentlichung WO 88/05 386, bekannt. Bei der bekannten Schnellspanneinrichtung sind die scheibenförmigen Werkzeuge auf einer Seite an einer Schulter einer Antriebsspindel gehalten und auf der anderen Seite von einer Druckplatte der Spann­ einrichtung kraftbeaufschlagbar. Dabei umgreift die Druckplatte kon­ zentrisch ein Gewindeteil, das axial zu dieser lagegesichert und drehbar angeordnet ist. Ein Handschraubteil umgreift die Druckplatte hülsenartig und bildet mit dieser und der Druckplatte einen Ring­ raum, in dem mindestens ein Wälzlager sowie ein das Handschraubteil, das Gewindeteil und die Druckplatte miteinander koppelndes Getriebe angeordnet ist. Beim Anschrauben und Festziehen der Spanneinrichtung wird die Druckplatte axial gegen das Werkzeug gedrückt und dadurch das Werkzeug gegen die spindelseitige Schulter gepreßt. Ein selbst­ tätiges Nachziehen der Spanneinrichtung geschieht beim Einschalten der Handwerkzeugmaschine. Das Getriebe ermöglicht eine Übersetzung mit Drehmomenterhöhung beim Festziehen. Die Drehmomenterhöhung wird auch beim Lösen der Spanneinrichtung durch Drehen des Handschraubtei­ les wirksam. Dabei wird der Reibschluß zwischen der Druckplatte und dem Werkzeug aufgehoben. Sobald dieser Reibschluß nicht mehr besteht, ist die Spanneinrichtung im Ganzen lösbar.

Nachteil der bekannten Schnellspanneinrichtung ist eine verhältnis­ mäßig hohe und unkontrollierbare Spannkraft zwischen der Druckplatte und dem Werkzeug infolge des selbsttätigen Spannens beim Betrieb die­ ser Maschine. Ein weiterer Nachteil ist die komplizierte und störan­ fällige Konstruktion der Spanneinrichtung. Insbesondere Schwingungen und Staub verschlechtern den Wirkungsgrad des Getriebes.

Aufgabe der Erfindung ist es, mit einfachen Mitteln eine robuste, langlebige Schnellspanneinrichtung zu schaffen, mit der die Spannkraft zwischen der Druckplatte und dem Werkzeug durch elastische Mittel be­ grenzbar.

Vorteile der Erfindung

Für die erfindungsgemäße Schnellspanneinrichtung mit den kennzeichnen­ den Merkmalen des Anspruchs 1 ergeben sich folgende Vorteile: Nach einem Werkzeugwechsel ohne jegliche Hilfswerkzeuge mit nachfolgender Inbetriebnahme der Handwerkzeugmaschine sind die Spannkräfte auf das Werkzeug durch das rutschkupplungsartig wirkende Kugelumlaufgetriebe definiert und begrenzt. Das Getriebe der Schnellspanneinrichtung ist gegen Staub und Schwingungen unempfindlich bzw. auch im zusammengebau­ ten Zustand leicht zu reinigen. Auch bereits vorhandene, andere Hand­ werkzeugmaschinen mit scheibenförmigen Werkzeugen können ohne beson­ deren Umbau mit der erfindungsgemäßen Schnellspanneinrichtung nach­ gerüstet werden. Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Merk­ male sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Anspruch 1 angegebenen Schnellspanneinrichtung charakterisiert.

Zeichnung

Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind nachstehend anhand der Fig. 1 und 2 der Zeichnung erläutert. Die Figuren zeigen jeweils eine Handwerkzeugmaschine mit eingespannter Schleifscheibe, darge­ stellt im Schnitt.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

Die in Fig. 1 gezeigte Handwerkzeugmaschine 1 hat eine Schnellspann­ einrichtung 2, die ein scheibenförmiges Werkzeug 3, insbesondere eine Schleifscheibe, gegen eine Schulter 4 einer Antriebsspindel 5 hält. Die Schnellspanneinrichtung 2 ist dabei auf ein Gewinde 6 der An­ triebsspindel 5 der Handwerkzeugmaschine 1 geschraubt.

Eine ringscheibenförmige Druckplatte 7 der Schnellspanneinrichtung 2 überträgt deren Spannkraft auf das Werkzeug 3. Die Druckplatte 7 ist auf der dem Werkzeug 3 abgewandten Seite mit einer im Querschnitt kreisbogenförmigen, umlaufenden Nut 7′ versehen, in der kugelförmige Wälzkörper 8 eines ersten Wälzlagers 9, versehen mit einem Käfig 16, rollbar lagern. Auf der der Nut 7′ abgewandten Seite der Wälzkörper 8 dient diesen eine innere, ringartige Tellerfeder 10′ als Lauffläche, die an ihrem Außendurchmesser formschlüssig, mitnehmend mit einem Handschraubteil 11 gekoppelt ist. Ein zweites Wälzlager 12, versehen mit einem Käfig 17, stützt sich rollbar zwischen der Tellerfeder 10′ und einer Stirnfläche eines Gewindeteiles 13 der Schnellspanneinrich­ tung 2 ab.

