DE19509147C1 - Spanneinrichtung zum Festlegen eines scheibenförmigen Werkzeugs - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Spanneinrichtung zum Festlegen eines scheibenförmigen Werkzeugs, insbesondere Schleifscheibe, an einer Gewindespindel einer Handwerkzeugmaschine, wobei ein auf die Gewindespindel aufschraubbares Mutterteil eine Spannscheibe gegen das Werkzeug drückt und zwischen dem Mutterteil und der Spannscheibe ein Axial-Wälzlager angeordnet ist.

Mit einer solchen Spanneinrichtung soll beispielsweise eine Schleifscheibe an einem Winkelschleifer befestigt werden. Die Spanneinrichtung ist ein selbständiges Teil, so daß sich Winkelschleifer mit üblichen Gewindespindeln auch mit der Spanneinrichtung nachrüsten lassen.

Eine derartige Spanneinrichtung ist in der DE-OS 21 56 770 beschrieben. Durch das Axial-Wälzlager soll die Reibung zwischen dem Werkzeug bzw. der an ihm anliegenden Spannscheibe und dem Mutterteil im wesentlichen aufgehoben werden. Dadurch zieht sich die Mutter im Betrieb nicht fester. Die Mutter muß also vor Betriebsbeginn mittels eines Spannschlüssels hinreichend festgezogen werden, um das Drehmoment von der Gewindespindel auf die Schleifscheibe zu übertragen. Hierfür ist in der Praxis ein Spannschlüssel nötig. Bei dieser Konstruktion wird das gesamte Drehmoment über einen Flansch der Gewindespindel auf die Schleifscheibe übertragen. Die Spannscheibe selbst überträgt kein Drehmoment auf die Schleifscheibe.

In der DE 37 05 638 C1 ist eine Spanneinrichtung beschrieben, bei der zur Drehmomentübertragung die Spannscheibe mit dem Mutterteil durch Klemmteile verkeilt wird. Zum Entspannen der Spanneinrichtung werden die Klemmteile durch Betätigen eines Drehringes radial freigegeben. Bei extremer Belastung spannt sich das Mutterteil entsprechend fest. Eine Rutschkupplungsfunktion hat die Spanneinrichtung der DE 37 05 638 C1 nicht. Die Bauhöhe dieser Spanneinrichtung ist vergleichsweise groß, was beim Arbeiten stört. Da der Drehring nahe bei der Schleifscheibe steht, ist die Betätigung in der Praxis wenig bequem.

In der DE 40 31 725 A1 ist eine ähnliche Schnellspanneinrichtung beschrieben. Kugelförmige Wälzkörper zwischen dem Mutterteil, der Spannscheibe und dem Drehring laufen auf besonders gestalteten Laufbahnen. Auch hier besteht keine Rutschkupplungsfunktion.

Bei der Spanneinrichtung nach der WO 92/04 549 A1 ist zwischen dem Mutterteil und der Spannscheibe ein Gleitstoffring angeordnet. Bei extremer Belastung wird die Mutter so stark angezogen, daß sie nur schwer von Hand gelöst werden kann. Zur Betätigung der Mutter ist an ihr eine schwenkbare Klappe vorgesehen.

In der DE 42 43 328 C1 ist eine Schnellspanneinrichtung mit einer Tellerfeder beschrieben. Die Tellerfeder soll verhindern, daß sich die Schnellspanneinrichtung beim Abbremsen der Schleifscheibe von selbst von der Gewindespindel löst. Beim Arbeiten mit der Schleifscheibe ist die Tellerfeder wirkungslos; sie führt nicht zu einem Überlast-Rutschkupplungseffekt.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Spanneinrichtung der eingangs genannten Art vorzuschlagen, die ein einfaches und sicheres manuelles Spannen und Lösen, verbunden mit einer Rutschkupplungsfunktion bei Überlast, gestattet.

Erfindungsgemäß ist obige Aufgabe bei einer Spanneinrichtung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß zwischen der Spannscheibe und dem Mutterteil eine das Axial-Wälzlager an seinem Außenumfang umschließende Feder angeordnet ist, wobei die Feder zur Übertragung des Drehmoments von der Gewindespindel auf das Werkzeug eine Reibschlußverbindung zwischen dem Mutterteil und der Spannscheibe bildet und das Axial-Wälzlager die Spannscheibe am Mutterteil axial abstützt, und daß bei Überschreiten eines oberen Grenzwertes des Drehmoments (Überlast) das Mutterteil gegenüber der Spannscheibe durchrutscht, wobei das Axial-Wälzlager rotiert.

