Titel

Werkzeughalterung für eine Werkzeugmaschine

Die Erfindung betrifft eine Werkzeughalterung für eine Werkzeugmaschine. Stand der Technik

Bekannt sind werkzeuglose Spannsysteme (SDS), die als Einstecksystem für schlagende und drehende Werkzeuge ausgeführt sind und eine werkzeuglose Befestigung des Werkzeugs mit einer Abtriebswelle in einer Handwerkzeugmaschine ermöglichen. Derartige Einstecksysteme werden beispielsweise für Bohrgeräte verwendet.

Für Handschleifgeräte dagegen erfolgt die Befestigung des Schleiftellers üblicherweise über eine Schraubverbindung, was jedoch einen größeren Aufwand darstellt und ein entsprechendes Werkzeug voraussetzt. Aufgrund von Verschleiß bzw. für den Einsatz unterschiedlicher Schleiftellerhärten müssen die Schleifteller regelmäßig gewechselt werden, was einen nicht unerheblichen Aufwand darstellt.

Offenbarung der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, mit einfachen Maßnahmen ein werkzeugloses Spannsystem zur Halterung eines Werkzeugs in einer Werkzeugmaschine zu schaffen, das bei einfacher Bedienbarkeit in der Lage ist, auch hohe Kräfte während des Betriebs der Werkzeugmaschine aufzunehmen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Die Unteransprüche geben zweckmäßige Weiterbildungen an. Die erfindungsgemäße Werkzeughalterung für eine Werkzeugmaschine bildet ein werkzeugloses Spannsystem, mit dessen Hilfe ein Werkzeug mit der Werkzeugmaschine verbunden werden kann. Die Werkzeughalterung zeichnet sich durch eine gute Bedienbarkeit sowie die Möglichkeit aus, hohe Kräfte aufnehmen zu können. Die Werkzeughalterung wird vorzugsweise in Handwerkzeugmaschinen eingesetzt; sie eignet sich beispielsweise für den Einsatz in Schleifhandwerkzeugmaschinen wie zum Beispiel Exzenterschleifern.

Die erfindungsgemäße Werkzeughalterung umfasst einen Lagerflansch, welcher werkzeugseitig gelagert und mit der Antriebseinrichtung der Werkzeugmaschine verbunden ist. Der Lagerflansch übt eine von der Antriebsbewegung der Antriebseinrichtung abgeleitete Arbeitsbewegung aus. Der Flansch ist beispielsweise mit einer Abtriebswelle gekoppelt, welche über ein Getriebe von der Rotorwelle eines elektrischen Antriebsmotors angetrieben wird.

Die Werkzeughalterung umfasst des Weiteren ein zwischen einer Schließposition und einer Öffnungsposition verstellbar gehaltenes Klemmelement, das am Lagerflansch angeordnet ist und gegenüber dem Lagerflansch eine Relativbewegung ausüben kann. Bei dieser Relativbewegung wird das Klemmelement zwischen der Schließposition und der Öffnungsposition verstellt.

Der Lagerflansch und das Klemmelement begrenzen gemeinsam eine Rastaus- nehmung, welche zur Aufnahme eines Rastglieds am Werkzeug der Werkzeugmaschine dient. In der Schließposition des Klemmelements ist das Rastglied in der Rastausnehmung zur Halterung des Werkzeugs am Lagerflansch sicher aufgenommen, wobei der Lagerflansch und das Klemmelement entweder den Querschnitt der Rastausnehmung begrenzen oder die Rastausnehmung verschließen, so dass ein unbeabsichtigtes Lösen des Rastglieds am Werkzeug aus der Rastausnehmung heraus verhindert ist. In der Öffnungsposition des Klemmelements ist dagegen die Rastausnehmung zum Einführen bzw. zur Entnahme des Werkzeugs geöffnet, indem der Querschnitt der Rastausnehmung entweder vergrößert oder die Rastausnehmung nach außen hin geöffnet ist, so dass das Einführen und Entnehmen des Rastglieds am Werkzeug ermöglicht ist. Die erfindungsgemäße Werkzeughalterung setzt somit das Zusammenwirken von lediglich zwei Bauteilen voraus, nämlich des Lagerflansches und des Klemmelementes. Die Verbindung des Werkzeugs mit der Werkzeugmaschine erfolgt über den Lagerflansch, wobei die Relativbewegung des Klemmelements gegenüber dem Lagerflansch die Stellbewegung zwischen Schließ- und Öffnungsposition darstellt. Darüber hinaus sind keine weiteren Betätigungen für das Sichern bzw. Lösen des Werkzeugs von der Werkzeugmaschine erforderlich, es wird insbesondere kein gesondertes Werkzeug benötigt.

