CN103178389A - 用于机器人的插头和插塞连接装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种插座侧的插头（B）或者一种触针侧的插头（S），尤其是用于将工具与机器人手进行电连接的工具更换系统，其包括用于固定在机器人臂或者工具上的插头外壳（1、2）。所述插头外壳（1、2）包括至少一个接触室（10、20）和至少一个容纳室（50、60），所述容纳室（50、60）基本上设置在所述接触室（10、20）上方。在所述至少一个接触室（10、20）中能够设置有连接模块（30），所述连接模块（30）具有用于连接在至少一个第一外围设备，尤其是电缆上的导电元件（7、70、71、72）。在所述至少一个容纳室（50、60）中能够设置有磨损模块（31），所述磨损模块（31）具有用于与第二外围设备，尤其是互补的插头相连接的导电元件（7、70、71、72）。所述连接模块（30）的导电元件（7、70、71、72）能够与所述磨损模块（31）的导电元件（7、70、71、72）相连接。

Description

用于机器人的插头和插塞连接装置
本申请是申请日为2008年10月16日、申请号为200880115373.6、发明名称为“用于机器人的插头和插塞连接”的专利申请的分案申请。
技术领域
本发明涉及一种根据权利要求1或者28的前序部分所述的特征的插头或者插塞连接装置，尤其是用于将工具与机器人手进行连接的工具更换系统。
背景技术
由现有技术已知用于将工具与机器人或者机器人臂的手相连接的插塞连接装置。这种机器人例如应用在汽车工业的制造设备中。典型地，这种机器人包括机器人臂，该机器人臂的前面的远离机座的端部称为机器人手。机器人手用于接收工具更换系统。通常，工具更换系统包括至少两个元件，即供电侧和终端侧，该供电侧与机器人手固定连接并且因此也称为机器人侧，该终端侧在工具侧上与工具固定联接。工具更换元件包括机械的耦联机构或者模块和供应能量的耦联机构，该机械的耦联机构用于以机械的方式接收工具，该供应能量的耦联机构用于为工具供应能量。
供应能量的耦联装置例如为插塞连接装置，该插塞连接装置与自动的插塞过程相关联。通过所述插塞连接装置，工具由外围装置来提供控制信号和电功率。对于插塞连接装置的机械的和电的要求是极其高的和极其复杂的。
因为机器人在流水线上典型地可以连续执行多个操作，这使得一次或者多次工具更换是必要的。因此，工具更换的数量形成了对插塞连接的阻碍。在工具或者机器人的整个工作寿命期间要执行很大数量的插塞循环，这通常为百万级。
另外的问题是各个电连接之间的串扰（Crosstalk）。尤其是，控制信号对于这种串扰极其敏感。在现有技术的插塞连接装置中，用于传递功率的插头因此总是设置为在空间上远远与用于传递信号的插头分开。由此，插头的环绕工具更换元件的包络圈是极其大的。此外，如果例如多个不同的工具相耦联，所述问题更加严重。因此限制了机器人的活动自由。
发明内容
以所述现有技术为出发点，本发明的目的是提供一种插塞连接装置，该插塞连接装置克服了现有技术的缺点。尤其是提出以下目的，即缩小环绕耦联位置的包络圈。此外，以尽可能简单的方法和方式更换整个插塞连接装置的各个连接通道。此外，插塞连接装置如此构造，使得所述插塞连接装置相对于机械影响和负载为耐用的。
所述目的通过权利要求1的特征实现了一种根据权利要求1的前序部分的特征的插头。本发明的有利的构造在从属权利要求中给出。
相应地，插座侧的插头或者触针侧的插头尤其是用于将工具与机器人手进行电连接的工具更换系统并且包括用于固定在机器人臂或者工具上的插头外壳。插头外壳包括至少一个接触室和至少一个基本上设置在接触室上方的容纳室。在至少一个接触室中能够设置有连接模块，所述连接模块具有用于连接在至少一个第一外围装置，尤其是电缆上的导电元件。在至少一个容纳室中，能够设置有磨损模块，所述磨损模块具有用于与第二外围装置，尤其是互补的插头连接的导电元件。连接模块的导电元件能够与磨损模块的导电元件相连接。
各个磨损模块和连接模块能够单独地更换。由此能够快速地和有效地排除故障。
在插座侧的插头中，插头的磨损模块中的导电元件最好为导电的插座元件。
在触针侧的插头中，插头的磨损模块中的导电元件最好为导电的触针元件。
通过插座元件和触针元件能够将两个磨损模块彼此相互连接。插座元件与和其相关联的连接元件相连接并且触针元件与和其相关联的连接元件相连接。由此产生了多层结构的构造方式，该构造方式中每个插头，即每个插座侧和每个插座侧分别包括连接元件和磨损元件。
容纳室最好设置在与插头外壳分开构造的框架元件中。框架元件能够与插头外壳相连接。
