Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einer Spanneinrichtung zum axialen Festspannen eines Werkzeuges, insbesondere einer Scheibe, nach dem gattungsbildenden Oberbegriff des Hauptanspruchs. Derartige Spannvorrichtuπgen sind vor allem für tragbare Hand erkzeugmaschinen und hierbei insbesondere für Schleifmaschinen geeignet. Es ist eine

Ξpanneinrichtung genannter Art bekannt (DE-PS 30 12 836), bei der die Spannscheibe aus einem im Querschnitt etwa hutförmigen Element besteht, das axial über eine Schrau¬ benfeder gegen den Flansch der Spannmutter abgestützt ist. Beim Aufschrauben und Festziehen der Spannmutter wird über die axial zusammengedrückte Feder diese Ξpann- scheibe axial gegen das Werkzeug an-gedrückt und dadurch das Werkzeug gegen den spindelseitigen Flansch festge¬ zogen, wobei die Stirnseite eines Zylinderansatzes der Spannmutter unmittelbar an einer zugewandten Axialseite des spindelseitigen Flansches zur Anlage kommt und beim

- 2- weiteren Festziehen der Spannmutter der spindelseitige Flansch zusammen mit der Spannmutter festgezogen wird, evtl. bis der rückwärtige Flansch an der das Stützelement bildenden Schulterfläche der Spindel axial zur Anlage kommt. Dadurch soll erreicht werden, bei einem Winkel- schleifer die Schleifscheibe mit definiertem Anpreßdruck einzuspannen und diesen Anpreßdruck sicherzustellen. Diese Spanneinrichtung soll auch ein rasches und einfaches Auswechseln der Schleifscheibe ermöglichen und zugleich eine Überlastung der Handwerkzeugmaschine, insbesondere des Winkεlschleifers, vermeiden. Wird nämlich das an der Schleifscheibe angreifende Drehmoment zu gro.ß, bleibt die Schleifscheibe stehen, während der rückwärtige Flansch sowie die Spannmutter mit der Spannscheibe eine Relativ- beweguπg dazu ausführen. Mit dieser Spanneinrichtung wird dem Effekt entgegengewirkt, daß im Betrieb die Spannmutter sich von selbst weiter festzieht, was sonst das Lösen- der Spannmutter beim Wechseln der Schleifscheibe erheblich erschwert. Dennoch ist hierbei ein Lösen der Spannrnutter ^nür unter Zuhilfenahme eines besonderen Hilfswerkzeuges möglich, wobei je nach Ausbildung der Maschine die Spin¬ del mit einem zweiten Hilfswerkzεug, z.B. Schrauben- Schlüssel, entsc-rechend gegengehalten werden muß.

Vorteile der Erfindung

Bei der erfindungsgemäßen Spanπeinrichtung mit den kenn¬ zeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs ergeben sich folgende Vorteile. Es wird ein Werkzeugwechsel ohne jegliches Hilfswerk∑eug ermöglicht, der sich im übrigen schnell und sicher durchführen läßt. Ein weiterer Vor¬ teil liegt darin, daß auch bereits vorhandene Handwerk¬ zeugmaschinen ohne besonderen Umbau umgerüstet werden können. Hierzu reicht z.B. ein einfacher Austausch der dort vorhandenen herkömmlichen Spannmutter gegen die Kompletteinheit, bestehend aus Spannmutter mit

Spannscheibe und Betätigungsglied . Bei allem kann die Spannmutter nach wie vor im von außen zugänglichen Be¬ reich herkömmlich, z.B. normgerecht, ausgebildet sein, so daß immer noch für besonders hartnäckige Fälle, z.B. bei festgerosteter Spannmutter, ein Schlüssel angesetzt und die Ξpannmutter mit diesem Hilfswerkzeug gelöst wer¬ den kann. Das gleiche Prinzip gemäß der erfindungsgemäßen Span.neinrichtung kann auch beim rückwärtigen, spindel- seitigen Flansch verwirklicht werden, wobei dieser Flansch dann durch die Komplεtteinheit, bestehend aus

Spanπmutter mit Spannscheibe und Betätigungsglied, ausge¬ tauscht wird und wobei dann die Spannscheibe rückseitig gegen das Werkzeug angepreßt ist.Als zum Hauptanspruch glattes Äqui- soll diese Vertauschung davon ebenso umfaßt sein. Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Merkmale sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Hauptanspruch angegebenen Spanneinrichtung- möglich.

