EP0231500B1

EP0231500B1 - Vorrichtung zum lösbaren Befestigen eines scheibenförmigen Werkzeugs

Info

Publication number: EP0231500B1
Application number: EP86117568A
Authority: EP
Inventors: Manfred Kirn; Werner Grammer
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1986-02-05
Filing date: 1986-12-17
Publication date: 1994-04-13
Anticipated expiration: 2006-12-17
Also published as: JP2562444B2; US4850154A; DE3689790D1; DE3603384A1; JPS6322205A; EP0231500A2; EP0231500A3

Description

Die Erfindung geht aus von einer Vorrichtung zum lösbaren Befestigen eines scheibenförmigen Werkzeugs nach der Gattung der unabhängigen Ansprüche 1 bzw. 18. Es ist schon eine solche Vorrichtung bekannt geworden, aus der DE-OS 29 37 045, bei der jedoch das Stützmittel in der Nutzung problematisch ist. Ein deformierbares Medium ist als Stützmittel zwischen zwei benachbarten, axial gegeneinander beweglichen Teilen - von denen eines dem Spannflansch zugeordnet ist - in einen von diesen Teilen mitgebildeten Hohlraum eingebracht. Beim Festspannen des scheibenförmigen Werkzeugs wird dieses Medium bis zur Grenze seiner Zusammendrückbarkeit zusammengepreßt. Für erleichtertes Lösen des Werkzeugs ist mindestens ein weiterer Wandabschnitt des genannten Hohlraums entgegen einer von der Reaktionskraft des zusammengedrückten Mediums nicht überwindbaren Rückhaltekraft willkürlich in eine den Hohlraum vergrößernde Lage bringbar. Das Medium kann sich dann entspannen, wodurch sich der Einspanndruck erheblich verringert. Handelt es sich bei dem verwendeten Medium um einen gummielastischen Körper, entsteht an dem zur Erweiterung des Hohlraums zu bewegenden Wandabschnitt eine erhebliche Reibung, die zum Entspannen überwunden werden muß. Außerdem unterliegt dieser gummielastische Körper an dieser Stelle einem hohen Verschleiß, weil sich die reibende Fläche immer weiter abradiert. Ist das Medium zähflüssig gibt es Dichtungsprobleme, weil Leckverluste sehr bald die Vorrichtung unwirksam machen. Für den rauhen Handwerksbetrieb, besonders beim Trennschleifereinsatz auf Baustellen, konnte sich diese Lösung deshalb nicht durchsetzen.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Vorrichtung mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche 1 bzw. 18 hat demgegenüber den Vorteil wesentlich leichtgängiger zu sein und einer geringeren Abnutzung zu unterliegen. Durch die Verwendung von Rollkörpern als Stützmittel können sehr feste Stahlteile für die Vorrichtung verwendet werden. Der Weg zum Lösen des Einspanndruckes für das scheibenförmige Werkzeug ist wesentlich geringer, weshalb die Spannflanschen vollständig entlastet werden können. Somit wird erstmals ein Wechsel des scheibenförmigen Werkzeugs wirklich ohne zusätzliches Handwerkzeug möglich.
Durch die in den abhängigen Ansprüchen 2-17, 25-28 bzw. 19-24 aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der in den Ansprüchen 1 bzw. 18 angegebenen Vorrichtung möglich. Besonders vorteilhaft, weil ohne Änderung bereits vorhandener Maschinen sofort einsetzbar, ist die mehrteilige Spannmutter, die einen Grundkörper und einen erfindungsgemäß bewegbaren Spannflansch umfaßt.
Aus der US-PS 4 350 463 ist eine Spannvorrichtung für Schneidwerkzeuge bekannt, die zwischen einem als Bolzenkopf ausgebildeten Flansch und der Stirnseite einer Spindel sitzen. Bei dieser Spannvorrichtung wird die Spannkraft einer mit dem Bolzenkopf verbundenen Stellschraube auf sich aneinander verdrängend, kniehebelartig abstützende Kugeln übertragen. Diese bewegen sich unter der Spannkraft quer zur Achse der Stellschraube. Die äußeren Kugeln stützen sich an einer Schrägfläche der Spindel ab und sind dabei in einer Querbohrung eines mit der Stellschraube verbundenen Teils geführt. Ihre Querbewegung wandeln sie in eine Bewegung des die Stellschraube tragenden Teils parallel zur Achse der Stellschraube um, wobei das Schneidwerkzeug festgespannt und formschlüssig festgehalten wird. Beim Drehen der Stellschraube bzw. des Bolzenkopfes entgegen der Spannrichtung läßt der Spanndruck auf die Kugeln nach. Diese bewegen sich selbsttätig zurück.
Die Stellschraube ist zum Erzeugen und Sichern des Spanndruckes notwendig, weil ohne sie die Kugeln aus ihrer Spannstellung entweichen können.
Zum Lösen und Spannen der Stellschraube sind erhebliche Kräfte erforderlich, so daß ein gesondertes Schraubwerkzeug benötigt wird. Außerdem ist der Spann- und Lösevorgang verhältnismäßig zeitaufwendig. Ein schlagartiges, schnelles Lösen der Spannvorrichtung ist nicht möglich.

