CH681329A5 - - Google Patents
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Description
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CH 681 329 A5 CH 681 329 A5
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Beschreibung description
Die Erfindung betrifft einen Stecker für einen Lichtwellenleiter gemäss dem Oberbegriff von Anspruch 1. Stecker, deren Winkellage relativ zu einem Steckergegenstück positioniert werden kann, sind bereits seit einiger Zeit bekannt und gebräuchlich. The invention relates to a connector for an optical waveguide according to the preamble of claim 1. Connectors, the angular position of which can be positioned relative to a connector counterpart, have been known and used for some time.
Der Zweck dieser Positionierung besteht darin, dass die optimale Lage der beiden aufeinander auszurichtenden Lichtwellenleiter-Enden ermittelt werden kann, und dass diese Lage bei den späteren Steckvorgängen stets beibehalten wird. Trotz der mit den heutigen Herstellungsverfahren erreichbaren sehr hohen Zentrizität des Lichtwellenleiters im Steckerstift lassen sich nämlich geringfügige Toleranzschwankungen nicht vermeiden. Im ungünstigsten Fall können sich Toleranzschwankungen bei einer bestimmten relativen Winkellage der Steckerstifte derart addieren, dass eine untolerierbare Dämpfung bei der Übertragung auftritt. The purpose of this positioning is that the optimal position of the two optical fiber ends to be aligned with one another can be determined, and that this position is always maintained during the subsequent plug-in operations. In spite of the very high centricity of the optical waveguide in the connector pin that can be achieved with today's manufacturing processes, minor tolerance fluctuations cannot be avoided. In the worst case, tolerance fluctuations can add up at a specific relative angular position of the connector pins in such a way that intolerable damping occurs during transmission.
Durch Kawamura und Kashima in «Lasers & Applications», September 1984, S. 57-63, ist ein gat-tungsmässig vergleichbarer Stecker bekannt geworden, bei dem das Positionierelement als Federring ausgebildet ist. Dieser Ring kann in eine umlaufende Nut an einer den Steckerstift umgebenden Fassung eingerastet werden. Unmittelbar hinter dieser Nut ist ein Kragen angeordnet, der in regelmässiger Winkelteilung Aussparungen aufweist. Der Ring hat eine Positionierzunge, die bei eingerastetem Ring wahlweise in eine dieser Aussparungen eingreift. Der Ring ist ausserdem mit einer Führungszunge versehen, die in einen Führungsschlitz am Steckergegenstück eingreift. Je nach der gewählten Positionierung des Rings ist dabei die relative Winkellage des Steckerstifts zum Steckergegenstück stets gleich. Die optimale Position wird vorher durch Messung der geringsten Dämpfung in jeder der möglichen Positionen ermittelt. Kawamura and Kashima in “Lasers & Applications”, September 1984, pp. 57-63, have disclosed a connector of comparable type in which the positioning element is designed as a spring ring. This ring can be snapped into a circumferential groove on a socket surrounding the connector pin. Immediately behind this groove is a collar which has cutouts in a regular angular division. The ring has a positioning tongue, which engages in one of these recesses when the ring is locked. The ring is also provided with a guide tongue which engages in a guide slot on the connector counterpart. Depending on the selected positioning of the ring, the relative angular position of the connector pin to the connector counterpart is always the same. The optimal position is determined beforehand by measuring the lowest damping in each of the possible positions.
