DE19504563A1 - Spanneinrichtung zum axialen Festspannen eines scheibenförmigen Werkzeugs - Google Patents
Spanneinrichtung zum axialen Festspannen eines scheibenförmigen WerkzeugsInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Spannvorrichtung zum axialen
Festspannen eines scheibenförmigen Werkzeugs auf der Welle
eines Arbeitsgerätes, insbesondere eines Trennschleifers
oder dergleichen, der im Oberbegriff des Anspruchs 1 ange
gebenen Gattung.
Aus der DE 37 00 968 C2 ist eine Spannvorrichtung zum axia
len Festspannen eines scheibenförmigen Werkzeugs bekannt,
bei der das Werkzeug zwischen einer radialen Fläche der
Welle und einer Druckplatte kraftschlüssig einspannbar ist.
Diese Spanneinrichtung besitzt einen Drehkranz, der nach
Art eines Planetengetriebes mit der Druckplatte gekoppelt
ist, wobei zur axialen Kraftbeaufschlagung eine zwischen
Druckplatte und Drehkranz angeordnete Spannmutter verstellt
werden muß, um die axiale Spannkraft zu erzeugen. Bei der
bekannten Anordnung sind keine Werkzeuge zum Spannen oder
Lösen des scheibenförmigen Werkzeugs erforderlich, da für
den Reibschluß zwischen dem rotierenden Werkzeug und den
radialen Flächen der benachbarten Teile begrenzte Axial
kräfte benötigt werden. Bei der bekannten Anordnung steht
die axiale Spannkraft in keinem definierten Verhältnis zu
dem Drehmoment, mit dem der Drehkranz betätigt wird. Inso
fern können Klemmkräfte oder Reibschlüsse zwischen den ein
zelnen Teilen der Spannvorrichtung das erforderliche Dreh
moment erhöhen, ohne daß tatsächlich eine entsprechend
große axiale Verspannung des scheibenförmigen Werkzeugs er
folgt. Von der zuverlässigen axialen Verspannung ist jedoch
die Sicherheit beim Umgang bzw. bei Arbeiten mit dem be
treffenden Werkzeug abhängig.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Spannein
richtung der gattungsgemäßen Art zu schaffen, durch die ei
ne zuverlässige Kraftbeaufschlagung an den Spannflächen
sowie eine Sicherung gegen ungewolltes Lösen der Spannein
richtung hinsichtlich aller denkbaren Störeinflüsse gegeben
ist.
Diese Aufgabe wird bei einer Spanneinrichtung der gattungs
gemäßen Art durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
Die erfindungsgemäße Spanneinrichtung ist nicht nur einfach
im Aufbau und sicher in der Wirkungsweise, sondern ist dar
über hinaus auch völlig unabhängig von der Drehrichtung der
Welle und kann sowohl im Außen- als auch im Innenanbau ver
wendet werden.
Vorzugsweise wird das Druckteil als Druckplatte ausgebil
det, die bei einem vorgegebenen Drehmoment betätigt wird,
so daß die Mittel bei Erreichen einer vorbestimmten Spann
kraft in Umfangsrichtung der Welle formschlüssig ineinander
greifen.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung des Erfindungsgegen
standes umfassen die Mittel zum formschlüssigen Ineinander
greifen mindestens einen, vorzugsweise jedoch drei koaxial
zur Drehachse der Welle verschiebbare Zapfen. Diese Zapfen
sind vorzugsweise in je einer Öffnung der Druckplatte ge
führt, wobei zur gleichzeitigen Betätigung der Zapfen eine
Zapfenscheibe vorgesehen ist, an der die Zapfen befestigt
sind. Diese Zapfenscheibe ist zwischen zwei definierten
Endlagen verschiebbar, so daß die Zapfenscheibe entweder
die Stellung des formschlüssigen Eingriffs der Zapfen in
Öffnungen eines anderen Bauteils oder die Stellung des
Außereingriffstehens einnimmt. Alternativ zu den Druckplat
ten kann das Druckteil auch als Druckring ausgeführt sein,
auf dem axial verschieblich das Mittel zum formschlüssigen
Ineinandergreifen gelagert ist. Die Druckplatte bzw. der
Druckring besitzt eine Nabe, in deren Bohrung ein Innenge
winde vorgesehen ist zur Aufnahme einer Schraube, die sich
durch die Nabe erstreckt und deren Gewinde demjenigen der
Nabe entspricht. Der aus der Nabe vorstehende Abschnitt der
Schraube wird in eine stirnseitige Bohrung der Welle einge
schraubt. Damit sich die Druckplatte nicht direkt an dem
Wellenende abstützt, sondern die gesamte Spannkraft auf das
scheibenförmige Werkzeug wirkt, ist die Druckplatte mit ei
ner zentrischen Ausnehmung versehen, die in das vordere En
de der Welle ragt.