Der vollständig.e Wortlaut der Ansprüche ist vorstehend allein zur Vermeidung unnötiger Wiederholungen nicht wiedergegeben, sondern statt dessen lediglich durch Nennung der Anspruchsnummer darauf Bezug genommen, wo¬ durch jedoch alle diese Anspruchsmerkmale als an dieser Stelle ausdrücklich und erfindungswesentlieh offenbart zu gelten haben. Alle in dieser Beschreibung erwähnten, sowie auch allein aus der Zeichnung entnehmbaren Merkmale sind weitere Bestandteile der Erfindung, auch wenn sie nicht besonders hervorgehoben und nicht in den Ansprüchen- erwähnt sϊnd .

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Zεichnung

Ein Ausführungsbεispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Be¬ schreibung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen schematischen axialen Längsschnitt einer Spanneinrichtung als Teil eines Winkelschleifers mit eingespannter Schleif ^¬ scheibe,

Fig. 2 und 3 jεwεils einen schematischen Schnitt entlang der Linie II-II bzw. III-III in Fig. 1

Beschreibung des Ausführungsbeispiεles

* ^' In den Zeichnungen ist der untere Teil einer z.B. als Winkelschleif r gestalteten, tragbaren Handwerkzeug- maschinε gezeigt, die εine motorisch und über ein nicht gezεigtεs Gεtriεbε angεtriebene Spindel 10 aufweist, die am Ende über eine Ringschulter 11 in εinen zylindrischen Absatz 12 kleinεrεn Durchmessers und sodann in einen endseitigen Gewindeabsatz 13 mit Außengewinde 14 übergeht. Die Spindel 10 dient zum Antrieb eines Werkzeuges 15,_ das z.B. aus der angedeutetεn Schleifschεibe oder einer anderen Werkzeugschεibε, einem Gummiteller od.dgl. besteht. Das Werkzeug 15 ist zwischen einem Flansch 16 und einem Spannglied, das Teil einεr Spannmuttεr 17 ist und später noch nähεr εrläutert ist, εingεspannt und f stgεspannt.

Der Flansch 16 ist axial an der Ringschulter 11 abgεstützt und radial auf dem zylindrischen Absatz 12 zentriert. Durch zusammenpassende Formflächen, z.B. zwei ^' zueinander parallele Abflachungen, an der Spindel 10 und am Flansch 16 hat lεtztεrer drehfesten Formschluß mit der Spindel 10, von der εr bεi eingeschaltεtem Motor in Umlaufrichtung gemäß Pfeil 9 drehfest mitgenommen wird. Diese Umlauf- richtung gemäß Pfeil 9 entspricht der Arbeitsrichtung des

Werkzeuges 15, in der dieses angetrieben ist. Diese entspricht in Draufsicht gemäß Fig. 2 ^' dem Uhrzeigersinn.

Die Spannmuttεr 17 weist einen Flansch 18 und eine davon abgεhεnde, zylinderhülsenförmige Nabe 19 auf und ist in dieser mit einem durchgängigen Innengewinde 20 versehen, mit dem die Spannmutter 17 auf das Außengewinde

14 des Gewindeabsatzes 13 auf eschraubt ist. Auf der äußeren Umfangsflache der Nabe 19 ist beim Befestigen das Werkzeug 15 zentriert.

Im Axialbereich zwischen dem Werkzeug 15 und der Spann¬ mutter 17 ist eine Spannscheibe 21 angeordnet, die einen gegen das Werkzeug 15 drückenden Spanntεller 22 und eine davon abstrebende Nabe 23 aufweist. Die Spannscheibε 21 ist von der Spannmutter 17 her mit einer axial gerichteten Druckkraft beaufschlagbar und in der Lage, axial gegen das Werkzeug 15 zu drücken und dieses gegεn__ die axiale Stirnseite des Flansches 16 fest anzupressen.

