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Die Erfindung betrifft einen Rundsteckverbinder zur elektrischen Verbindung und mechanischen Verriegelung mit einem Standardgegenstück gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs1.
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Rundsteckverbinder werden in vielen Bereichen der Automatisierungstechnik zur elektrischen Verbindung zum Beispiel von einer Steuerung SPS und Sensoren oder Aktoren eingesetzt. Die Anmelderin stellt her und vertreibt entsprechend Rundsteckverbinder unter der Bezeichnung ecolink M12 bzw. M8. Kabelgebundene umspritzte Steckverbinder für die Automatisierungstechnik sind in verschiedenen Normen spezifiziert z. B. DIN EN 61076-2-x, IEC 61076-2-101.
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Aus der
DE 10 2006 012 194 ist ein Rundsteckverbinder bekannt der zur elektrischen Verbindung und mechanischen Verriegelung mit einem Standardgegenstück dient. Die Verriegelung erfolgt mit Hilfe einer am Ende des Griffkörpers vorgesehenen Gewindehülse, die ein Außengewinde aufweist. Zur Herstellung der elektrischen Verbindung wird dieser Rundsteckverbinder auf ein passendes Standardgegenstück aufgesetzt und anschließend durch Drehen und Festziehen der Gewindehülse fixiert.
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Das entsprechende passende Standardgegenstück muss natürlich ein entsprechendes Innengewinde aufweisen. Für den Einbau des Gegenstücks zum Beispiel an einer Verteilerbox z. B. 4-Port-IO-Link-Master Anschluss von Sensoren, der Fa. ifm electronic gmbh sind zwei Alternativen denkbar. Das Standardgegenstück kann versenkt oder überstehend an der Verteilerbox angeordnet sein. Insbesondere wenn mehrere Standardgegenstücke einer Verteilerbox bereits belegt sind, ist der Anschluss eines weiteren Rundsteckverbinders nicht mehr so einfach, weil der freie Zugang zu dem Verriegelungselement (z.B. Überwurfmutter) durch die benachbarten Rundsteckverbinder erschwert wird.
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Aus der
EP 1 629 573 ist ein weiterer Steckverbinder bekannt. Dieser Rundsteckverbinder ermöglicht eine schnelle elektrische und mechanische Verbindung mit einem entsprechenden Gegenstück, ohne dass eine Drehbewegung erforderlich ist. Diese Art der Verbindungstechnik wird auch als Schnellanschlußtechnik oder kurz auch als Snap-Verbindung bezeichnet. Hierzu weist das Verriegelungselement eine innenliegende Ringfeder mit entsprechenden Zähnen auf. Beim Aufschieben dieses Rundsteckverbinders verrasten die Zähne der Ringfeder in einer passend ausgebildeten Nut am Steckergegenstück. Ein entscheidender Nachteil dieser Art der Schnellanschlusstechnik ist, dass das Gegenstück eine speziell angepasste Außenkontur aufweisen muss. Dies hat zur Folge, dass der in dieser Druckschrift
EP 1 629 573 beschriebene Rundsteckverbinder nicht bei Standard-Gegenstücken verwendet werden kann.
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Zum Lösen der Verriegelung bei diesem speziellen Steckverbinder ist ein verschiebbares unter Vorspannung sehendes Riegelelement erforderlich, das beim Zurückfahren der Außenhülse die Zähne der Ringfeder so weit nach außen spreizt, dass sie nicht mehr im Nutbereich liegen.
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Entgegen den Ausführungen in der Druckschrift
EP 1 629 573 ist dieser Steckverbinder nicht abwärtskompatibel und deshalb bei unmodifizierten Standardgegenstücken auch nicht verwendbar. Die Spezialkontur am Gegenstück ist für eine einwandfreie Funktion immer erforderlich. Dies zeigen auch Produkte der Firma woodhead connectivity gmbh die unter dem Markennamen Ultralook vertrieben werden und die entsprechend der
EP 1 629 573 ausgebildet sind.
