EP0447408B1 - Handwerkzeugmaschine mit einer mehrteiligen handbetätigbaren schnellspanneinrichtung - Google Patents

Handwerkzeugmaschine mit einer mehrteiligen handbetätigbaren schnellspanneinrichtung Download PDF

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EP0447408B1
EP0447408B1 EP89911766A EP89911766A EP0447408B1 EP 0447408 B1 EP0447408 B1 EP 0447408B1 EP 89911766 A EP89911766 A EP 89911766A EP 89911766 A EP89911766 A EP 89911766A EP 0447408 B1 EP0447408 B1 EP 0447408B1
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EP
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threaded part
rolling
hand tool
tool according
thrust plate
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Günter Schaal
Walter Barth
Gerd Berner
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Robert Bosch GmbH
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Robert Bosch GmbH
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • 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
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T83/00—Cutting
    • Y10T83/929—Tool or tool with support
    • Y10T83/9372—Rotatable type
    • Y10T83/9377—Mounting of tool about rod-type shaft
    • Y10T83/9379—At end of shaft
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T83/00—Cutting
    • Y10T83/929—Tool or tool with support
    • Y10T83/9457—Joint or connection
    • Y10T83/9464—For rotary tool

Definitions

  • the invention relates to a hand-held machine tool with a multi-part, manually operated quick-action clamping device for disc-shaped tools according to the generic preamble of the main claim.
  • Hand machine tools according to the generic term are primarily grinding machines. Such a machine is known with a quick release device according to WO 88/05386.
  • the disk-shaped tools are held on one side on a shoulder of a drive spindle and can be acted upon by a pressure plate of the clamping device on the other side.
  • the pressure plate concentrically engages around a threaded part, which is axially secured to it and is rotatably arranged.
  • a hand screw part surrounds the pressure plate in a sleeve-like manner and forms an annular space with this and the pressure plate, in which at least one roller bearing and a gear unit coupling the hand screw part, the threaded part and the pressure plate are arranged.
  • a disadvantage of the known handheld power tool is a relatively high and uncontrollable clamping force between the pressure plate and the tool as a result of the automatic clamping when this machine is in operation.
  • Another disadvantage is the complicated and fault-prone construction of the tensioning device. Vibrations and dust, in particular, impair the efficiency of the transmission.
  • the handheld power tool 1 shown in FIG. 1 has a quick-action clamping device 2, which holds a disk-shaped tool 3, in particular a grinding wheel, against a shoulder 4 of a drive spindle 5.
  • the quick release device 2 is screwed onto a thread 6 of the drive spindle 5 of the hand machine tool 1.
  • An annular disc-shaped pressure plate 7 of the quick-action clamping device 2 transmits its clamping force to the tool 3.
  • the pressure plate 7 is provided on the side facing away from the tool 3 with a circular groove 7 'in cross section, in which spherical rolling elements 8 of a first rolling bearing 9 are provided a cage 16, rollable storage.
  • an inner, ring-like plate spring 10' serves as a running surface which is positively coupled, entrainingly, to a hand screw part 11 on its outer diameter.
  • a second roller bearing 12, provided with a cage 17, is supported on a roll between the plate spring 10 'and an end face of a threaded part 13 of the quick release device 2.
  • the pressure plate 7 surrounds the threaded part 13 concentrically in a ring-like manner and is opposite this by a locking ring 15 against axial displacement secured.
  • the hand screw part 11 surrounds the pressure plate 7 and the threaded part 13 sleeve-like and is axially secured relative to these by appropriately designed stop-like projections 13 'and by sealing rings 18, 18'.
  • An annular space 14 is formed in the interior of the quick-action clamping device 2 by the arrangement of the pressure plate 7, the threaded part 13 and the screw-on screw part 11 described above.
  • a tool is clamped by means of the quick-action clamping device 2 in the following way:
  • the entire quick-action clamping device 2 is screwed - in the direction of the tool 3 - until the pressure plate 7 is in contact with the tool 3, that is to say a positive connection is achieved.
  • the threaded part 13 is rotated synchronously with the manual screw part 11, as long as the friction between the threaded part 13 and the thread of the drive spindle 5 or between the pressure plate 7 and the tool 3 - hereinafter referred to as "external” friction, is lower.
