EP1397229B1

EP1397229B1 - Befestigungseinrichtung

Info

Publication number: EP1397229B1
Application number: EP02719656A
Authority: EP
Inventors: Manfred Kausch
Original assignee: Bruno Schmitz Schleifmittelwerk GmbH
Current assignee: Bruno Schmitz Schleifmittelwerk GmbH
Priority date: 2001-06-21
Filing date: 2002-03-02
Publication date: 2005-05-04
Anticipated expiration: 2022-03-02
Also published as: US7192338B2; EP1397229A1; ATE294670T1; WO2003000463A1; US20050075059A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Befestigungseinrichtung, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Eine solche Einrichtung ist aus DE 100 17 458 A1 bekannt.

Bei dem Werkzeug kann es sich insbesondere um eine Trenn-, Schrupp-, Schleif-, Schneid-, Bürst-, Polier- oder eine Fächerschleifscheibe handeln.

Bekannte Scheiben dieser Art werden mit Hilfe einer Mutter an einem Gewindeteil der Werkzeugmaschine unter Zuhilfenahme eines Werkzeugs, insbesondere eines Schlüssels, festgeschraubt. Die zentrale Öffnung der Scheiben ist dabei so bemessen, dass ihr Durchmesser nur geringfügig größer als der Außendurchmesser des Gewindeteils der Werkzeugmaschine ist, sodass die Scheiben mit Hilfe der Mutter auf die Werkzeugmaschine aufspannbar sind. Der Standarddurchmesser der zentralen Öffnung beträgt 22 mm. Die während des Schleifvorgangs auftretenden Kräfte bewirken, dass sich die Mutter extrem festzieht, sodass diese nur unter großem Kraftaufwand gelöst werden kann.

In der deutschen Offenlegungsschrift DE 100 17 458 A1 ist eine Schleifmaschinenwerkzeugaufnahme mit einer Mitnahmevorrichtung beschrieben, über die ein Werkzeug mit einer Antriebswelle wirkungsmäßig verbindbar ist. Dabei ist das Einsatzwerkzeug über zumindest ein gegen ein Federelement bewegbar gelagertes Rastelement mit der Mitnahmevorrichtung wirkungsmäßig verbindbar, wobei das Rastelement in einer Betriebsstellung des Einsatzwerkzeugs einrastet und das Einsatzwerkzeug formschlüssig fixiert. Hierdurch ist ein werkzeugloses Schnellspannsystem bereitgestellt, das jedoch insbesondere beim Wechseln eines Werkzeugs eine aufwendige Bedienung erfordert. Ist die Schleifmaschinenwerkzeugaufnahme beispielsweise an einer Winkelschleifmaschine montiert, muss zum Lösen des Werkzeugs mit der einen Hand eine Rastelemententriegelungstaste gedrückt und mit der anderen Hand das Werkzeug gedreht werden. Ferner ist zu beachten, dass bei diesem Vorgang die Antriebswellensperrtaste der Maschine zu betätigen ist.

In der amerikanischen Patentschrift US 3,623,281 ist eine Vorrichtung zum Befestigen einer austauschbaren Schleifscheibe an einer Antriebswelle einer Maschine offenbart. Dabei übergreifen in einer Verschlussposition radial nach außen weisende Vorsprünge der Befestigungseinrichtung radial nach innen weisende Verschlussflächen des Werkzeugs. Durch das Anschalten des Antriebs bewegt sich ein Teil des Verschlussmechnik aufgrund seiner Trägheit in axialer Richtung auf das Werkzeug zu, sodass die Verschlussflächen des Werkzeugs durch die Vorsprünge festgeklemmt sind und das Werkzeug axial gesichert und drehfest gehaltert ist. Zwar kann die beschriebene Vorrichtung mit einer Hand bedient werden, der Aufbau der Verschlussmechanik ist jedoch sehr aufwendig.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Befestigen bzw. Lösen von Werkzeugen mit einem kreisscheibenförmigen Werkzeugkörper, insbesondere von Trenn-, Schruppoder Fächerschleifscheiben, an eine bzw. von einer Werkzeugmaschine zu erleichtern, wobei das Werkzeug sicher gehalten ist, ohne dass ein hoher konstruktiver Aufwand betrieben werden muss.

Diese Aufgabe wird vorrichtungsseitig durch eine Befestigungseinrichtung nach Anspruch 1 gelöst. Dabei umfasst die Befestigungseinrichtung, welche auf einer Werkzeugmaschine montierbar ist, oder welche fest an der Werkzeugmaschine angebracht ist, zumindest einen radial nach außen weisenden Vorsprung eines werkzeuglos betätigbaren Verschlusses mit dem die Befestigungseinrichtung mit dem Werkzeug lösbar verbindbar ist, wobei in der Verschlussposition der zumindest eine radial nach außen weisende Vorsprung der Befestigungseinrichtung über eine radial nach innen weisende Verschlussfläche des Werkzeugs greift und der Werkzeugkörper axial gesichert und drehfest gehaltert ist. Der zumindest eine radial nach außen weisende Vorsprung und eine Auflage, an der das Werkzeug anliegt sind relativ zueinander axial verschiebbar angeordnet, wobei dieser axiale Verschiebeweg durch eine Fliehkrafteinrichtung blokkierbar ist.

Mit der angegebenen konstruktiven Gestaltung der Befestigungseinrichtung kann einerseits sichergestellt werden, dass ein zum Zusammenwirken mit der Befestigungseinrichtung ausgebildetes Werkzeug einhändig auf einfache Art und Weise in eine Betriebsstellung gebracht werden kann und andererseits das Werkzeug beim Betrieb der Maschine auch beim Einwirken von äußeren Kräften sicher eingespannt und gehalten ist. Dabei kann der konstruktive Aufwand zur Gestaltung des erfindungsgemäßen Spannsystems relativ gering gehalten werden.

Der Erfindung liegt die Idee zugrunde, eine Schnellspannung eines Werkzeugs für eine Werkzeugmaschine bereitzustellen, die mit einer Befestigungseinrichtung in Wirkverbindung steht. In einer Betriebsstellung oder Verschlussposition überlappen sich Abschnitte der Befestigungseinrichtung und des Werkzeugs, sodass dieses axial gesichert ist. Um Werkzeug und Befestigungseinrichtung auf einfache Weise in diese Verschlussposition zu bringen, sind die Überlappungsabschnitte an der Befestigungseinrichtung und eine Auflage des Werkzeugs an der Befestigungseinrichtung relativ zueinander axial verschiebbar, beispielsweise gegen eine Federkraft, ausgebildet. Nach der Einstellung der Verschlussposition, die einer Betriebsstellung entspricht, ist ein Formschluss zwischen der Befestigungseinrichtung und dem Werkzeug realisiert, der durch die Blockierung einer Fliehkrafteinrichtung fixiert wird. Dies bedeutet, dass durch die Blockierung des axialen Verschiebeweges der Formschluss zwischen der von der Werkzeugmaschine angetriebenen Befestigungseinrichtung und dem Werkzeug unabhängig vom Einfluss äußerer Kräfte auf das Werkzeug sichergestellt ist.

Vorzugweise umfasst der Begriff "radial nach aussen weisender Vorsprung" einen Abschnitt oder einen Bereich der Befestigungseinrichtung, der bei geschlossenem Verschluss, d.h. in der Verschlussposition, einen Abschnitt oder einen Bereich des Werkzeugs übergreift. Vorzugsweise sind für den Verschluss mehrere radial nach aussen weisende Vorsprünge an der Befestigungseinrichtung vorgesehen, die jeweils eine zugeordnete, radial nach innen weisenden Verschlussfläche des Werkzeugs übergreifen, sodass eine im wesentlichen rotationssymmetrische axiale Fixierung erreicht werden kann. Dabei kann die Befestigungseinrichtung so ausgebildet sein, dass das Werkzeug an dieser mit einfachen Mitteln, z.B. durch Stecken, Klemmen, Schwenken und/oder Drehen verbunden werden kann.