Die Zapfenscheibe ist an der Mantelfläche der Nabe ver
schiebbar gelagert. In einer in Umfangsrichtung verlaufen
den Nut an der Mantelfläche der Nabe befindet sich eine
Ringfeder, die in den Verschiebeweg der Zapfenscheibe ragt
und die zur Verschiebung der Zapfenscheibe von einer End
stellung in die andere Endstellung in die Umfangsnut ge
drückt werden muß. Auf diese Weise muß eine bestimmte
Spannkraft an dem Drehkranz wirken, um die Zapfenscheibe zu
verstellen, wobei durch die Kraft der Ringfeder das an dem
Drehkranz aufzubringende Moment exakt definierbar ist. Um
ein Verklemmen zwischen Zapfenscheibe und der Feder zu ver
meiden, sind an dem inneren Radius der Zapfenscheibe auf
beiden Seiten Schrägflächen vorgesehen. Zwischen dem Kopf
der Schraube und der Nabe ist eine Scheibe vorgesehen, de
ren äußerer Umfang einen größeren Radius aufweist als ein
vorderer Absatz der Nabe. Gemäß einer anderen Ausführungs
variante kann das Mittel zum formschlüssigen Eingriff als
Zahnscheibe mit stirnseitigen, auf das Werkzeug gerichteten
Zähnen ausgebildet sein, wobei die Zahnscheibe den Druck
ring konzentrisch umgibt. Der Drehkranz umfaßt einen Ring,
der sich axial über die Druckplatte bzw. den Druckring und
die Zapfenscheibe bzw. die Zahnscheibe erstreckt. Bevorzugt
umfaßt der Drehkranz einen radialen Wandteil, der neben der
Zapfenscheibe verläuft. Der radiale Wandteil wird zur Lage
rung des Drehkranzes benutzt, indem sein innerer Abschnitt
auf den vorderen Absatz gelagert und zwischen einer radia
len Fläche der Nabe und der Scheibe gehalten ist. Eine wei
tere Ausführung besteht darin, daß der Drehkranz auf einer
Scheibe gelagert und mittels eines Sicherungsringes auf
dieser in axialer Richtung fixiert ist.
Zur Übertragung des Drehmomentes vom Drehkranz auf die Zap
fenscheibe ist zweckmäßigerweise der Ring an seiner inneren
Mantelfläche mit einer Verzahnung versehen, in die eine am
äußeren Umfang der Zapfenscheibe angeordnete Verzahnung
greift. Diese Verzahnungen umfassen jeweils eine Vielzahl
von Zähnen, deren Flanken in einem Winkel zur Drehachse
verlaufen. Durch den Winkel zur Drehachse wird erreicht,
daß bei Überschreiten eines vorbestimmten Drehmomentes die
schrägen Flanken der Zähne aneinander gleiten und damit ei
ne axiale Relativbewegung zwischen Zahnscheibe und Dreh
kranz auftritt. Der Winkel der Flanken - bezogen auf die
Drehachse - beträgt vorzugsweise zwischen 20° und 45°. Da
mit ständig eine ausreichende Kraftübertragungsfläche zwi
schen den Verzahnungen unabhängig von der jeweiligen axia
len Lage der Zapfenscheibe zur Verfügung steht, ist es
zweckmäßig, daß die axiale Länge der Verzahnung des Dreh
kranzes größer ist als diejenige der Verzahnung an der Zap
fenscheibe.
Um das Eindringen von Schmutz und/oder Feuchtigkeit in das
Innere der Spanneinrichtung zu vermeiden, sind zwischen der
Druckplatte und dem Drehkranz mindestens zwei Dichtungsrin
ge angeordnet und in jeder der Bohrungen, in denen die Zap
fen geführt sind, befindet sich ein O-Ring mit einer Siche
rungsscheibe. Damit bei geringem Drehmoment bereits ein Ein
griff der formschlüssigen Kupplung möglich ist, wird zweck
mäßigerweise die Zahnscheibe mittels Druckfedern in Rich
tung auf das Werkzeug belastet. Um keinen zusätzlichen Bau
raum zu benötigen, werden Schraubenfedern vorgesehen, die
in Ausnehmungen der Zahnscheibe angeordnet sind. Zur kraft
schlüssigen Kopplung von Zahnscheibe und Druckring ist die
Zahnscheibe an ihrem radial inneren Rand mit Zähnen verse
hen, die in axiale Nuten an der Mantelfläche der Nabe grei
fen. Zur Übertragung der Spannkraft von der Druckplatte
bzw. dem Druckring auf das scheibenförmige Werkzeug ist ei
ne äußere Druckscheibe vorgesehen, die zur Verdrehsicherung
an ihrem inneren Radius einen radialen Vorsprung aufweist,
der in eine axiale Nut am vorderen Ende der Welle greift.
Der innere Abschnitt der äußeren Druckscheibe weist Öffnungen
auf, die in Überdeckung mit den die Zapfen führenden
Öffnungen im Druckteil bringbar sind, so daß in dieser
relativen Lage die Zapfen in die Öffnungen der äußeren
Druckscheibe einführbar sind. Bei der Ausführung mit einem
Zahnring sind an der äußeren Druckscheibe mehrere Zähne
vorgesehen, deren Ausbildung so gestaltet ist, daß die
Zähne in Spanndrehrichtung mit schrägen Flanken und in ent
gegengesetzter Richtung mit rechtwinkligen Flanken ausge
bildet sind. Auf diese Weise ist in Umfangsrichtung unab
hängig von der jeweiligen Drehrichtung eine formschlüssige
Verbindung zwischen Drehkranz und Welle erreicht, so daß
ein ungewolltes Lösen bei jeder denkbaren Einwirkung auf
die Spanneinrichtung bzw. das scheibenförmige Werkzeug aus
geschlossen ist. Um die Zähne der Zahnscheibe außer
Eingriff mit der äußeren Druckscheibe zu bringen, sind an
radial gegenüberliegenden Flächen der Zahnscheibe und/oder
des Drehkranzes Flächensegmente in unterschiedlichen Ebenen
ausgebildet und zwischen diesen Schrägflächen vorgesehen,
durch die in Löserichtung des Drehkranz es die Zahnscheibe
von einer Ebene in die andere Ebene gebracht wird.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind nachstehend anhand
der Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigt:
Fig. 1 einen axialen Schnitt durch eine erste Ausführung
der Spannvorrichtung,
Fig. 2 einen Schnitt entlang der Linie II-II in Fig. 1,
Fig. 3a die Abwicklung eines Schnittes entlang der Linie
III-III in Fig. 2,
Fig. 3b und 3c Ansichten der Verzahnung gemäß Fig. 3a in zwei de
finierten Endlagen der Zapfenscheibe,
Fig. 4 einen axialen Schnitt durch eine Welle eines Ar
beitsgerätes mit scheibenförmigem Werkzeug und
Spannvorrichtung im ungekoppelten Zustand,
Fig. 5 die Anordnung mit Fig. 4 in gekoppeltem Zustand,
Fig. 6 einen Schnitt durch eine zweite Ausführungsform
der Spannvorrichtung,
Fig. 7 einen axialen Schnitt durch einen Ring des Dreh
kranzes,
Fig. 8 eine Ansicht in Richtung des Pfeiles VIII in Fig.
