DE4029744A1 - Spannvorrichtung fuer scheibenfoermige werkzeuge - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Spannvorrichtung der im Gattungsbegriff des Patentanspruchs 1 näher bezeichneten Art.

Eine solche Spannvorrichtung ist in der DE 37 05 638 C1 be­ schrieben, mit der ein Lösen der Spannmutter ohne Zuhilfe­ nahme eines besonderen Werkzeuges von Hand möglich ist. Allerdings ist der Aufbau der bekannten Spannvorrichtung kompliziert, denn dort ist die einstückige Spannmutter auf das Zusammenwirken mit einer Spannscheibe angewiesen, wobei zwischen der Spannmutter und der Spannscheibe in radialer Richtung beaufschlagbare Stützkörper vorgesehen sind, die sich an Keilflächen der Spannmutter und der Spannscheibe abstützen. Bei dieser bekannten Spannvorrichtung wird die radiale Beweglichkeit der Stützkörper in eine Axialver­ schiebung der Spannscheibe relativ zur Spannmutter umge­ setzt. Für das Lösen der Spannvorrichtung werden die Stützkörper in radialer Richtung etwas freigegeben, damit sich der axiale Abstand zwischen der Spannmutter und der Spannscheibe entsprechend verringern kann. Hierdurch wird die Reibkraft zwischen dem Werkzeug und der Spannscheibe, die am Werkzeug im Spannzustand anliegt, soweit abgebaut, bis die gesamte Spannvorrichtung durch Drehen der Spann­ mutter auf dem Gewindeansatz der Antriebsspindel von Hand abgenommen werden kann. Die Keilflächen an den Stützkörpern der Spannmutter und der Spannscheibe müssen einen erheb­ lichen Keilwinkel haben, um eine Selbsthemmung zu verhin­ dern, das aber bedingt hohe Stellkräfte und eine An­ fälligkeit gegen Verschmutzungen.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine Spannvor­ richtung der gattungsbildenden Art zu schaffen, die einfach aufgebaut, unempfindlich und leicht zu bedienen ist.

Diese Aufgabe wird bei einer Spannvorrichtung der gattungs­ gemäßen Art nach der Erfindung durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.

Der besondere Vorteil einer erfindungsgemäßen Spannvorrich­ tung liegt darin, daß die für das Lösen der Spannmutter er­ forderliche axiale Verschiebung über die ohnehin vorhandene Flankenneigung der Gewinde des Gewindeansatzes der Spindel und der Spannmutter bewirkt wird, wobei es insbesondere da­ rauf ankommt, daß aus der zusammengedrückten Lage der Ringsegmente im Spannzustand durch das Auseinanderrücken in radialer Richtung senkrecht zur Teilungsdiametralen auch ei­ ne axiale Wegkomponente vom Werkzeug weg zur Verfügung steht, deren verhältnismäßig geringe Länge bei der Steifig­ keit der vorhandenen Materialien bereits ausreicht, um die hohen Reibkräfte abzubauen, die im Spannzustand ein Lösen der Spannvorrichtung verhindern. Es bedarf also keiner zusätzlichen Keilflächen sowie keiner separaten Spreiz­ glieder, um das axiale Nachgeben der Spannmutter beim Lösevorgang zu ermöglichen.

Die radiale Beaufschlagung der Ringsegmente der Spannmutter senkrecht zur diametralen Teilungsebene ist mit einfachen Mitteln möglich. Dazu haben vorteilhaft die Ringsegmente der Spannmutter für den Eingriff der Mitnehmer des Drehringes Aussparungen, die etwa parallel zur Umfangsrichtung länglich sind und eine in der Spanndrehrichtung radial ansteigende Kontur haben. Dafür können entsprechend gestaltete Lang­ löcher in den Ringsegmenten vorgesehen werden, in denen im Durchmesser angepaßte Stifte als Mitnehmer des Drehringes parallel zur Umfangsrichtung verschieblich sind. Wird im Spannzustand der Drehring mit seinen Mitnehmern entgegen dem radialen Anstieg der kurvenartigen Kontur der Aussparungen der Ringsegmente bewegt, dann können die Ringsegmente in radialer Richtung, also vom Außengewinde des Gewindeansatzes der Antriebsspindel weg, ausweichen, wobei zugleich aufgrund der Neigung der Gewindeflanken auch ein axiales Nachgeben in der Richtung vom Werkzeug weg erfolgt.