Zeichnung

Mehrere Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Figur 1 eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung mit einer Arbeitsspindel einer Handwerkzeugmaschine, teilweise im Schnitt, Figur 2 eine zweite Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung am Ende einer Arbeitsspindel, im Schnitt, Figur 3 einen Schnitt III-III zu Figur 2, Figur 4 einen Schnitt IV-IV zu Figur 3, Figur 5 einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße, mehrteilige Spannmutter nach einem weiteren Ausführungsbeispiel, Figur 6 einen Schnitt VI-VI zu Figur 5, Figur 7 einen Schnitt VII-VII zu Figur 6, Figur 8 einen Schnitt VIII-VIII zu Figur 5, Figur 9 einen Schnitt durch eine erfindungsgemäße Vorrichtung nach einer weiteren Ausführungsform, mit einem Spannflansch, einem Antriebsrad für das Werkzeug und einer maschinenseitigen Sperre zum Lösen des scheibenförmigen Werkzeugs, Figur 10 eine Ansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels, teilweise geschnitten nach X-X in Figur 11, Figur 11 eine Draufsicht zu Figur 10 im Schnitt, Figur 12 einen Schnitt VII-VII zu Figur 10, Figur 13 einen Schnitt VIII-VIII zu Figur 11, Figur 14 eine Ansicht eines Spannflansches nach einer weiteren Ausführungsform mit Rollen als Stützelementen, Figur 15 eine Seitenansicht zu Figur 14 im Schnitt, Figur 16 eine Seitenansicht zu Figur 15, Figur 17 einen Schnitt XVII-XVII zu Figur 15, Figur 18 eine Teilansicht XVIII-XVIII zu Figur 15, Figur 19 eine Ansicht einer Spannmutter nach einer weiteren Ausführungsform mit Rollen und Figur 20 eine Seitenansicht zu Figur 19 im Schnitt.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

Im Ausführungsbeispiel nach Figur 1 ist eine Arbeitsspindel 1 mit einem Gewindezapfen 2 und einem Bund 3 versehen. In eine zentrische, axial verlaufende Bohrung 4 der Arbeitsspindel 1 ist eine Schraubenfeder 5 eingesetzt. In den vorderen Teil dieser Bohrung 4 ist eine Buchse 6 zusammen mit einem Stift 7 eingepreßt. Dabei hat der Stift im innern der Bohrung 4 einen Kopf 8 und außerhalb eine Betätigungshandhabe 9. Eine Querbohrung 10 im Gewindezapfen 2 schneidet die Bohrung 4. Diese Querbohrung 10 dient drei Kugeln 11, 11' als Führung. Die mittlere dieser drei, Kugel 11', wird durch die Schraubenfeder 5 gegen den Kopf 8 des Stiftes 7 gedrückt. Sie fluchtet dabei sowohl mit der Bohrung 4 als auch mit der Querbohrung 10. Beiderseits dieser mittleren Kugel 11' liegen die beiden anderen Kugeln 11 in der Querbohrung 10. Sie überragen den Mantel des Gewindezapfens 2 mit etwa knapp der Hälfte ihres Durchmessers. Ein an dieser Stelle den Gewindezapfen 2 umschließender, topfförmiger Spannflansch 12 hält die Kugeln 11, 11' in der Querbohrung 10. Die äußeren Kugeln 11 liegen dabei an einer Kegelfläche 13 im Spannflansch 12 an. Dieser Spannflansch 12 ist somit axial abgestützt und bietet mit seiner Stirnfläche 14 einer Schleifscheibe 15 eine feste Anlage. Eine auf den Gewindezapfen 2 aufgeschraubte Spannmutter 16 dient zum Festspannen der Schleifscheibe 15.
Nachdem der Gewindezapfen 2 Rechtsgewinde trägt, genügt es, die Spannmutter 16 mit der Hand festzuziehen. Das eigentliche Spannen erfolgt dann beim Schleifen mit der rechtsherum drehenden Schleifscheibe 15. Zum Lösen des Spanndrucks für das Wechseln der Schleifscheibe 15 drückt der Bedienende den Stift 7 ein. Damit drückt er die mittlere Kugel 11' ein Stück weit in den Raum, in den die Schraubenfeder 5 eingelegt ist. Die äußeren Kugeln 11 können dann den Druck des Spannflansches 12, der durch die Kegelfläche 13 auf sie wirkt, zur Mitte der Arbeitsspindel hin ausweichen. Damit wird die Spannmutter 16 so locker, daß sie der Bedienende von Hand abschrauben kann.
Das Ausführungsbeispiel nach den Figuren 2 bis 4 zeigt eine Vorrichtung, die nach dem gleichen Prinzip wie die nach Figur 1 arbeitet. Eine Arbeitsspindel 17 hat einen Kopf 18 und daran einen Gewindezapfen 19. Der Kopf 18 ist mit zwei sich schneidenden Bohrungen 20 und 21 quer durchbohrt. Die Bohrung 20 hat gleichbleibenden Durchmesser und nimmt fünf Kugeln 11, 11' auf. Die mittlere dieser, Kugel 11', liegt direkt in der Achse der Arbeitsspindel 17. Die Bohrung 21 ist im Durchmesser angestuft. Ein Teil der Bohrung 21 nimmt eine Schraubenfeder 22 auf und dient der mittleren Kugel 11' als Ausweichraum. Der andere Teil der Bohrung 21 hat einen kleineren Durchmesser und außen eine Senkung 23. In ihn ist ein Stift 24 eingeführt, dessen innere Stirnfläche der mittleren Kugel 11' gegenüber steht. Durch die Bohrung mit dem kleinen Durchmesser (21) kann die Kugel 11' aus der Bohrung 20 etwas ausweichen, so daß diese mit den anderen Kugeln 11 in der Bohrung 20 nicht ganz fluchtet. Dies ergibt eine Sicherung gegen unbeabsichtigtes Lösen bei Erschütterungen. Ein Kopf 25 des Stiftes 24 ist so bemessen, daß er in die Einsenkung 23 eintauchen kann. Der Kopf 18 hat einen Bund 26 direkt anschließend an die Bohrungen 20 und 21. Eine Spannhülse 27 umschließt den Kopf 18 vor dem Bund 26. Ihre eine ringförmige Stirnfläche liegt an einer zu spannenden Schleifscheibe 29 an. In die andere ringförmige Stirnfläche 30 der Spannhülse 27 sind zwei Kugeltaschen 31, eine Federtasche 32 und eine abgestufte Tasche 33 eingearbeitet. Der größere Teil der Tasche 33 dient dabei der Aufnahme des Kopfes 25, der kleinere dem Durchgriff zum Stift 24, um diesen von außen her betätigen zu können. Auf den Gewindezapfen 19 ist eine Spannmutter 34 aufgeschraubt, die mit ihrem Flansch 35 die Schleifscheibe 29 gegen die Spannhülse 27 festspannt. Die Kugeltaschen 31 haben schräge Stützflächen 36.
