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Die
Erfindung betrifft eine Schnellspannmutter entsprechend des Oberbegriffes
des Hauptanspruches.
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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.
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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.
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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 42 38 466
C1 bekannt.
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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.
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Aus
der
DE 38 32 624 C2 ist
eine Schnellspanneinrichtung für
auf der Arbeitswelle einer Elektrowerkzeugmaschine angebrachte scheibenförmige Werkzeuge
bekannt, das beim Lösen
der Schnellspanneinrichtung lediglich ein geringes Lösemoment benötigt. Um
dieses zu erreichen, ist diese bekannte Vorrichtung aufwendig aufgebaut
und weist u. a. eine Spannmutter und einen Spannflansch auf, die
einander zugewandte Schrägflächen aufweisen,
wie auch eine Schlingfeder und weitere Federn. Durch diesen hohen
konstruktiven Aufwand werden zum einen die Herstellungskosten einer
entsprechenden Schnellspannmutter hoch und zudem ist zu befürchten,
dass aufgrund der vielen miteinander wirkenden Bauteile ein problemloser
langjähriger
Betrieb nicht möglich ist,
insbesondere unter Berücksichtigung
des häufig sehr
staubbelasteten Arbeitsumfeldes.
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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.
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Diese
der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird durch die Merkmale des
Hauptanspruches gelöst.
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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 ver bracht wird,
in der dieser hohe Pressdruck des Haltekörpers nicht mehr besteht, so
dass ein einfaches Lösen
der Schnellspannmutter ermöglicht wird.
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Vorteilhafte
Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen erläutert.
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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.
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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.
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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.
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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.
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In
vorteilhafter Ausgestaltung ist die Anlagefläche als Feder ausgebildet,
die in ihrer entspannten Position in ihrer Klemmposition angeordnet
ist.
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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.
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Ein
Ausführungsbeispiel
der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt, wobei
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1 in einer auseinandergezogenen
Darstellungsweise die Schnellspannmutter darstellt,
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2 zeigt die Schnellspannmutter
in einer Draufsicht,
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3 zeigt die Schnellspannmutter
in einem Querschnitt in ihrer gelösten Position, in
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4 zeigt in einem Querschnitt
die Schnellspannmutter in ihrer festgeschraubten Position und die
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5 u. 6 zeigen ein weiteres Ausführungsbeispiel.
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Bezugnehmend
auf 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 sind, dass es auf
das Gewinde der Antriebsspindel 1 aufschraubbar ist.
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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
herausgebo gen 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.
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Die
Zusammenschau der oben erwähnten Bauteile
ist aus den 2, 3 und 4 ersichtlich, wobei 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.
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Zusätzlich ist
in 2 das aufgelegte
Nadellager 8 ersichtlich.
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Die 3 und 4 zeigen Querschnitte durch die Schnellspannmutter,
wobei in 3 die Schnellspannmutter
sich in einem gelösten
Ruhezustand befindet und in 4 befindet
sie sich in ihrer Arbeitsstellung, in der sie z. B. die Trennscheibe
auf der Antriebsspindel 1 fixiert.
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Zur
Wirkungsweise der Schnellspannmutter 3 folgendes:
Das
Innengewinde 4 der Gewindescheibe 5 wird auf das
Außengewinde
der Antriebsspindel 1 aufgeschraubt.
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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.
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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.
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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.
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Beim
Anfahren der Schleifmaschine und bei einer beginnenden Drehung der
Trennscheibe 2 kommt es zu einem automati schen 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.
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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 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.
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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.
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Ein
weiteres Ausführungsbeispiel
der Erfindung wird in den 5 und 6 dargestellt, wobei in 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.
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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 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 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 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.
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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.
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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.
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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.