Ein Problem kann bei derartigen Steckern dann auftreten, wenn der Steckerstift und damit ggf. auch weitere mit dem Steckerstift fest verbundene Teile einen relativ grossen axialen Weg zurücklegen müssen. Um an der Stirnseite des Steckerstifts eine Übertragung der Lichtwellen zu gewährleisten, müssen die Steckerstifte nämlich axial federnd im Stecker gelagert sein, so dass im eingesteckten Zustand der Steckerstift dauernd einer Federkraft ausgesetzt ist. Darüber hinaus muss der Steckerstift aber auch noch in der Lage sein, Zugkräfte am Lichtwellenleiterkabel aufzunehmen, wobei der benachbarte Steckerstift eine gewisse Nachlaufbewegung ausführt, um eine Unterbrechung der Übertragung zu verhindern. Bei einer derartigen Zugbelastung kann im Extremfall die Druckfeder zu einem kompakten Block zusammengepresst werden. Auch bei diesem maximal möglichen Federweg muss nun jedoch gewährleistet sein, dass das Positionierelement seine Funktion erfüllt bzw. dass das Positionierelement diesen maximal möglichen Federweg nicht behindert. A problem can arise with such plugs when the plug pin and thus possibly also other parts firmly connected to the plug pin have to travel a relatively large axial path. In order to ensure transmission of the light waves on the end face of the connector pin, the connector pins must be axially resiliently mounted in the connector, so that the connector pin is continuously exposed to a spring force when inserted. In addition, the connector pin must also be able to absorb tensile forces on the optical fiber cable, the adjacent connector pin executing a certain caster movement in order to prevent an interruption in the transmission. With such a tensile load, the compression spring can be compressed into a compact block in extreme cases. Even with this maximum possible spring travel, however, it must now be ensured that the positioning element fulfills its function or that the positioning element does not hinder this maximum possible spring travel.
Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, einen Stecker der eingangs genannten Art zu schaffen, bei dem das Positionierelement in jeder möglichen axialen Relativlage des Steckerstifts seine Funktion ohne Behinderung der übrigen Bauteile erfüllt bzw. bei dem der maximale Federweg auch dann zurückgelegt werden kann, wenn das Positionierelement aufgrund bestehender Gegebenheiten am Steckergegenstück den maximalen Federweg nicht nachvollziehen kann. Diese Aufgabe wird erfin-dungsgemäss mit einem Stecker gelöst, der die Merkmale im Anspruch 1 aufweist. It is therefore an object of the invention to provide a connector of the type mentioned, in which the positioning element performs its function in any possible axial relative position of the connector pin without obstructing the other components or in which the maximum travel can also be covered if the positioning element cannot understand the maximum spring travel due to existing conditions on the connector counterpart. This object is achieved according to the invention with a plug that has the features in claim 1.
Die axiale Verschiebbarkeit des Positionierelements ermöglicht es, die axiale Bewegung des Steckerstifts bzw. der mit dem Steckerstift fest verbundenen Teile unabhängig vom Positionierelement auszuführen, ohne dass dabei die relative Winkellage des Steckerstifts verloren geht oder die FunWion des Steckers insgesamt beeinträchtigt wird. Im Extremfall kann daher der maximal mögliche Weg des Steckerstifts grösser sein als der maximal mögliche Weg des Positionierelements. The axial displaceability of the positioning element makes it possible to carry out the axial movement of the plug pin or of the parts firmly connected to the plug pin independently of the positioning element, without the relative angular position of the plug pin being lost or the overall function of the plug being impaired. In extreme cases, the maximum possible path of the connector pin can therefore be greater than the maximum possible path of the positioning element.
Besonders vorteilhaft ist das Positionierelement als ein im wesentlichen rotationssymmetrisches Teil ausgebildet, an dessen Aussenmantel eine Positioniernase angeordnet ist. Dadurch ist eine gleich-massige Führung gewährleistet und ein Verkanten ist weitgehend ausgeschlossen. The positioning element is particularly advantageously designed as an essentially rotationally symmetrical part, on the outer jacket of which a positioning lug is arranged. This ensures uniform guidance and tilting is largely excluded.
Ein besonders einfacher Aufbau des Steckers ergibt sich, wenn der Steckerstift in einer Stiftfassung gehalten ist und wenn das Positionierelement in verschiedenen Positionen drehfest auf die Stiftfassung aufschiebbar ist, wobei der axiale Weg durch ein relativ zum Stift feststehendes Stecker-aussenteil begrenzt ist. Diese Anordnung hat den Vorteil, dass das Positionierelement einfach montiert werden kann und dass keine weiteren Befestigungsmittel erforderlich sind. Die drehfeste Verbindung zwischen Positionierelement und Stiftfassung wird durch wenigstens ein achsparalleles Mitnehmerelement bewirkt, das formschlüssig in mehrere Ausnehmungen an der Stiftfassung bzw. am Positionierelement schiebbar ist. Vorzugsweise werden jedoch mehrere Mitnehmerelemente angeordnet, um eine gleichmässige Führung zu gewährleisten. A particularly simple construction of the plug is obtained if the plug pin is held in a pin socket and if the positioning element can be pushed onto the pin socket in a rotationally fixed manner, the axial path being limited by an outer plug part which is fixed relative to the pin. This arrangement has the advantage that the positioning element can be easily installed and that no further fastening means are required. The rotationally fixed connection between the positioning element and the pin holder is brought about by at least one axially parallel driver element which can be positively pushed into a plurality of recesses on the pin holder or on the positioning element. However, a plurality of driver elements are preferably arranged in order to ensure uniform guidance.
