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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Anmeldung betrifft ein verdrehbares elektrisches Verbindungsglied.
Insbesondere beschreibt die vorliegende Anmeldung ein elektrisches
Verbindungsglied mit zwei Baugruppen, welche relativ zueinander
frei verdrehen und welche schnell miteinander verbunden und voneinander
getrennt werden können.
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Die
Verwendung von elektrisch betriebenen Werkzeugen auf Baustellen
erfordert die zuverlässige
Zufuhr von elektrischer Hochstrom-Energie überall in einer häufig chaotischen
und Hindernisse aufweisenden Umgebung, welche für derartige Standorte typisch
ist. Üblicherweise
wird an solchen Baustellen Energie unter Verwendung herkömmlicher
elektrischer Verlängerungskabel
verteilt, welche in unbeweglichen Drei-Stift-Steckern und -Steckdosen
enden. Wie es Monteuren wohlbekannt ist, zeigen unbewegliche Verbindungsglieder
eine Vielzahl von praktischen Problemen. Beispielsweise liegt es
in der Natur einer Bauausführung,
dass ein Bauarbeiter sich häufig über eine
beträchtliche
Fläche
hinweg bewegen und an engen Stellen agieren muss, während er
das gleiche Elektrowerkzeug verwendet. Unter diesen Umständen neigen
unbewegliche Verbindungsglieder dazu, sich zu verdrillen und zu
verknoten, was einerseits zu gefährlichen
Situationen führt und
andererseits eine starke Abnutzung und ein Einreißen an dem
entsprechenden Netzkabel verursacht. Wenn unbewegliche Verbindungsglieder über die
Baustelle geschleift werden, führt
dies darüber
hinaus dazu, dass sie an Ecken und anderen Hindernissen hängen bleiben,
was seinerseits auf Grund der Zugspannung an dem Netzkabel zu einem
voneinander Lösen
führt,
wodurch wiederum die Effizienz des Arbeiters verringert wird, wenn
dieser sich in der Hocke bewegt, um die Leitung wieder zu verbinden
oder eine hängen
gebliebene Leitung zu befreien. Um derartige Trennungen der Verbindung
zu verhindern, knoten Arbeiter typischerweise die Kabel nahe an
der Verbindungsstelle zusammen. Dies jedoch verschärft lediglich
das Problem im Hinblick auf die Kabelabnutzung und das Verheddern.
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Weitere
Probleme betreffen die Tatsache, dass Bauarbeiter typischerweise
eine Vielzahl verschiedener Elektrowerkzeuge innerhalb eines einzigen
Arbeitsbereiches verwenden. Im Allgemeinen haben Elektrowerkzeuge
in ihre Handstücke
eingelassene Netzkabel, welche mehrere Fuß lang sind und in unbeweglichen
Drei-Stift-Steckern enden. Wenn der Arbeiter Elektrowerkzeuge wechselt,
muss er nach der Verbindung greifen, das derzeitige Elektrowerkzeug
lösen,
das neue Elektrowerkzeug verbinden und das gelöste Elektrowerkzeug verstauen. Wenn
der Arbeiter sich in einer unsicheren Position befindet, ist ein
solcher Vorgang in höchstem
Maße schwierig.
Dies bedeutet, dass die Verbindungsstelle sich mehrere Fuß entfernt
und außerhalb
der Reichweite befindet, solange der Arbeiter sich nicht aus seiner
Arbeitsposition herausbewegt. Zusätzlich führen die eingelassenen Kabel
der Elektrowerkzeuge zu Schwierigkeiten in der Handhabung und bei
der Lagerung, welchen unter praktischen Bedingungen häufig schwer
zu begegnen ist.
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Es
wurden Versuche mit verdrehbaren elektrischen Verbindungsgliedern
gemacht, um einigen der oben erläuterten
Problemen Rechnung zu tragen. Keines dieser Verbindungsglieder weist
jedoch Konstruktionsmerkmale auf, welche sich allen diesen Schwierigkeiten
widmen. Beispielsweise beschreiben die US-Patente Nr. 1 174 379,
Nr. 2 176 137, Nr. 2 181 145, Nr. 2 465 022, Nr. 2 474 070, Nr.
3 387 250 und Nr. 4 894 014 verschiedene elektrische Verbindungsglieder,
wobei jedes davon zwei Baugruppen hat, die relativ zueinander verdrehen.
Keine dieser Ausführungen
ist jedoch für
eine Verwendung in der Umgebung einer Baustelle geeignet, da sie
zur Verbindung zwischen Elektroleitungen lediglich zwei Leiter aufweisen.
Aufgrund der zusätzlichen
Komplexität,
die ein dritter Leiter bedeutet, könnte keine der in diesen Patenten
beschriebenen Ausführungen
zufriedenstellend dahingehend umgebaut werden, dass sie eine verdrehbare
Verbindung für
drei Leiter zur Verfügung
stellen. Außerdem
halten diese Verbindungsglieder Verbindungen zwischen den zwei Baugruppen
ständig
aufrecht. Obwohl dies Probleme im Hinblick auf ein voneinander Lösen verhindern
kann, fehlt es daran, sich den oben erläuterten Problemen im Hinblick
auf die Austauschbarkeit von Elektrowerkzeugen zu widmen.