Beim Anziehen des Mutterteils an der Gewindespindel drückt die Feder auf die Spannscheibe, so daß diese gegen das Werkzeug gepreßt wird. Es besteht damit eine reibschlüssige Verbindung zur Übertragung des Drehmoments von dem Mutterteil auf die Spannscheibe bzw. das Werkzeug. Beim Betriebsbeginn zieht sich die Verbindung bis zum Erreichen eines durch die Vorspannung der Tellerfeder vorbestimmten Drehmomentwerts fest. Das Axial-Wälzlager stützt die Spannscheibe am Mutterteil axial ab.

Bei Überlast, also beim Überschreiten des Grenzwertes des Drehmoments, beispielsweise beim Verkanten der Schleifscheibe, rutscht die Spannscheibe gegenüber dem Mutterteil. Dadurch ist eine Rutschkupplungsfunktion erreicht, durch die ein Getriebe der Werkzeugmaschine gegen Überlast geschützt ist.

Zum Lösen der Spanneinrichtung wird das Mutterteil betätigt. Es ist ein Spannen und Lösen der Spanneinrichtung ohne Hilfswerkzeug von Hand möglich. Zur Erleichterung der Bedienbarkeit kann in bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung am Mutterteil eine schwenkbare Klappe gelagert sein. Mit dieser ist das Schrauben des Mutterteils bequem möglich.

Ein weiterer Vorteil der Spanneinrichtung besteht darin, daß alle Winkelschleifer mit üblicher Standard- Gewindespindel leicht nachrüstbar sind. Günstig ist auch, daß die Spanneinrichtung sich in flacher Bauweise herstellen läßt.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 eine Aufsicht einer Spanneinrichtung für eine Spannscheibe eines Winkelschleifers,

Fig. 2 einen Schnitt längs der Linie II-II nach Fig. 1,

Fig. 3 eine Klappe zur Betätigung des Mutterteils in Aufsicht und

Fig. 4 eine Seiten-Schnittansicht der Klappe.

Die Spanneinrichtung weist ein Mutterteil auf, das aus einer Mutter (1) und einer an dieser formschlüssig drehfest angeordneten Glocke (2) besteht. Die Mutter (1) ist mit einem Innengewinde (3) auf eine nicht dargestellte Gewindespindel einer Handwerkzeugmaschine, beispielsweise Winkelschleifer, aufschraubbar. Die Gewindespindel ist mit einem Flansch versehen, gegen den eine nicht näher dargestellte Schleifscheibe andrückbar ist.

An der Mutter (1) ist eine Spannscheibe (4) drehbar und mit geringem Hub axial verschieblich gelagert. Ein Ringrand (5) der Mutter (1) hält die Spannscheibe (4) an der Mutter (1). Ein Außenrand (6) der Glocke (2) steht vor dem Außenumfang der Spannscheibe (4).

An der Spannscheibe (4) ist eine Ringfläche (7) ausgebildet, die zur Anlage an der Schleifscheibe dient. Die Schleifscheibe steht also zwischen dem genannten Flansch der Gewindespindel und der Ringfläche (7).

In der Glocke (2) liegt eine gehärtete Zwischenscheibe (8). Zwischen der Glocke (2) bzw. der Zwischenscheibe (8) und der Spannscheibe (4) ist ein Axial-Nadellager (9) angeordnet, dem die Zwischenscheibe (8) als Lauffläche dient. Zwischen der Zwischenscheibe (8) und der Spannscheibe (4) ist eine ringförmige Tellerfeder (10) vorgesehen, die sich mit ihrem Innenrand (11) an der Zwischenscheibe (8) und mit ihrem Außenrand (12) an der Spannscheibe (4) abstützt. Die Tellerfeder (10) umschließt das Nadellager (9) an seinem Außenumfang. Es bestehen also zwei mechanisch parallele Übertragungsmittel zwischen dem Mutterteil (1) und der Spannscheibe (4), nämlich einerseits das Axial-Nadellager (9) und andererseits die Tellerfeder (10). Anstelle der Tellerfeder (10) könnte auch eine andere derartige Feder, beispielsweise Wellfeder, vorgesehen sein. Als Feder (10) könnte auch ein gummielastischer Ring verwendet werden. Die Tellerfeder (10) bzw. der Ring dichtet den Raum, in dem sich das Axial-Nadellager (9) befindet, nach außen ab.

