Die vorliegende Erfindung betrifft eine Spannvorrichtung zum axialen Festspannen eines scheibenförmigen Werkzeugs, vorzugsweise einer Trennscheibe, an einem Flansch einer angetriebenen Spindel einer elektrischen Handwerkzeugmaschine. Die Handwerkzeugmaschine kann beispielsweise ein Trennschleifer sein.

Ein auf die Spindel aufgebrachtes Antriebsmoment kann in der herkömmlichen Ausführung der scheibenförmigen Werkzeuge ausschließlich reibkraftschlüssig auf die scheibenförmigen Werkzeuge übertragen werden, da diese nur eine einfache, zentrale Bohrung als Schnittstelle aufweisen und damit keine Angriffsflächen für eine formschlüssige Verbindung bieten.

Das Befestigen erfolgt durch axiales Klemmen eines oder mehrerer scheibenförmiger Werkzeuge gegen einen rückseitigen Flansch auf der Spindel. Die Aufgabe des Spannelements ist somit das Aufbringen einer ausreichenden axialen Klemmkraft, sodass die Kraft und das Drehmoment von der elektrischen Handwerkzeugmaschine auf das scheibenförmige Werkzeug übertragen werden kann. Eine ausreichende Klemmung zeichnet sich dadurch aus, dass die scheibenförmigen Werkzeuge auf der Antriebsspindel nicht durchrutschen.

Aus dem Stand der Technik sind verschiedene Spannvorrichtungen der eingangs genannten Art bekannt. Dies sind beispielsweise Spannvorrichtungen, die den Einsatz eines zusätzlichen Werkzeugs erfordern. Üblicherweise werden scheibenförmige Werkzeuge an elektrischen Handwerkzeugmaschinen (z.B. Winkelschleifern, Trennschneidgeräten) mit Muttern auf der Antriebsspindel montiert und mit einem separaten Schlüssel (z.B. Zweiloch- oder Gabelschlüssel) angezogen. Der große Nachteil solcher Spannvorrichtungen ist der separate Schlüssel, der zusätzlich zum eigentlichen System mitgeführt werden muss und verloren werden kann.

Ebenfalls aus dem Stand der Technik bekannt sind sich selbsttätig festspannende Spannvorrichtungen mit Lösehilfen. So sind aus den deutschen Patentschriften DE 38 24 040 C1 und DE 10 31 1 491 B4 beispielsweise Spannmuttern bekannt, die zunächst handfest fixiert werden und auf den Selbstspanneffekt durch den Umkehrschub beim Anlauf des Geräts vertrauen. Dieser Effekt beruht auf der Massenträgheit der scheibenförmigen Werkzeuge und der Spannmuttern und den Reaktionskräften der scheibenförmigen Werkzeuge beim Schneiden im Untergrund. Zwischen den scheibenförmigen Werkzeugen, der Spannmutter und dem rückseitigen Flansch besteht eine reibschlüssige Kraftübertragung. Die Reaktionskräfte bewirken, dass sich die Spannmutter zunehmend über die Scheiben gegen den rückseitigen Flansch verspannt. Zum Lösen ist in diese Spannmuttern eine technische Lösehilfe integriert, die es ermöglichen, die Vorspannung der Mutter aufzuheben, bevor sie abgeschraubt wird.

Der Nachteil derartiger Spannvorrichtungen liegt darin, dass das Niveau der erreichten Klemmkraft durch das selbsttätigen Festspannens nicht nach oben begrenzt ist und dadurch die Spannmutter so stark vorgespannt sein kann, dass der Lösemechanismus von Hand nicht gelöst werden kann.

Ein weiterer Nachteil besteht darin, dass auch die im Auslauf der Handwerkzeugmaschine durch Trägheit entstehenden Reaktionsmomente auf die Spannmutter übertragen werden, was insbesondere bei Handwerkzeugmaschinen mit aktiver Auslaufbremse zu einem selbsttätigen Ablaufen der Spannmutter sowie der scheibenförmigen Werkzeuge führen kann. Von den ablaufenden Teilen geht eine Gefährdung für den Bediener der Handwerkzeugmaschine aus. Ein weitere aus dem Stand der Technik bekannte Möglichkeit einen separaten Schlüssel überflüssig zu machen besteht darin, die Spannvorrichtung so auszuführen, dass eine Handkraft bei der Montage genügt, um eine ausreichende Klemmung des scheibenförmigen Werkzeugs an der Handwerkzeugmaschine zu erzielen. Dafür kann entweder die Handkraft verstärkt und/oder die Reibungsverluste minimiert werden, um aus derselben, begrenzten Handkraft eine höhere Klemmkraft zu erzielen.

