DE102014204380A1

DE102014204380A1 - Isolationssystem für Werkzeug, Werkzeug, und Verfahren zur Montage des Isolationssystem an dem Werkzeug

Info

Publication number: DE102014204380A1
Application number: DE201410204380
Authority: DE
Inventors: Achim Kugler; Joerg Schneider
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2013-10-04
Filing date: 2014-03-11
Publication date: 2015-04-09
Also published as: CN104552187A; US20150096778A1; CN104552187B; US10991489B2

Abstract

Es ist ein Isolationssystem (2) für ein Werkzeug (1), ein Werkzeug (1) und ein Verfahren zur Montage eines Isolationssystems (2) für ein Werkzeug (1) an dem Werkzeug (1) bereitgestellt. Das Isolationssystem (2) umfasst ein erstes Element (21) zur elektrischen Isolation einer Abtriebseinheit (15) des Werkzeugs (1) gegenüber einem lösbar aufnehmbaren Werkzeugelement des Werkzeugs (1), das zum Bearbeiten eines Werkstücks dient, und ein zweites Element (22) zur elektrischen Isolation der Abtriebseinheit (15) nach außen.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Isolationssystem für ein Werkzeug, ein Werkzeug, und ein Verfahren zur Montage des Isolationssystems an dem Werkzeug. Das Werkzeug ist insbesondere ein in der Hand eines Benutzers haltbares Schraub-/Bohrwerkzeug.
In der Automobilindustrie kommen bei der Batteriemontage von Elektrofahrzeugen Werkzeuge, wie beispielsweise Schraubwerkzeuge, zum Einsatz. Die Batterien sind in der Regel Akkumulatoren, die aus mehreren Elementen bestehen, die miteinander zu verschrauben sind. Hierbei sind die Schrauben auch an spannungsführenden Teilen einzuschrauben. Dabei ist der Schutz einer Bedienperson des Werkzeugs gegen elektrische Spannungen zu gewährleisten, welche für die Bedienperson gefährlich sind.
Derzeit wird dies beispielsweise durch eine Isolierbandumwicklung des Werkzeugs realisiert. Dies ist jedoch sehr aufwändig und fehleranfällig. Zudem kann hierdurch nur die Berührung von spannungsführenden Teilen vermieden werden. Zumindest ein Einschleppen der elektrischen Spannungen vom zu bearbeitenden Werkstück in das Werkzeug kann jedoch nicht verhindert werden.
Daher ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Isolationssystem für ein Werkzeug, ein Werkzeug, und ein Verfahren zur Montage eines Isolationssystems an einem Werkzeug bereitzustellen, mit welchen die zuvor genannten Probleme gelöst werden können. Insbesondere sollen ein Isolationssystem für ein Werkzeug, ein Werkzeug, und ein Verfahren zur Montage eines Isolationssystems an einem Werkzeug bereitgestellt werden, bei welchen sowohl das Werkzeug als auch dessen Bedienperson gegen elektrische Spannungen geschützt sind, die an einem mit dem Werkzeug zu bearbeitenden Werkstück auftreten.
Diese Aufgabe wird durch ein Isolationssystem für ein Werkzeug nach Patentanspruch 1 gelöst.
Vorteilhafte weitere Ausgestaltungen des Isolationssystems sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.
Das Isolationssystem für ein Werkzeug bietet ein schlüssiges Gesamtkonzept, das sicherstellt, dass sowohl das Werkzeug als auch dessen Bedienperson gegen elektrische Spannungen geschützt ist, die an einem mit dem Werkzeug zu bearbeitenden Werkstück auftreten. Ein Einschleppen der elektrischen Spannungen vom zu bearbeitenden Werkstück in das Werkzeug wird verhindert. Dadurch ist eine gesamtheitliche Lösung beispielsweise eines Schraubsystems für Kategorie A Verschraubungen bereitgestellt, welches es erlaubt, unter den Bedingungen von „Arbeit unter Spannung” zu arbeiten.
Das Isolationssystem ist einfach nachrüstbar und kann somit bei einem beliebigen Serienschrauber zum Einsatz kommen. Dies ist auch vorteilhaft für die Ersatzteilhaltung bei einem Nutzer des Werkzeugs.
