WO1990006210A1 - Handwerkzeugmaschine mit einer mehrteiligen handbetätigbaren schnellspanneinrichtung - Google Patents

Handwerkzeugmaschine mit einer mehrteiligen handbetätigbaren schnellspanneinrichtung Download PDF

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hand
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hand tool
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Günter Schaal
Walter Barth
Gerd Berner
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Robert Bosch Gmbh
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    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B45/00—Means for securing grinding wheels on rotary arbors
    • B24B45/006—Quick mount and release means for disc-like wheels, e.g. on power tools
    • 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
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    • 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
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    • Y10T83/9457—Joint or connection
    • Y10T83/9464—For rotary tool

Definitions

  • the invention relates to a hand tool machine with a multi-part, hand-operated chuck clamping device for disk-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 PCT application DE 87/00577.
  • 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 encompasses a threaded part which is axially secured to it and 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 rolling bearing and a gear unit coupling the hand screw part, the threaded part and the pressure plate are arranged.
  • Kachteil for the known handheld power tool is a relatively high and uncontrollable clamping force between the pressure plate and the tool due to the automatic clamping during operation of this machine.
  • Another disadvantage is the complicated and troublesome 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 tool 1.
  • An annular disk-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 with a cage 16, rollable storage.
  • an inner, ring-like plate spring 10 serves as a running surface, which is coupled in a form-fitting manner, entrainingly, to a hand screw part 11 on its outer diameter.
  • a second roller bearing 12, provided with a cage 17, is supported in a rollable manner 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 it by a locking ring 15 against axial displacement. Shift secured.
  • the manual screw part 11 surrounds the pressure plate 7 and also the threaded part 13 in a sleeve-like manner and is axially secured relative to these by appropriately designed stop-like projections 13 'and by sealing rings 18, 18'.
  • the arrangement of the pressure plate 7, the threaded part 13 and the manual screw part 11 described above forms an annular space 14 in the interior of the quick-action clamping device 2.
  • the clamping of a tool by means of the quick clamping device 2 takes place in the following manner: By turning the hand screw part 11, the entire quick 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 Adhesion is reached.
  • the threaded part 13 is rotated synchronously with the manual screwing 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 less than the friction of the parts forming a rolling planetary gear within the annular space 14 - hereinafter referred to as "internal" friction.
  • the pressure plate 7 is stationary with respect to the tool 3.
  • the rolling elements 8 of the rolling bearing 9 roll on the pressure plate 7, driven by the plate spring 10 * and the hand screw part 11.
  • the rolling elements 8 transmit the rotational movement of the cage 16 on the threaded part 13.
  • the threaded part 13 moves at half the rotational speed of the hand screw part 11.
  • Associated with this reduction is an increase in the transmissible torque to twice that acting on the hand screw part 11 Input torque connected, ie with a low actuating force on the hand screw part 11, a high tightening torque is achieved on the threaded part 13. This is limited to the maximum torque that can be applied by hand.
  • the size of the torque that can be transmitted can be defined in a defined manner by appropriately designing the roller gear mechanism, in particular by prestressing and dimensioning disk spring 10 or 19, dimensioning the roller bodies 8 and selecting the appropriate material.
  • sealing rings 18, 18 ' are arranged, to which surfaces 18' 'to be sealed on the hand screw part 11 and on the thread 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-action clamping 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 on a 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 to compensate for tolerances within the quick-action clamping device or to produce the minimum frictional connection required for a rolling planetary gear.
  • the inner plate spring 10 ' from FIG. 1 has the same function as the outer plate spring 19. This has the effect that a radial force action on the manual screw part 11 is sufficient for the operation of the quick-action clamping device 2 without additional axial force.
  • 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.

