DE102006001986A1

DE102006001986A1 - Spannvorrichtung zum lösbaren Befestigen eines scheibenförmigen Werkzeugs

Info

Publication number: DE102006001986A1
Application number: DE102006001986A
Authority: DE
Inventors: Michael Habele
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2006-01-16
Filing date: 2006-01-16
Publication date: 2007-07-19
Also published as: GB2434113B; GB0700772D0; US7438634B2; GB2434113A; CN101003119B; US20070167120A1; CN101003119A

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Spannvorrichtung zum lösbaren Befestigen eines scheibenförmigen Werkzeugs (15) auf einer drehend angetriebenen Arbeitsspindel (6) mit Abtriebszahnrad (5). Das Werkzeug (15) ist zwischen einem Befestigungselement (14), insbesondere einer Spannmutter, und einem Stützflansch (10) aufgenommen. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass der Stützflansch in einer axial in Richtung Werkzeug (15) verstellten Position mit der Arbeitsspindel (6) oder einem drehfest mit der Arbeitsspindel (6) verbundenen Bauteil (5) verriegelbar ist und dass der Stützflansch (10) erst nach Lösen der Verriegelung (20) axial vom Werkzeug (5) weg verstellbar ist.

Description

Stand der Technik
Die Erfindung betrifft eine Spannvorrichtung zum lösbaren Befestigen eines scheibenförmigen Werkzeugs auf einer drehend angetriebenen Arbeitsspindel. Solche Spannvorrichtungen eignen sich insbesondere zum Einsatz in Handwerkzeugmaschinen, wie Winkelschleifmaschinen, Handkreissägen, etc.

Aus der DE 196 49 514 A1 ist eine Spannvorrichtung bekannt, bei der ein scheibenförmiges Werkzeug zwischen einer Spannmutter und einem Stützflansch aufgenommen ist. Wird die Arbeitsspindel in Rotation versetzt, so bewegt sich der Stützflansch axial in Richtung des Werkzeugs, wodurch die Spannkraft verstärkt wird. Der Stützflansch ist in Richtung vom Werkzeug weg federkraftbelastet, so dass der Stützflansch bei nicht angetriebener Arbeitsspindel sofort automatisch von dem Werkzeug weg bewegt wird, wodurch sich wiederum die Spannschraube leicht lösen lässt. Die bekannte Spannvorrichtung hat sich bewährt. Nachteilig bei der bekannten Spannvorrichtung ist jedoch, dass der Stützflansch ohne Einflussnahme des Bedieners automatisch nach Anhalten der Arbeitsspindel von dem Werkzeug weg verstellt wird. Die Spannmutter ist also immer bei abgeschaltetem Antrieb leicht lösbar, wodurch es zu einem versehentlichen Lösen der Spannmutter kommen kann, obwohl das Handwerkzeug noch benutzt werden soll.

Aufgabe und Vorteile der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Spannvorrichtung, insbesondere für Handwerkzeuge, vorzuschlagen, mittels der sich ein scheibenförmiges Werkzeug ohne Hilfsmittel von einer Arbeitsspindel lösen lässt, jedoch nur für den Fall, dass ein Lösen des Werkzeugs von dem Benutzer tatsächlich beabsichtigt ist.

Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, eine Verriegelung vorzusehen, mit der der Stützflansch in seiner axial in Richtung Werkzeug verstellten Spannposition verriegelbar ist. Erst durch manuelles Entriegeln des Stützflansches bei nicht angetriebener Arbeitsspindel kann der Stützflansch wieder relativ zu der Arbeitsspindel verdreht und dadurch axial vom Werkzeug weg verstellt werden, wodurch das Befestigungselement leichtgängig und ohne Hilfsmittel lösbar ist. Als Befestigungselement kommt insbesondere eine auf ein Außengewinde der Arbeitsspindel aufschraubbare Spannmutter in Betracht, die gegen das scheibenförmige Werkzeug verdrehbar ist. Es ist jedoch auch denkbar als Befestigungsmittel einen Außenflansch vorzusehen, der von einer Spannschraube an der Arbeitsspindel gehalten wird. Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Spannvorrichtung kann ein unbeabsichtigtes Lösen des Befestigungselements vermieden werden, da in jedem Fall ein bewusster Eingriff des Benutzers von Nöten ist, um eine Axialverschiebung des Stützflansches in Richtung Abtriebszahnrad zu ermöglichen. Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Spannvorrichtung besteht darin, dass das Werkzeug nicht modifiziert werden muss – es können sämtliche handelsüblichen Werkzeuge montiert werden. Wenn die Spannvorrichtung innerhalb des Getriebegehäuses angeordnet ist, ist diese vor Schmutz und Feuchtigkeit geschützt.

Bevorzugt ist der Stützflansch nur über einen begrenzten Umfangswinkelbereich relativ zu der Arbeitsspindel verstellbar. Dieser Umfangswinkelbereich wird von zwei in Umfangsrichtung beabstandeten Anschlägen begrenzt, wobei der in Antriebsrichtung angeordnete Anschlag zur Aufnahme eines Antriebsdrehmoments von einem drehfest mit der Arbeitsspindel gekoppelten Mitnehmer dient. Der Mitnehmer ist bevorzugt an der Stirnseite des mit der Arbeitsspindel drehfest verbundenen Abtriebszahnrads verbunden. Mitnehmer und Anschlag sind bevorzugt derart relativ zueinander angeordnet, dass eine Drehmomentübertragung von dem Abtriebszahnrad auf den Stützflansch erst bei Erreichen der maximalen axialen Auslenkung des Stützflanschs erfolgt.

Zum hilfsmittelfreien Lösen muss zunächst der Stützflansch entriegelt werden. Dies bedingt, dass der Stützflansch bei Erreichen einer vorgegebenen Axialposition, vorzugsweise bei der maximalen axialen Auslenkung, zunächst verriegelt wird. Um den Komfort bei der Bedienung der Spannvorrichtung zu erhöhen, ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Verriegelung des Stützflansches automatisch betätigbar ist. Hierdurch können Fehlbedienungen der Spannvorrichtung vermieden werden.

Eine Möglichkeit der Ausgestaltung der Verriegelung besteht darin, als Verriegelung einen federbelasteten Fixierbolzen vorzusehen, der zum Zwecke der Verriegelung in eine Öffnung des Abtriebszahnrades oder der Arbeitsspindel eingreift. Zum Lösen der Verriegelung muss der Fixierbolzen entgegen der Federkraft aus der Öffnung heraus bewegt werden. Durch das Vorsehen einer Feder verriegelt der Fixierbolzen den Stützflansch automatisch, sobald der Fixierbolzen mit der Öffnung fluchtet.

Um eine optimale Verriegelung zu gewährleisten, ist es von Vorteil, mehrere in Umfangsrichtung beabstandete, federbelastete Fixierbolzen vorzusehen. Diese sind bevorzugt symmetrisch angeordnet und über einen zentralen Druckknopf betätigbar.

Gemäß einer alternativen Ausgestaltung der Spannvorrichtung ist die Verriegelung als stirnseitige Verzahnung zwischen Stützflansch und Abtriebszahnrad ausgebildet. Die Einrastung kann gelöst werden, indem ein Betätigungsglied durch das Abtriebszahnrad durchgreift und den, insbesondere angefederten Flansch, aus der Einrastung abhebt. Nach Lösen der Verriegelung kann der Stützflansch verdreht und dadurch axial in Richtung Abtriebszahnrad bewegt werden. Bei der Ausbildung der Spannvorrichtung mit stirnseitiger Verzahnung sind keine zusätzlichen Bauteile erforderlich.

