AT507775A4 - Reibschlüssige rotationswerkzeugbefestigungsvorrichtung - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Befestigen eines Rotationswerkzeuges, insbesondere eines Kreissägeblattes, eines Fräsers oder dergleichen, an einer Welle einer Werkstoffbearbeitungsmaschine, insbesondere Holzbearbeitungsmaschine, mit einem Anlageelement und einer Spanneinrichtung, die jeweils eine Anlagefläche, zwischen denen das Rotationswerkzeug klemmbar ist, aufweisen, wobei die Spanneinrichtung eine die Anlagefläche aufweisende Spannscheibe, einen die Spannscheibe zumindest teilweise durchsetzenden, mit der Welle verbindbaren, insbesondere axial verschraubbaren Kernbolzen und ein Kraftübertragungselement zum Verbinden des Kernbolzens mit der Welle aufweist.

Um Rotationswerkzeuge wie Sägeblätter an den entsprechenden Maschinen anzubringen, sind aus dem Stand der Technik bereits Untersetzungsmechanismen, die die Kraft vom Kraftübertragungselement auf den Kernbolzen in einem bestimmten Verhältnis umwandelt bzw. übertragen. Dabei weisen die Untersetzungsmechanismen beispielsweise mehrstufige Planetengetriebe (DE 37 00 968 A1), Getrieben mit teilweise exzentrisch angeordneten Zahnkränzen (EP 0 588 483 A2) und hydraulische Spanneinrichtungen (EP 0 324 357 A2 und EP 1 990 146 A2) auf. Die beiden erstgenannten Arten von Untersetzungsmechanismen sind sehr aufwändig in der Herstellung und benötigen einen genau abgestimmten Einbau des Planetenrad- bzw. Zahnkranzmechanismus. Bei den hydraulischen Spanneinrichtungen ist vor allem das Gewährleisten der Dichtheit problematisch, da im Gebrauch oftmals Hydraulikflüssigkeit austritt.

Die Aufgabe der Erfindung liegt nun darin, eine gegenüber dem Stand der Technik verbesserte Vorrichtung zum Befestigen eines Rotationswerkzeuges anzugeben. Insbesondere soll diese Vorrichtung einen relativ einfachen Aufbau aufweisen und keine Probleme mit Hydraulikflüssigkeit oder sonstigen Untersetzungsmechanismen verursachen.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass die Spanneinrichtung einen zwischen dem Kraftübertragungselement und dem Kernbolzen reibschlüssig wirkenden Kraftuntersetzungsmechanismus aufweist. Dadurch wird die Untersetzungskraftwirkung durch einfachen Reibschluss und nicht durch Formschluss oder sonstige Kräfte, wie beispielsweise Hydraulikkraft, erreicht.

Um eine einfache Bedienung und ein einfaches Anbringen eines Rotationswerkzeuges an einer Werkstoffbearbeitungsmaschine zu garantieren, kann bevorzugt vorgesehen sein, dass das Kraftübertragungselement zur werkzeuglosen manuellen Betätigung durch einen 65222 22/st

Benutzer ausgebildet und angeordnet ist. Dies kann bevorzugt dadurch erfolgen, dass das Kraftübertragungselement in Form einer Drehscheibe bzw. einer Spannmutter ausgeführt ist.

Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel kann dazu weiters vorgesehen sein, dass das Kraftübertragungselement mit der Spannscheibe - vorzugsweise mit einem Zwischenfalz der Spannscheibe - über ein Gewinde verbunden ist. Weiters kann bevorzugt vorgesehen sein, dass durch Betätigen, vorzugsweise durch Drehen des Kraftübertragungselements dieses gegenüber der Spannscheibe in Axialrichtung bewegbar ist. Somit wird über dieses Gewinde ein Teil des Kraftübertragungselementes in Richtung des Kraftuntersetzungsmechanismus bewegt, wodurch dieser Kraftuntersetzungsmechanismus die Spannkraft auf die Spannscheibe aufbringt.

Eine konkrete Ausführungsvariante der hier vorliegenden Erfindung kann vorsehen, dass das Kraftübertragungselement, vorzugsweise über einen Anschlagfortsatz, bei der Spannbewegung Klemm- bzw. Keilelemente des Kraftuntersetzungsmechanismus derart in Richtung korrespondierender Keilflächen der Spannscheibe und des Kernbolzens bewegt, sodass sich die Spannscheibe in Axialrichtung gegenüber dem Kembolzen zum Rotationswerkzeug bewegt und dieses zwischen Spannscheibe und Anlageelement einspannt. Dadurch, dass der Kernbolzen bis zum Anschlag in die Welle eingedreht ist und die Spannscheibe durch den Kraftuntersetzungsmechanismus in Bezug auf den Kembolzen näher zur Welle bewegt wird, wird der Abstand zwischen Spannscheibe und Anlageelement verkleinert, wodurch das zwischen Spannscheibe und Anlageelement befindliche Rotationswerkzeug mit hoher Kraft eingeklemmt bzw. eingespannt wird.

