DE69206045T2

DE69206045T2 - Befestigungsvorrichtung für drehende Werkstückeinheit.

Info

Publication number: DE69206045T2
Application number: DE69206045T
Authority: DE
Inventors: Hiroyuki Abe; Fusao Fushiya; Tomio Ibuki; Yuuji Takahashi; Toshiyuki Tesima
Original assignee: Makita Corp
Current assignee: Makita Corp
Priority date: 1991-05-22
Filing date: 1992-05-22
Publication date: 1996-07-25
Anticipated expiration: 2012-05-23
Also published as: EP0515230A3; EP0515230B1; JPH04343662A; EP0515230A2; JP3244718B2; US5259145A; DE69206045D1

Description

Vorrichtung zum Befestigen einer Drehwerkzeugeinheit

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Befestigen einer Drehwerkzeugeinheit, die an einer Spindel, beispielsweise eines elektromotorisch angetriebenen Werkzeugs oder eines pneumatischen Werkzeugs, wie einem tragbaren Schleifgerät, angebracht ist.
Eine herkömmliche Vorrichtung zum Befestigen einer Drehwerkzeugeinheit eines motorgetriebenen Werkzeugs ist in Fig. 5 dargestellt und hat einen ersten Flansch 8A und einen zweiten Flansch 9A. Der erste Flansch 8A ist auf eine Spindel 4A aufgesetzt und mit der Spindel 4A drehbar. Der zweite Flansch 9A ist auf die Spindel 4A aufgeschraubt. Beim Montieren eines Drehblattes bzw. einer Drehscheibe 7A an der Spindel 4A wird die Drehscheibe 7A auf die Spindel 4A aufgeschoben, wobei ihre eine Endfläche an dem ersten Flansch 8A anliegt. Der zweite Flansch 9A wird anschließend auf einen Gewindeabschnitt 6A der Spindel 4A aufgeschoben und festgezogen, so daß er an der anderen Endfläche der Drehscheibe 7A anliegt. Auf diese Weise kann die Drehscheibe 7A ausbaubar zwischen dem ersten Flansch 8A und dem zweiten Flansch 9A festgeklemmt werden.
Da die Drehscheibe 7A lediglich zwischen dem festen ersten Flansch 8A und dem beweglichen zweiten Flansch 9A durch Festziehen des auf den Gewindeabschnitt 6A der Spindel 4A geschraubten zweiten Flansch 9A geklemmt ist, kann bei der herkömmlichen Klemmvorrichtung die zwischen dem ersten Flansch und dem zweiten Flansch 9A festgeklemmte Drehscheibe 7A von der auf sie während der Bearbeitung eines Werkstücks wirkenden Kraft in der gleichen Richtung verrutscht oder verdreht werden wie die zum Befestigen des zweiten Flansches 9A. Mittels der Reibkraft zwischen der Drehscheibe 7A und dem zweiten Flansch 9A wird der zweite Flansch 9A deshalb weiter festgezogen, um die Klemmkraft zu vergrößern.
Um die Drehscheibe 7A auszuwechseln, wird der zweite Flansch 9A gelöst und von der Spindel 4A abgenommen. Die Kraft (das Drehmoment) zum Lösen des zweiten Flansches 9A wird von der an dem Gewindeabschnitt 6A entstehenden Reibkraft zwischen dem zweiten Flansch 9A und der Spindel 4A und der zwischen dem zweiten Flansch 9A und der Drehscheibe 7A sowie der zwischen der Drehscheibe 7A und dem ersten Flansch 8A beeinflußt. Beim Schneiden eines Werkstücks, das insbesondere aus relativ hartem Material, wie Ziegel, besteht, wird auf die Drehscheibe 7A eine erhebliche Kraft aufgebracht, was dazu führt, daß der zweite Flansch 9A sehr stark festgezogen wird. Dies kann einen früheren Verschleiß der Drehscheibe 7A hervorrufen. Der zweite Flansch 9A enthält normalerweise eine Mehrzahl von