Eine bevorzugte Ausführung der Spannvorrichtung sieht vor, dass die Verriegelung durch Betätigen einer Spindelarretiereinrichtung entriegelbar ist. Dies bedeutet, dass die Verriegelung automatisch durch Verriegelung der Arbeitsspindel bzw, des Abtriebszahnrades gelöst wird. Beispielsweise ist es denkbar, dass die Spindelarretiereinrichtung einen Rastbolzen umfasst, der in eine stirnseitige Öffnung des Abtriebszahnrads axial einschiebbar ist, wodurch ein Verdrehen des Abtriebszahnrads unterbunden wird. Der Fixierbolzen der Verriegelung ist in derselben Öffnung aufgenommen. Durch Einschieben des Rastbolzens der Spindelarretiereinrichtung wird der Fixierbolzen der Verriegelung axial aus der Öffnung heraus geschoben und gibt somit den Stützflansch frei.

Um das Werkzeug vorzuspannen, muss der Spindellock betätigt werden, damit ein entsprechendes Drehmoment aufgebracht werden kann. Dadurch werden jedoch nur das Abtriebszahnrad und die Arbeitsspindel in Drehrichtung fixiert. Der Stützflansch lässt sich weiter bis gegen einen Anschlag drehen, wobei dann auch gleichzeitig die Fixierung einrasten kann, da die Öffnung im Abtriebszahnrad mit dem Fixierbolzen fluchtet.

Zur Realisierung der axialen Verstellbarkeit des Stützflansches ist in Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, dass an dem Stützflansch oder dem Abtriebszahnrad eine axiale Schrägfläche, insbesondere eine schraubenförmig verlaufende Schrägfläche vorgesehen ist, an der sich ein Rollkörper abstützt. Ebenso gut können sich Stützflansch und Abtriebszahnrad über zwei axiale Schrägflächen aneinander abstützen, wobei bevorzugt auch diese Schrägflächen als schraubenförmige Schrägflächen ausgebildet sind. Durch das Vorsehen mindestens einer axialen Schrägfläche wird der Stützflansch durch Verdrehen des Stützflansches relativ zu der Arbeitsspindel in Axialrichtung verstellt.

Um nach dem Entriegeln des Stützflansches eine automatische Entspannung des Werkzeugs zu bewirken, ist in Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass die Schrägflächen derart geneigt sind, dass keine Selbsthemmung auftritt. Dies wird dadurch bewerkstelligt, dass der Steigungswinkel der Schrägflächen größer ist als der Reibungswinkel zwischen Stützflansch und Abtriebszahnrad.