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Das
in dem US-Patent Nr. 3 321 729 beschriebene verdrehbare Verbindungsglied
weist zwei ständig
miteinander verbundene Baugruppen 12 und 50 auf,
welche relativ zueinander verdrehen. Obwohl diese Ausgestaltung
eine Verbindung und ein voneinander Lösen separater Netzkabel über Anschlussstifte 38, 40 und
Aufnahmen 64, 66 ermöglicht, widmet es sich nicht
dem Problem einer Kabeltrennung auf Grund einer Zugspannung. Zusätzlich weisen
die mittels dieser Einrichtung miteinander verbundenen Netzkabel
lediglich zwei Leiter auf.
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Das
US-Patent Nr. 3 629 784 beschreibt eine verdrehbare Drei-Leiter-Verbindung,
welche permanent innerhalb des Handstückes eines Elektrowerkzeugs
angebracht ist. Obwohl diese Ausgestaltung einige der Schwierigkeiten
im Hinblick auf das Verdrillen und Verknoten von Netzkabeln von
Elektrowerkzeugen vermindern kann, wendet es sich nicht den Problemen
zu, die mit dem Wunsch nach einem schnellen und effizienten Wechsel
zwischen zwei Elektrowerkzeugen verbunden sind. Außerdem bestehen,
da eine Verbindung immer noch zwischen dem anderen Ende des Netzkabels
des Werkzeugs und einer Verlängerungsschnur
(wobei angenommen werden kann, dass der herkömmliche Drei-Stift-Stecker
und die -Aufnahme verwendet werden) erfolgen muss, weiterhin alle
Gefahren, die im Zusammenhang mit einer solchen Verbindung auftreten.
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Aus
dem Vorhergehenden ist ersichtlich, dass es einen Bedarf für ein verdrehbares
elektrisches Verbindungsglied gibt, welches eine Verbindung zwischen
Netzkabeln mit drei Leitern zur Verfügung stellt, die Verbindung
auch unter einer nicht unbeträchtlichen
Zugspannung aufrecht erhält
und schnell und einfach verbunden und gelöst werden kann.
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Das
US-Patent Nr. 5 803 750 offenbart ein elektrisches Verbindungsglied,
welches umfasst: eine Stecker-Baugruppe mit drei elektrisch voneinander
isolierten Leitern, wobei ein erster der drei Leiter in der Stecker-Baugruppe
eine zylindrische Oberfläche
umfasst; eine Steckbuchsen-Baugruppe mit drei elektrisch voneinander
isolierten Leitern sowie einer Aufnahme zum Aufnehmen der Stecker-Baugruppe; und
eine Rasteinrichtung, welche mit der Steckbuchsen-Baugruppe verbunden
ist, so dass die Stecker-Baugruppe und die Steckbuchsen-Baugruppe miteinander
verrastet sind, wenn die Stecker-Baugruppe in die Steckbuchsen-Baugruppe
eingeführt ist,
wodurch ein elektrischer Kontakt zwischen den Leitern der Stecker-Baugruppe
und den Leitern der Steckbuchsen-Baugruppe
bereitgestellt wird; wobei die Stecker-Baugruppe und die Steckbuchsen-Baugruppe
relativ zueinander verdrehen, wenn sie miteinander verrastet sind.
Eine elektrische Verbindung zwischen jeweiligen Leitern erfolgt
mittels dazwischen angeordneten Kugellagern, welche die Relativverdrehung
erleichtern.
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Das
US-Patent Nr. 5 409 403 offenbart ein elektrisches Verbindungsglied,
welches umfasst: eine Stecker-Baugruppe mit drei elektrisch voneinander
isolierten Leitern; eine Steckbuchsen-Baugruppe mit drei elektrisch
voneinander isolierten Leitern und einer Aufnahme zum Aufnehmen
der Stecker-Baugruppe, wobei ein erster der drei Leiter in der Steckbuchsen-Baugruppe
eine sich von diesem erstreckende Klemmeinrichtung aufweist, welche
zur Kontaktierung des ersten Leiters in der Stecker-Baugruppe dient;
und wobei die Stecker-Baugruppe und die Steckbuchsen-Baugruppe relativ
zueinander verdrehen, wenn sie miteinander verrastet sind, und die Klemmeinrichtung
in der Steckbuchsen-Baugruppe den Kontakt mit einem ersten der drei
Leiter in der Stecker-Baugruppe
aufrecht erhält,
während
die Stecker-Baugruppe und die Steckbuchsen-Baugruppe relativ zueinander
verdrehen. Eine elektrische Verbindung zwischen jeweiligen Leitern
erfolgt mittels konkaven/konvexen longitudinal röhrenförmigen Oberflächen an
den Leitern, welche bündig
aneinander anliegen.
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Die
vorliegende Erfindung stellt ein verdrehbares elektrisches Verbindungsglied
zur Verfügung, welches
sich allen oben erläuterten
Problemen widmet. Konkret stellt die vorliegende Erfindung ein Verbindungsglied
für Drei-Leiter-Netzkabel bereit,
welche Stecker- und Steckbuchsen-Verbindungs-Baugruppen
umfassen, die ihrerseits relativ zueinander verdrehen, wenn sie
miteinander verbunden sind. Das Verbindungsglied der vorliegenden
Erfindung ist ein steckerartiges Verbindungsglied, bei welchem eine
längliche
Stecker-Baugruppe in eine offene Steckbuchsen-Baugruppe eingeführt wird.
