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Technisches Umfeld
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Die Erfindung betrifft eine Drehkupplung zur Übertragung von elektrischen Signal- und/oder Leistungsströmen bei Traggelenken von Tragarmsystemen mit mehreren Schleifringkontaktanordnungen, die in einem aus einem Gehäusestecker und einer diesen zumindest teilweise umgreifenden Gehäusebuchse, welche auf einer gemeinsamen axialen Mittellängsachseangeordnet sind, bestehenden Drehkupplungsgehäuse aufgenommen sind, wobei die einzelnen Schleifringkontaktanordnungen jeweils eine an den einander abgewandten Enden von Gehäusebuchse und Gehäusestecker angeordnete Kontaktfahne zum Anschluss einer Versorgungsleitung aufweisen.
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Stand der Technik
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Drehkupplungen der eingangs beschriebenen Art werden beispielsweise bei Tragarmsystemen eingesetzt, wenn an diesen Tragarmen elektrisch betriebene Geräte aufgehängt sind. Sinn der Tragarmsysteme ist es, die elektrischen Geräte an unterschiedlichen Positionen innerhalb eines vorbestimmten Bewegungsraumes zu positionieren, wobei hierzu die zum Tragarmsystem gehörenden Tragarme über Traggelenke gekoppelt sind, die gegebenenfalls Drehbewegungen der Tragarme um 360° gestatten. Um eine Beschädigung der in den Tragarmen verlegten elektrischen Leitungen zur Signal- oder Leistungsstromübermittlung zu verhindern, sind die eingangs geschilderten Drehkupplungen im Stand der Technik üblich, in unterschiedlicher Ausgestaltung bekannt und in die zwischen den Tragarmen angeordneten Traggelenken eingebaut.
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So ist beispielsweise in der
EP 1 502 330 B1 eine elektrische Drehkupplung beschrieben, die mit einer Mehrzahl von Schleifringkontaktanordnungen versehen ist. Die Schleifringkontaktanordnungen besitzen an den jeweiligen Enden der Drehkupplung einzelne Kontaktfahnen, an denen zu einem Kabelstrang gehörende einzelne Kabel befestigt werden, wobei sich als Befestigungstechnik allgemein in der Praxis eine Verlötung durchgesetzt hat.
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Es hat sich jedoch gezeigt, dass bei der Herstellung derartiger Verbindungen eine hohe Sorgfalt angewendet werden muss, um sogenannte „kalte Lötstellen” zu verhindern. Aus diesem Grunde ist speziell in der Medizintechnik beispielsweise die alleinige Verwendung von Lötverbindungstechniken seit längerem nicht mehr gestattet.
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Darüber hinaus besitzt die Verlötungstechnik im Hinblick auf Erstmontage und Reparaturarbeiten signifikante Nachteile, da der Verbindungsvorgang keine Vorkonfektionierung von Bauteilen und auch keine werkzeuglose Trennung von Tragarmsystembauteilen ermöglicht.
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Der alternativ zur Lötverbindungstechnik denkbare Einsatz von einzelnen Steckverbindungen hat ebenfalls montagetechnische Nachteile, da beim Anschluss insbesondere mehrerer Kabel Verwechslungen nicht ausgeschlossen werden können.
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Aufgabe der Erfindung
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Ausgehend von dem aus dem Stand der Technik bekannten Lösungen besteht die Aufgabe der Erfindung darin, für eine Drehkupplung zur Übertragung von elektrischen Signal- und/oder Leistungsströmen bei Traggelenken von Tragarmsystemen sowohl die Montage als auch die Reparatur von Bauteilen signifikant zu erleichtern und gleichzeitig die Anschluss- und Verbindungssicherheit der Bauteile zu erhöhen.
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Lösung der Aufgabe
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Die gestellte Aufgabe wird für eine gattungsgemäße Drehkupplung durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 offenbarte technische Lehre gelöst.
