CN111541119A

CN111541119A - 用于传输电能的接触装置

Info

Publication number: CN111541119A
Application number: CN202010352951.0A
Authority: CN
Inventors: 克劳斯·法伊弗-瓦格纳
Original assignee: Psz Electronic GmbH
Current assignee: TGW Mechanics GmbH
Priority date: 2018-02-19
Filing date: 2018-05-23
Publication date: 2020-08-14
Anticipated expiration: 2038-05-23
Also published as: US10396532B1; EP3528344A1; US10790642B2; EP3528345B1; EP3528345A1; ES2963895T3; CN109244782A; US20190260185A1; CN109244782B; CN111541119B; US20190260187A1; DE102018103667B3

Abstract

本发明涉及一种用于将电能从优选地在空间上固定的母线传输到可沿着母线移动或者同样在空间上固定的分接装置的接触装置。为此，以滑动夹钳元件的形式构造滑动接触元件，使得接触装置的连接壳体可以在不使用工具的情况下卡在母线上。

Description

用于传输电能的接触装置

技术领域

根据权利要求1的前序部分，本发明涉及一种用于将电能从优选地在空间上固定的母线传输到可沿母线移动或同样在空间上固定的分接装置的接触装置。

背景技术

具体地，母线可以是多个彼此平行放置的细长电导体的排列，例如，这些电导体被单独或一起安置在附加绝缘元件(例如塑料体)中。此外，母线可以固定地安装在制造设施中，例如安装在制造设施的地板上，在母线操作期间该母线不会相对于地板移动。

例如，各个电导体可以以条的形式被引导，优选地也可以沿着条或者以条状引导件的形式被引导。

为了例如连续地即永久地为生产机器人提供电能，为此通常需要在上述的母线与这种电操作的生产机器人或者另一个这种类型的电操作元件之间安装分接装置。

例如，分接装置可以在母线的主延伸方向上移动，优选地与这样的机器人一起移动；然而，在移动期间，分接装置与母线保持电接触。

或者，为此，两个组件也可以在空间上固定。

换言之，只要分接装置与母线处于可靠的电接触，无论机器人相对于母线所处的位置如何，分接装置都使得能够向机器人或其他电气元件提供可靠的电能供应。

然而，在这种情况下，需要一种装置来使母线和分接装置以导电方式彼此接触。根据本发明并根据上面提出的公开内容，接触装置用于此目的。

发明内容

这里描述的本发明涉及一种用于将电能从优选地在空间上固定的母线传输到可沿母线移动或者同样在空间上固定的分接装置的接触装置。所述接触装置包括至少一个连接壳体，所述母线通过所述连接壳体机械地连接到分接装置。为此，连接壳体包括至少一个基架，在该基架上安装有连接元件，例如至少一个端子夹。

分接装置(＝连接器模块)可以是与接触装置不同的组件。例如，分接装置与接触装置可拆卸地连接在一起。分接装置可以是生产要素(例如机器人)的组件，或者从机械和/或电气的角度来看，分接装置连接在接触装置和生产要素之间。

基架可以形成为基板并且由电绝缘材料制成，电线铺设在基架上。为此，可以使用塑料或陶瓷材料。

此外，接触装置包括电力分接装置，该电力分接装置还包括用于从母线转移电能的至少一个滑动接触元件。滑动接触元件被引导穿过基架并且在基架的背离母线的一侧上具有接触区域，借助于该接触区域，可以与接触装置的至少一个印刷电路板和/或分接装置的至少一个印刷电路板以导电方式接触。

例如，滑动接触元件以滑动夹钳元件的形式构造，使得连接壳体可以在不使用工具的情况下卡在母线上。

就本发明而言，滑动夹钳元件可以是能够从一个方向布置在母线的一条线路上的元件，并且在定位过程中在母线与连接壳体之间以及甚至在线路本身与连接壳体之间产生插塞式连接。在这种情况下，插塞式连接可以以插头和插座连接的形式来构造。