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Abstract

Für eine Handwerkzeugmaschine (1) mit einer mehrteiligen, handbetätigbaren Schnellspanneinrichtung (2) für scheibenförmige Werkzeuge (3), die auf einer Seite an einer Schulter (4) einer Antriebsspindel (5) gehalten und auf der anderen Seite von einer Druckplatte (7) kraftbeaufschlagbar sind, wobei die Druckplatte (7) ein Gewindeteil (13) konzentrisch umgreift 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) sowie ein das Handschraubteil (11), das Gewindeteil (13) und die Druckplatte (7) miteinander koppelndes Getriebe enthaltenden Ringraum (14) bildet, ist für eine Funktionsverbesserung und für eine vereinfachte Konstruktion sowie für eine Begrenzung des maximalen Spanndruckes auf das Werkzeug vorgeschlagen, daß mindestens eines der Wälzlager (9, 12) in Verbindung mit einem federelastischen Mittel (10) das die Druckplatte (7), das Gewindeteil (13) und das Handschraubteil (11) koppelnde Getriebe, ein Wälzumlaufgetriebe, bildet.

Description

Handwerkzeugmaschine mit einer mehrteiligen handbetatigbaren Schnei1spanneinrichtung
Stand der Technik
Die Erfindung betrifft eine Handwerkzeug aschine mit einer mehr¬ teiligen, handbetatigbaren Sehne11spanneinrichtung für scheibenförmige Werkzeuge nach dem gattungsbildenden Oberbegriff des Hauptanspruchs. Handwerkzeugmaschinen entsprechend dem Oberbegriff sind vor allem Schleifmaschinen. Eine derartige Maschine ist mit einer Schnellspann¬ einrichtung gemäß der PCT-Anmeldung DE 87/00577 bekannt. Bei der be¬ kannten Handwerkzeugmaschine sind die scheibenförmigen Werkzeuge auf einer Seite an einer Schulter einer Antriebsspindel gehalten und auf der anderen Seite von einer Druckplatte der Spanneinrichtung kraftbe- aufschlagbar. 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 Hand- Werkzeugmaschine. Das Getriebe ermöglicht eine Übersetzung mit Dreh¬ momenterhöhung 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.
Kachteil für die bekannte Handwerkzeugmaschine ist eine verhältnis¬ mäßig hohe und unkontrollierbare Spannkraft zwischen der Druckplatte und dem Werkzeug infolge des selbsttätigen Spannens beim Betrieb die¬ ser Maschine. Ein weiterer Nachteil ist die komplizierte und störan¬ fällige 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 Zu¬ stand leicht zu reinigen. Auch bereits vorhandene andere Handwerkzeug¬ maschinen mit scheibenförmigen Werkzeugen können ohne besonderen Umbau mit der Spanneinrichtung der erfindungsgemäßen Handwerkzeugmaschine nachgerüstet werden. Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Merkmale 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, darge¬ stellt im Schnitt.
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
Die in Figur 1 gezeigte Handwerkzeugmaschine 1 hat eine Schnellspann¬ einrichtung 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 An¬ triebsspindel 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 kreisbogenf rmigen, 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 Schnellspanneinrich¬ tung 2 ab.
Die Druckplatte 7 umgibt das Gewindeteil 13 konzentrisch ringartig und ist gegenüber diesem durch einen Sicherungsring 15 gegen axiale Ver- Schiebung 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 Anord¬ nung der Druckplatte 7, des Gewindeteils 13 und des Handschraubteils 11 wird ein Ringraum 14 im Inneren der Schnellspanneinrichtung 2 ge¬ bildet. 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 er¬ sten Wälzlagers 9 und dem Gewindeteil 13.
Das Spannen eines Werkzeuges mittels der Schnellspanneinrichtung 2 ge¬ schieht 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 an¬ liegt, also Kraftschluß erreicht ist. Während dieser ersten Schraub¬ phase wird das Gewindeteil 13 synchron mit dem Handschraubteil 11 ge¬ dreht, 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 Ring¬ raumes 14 - nachfolgend als "innere" Reibung bezeichnet.
Sobald 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 Wälzlagers 9 rollen auf der Druckplatte 7, angetrieben durch die Tellerfeder 10* sowie das Handschraubteil 11, ab. Dabei übertragen die Wälzkörper 8 die Umlaufbewegung des Käfigs 16 auf das Gewindeteil 13. Entsprechend den Gesetzmäßigkeiten eines Wälzumlaufgetriebes bewegt sich das Ge¬ windeteil 13 mit der halben Umdrehungsgeschwindigkeit des Handschraub¬ teiles 11. Verbunden mit dieser Untersetzung ist eine Erhöhung des übertragbaren Drehmomentes auf das Doppelte des am Handschraubteil 11 wirkenden Eingangsdrehmomentes verbunden, d.h. mit geringer Betäti¬ gungskraft am Handschraubteil 11 wird am Gewindeteil 13 ein hohes An¬ zugsmoment erreicht. Dieses ist begrenzt auf das von Hand aufbringbare H chstanzugsmoment.
Durch die rutschkupplungsartige Wirkung des Wälzumlaufgetriebes insbe¬ sondere in Verbindung mit dem Lager 12 ist ein selbsttätiges Anziehen der Schnellspanneinrichtung über das Höchstanzugsmoment hinaus ausge¬ schlossen: Ist das Bremsmoment zwischen dem Werkzeug 3 und einem zu bearbeitenden Werkstück größer als das zwischen der Schulter 4 und der Druckplatte 7 wirkende Kiemmoment an dem Werkzeug 3, so dreht sich das Werkzeug 3 relativ zur Werkzeugspindel 5 unter Mitnahme der Druck¬ platte 7. Das Gewindeteil 13 steht dabei gegenüber der Werkzeugspindel 5 still, das Handschraubteil 11 dreht sich mit der doppelten Geschwin¬ digkeit der Druckplatte 7.
Durch entsprechende Ausbildung des Wälzumlaufgetriebes insbesondere durch Vorspannung und Dimensionierung von Tellerfeder 10 bzw. 19, Di¬ mensionierung der Wälzkörper 8 und entsprechende Werkstoffwahl ist die Größe des übertragbaren Momentes definiert festlegbar.
Zum Zweck der Abdichtung des Ringraumes 14 und damit des Wälzumlaufge¬ triebes gegen Staub und Feuchtigkeit sind Dichtringe 18, 18' angeord¬ net, denen zu dichtende Flächen 18' ' am Handschraubteil 11 und am Ge¬ windeteil 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 Ein¬ satz eines gesonderten Werkzeuges zum Lösen der Schnellspanneinrich¬ tung 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 Fi¬ gur 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 Vor¬ sprung 13 abgestützt verspannt. Die Anordnung der Tellerfeder 19 ist zum Toleranzausgleich innerhalb der Schnellspanneinrichtung bzw. zur Herstellung des für ein Wälzumlaufgetriebe notwendigen minimalen Reib¬ schlusses vorgesehen.
Die gleiche Funktion wie die äußere Tellerfeder 19 hat die innere Tel- lerfeder 10' aus Figur 1. Diese bewirkt, daß für die Bedienung der Schnellspanneinrichtung 2 eine radiale Krafteinwirkung auf das Hand¬ schraubteil 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