Am Mutterteil (1, 2) ist eine Klappe (13) mittels Arretiernasen (14) schwenkbar gelagert. Die Klappe (13) erstreckt sich etwa über 180° und ist mit Vertiefungen (15) versehen. Die Arretiernasen (14) sind durch eine weitere Tellerfeder (16) belastet und so gestaltet, daß die Klappe (13) in einer flach auf der Glocke (2) aufliegenden Stellung und in einer um etwa 80° hochgeschwenkten Stellung arretiert ist. Die weitere Tellerfeder (16) ist so bemessen, daß sich die Klappe (13) bei rotierender Gewindespindel, d. h. rotierenden Mutterteil (1, 2) von selbst unter Fliehkraftwirkung aus der hochgeklappten Stellung in die Stellung begibt, in der sie auf der Glocke (2) aufliegt.

An der Glocke (2) können Hilfslöcher (17) vorgesehen sein, mit denen das Mutterteil (1, 2) in besonderen Störungsfällen durch Einsetzen eines Standard- Zweilochmutterndrehers lösbar ist.

Die Funktionsweise der beschriebenen Spanneinrichtung ist im wesentlichen folgende:
Nach dem Aufsetzen der Schleifscheibe auf den Flansch der Gewindespindel wird die Spanneinrichtung auf die Gewindespindel aufgesetzt und das Mutterteil (1, 2) wird bei hochgeklappter Klappe (13) mittels dieser aufgeschraubt. Dabei legt sich die Ringfläche (7) der Spannscheibe (4) an die Schleifscheibe an und wird unter Spannung der Tellerfeder (10) gegen die Schleifscheibe gespannt.

Dabei oder spätestens beim Arbeiten mit der Werkzeugmaschine entsteht eine durch die Tellerfeder (10) hervorgerufene drehfeste Reibschlußverbindung zwischen dem Mutterteil (1, 2) und der Spannscheibe (4) und damit auch eine drehfeste Reibschlußverbindung zwischen der Spannscheibe (4) und der Schleifscheibe. Der obere Grenzwert des übertragbaren Drehmoments ist durch die Spannkraft der Tellerfeder (10) und durch das ein weiteres Festspannen der Tellerfeder (10) verhinderndes Axial- Nadellagers (9) begrenzt. Es ist so bemessen, daß es für den normalen Betrieb der Schleifscheibe ausreicht.

Im Normalbetrieb findet im Nadellager (9) keine Relativbewegung statt. Es stützt die Spannscheibe (4) über die Zwischenscheibe (8) an der Glocke (2) des Mutterteils (1, 2) ab.

Bei Überlast an der Schleifscheibe, also beim Überschreiten des oberen Grenzwertes des Drehmoments, ergibt sich eine Relativdrehung zwischen der Spannscheibe (4) und der Glocke (2). Die Tellerfeder (10) rutscht also mit ihrem Innenrand (11) an der Zwischenscheibe (8) bzw. der Glocke (2) durch. Das Axial-Nadellager (9) rotiert nun. Es stützt weiterhin die Spannscheibe (4) an dem Mutterteil (1, 2) ab. Durch diese Begrenzung des übertragbaren Drehmoments, d. h. Rutschkupplungsfunktion, ist gewährleistet, daß das Getriebe der Werkzeugmaschine gegen Überlast und auch gegen dauernde und stoßartige Überlast geschützt ist und daß sich das Mutterteil (1, 2) nicht so fest mit der Spannscheibe (4) verspannt, daß später ein manuelles Lösen kaum mehr möglich ist.