Die Spannscheibe 21 ist mit der Spannmutter 17 axial verschiebbar jedoch undrehbar gekoppelt und mittels Roll¬ körpern 24 axial abgestützt. Beim gezeigten Ausführungs- bεispiel sinα drei in etwa gleichen Um angswinkelabständen voneinander angeordnete Rollk ^' örper 24 vorhanden, die hier als Kugeln ausgebildet sind. Diesε Kugeln 24 sind auf zur Mittelachse konzentrischen Bahnen der Spannscheibe 21 und der Spannmutter 17 geführt, wobei. diese Bahnen jeweils aus im Querschnitt kreisbogenabschnittförmigen Ringflächen 25.26 der Spannscheibe 21 bzw. , Spannmutter 17 ge¬ bildet sind, die axial in Abstand voneinander verlaufen und dabei jeweils gleiche Radien haben und dabei an den Kugelradius der Kugeln 24 angepaßt sind. Die Spannscheibe 21 ist mit der durchgängigen inneren Umfangsfl che 27 der Nabe 23 und des Spanntεllers 22 auf der äußeren Um- fangsfläche der Nabe 19 zentriert und zumindest in Grenzen axial bεwεglich gεhaltεn und gεführt.

- 6 - Zwischεn der Spannscheibe 21 und der Spannmutter 17 ist ein Betätigungsgliεd 28 in Form eines Ringes 29 angeordnet, der mit einεm in Fig. 1 αbεren Ringkragεn 30 den Spaπnteller 22 in Axialrichtung übergrεift untεr Belassung von Bewegungsspiεl dazwischεn. Dεr Ringkragεn 30 εndet axi'al in Abstand und gemäß Fig. 1 unterhalb der am Werkzeug 15 anliegenden Stirnfläche des Spann- tεllεrs 22. -Das Bεstätigungsglied 28 arbeitεt auf diε Kugεln 24, diε von jenem in der der Fεstspannrichtung entsprεchεndεn Richtung, gegensinnig zum Pfεil 9, gegen Anschläge 31 dεr Spannschεibe 21 gedrückt werden. Diesεr Spannzustand ist in Fig. 1 - 3 gezeigt.

Der Ring 29 sitzt axial mit Bεwεgungsspiel zwischen der Spannscheibe 21 und der Spannmutter 17 und ist rεlativ zu bεidεn drehbar gεhaltεn. Im Inneren enthält der Ring 29 eine den Kugeln 24 zugeordnete und angepaßte, im Querschnitt etwa rinnenförmige Ringflächε 32 als Bahn für die Kugeln 24, mit der-jεne in Berührung stehen. Diese Riπgfläche 32 bildet zusammen mit den anderen Ringflächεn 25,26 dεr Spannscheibe 21 bzw. Spannmutter 17 εinε dem Durchmesser der Kugεln 24 angepaßte Führungsrille für diese, in der die Kugeln 24 in beiden Drehrichtungεn bεi Relativdrehung zwischen dem Ring 29 einεrsεits und der Spannmutter 17 mit daran drehfester Spannscheibe 21 andererseits in Umfangsrichtung abrollen können.

Wie allein aus Fig. 3 erkennbar ist, ist im Bereich der Ringfläche 25 de ^' Spannschεibε 21 für jεdε Kugεl 24 εinε diεsεr zugεordnεtε Aussparung 33 εnthaltεn, die jeweils aus einer Vertiεfung in diεsεr Ringflächε 25 bεstεht und z.B. als zumindεst axial in Fig. 1 nach αbεn hin εingεtiefte und gegεnsinnig dazu offεnε Kugεltaschε ausgεbildεt ist, die zudem auch noch radial offen sein kann und die jεweils in den angrenzenden Berεich dεr Ringfläche 25 einmüπdεt. Jede Aussparung 33 ist dabεi so beschaffen, daß beim Abrollen der Kugeln 24 und bei Erreichen der jeweils zugeordneten Aussparung 33 die

Kugeln im Bereich der Ringfläche 25 der Spannschεibe 21 axial tiefer eindringen, wodurch sich der Axialabstaπd zwischen der Spannschεibe 21 und der Spannmuttεr 17 zu indεst geringfügig verringert und somit die Spann¬ scheibe 21 om Spanndruck entlastet wird.