Die Erfindung stellt ein elektrisches Verbindungsglied bereit, welches
umfasst: eine Stecker-Baugruppe
mit drei elektrisch voneinander isolierten Leitern, wobei ein erster
der drei Leiter in der Stecker-Baugruppe
eine zylindrische Oberfläche
umfasst;
eine Steckbuchsen-Baugruppe mit drei elektrisch voneinander isolierten
Leitern sowie einer Aufnahme zum Aufnehmen der Stecker-Baugruppe,
wobei ein erster der drei Leiter in der Steckbuchsen-Baugruppe eine
sich von diesem erstreckende Klemmeinrichtung aufweist, welche zur
Kontaktierung der zylindrischen Oberfläche des ersten Leiters in der
Stecker-Baugruppe
dient; und
eine Rasteinrichtung, welche mit der Steckbuchsen-Baugruppe
verbunden ist, so dass die Stecker-Baugruppe und die Steckbuchsen-Baugruppe miteinander
verrastet sind, wenn die Stecker-Baugruppe in die Steckbuchsen-Baugruppe
eingeführt ist,
wodurch ein elektrischer Kontakt zwischen den Leitern der Stecker-Baugruppe
und den Leitern der Steckbuchsen-Baugruppe
bereitgestellt wird;
wobei die Stecker-Baugruppe und die Steckbuchsen-Baugruppe
relativ zueinander verdrehen, wenn sie miteinander verrastet sind,
und die Klemmeinrichtung in der Steckbuchsen-Baugruppe den Kontakt mit
dem ersten Leiter in der Stecker-Baugruppe aufrecht erhält, während die
Stecker-Baugruppe und die Steckbuchsen-Baugruppe relativ zueinander
verdrehen.
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Jede
der Baugruppen kann drei konzentrisch zueinander angeordnete Leiter
umfassen, welche durch drei konzentrisch zueinander angeordnete
Isolationsschichten voneinander isoliert sind. Jeder Leiter steht
in elektrischem Kontakt mit seinem entsprechenden Leiter in der
anderen Baugruppe, wenn die Baugruppen miteinander verbunden sind.
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Die
Verbindung zwischen den Baugruppen wird mittels einer Klemmeinrichtung
gesichert, die ähnlich
derjenigen Art ist, welche für
Verbindungen von pneumatischen Schläuchen eingesetzt wird. Das heißt, dass
ein federbeaufschlagter verschiebbarer Kragen an der Steckbuchsen-Baugruppe
in eine erste Stellung gebracht wird, um einen Ring von Kugellagern in
einer ringförmigen
Nut zu halten, welche um einen Abschnitt der Stecker-Baugruppe herumläuft, wodurch
die Baugruppen miteinander verrastet werden; und dass der verschiebbare
Kragen in eine zweite Position gebracht wird, so dass es den Kugellagern
ermöglicht
wird, sich aus der Nut zurückzuziehen,
wodurch die Baugruppen voneinander getrennt werden können. Diese "Schnell-Löse"-Klemmeinrichtung
ermöglicht
es, dass die Baugruppen auf einfache Weise miteinander verbunden
und voneinander getrennt werden können.
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Gemäß bestimmten
Ausführungsbeispielen der
Erfindung sind sowohl die Stecker- als auch die Steckbuchsen-Baugruppe
wenigstens teilweise von einer elektrisch nicht leitfähigen Hülse umschlossen, welche
mit der Kragen-Mechanismus derart zusammenarbeitet, dass es zu einer
glatten, stromlinienförmigen
Kontur führt,
wenn die Baugruppen miteinander verbunden sind, welche einer Abnutzung
an Ecken und Kanten, über
welche das Netzkabel und das Verbindungsglied gezogen werden können, widersteht.
Gemäß einem
weiter präzisierten
Ausführungsbeispiel
sind die elektrisch nicht leitfähigen
Hülsen
an ihrer Innenfläche
mit einem Gewinde versehen und greifen in entsprechende Gewinde
auf der Außenseite
der Stecker- und der Steckbuchsen-Baugruppe. Auf diese Weise können die
Hülsen
von den Baugruppen entfernt werden, falls dies gewünscht sein
sollte.
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Gemäß weiteren
präzisierten
Ausführungsbeispielen
stellt die erfindungsgemäße Stecker-Baugruppe
ein kurzes Netzkabel dar, welches dauerhaft mit dem Handstück eines
Elektrowerkzeugs verbunden ist. Die Stecker-Baugruppe ist zur Verbindung mit
einem Verlängerungskabel
mit einer entsprechenden Steckbuchsen-Baugruppe gedacht. Solche Ausbildungsbeispiele
sind insbesondere in Arbeitsumgebungen nützlich, in denen Elektrowerkzeuge
häufig
ausgetauscht werden. Die vorliegende Erfindung erleichtert nicht
nur die einfache Verbindung und Trennung, die Elektrowerkzeuge können vielmehr
auch ohne ein schwierig zu handhabendes Netzkabel aufbewahrt werden.
Im Umfeld einer Massenproduktion ist für jede Arbeitsstation auf einem einziehbaren
Rollensystem ein einziges Netzwerkkabel vorgesehen, welches in einer
Steckbuchsen-Baugruppe
endet. Eine Vielzahl von Elektrowerkzeugen, die ein Stecker-Baugruppen-Ende
aufweisen, wird ebenfalls auf der Arbeitsstation zur Verfügung gestellt.
In einem Arbeitsumfeld zu Hause kann der anspruchsvolle do-it-yourself-Begeisterte
der Organisation seiner Werkstatt eine weitere Stufe hinzufügen.
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Gemäß noch weiteren
Ausführungsbeispielen
enden eine oder beide der Stecker- und Steckbuchsen-Baugruppe in
einem herkömmlichen Drei-Stift-Stecker
oder einer -Aufnahme, so dass eine Vielzahl von Verbindungsmöglichkeiten
für herkömmliche
Verlängerungskabel,
Stecker und Sockel zur Verfügung
gestellt wird.