由于框架元件中的磨损模块的布置方式，所有的磨损元件能够在工作步骤中与插头外壳分开。在修理时这则是非常有利的，因为所述修理能够快速地进行。
导电元件最好在连接模块中具有用于与外围装置相连接的第一侧和用于与磨损模块的导电元件相连接的第二侧。第一外围装置例如为电缆，该电缆与信号发射器、功率部件等相连接。
连接模块和磨损模块最好由弹性的和/或电绝缘的材料组成。由此能够在没有工具的情况下将连接模块和磨损模块插入相应的室中。此外，插头的位置误差或者角度误差能够在建立接触时进行补偿。此外通过相应的模块能够引导多个具有不同的电势的电连接。
连接模块和磨损模块最好具有用于容纳导电元件的通孔。
连接模块中的导电元件最好能够与磨损模块中的导电元件通过插塞连接相连接。由此能够将磨损模块以极其简单的方法和方式与连接模块分开。
用于插头的插座侧和触针侧的连接模块基本上以相同的方式构成。换句话说也就是必须提供仅一种连接模块，该连接模块则能够用于插座侧的插头中和触针侧的插头中。
连接模块中的开口的孔构造最好与相应的磨损模块中的开口的孔构造相同。
接触室最好包括用于引导连接模块的引导元件和/或用于卡锁连接模块的卡锁元件。由此，连接模块能够以极其简单的方法和方式插入且卡锁在接触室中。卡锁元件最好为自锁的。
容纳室最好包括用于卡锁磨损模块的卡锁元件。
将连接模块插入插头外壳中的插入方向相对于将磨损模块插入插头外壳或者框架元件中的插入方向最好为成角度的，尤其是垂直的。
在连接模块和接触室之间和/或在磨损模块和容纳室之间最好存在侧面的间隙，其中侧面的间隙在每侧上最好在0.25mm和0.5mm之间。由此能够在将插头与另一个插头连接时补偿角度误差和位置误差。
第一外围装置最好为电缆，该电缆经过开口和/或通道从插头引出。
此外应当提供插塞连接，该插塞连接使得能够传输控制信号和电功率用于驱动电驱动器。
接触室的表面最好设有导电的涂层，其中各个接触室的涂层彼此相互电隔离和/或彼此相互电连接。特别优选地，导电的涂层为金属涂层。导电的涂层用于屏蔽接触室，其中能够阻止设在各个室中的模块之间的串扰。
插座侧的电缆的屏蔽层最好能够与导电元件相连接并且触针侧的电缆的屏蔽层最好能够与导电元件相连接，使得通过导电元件能够将屏蔽层从触针侧引导到插座侧。
一种用于装配根据前述权利要求的插头的方法，其特征在于，首先给连接模块安装导电元件，该导电元件与第一外围装置相连接，尤其是电缆，并且给磨损模块安装导电元件，以及随后将连接模块设置在接触室中并且将磨损模块设置在容纳室中。
此外，该方法最好包括，将磨损模块设置在框架元件中的容纳室中并且随后将框架元件与相应的插头外壳相连接。
通过根据本发明的方法能够以特别有效的方法和方式将根据本发明的插头彼此相互连接。
此外给出一种根据本发明的插塞连接装置，尤其是用于建立机器人手和工具之间的电接触，所述插塞连接装置包括插座侧的插头和触针侧的插头。
其它有利的实施形式在从属权利要求中表明。
附图说明
接下来根据附图示例性地详细描述本发明。其示出：
图1a示出根据本发明的插头的触针侧的立体图；
图1b示出根据本发明的插头的插座侧的立体图；
图2示出根据图1a的触针侧的立体分解图；
图3示出根据本发明的插头的触针侧或者插座侧的俯视图；
图4a示出沿着图3的剖切线4a-4a的剖面图，其中触针侧与插座侧相接合；
图4b示出沿着图3的剖切线4b-4b的剖面图，其中触针侧与插座侧相接合；
图4c示出沿着图3的剖切线4c-4c的剖面图，其中在这里示出触针侧；
图4d示出沿着图3的剖切线4d-4d的剖面图，其中在这里示出插座侧；
图5示出根据本发明装配的插头的侧视图；
图6示出带有连接模块的插头的立体图；
图7示出图6的立体分解图；
图8示出带有一个连接模块的插头和带有四个连接模块的插头的组合的立体图。
具体实施方式
参照附图描述可能的实施例。附图和说明书示出优选的实施例并且不能视为限制由权利要求限定的本发明。
图1a示出根据本发明的插头的触针侧S的立体图并且图1b示出根据本发明的插头的插座侧B的立体图。触针侧S理解为插头的一侧，在该插头中在平面上突出的导电的接触件构成为插头。俗话讲，触针侧也称为“公的”或者“阳的”。插座侧B理解为插头的一侧，在该插头中导电的接触元件构成为插座并且基本上完全由绝缘材料包围。俗话讲，插座侧也称为“母的”或者“阴的”。触针侧的插头S能够与插座侧的插头B通过机械连接来进行导电连接。换句话说，根据本发明的触针侧S的插头和根据本发明的插座侧B的插头提供了导电的插塞连接。