Das Klemmelement wird vorzugsweise unmittelbar an dem Lagerflansch gehalten, wobei grundsätzlich auch Ausführungen in Betracht kommen, bei denen das Klemmelement an einem sonstigen Bauteil der Werkzeugmaschine gehalten ist, welches in gleicher weise wie der Lagerflansch von der Antriebseinrichtung der Werkzeugmaschine angetrieben wird. Wesentlich ist die Relativbewegung zwischen Lagerflansch und Klemmelement für das Sichern und Lösen des Werkzeugs.

In zweckmäßiger weiterer Ausführung ist ein Federelement zur Beaufschlagung des Klemmelements in Richtung der Schließposition vorgesehen. Ohne äußere Einwirkung befindet sich somit das Klemmelement aufgrund der Federkraftwirkung in der Schließposition, in der das Werkzeug sicher am Lagerflansch gehal- ten ist. Bei manueller Betätigung des Klemmelements wird dieses gegen die

Kraft des Federelements aus der Schließposition in die Öffnungsposition verstellt, in der das Werkzeug entnommen bzw. eingesetzt werden kann.

Gemäß einer weiteren zweckmäßigen Ausführung ist vorgesehen, dass die Rela- tivbewegung zwischen dem Klemmelement und dem Lagerflansch eine axiale

Verschiebebewegung ist. Die Verschiebebewegung ist vorteilhaft in Achsrichtung des Lagerflansches bzw. der Abtriebswelle durchzuführen. Die Verschiebebewegung kann mit einer Drehbewegung um die Achse des Lagerflansches kombiniert werden, insbesondere in der Weise, dass die Rotations- bzw. Drehbewegung mit der axialen Verschiebebewegung kinematisch zwangsgekoppelt ist, so dass mit dem axialen Beaufschlagen des Klemmelementes entgegen der Kraft des Federelementes das Klemmelement zugleich eine Relativdrehbewegung gegenüber dem Lagerflansch ausführt. Konstruktiv ist das Klemmelement vorteilhafterweise topfförmig ausgebildet und umgreift den Lagerflansch. Bei einer axialen Relativbewegung nähert sich der Boden des Klemmelements an die Stirnseite des Lagerflansches an bzw. entfernt sich von dieser. Hierbei wird der Querschnitt der Rastausnehmung, welche zum einen vom Lagerflansch und zum andern vom Klemmelement begrenzt ist, entsprechend vergrößert bzw. verkleinert.

Zur Führung des Klemmelements sind zweckmäßigerweise an der Seitenwand des Klemmelements einerseits und an der Mantelfläche des Lagerflansches andererseits zusammenwirkende Führungselemente angeordnet. Die Führungselemente stellen eine Führungsbahn für das Klemmelement und die Relativbe- wegung des Klemmelements gegenüber dem Lagerflansch dar. Auf diese Weise kann die gewünschte kinematische Relativbewegung, beispielsweise die kombinierte Schiebe-Dreh-Bewegung, in einfacher Weise realisiert werden. Voraussetzung ist lediglich eine manuelle axiale Beaufschlagung des Klemmelementes in Richtung der Lagerflanschachse, wobei dem Klemmelement die zusätzliche Ro- tationsbewegung über das Zusammenwirken der Führungselemente aufgeprägt wird.

