DE10302483B4

DE10302483B4 - Isolator für ein elektrisch betriebenes Schraubwerkzeug

Info

Publication number: DE10302483B4
Application number: DE2003102483
Authority: DE
Inventors: Björn Bach
Original assignee: Holger Clasen GmbH and Co KG
Current assignee: Holger Clasen GmbH and Co KG
Priority date: 2003-01-23
Filing date: 2003-01-23
Publication date: 2004-10-28
Anticipated expiration: 2023-01-24
Also published as: DE10302483A1; EP1440772A1

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Isolator für eine elektrisch betriebene Maschine zum Anziehen und/oder Lösen von Schraubverbindungen, welche Maschine eine Aufnahme für einen auf den Schraubenkopf oder die Schraubenmutter passenden Schraubaufsatz aufweist. Gemäß der Erfindung wird vorgeschlagen, dass der Isolator auf die Aufnahme der Maschine aufsetzbar ist und auf seiner der Maschine zugekehrten Seite einen in oder auf die maschinenseitige Aufnahme passenden Maschinenansatz und auf der gegenüberliegenden Seite eine für einen Werkzeugaufsatz aufweist, und dass zwischen dem Maschinenansatz und der Werkzeugaufnahme wenigstens ein Isolierkörper aus einem elektrisch isolierenden Material vorhanden ist. Damit ist ein Arbeiten an elektrischen Arbeiten auch unter Spannung möglich.

Description

Die Erfindung betrifft einen Isolator für eine elektrisch betriebene Maschine zum Anziehen und/oder Lösen von Schraubverbindungen, der auf seiner der Maschine zugekehrten Seite einen in oder auf die maschinenseitige Aufnahme der Maschine passenden Maschinenansatz aufweist und auf diese auf setzbar ist und der auf seiner gegenüberliegenden Seite mit einer Werkzeugaufnahme oder mit einer der Aufnahme der Maschine entsprechende Werkzeugaufnahme für einen auf den Schraubenkopf oder die Schraubenmutter passenden Werkzeugaufsatz versehen ist, wobei zwischen dem Maschinenansatz und der Werkzeugaufnahme wenigstens ein Isolierkörper aus einem elektrisch isolierenden Material vorhanden ist.

Derartige Maschinen sind als Bohrschrauber allgemein bekannt. Häufig weisen solche Bohrschrauber wenigstens einen Akkumulator auf, um netzunabhängig und somit besonders flexibel eingesetzt werden zu können. Die Aufnahme kann als Spannfutter ausgebildet sein, in die unterschiedliche Schraubaufsätze eingespannt werden können. Auch kann die Aufnahme einen Vierkantvorsprung mit federnder Rastkugel aufweisen, der in eine entsprechende Ausnehmung des Werkzeugaufsatzes passt. Diese Art der Verbindung entspricht derjenigen eines sogenannten Steckschlüssels.

Bei Elektroinstallationsarbeiten ist es häufig erforderlich, Schrauben an elektrischen Anlagen, Kabelverbindungen oder dergleichen herzustellen, zu lösen, nachzuziehen oder zu ersetzen, auch wenn die Anlage oder das betreffende Kabel unter elektrischer Spannung steht. Damit kann die Stromversorgung aufrechterhalten bleiben, und ein aufwendiges Abschalten und Anschalten entfällt. Hierzu sind vollisolierte Steckschlüsselsätze bekannt, mit denen solche Schrauben manuell angezogen werden können, ohne dass der Monteur einen Stromschlag erhält.

Derartige Schrauben für Verbindungen von beispielsweise Hochspannungskabel müssen fest und mit einem definierten Drehmoment angezogen werden. Dazu weisen die Schrauben eine Sollbruchstelle auf, damit der Schraubenkopf nach Erreichen des vorbestimmten Anzugsdrehmoments abreißt. Der Einsatz eines Drehmomentschlüssels ist nicht mehr notwendig.