不仅触针侧的插头S而且插座侧的插头B各包括一体的插头外壳1和框架元件5、6。插座侧B的插头外壳1构成为与触针侧S的的插头外壳1基本上相同。插头外壳1包括至少一个接触室10并且框架元件5、6包括至少一个容纳室50、60。框架元件5、6能够与插头外壳1相连接，其中至少一个容纳室50、60基本上设在至少一个接触室10、20上。所述相叠设置换句话说也称为对齐设置。插头外壳1和框架元件5、6最好由塑料组成。为了制造，最好使用压力铸造法。同样能够考虑其它方法。
此外，根据本发明的插头包括插头模块3，该插头模块3用于在触针侧S和插座侧B之间建立导电的接触。插头模块设置用于不同的应用。插头模块3基本上包括连接模块30和磨损模块31、32。连接模块30由插头外壳1容纳并且磨损模块31、32由框架元件5、6容纳。触针侧S的连接模块30最好构成为与插座侧B的磨损模块32不同。连接模块30和磨损模块31、32由不导电的材料构成，最好由橡胶状的塑料构成，如弹性体。连接模块30最好由比磨损模块31、32更软的塑料组成。
连接模块30和磨损模块31、32包括用于容纳导电元件7的开口303、313、323。开口303、313、323设置为彼此相互隔开，因此设在相邻的开口303、313、323中的导电元件7彼此之间电绝缘。此外，开口303、313、323完全穿过相应的模块30、31、32。因此，每个开口303、313、323能够相应地传递电信号（例如控制信号）或者相位（电功率）。这就是说，每个插头模块3能够传递多个电信号或者相位。连接模块30和磨损模块31、32在开口303、313、323的方向上具有基本上相同的外部形状。尤其是连接模块30的开口303以与磨损模块的开口313、323共线的方式延伸。
插头模块3例如能够构造为用于传递控制数据的数据模块或者构造为用于传递电功率的伺服模块。数据模块具有例如23个单独的触针并且在250V/16A的范围内传递信号。也能够考虑更大或者更小的电压/电流。伺服模块具有例如三至四个用于传递最大690V/32A的触针再加上两个用于穿过屏蔽层的触针。作为第三个例子在这里还提到带有例如称为超5类网络线（Cat5e）的屏蔽的ProfiNet-模块，该模块用于传递总线信号。
为了建立导电接触，不仅连接模块30而且磨损模块31、32分别对于每个信号/相位分别包括一个导电元件7。两个模块的导电元件7能够通过插塞连接以机械的方式彼此相互连接，使得能够建立设置在连接模块30中的导电元件7和设置在磨损模块31、32中的导电元件7之间的导电接触。设置在连接模块30中的导电元件7能够连接于至少一个第一外围设备，例如焊接连接或者压接连接于电缆或者电缆束。第一外围装置可以理解为例如功率调节器、信号发射器、计算机、工具或者类似的装置，所述装置设置在机器人侧或者工具侧。设置在磨损模块31、32中的导电元件7用于连接第二外围装置。作为第二外围装置在这种情况下理解为互补的插头。这就是说，在这种情况下如果两个插头彼此相互连接，插头侧S的磨损模块31设置为与插座侧B的磨损模块32相对并且彼此之间在接触的状态下以平面的方式彼此相对。
在根据图1a和1b的两个实施例中，磨损元件31、32的不同之处在于，触针侧S的磨损元件31具有比插座侧B的磨损元件32更小的高度。
图2示出根据图1a的触针侧S的立体分解图，其中导电元件构成为触针。所有借助于图2描述的特征也能够类似地应用于插座侧B，其中插座侧B的导电元件构成为插座。在所述实施例中示出的插座外壳1包括三个接触室10，该接触室10并排着设成一行。此外，插头外壳包括另一个容纳室10＇，该接触室10＇设置在所述行的后面。接触室10、10＇用于容纳插头模块3的连接模块30、30＇。设在接触室10、10＇下的通道15用于引出连接在连接模块30、30＇上的电缆。由于接触室的布置结构的原因缩小了插头的包络圈。此外，接触室能够针对不同的应用灵活地设置不同的插头模块。
三个设成一行的连接模块30能够沿着箭头方向E被插入位于插头外壳1中的相应的接触室10中。接触室10由侧壁103限定。侧壁103设有例如肋的引导元件100，从插入方向E来看该侧壁103在左侧和右侧上限定接触室10。连接模块30被引向位于接触室10中的所述引导元件100上。为此，连接元件30包括引导槽302，例如凹部或者凹处，该引导槽302设置为与接触室10中的引导元件100互补，使得接触室10的引导元件100能够接合或者配合在引导槽302中。
此外，接触室10包括用于将连接模块30卡锁在接触室10中的卡锁元件101。为此，连接模块30具有凹槽301，一旦连接模块位于端部位置中，带有卡锁突出部的卡锁元件101就接合在该凹槽301中。由于卡锁元件101的构造的原因，所述卡锁元件101能够借助于工具（螺丝刀）操作或者手动操作，使得连接模块30再次解锁并且从接触室10移除。为此必须首先将框架元件5、6从插头外壳1分离，使得提供经过开口16到卡锁元件的通道。因此，各个元件，尤其是与电缆相连接的连接元件可以与电缆一道以简单的方法和方式进行更换。