Die Rastausnehmung, welche zur Aufnahme des Rastglieds am Werkzeug dient, ist gemäß zweckmäßiger Ausführung als ein Rastrelief an der Mantelfläche des Lagerflansches ausgebildet. Der Lagerflansch ist zumindest annähernd zylindrisch ausgeführt, wobei die radial außen liegende Mantelfläche mit dem Rastrelief versehen ist, dessen radiale Vertiefungen die Rastausnehmung bilden. Hierbei kann es zweckmäßig sein, dass die reliefartig erhöhten, die Rastausnehmung begrenzenden Wandungen zugleich das Führungselement bilden, welches für die Führung des Klemmelementes am Lagerflansch verantwortlich ist. Diese

Ausführung hat den Vorteil, dass dem Rastrelief eine doppelte Funktion zukommt, nämlich zum einen das Bilden der Rastausnehmung und zum andern das Bilden des Führungselementes für das Klemmelement. Aus Sicherheitsgründen ist zweckmäßig, dass das Klemmelement in der montierten Position des Werkzeugs und ohne äußere Beaufschlagung mit einem zumindest geringen axialen Abstand zur Bearbeitungsfläche des Werkzeugs angeordnet ist. Hierdurch ist sichergestellt, dass bei der Werkstückbearbeitung und den hierbei auftretenden Kräften das Klemmelement nicht versehentlich aus der Schließ- in die Öffnungsposition verstellt und das Werkzeug in unbeabsichtigter Weise gelöst wird. Gegenüber der Bearbeitungsfläche des Werkzeugs ist das Klemmelement zurückgesetzt angeordnet.

Weitere Vorteile und zweckmäßige Ausführungen sind den weiteren Ansprüchen, der Figurenbeschreibung und den Zeichnungen zu entnehmen. Es zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Darstellung einer als Exzenterschleifer ausgeführten Handwerkzeugmaschine,

Fig. 2 eine weitere Darstellung der Handwerkzeugmaschine, jedoch mit gelöstem Schleifteller,

Fig. 3 die Handwerkzeugmaschine mit gelöstem Schleifteller in einer weiteren Perspektive,

Fig. 4 in Explosionsdarstellung eine Werkzeughalterung zur Halterung und Sicherung des Schleiftellers an der Handwerkzeugmaschine, wobei die Werkzeughalterung als werkzeugloses Spannsystem ausgeführt ist,

Fig. 5 die Werkzeughalterung in einer weiteren perspektivischen Ansicht,

Fig. 6 in Einzelansicht der Schleifteller,

Fig. 7 eine Ansicht von unten auf die Werkzeughalterung, welche einen Lagerflansch sowie ein Klemmelement umfasst,

Fig. 8 eine Fig. 7 entsprechende Darstellung, jedoch in einer verdrehten Position des Klemmelements gegenüber dem Lagerflansch,

Fig. 9 in Seitenansicht die Werkzeughalterung, dargestellt in Schließposition,

Fig. 10 die Werkzeughalterung in Öffnungsposition,

Fig. 1 1 die Werkzeughalterung im Schnitt, dargestellt in der Schließposition,

Fig. 12 das Detail XII aus Fig. 1 1 in Einzeldarstellung, Fig. 13 in perspektivischer Ansicht eine Rastausnehmung, welche zwischen Klemmelement und Lagerflansch angeordnet ist, dargestellt in der Schließposition des Klemmelements,

Fig. 14 eine Fig. 13 entsprechende Darstellung, jedoch in der Öffnungsposition des Klemmelements, wobei die Fig. 13 und 14 eine Ansicht von unten zeigen, die gegenüber der Ansicht nach Fig. 9 und 10 auf den Kopf gestellt ist.

In den Figuren sind gleiche Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen.

