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Die Neuerung betrifft ein Verlängerungselement für Spannratschen mit einem Verlängerungskörper, an dessen einem Ende ein Aufnahmeelement zur Verbindung mit der Handhabe der Spannratsche und am gegenüberliegenden Ende ein Handgriff angeordnet ist, wobei der Handgriff und das Aufnahmeelement über ein Widerstandselement drehbeweglich um eine Drehachse miteinander verbunden sind.
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Aus dem Stand der Technik sind Verlängerungselemente für Spannratschen grundsätzlich bekannt, vgl.
DE 10 2006 044 024 B3 . Die dort beschriebene Spannratsche umfasst ein Widerstandselement aus einem federnden Material, das derart gewählt ist, dass bei Verwendung des Verlängerungselementes keine Gefahr besteht, die Spannratsche zu überlasten oder zu beschädigen. Wenn ein zu hohes Drehmoment am Drehpunkt der Spannratsche über den verlängerten Hebel des Verlängerungselements aufgebracht wird, gibt das Widerstandselement nach und führt zu einer deutlich erkennbaren Auslenkung des Handgriffs relativ zum Aufnahmeelement.
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Nachteilig im Stand der Technik ist es, dass das Verlängerungselement technisch aufwendig zu fertigen ist und insbesondere das Widerstandselement einen erhöhten Produktionsaufwand erfordert. Auch sind der Genauigkeit der Detektion eines definierten Drehmoments Grenzen gesetzt.
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Der Neuerung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verlängerungselement für Spannratschen mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruches 1 derart weiterzubilden, dass das Verlängerungselement mit geringem technischen Aufwand produziert und das Widerstandselement in Form eines standardisierten Bauteils gewählt werden kann sowie die Erfassung eines definierten Drehmoments präzise und schnell ausführbar ist.
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Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen 2–10.
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Als Kern der Erfindung wird es angesehen, dass das Widerstandselement nach Art eines sich biegenden Balkens ausgebildet ist und am Widerstandselement wenigstens ein Dehnungsmessstreifen derart angeordnet ist, dass dieser ein Drehmoment zwischen dem Handgriff und dem Aufnahmeelement bzw. eine geringfügige Auslenkung des Handgriffs gegenüber dem Aufnahmeelement relativ zur Drehachse detektiert.
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Durch die Verwendung eines balkenartig ausgebildeten Widerstandselementes, das derart beschaffen ist, dass lediglich eine geringfügige Biegung des Balkens über seine Länge stattfindet, kann ein Verlängerungselement gebildet werden, welches aufwendige Federelemente entbehrt. Dadurch, dass durch die alleinige Verbiegung des Widerstandselementes das Erreichen eines definierten Drehmomentes für den Bediener schwierig erkennbar ist, steht das Widerstandselement in Wirkverbindung mit einem Dehnungsmessstreifen, der derart angeordnet und konfiguriert ist, dass dieser ein Drehmoment zwischen dem Handgriff und dem Aufnahmeelement bzw. eine geringfügige Auslenkung des Handgriffs gegenüber dem Aufnahmeelement relativ zur Drehachse detektiert. Die geringfügige Biegung des Balkens wird durch den Dehnungsmessstreifen exakt wahrgenommen und über die mit dem Dehnungsmessstreifen in Wirkverbindung stehende Elektronik oder Auswerteeinrichtung schnell in ein akustisches, optisches und/oder haptisches Signal umgewandelt, so dass das Erreichen eines definierten Drehmomentes für den Bediener auf einfache und schnelle Weise erkennbar ist.
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In einer vorteilhaften Ausführungsform ist die Biegsamkeit des balkenartigen Widerstandselementes derart ausgelegt, dass eine Verdrehung des Handgriffs relativ zum Aufnahmeelement um < 3° ermöglicht wird. Dadurch, dass die Auslenkung des Handgriffs relativ zum Aufnahmeelement in einem geringen Winkelbereich wie beispielsweise +/–2° oder weniger stattfindet, werden die Anforderungen an das Widerstandselement reduziert. Beispielsweise reicht es aus, ein handelsübliches Widerstandselement für Biegebeanspruchungen im Zusammenhang mit Dehnungsmessstreifen zu verwenden. Ferner erlaubt es die geringfügige Auslenkung ein robustes Widerstandselement zu wählen, da die geringfügige Auslenkung auch bei festeren Materialien ein Verbiegen des Widerstandselementes im elastischen Bereich ermöglicht.
