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Die
Erfindung betrifft eine Spannvorrichtung zum Festspannen eines Gegenstandes
gegen einen Anschlag, insbesondere zum Festspannen eines beim Betrieb
rotierenden Werkzeugs, beispielsweise eine Schleifscheibe oder ein
sonstiges scheibenförmiges
Werkzeug an der Abtriebswelle einer Werkzeugmaschine, mit einer
ein Innengewinde aufweisenden, auf einen Gewindebolzen, insbesondere
ein Gewindeabschnitt der Abtriebswelle, aufzuschraubenden Spannmutter,
die einen nach radial außen vorstehenden
Spannflansch bildet, einem zur Spannmutter koaxialen Druckring,
der dem Spannflansch in axialer Richtung zum festzuspannenden Gegenstand hin
vorgelagert ist, mit der Spannmutter drehfest und in axialer Richtung
verschieblich verbunden ist und gegen den festzuspannenden Gegenstand
wirkt, und einem zur Spannmutter und dem Druckring koaxialen, am
Umfang der Spannvorrichtung angeordneten, verdrehbar gelagerten
Betätigungsring,
wobei in axialer Richtung zwischen dem Spannflansch und dem Druckring
ein radial außen
vom Betätigungsring begrenzter
Ringraum vorhanden ist, in dem über
den Umfang verteilte Spannkörper
angeordnet sind, wobei die dem Ringraum zugewandte Fläche des Spannflansches
und/oder die dem Ringraum zugewandte Fläche des Druckrings keilartig
geneigt ist, sodass sich der Ringraum nach radial außen hin erweitert,
wobei der Betätigungsring
an seiner Innenseite so geformt ist, dass die Spannkörper beim
Verdrehen des Betätigungsrings über einen
Verstellweg hinweg je nach Drehrichtung zwischen dem Spannflansch
und dem Druckring festgelegt oder lose werden, und wobei die Spannmutter
beiderseits des Verstellwegs bei weiterem Verdrehen des Betätigungsrings
in die eine oder andere Richtung mitgenommen wird.
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Eine
solche Spannvorrichtung lässt
sich aus ihrem festgespannten Zustand ohne Zuhilfenahme eines Werkzeugs
ohne Schwierigkeiten lösen.
Hierzu muss der Benutzer lediglich den Betätigungsring so verdrehen, dass
die Spannkörper
lose werden, sodass die Spannung zwischen dem Druckring und dem
betreffenden Gegenstand aufgehoben wird und der Druckring somit
von dem Gegenstand gelöst wird.
Beim weiteren Verdrehen des Betätigungsrings wird
die Spannmutter mitgenommen und kann abgeschraubt werden.
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Spannvorrichtungen
dieser Art werden beispielsweise zum Festspannen der Schleifscheibe
eines Winkelschleifers verwendet. Sie lässt sich jedoch auch bei allen
anderen Werkzeugmaschinen einsetzen, die ein auswechselbares, beim
Betrieb rotierendes Werkzeug aufweisen. Dabei ist die Spannvorrichtung
insbesondere dann von Vorteil, wenn sie sich beim Betrieb der Werkzeugmaschine
von selbst noch weiter festzieht.
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Bei
einer aus der
EP 0
424 388 B1 bekannten Spannvorrichtung werden die Spannkörper von teilringförmigen Spannbacken
gebildet. Zwischen den Spannbacken und dem Betätigungsring ist eine verhältnismäßig große Anzahl
weiterer Einzelteile vor handen, die für die gewünschte Funktionsweise erforderlich
sind.