Das Betätigungsglied 28 ist je Kugel 24 mit einεm festen Mitnehmer 34 in Form ^' eines am Ring 29 fest angebrachten

10 Radialstiftes 35 versehen, der radial von außen nach innen in die Bahn der jeweils vorgelagerten Kugel 24 zumindest soweit hineinragt, daß dabei z.B. einε εtwa tangentiale Anlage an der jeweils vorgelagerten Kugel 24 erfolgt.

, _c Die Anschläge 31 der Spannscheibe 21 sind aus etwa achsparallelen Längsstiften 36 gεbildet, die fest an der Spannscheibe 21 angeordnet sind _und bis,- zu Bohrungen 37 in der Spannmutter 17 reichen, in die sie zum Beispiel mit Schiebespiel eingreifen. Die Längsstifte 36 greifen dabei etwa achsparallel durch diε von den Ringflächen 25, 0 26 und 32 zusammen gebildete Führungsrille für die Kugeln 24 hindurch und so, daß noch ausreichender Zwischenraum zwischen der Innenfläche des Ringes 29 und den Längs¬ stiften 36 besteht, so daß diese also bei der Relativ¬

25 drehung zwischen dem Betätigungsglied 28 einerseits und der Spannmutter 17 mit Spannscheibe 21 andererseits nicht am Betäti ungsgliεd 26 schleifen. Die Längsstifte 36 sind aufgrund dieser Gestaltung zugleich zur in Umfangs- richtungformschlüssigen Verbindung der Spannscheibe 21 0 mit der Spannmutter 17 ausgebildet. Die ^' Anschläge 31 in Form dieser Längsstiftε ^• 35 befinden sich jeweils auf der dem Radialstift 35 je Kugel 24 gegεnübεrliεgεndεn anderen Seite der jeweils zugeordneten Kugel 24. In der in Fig. 1 - 3 gezeigten Spannstellung bei festgespanntem Werkzeug 15 und eingeschaltetem Motor wird über die Klemm¬ 5 kraft und Reibung mit dem Werkzεug 15 auch diε Spann¬ scheibe 21 in Arbeitsrichtung gemäß Pfeil 9 mitgenommen und über die Längsstifte 36 gleichermaßen die Spannmutter17.

-6- Die Längsstifte 36 schlagen dabei in P ailrichtung 9 an dεn jεwεils vorgεlagεrtεn Kugεln 24 an, diε .dabei gegεn diε jeweils vorgelagerten Radialstifte 35 des Betätigungs- gliεdεs 28 drückεn. Das Bεtätigungsglled 28 ist gegεn- sinnig zur Umlaufrichtung gεmäß Pfεil 9, die zugleich der Löserichtung entspricht, f dεrbεlastεt . Dies ist durch jeweilige zylindrische Schraubenfεdern 38 errεicht, diε inπεrhalb dεr von dεn Ringflächen 25, 26 und 32 ge- bildεtεn Führungsrillε plaziεrt und in Umfangsrichtung wirksam sind. Jede Schraubenfedεr 38 ist dabei im Umfangs- bεrεich zwischεn einem Läπgsstift 35 und einem -Radial- stift 35 angeordnet und endseitig an diεsεn abgestützt. Mittels diesεr Schraubenfedern 38 ist das Betätigungs¬ glied 28 relativ zur Spannmutter 17 mit Spannscheibe 21 in der zum Pfεil 9 gεgεnsinnigεn Richtung dεrart feder¬ elastisch beaufschlagt, daß der jεwεiligε Radialstift 35 diε jeweils vorgelagεrtε Kug-el 24 i-n R-ich-tung gegensinnig zum Pfeil 9 gegen den vorgelagerten Längsstift 36 drückt, Über die Schraubenfεdεrn 38 ist das Betätigungsglied 28 mithin in der in Fig. 1 - 3 gezeigtεn Spannstεllung, relativ zur Spannmutter 17 mit Spannscheibε 21, gehalten.