In den Fig. 1 bis 3 ist eine als Exzenterschleifer 1 ausgebildete Handwerkzeugmaschine dargestellt, die in einem Gehäuse 2 eine Antriebseinrichtung mit einem Antriebsmotor und einem Getriebe aufweist, über das das als Schleifteller 3 ausgebildete Werkzeug anzutreiben ist. Der Schleifteller 3 ist mithilfe einer Werk- zeughalterung 4 lösbar mit der Handwerkzeugmaschine 1 verbunden. Die Werk- zeughalterung 4 ist als werkzeugloses Spannsystem ausgebildet, mit dem der Schleifteller 3 durch manuelle Betätigung an der Handwerkzeugmaschine arretiert bzw. von dieser gelöst werden kann. Die Werkzeughalterung 4 umfasst ein Klemmelement 5, welches auf einem Lagerflansch, welcher ebenfalls Bestandteil der Werkzeughalterung 4 ist, gehalten ist. Im montierten Zustand ist der Schleifteller 3 fest mit dem Lagerflansch 6 verbunden, der drehfest mit einer Abtriebswelle der Antriebseinrichtung gekoppelt ist. Das Klemmelement 5 hat die Funktion, den Schleifteller 3 in der am Lagerflansch 6 montierten Position zu sichern, um ein unbeabsichtigtes Lösen zu vermeiden. Das Klemmelement 5 ist hierbei zwischen einer Schließposition und einer Öffnungsposition manuell zu verstellen, wobei in der Schließposition der Schleifteller 3 sicher am Lagerflansch 6 gehalten ist und in der Öffnungsposition der Schleifteller 3 vom Lagerflansch 6 abgenommen bzw. auf diesen aufgeschoben werden kann.

Die Werkzeughalterung 4 umfasst, wie den Fig. 4 und 5 zu entnehmen, zusätzlich zum Klemmelement 5 und dem Lagerflansch 6 auch einen Stützring 7, ein Federelement 8 sowie eine Schraube 9, über die der Lagerflansch 6 einschließlich Stützring 7 fest an einem Bauteil der Antriebseinrichtung zu befestigen ist. Dies erfolgt durch Einschrauben der Schraube 9 in einen Dom 1 1 , welcher Be- standteil eines mit der Abtriebswelle der Antriebseinrichtung verbundenen Lüfterrades 10 ist oder aber unmittelbar die Stirnseite der Abtriebswelle bildet. Über die Schraube 9 ist somit der Lagerflansch 6 drehfest mit der Abtriebswelle bzw. dem Lüfterrad 10 in der Handwerkzeugmaschine verbunden. Das Federelement 8 liegt zwischen der Stirnseite des zylindrisch ausgeführten Lagerflansches 6 und dem Boden des topfförmig ausgebildeten, den Lagerflansch 6 übergreifenden Klemmelementes 5 und beaufschlagt das Klemmelement 5 mit einer axialen Federkraft, die von dem Lagerflansch 6 weggerichtet ist.

Die Mantelfläche des Lagerflansches 6 ist als Rastrelief 12 ausgebildet, das aus radialen Erhöhungen und Vertiefungen besteht. Im Rastrelief 12 ist eine Rast- ausnehmung 13 gebildet, die bei verriegeltem Schleifteller 3 ein Rastglied 14 (Fig. 6) aufnimmt, das an der radialen Innenseite eines axial überstehenden Kragens 15 am Schleifteller 3 ausgebildet ist. Über den Umfang verteilt sind insgesamt drei derartige, nasenförmige Rastglieder 14 am Schleifteller 3 vorgesehen, denen jeweils eine Rastausnehmung 13 am Lagerflansch 6 zugeordnet ist. Die Rastausnehmung 13 ist als radiale Vertiefung im Rastrelief 12 an der Mantelfläche des Lagerflansches 6 gebildet.