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Ausgehend
hiervon liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine
Spannvorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die unter
Beibehaltung der einfachen Handhabung einen teilearmen und somit
kostengünstigen
Aufbau besitzt.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch
gelöst,
dass die Spannkörper
Kugelkörper
sind und der Betätigungsring
mit seiner Innenseite den Kugelkörpern
unmittelbar benachbart ist, dass der Betätigungsring entweder ein dem
Innengewinde der Spannmutter entsprechendes, der Spannmutter in axialer
Richtung vom zu spannenden Gegenstand weg vorgelagertes, auf den
Gewindebolzen aufzuschraubendes Innengewinde aufweist oder in Gewindeeingriff
mit der Spannmutter steht, und dass der Betätigungsring mit axialem Abstand
zueinander einerseits einen radial nach innen gerichteten Ringbund,
der eine in Richtung vom Druckring weg weisende Anlagefläche der
Spannmutter übergreift,
und andererseits einen radial nach innen gerichteten Ringansatz,
der eine in Richtung vom Spannflansch der Spannmutter weg weisende
Anlagefläche
des Druckrings übergreift,
aufweist, wobei der Abstand zwischen dem Ringbund und dem Ringansatz
im festgespannten Zustand größer als
der Abstand zwischen den beiden Anlageflächen ist, derart, dass der
Betätigungsring
an den Enden des Verstellwegs mit seinem Ringbund an der Spannmutter-Anlagefläche oder
mit seinem Ringansatz an der Druckring-Anlagefläche anliegt.
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Beim
Festspannen werden die Kugelkörper vom
Betätigungsring
nach innen gehalten, sodass sie zwischen dem Ringflansch der Spannmutter
und dem Druckring festgelegt sind. Ferner nimmt der Betätigungsring,
gelangt er bei seinem Verschrauben in Aufschraubrichtung gegen die
Spannmutter-Anlagefläche,
die Spannmutter mit, sodass deren Spannflansch über die Kugelkörper auf
den Druckring wirkt und diesen gegen den festzuspannenden Gegenstand
drückt.
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Zum
Lösen der
Verspannung wird der Betätigungsring
in entgegengesetzter Richtung gedreht, sodass die Kugelkörper nach
außen
hin ausweichen können
und der Druckring somit nicht mehr belastet wird. Der Ringansatz
des Betätigungsrings
gelangt dann zur Anlage an die Druckring-Anlagefläche und nimmt
bei seinem weiteren Verdrehen in Löserichtung den Druckring und über diesen
die drehfest mit dem Druckring verbundene Spannmutter mit.
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Die
erfindungsgemäße Spannvorrichtung besteht
im Wesentlichen nur aus der Spannmutter, dem Druckring, dem Betätigungsring
und den Kugelkörpern,
sodass sie teilearm aufgebaut ist.
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Die
Spannvorrichtung enthält
ferner praktisch keine Verschleißteile und ist somit nicht
störanfällig.
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Zweckmäßige Ausgestaltungen
der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Nachstehend
wird ein Ausführungsbeispiel der
Erfindung anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigen:
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1 eine erfindungsgemäße Spannvorrichtung
bei ihrer Anwendung zusammen mit der Schleifscheibe eines Winkelschleifers,
die mittels der Spannvorrichtung fest mit der Abtriebswelle des
Winkelschleifers verbunden ist, im Längsschnitt,
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2 die Anordnung nach 1, wobei der Betätigungsring
jedoch in seine Lösestellung
verdreht worden ist, und
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3 eine sich hinsichtlich
der Gewindelagerung des Betätigungsrings
von der Spannvorrichtung nach den 1 und 2 unterscheidende Variante in
der 1 entsprechender
Darstellung.
