DE60122978T2

DE60122978T2 - Handbetätigtes Spannfutter

Info

Publication number: DE60122978T2
Application number: DE60122978T
Authority: DE
Inventors: Robert Alan Mt Airy Berry; John Dallastown McKibben; Michael E Reisterstown Bitzel; Allen K Baldwin Brelsford
Original assignee: Black and Decker Inc
Current assignee: Black and Decker Inc
Priority date: 2000-07-07
Filing date: 2001-07-06
Publication date: 2007-09-06
Anticipated expiration: 2021-07-07
Also published as: DE60143913D1; EP1584421A3; US6648567B2; EP1174203A3; EP1584421A2; US20020090274A1; CA2350410A1; ATE339267T1; EP1174203A2; CN100400243C; CA2350410C; EP1174203B1; JP2002066816A; EP1584421B1; US6350087B1; DE60122978D1; ES2272421T3; ATE495841T1; CN1332066A

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf das Gebiet der angetriebenen Werkzeuge. Insbesondere bezieht sich die vorliegende Erfindung auf eine schlüsselfreie Spannanordnung zum Einspannen von austauschbarem Werkzeugzubehör, beispielsweise von Bohrern, und mit einem Staubleitsystem.
Verschiedene Arten von Werkzeugen erfordern, dass ein Benutzer wahlweise ein Werkzeugzubehör, beispielsweise einen Bohrer oder Fräser, anbringt. Im Verlauf eines speziellen Projektes oder eines Arbeitszeitraums kann es erforderlich sein, eine Vielzahl solchen Zubehörs zu verwenden und verschlissenes oder gebrochenes Zubehör zu ersetzen. Es ist daher ein bequemes Entfernen und Auswechseln des austauschbaren Werkzeugzubehörs erwünscht. Zwei allgemein verwendete Mechanismen für das Halten des austauschbaren Zubehörs sind Spannfutter und Spannhülsen. Spannhülsenmechanismen werden normalerweise für Werkzeuge mit höheren Drehzahlen bevorzugt.
Bei einem Halter vom Spannhülsentyp ist der Schaft eines Werkzeugzubehörs in die Bohrung einer Spannhülse eingesetzt. Eine Spannhülse ist ein allgemein zylindrisches Element mit einer Längsbohrung. Die Spannhülse hat zumindest an einem Ende mehrere, sich in Längsrichtung erstreckende Spannbacken, die in gleichen Winkelabständen um den Umfang der Spannhülse herum angeordnet und durch mehrere in Längsrichtung verlaufende Einschnitte voneinan der beabstandet sind. Die Spannhülse kann in das Ende eines Werkzeugausgangselements (beispielsweise einer Welle, Spindel oder eines Dorns) eingearbeitet oder ein getrenntes (manchmal fassförmiges) Element sein.
Über der Spannhülse ist eine Spannmutter oder ein Spannring angebracht. Die Spannmutter ist auf das Ende der Welle oder Spindel des Werkzeugs geschraubt. Das Schrauben der Spannmutter an der Spindel nach unten bewirkt, dass die Flächen an der Innenseite der Spannmutter und/oder der Welle die Spannbacken der Spannhülse um den Schaft des Werkzeugzubehörs zusammendrücken. Dadurch wird das Werkzeugzubehör an der Welle/Spindel des angetriebenen Werkzeugs befestigt.
Beim Wechseln von Werkzeugzubehör muss die Mutter gelöst werden, damit die Spannhülse sich aufweiten kann und ihre Klemmwirkung am Werkzeugzubehör aufgibt. Das Festziehen und Lösen der Spannmutter kann teilweise von Hand durchgeführt werden. Die Größe und die Form der Spannmutter machen es jedoch schwierig und/oder unbequem, die Spannmutter lediglich unter Benutzung der Hände korrekt festzuziehen und dann anfänglich zu lösen. Es ist daher erforderlich, einen Handschlüssel oder ein ähnliches Werkzeug zu verwenden, um ein ausreichendes Drehmoment auf die Spannmutter auszuüben.
Bei Drehwerkzeugen oder angetriebenen Werkzeugen muss beim Festziehen oder Lösen der Spannmutter die Welle/Spindel an einer Drehung gehindert werden, weil es sonst schwierig wäre, eine Relativbewegung zwischen der Mutter und der drehbaren Spindel zu erzeugen.
Herkömmlich erfordert der Vorgang des Lösens und Festziehens, dass der Benutzer sowohl die Welle/Spindel als auch die Spannmutter mit zwei einzelnen Handschlüsseln oder ähnlichem greifen muss. Dann wird ein Drehmoment auf die Mutter ausgeübt, wobei die Welle in ihrer Stellung festgehalten wird. Das ist ein unhandlicher Vorgang, und er wird noch schwieriger, weil das Gewicht des Werkzeugs selbst getragen werden muss.
In letzter Zeit sind Werkzeuge entwickelt worden, die einen Verriegelungsmechanismus aufweisen, der die Welle/Spindel bezüglich dem Werkzeuggehäuse verriegelt. Dadurch kann die Drehung der Welle einfach durch Verwendung der eingebauten Wellenverrieglung verhindert werden. Für ein solches angetriebenes Werkzeug ist nur ein Handschlüssel erforderlich, um die Spannmutter zu lösen oder festzuziehen. Siehe zum Beispiel US-Patente Nr. 5 496 139 und 5 813 805.
