EP0381809A2 - Schnellspanneinrichtung für scheibenförmige Bearbeitungswerkzeuge von Elektrowerkzeugen - Google Patents
Schnellspanneinrichtung für scheibenförmige Bearbeitungswerkzeuge von Elektrowerkzeugen Download PDFInfo
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- B24—GRINDING; POLISHING
- B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
- B24B45/00—Means for securing grinding wheels on rotary arbors
- B24B45/006—Quick mount and release means for disc-like wheels, e.g. on power tools
Definitions
- the invention relates to a quick release device according to the preamble of claim 1.
- EP 02 31 500 A2 discloses a device for the releasable fastening of a disk-shaped tool, in which the clamping flange resting on the tool can be relieved of the clamping pressure for the tool by the fact that support means designed as rolling bodies and introduced into a space between the work spindle and the clamping flange transversely are arbitrarily movable to a support direction in an escape space.
- Support means designed as rolling bodies and movable into an alternative space lead axially to a relatively large overall height of the part of the device which projects beyond the plane of the machining tool.
- the invention has for its object to provide a quick release device of the generic type with a comparatively low axial height in order to achieve the smallest possible angle between the plane of the disk-shaped machining tools and the imaginary connecting line from the periphery of the machining tools to the lower edge of the quick clamping device.
- the smallest possible angle is e.g. important for angle grinders.
- the quick-action clamping device essentially consists of a clamping nut 10, an adjusting ring 11, a clamping flange 12, two locking elements 13, four return and centering springs 14, two balls 15 for absorbing radial forces and three O-rings 16 , 17 and 18.
- the number of locking elements 13 and springs 14 depends on the particular case.
- Both the clamping nut 10 and the clamping flange 12 are provided with a number of jumps 19, 20, of which a suitable number is arranged distributed over the circumference.
- the jumps or wedge-like elevations 19, 20 lie on the mutually assigned surfaces of the clamping nut 10 and the clamping flange 12 and correspond to one another (see also FIG. 3).
- the adjusting ring 11 On the inner circumference of the adjusting ring 11 there are radially inwardly extending barriers 21, on each of which one end of a spring 14 of a pair of springs is supported. The other end of the spring comes to bear on a ball 15. The end of the second spring 14 engages on the surface of this ball 15 opposite this contact side, the other end of which is supported on the stop surface 23 obtained by a recess 22 in the clamping nut 10.
- the adjusting ring 11 Offset in relation to each barrier 21 in the circumferential direction, the adjusting ring 11 has a nose-shaped or similarly shaped projection 24, which cooperates with a locking element 13, which has a pin 26 rotatably mounted in a bore 25 in the clamping nut 10 and in this area to a matching recess in the clamping nut adjoins.
- the two locking elements 13 provided in the exemplary embodiment lie opposite one another and are designed as small cam disks which each act in their area facing away from the pin 26 on the clamping flange 12 provided with
- the two locking elements 13 are in the position as is illustrated in the right half of FIG. 3 for the one locking element, they prevent a relative movement between the clamping flange 12 and the clamping nut 10 and thus also between the jumps 19 and 20.
- the Loading of the clamping flange 12 with the clamping pressure for the tool 28 is thus ensured and is maintained by the action of the spring 14.
- This clamping position is illustrated in the right half of FIG. 2 by the clamping flange 12 lying directly against the tool 28.
- the clamping flange 12 can now perform a relative movement to the clamping nut 10, and due to the effective axial preload, the jumps 20 of the clamping flange 12 slide down on the jumps 19 of the clamping nut, so that the clamping flange 12 moves from the clamping plane of the tool 28 against the clamping nut 10 moved down. Clamping flange 12 and clamping nut 10 are thus fully relieved of the clamping pressure for the tool, so that the latter can easily be released by hand from the threaded pin 29 of the output spindle 30 of the angle grinder.
- the counter flange is designated 31.
- the space between the surface of the clamping flange 12 and the opposite surface of the tool 28, which is created during the loosening process, is designated LS in the left half of FIG.
- the right-hand half of FIG. 2 shows the clamping state.
- the plane of the clamping flange 12 facing away from the tool 28 and the plane of the clamping nut 10 opposite this plane have a distance VS caused by the relative position of the jumps 19 and 20.
- the locking elements 13 ' are approximately club-shaped.
- the end face 32 of the locking elements 13 ' is each supported on a flank 33 of the clamping nut 10.
- the clearance angle designated ⁇ in FIG. 7 between the two surfaces 32, 33 of the clamping nut 10 and the locking element 13 'coming into contact with one another is chosen in such a way that favorable friction conditions result, for example: ⁇ min ⁇ Ag ⁇ . If necessary, the use of ceramic materials with a low friction factor can reduce the friction.