Die Spaπnscheibε 21 ist an dεr Spannmuttεr 17 unter Be- lassung einer zumindest geringfügigen Axialbewegung ge- sichert. Hierzu dient ein Federring 39, der in εinεr Nut 40 auf dεr äußeren Umfangs lache der Nabε 19 dεr Spann¬ mutter 17 im wesentlichen paßgenau aufgenommεn ist, und zwar so, daß der Federring 39 in die Nut 40 ^" etwa mit seinem halben Querschnitt eintaucht, während die andere Hälfte seines Querschnittes radial übersteht. Die Spann¬ scheibε 21 enthält auf der inneren Umfangsfl che 27 der Nabe 23 einε dεm Federring 39 zugeordnete Nut 41, die jedoch eine größerε Axialbrεitε als der Federring 39 und die Nut 40 aufweist. Die radial gemessene Tiefε der Nut 41 entspricht etwa der anderen Hälfte des Querschnitts des Federringεs 39. Nicht besonders gezeigt ist, daß die

Flanken der Nut 40 und/oder 41 angeschrägt sein können, wodurch ein leichtes Zusammenschieben und späteres Lösen der Spannscheibe 21 und Spannmutter 17 in Axialrichtung möglich ist.

In den Zwischenräumen zwischen dem Ring 29 und der Spann¬ scheibe 21 auf dessen einer Axialseite sowie dem Flansch 18 der Spannmutter 17 auf dessen anderer Axialseite können nicht weiter gezeigte Dichtelεmentε, z.B. Schaumgummi- ringe, angeordnet sein, die eine Abdichtung gegen Ein¬ dringen von Schmutz, z.B. Schleifstaub, od. dgl. gewähr¬ leisten. Die Dichtelemente werden bei der Montage einge¬ leg _t

Fig. 1 - 3 zeigt die beschriebene Spanneinrichtung in der Spannstellung, in der über die Spaπnscheibε 21, axial abgestützt über die Kugeln 24 an der Spannmuttεr 17, das Wεrkzeug 15 axial am Flansch 16 festgespannt ist.

Soll das Werkzeug 15 entfernt und _. gewechsεlt werden, so wird über geeignete Mittel der Flansch 16 und/oder das Werkzeug 15 drehblockiert, was z.B. durch entsprechende Blockierung der Spindel 10 z.B. mittels einer in der Handwerkzeugmaschine integrierten Spindelarretiereinrich- tung erfolgen kann. Unter Umständen reicht evtl. auch die Reibung im Getriebe bis hin zum Motor aus, die Spindel 10 zumindest in Grenzen an einer Drehung in Pfeilrichtung 9 zu hindern. Zum Lösen wird dann das Betätigungsglied 28 in Arbeitsrichtuπg gemäß Pfeil 9 von Hand gedreht, wobei die Radialstifte 35 von den Kugeln 24 abhebεn und unter Zusammendrücken der Schraubenfedern 38 in Umfangs- richtung in Richtung auf die Längsstifte 36 der relativ dazu nicht drehenden Spannscheibe 21 mit Spannmutter 17 bewegt werden. Bei dieser Bewegung wälzen sich die Kugεln 24 auf den ^" durch die Ringflächen 25, 26 und 32 gebildeten