In der Normalstellung befinden sich die Kugeln 11, 11' in einer Reihe innerhalb der Bohrung 20. Die äußeren Kugeln 11 liegen an den schrägen Stützflächen 36 in den Kugeltaschen 21 an. Sie werden dabei abgestützt durch die übrigen Kugeln 11. So stützen die äußeren Kugeln 11 die Spannhülse 27 gegen den Spanndruck des Flansches 35 der Spannmutter 34 ab. Zum Festspannen der Schleifscheibe 29 genügt es auch hier, die Spannmutter 34 mit der Hand aufzuschrauben und anzuziehen. Das Festziehen erfolgt zu Beginn des Schleifens. Soll die Schleifscheibe 29 ausgewechselt werden, so drückt man mittels des Stiftes 24 und gegen die Wirkung der Schraubenfeder 22 die mittlere Kugeln 11' aus der Bohrung 20 so weit in die Bohrung 21 hinein, daß die äußeren Kugeln 11 in die Bohrung 20 hinein dem Spanndruck der Spannhülse 27 ausweichen können. Nach Lösen des Spanndruckes auf diese Weise, läßt sich die Spannmutter 34 leicht auch wieder mit der Hand lösen. Es bedarf zum Schleifscheibenwechsel also auch hier keines zusätzlichen Werkzeugs mehr.
Im Ausführungsbeispiel nach den Figuren 5 bis 8 ist eine erfindungsgemäß ausgebildete Spannmutter 37 gezeigt und beschrieben. Ein Grundkörper 38 ist mit drei Radialbohrungen 39 versehen. Diese Radialbohrungen 39 sind zur Aufnahme je eines Kugelpaares mit einer äußeren Kugel 40 und einer inneren Kugel 41 bestimmt. Durch einen axial gerichteten, ringförmigen Einstich 42 in den Flanschteil des Grundkörpers 38 ist der innere Teil der Radialbohrungen 39 halb offen. Dabei ist der Einstich 42 direkt an einen Nabenteil 43 des Grundkörpers 38 anschließend gelegt. Eine Axialbohrung des Grundkörpers 38 hat ein Muttergewinde 44. Der Nabenteil 43 trägt einen Spannflansch 45, der durch einen Ring 46 auf diesem Nabenteil 43 mit Axialspiel gesichert ist. Der Ring 46 ist fest aufgepreßt auf den Nabenteil 43. Der Spannflansch 45 hat eine Nabe 47, in die drei Taschen 48 mit Schrägflächen 49 eingearbeitet sind. Diese Taschen stimmen in ihrer Lage überein mit den Radialbohrungen 39, so daß die inneren Kugeln 41 an den Schrägflächen 49 in den Taschen 48 anliegen können. An den äußeren Teil der Radialbohrungen 39 schließen sich Taschen 50 an, die am Umfang des Grundkörpers 38 von den Radialbohrungen 39 ausgehend, in Löserichtung der Spannmutter 37 verlaufend eingearbeitet sind. Diese Taschen 50 können die äußeren Kugeln 40 aufnehmen. In ihnen liegen Federn 51, die die äußeren Kugeln 40 stets in ihrer jeweiligen Radialbohrung 39 zu halten suchen. Ein Ring 52 umschließt sowohl den Grundkörper 38 als auch den Spannflansch 45 und ist mit einer Kugelrinne 53 versehen. Der Ring 52 mit der Kugelrinne 53 dient auch der Führung der äußeren Kugeln 40, die damit zugleich auch den Ring 52 axial sichern.