Eine bekannte Lösung zur verbesserten Ausnutzung des Anzugsmoments in eine hohe axiale Klemmkraft beim Spannen besteht aus einem sekundären Gewinde, in dem Kugeln umlaufen, das in der letzten Phase des Festspannvorgangs wirksam wird. Eine solche Lösung ist beispielsweise aus der europäischen Druckschrift EP 0 846 526 A2 bekannt.

Nachteil dieser Spannvorrichtung ist, dass die dynamischen Reaktionskräfte nicht vom Gewindeabschnitt entkoppelt sind und sich die Spannvorrichtung dadurch zum einen übermäßig selbsttätig festspannen kann und zum anderen bei einem abrupten Abstoppen der Spindel ablaufen kann.

Eine weitere aus dem Stand der Technik bekannte Lösung zur verbesserten Wandlung eines Anzugsmoments in eine hohe axiale Klemmkraft beim Spannen besteht darin, ein Gewinde mit kleinerem Durchmesser und kleiner Steigung zu wählen und zudem die Schraubenkopfreibung über ein Wälzlager zu minimieren. Des Weiteren werden dynamische Reaktionskräfte von Formschlusselementen zwischen der den Trennscheiben zugewandten Spannscheibe und der Antriebsspindel abgefangen, wodurch ein selbsttätiges Spannen und selbsttätiges Ablaufen unterbunden wird. Eine solche Spannvorrichtung der Firma ITW Befestigungssysteme GmbH Spit ist aus dem Markt bekannt.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Spannvorrichtung zu schaffen, durch die die vorstehend beschriebenen Nachteile beseitigt werden können und insbesondere ein Verklemmen zwischen einem Sicherungselement der Spannvorrichtung und einem korrespondierenden, an einer Spindel vorgesehenen Sicherungselement vermieden werden kann.

Die Aufgabe wird durch den Gegenstand des unabhängigen Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungen des Gegenstands sind in den abhängigen Ansprüchen enthalten.

Die Aufgabe wird insbesondere dadurch gelöst, dass eine Spannvorrichtung bereitgestellt wird zum axialen Festspannen eines scheibenförmigen Werkzeugs, vorzugsweise einer Trennscheibe, an einem Flansch einer antreibbaren Spindel einer Handwerkzeugmaschine, mit einer im festgespannten Zustand reibschlüssig an dem Werkzeug anliegenden Spannscheibe, einer zentralen Schraube, die in eine mit einem Gewinde ausgestatteten Aufnahmeöffnung, das in einer Stirnseite der Spindel ausgebildet ist, einschraubbar ist, mit einem Bedienelement, das drehfest mit der Schraube verbindbar ist, so dass eine in das Bedienelement eingeleitete Handkraft als Anzugsmoment auf die Schraube übertragen wird, und einem ersten Sicherungselement, das ausgebildet ist mit einem korrespondierenden, an dem Flansch vorgesehenen zweiten Sicherungselement derart zusammenzuwirken, dass, wenn die Schraube zumindest teilweise in die Aufnahmeöffnung eingeführt ist, die Spannscheibe zum Flansch formschlüssig drehgesichert ist, wobei die Spannscheibe relativ zur Schraube und zum Bedienelement drehbar ist.

Erfindungsgemäß ist das erste Sicherungselement der Spannvorrichtung relativ zur Schraube drehbar und zur Spannscheibe drehfest gelagert ist. Hierdurch kann sichergestellt werden, dass ein von dem Anwender aufgebrachtes und auf die Schraube bzw. Einheit aus Schraube und Bedienelement wirkendes Drehmoment auf besonders effiziente Art in eine axial wirkende Klemmkraft zur Sicherung des scheibenförmigen Werkzeugs an der antreibbaren Spindel der Handwerkzeugmaschine umgewandelt wird.

Die Erfindung schließt die Erkenntnis ein, dass dadurch, dass die Spannscheibe gegenüber der Schraube bzw. der angetriebenen Einheit aus Schraube und Bedienelement frei drehbar ist, eine Relativlage in Umfangsrichtung zwischen Spannscheibe und Schraube beziehungsweise zwischen Spannscheibe und Bedienelement nicht eindeutig definiert ist. Somit ist auch eine Stellung zwischen dem ersten Sicherungselement und dem korrespondierenden zweiten Sicherungselement beim Einschrauben der zentralen Schraube in die an der Stirnseite der Spindel ausgebildete Aufnahmeöffnung mit Gewinde nicht lagedefiniert.