  • the friction of the parts forming a rolling planetary gear within the annular space 14 - hereinafter referred to as "internal" friction.
  • the size of the torque that can be transmitted can be defined in a defined manner by appropriate design of the rolling planetary gear, in particular by prestressing and dimensioning plate spring 10 or 19, dimensioning the rolling elements 8 and selecting the appropriate material.
  • sealing rings 18, 18 ' are arranged, which are to be sealed surfaces 18' on the hand screw part 11 and the threaded part 13 are assigned.
  • the threaded part 13 may rust on the drive spindle 5 the threaded part 13 is provided with engagement points 21, which enable the use of a separate tool for releasing the quick release device 2.
  • the roller bearing 9 is in direct frictional engagement with the hand screw part 11, as if the inner plate spring 10 'from FIG. 1 were a rigid, one-piece component of the hand screw part 11 in the form of a projection 20
  • the second roller bearing 12 is arranged such that it can roll between the projection 20 and an outer plate spring 19.
  • the outer plate spring 19 is braced on one side on the roller bearing 12 and on the other side on the threaded part 13 supported on a stop-like projection 13 '.
  • the arrangement of the plate spring 19 is provided for tolerance compensation within the quick-action clamping device or for producing the minimal frictional engagement required for a rolling planetary gear.
  • ball, roller or needle bearings can be used as roller bearings as required.
  • the quick release device 2 can also be designed as a screw instead of a nut.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Handwerkzeugmaschine mit einer mehrteiligen, handbetätigbaren Schnellspanneinrichtung für scheibenförmige Werkzeuge nach dem gattungsbildenden Oberbegriff des Hauptanspruchs. Handwerkzeugmaschinen entsprechend dem Oberbegriff sind vor allem Schleifmaschinen. Eine derartige Maschine ist mit einer Schnellspanneinrichtung gemäß der WO 88/05386 bekannt. Bei der Bekannten Handwerkzeugmaschine sind die scheibenförmigen Werkzeuge auf einer Seite an einer Schulter einer Antriebsspindel gehalten und auf der anderen Seite von einer Druckplatte der Spanneinrichtung kraftbeaufschlagbar. Dabei umgreift die Druckplatte konzentrisch ein Gewindeteil, das axial zu dieser lagegesichert und drehbar angeordnet ist. Ein Handschraubteil umgreift die Druckplatte hülsenartig und bildet mit dieser und der Druckplatte einen Ringraum, in dem mindestens ein Wälzlager sowie ein das Handschraubteil, das Gewinde- teil und die Druckplatte miteinander koppelndes Getriebe angeordnet ist. Beim Anschrauben und Festziehen der Spanneinrichtung wird die Druckplatte axial gegen das Werkzeug gedrückt und dadurch das Werk- zeug gegen die spindelseitige Schulter gepreßt. Ein selbsttätiges Nachziehen der Spanneinrichtung geschieht beim Einschalten der Handwerkzeugmaschine. Das Getriebe ermöglicht eine Übersetzung mit Drehmomenterhöhung beim Festziehen. Die Drehmomenterhöhung wird auch beim Lösen der Spanneinrichtung durch Drehen des Handschraubteiles wirksam. Dabei wird der Reibschluß zwischen der Druckplatte und dem Werkzeug aufgehoben. Sobald dieser Reibschluß nicht mehr besteht, ist die Spanneinrichtung im Ganzen lösbar.
  • Nachteil für die bekannte Handwerkzeugmaschine ist eine verhältnismäßig hohe und unkontrollierbare Spannkraft zwischen der Druckplatte und dem Werkzeug infolge des selbsttätigen Spannens beim Betrieb dieser Maschine. Ein weiterer Nachteil ist die komplizierte und störanfällige Konstruktion der Spanneinrichtung. Insbesondere Schwingungen und Staub verschlechtern den Wirkungsgrad des Getriebes.
