[0001] Die Erfindung betrifft eine Spannvorrichtung zum Festspannen eines Gegenstandes gegen
einen Anschlag, insbesondere zum Festspannen eines beim Betrieb rotierenden Werkzeugs,
beispielsweise eine Schleifscheibe oder ein sonstiges scheibenförmiges Werkzeug, an
der Abtriebswelle einer Werkzeugmaschine, mit einer ein Innengewinde aufweisenden,
auf einen Gewindebolzen, insbesondere ein Gewindeabschnitt der Abtriebswelle, aufzuschraubenden
Spannmutter, die einen nach radial außen vorstehenden Spannflansch bildet, einem zur
Spannmutter koaxialen Druckring, der dem Spannflansch in axialer Richtung zum festzuspannenden
Gegenstand hin vorgelagert ist, mit der Spannmutter drehfest und in axialer Richtung
verschieblich verbunden ist und gegen den festzuspannenden Gegenstand wirkt, und einem
zur Spannmutter und dem Druckring koaxialen, am Umfang der Spannvorrichtung angeordneten,
verdrehbaren und die Spannmutter in beiden Drehrichtungen mitnehmenden Betätigungsring,
wobei in axialer Richtung zwischen dem Spannflansch und dem Druckring radial innerhalb
des Betätigungsrings mit dem Betätigungsring zusammenwirkende Spannmittel angeordnet
sind, derart, dass beim Verdrehen des Betätigungsrings in Festspannrichtung der gegen
den feststehenden Gegenstand wirkende Druckring gegen den Spannflansch fest abgestützt
ist und die feste Abstützung beim Verdrehen des Betätigungsrings in entgegengesetzter
Löserichtung aufgehoben wird.
[0002] Eine solche Spannvorrichtung lässt sich aus ihrem festgespannten Zustand ohne Zuhilfenahme
eines Werkzeugs ohne Schwierigkeiten lösen. Hierzu muss der Benutzer lediglich den
Betätigungsring in Löserichtung verdrehen so dass die Spannung zwischen dem Druckring
und dem betreffenden Gegenstand aufgehoben und der Druckring somit von dem Gegenstand
gelöst wird. Beim weiteren Verdrehen des Betätigungsrings wird die Spannmutter mitgenommen
und kann abgeschraubt werden.
[0003] spannvorrichtungen dieser Art werden beispielsweise zum Festspannen der Schleifscheibe
eines Winkelschleifers verwendet. Sie lässt sich jedoch auch bei allen anderen Werkzeugmaschinen
einsetzen, die ein auswechselbares, beim Betrieb rotierendes Werkzeug aufweisen. Dabei
ist die Spannvorrichtung insbesondere dann von Vorteil, wenn sie sich beim Betrieb
der Werkzeugmaschine von selbst noch weiter festzieht.
[0004] Eine Spannvorrichtung der eingangs genannten Art ist in der nicht vorveröffentlichten
deutschen Patentanmeldung 103 18 316.7 beschrieben.
[0005] Ausgehend hiervon liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Spannvorrichtung
der eingangs genannten Art zu schaffen, die in der Handhabung einfach ist und einen
teilearmen und somit kostengünstigen Aufbau besitzt.
[0006] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Spannmittel einen zur
Spannmutter koaxialen, geschlitzten Spannring enthalten, dessen Enden mit Abstand
zueinander angeordnet sind, wobei der Spannring aus einer wirksamen Ringform größeren
Durchmessers, in der sich der gegen den feststehenden Gegenstand wirkende Druckring
über den Spannring fest gegen den Spannflansch abstützt, durch Aufbringen einer Radialkraft
vom Betätigungsring her elastisch in eine unwirksame Ringform kleineren Durchmessers,
in der die feste Abstützung aufgehoben ist, verformbar ist.