Vorzugsweise ist der zumindest eine radial nach außen weisende Vorsprung und die Auflage für das Werkzeug nicht nur axial zueinander verschiebbar, sondern auch zueinander drehbar ausgebildet. Damit kann verhindert werden, dass das Werkzeug beim Aufspannen auf die Befestigungseinrichtung an dieser schleift und Beschädigungen hervorruft, wenn das Aufspannen über eine relative Drehbewegung von Werkzeug und Befestigungseinrichtung erfolgt. Demnach kann das Werkzeug in einer Öffnungsposition des Verschlusses auf die Auflage an der Befestigungseinrichtung aufgelegt werden, insbesondere gegen eine Federkraft nach unten gedrückt und gleichzeitig verdreht werden, so dass die Verschlussposition eingestellt werden kann, bei welcher die radial nach außen weisenden Vorsprünge der Befestigungseinrichtung die radial nach innen weisenden Verschluss-Flächen des Werkzeugs übergreifen, ohne dass diese sich während der Verdrehung berühren.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Verschluss als Bajonettverschluss ausgebildet, durch den das Werkzeug und Befestigungseinrichtung in der Verschlussposition festspannbar sind.

Die Gestaltung der Fliehkrafteinrichtung zum Blockieren des axialen Verschiebewegs zwischen dem Vorsprung und der Auflage kann auf vielfältige Weise ausgeführt sein. Dabei wird die durch die Drehung der Befestigungseinrichtung beim Betrieb der Werkzeugmaschine auftretende Zentrifugalkraft genutzt, um eine relative axiale Verschiebung zwischen dem zumindest einen Vorsprung und der Auflage zu verhindern. Die Fliehkraft kann dabei einen Formschluss, der direkt oder indirekt die relative Verschiebung der Auflage und des sich radial nach außen erstreckenden Vorsprungs blockiert, verursachen. Vorteilhaft ist es dabei, wenn die Fliehkrafteinrichtung einem Kraftmittel wie einer Feder oder einem dehnbaren O-Ring entgegenwirkt, welches eine Rückstellkraft für ein Element oder ein Teil desselben bereitstellt. Dabei kann die Rückstellkraft dazu dienen, die Bewegung des Elementes oder des Teils in radialer Richtung nur beim Auftreten einer Zentrifugalkraft zuzulassen und bei Wegfall der Fliehkraft das Element oder das Teil wieder in eine Ausgangslage zu bringen. Bei der Rotation der Befestigungseinrichtung wirkt die Fliehkraft dem Kraftmittel entgegen, wobei das Element in Wirkverbindung mit zumindest einem auch als Zunge zu bezeichnenden Vorsprung steht, welcher durch seine radiale Verschiebung oder durch eine radiale Ausdehnung den Formschluss hervorruft.

Zweckmäßig kann eine radial verschiebbare Zunge radial nach außen weisen und in axialer Richtung ausgedehnt ausgebildet sein, sodass diese bei der Erzeugung einer ausreichend großen Zentrifugalkraft eine axiale Lücke zwischen zueinander axial verschiebbaren Teilen der Befestigungseinrichtung schließt, derartig, dass letztlich der axiale Verschiebeweg zwischen dem zumindest einen Vorsprung sowie der Auflage für das Werkzeug an der Befestigungseinrichtung blockiert ist. Dabei kann zur Vermeidung einer Verkippung der Auflage des Werkzeugs beim zumindest einen Vorsprung vorgesehen sein, dass die Zunge umfänglich ausgedehnt, beispielsweise in Form eines mehrteiligen Rings ausgebildet ist, sodass die Blockade des Verschiebeweges symmetrisch auf im Wesentlichen dem gesamten Umfang der Auflage erfolgen kann. Durch das radiale Einschieben einer axial ausgedehnten Zunge in die axiale Lücke, kann vorteilhaft eine große axiale Lücke schon mit einer geringen radialen Verschiebestrecke der Zunge geschlossen werden.

Zweckmäßig kann das Element als halbkreisförmiges, und in radialer Richtung ausdehnbares Ringpaar mit in axialer Richtung ausgedehnter Zunge ausgebildet sein, welches durch eine Feder zu einem Ring fixierbar ist, wobei sich beide Halbringe unter Fliehkrafteinwirkung voneinander weg und radial nach außen bewegen und mit der umfänglichen Zunge in die beschriebene axiale Lücke einschieben. Es ist jedoch auch möglich, dass ein ringförmiges Element mehrere, insbesondere 3 bis 6 Ringesegmente umfasst, um eine besonders gleichmäßige und symmetrische Blockade des axialen Verschiebeweges zu erhalten.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn durch die radiale Verschiebung der Zunge nicht parallele Flächen von zueinander axial verschiebbaren Teilen zur gegenseitigen Anlage kommen, um eine axial wirkende Kraft zu erzeugen. Hierdurch kann erreicht werden, dass durch die Wirkung der Fliehkrafteinrichtung nicht nur der axiale Verschiebeweg zwischen dem zumindest einen Vorsprung der Befestigungseinrichtung sowie der Auflage für das Werkzeug blockiert ist, sondern auch, dass das Werkzeug zwischen den genannten Teilen unter Krafteinwirkung geklemmt wird, wobei die Klemmung umso stärker ist, je höher die Werkzeugmaschine dreht.

Um einen Antrieb des Werkzeugs durch die Befestigungseinrichtung und insbesondere bei schnell abbremsbaren Werkzeugmaschinen ein Weiterrotieren des Werkzeugs aufgrund dessen träger Masse zu verhindern, kann zweckmässigerweise eine Arretiervorrichtung vorgesehen sein, welche das Werkzeug gegenüber der Befestigungseinrichtung in der Verschlussposition verdrehbar festlegt.

Als Arretiervorrichtung kann beispielsweise ein quer zur Längsachse des Werkzeugs an der Befestigungseinrichtung schwenkbar gelagerter Bügel dienen, der mit mindestens einem radialen Vorsprung in eine entsprechende Nut des Werkzeugs eingreift.

Es können auch andere Arretiervorrichtungen bzw. Ausgestaltungen von radial nach außen weisenden Vorsprüngen an der Befestigungseinrichtung zweckmäßig sein, die in der internationalen Patentanmeldung PCT/DE01/02268 beschrieben sind, deren Offenbarungsgehalt durch Bezugnahme in die vorliegende Anmeldung eingebunden wird.

Besonders zweckmäßig ist es, wenn die Befestigungseinrichtung eine Arretiervorrichtung in Form einer Nase aufweist, welche mit dem Werkzeug zur Gestaltung eines Formschlusses zusammenwirkt und auch als Nocken bezeichnet werden kann. Dabei kann der zumindest eine radial nach außen weisende Vorsprung des Verschlusses eine sich axial und in Richtung zur Werkzeugmaschine erstreckende Arretiernase aufweisen, die in der Verschlussposition mit dem zugeordneten, die Verschlussfläche bereitstellenden Segment am Werkzeug zusammenwirkt.

Ein solcher Vorsprung an der Befestigungseinrichtung und ein zugeordnetes Segment am Werkzeug können somit zwei unterschiedliche Funktionen besitzen. Einerseits ist durch diese Teile in der Verschlussposition das Werkzeug gegen einen axialen Abgang gesichert und andererseits wird ein Formschluss bereitgestellt, der nach dessen Fixierung zum Antrieb des Werkzeugs dient. Es versteht sich, dass die Arretiernase auch am Segment des Werkzeugs ausgebildet sein kann, wobei diese Nase dann zur Gestaltung des Formschlusses in eine zugeordnete Ausnehmung im Vorsprung der Befestigungseinrichtung eingreift.

Eine besonders günstige Ausgstaltung der Erfindung stellt die Anordnung von zumindest zwei umfänglich beabstandeten derartigen Arretiernasen zur Ausbildung einer Tasche an dem Vorsprung der Befestigungseinrichtung dar, in welcher das zugeordnete Segment des Werkzeugs in der Verschlussposition in einen Formschluss bringbar ist. Um das Einführen des zugeordneten Segments des Werkzeugs in die Tasche an der Befestigungseinrichtung zu ermöglichen, ist die Tasche radial nach außen offen ausgebildet. Der Begriff "Tasche" bezeichnet in dieser Hinsicht einen durch die Arretiernasen beschränkten Bereich, in dem das zugeordnete Segment in der Verschlussposition zum Liegen kommt. Da üblicherweise die Werkzeugmaschinen in eine vorgegebene Richtung drehen, kann vorgesehen sein, dass eine der Arretiernasen zur Übertragung der Antriebskraft auf das Werkzeug und die andere Arretiernase zur Übertragung der beim Abbremsen der Maschine erzeugten Kräfte ausgebildet sind. Vorteilhafterweise kann dabei die Arretiernase zur Übertragung des Antriebs in einer Ebene parallel zur Auflage des Werkzeugs eine größere Schnittfläche als die Abbrems-Arretiernase aufweisen, da erste höhere Kräfte zu übertragen hat. Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn eine der Arretiernasen eine solche axiale Erstreckung aufweist, dass die Nase als Drehanschlag für das Werkzeug dient, sodass dieses nicht unbeabsichtigt von einer Verschlussposition wieder in eine offene Position gedreht werden kann.

