Die Erfindung betrifft eine Schnellspannmutter entsprechend des
Oberbegriffes des Hauptanspruches.
Bei Werkzeugen, z. B. Handwerkzeugen, besteht häufig die
Notwendigkeit, das Werkzeug zu wechseln, wenn z. B. das alte
Werkzeug sich abgenutzt hat bzw. ein andersartiges Werkzeug
verwendet werden soll. Zur Vereinfachung der Beschreibung
wird im nachfolgenden die Erfindung anhand einer Schleifmaschine
beschrieben. Es ist jedoch so zu verstehen, dass die Erfindung
auch weitere Anwendungen der vorgeschlagenen
Schnellspannmutter bei andersartigen Werkzeugen nicht ausschließt.
Zum Festlegen einer Trennscheibe einer Schleifmaschine wird
die Trennscheibe auf die Antriebsspindel einer Schleifmaschine
aufgesetzt und anschließend wird diese Trennscheibe mit einer
Schraubmutter auf der Antriebsspindel axial festgeklemmt. Diese
Schraubmutter ist dann, wenn die Trennscheibe wieder abgenommen
werden soll, mit einem Werkzeug zu lösen.
Dies ist umständlich, und daher ist es auch aus dem Stand der
Technik bekannt, als Schraubmutter eine sogenannte Schnellspannmutter
zu verwenden, die einerseits per Hand festgezogen
werden kann, um die Trennscheibe auf der Antriebsspindel zu
fixieren und die andererseits wiederum nur von Hand gelöst
werden kann, um die Trennscheibe zu entfernen. Der Gebrauch
von Werkzeug erübrigt sich hierdurch. Eine entsprechende
Schnellspannmutter ist z. B. aus der DE-PS 42 38 466 bekannt.
Bei den bekannten Schnellspannmuttern ist jedoch problematisch,
dass sie zum einen bei einfachem Aufbau eine ausreichende
Fixierung der Trennscheiben nicht ermöglichen, insbesondere
wenn die Trennscheiben einen sehr großen Durchmesser
haben bzw. ein anderer Nachteil bekannter Schnellspannmuttern
ist, dass diese sehr kompliziert aufgebaut sind und daher
teuer in der Fertigung sind bzw. nach längerem Gebrauch
unbrauchbar werden, wenn Steinstaub u. dgl. in das Innere der
Schnellspannmutter gerät und dort Bauteile beschädigt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schnellspannmutter
für die Fixierung von Werkzeugen an Werkzeugmaschinen
zu schaffen, die bei einfachem und kostengünstigem Aufbau
eine sichere Fixierung des Werkzeuges an der Werkzeugmaschine
ermöglicht und den Gebrauch von Hilfseinrichtungen
beim Werkzeugwechsel überflüssig macht.
Diese der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird durch die
Lehre des kennzeichnenden Teiles des Hauptanspruches gelöst.
Mit anderen Worten ausgedrückt, wird eine Schnellspannmutter
vorgeschlagen, die in ihrem Fixierzustand, also in dem Zustand,
in dem das Werkzeug von der Schnellspannmutter fixiert wird,
eine sichere, kraftschlüssige Verbindung herstellt zwischen
dem Haltekörper, der gegen das Werkzeug presst und den Bauelementen,
die mit der Aufnahmeöffnung für die Antriebsspindel
in Verbindung stehen, so dass beim Festziehen der Schnellspannmutter
ein hoher Pressdruck axial auf das von der Antriebsspindel
gehaltene Werkzeug ausgeübt werden kann und
dergestalt auch die Sicherung von Trennscheiben großen
Durchmessers ermöglicht, ohne dass die Gefahr eines unbeabsichtigten
Lösens der Trennscheibe besteht. Beim Lösen der
Schnellspannmutter wird dieser hohe Kraftschluß aufgehoben,
indem eine Anlage der Schnellspannmutter, gegen die das Halteelement
mittelbar bzw. unmittelbar presst, in eine Position verbracht
wird, in der dieser hohe Pressdruck des Haltekörpers
nicht mehr besteht, so dass ein einfaches Lösen der Schnellspannmutter
ermöglicht wird.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen
erläutert.
In vorteilhafter Ausgestaltung ist zwischen Haltekörper einerseits
und Anlagefläche andererseits ein elastischer Körper zwischengelagert,
um hier einen zu hohen Kraftschluß zwischen beiden
Elementen zu verhindern.
In vorteilhafter Ausgestaltung kann dieser elastische Körper als
Tellerfeder ausgebildet sein bzw. als Sternscheibe, um durch
diese einfachen und robusten Bauteile zum einen einen sehr
hohen Kraftschluß zwischen den Elementen der Schnellspannmutter
zu ermöglichen und andererseits eine leichte Demontierbarkeit
der Schnellspannmutter zu erreichen.