Dennoch ist bei einer Vielzahl von Schraubverbindungen, beispielsweise an Hochspannungsmasten, die Handhabung eines Steckschlüsselsatzes mit einer manuellen Betätigung unter erschwerten Bedingungen sehr mühsam. Der Einsatz eines elektrisch betriebenen Werkzeugs ist jedoch nicht möglich, da über die metallische Antriebswelle und die metallische Aufnahme eine stromleitende Verbindung in das Innere der Maschine gebildet wird, so dass ein sicheres Arbeiten unter Spannung nicht gewährleistet ist.

Grundsätzlich wäre es möglich, die Aufnahme aus einem nichtleitenden Material zu fertigen. Die erforderliche Verbindung zwischen der Antriebswelle mit Aufnahme und der metallischen Motorwelle stellt jedoch eine kritische Stelle dar. Das übertragbare Drehmoment ist begrenzt. Auch besteht die Gefahr, dass die Aufnahme, beispielsweise der Vierkantvorsprung, aus einem Kunststoff oder dergleichen unter den rauhen Bedingungen beschädigt wird, so dass der Werkzeugaufsatz nicht mehr angetrieben werden kann. Dann müsste die gesamte. Antriebswelle ausgetauscht werden.

Aus der DE 92 02 275 U1 ist es bekannt, sowohl die Werkzeugaufnahme als auch den Maschinenansatz, der auf die Aufnahme der Maschine oder des Schraubendrehers passt, unmittelbar in den Isolierkörper einzuformen. Es liegt auf der Hand, dass der Drehmomentübertragung hier Grenzen gesetzt sind. Aus der EP 0 747 179 A1 ist es bekannt, eine metallischen Hülse in den Isolierkörper einzugießen. die Kraftübertragung erfolgt dann reibschlüssig. Die der Hülse abgekehrte Seite passt direkt auf den Schraubenkopf beziehungsweise. die Schraubenmutter. Auch hiermit können keine hohen Drehmomente übertragen werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Isolator für ein elektrisch betriebenes Werkzeug der eingangs geschilderten Art bereitzustellen, so dass damit auch Arbeiten unter elektrischer Spannung bei gleichzeitiger hoher Drehmomentübertragung möglich sind.

Die Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, dass der Maschinenansatz und die Werkzeugaufnahme des Isolators aus einem metallischen Werkstoff bestehen und jeweils einen umlaufenden Flansch aufweisen, der mit dem Isolierkörper verbunden ist derart, dass die Verbindung zwischen dem Maschinenansatz und dem Isolierkörper einerseits und der Werkzeugaufnahme und dem Isolierkörper andererseits entlang einem Radius erfolgt, der größer ist als der für die Drehmomentübertragung wirksame Radius der Aufnahme der Maschine.

Dadurch wird erreicht, dass die tatsächlich auf den Isolierkörper wirkenden Kräfte an den Verbindungsstellen kleiner sind als bei einer unmittelbaren Krafteinleitung über die Aufnahme der Maschine. Die Verbindungsstellen liegen auf einem größeren Radius als der für die Krafteinleitung wirksame Radius der Aufnahme der Maschine, so dass die auf den Isolierkörper wirkenden Kräfte zur Erzeugung des gleichen Drehmoments reduziert werden. Die jeweiligen Flansche des Maschinenansatzes und der Werkzeugaufnahme können durch entlang dem Umfang versetzte Schraubverbindungen mit dem Isolierkörper verbunden sein. Durch die metallische Ausbildung der Werkzeugaufnahme und des Maschinenansatzes können bei entsprechender Ausbildung die teilweise sehr hohen Kräfte gut aufgenommen, in den Isolationskörper eingeleitet und an den Werkzeugaufsatz übertragen werden.

Es ist zweckmäßig, wenn die Werkzeugaufnahme entsprechend der Aufnahme der Maschine ausgebildet ist und dass der Schraubaufsatz dem Werkzeugaufsatz entspricht und auf die Werkzeugaufnahme des Isolators auf setzbar ist. Dann können die für manuelle Werkzeuge bekannten und vollisolierten Schraubaufsätze verwendet werden.