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Erfindungswesentlich dabei ist es, dass alle Kontaktfahnen der Schleifringkontaktanordnungen am jeweiligen Ende der Gehäusebuchse und des Gehäusesteckers in einem trogförmigen Anschlussraum angeordnet sind, in den ein steckerförmiges Anschlusselement eingreift, wobei das Anschlusselement für jede Kontaktfahne ein auf die jeweilige Kontaktfahne aufschiebbares Steckkontaktelement aufweist, die gemeinsam integriert in einem Gehäuse des Anschlusselementes angeordnet sind und wobei Anschlusselement, Gehäusestecker und Gehäusebuchse durch eine lösbare Verrastungsvorrichtung verbunden sind.
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Durch die geschilderte erfindungswesentliche Weiterentwicklung lassen sich die in Tragarmsystemen verwendeten elektrischen Kabelstränge mit den steckerförmigen Anschlusselementen vollständig vorkonfektionieren. Bei der Endmontage der Tragarmsysteme werden die Kabel in die Tragarme eingezogen und im Bereich der Traggelenke mit den dort bereits montierten Drehkupplungen mittels der Anschlusselemente verbunden. Da alle Steckkontaktelemente für die einzelnen Kontaktfahnen der Schleifringkontaktanordnungen gemeinsam im Anschlusselement integriert sind, ist eine Verwechslung einzelner Anschlussleitungen durch die zueinander gehörige Anordnung von Kontaktfahnen und Steckkontaktelementen ausgeschlossen.
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Die Verrastungsvorrichtung ermöglicht dabei einerseits eine sichere Verbindung zwischen Anschlusselement, Gehäusebuchse und Gehäusestecker, andererseits ist bei notwendigen Reparaturarbeiten eine einfache Trennung der miteinander gekoppelten Bauteile möglich.
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Besondere Ausgestaltungen des Gegenstandes der Erfindung ergeben sich in Zusammenschau mit der technischen Lehre des Anspruches 1 zusätzlich aus den Merkmalen der auf den Hauptanspruch rückbezogenen Unteransprüche.
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Es hat sich insbesondere als vorteilhaft erwiesen, die Steckkontaktelemente mit jeweils einem Anschlusskabel durch eine Quetschverbindung zu koppeln. Durch diese Maßnahme lassen sich Kontaktschwierigkeiten infolge von „kalten Lötstellen” ausschließen.
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Zweckmäßig ist es darüber hinaus, das Gehäuse des Anschlusselementes zur Kopplung an die Gehäusebuchse und den Gehäusestecker gleich auszubilden. Diese Maßnahme vermindert die Vorratshaltung und ermöglicht es, universelle Kabelstränge vorzukonfektionieren.
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Vorteilhaft kann es auch sein, die Kontaktfahnen der Schleifringkontaktanordnungen im Anschlussraum in der Draufsicht u-förmig zueinander anzuordnen. Die u-förmige Anordnung ermöglicht die Einhaltung aller nach VDE geforderten Luft- und Kriechstrecken beispielsweise bis zu einer zu übertragenden Leistung von 230 Volt/16 Ampere im Leistungsteil und einer Leistung im Signalteil von 24 Volt/2 Ampere inklusive Schutzleiter.
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Es hat sich darüber hinaus als vorteilhaft erwiesen, wenn der äußere Umfang des Anschlusselementes kleiner ist als der Außenumfang der Gehäusebuchse und des Gehäusesteckers. Da in den Tragarmen der in Rede stehenden Tragarmsysteme an den Verbindungsstellen zu den Tragarmdrehgelenken oftmals nur Durchbrüche beschränkter Größe zur Verfügung stehen, erleichtern die reduzierten Bauabmaße des Anschlusselementes die Montagetätigkeit nicht unerheblich.
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Die Tatsache, dass die Steckkontaktelemente innerhalb des Gehäuses bis auf eine Öffnung zur Einführung der jeweiligen Kontaktfahne vollständig vom Gehäusematerial umgriffen sind, unterstützt ebenfalls die nach VDE geforderte Einhaltung der Luft- und Kriechstrecken in dem oben erwähnten Leistunsspektrum.
