Werkzeug

Abstract

 Bei einem Werkzeug mit einem Tragteil (1) und einem scheibenförmigen Arbeitsteil (2) für spanende Bearbeitung weist das Tragteil (1) eine Anlage-Fläche (5) für das Arbeitsteil (2) und in der Anlage-Fläche (5) einen Permanent-Magneten (14) auf. Das Arbeitsteil (2) weist ein bei Anlage einer Gegen-Anlage-Fläche (15) an der Anlage-Fläche (5) mit dem Permanent-Magneten (14) in magnetischer Halte-Verbindung bringbares Kupplungsteil (19) aus ferromagnetischen Werkstoff auf.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein Werkzeug mit einem Tragteil und einem scheibenförmigen Arbeitsteil für spanende Bearbeitung.

[0002] Derartige Werkzeuge, bei denen ein Tragteil oder ein Grundkörper jeweils mit einem Arbeitsteil verbunden wird, der ein Verschleißteil ist, sind in vielfältiger Ausgestaltung bekannt. Bei derartigen Arbeitsteilen handelt es sich beispielsweise um Schleifmittel auf Unterlage, Polierscheiben, und aus genadeltem Vlies mit eingebetteten Schleifmittel bestehende Reinigungs-Scheiben oder Filzscheiben. Tragteil und Arbeitsteil werden in der Regel drehend angetrieben. Bei bekannten Ausführungen ist an der der Arbeitsseite entgegengesetzten Seite ein Kupplungsteil mit einem Muttergewinde angebracht, das auf ein Gewinde eines Tragteils aufgeschraubt wird. In der Regel ist das Verbinden und Lösen des Arbeitsteils vom Tragteil mühsam oder zeitaufwändig oder nur mit großer Sorgfalt zu bewerkstelligen. Dies gilt insbesondere, weil derartige Arbeitsteile sehr oft nach sehr kurzer Einsatzzeit ausgewechselt werden müssen. Gerade in einem solchen Fall ist auch die Stapelhöhe der Arbeitsteile sehr groß, da das Kupplungsteil mit dem Muttergewinde zwangsläufig eine beträchtliche Höhe aufweist.

[0003] Aus der EP 1 007 282 B1 ist es bekannt, ein blattförmiges Schleifmittel an einem magnetisierten Träger zu befestigen. Hierzu weist das Schleifmittel eine ferromagnetische Metallfolie auf. Dies ist für Werkzeuge der vorstehend geschilderten Art nicht geeignet.

[0004] Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Werkzeug der allgemeinen Gattung so auszugestalten, dass das Herstellen und Lösen der Verbindung zwischen Tragteil und Arbeitsteil sehr schnell und einfach durchführbar ist.

[0005] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruches 1 gelöst. Der Kern der Erfindung liegt darin, dass das Arbeitsteil ein Kupplungsteil aufweist, das an dem Tragteil mittels Magnetkräften gehalten wird. Durch die Weiterbildung durch Anspruch 2 und insbesondere die weiteren Ausgestaltungen nach den Ansprüchen 3 bis 6 und 15 bis 17 wird zusätzlich eine formschlüssige Drehmomentübertragungsmöglichkeit und Zentrierung geschaffen. Die Ansprüche 12 bis 14 geben wieder, dass einerseits eine großflächige, auch zugfeste Verbindung zwischen Kupplungsteil und Permanent-Magneten geschaffen wird, dass andererseits aber die Stapelhöhe der Arbeitsteile durch das Kupplungsteil nicht nennenswert beeinflusst wird.

[0006] Die weiteren Unteransprüche geben vorteilhafte Ausgestaltungen wieder.

[0007] Weitere Merkmale, Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung. Es zeigt

Fig. 1

eine Draufsicht auf die Anlage-Fläche eines Tragteils eines erfindungsgemäßen Werkzeugs,

Fig. 2

das Werkzeug nach der Erfindung im Querschnitt in Explosionsdarstellung,

Fig. 3

eine Draufsicht auf die Gegen-Anlage-Fläche des Arbeitsteils des Werkzeugs,

Fig. 4

einen Schnitt durch eine Explosionsdarstellung eines Kupplungsteils mit einem Permanent-Magneten,

Fig. 5

eine Draufsicht auf die Anlage-Fläche eines Tragteils eines weiteren Ausführungsbeispiels,

Fig. 6

das Werkzeug nach dem weiteren Ausführungsbeispiel im Querschnitt in Explosionsdarstellung und

Fig. 7

eine Draufsicht auf die Gegen-Anlage-Fläche des Arbeitsteils des weiteren Ausführungsbeispiels.