In vorteilhafter Ausgestaltung ist zwischen Haltekörper einerseits
und dem die Aufnahmeöffnung andererseits tragendem Bauteil
ein Lager vorgesehen, um ein leichtes Lösen der Schnellspannmutter
zu erreichen.
Eine einfache Ausführbarkeit der Erfindung ist dann gegeben,
wenn die Anlagefläche der Schnellspannmutter radial in der
Schnellspannmutter bewegbar ist, um durch eine recht geringe
Bewegung der Anlagefläche eine wirkungsvolle Veränderlichkeit
des Anpressdruckes des Haltekörpers mittelbar oder unmittelbar
auf die Anlagefläche zu erreichen.
In vorteilhafter Ausgestaltung ist die Anlagefläche als Feder
ausgebildet, die in ihrer entspannten Position in ihrer Klemmposition
angeordnet ist.
In vorteilhafter Ausgestaltung ist die Auflagefläche als Ringfeder
ausgebildet, die in ihrer Herstellung kostengünstig ist und die
auch nach langem Betrieb noch robust und wirkungsvoll ihren
Dienst verrichtet.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen
dargestellt, wobei
Fig. 1 in einer auseinandergezogenen Darstellungsweise
die Schnellspannmutter darstellt, Fig. 2 zeigt die Schnellspannmutter in einer Draufsicht, Fig. 3 zeigt die Schnellspannmutter in einem Querschnitt
in ihrer gelösten Position, in Fig. 4 zeigt in einem Querschnitt die Schnellspannmutter
in ihrer festgeschraubten Position und die Fig. 5 u. 6 zeigen ein weiteres Ausführungsbeispiel.
Bezugnehmend auf Fig. 1 ist mit 1 andeutungsweise die Antriebsspindel
z. B. einer Schleifmaschine dargestellt, wobei die
Antriebsspindel 1 mit einem Außengewinde versehen ist. Auf
diese Antriebsspindel 1 ist eine Trennscheibe 2 aufsteckbar, und
um die Trennscheibe auf der Antriebsspindel 1 sicher axial fixieren
zu können, wird eine Schnellspannmutter 3 verwendet, die
ein Innengewinde 4 aufweist, das im Zentrum einer Gewindescheibe
5 angeordnet ist, wobei die Abmessungen des Innengewindes
so bemessen, dass es auf das Gewinde der Antriebsspindel
1 aufschraubbar ist.
Weitere Komponenten der Schnellspannmutter 3 sind:
Ein an seinem Außenumfang zur leichteren Betätigung mit
Riffeln versehener Betätigungsring 6, der an seiner Innenseite
eine nach innen vorspringende Nase 7 aufweist, ein Nadellager
8, eine Ringfeder 9, die eine Lücke 10 aufweist, deren Weite im
wesentlichen der Breite der Nase 7 entspricht und deren eines
Ende 11 nach außen aus der Ebene der Ringfeder herausgebogen
ist, eine Sternscheibe 12 sowie einen Haltekörper 14 und
einen die Bauteile zusammenhaltenden Sicherungsring 15, der
in eine Nut 16 eines vorspringenden Kragens 17 der Gewindescheibe
5 eingesetzt werden kann.
Die Zusammenschau der oben erwähnten Bauteile ist aus den
Fig. 2, 3 und 4 ersichtlich, wobei Fig. 2 eine Aufsicht auf einen
Teil der Schnellspannmutter 3 dargestellt mitsamt der Gewindescheibe
5 mitsamt dem Innengewinde 4, wobei auf der Gewindescheibe
5 die Ringfeder 9 aufgelegt ist, deren eines Ende 11
in eine Öffnung in der Gewindescheibe 5 eingreift, so dass dort
die Ringfeder 9 festgelegt ist. Das andere Ende der Ringfeder 9
ist lose. Zwischen den beiden Endungen der Ringfeder 9 ist
eine Lücke 10 ausgebildet, in die die Nase 7 des Betätigungsringes
6 eingreift. Wenn der Betätigungsring 6 gegen den Uhrzeigersinn
bewegt wird, wird das freie Ende der Ringfeder 9
nach außen bewegt. Wenn der Betätigungsring 6 im Uhrzeigersinn
bewegt wird, drückt die Nase 7 des Betätigungsringes 6
gegen das fixierte Ende 11 der Ringfeder 9 und bewirkt dadurch
eine Bewegung der gesamten Gewindescheibe 5 mitsamt des
daran angeordneten Innengewindes 4 zugunsten eines Aufschraubens
der Schnellspannmutter 3 auf die Antriebsspindel 1.