7.
In Fig. 1 ist eine Spannvorrichtung 10 dargestellt, die auf
einer Schraube 6 fixiert und mittels dieser an einem Ende
einer Welle eines Arbeitsgerätes, beispielsweise eines
Trennschleifers, befestigbar ist. Auf einem Gewinde 7 der
Schraube 6 befindet sich eine Druckplatte 11, die in einer
hülsenförmigen Nabe 12 eine zentrale Bohrung mit einem dem
Gewinde 7 entsprechenden Innengewinde 13 besitzt. Zwischen
einem Kopf 8 der Schraube 6 und der Nabe 12 befindet sich
eine Scheibe 14. Am anderen Ende der Nabe 12 ist eine Aus
nehmung 15 vorgesehen, in die - wie später noch näher er
läutert - das vordere Ende der Welle des Arbeitsgerätes
ragen kann.
Auf dem hülsenförmigen Abschnitt der Nabe 12 ist eine Zap
fenscheibe 16 angeordnet, an der mindestens ein koaxial zur
Schraube 6 verlaufender Zapfen 17 befestigt ist. Vorzugs
weise werden jedoch über den Umfang verteilt drei oder vier
Zapfen 17 vorgesehen. Diese Zapfen 17 erstrecken sich durch
entsprechende Bohrungen 18 in der Druckplatte 11, wobei zum
Verhindern des Eindringens von Schmutz und/oder Feuchtig
keit ein den Zapfen 17 umgebender O-Ring 19 vorgesehen ist,
der mittels einer Sicherungsscheibe 20 in seiner Lage ge
halten wird.
Die Zapfenscheibe 16 ist auf der Nabe 12 axial verschiebbar
gelagert, wobei mit der Bewegung in axialer Richtung die
Zapfen gleichermaßen verschoben werden. Die Nabe 12 besitzt
an ihrer Mantelfläche eine Umfangsnut 21, in der eine Ring
feder 22 angeordnet ist, die in ihrer normalen Lage über
die Mantelfläche hervorsteht. Zum Verschieben der Zapfen
scheibe 16 in axialer Richtung muß die Ringfeder 22 in die
Umfangsnut 21 gedrückt werden, wobei die Ringfeder 22 dafür
sorgt, daß die Zapfenscheibe 16 in zwei definierten Endla
gen, also zu beiden Seiten der Ringfeder 22, gehalten wird.
Damit die Ringfeder 22 sich in die Umfangsnut 21 drücken
läßt, sind am inneren Umfang der Zapfenscheibe 16 Schräg
flächen 23 vorgesehen.
Ein im Axialschnitt etwa C-förmiger Drehkranz 25 ist mit
seinem radialen Wandteil 26 auf einem vorderen Absatz 24
der Nabe 12 gelagert, wobei der Wandteil 26 mit seinem ra
dial inneren Abschnitt 27 zwischen die Scheibe 14 und eine
radiale Fläche 24′ der Nabe 12 greift. Zwischen dem Absatz
24 der Scheibe 14 und dem Abschnitt 27 ist ein Ringraum
gebildet, in dem ein Dichtungsring 28 angeordnet ist. Der
als Ring 29 ausgebildete äußere Teil der C-Form des Dreh
kranzes 25 erstreckt sich axial über die Gesamtanordnung
von Zapfenscheibe 16 und Druckplatte 11, wobei in einem
zwischen der Druckplatte 11 und dem Ring 29 gebildeten
Ringraum ein Dichtungsring 34 angeordnet ist.
Die innere Mantelfläche 30 des Ringes 29, die die Zapfen
scheibe 16 umgibt, ist mit einer Verzahnung 31 versehen, in
deren Lücken zwischen den Zähnen eine am äußeren Rand 32
der Zapfenscheibe 16 angeformte Verzahnung 33 greift. Da
die Verzahnung 31 am Ring 29 eine entsprechende axiale
Länge besitzt, bleibt diese mit der Verzahnung 33 der Zap
fenscheibe in sicherem Eingriffin beiden der möglichen
Stellungen der Zapfenscheibe 16 bei deren Verschiebung. Die
Drehachse der Spannvorrichtung 10 ist mit D bezeichnet.