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Ferner ist es vorteilhaft, wenn der Dehnungsmessstreifen mit einer elektronischen Auswerteschaltung wirkverbunden ist, die bei Erreichen eines vordefinierten Grenzwertes einer Dehnung wenigstens einer Seite des Widerstandselementes ein akustisches, haptisches und/oder optisches Signal ausgibt. Die elektronische Auswerteschaltung wird vorzugsweise mit einem Energiespeicher wie einer Batterie oder einem Akku gespeist. Alternativ kann die elektronische Auswerteschaltung auch über am Verlängerungselement angeordnete Solarzellen betrieben werden. Ein akustisches Signal kann beispielsweise über einen Summer, ein optisches Signal über eine LED und ein haptisches Signal über ein Vibrationselement ausgegeben werden. Darüber hinaus kann es vorteilhaft sein, die elektronische Auswerteschaltung derart auszulegen, dass mehrere unterschiedliche Grenzwerte in Form eines akustischen, haptischen und/oder optischen Signals ausgegeben werden. Beispielsweise wird beim Erreichen einer ersten Grenze eine erste LED und beim Überschreiten der ersten und Erreichen einer zweiten Grenze eine zusätzliche LED oder eine anders farbige LED geschalten. Insbesondere, wenn es vorgesehen ist, das erfindungsgemäße Verlängerungselement für unterschiedliche Spannratschentypen (mit unterschiedlichen maximal zulässigen Drehmomenten) zu verwenden, kann es vorteilhaft sein, unterschiedliche vordefinierte Grenzwerte über entsprechende Signale auszugeben.
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Das Widerstandselement kann beispielsweise aus Aluminium gefertigt sein. Durch die Wahl eines derartigen Werkstoffes wird eine robuste und witterungsempfindliche Ausführung des Verlängerungselementes erreicht.
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In einer weiteren Ausführungsform ist das Widerstandselement mit einer Ausnehmung versehen. Die Ausnehmung dient in erster Linie dazu, eine definierte Verbiegung des Widerstandselementes bei Aufbringung eines Drehmomentes auf den Handgriff relativ zum Aufnahmeelement zu erreichen. Vorzugsweise ist die Ausnehmung des Widerstandselementes derart ausgebildet, dass die bei Auslegung des Handgriffs relativ zum Aufnahmeelement aufgebrachte Biegekraft am Widerstandselement eine definierte Dehnung an der Oberfläche des Widerstandselementes verursacht. Damit wird durch die Ausnehmung des Widerstandselementes erreicht, dass eine stärkere Dehnung an der Oberfläche des Widerstandselementes bei konstantem Drehmoment erreicht wird. Dieses verstärkte Maß der Dehnung gibt dem Dehnungsmessstreifen eine größere zu detektierende Inputstrecke, so dass die Genauigkeit der Dehnungsmessstreifenwerte bezüglich des zu detektierenden Drehmomentes verbessert wird.
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Der Dehnungsstreifen ist vorzugsweise im Bereich der definierten Dehnung der Oberfläche des Widerstandselementes angeordnet.
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Ferner hat es sich als vorteilhaft erwiesen, den Dehnungsstreifen im Wesentlichen mittig auf einer Oberfläche des Widerstandselementes zu platzieren.
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Ferner ist es vorgesehen, die definierte Dehnung der Oberfläche des Widerstandselementes im Bereich des Dehnungsmessstreifens anzuordnen.
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Insbesondere ist der Dehnungsmessstreifen mittig auf der Oberfläche des Widerstandselementes angeordnet.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform sind zwei Dehnungsmessstreifen vorgesehen, wobei ein erster Dehnungsmessstreifen auf einer ersten und ein weiterer Dehnungsmessstreifen auf einer der ersten gegenüberliegenden äußeren Oberfläche des Widerstandselementes angeordnet ist. Dadurch, dass nicht nur auf der auf Zug beanspruchten Oberfläche des Widerstandselementes, sondern auch auf der unter Druck beanspruchten Oberfläche des Widerstandselementes ein Dehnungsmessstreifen angeordnet ist, kann über die Auswertung beider Dehnungsmessstreifen Signale eine präzisere Aussage über das wirkende Drehmoment getroffen werden.
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Vorzugsweise wird ein Dehnungsmessstreifen auf der bei Biegung des Widerstandselementes auf Zug beanspruchten Oberfläche des Widerstandselementes angeordnet.