箭头K标出了电缆的连接，该电缆将连接模块30的导电元件与第一外围装置连接。这就是说，电缆能够与连接模块30预先装配并且然后以简单的方法和方式通过开口13且借助于引导元件100插入接触室10中。电缆然后设在通道15中并且通过开口13从插头外壳中引出。所述预先装配的优点是，例如在电缆破损的情况下或者在电缆中故障的情况下能够将带有电缆的连接模块30快速更换。由此能够减少在电缆损坏的情况下制造设备的停工时间，而没有浪费用于将新电缆连接在连接模块30上的宝贵时间。插头能够以有效的方式和方式来修复，因为损坏的部件（例如连接模块或者磨损模块）可以简单地更换并且不必在插头上进行成本高的焊接工作。电缆K通过导电连接与设在连接模块30中的导电元件相连接，所述导电连接对于本领域的专业人员是已知的。尤其是能够使用焊接连接或者压接连接。
预先装配具有更大的优点，因为所述预先装配能够不依赖于插头而完成。连接模块能够例如在实验室中或者在车间中连接在电缆上。因此，在生产线上必须仅将连接模块30插入插头中。取消了在生产线中例如通过焊接过程来连接电缆。
插头外壳的开口13能够例如通过盖子封闭，其中电缆经过盖子中的开口从插头外壳1中引出。
连接模块30＇垂直于插入方向E，这就是说从上面，插入接触室10中。连接模块30＇同样已经与电缆预先装配。与连接模块30＇相连接的电缆能够通过开口14从插头外壳1中引出。为此，电缆在与连接模块30＇相连接的端部上没有插头或者类似物。可替代地，连接模块30＇也能够沿着插入方向E经过设置在接触室10＇之前的接触室10被插入。在此，电缆经过通道15从插头外壳1中引出。接触室10＇同样包括引导元件100和卡锁元件101，其中在这里接触室10＇的侧壁103同样能够称为引导元件。如从图2得知，所有的连接元件30和30＇基本上以相同的方式构造。因此，能够以敏捷的和快速的方法和方式改变插塞位置。例如可以考虑，将未设在上述的行中的连接模块30＇与设在上述的行中的连接模块30交换并且反之亦然。
图2示出触针侧S的框架元件5。触针侧S的框架元件5然而还能够与插座侧B的框架元件6交换，因为插头外壳1以类似的方式装有基本上用于触针侧S和用于插座侧B的连接模块30。框架元件5包括支撑元件51和多个穿过支撑元件51的容纳元件50。支撑元件51基本上用于将框架元件5固定在插头外壳1上。容纳元件50用于容纳磨损模块31，该磨损模块31沿着插入方向F被插入接触室50中。在本实施例中类似于插头外壳1设有三个并排成一行的容纳室50和单个容纳室50＇，该容纳室50＇以偏离于所述行的方式设置在所述行的后面。容纳室50基本上由侧壁52a、52b限定。在此，侧壁52a、52b包括上面的侧壁区域52a和下面的侧壁区域52b，所述上面的侧壁区域52a从支撑元件51向上（假若与插头外壳相连接时远离插头外壳1）延伸，所述下面的侧壁区域52b从支撑元件51向下（在插头外壳1的方向上）延伸。下面的侧壁区域52b在装配的状态下通过开口16接合在插头外壳1中。
此外，容纳室50包括卡锁元件53，该卡锁元件53优选构造成容纳室50中的环形肋。磨损模块31优选包括环形的凹槽310，该环形凹槽310也能够称为凹部。如在图2中得知，将磨损模块31从上面插入容纳室50中并且然后借助于卡锁元件53和环形凹槽310以自锁的方式卡锁。由于磨损模块31的弹性的原因能够将所述磨损模块31不费力地插入容纳室50中并且卡锁。磨损模块最好在插入到容纳室50中之前设有导电元件7。
在装配的状态下，容纳室50的部分区域，在这里为下面的侧壁区域52b伸入位于插头外壳1中的互补的开口或者台阶16中。由此实现了框架元件5相对于插头外壳1的定中心。
用于容纳插座侧B的磨损模块32的框架元件6基本上相同地构造，其中附图标记以数字6开头。
图3示出从上面看根据本发明的插头，并且用于阐明在图4a、4b、4c和4d中示出的剖面图的剖面的位置。
图4a示出沿着图3的剖切线4a-4a的剖面图。在此，触针侧的插头S与插座侧的插头B相连接。
剖面图阐明了带有连接模块30和磨损模块31、32的插头模块3的布置结构。导电元件在所述附图中未示出，为此可以参照附图4b。在图4a中能够得知，连接模块30通过引导件11被引入接触室10中。此外示出通道15，通过该通道15电缆能够离开插头体部1以便与外围装置相连接。连接模块30相应地由插头外壳1的接触室10容纳。
