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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, verdrehbaren und die Spannmutter
in beiden Drehrichtungen mitnehmenden Betätigungsring, wobei in axialer
Richtung zwischen dem Spannflansch und dem Druckring radial innerhalb
des Betätigungsrings
mit dem Betätigungsring
zusammenwirkende Spannmittel angeordnet sind, derart, dass beim
Verdrehen des Betätigungsrings
in Festspannrichtung der gegen den feststehenden Gegenstand wirkende Druckring
gegen den Spannflansch fest abgestützt ist und die feste Abstützung beim
Verdrehen des Betätigungsrings
in entgegengesetzter Löserichtung aufgehoben
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 in Löserichtung
verdrehen, so dass die Spannung zwischen dem Druckring und dem betreffenden
Gegenstand aufgehoben 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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Eine
Spannvorrichtung der eingangs genannten Art ist in der nicht vorveröffentlichten
DE 103 18 316 A1 beschrieben.
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Ferner
geht aus der
DE 100
38 347 C2 eine Spannvorrichtung etwas anderer Art hervor,
bei der im Unterschied zur vorliegend zugrunde liegenden Spannvorrichtung
der Druckring verdrehbar an der Spannmutter gelagert ist und die
Spannmittel nicht mit dem Betätigungsring
zusammenwirken sondern von einer zur Spannmutter koaxialen Tellerfeder
gebildet werden, die in axialer Richtung zwischen dem Spannflansch
und dem Druckring angeordnet ist.
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Ausgehend
hiervon liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine
Spannvorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die in der
Handhabung einfach ist und einen teilearmen und somit kostengünstigen
Aufbau besitzt.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß unter anderem
dadurch gelöst,
dass die Spannmittel einen zur Spannmutter koaxialen, geschlitzten
Spannring enthalten, dessen Enden mit Abstand zueinander angeordnet
sind, wobei der Spannring aus einer wirksamen Ringform größeren Durchmessers,
in der sich der gegen den feststehenden Gegenstand wirkende Druckring über den
Spannring fest gegen den Spannflansch abstützt, durch Aufbringen einer
Radialkraft vom Betätigungsring
her elastisch in eine unwirksame Ringform kleineren Durchmessers,
in der die feste Abstützung
aufgehoben ist, verformbar ist.
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Beim
Festspannen nimmt der Spannring seine wirksame Ringform ein, so
dass er zwischen dem Ringflansch der Spannmutter und dem Druckring
so angeordnet ist, dass der Spannring gegen den Spannflansch abgestützt wird.
Verdreht man also den Betätigungsring
in Festspannrichtung, wird der Druckring über den Spannring fest gegen
den festzuspannenden Gegenstand gedrückt.
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Zum
Lösen der
Verspannung wird der Betätigungsring
in entgegengesetzter Löserichtung
gedreht, so dass der Spannring in seine kleineren Durchmesser aufweisende
unwirksame Ringform gedrückt
wird. Der Spannring belastet dann den Druckring nicht mehr, so dass
sich durch weiteres Verdrehen des Betätigungsrings die Spannmutter
abschrauben lässt.
Dabei wird der Druckring mitgenommen.
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Die
erfindungsgemäße Spannvorrichtung besteht
aus verhältnismäßig wenigen
Einzelteilen. Sie 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, und
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2 den
Betätigungsring
zusammen mit den Spannmitteln der Spannvorrichtung nach 1 in
gesonderter Darstellung in axialer Richtung gesehen.
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Die
aus der Zeichnung hervorgehende Spannvorrichtung 1 besteht
im Wesentlichen aus einer Spannmutter 2, einem Druckring 3,
einem Betätigungsring 4 und
Spannmitteln 5.
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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.
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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.
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Dabei
bildet die Spannmutter 2 eine das Innengewinde 14 aufweisende,
nabenartige Zentralpartie 17 mit in Richtung der Rotationsachse 15 der Abtriebswelle 7 länglicher
Gestalt und einen am der Schleifscheibe 6 abgewandten Bereich
der Zentralpartie 17 nach radial außen vorstehenden Spannflansch 16.