Andererseits können die zumindest zwei Arretiernasen auch am Segment des Werkzeugs angeformt sein, wobei der zugeordnete radial nach außen weisende Vorsprung der Befestigungseinrichtung in diesem Fall in die radial nach innen offene Tasche zur Gestaltung eines Formschlusses einführbar ist. Diese Ausführungsform weist insbesondere den Vorteil auf, dass sich die Herstellungskosten für die in der Regel aus Metall gestaltete Mitnehmerscheibe einschließlich des zumindest einen radial nach außen weisenden Vorsprungs erniedrigen, während die Gestaltung der Arretiernasen am Werkzeug dessen Herstellungskosten kaum erhöhen, da die Arretiernasen in der Regel an einer durch ein Spritzgussverfahren herstellbaren Trageinrichtung des Werkzeugs angeformt sind.

Wie obenstehend erläutert, kann eine Werkzeugmaschine mit einer Befestigungseinrichtung ausgestattet sein, wobei sowohl eine lösbare als auch eine unlösbare Verbindung möglich ist. Ist die Befestigungseinrichtung zum lösbaren Verbinden mit einer Werkzeugmaschine ausgebildet, kann durch die Gestaltung von entsprechenden verbindungsanschlüssen prinzipiell jede Werkzeugmaschine mit der erfindungsgemäßen Befestigungseinrichtung bzw. dem erfindungsgemäßen Spannsystem bestückt werden.

Beispielsweise kann die Befestigungseinrichtung zum Aufspannen auf die Welle der Werkzeugmaschine ein Innengewinde aufweisen, mit dem diese auf ein Gewindeteil der Werkzeugmaschine aufschraubbar ist. Vorzugsweise ist das Innengewinde an einer Gewindebuchse angeordnet, die in einer zentralen Öffnung der Befestigungseinrichtung sitzt. Die Gewindebuchse kann an einem Ende mit einem Ringflansch versehen sein, der den Rand der zentralen Öffnung an der von der Schraubrichtung abgewandten Seite der Befestigungseinrichtung übergreift. Beim Aufspannen der Befestigungseinrichtung auf der Welle der Werkzeugmaschine drückt der Ringflansch gegen den Rand der zentralen Öffnung, sodass die Befestigungseinrichtung sicher gehalten und die Gewindebuchse sich insbesondere beim Abdrehen der Befestigungseinrichtung nicht von dieser löst.

Zur Montage an der Werkzeugmaschine kann die Befestigungseinrichtung andererseits auch eine zentrale Öffnung zur Durchführung einer axial verlaufenden Schraube aufweisen. Prinzipiell kann die erfindungsgemäße Befestigungseinrichtung so ausgebildet sein, dass diese mit solchen Mitteln an der Werkzeugmaschine befestigbar ist, die üblicherweise für die Befestigung eines Werkzeugs an der Werkzeugmaschine verwendet werden, beispielsweise mit einer Spannmutter oder einem Spannbolzen. Somit können prinzipiell alle herkömmlichen Werkzeugmaschinen mit der erfindungsgemäßen Befestigungseinrichtung umgerüstet werden, ohne dass zusätzliche Umbaumaßnahmen erforderlich sind.

Die Erfindung wird ferner gelöst durch ein Spannsystem umfassend die beschriebene erfindungsgemäße Befestigungseinrichtung gemäß dem Anspruch 1 und ein zum Zusammenwirken mit der Befestigungseinrichtung ausgebildetes Werkzeug, das einen kreisscheibenförmigen Werkzeugkörper mit einer zentralen Öffnung aufweist. Das Werkzeug und die Befestigungseinrichtung sind, wie beschrieben, so aufeinander abgestimmt, dass in einer Verschlussposition, d.h. in einer Betriebsstellung ein Formschluss zwischen beiden vorliegt und dieser Formschluss bei der Rotation der Befestigungseinrichtung, d.h. dem Betrieb an einer Werkzeugmaschine durch eine Fliehkrafteinrichtung fixiert ist. Damit kann dieser Formschluss zur Übertragung der Antriebskraft auf das Werkzeug genutzt werden, sodass Befestigungseinrichtung und Werkzeug zum axialen Sichern und drehfesten Halten desselben zusammenwirken.

Die Verschlussflächen am Werkzeug können vorteilhafterweise durch den Werkzeugkörper selbst, der das Schleifmittel aufweist, bereitgestellt werden. Hierdurch kann insbesondere bei dickeren Werkzeugkörpern die bei üblichen Schleifscheiben verwendete Trageinrichtung für den Werkzeugkörper entfallen, was ökologisch und ökonomisch Vorteile bietet.

Andererseits kann das Werkzeug, insbesondere bei dünneren Werkzeugkörpern, zur Erhöhung der Stabilität eine Trageinrichtung aufweisen, an welcher die radial nach innen weisenden Verschlussflächen des Werkzeugs ausgebildet sind. Dabei ist die Trageinrichtung in der Öffnung des Werkzeugkörpers vorgesehen und an diesem befestigt. Diese Befestigung kann insbesondere eine unlösbare Befestigung sein, die herstellungstechnisch besonders einfach durch eine Klebung bereitgestellt werden kann. Der Begriff "unlösbar" ist derart zu verstehen, dass Trageinrichtung und Werkzeugkörper nur unter Beschädigung bzw. Zerstörung voneinander getrennt werden können. Hierdurch kann sichergestellt werden, dass Werkzeugkörper und Trageinrichtung dauerhaft miteinander verbunden sind.

Mit einer Einfassung des Werkzeugkörpers im Bereich seiner zentralen Öffnung durch die Trageinrichtung kann die Stabilität des Werkzeugkörpers beträchtlich erhöht werden. Dabei kann die Trageinrichtung so ausgebildet sein, dass sie zumindest an einer Seite des Werkzeugkörpers den Rand der Öffnung übergreift, wobei die Befestigungseinrichtung im Spannsystem den Rand der zentralen Öffnung an der anderen Seite des Werkzeugkörpers übergreift, sodass der Werkzeugkörper durch beide Einrichtungen eingefasst und durch Befestigung derselben aneinander axial gesichert und drehfest gehaltert ist. Eine derartige einseitige Trageinrichtung kann beispielsweise als Ring ausgebildet sein, der im Längsschnitt L-förmig ist, sodass der Werkzeugkörper axial auf diese aufgesteckt und durch den sich radial nach außen erstreckenden Ringflansch an einer Seite gehalten wird. Die Befestigungseinrichtung kann an dieser Halteeinrichtung so fixiert werden, dass sie mit einem ebenfalls den Rand der Öffnung übergreifenden radialen Flansch gegen die andere Seite des Werkzeugkörpers drückt, wobei diese axial gesichert und drehfest gehaltert ist, sodass letztlich ein verminderter Materialaufwand zur Gestaltung der Trageinrichtung notwendig ist.

Andererseits kann jedoch die Trageinrichtung auch so ausgebildet sein, dass sie den Rand der zentralen Öffnung des Werkzeugkörpers an seinen beiden Seiten zu seiner axialen Sicherung und drehfesten Halterung übergreift. Die zentrale Öffnung des Werkzeugkörpers ist bei dieser Ausführung ausschließlich durch die Trageinrichtung z.B. U-förmig eingefasst, sodass keine Teile der Befestigungseinrichtung mit dem Werkzeugkörper in Kontakt kommen und durch diesen geschädigt werden können. Diese Trageinrichtung kann auch direkt an dem Werkzeugkörper angespritzt sein.