Löchern zum Eingriff mit Stiften eines Schlüssels, der normalerweise an dieser Art von motorbetriebenen Werkzeug befestigt ist, und der zweite Flansch 9A wird durch Drehung mittels des Schlüssels festgezogen oder gelöst. Beim Lösen des zweiten Flansches 9A, der, wie oben beschrieben, festgezogen ist, ist das Drehen des zweiten Flansches 9A häufig schierig. Wenn der Schlüssel gewaltsam gedreht wird, können die Stifte oder der Schlüssel beschädigt werden oder die Löcher des zweiten Flansches 9A zum Eingriff mit den Stiften können verformt oder erweitert werden, was einen nicht zuverlässigen Eingriff mit dem Stift verursacht, und folglich kann das Gerät nicht weiter verwendet werden. Wenn eine Sperrvorrichtung vorgesehen ist, um die Drehung der Spindel wahlweise zu hindern, um das Lösen des zweiten Flansches 9A zu erleichtern, werden zusätzlich die Sperrvorrichtung und das Getriebegehäuse, an dem die Sperrvorrichtung angebracht ist, durch gewaltsame Drehung des zweiten Flansches 9A beschädigt.
Die US-A-4,637,170 zeigt eine Vorrichtung zum Befestigen einer Drehwerkzeugeinheit auf einer drehbaren Spindel zwischen zwei Flanschen. Der erste Flansch, der auf die Spindel aufgesetzt wird, hat zwei relativ zueinander verdrehbare Teile. An jedem Teil sind vier Kurvenabschnitte vorgesehen. Die relative Drehung der beiden Teile bewirkt, daß die Kurvenflächen an einem Teil in Berührung mit den Kurvenflächen an dem anderen Teil kommen und bewirkt eine axiale Bewegung zwischen den beiden Teilen. Dies führt dazu, daß das erste Teil sich gegen einen überhängenden Flansch des zweiten Teils verkeilt.
Damit wird beabsichtigt, eine verbesserte Kupplung mit der Werkzeugeinheit zu schaffen. Beim Lösen aber muß weiterhin eine erhebliche Reibung überwunden werden.
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zum Befestigen einer Drehwerkzeugeinheit bzw. eines Drehwerkzeugelements von beispielsweise einem elektromotorisch betriebenen Werkzeug oder einem pneumatischen Werkzeug zu schaffen, bei der ein beweglicher Flansch zum Auswechseln der Drehwerkzeugeinheit oder für andere Vorgänge verhältnismäßig leicht und auf einfache Weise gelöst werden kann, während eine verläßliche Befestigung der Drehwerkzeugeinheit sichergestellt ist.
Erfindungsgemäß wird eine Vorrichtung zum axialen Befestigen einer Drehwerkzeugeinheit auf einer Spindel eines motorbetriebenen Werkzeugs oder dergleichen geschaffen, enthaltend:
einen an der Spindel befestigbaren ersten Flansch mit einem inneren Teil, der zusammen mit der Spindel drehbar ist, und einem äußeren Teil, der gegenüber dem inneren Teil um die Längsachse der Spindel drehbar ist, wobei der äußere Teil eine Fläche aufweist zum Anlegen einer Seite der Drehwerkzeugeinheit;
eine zwischen dem inneren und dem äußeren Teil angeordnete Eingriffsvorrichtung zum Begrenzen der Drehung des äußeren Teils relativ zum inneren Teil innerhalb eines vorgegebenen Winkels; und
einen auf einen Gewindeabschnitt der Spindel aufschraubbaren zweiten Flansch mit einer Fläche zum Anlegen der anderen Seite der Drehwerkzeugeinheit, wobei der zweite Flansch so angeordnet ist, daß beim Festziehen die Drehwerkzeugeinheit zwischen dem zweiten Flansch und dem äußeren Teil des ersten Flansches festgeklemmt wird;