In Fig. 2 ist ein Schnitt durch einen Abschnitt der Verzah
nungen 31 und 33 des Ringes 29 und der Zapfenscheibe 16 ge
zeigt gemäß der Linie II-II in Fig. 1. Die Verzahnungen
31 und 33 sind aus einer Vielzahl von im gleichmäßigen Ab
stand über den Kreisumfang verteilt angeordneten Zähnen 35
und 36 gebildet, dabei ist zwischen den radialen Flächen
35′ und 36′ der Zähne 35 und 36 ein gewisses Spiel vorhan
den, das je nach Drehrichtung des Drehkranzes beseitigt
wird, so daß jeweils eine Flanke 35′ jedes Zahnes 35 an ei
ner Flanke 36′ eines Zahnes 36 liegt und die Zapfenscheibe
16 der Drehbewegung des Drehkranzes 25 folgt.
Die Fig. 3a zeigt die Abwicklung des Schnittes entlang der
Linie III-III in Fig. 2, woraus deutlich wird, daß die
Zähne 35 der Verzahnung 31 als Schrägverzahnung ausgeführt
sind, wobei die Flanken 35′ der Zähne 35 - bezogen auf die
Drehachse D - in einem Winkel α von etwa 20° bis 45° ver
laufen. Exakt die gleiche Richtung haben die Flanken 36′
der Zähne 36, so daß die Flanken 35′ und 36′ der jeweiligen
Zähne parallel ausgerichtet sind. Während die Zähne 35 auf
der einen Seite in den radialen Wandteil 26 übergehen, lie
gen die freien Enden der Zähne 25 an der Druckplatte 11 an.
Die Zähne 36 weisen in Betätigungsrichtung B und quer zu
dieser ein wesentlich geringeres Maß auf als die Lücken
zwischen den Zähnen 35 der Verzahnung 31, so daß eine be
grenzte Verschiebung der Zapfenscheibe relativ zum Dreh
kranz möglich ist. Diese in Fig. 3a gezeigte Stellung ist
keine definierte Betriebsstellung und dient nur zur Erläu
terung.
Bei Betätigung der Spannvorrichtung wie in Fig. 3b gezeigt,
wird der Drehkranz in Richtung des Pfeiles S bewegt, wo
durch der Abstand zwischen den Flanken 35′ und 36′ der
Zähne 35 und 36 auf einer Seite überwunden wird, so daß die
Flanken 35′ und 36′ zur flächigen Anlage kommen. Dabei be
wirkt der Winkel α der Schrägung, daß die Zähne 35 und 36
aneinander gleiten und somit eine Querverschiebung der Zap
fenscheibe erfolgt, bis die Zähne 36 an der Druckscheibe 44
anschlagen und beim Weiterdrehen in die Bohrungen 48 der
Druckscheibe 44 einrasten und die Zapfenscheibe 16 an der
Druckplatte 11 anliegt.
Zum Lösen der Spannvorrichtung wird der Drehkranz in der
entgegengesetzten Richtung gemäß Pfeil L bewegt, wie dies
in Fig. 3c gezeigt ist. Die Verzahnung 31 verschiebt sich
gegenüber den Zähnen 36, bis die jeweils andere Flanke 35′,
36′ der Zähne 35, 36 aneinander liegen. Durch weitere Bewe
gung des Drehkranzes werden die Zähne 36 und somit auch die
Zapfenscheibe zum radialen Wandteil 26 hin verschoben, so
daß die zweite definierte Betriebsstellung, nämlich die Lö
sestellung, erreicht ist.
Die Fig. 4 zeigt die Spannvorrichtung 10 an einer Welle 2
eines Arbeitsgerätes, wobei die Schraube 6 in das Gewinde 4
einer Bohrung 3 der Welle 2 gedreht ist. Die Welle 2 be
sitzt eine radiale Schulter 5, an der eine innere Druck
scheibe 40 mit ihrem radial inneren Bereich 41 anliegt,
wohingegen der radial äußere Bereich 42 der Druckscheibe 40
gegen eine auf einem vorderen Wellenzapfen 2* gelagerte
Trennscheibe 1 drückt. Auf der anderen Seite der Trenn
scheibe 1 befindet sich eine äußere Druckscheibe 44, die
mit ihrem äußeren Umfang 45 gegen die Trennscheibe 1 drückt
und deren radial innerer Abschnitt 46 an der Druckplatte 11
liegt. Die Druckscheibe 44 weist an ihrem Abschnitt 46 min
destens einen radialen Vorsprung 47 auf, der in eine axiale
Nut 39 des Wellenzapfens 2* greift. Die äußere Druckscheibe
44 ist mit Öffnungen 48 versehen, die bezogen auf die
Drehachse D im selben radialen Abstand angeordnet sind wie
die Bohrungen 18 in der Druckplatte 11 und wenigstens deren
Durchmesser besitzen. Die Einzelteile der Spannvorrichtung
10 entsprechen denjenigen der Fig. 1, so daß auf die
Ausführungen zu Fig. 1 verwiesen wird. Damit die
Druckplatte 11 nicht an dem vorderen Ende der Welle 2 zur
Anlage kommt, ist die Ausnehmung 15 der Nabe 12 vorgesehen.
Auf diese Weise wird stets die Druckscheibe 44 von der ge
samten axialen Spannkraft beaufschlagt, welche diese auf
die Trennscheibe 1 überträgt.
Die Spannvorrichtung 10 wird mittels der Schraube 6 allein
durch Drehen des Drehkranzes 25 in die Bohrung 3 der Welle
2 eingeschraubt, bis sich die Druckplatte 11 an der äußeren
Druckscheibe 44 anlegt. Danach ist ein höheres Drehmoment
zur weiteren Betätigung des Drehkranzes 25 erforderlich, da
sowohl die Reibung überwunden werden muß als auch die
tellerfederähnlichen Druckscheiben 40 und 44 zu verpressen
sind.