Vorteilhafterweise kann die Trageinrichtung auch so konstruiert sein, dass Werkzeugkörper mit unterschiedlichem Radius und gegebenenfalls unterschiedlicher Dicke damit eingefasst werden können, sodass das erfindungsgemäße Spannsystem für eine Vielzahl von unterschiedlichen Werkzeugkörpern verwendet werden kann, da allein die Trageinrichtung zum Zusammenwirken mit der Befestigungseinrichtung ausgebildet sein muss, wobei die jeweilige Trageinrichtung zusätzlich an dem jeweiligen Werkzeugkörper angepasst ist.

Allgemein kann die Trageinrichtung beispielsweise aus Kunststoff, Holz, Metall, Keramik oder jedem anderen geeigneten Material hergestellt sein, wobei der Werkzeugkörper in der Trageinrichtung auch durch Verschrauben oder Verpressen axial gesichert und drehfest gehaltert sein kann, wodurch für jeden Werkzeugkörper auch im Hinblick auf dessen Materialeigenschaften und Verwendungszweck eine optimal angepasste Trageinrichtung an diesem befestigt werden kann.

Zur Gestaltung eines Formschlusses zwischen den Teilen des Spannsystems, d.h. der Befestigungseinrichtung und dem Werkzeug in der Verschlussposition ist es vorteilhaft, wenn sich von einer radial nach innen weisenden Verschlussfläche eines Segments des Werkzeugs zumindest eine, zweckmäßigerweise zwei Arretiernasen axial und in Richtung weg von der Werkzeugmaschine erstrecken, wobei die Arretiernasen zur Ausbildung einer Tasche an der Verschlussfläche umfänglich beabstandet sind. Der zugeordnete Vorsprung der Befestigungseinrichtung ist in dieser Tasche in einen Formschluss mit dem Segment der Verschlussfläche bringbar. Ist nur eine einzelne Arretiernase an der Verschlussfläche angebracht, greift diese zur Gestaltung des Formschlusses in eine zugeordnete Ausnehmung am Vorsprung der Befestigungseinrichtung ein. Die Gestaltung der Arretiernasen am Werkzeug, insbesondere an der Trageinrichtung für den Werkzeugkörper, weist den Vorteil auf, dass der beim Schleifen durch die Kraftübertragung erzeugte Verschleiss der Arretiernasen, welche als Antriebsnocken bzw. als Bremsnocken wirken, im Wesentlichen unbeachtet bleiben kann, da das Werkzeug naturgemäß regelmäßig ausgetauscht wird und damit eine wesentlich kürzere Lebensdauer als die Befestigungseinrichtung aufweist. Da die Trageinrichtung aus Kunststoff fertigbar ist, kann die relativ komplizierte Formgebung der Arretiernasen einfach und kostengünstig umgesetzt werden, da diese spritztechnisch hergestellt werden können. Ein weiterer, wesentlicher Vorteil der Anbringung der Arretiernasen am Werkzeug, insbesondere an einer aus Kunststoff gefertigten Trageinrichtung des Werkzeugkörpers für das erfindungsgemäße Spannsystem zeigt sich in Fällen, in welchen noch kein vollständiger Formschluss zwischen dem Werkzeug und der Befestigungseinrichtung eingestellt ist und die Werkzeugmaschine eingeschaltet wird. Aufgrund der hohen Beschleunigung der Befestigungseinrichtung und durch die Trägheit des Werkzeugs wird dieses nach der Inbetriebnahme der Maschine automatisch in die Arbeitsposition gedreht und anschließend durch die Fliehkrafteinrichtung verriegelt. Dieser Vorgang wird hierbei dadurch unterstützt, dass sich die Arretiernasen an der Trageinrichtung leicht über die in der Regel aus Metall gefertigten Vorsprünge der Befestigungseinrichtung bewegen, während in Fällen, wo relativ scharfkantige Metallnasen oder Nocken über einen Kunststoffüberstand bewegt werden die Gefahr besteht, dass sich die Metallnasen in den Kunststoff einarbeiten. Im Gegensatz dazu gleiten die Kunststoffnocken leichtgängig über die Metallflächen, so dass das Werkzeug automatisch in die Verschlussposition, d.h. die Arbeitsposition hinein bewegt wird und nachfolgend über die Fliehkrafteinrichtung fixiert wird.

Wie schon bei der oben beschriebenen Gestaltung der Arretiernasen an der Befestigungseinrichtung kann die als Antriebsnocken dienende Arretiernase bei dessen Anformung an der Trageinrichtung zur Bereitstellung eines Drehanschlags für das Werkzeug auch eine größere axiale Erstreckung als die andere zur Abbremsung dienende Arretiernase aufweisen. Damit ist sichergestellt, dass sowohl beim manuellen Herstellen der Verschlussposition als auch beim Anlaufen der Werkzeugmaschine das Werkzeug nicht aus der Verschlussposition heraus überdreht werden kann.

Umfasst der Verschluss mehrere Vorsprünge an der Befestigungseinrichtung und mehrere Verschlussflächen bzw. Segmente am Werkzeug können zweckmäßigerweise alle Segmente jeweils zwei Arretiernasen aufweisen, so dass mehrere Arretiernasen, vortelhaft drei, gleichzeitig als Antriebs- bzw. Bremsnocken dienen, wodurch die Belastung an einer einzelnen Nase herabgesetzt werden kann. Zwar wird herstellungsbedingt aufgrund der Fertigungstoleranzen am Anfang des Betriebs u.U. nur ein einzelner Nocken die Antriebskraft übertragen, aufgrund der Belastung wird dieser jedoch nach einer "Einlaufzeit" soweit verformt werden, bis alle Nocken an zumindest teilweise axial verlaufenden Flächen des jeweiligen Vorsprungs der Befestigungseinrichtung anliegen und damit alle Nocken den Antrieb für das Werkzeug aufnehmen.

Die zwei zusammenwirkenden Teile des erfindungsgemäßen Spannsystems, die Befestigungseinrichtung sowie das Werkzeug sind derartig aufeinander abgestimmt, dass die Funktion der Befestigungseinrichtung sichergestellt ist, d.h. ein eingespanntes Werkzeug betriebsbereit axial und drehfest gehalten ist. Zweckmäßig können Befestigungseinrichtung und Werkzeug so aufeinander abgestimmt sein, dass nach der Herstellung des beschriebenen Formschlusses zwischen dem zumindest einen Vorsprung der Befestigungseinrichtung und dem zugeordneten Segment am Werkzeug die Fliehkrafteinrichtung zum Blockieren eines axialen Verschiebeweges zwischen dem Vorsprung und der Auflage des Werkzeugs automatisch axial ausgerichtet ist. Die axiale Ausrichtung stellt sicher, dass die Fliehkrafteinrichtung, beispielsweise durch eine radial nach außen sich bewegende Zunge oder dergleichen, die sich in einen axialen Spalt schiebt, den axialen Verschiebeweg zwischen dem Vorsprung und der Auflage beim Anschalten der Maschine blockiert. Diese Blockade kann insbesondere durch einen Formschluss in axialer Richtung realisiert sein.

Um zu verhindern, dass die bei der Herstellung des Werkzeugs bzw. der Befestigungseinrichtung auftretende Fertigungstoleranzen dazu führen, dass das Werkzeug auch bei Fixierung des Formschlusses durch die Fliehkrafteinrichtung nicht fest eingespannt ist, kann vorgesehen sein, dass die Fliehkrafteinrichtung ein Mittel bereitstellt, das die auftretende Zentrifugalkraft über Schrägen in eine Axialkraft umsetzt, welche eine Klemmung des Werkzeugs in der Befestigungseinrichtung bereitstellt.