In die Wandung des Klemmelements 5 sind über den Umfang verteilt mehrere Ausnehmungen 16 eingebracht, wobei die Seitenflächen der die Ausnehmungen 16 begrenzenden Wandabschnitte Führungselemente 17 bilden, die mit Führungselementen 18 am Lagerflansch 6 zusammenwirken. Die Führungselemente 18 am Lagerflansch 6 sind Seitenkanten reliefartiger Erhöhungen im Rastrelief 12. Die Seitenkante 18 am Rastrelief 12 ist, bezogen auf die Längsachse des Lagerflansches 6, schräg verlaufend angeordnet, in entsprechender Weise ist auch das Führungselement 17 am Klemmelement 5 schräg verlaufend ausgerichtet. Bei einer axialen Verschiebung des Klemmelements 5 in Richtung der Achse des Lagerflansches 6 wird somit aufgrund der schief verlaufenden Führungsflächen 17 bzw. 18 zusätzlich zur axialen Verschiebebewegung auch eine Rotationsbewegung um die Achse des Lagerflansches erreicht, welche das Klemmelement 5 ausführt. Es handelt sich somit bei der Überführungsbewegung zwischen Schließ- und Öffnungsposition des Klemmelementes 5 um eine Kombination einer axialen Verschiebebewegung mit einer Drehbewegung. In den Fig. 7, 9 sowie 1 1 bis 13 ist das Klemmelement 5 bezogen auf den Lagerflansch 6 in der Schließposition dargestellt, in den Fig. 8, 10 und 14 dagegen in der Öffnungsposition. In der Schließposition ist das Klemmelement 5 durch die Kraft des Federelementes 8 axial vom Lagerflansch 6 weggeschoben, in der öff- nungsposition dagegen axial in Richtung auf den Lagerflansch 6 aufgeschoben.

Das Klemmelement 5 ist unverlierbar am Lagerflansch 6 gehalten, indem eine radial nach innen ragende Rastnase 19 an der Innenseite der Wandung des Klemmelementes 5 axial an einer umlaufenden Schulter 20 auf der Mantelfläche des Lagerflansches 6 aufliegt (Fig. 12).

In der Schließposition weist die Rastausnehmung 13 eine Breite Xi (Fig. 9, 13) auf, die gegenüber der Breite x ₂ (Fig. 10, 14) der Rastausnehmung 13 geringer ausgeprägt ist. Die kleinere Breite Xi der Rastausnehmung 13 in der Schließposition verhindert, dass das Rastglied 14 am Schleifteller 3, welches in die Rastaus- nehmung 13 einragt, aus dieser axial herausrutschen kann. Die Rastausnehmung 13 wird in der Schließposition sowohl von einer Seitenkante des Rastreliefs 12 an der Mantelfläche des Lagerflansches 6 als auch von einer Seitenkante einer Öffnung in der Wandung des Klemmelementes 5 begrenzt. Mit dem Überführen in die Öffnungsstellung geht eine Drehbewegung des

Klemmelementes 5 bezogen auf den Lagerflansch 6 einher, was auch in der Draufsicht gemäß den Fig. 7 und 8 erkennbar ist. Durch die Drehbewegung wird die Breite der Rastausnehmung 13 auf das Maß x ₂ vergrößert, wodurch die Rastausnehmung 13 groß genug ist, dass das Rastglied 14 des Schleiftellers 3 aus der Rastausnehmung 13 axial herausgenommen bzw. in die Rastausnehmung 13 hineingeschoben werden kann. Während der Überführungsbewegung zwischen Schließ- und Öffnungsposition gleiten die Führungsflächen 17 und 18 am Klemmelement 5 bzw. am Lagerflansch 6 aneinander entlang. Wie den Fig. 7 bis 1 1 weiters zu entnehmen, weist der Boden des Klemmelementes 5 auf seiner Außenseite eine dreieckförmige Erhebung 21 auf, die mit einer entsprechenden Ausnehmung 22 im Schleifteller 3 (Fig. 2, 3) korrespondiert. Im montierten Zustand ragt die Erhebung 21 am Klemmelement 5 in die Ausnehmung 22 im Schleifteller 3 ein, jedoch nur so weit, dass die Unterseite des Schleiftellers 3, die die Bearbeitungsfläche bildet, nicht von der Erhebung 21 axi- al überragt wird. Vorzugsweise liegt die Erhebung 21 im montierten Zustand mit einem geringen axialen Abstand zur Bearbeitungsfläche des Schleiftellers 3.