DE10137445A1

DE10137445A1 - Spanneinrichtung zum lösbaren Befestigen eines insbesondere scheibenförmigen Werkzeugs auf einer Spindel

Info

Publication number: DE10137445A1
Application number: DE2001137445
Authority: DE
Inventors: Hans-Joerg Zielfleisch; Andreas Oswald
Original assignee: INA Schaeffler KG
Current assignee: IHO Holding GmbH and Co KG
Priority date: 2001-07-31
Filing date: 2001-07-31
Publication date: 2003-02-13

Abstract

Eine Spanneinrichtung zum lösbaren Befestigen eines insbesondere scheibenförmigen Werkzeugs auf einer Spindel ist mit einer zur Anlage an das Werkzeug vorgesehenen Spannscheibe (3) versehen. Ferner ist eine auf die Spindel aufschraubbare Spannmutter (1) und ein insbesondere von Hand betätigbares, gegenüber der Spannmutter (1) drehbar und axial verschieblich angeordnetes Betätigungselement (2) vorgesehen, wobei die Spannscheibe (3) über das Betätigungselement (2) an der Spannmutter (1) axial abstützbar ist. Zwischen dem Betätigungselement (2) und der Spannmutter (1) oder der Spannscheibe (3) ist wenigstens ein Wälzkörper, insbesondere Rolle (13), angeordnet, der an Rollbahnen (11, 12) anliegt und daran in Umfangsrichtung abrollbar ist. Die Rollbahnen (11, 12) sind an einander zugewandten Stirnseiten des Betätigungselementes (2) und der Spannmutter (1, 8) oder der Spannscheibe (3) ausgebildet. Beide Rollbahnen (11, 12) weisen einen ersten Rollabschnitt (15, 16) auf, der parallel zu einer quer zu der Spindelachse angeordneten Ebene liegt. Beide Rollbahnen (11, 12) weisen einen zweiten Rollabschnitt (16, 17) auf, der diese Ebene schneidet, wobei in einer das Werkzeug entspannenden Losstellung des Betätigungselementes (2) der Wälzkörper (13) zwischen den einander gegenüberliegenden, wenigstens annähernd parallel zueinander angeordneten zweiten Rollabschnitten (16, 17) vorgesehen ist.

Description

Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Spanneinrichtung zum lösbaren Befestigen eines insbesondere scheibenförmigen Werkzeugs auf einer Spindel. Derartige Spanneinrichtungen in Form von Schnellspannmuttern werden beispielsweise bei Einhand-Winkelschleifmaschinen eingesetzt. Diese Spanneinrichtungen sind so beschaffen, dass ein lösen der eingespannten Schleifscheibe von Hand problemlos ohne Hilfswerkzeug möglich ist.