- the clearance angle ⁇ can be, for example, in the order of magnitude between 12 ° and 16 °, for locking elements made of ceramic, for example, 8 ° -12 °.
- the locking elements 13 'can - but need not - be rotatably centered here by means of pins 25 in bores of the clamping flange 12 and the formation of the jumps 19 on the clamping nut 10 and the jumps 20 on the opposite surface of the clamping flange 12 corresponds to that after the first Embodiment explained The same applies to the arrangement and number of ski jumps 19 and 20, with various possibilities in this regard.
- a total of two return springs 14 ' are provided.
- one of the two return springs 14 ' is tensioned in the unloaded state of the clamping flange 12 (see right side of FIG. 5) and the locking element 13' comes as a result of the forces acting after the manual rotation of the adjusting ring 11 into the release position while being overcome the friction up to the stop on the inner surface of the collar 11 to the outside.
- the exemplary embodiment according to FIGS. 4 to 7 has the advantage that standard counter flanges 31 can be used. It has proven to be expedient to provide the clamping nut 10 and the clamping flange 12 with three jumps (wedges) 19 and 20, respectively, which are offset by 120 ° to one another. Basically the number of jumps (wedges) depends on the respective requirements.
- the number of ski jumps 19 and 20 is six in each of the two exemplary embodiments (FIGS. 1 to 6).
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Abstract
Description
- Die Erfindung bezieht sich auf eine Schnellspanneinrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
- Durch die EP 02 31 500 A2 ist eine Vorrichtung zum lösbaren Befestigen eines scheibenförmigen Werkzeugs bekannt, bei der am Werkzeug anliegende Spannflansch dadurch vom Einspanndruck für das Werkzeug entlastbar ist, daß als Rollkörper ausgebildete, in einen Raum zwischen der Arbeitsspindel und dem Spannflansch eingebrachte Stützmittel quer zu einer Stützrichtung willkürlich in einen Ausweichraum bewegbar sind.
- Als Rollkörper ausgebildete und in einen Ausweichraum bewegbare Stützmittel führen axial gesehen zu einer relativ großen Bauhöhe des über die Ebene des Bearbeitungswerkzeugs überstehenden Teils der Vorrichtung.
- Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schnellspanneinrichtung der gattungsgemäßen Art mit vergleichsweise geringer axialer Bauhöhe zu schaffen, um einen möglichst kleinen Winkel zwischen der Ebene der scheibenförmigen Bearbeitungswerkzeuge und der gedachten Verbindungslinie von der Peripherie der Bearbeitungswerkzeuge zur Unterkante der Schnellspanneinrichtung zu erzielen. Ein möglichst kleiner Winkel (Schleifwinkel) ist z.B. bei Winkelschleifern von Wichtigkeit.
- Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Weiterbildungen und zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
- Die Erfindung wird im nachstehenden anhand der Zeichnung, die zwei Ausführungsbeispiele einer Schnellspanneinrichtung veranschaulicht, erläutert.
- Es zeigen:
- Fig. 1 eine Explosionsdarstellung der Schnellspanneinrichtung
- Fig. 2 einen Schnitt durch die Schnellspannvorrichtung gemäß Fig. 1 im auf der Abtriebsspindel eines Winkelschleifers befindlichen Zustand,
- Fig. 3 eine Ansicht der Schnellspanneinrichtung längs des Schnittes A-A durch Fig. 2,
- Fig. 4 eine Ausführungsvariante der Schnellspanneinrichtung im Schnitt,
- Fig. 5 eine Ansicht der Schnellspanneinrichtung gemäß Fig. 4 längs des Schnittes B-B durch Fig. 4,
- Fig. 6 eine Ansicht entlang des Schnittes C-C durch Figur 5,
- Fig. 7 Ausschnitt aus Fig. 5 in vergrößerter Darstellung.
- Wie die Figur 1 zeigt, besteht die Schnellspanneinrichtung im wesentlichen aus einer Spannmutter 10, einem Stellring 11, einem Spannflansch 12, aus zwei Sperrelementen 13, vier Rückstell- und Zentrierfedern 14, zwei Kugeln 15 für die Aufnahme von Radialkräften und drei O-Ringen 16,17 und 18. Die Anzahl der Sperrelemente 13 und der Federn 14 richtet sich dabei nach dem jeweiligen Bedarfsfall.