Zeichnungen
Weitere Vorteile und zweckmäßige Ausführungen sind den weiteren Ansprüchen, der Figurenbeschreibung und den Zeichnungen zu entnehmen. Es zeigen:
1 eine Schnittdarstellung einer Winkelschleifmaschine mit erfindungsgemäßer Spannvorrichtung,
2 eine perspektivische Ansicht der Spannvorrichtung mit vom Abtriebszahnrad abgehobenem Stützflansch,
3 eine um etwa 90° in Umfangsrichtung gedrehte Ansicht der Spannvorrichtung gemäß 2 und
4 eine perspektivische Ansicht der Spannvorrichtung gemäß den 1 und 3 in einer Ansicht von schräg unten.
Ausführungsbeispiel
In den Figuren sind gleiche Bauteile und Bauteile mit gleicher Funktion mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.
In 1 ist eine Handwerkzeugmaschine 1 mit einem Gehäuse 2, einem elektromotorischen Antrieb 3, einem vom Antrieb 3 angetriebenen Antriebsritzel 4, einem mit dem Antriebsritzel 4 kämmenden, als Tellerrad ausgebildeten Abtriebszahnrad 5 sowie einer mit dem Abtriebszahnrad 5 drehfest gekoppelten Arbeitsspindel 6 dargestellt.
Das Antriebsritzel 4 sitzt auf einer Motorwelle 7, die mittels zweier beabstandeter Lager 8 drehbar gelagert ist. Die Arbeits spindel 6 ist gegenüber dem Gehäuse 2 mittels eines Spindellagers 9 drehbar und axial unverschieblich gelagert. Gegenüber einem Stützflansch 10 ist die Arbeitsspindel 6 über ein weiteres Spindellager 11 drehbar gelagert. Zur drehbaren Lagerung des Stützflansches 10 gegenüber dem Gehäuse 2 ist ein Stützflanschlager 12 vorgesehen. Dieses lässt eine axiale Verstellung des Stützflansches 10 zu.
Axial zwischen dem Stützflansch 10 und einer auf ein Arbeitsspindelgewinde 13 aufschraubbaren Spannmutter 14 ist ein scheibenförmiges Werkzeug 15, hier eine Trennscheibe, aufgenommen. Durch Verdrehen der Spannmutter 14 in Richtung Werkzeug 15 ist das Werkzeug zwischen den Stützflansch 10 und die Spannmutter 14 spannbar.
In axialer Richtung ist innerhalb des Abtriebszahnrads 5 eine durchgehende Öffnung 16 vorgesehen. Durch Betätigen eines Druckknopfes 17 am Gehäuse 2 ist ein Rastbolzen 18 entgegen der Kraft einer Feder 19 in die Öffnung 16 axial verstellbar. Hierdurch kann das Abtriebszahnrad 5 und damit die Arbeitsspindel 6 bei stillstehendem Antrieb 3 drehfest arretiert werden, um ein Mitdrehen der Arbeitsspindel 6 bei der Montage oder Demontage des Werkzeugs 15 zu unterbinden. Bei der Baugruppe bestehend aus Druckknopf 17, Rastbolzen 18, Feder 19 und Öffnung 16 handelt es sich um eine Spindelarretiereinrichtung (Spindel-Lock).
Innerhalb des Gehäuses 2 ist an dem Stützflansch 16 eine Verriegelung 20 vorgesehen, mittels derer der Stützflansch 10 drehfest mit dem Abtriebszahnrad 5 verriegelbar ist. Die Verriegelung 20 umfasst einen axial in Richtung Abtriebszahnrad 5 verstellbaren Fixierbolzen 21, der in die Öffnung 16 eingreifen kann. Fixierbolzen 21 und Rastbolzen 18 der Spindelarretiereinrichtung bedienen sich also wechselseitig der selben Öffnung 16. Der Fixierbolzen 21 ist in Richtung Öffnung 16 mittels ei ner Feder 22 federkraftbelastet. Die Feder 22 stützt sich in axialer Richtung einerseits in dem als Hohlbolzen ausgebildeten Fixierbolzen 21 und andererseits an einer Scheibe 23 ab, die in axialer Richtung mittels eines Sicherungsrings 24 in einer Zylinderbohrung 25 innerhalb des Stützflansches 10 gehalten ist.
Der Stützflansch 10 und das Abtriebszahnrad 5 stützen sich in axialer Richtung gegenseitig an zwei schraubenförmigen, in axialer Richtung ansteigenden Schrägflächen L, L' ab. Die schraubenförmige Schrägfläche L ist perspektivisch in 2 und 3 dargestellt. Die Gegenfläche L' des Abtriebszahnrads 5 ist in der Ansicht gemäß 4 zu erkennen. Die Schrägflächen L, L' weisen eine Linkssteigung auf. Demgegenüber ist das Abtriebsspindelgewinde 13 als Rechtsgewinde, also mit einer Rechtssteigung ausgebildet.