连接模块30以及磨损模块31在本实施例中基本上构成为长方体形。在此，开口303、313、323延伸经过所述长方体形的体部，其中开口303、313、323用于容纳导电元件7（后面称为触针元件70、插座元件71和连接元件72）。此外，开口303、313、323具有凹槽（凹口，凹部），并且触针元件70、插座元件71和连接元件72具有与凹槽（凹口，凹部）互补的突起，该突起与凹槽相结合。可替代地，凹槽也能够设置在触针元件70、插座元件71和连接元件72上并且突起设置在开口303、313、323中。
同样在剖面图中示出，框架元件5包括用于触针侧S的磨损模块31。在常见的形式中可以说框架元件5、6容纳磨损元件31、32。此外，在这里示出以下事实，磨损模块31的上表面311完全设在框架元件5中。
用于插座侧B的磨损模块32设在框架元件6中。
所述剖面图清楚地示出，带有接触室10以及插座侧B和插头侧S的连接模块30的插头外壳1以基本上相同的方式构造成。插头侧S和插座侧B之间不同之处相应地基本上在于用于触针侧S的磨损模块31的构造和用于插座侧32的磨损模块32的构造，以及两个框架元件5和6。
在根据图4a的本实施例中，框架元件5、6的部分，即侧壁52b、62b，伸入插头外壳1中，所述侧壁52b、62b从支撑元件51、61在插头外壳1的方向上延伸。同样示出，侧壁52a、62a的远离插头外壳1延伸的部分如此构成，使得框架元件5的侧壁52a伸入框架元件6的侧边62a中。通过所述的一个伸入另一个的侧壁52a、62a彼此相对地以机械的方式引导触针侧和插座侧的两个插头。
可选地，框架元件5、6在下部的侧壁52的区域中具有环形凹部56，该环形凹部56能够容纳密封件8（例如O形密封圈）。密封件8将框架元件5、6在与插头外壳1相对的所述区域中密封并且同时用于良好的定中心。
图4b基本上用于阐明触针侧S和插座侧B之间的导电接触。设在触针侧S的磨损元件31中的导电元件在这里称为导电的触针元件70。设在磨损元件31中的导电元件在这里称为导电的插座元件71。设在两个连接模块30中的导电元件称为导电的连接元件72。
连接元件72基本上构造为圆柱形并且在圆柱形的表面上具有卡锁元件720，通过该卡锁元件720能够将连接元件72卡锁在位于连接模块30的相应开口中的互补元件中。在面向磨损模块31、32的一侧上，连接元件72包括圆柱形开口721，还称为盲孔，其用于容纳触针元件70或者插座元件71的触针或者轴颈，所述触针元件70或者插座元件71相对于连接元件73设置在磨损模块31、32中。换句话说也就是，触针元件70或者插座元件71的圆柱形部分伸入盲孔721中。在面向通道15的一侧上，连接元件72包括连接位置722，在该连接位置上连接有上述的电缆的铰合线。
此外，在可替代的实施形式中能够考虑的是，连接元件72没有构成圆柱形开口721，而是构成圆柱形轴颈。在此将触针元件70或者插座元件71在相应的部分中构造有盲孔。这就是说，连接元件72与触针元件70之间或者连接元件72与插座元件71之间的连接的结构也能够互换。
触针元件70同样基本上构造为圆柱形并且还具有卡锁元件700，通过该卡锁元件700能够将触针元件70卡锁在位于磨损模块31的开口中的互补元件中。触针元件70的长度大于磨损元件31的高度，这就是说在卡锁的状态下触针元件70在两侧伸出磨损模块31。在面向连接模块30的一侧上，触针元件70构造有圆柱形构造的接触部分701。接触部分701伸入连接元件72的圆柱形开口721中。由此提供连接元件72和触针元件70之间的电接触。在面向插座侧B的一侧上，触针元件70具有同样为圆柱形构造的接触部分702。接触部分702用于与插座元件71的导电连接。
插座元件71在与连接元件72相接合的区域中基本上构成为与触针元件70相同。在面向触针侧S的磨损元件31的区域中，插座元件71包括圆柱形开口710（例如盲孔），该圆柱形开口710用于容纳触针元件70的接触部分702。插座元件71同样如此构造，使得其相对于触针侧S没有从磨损模块31中伸出。
在将框架元件5、6与插头外壳装配时，连接元件72与相应的插座元件71或者触针元件70导电连接。一旦触针侧S和插座侧B的两个插头彼此相互连接，插座侧B的插座元件71与触针侧S的触针元件70彼此相互导电连接。
插座侧B的插头与触针侧S的插头的连接方向沿着方向F进行，该方向F最好与连接模块30的插入方向E成角度，尤其是垂直的。换句话也可以说，连接方向基本上平行于插头外壳1中的框架元件5、6的插入方向。在相连接的状态下，磨损元件31的表面311设置为与磨损元件32的表面321相对。在此，触针侧S的触针元件70伸入插座侧B的磨损元件31中。
