DD259707A1 - Vorrichtung zum loesbaren verbinden elektrischer leitungen - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum loesbaren Verbinden elektrischer Leitungen in elektrischen Geraeten oder technologischen Einrichtungen. In einem ersten Isolierkoerper sind in parallelen Bohrungen axial und radial bewegbar erste zusammendrueckbare Kontaktelemente aus stabfoermiger Elektrode und Druckfeder angeordnet. Die Elektrode liegt mit einer kegligen Vertiefung an einer Abdeckplatte an, und die Druckfeder ist an einer Sockelplatte befestigt. Ein zweiter Isolierkoerper enthaelt stabfoermige Kontaktelemente mit einer kegelstumpffoermigen Stirnflaeche. Figur

Description

Hierzu 1 Seite Zeichnung

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum lösbaren Verbinden elektrischer Leitungen in elektrischen Geräten oder technologischen Einrichtungen. ,

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

Bei bekannten Vorrichtungen zum lösbaren Verbinden elektrischer Leitungen werden federnde Kontaktelemente verwendet, die quer zur Steckrichtung wirkende Kontaktkräfte hervorrufen. Die beim Stecken und Ziehen dieser Kontaktelemente entstehenden Reibkräfte bewirken ein Reinigen der Kontaktstelle, und die im gesteckten Zustand wirkende Kontaktkraft führt einen gasdichten und erschütterungsfesten Kontakt mit einem maximal zulässigen Kontaktübergangswiderstand herbei. Von Nachteil bei diesen bekannten Vorrichtungen ist die relativ geringe Anzahl von Operationen, innerhalb der der maximal zulässige Kontaktübergangswiderstand infolge von Verschleiß an der Kontaktstelle überschritten wird. Diese Grenze wird beispielsweise bei technologischen Einrichtungen mit mehreren Verbindungsoperationen je Arbeitszyklus schon innerhalb einer Arbeitsschicht überschritten. Ein weiterer Nachteil besteht in den aufzubringenden Steck- und Ziehkräften, die für mehrpolige Vorrichtungen erhebliche Werte annehmen können und die insbesondere bei großen Operationszahlen hinderlich sind. Der Versuch, die Steck- und Ziehkräfte durch den Einsatz von edleren Kontaktwerkstoffen zu verringern, hat in der Regel einen weiteren Rückgang der zulässigen Operationszahl zur Folge.

Eine weitere bekannte Vorrichtung zum lösbaren Verbinden elektrische* Leitungsadern enthält in elastisch verformbaren Isolierkörpern Kontaktelemente, die in dem einen Isolierkörper ballige und in dem anderen Isolierkörper muldenförmige Stirnflächen aufweisen. Die muldenförmigen Stirnflächen sind in einem Winkel kleiner als 90° zur Fügerichtung ausgeführt, so daß sich beim Stecken die einzelnen Kontaktelemente gegenseitig aus der Fügerichtung drängen und an den Kontaktflächen eine derartige Reibbewegung entsteht, daß der durch die Selbstreinigung der Kontaktflächen entstehende Abrieb sowie Verunreinigungen aus der muldenförmigen Vertiefung getrieben werden, vgl. DE-AS 2301798; H 01 R —13/24. Nachteilig an dieser Lösung ist, daß hierbei zwar die für die Selbstreinigung der Kontaktelemente vorteilhaften Reibkräfte entstehen, neben hohen Steckkräften aber auch ein großer Verschleiß der Kontaktstellen eintritt, der die zulässigen Operationszahlen erheblich einschränkt. Weiter treten die für elastische Werkstoffe typischen Degradationserscheinungen bei hohen Operationszahlen verstärkt in Erscheinung, und die ständige mechanische Beanspruchung der umgossenen Verbindungsstelle zwischen Kontaktelement und Leitungsader übt einen ungünstigen Einfluß auf deren Zuverlässigkeit aus, wodurch eine fehlerhafte Befehlsübertragung möglich ist. Dadurch kann Ausschuß verursacht werden oder die Gefahr einer Beschädigung hochproduktivertechnologischer Einrichtungen eintreten, zu deren Vermeiden keine vorbeugende Kontrollmöglichkeit besteht. Darüber hinaus erfordert das maßhaltige Umgießen einer Vielzahl von Kontaktelementen einen beträchtlichen Aufwand.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zum lösbaren Verbinden von elektrischen Leitungen zu schaffen, die neben hohen zulässigen Operationszahlen zur Gewährleistung der Betriebszuverlässigkeit eine Funktionskontrolle sowohl der Vorrichtung selbst als auch der angeschlossenen logischen Schaltungen besitzt.