Es kann beispielsweise vorgesehen werden, dass der Maschinenansatz und/oder die Werkzeugaufnahme des Isolators eine Hülse aufweisen, in welcher der Isolierkörper drehfest angeordnet ist. Bei einer Steckschlüsselverbindung kann beispielsweise der hervorspringende Vierkant mit Rastkugel an einer metallischen Hülse angeordnet sein, die den Isolierkörper umgibt. Der Maschinenansatz kann in Form einer weiteren Hülse oder Platte vorhanden sein, die ohne metallischen Kontakt mit der anderen Hülse am Isolierkörper befestigt ist. So kann der Isolierkörper eine einfache zylindrische Gestalt haben, dessen beide Stirnseiten jeweils mit je einer Hülse verbunden ist, an welche sich der Maschinenansatz oder die Werkzeugaufnahme anschließen.

Allerdings hat diese Bauweise eine relativ große axiale Baulänge.

Der Isolierkörper kann beispielsweise in die Hülse eingegossen sein. Hiermit ist eine besonders drehfeste Verbindung möglich, insbesondere dann, wenn in der Hülse noch Vorsprünge oder Nuten vorhanden sind, die vom Isoliermaterial umgossen oder gefüllt werden.

Es kann vorgesehen werden, dass der Isolierkörper in Drehrichtung reibschlüssig mit dem Maschinenansatz und/oder der Werkzeugaufnahme verbunden ist. Alternativ oder zusätzlich kann der Isolierkörper in Drehrichtung formschlüssig mit dem Maschinenansatz und/oder der Werkzeugaufnahme verbunden sein. Damit ist eine besonders gute Drehmomentübertragung möglich. Dazu können die dem Isolierkörper zugewandten Flächen der Hülse beziehungsweise Flansche des Maschinenansatzes und/oder der Werkzeugaufnahme mit wenigstens einer und vorzugsweise mehreren zumindest teilweise radial verlaufenden Vorsprüngen oder Nuten versehen sind, die mit korrespondierenden Nuten beziehungsweise Vorsprüngen des Isolierkörpers zusammenwirken.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann der Isolierkörper wenigstens einseitig einen zentrierten Zapfen oder eine zentrierte Bohrung aufweisen, der beziehungsweise die sich in axialer Richtung erstreckt und in eine zentrierte Bohrung beziehungsweise auf einen zentrierten Zapfen des Maschinenansatz und/oder der Werkzeugaufnahme passt. Damit wird zum einen die für ein einwandfreies Drehen der Schrauben erforderliche Zentrierung bewirkt. Ferner können Kippmomente aufgenommen und ein Lockern der Verbindung zwischen Isolierkörper und Maschinenansatz oder Werkzeugaufnahme verhindert werden.

Die Werkzeugaufnahme des Isolators und die Aufnahme der Maschine können einen Vierkantvorsprung und der Maschinenansatz eine Vierkantaussparung aufweisen. Damit entspricht die Verbindung einer Steckschlüsselverbindung.

Der Isolator oder der Isolierkörper können aus einem hochfesten Kunststoff, insbesondere aus einem Polyetheretherketon (PEEK) bestehen. Damit wird die Übertragung eines hohen Drehmoments möglich.

Weiterhin kann vorgesehen werden, dass die äußere Mantelfläche oder Mantelflächen des Isolators zumindest teilweise und vorzugsweise näherungsweise vollständig mit einem Kunststoffmantel umgeben sind derart, dass in der montierten Lage und bei montiertem Werkzeugaufsatz keine metallische Oberfläche erreichbar oder mit der Hand berührbar ist. Dadurch wird erreicht, dass durch Feuchtigkeitsbenetzung, Schmutz oder dergleichen dennoch keine leitende Verbindung zwischen Maschinenansatz und Werkzeugaufnahme erzeugt wird. Der Kunststoffmantel kann beispielsweise in an sich bekannter Weise aufgeschrumpft sein.