Die Mitnehmerelemente bzw. die Ausnehmungen an der Stiftfassung können am Umfangsbereich einer Nabe angeordnet sein, welche den Steckerstift trägt. Die Mitnehmerelemente liegen dadurch auf einem Durchmesser, der nur wenig grösser ist als der Durchmesser des Steckerstifts, womit ebenfalls die Gefahr einer Verkantung vermieden wird. Schliesslich kann das Positionierelement auch noch einen rohrförmigen Abschnitt aufweisen, der auf dem Steckerstift geführt ist. The driver elements or the recesses on the pin holder can be arranged on the peripheral region of a hub which carries the plug pin. The driver elements are thus on a diameter that is only slightly larger than the diameter of the connector pin, which also avoids the risk of jamming. Finally, the positioning element can also have a tubular section which is guided on the plug pin.
Weitere Vorteile und Einzelmerkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und aus den Zeichnungen. Es zeigen: Further advantages and individual features of the invention result from the following description and from the drawings. Show it:
Fig. 1 einen Querschnitt durch einen erfindungs-gemässen Stecker mit zwei verschiedenen Relativlagen des Steckerstifts, 1 shows a cross section through a connector according to the invention with two different relative positions of the connector pin,
Fig. 2 ein Positionierelement und eine Stiftfassung in perspektivischer Darstellung, 2 shows a positioning element and a pin holder in a perspective view,
Fig. 3 ein abgewandeltes Ausführungsbeispiel eines Positionierelements, 3 shows a modified embodiment of a positioning element,
Fig. 4 zwei Stecker in einem Mittelteil in neutraler Lage, und Fig. 4 two plugs in a central part in a neutral position, and
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Fig. 5 die beiden Stecker gemäss Fig. 4 bei einer einseitigen Zugbelastung am Kabel. Fig. 5 shows the two plugs according to Fig. 4 with a one-sided tensile load on the cable.
Fig. 1 zeigt einen Stecker 1 mit einem Steckerstift 3, in welchem auf an sich bekannte Weise ein hier nicht näher dargestellter Lichtwellenleiter fixiert ist. Das Lichtwellenleiterkabel 2 ist mit dem Steckerstift 1 shows a plug 1 with a plug pin 3, in which an optical waveguide (not shown here) is fixed in a manner known per se. The fiber optic cable 2 is with the connector pin
3 z.B. durch Verkleben fest verbunden, so dass eine Zugkraft am Kabel ausserhalb des Steckers auf den Steckerstift übertragen wird. Der Steckerstift 3 ist fest mit einer Stiftfassung 5 verbunden, die auch das Lichtwellenleiterkabel 2 noch über eine bestimmte Länge aufnimmt. Die Stiftfassung 5 hat eine Nabe 10, an deren Aussenumfang insgesamt 6 axial verlaufende Ausnehmungen 12 in regelmässiger Winkelteilung angeordnet sind. Die Nabe 10 wird durch einen umlaufenden Kragen 11 abgeschlossen. 3 e.g. firmly connected by gluing, so that a tensile force on the cable outside the connector is transmitted to the connector pin. The plug pin 3 is firmly connected to a pin socket 5, which also receives the optical fiber cable 2 over a certain length. The pin holder 5 has a hub 10, on the outer circumference of which a total of 6 axially extending recesses 12 are arranged in a regular angular division. The hub 10 is closed by a circumferential collar 11.