Sowohl die Spannmutter 10 als auch der Spannflansch 12 sind mit einer Anzahl Schanzen 19,20 versehen, von denen jeweils eine geeignete Anzahl am Umfang verteilt angeordnet ist. Die Schanzen bzw. keilartigen Erhebungen 19,20 liegen auf den einander zugeordneten Flächen der Spannmutter 10 und des Spannflanschs 12 und korrespondieren miteinander (siehe hierzu auch Figur 3). - Am Innenumfang des Stellrings 11 sind sich radial nach innen erstreckende Barrieren 21 angebracht, an denen sich jeweils ein Ende einer Feder 14 eines Federpaares abstützt. Das andere Federende kommt dabei an einer Kugel 15 zur Anlage. An der dieser Anlageseite gegenüberliegenden Fläche dieser Kugel 15 greift das Ende der zweiten Feder 14 an, deren anderes Ende sich an der durch eine Ausnehmung 22 in der Spannmutter 10 gewonnenen Anschlagfläche 23 abstützt.
Gegenüber jeder Barriere 21 in Umfangsrichtung versetzt, weist der Stellring 11 einen nasenförmig oder ähnlich geformten Ansatz 24 auf, der mit einem Sperrelement 13 zusammenwirkt, das einen drehbar in einer Bohrung 25 in der Spannmutter 10 gelagerten Zapfen 26 besitzt und das in diesem Bereich an eine passende Ausnehmung in der Spannmutter angrenzt. Die beim Ausführungsbeispiel vorgesehenen zwei Sperrelemente 13 liegen einander gegenüber und sind als kleine Kurvenscheiben ausgebildet, die jeweils in ihrem dem Zapfen 26 abgewandten Bereich auf den mit einer korrespondierenden Ausnehmung 27 versehenen Spannflansch 12 einwirken. - Wenn sich die beiden Sperrelemente 13 in der Position befinden, wie sie in der rechten Hälfte der Figur 3 für das eine Sperrelement veranschaulicht ist, verhindern sie eine Relativbewegung zwischen dem Spannflansch 12 und der Spannmutter 10 und damit auch zwischen den Schanzen 19 und 20. Die Belastung des Spannflanschs 12 mit dem Einspanndruck für das Werkzeug 28 ist damit gewährleistet und wird durch die Wirkung der Feder 14 aufrechterhalten. Diese Einspannlage ist in der rechten Hälfte der Figur 2 durch den unmittelbar am Werkzeug 28 anliegenden Spannflansch 12 veranschaulicht.
- Soll der Spannflansch 12 vom Einspanndruck entlastet werden, z.B. wegen eines erforderlichen Werkzeugwechsels, so ist der Stellring 11 in Pfeilrichtung gegen die Rückstellkraft der Federn 14 zu verdrehen. Dadurch kommt der dem Drehzapfen abgewandte Bereich der Sperrelemente 13 außer Eingriff mit den Ansätzen 24 des Stellrings 11 so daß die auf den Spannflansch 12 einwirkenden Sperrelemente nach außen ausweichen können und nach entsprechender Verschwenkung an der Innenfläche des Stellrings zur Anlage kommen. Diese Position der Sperrelemente 13 ist in der linken Hälfte der Fig. 3 dargestellt. Der Spannflansch 12 kann nunmehr eine Relativbewegung zur Spannmutter 10 ausführen, und infolge der wirksamen axialen Vorspannung gleiten die Schanzen 20 des Spannflanschs 12 auf den Schanzen 19 der Spannmutter abwärts, so daß sich der Spannflansch 12 von der Einspannebene des Werkzeugs 28 gegen die Spannmutter 10 zu nach unten wegbewegt. Spannflansch 12 und Spannmutter 10 sind damit vom Einspanndruck für das Werkzeug voll entlastet, so daß die letztere von Hand leicht vom Gewindezapfen 29 der Abtriebsspindel 30 des Winkelschleifers gelöst werden kann. Der Gegenflansch ist mit 31 bezeichnet. Der beim Lösevorgang entstehende Zwischenraum zwischen der Oberfläche des Spannflanschs 12 und der gegenüberliegenden Oberfläche des Werkzeugs 28 ist in der linken Hälfte der Figur 2 mit LS bezeichnet.