Verfahrensseitig wird die Aufgabe durch ein Verfahren zum werkzeugfreien Spannen eines Werkzeugs mit einem kreisscheibenförmigen, eine zentrale Öffnung aufweisenden Werkzeugkörper auf eine Befestigungseinrichtung nach Anspruch 1 für eine Werkzeugmaschine mit den Merkmalen des Anspruchs 18 gelöst. Das Zusammenführen der Befestigungseinrichtung und des zugeordnet ausgebildeten Werkzeuges kann vorteilhaft einhändig durchgeführt werden. Dabei wird das scheibenförmige Werkzeug umfänglich gegriffen, nach der Blockade der Antriebsachse in der Öffnungsposition des Verschlusses in die Befestigungseinrichtung eingeführt, durch Verdrehen des Werkzeugs in eine Überlappungsstellung der Vorsprünge und Verschluss-Flächen und dann in einen Formschluss mit der Befestigungseinrichtung gebracht. Mit dem Anschalten der Maschine ist der Formschluss automatisch blokkiert. Somit muss einzig das Werkzeug für den Einspannvorgang bewegt werden, so dass die zweite Hand beispielsweise zum Halten des Winkelschleifers und zum Betätigen der Antriebswellensperrtaste frei bleiben kann.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand der Zeichnungen näher erläutert. In den Zeichnungen zeigen:

Fig. 1: ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Befestigungseinrichtung in einer Schnittdarstellung,
Fig. 2: eine Draufsicht der in Fig. 1 dargestellten Befestigungseinrichtung,
Fig. 3: eine mit der in Fig. 1 dargestellten Befestigungseinrichtung verbindbare Fächerschleifscheibe in einer Schnittdarstellung und in einer Draufsicht,
Fig. 4: ein erfindungsgemäßes Spannsystem mit einer weiteren Ausführungsform einer Befestigungseinrichtung,
Fig. 5: das in Fig. 4 dargestellte Spannsystem in einer Draufsicht,
Fig. 6: eine Ausführungsform einer Trageinrichtung zur Gestaltung des in Fig. 4 dargestellten Werkzeugs in einer Schnittdarstellung und in einer Draufsicht,
Fig. 7: das Mitnehmerelement der in Fig. 4 dargestellten Befestigungseinrichtung in einer Schnittdarstellung und in einer Draufsicht,
Fig. 8: ein anderes Mitnehmerelement für eine weitere Ausführungsform einer Befestigungseinrichtung in einer Schnittdarstellung und einer Draufsicht,
Fig. 9: ein weiteres erfindungsgemäßes Spannsystem mit einer Fächerscheibe,
Fig.10: eine Trageinrichtung für die ihn Fig. 9 dargestellte Fächerscheibe in einer Schnittdarstellung und einer Draufsicht,
Fig.11: eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Befestigungseinrichtung in einer Schnittdarstellung, und
Fig.12: die in Fig. 11 dargestellte Befestigungseinrichtung in einer Draufsicht.

In den Figuren 1 und 2 ist eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Befestigungseinrichtung zum Zusammenwirken mit einem, einen kreisscheibenförmigen Werkzeugkörper mit einer zentralen Öffnung aufweisenden Werkzeug dargestellt, wobei Fig. 1 eine Schnittdarstellung längs der Linie I der Draufsicht von Fig. 2 ist.

Die Befestigungseinrichtung 1 weist eine Auflageeinrichtung 7 auf, auf die eine Schleifscheibe aufgesetzt werden kann. Um Schleifscheiben unterschiedlicher Dicke, beispielsweise Schrupp- und Trennschleifscheiben aufzunehmen, ist die Auflagefläche 8 abgestuft mit zwei Ringflanschen ausgebildet. Die Befestigungseinrichtung weist drei radial nach außen weisende und auf dem Umfang beabstandete Vorsprünge 5 auf, von denen jedoch nur einer aus der Figur ersichtlich ist. Die Vorsprünge 5 an der Befestigungseinrichtung 1 sind in axialer Richtung zur Auflage 7 beweglich ausgebildet. Letztere ist relativ zu den axial nach außen weisenden Vorsprüngen 5 axial drehbar und axial bewegbar angeordnet. Die axiale Bewegbarkeit wird erreicht durch die Anordnung einer Tellerfeder 11 zwischen einem Bodenelement oder Gehäuseteil 6 und der Auflageeinrichtung 7, sodass diese bei montierter Befestigungseinrichtung auf der Werkzeugmaschine in Richtung zur Werkzeugmaschine bewegbar ist. Ein O-Ring 9 verhindert, dass Staub oder Feuchtigkeit in die Befestigungseinrichtung 1 eindringt. Ein Sprengring 10 dient als Endanschlag für das Bodenelement 6. Die Befestigungseinrichtung 1 weist eine zentrale Öffnung 13 auf, mittels derer eine Montage auf der Werkzeugmaschine durchführbar ist. Dabei wird die Befestigungseinrichtung mittels einer nicht dargestellten Spannmutter oder eines Gewindebolzens an der Werkzeugmaschine befestigt. Beispielsweise kann die Ausnehmung 12 an der maschinenseitigen Stirnseite der Befestigungseinrichtung als komplementäre Ausnehmung für einen Mitnehmer an der Antriebsachse der Werkzeugmaschine dienen, wobei sich die Achse über die gegenüberliegende Stirnseite der Befestigungseinrichtung mit einem Gewindeabschnitt erstreckt, auf den eine Mutter aufschraubbar ist, sodass die erfindungsgemäße Befestigungseinrichtung 1 fest mit der Maschine verbunden ist und von dieser angetrieben wird.

Beim Schleifscheibenwechsel wird über die Schleifscheibe die Auflage 7 durch geringen Axialdruck gegen die Tellerfeder 11 nach unten gedrückt. Durch eine anschließende Drehbewegung drehen sich die Vorsprünge oder Flächen der Schleifscheibe unter der axial verlaufenden Arretiernase 19 hindurch. Die Auflage 7 dreht dabei mit, sodass diese keinen Abrieb durch das Schleifmittel erfährt, wenn ein Werkzeug in die Befestigungseinrichtung eingesetzt wird, das keine Trageinrichtung an der Stirnseite zur Werkzeugmaschine hin aufweist. Sobald die nach innen weisenden Vorsprünge oder Flächen der Schleifscheibe und die Vorsprünge 5 der Befestigungseinrichtung übereinander liegen, wird der Axialdruck gegen die Tellerfeder 11 entfernt, wodurch die Auflage 7 durch die Kraft der Tellerfeder 11 in die Ausgangsstellung gedrückt wird und die Verschlussflächen oder Vorsprünge der Schleifscheibe zwischen axial verlaufenden Arretiernasen 18 und 19 einrasten. Die Arretiernase 18 dient im Wesentlichen als Anschlag zur Aufnahme der Schleifkraft, d.h. als Antriebsnocken, während die Arretiernase 19 die Trägheitskräfte aufnimmt, die beim Abbremsen der Werkzeugmaschine durch die Schleifscheibe verursacht werden, d.h. die Arretiernase 19 dient als Bremsnokken. Durch das beschriebene Einrasten der Vorsprünge an der Schleifscheibe zwischen die axial verlaufenden Arretiernasen 18, 19 ist ein Formschluss in Drehrichtung zwischen den Teilen eingestellt.

Auf der zum Gehäuseteil 6 zugewandten Seite der Auflage 7 liegt ein halbkreisförmiges Ringpaar 14 an, das mittels einer Ringfeder 17, die beide Halbringe umschließt, radial nach innen gedrückt wird. Nach dem Einschalten der Werkzeugmaschine bei montierter Befestigungseinrichtung wird das halbkreisförmige Ringpaar 14 durch die Fliehkraft gegen die Ringfeder 17 nach außen gedrückt. Hierdurch verschiebt sich ein Ringvorsprung 16 in eine axiale Lücke 15 zwischen der Auflage 7 und dem Bodenelement 6. Somit ist der axiale Verschiebeweg zwischen den Vorsprüngen 5 und der Auflage 7 blockiert, da sich die Auflage nicht mehr in Richtung zur Werkzeugmaschine bewegen kann, wodurch ein unbeabsichtigtes Lösen der Schleifscheibe verhindert wird. Erst nach dem Stillstand der Maschine zieht die Ringfeder 17 die beiden Ringhälften 14 in ihre Ausgangsposition zurück, wodurch die axiale Lücke 15 wieder freigegebenen wird.