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Insgesamt ist dieser Steckverbinder für Schnellanschlusstechnik sehr aufwendig aufgebaut. Es ist ein komplexes nur mit erheblichem Aufwand zu fertigendes Mechanikbauteil, Riegelelement, Ringfeder mit Zähen bzw. Ringhülse zum Lösen der Verriegelung, erforderlich.
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Auch ist die Handhabung für den Anwender nicht intuitiv klar. Dies kann dazu führen, dass der Anwender der Meinung ist, er hätte eine sichere langzeitstabile elektrische Verbindung hergestellt, dies tatsächlich aber nicht der Fall ist.
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Diese Art einer Schnell-Verbindungstechnik ist außerdem nur für Gegenstücke geeignet, die eine spezielle Außenkontur aufweisen. Zudem darf das Gegenstück nicht versenkt sein, sondern muss zwingend an dem Teil an dem das Gegenstück vorgesehen ist, überstehen.
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Ein weiterer Nachteil besteht darin, dass eine Kabelverlängerung mit jeweils einem solchen Schnellanschluss-Steckverbinder (mal auf femal) nicht möglich ist.Aufgabe der Erfindung ist es deshalb einen Rundsteckverbinder zur elektrischen Verbindung und mechanischen Verriegelung mit einem Standardgegenstück anzugeben, der die oben genannten Nachteile nicht aufweist, der insbesondere mit Standardgegenstücken einfach verriegel- und endriegelbar ist, der einfach und kostengünstig fertigbar ist, der keine aufwendige beweglichen mechanischen Teile aufweist und der sowohl für überstehende wie auch für bündige Standardgegenstücke geeignet ist, der sowohl für male- wie auch für eine female Varianten eines Rundsteckverbinders geeignet ist und der intuitiv für den Anwender handhabbar ist.
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Gelöst wird diese Aufgabe durch einen Rundsteckverbinder mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1.
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Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Die wesentliche Idee der Erfindung ist es an einem Verriegelungselement ein asymmetrisches flexibles Sägezahnprofil vorzusehen, dessen Zähne so flexibel sind, dass der Rundsteckverbinder zur Verriegelung auf das Standardgegenstück ohne Drehbewegung aufschiebbar ist. Bei der Aufschiebbewegung rasten die flexiblen Zähne in die Gewindegänge des Standard-Gewindes des Gegenstücks ein. Während des Aufschiebvorgangs werden mehre Gewindegänge des Gegenstücks übersprungen. Am Ende des Ausschiebvorgangs greifen deshalb die Zähne in mehrere Gewindegänge ein und eine sichere Verriegelung der beiden komplementären Teile ist gewährleistet.
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Nachfolgend ist die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
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Es zeigen:
- 1 male-Variante eines erfindungsgemäßen Rundsteckverbinders in Aufsicht
- 2 Schnittdarstellung eines erfindungsgemäßen Rundsteckverbinders gemäß 1
- 3 Detailausschnitt gemäß 2
- 4 Aufsicht auf ein entsprechendes Standardgegenstück mit aufgeschobenen erfindungsgemäßen Rundsteckverbinder
- 5 Schnittdarstellung gemäß 4
- 6 Detailausschnitt im Bereich des Verriegelungselements gemäß 5
- 7 female-Variante eines erfindungsgemäßen Rundsteckverbinders in Aufsicht
- 8 Schnittdarstellung eines erfindungsgemäßen Rundsteckverbinders gemäß 7
- 9 Detailausschnitt gemäß 8
- 10 Aufsicht auf ein entsprechendes Standardgegenstück mit aufgeschobenen erfindungsgemäßen Rundsteckverbinder gemäß 7
- 11 Schnittdarstellung gemäß 8
- 12 Detailausschnitt im Bereich des Verriegelungselements gemäß 11
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1 zeigt eine Aufsicht auf einen erfindungsgemäßen Rundsteckverbinder 10. In dieser Aufsicht ist ein Griffkörper 40 mit einem Kabelabgang 50 an einem Ende und ein Verriegelungselement 24 am gegenüberliegenden Ende des Griffkörpers 40 zu sehen.