Selbst wenn nur ein Handschlüssel zum Wechseln des Werkzeugzubehörs verwendet werden muss, ist dies noch unpraktisch. Wenn zum Beispiel ein Werkzeugeinsatz ausgewechselt wird, muss der Benutzer seine Tätigkeit unterbrechen, um einen Mutternschlüssel zu finden. Diese Verzögerung kann bei Arbeiten von Bedeutung sein, bei denen hohe Produktionsleistungen wichtig sind, wie zum Beispiel beim Installieren einer Zwischenwand in Trockenbauweise bei großen Bau- oder Umgestaltungsprojekten.
Weil viele Werkzeuge, die diese Erfindung einschließen, bei Staub- und Abfall erzeugenden Arbeiten verwendet werden, ist es erwünscht, dass alle Merkmale, die solchen Werkzeugen verliehen sind, so ausgelegt sind, dass sie einer Verschmutzung durch Staub widerstehen.
Die US 1 952 109 beschreibt eine Spannanordnung, für die ein Spannschlüssel erforderlich ist, um die Spannmuter festzuziehen und zu lösen.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Spannanordnung für ein Werkzeug zur Verfügung gestellt mit:
einer drehbar mit dem Werkzeug verbindbaren Spannmutter;
einer betriebsmäßig mit der Spannmutter verbindbaren Spannhülse;
dadurch gekennzeichnet, dass die Spannanordnung ferner einen zum Spannen und Lösen der Spannhülse in Eingriff mit der Spannmutter bringbaren integralen Spannschlüssel hat, so dass bei mit dem Werkzeug verbundener Spannanordnung der Spannschlüssel zum Spannen und Lösen der Spannhülse relativ zum Werkzeug bewegbar ist.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein angetriebenes Werkzeug zur Verfügung gestellt mit:
einem Gehäuse;
einem im Gehäuse befindlichen Motor;
einer mit dem Motor gekoppelten Leistungsquelle;
einem in Antriebsverbindung mit dem Motor stehenden Ausgangselement;
einem mit der Leistungsquelle und dem Motor gekoppelten Betätigungselement zur wahlweisen Zufuhr von Leistung zum Motor; und
einer Spannanordnung, wie sie vorher beschrieben ist.
Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Verbindung eines einen Schaft aufweisenden Werkzeugzubehörs mit einem Drehwerkzeug, das einen integralen Spannschlüssel hat, zur Verfügung gestellt, umfassend:
Einsetzen des Schaftes in einer Bohrung einer Spannhülse;
Verhindern einer Drehung einer Welle im Werkzeug;
gekennzeichnet durch:
Ineingriffbringen einer Spannmutter mit dem integralen Spannschlüssel; und
Drehen des integralen Spannschlüssels zum Festziehen der Spannmutter und dadurch Zusammendrücken der Spannhülse um den Schaft.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Lösen eines einen Schaft aufweisenden Werkzeugzubehörs von einem Drehwerkzeug, das einen integralen Spannschlüssel hat, zur Verfügung gestellt, umfassend:
Verhindern einer Drehung einer Welle im Werkzeug;
gekennzeichnet durch:
Ineingriffbringen einer Spannmutter mit dem integralen Spannschlüssel;
Drehen des integralen Spannschlüssels zum Lösen der Spannmutter und dadurch Lösen der Zusammendrückung einer Spannhülse um den Schaft; und
Entfernen des Schaftes aus einer Bohrung der Spannhülse.
Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, ein Werkzeug mit einer Spannanordnung zur Verfügung, zu stellen, die es dem Benutzer erlaubt, zweckdienlich ein Zubehör ohne Verwendung irgendeines Handwerkzeugs anzubringen oder zu entfernen.
Es ist eine andere Aufgabe der Erfindung, ein Betätigungselement mit einem freiliegenden und ergreifbaren Spanngriff zur Verfügung zu stellen, der einen ausreichenden mechanischen Vorteil bietet, um es dem Benutzer zu ermöglichen, ein ausreichendes Drehmoment zum Festziehen und Lösen der Spannmutter ohne Verwendung eines Handwerkzeugs auszuüben.
Diese und andere Aufgaben der Erfindung werden durch eine schlüsselfreie Spannanordnung mit einem integralen Spannschlüssel erfüllt. Der Spannschlüssel ist am Werkzeug zum Drehen der Spannmutter befestigt, um so die Spannhülse zu spannen oder zu lösen. Der Spannschlüssel ist weiterhin zwischen einer Eingriffsstellung, in der der Spannschlüssel die Spannmutter drehen kann, und einer Freigabestellung bewegbar, in der der Spannschlüssel die Spannmutter nicht festhält und die normale Drehung der Spannmutter nicht behindert, wenn das Werkzeug betrieben wird. Die Bewe gung des Spannschlüssels zwischen der Eingriffsstellung und der Freigabestellung kann eine axiale, radiale, drehende Bewegung sein oder eine Kombination davon sein.
Der Spannschlüssel kann in die Freigabestellung vorgespannt sein. Dies kann durch eine Feder oder andere Mittel zum Ausüben einer Vorspannkraft erfolgen.
Ein Betätigungselement kann den Spannschlüssel mit dem Werkzeug verbinden. Das Betätigungselement stützt den Spannschlüssel für die Bewegung zwischen der Eingriffsstellung und der Freigabestellung ab. Das Betätigungselement kann auch bewegbar am Werkzeug angebracht sein, um dem Spannschlüssel eine Bewegung zu verleihen. Das Betätigungselement kann einen äußeren, freiliegenden und von Hand ergreifbaren Spanngriff aufweisen. Mit Hilfe des Spanngriffs kann der Benutzer den Spannschlüssel drehend und/oder axial bewegen.
Es kann auch ein Spannschlüsselknopf für das Bewegen des Spannschlüssels zwischen der Eingriffsstellung und der Freigabestellung vorgesehen sein.
