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Die Erfindung betrifft eine Anordnung
zu Festlegung eines drehend antreibbaren Werkzeuges auf einer Werkzeugspindel
mit den Merkmalen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Es ist eine Vielzahl von Werkzeugmaschinen bekannt,
bei denen ein auswechselbares Werkzeug auf der entsprechenden Werkzeugspindel
einzuspannen ist. Die Einspannung hat dabei derart zu erfolgen,
daß ein
zentrischer Rundlauf des Werkzeuges gewährleistet ist. Das Spannen
und Lösen
des Werkzeuges soll mit geringem Aufwand und nach Möglichkeit
ohne den Einsatz entsprechender Spannwerkzeuge erfolgen.
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Bei Werkzeugmaschinen, deren Werkzeugspindel
einen Gewindeabschnitt mit einer entsprechenden Spannmutter aufweist,
ist die Spannmutter mit einem geeigneten Werkzeug wie ein Schraubenschlüssel oder
dgl. festzuziehen. Die im Betrieb auf das eingespannte Werkzeug
wirkenden Drehmomente können
zu einem zusätzlichen
Festziehen der Verschraubung führen.
Die Verschraubung kann sich dabei so weit festziehen, daß ein Lösen zum
Auswechseln des Werkzeuges nur mit großem Kraftaufwand möglich ist.
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Die
EP 0 424 388 B1 offenbart einen Winkelschleifer,
bei dem eine Trennscheibe zwischen einem Flanschteil und einer von
außen
aufzuschraubenden Schnellspannmutter gehalten ist. Die Schleifscheibe ist
dabei auf einem zylindrischen Fortsatz der Schnellspannmutter zentriert.
Die Drehmomentübertragung
von der Spindel auf die Schleifscheibe erfolgt durch Reibkräfte zwischen
der Schleifscheibe und dem Spindelflansch bzw. der Schnellspannmutter. Für eine hinreichende
Kraftübertragung
sind hohe Vorspannkräfte
erforderlich.
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In der
DE 199 44 564 A1 ist die
vorgenannte Ausführung
dahingehend bewertet, daß die
Gefahr einer Fehlbedienung der Arretiereinrichtung nicht völlig ausgeschlossen
ist. Es ist ein relativ großes
Auslösedrehmoment
des Schaltringes der Schnellspannmutter erforderlich. Die die Arretiereinrichtung
bildende Schnellspannmutter muß entsprechend
kräftig ausgeführt sein.
Zum Lösen
des verspannten Werkzeuges sind hohe Handkräfte erforderlich.
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Davon ausgehend schlägt die
DE 199 44 564 A1 eine
Anordnung vor, bei der eine modifizierte Schnellspannmutter axial
verschieblich und drehfest auf der Werkzeugspindel des Trennschleifers
gehalten ist. Vom freien Ende der Werkzeugspindel aus wird zunächst die
Schleifscheibe aufgesetzt und anschließend mit einer Gewindemutter
gesichert. Die Gewindemutter wird zunächst von Hand lose aufgeschraubt.
Anschließend
ist die Werkzeugspindel mit einer geeigneten Vorrichtung in Drehrichtung
zu blockieren. Ein Festziehen der Gewindemutter erfolgt durch Drehung
der Schleifscheibe mit der Hand, wobei die Reibkräfte zwischen
der Schleifscheibe und der Gewindemutter zu einem weiteren Festziehen führen sollen.
Ein weiteres Spannen erfolgt im Betrieb des Winkelschleifers. Das
an der Schleifscheibe angreifende Betriebsdrehmoment soll durch
Reibkräfte
auf die Gewindemutter übertragen
werden und ein abschließendes
Festspannen herbeiführen.
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Es hat sich gezeigt, daß ein gewünschtes Einspanndrehmoment
sich nicht reproduzierbar einstellen läßt und hohen Schwankungen unterliegt.
Es kann sowohl ein Rutschen der Schleifscheibe als auch eine derart
feste Einspannung auftreten, daß ein
anschließendes
werkzeugloses Lösen
der Verbindung mittels der Schnellspannmutter erschwert oder unmöglich ist.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine
Anordnung zur Festlegung eines drehend antreibbaren Werkzeuges derart
weiterzubilden, daß eine
sichere Festlegung im Betrieb und ein einfaches werkzeugloses Lösen ermöglicht ist.