[0008] Das in der Zeichnung dargestellte Werkzeug besteht in seinem grundsätzlichen Aufbau aus einem Tragteil 1 in Form eines Stütz-Tellers und einem Arbeitsteil 2. Der Tragteil 1 weist ein aus elastischem Kunststoff bestehendes Trag-Gehäuse 3 auf, das eine kreisringförmige Anlage-Fläche 5 aufweist. Auf seiner der Anlage-Fläche 5 abgewandten Seite weist das Tragteil 1 eine konzentrisch zur Mittel-Achse 6 angeordnete Gewinde-Bohrung 7 auf, in die eine Antriebs-Welle 8 eines nicht dargestellten Werkzeug-Antriebs mittels eines entsprechenden Außen-Gewindes 9 eingeschraubt werden kann. Bei derartigen Werkzeug-Antrieben kann es sich um sogenannte Winkel-Schleif-Maschinen oder um Gerad-Schleif-Maschinen handeln.

[0009] Im Trag-Gehäuse 3, und zwar auf der Seite der Anlage-Fläche 5, ist ein Halte-Körper 10 angeordnet, in dem die Bohrung 7 ausgebildet ist und der konzentrisch zur Achse 6 eine flache Ausnehmung 11 mit polygonalem Querschnitt aufweist. Im vorliegenden Fall wird die Ausnehmung 11 durch Flanken 12 eines gleichseitigen und gleichwinkligen Vielecks, beispielsweise eines Sechsecks, gebildet. An den Schnittstellen zweier benachbarter Flanken 12 ist jeweils eine Ausschneidung 13 vorgesehen.

[0010] In der Ausnehmung 11 - und zwar gegenüber der Anlage-Fläche 5 versenkt - ist ein Permanent-Magnet 14 in Form einer flachen Kreisscheibe angeordnet und am Halte-Körper 10, beispielsweise durch Kleben, befestigt. Der Halte-Körper 10 besteht zweckmäßigerweise aus nicht magnetisierbarem Werkstoff, kann aber auch aus ferromagnetischem Werkstoff oder teilweise aus ferromagnetischem Werkstoff, beispielsweise in Form eines Verbundwerkstoffs, bestehen.

[0011] Der eigentliche Arbeitsteil 2 ist ebenfalls kreisscheibenförmig ausgebildet und weist eine Gegen-Anlage-Fläche 15 auf, die bei der Anbringung des Arbeitsteils 2 am Tragteil 1 gegen die Anlage-Fläche 5 zur Anlage kommt. Das Arbeitsteil 2 weist etwa den Durchmesser bzw. den Umfang des Tragteils 1 auf. Im vorliegenden Fall ist das Arbeitsteil 2 durch ein Schleifmittel 16 auf Unterlage 17 gebildet, wobei die Gegen-Anlage-Fläche 15 auf der dem Schleifmittel 16 abgewandten Seite der Unterlage 17 ausgebildet ist. Derartige Schleifmittel 16 auf Unterlage 17 sind üblicherweise biegsam, also elastisch nachgiebig ausgebildet.