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Die
verschiedenen Ausführungsbeispiele
der Erfindung stellen mehrere augenfällige Vorteile sowohl gegenüber herkömmlichen
Verlängerungskabeln
und Verbindungsgliedern als auch gegenüber früheren Ausbildungen verdrehbarer
Verbindungsglieder. Wie oben erläutert
wurde, verringert die Eigenschaft der Verdrehbarkeit des Verbindungsgliedes
eine Abnutzung und ein Verknoten des Netzkabels. Wie ebenfalls oben
erläutert
wurde, können
die Verbindungs-Baugruppen der Erfindung ohne weiteres ausgetauscht
werden, was ein hohes Maß an
Flexibilität
und Effizienz in einer Vielzahl von Arbeitsumgebungen bereitstellt.
Die glatte Kontur verhindert ein unerwünschtes Hängenbleiben, eine Kabelverdrillung
und eine daraus entstehende Trennung der Verbindung. Die Klemmeinrichtung
sorgt für
eine zusätzliche
Sicherung gegen eine versehentliche Trennung der Verbindung und
stellt außerdem
eine mechanische Verbindung bereit, welche dazu fähig ist,
ein beträchtliches
Gewicht zu tragen. Der Wert dieser Eigenschaft ist für jedermann
ersichtlich, der einmal beim Dachdecken ein Werkzeug hat fallenlassen oder
der einmal sein Gleichgewicht auf einem Gerüst verloren hat.
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Zusätzlich zu
diesen Vorteilen können
Ausführungsbeispiele
der vorliegenden Erfindung derart angepasst werden, dass sie einen
breiten Bereich von Stromstärken
sowohl für
den Heimgebrauch als auch für
eine industrielle Anwendung unterstützen. Darüber hinaus verhindert die Art
und Weise, in welcher die Leiter eingehaust sind, Kurzschlüsse durch Quellen
von außen,
wie beispielsweise Kinder oder Fremdgegenstände. Darüber hinaus sind die Isolation
zwischen den Leitern innerhalb der Verbindungsglied-Baugruppen und
die Ausbildung der Baugruppen an sich dafür ausgelegt, eine Funkenbildung
im Inneren zu verhindern.
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Ein
darüber
hinaus gehendes Verständnis der
Art und der Vorteile der vorliegenden Erfindung mag unter Bezugnahme
auf die nachstehenden Abschnitte der Beschreibung und der Zeichnungen
klar werden.
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KURZBESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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1A zeigt
eine Seiten-Schnittansicht einer Stecker-Baugruppe, welche gemäß einem
Beispiel ausgebildet ist, das nützlich
für das
Verständnis der
Erfindung ist;
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1B zeigt
eine Seiten-Schnittansicht einer Steckbuchsen-Baugruppe, welche
gemäß einem Beispiel
ausgebildet ist, das nützlich
für das
Verständnis
der Erfindung ist;
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1C zeigt
eine Seiten-Schnittansicht der Stecker- und der Steckbuchsen-Baugruppe
nach den 1A und 1B, welche
miteinander verbunden. sind;
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2 zeigt
eine Seiten-Schnittansicht des Verbindungsgliedes von 1C,
welches von einer elektrisch nicht leitfähigen Hülse umschlossen ist;
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3A zeigt
eine perspektivische Ansicht der Stecker-Baugruppe von 1A mit
einem Drei-Stift Stecker-Ende;
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3B zeigt
eine perspektivische Ansicht der Stecker-Baugruppe von 1A mit
einem Drei-Stift-Stecker-Aufnahme-Ende;
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3C zeigt
eine perspektivische Ansicht der Steckbuchsen-Baugruppe von 1B mit
einem Drei-Stift-Stecker-Ende;
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3D zeigt
eine perspektivische Ansicht der Steckbuchsen-Baugruppe von 1B mit
einem Drei-Stift-Stecker-Aufnahme-Ende;
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4 veranschaulicht
die Verwendung eines bestimmten Ausführungsbeispiels der Erfindung im
Umfeld einer Produktionslinie;
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5A zeigt
einen Teilschnitt einer Stecker-Baugruppe, welche gemäß einem
bestimmten Ausführungsbeispiel
der Erfindung gestaltet ist;
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5B zeigt
einen Teilschnitt einer Steckbuchsen-Baugruppe, welche gemäß einem
bestimmten Ausführungsbeispiel
der Erfindung gestaltet ist;
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5C zeigt
einen Teilschnitt der Stecker- und der Steckbuchsen-Baugruppe nach
den 1A und 1B, welche
miteinander verbunden sind;
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5D und 5E zeigen
Explosionsansichten der Stecker-Baugruppe bzw. der Steckbuchsen-Baugruppe;
und
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6 zeigt
einen Seiten-Teilschnitt des Verbindungsgliedes nach 1C,
welches von einer elektrisch nicht leitfähigen Hülse umschlossen ist.
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Das
Nachstehende ist eine Beschreibung eines bestimmten Ausführungsbeispiels
der vorliegenden Erfindung. Zunächst
wird jedes Merkmal der Steckbuchsen-Baugruppe und der Stecker-Baugruppe
angegeben. Dann wird das Zusammenwirken der Baugruppen erläutert. Merkmale,
welche nachstehend in mehr als einer Zeichnung gezeigt sind, tragen
in allen Zeichnungen dasselbe Bezugszeichen. Die in Verbindung mit
den 1 und 2 beschriebenen Beispiele fallen
nicht unter die beanspruchte Erfindung, sondern sind zum Zwecke
der Hintergrundinformation aufgenommen worden, um das Verständnis der
Erfindung zu erleichtern.