dadurch gekennzeichnet, daß der genannte innere und der genannte äußere Teil über den vorgegebenen Winkel ohne gegenseitige axiale Bewegung relativ zueinander drehbar sind.
Die Erfindung wird anhand der Ansprüche und der Beschreibung in Verbindung mit den Zeichnungen erläutert, die die Erfindung beispielsweise beschreiben und in denen darstellen:
Fig. 1 eine senkrechte Schnittansicht eines unteren Teils eines motorisch angetriebenen Schleifwerkzeugs mit einer Schleifscheibe, die mittels einer Befestigungsvorrichtung einer Ausführungsform der Erfindung befestigt ist;
Fig. 2 eine vergrößerte Schnittansicht der Vorrichtung gemäß Fig. 1;
Fig. 3 einen Schnitt längs der Linie III/III in Fig. 1;
Fig. 4 einen Schnitt längs der Linie IV/IV in Fig. 2; und
Fig. 5 eine Vorderansicht eines unteren Teils eines motorbetriebenen Schleifwerkzeugs mit einer mittels einer herkömmlichen Vorrichtung befestigten Schleifscheibe.
Bezugnehmend auf Fig. 1 ist eine Schnittansicht eines unteren Teils eines tragbaren, motorbetriebenen Schleifwerkzeugs mit einem Gehäuse G gezeigt. Das Gehäuse G enthält ein Getriebegehäuse 1, in das hinein sich die Ausgangswelle 2 eines Motors (nicht dargestellt) erstreckt. Eine Spindel 4 ist mittels an dem Getriebegehäuse 1 angebrachten Lagern 5a und 5b drehbar gelagert und mittels Untersetzungsrädern 3 mit der Ausgangswelle 2 verbunden. Ein Ende der Spindel 4 erstreckt sich vom Boden des Getriebegehäuses 1 nach unten und ist mit einem Gewindeabschnitt 6 ausgebildet. Neben dem Gewindeabschnitt 6 ist ein Flanschabschnitt 4a ausgebildet und an seinen beiden, sich diametral gegenüberliegenden Seiten gemäß Fig. 3 abgeflacht.
Eine Vorrichtung zum Befestigen einer scheibenförmigen Schleifscheibe 7 enthält einen ersten Flansch 8 und einen zweiten Flansch 9. Der erste Flansch 8 ist axial verschiebbar auf der Spindel 4 angebracht und für eine Drehung mit der Spindel 4 in Eingriff mit dem Flanschbereich 4a. Der zweite Flansch 9 ist auf den Gewindeabschnitt 6 aufgeschraubt und enthält eine Mehrzahl von Löchern 10 zum Eingriff mit einem Schlüssel (nicht dargestellt), der den zweiten Flansch 9 dreht, um ihn zum Einklemmen der Schleifscheibe 7 zwischen dem ersten Flansch 8 und dem zweiten Flansch 9 festzuziehen.
Wie in Fig. 2 und 4 gezeigt, ist der erste Flansch 8 in einen becherförmigen inneren Teil 11 und einen ringförmigen äußeren Teil 12 unterteilt, die zwischen sich einen Raum zur Aufnahme eines ringförmigen Nadellagers 13 mit einer Mehrzahl von Nadelwalzen 13a bilden, die in radialer Richtung angeordnet und in Umfangsrichtung voneinander entfernt sind. Ein Paar von teilringförmigen Vorsprüngen 11a und ein Paar von dazu ähnlichen teilringförmigen Vorsprüngen 12a sind an dem inneren Teil 11 bzw. dem äußeren Teil 12 ausgebildet. Die ringförmigen Vorsprünge 11a und die ringförmigen Vorsprünge 12a erstrecken sich in axialer Richtung auf das äußere Teil 12 bzw. das innere Teil 11 zu und sind komplementär zueinander angeordnet. Das Paar der ringförmigen Vorsprünge 12a sowie das Paar der ringförmigen Vorsprünge 11a sind diametral zueinander in symmetrischer Weise angeordnet, um zwischen