Das Festspannen erfolgt in der bereits zu den vorhergehenden Ausführungsbeispielen geschilderten Weise aber gegen einen normalen Spannflansch der Arbeitsspindel 1 oder 17. Dabei wird der Spannflansch 45 der Spannmutter 37 durch die inneren Kugeln 41 an seinen Schrägflächen 49 abgestützt. Die äußeren Kugeln 40 stützen die inneren Kugeln 41 und stützen sich dabei am Ring 52 ab. Zum Lösen der Spannverbindung wird der Ring 52 in Löserichtung gedreht. Dabei werden die Kugeln 40 gegen die Wirkung der Federn 51 in die Taschen 50 hineingerollt und geben so die inneren Kugeln 41 frei. Dabei entfallen diese als Stütze für den Spannflansch 45 und dieser wird vom Spanndruck entlastet. Die Spannmutter 37 kann so leicht von Hand von der Arbeitsspindel abgeschraubt werden. Am Ende nehmen die Kugeln 40 und 41 unter der Wirkung der Federn 51 wieder ihre Spannstellung ein. Ein Ausführungsbeispiel nach Figur 9 zeigt analog zum mehrteiligen Spannfutter 37 auf einer Arbeitsspindel 54 einen mehrteiligen Spannflansch 55. Ein Grundkörper 56 ist fest verbunden mit der Arbeitsspindel 54 und zusätzlich durch einen Sprengring 57 axial abgestützt. Der Grundkörper 56 ist prinzipiell so aufgebaut wie der Grundkörper 38. Er besitzt drei Radialbohrungen 58 in denen wieder äußere Kugeln 40 und innere Kugeln 41 geführt sind. Auch hier ist der innere Teil der Radialbohrungen 58 durch einen Einstich 59 geöffnet, so daß dort die inneren Kugeln 41 herausragen können. In den Einstich 59 ragt eine Nabe 60 eines Stützflansches 61, der mit einer Spannhülse 62 zusammen auf eine hier nicht dargestellte Schleifscheibe ähnlich 15/29 einwirkt. Der Stützflansch 61 und die Spannhülse 62 sind fest miteinander verbunden. Außerdem trägt die Spannhülse 62 noch ein Kegelzahnrad 63 für den Antrieb der Schleifscheibe. Schließlich trägt die Spannscheibe 62 ein Kugellager 64, über das sie im Gehäuse der Handwerkzeugmaschine gelagert ist. Der Grundkörper 56 besitzt an seinem Außenumfang Taschen 65. Diese sind von den Radialbohrungen 58 ausgehend in Löserichtung verlaufend eingearbeitet und so bemessen, daß sie die äußeren Kugeln 40 aufnehmen können. Auch in diese Taschen 65 sind Federn 51 eingelegt, die die äußeren Kugeln 40 stets in ihrer jeweiligen Radialbohrung 58 zu halten suchen. Ein Ring 66 umschließt sowohl den Grundkörper 56 als auch den Stützflansch 61 und ist mit einer Kugelrinne 67 versehen. Außerdem besitzt er einen Kegelzahnkranz 68. Selbstverständlich können anstelle des Kegelzahnkranzes auch nur eine oder mehrere Nuten eingearbeitet sein. Diesem Kegelzahnkranz 68 oder den Nuten ist ein im Maschinengehäuse gelagerter Feststeller 69 gegenübergestellt. In die Nabe 60 des Stützflansches 61 sind wie bei der mehrteiligen Spannmutter 37 Taschen 70 mit schrägen Stützflächen 71 eingearbeitet, die den inneren Kugeln 41 zugeordnet sind.
Das Spannen einer Schleifscheibe 15/29 geschieht wie bereits früher beschrieben hier durch Aufschrauben einer einfachen Spannmutter mit einem entsprechenden Flansch von Hand. Die Spannmutter wird auch von Hand soweit wie möglich festgezogen. Das richtige Festspannen geschieht durch den Betrieb der Schleifscheibe bei der ersten Belastung. Zum Lösen der Spannverbindung für einen Schleifscheibenwechsel wird der Feststeller 69 in die Verzahnung des Kegelzahnkranzes 68 eingerückt und so der Ring 66 festgelegt. Der Bedienende dreht nun die Schleifscheibe 15/29 entgegen ihrer Arbeitsrichtung. Dadurch rollen die äußeren Kugeln 40 gegen die Wirkung der Federn 51 in die Taschen 65, wie es zum vorhergehenden Ausführungsbeispiel mit den Taschen 50 ausführlich beschrieben ist. Die inneren Kugeln 41 können in den durch die äußeren Kugeln 40 freigemachten Raum ausweichen und so ihre Stützfunktion für den Stützflansch 61 aufgeben. Der Spanndruck fällt weg und die Spannmutter kann von Hand wieder gelöst werden.
Eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung unter Verwendung von Kugeln als Rollkörper zeigen die Figuren 10 bis 13. Auf einer nur strichpunktiert angedeuteten Arbeitspindel 72 ist ein Stützflansch 73 befestigt. Dieser besitzt wie in den vorhergehenden Ausführungsbeispielen gezeigt drei um 120° gegeneinander versetzte Taschen 74 mit schrägen Stützflächen 75. Auf einer Nabe 76 trägt der Stützflansch 73 einen Spannflansch 77, der mittels eines Sicherungsringes 78 mit Axialspiel dort gehalten ist. Der Spannflansch 77 besitzt den Taschen 74 im Stützflansch 73 gegenübergestellte Radialbohrungen 79. Diese nehmen wie bereits vorstehend geschildert Kugeln 40 und 41 auf. Die Radialbohrungen 79 sind innen zu den Taschen 74 hin, außen zur entgegengesetzten Stirnfläche des Spannflansches 77 hin seitlich geöffnet. So wird den inneren Kugeln 41 ein Austreten zu den Taschen 74, den äußeren Kugeln 40 ein Austreten in entgegengesetzter Richtung ermöglicht. Ein profilierter Ring 80 umschließt den Spannflansch 77. Er übergreift auch die Stirnseite des Spannflansches 77 zu der hin die Radialbohrungen 79 für die äußeren Kugeln 40 geöffnet sind und dient diesen äußeren Kugeln 40 als Anschlag. Schrauben 81 sind in Gewindebohrungen 82 im Stirnflansch des Ringes 80 eingeschraubt. Sie durchgreifen Durchgangsbohrungen 83 und Senkungen 84 im Spannflansch 77, wobei in die Senkungen 84 unter die Köpfe der Schrauben 81 Schraubenfedern 85 eingebracht sind. Die Schraubenfedern 85 suchen so den Ring 80 in axialer Richtung stets am Spannflansch 77 anliegend zu halten. In die Stirnfläche des Spannflansches 77, in die auch die Senkungen 84 eingebracht sind, sind zwei in diagonaler Richtung verlaufende Nuten 86 eingearbeitet. In sie kann eine nur mit ihren Enden strichpunktiert angedeutete Gabel 87 eintauchen, die auch an einem Stirnrand 88 des Ringes 80 anliegen kann. Die Innenfläche des Ringes 80 ist abgestuft bei 89. Die entstandene innere Zylinderfläche hat axial verlaufende Rinnen 90. Diese nehmen in Spannstellung der Vorrichtung die äußeren Kugeln 40. Die so entstandene äußere Zylinderfläche 91 läßt in Lösestellung des Ringes 80 den äußeren Kugeln 40 Spiel, um dem Spanndruck auszuweichen, der durch die inneren Kugeln 41 auf sie wirkt.