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1A zeigt
eine Seiten-Schnittansicht einer Stecker-Baugruppe 100. Die Stecker-Baugruppe 100 umfasst
drei zylindrische, konzentrisch zueinander angeordnete Leiter, welche
mittels eines Isolationsmaterials 102 voneinander isoliert
sind. Ein Masseleiter 104, welcher der äußerste der Leiter ist, verbindet
mit der Masseleitung des Netzkabels, mit welchem die Stecker-Baugruppe 100 verbunden
ist (nicht dargestellt). Der Masseleiter 104 ist durch
eine ringförmige
Vertiefung 106 gekennzeichnet, die um seine Außenfläche herumläuft. Der
mittlere zylindrische Leiter ist ein Neutralleiter 108,
welcher mit der Neutralleitung des Netzkabels verbindet. Ein Netzleiter 110 verbindet
mit der Netzleitung des Netzkabels, wodurch der Netzstrom zu der
in 1B gezeigten Steckbuchsen-Baugruppe hin und von
dieser weggeleitet wird. Der Netzleiter 110 ist an einem
Ende durch eine konusförmige
Vertiefung ("divet") oder Aufnahme 112 gekennzeichnet.
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1B zeigt
eine Seiten-Schnittansicht einer Steckbuchsen-Anordnung 120,
welche der Verbindung mit der Stecker-Baugruppe 100 von 1A dient.
Die Steckbuchsen-Baugruppe 120 umfasst ebenfalls
drei zylindrische, konzentrisch zueinander angeordnete Leiter, welche
durch ein Isolationsmaterial 122 voneinander isoliert sind.
Ein Masseleiter 124, welcher der äußerste der Leiter ist, verbindet
mit der Masseleitung des Netzkabels, mit welchem die Steckbuchsen-Baugruppe 120 verbunden
ist (nicht dargestellt). Ein Neutralleiter 126, welcher
der mittlere Leiter ist, verbindet über neutrale Kugellager 128 und
neutrale Klemmen 130 mit der Neutralleitung des Netzkabels
und mit dem Neutralleiter 108 der Stecker-Baugruppe 100.
Ein zylindrischer Netzleiter 132 verbindet mit der Netzleitung
des Netzkabels, wodurch der Netzstrom über Netzklemmen 136 und
leitende Kugellager 138 zu einem Netzleiter-Schaft 134 und
von diesem weg geleitet wird. Die Verbindungen der verschiedenen
Leiter der Stecker- und der Steckbuchsen-Baugruppe mit ihren jeweiligen Netzkabeln kann
auf verschiedene Arten erreicht werden und liegen im Rahmen der
Fähigkeiten
eines Fachmanns.
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Der
Netzleiter-Schaft 134 ist an einem Ende durch eine konisch
ausgebildete Oberfläche 140 gekennzeichnet
und kann längs
der x-Achse verfahren. Wie noch erläutert wird, ist die Oberfläche 140 in
die Aufnahme 112 eingeführt,
wenn die Stecker-Baugruppe und die Steckbuchsen-Baugruppe miteinander
verbunden sind. Es wird klar sein, dass die Oberfläche 140 und
die Aufnahme 112 eine Vielzahl von Konturen haben können. Beispielsweise
ist die Oberfläche 140 halbkugelförmig und
die Aufnahme 112 weist die Form einer runden Schale auf,
welche zur Kontur der Oberfläche 140 passt.
Zusätzlich
ist der Netzleiter-Schaft 134 von einer Feder 142 umgeben, welche
den Netzleiter-Schaft 134 dazu bringt, einer Kraft in negativer
x-Richtung zu widerstehen, und der Netzleiter-Schaft 134 ist
innerhalb der Steckbuchsen-Baugruppe 120 durch die Anlage
von Kugellagern 144 gegen eine erhabene Fläche in der
Isolation 122 gegen die Kraft der Feder 142 gesichert.
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Ein
Kragen 148 umgibt einen Abschnitt der Steckbuchsen-Baugruppe 120 und
kann darüber
hinaus längs
der x-Achse bewegt werden. Die Bewegung des Kragens 148 wird
in eine Richtung durch Kugellager 150 und in die andere
Richtung durch eine Nase im Masseleiter 144 begrenzt. Eine
Feder 154 setzt der Bewegung des Kragens 148 in
negativer x-Richtung einen Widerstand entgegen. Wenn der Kragen 148 wie
in 1B gezeigt angeordnet ist, drückt dieser gegen Masse-Kugellager 156 und
sorgt dafür,
dass diese sich in eine Aufnahme 158 hinein erstrecken.
Wenn der Kragen 148 in negativer x-Richtung bewegt wird,
wird dieser nach innen gerichtete Druck auf die Kugellager 156 aus
dem Grund verringert, dass der Kragen 148 an seinem Außenrand
dünner
ist. Somit können
die Masse-Kugellager 156 aus der Aufnahme 158 herausfahren,
wenn der Kragen 148 in dieser Weise bewegt wird.
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1C zeigt
eine Seiten-Schnittansicht der Stecker-Baugruppe 100, welche in die
Aufnahme 158 der Steckbuchsen-Baugruppe 120 eingeführt ist, wodurch
ein verdrehbares Verbindungsglied 160 gebildet ist. Die
Bezugszeichen der nachfolgenden Erläuterung wurden der Klarheit
halber in 1C weggelassen, sind jedoch
dieselben wie diejenigen der entsprechenden Teile in den 1A und 1B. Während des
Einführens
der Stecker-Baugruppe in die Aufnahme 158 wird die Oberfläche 140 des
Netzleiter-Schafts 134 darin aufgenommen und kontaktiert
die entsprechend geformte Aufnahme 112 des Stecker-Netzleiters 110.