Der Spannschlüssel selbst kann unterschiedlicher Art sein. Er kann eine Ausbildung mit offenen Ende oder mit geschlossenem Ende (Ringschlüssel) aufweisen. Alternativ kann er eine zusammengesetzte innere Form haben. Eine solche zusammengesetzte Form kann aus zwei Teilbereichen bestehen. Ein erster Teilbereich entspricht der Freigabestellung, und in diesem ersten Teilbreich kann sich die Spannmutter während des normalen Betriebs des Werkzeugs frei drehen. Der zweite Teilbereich entspricht der Eingriffsstellung, und die Fläche des zweiten Teilbereichs ist so geformt, dass sie die Spannmutter berührt und dreht.
Die Spannmutter und/oder die Spindel, auf die sie aufgeschraubt ist, kann teilweise mit einem Antihaftmaterial beschichtet sein, um das Drehmoment zu verringern, das für das Lösen der Spannhülse erforderlich ist. Das Antihaftmaterial könnte z.B. Teflon^® sein.
Die Innenflächen der Spannmutter und der Spindel können mit austauschbaren Spannhülsen zusammenwirken, die im Wesentlichen identische äußere Geometrien und Abmessungen haben, die jedoch unterschiedliche Bohrungen für das Klemmzubehör mit Schäften verschiedener Durchmesser und Geometrien aufweisen.
Ein anderes Merkmal der vorliegenden Erfindung ist eine verbesserte Ausgestaltung der Spindelverriegelung. Die verbesserte Ausgestaltung gleicht der des Spannschlüssels und kann entweder einen Schlüssel mit offenem Ende oder einen Schlüssel in zusammengesetzter innerer Form aufweisen, wie es beschrieben ist.
Bestimmte Arbeiten, die ausschneidende Drehwerkzeuge und Fräswerkzeuge benötigen, z.B. das Schneiden von Innenwänden in Trockenausführung, erzeugen Staub, der in das Werkzeug gelangen und die Betätigung der Knöpfe und des Betätigungselements blockieren kann. Es ist daher eine weitere Aufgabe der Erfindung, eine schlüsselfreie Spannanordnung zur Verfügung zu stellen, die in einer staubigen oder schmutzigen Umgebung nicht blockiert. Diese Aufgabe wird durch eine Ausgestaltung erfüllt, die annimmt, dass der Eintritt von etwas Staub unvermeidlich ist, und die so funktioniert, dass sichergestellt wird, dass in die Mechanismen gelangender Staub auch wieder herausgelangt und sich nicht in einem Maße ansammelt, das den Betrieb des Werkzeug behindert. Diese Ausgestaltung schließt mehrere Grundmerkmale oder Grundtechnologien ein, die zusammenwirken, um ein Staubleitsystem wie folgt zu erzeugen:

– Verwendung einer größeren Toleranz zwischen Teilen, die sich relativ zueinander bewegen;
– Vermeidung oder Minimierung von inneren toten Enden oder Taschen, aus denen Staub nur sehr langsam entweichen kann;
– das Wirken von sich bewegenden Teilen neigt daneben dazu, Staub entlang eines allgemeinen Strömungswegs zu festgelegten Austrittspunkten zu bewegen oder zu drücken;
– horizontale oder vertikale Begrenzungen zwischen Unterbaugruppen sind mit Durchgangslöchern versehen, um eine Bewegung des Staubs zu ermöglichen; und
– innere Komponenten passen nicht eng an die äußere Hülle oder das Gehäuse um den gesamten inneren Umfang, so dass der Staub sich um diese Komponenten herum bewegen kann.

Diese Staubleit-Ausgestaltung ist prinzipiell ein passiver Ansatz. Das bedeutet, sie stellt keine zweckbestimmten Mittel zum zwangsweisen Herausdrücken des Staubs bereit. Statt dessen versucht sie, das Einfangen von Staub zu vermeiden und basiert auf einem Staubstrom, der durch die Bewegung des Werkzeugs entsteht, wenn der Benutzer dieses benutzt und es zufällig in verschiedene Stellungen und Richtungen bewegt. Ein bestimmter Anstoß kann dem Staub durch die Bewegung sich bewegender Teile und durch Abkühlen von durch das Motorgebläse erzeugten Luftströmen verliehen werden. Schließlich ermöglichen die gleichen Merkmale, die den Staub daran hindern, sich aufzubauen, auch die leichtere Reinigung des Werkzeugs, zum Beispiel durch Ausblasen mit Druckluft, wenn dies erforderlich wird.
Weitere Aufgaben und Vorteile der vorliegenden Erfindung sind aus dem Lesen der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung der bevorzugten Ausführungen zu erkennen, die Bezug auf die Zeichnungen nehmen, die zeigen in
1 eine Querschnittsansicht eines angetriebenen Werkzeugs mit einer schlüsselfreien Spannanordnung gemäß der vorliegenden Erfindung.
2 eine vergrößerte Ansicht eines Bereichs des angetriebenen Werkzeugs aus 1.
3 eine Explosionsansicht des angetriebenen Werkzeugs mit einer Spannhülse aus 1.
4a eine perspektivische Ansicht der Spannmutter aus 1.
4b eine Seitenansicht der Spannmutter aus 4a.
4c eine Querschnittsansicht der Spannmutter aus 4a.
5 eine perspektivische Ansicht der Spannhülse aus 1.
6 eine Ansicht einer alternativen Ausführung des Spannschlüssels gemäß der vorliegenden Erfindung von vorn.
7 eine Explosionsansicht einer alternativen Ausführung der Spannanordnung gemäß der vorliegenden Erfindung.
8 eine Innenansicht des Betätigungselements.
9 eine Innenansicht der vorderen Gehäuseabdeckung.