Grundsätzlich kann die Spannmutter mit ihren beiden Ringseg­ menten das Werkzeug unmittelbar beaufschlagen. Um die Leichtgängigkeit beim Lösen zu fördern, ist es vorteilhaft, zwischen den Ringsegmenten und dem Werkzeug eine Spannschei­ be vorzusehen, die über den Drehring zum Werkzeug hin vor­ stehen muß. Die Spannscheibe stabilisiert die Ringsegmente der Spannmutter in einer Ebene senkrecht zur Gewindeachse, so daß im Spannzustand die Ringsegmente der Spannmutter und die Spannscheibe in radialen Ebenen nebeneinander liegen. Damit die Ringsegmente über den Drehring und seine Mitnehmer leicht beim Lösevorgang gelockert werden können, ist es vor­ teilhaft, zwischen der Spannscheibe und den Ringsegmenten Wälzkörper als Axiallager vorzusehen.

Darüberhinaus ergeben sich noch weitere vorteilhafte Ausge­ staltungsmerkmale der Erfindung aus den Unteransprüchen.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung an einem Ausführungsbeispiel noch näher erläutert. Dabei zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt gemäß der Schnittlinie in Fig. 2 durch die Werkzeugaufnahme eines Winkel­ schleifers mit einer Spannvorrichtung für das scheibenförmige Werkzeug,

Fig. 2 einen Querschnitt gemäß der Schnittlinie in Fig. 1 durch die Spannvorrichtung in Höhe der Außen­ seite der Spannmutter und

Fig. 3 eine geschnittene Teilansicht des Gewindes der Spannmutter der Spannvorrichtung und des Gewin­ deansatzes der maschinenseitigen Antriebsspin­ del.

Im einzelnen zeigt Fig. 1 das abtriebsseitige Ende einer An­ triebsspindel eines Winkelschleifers, auf das zumindest in axialer Richtung fest ein innerer Flansch 2 als Widerlager für ein scheibenförmiges Werkzeug 3, wie eine Schleifschei­ be, aufgesetzt ist. Gegen den Flansch 2 wird das scheiben­ förmige Werkzeug 3 mittels einer Spannvorrichtung 5 ver­ spannt, die auf einen durch das Werkzeug 3 hindurchtretenden Gewindeansatz 4 der Antriebsspindel 1 aufgeschraubt wird.

Dazu weist die Spannvorrichtung 5 eine Spannmutter 6 auf, die in einem gehäuseartig gestalteten Drehring 7 angeordnet ist, der mit einer äußeren Stirnwand 8 die vom Werkzeug 3 abgelegenen Seite der Spannmutter 6 überdeckt. In die im we­ sentlichen parallel zur Spannmutter 6 liegende äußere Stirn­ wand 8 des Drehringes 7 sind Mitnehmer 9 in Gestalt achspa­ rallel vorstehender Stifte fest eingesetzt, die in Ausspa­ rungen 15 (Fig. 2) der Spannmutter 6 eingreifen, worauf wei­ ter unten noch näher eingegangen werden wird.