[0012] Konzentrisch zur Mittel-Achse 18 des Arbeitsteils 2 ist auf der Gegen-Anlage-Fläche 15 ein Kupplungsteil 19 aus ferromagnetischem Material befestigt. Es weist eine polygonale Form auf, die derjenigen der Ausnehmung 11 im Wesentlichen entspricht, d. h. im vorliegenden Fall handelt es sich um ein gleichseitiges und gleichwinkliges Sechseck, dessen Flanken 20 beim Einsetzen in die Ausnehmung 11 zur Anlage an den Flanken 12 der Ausnehmung 11 kommen, wodurch eine drehfeste Verbindung zwischen Arbeitsteil 2 und Tragteil 1 hergestellt wird. Da das Kupplungsteil 19 aus ferromagnetischem Werkstoff besteht, wird es aufgrund der magnetischen Anziehung durch den Permanent-Magnet 14 fest in der Ausnehmung 11 gehalten. Die magnetischen Kräfte wirken in Richtung der Achsen 6, 18. Da derartige Arbeitsteile 2, wie beispielsweise Schleifmittel 16 auf Unterlage 17, oder Polier-Scheiben oder Reinigungs-Scheiben schräg zu der zu bearbeitenden Fläche eingesetzt werden, wobei also die Achsen 6, 18 nicht senkrecht zur zu bearbeitenden Fläche stehen, werden die Arbeitsteile 2 beim Arbeitseinsatz samt dem elastischen Trag-Gehäuse 3 verbogen, wodurch zwischen dem Kupplungsteil 19 und dem Magneten 14 das Kupplungsteil 19 vom Magneten 14 hebende Kräfte ausgeübt werden. Der Magnet 14 muss stark genug sein, derartige Kräfte aufzubringen. Er dient also nicht nur dazu, ein Herunterfallen des Arbeitsteils 2 vom Tragteil 1 zu verhindern.

[0013] Auf der der Gegen-Anlage-Fläche 15 abgewandten Seite weist das Kupplungsteil 19 einen flachen vorspringenden kreisförmigen Zentrier-Ansatz 21 auf, der mit den sechs Flanken 20 des Kupplungsteils 19 tangiert. Beim Ansetzen des Arbeitsteils 2 an den Tragteil 1 wird zuerst dieser Zentrier-Ansatz 21 in die Ausnehmung 11 eingeführt, wodurch die Zentrierung hergestellt ist. Anschließend kann der Arbeitsteil 2 mit dem Kupplungsteil 19 so weit verdreht werden, bis die Flanken 20 mit den Flanken 12 in Überdeckung kommen, so dass dann der Kupplungsteil 19 zur Anlage gegen den Permanent-Magneten 14 oder unter Verbleib eines kleinen Luftspalts in dessen Nähe kommt und die Gegen-Anlage-Fläche 15 sich gegen die Anlage-Fläche 5 anlegt. Das zwischen Tragteil 1 und Arbeitsteil 2 ausgebildete Schnell-Befestigungs-System hat also drei Teilfunktionen, nämlich die axiale Befestigung des Arbeitsteils 2 und dessen Halterung während des Arbeitseinsatzes am Tragteil 1 durch Magnetkräfte, die formschlüssige Drehmomentübertragung zwischen den Flanken 12 und 20 und die Zentrierung bei der Montage durch den zwischen die Flanken 12 einsetzbaren Zentrier-Ansatz 21.

[0014] Für das Verhältnis des Durchmesser D₂ des Arbeitsteils 2 im Verhältnis zum größten Durchmesser D₁₉ des Kupplungsteils 19 gilt: 1 <D₂/D₁₉ ≤10, wobei der kleine Wert dieses Verhältnisses für besonders kleine Durchmesser D₂ des Arbeitsteils 2 von beispielsweise etwa 20 mm gilt, während das große Verhältnis für große Werte von D₂ gilt, beispielsweise im Bereich von 200 mm oder mehr. Für den in der Praxis vorkommenden Durchmesser D₂ gilt: 20 mm ≤D₂ ≤250 mm.

[0015] Obwohl die geschilderte Schnell-Spann-Verbindung zwischen Arbeitsteil 2 und Tragteil 1 primär bei rotierend antreibbaren Arbeits-Teilen eingesetzt wird, kann sie auch bei primär linear antreibbaren Arbeitsteilen eingesetzt werden, beispielsweise bei Schwingschleifern. Wenn dort nur eine Kupplung vorhanden ist, schützt die geschilderte Ausgestaltung gegen ein unerwünschtes Verdrehen des Arbeitsteils relativ zum Tragteil.