Wie aus den 2 bis 4 ersichtlich ist, sind stirnseitig an dem Abtriebszahnrad 5 sowie stirnseitig an dem Stützflansch 10 jeweils in Umfangsrichtung beabstandete Anschläge A, A' vorgesehen. Der Abstand der Anschläge A und A' in Umfangsrichtung bestimmt den Umfangswinkelbereich, in dem der Stützflansch 10 gegenüber der Arbeitsspindel 6 verdrehbar ist. Über die gegenseitig zur Anlage bringbaren Anschläge A, A wird das Drehmoment von dem Abtriebszahnrad 5 in den Stützflansch 10 eingebracht.
Im Folgenden wird die Funktionsweise der erfindungsgemäßen Spannvorrichtung erläutert: Die Spannmutter 14 wird von Hand gegenüber der Arbeitsspindel 6 im Gegenuhrzeigersinn verdreht, wodurch sie sich axial am Werkzeug 15 abstützt, welches dadurch mit zunehmender Axialkraft an den Stützflansch 10 gedrückt wird. Der Stützflansch 10 stützt sich über die Schrägfläche L an der Schrägfläche L' des Abtriebszahnrads 5 und über das Abtriebszahnrad 5 an dem Lager 9 ab. Während des Spannvorgangs ist der Rastbolzen 18 über den Druckknopf 17 betätigt und arre tiert das Abtriebszahnrad 5 und somit die Arbeitsspindel 6 gegenüber dem Gehäuse 2. In dieser Arretierstellung ist der Fixierbolzen 21 nicht im Eingriff mit dem Abtriebszahnrad 5. Der Fixierbolzen 21 befindet sich in einer Freigabeposition, in der der Stützflansch 10 über die Schrägfläche L in Umfangsrichtung sowie axial in Richtung Abtriebszahnrad 5 verstellt ist. Durch das Festziehen der Spannmutter 14 wird der Stützflansch 10 von dem Werkzeug 15, von der Handwerkzeugmaschinenunterseite her betrachtet, im Uhrzeigersinn mitgenommen und verdreht sich gegenüber der Arbeitsspindel 6, wodurch der Stützflansch 10 mit der Schrägfläche L entlang der Schrägfläche L' des Abtriebszahnrads 5 wandert und axial in Richtung Werkzeug 15 verstellt wird, wodurch wiederum die Spannkraft an dem Werkzeug 15 ansteigt. Der Stützflansch 10 wird mit seinem Anschlag A gegen den Anschlag A des Abtriebszahnrads 5 verdreht. In dieser Position fluchtet die Zylinderbohrung 25 mit Fixierbolzen 21 mit der Öffnung 16. Der Fixierbolzen 21 wird von der Feder 22 in die Öffnung 16 hinein verstellt und verdrängt den Rastbolzen 18 bei losgelassenem Druckknopf 17 aus der Öffnung 16. Hierdurch wird der Spannflansch 10 mit dem Abtriebszahnrad 5 drehfest verriegelt. Eine Bewegung in axialer Richtung von dem Werkzeug 15 weg wird somit unterbunden.
Für den Fall, dass die Spannmutter 14 nur leicht angezogen wird, wodurch die beiden Anschläge A noch nicht zur Anlage kommen, erfolgt der endgültige Spannvorgang beim Starten des Antriebs 3. Das Trägheitsmoment des Werkzeugs 15 bewirkt, dass der Spannflansch 10 mit der Schrägfläche L entlang der Schrägfläche L' bis zum Anschlag A gedreht wird, wo der Fixierbolzen 21 automatisch in die Öffnung 16 einrastet.
Zum hilfsmittelfreien Lösen der Spannmutter 14 muss zunächst der Fixierbolzen 21 aus der Öffnung 16 herausgeführt werden. Dies geschieht durch Betätigen des Druckknopfes 17 und axiales Verschieben des Rastbolzens 18 in die Öffnung 16. Beim Betätigen des Druckknopfes 17 kommt der Rastbolzen 18 zunächst mit der dem Spannflansch 10 abgewandten Planfläche des Abtriebszahnrads 5 in Kontakt. Durch Drehen des Werkzeugs 15 wird der Rastbolzen 18 in Richtung Öffnung verdreht und kann in die Öffnung 16 einrasten und so den Fixierbolzen 21 aus dieser verschieben und damit den Stützflansch 10 freigeben. Da der Steigungswinkel der Schrägflächen L, L' größer ist als der zugehörige Reibungswinkel, weisen die Schrägflächen L, L' keine Selbsthemmung auf, wodurch sich der Spannflansch 10 nach Lösen der Verriegelung 20 automatisch durch Drehung axial in Richtung Abtriebszahnrad 5 entspannt. Durch Weiterdrehen des Werkzeugs 15 in Löse- bzw. Drehrichtung der Arbeitsspindel 6 läuft der Spannflansch 10 auf der Schrägfläche L' ab. Die Spannmutter 14 lässt sich leicht von Hand lösen.