In axialer Richtung zu dem zu spannenden Werkzeug 3 hin grenzt an die Spannmutter 6 eine Spannscheibe 10 an, die in dem gehäuseartigen Drehring 7 mittels eines Sicherungsringes 11 gegen Herausfallen gesichert ist, zur Beaufschlagung des Werkzeugs 3 jedoch zumindest mit einer stirnseitigen Ring­ fläche über den Drehring 7 übersteht. Damit die Spannmutter 6 auch noch im Spannzustand leicht gegenüber der Spannschei­ be 10, die unter Aufbaus einer erheblichen Reibkraft am Werkzeug 3 anliegt, gedreht werden kann, sind zwischen der Spannmutter 6 und der Spannscheibe 10 Wälzkörper 12 als Axiallager angeordnet.

Der Fig. 2 entnimmt man, daß die Spannmutter 6 in diame­ traler Richtung in zwei spiegelbildlich zueinander liegende Ringsegmente 13 unterteilt ist, die im Spannzustand in der von der Diametralen 14 in Achsrichtung aufgespannten Ebene aneinanderliegen. Über ein Verdrehen des von außen zugäng­ lichen Drehringes 7 können die beiden Ringsegmente 13 von­ einander senkrecht zur Diametralen 14 abgerückt werden, was eine Verdrehung voraussetzt, wodurch eine axiale Verschiebung der Ringsegmente 13 möglich wird, um im Spann­ zustand die Spannkräfte abzubauen. Die Aussparungen 15 der Ringsegmente 13 für den Eingriff der Mitnehmer 9 des Dreh­ ringes 7 haben die Gestalt von Langlöchern, die in ihrer Längsrichtung bogenförmig gekrümmt sind. Die bogenförmige Krümmung ist nicht konzentrisch zur Gewindeachse, vielmehr haben die Aussparungen 15 an beiden Lochrändern eine Kontur 16, die in der Spanndrehrichtung der Spannmutter 6 radial ansteigt, also in dieser Richtung einen zunehmenden Abstand von der Gewindeachse hat. Wird der Drehring 7 in Spannrich­ tung gedreht, bewegen sich in den Aussparungen 15 die Mit­ nehmer 9 in Richtung des radialen Anstiegs und üben dabei nicht nur eine Drehkraft auf die gesamte Spannmutter 6 son­ dern auch eine Druckkraft auf die beiden Ringsegmente 13 der Spannmutter 6 in Richtung gegeneinander aus. In umgekehrter Drehrichtung des Drehringes 7, in der beim Lösen der Spann­ vorrichtung 5 gedreht wird, nehmen die Mitnehmer 9 des Dreh­ ringes 7 die Ringsegmente 13 zunächst in radialer Richtung mit, womit sie voneinander etwas abrücken, was zugleich eine axiale Verschiebung der gesamten Spannmutter 6 zum Abbau der Spannkräfte ermöglicht. Darauf wird nachstehend noch anhand von Fig. 3 eingegangen. Die Drehrichtungen des Drehringes 7 für das Lösen und das Spannen sind in Fig. 2 durch eine Pfeildarstellung parallel zur Umfangsrichtung angegeben.

Die beiden Ringsegmente 13 der Spannmutter 6 haben Innen­ gewindeabschnitte 17, die jeweils an beiden Seiten nicht ganz bis an die Teilungsebene der Spannmutter 6 heranrei­ chen. Dadurch wird die "axiale Atmungsfähigkeit" der Spann­ mutter 6 beim Lösevorgang unter Vermeidung von Spannungs­ spitzen noch begünstigt.

Die Ringsegmente 13 der Spannmutter 6 haben entlang ihres Außenumfanges jeweils eine Ausnehmung 18, die eine Feder 20 aufnimmt, welche sich einerseits an einer der beiden Flanken der Ausnehmung 18, also an dem Ringsegment 13, und anderer­ seits an einem Dorn 19 abstützt, der am Drehring 7 bzw. an seiner äußeren Stirnwand 8 jeweils sitzt. Dadurch wird für den Spannvorgang ein Spiel des Drehringes 7 vermieden, der durch die beiden Federn 20 relativ zur Spannmutter 6 in der Spanndrehrichtung vorgespannt wird, um die beiden Ringseg­ mente 13 der Spannmutter 6 zusammenzuhalten. Die zusätzliche Überwindung der Kraft der Federn 20 beim Lösevorgang ist un­ problematisch.