    • Vorteile der Erfindung
  • Für die erfindungsgemäße Handwerkzeugmaschine mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs ergeben sich folgende Vorteile: Nach einem Werkzeugwechsel ohne jegliche Hilfswerkzeuge mit nachfolgender Inbetriebnahme der Handwerkzeugmaschine sind die Spannkräfte auf das Werkzeug durch das rutschkupplungsartig wirkende Kugelumlaufgetriebe definiert und begrenzt. Das Getriebe der Spanneinrichtung ist gegen Staub und Schwingungen unempfindlich bzw. auch im zusammengebauten Zustand leicht zu reinigen. Auch bereits vorhandene andere Handwerkzeugmaschinen mit scheibenförmigen Werkzeugen können ohne besonderen Umbau mit der Spanneinrichtung der erfindungsgemäßen Handwerkzeugmaschine nachgerüstet werden. Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Merkmole sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Hauptanspruch angegebenen Spanneinrichtung charakterisiert.
    • Zeichnung
  • Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind nachstehend anhand der Figuren 1 und 2 der Zeichnung erläutert. Die Figuren zeigen jeweils eine Handwerkzeugmaschine mit eingespannter Schleifscheibe, dargestellt im Schnitt.
    • Beschreibung der Ausführungsbeispiele
  • Die in Figur 1 gezeigte Handwerkzeugmaschine 1 hat eine Schnellspanneinrichtung 2, die ein scheibenförmiges Werkzeug 3, insbesondere eine Schleifscheibe, gegen eine Schulter 4 einer Antriebsspindel 5 hält. Die Schnellspanneinrichtung 2 ist dabei auf ein Gewinde 6 der Antriebsspindel 5 der Handwerkzeugmaschine 1 geschraubt.
  • Eine ringscheibenförmige Druckplatte 7 der Schnellspanneinrichtung 2 überträgt deren Spannkraft auf das Werkzeug 3. Die Druckplatte 7 ist auf der dem Werkzeug 3 abgewandten Seite mit einer im Querschnitt kreisbogenförmigen, umlaufenden Nut 7′ versehen, in der kugelförmige Wälzkörper 8 eines ersten Wälzlagers 9, versehen mit einem Käfig 16, rollbar lagern. Auf der der Nut 7′ abgewandten Seite der Wälzkörper 8 dient diesen eine innere, ringartige Tellerfeder 10′ als Lauffläche, die an ihrem Außendurchmesser formschlüssig, mitnehmend mit einem Handschraubteil 11 gekoppelt ist. Ein zweites Wälzlager 12, versehen mit einem Käfig 17, stützt sich rollbar zwischen der Tellerfeder 10′ und einer Stirnfläche eines Gewindeteiles 13 der Schnellspanneinrichtung 2 ab.
  • Die Druckplatte 7 umgibt das Gewindeteil 13 konzentrisch ringartig und ist gegenüber diesem durch einen Sicherungsring 15 gegen axiale Verschiebung gesichert. Das Handschraubteil 11 umgibt die Druckplatte 7 und auch das Gewindeteil 13 hülsenartig und ist durch entsprechend ausgebildete anschlagartige Vorsprünge 13′ und durch Dichtringe 18,18′ gegenüber diesen axial lagegesichert. Durch die vorbeschriebene Anordnung der Druckplatte 7, des Gewindeteils 13 und des Hanbschraubteils 11 wird ein Ringraum 14 im Inneren der Schnellspanneinrichtung 2 gebildet. Durch Anordnung des Sicherungsringes 15 mit Sitz in einer Nut 23 im Gewindeteil 13 sind die vorgenannten, den Ringraum 14 bildenden Teile in ihrer Lage zueinander axial gesichert.
  • Entscheidend für die erfindungsgemäße Funktion der vorbeschriebenen Ausbildung ist der drehfeste Formschluß zwischen dem Käfig 16 des ersten Wälzlagers 9 und dem Gewindeteil 13.
  • Das Spannen eines Werkzeuges mittels der Schnellspanneinrichtung 2 geschieht in folgender Weise: Durch Drehen am Handschraubteil 11 wird die gesamte Schnellspanneinrichtung 2 - in Richtung auf das Werkzeug 3 zu - schraubend bewegt, bis die Druckplatte 7 an dem Werkzeug 3 anliegt, also Kraftschluß erreicht ist. Während dieser ersten Schraubphase wird das Gewindeteil 13 synchron mit dem Handschraubteil 11 gedreht, solange die Reibung zwischen dem Gewindeteil 13 und dem Gewinde der Antriebsspindel 5 bzw. zwischen der Druckplatte 7 und dem Werkzeug 3 - nachfolgend als "äußere" Reibung bezeichnet, geringer ist, als die Reibung der ein Wälzumlaufgetriebe bildenden Teile innerhalb des Ringraumes 14 - nachfolgend als "innere" Reibung bezeichnet.