[0007] Beim Festspannen nimmt der Spannring seine wirksame Ringform ein, so dass er zwischen
dem Ringflansch der Spannmutter und dem Druckring so angeordnet ist, dass der Spannring
gegen den Spannflansch abgestützt wird. Verdreht man also den Betätigungsring in Festspannrichtung,
wird der Druckring über den Spannring fest gegen den festzuspannenden Gegenstand gedrückt.
[0008] Zum Lösen der Verspannung wird der Betätigungsring in entgegengesetzter Löserichtung
gedreht, so dass der Spannring in seine kleineren Durchmesser aufweisende unwirksame
Ringform gedrückt wird. Der Spannring belastet dann den Druckring nicht mehr, so dass
sich durch weiteres Verdrehen des Betätigungsrings die Spannmutter abschrauben lässt.
Dabei wird der Druckring mitgenommen.
[0009] Die erfindungsgemäße Spannvorrichtung besteht aus verhältnismäßig wenigen Einzelteilen.
Sie enthält ferner praktisch keine Verschleißteile und ist somit nicht störanfällig.
[0010] Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
[0011] Nachstehend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung erläutert.
Es zeigen:
- Figur 1
- eine erfindungsgemäße Spannvorrichtung bei ihrer Anwendung zusammen mit der Schleifscheibe
eines Winkelschleifers, die mittels der Spannvorrichtung fest mit der Abtriebswelle
des Winkelschleifers verbunden ist, im Längsschnitt, und
- Figur 2
- den Betätigungsring zusammen mit den Spannmitteln der Spannvorrichtung nach Figur
1 in gesonderter Darstellung in axialer Richtung gesehen.
[0012] Die aus der Zeichnung hervorgehende Spannvorrichtung 1 besteht im Wesentlichen aus
einer Spannmutter 2, einem Druckring 3, einem Betätigungsring 4 und Spannmitteln 5.
[0013] Diese Spannvorrichtung dient im dargestellten Falle zum Festspannen einer beim Betrieb
rotierenden Schleifscheibe 6 an der Abtriebswelle 7 eines Winkelschleifers. Es könnte
sich auch um eine andere Werkzeugmaschine mit einem anderen scheibenförmigen Werkzeug
handeln. Außerdem lässt sich die Spannvorrichtung 1 überall da verwenden, wo mit Hilfe
eines Gewindebolzens irgendein Gegenstand gegen einen Anschlag festgespannt wird.
[0014] Im dargestellten Falle wird die Schleifscheibe 6 gegen einen ringförmigen Absatz
8 der Abtriebswelle 7 gespannt. Dabei befindet sich beim Ausführungsbeispiel zwischen
der Schleifscheibe 6 und dem Absatz 8 ein Scheibenkörper 9, der sich radial weiter
nach außen als der Absatz 8 erstreckt und radial innen einen in die zentrale Bohrung
11 der Schleifscheibe 6 eingreifenden Zentrierhals 10 aufweist. Das freie Ende der
Abtriebswelle 7 wird von einem von dem Absatz 8 ausgehenden, ein Außengewinde 13 aufweisenden
Abtriebswellen-Gewindeabschnitt 12 gebildet, auf den die Spannvorrichtung 1 aufgeschraubt
wird.
[0015] Die Spannmutter 2 weist ein Innengewinde 14 auf, mit dem sie auf den Abtriebswellen-Gewindeabschnitt
12 geschraubt wird. Dabei bildet die Spannmutter 2 eine das Innengewinde 14 aufweisende,
nabenartige Zentralpartie 17 mit in Richtung der Rotationsachse 15 der Abtriebswelle
7 länglicher Gestalt und einen am der Schleifscheibe 6 abgewandten Bereich der Zentralpartie
17 nach radial außen vorstehenden Spannflansch 16. Dies ergibt beim Ausführungsbeispiel
einen L-artigen Querschnitt der Spannmutter 2.