Dies ergibt beim Ausführungsbeispiel
einen L-artigen Querschnitt der Spannmutter 2.
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Der
Druckring 3 ist konzentrisch zur Spannmutter 2 angeordnet
und ist auf der Zentralpartie 17 der Spannmutter 2 gelagert.
Dabei sitzt der Druckring 3 mit einer in axialer Richtung
zurückgesetzten
Ringpartie 18 auf der Spannmutter-Zentralpartie 17 und ist
an seiner dem Spannflansch 16 entgegengesetzten Seite durch
einen an der Zentralpartie 17 angeordneten Haltering 19,
beispielsweise ein Sprengring, in axialer Richtung gesichert. Die
axiale Sicherung des Druckrings 3 an der Spannmutter 2 könnte auch
in anderer Weise erfolgen.
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Der
Druckring 3 ist dem Spannflansch 16 in axialer
Richtung zur Schleifscheibe 6 hin vorgelagert und wirkt
beim Festspannen gegen die Schleifscheibe 6. Der Druckring 3 ist
ferner drehfest und in axialer Richtung verschieblich mit der Spannmutter 2 verbunden.
Die drehfeste Verbindung kann auf verschiedene Weise verwirklicht
werden. Die beim Ausführungsbeispiel
gewählten
Maßnahmen
werden später in
Zusammenhang mit den Spannmitteln erläutert.
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Der
Spannflansch 16 und der Druckring 3 weisen an
ihrer dem Druckring 3 bzw. dem Spannflansch 16 zugewandten
Seite jeweils eine kegelartig geneigte Ringschrägfläche 20, 21 auf,
deren Neigung in axialer Richtung vom Druckring 3 bzw. Spannflansch 16 weg
nach radial innen gerichtet ist. Die beiden Ringschrägflächen 20, 21 sind
in Umfangsrichtung umlaufend ausgebildet. Ferner liegen sich die
Ringschrägflächen 20, 21 in
axialer Richtung gegenüber.
Der zwischen dem Spannflansch 16 und dem Druckring 3 vorhandene
Zwischenraum 22 erweitert sich, ausgehend vom radial außen liegenden Rand
der Ringschrägflächen 20, 21,
aufgrund der beiden Ringschrägflächen 20, 21 nach
radial innen.
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Der
Betätigungsring 4 ist
am Umfang der Spannvorrichtung 1 und dabei koaxial zur
Spannmutter 2 und dem Druckring 3 angeordnet.
Der Betätigungsring 4 ist
ferner mit der Hand verdrehbar und nimmt die Spannmutter 2 und
den mit dieser drehfest verbundenen Druckring 3 in beiden
Drehrichtungen mit. Dies bedeutet nicht, dass bei einer Umkehr der Drehrichtung
des Betätigungsrings 4 die
Spannmutter 2 und der Druckring 3 dieser Richtungsumkehr
sofort folgen. Der Betätigungsring 4 dreht
sich vielmehr zunächst
allein. Erst nach einem Verdrehen des Betätigungsringes 4 über einen
gewissen Übergangsbereich
hinweg werden die Spannmutter 2 und der Druckring 3 in
der betreffenden Drehrichtung mitgenommen.
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Der
Druckring 3 und der Spannflansch 16 liegen sich
mit Abstand gegenüber.
Radial außen
greift der Betätigungsring 4 zwischen
den Druckring 3 und den Spannflansch 16. Dabei
ist beiderseits der zwischen den Druckring 3 und den Spannflansch 16 greifenden
Partie des Betätigungsrings 4 jeweils
ein Dicht- und Lagerring 23, 24 angeordnet.