  • Sobalb die "äußere" die "innere" Reibung übersteigt, setzt die Wirkung des Wälzumlaufgetriebes in der folgenden Weise ein: Die Druckplatte 7 steht gegenüber dem Werkzeug 3 still. Die Wälzkörper 8 des Wälzlogers 9 rollen auf der Druckplatte 7, angetrieben durch die Tellerfeder 10′ sowie das Hanbschraubteil 11, ab. Dabei übertrogen die Wälzkörper 8 die Umlaufbewegung des Käfigs 16 auf das Gewindeteil 17. Entsprechend den Gesetzmäßigkeiten eines Wälzumlaufgetriebes bewegt sich das Gewindeteil 13 mit der halben Umdrehungsgeschwindigkeit des Hanbschraubteiles 11. Verbunben mit dieser Untersetzung ist eine Erhöhung des übertragbaren Drehmomentes auf das Doppelte des am Handschraubteil 11 wirkenden Eingangsdrehmomentes verbunben, d.h. mit geringer Betätigungskraft am Handschraubteil 11 wird am Gewindeteil 17 ein hohes Anzugsmoment erreicht. Dieses ist begrenzt auf das von Hand aufbringbare Höchstanzugsmoment.
  • Durch die rutschkupplungsartige Wirkung des Wälzumlaufgetriebes insbesondere in Verbindung mit dem Lager 12 ist ein selbsttätiges Anziehen der Schnellspanneinrichtung über das Höchstanzugsmoment hinaus ausgeschlossen : Ist das Bremsmoment zwischen dem Werkzeug 3 und einem zu bearbeitenden Werkstück größer als das zwischen der Schulter 4 und der Druckplatte 7 wirkende Klemmoment an dem Werkzeug 3, so dreht sich das Werkzeug 3 relativ zur Werkzeugspindel 5 unter Mitnahme der Druckplatte 7. Das Gewindeteil 17 steht dabei gegenüber der Werkzeugspindel 5 still, das Handschraubteil 11 dreht sich mit der doppelten Geschwindigkeit der Druckplatte 7.
  • Durch entsprechende Ausbildung des Wälzumlaufgetriebes insbesondere durch Vorspannung und Dimensionierung von Tellerfeder 10 bzw. 19, Dimensionierung der Wälzkörper 8 und entsprechende Werkstoffwahl ist die Größe des übertragbaren Momentes definiert festlegbar.
  • Zum Zweck der Abdichtung des Ringraumes 14 und damit des Wälzumlaufgetriebes gegen Staub und Feuchtigkeit sind Dichtringe 18, 18′ angeordnet, denen zu dichtende Flächen 18˝ am Handschraubteil 11 und am Gewindeteil 13 zugeordnet sind.
  • Für Extremfälle bei besonders harten Einsatzbedingungen, d.h. bei eventuellem Festrosten des Gewindeteiles 13 auf der Antriebsspindel 5 ist das Gewindeteil 13 mit Eingriffstellen 21 versehen, die den Einsatz eines gesonderten Werkzeuges zum Lösen der Schnellspanneinrichtung 2 ermöglichen.
  • Bei dem in Figur 2 dargestellten zweiten Ausführungsbeispiel steht im Unterschied zu Figur 1 das Wälzlager 9 in unmittelbarem Reibschluß mit dem Handschraubteil 11, so als wäre die innere Tellerfeder 10′ aus Figur 1 hier ein starrer, einstückiger Bestandteil des Handschraubteils 11 in Form eines Vorsprungs 20. Das zweite Wälzlager 12 ist rollbar zwischen dem Vorsprung 20 und einer äußeren Tellerfeder 19 angeordnet.
  • Die äußere Tellerfeder 19 ist auf der einen Seite am Wälzlager 12 und auf der anderen Seite am Gewindeteil 13 an einem anschlagartigen Vorsprung 13′ abgestützt verspannt. Die Anordnung der Tellerfeder 19 ist zum Toleranzausgleich innerhalb der Schnellspanneinrichtung bzw. zur Herstellung des für ein Wälzumlaufgetriebe notwendigen minimalen Reibschlusses vorgesehen.