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Sollte sich bei der Kontaktfahnenanordnung im Anschlussraum keine eindeutige U-förmige Zuordnung ergeben, so kann es entsprechend einer vorteilhaften Weiterbildung des Erfindungsgegenstandes zweckmäßig sein, am Gehäuse des Anschlusselementes eine Einsteckcodierung in Form mindestens einer sich in Richtung der Längsachse des Gehäuses erstreckenden Nocke vorzusehen, die in mindestens eine an der Seitenwand des, Aufnahmeraumes angeordnete Nut eingreift. Die Zuordnung von Nocke und Nut schließt einen verdrehten Anschluss des Anschlusselementes und somit eine falsche Zuordnung der Steckkontaktelemente zu den jeweiligen Kontaktfahnen aus.
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Figurenbeschreibung
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Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:
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1 eine Explosionsdarstellung aller wesentlichen Elemente der erfindungsgemäßen Drehkupplung und
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2 eine perspektivische Explosionsdarstellung der zur Drehkupplung gehörenden Gehäusebuchse
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Die in der 1 insgesamt mit der Bezugsziffer 1 gekennzeichnete erfindungsgemäße Drehkupplung besteht im wesentlichen aus einem Gehäusestecker 2, einer Gehäusebuchse 3 sowie jeweils am Ende 5 des Gehäusesteckers und am Ende 6 der Gehäusebuchse angeordneten Anschlusselementen 14. Gehäusestecker 2 und Gehäusebuchse 3 sind mit Schleifringkontaktanordnungen 4 auf unterschiedlichen Umlaufebenen des Querschnittes von Gehäusebuchse und Gehäusestecker angeordnet.
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Beispielhaft ist in der als innerstes Element einer Schleifringkontaktanordnung der Kontaktstift 18 am Gehäusestecker 2 zu erkennen, wobei der zugehörige Schleifring zur elektrischen Übertragung von Signalen über den Kontaktstift 18 im Inneren der Gehäusebuchse 3 unsichtbar in der Abbildung befindlich ist. Von den Schleifringkontaktanordnungen ist in der 1 exemplarisch die umfangsmäßig äußerste Anordnung mit 4 gekennzeichnet.
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Jedes der beiden Elemente einer Schleifringkontaktanordnung 4 besitzt an dem freien Enden 5 vom Gehäusestecker 2 und vom freien Ende 6 der Gehäusebuchse 3 jeweils eine Kontaktfahne zum Anschluss einer Versorgungsleitung.
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Die Kontaktfahnen sind in der 2 am freien Ende 6 der Gehäusebuchse 3 deutlich zu erkennen und mit 7, 8 und 9 gekennzeichnet. Sie befinden sich gemeinsam in einem trogförmigen Anschlussraum 11, welcher zur der Steckerbuchse abgewandten Stirnseite der Gehäusebuchse 3 geöffnet ist. In diesem Anschlussraum 11 ist das Anschlusselement 14 in Richtung des Pfeiles P aus 2 einsteckbar.
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Das Anschlusselement 14 besitzt im Innern drei getrennte Aufnahmeräume 19, 20 und 21 für jeweils ein Steckkontaktelement 13. Die Steckkontaktelemente 13 sind mittels jeweils einer Quetschverbindung 16 an eine Versorgungsleitung zur Übertragung von elektrischen Signal- und/oder Leistungsströmen angeschlossen. Die Steckkontaktelemente 13 werden in die jeweiligen Aufnahmeräume 19, 20 und 21 eingeführt und verankert, dergestalt, dass bis auf eine an der Unterseite des Anschlusselementes 14 vorhandene Öffnung jedes Anschlussraumes die Steckkontaktelemente 13 vollkommen umschlossen sind. Dies dient dazu, um ausreichende Luft- und Kriechstrecken bei den zu übertragenden elektrischen Strömen zu gewährleisten.
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Die Steckkontaktelemente 13 können als vorbereitende Montagemaßnahme zusammen mit den zugehörigen Versorgungsleitungen 10 und dem Anschlusselement 14 vorbereitend vorkonfektioniert werden und bilden dabei den Bestandteil eines beispielsweise innerhalb eines Tragarmes anzuordnenden Kabelstranges.
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Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die Kontaktfahnen 7, 8 und 9 im Querschnitt gesehen u-förmig zueinander angeordnet, was eine Entsprechung in der Anordnung der Steckkontaktelemente 13 findet.