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Die Ausnehmung des Widerstandselementes ist vorzugsweise länglich geformt und der Dehnungsmessstreifen in seiner Längserstreckung im Wesentlichen parallel zur Längsachse der Ausnehmung ausgerichtet. Auch ist es vorteilhaft, wenn der Dehnungsmessstreifen im Bereich der Ausnehmung des Widerstandselementes angeordnet ist und mit seiner ersten Stirnkante und seiner zweiten gegenüberliegenden Stirnkante nicht über die Begrenzungskanten der Länge der Ausnehmung hinausreicht. Durch eine derartige Konfiguration wird bei relativ geringem Fertigungsaufwand eine präzise und zuverlässig arbeitende Anordnung des Dehnungsmessstreifens relativ zum mit einer Ausnehmung versehenden Widerstandselement erreicht.
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In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Handgriff über ein Hebelelement in dem Widerstandselement verbunden, wobei das Hebelelement eine längliche Form aufweist und an der dem Griff abgewandten Stirnseite des Hebels mit einem Kontaktbereich versehen ist, an dem das Widerstandselement formschlüssig gelagert ist. Die formschlüssige Lagerung des Widerstandselementes mit dem Hebel kann entweder nach Art eines Festlagers oder eines Loslagers erfolgen. Beispielsweise kann die formschlüssige Lagerung des Widerstandselementes an dem Kontaktbereich des Hebels nach Art eines Loslagers ausgebildet sein, so dass das Widerstandselement innerhalb des Verlängerungselementes statisch bestimmt integriert ist.
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Die Schwenkachse des Handgriffs relativ zum Aufnahmeelement verläuft vorzugsweise durch das Hebelelement.
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Eine weitere vorteilhafte Maßnahme ist es, wenn das Widerstandselement mit wenigstens einem Sollbruchbereich ausgebildet ist, der bei Einwirken eines vordefinierten Drehmomentes derart bricht, dass eine Auslenkung des Handgriffs relativ zur Aufnahme ≥ 3° ermöglicht wird. Dies bedeutet, dass als „finale” Überlastsicherungsfunktion des Verlängerungselementes vorgesehen ist, dass das Widerstandselement ab einem zu definierenden Drehmoment (das selbstverständlich im Betrag größer ist als das Drehmoment, bei dem die Signale ausgegeben werden) das Widerstandselement selbst bereichsweise zerstört wird, um eine Beschädigung oder Zerstörung der Spannratsche, auf der das Verlängerungselement aufgesetzt ist, zu vermeiden. In diesem Zusammenhang kann das Widerstandselement mit mehreren Sollbruchbereichen versehen sein, so dass nach dem Bruch des Widerstandselementes dieses derart neu positioniert in das Verlängerungselement wieder eingesetzt werden kann, dass ein zweiter Sollbruchbereich den in Wirkstellung befindlichen Sollbruchbereich bildet. Damit wird es ermöglicht, mit einem Widerstandselement mehrere Sollbrüche durchführen zu können.
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In diesem Zusammenhang ist es auch von Vorteil, wenn das Widerstandselement lösbar innerhalb des Verlängerungselementes befestigt ist, vorzugsweise in einer kraft- oder formschlüssigen Verbindung, die dem Bediener des Verlängerungselementes einen einfachen Austausch des Widerstandselementes ermöglicht.
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Die Erfindung ist anhand von Ausführungsbeispielen in den Zeichnungsfiguren näher erläutert. Diese zeigen
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1 eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Verlängerungselementes für Spannratschen;
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2 eine schematische Darstellung des Widerstandselementes, des Hebels sowie des Dehnungsmessstreifens in der Seitenansicht;
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3 eine schematische Darstellung einzelner Teile des Verlängerungselementes gemäß 2 in der Draufsicht.
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Der grundlegende Aufbau und die Verwendung des Verlängerungselementes ist in Zeichnungsfigur 1 dargestellt. Hieraus geht hervor, dass das Verlängerungselement 1 mit einem Verlängerungskörper 2 versehen ist, an dessen einem Ende ein Aufnahmeelement 3 zur Verbindung mit der Handhabe 4 der Spannratsche 5 und am gegenüberliegenden Ende ein Handgriff 6 angeordnet ist, wobei der Handgriff 6 und das Aufnahmeelement 3 über ein Widerstandselement 7 drehbeweglich (Pfeil A) um eine Achse (Drehachse 8) miteinander verbunden sind. Die Spannratsche 5 besteht aus zwei Schenkeln, wovon einer eine Handhabe 4 aufweist und der andere als Gegenhalter 9 ausgebildet ist. Die Handhabe 4 und der Gegenhalter 9 sind um die Achse 10 der Spannratsche 5 zueinander drehbeweglich (Pfeil B) gelagert.