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Die Aufgabe wird durch eine Anordnung
mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
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Es wird eine Anordnung vorgeschlagen,
bei der im Bereich eines Gewindeabschnittes der Werkzeugspindel
eine manuell betätigbare
und axial wirkende Schnellspannmutter vorgesehen ist. Das einzuspannende
Werkzeug weist einen festliegenden, auf den Gewindeabschnitt aufschraubbaren
Gewindeteil auf, der im montierten Zustand stirnseitig an der Schnellspannmutter
anliegt.
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Zur Montage wird das Werkzeug mit
seinem festliegenden Gewindeabschnitt auf den Gewindeteil der Werkzeugspindel
aufgeschraubt, bis die Stirnseite des Gewindeteiles pressend an
der Schnellspannmutter anliegt. Die Pressung erzeugt eine Reibverbindung
zwischen der Schnellspannmutter und dem Gewindeteil des Werkzeuges.
Darüber
hinaus werden der Gewindeabschnitt der Werkzeugspindel und der Gewindeteil
des Werkzeuges derart gegeneinander verspannt, daß auch hier
eine Drehmomentübertragung
stattfinden kann. Es ergibt sich ein doppelter Pfad des Kraftflusses,
wobei das Werkzeug selbst durch seine feste Anbindung an den Gewindeteil
keine rutschgefährdete,
reibende Krafteinleitung erfährt. Bei
der Montage kann das Werkzeug einfach von Hand auf den Gewindeabschnitt
der Werkzeugspindel aufgeschraubt werden. Die entstehende Verspannung
im Gewinde und stirnseitig der Schnellspannmutter kann beim Festziehen
von Hand so hoch ausfallen, daß ein
zusätzliches
Festziehen unter Betriebslast unterbleibt. Ein übermäßiges Einspannmoment ist vermieden
und damit ein einfaches, werkzeugloses Lösen mittels der Schnellspannmutter
ermöglicht.
Durch die feste Anbindung des Werkzeuges an den Gewindeteil unterbleibt
ein Durchrutschen des Werkzeuges auch bei zu gering gewählter Vorspannkraft.
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In vorteilhafter Weiterbildung ist
das Werkzeug eine topfförmige
Bohrkrone mit einer im wesentlichen zylindrischen Umfangswand und
mit einem an die Umfangswand angrenzenden, den Gewindeteil aufnehmenden
Boden. Derartige Bohrkronen werden bei geringen Drehzahlen mit hohen
Betriebsmomenten betrieben. Durch die feste Anbindung des Gewindeteiles
ist auch bei den hohen auftretenden Betriebsmomenten ein Durchrutschen
vermie den. Die zylindrische Umfangswand ist bei der Montage leicht von
Hand zu umgreifen. Beim Einspannen kann über die Umfangswand ein hohes
Spannmoment aufgebracht werden.
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In einer zweckmäßigen Ausbildung ist der Gewindeteil
eine in axialer Richtung sich vom Boden der Bohrkrone in Richtung
der Schnellspannmutter erhebende Mutter, deren der Bohrkrone abgewandte Stirnfläche eine
Anlagefläche
für die
Schnellspannmutter bildet. Die derart hervorstehende Mutter weist im
Vergleich zu einer Schleifscheibe oder insbesondere im Vergleich
zum Boden der Bohrkrone einen geringen Durchmesser auf. Beim Einspannen
der Bohrkrone über
deren Umfangswand kann ein hohes Spannmoment aufgebracht werden,
das wegen des kleinen Durchmessers der Mutter nur geringe Reibkräfte an der
Schnellspannmutter erzeugt. Das aufgebrachte Spannmoment wird mit
nur geringen Reibverlusten in eine axiale Vorspannung umgesetzt,
wobei die entsprechend hohe axiale Vorspannung neben dem Reibschluß zwischen
dem werkzeugseitigen Mutternteil und der Schnellspannmutter auch eine
kräftige
Verspannung im Gewinde herbeiführt.
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Die Mutter weist insbesondere dabei
umfangseitig Flachseiten zum Lösen
bzw. Festziehen mittels eines Werkzeuges auf. Sofern sich unerwartet durch
betriebsbedingte Lasten eine zu starke Vorspannung derart einstellen
sollte, daß eine
Lösung der
Schnellspannmutter von Hand nur schwer möglich ist, kann unterstützend an
den Flachseiten ein Schraubenschlüssel oder dgl. angesetzt werden.