Ansprüche
1. Handwerkzeugmaschine (1) mit einer mehrteiligen , handbetatigbaren Schnellspanneinrichtung (2) für scheibenförmige Werkzeuge (3), die auf einer Antriebsspindel (5) gehalten und auf einer Seite von einer Druck¬ platte (7) der Sehne11spanneinrichtung (2) kraftbeaufschlagbar sind, wobei die Druckplatte (7) ein Gewindeteil (13) der Schnellspanneinrich¬ tung (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 Ge¬ triebe enthaltenden Ringraum (14) bildet, dadurch gekennzeichnet, daß das Getriebe ein Wälzumlaufgetriebe, insbesondere ein Kugelumlaufge¬ triebe, ist.
2. Handwerkzeugmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eines der Wälzlager (9, 12) in Verbindung mit federelasti¬ schen 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 Gewinde¬ teil (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 Druck¬ platte (7) abstützendes AxialkugeHager (9) und auf der anderen Stirn¬ fläche ein sich am Gewindeteil (13) abstützendes Axialrollenlager (12) läuft.
9. Handwerkzeugmaschine nach den Ansprüchen 2 bis 8, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß die Tellerfeder (10') als mit dem Handschraubteil ein¬ stückiger Vorsprung (20) ausgebildet ist und daß eine weitere Teller¬ feder (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 Hand¬ schraubteil (11) steht.
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