Fig. 3 veranschaulicht schließlich, daß die Flanken der Gewindegänge des Innengewindes der Spannmutter 6 und des Außengewindes des Gewindeansatzes 4 der Antriebsspindel 1 gegenüber der Gewindeachse um den Winkel geneigt sind; es handelt sich um einen spitzen Winkel, wie er bei den sogenannten Spitzgewinden üblich ist. Wenn es der Spannmutter 6 bzw. ihren Ringsegmenten 13 möglich ist, in radialer Richtung auszuweichen, ergibt sich damit zugleich ein Spiel in axialer Richtung, was durch die überdimensional dargestellten Pfeile angedeutet ist. Dadurch ist bei einem radialen Ausweichen der Ringsegmente 13 zugleich eine solche Axialverschiebung gegeben, die bei der hohen Steifigkeit der für die gesamte Vorrichtung verwendeten Metallmaterialien ohne merkliche elastische Verformung für einen Abbau der Reibkräfte im Spannzustand sorgt.

Claims (9)

1. Vorrichtung zum axialen Spannen eines scheibenförmigen Werkzeugs gegen ein Widerlager an einer Arbeitsspindel, wie einer Schleifscheibe gegen einen Innenflansch an der Antriebsspindel eines Winkelschleifers, mit einem end­ seitigen Gewindeansatz der Antriebsspindel und mit einer darauf aufschraubbaren Spannmutter, wobei die Flanken der Gewinde des Gewindeansatzes und der Spannmutter relativ zur Gewindeachse geneigt sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannmutter (6) diametral in Ringsegmente (13) unterteilt ist, die relativ zueinander zumindest mit ei­ ner Richtungskomponenten senkrecht zur Teilungsdiametra­ len beweglich in einem gehäuseartigen Drehring (7) ange­ ordnet sind, und daß am Drehring (7) an den Ringsegmenten (13) angreifende, diese beim Spannen zusammendrückende sowie beim Lösen voneinander wegrückende Mitnehmer (9) angeordnet sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringsegmente (13) der Spannmutter (6) für den Eingriff der Mitnehmer (9) des Drehringes (7) Ausspa­ rungen (15) haben, die etwa parallel zur Umfangsrichtung länglich sind und eine in der Spanndrehrichtung radial ansteigende Kontur (16) haben.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Aussparungen (15) der Ringsegmente (13) der Spannmutter (6) Langlöcher und die Mitnehmer (9) des Drehringes (7) darin achsparallel eingreifende Stifte sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehring (7) eine die Spannmutter (6) auf ihrer vom Werkzeug abgelegenen axial nach außen abstützende Stirnwand (8) hat.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß in die Stirnwand (8) des Drehringes (7) die Mitnehmer (9) fest eingesetzt sind.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringsegmente (13) der Spannmutter (6) Innenge­ windeabschnitte (17) haben, die beidseits in Abstand vor dem betreffenden Ende des Ringsegmentes (13) zur Teilungsdiametralen (14) hin enden.

7. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Drehring (7) eine axial verschiebliche, nach außen zur Werkzeugseite hin axial gesicherte Spannscheibe (10) angeordnet ist, die zur Beaufschlagung des Werkzeugs (3) axial teilweise über den Drehring (7) übersteht und mit ihrer Innenseite an den Ringsegmenten (13) der Spann­ mutter (6) zumindest im Spannzustand anliegt.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Spannscheibe (10) und den Ringsegmenten (13) der Spannmutter (6) Wälzkörper als Axiallager ange­ ordnet sind.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2-8, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Ringsegmenten (13) der Spannmutter (6) und dem Drehring (7) diesen in Spanndrehrichtung beauf­ schlagende Federn (20) angeordnet sind.