Eine bevorzugte Ausführungsvariante kann vorsehen, dass die Klemmelemente in Form von Kugeln ausgeführt sind, wobei zumindest eine Klemmkugel bei der Spannbewegung des Kraftübertragungselements von diesem direkt beaufschlagbar ist. Alternativ kann das Klemmelement als eine Art Keil ausgeführt sein. Die Kraftübertragung kann bevorzugt weiters derart erfolgen, indem um die durch das Kraftübertragungselement beaufschlagbare Klemmkugel weitere, konzentrisch nach außen drückbare, vorzugsweise kleinere Klemmkugeln angeordnet sind, die an den Keilflächen der Spannscheibe und des Kembolzens anliegen.

Als reibschlüssiger Kraftuntersetzungsmechanismus im Sinne der Erfindung wird verstanden, dass der Kraftschluss, das heißt die Reibungskraftübertragung, zwischen dem vorzugsweise kugelförmigen Klemmelement des Kraftuntersetzungsmechanismus und dem

Kernbolzen im Wesentlichen tangential an den Oberflächen der beteiligten Verbindungspartner erfolgt.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel kann vorsehen, dass die Keilflächen der Spannscheibe an einer separaten Aufnahmebuchse der Spannscheibe angeordnet sind.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel kann vorgesehen sein, dass der Kraftuntersetzungsmechanismus eine Spannkraft zwischen 10 und 30 kN, vorzugsweise zwischen 15 und 25 kN, besonders bevorzugt von etwa 20 kN, erzeugt.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden anhand der Figurenbeschreibung unter Bezugnahme auf die in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele im Folgenden näher erläutert. Darin zeigen:

Fig. 1 einen Querschnitt der Vorrichtung vor dem Anbringen der Spannvorrichtung an der Werkstoffbearbeitungsmaschine,

Fig. 2 eine Explosionsdarstellung der Spannvorrichtung,

Fig. 3 einen Querschnitt der in die Welle eingeschraubten Spannvorrichtung,

Fig. 4 einen Detailquerschnitt aus Fig. 3,

Fig. 5 einen Querschnitt der Spannvorrichtung bei unter voller Spannkraft stehenden

Druckuntersetzungsmechanismus und Fig. 6 einen Detailquerschnitt aus Fig. 5.

In Fig. 1 ist im rechten Bereich die Welle 3 (Antriebsspindel) der Werkstoffbearbeitungsmaschine dargestellt. An dieser ist im linken Bereich das Anlageelement 4 mit der Anlagefläche 18’ angeordnet. Das Rotationswerkzeug 2 wird durch Einführen der Spanneinrichtung 5 durch das Rotationswerkzeug hindurch und in die Welle 3 hinein zwischen der Anliegefläche 18’ des Anlageelements 4 und der Anlagefläche 18 der Spannscheibe 6 eingeklemmt.

In Fig. 2 werden die teilweise bereits in Fig. 1 dargestellten Bauteile in einer Explosionsdarstellung gezeigt. Die Spannvorrichtung 5 besteht generell aus der Spannscheibe 6, die einen über die Inbusschrauben 10 fest verbundenen Zwischenflansch 6a umfasst, dem Kembolzen 7 und dem Kraftuntersetzungsmechanismus 9, wobei dieser Kraftuntersetzungsmechanismus 9 durch das Kraftübertragungselement 8 in Gang gesetzt wird und dadurch den Axialabstand zwischen Spannscheibe 6 und Kembolzen 7 verändert. Das Kraftübertragungselement 8 (Drehscheibe bzw. Spannmutter) ist über

Zylinderschrauben 17 (und einem dazwischen liegenden Dichtring 8b) mit dem Zwischenflansch 6a der Spannscheibe 6 verbunden. Der Zwischenflansch 6a ist durch Schwerspannstifte 15 mit dem Kernbolzen 7 axial gekoppelt. In dem Bereich zwischen Spannscheibe 6 und Zwischenflansch 6a sind die Klemmteile bzw. Klemmkugeln 12 und 13 sowie die Feder 16 und die Aufnahmebuchse 11 angeordnet. Die Aufnahmebuchse 11 weist dabei die Keilflächen 14 und der Kernbolzen 7 die Keilflächen 14’ für die Klemmkugeln 13 auf. Der Kernbolzen 7 ist über das Kernbolzengewinde 24 mit der hier nicht dargestellten Welle 3 verbindbar.