Auch bei dieser Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung erfolgt das Festspannen einer Schleifscheibe nach dem Aufschrauben einer Spannmutter auf die Arbeitsspindel 72 und Festziehen dieser Spannmutter von Hand, durch die Arbeitsbelastung der Schleifscheibe zu Beginn des ersten Schleifvorganges.
Um die Schleifscheibe zu wechseln drückt man die Gabel 87 an den Rand 88 und die diesem benachbarte Stirnfläche des Spannflansches 77. Nun dreht man die Schleifscheibe so lange, bis die Nuten 86 den Enden der Gabel 87 gegenüberliegen. Die Gabelenden können nun in die Nuten 86 einfallen. Sie verdrängen dabei den Ring 80 in axialer Richtung gegen die Wirkung der Schraubenfedern 85. Dabei rollen die äußeren Kugeln 40 zunächst weg von ihrer Anlagefläche am Stützflansch 73, wodurch die inneren Kugeln 41 bereits dem Spanndruck der Stützfläche 75 etwas ausweichen können. Sobald die Stufe 89 im Ring 80 an den äußeren Kugeln 40 vorbeibewegt ist, hat diese so viel Ausweichraum, daß der Spanndruck durch ausweichen auch der inneren Kugeln 41 völlig aufgehoben werden kann. Die Spannmutter läßt sich nun leicht mit der Hand lösen.
Im nächsten Ausführungsbeispiel nach den Figuren 14 bis 18 sind als Rollkörper Rollen eingesetzt. In dieser Version mit einem mehrteiligen Spannflansch 92 sind ein Grundkörper 93 und ein mit diesem Grundkörper 93 verdrehungssicher aber mit Axialspiel verbundener Flansch 94 über zwei Rollenkäfige 95 mit Rollen 96 und eine zwischen diese Rollenkäfige 95 eingefügte Scheibe 97 gegeneinander abgestützt. In die den Rollen 96 zugewendete Stirnfläche des Grund körpers 93 sind eine der Anzahl der Rollen 96 entsprechende Anzahl von Taschen 98 mit Schrägflächen 99 eingearbeitet. Der Grundkörper 93 besitzt an einem Bund 100 Vorsprünge 101, die in entsprechende Ausnehmungen 102 im Flansch 94 eingreifen. Die durch diese Vorsprünge 101 und die Flanschteile neben den Ausnehmungen 102 gebildete, zylindrische Innenfläche ist mit einer Nut 103 versehen, in die ein Federring 104 eingreift. Der Federring 104 ist mindestens um das Axialspiel des Flansches 94 gegenüber dem Grundkörper 93 schmaler als die Nut 103. Er hält so die beiden Teile in axialer Richtung zusammen, ohne die Wirkung des Spannflanches 92 zu behindern. Mit der Scheibe 97 ist ein Ring 105 fest verbunden, der sowohl den Grundkörper 93 als auch den Flansch 94 umfaßt. Entsprechende Nuten im Grundkörper 93 und im Flansch 94 nehmen Dichtringe 106 auf, die die Rollenkäfige 95 vor Verschmutzung schützen. Eine Abdeckscheibe 107 dient als Sichtblende, um die Vorsprünge 101 und die Ausnehmungen 102 abzudecken. Mindestens eine Feder 108 drängt den Rollenkäfig 95, der mit den Taschen 98 zusammenwirken kann, drehend in eine Einschaltstellung zu einem Anschlag 109 hin. Dieser Anschlag 109 ist fest verbunden mit dem Grundkörper 93, der auch ein Widerlager 110 für die Feder 108 trägt. Eine Arbeitsspindel 111, die den Grundkörper 93 trägt, ist nur strichpunktiert angedeutet. Das Festspannen einer Schleifscheibe 15/29 mit diesem Spannflansch 92 geschieht ebenfalls in der schon mehrfach beschriebenen Weise ohne Werkzeug. Im Spannzustand stützen sich alle Rollen 96 an ebenen, senkrecht zur Drehachse stehenden Teilen der ihnen zugeordneten Stirnflächen ab (Figuren 15 und 17). Soll die Schleifscheibe ausgewechselt werden, so dreht man bei stillstehender Schleifscheibe den Ring 105 in Löserichtung (Pfeil 112). Dabei rollen die Rollen 96, die den Taschen 98 zugeordnet sind, solange auf den ebenen Teilen der Stirnfläche des Grundkörpers 93 ab, bis sie die Schrägflächen 99 erreichen. Beim Eintreten der Rollen in die Taschen 98 wird der Spanndruck für die Schleifscheibe aufgehoben. Die Spannmutter kann von Hand wieder gelöst und abgeschraubt werden.