Da der Drehkranz 25 nicht unmittelbar kraftschlüssig mit
der Druckplatte 11 verbunden ist, muß das Drehmoment vom
Drehkranz 25 über die Zapfenscheibe 16 auf die Druckplatte
11 übertragen werden. Dabei läßt sich die Zapfenscheibe 16
nicht gegenüber der Druckplatte 11 verdrehen, da die Zapfen
17 in den Bohrungen 18 der Druckplatte 11 ausschließlich
axial verschiebbar sind. Zur Verbindung zwischen dem Dreh
kranz 25 und der Zapfenscheibe 16 dient die Verzahnung 31
bzw. 33, wobei die Verzahnungen 31, 33 in Umfangsrichtung
formschlüssig ineinander greifen. Da die Flanken dieser
Verzahnung im Bezug auf die Drehachse D schräg verlaufen
und gemäß den Darstellungen in Fig. 3a bis 3c einen Winkel
α zwischen 20° und 45°, vorzugsweise 30° aufweisen, bewirkt
ein Verdrehen des Drehkranzes 25 einen axialen Hub der Zap
fenscheibe 16 in Richtung auf die Druckplatte 11. Damit der
axiale Hub der Zapfenscheibe 16 erst bei Überschreiten ei
nes vorbestimmten Drehmomentes erfolgt, ist die Ringfeder
22 in der Umfangsnut 21 vorgesehen, so daß erst die Kraft
der Ringfeder 22 überwunden werden muß, um den axialen Ver
schiebeweg für die Zapfenscheibe 16 freizugeben. Durch die
Kraft der Ringfeder 22 kann somit das Mindestspannmoment
der Spannvorrichtung definiert werden.
Sofern im Zeitpunkt des Überwindens des Mindestspannmomen
tes die Öffnungen 18 in der Druckplatte 11 nicht deckungs
gleich mit den Öffnungen 48 in der äußeren Druckscheibe 44
sind, ist der axiale Hub der Zapfenscheibe 16 zunächst be
hindert, da das vordere Ende der Zapfen 17 an der Fläche
der äußeren Druckscheibe 44 anliegt. Durch Aufbringen eines
höheren Drehmomentes am Drehkranz 25 werden die Zapfen
scheibe 16 und die Druckplatte 11 soweit verdreht, bis die
Zapfen 17 in den Bereich der Öffnungen 48 gelangen und in
diese einschnappen, wie dies in Fig. 5 dargestellt ist. Da
bei befindet sich die Zapfenscheibe 16 auf der anderen
Seite der Ringfeder 22 und somit in Anlage an der Druck
platte 11. Das maximal aufzubringende Drehmoment am Dreh
kranz 25 wird durch die Zahl und Teilung der Bohrungen über
den Radius auf der Druckscheibe sowie durch die Federstei
figkeit der Druckscheiben 40 und 44 in axialer Richtung be
stimmt. Sobald die Zapfen 17 in die Bohrungen 48 greifen,
ist die Spannvorrichtung 10 gegenüber der Welle 2 gegen
verdrehen gesichert, da die äußere Druckscheibe 44 mit dem
radialen Vorsprung 47 in die axiale Nut 39 des Wellenzap
fens 2* greift und damit eine formschlüssige Verbindung
zwischen der Welle 2 und der Spannvorrichtung 10 besteht.
Zum Lösen der Spannvorrichtung wird der Drehkranz 25 in der
entgegengesetzten Richtung gedreht, wie dies bereits zu
Fig. 3 beschrieben wurde. Dabei muß wieder das definierte
Mindestdrehmoment zum Spannen der Ringfeder 22 aufgebracht
werden, damit die Zapfenscheibe 16 in Richtung auf den ra
dialen Wandteil 26 verschoben und gleichzeitig die Zapfen
17 aus den Öffnungen 48 der Druckscheibe 44 herausgezogen
werden.
Die Fig. 6 zeigt eine Spannvorrichtung 110 an der Welle 2
eines Arbeitsgerätes, wobei die Schraube 106 in das Gewinde
4 einer Bohrung 3 der Welle 2 gedreht ist. Die Welle 2 be
sitzt eine radiale Schulter 5, an der eine innere Druck
scheibe 140 mit ihrem radial inneren Bereich 141 anliegt,
wohingegen der radial äußere Bereich 142 der Druckscheibe
140 gegen die auf dem vorderen Wellenzapfen 2* gelagerte
Trennscheibe 1 drückt. Auf der anderen Seite der Trenn
scheibe 1 befindet sich eine äußere Druckscheibe 144, die
mit ihrem äußeren Umfang 145 gegen die Trennscheibe 1
drückt und deren radial innerer Abschnitt 146 an einem
Druckring 111 liegt. Die Druckscheibe 144 weist an ihrem
Abschnitt 146 mindestens einen Umbug als axialen Vorsprung
147 auf, der in eine axiale Nut 39 des Wellenzapfens 2*
greift. Die Druckscheibe 144 ist an ihrer der Spannvorrich
tung 110 zugewandten Seite mit mehreren Zähnen 148 verse
hen, wobei die Zahnform derart gestaltet ist, daß sie je
weils in einer Richtung eine schräge Flanke und in der an
deren Richtung eine rechteckige Flanke aufweisen.
Auf einem Gewinde 107 der Schraube 106 befindet sich ein
Druckring 111, der am Ende einer hülsenförmigen Nabe 112
angeformt ist. Die hülsenförmige Nabe besitzt eine zentrale
Bohrung mit einem dem Gewinde 107 der Schraube 106 entspre
chenden Innengewinde 113. Zwischen einem Kopf 102 der
Schraube 106 und einem radialen Absatz der Nabe 112 ist ei
ne Scheibe 126 eingespannt, die einen Drehkranz 125 trägt.