Das komplette Werkzeug umfasst eine elektrisch betriebene Maschine zum Anziehen und/oder Lösen von Schraubverbindungen, wenigstens einen und vorzugsweise einer Serie von elektrisch isolierten Werkzeugaufsätzen, die auf den Schraubenkopf oder die Schraubenmutter passen, und einen Isolator der oben erläuterten Art. Dabei ist es zweckmäßig, wenn der Isolator lösbar mit der Maschine verbunden ist. Dadurch kann das Werkzeug ohne Isolator raumsparend bei Arbeiten ohne angelegter Spannung eingesetzt werden.

Grundsätzlich ist es natürlich auch möglich, dass der Isolator fest mit der Maschine verbunden ist. Auch können der Maschinenansatz und die Aufnahme der Maschine anders ausgebildet sein als die Werkzeugaufnahme und der Werkzeugaufsatz, so dass beispielsweise nur der Isolator auf die Maschine gesetzt werden kann, während der des Werkzeugaufsatz nicht direkt auf die Aufnahme der Maschine passt.

Die Maschine kann netzabhängig oder netzunabhängig mit wenigstens einem Akkumulator betrieben werden. Letzteres hat den Vorteil, dass ein Einsatz im Freien ohne Stromversorgung möglich ist.

Besonderes zweckmäßig ist es, wenn die Aufnahme der Maschine, die Werkzeugaufnahme und der Maschinenansatz des Isolators sowie der Werkzeugaufsatz entsprechend denjenigen eines Steckschlüsselsatzes ausgebildet sind. Die elektrisch isolierten Steckschlüsselaufsätze sind in genormten Serien und Reihen erhältlich, so dass mit dem aufsetzbaren Isolator ein vielseitig und unmittelbar verwendbares Werkzeug bereitgestellt wird.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der schematischen Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
1 im Schnitt den Isolator gemäß der Erfindung,
2a, b den Isolierkörper teilweise im Schnitt und in der Draufsicht,
3a, b das Bauteil des Isolators mit der Werkzeugaufnahme für den Werkzeugaufsatz teilweise im Schnitt und in einer um 90° verdrehten Ansicht und
4a, b das Bauteil des Isolators mit dem Maschinenansatz für die Aufnahme der Maschine teilweise im Schnitt und der Draufsicht.
Der in der Zeichnung dargestellte Isolator umfasst einen Maschinenansatz 11, mit dem der Isolator auf die Aufnahme einer elektrisch betriebenen Maschine zum Anziehen und/oder Lösen von Schraubverbindungen auf setzbar ist. Der Maschinenansatz ist als Vierkantaussparung ausgebildet und passt auf einen entsprechenden Vierkantvorsprung mit federnder Rastkugel. Weiterhin umfasst der Isolator eine Werkzeugaufnahme 12 für einen nicht gezeigten Werkzeugaufsatz, der seinerseits auf den Schraubenkopf oder die Schraubenmutter einer Schraubverbindung passt. Die Werkzeugaufnahme 12 weist einen Vierkantvorsprung 13 mit federnder Rastkugel 14 auf, die in eine entsprechende Vierkantaussparung des Werkzeugaufsatzes passt. Werkzeugaufnahme 12 und Maschinenansatz 11 sind daher bezüglich der Abmessungen und Funktion sowie der Bestandteile entsprechend einer üblichen Steckschlüsselverbindung komplementär passend ausgebildet und bedürfen keiner weiteren Erläuterung.
