DE20110683U1 - Torque wrench with non-conductive handle - Google Patents
Torque wrench with non-conductive handleInfo
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Description
Die Erfindung betrifft einen Drehmomentschlüssel mit einem Werkzeugkopf und einem Betätigungsarm in Form eines rohrförmigen Hohlkörpers zur Aufnahme eines Wahrnehmungsorganes.The invention relates to a torque wrench with a tool head and an actuating arm in the form of a tubular hollow body for accommodating a sensor organ.
Derartige Drehmomentschlüssel sind im Stand der Technik bekannt. Der Werkzeugkopf besitzt eine Aufnahme zum Aufstecken einer Nuss. Am Werkzeugkopf befindet sich ein Anschlussstück, auf welchem ein Betätigungsarm aufgesteckt ist. Der Betätigungsarm ist aus Metall, beispielsweise Stahl oder Aluminium gefertigt und besitzt eine Rohrform. Am Ende des Betätigungsarmes befindet sich ein Griff. Innerhalb des Betätigungsarmes liegen Wahrnehmungsorgane, beispielsweise die akustisch oder optisch das Drehmoment, welches momentan erreicht ist, anzeigen. Als akustisches Wahrnehmungsorgan sind „Klicker" bekannt. Zur optischen Wahrnehmung des erreichten Drehmomentes sind Digital-Anzeigen im Bereich des Griffs vorgesehen.Such torque wrenches are known in the art. The tool head has a receptacle for attaching a socket. There is a connector on the tool head, onto which an actuating arm is attached. The actuating arm is made of metal, for example steel or aluminum, and is tubular. There is a handle at the end of the actuating arm. Inside the actuating arm there are sensor organs, for example, which acoustically or visually indicate the torque that has currently been reached. "Clickers" are known as acoustic sensor organs. Digital displays are provided in the area of the handle for optical perception of the torque reached.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen gattungsgemäßen Drehmomentschlüssel elektrisch nicht leitend und damit funkenfrei herzustellen, welcher darüber hinaus auch leichter ist.The invention is based on the object of producing a torque wrench of this type which is electrically non-conductive and thus spark-free and which is also lighter.
Diese Aufgabe ist zunächst und im Wesentlichen vom Gegenstand des Anspruchs 1 gelöst, in welchem darauf abgestellt ist, dass der Betätigungsarm ein Laminat aus mehreren Schichten von aus Kohlefasern bestehenden Geweben bzw. Gelegen ausbildet. Die in den weiteren Ansprüchen angegebenen Gegenstände betreffen sowohl vorteilhafte Weiterbildungen zum Gegenstand des Anspruches 1 als auch gleichzeitig davon und von der oben genannten Aufgabenstellung unabhängige, eigenständige technische Lösungsvorschläge. Es wird vorgeschlagen, dass die Kohlefasergewebe oder -gelege durch Kunstharz miteinander verbunden sind. Die Kohlefasern können zur ErstreckungsrichtungThis problem is solved first and foremost by the subject matter of claim 1, which states that the actuating arm forms a laminate of several layers of fabrics or layers made of carbon fibers. The subject matters specified in the further claims relate both to advantageous developments of the subject matter of claim 1 and at the same time to independent technical solutions that are independent of it and of the above-mentioned problem. It is proposed that the carbon fiber fabrics or layers are connected to one another by synthetic resin. The carbon fibers can be aligned with the direction of extension
des Betätigungsorganes diagonal verlaufend angeordnet sein. Sie können sich mit in Erstreckungsrichtung paralle oder in Umfangsrichtung verlaufenden Fasern abwechseln. Die Kohlefasergewebeschichten können gewickelt werden. Es ist aber auch vorgesehen, dass insbesondere die außenliegende Kohlefasergewebeschicht von einem Schlauch gebildet wird. Ferner kann vorgesehen sein, dass der Betätigungsarmabschnitt, der unmittelbar an den Werkzeugkopf angrenzt, einen geringeren Durchmesser aufweist, als der entfernt vom Werkzeugkopf liegende Betätigungsarmabschnitt. Der Übergang vom geringen Durchmesser zum größeren Durchmesser erfolgt bevorzugt