Aus EP 0 231 500 B1 beispielsweise ist eine Spanneinrichtung zum lösbaren Befestigen eines insbesondere scheibenförmigen Werkzeugs auf einer Spindel gemäß den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 bekannt geworden. Insbesondere den Fig. 15 und 17 kann entnommen werden, dass Rollen zwischen Rollabschnitten angeordnet und daran abgestützt sind. Im eingespannten Zustand übertragen diese Rollen die axiale Einspannkraft für die eingespannte Schleifscheibe. Um den Einspanndruck zu entfernen wird das von Hand betätigbare Betätigungselement derart verdreht, dass die zwischen zwei zueinander parallelen Rollabschnitten eingespannten Rollen in einen sich erweiternden Spalt hinein rollen. Der Einspanndruck ist dann somit entfernt, dass die Spannmutter von Hand geschraubt werden kann. Ohne äußere Einwirkung können die so verlagerten Rollen nicht wieder in ihre Spannstellung, also zwischen diese Rollbaschnitte gelangen. Deshalb sind diese Rollen in Taschen eines Käfigs aufgenommen, wobei der Käfig mittels einer Druckfeder derart angefedert ist, dass die Rollen in Richtung auf die zueinander parallelen Rollabschnitte verlagert werden, die parallel zu einer quer zu der Spindelachse angeordneten Ebene ausgebildet sind. Neben diesen weiteren zusätzlich erforderlichen Bauteilen kann ein weiterer Nachteil darin gesehen werden, dass Klappergeräusche dann hervorgerufen werden können, wenn die Rollen in dem keilförmigen Spalt angeordnet sind. Denn dieser keilförmige Spalt bildet einen Ausweichraum, also eine Raumvergrößerung, in dem die Rollen mehr oder weniger lose angeordnet sind.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Spanneinrichtung nach den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 anzugeben, die einfach aufgebaut ist, und bei der kein Ausweichraum erforderlich ist.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass die an dem Betätigungselement einerseits und an der Spannmutter bzw. dem Flansch der Spannmutter, oder der Spannscheibe andererseits angeordneten Rollbahnen neben ihren ersten Rollabschnitten jeweils einen zweiten Rollabschnitt aufweisen, der die Ebene schneidet, die parallel zu einer quer zu der Spindelachse angeordneten Ebene liegt, wobei in einer das scheibenförmige Werkzeug entspannenden Losstellung des Betätigungselementes der Wälzkörper zwischen den einander gegenüberliegenden, wenigstens annähernd parallel zueinander angeordneten zweiten Rollabschnitten vorgesehen ist. Im Gegensatz zu dem bekannten Vorschlag kann ein klappern der Wälzkörper vermieden werden, da kein keilförmiger Spalt bzw. Ausweichraum vorgesehen ist. Vielmehr können die Wälzkörper, insbesondere Klemmrollen, sowohl in Spannstellung als auch in Losstellung in Kontakt mit den Rollbahnen, dass heißt mit dem ersten bzw. mit dem zweiten Rollabschnitt bleiben, dies insbesondere dann, wenn die Klemmkörper unter Federkraft an die Rollabschnitte angedrückt werden. Durch den nahezu ständigen Kontakt der Wälzkörper mit den Rollbahnen kann auch ein Käfig entbehrlich sein, wie er bei der bekannten Lösung vorgesehen sein muss. Sobald das Betätigungselement gedreht wird, werden die Wälzkörper gerollt, und zwar aus der Losstellung in die Spannstellung oder umgekehrt. Die Rollbahnen können jeweils an beiden umfangsseitigen Enden mit Anschlägen für die Wälzkörper versehen sein. Das bedeutet, dass Drehbewegungen an dem Betätigungselement formschlüssig gestoppt werden, wenn die Wälzkörper an den Anschlägen anschlagen.

Die Spanneinrichtung ist vorzugsweise so ausgebildet, dass die Wälzkörper in Losstellung des Betätigungselementes zu den Anschlägen der zweiten Rollabschnitte beider Rollbahnen hin verlagert sind. Während des Entspannens rollen die Wälzkörper entlang der ersten Rollabschnitte und rollen dann unter zunehmender Entspannung der eingespannten Spannscheibe entlang der zweiten Rollabschnitte. Schließlich schlagen die Wälzkörper an den Anschlägen an, so dass eine weitergehende Stellbewegung des Betätigungselementes formschlüssig gestoppt wird.

Damit korrespondierend kann eine Lösung vorgesehen sein, wonach die Wälzkörper in Spannstellung des Betätigungselementes zu den Anschlägen der ersten Rollabschnitten beider Rollbahnen hin verlagert sind.

Eine zweckmäßige Weiterbildung einer erfindungsgemäßen Spanneinrichtung sieht vor, dass in einer Umfangsrichtung gesehen an dem Betätigungselement zuerst der erste Rollabschnitt und an dem Flansch der Spannmutter zuerst der zweite Rollabschnitt vorgesehen ist. Bei dieser erfindungsgemäßen Weiterbildung liegen sich die beiden ersten Rollabschnitte in Spannstellung einwandfrei gegenüber, wohingegen in Losstellung die beiden zweiten Rollabschnitte einwandfrei einander gegenüberliegen.

Die Rollbahnen können so ausgebildet sein, dass der erste Rollabschnitt und der zweite Rollabschnitt aufeinanderstoßen, so dass eine Stoßkante gebildet ist. Diese Stoßkante kann unter Umständen den Bedienern eine spürbaren oder akustischen Hinweis liefern, dass die Spann- bzw. Losstellung verlassen wird.