Auf der Nabe 112 ist eine Zahnscheibe 103 axial verschieb
lich gelagert, wobei die Zahnscheibe 103 den Druckring 111
koaxial umgibt. Die Zahnscheibe 103 weist an ihrer den Zäh
nen 148 der äußeren Druckscheibe 144 zugewandten Seite
Zähne 104 auf, die zum Eingriff in die Zahnanordnung der
Druckscheibe 144 vorgesehen sind. An ihrem inneren Radius
besitzt die Zahnscheibe 103 mehrere Zähne 108, die in
axiale Nuten 109 an der Mantelfläche der Nabe 112 greifen,
wobei die Zähne 108 eine wesentlich geringere axiale Länge
besitzen als die Nuten 109.
Der Drehkranz 125 wird im wesentlichen aus einem Ring 129
gebildet, der sowohl die Scheibe 126 als auch die Zahn
scheibe 103 übergreift. Auf der dem Werkzeug 1 zugewandten
Seite besitzt der Ring 129 einen radialen Bund 120, der den
an der Zahnscheibe 103 angeformten radialen Vorsprüngen 116
gegenüber liegt. Mittels eines Sicherungsringes 122 ist der
Drehkranz 125 auf der Scheibe 126 in axialer Richtung
fixiert. An dem radialen Bund 120 sind Flächensegmente in
verschiedenen Ebenen angeordnet, so daß abhängig vom
jeweiligen Drehwinkel des Drehkranzes 125 gegenüber der
Zahnscheibe 103 letztere axial verschoben werden kann und
somit die Zähne 104 in Eingriff mit den Zähnen 148 an der
äußeren Druckscheibe 144 bringbar sind. Für die axiale
Bewegung der Zahnscheibe 103 in Richtung auf die äußere
Druckscheibe 144 sorgen Druckfedern 105, die vorzugsweise
als Schraubenfedern ausgebildet und in Ausnehmungen 117 der
Zahnscheibe 103 angeordnet sind. Die Druckfedern 105
stützen sich an der Scheibe 126 ab.
Die Gestaltung des Ringes 129 mit den an seinem radialen
Bund 120 angeordneten Flächensegmenten wird aus den Dar
stellungen der Fig. 7 und 8 deutlich. Über den Kreisumfang
verteilt sind drei gleiche Anordnungen vorgesehen, die je
weils ein unteres Flächensegment 121, eine Schrägfläche
123, ein oberes Flächensegment 122 und einen Anschlag 124
umfaßt. Die Schrägfläche 123 bildet den Übergang vom unte
ren Flächensegment 121 zum oberen Flächensegment 122, wobei
die Schrägflächen bezogen auf die Ebene der Flächensegmente
121 bzw. 122 unter einem Winkel γ von ca. 30° verlaufen.
Bezogen auf den Kreisumfang erstrecken sich die Schrägflä
chen 123 zwischen den Flächensegmenten 121 und 122 über ei
nen Winkel β von ca. 10° bis 15°. Die Anschläge 124
begrenzen den relativen Drehwinkel des Drehkranzes 125
gegenüber der Zahnscheibe 103, so daß der Drehkranz 125 mit
der Zahnscheibe 103, und zwar über deren radiale Vorsprünge
116 in Drehrichtung gekoppelt ist.
Im entriegelten Zustand sind die Druckfedern 105 zusammen
gepreßt, da die Zahnscheibe 103 mit ihren radialen
Vorsprüngen 116 an den oberen Flächensegmenten 122 des
Ringes 129 liegt. Wird die Spanneinrichtung 110 mittels der
Schraube 106 in das Gewinde 4 der Bohrung 3 eingeschraubt,
so erhöht sich das Anzugsmoment durch die Reibung des
Druckringes 111 und das Verpressen der Druckscheiben 140
und 144. Dadurch kommt es zur relativen Verdrehung des
Ringes 129 gegenüber der Zahnscheibe 103, wodurch die
radiale Schulter 116 über die Schrägfläche 123 auf das
untere Flächensegment 121 gerät. Dabei verschiebt die
Druckfeder 105 die Zahnscheibe 103 in axialer Richtung, so
daß die stirnseitig an der Zahnscheibe 103 vorgesehenen
Zähne 104 in Eingriff mit den Zähnen 148 an der äußeren
Druckscheibe 144 gelangen. Aufgrund der Kontur der Zähne
148 folgt die Zahnscheibe 103 der Zahnform, wodurch die
Zahnscheibe 103 hinter jeden Zahn 148 rastet. Auf diese
Weise wird die Zahnscheibe 103 und damit auch der Druckring
111 mit der äußeren Druckscheibe 144 in Formschluß
gebracht, so daß ein Verdrehen der Spanneinrichtung 110 in
Löserichtung verhindert wird.
Zum Lösen der Spanneinrichtung wird der Drehkranz 125 in
entgegengesetzter Richtung verdreht, wodurch es zu einer
relativen Drehung gegenüber der Zahnscheibe 103 kommt. Die
radialen Vorsprünge 116 werden durch die Schrägflächen 123
in die Ebene der oberen Flächensegmente 122 bewegt, so daß
es zu einer axialen Verschiebung des Zahnringes 103 entge
gen der Kraft der Druckfedern 105 kommt. Dadurch geraten
die Zähne 104 und 148 außer Eingriff, so daß dann durch
weiteres Drehen des Drehkranzes 125 die Spanneinrichtung
110 vollständig gelöst werden kann.