Das Isolationssystem bietet eine einfache und gut handhabbare Lösung für die zuvor genannte Aufgabe. Das Isolationssystem trägt zu einer hohen Prozesssicherheit des Werkzeugs bei.
Die Aufgabe wird zudem durch ein Werkzeug nach Patentanspruch 7 gelöst.
Vorteilhafte weitere Ausgestaltungen des Werkzeugs sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.
Das Werkzeug erzielt die gleichen Vorteile, wie sie zuvor in Bezug auf das Isolationssystem genannt sind.
Die Aufgabe wird zudem durch ein Verfahren zur Montage eines Isolationssystems an einem Werkzeug nach Patentanspruch 9 gelöst.
Vorteilhafte weitere Ausgestaltungen des Verfahrens sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.
Das Verfahren erzielt die gleichen Vorteile, wie sie zuvor in Bezug auf das Isolationssystem genannt sind.
Weitere mögliche Implementierungen der Erfindung umfassen auch nicht explizit genannte Kombinationen von zuvor oder im Folgenden bezüglich des Ausführungsbeispiels beschriebenen Merkmale oder Ausführungsformen.
Dabei wird der Fachmann auch Einzelaspekte als Verbesserungen oder Ergänzungen zu der jeweiligen Grundform der Erfindung hinzufügen.
Nachfolgend ist die Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung und anhand eines Ausführungsbeispiels näher beschrieben. Es zeigen:
1 eine Seitenansicht eines Werkzeugs mit einem Isolationssystem gemäß einem Ausführungsbeispiel; und
2 eine Schnittansicht eines Isolationssystems des Werkzeugs gemäß dem Ausführungsbeispiel.
In den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente, sofern nichts anderes angegeben ist, mit denselben Bezugszeichen versehen.
1 zeigt ein Werkzeug 1 mit einem Isolationssystem 2. Das Werkzeug 1 kann ein Schraubwerkzeug, Bohrwerkzeug, ein Nietwerkzeug, ein Stanzwerkzeug, ein Bolzensetzwerkzeug, usw. sein. Das Werkzeug 1 in 1 ist ein in der Hand haltbares Werkzeug. Das Werkzeug 1 ist jedoch nicht darauf beschränkt. Das Werkzeug 1 kann auch ein stationäres Werkzeug bzw. Standwerkzeug sein.
In 1 weist das Werkzeug 1 einen Handgriff 11, einen Ein-/Aus-Schalter 12, ein Batteriefach 13, ein Gehäuse 14 und eine Abtriebseinheit 15 auf. Das Isolationssystem 2 weist ein erstes Element 21, ein zweites Element 22, ein Aufnahmeelement 23, und eine Befestigungseinheit 24 auf.
In dem Batteriefach 13 kann eine Batterie, wie beispielweise ein wiederaufladbarer Akkumulator oder eine nicht wiederaufladbare Batterie, aufgenommen werden. Dadurch ist das Werkzeug 1 ein kabelloses Werkzeug. Das Gehäuse 14 ist aus einem Material, beispielsweise Kunststoff, usw. gefertigt, das elektrisch isolierend wirkt. Dadurch hat das Werkzeug 1 im Bereich des Gehäuses 14 eine Oberfläche aus einem elektrisch isolierenden Material. An der Abtriebseinheit 15 hat das Werkzeug 1 jedoch ein metallisches Gehäuse, insbesondere ein Stahlgehäuse. Somit hat die Abtriebseinheit 15 ein elektrisch leitendes Gehäuse. Die Abtriebseinheit 15 ist zur Aufnahme eines nicht dargestellten Werkzeugelements ausgestaltet, mit welchem das Werkzeug 1 ein Werkstück bearbeiten kann. Beispielsweise ist die Abtriebseinheit 15 ein Schnellspannfutter zur Aufnahme eines Schraubbits, Bohrers, usw.