Eine Kraft wird unter Kompression der Feder 142 gegen den
Netzleiter-Schaft 134 in die negative x-Richtung ausgeübt, was
dazu führt,
dass der Netzleiter-Schaft 134 eine entsprechende und in
die entgegengesetzte Richtung wirkende Kraft gegen den Stecker-Netzleiter 110 ausübt, wodurch
eine sichere elektrische Verbindung zwischen diesen beiden aufrechterhalten
wird. Ein Kontakt zwischen dem Netzleiter-Schaft 134 und
den Netz-Kugellagern 138 wird
erreicht, da der breitere Längenabschnitt
des Netzleiter-Schafts 134 in dieser Position an den Netz-Kugellager 138 anliegend
angeordnet ist. Somit wird der Weg der Netzleitung über den
Stecker-Netzleiter 110,
den Netzleiter-Schaft 134, die Netz-Kugellager 138, die Netzklemmen 136 und
den zylindrischen Netzleiter 132 aufrechterhalten.
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Die
Verbindung zwischen der Stecker-Baugruppe 100 und der Steckbuchsen-Baugruppe 120 wird
sicher entgegen der Kraft der Feder 142 aufrechterhalten,
indem der Kragen 148 und die Masse-Kugellager 156 der
Steckbuchsen-Baugruppe 120 mit der ringförmigen Vertiefung 106 der
Stecker-Baugruppe 100 zusammenarbeiten. Wenn die Stecker-Baugruppe 100 wie
in 1C gezeigt in die Aufnahme 158 eingeführt ist,
werden die Masse-Kugellager 156 durch die Einwirkung des
dickeren Abschnitts des Kragens 148 auf die Kugellager 156 in die
ringförmige
Vertiefung 106 hineingedrückt. Auf diese Weise wird ein
Weg für
eine Masseleitung durch den Stecker-Masseleiter 104, die Masse-Kugellager 156 und
den Steckbuchsen-Masseleiter 124 hindurch erhalten. Wenn
die Kugellager 156 fest in die ringförmige Vertiefung 106 eingepresst
sind, sind die Stecker-Baugruppe und die Steckbuchsen-Baugruppe
darüber
hinaus sicher genug miteinander verrastet, dass sie ein beträchtliches
Gewicht tragen können,
was zur Arbeitsplatz-Sicherkeit beiträgt (z.B. im Hinblick auf herabfallende
Elektrowerkzeuge, einen kurzzeitigen Halt für einen aus dem Gleichgewicht
geratenen Arbeiter, etc.).
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Der
Weg des Neutralleiters wird über
den Stecker-Neutralleiter 108,
die Neutral-Kugellager 128, die Neutralklemmen 130 und
den Steckbuchsen-Neutralleiter 126 erhalten.
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Um
die Baugruppen voneinander zu trennen, wird der Kragen 148 in
negativer x-Richtung bewegt, wodurch der dünnere Abschnitt des Kragens 148 benachbart
zu den Masse-Kugellagern 156 angeordnet wird.
Die Stecker-Baugruppe 100 kann dann in positiver x-Richtung
aus der Steckbuchsen-Baugruppe 120 gegen
einen kleinen Widerstand herausgezogen werden, bis die Kugellager 156 aus
der Aufnahme 158 und der ringförmigen Vertiefung 106 herausfahren
können.
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2 zeigt
eine Seiten-Schnittansicht des Verbindungsgliedes von 1C,
welches teilweise in ein elektrisch nicht leitfähiges Material eingeschlossen
ist, das der Baugruppe eine stromlinienförmige Kontur gibt. Diese Ausbildung
verringert die Gefahr, dass das Verbindungsglied an Gegenständen hängen bleibt,
wenn es auf einer Baustelle hin- und hergezogen wird. Die Kontur
wird durch den Kragen 148 in Verbindung mit elektrisch
nicht leitfähigen
Hülsen 200 und 202 ausgebildet,
welche zusammen eine im Wesentlichen durchgehende Oberfläche ergeben, wie
es in der Figur gezeigt ist. Außerdem
weisen die elektrisch nicht leitfähigen Hülsen 200 und 202 an
ihrer Innenfläche
Gewinde 204 auf, welche in entsprechende Gewinde 206 auf
der Außenseite
der Stecker-Baugruppe 100 und der Steckbuchsen-Baugruppe 120 eingreifen.
Die Hülsen 200 und 202 sind somit
von den Baugruppen 100 und 120 abnehmbar, so dass
ein Zugang zum Verbindungsglied zum Lösen desselben oder zu Wartungszwecken
möglich ist.
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Die 3A bis 3D zeigen
perspektivische Ansichten der Stecker-Baugruppe 100 und
der Steckbuchsen-Baugruppe 120, welche entweder in einem
Drei-Stift-Stecker oder in einer Drei-Stift-Aufnahme enden. Die
Aufnahmen 300 und 302 (3A und 3C)
und die Stifte 304 und 306 (3B und 3D)
ermöglichen
es, dass die vorliegende Erfindung zusammen mit herkömmlichen
Verlängerungskabeln
und Verbindungsgliedern verwendet werden kann, wodurch jedes Werkzeug
oder jedes Umfeld auf einfache Weise und kostengünstig dahingehend modifiziert
werden können,
dass man in den Genuss der oben genannten Vorzüge und Vorteile kommt. Die
inneren Verbindungen zwischen den Stiften/Aufnahmen nach den 3A bis 3D und
die jeweiligen Leiter der entsprechenden Stecker- und Steckbuchsen-Baugruppe
sind nicht gezeigt, da die Ausführung
solcher Verbindungen auf vielerlei Wegen durchgeführt werden
kann, welche alle im Rahmen der Fähigkeiten eines Fachmanns bekannt
sind.