In Verbindung mit der in axialer Richtung vom Boden der Bohrkrone
hervorstehenden Mutter ergibt sich zwischen der Bohrkrone und der
Schnellspannmutter ein Freiraum, in den ohne weiteres ein handelübliches
Werkzeug eingeführt
werden kann.
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In vorteilhafter Weiterbildung umfaßt die Schnellspannmutter
eine Stützscheibe,
einen axial zur Stützscheibe
verschieblichen Stützflansch
sowie einen umfangseitigen Schaltring zur Einstellung der axialen
Relativposition von Stützscheibe
und Stützflansch.
Durch Drehen des Schaltringes kann der Stützflansch in axiale Richtung
von der Stützscheibe abgehoben
werden und damit zur Einspannung des Werkzeuges beitragen. Umgekehrt
läßt sich
mittels des Schaltringes der Stützflansch
in Richtung der Stützscheibe
derart verschieben, daß die
Vorspannung in der Spanneinrichtung nachläßt. Das eingespannte Werkzeug
kann mit geringem Kraftaufwand von Hand demontiert werden.
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Die Schnellspannmutter ist zweckmäßig drehfest
und axial verschieblich auf der Werkzeugspindel gehalten. Durch
die drehfeste Verbindung kann die Spindel bei der Montage mittels
der Schnellspannmutter von Hand gehalten werden. Die Betätigung einer
Spindelarretierung zum Aufschrauben des Werkzeuges ist nicht erforderlich.
Das Werkzeug wird dabei so weit aufgeschraubt, bis die axial verschiebliche
Schnellspannmutter an einem Anschlag anliegt. Es ist eine präzise Axialpositionierung
des Werkzeuges gegeben.
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In einer zweckmäßigen Weiterbildung weist die
Werkzeugspindel einen Griffbereich insbesondere mit einer gerändelten
Oberfläche
auf. Bei der Montage oder auch beim Lösen des Werkzeuges kann die
Spindel im Griffbereich gehalten werden. Eine Spindelarretierung
ist weder beim Aufschrauben des Werkzeuges noch beim Lösen der
Schnellspannmutter mittels ihres Schaltringes erforderlich.
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Die Werkzeugspindel ist zweckmäßig als
separates Adapterstück
für eine
weitere Werkzeugspindel ausgeführt.
Das Adapterstück
kann dabei in geeigneter Weise auf die besonderen Erfordernisse
der Schnellspannmutter angepaßt
sein. Geeignete Werkzeuge wie eine Bohrkrone oder dgl. können beliebig
eingespannt, gelöst
bzw. ausgetauscht werden. Zur Einspannung anderer Werkzeuge kann
das Adapterstück
von der weiteren Werkzeugspindel entfernt werden, in dessen Folge
jeweils andere geeignete Spannmittel zum Einsatz kommen können.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung
ist im folgenden anhand der Zeichnung näher beschrieben.
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Die einzige 1 zeigt in einer perspektivischen Explosionsdarstellung
eine Anordnung zur Festlegung eines drehend antreibbaren Werkzeuges 1 auf
einer Werkzeugspindel 2. Das Werkzeug 1 ist im
gezeigten Ausführungsbeispiel
als Bohrkrone 6 mit einer im wesentlichen zylindrischen
Umfangswand 7 und mit einem an die Umfangswand 7 angrenzenden,
einen Gewindeteil 5 aufnehmenden Boden 8 ausgebildet.
Auf ihrer der Werkzeugspindel 2 abgewandten Stirnseite
weist die Bohrkrone 6 über den
Umfang verteilte Schneidzähne 19 auf.
Die zylindrische Umfangswand 7 ist auf ihrer gegenüberliegenden,
der Werkzeugspindel 2 zugewandten Stirnseite mit dem Boden 8 verschlossen,
wobei mittig des kreisscheibenförmigen
Bodens 8 der Gewindeteil 5 angeschweißt ist.
Der Gewindeteil 5 kann ein Zapfen mit einem Außengewinde
sein. Im gezeigten Ausführungsbeispiel
ist er als in axialer Richtung vom Boden 8 hervorstehende
Mutter 9 mit einem Innengewinde ausgeführt. Im montierten Zustand
ist das Innengewinde der Mutter 9 auf einen Gewindeabschnitt 3 der Werkzeugspindel 2 aufgeschraubt.