[0016] Wie sich weiterhin aus Fig. 4 ergibt, gilt für das Verhältnis des größten Durchmessers D₁₉ des Kupplungsteils 19 zur axialen Dicke d₁₉ des Kupplungsteils 19 5 ≤D₁₉/d₁₉ ≤100 und bevorzugt 10 ≤D₁₉/d₁₉ ≤30. Für das Verhältnis des größten Durchmessers D₁₉ des Kupplungsteils 19 zum Durchmesser D₁₄ des Permanent-Magneten gilt: 1 < D₁₉/D₁₄ ≤2.

[0017] Aus den vorstehenden Angaben ist erkennbar, dass das Kupplungsteil 19 bezogen auf seinen Durchmesser D₁₉ und seine Dicke d₁₉ einerseits und auf den Durchmesser D₂ des Arbeitsteils 2 andererseits außerordentlich flach ist. Die Stapelhöhe der Arbeitsteile 2 als Verschleiß- und Auswechselteile wird durch das Kupplungsteil 19 also nur geringfügig beeinflusst.

[0018] Das Ausführungsbeispiel nach den Fig. 5 bis 7 unterscheidet sich von dem zuvor geschilderten Ausführungsbeispiel nur in Details. Es werden daher ohne erneute Erläuterung für gleiche Teile die gleichen Bezugsziffern verwendet. Soweit funktionell gleiche, aber konstruktiv andere Teile vorhanden sind, werden die gleichen Bezugsziffern, jedoch mit einem hochgesetzten Strich verwendet.

[0019] Es sind mehrere - im konkreten Fall sechs - Permanent-Magnete 14' vorgesehen, die in gleichen Winkelabständen um die Gewinde-Bohrung 7 im Halte-Körper 10' angebracht sind. Die Gewinde-Bohrung 7 ist zur Anlage-Fläche 5 hin offen. Die Ausnehmung 11' wird von Flanken 12' begrenzt, die etwa ein gleichseitiges Polygon bilden, wobei die einzelnen Flanken 12' in Richtung zur Achse 6 hin durchgebogen sind und wobei die Treffpunkte bzw. Schnittpunkte aneinanderstoßender Flanken 12' zu abgerundeten Ecken 22 geformt sind.

[0020] In Anpassung an das geänderte Tragteil 1' weist das Arbeitsteil 2' ein Kupplungsteil 19' auf, dessen rundum verlaufende Flanken 20' in ihrer Form und Größe den Flanken 12' der Ausnehmung 11' entsprechen, so dass beim Einrasten des Kupplungsteils 19' in die Ausnehmung 11' die Flanken 20' an den Flanken 12' anliegen. Auch die Flanken 20' sind mit abgerundeten Ecken 23 miteinander verbunden, die den abgerundeten Ecken 22 angepasst sind. Die Flanken 12' der Ausnehmung 11' sind von der Anlage-Fläche 5 weg hin in den Halte-Körper 10' hinein aufeinander zu geneigt. In gleicher Weise sind die Flanken 20' des Kupplungsteils 19' aufeinander zu geneigt, so dass beim Einführen des Kupplungsteils 19' in die Ausnehmung 11' nicht nur ein drehfester Formschluss, sondern auch eine Zentrierung zur Mittel-Achse 6 hin erfolgt. Im Kupplungsteil 19' ist eine der Gewinde-Bohrung 7 in Größe und Lage entsprechende Öffnung 24 ausgebildet, so dass - bei entsprechenden Bedingungen von der Antriebsmaschine her - die beim ersten Ausführungsbeispiel dargestellte Antriebs-Welle 8 gegebenenfalls auch durch das Werkzeug hindurchragen kann. Hinsichtlich der Durchmesserverhältnisse und Dickenverhältnisse gelten die Ausführungen zum ersten Ausführungsbeispiel.

[0021] Anstelle von sechs Permanent-Magneten 14' kann selbstverständlich auch eine andere Zahl von beispielsweise vier Permanent-Magneten vorgesehen sein. Die Anlagefläche 5 kann eine durchgehend ebene Fläche sein, sie kann aber auch durch eine Vielzahl von Rippen definiert sein, die nicht im Einzelnen dargestellt sind, weil es hierbei hierauf nicht ankommt.