在这种情况下，插塞式连接也可以以扣合式连接的形式来构造。这种扣合式连接可以包括卡扣元件(夹子)，该卡扣元件本身在闭锁之后围绕母线的线路定位。

根据至少一个实施例，特别是仅通过将滑动接触连接(尤其是扣合式连接)横向滑动(＝夹紧)到每条线路上来建立连接壳体之间的机械连接。

例如，连接壳体和母线之间的连接不需要任何附加的诸如螺钉、粘合螺栓和拉伸元件之类的紧固元件。

根据至少一个实施例，用于从优选地在空间上固定的母线传输电能的接触装置连接到可沿母线移动或同样在空间上固定的分接装置。所述接触装置包括至少一个连接壳体，所述母线通过所述连接壳体机械地连接到所述分接装置，所述连接壳体包括至少一个基架，在所述基架上安装有连接元件，例如至少一个端子夹。此外，接触装置包括电力分接装置，该电力分接装置包括用于从母线释放电能的滑动接触元件。在这种情况下，滑动接触元件被引导穿过基架并且在基架的背离母线的一侧上具有接触区域，借助于该接触区域的连接部件，例如可以与接触装置的至少一个印刷电路板和/或分接装置的至少一个印刷电路板以导电方式接触。

根据至少一个实施例，如以非限制性方式所示出的那样，借助于以下3D打印技术来至少部分地或完全地制造连接壳体：

1、FDM方法(熔融沉积造型)

别名：熔丝制造(FFF)，熔融层造型(FLM)

该方法描述了通过热喷嘴对材料的分层应用(挤出)。消耗材料在卷上呈长线(所谓的长丝)形式，并被输送单元推入打印头，消耗材料在打印头中熔化并施加到打印床上。在此过程中，打印头和/或打印床可在三个方向上移动。因此，塑料层可以分阶段施加在彼此之上。

2、SLS方法(选择性激光烧结)

与其中粉末形式的材料在热的作用下彼此结合的烧结方法不同，在SLS方法中，使用激光(或者还可以是电子束或红外光束)来选择性地发生该现象。因此，只有一部分粉末熔化在一起。

为此，通过涂覆单元不断将薄层粉末施加到打印床上。激光(或另一能量源)现在精确地与粉末层上的各个点对齐，以形成第一层印刷数据。在这种情况下，粉末熔化或熔融，然后由于轻微冷却而再次固化。尚未熔化的粉末仍然位于烧结区域周围并用作支撑材料。在一层固化以后，印刷床下降零点几毫米。涂覆单元现在穿过打印床并施加下一层粉末。随后，由激光器(或另一能量源)烧结第二层印刷数据。通过这种方式，逐渐形成了三维物体。

3、三维打印(3DP)

3DP方法的功能非常类似于选择性激光烧结，但不是使用定向能量源，打印头会穿过粉末。打印头将粘合剂的微小液滴释放到下面的粉末层上，粉末层以这种方式彼此连接。除了这一点之外，这种方法与SLS方法相同。

4、立体光刻(SLA)

在立体光刻方法中，使用液态树脂，即所谓的光聚合物来代替塑料线材或粉末形式的印刷材料。液态树脂通过紫外线辐射硬化成层状，并以这种方式产生三维物体。为此，平台在树脂桶中逐渐降低。还存在整个桶未装有液态树脂的一些变体(所谓的多喷射方法)。为此，环氧树脂从喷嘴以液滴形式施加，并通过UV激光立即硬化。

5、分层实体制造(LOM)

别名：多层层压制造(LLM)

该方法既不基于化学反应，也不基于热过程。在此过程中，用切割工具(例如刀或二氧化碳激光器)沿着轮廓切割薄膜或板(例如纸)，并将它们彼此层叠地结合。以这种方式，通过降低平台而导致由彼此叠置的结合薄膜制成的分层物体。

根据至少一个实施例，连接壳体由塑料材料形成，该塑料材料从如下组中选择，该组包括：聚乙烯(PE)、聚醚/醚酮(PEEK)、聚甲醛(POM)，尤其包括：超高分子量聚乙烯(UHMW-PE)、聚丙烯(PP)、聚酰胺(PA)-特别是PA46、PA6、PA6.6、PA11或PA12-PBT(聚对苯二甲酸丁二酯)、聚甲基戊烯酰胺(PMP)等。此外，可以使用这些材料的组合。在这种情况下，所提及的塑料材料是通过辐射交联的塑料的部分示例。