Zusätzlich ist in Fig. 2 das aufgelegte Nadellager 8 ersichtlich.
Die Fig. 3 und 4 zeigen Querschnitte durch die Schnellspannmutter,
wobei in Fig. 3 die Schnellspannmutter sich in einem gelösten
Ruhezustand befindet und in Fig. 4 befindet sie sich in
ihrer Arbeitsstellung, in-der sie z. B. die Trennscheibe auf der
Antriebsspindel 1 fixiert.
Zur Wirkungsweise der Schnellspannmutter 3 folgendes:
Das Innengewinde 4 der Gewindescheibe 5 wird auf das
Außengewinde der Antriebsspindel 1 aufgeschraubt.
Die Schnellspannmutter 3 wird so lange auf die Antriebsspindel
1 aufgeschraubt, bis der Haltekörper 14 mit seiner Vorderseite
an der Trennscheibe 2 anliegt. Bei einem weiteren Anziehen der
Schnellspannmutter 3 über den Betätigungsring 6 erfolgt ein
weiterer Druck auf den Haltekörper 14, da die Gewindescheibe 5
über das Nadellager 8 und die Sternscheibe 12 auf die Rückseite
des Haltekörpers 14 wirkt. Wichtig dabei ist, dass die Ringfeder
ebenfalls auf die Sternscheibe 12 pressend ausgebildet
ist, die zwar in Grenzen elastisch ausgebildet ist, jedoch aufgrund
des kurzen Abstandes zwischen den Punkten A und B
den durch die Ringfeder 9 in die Sternscheibe eingeleiteten
Druck auf den Haltekörper 14 überträgt und somit zu einem
hohen Kraftschluß zwischen der Gewindescheibe 5 einerseits
und dem Haltekörper 14 andererseits beiträgt.
Die Geometrie der Innenseite des Haltekörpers 14 kann auch
dahingehend verändert werden, dass der Punkt B weiter an die
Außenseite des Haltekörpers 14 verlagert werden kann, und
hierdurch würde der Abstand zwischen A und B weiter reduziert
werden und es würde noch zu einem Ansteigen des erreichbaren
Pressdruckes zwischen der Gewindescheibe 5 und dem Haltekörper
14 kommen. Bei einer Verlagerung des Punktes B zur
Innenseite des Haltekörpers 14 würde der Abstand zwischen A
und B vergrößert werden, und aufgrund der zunehmenden
Elastizität der Sternscheibe 12 zwischen A und B würde der
maximale Kraftschluß zwischen beiden zu verbindenden Bauteilen
geringer werden.
Mit anderen Worten ausgedrückt, kann durch eine Veränderung
der Geometrie der Innenseite des Haltekörpers 14 das übertragbare
Drehmoment durch die Schnellspannmutter in einfacher
Weise variiert werden.
Beim Anfahren der Schleifmaschine und bei einer beginnenden
Drehung der Trennscheibe 2 kommt es zu einem automatischen
Sichfestziehen der Schnellspannmutter, und somit wird
aufgrund der durch die als Anlagefläche ausgebildete Ringfeder
9 ein hoher Kraftschluß zwischen Haltekörper 14 und Gewindescheibe
5 bzw. dem Gewinde 4 erreicht, so dass ein Durchdrehen
des gehaltenen Werkzeuges ausgeschlossen ist.
Wenn nun die Schnellspannmutter 3 - ohne Werkzeug - zu lösen
ist, wird der Betätigungsring 6 in die andere Richtung gedreht
als ein Festspannen der Schnellspannmutter und aufgrund
der an der Innenseite des Betätigungsringes 6 angeordneten
Nase 7, die in die Lücke 10 der Ringfeder 9 hineinragt, erfolgt
ein Spannen der Ringfeder 9, da ein Ende 11 der Ringfeder
9 in einer Bohrung 19 der Gewindescheibe 5 fixiert ist. Bei
einem Spannen der derartig an einem Ende festgelegten Ringfeder
erfolgt ein Auseinanderdrücken der Ringfeder 6 durch die
Nase 7 und die Ringfeder 9 wird radial nach außen innerhalb der
Schnellspannmutter 3 bewegt, wie dies aus Fig. 4 ersichtlich
wird, in der die Lage der Ringfeder 9 nach Spannen derselben
gestrichelt dargestellt ist. Dies hat den Effekt, dass der Pressdruck
der Sternscheibe 12 (oder beispielsweise einer Tellerfeder)
auf die als Anlagefläche dienende Ringfeder 9 deutlich reduziert
wird, so dass die Schnellspannmutter auf einfache Weise
wieder ohne Werkzeug losgedreht werden kann. Die einfache
Lösbarkeit wird zusätzlich durch das Nadellager 8 unterstützt,
das die Reibung beim Losdrehen zwischen der Sternscheibe 12
und der Gewindescheibe 5 reduziert.