Die Druckplatte 7 umgibt das Gewindeteil 13 konzentrisch ringartig und ist gegenüber diesem durch einen Sicherungsring 15 gegen axiale Ver­ schiebung gesichert. Das Handschraubteil 11 umgibt die Druckplatte 7 und auch das Gewindeteil 13 hülsenartig und ist durch entsprechend ausgebildete anschlagartige Vorsprünge 13′ und durch Dichtringe 18, 18′ gegenüber diesen axial lagegesichert. Durch die vorbeschriebene Anord­ nung der Druckplatte 7, des Gewindeteils 13 und des Handschraubteils 11 wird ein Ringraum 14 im Inneren der Schnellspanneinrichtung 2 ge­ bildet. Durch Anordnung des Sicherungsringes 15 mit Sitz in einer Nut 23 im Gewindeteil 13 sind die vorgenannten, den Ringraum 14 bildenden Teile in ihrer Länge zueinander axial gesichert.

Entscheidend für die erfindungsgemäße Funktion der vorbeschriebenen Ausbildung ist der drehfeste Formschluß zwischen dem Käfig 16 des er­ sten Wälzlagers 9 und dem Gewindeteil 13.

Das Spannen eines Werkzeuges mittels der Schnellspanneinrichtung 2 ge­ schieht in folgender Weise: Durch Drehen am Handschraubteil 11 wird die gesamte Schnellspanneinrichtung 2 - in Richtung auf das Werkzeug 3 zu - schraubend bewegt, bis die Druckplatte 7 an dem Werkzeug 3 an­ liegt, also Kraftschluß erreicht ist. Während dieser ersten Schraub­ phase wird das Gewindeteil 13 synchron mit dem Handschraubteil 11 ge­ dreht, solange die Reibung zwischen dem Gewindeteil 13 und dem Gewinde der Antriebsspindel 5 bzw. zwischen der Druckplatte 7 und dem Werkzeug 3 - nachfolgend als "äußere" Reibung bezeichnet, geringer ist, als die Reibung der ein Wälzumlaufgetriebe bildenden Teile innerhalb des Ring­ raumes 14 - nachfolgend als "innere" Reibung bezeichnet.

Sobald die "äußere" die "innere" Reibung übersteigt, setzt die Wirkung des Wälzumlaufgetriebes in der folgenden Weise ein: Die Druckplatte 7 steht gegenüber dem Werkzeug 3 still. Die Wälzkörper 8 des Wälzlagers 9 rollen auf der Druckplatte 7, angetrieben durch die Tellerfeder 10′ sowie das Handschraubteil 11, ab. Dabei übertragen die Wälzkörper 8 die Umlaufbewegung des Käfigs 16 auf das Gewindeteil 13. Entsprechend den Gesetzmäßigkeiten eines Wälzumlaufgetriebes bewegt sich das Gewin­ deteil 13 mit der halben Umdrehungsgeschwindigkeit des Handschraubtei­ les 11. Verbunden mit dieser Untersetzung ist eine Erhöhung des über­ tragbaren Drehmomentes auf das Doppelte des am Handschraubteil 11 wir­ kenden Eingangsdrehmomentes verbunden, d. h. mit geringer Betätigungs­ kraft am Handschraubteil 11 wird am Gewindeteil 13 ein hohes Anzugsmo­ ment erreicht. Dieses ist begrenzt auf das von Hand aufbringbare Höchstanzugsmoment.

Durch die rutschkupplungsartige Wirkung des Wälzumlaufgetriebes insbe­ sondere in Verbindung mit dem Lager 12 ist ein selbsttätiges Anziehen der Schnellspanneinrichtung über das Höchstanzugsmoment hinaus ausge­ schlossen: Ist das Bremsmoment zwischen dem Werkzeug 3 und einem zu bearbeitenden Werkstück größer als das zwischen der Schulter 4 und der Druckplatte 7 wirkende Klemmoment an dem Werkzeug 3, so dreht sich das Werkzeug 3 relativ zur Werkzeugspindel 5 unter Mitnahme der Druckplat­ te 7. Das Gewindeteil 13 steht dabei gegenüber der Werkzeugspindel 5 still, das Handschraubteil 11 dreht sich mit der gleichen Geschwindig­ keit wie die Druckplatte 7, aber in entgegengesetzte Richtung.

Durch entsprechende Ausbildung des Wälzumlaufgetriebes insbesondere durch Vorspannung und Dimensionierung von Tellerfeder 10′ bzw. 19, Die­ mensionierung der Wälzkörper 8 und entsprechende Werkstoffwahl ist die Größe des übertragbaren Momentes definiert festlegbar.

Zum Zweck der Abdichtung des Ringraumes 14 und damit des Wälzumlaufge­ triebes gegen Staub und Feuchtigkeit sind Dichtringe 18, 18′ angeord­ net, denen zu dichtende Flächen 18′′ am Handschraubteil 11 und am Ge­ windeteil 13 zugeordnet sind.