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4 veranschaulicht
die Verwendung eines bestimmten Ausführungsbeispiels der Erfindung im
Umfeld einer Produktionslinie. Elektrizität wird einer Arbeitsstation 400 über eine
Leitung 402 über
ein einziehbares Rollensystem 404 zugeführt. Die Leitung 402 endet
in einer Steckbuchsen-Verbindungsglied-Baugruppe 406,
welche gemäß der vorliegenden
Erfindung (z. B. gemäß der Steckbuchsen-Baugruppe 120 nach 1B)
ausgebildet ist. Die Arbeitsstation 400 ist mit mehreren
Elektrowerkzeugen (408–414)
bestückt,
von denen jedes einen Netzkabel-"Schwanz" 416 aufweist,
welcher in einer Stecker-Verbindungsglied-Baugruppe 418 endet, welche
erfindungsgemäß ausgebildet
ist. Aufgrund der "Schnell-Löse"-Eigenschaft der
Verbindung zwischen der Stecker-Baugruppe und der Steckbuchsen-Baugruppe der vorliegenden
Erfindung kann ein Arbeiter auf einfache Weise zwischen den Elektrowerkzeugen
wechseln. Die Vorteile einer solchen Anordnung sind für jeden
ersichtlich, der einmal in einer ähnlichen Umgebung gearbeitet
hat. Zusätzlich
zu der durch eine solche Anordnung verwirklichten Effizienz im Hinblick
auf die Zeit und den Arbeitsraum werden alle oben angesprochenen
Vorzüge
einer frei verdrehbaren elektrischen Verbindung ebenfalls erfüllt.
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Ein
weiteres bestimmtes Ausführungsbeispiel
der Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die 5A bis 5E und 6 beschrieben. 5A zeigt
einen Teilschnitt einer Stecker-Baugruppe 500,
welche gemäß einem
bestimmten Ausführungsbeispiel
der Erfindung ausgebildet ist. 5B zeigt
einen Teilschnitt einer Steckbuchsen-Baugruppe 520, welche
gemäß einem
bestimmten Ausführungsbeispiel
der Erfindung ausgebildet ist. 5C zeigt
einen Teilschnitt der Stecker-Baugruppe und der Steckbuchsen-Baugruppe
nach den 5A und 5B, welche
miteinander verbunden sind. 5D zeigt
eine Explosionsansicht der Stecker-Baugruppe 500. Die Stecker-Baugruppe 500 weist
zwei Leitungsbänder
und einen leitenden Zylinder auf, welche durch Isolationsmaterial 502 voneinander
isoliert sind. Ein Masseleiter 504, welche der äußerste der
Leiter ist, verbindet mit der Masseleitung des Netzkabels, mit welchem
die Stecker-Baugruppe 500 verbunden
ist (nicht dargestellt). Der innere Bandleiter 508 ist
ein Neutralleiter, welcher mit der Neutralleitung des Netzkabels
verbindet. Ein Zylinder-Netzleiter 510 verbindet
mit der Netzleitung des Netzkabels, wodurch der Netzstrom zur in 5B gezeigten
Steckbuchsen-Baugruppe hin und von dieser weggeleitet wird.
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5E zeigt
eine Explosionsansicht einer Steckbuchsen-Baugruppe 520, welche einer
Verbindung mit der Stecker- Baugruppe 500 nach 5A dient.
Die Steckbuchsen-Baugruppe 520 umfasst drei
Klemmleiter-Baugruppen, welche durch ein Isolationsmaterial 522 voneinander
isoliert sind. Ein Masseleiter 524, welcher der äußerste der
Leiter ist, verbindet mit der Masseleitung des Netzkabels, mit welchem
die Steckbuchsen-Baugruppe 520 verbunden ist (nicht dargestellt),
und mit dem Masseleiter 504 der Stecker-Baugruppe 500 über eine
Klemme (nicht dargestellt), die den Klemmen 525 und 536 entspricht.
Ein Neutralleiter 526, welcher der mittlere Leiter ist,
verbindet mit der Neutralleitung des Netzkabels und mit dem Neutralleiter 508 der
Stecker-Baugruppe 500 über
eine Neutralklemme 525. Ein Netzleiter 532 verbindet
mit einer Netzleitung 510 des Netzkabels, wobei der Netzstrom über eine
Netzklemme 536 geleitet wird. Verbindungen zwischen den
verschiedenen Leitern der Stecker- und der Steckbuchsen-Baugruppe
zu ihren jeweiligen Leitungen des Netzkabels können unter Verwendung von Leiterplatten 610 und
Schrauben 609 erhalten werden. Die Steckbuchsen-Baugruppe 520 wird
mittels einer Schraube (nicht dargestellt) zusammengehalten, welche
in ein Loch 611 eingeführt
ist.