[0016] Der Druckring 3 ist konzentrisch zur Spannmutter 2 angeordnet und ist auf der Zentralpartie
17 der Spannmutter 2 gelagert. Dabei sitzt der Druckring 3 mit einer in axialer Richtung
zurückgesetzten Ringpartie 18 auf der Spannmutter-Zentralpartie 17 und ist an seiner
dem Spannflansch 16 entgegengesetzten Seite durch einen an der Zentralpartie 17 angeordneten
Haltering 19, beispielsweise ein Sprengring, in axialer Richtung gesichert. Die axiale
Sicherung des Druckrings 3 an der Spannmutter 2 könnte auch in anderer Weise erfolgen.
[0017] Der Druckring 3 ist dem Spannflansch 16 in axialer Richtung zur Schleifscheibe 6
hin vorgelagert und wirkt beim Festspannen gegen die Schleifscheibe 6. Der Druckring
3 ist ferner drehfest und in axialer Richtung verschieblich mit der Spannmutter 2
verbunden. Die drehfeste Verbindung kann auf verschiedene Weise verwirklicht werden.
Die beim Ausführungsbeispiel gewählten Maßnahmen werden später in Zusammenhang mit
den Spannmitteln erläutert.
[0018] Der Spannflansch 16 und der Druckring 3 weisen an ihrer dem Druckring 3 bzw. dem
Spannflansch 16 zugewandten Seite jeweils eine kegelartig geneigte Ringschrägfläche
20, 21 auf, deren Neigung in axialer Richtung vom Druckring 3 bzw. Spannflansch 16
weg nach radial innen gerichtet ist. Die beiden Ringschrägflächen 20, 21 sind in Umfangsrichtung
umlaufend ausgebildet. Ferner liegen sich die Ringschrägflächen 20, 21 in axialer
Richtung gegenüber. Der zwischen dem Spannflansch 16 und dem Druckring 3 vorhandene
Zwischenraum 22 erweitert sich, ausgehend vom radial außen liegenden Rand der Ringschrägflächen
20, 21, aufgrund der beiden Ringschrägflächen 20, 21 nach radial innen.
[0019] Der Betätigungsring 4 ist am Umfang der Spannvorrichtung 1 und dabei koaxial zur
Spannmutter 2 und dem Druckring 3 angeordnet. Der Betätigungsring 4 ist ferner mit
der Hand verdrehbar und nimmt die Spannmutter 2 und den mit dieser drehfest verbundenen
Druckring 3 in beiden Drehrichtungen mit. Dies bedeutet nicht, dass bei einer Umkehr
der Drehrichtung des Betätigungsrings 4 die Spannmutter 2 und der Druckring 3 dieser
Richtungsumkehr sofort folgen. Der Betätigungsring 4 dreht sich vielmehr zunächst
allein. Erst nach einem Verdrehen des Betätigungsringes 4 über einen gewissen Übergangsbereich
hinweg werden die Spannmutter 2 und der Druckring 3 in der betreffenden Drehrichtung
mitgenommen.
[0020] Der Druckring 3 und der Spannflansch 16 liegen sich mit Abstand gegenüber. Radial
außen greift der Betätigungsring 4 zwischen den Druckring 3 und den Spannflansch 16.
Dabei ist beiderseits der zwischen den Druckring 3 und den Spannflansch 16 greifenden
Partie des Betätigungsrings 4 jeweils ein Dicht- und Lagerring 23, 24 angeordnet.
[0021] In axialer Richtung zwischen dem Spannflansch 16 und dem Druckring 3 und dabei radial
innerhalb des Betätigungsrings 4 befinden sich die mit dem Betätigungsring 4 zusammenwirkenden
Spannmittel 5. Dabei ist die Anordnung so getroffen, dass beim Verdrehen des Betätigungsrings
4 in Festspannrichtung 25 der gegen die Schleifscheibe 6 wirkende Druckring 3 fest
gegen den Spannflansch 16 abgestützt ist und dass diese feste Abstützung beim Verdrehen
des Betätigungsrings 4 in entgegengesetzter Löserichtung 26 aufgehoben wird.