Diese Stoßkante kann natürlich auch dadurch vermieden werden, dass zwischen dem ersten Rollabschnitt und dem zweiten Rollabschnitt ein gekrümmter Verbindungsabschnitt vorgesehen ist. In diesem Fall findet ein weicher Übergang von der Los- zur Spannstellung bzw. umgekehrt statt. Der Übergang zwischen dem ersten zum zweiten Rollabschnitt kann also kantenförmig oder gerundet sein. Damit gewährleistet ist, dass der Wälzkörper gleichzeitig an den beiden Übergängen der beiden Rollbahnen anliegt, die an dem Betätigungselement und an der Spannmutter ausgebildet sind, können die miteinander korrespondierenden Rollabschnitte des Betätigungselementes und der Spannmutter jeweils gleich lang ausgebildet sein.

Die Spannscheibe ist vorzugsweise drehfest und axial verschieblich mit der Spannmutter verbunden. Bei dieser erfindungsgemäßen Weiterbildung ist sichergestellt, dass sich die Spannmutter selbsttätig während des Betriebs fest zieht, denn die Spannscheibe dreht die Spannmutter mit. Die drehfeste Verbindung kann beispielsweise dadurch hergestellt werden, dass Nasen der Spannscheibe formschlüssig in axial gerichtete Nuten der Spannmutter eingreifen. Für eine leichtgängige Betätigung der erfindungsgemäßen Spanneinrichtung kann die Spannscheibe über eine Lagerung, insbesondere Wälzlagerung an dem Betätigungselement axial gelagert sein. Zur Vermeidung von Klappergeräuschen der Spannscheibe kann eine an der Spannmutter abgestützte Druckfeder gegen die Spannscheibe angefedert sein.

Ebenso ist es möglich, dass eine an der Spannscheibe abgestützte Druckfeder gegen das Betätigungselement angefedert ist. Diese Druckfeder kann beispielsweise durch einen O-Ring gebildet sein.

Es ist auch möglich, eine in Umfangsrichtung wirksame Feder an der Spannmutter abzustützen, die das Betätigungselement in eine Spannstellung anfedert. Auf diese Weise ist sichergestellt, dass beim Aufschrauben der erfindungsgemäßen Spanneinrichtung auf die Gewindespindel die Wälzkörper zwischen den ersten Rollabschnitten beider Rollbahnen angeordnet sind.

Nachstehend wird die Erfindung anhand von zwei in insgesamt vier Figuren dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Längshalbschnitt durch eine erfindungsgemäße Spanneinrichtung,

Fig. 2 eine radiale Draufsicht auf die Spanneinrichtung aus Fig. 1,

Fig. 3 eine weitere erfindungsgemäße Spanneinrichtung im Längshalbschnitt und

Fig. 4 eine radiale Draufsicht auf die Spanneinrichtung aus Fig. 3.

Die in den Fig. 1 und 2 abgebildete erfindungsgemäße Spanneinrichtung umfasst eine auf einer nicht dargestellten Gewindespindel aufschraubbare Spannmutter 1, ein auf der Spannmutter 1 drehbar und axial verschieblich angeordnetes von Hand betätigbares Betätigungselement, dass hier durch einen Schaltring 2 gebildet ist. Ferner ist eine Spannscheibe 3 zur Anlage an ein nicht dargestelltes scheibenförmiges Werkzeug vorgesehen. Die Spannscheibe 3 ist über ein Axialwälzlager 4 axial an dem Schaltring 2 abgestützt. An der Spannscheibe 3 sind Nasen 5 ausgebildet, die in axial gerichtete Nuten 6 der Spannmutter 1 derart eingreifen, dass die Spannscheibe 3 drehfest aber axial verschieblich mit der Spannmutter 1 verbunden ist. An ihrem der Spannscheibe 3 zugewandten axialen Ende weist die Spannmutter 1 einen Bord 7 auf, der die Spannscheibe 3 derart hintergreift, dass diese verliersicher auf der Spannmutter 1 angeordnet ist.

Die Spannmutter 1 umfasst einen Flansch 8, der hier als separates Teil ausgeführt ist, der jedoch auch einstückig angeformt sein kann. Eine an der Spannmutter 1 abgestützte Schraubendruckfeder 9 federt die Spannscheibe 3 gegen den Bord 7 an. Der Flansch 8 ist drehfest mit der Spannmutter 1 verbunden und in einer axialen Richtung an einer Schulter 8a der Spannmutter 1 abgestützt.