Nach dem gleichen Prinzip wie der vorbeschriebene, mehrteilige Spannflansch 92, ist eine Spannmutter 113 aufgebaut. Ein Grundkörper 114 besitzt ein Muttergewinde 115. Die Nabe des Grundkörpers 114 ist an ihrem Ende beidseitig abgeflacht und hat einander parallel gegenüberliegende Flächen 116. Auf dieses Ende ist ein Spannflansch 117 mit einer entsprechenden zentralen Ausnehmung mit zueinander parallelen Flächen 118 aufgeschoben. Daraus ergibt sich ein Drehformschluß zwischen dem Grundkörper 114 und dem Spannflansch 117. Ein noch auf die Nabe des Grundkörpers 114 aufgepreßter Klemmring 119 hält den Grundkörper 114 und den Spannflansch 117 so zusammen, daß ein für den Spannvorgang ausreichendes Axialspiel zwischen den beiden Teilen bleibt. Zwischen den Flansch 120 des Grundkörpers 114 und dem Spannflansch 117 sind ebenfalls zwei Rollenkäfige 95 mit Rollen 96 und eine Scheibe 97 eingesetzt. Die Taschen 98 mit den Schrägflächen 99, die Feder 108, der Anschlag 109 und das Widerlager 110 sind identisch denen im Spannflansch 92. Dabei können die Taschen usw. sowohl am Grundkörper 114 als auch am Spannflansch 117 angebracht sein. Vorteilhafterweise ist der Grundkörper 114 sicherheitshalber mit Stiftlöchern 121 versehen, die ein Lösen mit Werkzeug möglich machen, falls Rost oder dergleichen Schäden das Lösen erschweren sollten. Die Scheibe 97 ist hier mit einem Ring 122 fest verbunden. Dieser Ring 122 übergreift nur den Flansch 120, die Scheibe 97 und die Rollenkäfige 95 mit den Rollen 96. Die Funktion dieser Spannmutter 113 entspricht der des Spannflansches 92. Sie hat demgegenüber aber den Vorteil, zur Nachrüstung bereits vorhandener Maschinen sofort einsetzbar zu sein.

Claims

Vorrichtung zum lösbaren Befestigen eines scheibenförmigen Werkzeugs (15, 29) auf einer Arbeitsspindel (1, 17, 54) mit zwei am Werkzeug (15, 29) kraftschlüssig anliegenden Flanschen (12, 16, 27, 35, 45, 55, 77), von denen einer einen Spannflansch (12, 27, 45, 55, 77) bildet, der - mit Hilfe eines Betätigungsgliedes (7, 24, 52, 66, 80) - durch Freigabe eines ihn gegen axiales Verschieben auf der Arbeitsspindel (1, 17, 54) sichernden Stützmittels (11, 41) vom Einspanndruck für das Werkzeug (15, 29) entlastbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß in einen Raum zwischen der Arbeitsspindel (1, 17) oder einem mit dieser axial unverschiebbar verbundenen Zwischenstück (38, 56, 73) und dem Spannflansch (12, 27, 45, 55, 77) eingebrachte Stützmittel in Gestalt mindestens eines ersten und zweiten Rollkörpers (11, 11', 40, 41) quer zu ihrer Stützrichtung in einen Ausweichraum (4, 10, 20, 21, 39, 50, 58, 65) bewegbar sind, wobei die Rollkörper (11, 11', 40, 41) in einer Querbohrung (10, 20, 39, 58, 79) der Arbeitsspindel (1, 17) oder des Zwischenstücks (38, 56, 73) geführt sind, von denen der mindestens eine erste Rollkörper (11, 41) in seiner Stützstellung an einer zur Spannebene geneigten Fläche (13, 36, 49, 71, 75) des Spannflansches (12, 27, 45, 61, 73) anliegt und der mindestens eine zweite Rollkörper (11', 40) den mindestens einen ersten Rollkörper (11, 41) in seiner Stützstellung abstützt, wobei der mindestens eine zweite Rollkörper (11', 40) je einer Ausweichbohrung (4, 21, 50) gegenübergestellt ist und - Zum Lösen des Einspanndruckes von Hand, mit dem Betätigungsglied (7, 24, 52, 66, 80), insbesondere von außen ohne Hilfswerkzeug, - in die Ausweichbohrung (4, 21, 50) gegen die Wirkung einer Feder (5, 22, 85) aus seiner Abstutzstellung für einen der mindestens einen ersten Rollkörper (11, 41) hineingedrängt werden kann, um so zumindest einen Teil des von ihm bis dahin besetzten Raums als Ausweichraum für den von ihm zuvor abgestutzten mindestens einen ersten Rollkörper (11, 41) freizugeben.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rollkörper (11, 40, 41, 96) unter die Wirkung mindestens einer Feder (5, 22, 51, 85, 108) gestellt sind, die sie stets in ihre Stutzstellung drängt und daß der Hohlraum eine Querbohrung (10, 20, 39, 58, 79) ist.
Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß mittels eines von außen her betätigbaren Entspannstiftes (7, 24) der ihm benachbarte Rollkörper (11) in Gestalt einer Kugel (40, 41) oder einer Rolle (96) in die ihm benachbarte Ausweichbohrung (4, 21) bewegbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 3., dadurch gekennzeichnet, daß die Ausweichbohrung eine Axialbohrung (4) in der Arbeitsspindel (1) ist, die mit einem gleichgerichteten Entspannstift (7) und einer diesen führenden anderen Axialbohrung (4) fluchtet.
Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausweichbohrung eine Radialbohrung (21) in der Arbeitsspindel (17) ist, die mit einem gleichgerichteten Entspannstift (24) und einer diesen führenden anderen Radialbohrung (21, 23) fluchtet.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die geneigte Fläche (36, 49, 71, 75) an einem der Spannflanschen (27, 45, 61, 73) in einer Tasche (31, 48, 70, 74) in diesem Spannflansch (27, 45, 61, 73) ausgebildet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Spannflansch (27, 45, 61, 73) mehrere Taschen (31, 48, 70, 74) mit einer geneigten Fläche (36, 49, 71, 75) und entsprechend die Arbeitsspindel (17) oder das fest mit ihr verbundene Zwischenstück (38, 56, 77) mehrere Querbohrungen (20, 39, 58, 79) mit Stützkugeln (11, 40, 41) hat.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß einer der Spannflanschen ein Teil einer mehrteiligen Spannmutter (37) ist, die aus einem Grundkörper (38) mit einem Muttergewinde (44), einem von einem Nabenteil (43) dieses Grundkörpers (38) getragenen Spannflansch (45), einem Ring (46) zum Zusammenhalten des Grundkörpers (38) und des Spannflansches (45), einem den Grundkörper (38) und den Spannflansch (45) umschließenden Ring (52) mit einer Kugelrinne (53) in seiner zylindrischen Innenfläche und mindestens drei Kugelpaaren (40, 41) besteht.
Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Grundkörper (38) drei um 120° versetzte Radialbohrungen (39) zur radialen Führung der drei Kugelpaare (40, 41) und anschließend an diese Radialbohrungen (39) drei in Umfangsrichtung des Grundkörpers (38) verlaufende, in Löserichtung der Spannmutter (37) zur Aufnahme der äußeren Kugeln (40) der Kugelpaare (40, 41) geeignete Taschen (50) hat, daß der Spannflansch (45) einen Nabe (57) hat, die in einen ringförmigen, an den den Spannflansch (45) tragen Nabenteil (43) des Grundkörpers (38) anschließenden Einstich (42) eingreift und mit Taschen (48) mit einer zur Spannebene geneigten Fläche (49) zur Aufnahme der inneren Kugeln (41) der Kugelpaare (40) versehen ist.
Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß in die in Umfangsrichtung im Grundkörper (38) verlaufenden Taschen (50) Federn (51) eingelegt sind, die die äußeren Kugeln (40) stets in ihre Spannstellung drängen.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein auf einer Arbeitsspindel (54) befestigter Spannflansch (55) analog zur mehrteiligen Spannmutter (37) nach Anspruch 9 mehrteilig ausgebildet ist und aus einem Grundkörper (56), einem Spannflansch (61), einem diese beiden Teile zusammenhaltenden und umschließenden Ring (66) mit einer Kugelrinne (67) in seiner zylindrischen Innenfläche, und mit mindestens drei Kugelpaaren (40, 41) besteht.
Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Grundkörper (56) drei um 120° versetzte Radialbohrungen (58) zur radialen Führung der drei Kugelpaare (40, 41) und anschließend an diese Radialbohrungen (58) drei in Umfangsrichtung des Grundkörpers (56) verlaufende, in Löserichtung gerichtete, zur Aufnahme der äußeren Kugeln (40) der Kugelpaare (40, 41) geeignete Taschen (65) hat, daß der Spannflansch (61) eine Nabe (60) hat, die in einen ringförmigen Einstich (59) im Grundkörper (56) eingreift und mit Taschen (70) mit einer zur Spannebene geneigten Fläche (71) zur Aufnahme der inneren Kugeln (41) der Kugelpaare (40, 41) versehen ist.
Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß in die in Umfangsrichtung im Grundkörper (56) verlaufende Taschen (65) Federn (51) eingelegt sind, die die äußeren Kugeln (40) stets in ihre Sperrstellung drängen.
Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Grundkörper einstückig mit der Arbeitsspindel ausgebildet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Grundkörper (56) auf eine Arbeitsspindel (54) aufgepreßt ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Arbeitsspindel (54) in einem zweiteiligen Spannflansch mit einer den eigentlichen Spannflansch bildenden Hülse (62) und einem auf diese Hülse (62) aufgeschobenen Stützflansch (61) gelagert ist, daß die Hülse (62) ihrerseits in einem Kugellager (64) gelagert ist und ein Antriebsrad (63) für den Drehantrieb des Werkzeugs trägt, daß der Stützflansch (61) mehrere Taschen (70) mit einer zur Spannebene geneigten Fläche (71) hat, daß dem Stützflansch (61) ein Zwischenstück (56) zugeordnet ist, das axial nicht verschiebbar auf der Arbeitsspindel (54) befestigt ist und entsprechend den Taschen (70) im Stützflansch (61) mehrere Radialbohrungen (58) zur Führung von eben so vielen Kugelpaaren (40, 41) hat, von denen die äußeren Kugeln (40) in in Umfangsrichtung im äußeren Mantel des Zwischenstücks (56) angeordnete, in Löserichtung verlaufende Taschen (65) eintreten können und die inneren Kugeln (41) den Taschen (70) mit den geneigten Flächen (71) im Stützflansch (61) zugeordnet sind, und daß das Zwischenstück (56) und der Stützflansch (61) von einem Ring (66) umgeben sind, der in seiner zylindrischen Innenfläche eine Kugelrinne (67) zur Führung der äußeren Kugeln (40) der Kugelpaare (40, 41) hat.
Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Ring (66) mit Kerben (68) versehen ist, in die ein Sperrglied (69) eingreifen kann, das manuell betätigbar ist.
Vorrichtung zum lösbaren Befestigen eines Scheibenförmigen Werkzeugs auf einer Arbeitsspindel (111) mit zwei am Werkzeug anliegenden Flanschen (98, 117), von denen einer einen Spannflansch (92, 117) bildet, der - mit Hilfe eines Betätigungsgliedes (105, 122) - durch Freigabe eines ihn gegen axiales Verschieben auf der Arbeitsspindel (111) sichernden Stützmittels (96) vom Einspanndruck für das Werkzeug entlastbar ist,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Stützmittel Rollen (96) in einem Rollenkäfig (95) sind, die als Axiallager angeordnet sind, zwischen axial gegeneinander verdrehbaren und verschiebbaren Teilen (93, 94, 97, 114, 117) eines Spannflansches (92, 117) oder einer Spannmutter (113), wobei als Ausweichraum radial verlaufende Vertiefungen (98) in der Stirnfläche von wenigstens einem der verdrehbaren und verschiebbaren Teile (93, 94, 97, 114, 117) mit einer schrägen Ein- bzw. Auslauffläche (99) dienen, die in gleicher Anzahl und Teilung vorhanden sind wie die Rollen (96).
Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß der Spannflansch (92) aus einem Grundkörper (93) mit einer ringförmigen Stirnfläche in die radial verlaufende Vertiefungen (98) mit schräger Anlauffläche (99) eingearbeitet sind, und mit einem Flansch (94) mit zwei ebenen Stirnflächen, einer Scheibe (97) mit zwei ebenen Stirnflächen zwischen dem Grundkörper (93) und dem Flansch (94), zwei Axialrollenlagern (95/96), je eines zwischen dem Flansch (94) uni der Scheibe (97) und der Scheibe (97) und dem Grundkörper (93), und einem äußeren, sowohl in Grundkörper (93) als auch den Flansch (94) und die zwischen diesen angeordneten Teile (95, 96, 97) umschließenden Ring (105) besteht, wobei letzterer fest verbunden ist mit der Scheibe (97).
Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß der Grundkörper (93) und der Flansch (94) mit Vorsprüngen (101) und entsprechenden Ausnehmungen (102) für diese Vorsprünge (101) axial ineinander greifen, daß in die von den Vorsprüngen (101) und den Feldern zwischen den Ausnehmungen (102) gebildete, zylindrische Innenfläche eine Ringnut (103) eingebracht ist und daß in dieser Nut (103) ein schmalerer Federring (104) eingelegt ist, der so den Grundkörper (93) und den Flansch (94) mit Axialspiel zusammenhält.
Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß der Grundkörper (93) und der Spannflansch (94) mit Dichtringen (106) versehen sind, die den Innenraum mit der Scheibe (97) und den Axialrollenlagern (95/96) abdichten.
Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß dem Axialrollenlager (95/96) das an der Stirnfläche mit den radial verlaufenden Vertiefungen (98) anliegt, eine drehend auf das Axialrollenlager einwirkende Feder (108) zugeordnet ist, nie ihr Widerlager (110) an dem Grundkörper (93) mit den Vertiefungen (98) hat, und daß die Drehbewegung des Axialrollenlagers (95/96) in Richtung der Wirkung dieser Feder (108) durch einen Anschlag (109) des Grundkörpers (93) begrenzt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannmutter (113) aus einem Grundkörper (114) einen Spannflansch (117) mit einer glatten Stirnfläche und einer Stirnfläche in die radial verlaufende Vertiefungen (98) mit schräger Anlauffläche (99) eingearbeitet sind, einer Scheibe (97), zwei der Scheibe (97) benachbarten Axialrollenlagern (95/96) und einem einen Flansch (120) des Grundkörpers (114), die Scheibe (97) und die Axialrollenlager (95/96) umschließenden Ring (122) besteht, wobei letzterer Ring (122) mit der Scheibe (97) fest verbunden ist.
Vorrichtung nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß der Grundkörper (114) äußere Schlüsselflächen (116) und der Spannflansch (117) auf diese äußeren Schlüsselflächen (116) passende innere Schlüsselflächen (118) hat, so daß der Grundkörper (114) und der Spannflansch (117) durch Formschluß gegen Verdrehen zueinander gesichert sind, und daß auf das durch den Spannflansch (117) hindurchragende Ende des Grundkörpers (114) ein Klemmring (119) aufgepreßt ist, der alle Teile (95/96, 97/114, 117, 122) der Spannmutter (113) so zusammenhält, daß der Spannflansch (117) ein zum Festspannen ausreichendes Axialspiel auf dem Grundkörper (114) hat.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß einer der Spannflansche mehrteilig ausgebildet ist, mit einen Stützflansch (73), der Taschen (74) mit Stützflächen (75) aufweist und eine Nabe (76) hat, einen Spannflansch (77), der mit einem Sicherungsring (78) auf der Nabe (76) mit Axialspiel festgehalten ist, drei um 120° gegeneinander versetzten Radialbohrungen (79) zur Aufnahme von jeweils einen Kugelpaar (40, 41), die einmal in ihrem inneren Teil zu den Taschen (74) mit den Stützflächen (75) hin und zum anderen in ihrem äußeren Teil in entgegengesetzter Richtung dazu seitlich geöffnet sind, und mit einem den Spannflansch (77) mit den Kugelpaaren (40, 41) umschließenden Ring (80).
Vorrichtung nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß der Spannflansch (77) und der Ring (80) durch auf des äußeren, ringförmigen Abschnitt des Spannflansches (77) verteilte Schrauben (81) und unter die Köpfe dieser Schrauben (81) in Senkungen (84) eingesetzte Schraubenfedern (85) axial federnd zusammengehalten sind.
Vorrichtung nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß der Ring (80) in seinem Innendurchmesser abgestuft ist, so daß eine innere Zylinderfläche mit axial verlaufenden Rinnen (90) und eine äußere Zylinderfläche (91) entstehen konnten, und daß die Stufe (89) den äußeren Kugeln (40) so zugeordnet ist, daß sie bei der zugelassenen Axialbewegung des Ringes (80) an der Auflagestelle der Kugeln (40) am Ring (80) vorbeibewegt wird.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Ausweichraum zugeordnete Kugel (11, 40) vom Ausweichraum weg leicht versetzt ist, um durch die so bei herrschendem Spanndruck auftretende geringfügige Verkeilung als Sicherung gegen unbeabsichtigtes Lösen durch Rütteln zu nutzen.