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In
axialer Richtung zwischen dem Spannflansch 16 und dem Druckring 3 und
dabei radial innerhalb des Betätigungsrings 4 befinden
sich die mit dem Betätigungsring 4 zusammenwirkenden
Spannmittel 5. Dabei ist die Anordnung so getroffen, dass beim
Verdrehen des Betätigungsrings 4 in
Festspannrichtung 25 der gegen die Schleifscheibe 6 wirkende
Druckring 3 fest gegen den Spannflansch 16 abgestützt ist
und dass diese feste Abstützung
beim Verdrehen des Betätigungsrings 4 in
entgegengesetzter Löserichtung 26 aufgehoben
wird.
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Im
Einzelnen enthalten die Spannmittel 5 einen zur Spannmutter 2 koaxialen,
geschlitzten Spannring 27, dessen Enden 28, 29 mit
Abstand zueinander angeordnet sind. Der Spannring 27 ist
aus einer wirksamen Ringform größeren Durchmessers (siehe 1 oben
und 2) durch Aufbringen einer Radialkraft elastisch
in eine unwirksame Ringform kleineren Durchmessers (1 unten)
verformbar. Diese Radialkraft wird vom Betätigungsring 4 her
aufgebracht. Nimmt der Spannring 27 seine wirksame Ringform
ein, stützt
sich der gegen die Schleifscheibe 6 wirkende Druckring 3 über den
Spannring 27 fest ge gen den Spannflansch 16 ab.
Dabei ist beim Ausführungsbeispiel
vorgesehen, dass der Spannring 27 in seiner wirksamen Ringform
zumindest im Wesentlichen radial außen neben den beiden Ringschrägflächen 20, 21 angeordnet
ist.
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Um
diesen Effekt zu erreichen, könnte
auch eine der beiden Ringschrägflächen 20, 21 fehlen.
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Nimmt
man die den Spannring 27 in seiner unwirksamen Ringform
kleineren Durchmessers haltende Radialkraft wieder weg, federt der
Spannring 27 in seine wirksame Ringform größeren Durchmessers.
Hierbei gleitet er den Ringschrägflächen 20, 21 entlang
nach außen.
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Der
Spannring 27 weist zweckmäßigerweise einen kreisrunden
Querschnitt auf.
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Die
Spannmittel 5 enthalten ferner über den Umfang verteilt angeordnete
Druckkörper 30,
die in radialer Richtung zwischen dem Spannring 27 und dem
Betätigungsring 4 angeordnet
sind. Beim zweckmäßigen Ausführungsbeispiel
sind drei solche Druckkörper 30 vorhanden.
Bei den Druckkörpern 30 handelt
es sich zweckmäßigerweise
um Wälzkörper, die
im dargestellten Falle eine zur Spannmutter 2 parallelachsige
kreiszylindrische Gestalt aufweisen, jedoch prinzipiell auch von
Kugeln gebildet werden könnten.
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Jedem
Druckkörper 30 ist
eine Druckfläche 31 am
Innenumfang des Betätigungsrings 4 zugeordnet.
Dabei verlaufen die Druckflächen 31 mit
Bezug auf eine Kreislinie in Umfangsrichtung geneigt, so dass sich
ein spiraliger Verlauf ergibt. Die Druckflächen 31 stellen äußere Begrenzungen
von sich keilartig in Umfangsrichtung erstreckenden Keilräumen 32 dar,
die radial innen von dem Spannring 27 begrenzt werden.
In jedem Keilraum 32 befindet sich einer der Druckkörper 30.
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Des
Weiteren ist am Betätigungsring 4 im Bereich
des dem Zentrum des Betätigungsrings
in radialer Richtung entfernteren Ende der Druckflächen 31 jeweils
ein Mitnahmeanschlag 33 angeordnet, der in Umfangsrichtung
wirkt. Diese Mitnahmeanschläge 33 befinden
sich also am erweiterten Ende der Keilräume 32. Die Radialkraft,
mit der der Spannring 27 aus seiner wirksamen Stellung
in seine unwirksame Stellung überführt wird,
wird beim Verdrehen des Betätigungsrings 4 in
Löserichtung 26 durch
die Druckflächen 31 über die
Druckkörper 30 aufgebracht.