Der Schaltring 2 ist an seinem Umfang zum leichten Betätigen mit einer Rändelung 10 versehen. Der Flansch 8 und der Schaltring 2 weisen aneinander zugewandten Stirnflächen Rollbahnen 11, 12 für Rollen 13 auf. Die beiden Rollbahnen 11, 12 weisen jeweils einen ersten Rollabschnitt 14, 15 auf, der parallel zu einer quer zu der Spindelachse angeordneten ersten Ebene liegt. An diese ersten Rollabschnitte 14, 15 schließen umfangsseitig zweite Rollabschnitte 16, 17 an, die parallel zu einer zweiten Ebene ausgebildet sind, wobei die zweite Ebene diese oben genannte erste Ebene schneidet. In einer das Werkzeug entspannenden Losstellung des Schaltrings 2 sind die Rollen 13 zwischen den einander gegenüberliegenden, parallel zueinander angeordneten zweiten Rollabschnitten 16, 17 angeordnet.

Die Rollbahnen 11, 12 sind in vergrößerter Darstellung zum zweiten Ausführungsbeispiel in Fig. 4 abgebildet.

Das zweite erfindungsgemäße Ausführungsbeispiel in den Fig. 3 und 4 unterscheidet sich von dem ersten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel im Wesentlichen dadurch, dass zwischen dem Flansch 8 und dem Grundkörper der Spannmutter 1 ein federelastischer O-Ring 18 angeordnet ist. Der O-Ring 18 federt den Flansch 8 über die Rollen 13, den Schaltring 2, das Axialwälzlager 4 gegen die Spannscheibe 3 an. Eine Tellerfeder 18a ist zwischen der Spannscheibe 3 und dem Schaltring 2 angeordnet.

Diese Tellerfeder 18a bewirkt eine Mitnahme der Spannscheibe 3 über Reibung anstelle der weiter oben beschriebenen formschlüssigen Mitnahme durch die Nase 5 und Nut 6. Eine Axialsicherung 18b an der Spannmutter 1 hält die Spannscheibe 3 verliersicher auf der Spannmutter 1. Die Tellerfeder 18a bewirkt bei eingespanntem Werkzeug eine Drehmomentbegrenzung in Form einer Rutschkupplung, so dass sich die Spannmutter nicht unnötig stark festzieht.

Anstelle einer Tellerfeder kann auch ein anderer gängiger Federtyp möglich sein.

Fig. 4 zeigt deutlich die Ausbildung der Rollbahnen 11, 12 an dem Schaltring 2 und an dem Flansch 8. Die Rollbahn 11 des Schaltrings 2 ist umfangsseitig durch Anschläge 19, 20 begrenzt, wobei der Anschlag 19 am umfangsseitigen Ende des ersten Rollabschnitts 14 und wobei der Anschlag 20 am Ende des zweiten Rollabschnitts 16 ausgebildet ist. Die Rollbahn 12 des Flansches 8 ist umfangsseitig durch Anschläge 21, 22 begrenzt, wobei der Anschlag 21 am umfangsseitigen Ende des ersten Rollabschnitts und wobei der Anschlag 22 am umfangsseitigen Ende des zweiten Rollabschnitts 17 angeordnet ist.