Es könnte jedoch auch zwischen der Zwischenscheibe (8) und dem Innenrand (11) der Tellerfeder (10) gezielt ein Reib- oder Formschluß gestaltet sein, so daß die Tellerfeder (10) bei Überlast mit ihrem Außenrand (12) an deren Spannscheibe (4) durchrutscht. Dies hat den Vorteil, daß ein größerer Teil der Axialkräfte über das Axiallager (9) übertragen wird. Dadurch wird das zum Lösen der Spanneinrichtung nötige Drehmoment erniedrigt.

Zum Lösen der Spanneinrichtung wird die Klappe (13) hochgeklappt und es wird mit ihr das Mutterteil (1, 2) gelockert, wobei sich die Tellerfeder (10) entspannt und sich dadurch die Ringfläche (7) der Spannscheibe (4) von der Schleifscheibe löst. Im Normalfall ist das Abschrauben der Spanneinrichtung ohne Hilfsmittel leicht möglich, weil die beschriebene Drehmomentbegrenzung ein übertrieben festes Verspannen der Spannscheibe (4) gegenüber dem Mutterteil (1, 2) verhindert und das Axial- Nadellager (9) vorgesehen ist. Außerdem stellt die Tellerfeder (10) sicher, daß sich die Spannscheibe (4) gegenüber dem Mutterteil (1, 2) lockert, bevor sich die Spannscheibe (4) von der Schleifscheibe löst. Dies ist günstig, weil sonst die Spanneinrichtung im verspannten Zustand von der Gewindespindel abgeschraubt würde.

Die beschriebene Wirkungsweise findet in einem flachen Kennlinienbereich der Tellerfeder (10) statt. Die Federstrecke beträgt dabei nur Bruchteile eines µm, beispielsweise 2/10 µm. Im zusammengebauten Zustand der Spanneinrichtung hat die Tellerfeder (10) eine Vorspannung.

Claims (11)

1. Spanneinrichtung zum Festlegen eines scheibenförmigen Werkzeugs, insbesondere Schleifscheibe, an einer Gewinde­ spindel einer Handwerkzeugmaschine, wobei ein auf die Gewindespindel aufschraubbares Mutterteil eine Spann­ scheibe gegen das Werkzeug drückt und zwischen dem Mutter­ teil und der Spannscheibe ein Axial-Wälzlager angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Spannscheibe (4) und dem Mutterteil (1, 2) eine das Axial-Wälzlager (9) an seinem Außenumfang umschließende Feder (10) angeordnet ist, wobei die Feder zur Übertragung des Drehmoments von der Gewindespindel auf das Werkzeug eine Reibschlußverbindung zwischen dem Mutterteil (1, 2) und der Spannscheibe (4) bildet und das Axial-Wälzlager (9) die Spannscheibe (4) am Mutterteil (1, 2) axial abstützt, und daß bei Überschreiten eines oberen Grenzwertes des Drehmoments (Überlast) das Mutterteil (1, 2) gegenüber der Spannscheibe (4) durchrutscht, wobei das Axial-Wälzlager (9) rotiert.

2. Spanneinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Feder eine Tellerfeder (10) ist.

3. Spanneinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Feder (10) unter einer Vorspannung steht und das Einstellen und Lösen der Reibschlußverbindung in einem flachen Feder-Kennlinienbereich erfolgt.

4. Spanneinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Axial-Wälzlager ein Nadellager (9) ist.

5. Spanneinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Tellerfeder (10) das Axial-Wälzlager (9) in der radialen Ebene umschließt.

6. Spanneinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Tellerfeder (10) an einer Zwischenscheibe (8) abstützt, die mit dem Mutterteil (1, 2) in Verbindung steht.

7. Spanneinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Mutterteil von einer Mutter (1) und einer an dieser verdrehfest angeordneten Glocke (2) gebildet ist.

8. Spanneinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Glocke (2) die Spannscheibe (4) außen umgreift.

9. Spanneinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß am Mutterteil (1, 2) eine schwenkbare Klappe (13) zur Betätigung des Mutterteils (1, 2) gelagert ist.

10. Spanneinrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Klappe (13) mittels einer Feder (16) in Arretierstellung belastet ist.

11. Spanneinrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Klappe (13) so gestaltet und angeordnet ist, daß sie sich unter Fliehkraftwirkung des rotierenden Mutterteils (1, 2) aus der aufgeklappten Stellung an dieses anlegt.