sprungstellenfrei. Ferner kann vorgesehen sein, dass die Wandstärke des Betätigungsarmes, also die Anzahl der übereinanderliegenden Wicklungen im werkzeugkopfnahen Bereich größer ist als im werkzeugkopfentfernten Bereich. Die Wandstärke kann vom werkzeugkopfnahen Bereich zum entfernten Bereich stetig abnehmen. Eine weitere Aufgabe, nämlich die einfache Herstellbarkeit eines derartigen Werkzeuges anzugeben, wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass auf einem Kern in mehreren Schichten insbesondere sich kreuzend in einer Epoxidharzmatrix Kohlefasergewebe aufgewickelt werden. Die Kohlefasergewebewicklungen können durch Aufbringen eines Schlauches als letzte Lage fixiert werden.of the actuating element can be arranged diagonally. They can alternate with fibers running parallel in the direction of extension or in the circumferential direction. The carbon fiber fabric layers can be wound. However, it is also provided that the outer carbon fiber fabric layer in particular is formed by a hose. It can also be provided that the actuating arm section that is immediately adjacent to the tool head has a smaller diameter than the actuating arm section that is remote from the tool head. The transition from the small diameter to the larger diameter is preferably seamless. It can also be provided that the wall thickness of the actuating arm, i.e. the number of windings on top of each other, is greater in the area near the tool head than in the area remote from the tool head. The wall thickness can decrease steadily from the area near the tool head to the remote area. A further object, namely to specify the simple manufacture of such a tool, is achieved according to the invention in that carbon fiber fabric is wound on a core in several layers, in particular crossing one another, in an epoxy resin matrix. The carbon fiber fabric windings can be fixed by applying a tube as the last layer.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand beigefügter Zeichungen erläutert. Es zeigen:Embodiments of the invention are explained below with reference to the accompanying drawings. They show:
Fig. 1 einen erfindungsgemäßen Drehmomentschlüssel in der Draufsicht, Fig. 2 den erfindungsgemäßen Drehmomentschlüssel in der Seitenansicht, Fig. 3 einen Schnitt gemäß der Linie III-III in Fig. 1,Fig. 1 shows a torque wrench according to the invention in plan view, Fig. 2 shows the torque wrench according to the invention in side view, Fig. 3 shows a section along the line III-III in Fig. 1,
Fig. 4 einen Schnitt gemäß der Linie IV-IV in Fig. 1,Fig. 4 is a section along the line IV-IV in Fig. 1,
Fig. 5 schematisch den Herstellungsprozess beim Aufwickeln einer ersten Lage,Fig. 5 schematically shows the manufacturing process when winding a first layer,
Fig. 6 eine Folgedarstellung zu Fig. 5 beim Aufwickeln einer zweiten, die erste kreuzenden Lage undFig. 6 is a follow-up to Fig. 5 when winding a second layer crossing the first and
Fig. 7 ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung mit aufgesetzem Griff.Fig. 7 shows a second embodiment of the invention with attached handle.
Der Drehmomentschlüssel gemäß der Erfindung besitzt einen Werkzeugkopf mit einem Anschluss zum Aufstecken einer Nuss oder dergleichen. Von diesem Werkzeugkopf ragt ein Anschlussstück 13 ab, welches in den hohlen Betätigungsarm 2 hineinragt. Rückwärtig des Anschlussstückes 13 befindet sich ein Drehmomentaufnehmer, welcher beispielsweise Dehnungsmessstreifen besitzen kann. Es kann sich aber auch um einen mechanischen Drehmomentaufnehmer handeln, der beispielsweise bei Überschreiten eines voreingestellten Drehmomentes ein „Klicken" abgibt.The torque wrench according to the invention has a tool head with a connection for attaching a nut or the like. A connection piece 13 protrudes from this tool head and extends into the hollow actuating arm 2. At the rear of the connection piece 13 there is a torque sensor, which can have strain gauges, for example. However, it can also be a mechanical torque sensor, which emits a "click" when a preset torque is exceeded, for example.