一般而言，随后列出的非限制性材料可以被认为是用于连接壳体的材料：

其中该表格适用于：

GF：玻璃纤维

GB：玻璃珠

MF：矿物纤维

MX：未指定的矿物填充

GX：未指定的玻璃填充

CD：碳粉

P：未指定的粉末填充

例如，连接壳体由PC/ABS(一种硬质塑料)形成。

可以设想，处于安装状态的连接壳体形成为具有至少20mm至至多60mm的各边长的长方体形状。为此，连接部件也位于其中的连接壳体可以是极小的最小化单元。

例如，母线具有24V线路和48V线路，分别将一条GND线路布置在两条线路中的每条线路上作为接地。在该示例中，母线总共可以包括四个导体，每个导体彼此平行地行进。

可以设想，两条线路中的一条线路(24V或48V)用作电源插头壳体和连接到该电源插头壳体的应用项(例如机器人)的终端电源。

根据至少一个实施例，连接壳体在面向母线的一侧上具有接触管道，该接触管道在至少局部地平行于母线的方向上是敞开的，至少一个滑动接触元件在每个接触管道的内表面上延伸，使得在接触管道内与母线的分别配属于一个接触管道的一条电气线路可接触。

为此，接触管道可以是机械引导件例如以细长方式形成的滑动接触元件。在相应的一个接触管道中，可以引导和安装一个滑动接触元件，优选地引导和安装恰好一个滑动接触元件。

滑动接触元件尤其可以在接触管道的区域中以波浪形的方式形成。可选地或附加地，滑动接触元件可以形成为钩的形状。在这种情况下，可以设想，形成为钩的滑动接触件的端部仍然完全安装在接触管道中并且不从接触管道突出。或者，也可以设想，钩状端部至少部分地从接触管道突出。

例如，除了滑动接触元件之外或者代替滑动接触元件，接触管道可以以单独线路上的插塞装置的形式来构造。

为此，接触管道本身形成扣合式连接形式的插塞式连接。这种扣合式连接可以包括卡扣元件(夹子)，该卡扣元件本身在闭锁之后围绕母线的线路定位。卡扣元件可以可移动地或固定地布置在接触管道处，或者卡扣元件甚至可以是接触管道的元件。

根据至少一个实施例，特别是仅通过将滑动接触连接(尤其是滑动接触连接的扣合式连接)横向滑动(＝夹紧)到每条线路上来建立连接壳体之间的机械连接。

根据至少一个实施例，至少一个接触管道在与基架的主延伸方向垂直的方向上远离基架进行延伸。优选地，母线平行于基架的与主延伸平面垂直的平面进行延伸或者在该平面中延伸。

根据至少一个实施例，至少两个接触管道在与基架的主延伸平面平行的方向上以一个在另一个之上的方式定位。在这种情况下，由此得出的布置可以是接触管道的堆叠。

为此，一个接触管道终止于连接壳体的主体中。因此，接触管道一旦通过其优选地垂直于接触管道延伸的侧边缘融合到主体中就终止。

根据至少一个实施例，至少一个接触管道使用塑料作为基础材料来形成，至少一个加强元件至少局部地封装和/或设置在塑料的外侧，所述加强元件相比于基础材料具有更高的肖氏硬度D值。

加强元件可以是细长的加强支柱，例如与塑料材料中或塑料材料表面上的接触管道的主延伸方向平行地来施加该加强支柱。也可以沿垂直方向(例如平行于接触装置的行进方向)放置加强支柱。优选地，加强支柱由比连接壳体的基础材料更硬的材料制成。特别地，相比于基础材料，加强支柱可以具有更高的肖氏硬度D值。例如，加强支柱由金属、塑料和/或陶瓷材料制成。

根据至少一个实施例，连接壳体在背离母线的一侧上具有至少一个互锁元件，借助于该互锁元件，至少一个电源插头壳体和/或至少一个连接器模块或任何其他的机械部件和/或机电部件可以以固定的但优选地可拆卸的方式机械地安装在接触装置上。

可以设想，电源插头壳体被构造为线路端一侧上的元件，该电源插头壳体将分接装置及其电导体的一端以机械地固定的但优选地可拆卸的方式连接到连接壳体。为此，电源插头壳体可以以可拆卸的或不可拆卸的方式机械地固定在基架的安装表面上。

互锁元件可以至少通过一端固定地连接到基架或至少连接到连接壳体。电源插头壳体的连接元件可以插入到互锁元件中，使得在互锁之后，电源插头壳体机械地固定地连接至连接壳体。

根据至少一个实施例，互锁元件以互锁钩的形式来构造，该互锁钩例如可以围绕电源插头壳体定位在外围，使得电源插头壳体通过互锁元件且优选地仅通过互锁元件保持在接触装置处。