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Die
aus der Zeichnung hervorgehende Spannvorrichtung 1 (bei
der Variante nach 3 werden,
sieht man von den Unterschieden ab, die gleichen Bezugsziffern verwendet)
besteht im Wesentlichen aus einer Spannmutter 2, einem
Druckring 3, einem Betätigungsring 4 und
Spannkörpern
in Gestalt von über
den Umfang verteilt angeordneten Kugelkörpern 5. Diese Spannvorrichtung
dient im dargestellten Falle zum Festspannen einer beim Betrieb rotierenden
Schleifscheibe 6 an der Abtriebswelle 7 eines
Winkelschleifers. Es könnte
sich auch um eine andere Werkzeugmaschine mit einem anderen scheibenförmigen Werkzeug
handeln. Außerdem lässt sich
die Spannvorrichtung 1 überall
da verwenden, wo mit Hilfe eines Gewindebolzens irgendein Gegenstand
gegen einen Anschlag festgespannt wird. Im dargestellten Falle wird
die Schleifscheibe 6 gegen einen ringförmigen Absatz 8 der
Abtriebswelle 7 gespannt. Dabei befindet sich beim Ausführungsbeispiel
zwischen der Schleifscheibe 6 und dem Absatz 8 ein
Scheibenkörper 9,
der sich radial weiter nach außen
als der Absatz 8 erstreckt und radial innen einen in die
zentrale Bohrung 11 der Schleifscheibe 6 eingreifenden
Zentrierhals 10 aufweist. Das freie Ende der Abtriebswelle 7 wird
von einem von dem Absatz 8 ausgehenden, ein Außengewinde 13 aufweisenden
Abtriebswellen-Gewindeabschnitt 12 gebildet,
auf den die Spannvorrichtung 1 aufgeschraubt wird.
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Die
Spannmutter 2 weist ein Innengewinde 14 auf, mit
dem sie auf den Abtriebswellen-Gewindeabschnitt 12 geschraubt
wird. Dabei besitzt die Spannmutter 2 eine in Richtung
der Rotationsachse 15 der Abtriebswelle 7 hülsenartig
längliche
Gestalt und an ihrem der Schleifscheibe 6 abgewandten Bereich
einen nach radial außen
vorstehenden Spannflansch 16. Im Falle der 1 und 2 ergibt
sich somit ein L-artiger Querschnitt der Spannmutter 2.
Bei der Variante nach 3 schließt sich
in axialer Richtung an den Spannflansch 16 noch eine zentrale
Spannmutter-Verlängerungspartie 17 an,
an deren Außenumfang
ein Außengewinde 18 angeordnet
ist.
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Der
Druckring 3 ist konzentrisch zur Spannmutter 2 angeordnet
und sitzt auf der Spannmutter 2. Dabei ist der Druckring 3 dem
Spannflansch 16 in axialer Richtung zur Schleifscheibe 6 hin
vorgelagert und wirkt beim Festspannen gegen die Schleifscheibe 6.
Der Druckring 3 ist ferner mit der Spannmutter 2 drehfest
und in axialer Richtung verschieblich verbunden. Die drehfeste Verbindung
kann beispielsweise mittels einer Füh rungsnut am einen Teil und
einer in der Führungsnut
gelagerten Führungsleiste
am anderen Teil erreicht werden, wobei im dargestellten Falle die
Führungsleiste 19 am
Druckring 3 angeordnet ist.
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Der
Betätigungsring 4 ist
am Umfang der Spannvorrichtung 1 und dabei koaxial zur
Spannmutter 2 und dem Druckring 3 angeordnet.
Dabei ist der Betätigungsring 4 verdrehbar
gelagert.
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Die
Spannmutter 2, der Druckring 3 und der Betätigungsring 4 sind
so ausgebildet und relativ zueinander angeordnet, dass in axialer
Richtung zwischen dem Spannflansch 16 und dem Druckring 3 ein radial
außen
vom Betätigungsring 4 begrenzter
Ringraum 20 vorhanden ist, in dem die Kugelkörper 5 untergebracht
sind. Dabei sind die Kugelkörper 5 in dem
Ringraum 20 in Umfangsrichtung unmittelbar aufeinanderfolgend
angeordnet, sodass eine umlaufende Kugelkörperreihe gebildet wird.
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Die
dem Ringraum 20 zugewandte Fläche 21 des Druckrings 3 ist
keilartig geneigt, sodass sich der Ringraum 20 nach radial
außen
hin erweitert. Anstelle der Druckringfläche 21 könnte auch
die dem Ringraum zugewandte Fläche
des Spannflansches geneigt sein oder es könnten beide Flächen geneigt verlaufen.