Der Betätigungsarm als solcher besitzt einen durchmessergeringen, dem Werkzeugkopf 1 nahen Bereich 3. Der Bereich 4, welcher entfernt vom Werkzeugkopf 1 liegt, besitzt einen größeren Durchmesser als der Bereich 3. An diesem Bereich greift die Hand des Betätigers an. Die Zone 5, welche zwischen dem durchmessergeringen Bereich 3 und dem durchmessergroßen Bereich 4 liegt bildet eine Aufweitungszone 5 aus. In dieser Zone vergrößert sich der Durchmesser des Betätigungsarmes sprungstellenfrei. Etwa in diesem Bereich liegt auch ein Anzeigeelement 7, welches in einen Freischnitt des Betätigungsarmes eingesetzt ist.The actuating arm as such has a small diameter area 3 close to the tool head 1. The area 4, which is located away from the tool head 1, has a larger diameter than the area 3. The operator's hand grips this area. The zone 5, which lies between the small diameter area 3 and the large diameter area 4, forms an expansion zone 5. In this zone, the diameter of the actuating arm increases without any jumps. A display element 7, which is inserted into a cutout in the actuating arm, is also located approximately in this area.
In dem durchmessergeringen Bereich 3 besitzt die Wandung des Betätigungsarmes 2 eine größere Stärke, als in dem durchmessergroßen Bereich 4. Die Wandstärke nimmt von dem Bereich hin zum Bereich 4 stetig ab.In the small diameter region 3, the wall of the actuating arm 2 has a greater thickness than in the large diameter region 4. The wall thickness decreases continuously from this region to the region 4.
In den Figuren 5 und 6 wird ein bevorzugtes Verfahren zum Herstellen des Betätigungsarmes dargestellt. Auf einen Kern 8, der einen Halteabschnitt 9 aufweist, werden Endlosmatten aus gewebten Kohlefasern aufgewickelt. Zunächst wird in Form einer Schrägwicklung eine erste Wicklung 10 aufgebracht. Dies erfolgt gleichzeitig durch Aufbringen von einem Kunstharz, so dass die einzelnen Wicklungen teilweise nicht nur teilüberlappend übereinander liegen, sondern auch aneinander haften. Auf diese erste Schrägwicklung 10 erfolgt in Diagonalrichtung das Aufbringen einer zweiten Schrägwicklung 11, wobei sich auch hier die einzelnen Wickellagen überlappen. Die Orientierung der Kohlefasern innerhalb der aufgebrachten Wicklungen kann derart sein, dass sich insgesamt sternförmige, bevorzugt in 45° Winkelteilung ausgerichtete Faserorientierungen ausbilden. Es liegen dann Fasern vor, die in Erstreckungsrichtung des Griffes verlaufen. Es liegen ferner Fasern vor, die in Umfangsrichtung des Griffes verlaufen und solche, die diagonal dazu sich erstrecken. Bevorzugt erfolgt die Zuordnung abwechselnd sich kreuzend.Figures 5 and 6 show a preferred method for producing the actuating arm. Endless mats made of woven carbon fibers are wound onto a core 8, which has a holding section 9. First, a first winding 10 is applied in the form of a diagonal winding. This is done simultaneously by applying a synthetic resin, so that the individual windings not only partially overlap one another, but also adhere to one another. A second diagonal winding 11 is applied diagonally onto this first diagonal winding 10, with the individual winding layers overlapping here too. The orientation of the carbon fibers within the applied windings can be such that overall star-shaped fiber orientations are formed, preferably aligned at an angle of 45°. There are then fibers that run in the direction of extension of the handle. There are also fibers that run in the circumferential direction of the handle and those that extend diagonally to it. The assignment is preferably carried out in alternating, crossing directions.