Nachstehend wird die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Spanneinrichtung näher erläutert. Zum Aufschrauben der erfindungsgemäßen Spanneinrichtung auf die Spindel kann der Schaltring 2 im Uhrzeigersinn gedreht werden. Diese Drehrichtung ist in Fig. 4 mit einem Pfeil dargestellt. Die Rollen 13 sind in dieser Phase des Aufschraubens einerseits an den Anschlägen 19 des Schaltrings 2 und andererseits an den Anschlägen 21 des Flansches 8 abgestützt. Das bedeutet, dass der Schaltring 2 den Flansch 8 und den damit drehfest verbundenen Grundkörper der Spannmutter 1 formschlüssig mitnimmt. Im Betrieb der nicht dargestellten Einhand-Winkelschleifmaschine zieht sich die Spannmutter 1 weiter auf der Spindel fest, wobei die Rollen 13 ihre in der Fig. 4 gezeigte Anordnung beibehalten. Zum Entspannen der Schleifscheibe bzw. zum Werkzeugwechsel kann an dem Schaltring 2 entgegengesetzt zum Uhrzeigersinn gedreht werden, wobei eine Relativdrehung zwischen dem Schaltring 2 und der Spannscheibe 3 bzw. der Spannmutter 1 durchgeführt wird. Während dieser Relativdrehung rollen die Rollen 13 zunächst entlang der ersten Rollabschnitte 14, 15 des Schaltrings 2 und des Flansches 8. Schließlich rollen die Rollen 13 über eine Stoßkante 23, 24, die im Übergang zwischen den ersten Rollabschnitten 14, 15 zu den zweiten Rollabschnitten 16, 17 gebildet sind. Im Anschluß daran rollen die Rollen 13 entlang den zweiten Rollabschnitten 16, 17, bis die Rollen 13 schließlich an den Anschlägen 22, 20 der zweiten Rollabschnitte 16, 17 anschlagen. Diese Situation ist ebenfalls in Fig. 4 dadurch dargestellt, dass die Rolle 13 gestrichelt in ihrer entsprechenden Lage abgebildet ist. Während dieses Lösevorgangs bleiben die Rollen 13 in Kontakt mit den Rollbahnen 11, 12 des Schaltrings 2 und des Flansches 8, wobei sich der Schaltring 2 axial in Richtung auf den Flansch 8 und somit weg vom Werkzeug verlagert. Diese axiale Verlagerung des Schaltringes 2 bewirkt eine axiale Entlastung der eingespannten Schleifscheibe. Bei einer weitergehenden Drehbewegung des Schaltrings 2 nimmt dieser die Spannmutter 1 formschlüssig mit, und die erfindungsgemäße Spanneinrichtung kann problemlos von der Spindel abgeschraubt werden.

Die an dem Flansch 8 vorgesehene Rollbahn mit dem ersten und zweiten Rollabschnitt kann alternativ an der Spannscheibe 3 ausgebildet sein. In diesem Fall ist die Rollbahn des Schaltrings auf der Stirnseite ausgebildet, die der Spannscheibe 3 zugewandt ist. Das Axialwälzlager ist dann zwischen dem Schaltring 2 und dem Flansch 8 angeordnet. Bezugszahlenliste 1 Spannmutter
2 Schaltring
3 Spannscheibe
4 Axialwälzlager
5 Nase
6 Nut
7 Bord
8 Flansch
8a Schulter
9 Schraubendruckfeder
10 Rändelung
11 Rollbahn
12 Rollbahn
13 Rolle
14 Erster Rollabschnitt
15 Erster Rollabschnitt
16 Zweiter Rollabschnitt
17 Zweiter Rollabschnitt
18 O-Ring
18a Tellerfeder
118b Axialsicherung
19 Anschlag
20 Anschlag
21 Anschlag
22 Anschlag
23 Stoßkante
24 Stoßkante

Claims

1. Spanneinrichtung zum lösbaren Befestigen eines insbesondere scheibenförmigen Werkzeugs auf einer Spindel, mit einer zur Anlage an das Werkzeug vorgesehenen Spannscheibe (3), und mit einer auf der Spindel aufschraubbaren Spannmutter (1), und mit einem insbesondere von Hand betätigbaren, gegenüber der Spannmutter (1) drehbar und axial verschieblich angeordneten Betätigungselement (2), wobei die Spannscheibe (3) über das Betätigungselement (2) an der Spannmutter (1) axial abstützbar ist, und wobei zwischen dem Betätigungselement (2) einerseits und der Spannmutter (1) oder der Spannscheibe (3) andererseits wenigstens ein Wälzkörper, insbesondere Rolle (13), angeordnet ist, der an Rollbahnen (11, 12) anliegt und daran in Umfangsrichtung abrollbar ist, wobei die Rollbahnen (11, 12) an einander zugewandten Stirnflächen des Betätigungselements (2) einerseits und der Spannmutter (1, 8) oder der Spannscheibe (3) andererseits angeordnet sind, wobei beide Rollbahnen (11, 12) einen ersten Rollabschnitt (14, 15) aufweisen, der parallel zu einer quer zu der Spindelachse angeordneten Ebene liegt, dadurch gekennzeichnet, daß beide Rollbahnen (11, 12) je einen zweiten Rollabschnitt (16, 17) aufweisen, der diese Ebene schneidet, wobei in einer das Werkzeug entspannenden Losstellung des Betätigungselements (2) der Wälzkörper (13) zwischen den einander gegenüberliegenden, wenigstens annähernd parallel zueinander angeordneten zweiten Rollabschnitten (16, 17) vorgesehen ist.