Wie aus Fig. 2 etwas besser ersichtlich ist, besteht das Positionierelement 4 aus einem im wesentlichen rotationssymmetrischen Teil mit insgesamt sechs Mitnehmerelementen 13, die ebenfalls axial verlaufen und die formschlüssig in die Ausnehmungen 12 an der Stiftfassung einschiebbar sind. Das Positionierelement hat ausserdem einen rohrförmi-gen Abschnitt 14, an dessen Aussenmantel eine Positioniernase 15 am äussersten Ende angeordnet ist. Ersichtlicherweise kann das Positionierelement As can be seen somewhat better from FIG. 2, the positioning element 4 consists of an essentially rotationally symmetrical part with a total of six driver elements 13, which likewise run axially and which can be inserted in a positive manner into the recesses 12 on the pin holder. The positioning element also has a tubular section 14, on the outer jacket of which a positioning lug 15 is arranged at the outermost end. Obviously, the positioning element
4 in sechs verschiedenen Positionen auf die Stiftfassung 5 aufgeschoben werden. Diese Funktion wäre auch gewährleistet, wenn das Positionierelement nur ein einziges Mitnehmerelement oder zwei einander diametral gegenüberliegende Mitnehmerelemente aufweisen würde. 4 can be pushed onto the socket 5 in six different positions. This function would also be ensured if the positioning element had only a single driver element or two driver elements diametrically opposite one another.
Selbstverständlich können die Mitnehmerelemente auch an der Stiftfassung und die Ausnehmungen am Positionierelement angeordnet sein. Je nach Anwendungsfall sind ausserdem verschiedene Abwandlungen möglich. So zeigt z.B. Fig. 3 ein Positionierelement, bei dem die Mitnehmerelemente 13 von einem Aussenmantel 19 umgeben sind. Dabei entsteht praktisch eine Keilwellen-/Keilnaben-Verbin-dung. Auch eine Kerbverzahnung mit axial verlaufenden Zahnflanken wäre ohne weiteres denkbar und insbesondere dann vorteilhaft, wenn eine besonders kleine Winkelteilung gewünscht wird. Of course, the driver elements can also be arranged on the pin holder and the recesses on the positioning element. Depending on the application, various modifications are also possible. For example, Fig. 3 shows a positioning element in which the driver elements 13 are surrounded by an outer jacket 19. This practically creates a spline / spline hub connection. A serration with axially extending tooth flanks would also be easily conceivable and particularly advantageous if a particularly small angular pitch is desired.
Das Positionierelement 4 wird durch eine Überwurfmutter 8 festgehalten, die an ihrem Innenmantel eine umlaufende Begrenzungsschulter 16 aufweist. Die Überwurfmutter wird auf einen Knickschutz 7 aufgeschraubt, der einen Gewindeschaft 9 aufweist. Zwischen dem Gewindeschaft 9 und dem Kragen 11 der Stiftfassung 5 ist eine Schraubenfeder 6 angeordnet, welche eine Vorspannkraft auf den Steckerstift 3 ausübt. Dabei liegt das Positionierelement 4 an der umlaufenden Begrenzungsschulter 16 an und es wird gleichzeitig vollständig auf die Stiftfassung 5 aufgeschoben. The positioning element 4 is held in place by a union nut 8, which has a circumferential limiting shoulder 16 on its inner jacket. The union nut is screwed onto an anti-kink protection 7, which has a threaded shaft 9. Between the threaded shaft 9 and the collar 11 of the pin holder 5, a helical spring 6 is arranged, which exerts a prestressing force on the plug pin 3. The positioning element 4 lies against the circumferential limiting shoulder 16 and at the same time it is pushed completely onto the pin holder 5.
Diese Lage ist in der oberen Hälfte von Fig. 1 dargestellt. Das Mass A entspricht dabei der maximal möglichen Entspannung der Feder. Damit bei der Montage die Positioniernase 15 durchgeführt werden kann, weist die Begrenzungsschulter 16 eine Aussparung 17 auf, die geringfügig grösser ist als die Positioniemase 15. Am Innengewinde 18 kann die This position is shown in the upper half of FIG. 1. Dimension A corresponds to the maximum possible relaxation of the spring. So that the positioning lug 15 can be carried out during assembly, the limiting shoulder 16 has a recess 17 which is slightly larger than the positioning lug 15
Überwurfmutter 8 auf ein Steckergegenstück aufgeschraubt werden. Union nut 8 to be screwed onto a connector counterpart.