[0022] Im Einzelnen enthalten die Spannmittel 5 einen zur Spannmutter 2 koaxialen, geschlitzten
Spannring 27, dessen Enden 28, 29 mit Abstand zueinander angeordnet sind. Der Spannring
27 ist aus einer wirksamen Ringform größeren Durchmessers (siehe Figur 1 oben und
Figur 2) durch Aufbringen einer Radialkraft elastisch in eine unwirksame Ringform
kleineren Durchmessers (Figur 1 unten) verformbar. Diese Radialkraft wird vom Betätigungsring
4 her aufgebracht. Nimmt der Spannring 27 seine wirksame Ringform ein, stützt sich
der gegen die Schleifscheibe 6 wirkende Druckring 3 über den Spannring 27 fest gegen
den Spannflansch 16 ab. Dabei ist beim Ausführungsbeispiel vorgesehen, dass der Spannring
27 in seiner wirksamen Ringform zumindest im Wesentlichen radial außen neben den beiden
Ringschrägflächen 20, 21 angeordnet ist.
[0023] Um diesen Effekt zu erreichen, könnte auch eine der beiden Ringschrägflächen 20,
21 fehlen.
[0024] Nimmt man die den Spannring 27 in seiner unwirksamen Ringform kleineren Durchmessers
haltende Radialkraft wieder weg, federt der Spannring 27 in seine wirksame Ringform
größeren Durchmessers. Hierbei gleitet er den Ringschrägflächen 20, 21 entlang nach
außen.
[0025] Der Spannring 27 weist zweckmäßigerweise einen kreisrunden Querschnitt auf.
[0026] Die Spannmittel 5 enthalten ferner über den Umfang verteilt angeordnete Druckkörper
30, die in radialer Richtung zwischen dem Spannring 27 und dem Betätigungsring 4 angeordnet
sind. Beim zweckmäßigen Ausführungsbeispiel sind drei solche Druckkörper 30 vorhanden.
Bei den Druckkörpern 30 handelt es sich zweckmäßigerweise um Wälzkörper, die im dargestellten
Falle eine zur Spannmutter 2 parallelachsige kreiszylindrische Gestalt aufweisen,
jedoch prinzipiell auch von Kugeln gebildet werden könnten.
[0027] Jedem Druckkörper 30 ist eine Druckfläche 31 am Innenumfang des Betätigungsrings
4 zugeordnet. Dabei verlaufen die Druckflächen 31 mit Bezug auf eine Kreislinie in
Umfangsrichtung geneigt, so dass sich ein spiraliger Verlauf ergibt. Die Druckflächen
31 stellen äußere Begrenzungen von sich keilartig in Umfangsrichtung erstreckenden
Keilräumen 32 dar, die radial innen von dem Spannring 27 begrenzt werden. In jedem
Keilraum 32 befindet sich einer der Druckkörper 30.
[0028] Des Weiteren ist am Betätigungsring 4 im Bereich des dem Zentrum des Betätigungsrings
in radialer Richtung entfernteren Ende der Druckflächen 31 jeweils ein Mitnahmeanschlag
33 angeordnet, der in Umfangsrichtung wirkt. Diese Mitnahmeanschläge 33 befinden sich
also am erweiterten Ende der Keilräume 32. Die Radialkraft, mit der der Spannring
27 aus seiner wirksamen Stellung in seine unwirksame Stellung überführt wird, wird
beim Verdrehen des Betätigungsrings 4 in Löserichtung 26 durch die Druckflächen 31
über die Druckkörper 30 aufgebracht.
[0029] Die Druckkörper 30 sind in radialer Richtung geführt, so dass sie sich in radialer
Richtung verlagern können. Hierzu sind die Druckkörper 30 in radial gerichteten Führungsausnehmungen
34 des Spannflansches 16 und in radial gerichteten Führungsausnehmungen 35 des Druckrings
3 geführt. Die Druckkörper 30 greifen mit ihren axialen Endbereichen jeweils in eine
Führungsausnehmung 34, 35 ein.