sich ein Paar sich entsprechender Zwischenräume zu bilden. Jeder der Vorsprünge 11a und 12a hat eine Umfangslänge kürzer als die jedes der Zwischenräume, so daß der äußere Teil 12 relativ zum inneren Teil 10 um ein vorbestimmtes Ausmaß verdreht werden kann. Wenn der äußere Teil 12 in einer Position ist, in der jeder des Paars ringförmiger Vorsprünge 12a an jedem der in Gegenuhrzeigerrichtung gemäß Fig. 4 angeordneten ringförmigen Vorsprünge 11a anliegt, ist ein Spalt bzw. Zwischenraum 14 zwischen jedem der ringförmigen Vorsprünge 12a und jedem der in Uhrzeigerrichtung davon angeordneten ringförmigen Vorsprünge 11a gebildet.
Der innere Teil 11 des ersten Flansches 8 weist an seinem oberen Bereich eine Ausnehmung 11b auf, die dem Flanschbereich 4a der Spindel entspricht und damit in Eingriff ist, so daß der innere Teil 11 zusammen mit der Spindel 4 drehbar ist. Weiter hat der innere Teil 11 einen flanschförmigen äußeren Umfangsbereich 11c und das Nadellager 13 ist zwischen den ringförmigen Vorspfiingen 11a und dem äußeren Umfangsbereich 11c aufgenommen.
Der äußere Teil 12 enthält einen Nabenbereich 12b und eine untere ebene Fläche 12e. Die Schleifscheibe 7 wird von dem Nabenbereich 12b gehalten, wobei ihre obere Fläche an der ebenen Fläche 12c anliegt.
Zwischen den äußeren Umfangsbereich 12c des inneren Teils 11 und die äußere Umfangsfläche des äußeren Teils 12 ist ein O-Ring 15 eingesetzt. Weiter ist ein Ring 16 aus Gummi zwischen den inneren Teil 11 und den äußeren Teil 12 an einer Stelle neben der Spindel 4 eingesetzt. Der O-Ring 15 und der Ring 16 dichten den zwischen dem inneren Teil 11 und dem äußeren Teil 12 ausgebildeten Zwischenraum nach außen ab, so daß ein Eindringen von Staub in den Zwischenraum verhindert ist. Der O-Ring 15 hat weiter die Funktion, ein Lösen des äußeren Teils 12 vom inneren Teil 11 zu verhindern.
Die Oberfläche des Gewindeabschnitts der Spindel 4 kann mit Tetrafluorethylen oder einer Teflonbeschichtung beschichtet sein, um die Reibungskraft mit dem zweiten Flansch 9 zu vermindern. Ähnlich kann die gesamte Oberfläche des zweiten Flansches 9 mit einer auf Molybdän basierenden Beschichtung versehen sein oder weich-nitriert sein, um die Reibungskraft zu vermindern.
Im folgenden wird die Funktion der beschriebenen Befestigungsvorrichtung erläutert. Wenn der erste Flansch 8 auf die Spindel 4 aufgesetzt ist, um in Folge des Eingriffs des Flanschabschnitts 4a der Spindel 4 mit der Ausnehmung 4b zusammen mit der Spindel 4 drehbar zu sein, wird die Schleifscheibe 7 axial auf der Spindel 4 über den Gewindeabschnitt 6 bewegt und auf den Nabenbereich 12b des äußeren Teils 12 des ersten Flansches 8 geschoben, wobei die obere Fläche an der unteren Fläche 12c des äußeren Teils 12 anliegt. Der zweite Flansch 9 wird anschließend auf den Gewindeabschnitt 6 aufgeschraubt und zum Befestigen bzw. Einklemmen der Drehscheibe zwischen dem ersten Flansch 8 und dem zweiten Flansch 9 mit einer erwünschten Kraft (Drehmoment) festgezogen.