在这种情况下，互锁钩可以通过一端以固定的或可拆卸的方式紧固到基架或连接壳体上。例如细长互锁钩的第二端可以以自由活动的方式从壳体延伸。电源插头壳体可以插入互锁钩的该自由端和壳体的其余部分之间。在插入电源插头壳体之后，互锁钩可以例如至少部分地将电源插头壳体夹持到接触装置的壳体。

在这种情况下，电源插头壳体可以以导电方式紧固到滑动接触元件。为此，基架可以具有相应的馈通。分接装置可以是电源插头壳体，或者分接装置可以包括这种电源插头壳体。

根据至少一个实施例，滑动接触元件是整体形成的。

附图说明

在下文中，基于示例性实施例和对应的示意性透视图来更详细地描述上文示出的本发明。

为此，图1、图2和图4示出了本文所描述的接触装置100的各个示意性透视图中的第一示例性实施例。

图3示出了本文所描述的接触装置100的第二示例性实施例。

在附图中，相同的部件或具有相同效果的部件在示例性实施例中分别用相同的附图标记来表示。不应将本文所示出的元件理解为是按比例的；相反，为了更好地理解，可以以夸大方式示出个别元件。

具体实施方式

图1示出了本文所描述的用于将电能从优选地在空间上固定的母线1传输到分接装置2(出于简化的原因在图1中未示出，参见图4)的接触装置100的第一示例性实施例的示意性透视图，该分接装置2可沿着母线1移动或者同样在空间上固定。

从图1中可以看出，接触装置100包括连接壳体10，母线1通过该连接壳体10机械地连接到分接装置2。在这种情况下，连接壳体10具有电力分接装置3，该电力分接装置3包括用于从母线1转移电能的滑动接触元件31。

管道系统从连接壳体10突出，该管道系统由沿方向L1以一个在另一个之上的方式堆叠的接触管道13形成。在每个接触管道13中，可以设置有滑动接触元件31并且滑动接触元件31沿方向L1向下被支撑。

在滑动方向L2上，接触管道13在两侧都敞开，使得每个滑动接触元件31可以始终并且连续地毫不费力地将分配给它的母线1的线路分出。为此，在每个接触管道13的内表面13a上示出了滑动接触元件31行进并被支撑。

在这种情况下，每个接触管道13沿着与由方向L1和L2跨越的主延伸平面H10平行的方向远离接触装置100的基架10A而延伸。

例如，图2中示出了基架10A。

从图1还可以看出，母线1的48V线路是+48伏电力线路和GND线路，该线路特别用于将系统或电连接接地。

从图2中可以看出，保护电路21紧固到基架10A的安装表面11上。可选地或附加地，可以将任何其他连接部件紧固到基架10A的该安装表面11上。

还示出了完全延伸通过基架10A的接触区域32。换言之，接触区域32位于基架10A的背侧上，而接触管道13位于基架10A的与背侧相对的前侧上并从该前侧突出。

可以看出，每个滑动接触元件31在接触区域32内被引导穿过基架10A。

然后，例如可以将分接装置2插入到这些接触区域32中或者可以通过电触点以导电方式将分接装置2连接到这些接触区域32。在这种情况下，为此，分接装置2可以通过接触装置100沿着母线1移动。

从图2中可以看出，15表示为外部用户例如电机提供电能的铠装电缆。电机可以是生产要素的一个要素。

图3示出了可用于机械地固定接触装置100的分接装置2，特别是空的分接装置(＝连接器模块)。

此外，分接装置2具有互锁元件5，该互锁元件呈互锁钩51的形式，使得互锁钩51在外围围绕接触装置100扣住并夹紧接触装置100。这里描述的接触装置100可以通过分接装置2紧固到母线上。

此外，可以看出，在这种情况下，互锁钩51具有附加的互锁元件510。这些附加的互锁元件510同样可以以插塞式连接的形式来构造，即以扣合式连接的形式来构造。

互锁钩51也可以横向推进到接触装置100的闭锁系统中，而不是围绕接触装置100设置在外围处。以这种方式推进互锁钩可以形成插塞式连接。为此，在以这种方式插入互锁钩51之后，互锁钩可以至少部分地被分接装置2覆盖。