Gemäß einer vorteilhafter Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann vorgesehen sein, dass das erste Sicherungselement in Form einer Hülse mit einem mehrkantigen Innenprofil ausgestaltet ist und das zweite Sicherungselement ein zu dem mehrkantigen Innenprofil des ersten Sicherungselements korrespondierenden Außenprofil enthält, sodass das erste Sicherungselement auf das zweite Sicherungselement aufschiebbar ist. Durch das Aufeinanderschieben des ersten Sicherungselements auf das zweite Sicherungselement kann eine genaue Anordnung und damit ein sicheres Zusammenwirken der beiden Sicherungselemente zueinander erreicht werden.

Weiterhin besteht der Vorteil, dass die Spindel der Handwerkzeugmaschine dadurch besonders einfach ausgeführt werden kann, dass sie frei von beweglichen Teilen verbleibt, die eine Synchronisierung begünstigen.

Um eine sichere und insbesondere passgenaue Anordnung der Spannscheibe zu dem ersten sowie zweiten Sicherungselement zu gewährleisten, kann gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung vorgesehen sein, dass die Spannscheibe eine zentrale Ausnehmung enthält und das erste Sicherungselement ein zu der zentralen Ausnehmung korrespondierendes Außenprofil enthält, sodass das erste Sicherungselement in die Spannscheibe einführbar ist.

Entsprechend einer weiteren vorteilhafter Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Spannscheibe und das erste Sicherungselement einstückig ausgestaltet ist. Hierdurch kann eine noch bessere Kraft- bzw. Drehmomentübertragung von der Spannscheibe auf das erste Sicherungselement gewährleistet werden.

Darüber hinaus kann in einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung vorgesehen sein, dass die Schraube so ausgestaltet ist, dass ein Gewinde der Schraube erst in das Gewinde der Aufnahmeöffnung eingreifbar ist, wenn in einem zusammengebauten Zustand der Spannvorrichtung das erste Sicherungselement wenigstens teilweise mit dem zweiten Sicherungselement formschlüssig zusammenwirkt. Hierdurch kann sichergestellt werden, dass der Anwender die Schraube nur dann korrekt in das Gewinde der Aufnahmeöffnung drehen kann, wenn das erste und zweite Sicherungselement ordnungsgemäß zueinander angeordnet sind bzw. die Spannvorrichtung korrekt zusammengesetzt ist. Mit anderen Worten: wenn das erste und zweite Sicherungselement formschlüssig miteinander verbunden sind. Es hat sich als vorteilhaft herausgestellt, wenn das Bedienelement als Deckel ausgebildet ist, der vorzugsweise die Spannscheibe zumindest abschnittsweise umschließt.

In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist die Spannvorrichtung ein Lager auf. Vorzugsweise ist das Lager ein Axial-Nadellager. Das Lager ist zur Drehentkopplung von Schraube und Spannscheibe angeordnet, insbesondere aber vorzugsweise nicht ausschließlich wenn die Spannscheibe zum Flansch formschlüssig drehgesichert ist.

Es hat sich als besonders vorteilhaft herausgestellt, wenn das Bedienelement, die Spannscheibe und das erste Sicherungselement koaxial zueinander auf der Schraube angeordnet sind. Vorzugsweise sind das Bedienelement, die Spannscheibe und das erste Sicherungselement durch wenigstens einen Sicherungsring in beziehungsweise zumindest abschnittsweise in dem Bedienelement gehalten.

Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Figurenbeschreibung. In den Figuren sind verschiedene Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung dargestellt. Die Figuren, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmässigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.

In den Figuren sind gleiche und gleichartige Komponenten mit gleichen Bezugszeichen beziffert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Spannvorrichtung mit einem scheibenförmigen Werkzeugs in einem zusammengebauten Zustand der Spannvorrichtung;

Fig. 2 eine perspektivische Ansicht der Spannvorrichtung in einem auseinander gebauten Zustand der Spannvorrichtung ohne das scheibenförmige Werkzeug;

Fig. 3 eine perspektivische Ansicht der Spannvorrichtung in einem auseinander gebauten Zustand der Spannvorrichtung;

Fig. 4 eine seitliche Schnittansicht der Spannvorrichtung entlang der Schnittlinie A - A in

Fig. 1 ;

Fig. 4a eine Schnittansicht der Spannvorrichtung entlang der Schnittlinie B - B in Fig. 4;