Wie dargestellt, besteht die erfindungsgemäße Befestigungseinrichtung im Wesentlichen nur aus fünf Teilen, sodass der konstruktive Aufwand beschränkt bleibt. Das von der Maschine angetriebene Mitnehmerelement 2 weist eine Buchse 3 auf, an die an der maschinenabgewandten Stirnseite eine Mitnehmerscheibe 4 angeformt ist, welche die radial nach außen weisenden Vorsprünge 5 aufweist. Zu dem in axialer Richtung starren Mitnehmerelement ist axial verschiebbar die Auflageeinrichtung 7 angeordnet, an welcher das Werkzeug beim Spannen zur direkten Anlage kommt. Das zum Mitnehmerelement 2 starr gelagerte Bodenelement 6 dient als Basis für die Tellerfeder 11, von welcher sich diese zum Aufbringen einer Federkraft gegen die axial verschiebbare Auflageeinrichtung 7 abstützt. Als letztes wesentliches Teil der Befestigungseinrichtung 1 ist die Fliehkrafteinrichtung umfassend das Ringpaar 14 und die Ringfeder 17 zu nennen, welche zur Fixierung des beschriebenen Formschlusses zwischen dem Werkzeug und der Befestigungseinrichtung dient. Bei der Verschiebung der Auflageeinrichtung gleiten zugeordnete Flächen des Mitnehmerelements und der Auflage sowie der Auflage und des Bodenelements aneinander, wodurch der durch die Auflage, das Mitnehmerelement und das Bodenelement gebildete Innenraum zur Aufnahme der Fliehkrafteinrichtung geschlossen bleibt.

Fig. 3 zeigt ein als Fächerschleifscheibe ausgebildetes Werkzeug, das mit der in den Fign. 1 und 2 dargestellten Befestigungseinrichtung zusammenwirkt in einer Draufsicht und in einer Schnittdarstellung längs der Linie II. Die Fächerschleifscheibe weist eine Trageinrichtung 20 auf, die auf einem äußeren Ringflansch mit einem Werkzeugkörper 21 belegt ist, der durch schuppenartig aufeinanderliegende Schleifsegmente gebildet wird. Ferner umfasst die Trageinrichtung 20 des Werkzeugs drei Verschlussflächen 22, die mit den Vorsprüngen 5 der Befestigungseinrichtung in der Verschlussposition zusammenwirken. Wie beschrieben, rasten Segmente 22a, welche die Verschlussflächen 22 an der maschinenabgewandten Stirnseite bereitstellen, jeweils zwischen zugeordneten Arretiernasen 18, 19 zur Gestaltung eines Formschlusses ein.

Eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Spannsystems umfassend eine Befestigungseinrichtung 1 sowie ein mit dieser Befestigungseinrichtung zusammenwirkendes Werkzeug 23 ist in den Fign. 4 und 5 gezeigt, wobei Fig. 4 eine Schnittdarstellung entlang der Linie III der in Fig. 5 dargestellten Draufsicht ist. Das in der Befestigungseinrichtung 1 eingespannte Werkzeug 23 ist als Schruppscheibe mit einem Werkzeugkörper 28 ausgebildet, welcher von einer einseitigen Trageinrichtung 24 eingefasst ist. Diese ist als Ring ausgebildet, der im Längsschnitt L-förmig ist, wobei der Werkzeugkörper 28 axial auf die Trageinrichtung aufgesteckt und mit dieser verklebt ist. Der radial verlaufende Ringflansch 27 umgreift dabei den Rand der Öffnung des Werkzeugkörpers 28 auf der maschinenabgewandten Stirnseite der Befestigungseinrichtung. Auf der gegenüberliegenden Seite liegt der Werkzeugkörper 28 direkt auf der Auflageeinrichtung 7 auf.

Die Befestigungseinrichtung 1 ist im Wesentlichen wie die in Fig. 1 dargestellte Befestigungseinrichtung aufgebaut, wobei gleichwirkende Elemente mit den gleichen Bezugszeichen angegeben sind. Die Fliehkrafteinrichtung umfassend mehrere, insbesondere drei oder vier Ringsegmente 30 und die Ringfeder 17 ist in Fig. 4 in der Blockierstellung, d.h. bei angetriebener Befestigungseinrichtung dargestellt. Dies bedeutet, dass die Auflageeinrichtung 7 nicht gegen die Tellerfeder 11 nach unten in Richtung zur Werkzeugmaschine bewegt werden kann, da der Vorsprung 16, die axiale Lücke zwischen dem Bodenelement 6 und der Auflageeinrichtung 7 blockiert. Dabei sind die drei bzw. 4 Ringsegmente auf einem Umfang angeordnet, sodass die axiale Lücke im wesentlichen rotationssymmetrisch geschlossen ist.

Der wesentliche Unterschied zu dem erfindungsgemäßen ersten Spannsystem, dessen Teile in den Fign. 1 und 3 dargestellt sind, besteht darin, dass die Arretiernasen bzw. -nocken nicht an den Vorsprüngen 5 der axial festen Mitnehmerscheibe 4 axial in Richtung zur Werkzeugmaschine verlaufen, sondern an der Trageinrichtung des Werkzeugs angebracht sind und sich axial in die entgegengesetzte Richtung erstrecken, siehe Fig. 5, in der die Bremsnocken an der Trageinrichtung 24 mit dem Bezugszeichen 26 und die Antriebsnocken an der Trageinrichtung mit dem Bezugszeichen 25 angegeben sind. In der dargestellten Verschlussposition zwischen der Befestigungseinrichtung und dem Werkzeug übergreifen die drei Vorsprünge 5 der Mitnehmerscheibe 4 des Mitnehmerelements 2 die jeweils zugeordneten Verschlussflächen 22, die an der Trageinrichtung durch Segmente 22a bereitgestellt werden. Auch im vorliegenden Fall ist in der Verschlussposition ein Formschluss zwischen der Befestigungseinrichtung und dem Werkzeug in der Verschlussposition realisiert, da die Vorsprünge 5 jeweils zwischen den zugeordneten Arretiernasen 25, 26 eingerastet sind und auf den jeweiligen Verschlussflächen aufliegen.

Der Aufbau der in den Fign. 4 und 5 im erfindungsgemäßen Spannsystem verwendeten Trageinrichtung 24 ist in Fig. 6 in einer Draufsicht und einer Schnittdarstellung längs der Linie IV gezeigt. Die ringförmige Trageinrichtung 24 weist einen Ringflansch 27 auf, der an der maschinenabgewandten Seite den Rand des Werkzeugkörpers übergreift, siehe Fig. 4. Jede der drei Verschlussflächen 22, die jeweils durch ein Segment 22a gebildet sind, ist durch einen Antriebsnocken 25 sowie einen zugeordnete Bremsnocken 26 begrenzt. Wie in der Schnittdarstellung erkennbar, ist der Antriebsnocken 25 in seiner axialen Erstreckung länger ausgebildet, derartig, dass auch bei axial in Richtung zur Werkzeugmaschine bewegter Anlageeinrichtung 7 der zugeordnete Vorsprung 5 an der Mitnehmerscheibe 4 nicht über den Antriebsnocken hinweg gedreht werden kann.

In weiteren Ausführungsformen ist das erfindungsgemäße Spannsystem mit zwei oder mehr als drei Vorsprüngen an der Befestigungseinrichtung und den jeweiligen, zugehörigen Verschlussflächen am Werkzeug ausgebildet.

Eine Detailzeichnung des Mitnehmerelements 2 des in den Fign. 4 und 5 dargestellten Spannsystems zeigt Fig. 7 in einer Draufsicht und einer Schnittdarstellung entlang der Linie V. Das Mitnehmerelement 2 umfasst eine Buchse 3 mit einer Ausnehmung 12 für den Mitnehmer an der Maschine sowie an der gegenüberliegenden Stirnseite eine Mitnehmerscheibe 4, welche drei Vorsprünge 5 aufweist, die an ihrem radialen Ende gefast sind. Die Kräfte werden von den Vorsprüngen an deren axial verlaufenden Seitenrändern übertragen bzw. aufgenommen, an denen die jeweiligen Arretiernasen anliegen. Eine weitere, vorteilhafte Gestaltung des Mitnehmerelements 2 ist in Fig. 8 dargestellt. Im Unterschied zu dem in Fig. 7 gezeigten Mitnehmerelement weisen die Vorsprünge 5 jeweils eine radiale Ausnehmung 29 auf, in die eine entsprechend ausgebildete Nocke an einer nicht dargestellten Verschlussfläche der Trageinrichtung eingreift. Hierdurch kann die gesamte Fläche zur Übertragung der Antriebskraft bzw. der Trägheitskraft vergrößert werden.

Das erfindungsgemäße Spannsystem kann prinzipiell für alle Werkzeuge mit kreisscheibenförmigem Werkzeugkörper verwendet werden. Dabei sind Befestigungseinrichtung und Werkzeug in ihren geometrischen Abmessungen so aufeinander abgestimmt, dass nach der Einstellung des beschriebenen Formschlusses einerseits die Fliehkrafteinrichtung zum Blockieren des axialen Verschiebeweges zwischen den radialen Vorsprüngen 5 zur Auflageeinrichtung 7 axial ausgerichtet ist, und andererseits bei arbeitender Fliehkrafteinrichtung das eingespannte Werkzeug kein bzw. nur ein sehr geringes Spiel aufweist.