Das erste Element 21 ist eine elektrisch isolierte und elektrisch isolierende Verlängerung, die von der Abtriebseinheit 15 aufgenommen wird. Das erste Element 21 kann in die Abtriebseinheit 15 eingerastet sein, wie nachfolgend beschrieben. Das zweite Element 22 ist ein Gehäuse aus einem elektrisch isolierenden Material, wie beispielsweise Kunststoff, usw. Beispielsweise ist das zweite Element 22 ein einteiliges Gehäuse. Das zweite Element 22 kann die Abtriebseinheit 15 und das erste Element 21 aufnehmen, insbesondere umschließen, wie in 1 gezeigt. Zudem nimmt das zweite Element 22 das Aufnahmeelement 23 auf. Hierbei greift das zweite Element 22 derart in das Aufnahmeelement 23 ein oder liegt an ihm an, dass das Aufnahmeelement 23 teilweise aus dem zweiten Element 22 auskragt, wie in 1 gezeigt. An seinem dem Werkzeug 1 zugewandten Ende ist das zweite Element 22 bei der Befestigungseinheit 24 geschlitzt und mit zwei Befestigungselementen 24A, 24B versehen. Mit der Befestigungseinheit 24 kann das zweite Element 22 an dem Gehäuse 14 des Werkzeugs 1 mit den zwei Befestigungselementen 24A, 24B befestigt werden. Die Befestigungselemente 24A, 24B sind zwei in radialer Richtung der Abtriebseinheit 15 angeordnete Befestigungselemente 24A, 24B, wie in 1 gezeigt. Die Befestigungselemente 24A, 24B sind vorzugsweise versenkt angebrachte Befestigungselemente, wie beispielsweise Klemmschrauben, usw., die das zweite Element 22 und damit das Isolationssystem 2 an das Gehäuse 14 des Werkzeugs 1 klemmen.
2 zeigt den Aufbau des Isolationssystems 2 genauer. Demzufolge ist ein Antriebsflansch 21A für das erste Element 21 vorgesehen. Der Antriebsflansch 21A ist in der Abtriebseinheit 15 des Werkzeugs 1 angeordnet, insbesondere auf die Abtriebseinheit 15 aufgerastet. Das erste Element 21 ist über eine formschlüssige Verzahnung 21B am Antriebsflansch 21A angeordnet. Die axiale Sicherung des ersten Elements 21 erfolgt über einen Spannstift 21C. Zudem ist das erste Element 21 an seinem anderen Ende über eine formschlüssige Verzahnung 21D an einem Abtriebsflansch 23A angeordnet, der mit einem Schnellspannfutter 23B des Aufnahmeelements 23 verbunden ist. Die axiale Sicherung des ersten Elements 21 erfolgt auch hier über einen Spannstift 21E.
Durch das erste Element 21 erfolgt die elektrische Trennung einer Schraubstelle an einem Werkstück von dem Werkzeug 1.
Um das radiale Spiel der isolierenden Abtriebswelle aus Antriebsflansch 21A, erstem Element 21 und Abtriebsflansch 23A zu reduzieren, ist diese im vorderen Bereich des zweiten Elements 22 mit einem Lager 22A gelagert. Die Lagerung erfolgt mit den formschlüssigen Verzahnungen 21B, 21D. Das zweite Element 22 als Isoliergehäuse weist einen Bund 22B auf, der den Greifbereich für den Benutzer des Werkzeugs 1 begrenzt. Der Bund 22B kragt als Ring aus dem zweiten Element 22 nach außen aus. Der Benutzer des Werkzeugs 1 spürt durch den Bund 22B, ab wo der gefährliche, weil spannungsführende, Bereich an dem Isoliersystem 2 beginnt.
Demzufolge ist das Werkzeug 1 in 1 und 2 ein kabelloser Handschrauber, der bis auf den Klemmflansch am Abtrieb, die Abtriebseinheit 15, und die Abtriebswelle selbst eine Oberfläche aus Kunststoff hat. Die kabellose Ausführung des Werkzeugs 1 ist auch vorteilhaft, um zu vermeiden, dass über ein Kabel eine Potentialverschleppung erfolgt.