2. Spanneinrichtung nach Anspruch 1, bei der die Rollbahnen (11, 12) jeweils an beiden umfangsseitigen Enden mit Anschlägen (19, 20, 21, 22) für die Wälzkörper (13) versehen sind.

3. Spanneinrichtung nach Anspruch 1, bei der die Wälzkörper (13) in Losstellung des Betätigungselements (2) zu den Anschlägen (20, 22) der zweiten Rollabschnitte (16, 17) beider Rollbahnen (11, 12) hin verlagert sind.

4. Spanneinrichtung nach Anspruch 1, bei der die Wälzkörper (13) in Spannstellung des Betätigungselements (2) zu den Anschlägen (19, 21) der ersten Rollabschnitte (15, 16) beider Rollbahnen (11, 12) hin verlagert sind.

5. Spanneinrichtung nach Anspruch 1, bei der in einer Umfangsrichtung gesehen an dem Betätigungselement (2) zuerst der erste Rollabschnitt (14) und an der Spannmutter (1, 8) zuerst der zweite Rollabschnitt (17) vorgesehen ist.

6. Spanneinrichtung nach Anspruch 1, bei der der erste Rollabschnitt (14, 15) und der zweiten Rollabschnitt (16, 17) aufeinanderstoßen, wobei eine Stoßkante (23, 24) gebildet ist.

7. Spanneinrichtung nach Anspruch 1, bei der zwischen dem ersten Rollabschnitt (14, 15) und dem zweiten Rollabschnitt (16, 17) ein gekrümmter Verbindungsabschnitt vorgesehen ist.

8. Spanneinrichtung nach Anspruch 1, bei der die ersten Rollabschnitte (14) des Betätigungselements (2) und die ersten Rollabschnitte (15) der Spannmutter (1, 8) gleich lang ausgebildet sind.

9. Spanneinrichtung nach Anspruch 1, bei der die zweiten Rollabschnitte (16) des Betätigungselements (2) und die zweiten Rollabschnitte (17) der Spannmutter (1, 8) gleich lang ausgebildet sind.

10. Spanneinrichtung nach Anspruch 1, bei der die Spannscheibe (3) drehfest und axial verschieblich mit der Spannmutter (1) verbunden ist.

11. Spanneinrichtung nach Anspruch 10, bei der Nasen (5) formschlüssig in Nuten (6) eingreifen.

12. Spanneinrichtung nach Anspruch 1, bei der die Spannscheibe (3) über eine Lagerung, insbesondere Wälzlagerung (4) an dem Betätigungselement (2) axial gelagert ist.

13. Spanneinrichtung nach Anspruch 1, bei der eine an der Spannmutter (1) abgestützte Druckfeder (9) gegen die Spannscheibe (3) angefedert ist.

14. Spanneinrichtung nach Anspruch 1, bei der eine an der Spannmutter (1) abgestützte Druckfeder (18) gegen den Flansch (8) der Spannmutter (1) angefedert ist.

15. Spanneinrichtung nach Anspruch 14 oder 15, bei der die Druckfeder durch einen O-Ring (18) gebildet ist.

16. Spanneinrichtung nach Anspruch 1, bei der eine in Umfangsrichtung wirksame Feder an der Spannmutter (1) abgestützt ist und das Betätigungselement (2) in eine Losstellung anfedert.

17. Spanneinrichtung nach Anspruch 1, bei der zwischen der Spannscheibe (3) und dem Betätigungselement (2) eine Feder, insbesondere Tellerfeder (18a) angeordnet ist.