触针元件70、插座元件71和连接元件72的构造允许在更换元件时特别灵活的和简单的手动操作。由于以下事实，即带有框架元件5、6的磨损模块31能够与插头外壳1分开，在这里也能够称为多层结构的构造方式。
在所述图4b中还示出根据本发明的插头的装配。预备地，连接模块30安装连接元件72，该连接元件72则与外围装置相连接。同样预备地，相应的磨损模块31、32安装触针元件70或者插座元件71。在第一步骤中，将连接模块30沿着插入方式E插入相应的接触室10中。在第二步骤中，将磨损模块31、32插入并且卡锁在该磨损模块31、32的位于框架元件5、6中的相应的容纳室50、60中。作为最后的步骤，将框架元件5、6沿着连接方向F与插头外壳1相连接，其中同时提供连接元件72和触针元件70之间的或者连接元件72和插座元件71之间的导电接触。此外，框架元件5、6能够通过固定机构与插头外壳1连接。尤其是通过螺接、可替代地还能够设有卡锁连接。
图4c和4d示出根据本发明的插头的沿着剖切线4c-4c或者4d-4d的剖面图。在此，图4c示出触针侧并且图4d示出插座侧B。导电的连接元件在所述附图中没有示出。
在图4d中示出磨损元件32和侧壁62a之间的空隙Z。所述空隙Z如前面所述用于容纳另一个框架元件5的侧壁52a。
同样在所述两个剖面图中示出，位于连接模块30、磨损模块31、32中的开口包括不同的凹槽312、322以用于容纳导电的接触元件7、70、71、72的卡锁元件。所述凹槽312、322在前面描述为与卡锁元件互补的元件。
图5示出通过触针侧S和插座侧B装配的插头的视图。在本实施例中，不仅触针侧的插头S而且插座侧的插头B包括同样数量的插头模块3。在可替代的实施形式中，例如在图6至9中示出，插头外壳还能够仅通过插头模块构成。所述插头的构造基本上与上面所述的构造相同。
图6示出带有仅一个插头模块3的插头的触针侧S的立体图。所述插头的构造基本上类似于上面所述的实施例，因此在这里对于所述实施形式仅作简短的介绍。
在图7中示出了带有仅一个插头模块3的插头的插座侧B的分解图。插头外壳2包括用于容纳连接元件30的接触室20。如上所述的接触室20装有引导元件200和卡锁元件201。接触室20由侧壁202限定。连接元件30同样沿着插入方向E被插入接触室20中。框架元件9同样构成为与上面所述的框架元件5、6相同。在这里，框架元件9包括用于容纳磨损模块31、32的容纳室90。电缆引导以及其它的特征类似于上面所述的实施例构造成。此外还设有下面所述的涂层。
图8包括带有一个插头模块（触针侧S）的插头外壳和带有四个插头模块（插座侧S）的插头的组合，其中三个插头模块设为一行并且一个插头模块设在所述行之外。这示出了本发明的多方面的和模块化的应用，因为插头能够以不同的方式彼此相互组合。可替代地还能够设有一种插头，该插头包括多个，尤其是三个设为一行的接触室。接触室的另外的布置结构同样是能够考虑的。例如能够考虑一种结构，该结构包括三个并排着设在第一行中的接触室和两个设在第二行中的接触室，其中第二行设在第一行后。
最好用金属涂层来涂覆接触室10、10＇、20的表面。此外，还能够将金属涂层涂覆在容纳室50、60的内侧501和/或外侧502上。金属涂层用作屏蔽作用并且能够因此阻止了各个插头模块3之间的串扰。由此，第一插头模块能够传递例如用于马达和另一个驱动器的控制信号并且直接相邻的模块能够传递用于驱动器的电功率。最好使用由氧化铝、铜、铜/铬组成的涂层作为金属涂层。
通过涂覆侧壁52a的面向侧壁62a的表面并且通过涂覆侧壁62a的面向侧壁52a的表面能够进一步改善屏蔽作用。此外能够考虑的是，所述两个表面彼此相互电接触。
例如在图4a和4b的剖面图中示出，带有伸入的侧壁52a或者62a的框架元件则通过涂覆重要的表面来用于全面的且连续的屏蔽。由此能够以成功的和有效的方式将插头模块3与另一个插头模块3屏蔽。最好在此如此设置涂层，使得接触室10的涂层能够与容纳室50、60的涂层电连接。此外，开口16的部分或者开口16的整个表面也设有涂层。相邻的接触室的涂层最好电连接。在可替代的实施例中还能够考虑将接触室的各个涂层电隔离。
如果与相应的连接模块30相连接的电缆具有自己的屏蔽层，将所述屏蔽层如此引入接触室10中使得该屏蔽层没有脱落。可替代地，能够将屏蔽层例如与连接元件72相连接并且通过相应的插头模块通过触针元件70和插座元件71从插座侧B引导到插头侧S。在此，在插座侧B上的电缆的屏蔽层具有和在插头侧S上的电缆的屏蔽层相同的电压。可替代地，电缆的屏蔽层还能够与接触室10的电镀层相连接。例如能够考虑将电缆的屏蔽层借助于螺栓或者焊点与每个接触室10的表面涂层相连接。