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2 zeigt eine Schnittdarstellung des Rundsteckverbinders gemäß 1. Das Verriegelungselement 24 ist auf einem Kontaktträger 30 fixiert. Der Griffkörper 40, der als Spritzgussteil gefertigt ist, umgibt teilweise das Verriegelungselement 24, teilweise den Kontaktträger 30 sowie das Anschlusskabel 52 mit den einzelnen Adern 54. Da es sich bei diesem Rundsteckverbinder 10 um eine male-Variante handelt, sind die Kontaktelemente 32 als Steckerpins ausgebildet. Das Kontaktbild 34 der Steckerpins ist passend zu dem Kontaktbild eines Standard- Gegenstücks ausgebildet, das in diesem Fall eine female-Variante sein muss, mit entsprechenden Buchsen.
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Auf dem Verriegelungselement 24 ist ein Dichtelement 70 angeordnet, das am Griffkörper 40 anliegt. Außerdem ist im vorderen Bereich des Verriegelungselements 24 ein offener Federring 80 angeordnet.
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In 3 ist eine Detaildarstellung im Bereich des Verriegelungselements 24 dargestellt. Das Verriegelungselement 24 weist ein Außengewinde 59 mit einer Gewindekontur 60 auf, die als flexibles Sägezahnprofil 62 ausgebildet ist. Deutlich ist die Asymmetrie des Sägezahnprofils mit den einzelnen Zähnen 64 erkennbar. Die Zähne des Sägezahnprofils 62 sind elastisch, damit sie über die Gewindegänge des Steckergegenstücks schiebbar sind. Als Material für das Verriegelungselements 24 dient vorzugsweise ein Elastomer mittlerer Härte (ShoreD 80...95).
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In 4 bzw. 5 ist ein aufgeschobener erfindungsgemäßer Steckverbinder 10 auf ein entsprechendes Standardgegenstück 20 dargestellt. Das Standardgegenstück 20 weist ein Verriegelungselement 22 auf, das nur wenig über die Kontur eines Teils (z. B. Verteilerbox) übersteht. Es kann aber auch bündig mit der Gehäuseoberfläche des Teils abschließen. Das Verriegelungselement 22 weist ein Innengewinde und entsprechende Buchsen als Kontaktelemente 33 auf. Zur Abdichtung zwischen Rundsteckverbinder 10 und Standard- Gegenstück 20 dient das Dichtelement 70, das sichtbar übersteht.
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6 zeigt wie das asymmetrische Sägezahnprofil 62 in ein Standardgewinde 63 des Steckergegenstücks 20 eingreift. Bei dem Standardgewinde 63 kann es sich zum Beispiel um ein M12 Innengewinde handeln. In der dargestellten Verriegelungsstellung greifen jeweils zwei Zähne 64 des Sägezahnprofils 62 in jeweils einen Gewindegang des Standardgewindes 63 ein. Der offene Federring 80 greift in einen Gewindegang des Standardgewindes 63 ein.
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7 zeigt eine Aufsicht auf eine female-Variante eines erfindungsgemäßen Rundsteckverbinders 110. Wie aus 8 ersichtlich weist das Verriegelungselement 124 hier anstatt eines Außengewindes ein Innengewinde 159 auf und die Kontaktelemente 132 auf dem Kontaktträger 130 sind als Steckerbuchsen ausgebildet. Zur Stabilisierung des flexiblen Verriegelungselements 124 ist im vorderen Bereich ein offener Federing 180 vorgesehen. Die Gewindekontur 160 zeigt ein nach innen weisendes Sägezahnprofil 162.
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Das Verriegelungselement 124 umgibt den Kontaktträger haubenförmig.
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Als Material dient vorzugsweise ein Elastomer mittlerer Härte (ShoreA 80...95°). Eine umlaufende Nut dient zur Aufnahme des geöffneten Federrings 180.