Die erfindungsgemäße Spannvorrichtung zeichnet sich insbe
sondere durch folgende Vorteile aus:
- - zur Betätigung der Spannvorrichtung sind am Drehkranz lediglich geringe Spannkräfte erforderlich, daher wird kein Werkzeug benötigt,
- - die Sicherung ist von der Drehrichtung der Welle und von der Art des Anbaus völlig unabhängig,
- - das Anzugsdrehmoment zur Erzeugung der gewünschten Spannkraft kann definiert werden,
- - hohe Sicherheit, da selbst bei einer Beschädigung oder Zerstörung des Drehkranzes die Zapfenscheibe von der Ringfeder in der definierten Stellung gehalten wird.
Claims (34)
1. Spanneinrichtung (10, 110) zum axialen Festspannen ei
nes scheibenförmigen Werkzeugs (1) auf der Welle (2)
eines Arbeitsgerätes, insbesondere eines Trennschlei
fers oder dergleichen, wobei das Werkzeug (1) zwischen
einer radialen Fläche (5) der Welle (2) und einem
Druckteil (11, 111) kraftschlüssig einspannbar ist und
das Druckteil (11, 111) zum Spannen und Entspannen mit
tels eines Drehkranzes (25, 125) unter Zwischenschal
tung eines Getriebemittels kraftbeaufschlagbar ist,
dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Druckteil (11,
111) und der Welle (2) Mittel vorgesehen sind, die beim
Betätigen des Drehkranzes (25, 125) in Spannrichtung
das Druckteil (11, 111) durch formschlüssiges Ineinan
dergreifen mit der Welle (2) oder einem auf der Welle
(2) drehfest gelagerten Bauteil koppeln.
2. Spanneinrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß das Druckteil als Druck
platte (11) ausgebildet ist und die Mittel zum form
schlüssigen Ineinandergreifen bei Erreichen einer vor
bestimmten Spannkraft in Umfangsrichtung der Welle (2)
betätigbar sind.
3. Spanneinrichtung nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zum formschlüs
sigen Ineinandergreifen mindestens einen, vorzugsweise
drei koaxial zur Drehachse (D) der Welle (2) verschieb
bare Zapfen (17) umfassen.
4. Spanneinrichtung nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet, daß die Zapfen (17) in je einer
Öffnung (18) der Druckplatte (11) geführt sind.
5. Spanneinrichtung nach Anspruch 3 oder 4,
dadurch gekennzeichnet, daß die Zapfen (17) an einer
Zapfenscheibe (16) befestigt sind, die in zwei defi
nierte Endlagen verschiebbar ist.
6. Spanneinrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, das das Druckteil als Druckring
(111) ausgebildet ist, auf dem axial verschieblich das
Mittel zum formschlüssigen Ineinandergreifen gelagert
ist.
7. Spanneinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprü
che,
dadurch gekennzeichnet, daß die Druckplatte (11) bzw.
der Druckring (111) eine Nabe (12, 112) besitzt, deren
zentrische Bohrung ein Innengewinde (13, 113) aufweist.
8. Spanneinrichtung nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet, daß eine Schraube (6, 106) vor
gesehen ist, die sich durch die Nabe (12, 112) er
streckt und deren Gewinde (7, 107) demjenigen der Nabe
(12, 112) entspricht.
9. Spanneinrichtung nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet, daß der aus der Nabe (12, 112)
hervorstehende Abschnitt der Schraube (6, 106) in eine
stirnseitige Bohrung (3) der Welle (2) einschraubbar
ist.
10. Spanneinrichtung nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet, daß die Druckplatte (11) eine
zentrische Ausnehmung (15) aufweist, in die das vordere
Ende der Welle (2) ragt.
11. Spanneinrichtung nach Anspruch 5 und 7,
dadurch gekennzeichnet, daß an der Mantelfläche der Na
be (12) die Zapfenscheibe (16) verschiebbar gelagert
und an der Mantelfläche eine in Umfangsrichtung verlau
fende Nut (21) vorgesehen ist, in der sich eine in den
Verschiebeweg der Zapfenscheibe (16) ragende Ringfeder
(22) befindet.
12. Spanneinrichtung nach Anspruch 11,
dadurch gekennzeichnet, daß die Zapfenscheibe an ihrem
inneren Radius mit auf beiden Seiten angeordneten
Schrägflächen (23) versehen ist.
13. Spanneinrichtung nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet, daß zwischen einem Kopf (8) der
Schraube (6) und der Nabe (12) eine Scheibe (14) vorge
sehen ist, deren äußerer Umfang einen größeren Radius
aufweist als ein vorderer Absatz (24) der Nabe (12).
14. Spanneinrichtung nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet, daß das Mittel als Zahnscheibe
(103) mit stirnseitigen, auf das Werkzeug (1) gerichte
ten Zähnen (104) ausgebildet ist, die den Druckring
(111) konzentrisch umgibt.
15. Spanneinrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 14,
dadurch gekennzeichnet, daß der Drehkranz (25, 125) aus
einem Ring (29, 129) gebildet ist, der sich axial über
die Druckplatte (11) bzw. den Druckring (111) und die
Zapfenscheibe (16) bzw. die Zahnscheibe (103)
erstreckt.
16. Spanneinrichtung nach Anspruch 15,
dadurch gekennzeichnet, daß der Drehkranz (25, 125) ei
nen radialen Wandteil (26) umfaßt oder auf einer Schei
be (126) gelagert ist.