Fig. 5 eine weitere seitliche Schnittansicht der Spannvorrichtung entlang der Schnittlinie

A - A in Fig. 1 ;

Fig. 5a eine Schnittansicht der Spannvorrichtung entlang der Schnittlinie B - B in Fig. 5;

Fig. 6 eine perspektivische Ansicht der Spindel;

Fig. 7 eine seitliche Schnittansicht der Spindel;

Fig. 8 eine perspektivische Ansicht des ersten Sicherungselements; und

Fig. 9 eine weitere perspektivische Ansicht des ersten Sicherungselements. Ausführungsbeispiele:

Eine erfindungsgemäße Spannvorrichtung 1 ist in Fig. 1 in einem zusammengebauten Zustand dargestellt.

Die Spannvorrichtung 1 enthält im Wesentlichen eine Schraube 2, ein Bedienelement 3, eine erste Laufscheibe 4, ein Axial-Nadelkranz 5, eine zweite Laufscheibe 6, eine Spannscheibe 7, ein erstes Sicherungselement 8 und einer Gegenspannscheibe 9 (vgl. Fig. 1 , 2, 3). Die Spannvorrichtung 1 wirkt mit einer Spindel 10 einer in den Figuren nicht gezeigten Handwerkzeugmaschine zusammen. Die Spindel 10 enthält des Weiteren ein zweites Sicherungselement 12, welches sich auf einem Flansch 13 der Spindel 10 befindet (vgl. Fig. 2, 3).

Die Spannvorrichtung 1 dient zum axialen Festspannen eines scheibenförmigen Werkzeugs 14 an dem Flansch 13 der auf der rechten Seite in Fig. 1 dargestellten angetriebenen Spindel 10. Die angetriebene Spindel 10 ist einer in den Figuren nicht dargestellten Handwerkzeugmaschine zugehörig, die beispielsweise ein Trennschleifer sein kann. Bei dem scheibenförmigen Werkzeug 14 kann es sich beispielsweise um eine tellerförmige Schleifscheibe handeln.

Es ist jedoch auch möglich, dass das scheibenförmige Werkzeug 14 eine flache Trennscheibe ist. Bei der nicht gezeigten Handwerkzeugmaschine kann es sich um einen Winkelschleifer oder ähnliches handeln. Alternativ kann die erfindungsgemäße Spannvorrichtung auch in einer nicht handgeführten Werkzeugmaschine verwirklicht sein.

Die Spannvorrichtung 1 enthält eine Spannscheibe 7, die in einem zusammengebauten bzw. festgespannten Zustand der Spannvorrichtung 1 reibschlüssig an dem Werkzeug 14, beispielsweise einer tellerförmigen Schleifscheibe anliegt, um diese an die Spindel 10 der nicht gezeigten Handwerkzeugmaschine zu spannen.

Bei der Schraube 2 handelt es sich um eine zentrale Schraube, die im zusammengebauten Zustand die gesamte Spannvorrichtung 1 zusammenhält. Die Schraube 2 enthält einen Schraubenkopf 2a und ein Gewinde 2b, welches in ein Gewinde 15, das in einer Aufnahmeöffnung 16 an einer freien Stirnseite 17 der Spindel 10 ausgebildet ist, eingeschraubt werden kann.

Das Bedienelement 3 ist im Wesentlichen in Form eines Deckels mit einer zentralen Ausnehmung 18 ausgebildet. Die Ausnehmung 18 dient zur Aufnahme und der formschlüssigen Verbindung des Bedienelements 3 mit der Schraube 2. Durch den Formschluss von Bedienelement 3 und Schraube 2 ist das Bedienelement 3 drehfest mit der Schraube 2 verbunden, sodass eine in das Bedienelement 3 durch Drehung des Bedienelements 3 in radialer Richtung R eingeleitete Handkraft als Anzugsmoment auf die Schraube 2 übertragen wird. Über eine entsprechende Profilvorrichtung an der zentralen Ausnehmung 18 des Bedienelements 3 und dem Schraubenkopf 2a der Schraube 2 wird die formschlüssige Verbindung zwischen der Schraube 2 und dem Bedienelement 3 erreicht. Alternativ können die Schraube 2 und das Bedienelement 3 auch einstückig ausgestaltet sein oder stoffschlüssig (kleben, schweißen, löten oder dergleichen) miteinander verbunden sein.