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Um eine korrekte Zuordnung von Kontaktfahnen 7 und Steckkontaktelementen 13 zueinander zu gewährleisten, ist das Anschlusselement 14 an einer seiner Seitenwände zusätzlich mit einer Einsteckcodierung 17 versehen. Die Einsteckcodierung besteht – wie dies aus der 1 deutlich wird – aus zwei nebeneinander über die Seitenwandung des Anschlusselement 14 vorstehende, sich entlang der Längsachse des Anschlusselementgehäuses erstreckende Nocken 22, die mit ihren äusseren Seitenwänden in eine entsprechende, sich ebenfalls in Längsrichtung in dem Anschlussraum der Gehäusebuchse 3 oder dem Anschlussraum 12 des Gehäusesteckers 2 erstreckende Nut 23 eingreifen.
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An der der Einsteckcodierung 17 gegenüberliegenden Seitenwandung des Anschlusselementes 14 befindet sich eine Verrastungsvorrichtung 15. Diese Verrastungsvorrichtung 15 besteht aus einer sich in Längsrichtung des Anschlusselementkörpers erstreckenden länglichen, mit ihrem einen Ende am Gehäuse des Anschlusselementkörpers festgelegten Zunge 24, die etwa in ihrer Mitte mit zwei seitlich vorstehenden Vorsprüngen 25 versehen ist. Mit diesen Vorsprüngen rastet die Zunge 24 in entsprechende Ausnehmungen an der Innenwandung des Anschlussraumes 11 ein.
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Soll das Anschlusselement 14 wieder aus dem Anschlussraum 11 entfernt werden, so wird das freie Ende 26 der Zunge 24 zur Seitenwandung des Anschlusselementes 14 angedrückt, so dass die Vorsprünge 25 mit den korrespondierenden Ausnehmungen außer Eingriff kommen.
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Aus den Abbildungen – und hier insbesondere aus der 1 – wird deutlich, dass die Abmaße des Anschlusselementes 14 insgesamt kleiner bemessen sind als die äußeren Durchmesser der übrigen zur Drehkupplung 1 gehörenden Gehäusestecker 2 und Gehäusebuchse 3. Dies ist insofern von Bedeutung, als dass die mit den Anschlusselementen 14 versehenen Kabelstränge innerhalb der Tragarmkonstruktion in Hohlräumen verlegt und durch gegebenenfalls baulich begrenzte Durchbrüche hindurchgeführt werden müssen. Je kleiner die Abmaße des Anschlusselementes dabei sind, desto leichter ist diese Montagetätigkeit auszuführen.
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Durch die Einführung der jeweiligen Anschlusselemente 14 mit den daran angeschlossenen Versorgungsleitungen 10 lässt sich im Gegensatz zu herkömmlichen konstruktiven Gestaltungen von Drehkupplungen der gattungsgemäßen Art auf einfache Weise schnell eine Mehrzahl von Versorgungsleitungsanschlüssen herstellen, wobei gleichzeitig die Verrastung und die Einsteckcodierung den Zusammenbau erleichtern. Durch die erfindungsgemäß weiterentwickelte Drehkupplung kann somit sowohl die Anschlusssicherheit als auch die Montagefreundlichkeit signifikant verbessert werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Drehkupplung
- 2
- Gehäusestecker
- 3
- Gehäusebuchse
- 4
- Schleifringkontaktanordnung
- 5
- Freies Ende des Gehäusesteckers
- 6
- Freies Ende der Gehäusebuchse
- 7
- Kontaktfahne
- 8
- Kontaktfahne
- 9
- Kontaktfahne
- 10
- Versorgungsleitung
- 11
- Anschlussraum
- 12
- Anschlussraum
- 13
- Steckkontaktelement
- 14
- Anschlusselement
- 15
- Verrastungsvorrichtung
- 16
- Quetschverbindung
- 17
- Einsteckcodierung
- 18
- Kontaktstift
- 19
- Aufnahmeraum
- 20
- Aufnahmeraum
- 21
- Aufnahmeraum
- 22
- Nocke
- 23
- Nut
- 24
- Zunge
- 25
- Vorsprung
- 26
- freies Ende der Zunge
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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