Die vorliegende Erfindung stellt eine schlüsselfreie Spannanordnung für ein Werkzeug zur Verfügung. Wenn auch die Zeichnungen verschiedene Ausführungen eines drehenden Schneidwerkzeugs darstellen, werden Fachleute erkennen, dass die Erfindung in ihrem Schutzumfang nicht darauf beschränkt ist. In dieser Hinsicht sind die Merkmale der vorliegenden Erfindung als leicht anpassbar an jedes Werkzeug zu verstehen, das eine Spannanordnung zum Halten eines Werkzeugzubehörs aufweist (z.B. einen Werkzeugeinsatz, Mitnehmer, usw.).
Allgemein auf die Zeichnungen Bezug nehmend, in denen identische oder äquivalente Elemente mit gleichen Bezugszahlen gekennzeichnet sind, und insbesondere auf die 1 und 2, ist ein angetriebenes Werkzeug dargestellt und mit der Bezugszahl 10 gekennzeichnet. Das dargestellte Werkzeug ist zum Beispiel ein sich drehendes, ausschneidendes Bohr- oder Fräswerkzeug 10 mit einem Gehäuse 12. Im Gehäuse 12 befindet sich ein Motor 14 mit einem Kühlgebläse 15. Eine Stromquelle ist mit dem Motor 14 verbunden. In der dargestellten Ausführung ist der Motor 14 über einen Schalter 18 mit einem Stromkabel 16 verbunden. An den Motor 14 ist ein Ausgangselement gekoppelt. Im vorliegenden Fall ist die Motorwelle 20 direkt mit einer Spindel 22 gekoppelt, so dass sich das Zubehör (nicht dargestellt) mit Motordrehzahl dreht. Alternativ könnte, wie es im Fachgebiet gut bekannt ist, am Motorausgang ein Getriebe angeordnet sein, um das Werkzeugzubehör mit einer Drehzahl zu drehen, die sich von der des Motors unterscheidet.
Die 2 und 3 zeigen vergrößerte Ansichten des Spannschlüsselmechanismus 23 und die zugehörigen Strukturen. Dargestellt ist die Motorwelle 20, gelagert in den Lagern 26 in einer Lagerplatte 27, die in einer vorderen Gehäuseabdeckung 13 befestigt ist. Das vordere Ende der Motorwelle 20 ist mit einer Spindel 22 verbunden. In der vorderen Gehäuseabdeckung 13 ist weiterhin ein Spindelverriegelungsmechanismus 24 angeordnet, der die Spindel/Welle gegen Drehung verriegelt, wenn ein Zubehör (nicht dargestellt) angebracht oder entfernt wird. Ein Spindelverriegelungsknopf 30 in der vorderen Gehäuseabdeckung 13 ist mit einer Spindelverriegelungsplatte 32 verbunden. Die Spindelverriegelungsplatte 32 hat einen Ausschnitt 34, durch den die Spindel 22 hindurchtritt. Der Ausschnitt 34 in der Spindelverriegelungsplatte 32 weist zwei Bereiche auf. Der erste Bereich 36 ist so dimensioniert, dass die Spindel 22 sich während des normalen Betriebs des angetriebenen Werkzeugs 10 frei drehen kann. Der zweite Bereich 38 ist so geformt, dass er die Spindel 22 berühren und ihre Drehung verhindern kann. Somit hat die Spindelverriegelungsplatte 32 entsprechend den beiden Bereichen 36 und 38 des Ausschnitts 34 eine verriegelte und eine unverriegelte Stellung. Eine Feder 40 spannt die Spindelverriegelungsplatte 32 und den Knopf 30 radial nach oben in die unverriegelte Stellung.
Die Spindel 22 erstreckt sich durch eine Öffnung 17 in der vorderen Gehäuseabdeckung 13. Das vordere Ende der Spindel weist eine Bohrung 42 auf. Die Spindelbohrung 42 bildet einen Bereich 44, der sich axial nach vorn und radial nach außen verjüngt. Die vordere äußere Fläche 46 der Spindel 22 ist mit Gewinde versehen.
Eine Spannmutter 50 ist auf das Gewinde 46 der Spindel 22 geschraubt. Wie in den 4A, B und C dargestellt ist, hat die Spannmutter 50 eine Außenfläche 51 mit mehreren Seitenflächen, um durch einen Schlüssel oder Ähnliches in herkömmlicher Weise ergriffen zu werden. Die Spannmutter 50 weist eine Längsbohrung 52 auf, die zwei Bereiche hat. Der hintere Bereich 54 ist so dimensioniert und mit Gewinde versehen, dass er mechanisch mit dem Außengewinde der vorderen äußeren Fläche 46 der Spindel 22 in Eingriff kommt. Der vordere Bereich 56 der Bohrung 52 verjüngt sich axial nach vorn und radial nach innen zu einer Öffnung 58 in der vorderen Fläche der Spannmutter 50.
Eine Spannhülse 60 ist so dimensioniert und geformt, dass sie in dem und zwischen dem vorderen Ende der Spindelbohrung 42 und der Spannmutter 50 festgehalten wird. Wie in 5 dargestellt, ist die Spannhülse 60 allgemein rohrförmig mit einer axialen Bohrung 61 und konischen Enden 62, die sich radial nach innen in Richtung auf die Enden der Spannhülse verjüngen. Weiterhin ist die Spann hülse 60 axial in mehrere vordere freitragende Backen 64 und mehrere hintere freitragende Backen 66 geteilt.