插头模块3的部件，即连接模块30和磨损模块31、32最好如此确定尺寸，使得所述插头模块3在接触室10中或者在容纳室50、60中具有侧面的间隙。模块的每个最好在每个侧面的轴线上能够移动0.25mm至0.5mm。侧面的轴线最好在图3中是可见的。在此，X轴线和垂直于此的Y轴线理解为侧面的轴线。换句话说也就是，连接模块30以及磨损模块31、32的每个能够从一个端部位置到另一个端部位置移动最大0.5mm，即例如从-X到+X。由于间隙的原因，然而也可以绕Y轴线或者绕X轴线以一定角度旋转。通过设置如此大的空隙还能够在触针侧与插座侧组装在一起时有效地补偿角度误差。同样在触针侧S或者插座侧B的框架元件5、6之间存在相应的间隙。通过存在的间隙并且通过弹性能够补偿角度误差和侧面的位置误差。此外，触针元件70、插座元件和连接元件72在重要的区域中包括成角度的斜角或者倒角，所述倒角使得元件的装配更容易。
可替代地，接触室10没有用于建立电接触并且还通过密封体以紧密的方式密封。
附图标记列表
S    触针侧的插头
B    插座侧的插头
E    插入方向
1    插头外壳（多个插头模块）
2    插头外壳（一个插头模块）
3    插头模块
5    触针侧的框架元件
6    插座侧的框架元件
7    导电元件
8    密封元件
9    框架元件（插入模块）
10    接触室
100  引导元件
101  卡锁元件
102  侧壁
103  侧壁
13   开口
14   开口
15   通道
16   开口/台阶
30   连接模块
30＇  连接模块
31   用于触针的磨损模块
32   用于插座的磨损模块
301  凹槽
302  引导槽
303  用于容纳导电元件的开口
310  环形凹槽
311  用于触针的磨损模块的表面
312  凹槽
313  用于容纳导电元件的开口
321  用于插座的磨损模块的表面
322  凹槽
323  用于容纳导电元件的开口
50   容纳室
51   支撑元件
52a  上侧壁
52b  下侧壁
53   卡锁元件
501  外侧
502  内侧
60   容纳室
61   支撑元件
62a  上侧壁
62b  下侧壁
63   卡锁元件
70   导电的触针元件
71   导电的插座元件
72   导电的连接元件
700  卡锁元件
701  接触部分
702  接触部分
710  圆柱形开口
721  圆柱形开口
722  连接位置

Claims (28)

1.一种插座侧的插头（B）或者一种触针侧的插头（S），尤其是用于将工具与机器人手进行电连接的工具更换系统，其包括用于固定在机器人臂或者工具上的插头外壳（1、2），其中所述插头外壳（1、2）包括至少一个接触室（10、20）和至少一个容纳室（50、60），所述容纳室（50、60）基本上设置在所述接触室（10、20）上方，并且其中在所述的至少一个接触室（10、20）中能够设置有连接模块（30），所述连接模块（30）具有用于连接在至少一个第一外围设备，尤其是电缆上的导电元件（7、70、71、72），以及在所述至少一个容纳室（50、60）中能够设置有磨损模块（31），所述磨损模块（31）具有用于与第二外围设备，尤其是互补的插头相连接的导电元件（7、70、71、72），其中所述连接模块（30）的导电元件（7、70、71、72）能够与所述磨损模块（31）的导电元件（7、70、71、72）相连接。
2.根据权利要求1所述的插座侧的插头（B），其特征在于，所述插头（B）的磨损模块（32）中的所述导电元件（7、70、71、72）为导电的插座元件（71）。
3.根据权利要求1所述的触针侧的插头（S），其特征在于，所述插头（S）的磨损模块（31）中的所述导电元件（7、70、71、72）为导电的触针元件（70）。
4.根据前述权利要求中任一项所述的插头，其特征在于，所述容纳室（50、60）设置在与所述插头外壳（1）分开构造的框架元件（5、6）中，其中所述框架元件（5、6）能够与所述插头外壳（1）相连接。
5.根据前述权利要求中任一项所述的插头，其特征在于，所述连接模块（30）中的导电元件（72）具有用于与外围装置相连接的第一侧（722）和用于与所述磨损模块（31、32）的导电元件（70、71）相连接的第二侧（721）。
6.根据前述权利要求中任一项所述的插头，其特征在于，所述连接模块（30）和所述磨损模块（31、32）由弹性的和/或电绝缘的材料组成。
7.根据前述权利要求中任一项所述的插头，其特征在于，所述连接模块（30）和所述磨损模块（31、32）具有用于容纳所述导电元件（7、70、71、72）的通孔（303、313、323）。