Die untere Hälfte der Fig. 1 zeigt die Relativlage des Steckerstifts 3 im eingesteckten Zustand. Die Schraubenfeder 6 wird dabei auf das Mass B zu-sammengepresst, wobei der zurückgelegte Weg C der virtuellen Überdeckung des Steckerstifts mit dem Steckergegenstück im eingesteckten Zustand entspricht. Die Anordnung der Positioniernase 15 muss derart gewählt werden, dass in diesem Zustand die Positioniernase nicht in die Aussparung 17 zurückgeschoben werden kann. AndernfaJIs könnte nämlich die Aufschraubbewegung der Überwurfmutter 8 blockiert werden. The lower half of Fig. 1 shows the relative position of the connector pin 3 in the inserted state. The coil spring 6 is pressed together to the dimension B, the distance C corresponding to the virtual overlap of the plug pin with the plug counterpart in the inserted state. The arrangement of the positioning lug 15 must be selected such that the positioning lug cannot be pushed back into the recess 17 in this state. Otherwise, the screwing-on movement of the union nut 8 could be blocked.
Der Hauptaspekt der Erfindung ist aus den Fig. 4 und 5 ersichtlich, welche zwei erfindungsgemässe Stecker 1 und 1' zeigen, die in ein als Steckbuchse dienendes Mittelteil 20 eingesteckt sind. Das Mittelteil hat wenigstens an seinen beiden Enden ein Aussengewinde 21, auf das die Überwurfmuttern der Stecker aufgeschraubt werden können. Das Mittelteil 20 könnte z.B. an der Gehäusewand eines Gerätes befestigt sein, wie dies per se bereits bekannt ist. The main aspect of the invention can be seen from FIGS. 4 and 5, which show two connectors 1 and 1 'according to the invention, which are inserted into a central part 20 serving as a socket. The middle part has at least at its two ends an external thread 21, onto which the union nuts of the plugs can be screwed. The middle part 20 could e.g. be attached to the housing wall of a device, as is already known per se.
Das Mittelteil 20 hat an beiden Enden einen Führungsschlitz 22 zur Aufnahme der Positioniernase 15 des jeweiligen Steckers. Das Mittelteil kann beispielsweise nach der bereits stark verbreiteten DIN-Norm 47 256 ausgebildet sein. Die Länge J und die Breite des Führungsschlitzes ist gemäss dieser DIN-Norm genau definiert. Wird nun ein erfin-dungsgemässer Stecker in ein derartiges Mittelteil 20 eingesteckt, so ist die Länge J des Führungsschlitzes 22 kleiner als der maximal mögliche Weg, den die Positioniernase 15 zurücklegen könnte. The middle part 20 has a guide slot 22 at both ends for receiving the positioning lug 15 of the respective plug. The middle part can be designed, for example, according to the already widely used DIN standard 47 256. The length J and the width of the guide slot are precisely defined in accordance with this DIN standard. If a plug according to the invention is now inserted into such a middle part 20, the length J of the guide slot 22 is smaller than the maximum possible path that the positioning lug 15 could cover.
Fig. 4 zeigt die geschlossene Steckverbindung im unbelasteten Zustand. Bei beiden Steckern 1 und 1' ist das Mass B etwa gleich und die Stirnseiten der Steckerstifte treffen sich auf einer neutralen Kontaktebene 23. Bei voll aufgeschraubter Überwurfmutter 8 liegt das Mittelteil 20 an der Begrenzungsschulter 16 an. Die Positioniernasen der beiden Positionierelemente liegen beide etwa in der vorderen Hälfte der beiden Führungsschlitze. Fig. 4 shows the closed connector in the unloaded state. In the case of both plugs 1 and 1 ', the dimension B is approximately the same and the end faces of the plug pins meet on a neutral contact plane 23. When the union nut 8 is fully screwed on, the middle part 20 lies against the limiting shoulder 16. The positioning lugs of the two positioning elements are both approximately in the front half of the two guide slots.