Wenn die Spannhülse 60 in und zwischen der Spindel 22 und der Spannmutter 50 angebracht ist, berühren die sich verjüngenden äußeren Flächen 62 die sich verjüngenden Flächen 44 in der Spindelbohrung 42 und die sich verjüngenden Flächen 56 in der Spannmutter 50. Wenn die Spannmutter 50 auf der Spindel 22 festgezogen ist, üben die sich verjüngenden Flächen 56 der Spannmutter 50 und die sich verjüngenden Flächen 44 der Spindelbohrung 42 eine Druckkraft gegen die sich konisch verjüngenden Flächen 62 der Spannhülse 60 aus. Diese Kraft drückt die freitragenden Backen 64 und 66 der Spannhülse 60 radial nach innen, um den Schaft des Zubehörs (nicht dargestellt) festzuklemmen. Wenn die Spannmutter 50 auf der Spindel 22 gelöst wird, werden umgekehrt die durch die sich verjüngenden Flächen 44 und 56 auf die freitragenden Backen 64 und 66 ausgeübten Kräfte verringert, die Backen weiten sich auf und geben den Schaft des Zubehörs (nicht dargestellt) frei.
Um Werkzeugzubehör mit Schäften unterschiedlicher Durchmesser anzubringen, beispielsweise mit den allgemein zur Verfügung stehenden Durchmessern von 1/8 Zoll und 1/4 Zoll, können Spannhülsen 60 mit Bohrungen 61 des passenden Innendurchmessers untereinander ausgetauscht werden. Damit diese austauschbaren Spannhülsen 60 wirksam mit der gemeinsamen Spannmutter 50 und der Spindel 22, wie vorher beschrieben, zusammenwirken, haben die austauschbaren Spannhülsen im Wesentlichen identische äußere Geometrien und Abmessungen, soweit es die Spannhülsenteile 62, 64 und 66 betrifft.
Erneut auf die 2 und 3 Bezug nehmend, sind die Spannhülse 60 und die Spannmutter 50 teilweise in einem Betätigungselement 70 umschlossen. Das Betätigungselement 70 ist eine allgemein zylindrische Struktur, die drehbar an der vorderen Gehäuseabde ckung 13 angebracht ist und sich während des normalen Betriebs des Werkzeugs nicht mit der Welle 20 und der Spindel 22 dreht. Das Betätigungselement 70 hat einen ausreichenden Durchmesser und kann mit einem Spannhülsengriff 71 mit strukturierter Oberfläche versehen sein, um einen bequemen Halt zu bieten, der den Benutzer beim Ausüben eines ausreichenden Drehmoments zum Festziehen oder Lösen der Spannmutter 50 unterstützt.
Ein Spannschlüsselknopf 72 ist radial verschiebbar im Betätigungselement 70 befestigt. An der radial inneren Seite des Spannschlüsselknopfes 72 ist eine Spannschlüsselplatte 74 angebracht. In einer Ausführung der vorliegenden Erfindung weist die Spannschlüsselplatte 74 eine durchgehende Öffnung 75 auf, die die Spannmutter 50 umgibt. Die Öffnung 75 in der Spannschlüsselplatte 74 hat zwei Bereiche. Der erste Bereich 76 entspricht der Freigabestellung und ist so dimensioniert, dass die Spannmutter 50 sich während des normalen Betriebs des angetriebenen Werkzeugs 10 in ihm frei drehen kann. Der zweite Bereich 78 entspricht der Eingriffsstellung und ist so dimensioniert und geformt, dass er die Außenflächen 51 der Spannmutter 50 berühren kann. Eine Spannschlüsselfeder 80 spannt den Spannschlüsselknopf 72 und die Spannschlüsselplatte 74 radial nach außen in die Freigabestellung vor.
Um die Spannhülse 60 um den Schaft eines Zubehörs (nicht dargestellt) zu spannen oder zu lösen, verriegelt der Benutzer zuerst die Spindel 22 gegen Drehung, indem er den Spindelverriegelungsknopf 30 drückt und ihn festhält. Dadurch wird die Feder 40 zusammengedrückt, und der zweite Bereich 38 des Ausschnitts 34 in der Spindelverriegelungsplatte 32 wird mit der Spindel 22 in Berührung gebracht.
Mit der anderen Hand drückt der Benutzer dann den Spannschlüsselknopf 72 und ergreift den Spanngriff 71. Das Drücken des Spann schlüsselknopfes 72 drückt die Spannschlüsselfeder 80 zusammen und bewegt die Spannschlüsselplatte 74 radial nach innen in die Eingriffsstellung. In der Eingriffsstellung berührt der zweite Bereich 78 des Spannschlüsselplatte 74 die Außenfläche 51 der Spannmutter 50.
Der Benutzer kann dann das Betätigungselement 70 drehen, um entweder die Spannmutter 50 festzuziehen oder zu lösen und die Spannhülse 60 zusammenzudrücken oder freizugeben. Die Spannmutter 50 kann sich teilweise durch eine Öffnung 77 über das vordere Ende 73 des Betätigungselements 70 hinaus erstrecken. Das freiliegende Ende der Spannmutter 50 kann dann bequem von Hand festgezogen oder gelöst werden, bevor bzw. nachdem ein ausreichendes Drehmoment mit dem Spannschlüsselmechanismus 23 aufgebracht wurde und der Werkzeugeinsatz kann dann eingesetzt bzw. entfernt werden. Um das für das feste Halten des Schafts des Werkzeugzubehörs erforderliche Drehmonent zu verringern, können die Spannmutter 50 und/oder die Spindel 22, auf die sie geschraubt wird, mit einem Antihaftmaterial, beispielsweise Polytetrafluoräthylen (z.B. Teflon^®) beschichtet sein.