Das erste Sicherungselement 8 der Spannvorrichtung 1 ist in im Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel als Hülse mit einem sechskantigen Innenprofil 19 ausgestaltet (vgl. auch Fig. 8 und 9). Es gleicht damit im Wesentlichen einer Nuss mit einem Innensechskant. Darüber hinaus enthält das erste Sicherungselement 8 an einem Ende 8a ein mehrkantiges Außenprofil 20. Wie insbesondere in Fig. 8 gezeigt, ist das mehrkantige Außenprofil 20 im Wesentlichen ein quadratisches Profil mit abgeschrägten Ecken.

Die Spannscheibe 7 enthält in der Mitte eine im Wesentlichen quadratische Ausnehmung 21. Die Form der Ausnehmung 21 korrespondiert mit dem quadratischen Außenprofil 20 des ersten Sicherungselements 8, sodass das quadratische Außenprofil 20 des ersten Sicherungselements 8 in die quadratische Ausnehmung 21 der Spannscheibe 7 eingeführt werden kann. Hierdurch sind das erste Sicherungselement 8 und die Spannscheibe 7 formschlüssig miteinander verbindbar.

Alternativ können das erste Sicherungselement 8 und die Spannscheibe 7 auch andere zueinander korrespondierende Außenprofil und Ausnehmungen aufweisen. Weiterhin können das erste Sicherungselement 8 und die Spannscheibe 7 auch einstückig ausgestaltet sein oder stoffschlüssig miteinander verbunden sein.

Am Flansch 13 der Spindel 10 ist ein zu dem ersten Sicherungselement 8 korrespondierendes zweites Sicherungselement 12 angeordnet. Wie insbesondere in den Fig. 2, 3, 6 dargestellt, enthält das zweite Sicherungselement 12 ein zu dem sechskantigen Innenprofil 19 des ersten Sicherungselements 8 korrespondierendes sechskantiges Außenprofil 22. Wenn sechskantigen Innenprofil 19 des ersten Sicherungselements 8 mit dem sechskantigen Außenprofil 22 des zweiten Sicherungselement 12 in Eingriff sind, so ist nicht nur das erste Sicherungselement 8 zu dem zweiten Sicherungselement 12 sondern auch die Spannscheibe 7 zum Flansch 13 zueinander formschlüssig drehgesichert.

Wie bereits vorstehend erwähnt ist im vorliegenden dargestellten Ausführungsbeispiel dies derart realisiert, dass das Außenprofil 20 des ersten Sicherungselements 8 in die entsprechende Ausnehmung 21 der Spannscheibe 7 ragen, das Innenprofil 19 des ersten Sicherungselements 8 auf das Außenprofil 22 des zweiten Sicherungselements 12 geschoben ist und die Schraube 2 in Richtung N durch die Spannscheibe 7, das erste Sicherungselement 8, das scheibenförmige Werkzeug 14 und in die mit dem Gewinde 15 ausgestattete Aufnahmeöffnung 16 der Spindel 10 geschraubt wird (vgl. Fig. 3). Die Spannscheibe 7, das erste Sicherungselement 8 und das zweite Sicherungselement 12 sind damit formschlüssig miteinander verbunden.

Erfindungsgemäß ist das erste Sicherungselement 8 der Spannvorrichtung 1 relativ zur Schraube 2 drehbar und zur Spannscheibe 7 drehfest gelagert.

Die Spannvorrichtung 1 weist vorliegend eine Lager 23 in Form eines Axial-Nadellagers auf, das zwischen zwei Laufscheiben 24, 25 abgestützt ist. Das als Axial-Nadellager ausgestaltete Lager 23 dient der Drehentkopplung von Schraube 2 und Spannscheibe 7, wenn die Spannscheibe 7 zum Flansch 13 formschlüssig drehgesichert ist.

Wie ebenfalls der Fig. 1 entnommen werden kann, sind die Schraube 2, das Bedienelement 3, die zwei Laufscheiben 24, 25, das erste Sicherungselement 8 und die Spannscheibe 7 koaxial zueinander angeordnet.

Im zusammengebauten Zustand (vgl. Fig. 2) sind das Bedienelement 3, die Spannscheibe 7, das erste Sicherungselement 8, die beiden Laufscheiben 24, 25 sowie das Axial-Nadellager 23 auf der Schraube 2 angeordnet und auf dieser durch einen Sicherungsring 26 in Form eines Sprengrings gesichert. Ein zusätzlicher Ring 27 dient dazu, dass die im zusammengebauten Zustand der Spannvorrichtung 1 axial wirkende Kraft so umgelenkt wird, dass eine radiale Kraftkomponente auf den Sicherungsring 26 entsteht.