Wesen der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Verschleiß der Vorrichtung dadurch zu verringern, daß die zur sicheren Kontaktgabe notwendige Kontaktkraft im wesentlichen in der Fügerichtung wirkt und der Selbstreinigungseffekt bei einem Minimum an Querkräften eintritt.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß in einem ersten Isolierkörper in parallelen Bohrungen axial und in einem definierten Maß radial bewegbar erste zusammendrückbare Kontaktelemente aus einer stabförmigen Elektrode und einer an ihr befestigten Druckfeder derart angeordnet sind, daß die ersten Kontaktelement mit der einen, eine kegelige Vertiefung aufweisenden Stirnfläche der stabförmigen Elektrode an einer Abdeckplatte mit den parallelen Bohrungen zugeordneten Öffnungen anliegen und mit dem einen Ende der Druckfeder mit an einer Sockelplatte vorgesehenen Kontaktstellen in Verbindung stehen und daß ein zweiter Isolierkörper den parallelen Bohrungen zugeordnete zweite, stabförmige Kontaktelemente mit einer kegelstumpförmigen Stirnfläche enthält. Die Neigungswinkel der kegligen Vertiefungen und der kegelstumpfförmigen Stirnflächen sind unterschiedlich. Vorteilhafterweise sind die parallelen Bohrungen in einem Leiterplattenraster angeordnet. Die Sockelplatte ist dann als eine Leiterplatte mit Leiterzügen ausgeführt. Die Abdeckplatte besteht aus einem elektrisch leitenden Werkstoff. In einer Variante ist die Abdeckplatte als eine Leiterplatte mit Leiterzügen auf ihrer den stabförmigen Elektroden zugewandten Seite ausgeführt. Die elektrisch leitenden Teile der Abdeckplatte sind mit Leiterzügen auf der Sockelplatte verbunden. In einer weiteren Variante besteht die Abdeckplatte aus einem isolierenden Werkstoff.

Mit der erfindungsgemäßen Lösung gelingt es, allein das beim Fügen der Vorrichtungsteile eintretende gegenseitige Ausrichten der in einem engen, definierten Streubereich statistisch verteilt angeordneten Achsen der einander zugeordneten Kontaktelemente bei minimalen Reibkräften zu ihrer Selbstreinigung auszunutzen, während das Aufbringen der Kontaktkräfte verschleißfrei geschieht. Im gelösten Zustand sind die an die ersten Kontaktelemente angeschlossenen Stromkreise überprüfbar.

Ausführungsbeispiel .

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Die zugehörige Zeichnung zeigt in Schnittdarstellungen die funktionsbestimmenden teile der erfindungsgemäßeh Vorrichtung, bestehend aus einem ersten' Isolierkörper 1 mit parallelen Bohrungen 2, ersten Kontaktelementen aus stabförmigen Elektroden 3 und Druckfedern 4, einer metallischen Abdeckplatte 5 mit Öffnungen 6 und einer Sockelplatte 7 mit Kontaktstellen 8 sowie einem zweiten Isolierkörper 9 mit zweiten Kontaktelementen 10 und Anschlüssen 11 auf einer Leiterplatte 12. Die stabförmigen Elektroden 3 besitzen keglige Vertiefungen 13 und die zweiten Kontaktelemente 10 kegelstumpfförmige Stirnflächen 14. Die Sockelplatte 7 ist in Form einer Leiterplatte mit Leiterzügen 15 ausgeführt, von denen einer über eine Brücke 16 mit der Abdeckplatte 5 elektrisch leitend verbunden ist. Die beiden Teile der Vorrichtung werden beispielsweise durch in der Zeichnung nicht dargestellte Führungen zueinander zentriert. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist beispielsweise Bestandteil eines Industrieroboters, mit der Stromkreise des Roboters mit Stromkreisen in automatisch wechselbaren Werkzeugen verbunden werden. Die Funktion der Vorrichtung ist folgende.