In Fig. 3 ist erkennbar, wie dieses Kernbolzengewinde 24 durch das Rotationswerkzeug 2 hindurch in der Welle 3 eingeschraubt ist. In dieser Darstellung gemäß Fig. 3 ist das Rotationswerkzeug 2 noch nicht voll eingespannt. Es liegen jedoch bereits die beiden Anliegeflächen 18 und 18’ am Rotationswerkzeug 2 an. Wie in dieser Fig. 3 dargestellt, dreht sich die gesamte Antriebsspindel bzw. -welle 3 mitsamt dem Rotationswerkzeug 2 und der Spannvorrichtung 5 um die Achse X.

In Fig. 4 ist ein Detailbereich der Spannvorrichtung 5 aus Fig. 3 dargestellt. Darin ist erkennbar lei dass das Kraftübertragungseiement 8 im Bereich des zentral angeordneten Anschlagfortsatzes 23 ein Gewinde 22 aufweist, welches mit dem Zwischenflansch 6a korrespondiert. Dieser Zwischenflansch 6a weist zudem bevorzugt drei Zylinderschrauben 17 auf, welche wiederum Begrenzungsfortsätze 20 aufweisen, die mit den Begrenzungsfortsätzen 21 des Kraftübertragungselements 8 ein komplettes Herausdrehen bzw. Lösen des Kraftübertragungselements 8 vom Zwischenflansch 6a verhindern. Durch den Dichtring 8b wird ein direktes Reiben der Metallflächen des Kraftübertragungselements 8| und des Zwischenflansches 6 verhindert und auch ein Eindringen von Staub oder sonstigen Materialien in den Zwischenraum unterbunden.

Der Kraftuntersetzungsmechanismus 9 besteht im Wesentlichen aus der großen Klemmkugel 12 und den kleinen Klemmkugeln 13 sowie den mit den kleinen Klemmkugeln 13 korrespondierenden Keilflächen 14 und 14' der Aufnahmebuchse 11 und des Kernkolbens 7. Die Klemmkugel 12 ist dabei einerseits vom Anschlagfortsatz 23 des Kraftübertragungselements 8 und andererseits von der Feder 16 beaufschlagt.

Wie nun im Vergleich zur Fig. 4 in Fig. 6 gezeigt ist, wird durch Drehen des Kraftübertragungselements 8 dessen Anschlagfortsatz 23 in Richtung Klemmkugel 12 bewegt, wodurch die Feder 16 zusammengedrückt wird und sich die kleineren Klemmkugeln 13 durch die Bewegung der großen Klemmkugel 12 von der Achse X entfernen. Dadurch wird der Abstand A zwischen den mit den Klemmkugeln 13 korrespondierenden Keilflächen 14 und 14’ vergrößert, wodurch die Spannscheibe 6 in Bezug auf den Kembolzen 7 in Richtung Welle 3 bewegt wird und somit das Rotationswerkzeug 2 mit einer Kraft von vorzugsweise etwa 20 Kilonewton zwischen den Anliegeflächen 18 und 18’ des Anlageelements 4 und der Spannscheibe 6 eingeklemmt bzw. eingespannt wird. Die Kraft von der Klemmkugel 12 auf die Klemmkugeln 13 wird in einem Verhältnis von 1: 2,5 verteilt, wobei die Druckkraft auf die Rillen (Keilflächen 14) der Aufnahmebuchse 11 verteilt wird. Die Kraft baut sich dabei entlang dieser Rillen durch Verschieben der Klemmkugeln 13 auf, wodurch der axiale Druck erhöht wird.

Beim Lösen der gesamten Spannvorrichtung 5 wird durch Drehen der Spannmutter 8 die Kraft von der Klemmkugel 12 auf die Klemmkugeln 13 verringert, indem beim Herausdrehen die Kugel 12 durch die Feder 16 in Richtung Kraftübertragungselement 8 bewegt wird, wodurch auch der Abstand zwischen den Keilflächen 14 und 14’ verringert wird und somit die Vorspannkraft auf das Rotationswerkzeug 2 verkleinert wird. Das Kraftübertragungselement 8 wird gegenüber dem Zwischenflansch 6 soweit herausgedreht, bis sich die Begrenzungsfortsätze 20 und 21 berühren. Wenn dann das Kraftübertragungselement 8 weiter gedreht wird, überträgt sich die gesamte Drehbewegung über den Zwischenfalz 6a und die Schwerspannstifte 15 auf den Kembolzen 7 und dessen Kembolzengewinde 24, wodurch die gesamte Spannvorrichtung 5 von der Welle 3 gelöst wird, wonach das Rotationswerkzeug 2 entnommen oder getauscht werden kann.

Eine alternative Ausführung kann vorsehen, dass in etwa im Bereich des Dichtrings 8b das Gewinde 22 zwischen Spannscheibe 6 bzw. Flansch 6a und dem Kraftübertragungselement 8 angeordnet sein kann, was allerdings eine größere Reibfläche bedeutet.