[0030] In der wirksamen Ringform des Spannrings 27 (siehe insbesondere Figur 2) befinden
sich die Druckkörper 23 im erweiterten Endbereich der Keilräume 32. Ist die Spannvorrichtung
1 fest gegen die Schleifscheibe 6 gespannt und soll sie gelöst werden, verdreht man
den Betätigungsring 4 in Löserichtung 26. Dabei laufen die Druckflächen 31 auf die
Druckkörper 30 auf, so dass diese schon nach einem kurzen Drehweg des Betätigungsrings
4 von den Druckflächen 31 nach innen gegen den Spannring 27 gedrückt werden, der dabei
seinen Durchmesser verkleinert und somit den Ringschrägflächen 20, 21 entlang nach
innen bewegt wird. Hierdurch kommt der Druckring 3 frei. Beim weiteren Verdrehen des
Betätigungsrings 4 in Löserichtung 26 werden die Spannmutter 2 und der Druckring 3
über die Druckkörper 30 und die Wände der Führungsausnehmungen 34, 35 mitgenommen,
so dass sich die Spannmutter 2 vom Abtriebswellen-Gewindeabschnitt 12 abschraubt.
[0031] Beim Aufschrauben der Spannvorrichtung 1 auf den Abtriebswellen-Gewindeabschnitt
12 nimmt der Betätigungsring 4 die aus Figur 2 hervorgehende Drehlage ein, in der
die Druckkörper 30 an den Mitnahmeanschlägen 33 anliegen. Dies wird beim anfänglichen
Ansetzen der Spannmutter 2 an den Gewindeabschnitt 12 durch kurzes Verdrehen des Betätigungsrings
4 in Festspannrichtung 25 erreicht. Beim weiteren Verdrehen in Festspannrichtung 25
nehmen die Mitnahmeanschläge 33 die Druckkörper 30 und diese über die Führungsausnehmungen
34, 35 die Spannmutter 2 und den Druckring 3 mit, so dass die Spannvorrichtung 1 gegen
die Schleifscheibe 6 gespannt wird. Der Spannring 27 ist hierbei von den Druckkörpern
30 entlastet, so dass sich der Druckring 3 über den Spannring 27 am Spannflansch 16
abstützt.
[0032] Beim Betrieb des Schleifgerätes übt die Schleifscheibe 6 eine in Umfangsrichtung
wirkende Kraft auf den Druckring 3 aus. Hierdurch wird die über die Führungsausnehmungen
34, 35 und die in diese eingreifenden Druckkörper 30 drehfest mit dem Druckring 3
verbundene Spannmutter 2 noch stärker festgezogen, was die Betriebssicherheit erhöht.
Auch dieses starke Verspannen wird sofort gelöst, wenn man den Betätigungsring 4 kurz
in Löserichtung 26 verdreht.
[0033] Die drehfeste Verbindung zwischen der Spannmutter 2 und dem Druckring 3 könnte auch
in anderer Weise als über die Druckkörper 30 und die Führungsausnehmungen 35 verwirklicht
werden, beispielsweise indem man die Zentralpartie 17 der Spannmutter 2 und die Ringpartie
18 des Druckrings 3 entsprechend ineinander greifen lässt.