Der im wesentlichen aus dem ersten Isolierkörper 1 bestehende Teil der Vorrichtung ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel an der sogenannten Roboterhand befestigt und wird von ihr in einem rechnergeführten Vorgang auf den anderen Teil der Vorrichtung mit dem zweiten Isolierkörper 9, Bestandteil von dem Roboter zur Verfügung stehenden, mechanisch und elektrisch ankoppelbaren Werkzeugen, derart aufgesetzt, daß nach Einfädeln der nicht dargestellten, voreilenden Führungen die zweiten Kontaktelemente 10 durch die Öffnungen 6 in der Abdeckplatte 5 hindurch in die kegligen Vertiefungen 13 der stabförmigen Elektroden 3 treffen. Durch deren einseitige Halterung an den Druckfedern 4 sind ihre Achsen innerhalb der parallelen Bohrungen 2 statistisch verteilt angeordnet und somit zu den Achsen der zweiten Kontaktelemente 10 stets geringfügig versetzt. Mit dem Fügevorgang tritt bei geringen Reibkräften ein gegenseitiges Ausrichten der stabförmigen Elektroden 3 zu den zugeordneten zweiten Kontaktelementen 10 sowie in Zusammendrücken der Druckfedern 4 bis auf ein vorgegebenes Maß ein, wodurch die stabförmigen Elektroden 3 von der Oberfläche der Abdeckplatte 5 abheben und die zur Gewährleistung eines sicheren Kontaktes notwendigen Kontaktkräfte entstehen. Der geringfügige Abrieb zwischen den stabförmigen Elektroden 3 und den zweiten Kontaktelementen 10 wird zusätzlich durch eine an sich bekannte Auswahl verschleißarmer Werkstoffpaarungen vermindert. Das Lösen der beiden Vorrichtungsteile geschieht in umgekehrter Folge, wobei der Trennvorgang durch die sich entspannenden Druckfedern 4 unterstützt wird. Im gelösten Zustand liegen alle stabförmigen Elektroden 3 durch Federkraft an der metallischen Abdeckplatte 5 an, an die über die Brücke 16 beispielsweise Massepotential geführt ist. Das gibt die Möglichkeit, die aufgetrennten Stromkreise des Roboters zum Zweck der Prüfung abzutasten sowie die zumeist hochohmigen Stromkreise mit Massepotential zur Vermeidung von Störbeeinflussungen abzuschließen. Bei einer Ausführung der Abdeckplatte 5 als Leiterplatte mit Leiterzügen auf der den stabförmigen Elektroden 3 zugewandten Seite sind die an die Kontaktstellen 8 der Sockelplatte 7 angeschlossen Stromkreise im getrennten Zustand der Vorrichtung zum Zwecke des Prüfens oder der Steuerung einzeln auch an andere Stromkreise koppelbar. Unter Verzicht auf diese Schaltmöglichkeit ist die Abdeckplatte 5 auch vollständig aus isolierendem Werkstoff ausführbar. Durch die Minimierung der Reibkräfte und des damit verbundenen minimalen Abriebs an der Berührungsstelle der einander zugeordneten Kontaktelemente 10; 3; 4 ist eine vergleichsweise hohe elastische und mechanische Lebensdauer erreichbar.

Claims (8)

1. Vorrichtung zum lösbaren Verbinden elektrischer Leitungen, dadurch gekennzeichnet, daß in einem ersten Isolierkörper (Din parallelen Bohrungen (2) axial und in einem definierten Maß radial beweg bar-erste zusammendrückbare Kontaktelemente aus einer stabförmigen Elektrode (3) und einer an ihr befestigten Druckfeder (4) derart angeordnet sind, daß die ersten Kontaktelemente mit der einen, eine kegelige Vertiefung (13) aufweisenden Stirnfläche der stabförmigen Elektrode (3) an einer Abdeckplatte (5) mit den parallelen Bohrungen (2) zugeordneten Öffnungen (6) anliegen und mit dem einen Ende der Druckfeder (4) mit an einer Sockelplatte (7) vorgesehenen Kontaktstellen (8) in Verbindung stehen und daß ein zweiter Isolierkörper (9) den parallelen Bohrungen (2) zugeordnete zweite, stabförmige Kontaktelemente (10) mit einer kegelstumpfförmigen Stirnfläche (14) enthält.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Neigungswinkel der kegligen Vertiefungen (13) und der kegelstumpfförmigen Stirnflächen (14) unterschiedlich sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die parallelen Bohrungen (2) in einem Leiterplattenraster angeordnet sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Socketplatte (7) als eine Leiterplatte mit Leiterzügen ausgeführt ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdeckplatte (5) aus einem elektrisch leitenden Werkstoff besteht.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdeckplatte (5) als eine Leiterplatte mit Leiterzügen auf ihrer den stabförmigen Elektroden (3) zugewandten Seite ausgeführt ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrisch leitenden Teile der Abdeckplatte (5) mit Leiterzügen auf der Sockelplatte (7) verbunden sind.

8. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdeckplatte (5) aus einem isolierenden Werkstoff besteht.