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Der
Betätigungsring 4 ist
mit seiner Innenseite den Kugelkörpern 5 unmittelbar
benachbart. Dabei ist der Betätigungsring 4 an
seiner Innenseite so geformt, dass die Kugelkörper 5 beim Verdrehen
des Betätigungsrings 4 über einen
Verstellweg hinweg je nach Drehrichtung zwischen dem Spannflansch 16 der Spannmutter 2 und
dem Druckring 3 festgelegt (1 und 3) oder lose (2) werden.
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Bei
dem Ausführungsbeispiel
nach den 1 und 2 weist der Betätigungsring 4 ein
dem Innengewinde 14 der Spannmutter 2 entsprechendes, der
Spannmutter 2 in axialer Richtung von der zu spannenden
Schleifscheibe 6 weg vorgelagertes Innengewinde 22 auf,
mit dem der Betätigungsring 4 in axialer
Richtung anschließend
an die Spannmutter 2 auf den Abtriebswellen-Gewindeabschnitt 12 geschraubt
wird. Bei der Variante nach 3 steht
der Betätigungsring 4 dagegen
mit der Spannschraube 2 in Gewindeeingriff. Hierzu ist
am Betätigungsring 4 ein
Innengewinde 23 angeordnet, mit dem der Betätigungsring 4 auf
das bereits erwähnte
Außengewinde 18 an
der Spannmutter-Verlängerungspartie 17 geschraubt
ist.
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Im
auf dem Abtriebswellen-Gewindeabschnitt 12 sitzenden Zustand
kann der Betätigungsring 4 über den
bereits erwähnten
Verstellweg hinweg relativ zur Spannmutter 2 und zum Druckring 3 hin
und her verdreht werden. Dies erfolgt durch Verschrauben des Betätigungsrings 4 auf
dem Abtriebswellen-Gewindeabschnitt 12 bzw.
auf der Spannmutter-Verlängerungspartie 17.
Bei diesem Verschrauben ist der Drehbewegung des Betätigungsrings 4 eine
Axialbewegung überlagert.
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In
Zusammenhang hiermit weist der Betätigungsring 4 an seiner
Innenseite eine den Kugelkörpern 5 zugeordnete,
konusartig geneigte Ringfläche 24 auf.
Dabei ist die Ringfläche
24 beim Ausführungsbeispiel
zur Schleifscheibe 6 hin nach radial außen hin geneigt. Ist der Betätigungsring 4 vorgeschraubt (1 und 3), hält
die Ringfläche 24 die
Kugelkörper 5 nach
radial innen, sodass sie zwischen dem Spannflansch 16 und
dem Druckring 3 festgelegt sind. Verschraubt man den Betätigungsring 4 dagegen
so, dass er sich von der Schleifscheibe 6 entfernt, gelangt
die Ringfläche 24 mit
einem Bereich größeren Durchmessers
zu den Kugelkörpern 5,
sodass diese lose werden (2).
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Der
Betätigungsring 4 weist
mit axialem Abstand zueinander einerseits, beim Ausführungsbeispiel
an seinem der einzuspannenden Schleifscheibe 6 entgegengesetzten
Ende, einen radial nach innen gerichteten Ringbund 25 und
andererseits, beim Ausführungsbeispiel
an seinem der festzuspannenden Schleifscheibe 6 zugewandten
Ende, einen radial nach innen gerichteten Ringansatz 26 auf.
Dabei übergreift
der Ringbund 25 eine in Richtung vom Druckring 3 weg
weisende Anlagefläche 27 der Spannmutter 2,
während
der Ringansatz 26 eine in Richtung vom Spannflansch 16 der
Spannmutter 2 weg weisende Anlagefläche 28 des Druckrings 3 übergreift.