  • Die gleiche Funktion wie die äußere Tellerfeder 19 hat die innere Tellerfeder 10′ aus Figur 1. Diese bewirkt, daß für die Bedienung der Schnellspanneinrichtung 2 eine radiale Krafteinwirkung auf das Handschraubteil 11, ohne zusätzliche axiale Kraft genügt.
  • Bei allen Ausführungsbeispielen können als Wälzlager je nach Bedarf Kugel-, Rollen- oder Nadellager eingesetzt werden.
  • Die Schnellspanneinrichtung 2 kann auch als Schraube statt als Mutter ausgeführt sein.

Claims (10)

  1. Handwerkzeugmaschine (1) mit einer mehrteiligen , handbetätigbaren Schnellspanneinrichtung (2) für scheibenförmige Werkzeuge (3), die auf einer Antriebsspindel (5) gehalten und auf einer Seite von einer Druckplatte (7) der Schnellspanneinrichtung (2) kraftbeaufschlagbar sind, wobei die Druckplatte (7) ein Gewindeteil (13) der Schnellspanneinrichtung (2) konzentrisch umfaßt und gegenüber diesem lagegesichert und drehbar angeordnet ist, wobei ein Handschraubteil (11) das Gewindeteil (13) und die Druckplatte (7) hülsenartig umgreift und mit diesen einen mindestens ein Wälzlager (9, 12) sowie ein das Handschraubteil (11), das Gewindeteil (13) und die Druckplatte (7) miteinander koppelndes Getriebe enthaltenden Ringraum (14) bildet, dadurch gekennzeichnet, daß das Getriebe ein Wälzumlaufgetriebe, insbesondere ein Kugelumlaufgetriebe, ist.
  2. Handwerkzeugmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eines der Wälzlager (9, 12) in Verbindung mit federelastischen Mitteln das Getriebeglied bildet, welches die Druckplatte (7), das Gewindeteil (13) und das Handschraubteil (11) koppelt.
  3. Handwerkzeugmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die federelastischen Mittel durch eine Tellerfeder (10) gebildet sind.
  4. Handwerkzeugmaschine nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Wälzkörper (8) eines Wälzlagers (9) bewegungsübertragend mit dem Gewindeteil (13) gekoppelt sind.
  5. Handwerkzeugmaschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß einerseits eine formschlüssige Verdrehsicherung zwischen dem Gewindeteil (13) und einem Wälzlager (9) und daß andererseits zwischen dessen Wälzkörpern (8) und dem Handschraubteil (11) sowie der Druckplatte (7) eine kraftschlüssige Verbindung bestehen.
  6. Handwerkzeugmaschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Gewindeteil (13) an dem von der Druckplatte (7) konzentrisch umfaßten Bereich mit einem Sicherungsring (15) versehen ist.
  7. Handwerkzeugmaschine nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringraum (14) insbesondere durch in Nuten (23) gelagerte Dichtringe (18, 18′) reibschlüssig abgedichtet ist.
  8. Handwerkzeugmaschine nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß auf der einen Stirnfläche der Tellerfeder (10′) ein sich an der Druckplatte (7) abstützendes Axialkugellager (9) und auf der anderen Stirnfläche ein sich am Gewindeteil (13) abstützendes Axialrollenlager (12) läuft.
  9. Handwerkzeugmaschine nach den Ansprüchen 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Tellerfeder (10′) als mit dem Handschraubteil einstückiger Vorsprung (20) ausgebildet ist und daß eine weitere Tellerfeder (19) zwischen dem Gewindeteil (13) und dem Axialrollenlager (12) verspannt abgestützt und zugleich dessen Lauffläche ist.
  10. Handwerkzeugmaschine nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Tellerfeder (19) in Reibschluß mit einem Dichtring (18) im Handschraubteil (11) steht.
EP89911766A 1988-12-07 1989-10-26 Handwerkzeugmaschine mit einer mehrteiligen handbetätigbaren schnellspanneinrichtung Expired - Lifetime EP0447408B1 (de)

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EP0447408A1 EP0447408A1 (de) 1991-09-25
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EP (1) EP0447408B1 (de)
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