Bahnen ab, wobei die Kugeln 24 ebenfalls in Umfangsrichtung

gemäß Pfeil 9 wandern. Sobald diε Kugεln 24 bεi diεsεr Bewegung die Aussparungen 33 in der Ringfläche 25 der Spannscheibe 21 erreicht haben, tauchen die Kugεln 24 axial in diese Aussparungen 33 ein. In diesεr Stεllung kann diε Spannschεibε 21 axial dεm Spanndruck ausweichen, d.h. bei der ¹ Bεtrachtuπg in Fig. 1 sich axial zumindεst geringfügig in Richtung auf die Spannmutter 17 und den Ring 29 verlagern, zumindest so weit, daß εinε εntsprε- chende axiale Entspannung εrzielt wird. Daraufhin kann die Komplettεinheit, bestehend aus Spaπnmutter 17 mit Spann¬ scheibe 21 und Betätlguπgsgliεd 28, vollends leicht von Hand abgeschraubt werden. Die relativε Schwεnkbεwegung des Betätigungsgliedes 28 zum axialen Entspannen der Spann¬ schεibε 21 wird dadurch bεgrenzt, daß die Radialstifte 35 dann, wεnn diε Schraubenfedern 38 ganz zusammengεdrückt sein sollten, an den Längsstiften 36 anschlagen. Sobald die axiale Entspannung erfo-1-gt- ist und Jiε Komplεttεinhεit vollεnds lεicht von Hand abgεschraubt werden kann, erfolgt die. Rückstellung der Kugeln 24 selbsttätig aufgrund dεr sich εntspannεnden Schraubenfεdεrn 38. Durch den Fedεr- druck auf diε Radialstiftε 35 wird das Betätigungsgliεd 28 relativ zur Spannmutter 17 mit Spannscheibe 21 wieder in die in Fig. 1 - 3 gεzεigtε Ausgangsstellung zurückgε- drεht, wobεi durch diε Abrollbewegung der Kugeln 24 diese wieder aus den Aussparungen 23 heraus bewegt und in die gezeigtε Position zurück bεwεgt werden. In dieser Position ist die Kompletteinheit, bestεhεnd aus Spannmuttεr 17 mit Spannschεibε 21 und Betätigungsglied 28, bereit zum Fεst- spannεn εines neuen, eingεsetzten Wεrkzεugεs. Hierzu reicht es aus, diesε Komplεttεinhεit bεim Aufschrauben auf den Gewindeabsatz 13 gegεnsinnig zum Pfεil 9 leicht anzuziehεn und damit das nεuε Werkzeug 15 leicht fεstzu- ziεhεn, da bεim nachfolgenden Einschalten des Motors sich das Werkzeug 15 im 3εtriεb von sεlbst fεstziεht.

- 1 1 - Die bei der Relativdrεhung zwischen dem Betätigungsglied 28 und der Spanπmutter 17 mit Spannscheibe 21 erfolgende Reibung ist dank der Kugeln 24 einε Rollrεibung, diε so¬ mit praktisch vernachlässigbar klein ist.

Die beschriebene Spanneinrichtung ist einfach, kosten¬ günstig und schnell, sicher und leicht zu handhaben. Sie ermöglicht einen schnellen und sicheren Wechsel des Werk¬ zeuges 10, ohne daß man hierzu zusätzliche, besonderε Werkzeuge benötigt. Ein weiterer Vorteil liegt darin, daß auch vorhandene Handwerkzeugmaschinεn, insbesondere Schleifmaschinen, nachträglich ohne sonstigen Umbau mit dieser Spanneinrichtung ausgerüstet werden können. Hierzu muß lediglich deren herkömmliche Spannmutter ersetzt werden durch das Kompletteil, bestehend aus Spannmutter 17 mit Spannscheibe 21 und Betätigungsglied 28. Im übrigen kann die Spannmutte-r- 17 so ausgebildet werden, daß diεsε nach wie vor erfordεrlichεnfalls auch εinεn Angriff eines besonderen Werkzeuges, z.B. in Form eines -Zweilochmutter- drehers, ermöglicht, so daß darüber die Spannmutter 17 und mithin das gesamte Kompletteil in besonders hartnäckigen Fällen, z.B. im angerosteten Zustand, auch noch in übli¬ cher Weise mittels eines solchen Hilfswerkzeuges gelöst werden kann. Die Spanneinrichtuπg ist nicht auf eine Schleifscheibe als Werkzeug 15 beschränkt. Vielmehr können in gleicher Weise werkzeuglos auch sonstige Werkzeuge, z. B. Spannscheiben,. Bürsten, Gummiteller od. dgl., gespannt werden.