Für Extremfälle bei besonders harten Einsatzbedingungen, d. h. bei eventuellen Festrosten des Gewindeteiles 13 auf der Antriebsspindel 5 ist das Gewindeteil 13 mit Eingriffstellen 21 versehen, die den Ein­ satz eines gesonderten Werkzeuges zum Lösen der Schnellspanneinrich­ tung 2 ermöglichen.

Bei dem in Fig. 2 dargestellten zweiten Ausführungsbeispiel steht im Unterschied zu Fig. 1 das Wälzlager 9 in unmittelbarem Reibschluß mit dem Handschraubteil 11, so als wäre die innere Tellerfeder 10′ aus Fig. 1 hier ein starrer, einstückiger Bestandteil des Handschraubteils 11 in Form eines Vorsprungs 20. Das zweite Wälzlager 12 ist rollbar zwischen dem Vorsprung 20 und einer äußeren Tellerfeder 19 angeordnet.

Die äußere Tellerfeder 19 ist auf der einen Seite am Wälzlager 12 und auf der anderen Seite am Gewindeteil 13 an einem anschlagartigen Vor­ sprung 13′ abgestützt verspannt. Die Anordnung der Tellerfeder 19 ist zum Toleranzausgleich innerhalb der Schnellspanneinrichtung bzw. zur Herstellung des für ein Wälzumlaufgetriebe notwendigen minimalen Reib­ schlusses vorgesehen.

Die gleiche Funktion wie die äußere Tellerfeder 19 hat die innere Tel­ lerfeder 10′ aus Fig. 1. Diese bewirkt, daß für die Bedienung der Schnellspanneinrichtung 2 eine radiale Krafteinwirkung auf das Hand­ schraubteil 11, ohne zusätzliche axiale Kraft genügt.

Bei allen Ausführungsbeispielen können als Wälzlager je nach Bedarf Kugel-, Rollen- oder Nadellager eingesetzt werden.

Die Schnellspanneinrichtung 2 kann auch als Schraube statt als Mutter ausgeführt sein.

Claims (10)

1. Schnellspanneinrichtung (2) zum Spannen scheibenförmiger Werkzeuge (3) an Handwerkzeugmaschinen (1), die auf einer Antriebsspindel (5) ge­ halten und auf einer Seite von einer Druckplatte (7) der Schnellspann­ einrichtung (2) kraftbeaufschlagbar sind, wobei die Druckplatte (7) ein Gewindeteil (13) der Schnellspanneinrichtung (2) konzentrisch umfaßt und gegenüber diesem lagegesichert und drehbar angeordnet ist, wobei ein Handschraubteil (11) das Gewindeteil (13) und die Druckplatte (7) hülsenartig umgreift und mit diesen einen mindestens ein Wälzlager (9, 12) sowie ein das Handschraubteil (11), das Gewindeteil (13) und die Druckplatte (7) miteinander koppelndes Getriebe enthaltenden Ringraum (14) bildet, dadurch gekennzeichnet, daß das Getriebe ein Wälzumlaufge­ triebe, beispielsweise ein Kugelumlaufgetriebe, ist.

2. Schnellspanneinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eines der Wälzlager (9, 12) in Verbindung mit federelasti­ schen Mitteln das Getriebeglied bildet, welches die Druckplatte (7), das Gewindeteil (13) und das Handschraubteil (11) koppelt.

3. Schnellspanneinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die federelastischen Mittel durch eine Tellerfeder (10′) gebildet sind.

4. Schnellspanneinrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeich­ net, daß die Wälzkörper (8) eines Wälzlagers (9) bewegungsübertragend mit dem Gewindeteil (13) gekoppelt sind.

5. Schnellspanneinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß einerseits eine formschlüssige Verdrehsicherung zwischen dem Gewinde­ teil (13) und einem Wälzlager (9) und daß andererseits zwischen dessen Wälzkörpern (8) und dem Handschraubteil (11) sowie der Druckplatte (7) eine kraftschlüssige Verbindung bestehen.

6. Schnellspanneinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Gewindeteil (13) an dem von der Druckplatte (7) konzentrisch umfaßten Bereich mit einem Sicherungsring (15) versehen ist.

7. Schnellspanneinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringraum (14) insbesondere durch in Nuten (23) gelagerte Dichtringe (18, 18′) reibschlüssig abgedichtet ist.

8. Schnellspanneinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß auf der einen Stirnfläche der Tellerfeder (10′) ein sich an der Druck­ platte (7) abstützendes Axialkugellager (9) und auf der anderen Stirn­ fläche ein sich am Gewindeteil (13) abstützendes Axialrollenlager (12) läuft.

9. Schnellspanneinrichtung nach den Ansprüchen 2 bis 8, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Tellerfeder (10′) als mit dem Handschraubteil ein­ stückiger Vorsprung (20) ausgebildet ist und daß eine weitere Tellerfe­ der (19) zwischen dem Gewindeteil (13) und dem Axialrollenlager (12) verspannt abgestützt und zugleich dessen Lauffläche ist.

10. Schnellspanneinrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Tellerfeder (19) in Reibschluß mit einem Dichtring (18) im Handschraubteil (11) steht.