Bei Beginn des Festziehens des zweiten Flansches 9 können der äußere Teil 12 des ersten Flansches 8 sowie die Schleifscheibe 7 sich mit dem zweiten Flansch 9 drehen. Die Drehung des äußeren Teils 12 wird aber verhindert, wenn der Vorsprung 12a des äußeren Teils 12 in Eingriff mit dem Vorsprung 11a des inneren Teils 11 gelangt, wie in Fig. 4 dargestellt, und der äußere Teil 12 kann sich dann nicht weiterdrehen. Deshalb kann die Schleifscheibe 7 zwischen dem äußeren Teil 12 des zweiten Flansches 9 und dem ersten Flansch 8 befestigt werden, wenn der zweite Flansch 9 weiter festgezogen wird.
Zum Auswechseln der Schleifscheibe 7 wird der zweite Flansch 9 in Gegenrichtung gedreht, um gelöst zu werden, und wird dann von der Spindel 4 abgenommen.
Wenn der zweite Flansch 9 zum Lösen in Gegenrichtung gedreht wird, kann die zum Lösen erforderliche Kraft (Drehmoment) wegen des Vorhandenseins des Nadellagers 13, das zwischen den inneren Teil 11 und den äußeren Teil 12 des ersten Flansches 8 eingesetzt ist, vermindert werden. Das Nadellager 13 vermindert somit die Reibungskraft zwischen dem inneren Teil 11 und dem äußeren Teil 12 des ersten Flansches 8, so daß sie kleiner wird als die zwischen dem äußeren Teil 12 und der Schleifscheibe 7 sowie der zwischen der Schleifscheibe 7 und dem zweiten Flansch 9. Daher können der äußere Teil 12, die Schleifscheibe 7 und der zweite Flansch 9 zusammen relativ zum inneren Teil 11 des ersten Flansches 8 zu Beginn der Rückwärtsdrehung des zweiten Flansches 9 gedreht werden. Folglich hängt die Drelikraft (Moment) von der Reibungskraft zwischen dem Gewindeabschnitt 6 der Spindel 4 und dem zweiten Flansch 9 und der Reibungskraft zwischen dem inneren Teil 11 und dem äußeren Teil 12 des ersten Flansches 8 ab und da diese Reibungskraft zwischen dem inneren Teil 11 und dem äußeren Teil 12 wegen der Rollreibung relativ klein ist, kann die Kraft (Drehmoment) zur Drehung des zweiten Flansches 9 vermindert werden.
Die folgenden experimentellen Ergebnisse wurden für die Vorrichtung der vorstehend beschriebenen Ausfiihrungsform im Vergleich mit der herkömmlichen Befestigungsvorrichtung im Hinblick auf das gleiche Festziehmoment erreicht: Festziehmoment: 500 kg-cm Beschriebene Ausführungsform Herkömmliche Vorrichtung Lösmoment Festziehmoment: 1000 kg-cm Beschriebene Ausführungsform Herkömmliche Vorrichtung Lösmoment Festziehmoment: 1200 kg-cm Beschriebene Ausführungsform Herkömmliche Vorrichtung Lösmoment
Ein noch besseres Ergebnis wurde durch Beschichtung der Oberfläche des Gewindeabschnitts 6 der Spindel 4 mit der Teflonbeschichtung und/oder Beschichtung der gesamten Oberfläche des zweiten Flansches 9 mit der Molybdän-basierenden Beschichtung oder durch Weichnitrieren des zweiten Flansches 9 zur Verminderung der Reibungskraft erzielt.
Bei der beschriebenen Ausführungsform ist das Nadelwalzenlager 13 zwischen dem inneren Teil 11 und dem äußeren Teil 12 des ersten Flansches 8 eingesetzt; es können jedoch auch jedwelche anderen Rollen- bzw. Walzenlager als das Nadellager 13 verwendet werden, um eine Drehung des äußeren Teils 12 relativ zu dem inneren Teil 11 zu ermöglichen.
Der Erfindung wurde unter Bezugnahlne auf bevorzugte Ausführungsformen beschrieben; Modifizierungen oder Änderungen können in einfacher Weise ausgeführt werden, ohne vom Erfindungsgedanken abzuweichen, der in den beigefügten Ansprüchen definiert ist.