Außenseitig
der Mutter 9 sind zwei sich gegenüberliegende Flachseiten 12 vorgesehen,
an die ein Werkzeug beispielsweise in Form eines Schraubenschlüssels zum
Festziehen bzw. zum Lösen
der Bohrkrone 6 angesetzt werden kann.
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Anstelle der gezeigten Bohrkrone 6 kann auch
ein geeignetes anderes Werkzeug mit einem festliegenden Gewindeteil 5 vorgesehen
sein.
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Es ist eine Schnellspannmutter 4 vorgesehen,
die im gezeigten Ausführungsbeispiel
eine der Werkzeugspindel 2 zugewandte Stützscheibe 13,
einen der Bohrkrone 6 zugewandten Stützflansch 14 und einen
zwischenliegenden, die beiden vorgenannten Bauteile umschließenden Schaltring 15 umfaßt. Der
Stützflansch 14 ist
drehfest mit der Stützscheibe 13 verbunden
und gegenüber
der Stützscheibe 13 axial
verschieblich. Durch von Hand drehende Betätigung des Schaltringes 15 ist
der axiale Relativabstand zwischen dem Stützflansch 14 und der
Stützscheibe 13 einstellbar.
Die Stützscheibe 13 weist
innenseitig einen Innensechskant 20 auf, der im montierten
Zustand auf einen Außensechskant 21 der
Werkzeugspindel 2 aufgeschoben ist. Die Schnellspannmutter 4 ist
dabei auf dem Außensechskant 21 axial
verschieblich geführt
und in Drehrichtung formschlüssig
mit der Werkzeugspindel 2 verbunden. Es kann auch eine
kraft- bzw. reibschlüssige
Verbindung vorgesehen sein.
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Beim Aufschrauben der Bohrkrone 6 auf
den Gewindeabschnitt 3 kommt eine Stirnfläche 10 der Mutter 9 zur
Anlage an den Stützflansch 14. Über die auftretenden
Axialkräfte
wird die Schnellspannmutter 4 in axialer Richtung gegen
eine Stützfläche 24 der Werkzeugspindel 2 gedrückt. Die
Stirnfläche 10 der Mutter 9 bildet
dabei eine Anlagefläche 11 zur
stirnseitigen Anlage an den Stützflansch 14 der
Schnellspannmutter 4.
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Anstelle der gezeigten axial verschieblichen und
drehfesten Verbindung der Schnellspannmutter 4 mit der
Werkzeugspindel 2 kann auch eine Ausführung vorgesehen sein, bei
der die Schnellspannmutter 4 auf den Gewindeabschnitt 3 aufgeschraubt
ist. Zum Festlegen des Werkzeuges 1 können die Schnellspannmutter 4 und
das Werkzeug 1 gegeneinander auf dem Gewindeabschnitt 3 verschraubt und
damit verspannt werden.
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Die den Gewindeteil 5 bildende
Mutter 9 erhebt sich in axialer Richtung derart vom Boden 8 in Richtung
der Schnellspannmutter 4, daß zwischen der Schnellspannmutter 4 und
dem Boden 8 ein axialer Zwischenraum verbleibt. In den
axialen Zwischenraum kann ein Werkzeug an die Flachseiten 12 eingeführt werden.
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Die gezeigte Ausführung der Werkzeugspindel 2 weist
einen zylindrischen Griffbereich 16 auf, der ebenso wie
die Umfangsfläche
des Schaltringes 15 mit einer gerändelten Oberfläche 17 versehen
ist.
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Die Werkzeugspindel 2 kann
in einer Werkzeugmaschine fest eingebaut sein. Im gezeigten Ausführungsbeispiel
ist sie als separates Adapterstück 18 ausgeführt, welches
auf der dem Gewindeabschnitt 3 gegenüberliegenden Seite einen Zylinderabschnitt 22 mit
einem Innengewinde 23 aufweist. Das Adapterstück 18 kann
auf einer weiteren Werkzeugspindel beispielsweise mittels des Innengewindes 23 aufgeschraubt
werden. Ebenso kann der Zylinderabschnitt 22 beispielsweise
in einem Dreibackenfutter der weiteren Werkzeugspindel eingespannt
werden.