Zwischen dem Maschinenansatz 11 und der Werkzeugaufnahme 12 ist ein Isolierkörper 15 vorhanden, durch den diese Bauteile elektrisch voneinander getrennt werden. Im einzelnen ist die Anordnung so getroffen, dass der Werkzeugansatz 11 einen umlaufenden Flansch 16 aufweist, der über einen Satz axial ausgerichtete Schrauben 17 mit dem Isolierkörper 15 drehfest und reibschlüssig verbunden ist. Es sind ferner radial verlaufende Vorsprünge 18 auf der dem Isolierkörper zugekehrten Fläche des Flansches 16 vorhanden, die in korrespondierende Nuten 19 des Isolierkörpers eingreifen. Dadurch wird eine formschlüssige Verbindung bewirkt.
Auf seiner dem Maschinenansatz gegenüberliegenden Seite ist der Isolierkörper 15 mit der Werkzeugaufnahme 12 verbunden. Die Werkzeugaufnahme ist dazu mit einem Flansch 20 versehen, der über einen Satz Schrauben 21 mit dem Isolierkörper verbunden ist. Die Schrauben 21 verlaufen versetzt zu den Schrauben 17 des Flansches 16 des Maschinenansatzes. Auch hier sind radial verlaufende Vorsprünge 22 auf der dem Isolierkörper zugewandten Fläche des Flansches 20 vorhanden, die in entsprechende Nuten 23 des Isolierkörpers 15 eingreifen. Dadurch wird eine formschlüssige Verbindung bewirkt.
Wie aus der Zeichnung ersichtlich, ist der Isolierkörper 15 mit dem Flansch 16 des Maschinenansatzes und dem Flansch 20 der Werkzeugaufnahme in einem Radius verbunden, der größer ist als der wirksame Kraftübertragungsradius der Werkzeugaufnahme 12 oder des Maschinenansatzes für die Aufnahme der Maschine. Damit werden die in den Isolierkörper eingeleiteten und die durch diesen übertragenen Kräfte bei gleichem Drehmoment erheblich reduziert. Der Einsatz eines gegenüber metallischen Werkstoffen relativ schwachen Kunststoffmaterials für den Isolierkörper ist daher möglich.
Der Isolierkörper ist maschinenseitig mit einer Aussparung 24 versehen, in welche ein die Vierkantaussparung aufnehmender Hülsenvorsprung 25 des Maschinenansatzes passt. Dadurch kann die Baulänge reduziert werden. Auf der gegenüberliegenden Seite weist der Isolierkörper 15 einen Zapfen 26 auf, der in eine entsprechende Bohrung 27 der Werkzeugaufnahme 12 passt. Sowohl Aussparung 26 und Hülsenvorsprung 25 als auch Zapfen 26 und Bohrung 27 sind zur Drehachse 28 der Maschine zentriert ausgebildet, so dass ein einwandfreier Rundlauf des Werkzeugs gewährleistet ist.
Weiterhin sind die äußeren Mantelflächen des im Querschnitt im wesentlichen runden Isolators mit einem Kunststoffmantel 29 umgeben. Dieser Kunststoffmantel 29 kann in bekannter Weise aufgeschrumpft sein. Der Kunststoffmantel weist auf seiner der Maschine zugewandten Seite einen Kragen 30 auf, der in oder über einen entsprechenden Ringvorsprung der Maschine passt. Damit wird die metallische Aufnahme der Maschine vollständig überdeckt. Dementsprechend besitzt der Kunststoffmantel auf seiner gegenüberliegenden Seite einen Ringvorsprung 31, der mit einem Kragen des Werkzeugaufsatzes zusammenwirkt.
Es wird ein vollisoliertes Werkzeug gebildet, mit dem es möglich ist, Schraubverbindungen an elektrischen Anlagen und Leitungen auch unter Spannung herzustellen oder zu lösen. Der Arbeitsaufwand und insbesondere der Kraftaufwand für den Monteur werden erheblich reduziert.