Als Schlusslage wird vorzugsweise ein Schlauch verwendet. Durch Strecken des Schlauches zieht sich dieser zusammen, so dass er in enge Anlage an die bereits aufgebrachten Wicklungen gebracht wird. Hierdurch ergibt sich eine glattwandige Außenkontur und damit ein gefälliges Aussehen sowie eine nahtstellenfreie und damit hoch belastbare Außenschicht.A hose is preferably used as the final layer. When the hose is stretched, it contracts so that it is brought into close contact with the windings that have already been applied. This results in a smooth-walled outer contour and thus an attractive appearance as well as a seamless and therefore highly resilient outer layer.
Das in der Fig. 7 dargestellte Ausführungsbeispiel ist zusätzlich mit einem Griff 12 versehen, der dem durchmessergroßen Abschnitt 4 des Betätigungsarmes zugeordnet ist.The embodiment shown in Fig. 7 is additionally provided with a handle 12 which is assigned to the large diameter section 4 of the actuating arm.
I · ·I · ·
Die Verwendung eines Kohlefasergewebelaminates zur Herstellung des Betätigungsarmes eines Drehmomentschlüssels führt zu einer erheblichen Gewichtsersparnis. Ferner geht damit einher, dass der Betätigungsarm als Gehäuse für das Wahrnehmungsorgan nicht elektrisch leitend ist. Derartige Drehmomentschlüssel können insbesondere in der chemischen Industrie und im Bergbau verwendet werden, wo Drehmomentschlüssel mit Betätigungsarmen aus Stahl keine Verwendung finden, da mit diesem Werkstoff Funken erzeugt werden kann, was mit einem Gehäuse aus laminierten Kohlefasern nicht der Fall ist. Auch ist die Formgebung in erheblichem Maße vereinfacht. Auf einen Kern, dessen Gestalt die spätere Außenkontur mit bestimmt, werden Kohlefasergewebematten aufgewickelt. Durch die Gestalt und die Anordnungen der Wicklungen kann Einfluss auf die Belastbarkeit des Betätigungsarmes ausgeübt werden. Zufolge dieser Herstellungsart können Hohlkörper mit komplexen Formen gefertigt werden. Insbesondere ist es möglich solche Betätigungsarme herzustellen, deren Querschnitt im werkzeugkopfnahen Bereich 3 nahezu kreisförmig oder quadratisch mit gerundeten Ecken ist und deren Querschnitt im Werkzeugkopf entfernten Bereich 4 oval oder rechteckig mit abgerundeten Ekken ist. Die Änderung der Wandstärke in Erstreckungsrichtung führt zudem zu einer günstigen Gewichtsverteilung. Im Bereich des Griffes 12 besitzt der Betätigungsarm seine geringste Masse.The use of a carbon fiber fabric laminate to produce the actuating arm of a torque wrench results in a significant weight saving. This also means that the actuating arm, as a housing for the sensor, is not electrically conductive. Such torque wrenches can be used in particular in the chemical industry and in mining, where torque wrenches with actuating arms made of steel are not used because this material can generate sparks, which is not the case with a housing made of laminated carbon fibers. The shaping is also considerably simplified. Carbon fiber fabric mats are wound onto a core, the shape of which also determines the later outer contour. The shape and arrangement of the windings can influence the load-bearing capacity of the actuating arm. This type of production allows hollow bodies with complex shapes to be manufactured. In particular, it is possible to produce actuating arms whose cross-section in the area 3 near the tool head is almost circular or square with rounded corners and whose cross-section in the area 4 remote from the tool head is oval or rectangular with rounded corners. The change in the wall thickness in the direction of extension also leads to a favorable weight distribution. The actuating arm has its lowest mass in the area of the handle 12.
Alle offenbarten Merkmale sind (für sich) erfindungswesentlich. In die Offenbarung der Anmeldung wird hiermit auch der Offenbarungsinhalt der zugehörigen/beigefügten Prioritätsunterlagen (Abschrift der Voranmeldung) vollinhaltlich mit einbezogen, auch zu dem Zweck, Merkmale dieser Unterlagen in Ansprüche vorliegender Anmeldung mit aufzunehmen.All disclosed features are (in themselves) essential to the invention. The disclosure content of the associated/attached priority documents (copy of the prior application) is hereby fully included in the disclosure of the application, also for the purpose of including features of these documents in the claims of the present application.
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