Die zuvor beschriebene Lösung besteht darin, dass bei einem Verfahren zur Montage des Isolationssystems 2 an einen Werkzeug 1 folgendermaßen vorgegangen wird. In die Abtriebseinheit 15, insbesondere ihr Schnellwechselfutter, wird eine isolierte und isolierende Verlängerung in Form des Elements 21 mittels des Antriebsflanschs 21A aufgerastet. Anschließend wird das isolierende Gehäuse des Isolationssystems 2, also das zweite Element 22 über die isolierende Verlängerung auf das Gehäuse das Werkzeugs 1 aufgeschoben. Die Fixierung in der in 1 und 2 gezeigten Anordnung erfolgt hierbei mit der Befestigungseinheit 24 und durch die versenkt angeordneten, radialen Klemmschrauben, die Befestigungselemente 24A, 24B.
Das Isolationssystem 2 kann an einen herkömmlichen Serienschrauber nachträglich montiert werden. Das vereinfacht die Ersatzteilhaltung beim Benutzer des Werkzeugs 1.
Im Schnellwechselfutter 23B des Aufnahmeelements 23 kann ein käuflicher Sechskantschlüssel als nicht dargestelltes Werkzeugelement aufgesteckt werden. Somit ist das Aufnahmeelement 23 zur lösbaren Aufnahme oder Montage des nicht dargestellten Werkzeugelements ausgestaltet.
Zusammengefasst kann durch das Isolationssystem 2 die gewünschte zusätzliche elektrische Isolation des Werkzeugs 1 gegen elektrische Spannungen an einem mit dem Werkzeug 1 zu bearbeitenden Werkstück realisiert werden.
Gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel ist keine Lagerung der Abtriebswelle aus Antriebsflansch 21A, erstem Element 21 und Abtriebsflansch 23A durch das Lager 22A vorhanden, um das radiale Spiel der isolierenden Abtriebswelle zu reduzieren.
Ansonsten ist auch bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel das Werkzeug 1 und sein Isolationssystem 2 auf die gleiche Weise aufgebaut, wie in Bezug auf das erste Ausführungsbeispiel beschrieben.
Gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel ist kein Bund 22B vorhanden, der den Greifbereich für den Benutzer des Werkzeugs 1 begrenzt. Dies vereinfacht die Herstellung des zweiten Elements 22. Der Bund 22B ist nicht unbedingt erforderlich, wenn ein Benutzer des Werkzeugs 1 das Werkzeug 1 beim Bearbeiten eines spannungsführenden Werkstücks beispielsweise nicht an dem zweiten Element 22 greifen muss oder wird.
Ansonsten ist auch bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel das Werkzeug 1 und sein Isolationssystem 2 auf die gleiche Weise aufgebaut, wie in Bezug auf das erste Ausführungsbeispiel beschrieben.
Gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel ist das Isolationssystem 2 so ausgeführt, dass das Aufnahmeelement 23 und das erste Element 21 nicht ohne Demontage des zweiten Elements 22 von dem Werkzeug 1 demontiert werden können. Eine solche Konstruktion verhindert das einfache, beispielsweise werkzeuglose, Ändern des isolierten Abtriebs durch eine Bedienperson des Werkzeugs 1. Dadurch kann die Sicherheit für das Werkzeug 1 und seiner Bedienperson weiter erhöht werden.
Ansonsten ist auch bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel das Werkzeug 1 und sein Isolationssystem 2 auf die gleiche Weise aufgebaut, wie in Bezug auf das erste Ausführungsbeispiel beschrieben.
Alle zuvor beschriebenen Ausgestaltungen des Werkzeugs 1 und des Isolationssystems 2 können einzeln oder in allen möglichen Kombinationen Verwendung finden. Insbesondere können alle Merkmale und/oder Funktionen der zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele beliebig kombiniert werden. Zusätzlich sind insbesondere folgende Modifikationen denkbar.
Die in den Figuren dargestellten Teile sind schematisch dargestellt und können in der genauen Ausgestaltung von den in den Figuren gezeigten Formen abweichen, solange deren zuvor beschriebenen Funktionen gewährleistet sind.