17. Spanneinrichtung nach Anspruch 16,
dadurch gekennzeichnet, daß der Wandteil (26) mit einem
radial inneren Abschnitt (27) auf dem vorderen Absatz
(24) der Nabe (12) gelagert und zwischen einer radialen
Fläche (24′) der Nabe (12) und der Scheibe (14) gehal
ten ist.
18. Spanneinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprü
che,
dadurch gekennzeichnet, daß der Ring (29) an seiner in
neren Mantelfläche (30) mit einer Verzahnung (31) ver
sehen ist, in die eine am äußeren Umfang der Zapfen
scheibe (16) angeordnete Verzahnung (33) greift.
19. Spanneinrichtung nach Anspruch 18,
dadurch gekennzeichnet, daß die Verzahnungen (31, 33)
eine Vielzahl von Zähnen (35, 36) umfassen, deren Flan
ken (35′, 36′) in einem Winkel (α) zur Drehachse (D)
verlaufen.
20. Spanneinrichtung nach Anspruch 19,
dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel (α) der Flanken
(35′, 36′) zwischen 20° und 45° beträgt.
21. Spanneinrichtung nach einem der Ansprüche 18 bis 20,
dadurch gekennzeichnet, daß die axiale Länge der Ver
zahnung (31) am Rand (29) größer ist als diejenige der
Verzahnung (33) an der Zapfenscheibe (16).
22. Spanneinrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 21,
dadurch gekennzeichnet, daß in den Bohrungen (18) je
ein die Zapfen (17) umgebender O-Ring (19) mit einer
Sicherungsscheibe (20) angeordnet ist.
23. Spanneinrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 22,
dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Drehkranz (25)
und der Druckplatte (11) mindestens ein Dichtungsring
(28, 34) angeordnet ist.
24. Spannvorrichtung nach Anspruch 14,
dadurch gekennzeichnet, daß die Zahnscheibe (103) mit
tels Druckfedern (105), vorzugsweise Schraubenfedern,
in Richtung auf das Werkzeug (1) belastet ist.
25. Spanneinrichtung nach Anspruch 14 oder 24,
dadurch gekennzeichnet, die die Zahnscheibe (103) an
ihrem radial inneren Rand Zähne (108) aufweist, die in
axiale Nuten (109) an der Mantelfläche der Nabe (112)
greifen.
26. Spanneinrichtung nach Anspruch 24 oder 25,
dadurch gekennzeichnet, daß die Zahnscheibe (103)
mindestens einen radialen Vorsprung (116) aufweist, dem
ein radialer Bund (120) des Drehkranzes (125) gegenüber
liegt, wobei an dem Vorsprung (116) und/oder dem Bund
(120) Flächensegmente (121, 122) in unterschiedlichen
Ebenen ausgebildet und zwischen den Flächensegmenten
(121, 122) Schrägflächen (123) vorgesehen sind.
27. Spanneinrichtung nach Anspruch 26,
dadurch gekennzeichnet, daß bezogen auf den Kreisumfang
jeweils drei Flächensegmente (121 und 122) in zwei Ebe
nen vorgesehen sind und die Schrägflächen (123) sich
über einen Winkel (β) von ca. 10° bis 15° des Kreisum
fanges erstrecken.
28. Spanneinrichtung nach einem der Ansprüche 26 oder 27,
dadurch gekennzeichnet, daß die Schrägflächen (123) be
zogen auf die Ebene der Flächensegmente (121 bzw. 122)
unter einem Winkel (γ) von ca. 30° angeordnet sind.
29. Spanneinrichtung nach einem der Ansprüche 24 bis 28,
dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Druckring
(111) und der Zahnscheibe (103) sowie zwischen der
Zahnscheibe (103) und dem Drehkranz (125) jeweils ein
Dichtungsring (131, 132) vorgesehen ist.
30. Spanneinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprü
che,
dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine äußere
Druckscheibe (44, 144) vorgesehen ist, deren äußerer
Umfang (45, 145) gegen das Werkzeug (1) drückt und de
ren innerer Abschnitt (46, 146) von der Druckplatte
(11) bzw. dem Druckring (111) druckbeaufschlagt ist.
31. Spanneinrichtung nach Anspruch 30,
dadurch gekennzeichnet, daß der innere Abschnitt (46)
der äußeren Druckscheibe (44) Öffnungen (48) aufweist,
in die die Zapfen (17) einführbar sind.
32. Spanneinrichtung nach Anspruch 30,
dadurch gekennzeichnet, daß die Druckscheibe (144) in
ihrem dem Zahnring (103) gegenüberliegenden Bereich mit
mehreren Zähnen (148) versehen ist, wobei die Zähne
(148) in Spanndrehrichtung mit schrägen Flanken und in
entgegengesetzter Richtung mit rechtwinkligen Flanken
ausgebildet sind.
33. Spanneinrichtung nach einem der Ansprüche 30 bis 32,
dadurch gekennzeichnet, daß der innere Abschnitt (46,
146) der äußeren Druckscheibe (44, 144) mit mindestens
einem radialen oder axialen Vorsprung (47, 147) verse
hen ist, der in eine axiale Nut (39) an der Umfangsflä
che der Welle (2) greift.
34. Spanneinrichtung nach einem der Ansprüche 30 bis 33,
dadurch gekennzeichnet, daß eine innere Druckscheibe
(40, 140) vorgesehen ist, deren radial äußerer Bereich
(42, 142) gegen das Werkzeug (1) drückt und deren ra
dial innerer Bereich (41, 141) an einer radialen Schul
ter (5) der Welle (2) liegt.
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