8.根据前述权利要求中任一项所述的插头，其特征在于，所述连接模块中的导电元件（72）能够与所述磨损模块（31、32）中的导电元件（70、71）通过插塞连接相连接。
9.根据前述权利要求中任一项所述的插头，其特征在于，用于所述插头的插座侧（B）和触针侧（S）的所述连接模块（30）基本上以相同的方式构成。
10.根据前述权利要求中任一项所述的插头，其特征在于，所述连接模块（30）中的开口（303）的孔构造与相应的所述磨损模块（31、32）中的开口（313、323）的孔构造相同。
11.根据前述权利要求中任一项所述的插头，其特征在于，每个连接模块（30）或者磨损模块（31、32）的导电连接的数量大于三，尤其是大于五，特别优选地大于十。
12.根据前述权利要求中任一项所述的插头，其特征在于，所述接触室（10）包括用于引导所述连接模块（30）的引导元件（100）和/或用于卡锁所述连接模块（30）的卡锁元件（12）。
13.根据前述权利要求中任一项所述的插头，其特征在于，所述容纳室（50、60）包括用于卡锁所述磨损模块（31）的卡锁元件（51、61）。
14.根据前述权利要求中任一项所述的插头，其特征在于，将所述连接模块（30）插入所述插头外壳（1）中的所述插入方向（E）相对于将所述磨损模块（31、32）插入所述插头外壳（1）或者所述框架元件（5、6）中的所述插入方向（F）为成角度的，尤其是垂直的。
15.根据前述权利要求中任一项所述的插头，其特征在于，在所述连接模块（30）和所述接触室（10）之间和/或在所述磨损模块（31）和所述容纳室（50、60）之间存在侧面的间隙，其中所述侧面的间隙在每侧上优选在0.25mm和0.5mm之间。
16.根据前述权利要求中任一项所述的插头，其特征在于，所述框架元件（5、6）的部分伸入所述插头外壳（1、2）中并且所述框架元件（5、6）通过固定机构固定在所述插头外壳上。
17.根据前述权利要求中任一项所述的插头，其特征在于，插头外壳（1、2）和框架元件（5、6）以两部分组成的方式或者以一体的方式构造成。
18.根据前述权利要求中任一项所述的插头，其特征在于，所述插头包括多个，尤其是三个并排着设为一行的接触室（10）和/或唯一或者多个接触室（10＇），所述接触室（10＇）设置为向后偏离于所述行。
19.根据前述权利要求中任一项所述的插头，其特征在于，所述插头包括唯一的接触室（10、10＇、20）。
20.根据前述权利要求中任一项所述的插头，其特征在于，所述第一外围装置为电缆，所述电缆经过开口（13、14）和/或通道（15）从所述插头引出。
21.根据前述权利要求中任一项所述的插头，其特征在于，所述接触室（10）的表面设有导电的涂层，其中所述各个接触室（10）的涂层彼此相互电隔离和/或彼此相互电连接。
22.根据前述权利要求中任一项所述的插头，其特征在于，所述容纳室（50、60）的表面设有导电的涂层，其中所述各个容纳室（50、60）的涂层尤其彼此相互电隔离和/或彼此相互电连接。
23.根据权利要求21或者22中任一项所述的插头，其特征在于，至少一个接触室（10）的所述涂层与设在所述接触室（10）上方的容纳室（50、60）的涂层能够相连接或者相接触。
24.根据权利要求24至23中任一项所述的插头，其特征在于，电缆的屏蔽层能够与所述涂层相连接。
25.根据前述权利要求中任一项所述的插头，其特征在于，所述插座侧（B）的电缆的屏蔽层能够与导电元件（7、70、71、72）相连接并且所述触针侧（S）的电缆的屏蔽层能够与导电元件（7、70、71、72）相连接，使得通过所述导电元件（7、70、71、72）能够将所述屏蔽层从所述触针侧（S）引导到所述插座侧（B）。
26.一种用于装配根据前述权利要求的插头的方法，其特征在于，首先给所述连接模块（30）安装导电元件（7、70、71、72），所述导电元件（7、70、71、72）与第一外围装置，尤其是电缆相连接，并且给所述磨损模块（31、32）安装导电元件（7、70、71、72），以及随后将所述连接模块（30）设置在所述接触室（10）中并且将所述磨损模块（31、32）设置在所述容纳室（50、60）中。
27.根据权利要求25所述的方法，其特征在于，将所述磨损模块（31、32）设置在所述框架元件中的容纳室（50、60）中，并且随后将所述框架元件（5、6）与相应的所述插头外壳（1）相连接。
28.一种尤其是用于建立机器人手和工具之间的电接触的插塞连接装置，包括插座侧的插头（B）和触针侧的插头（S）。
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