图4以完整的示意性透视图示出了根据图1和2的根据本发明的接触装置100。

可以再次看出，存在保护电路21和接触管道13以及连接壳体10。保护电路21(优选地具有UL认证)用于保护接触区域32(优选地2极接触区域)。

此外，从图4可以得出，在该保护电路中，盖板16使连接壳体10完整并因此可以成为连接壳体10的一部分。为此，在接触管道13和分接装置2之间形成导电连接的所有附加部件都被盖板16锁定。

隐含的导电连接件61可以是导电电缆，其与接触区域32导电连接并从连接壳体10的左侧和右侧引出。例如，导电连接件61是铠装电缆15的一部分。

本发明并不限于所基于的示例性实施例，本发明更确切地体现在每个新特征和特征的每个组合，特别是包括权利要求中的特征的任何组合，即使该特征或特征本身的组合未在权利要求或示例性实施例中明确指出。

附图标记列表

1 母线

2 分接装置

3 电力分接装置

5 互锁元件

10 连接壳体

10A 基架

11 安装表面

13 接触管道

13a 内表面

15 铠装电缆

16 盖板

21 保护电路

31 滑动接触元件

32 接触区域

51 互锁钩

61 导电连接件

100 接触装置

510 互锁元件

48V 线路

GMD GMD 线路

H10 主延伸平面

L1 方向

L2 滑动方向

Claims

1.一种用于将电能从优选地在空间上固定的母线(1)传输到能沿着所述母线(1)移动或者同样在空间上固定的分接装置(2)的接触装置(100)，包括：

-至少一个连接壳体(10)，其中，所述母线(1)通过所述连接壳体(10)机械地连接到所述分接装置(2)，其中，所述连接壳体(10)包括至少一个基架(10A)，在该基架上安装有连接元件，例如接线端子，

-电力分接装置(3)，包括用于从所述母线(1)转移电能的滑动接触元件(31)，其中，所述滑动接触元件(31)被引导穿过所述基架(10A)并且在所述基架(10A)的背离所述母线(1)的一侧上具有接触区域(32)，借助于所述接触区域，能够与所述接触装置(100)的至少一个印刷电路板和/或所述分接装置(2)的至少一个印刷电路板和/或电机的至少一个印刷电路板以导电方式接触，

其特征在于，

所述滑动接触元件(31)以滑动夹钳元件的形式构造，使得所述连接壳体(10)能够在不使用工具的情况下卡在所述母线上。

2.根据前述权利要求中至少一项所述的接触装置(100)，其特征在于，

所述连接壳体(10)在面向所述母线(1)的一侧处具有接触管道(13)，所述接触管道在至少局部地平行于所述母线(1)的方向上是敞开的，至少一个滑动接触元件(31)在每个接触管道(13)的内表面(13a)处延伸，使得在所述接触管道(13)内能够与所述母线(1)的分别配属于一个接触管道(13)的电线进行接触。

3.根据前述权利要求中至少一项所述的接触装置(100)，其特征在于，

至少一个接触管道(13)在与所述基架(10A)的主延伸平面(H10)平行的方向上远离所述基架(10A)延伸。

4.根据前述权利要求中至少一项所述的接触装置(100)，其特征在于，

至少一个接触管道使用塑料作为基础材料来形成，其中，至少一个加强元件至少局部地封装和/或设置在所述塑料材料的外侧，其中，所述加强元件相比于所述基础材料具有更高的肖氏硬度D值。

5.根据前述权利要求中至少一项所述的接触装置(100)，其特征在于，

至少两个接触管道(13)在与所述基架(10A)的主延伸平面(H10)垂直的方向上以一个在另一个上方的方式定位。

6.根据前述权利要求中至少一项所述的接触装置(100)，其特征在于，

所述连接壳体(10)在背离所述母线(1)的一侧上具有至少一个互锁元件(5)，借助于该互锁元件，至少一个电源插头壳体(6)能够以机械地固定的但优选地可拆卸的方式安装到所述连接壳体(10)。

7.根据前述权利要求所述的接触装置(100)，其特征在于，

所述互锁元件以互锁钩(51)的形式来构造，其中，所述互锁钩(51)能够围绕所述电源插头壳体(6)定位在外围，使得所述电源插头壳体(6)通过所述互锁元件且优选地仅通过所述互锁元件保持在所述接触装置(100)处。

8.根据前述权利要求中至少一项所述的接触装置(100)，其特征在于，

所述滑动接触元件(31)是整体形成的。