Den Einspannzustand zeigt die rechte Hälfte der Figur 2. Die dem Werkzeug 28 abgewandte Ebene des Spannflanschs 12 und die dieser Ebene gegenüberliegende Ebene der Spannmutter 10 weisen hier einen durch die Relativposition der Schanzen 19 und 20 zueinander bewirkten Abstand VS auf. - Beim Ausführungsbeispiel gemäß den Figuren 4 bis 6 sind das bzw. sind die Sperrelemente 13′ angenähert keulenförmig ausgebildet. Im verspannten Zustand der Einrichtung pressen die nasenförmigen Ansätze 24 des Stellrings 11 das Sperrelement 13′ jeweils nach innen. Dabei stützt sich die Stirnfläche 32 der Sperrelemente 13′ jeweils an einer Flanke 33 der Spannmutter 10 ab. Der in Figur 7 mit α bezeichnete Freiwinkel zwischen den beiden zur Anlage aneinander kommenden Flächen 32, 33 der Spannmutter 10 und des Sperrelements 13′ wird dabei so gewählt, daß sich günstige Reibungsverhältnisse ergeben, z.B.: α min ≈ Agαµ. Erforderlichenfalls kann die Reibung durch die Verwendung von keramischen Werkstoffen mit geringem Reibungsfaktor verringert werden. Bei aus Stahl bestehenden Sperrelementen 13, 13′ kann der Freiwinkel α beispielsweise in der Größenordnung zwischen 12° bis 16° liegen, bei Sperrelementen aus Keramik beispielsweise 8°-12° betragen.
- Es kommt darauf an, daß zwischen den Berührungsflächen 32 und 33 der Sperrelemente 13′ und der Spannmutter 10 im Sperrzustand Selbsthemmung vermieden ist, so daß auf die Sperrelemente nach Freigabe durch den Stellring 11 eine Kraftkomponente einwirkt, die ein Ausschwenken der Sperrelemente 13′ gegen die Innenwandung des Stellrings hin bewirkt. Um dies zu erreichen, ist es erforderlich, daß die in Figur 7 mit 34 bezeichnete Ebene zu der auf den Radialstrahl 35 bezogenen Normalebene 36 um einen Freiwinkel α geneigt ist.
- Die Sperrelemente 13′ können - müssen aber nicht - auch hierbei mittels Zapfen 25 in Bohrungen des Spannflanschs 12 drehbar zentriert sein und die Ausbildung der Schanzen 19 an der Spannmutter 10 und der Schanzen 20 an der dieser gegenüberliegenden Fläche des Spannflanschs 12 entspricht derjenigen nach dem ersten erläuterten Ausführungsbeispiel Entsprechendes gilt für die Anordnung und Anzahl der Schanzen 19 und 20, wobei diesbezüglich verschiedene Möglichkeiten bestehen.
- Beim Ausführungsbeispiel nach den Figuren 4 bis 7 sind insgesamt zwei Rückstellfedern 14′ vorgesehen. Wie insbesondere Figur 5 erkennen läßt, ist die eine der beiden Rückstellfedern 14′ im Entlastungszustand des Spannflanschs 12 (siehe rechte Seite der Figur 5) gespannt und das Sperrelement 13′ gelangt infolge der nach manueller Drehung des Stellrings 11 in die Löseposition wirkenden Kräfte unter Überwindung der Reibung bis zum Anschlag an die Innenfläche des Stellrings 11 nach außen. Dadurch kann sich der Spannflansch 12 unter dem Einfluß der wirkenden Axialkraft relativ zur Spannmutter 10 verdrehen, wobei er sich axial auf die Spannmutter 10 hinbewegt, so daß zwischen der Einspannebene des Spannflanschs 12 und dem Bearbeitungswerkzeug 28 ein kleiner Spalt LS entsteht. Damit ist der Spannflansch 10 vom Einspanndruck für das Werkzeug entlastet.
Im Einspannzustand nimmt die Feder 14′ die in der linken Hälfte der Figur 5 dargestellte entsprechende Lage ein, und eine Relativbewegung zwischen dem Spannflansch 12 und der Spannmutter 10 wird durch die zwischen diesen beiden Bauteilen befindlichen Sperrelemente 13′ verhindert, welche die Spannmutter 10 und den Spannflansch 12 in ihrer gegenseitigen Lage fixieren. - Das Ausführungsbeispiel nach den Figuren 4 bis 7 weist den Vorteil auf, daß normgerechte Gegenflansche 31 verwendet werden können. Als zweckmäßig hat es sich erwiesen, die Spannmutter 10 und den Spannflansch 12 mit jeweils drei um 120° zueinander versetzt angeordneten Schanzen (Keilen) 19 bzw. 20 zu versehen. Grundsätzlich richtet sich die Anzahl der Schanzen (Keile) nach den jeweiligen Erfordernissen.
- Die Anzahl der Schanzen 19 und 20 beträgt bei beiden Ausführungsbeispielen (Fig. 1 bis 6) jeweils sechs.
- Auch im Falle des Ausführungsbeispiels gemäß den Figuren 1 bis 3 kommt es darauf an, daß eine Selbsthemmung zwischen den Sperrelementen 13 und dem Spannflansch 12 vermieden ist.
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