Der axiale Abstand zwischen dem Ringbund 25 und dem Ringansatz 26 ist
im festgespannten Zustand größer als
der Abstand zwischen den beiden Anlageflächen 27, 28,
sodass sich der Betätigungsring 4 über den
genannten Verstellweg hinweg verschrauben lässt, bis er an den Enden des
Verstellwegs mit seinem Ringbund 25 an der Spannmutter-Anlagefläche 27 (dies
erfolgt beim Aufschrauben und Festziehen der Spannvorrichtung) oder
mit seinem Ringansatz 26 an der Druckring-Anlagefläche 28 (dies
erfolgt beim Lösen
der Spannvorrichtung) anliegt.
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Beim
Aufschrauben und Festziehen der Spannvorrichtung liegt der Betätigungsring 4 also
an der Spannmutter-Anlagefläche 27 an,
sodass beim Verdrehen des Betätigungsrings 4 in
Aufschraubrichtung die Spannmutter 2 mitgenommen wird.
Dabei wird die konusartig geneigte Ringfläche 24 des Betätigungsrings 4 radial
nach innen gehalten. Beim Festziehen stützt sich der Druckring 3 an
den Kugelkörpern 5 ab,
die dabei zwischen der geneigten Fläche 21 des Druckrings 3,
dem Spannflansch 16 der Spannmutter 2 und der
konusartig geneigten Ringfläche 24 des
Betätigungsrings 4 eingespannt
sind. Will man die Spannvorrichtung zum Auswechseln der Schleifscheibe 6 lösen, verdreht
man den Betätigungsring 4 in
der entgegengesetzten Löserichtung. Hierdurch
kommen die Kugelkörper 5 aus
ihrer eingespannten Lage frei und können etwas nach radial außen ausweichen,
sodass der Druckring 3 entlastet wird und in axialer Richtung
von der Schleifscheibe 6 weg ausweichen kann. Am betreffenden
Ende des Verstellwegs gelangt dann der Ringansatz 26 des Betätigungsrings 4 zur
Anlagefläche 28 des
Druckrings 3, sodass der Druckring 3 bei weiterem
Verdrehen des Betätigungsrings 4 aufgrund
der an der Anlagefläche 28 auftretenden
Reibungskraft in Drehrichtung mitgenommen wird. Da der Druckring 3 in drehfester
Verbindung mit der Spannmutter 2 steht, wird auch diese
mitgenommen, sodass sie sich zusammen mit dem Betätigungsring 4 von
dem Abtriebswellen-Gewindeabschnitt 12 abschraubt.
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Zweckmäßigerweise
greift am Betätigungsring 4 eine
nur schematisch angedeutete Federeinrichtung 29 an, die
sich andererseits an der Spannmutter 2 abstützt. Die
Federeinrichtung 29 beaufschlagt den Betätigungsring 4 in
Umfangsrichtung auf seine an der Spannmutter-Anlagefläche 27 anliegende
Drehstellung hin. Die Federeinrichtung 29 hält den Betätigungsring 4 also
sozusagen in der dem betreffenden Ende des Verstellwegs entsprechenden Endstellung.
Das Verdrehen des Betätigungsrings 4 in
Löserichtung
erfolgt entgegen der Kraft dieser Federeinrichtung 29.
Die Federeinrichtung 29 kann von einer Schenkelfeder gebildet
werden.
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Das
Innengewinde 22 bzw. 23 des Betätigungsrings 4 ist
zweckmäßigerweise
an dessen Ringbund 25 angeordnet. Ferner wird sowohl beim Ausführungsbeispiel
nach den 1 und 2 als auch bei der Variante
nach 3 die Spannmutter-Anlagefläche 27 vom
Spannflansch 16 der Spannmutter 2 gebildet.
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Des
Weiteren geht aus der Zeichnung hervor, dass der Druckring 3 an
seinem Außenumfang eine
umlaufende, von der Druckring-Anlagefläche 28 begrenzte Ringausnehmung 30 aufweist,
in die der Ringansatz 26 des Betätigungsrings 4 eingreift.
Dabei ist die Anordnung so getroffen, dass der Ringansatz 26 in
keiner Drehlage des Betätigungsrings 4 in axialer
Richtung vor den Druckring 3 vorsteht.