Fig. 9 zeigt ein weiteres erfindungsgemäßes Spannsystem, welches die in Fig. 4 dargestellte Befestigungseinrichtung sowie eine zugeordnet ausgebildete Fächerscheibe mit einer Trageinrichtung 31 und einem Werkzeugkörper 21 umfasst, der durch schuppenartig aufeinanderliegenden Schleifsegmenten gebildet ist. Da die in Fig. 9 dargestellte Befestigungseinrichtung identisch mit der in Fig. 4 ist, muss darauf nicht näher eingegangen werden. Ähnliches gilt für die in Fig. 10 dargestellte Trageinrichtung 31 des in Fig. 9 gezeigten Spannsystems, welche zur Gestaltung eines Werkzeuges mit Schleifsegmenten belegt wird.

Eine weitere erfindungsgemäße Befestigungseinrichtung ist in den Fign. 11 und 12 dargestellt. Die Befestigungseinrichtung 32 weist wieder ein Mitnahmeelement 33 auf, das von der Werkzeugmaschine über die Ausnehmung 12 angetrieben wird. An der maschinenentfernten Stirnseite ist die Mitnehmerscheibe 4 angeordnet, welche die umfänglich beabstandeten Vorsprünge 5 aufweist. Etwa in der Mitte der axialen Erstreckung des Mitnehmerelements ist eine umfängliche, radial nach außen weisende Nut ausgebildet, welche vier Ringsegmente 41 aufnimmt, die durch einen O-Ring 43 aus einem elastischen Material in der Nut gehalten werden. Die Ringsegmente 41 sind in der Nut radial nach außen verschiebbar, wobei der O-Ring 43 als Mittel zur Bereitstellung einer Rückstellkraft dient. An einem scheibenförmigen Bodenelement 34, das über einen Sprengring 10 fest mit dem Mitnehmerelement 33 verbunden ist, stützen sich mehrere, insbesondere vier Spiralfeder ab, die in Sacklöchern 36 axial in der Auflageeinrichtung verlaufen. Demnach kann die Auflageeinrichtung 35 in Richtung zur Werkzeugmaschine bewegt werden, wodurch sich wieder ein axialer Verschiebeweg zwischen den Vorsprüngen 5 und der Auflagefläche 8 ergibt.

Die Auflageeinrichtung weist eine der Fliehkrafteinrichtung zugeordnete, axial ausgedehnte und radial nach innen offene Nut 39 auf. Ist ein entsprechend ausgebildetes Werkzeug, wie beispielsweise das in den Fign. 9 oder 4 dargestellte mit der Befestigungseinrichtung 32 in Formschluss gebracht, so sind wieder automatisch die Ringsegmente 41 zu einer axialen Lücke, d.h. vorliegend zu der als axiale Lücke in der Auflage ausgebildeten Nut 39 ausgerichtet, sodass die Segmente 41 unter dem Einfluss der Fliehkraft beim Anschalten der Maschine in die Nut zur Blockade des axialen Verschiebewegs eindringen können.

Jedes Ringsegment weist an dessen werkzeugabgewandten Stirnseite eine Anlagefläche 42 auf, die mit einer zugeordneten Anlagefläche 40 der Nut 39 in der Auflageeinrichtung 35 zusammenwirkt. Beide Flächen weisen relativ zueinander einen Winkel auf, sodass bei sich radial nach außen bewegenden Ringsegmenten 41 aufgrund einer Keilwirkung der beiden Anlageflächen 40, 42, eine axial gerichtete Kraft erzeugt wird, welche die Auflageeinrichtung 35 in Richtung zum eingespannten Werkzeug drückt, wodurch dieses zwischen der Auflagefläche 8 und den radial nach außen weisenden Vorsprüngen 5 geklemmt wird. Hierdurch können Fertigungstoleranzen bei der Herstellung der verschiedenen Teile des erfindungsgemäßen Spannsystems ausgeglichen werden.

Beim Zusammenfügen des Spannsystems wird das Werkzeug (23, 38) und die Befestigungseinrichtung (1, 32) in einer Öffnungsposition des Verschlusses zwischen der Befestigungseinrichtung und des Werkzeugs unter Aufbringung einer axial, gegen eine Feder gerichteten Kraft in Richtung zur Werkzeugmaschine zusammengeführt. Die Öffnungspossition des Verschlusses entspricht dabei einer relativen, Anordnung von Befestigungseinrichtung und Werkzeug, bei der die Segmente (22a) am Werkzeug, welche die Verschlussflächen (22) bereitstellen, in den umfänglichen Lücken zwischen den Vorsprüngen (5) der Befestigungseinrichtung liegen, sodass dass Werkzeug an den Vorsprüngen vorbei weiter in Richtung der Werkzeugmaschine bewegt werden kann. Die Verschlussposition wird dadurch hergestellt, dass durch Drehen des Werkzeuges die radial nach außen weisende Vorsprünge (5) an der Befestigungseinrichtung zu den radial nach innen weisenden Verschlussflächen (22) des Werkzeugs zueinander verdreht werden, sodass Vorsprünge der Befestigungseinrichtung über radial nach innen weisende Verschlussflächen des Werkzeugs greifen. Dabei wird durch das Entfernen der axialen Kraft ein Formschluss zwischen der Befestigungseinrichtung und des Werkzeugs hergestellt, der durch den Betrieb der Werkzeugmaschine automatisch mittels einer Fliehkrafteinrichtung gesichert wird durch die Blockierung des axialen Verschiebeweges zwischen der Auflage für das Werkzeug und den Vorsprüngen an der Befestigungseinrichtung.

Bezugszeichenliste

1: Befestigungseinrichtung
2: Mitnehmerelement
3: Buchse
4: Mitnehmerscheibe
5: Vorsprung
6: Bodenelement, Gehäuseteil
7: Auflageinrichtung, Auflage
8: Auflagefläche, Ringflansch
9: O-Ring
10: Sprengring
11: Tellerfeder
12: Ausnehmung
13: Öffnung
14: Ringpaar
15: axiale Lücke
16: Vorsprung, Zunge
17: Ringfeder
18: Arretiernase, Antriebsnocken an Mitnehmerscheibe
19: Arretiernase, Bremsnocken an Mitnehmerscheibe
20: Trageinrichtung für Schleifsegmente
21: Werkzeugkörper
22: Fläche, Verschlussfläche am Werkzeug
22a: Segment am Werkzeug
23: Werkzeug
24: Trageinrichtung
25: Arretiernase, Antriebsnocken an Trageinrichtung
26: Arretiernase, Bremsnocken an Trageinrichtung
27: Ringflansch
28: Werkzeugkörper
29: radiale Ausnehmung
30: Ringsegment
31: Trageinrichtung für Fächerschleifscheibe
32: Befestigungseinrichtung
33: Mitnehmerelement
34: Bodenelement
35: Auflageeinrichtung, Auflage
36: Sackloch
37: Spiralfeder
38: Werkzeug
39: Nut
40: Anlagefläche
41: Ringsegment
42: Anlagefläche
43: O-Ring