Ein wesentlicher Vorteil der vorgeschlagenen Schnellspannmutter
3 ist, dass hohe Drehmomente auf das gehaltene Werkzeug
übertragbar sind, ohne dass zum Festspannen bzw. Lösen der
Schnellspannmutter Werkzeuge erforderlich sind, und zudem ist
der Aufbau der vorgeschlagenen Schnellspannmutter durch eine
Reduzierung der Einzelteile geprägt, die darüber hinaus
kostengünstig und robust ausgebildet sind. Kostspielige Sonderanfertigungen
sind nicht erforderlich und es können handelsübliche
Bauteile verwendet werden.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung wird in den Fig.
5 und 6 dargestellt, wobei in Fig. 5 ein Antrieb für eine Antriebsspindel
1 dargestellt ist, wobei auf der Antriebsspindel 1 eine
Gleitachse 20 aufgeschraubt ist, die mit einem Gewinde versehen
ist, so dass eine erste Trennscheibe 2a über eine Schnellspannmutter
3 axial auf der Antriebsspindel 1 fixiert werden
kann.
Zusätzlich kann eine zweite Trennscheibe 2b auf dieser Gleitachse
20 befestigt werden, wobei die Gleitachse z. B. unrund
ausgebildet sein kann, wie dies aus dem Querschnitt neben Fig.
5 ersichtlich ist. Auf dieser Gleitachse 20 kann ein Schiebeblock
21 aufgesetzt werden, der zum einen einen Flansch aufweist,
gegen den sich eine weitere Trennscheibe 2b abstützen kann.
Die Trennscheibe 2b wird dann auf ein Gewinde dieses Schiebeblockes
21 aufgeschraubt, so dass die Trennscheibe 2b zwischen
Flansch 22 und Schnellspannmutter 3a axial fixiert und
festgeklemmt wird. Die Schnellspannmutter 3a weist eine zweite
Sternscheibe 23 auf, die auch deutlich in Fig. 6 dargestellt ist,
und in ihrem entspannten Zustand lehnt sich die Sternscheibe
23 an eine Flanke 24 der Schnellspannmutter 3a an. Der Innendurchmesser
der Sternscheibe 23 ist so bemessen, dass beim
Festziehen der Schnellspannmutter 3a auf den Schiebeblock 21
die Stirnseite des Gewindeteiles des Schiebeblockes 21 auf die
Rückseite der Sternscheibe 23 wirkt, und bei einem weiteren
Festziehen der Schnellspannmutter 3a gerät die Sternscheibe
in eine Geradeausrichtung, die in Fig. 6 dargestellt ist, und in
dieser Position wird gegenüber dem gelösten Zustand der
Sternscheibe 23 der freie Innendurchmesser der Sternscheibe
verringert, was zur Folge hat, dass also bei einem Festziehen
der Schnellspannmutter 3a auf dem Schiebeblock 21 eine Fixierung
der Schnellspannmutter auf der Gleitachse 20 erfolgt.
In ihrem gelösten Zustand weicht die Sternscheibe 23 aufgrund
ihrer Elastizität wieder zurück und liegt an den Flanken 24 der
Schnellspannmutter 3a an, so dass der Innendurchmesser der
Sternscheibe 23 sich aufweitet und deren Innenränder nicht
mehr auf der Gleitachse 20 aufliegen.
Durch die axiale Verstellbarkeit des Schiebeblockes 21 auf der
Gleitachse 20 kann also der axiale Abstand zwischen Trennscheiben
2a und 2b stufenlos eingestellt werden. Beim Erreichen
des richtigen Abstandes erfolgt ein Anziehen der Schnellspannmutter
3a, so dass hierdurch der Schiebeblock 21 auf der
Gleitachse 20 festgelegt werden kann, allein durch ein Festziehen
der Schnellspannmutter 3a von Hand. Die Zuhilfenahme
von Werkzeug wird also auch bei der Festlegung der zweiten
Trennscheibe 2b überflüssig.
Ein wesentlicher Grundgedanke dieser Schnellspannmutter 3a
ist, dass sie nicht nur eine axiale Fixierung einer aufgenommenen
Trennscheibe auf einer Antriebsachse ermöglicht, sondern
dass sie auch eine radiale Fixierung auf eine Antriebsachse ermöglicht.