Alternativ kann, wie in den 6A und 6B dargestellt, der Spannschlüssel 90 ein offenes Ende, ähnlich einem herkömmlichen Schraubenschlüssel mit offenem Ende, aufweisen. In der vorliegenden Ausführung weist der Spannschlüssel 90 zwei Arme 92 und eine offene innere Stirnfläche 94 zum Ergreifen der Außenfläche 51 der Spannmutter 50 auf. Zumindest eine Feder 96 kann den Spannschlüssel 90 außer Eingriff drücken, so dass die Spannmutter 50 sich während des normalen Betriebs des Werkzeugs frei drehen kann.
In einer noch anderen Ausführung, die in 7 dargestellt ist, bewegt sich der Spannschlüssel 100 in axialer Richtung, um mit der Spannmutter 50 in Eingriff zu kommen. In einer solchen Ausführung ist das Betätigungselement 102 so angeordnet, dass es sich sowohl axial als auch drehend bewegen kann. Eine Feder 104 spannt den Spannschlüssel 100 und das Betätigungselement 102 in axialer Richtung in die Freigabestellung vor. In der vorliegenden Ausführung kann der Spannschlüssel 100 die Form eines Schraubenschlüssels mit geschlossenem Ende, beispielsweise eines Ringschlüssels, haben.
In der Ausführung von 7 arretiert der Benutzer zuerst durch Drücken und Festhalten des Spindelarretierungsknopfes 30 die Spindel 22 gegen Drehen, um die Spannhülse 60 um den Schaft eines Zubehörs (nicht dargestellt) zu spannen oder zu lösen. Dadurch wird die Feder 40 zusammengedrückt, und der zweite Bereich 38 des Ausschnitts 34 in der Spindelarretierungsplatte 32 wird mit der Spindel 22 in Berührung gebracht.
Mit seiner anderen Hand ergreift der Benutzer den Spanngriff 103 und zieht ihn axial nach hinten. Das Ziehen des Spanngriffs 103 bewegt das Betätigungselement 102 nach hinten, drückt die Feder 104 zusammen und bewegt den Spannschlüssel 100 axial nach hinten in die Eingriffsstellung. In der Eingriffsstellung berührt der Spannschlüssel 100 die Außenflächen 51 der Spannmutter 50. Der Benutzer kann dann das Betätigungselement 102 drehen, um entweder die Spannmutter 50 festzuziehen oder zu lösen und die Spannhülse 60 zusammenzudrücken oder freizugeben. Nach dem Freigeben des Spanngriffs 103 drückt die Feder 104 das Betätigungselement 102 axial nach vorn und bringt den Spannschlüssel 100 in die Freigabestellung zurück.
Erneut auf die zuerst beschriebene Ausführung des Spannschlüsselmechanismus 23 und jetzt auf die 2, 8 und 9 Bezug nehmend, sind verschiedene zusammenwirkende Merkmale zur Bildung eines Staubleitsystems vorgesehen, um den durch das Werkzeug erzeugten Staubstrom zu handhaben. So kann zum Beispiel das Betätigungselement 70 mit einer Anzahl von Öffnungen 69 ausgebildet sein, um die Staubbewegung zu ermöglichen. Der sich nach hinten durch die Öffnungen 69 bewegende Staub kann durch die Verbindung 79 zwischen dem Betätigungselement 70 und der vorderen Gehäuseabdeckung 13 entweichen. Die Verbindung 79 ist absichtlich mit größeren Toleranzen zusammengefügt, um das Entweichen von Staub zu unterstützen sowie den Staub zu tolerieren, der unvermeidlich in die Verbindung eindringt.
Alternativ oder zusätzlich kann der Staub an der Innenseite des Betätigungselements entweichen, indem er sich nach vorn und außen um die Spannmutter 50 herum bewegt, wo sie sich durch die Öffnung 77 in der Platte 73 erstreckt. Die Öffnung 77 ist so bemessen, dass um die Spannmutter 50 ein Umfangsspalt 81 gebildet wird.
Ein anderer Pfad für das Entweichen von Staub im Betätigungselement 70 ist um den Spannschlüsselknopf 72 herum vorgesehen. Die Fläche 68, die die Öffnung bildet, in der der Spannschlüsselknopf 72 untergebracht ist, kann so dimensioniert sein, das eine lose Passung um den Umfang des Knopfes herum vorhanden ist.
Zusätzlich kann die vordere Gehäuseabdeckung 13 ebenfalls mit Öffnungen 11 versehen sein, die mit den Öffnungen 69 im Betätigungselement 70, je nach der Drehausrichtung, in Verbindung stehen können. Die Lagerplatte 27 kann ebenfalls so dimensioniert und angebracht sein, dass ein Spalt 28 zwischen ihr und der Innenfläche der vorderen Gehäuseabdeckung 13 verbleibt. Der durch den Spalt 28 aus dem Bereich vor der vorderen Gehäuseabdeckung 13 entweichende Staub wird aufgenommen und vom Kühlluftstrom, der durch das Motorgebläse 15 erzeugt wird, durch die Entlüftungsöffnungen 29 nach außen geblasen.
Wenn auch die vorhergehende Beschreibung drei bevorzugte Ausführungen der Erfindung betrifft, ist zu erkennen, dass die Erfindung modifiziert, variiert und verändert werden kann, ohne vom korrekten Schutzumfang oder der richtigen Bedeutung der beigefügten Ansprüche abzuweichen. So erkennt man zum Beispiel, dass die Merkmale der vorliegenden Erfindung direkt auf andere Werkzeuge anwendbar sind, die eine Spannhülse zum Halten eines Werkzeugzubehörs verwenden.