Eines der oder beide Befestigungselemente 24A, 24B können je nach Bedarf auch auf eine andere Weise ausgeführt sein als durch eine Schraube. Es sind für beide Befestigungselemente 24A, 24B auch Befestigungen in Form von Schweißen, Kleben, einer Snapverbindung, usw. möglich.

Claims

Isolationssystem (2) für ein Werkzeug (1), mit einem ersten Element (21) zur elektrischen Isolation einer Abtriebseinheit (15) des Werkzeugs (1) gegenüber einem lösbar aufnehmbaren Werkzeugelement des Werkzeugs (1), das zum Bearbeiten eines Werkstücks dient, und einem zweiten Element (22) zur elektrischen Isolation der Abtriebseinheit (15) nach außen.
Isolationssystem (2) nach Anspruch 1, wobei das zweite Element (22) zudem zur Aufnahme der Abtriebseinheit (15), des ersten Elements (21) und einem Aufnahmeelement (23) dient, das zur lösbaren Aufnahme des Werkzeugelements dient, und/oder wobei das zweite Element (22) die Abtriebseinheit (15) und das erste Element (21) umschließt und das Aufnahmeelement (23) aus dem zweiten Element (22) auskragt.
Isolationssystem (2) nach Anspruch 1 oder 2, wobei das zweite Element (22) ein Lager (22A) zur Reduzierung eines radialen Spiels der isolierenden Abtriebswelle aus Antriebsflansch (21A), erstem Element (21) und Aufnahmeelement (23) aufweist, und/oder wobei das zweite Element (22) einen Bund (22B) zum Begrenzen eines Greifbereichs für den Benutzer des Werkzeugs (1) aufweist.
Isolationssystem (2) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das zweite Element (22) derart ausgestaltet ist, dass das Aufnahmeelement (23) nur mit Demontage des zweiten Elements (22) von dem Werkzeug (1) demontierbar ist.
Isolationssystem (2) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das zweite Element (22) ein Ende des Werkzeugs (1) umgreift und/oder ein Kunststoffgehäuse ist.
Isolationssystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das erste Element (21) ein elektrisch isolierendes und isoliertes Element ist, das mit einer formschlüssigen Verzahnung (21D) in einem Antriebsflansch (21A) für das erste Element (21) sitzt, wobei der Antriebsflansch (21A) zur Anordnung in einem Schnellwechselfutter des Werkzeugs (1) ausgestaltet ist.
Werkzeug (1), mit einer Abtriebseinheit (15) zum Antrieb eines lösbar aufnehmbaren Werkzeugelements, das zum Bearbeiten eines Werkstücks dient, einem ersten Element (21) zur elektrischen Isolation der Abtriebseinheit (15) gegenüber einem Aufnahmeelement (23) zur lösbaren Aufnahme des Werkzeugelements, und einem zweiten Element (22) zur elektrischen Isolation der Abtriebseinheit (15) nach außen.
Werkzeug (1) nach Anspruch 7, wobei das Werkzeug (1) ein kabelloses Werkzeug (1) und/oder ein Schraub-/Bohrwerkzeug ist.
Verfahren zur Montage eines Isolationssystems (2) für ein Werkzeug (1) an dem Werkzeug (1), mit den Schritten Montage eines ersten Elements (21) an einer Abtriebseinheit (15) des Werkzeugs (1), so dass das erste Element (21) zur elektrischen Isolation der Abtriebseinheit (15) gegenüber einem lösbar montierbaren Werkzeugelement des Werkzeugs (1) angeordnet ist, das zum Bearbeiten eines Werkstücks dient, und Montage eines zweiten Elements (22), so dass das zweite Element (22) zur elektrischen Isolation der Abtriebseinheit (15) nach außen dient.
Verfahren nach Anspruch 9, wobei das zweite Element (22) ein einteiliges Kunststoffgehäuse ist, das über das Aufnahmeelement, das erste Element (21) und die Abtriebseinheit (15) geschoben wird, und/oder das zweite Element (22) mit mindestens einem radialen Befestigungselement (24A, 24B) an dem Gehäuse (14) des Werkzeugs (1) befestigt wird.