Claims

Isolator für eine elektrisch betriebene Maschine zum Anziehen und/oder Lösen von Schraubverbindungen, der auf seiner der Maschine zugekehrten Seite einen in oder auf die maschinenseitige Aufnahme der Maschine passenden Maschinenansatz (11) aufweist und auf diese aufsetzbar ist und der auf seiner gegenüberliegenden Seite mit einer Werkzeugaufnahme oder mit einer der Aufnahme der Maschine entsprechende Werkzeugaufnahme (12) für einen auf den Schraubenkopf oder die Schraubenmutter passenden Werkzeugaufsatz versehen ist, wobei zwischen dem Maschinenansatz und der Werkzeugaufnahme wenigstens ein Isolierkörper (15) aus einem elektrisch isolierenden Material vorhanden ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Maschinenansatz und die Werkzeugaufnahme des Isolators aus einem metallischen Werkstoff bestehen und jeweils einen umlaufenden Flansch (16, 20) aufweisen, der mit dem Isolierkörper (15) verbunden ist derart, dass die Verbindung zwischen dem Maschinenansatz und dem Isolierkörper einerseits und der Werkzeugaufnahme und dem Isolierkörper andererseits entlang einem Radius erfolgt, der größer ist als der für die Drehmomentübertragung wirksame Radius der Aufnahme der Maschine.
Isolator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweiligen Flansche des Maschinenansatzes und der Werkzeugaufnahme durch entlang dem Umfang versetzte Schraubverbindungen (17, 21) mit dem Isolierkörper (15) verbunden sind.
Isolator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Maschinenansatz und/oder die Werkzeugaufnahme des Isolators eine Hülse aufweisen, in der der Isolierkörper drehfest angeordnet ist.
Isolator nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Isolierkörper in die Hülse eingegossen ist.
Isolator nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die dem Isolierkörper zugewandten Flächen der Hülse beziehungsweise Flansche (16, 20) des Maschinenansatzes und/oder der Werkzeugaufnahme mit wenigstens einer und vorzugsweise mehreren zumindest teilweise radial verlaufenden Vorsprüngen (18, 22) oder Nuten versehen sind, die mit korrespondierenden Nuten (19, 23) beziehungsweise Vorsprüngen des Isolierkörpers (15) zusammenwirken.
Isolator nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Isolierkörper (15) wenigstens einseitig einen zentrierten Zapfen (26) oder eine zentrierte Bohrung (24) aufweist, der beziehungsweise die sich in axialer Richtung erstreckt und in eine zentrierte Bohrung (27) beziehungsweise auf einen zentrierten Zapfen (25) des Maschinenansatzes (11) und/oder der Werkzeugaufnahme (12) passt.
Isolator nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Isolierkörper in Drehrichtung reibschlüssig mit dem Maschinenansatz und/oder der Werkzeugaufnahme verbunden ist.
Isolator nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Isolierkörper in Drehrichtung formschlüssig mit dem Maschinenansatz und/oder der Werkzeugaufnahme verbunden ist.
Isolator nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Werkzeugaufnahme des Isolators und die Aufnahme der Maschine einen Vierkantvorsprung (13) und der Maschinenansatz eine Vierkantaussparung aufweisen.
Isolator nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass dieser oder der Isolierkörper aus einem hochfesten Kunststoff, insbesondere aus einem Polyetheretherketon (PEEK) besteht.
Isolator nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass dessen äußere Mantelfläche oder Mantelflächen mit einem Kunststoffmantel (29) umgeben sind derart, dass in der montierten Lage und bei montiertem Werkzeugaufsatz keine metallische Oberfläche erreichbar ist.
Isolator nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Kunststoffmantel (29) aufgeschrumpft ist.
Isolator nach Anspruch 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Werkzeugaufnahme (12) entsprechend der Aufnahme der Maschine ausgebildet ist und dass der Schraubaufsatz dem Werkzeugaufsatz entspricht und auf die Werkzeugaufnahme (12) des Isolators auf setzbar ist.
Werkzeug mit einer elektrisch betriebenen Maschine zum Anziehen und/oder Lösen von Schraubverbindungen, mit wenigstens einem und vorzugsweise einer Serie von elektrisch isolierten Werkzeugaufsätzen, die auf den Schraubenkopf oder die Schraubenmutter passen und mit einem Isolator gemäß einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche.
Werkzeug nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Isolator lösbar mit der Maschine verbunden ist.
Werkzeug nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Maschine netzunabhängig mit wenigstens einem Akkumulator betrieben wird.
Werkzeug nach einem der Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahme der Maschine, die Werkzeugaufnahme und der Maschinenansatz des Isolators sowie der Werkzeugaufsatz entsprechend denjenigen eines Steckschlüsselsatzes ausgebildet sind.