Claims

Spannanordnung (23) für ein Werkzeug (10) mit einer drehbar mit dem Werkzeug verbindbaren Spannmutter (50) und einer betriebsmäßig mit der Spannmutter verbindbaren Spannhülse (60), wobei die Spannanordnung ferner einen zum Spannen und Lösen der Spannhülse in Eingriff mit der Spannmutter bringbaren Spannschlüssel (74) hat, so dass bei mit dem Werkzeug verbundener Spannanordnung der Spannschlüssel zum Spannen und Lösen der Spannhülse relativ zum Werkzeug bewegbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Spannschlüssel (74) integral mit der Spannanordnung (23) ausgebildet ist.
Spannanordnung nach Anspruch 1, bei der die Anordnung mit einem Werkzeug verbunden ist, das ein Ausgangselement hat, und bei der die Spannmutter in Schraubverbindung mit dem Ausgangselement des Werkzeugs bringbar ist und eine axiale Bohrung (52) hat, wobei die Spannhülse zumindest teilweise in der Bohrung der Spannmutter positionierbar ist und eine axiale Bohrung (61) hat und wobei der Spannschlüssel drehbar am Werkzeug befestigt und zwischen einer Eingriffsstellung und einer Freigabestellung bewegbar ist, so dass der Spannschlüssel in der Eingriffsstellung die Spannmutter berührt und eine Drehung des Spannschlüssels die Spannhülse anziehen und lösen kann und in der Freigabestellung der Spannschlüssel die Spannmutter nicht festhält.
Spannanordnung nach Anspruch 2, bei der die Spannhülse ein integrales Teil des Ausgangselementes oder ein in und zwi schen der Spannmutter und dem Ausgangselement angeordnetes separates Teil ist.
Spannanordnung nach Anspruch 2 oder 3, bei der die Spannmutter (50) eine im Allgemeinen zylindrische Spannmutter mit einer axialen Bohrung (52), einem vorderen Ende und einem hinteren Ende und einer inneren Fläche und einer äußeren Fläche (51) ist, wobei die vordere innere Fläche der Spannmutter einen sich nach vorn und innen verjüngenden Bereich (56) und die hintere Innenfläche (54) der Spannmutter einen in Schraubeingriff mit dem vorderen äußeren Gewinde der Spindel bringbaren Bereich hat.
Spannanordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, bei der die Spannhülse (60) eine im Allgemeinen rohrförmige Spannhülse ist, die in und zwischen dem vorderen Ende der Spindel und der Spannmutter angeordnet ist und eine axiale Bohrung (61), mehrere vordere freitragende Backen (64) und mehrere hintere freitragende Backen (66) hat, wobei die vorderen freitragenden Backen Außenflächen (62), die sich nach vorn und innen verjüngen und in gleitendem Eingriff mit der vorderen inneren Fläche der Spannmutter stehen, und die hinteren freitragenden Backen äußere Flächen (62) haben, die sich nach hinten und innen verjüngen und die in gleitendem Eingriff mit der vorderen inneren Fläche der Spindel stehen.
Spannanordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, ferner mit einer Feder (80), vorzugsweise einer Druckfeder, die zwischen dem Werkzeug und dem Spannschlüssel verbunden ist und den Spannschlüssel normalerweise in die Freigabestellung vorspannt.
Spannanordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 6, ferner mit Mitteln zum Vorspannen des Spannschlüssels in die Freigabestellung.
Spannanordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 7, bei der sich der Spannschlüssel axial zwischen der Freigabestellung und der Eingriffsstellung bewegt.
Spannanordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 7, bei der sich der Spannschlüssel radial zwischen der Freigabestellung und der Eingriffsstellung bewegt.
Spannanordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 9, ferner mit einem Betätigungselement (70), das koaxial bezüglich dem Ausgangselement angeordnet ist und den Spannschlüssel zur Bewegung zwischen der Eingriffsstellung abstützt sowie zum Anziehen und Lösen der Spannhülse drehbar ist.
Spannanordnung nach Anspruch 10, bei der das Betätigungselement einen von Hand greifbaren, im Allgemeinen zylindrischen Spanngriff (71) hat.
Spannanordnung nach Anspruch 10 oder 11, bei der das Betätigungselement ferner einen Spannschlüsselknopf (72) hat, der zum Bewegen des Spannschlüssels zwischen der Eingriffsstellung und der Freigabestellung von Hand mit dem Spannschlüssel verbunden ist.
Spannanordnung nach einem der Ansprüche 10 bis 12, bei der die Spannmutter sich zumindest teilweise außerhalb des Betätigungselements erstreckt, um das Ergreifen der Spannmutter von Hand oder mittels eines Handwerkzeuges zu ermöglichen.
Spannanordnung nach Anspruch 12 oder 13, ferner mit einer Fläche (68) des Betätigungselementes, die den Spannschlüsselknopf im Wesentlichen umgibt, wobei die Fläche so bemessen ist, dass sie den Austritt von Staub aus der Spannanordnung um den Spannschlüsselknopf herum ermöglicht.
Spannanordnung nach einem der Ansprüche 10 bis 14, bei der das Betätigungselement eine Öffnung (69) für den Austritt von Staub aus der Spannanordnung hat.
Spannanordnung nach einem der Ansprüche 10 bis 15, ferner mit einer Verbindung (79), deren Abmessungen zwischen denen des Werkzeugs und denen des Betätigungselements liegen und die so bemessen sind, dass der Austritt von Staub aus der Spannanordnung ermöglicht wird.
Spannanordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 16, bei der der Spannschlüssel ein offenes oder ein geschlossenes Ende hat.
Spannanordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 17, bei der der Spannschlüssel eine Platte aufweist, die eine die Spannmutter im Wesentlichen umgebende Öffnung (75) mit einem ersten Bereich (76) und einem zweiten Bereich (78) hat, wobei die Spannmutter im Betrieb des Werkzeugs im ersten Bereich der Öffnung frei drehbar ist und der zweite Bereich zum Drehen der Spannmutter in Eingriff mit dieser bringbar ist.
Spannanordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 18, ferner mit einer Spindelverriegelung (32).
Spannanordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 19, bei der zumindest die Spannmutter oder das Ausgangselement teilweise mit einem Anti-Haftmaterial beschichtet ist.
Spannanordnung nach einem der Ansprüche 3 bis 20, bei der die Spannhülse eine erste Spannhülse mit einer ersten Bohrung und einer ersten Außenfläche oder eine zweite Spannhülse mit einer zweiten Bohrung und einer zweiten Außenfläche ist, wobei die ersten und zweiten Bohrungen unterschiedliche Abmessungen haben und die ersten und zweiten Außenflächen zum austauschbaren Zusammenwirken mit der Spannmutter und dem Ausgangselement im Wesentlichen identisch sind.
Angetriebenes Werkzeug (10) mit einem Gehäuse (12), einem im Gehäuse befindlichen Motor (15), einer mit dem Motor gekoppelten Leistungsquelle (16), einem in Antriebsverbindung mit dem Motor stehenden Ausgangselement, einem mit der Leistungsquelle und dem Motor gekoppelten Betätigungselement zur wahlweisen Zufuhr von Leistung zum Motor und einer Spannanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 21.
Angetriebenes Werkzeug nach Anspruch 22, ferner mit einer Spindel (22) mit einer Achse sowie einem vorderen Ende und einem hinteren Ende, wobei das hintere Ende der Spindel mit der Welle (20) verbunden ist, das vordere Ende der Spindel eine innere und eine äußere Fläche hat, wobei die vordere innere Fläche der Spindel eine axiale Bohrung mit einem sich nach hinten und innen verjüngenden Bereich (44) und die vordere äußere Fläche (46) der Spindel ein Gewinde hat.
Angetriebenes Werkzeug nach Anspruch 23, ferner mit einer zwischen einer ersten Stellung und einer zweiten Stellung bewegbar mit dem Gehäuse verbundenen Spindelverriegelung (32), wobei die erste Stellung der Spindelverriegelung die Drehung der Spindel nicht verhindert und wobei die zweite Stellung der Spindelverriegelung die Drehung der Spindel verhindert.
Angetriebenes Werkzeug nach einem der Ansprüche 22 bis 24, ferner mit einer vorderen Gehäuseabdeckung (13) mit einer Öffnung für den Staubstrom in und aus dem Betätigungselement.
Angetriebenes Werkzeug nach einem der Ansprüche 22 bis 25, ferner mit einer im Inneren der vorderen Gehäuseabdeckung befestigten Lagerplatte (27), wobei um einen Umfangsbereich zwischen Lagerplatte und vorderer Gehäuseabdeckung ein Spalt für den Durchtritt von Staub um die Lagerplatte verbleibt.
Verfahren zur Verbindung eines einen Schaft aufweisenden Werkzeugzubehörs mit einem Drehwerkzeug, das eine Spannanordnung (23) nach einem der Ansprüche 1 bis 21 hat, umfassend: Einsetzen des Schaftes in eine Bohrung einer Spannhülse; Verhindern der Drehung einer Welle im Werkzeug, gekennzeichnet durch Ineingriffbringen einer Spannmutter mit dem integralen Spannschlüssel und Drehen des integralen Spannschlüssels zum Festziehen der Spannmutter und dadurch Zusammendrücken der Spannhülse um den Schaft.
Verfahren nach Anspruch 27, bei dem das Ineingriffbringen der Spannmutter mit dem integralen Spannschlüssel das Be wegen des Spannschlüssels in radialer oder axialer Richtung umfasst.
Verfahren nach Anspruch 27 oder 28, bei dem das Ineingriffbringen der Spannmutter mit dem integralen Spannschlüssel das Drücken eines Spannschlüsselsknopfes zur Bewegung des integralen Spannschlüssels aus einer Freigabestellung in eine Eingriffsstellung und das Zusammendrücken einer Spannschlüsselfeder umfasst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 27 bis 29, bei der das Drehen des integralen Spannschlüssels das Ergreifen eines Betätigungselementes durch einen Spanngriff und das Drehen des Betätigungselementes zum Drehen des integralen Spannschlüssels umfasst.
Verfahren zum Lösen eines einen Schaft aufweisenden Werkzeugzubehörs von einem Drehwerkzeug, das eine Spannanordnung (23) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 21 aufweist, umfassend Halten einer Welle im Werkzeug gegen Drehung, gekennzeichnet durch Ineingriffbringen einer Spannmutter mit dem integralen Spannschlüssel, Drehen des integralen Spannschlüssels zum Lösen der Spannmutter und dadurch Lösen der Zusammendrückung einer Spannhülse um den Schaft, und Entfernen des Schaftes aus einer Bohrung der Spannhülse.
Verfahren nach Anspruch 31, bei dem das Ineingriffbringen der Spannmutter mit dem integralen Spannschlüssel das Drücken eines Spannschlüsselknopfes zum Bewegen des integralen Spannschlüssels aus einer Freigabestellung in eine Eingriffsstellung und das Zusammendrücken einer Spannschlüsselfeder umfasst.
Verfahren nach Anspruch 31 oder 32, bei dem das Drehen des integralen Spannschlüssels das Ergreifen eines Betätigungselementes durch einen Spanngriff und das Drehen des Betätigungselementes zum Drehen des integralen Spannschlüssels umfasst.