Claims

Befestigungseinrichtung (1, 32) zum Zusammenwirken mit einem, einen kreisscheibenförmigen Werkzeugkörper mit einer zentralen Öffnung aufweisenden Werkzeug, welche auf eine Werkzeugmaschine montierbar ist oder mit welcher eine Werkzeugmaschine direkt ausgestattet ist, mit zumindest einem radial nach außen weisenden Vorsprung (5) eines werkzeuglos betätigbaren Verschlusses mit dem die Befestigungseinrichtung (1, 32) mit dem Werkzeug lösbar verbindbar ist, wobei in der Verschlussposition der zumindest eine radial nach außen weisende Vorsprung (5) der Befestigungseinrichtung (1,32) über eine radial nach innen weisende Verschluss-Fläche des Werkzeugs greift und der Werkzeugkörper axial gesichert und drehfest gehaltert ist, wobei der zumindest eine radial nach außen weisende Vorsprung (5) der Befestigungseinrichtung (1, 32) und eine Auflage (7, 35) für das Werkzeug (23, 38) relativ zueinander axial verschiebbar angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass der axiale Verschiebeweg durch eine Fliehkrafteinrichtung (14, 17; 41, 43) blockierbar ist.
Befestigungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine radial nach außen weisende Vorsprung (5) und die Auflage (7, 35) für das Werkzeug (23, 38) relativ zueinander axial drehbar angeordnet sind.
Befestigungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Fliehkrafteinrichtung (14, 17; 41, 43) in Wirkverbindung mit zumindest einer radial verschiebbaren Zunge (16) steht, welche in den axialen Verschiebeweg einführbar ist.
Befestigungseinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Zunge (16) radial nach außen weisend und in axialer Richtung ausgedehnt ausgebildet ist und bei der Erzeugung einer ausreichend großen Fliehkraft eine axiale Lücke, insbesondere eine axialen Lücke (15) zwischen zueinander axial verschiebbaren Teilen (5,7) der Befestigungseinrichtung (1,32) schließt.
Befestigungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass durch eine radiale Verschiebung der Zunge (16) nichtparallele Flächen (40, 42) von zueinander axial verschiebbaren Teilen (5, 35) zur gegenseitigen Anlage kommen, wodurch eine axial wirkende Kraft zur Bereitstellung einer Klemmkraft für das Werkzeug erzeugbar ist.
Befestigungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch zumindest eine an einem radial nach außen weisenden Vorsprung (5) des Verschlusses sich axial und in Richtung zur Werkzeugmaschine erstreckende Arretiernase (18, 19), welche mit einem zugeordneten, die Verschlussfläche (22) bereitstellenden Segment (22a) am Werkzeug zum Erhalt eines Formschlusses zwischen dem Vorsprung (5) und dem Segment in der Verschlussposition zusammenwirkt.
Befestigungseinrichtung nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch zwei umfänglich beabstandete, derartige Arretiernasen (18, 19) zur Ausbildung einer Tasche an dem Vorsprung (5), in welcher das zugeordnete Segment (22a) des Werkzeugs in der Verschlussposition in einen Formschluss bringbar ist.
Befestigungseinrichtung nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine der Arretiernasen (18) zur Übertragung der Antriebskraft und die andere Arretiernase (19) zur Übertragung der beim Abbremsen des Werkzeugs erzeugte Trägheitskräfte ausgebildet sind, wobei erstere zur Bereitstellung eines Drehanschlags für das Werkzeug eine größere axiale Ersteckung als die andere Arretiernase besitzt.
Befestigungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine radial nach außen weisende Vorsprung (5) des Verschlusses in der Verschlussposition zur Gestaltung eines Formschlusses mit einem, eine zugeordnete Verschlussfläche (22) bereitstellenden Segment (22a) des Werkzeugs ausgebildet ist, wobei eine radial nach innen offene Tasche am Segment des Werkzeugs geformt ist, in welche der Vorsprung (5) zur Gestaltung des Formschlusses einbringbar ist.
Befestigungseinrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils zumindest eine axiale Fläche an dem zumindest einen Vorsprung (5) in der Verschlussposition die Antriebskraft und die beim Abbremsen des Werkzeugs erzeugte Trägheitskräfte überträgt.
Spannsystem bestehend aus einer Befestigungseinrichtung (1, 32) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, zum Zusammenwirken mit einem, einen kreisscheibenförmigen Werkzeugkörper mit einer zentralen Öffnung aufweisenden Werkzeug, und dem zugeordneten Werkzeug, wobei die Befestigungseinrichtung (1, 32) zumindest einen radial nach außen weisenden Vorsprung (5) eines werkzeuglos betätigbaren Verschlusses aufweist, mit dem die Befestigungseinrichtung mit dem Werkzeug lösbar verbindbar ist, und wobei in der Verschlussposition der zumindest eine radial nach außen weisende Vorsprung (5) der Befestigungseinrichtung (1, 32) über eine radial nach innen weisende Verschluss-Fläche des Werkzeugs greift und der Werkzeugkörper axial gesichert und drehfest gehaltert ist, und Befestigungseinrichtung (1, 32) und zugeordnetes Werkzeug so angepasst ausgebildet sind, dass in der Verschlussposition ein Formschluss zwischen Befestigungseinrichtung (1, 32) und zugeordnetem Werkzeug vorliegt, dadurch gekennzeichnet, dass der Formschluss bei einer Rotation der Befestigungseinrichtung (1, 32) durch eine Fliehkrafteinrichtung (14, 17; 41, 43) fixiert ist.
Spannsystem nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass radial nach innen weisende Verschluss-Flächen (22) des Werkzeugs durch eine Trageinrichtung (20, 24, 31) gebildet sind, die in der Öffnung des Werkzeugkörpers vorgesehen und an diesem befestigt ist.
Spannsystem nach einem der Ansprüche 11 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass sich von einer radial nach innen weisenden Verschluss-Fläche (22) eines Segments (22a) des Werkzeugs zwei Arretiernasen (25, 26) axial und in Richtung weg von der Werkzeugmaschine erstrecken, wobei die Arrtiernasen zur Ausbildung einer Tasche an der Verschluss-Fläche umfänglich beabstandet sind, in welcher der zugeordnete Vorsprung (5) der Befestigungseinrichtung in der Verschlussposition in einen Formschluss mit dem Segment der Verschluss-Fläche bringbar ist.
Spannsystem nach der Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass eine der Arretiernasen (25) zur Übertragung der Antriebskraft und die andere Arretiernase (26) zur Übertragung der beim Abbremsen des Werkzeugs erzeugte Trägheitskräfte ausgebildet, wobei erstere zur Bereitstellung eines Drehanschlags für das Werkzeug eine größere axiale Ersteckung als die andere Arretiernase besitzt.
Spannsystem nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass nach der Herstellung des Formschlusses zwischen dem zumindest einen axial nach außen weisenden Vorsprung (5) der Befestigungseinrichtung (1, 32) und dem die zugeordnete Verschluss-Fläche (22) bereitstellenden Segment am Werkzeug, die Fliehkrafteinrichtung zum Blockieren eines axialen Verschiebeweges zwischen dem Vorsprung (5) und der Auflage (7, 35) axial ausgerichtet ist.
Spannsystem nach einem der Ansprüche 15, dadurch gekennzeichnet, dass bei eingeschalteter Werkzeugmaschine die Fliehkrafteinrichtung ein Mittel bereitstellt, welches die Auflage (35) in Richtung zum Vorsprung (5) der Befestigungseinrichtung zum Bereitstellen einer axialen, kraftbeaufschlagten Klemmumg des Werkzeugs drückt.
Werkzeug, zum Verwenden mit einer Befestigungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10 oder in einem Spannsystem nach einem der Ansprüche 11-16.
Verfahren zum werkzeugfreien Spannen eines Werkzeugs (23, 38) mit einem kreisscheibenförmigen, eine zentrale Öffnung aufweisenden Werkzeugkörper (21, 28) auf einer Befestigungseinrichtung (1, 32) für eine Werkzeugmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 10, umfassend die Schritte: einem der

Axiales Ausrichten und Zusammenführen des Werkzeugs (23, 38) und der Befestigungseinrichtung in einer Öffnungsposition eines Verschlusses zwischen der Befestigungseinrichtung und des Werkzeugs unter Aufbringung einer axial, auf die Werkzeugmaschine gerichteten Kraft;

Herstellen einer Überlappungsposition, durch relatives Drehen von radial nach außen weisenden Vorsprünge (5) an der Befestigungseinrichtung zu radial nach innen weisenden Verschluss-Flächen (22) des Werkzeugs, sodass Vorsprünge (5) der Befestigungseinrichtung über radial nach innen weisenden Verschluss-Flächen (22) des Werkzeugs greifen;

Herstellen eines Formschlusses zwischen der Befestigungseinrichtung und dem Werkzeug durch Entfernen der axial gerichteten Kraft;

Automatisches Sichern des Formschlusses mittels einer Fliehkrafteinrichtung durch den Betrieb der Werkzeugma schine.
Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkzeug gegen eine Federkraft zur Anlage an eine Auflage (7, 35) gebracht wird, und diese mit dem Werkzeug relativ zu den Vorsprüngen (5) in die Überlappungsposition gedreht wird.