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Die
Druckkörper 30 sind
in radialer Richtung geführt,
so dass sie sich in radialer Richtung verlagern können. Hierzu
sind die Druckkörper 30 in
radial gerichteten Führungsausnehmungen 34 des
Spannflansches 16 und in radial gerichteten Führungsausnehmungen 35 des
Druckrings 3 geführt.
Die Druckkörper 30 greifen
mit ihren axialen Endbereichen jeweils in eine Führungsausnehmung 34, 35 ein.
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In
der wirksamen Ringform des Spannrings 27 (siehe insbesondere 2)
befinden sich die Druckkörper 23 im
erweiterten Endbereich der Keilräume 32.
Ist die Spannvorrichtung 1 fest gegen die Schleifscheibe 6 gespannt
und soll sie gelöst
werden, verdreht man den Betätigungsring 4 in
Löserichtung 26.
Dabei laufen die Druckflächen 31 auf
die Druckkörper 30 auf,
so dass diese schon nach einem kurzen Drehweg des Betätigungsrings 4 von
den Druckflächen 31 nach
innen gegen den Spannring 27 gedrückt werden, der dabei seinen
Durchmesser verkleinert und somit den Ringschrägflächen 20, 21 entlang
nach innen bewegt wird. Hierdurch kommt der Druckring 3 frei.
Beim weiteren Verdrehen des Betätigungsrings 4 in
Löserichtung 26 werden
die Spannmutter 2 und der Druckring 3 über die
Druckkörper 30 und
die Wände
der Führungsausnehmungen 34, 35 mitgenommen,
so dass sich die Spannmutter 2 vom Abtriebswellen-Gewindeabschnitt 12 abschraubt.
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Beim
Aufschrauben der Spannvorrichtung 1 auf den Abtriebswellen-Gewindeabschnitt 12 nimmt der
Betätigungsring 4 die
aus 2 hervorgehende Drehlage ein, in der die Druckkörper 30 an
den Mitnahmeanschlägen 33 anliegen.
Dies wird beim anfänglichen
Ansetzen der Spannmutter 2 an den Gewindeabschnitt 12 durch
kurzes Verdrehen des Betätigungsrings 4 in
Festspannrichtung 25 erreicht. Beim weiteren Verdrehen
in Festspannrichtung 25 nehmen die Mitnahmeanschläge 33 die
Druckkörper 30 und diese über die
Führungsausnehmungen 34, 35 die Spann mutter 2 und
den Druckring 3 mit, so dass die Spannvorrichtung 1 gegen
die Schleifscheibe 6 gespannt wird. Der Spannring 27 ist
hierbei von den Druckkörpern 30 entlastet,
so dass sich der Druckring 3 über den Spannring 27 am
Spannflansch 16 abstützt.
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Beim
Betrieb des Schleifgerätes übt die Schleifscheibe 6 eine
in Umfangsrichtung wirkende Kraft auf den Druckring 3 aus.
Hierdurch wird die über
die Führungsausnehmungen 34, 35 und
die in diese eingreifenden Druckkörper 30 drehfest mit
dem Druckring 3 verbundene Spannmutter 2 noch
stärker festgezogen,
was die Betriebssicherheit erhöht.
Auch dieses starke Verspannen wird sofort gelöst, wenn man den Betätigungsring 4 kurz
in Löserichtung 26 verdreht.
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Die
drehfeste Verbindung zwischen der Spannmutter 2 und dem
Druckring 3 könnte
auch in anderer Weise als über
die Druckkörper 30 und
die Führungsausnehmungen 35 verwirklicht
werden, beispielsweise indem man die Zentralpartie 17 der Spannmutter 2 und
die Ringpartie 18 des Druckrings 3 entsprechend
ineinander greifen läßt.