Ansprüche

1. Werkzeug
mit einem Tragteil (1, 1'),
mit einem scheibenförmigen Arbeitsteil (2, 2') für eine spanende Bearbeitung, und
mit einer gemeinsamen Mittel-Achse (6)
wobei das Tragteil (1, 1') eine Anlage-Fläche (5) für das Arbeitsteil (2, 2') und in der Anlage-Fläche (5) mindestens einen Permanent-Magneten (14, 14') aufweist,
wobei das Arbeitsteil (2, 2') eine Gegen-Anlage-Fläche (15) für die Anlage-Fläche (5) aufweist; und
wobei das Arbeitsteil (2, 2') ein bei Anlage der Gegen-Anlage-Fläche (15) an der Anlage-Fläche (5) mit dem mindestens einen Permanent-Magneten (14, 14') in magnetische Halte-Verbindung bringbares Kupplungsteil (19, 19') aus ferromagnetischem Werkstoff aufweist.

2. Werkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
dass der mindestens eine Permanent-Magnet (14, 14') in einer Ausnehmung (11, 11') des Tragteils (1, 1') angeordnet ist und
dass das Kupplungsteil (19, 19') in die Ausnehmung (11, 11') eintaucht.

3. Werkzeug nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
dass die Ausnehmung (11, 11') einen unrunden Querschnitt aufweist und
dass das Kupplungsteil (19, 19') einen dem Querschnitt der Ausnehmung (11, 11') angepassten unrunden Querschnitt aufweist.

4. Werkzeug nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,
dass die Ausnehmung (11, 11') und das Kupplungsteil (19, 19') einen polygonalen Querschnitt aufweisen.

5. Werkzeug nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,
dass die Ausnehmung (11, 11') und das Kupplungsteil (19, 19') einen Querschnitt in Form eines gleichseitigen und gleichwinkligen Vielecks aufweisen.

6. Werkzeug nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet,
dass das Kupplungsteil (19) einen der Ausnehmung (11) angepassten kreisförmigen Zentrier-Ansatz (21) aufweist.

7. Werkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet,
dass das Tragteil (1, 1') ein Trag-Gehäuse (3) und einen von diesem mindestens teilweise umschlossenen Halte-Körper (10, 10') aufweist.

8. Werkzeug nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet,
dass das Trag-Gehäuse (3) aus Kunststoff besteht.

9. Werkzeug nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet,
dass der Halte-Körper (10, 10') aus Metall besteht.

10. Werkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet,
dass das Tragteil (1, 1') einen Anschluss für einen Drehantrieb aufweist.

11. Werkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet,
dass das Arbeitsteil (2, 2') als Schleifmittel (16) auf Unterlage (17) ausgebildet ist.

12. Werkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 11, insbesondere nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet,
dass das Trag-Gehäuse (3) aus einem elastisch nachgiebigen Material besteht.

13. Werkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet,
dass für das Verhältnis des größten Durchmessers (D₁₉) des Kupplungsteils (19) zu dessen Dicke (d₁₉) gilt: 5 ≤D₁₉/d₁₉ ≤100.

14. Werkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet,
dass für das Verhältnis des größten Durchmessers (D₂) des Arbeitsteils (2) zu dem größten Durchmesser (D₁₉) des Kupplungsteils (19) gilt: 1 < D₂/D₁₉ ≤10.

15. Werkzeug nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,
dass die Ausnehmung (11') und das Kupplungsteil (19') nach innen durchgebogene Flanken (12', 20') aufweisen.

16. Werkzeug nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet,
dass jeweils einander benachbarte Flanken (12') der Ausnehmung (11') und jeweils einander benachbarte Flanken (20') des Kupplungsteils (19') mittels abgerundeter Ecken (22, 23) miteinander verbunden sind.

17. Werkzeug nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet,
dass die Flanken (12') der Ausnehmung (11') von der Anlage-Fläche (5) in das Tragteil (1') hinein aufeinander zu geneigt sind.

18. Werkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass im Tragteil (1') mehrere Permanent-Magnete (14') angeordnet sind.

19. Werkzeug nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet,
dass die Permanent-Magnete (14') in gleichen Winkelabständen und im Abstand zu der Mittel-Achse (6) angeordnet sind.

20. Werkzeug nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet,
dass das Arbeitsteil (2, 2') biegsam ausgebildet ist.

Zeichnung