Claims

1. Vorrichtung zum axialen Befestigen einer Drehwerkzeugeinheit (7) auf einer Spindel (4) eines motorbetriebenen Werkzeugs oder dergleichen, enthaltend:

einen an der Spindel (4) befestigbaren ersten Flansch (8) mit einem inneren Teil (11), der zusammen mit der Spindel (4) drehbar ist und einen äußeren Teil (12), der gegenüber dem inneren Teil (11) um die Längsachse der Spindel (4) drehbar ist, wobei der äußere Teil (12) eine Fläche (12c) aufweist zum Anlegen einer Seite der Drehwerkzeugeinheit (7); eine zwischen dem inneren und dem äußeren Teil (11, 12) angeordnete Eingriffsvorrichtung (11a, 12a) zum Begrenzen der Drehung des äußeren Teils (12) relativ zum inneren Teil (11) innerhalb eines vorgegebenen Winkels; und

einen auf einen Gewindeabschnitt (6) der Spindel (4) aufschraubbaren zweiten Flansch (9) mit einer Fläche zum Anlegen der anderen Seite der Drehwerkzeugeinheit (7), wobei der zweite Flansch (9) so angeordnet ist, daß beim Festziehen die Drehwerkzeugeinheit (7) zwischen dem zweiten Flansch (9) und dem äußeren Teil (12) des ersten Flansches (8) festgeklemmt wird;

dadurch gekennzeichnet, daß der genannte innere und der genannte äußere Teil (11, 12) über den vorgegebenen Winkel ohne gegenseitige axiale Bewegung relativ zueinander drehbar sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der der innere Teil (11) und der äußere Teil (12) relativ zueinander über ein Lager (13) drehbar sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, bei der die Eingriffseinrichtung erste und zweite Vorsprünge (11a, 12a) enthält, die am inneren Teil (11) bzw. am äußeren Teil (12) des ersten Flansches (8) ausgebildet sind und die ersten und zweiten Vorsprünge (11a, 12a) so ausgestaltet sind, daß zwischen ihnen in Umfangsrichtung ein Zwischenraum (14) vorhanden ist, um die begrenzte Drehbewegung des äußeren Teils (12) relativ zu dem inneren Teil (11) zuzulassen.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, bei der die Eingriffsvorrichtung ein Paar der genannten ersten Vorsprünge(11a) und ein Paar der genannten zweiten Vorsprünge (12a) enthält, die jeweils diametral einander gegenüberliegend angeordnet sind.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, bei der zwischen dem inneren Teil (11) und dem äußeren Teil (12) ein Zwischenraum zur Aufnahme des genannten Lagers (13) ausgebildet ist; und

die genannten ersten und zweiten Vorsprünge (11a, 12a) sich jeweils in den Zwischenraum an einer Stelle erstrecken, die sich radial innerhalb benachbart zum genannten Lager (13) befindet.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, bei der ein erstes und ein zweites federndes Dichtungselement (16, 15) zwischen dem genannten inneren Teil (11) und dem genannten äußeren Teil (12) an einer Stelle radial innerhalb der ersten und zweiten Vorsprünge (11a, 12a) bzw. an einer Stelle radial außerhalb des genannten Lagers (13) angeordnet sind, um den Zwischenraum gegenüber der Außenseite abzudichten.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3, 4, 5 oder 6, bei der der innere Teil (11) an seinem Umfang einen ringförmigen Flansch (11c) enthält, der sich zum äußeren Teil (12) erstreckt; und

das genannte Lager (13) zwischen dem Flansch (11c) und dem ersten Vorsprung (11a) aufgenommen ist.

8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassend eine Spindel (11) und wobei der genannte Gewindeabschnitt (6) der Spindel (4) mit Teflon oder dergleichen beschichtet ist, um die Reibungskraft zwischen dem Gewindeabschnitt (6) und dem zweiten Flansch (9) zu reduzieren.

9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Anlagefläche des zweiten Flansches (9) zur Reduktion der Reibungskraft mit Molybdän beschichtet oder weichnitriert ist.

10. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 9, bei der das Lager (13) ein Nadellager ist.