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Erfindungsgemäß ist das Widerstandselement 7 nach Art eines sich biegenden Balkens ausgebildet, an dem wenigstens ein Dehnungsmessstreifen 11 angeordnet ist. Der Dehnungsmessstreifen 11 ist dabei derart angeordnet, dass dieser ein Drehmoment zwischen dem Handgriff 6 und dem Aufnahmeelement 3 bzw. eine geringfügige Auslenkung des Handgriffs 6 gegenüber dem Aufnahmeelement 3 relativ zur Drehachse 8 des Verlängerungselementes 1 detektiert. Grundsätzlich wird das Verlängerungselement 1 dazu verwendet, um beim Spannen der Spannratsche den Punkt der Krafteinleitung nicht an der Handhabe 4 der Spannratsche 5, sondern am Handgriff 6 des Verlängerungselementes 1 zu wählen. Daraus resultiert durch den Verlängerungskörper 2 ein größerer Hebel zum Spannen der Spannratsche 5.
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Um die Gefahr einer Überlastung der Spannratsche 5 zu mindern, ist es vorgesehen, dass bei Aufbringung eines zu hohen Drehmomentes auf die Spannratsche 5 das Verlängerungselement 1 dem Bediener zu erkennen gibt, dass die von ihm am Handgriff 6 aufgebrachte Kraft ausreichend und/oder zu hoch ist.
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Das balkenartig ausgebildete Widerstandselement 7 ist derart bemessen, dass eine Verdrehung (Pfeil A) des Handgriffs 6 relativ zum Aufnahmeelement 3 um < 3° ermöglicht wird. Die Signalisierung des erreichten oder überschrittenen Drehmomentes erfolgt vorzugsweise dadurch, dass der Dehnungsmessstreifen 11 über eine Leitung 20 mit einer elektronischen Auswerteschaltung 12 wirkverbunden ist, die bei Erreichen eines vordefinierten Grenzwertes bei der Dehnung wenigstens einer Seite 13 des Widerstandselementes 7 ein akustisches, haptisches und/oder optisches Signal ausgibt.
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In Weiterbildung der Erfindung kann für den Fall, dass das Verlängerungselement 1 mit Spannratschen 5 unterschiedlicher Dimensionierung und/oder unterschiedlicher Belastungsfähigkeit, insbesondere mit einer unterschiedlichen Länge der Handhabe 4, verwendet werden soll, mit einem Wahlschalter 21 versehen werden, der mit der elektronischen Auswerteschaltung 12 zusammenwirkt und über unterschiedliche Grenzwerte für unterschiedliche Spannratschen 5 oder Hebellänge von Handhaben 4 eingestellt werden können. Auf einer Skala des Wahlschalters können beispielsweise unterschiedliche Spannratschentypen oder maximale Spannratschenbelastungsgrenzen und/oder unterschiedliche Handhabenlängen oder Bruchlasten angegeben werden, so dass der Benutzer in die Lage versetzt ist, entsprechend eines bestimmten Spannratschentyps den Grenzwert variabel vorzudefinieren.
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Wie in der dargestellten Ausführungsform erkennbar, ist der Dehnungsmessstreifen 11 auf der bei Biegung des Widerstandselementes 7 auf Zug beanspruchten Oberfläche 13 des Widerstandselementes 7 angeordnet. Insbesondere, wenn das Verlängerungselement 1 sowohl in einer ersten als auch in einer zweiten um 180° zur ersten gedrehten Ausrichtung gleichwirkend auf eine Spannratsche 5 aufzusetzen ist, ist es vorteilhaft, wenn das Verlängerungselement 1 wenigstens zwei Widerstandselemente 7 umfasst, die auf einer Ober- und Unterseite eines oder mehrerer Widerstandselemente 7 angeordnet sind. Damit wird es ermöglicht, dass bei einer Drehmomentaufbringung zwischen dem Handgriff 6 und dem Aufnahmeelement 3, sowohl bei einem positiven als auch bei einem negativen Drehmoment bzw. bei einer ersten Positionierung des Verlängerungselementes 1 an der Spannratsche 5 und einer zweiten um 180° zur ersten verdrehten (verdreht um die Mittellängsachse des Verlängerungselementes) Positionierung des Verlängerungselementes 1 an der Spannratsche 5 beide Male das Drehmoment durch die Dehnungsmessstreifen 11 detektierbar ist.