Wird nun am Stecker 1' eine Zugkraft in Pfeilrichtung X auf das Lichtwellenleiterkabel ausgeübt, so kann eine Situation eintreten, wie sie in Fig. 5 dargestellt ist. Die Schraubenfeder des Steckers 1' wird auf ihre Blocklänge F zusammengepresst, während die Schraubenfeder des Steckers 1 bewirkt, dass der Steckerstift 3 eine Nachlaufbewegung ausübt. Die Kontaktebene an den Stirnseiten verschiebt sich dabei aus der neutralen Lage 23 nach rechts. Die Schraubenfeder des Steckers 1 entspannt sich bis auf das Mass D, das geringfügig kleiner ist als das Mass A gemäss Fig. 1. Dabei besteht noch eine minimale Nachlaufreserve E, bevor das Positionierelement 4 am umlaufenden Kragen 11 ansteht. If a pulling force is now exerted on the optical waveguide cable at the connector 1 'in the direction of arrow X, a situation can occur as shown in FIG. 5. The coil spring of the connector 1 'is compressed to its block length F, while the coil spring of the connector 1 causes the connector pin 3 to perform a trailing movement. The contact plane on the end faces moves from the neutral position 23 to the right. The coil spring of the plug 1 relaxes to the dimension D, which is slightly smaller than the dimension A according to FIG. 1. There is still a minimal run-up reserve E before the positioning element 4 is in contact with the circumferential collar 11.
Beim Stecker 1' sind theoretisch verschiedene Positionen des Positionierelements 4 denkbar. Bei der dargestellten Version steht die Positioniernase 15' an der umlaufenden Begrenzungsschulter 16' an, während sich die Stiftfassung 5' noch etwas weiter bis auf die Blocklänge F zurückbewegen kann. Dabei überdecken sich die Mitnehmerelemen- Different positions of the positioning element 4 are theoretically conceivable for the plug 1 '. In the version shown, the positioning lug 15 ′ is in contact with the circumferential limiting shoulder 16 ′, while the pin holder 5 ′ can move back a little further to the block length F. The driver elements overlap
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te 13' und die Ausnehmungen 12' um das Mass G. Ist die Positioniemase 15' zufällig in einer Position, in der sie deckungsgleich mit der Aussparung 17 (hier nicht dargestellt) zusammenfällt, so könnte die Positioniemase in die Aussparung eingreifen und zusammen mit dem Steckerstift den vollen Federweg zurücklegen. te 13 'and the recesses 12' around the dimension G. If the positioning nose 15 'happens to be in a position in which it coincides with the recess 17 (not shown here), the positioning nose could engage in the recess and together with the Cover the plug pin with the full travel.
Alternativ könnte das Positionierelement 4' aber auch in seiner äussersten Lage verbleiben, wie dies durch strichpunktierte Linien angedeutet ist. Die Überdeckung zwischen den Mitnehmerelementen 13' und den Ausnehmungen 12' ist durch das Mass H angedeutet, das wesentlich kleiner ist als das Mass G. Diese Überdeckung genügt jedoch immer noch, um die mit dem Positionierelement gewünschte Verdrehsicherung zu gewährleisten. Lässt die Zugspannung am Kabel des Steckers V nach, so kehren die Steckerstifte wieder in die Position gemäss Fig. 4 zurück. Ersichtlicherweise greifen die Positionierelemente in jeder möglichen axialen Lage der Bauteile in die zugehörigen Stiftfassungen, was eine vielseitige Kombinierbarkeit der erfindungsge-mässen Stecker mit anderen Steckerelementen ergibt. Die Stiftfassungen und die Positionierelemente können aus einem Kunststoffmaterial gefertigt sein, was eine einfache und preiswerte Herstellung in einem Spritzgusswerkzeug ermöglicht. Bei besonders hohen Präzisionsanforderungen könnten diese Teile natürlich auch aus Metall gefertigt werden. Alternatively, the positioning element 4 'could also remain in its outermost position, as is indicated by dash-dotted lines. The overlap between the driver elements 13 'and the recesses 12' is indicated by the dimension H, which is significantly smaller than the dimension G. This overlap is still sufficient, however, to ensure the anti-rotation protection desired with the positioning element. If the tension on the cable of connector V decreases, the connector pins return to the position shown in FIG. 4. Obviously, the positioning elements engage in the associated pin sockets in every possible axial position of the components, which results in a versatile combination of the connectors according to the invention with other connector elements. The pin sockets and the positioning elements can be made of a plastic material, which enables simple and inexpensive production in an injection mold. With particularly high precision requirements, these parts could of course also be made of metal.
Claims (12)
Priority Applications (2)
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PL | Patent ceased |