1. Spannvorrichtung zum Festspannen eines Gegenstandes gegen einen Anschlag, insbesondere
zum Festspannen eines beim Betrieb rotierenden Werkzeugs, beispielsweise eine Schleifscheibe
(6) oder ein sonstiges scheibenförmiges Werkzeug, an der Abtriebswelle (7) einer Werkzeugmaschine,
mit einer ein Innengewinde (14) aufweisenden, auf einen Gewindebolzen, insbesondere
ein Gewindeabschnitt (12) der Abtriebswelle (7), aufzuschraubenden Spannmutter (2),
die einen nach radial außen vorstehenden Spannflansch (16) bildet, einem zur Spannmutter
(2) koaxialen Druckring (3), der dem Spannflansch (16) in axialer Richtung zum festzuspannenden
Gegenstand (6) hin vorgelagert ist, mit der Spannmutter (2) drehfest und in axialer
Richtung verschieblich verbunden ist und gegen den festzuspannenden Gegenstand (6)
wirkt, und einem zur Spannmutter (2) und dem Druckring (3) koaxialen, am Umfang der
Spannvorrichtung angeordneten, verdrehbaren und die Spannmutter (2) in beiden Drehrichtungen
mitnehmenden Betätigungsring (4), wobei in axialer Richtung zwischen dem Spannflansch
(16) und dem Druckring (3) radial innerhalb des Betätigungsrings (4) mit dem Betätigungsring
(4) zusammenwirkende Spannmittel (5) angeordnet sind, derart, dass beim Verdrehen
des Betätigungsrings (4) in Festspannrichtung (25) der gegen den festzuspannenden
Gegenstand (6) wirkende Druckring (3) gegen den Spannflansch (16) fest abgestützt
ist und die feste Abstützung beim Verdrehen des Betätigungsrings (4) in entgegengesetzter
Löserichtung (26) aufgehoben wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannmittel (5) einen zur Spannmutter (2) koaxialen, geschlitzten Spannring (27)
enthalten, dessen Enden (28, 29) mit Abstand zueinander angeordnet sind, wobei der
Spannring (27) aus einer wirksamen Ringform größeren Durchmessers, in der sich der
gegen den feststehenden Gegenstand (6) wirkende Druckring (3) über den Spannring (27)
fest gegen den Spannflansch (16) abstützt, durch Aufbringen einer Radialkraft vom
Betätigungsring (4) her elastisch in eine unwirksame Ringform kleineren Durchmessers,
in der die feste Abstützung aufgehoben ist, verformbar ist.
2. Spannvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Spannflansch (16) und/oder der Druckring (3) an seiner dem Druckring (3) bzw.
dem Spannflansch (16) zugewandten Seite eine kegelartig geneigte Ringschrägfläche
(20, 21) mit einer in axialer Richtung vom Druckring (3) bzw. Spannflansch (16) weg
nach radial innen gerichteten Neigung aufweist, wobei der Spannring (27) in seiner
wirksamen Ringform zumindest im Wesentlichen radial außen neben der mindestens einen
Ringschrägfläche (20, 21) und in seiner unwirksamen Ringform der mindestens einen
Ringschrägfläche (20, 21) in axialer Richtung benachbart oder radial innerhalb von
dieser angeordnet ist.
3. Spannvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Spannring (27) einen kreisrunden Querschnitt aufweist.
4. Spannvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannmittel (5) in radialer Richtung zwischen dem Spannring (27) und dem Betätigungsring
(4) über den Umfang verteilt angeordnete Druckkörper (30) enthalten und der Betätigungsring
(4) an seinem Innenumfang mit Bezug auf eine Kreislinie in Umfangsrichtung geneigt
verlaufende, jeweils einem Druckkörper (30) zugeordnete Druckflächen (31) aufweist.
5. Spannvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass am Betätigungsring (4) im Bereich des dem Zentrum des Betätigungsrings (4) in radialer
Richtung entfernteren Ende der Druckflächen (31) jeweils ein in Festspannrichtung
(25) wirkender Mitnahmeanschlag (33) angeordnet ist.
6. Spannvorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckkörper (30) in radial gerichteten Führungsausnehmungen (34) des Spannflansches
(16) geführt sind.
7. Spannvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckkörper (30) in radial gerichteten Führungsausnehmungen (35) des Druckrings
(3) geführt sind.
8. Spannvorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckkörper (30) Wälzkörper sind.
9. Spannvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckkörper (30) eine zur Spannmutter (2) parallelachsige kreiszylindrische Gestalt
aufweisen.
10. Spannvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannmutter (2) eine das Innengewinde (14) aufweisende, nabenartige Zentralpartie
(17) bildet, von der der Spannflansch (16) absteht und auf der der Druckring (3) gelagert
ist.