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In der dargestellten Ausführungsform gemäß Zeichnungsfigur 1 und 2 ist der Handgriff 6 des Verlängerungselementes 1 über ein längliches Hebelelement 14 mit dem Widerstandselement 7 verbunden. Das Widerstandselement 7 ist wiederum über ein Widerlager 15 mit dem Verlängerungskörper 2 verbunden, so dass in diesem Fall das Aufnahmeelement 3 und der Verlängerungskörper 2 eine steife Einheit bilden und die Drehmomentermittlung über den Dehnungsmessstreifen 11 um die Achse 8 erfolgt. Das Hebelelement 14 weist an seiner dem Handgriff 6 abgewandten Stirnseite 16 einen Kontaktbereich 17 auf, an dem das Widerstandselement 7 formschlüssig gelagert ist. In der dargestellten Ausführungsform ist der Kontaktbereich 17 nach Art eines Loslagers gestaltet. Die Drehachse 8 verläuft durch das Hebelelement 14.
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Ferner ist es vorgesehen, dass das Widerstandselement 7 eine Ausnehmung 18 aufweist, die derart ausgebildet ist, dass die bei Auslenkung des Handgriffs 6 relativ zum Aufnahmeelement 3 aufgebrachte Biegekraft am Widerstandselement 7 eine definierte Dehnung an der Oberfläche 13 des Widerstandselementes 7 verursacht. Die definierte Dehnung der Oberfläche 13 des Widerstandselementes 7 im Bereich des Dehnungsmessstreifens 11 kann durch eine entsprechende Gestaltung der Ausnehmung 18 eingestellt werden. So wird durch eine entsprechende Ausgestaltung der Ausnehmung 18 es ermöglicht, eine definierte Dehnung der Oberfläche 13 des Widerstandselementes 7 bei der Aufbringung bestimmter Drehmomente zu erreichen. Beispielsweise ist die Ausnehmung 18 im Widerstandselement 7 länglich geformt und der Dehnungsmessstreifen 11 in seiner Längserstreckung 19 im Wesentlichen parallel zur Längsachse der Ausnehmung 18 ausgerichtet, vgl. Zeichnungsfigur 3.
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In Zeichnungsfigur 3 sind die in Zeichnungsfigur 2 dargestellten Elemente des Verlängerungselementes 1 in der Draufsicht dargestellt. Hierbei ist erkennbar, dass das Verlängerungselement 1 auch mit zwei Widerstandselementen 7, 7' versehen sein kann, wobei das erste Widerstandselement 7 ein Dehnungsmessstreifen 11 auf der Oberseite 13 und das zweite Widerstandselement 7' ein Dehnungsmessstreifen 11 auf der Unterseite (nicht sichtbar) aufweist, damit wird es erreicht, dass sowohl positive als auch negative Drehmomente über die Dehnungsmessstreifen 11 und eine entsprechende Auswerteschaltung 12 an auf Zug belasteten Oberflächen detektierbar sind. Ferner ist erkennbar, dass die Dehnungsmessstreifen 11 im Wesentlichen mittig auf der Oberfläche 13 des Widerstandselementes 7 angeordnet sind.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Verlängerungselement
- 2
- Verlängerungskörper
- 3
- Aufnahmeelement
- 4
- Handhabe v. 5
- 5
- Spannratsche
- 6
- Handgriff
- 7
- Widerstandselement
- 8
- Drehachse
- 9
- Gegenhalter
- 10
- Achse v. 5
- 11
- Dehnungsmessstreifen
- 12
- Auswerteschaltung
- 13
- Seite/Oberfläche
- 14
- Hebelelement
- 15
- Widerlager
- 16
- Stirnseite
- 17
- Kontaktbereich
- 18
- Ausnehmung
- 19
- Längserstreckung v. 11
- 20
- Leitung
- 21
- Wahlschalter
- A
- Pfeil
- B
- Pfeil
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102006044024 B3 [0002]