Das Bezugszeichen 25 zeigt das Zylinderschraubengewinde zwischen Zylinderschraube 17 und Zwischenflansch 6a. Das Bezugszeichen 26 zeigt das Inbusschraubengewinde zwischen Inbussschraube 10 und Spannflansch 6a, wobei die Inbusschraube 10 die Spannscheibe 6 mit dem Zwischenflansch 6a verbindet.

Somit zeigt die Erfindung eine gegenüber dem Stand der Technik verbesserte Vorrichtung zum Befestigen eines Rotationswerkzeuges an einer Welle einer Werkstoffbearbeitungsmaschine, indem ein reibschlüssig wirkender Kraftuntersetzungsmechanismus für ein vorzugsweise werkzeugloses Befestigen und Einspannen des Rotationswerkzeuges vorgesehen ist. Als bevorzugte konkrete Ausführungsvariante dieses reibschlüssigen Kraftuntersetzungsmechanismus können dabei vorzugsweise kugelförmige Klemm- bzw.

Keilelemente vorgesehen sein, die an Keilflächen der Spannscheibe und des Kernbolzens tangential und - wenn sie unter Spannkraft durch das Kraftübertragungselement stehen -reibschlüssig anliegen und diese Flächen auseinander drücken, wodurch die Spannscheibe in Axialrichtung gegenüber dem Kernbolzen (Spannelement) zum Rotationswerkzeug bzw. zur Welle bewegt wird und das Einspannen des Rotationswerkzeugs bewirkt wird.

Innsbruck, am 19. Jänner 2009

Claims (9)

1. ······· ·· · • · · · · · ··· · · • · · ·· · · · · · • · · ·· ·· ·· · · 1 Patentansprüche: 1. Vorrichtung zum Befestigen eines Rotationswerkzeuges, insbesondere Kreissägeblatt, Fräser oder dergleichen, an einer Welle einer Werkstoffbearbeitungsmaschine, insbesondere Holzbearbeitungsmaschine, mit einem Anlageelement und einer Spanneinrichtung, die jeweils eine Anlagefläche, zwischen denen das Rotationswerkzeug klemmbar ist, aufweisen, wobei die Spanneinrichtung eine die Anlagefläche aufweisende Spannscheibe, einen die Spannscheibe zumindest teilweise durchsetzenden, mit der Welle verbindbaren, insbesondere axial verschraubbaren Kernbolzen und ein Kraftübertragungselement zum Verbinden des Kernbolzens mit der Welle aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Spanneinrichtung (5) einen zwischen dem Kraftübertragungselement (8) und dem Kernbolzen (7) reibschlüssig wirkenden Kraftuntersetzungsmechanismus (9) aufweist.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Kraftübertragungselement (8) zur werkzeuglosen manuellen Betätigung durch einen Benutzer ausgebildet und angeordnet ist.
3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Kraftübertragungselement (8) mit der Spannscheibe (6) - vorzugsweise mit einem Zwischenfalz (6a) der Spannscheibe (6) - über ein Gewinde (22) verbunden ist.
4. 4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass durch Betätigen, vorzugsweise durch Drehen des Kraftübertragungselements (8) dieses gegenüber der Spannscheibe (6) in Axialrichtung bewegbar ist.
5. 5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Kraftübertragungselement (8), vorzugsweise über einen Anschlagfortsatz (23), bei der Spannbewegung Klemm- bzw. Keilelemente (12, 13) des Kraftuntersetzungsmechanismus (9) derart in Richtung korrespondierender Keilflächen (14, 14’) der Spannscheibe (6) und des Kembolzens (7) bewegt, sodass sich die Spannscheibe (6) in Axialrichtung gegenüber dem Kembolzen (7) zum Rotationswerkzeug (2) bewegt und dieses zwischen Spannscheibe (6) und Anlageelement (4) einspannt. 65222 22/hn
6. 6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Klemmelemente (12, 13) in Form von Kugeln ausgeführt sind, wobei zumindest eine Klemmkugel (12) bei der Spannbewegung des Kraftübertragungselements (8) von diesem direkt beaufschlagbar ist.
7. 7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass um die durch das Kraftübertragungselement (8) beaufschlagbare Klemmkugel (12) weitere, konzentrisch nach außen drückbare, vorzugsweise kleinere Klemmkugeln (13) angeordnet sind, die an den Keilflächen (14,14’) der Spannscheibe (6) und des Kernbolzens (7) anliegen.
8. 8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Keilflächen (14), vorzugsweise rillenförmig an einer Aufnahmebuchse (11) der Spannscheibe (6) angeordnet sind.
9. 9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Kraftuntersetzungsmechanismus (9) eine Spannkraft zwischen 10 und 25 kN, vorzugsweise von etwa 20 kN, erzeugt. Innsbruck, am 19. Jänner 2009