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Ein
Kragen 548 umgibt einen Abschnitt der Steckbuchsen-Baugruppe 520 und
kann längs
der x-Achse bewegt werden. Die Bewegung des Kragens 548 ist
in eine Richtung durch eine Nase 550 und in die andere
Richtung durch Isolationsmaterial 608 begrenzt. Eine Feder 554 beschränkt die
Bewegung des Kragens 548 in negativer x-Richtung. Wenn
der Kragen 548 wie in 5B gezeigt
angeordnet ist, wirkt es auf Kugellager 556 ein, was diese
dazu bringt, sich in eine Aufnahme 558 über Löcher 559 hinein zu
erstrecken. Wenn der Kragen 548 in negativer x-Richtung
bewegt wird, wird dieser nach innen gerichtete Druck auf die Kugellager 556 durch
den Kragen 548 aus dem Grund verringert, dass der Kragen 548 an
seinem äußeren Rand
dünner
ist. Die Kugellager 556 fahren somit aus den Aufnahmen 556 heraus
zurück
in die Löcher 559,
wenn der Kragen 548 in dieser Weise bewegt wird.
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5C zeigt
eine Seiten-Schnittansicht der Stecker-Baugruppe 500, welche in einer
Aufnahme 558 der Steckbuchsen-Baugruppe 520 eingeführt ist, wodurch
ein verdrehbares Verbindungsglied 560 gebildet ist. Die
Bezugszeichen in der nachfolgenden Beschreibung wurden in 5C der
Klarheit halber weggelassen, sind jedoch dieselben wie bei den entsprechenden
Teilen in den 5A, 5B, 5D und 5E.
Infolge der Einführung
der Stecker-Baugruppe 500 in
die Aufnahme 558 wird der Weg des Netzleiters über den
Stecker-Zylinder-Netzleiter 510, die Netzklemme 536 und
den Netzleiter 532 erhalten.
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Die
Verbindung zwischen der Stecker-Baugruppe 500 und der Steckbuchsen-Baugruppe 520 wird
durch das Zusammenarbeiten des Kragens 548 und die Kugellager 556 der
Steckbuchsen-Baugruppe 520 mit
der ringförmigen
Vertiefung 506 der Stecker-Baugruppe 500 sicher
entgegen der Kraft der Feder 554 aufrechterhalten. Wenn
die Stecker-Baugruppe 500 wie in 5C gezeigt
in die Aufnahme 558 eingeführt ist, werden die Kugellager 556 in
die ringförmige
Vertiefung 506 durch die Löcher 559 hindurch
aufgrund der Einwirkung des dickeren Abschnitts des Kragens 548 auf
die Kugellager 556 hineingedrückt. Wenn die Kugellager 556 in
die ringförmige
Vertiefung 506 eingedrückt
sind, sind die Stecker-Baugruppe und die Steckbuchsen-Baugruppe sicher
genug miteinander verrastet, dass sie ein beträchtliches Gewicht tragen können, wodurch
sie zur Arbeitsplatz-Sicherheit beitragen (z.B. im Hinblick auf herabfallende
Elektrowerkzeuge, den kurzzeitigen Halt für einen aus dem Gleichgewicht
geratenen Arbeiter, etc.).
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Der
Weg der Neutralleitung wird über
den Stecker-Neutral leiter 508, die Neutralklemme 595 und
den Steckbuchsen-Neutralleiter 526 erhalten.
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Um
die Baugruppen voneinander zu trennen, wird der Kragen 548 in
negativer x-Richtung bewegt, wodurch der dünnere Abschnitt des Kragens 558 benachbart
zu den Kugellagern 556 angeordnet wird. Die Stecker-Baugruppe 500 kann
dann in positiver x-Richtung aus der Steckbuchsen-Baugruppe 520 gegen
einen geringen Widerstand herausgezogen werden, bis die Kugellager 556 aus
der Aufnahme 558 und der ringförmigen Vertiefung 506 herausfahren
können.
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Es
ist ersichtlich, dass die Ausführungsbeispiele
gemäß den 3A bis 3D und 4 bei dem
Ausführungsbeispiel
nach den 5A bis 5E umgesetzt
werden können.
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6 zeigt
eine Seiten-Schnittansicht des Verbindungsgliedes nach 5C,
welches teilweise in ein nicht leitfähiges Material eingehüllt ist,
das der Baugruppe eine stromlinienförmige Kontur gibt. Diese Ausbildung
verringert die Gefahr, dass das Verbindungsglied an Gegenständen hängen bleibt,
wenn es auf einer Baustelle hin- und hergezogen wird. Die Kontur
wird durch den Kragen 548 in Verbindung mit den elektrisch
nicht leitfähigen
Hülsen 600 und 602 gebildet,
welche gemeinsam eine im wesentlichen durchgehende Oberfläche vorgeben,
wie es in den Figuren gezeigt ist. Außerdem weisen die elektrisch nicht
leitfähigen
Hülsen 600 und 602 an
ihrer Innenfläche
Gewinde 604 auf, welche in entsprechende Gewinde 606 auf
der Außenseite
der Stecker-Baugruppe 500 und
der Steckbuchsen-Baugruppe 520 eingreifen. Die Hülsen 600 und 602 sind
somit von den Baugruppen 500 und 520 abziehbar,
so dass ein Zugang zu dem Verbindungsglied zur Trennung der Verbindung
oder für
Wartungszwecke möglich
ist.
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Obwohl
die Erfindung im wesentlichen unter Bezugnahme auf bestimmte Ausführungsbeispiele derselben
gezeigt und beschrieben wurde, wird der Fachmann. erkennen, dass
die vorhergehenden und weitere Veränderungen im Hinblick auf die
Ausbildung und Details davon durchgeführt werden können, ohne
sich vom Gegenstand der Ansprüche
zu entfernen.