Claims

Spannvorrichtung zum lösbaren Befestigen eines scheibenförmigen Werkzeugs (15) auf einer drehend angetriebenen Arbeitsspindel (6) mit Abtriebszahnrad (5), wobei das Werkzeug (15) zwischen einem Befestigungselement (15) und einem Stützflansch (10) aufgenommen ist, und wobei der Stützflansch (10) beim Festziehen des Befestigungselementes (14) gegenüber der Arbeitsspindel (6) in Festziehrichtung drehbar und axial in Richtung Werkzeug (15) verstellbar ist, und wobei der Stützflansch (10) beim Lösen des Befestigungselementes (14) gegenüber der Arbeitsspindel (6) in Löserichtung drehbar und axial vom Werkzeug (15) weg verstellbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Stützflansch (10) in einer axial in Richtung Werkzeug (15) verstellten Position mit der Arbeitsspindel (6) oder einem drehfest mit der Arbeitsspindel (6) verbundenen Bauteil verriegelbar ist, und dass der Stützflansch (10) erst nach Lösen der Verriegelung axial vom Werkzeug (15) weg verstellbar ist.
Spannvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass an der Arbeitsspindel (6) oder an dem drehfest mit der Arbeitsspindel (6) gekoppelten Bauteil ein Mitnehmer (A) zur Übertragung eines Drehmoments auf den Stützflansch (10) bei einer vorgegebenen Relativposition zwischen Stützflansch (10) und Arbeitsspindel (6), vorzugsweise bei der maximalen Axialauslenkung des Stützflansches (10), vorgesehen ist.
Spannvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verriegelung den Stützflansch (10) bei Erreichen einer vorgegebenen axialen Position, vorzugsweise der maximalen Axialauslenkung des Stützflansches (10), selbsttätig verriegelt.
Spannvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verriegelung mindestens einen in Richtung des Abtriebszahnrads (5) oder in Richtung Arbeitsspindel (6) federbelasteten Fixierbolzen (21) umfasst, der in Verriegelungsposition in eine Öffnung (16) des Abtriebszahnrads (5) oder der Arbeitsspindel (6) eingreift.
Spannvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere in Umfangsrichtung versetzt angeordnete, in Richtung Abtriebszahnrad (5) oder in Richtung Arbeitsspindel (6) federbelastete Fixierbolzen (6) vorgesehen sind, die gemeinsam in ihre Freigabeposition verstellbar sind.
Spannvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verriegelung als stirnseitige Verzahnung zwischen Stützflansch (10) und Abtriebszahnrad (5) ausgebildet ist.
Spannvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verriegelung durch Betätigung einer Spindelarretiereinrichtung (17, 18, 19) entriegelbar ist.
Spannvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich Stützflansch (10) und Abtriebszahnrad (5) über eine axiale Schrägfläche (L, L') und einen Rollkörper oder über zwei axialen Schrägflächen (L, L') aneinander abstützen.
Spannvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Steigungswinkel der beiden Schrägflächen (L, L') größer ist als der Reibungswinkel zwischen Stützflansch (10) und Abtriebszahnrad (5).
Spannvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schrägflächen (L, L') eine Linkssteigung aufweisen, und dass ein Arbeitsspindelgewinde (13) zur Fixierung des Befestigungsmittels (14) ein Rechtsgewinde aufweist, und dass die Arbeitsspindel in Abtriebsrichtung betrachtet im Uhrzeigersinn angetrieben ist.