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Der Federring 180 erhöht die radiale Anpresskraft des Verriegelungselements 180 an das entsprechende Gewindegegenstück.
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Im hinteren Grund des Verriegelungselements 180 ist ein vergleichsweise dicker und sehr weicher Dichtring (ShoreA 40-70°)platziert, der als Dichtelement 170 dient.
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Beim Einschieben des Rundsteckverbinders 110 in das entsprechende Steckergegenstück ergibt sich in der Dichtposition eine spürbare Rückstellkraft, das Dichtelement 170 wird dabei elastisch verformt und dichtet den Steckerraum ab (IP66). Das Steckerbild ist auch hier mit der Ziffer 34 bezeichnet.
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Die 10, 11 und 12 zeigen jeweils den auf ein entsprechendes Gegenstück aufgeschobenen Steckverbinder. Die korrespondierenden Teile der beiden Varianten sind mit gleichen oder entsprechenden Bezugszeichen gekennzeichnet.
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Nachfolgend ist die Funktion der Erfindung erläutert.
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Der erfindungsgemäße Rundsteckverbinder 10 (male Variante) lässt sich einfach und schnell auf ein entsprechendes Standardgegenstück 20 aufschieben. Hierbei ist keine Drehbewegung erforderlich. Der leicht abgeschrägte vordere Bereich des Verriegelungselements 24 dient als Einführhilfe. Sobald der Federring 80 bei der Einführbewegung in den Bereich des Standardgewindes 63 kommt spürt der Anwender eine haptische Rückmeldung bei jedem Überspringen eines Gewindegangs des Gewindes des Standardgegenstücks 20. Der Anwender muss den erfindungsgemäßen Rundsteckverbinder nun weiter in das entsprechende Steckergegenstück 20 einführen bis das Dichtelement 70 zwischen den beiden komplementären Verriegelungselementen 22 und 24 hervorquillt. In diesem Fall ist die Verriegelungsposition mit Dichtfunktion erreicht. Der Federring 80 sorgt dafür, dass diese Position eingehalten wird. Aufgrund der asymmetrischen Ausgestaltung des Sägezahnprofils kann der Rundsteckverbinder relativ leicht auf das entsprechende Steckergegenstück aufgeschoben werden, für ein Abziehen ist jedoch ein erhöhter Kraftaufwand erforderlich.
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Der erfindungsgemäße Rundsteckverbinder 110 (female-Variante) lässt sich ebenfalls einfach und schnell in ein entsprechendes Standardgegenstück 120 einschieben. Hierbei ist keine Drehbewegung erforderlich. Der Anwender muss den erfindungsgemäßen Rundsteckverbinder 110 soweit einschieben bis die Vorderkante des Standardsteckergegenstücks das Dichtelement 170 berührt und elastisch verformt. In diesem Fall ist die Verriegelungsposition mit Dichtfunktion erreicht. Der Federring 180 sorgt dafür, dass diese Position langzeit gehalten wird. Aufgrund der asymmetrischen Ausgestaltung des Sägezahnprofils kann der Rundsteckverbinder 110 relativ leicht auf das entsprechende Steckergegenstück 120 aufgeschoben werden, für ein Abziehen ist jedoch ein erhöhter Kraftaufwand erforderlich.
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Die erfindungsgemäßen Rundsteckverbinder 10,110 erlauben eine einfache schnelle schraublose und werkzeuglose, mechanische und elektrischen Kontaktierung. Mit der Erfindung können sowohl Male- wie auch Female-Varianten einfach realisiert werden. Beide Varianten sind entsprechend den Anforderungen für den Werkzeugtechnikbereich bzw. Bereich der Automatisierungstechnik ausreichend gegen Spritzwasser und Staub geschützt. Ein wesentlicher Vorteil den die Erfindung bietet ist dass diese Schnellanschlusstechnik (Snap-Verbindungstechnik) abwärts kompatibel ist. Dies bedeutet, dass dieser Rundsteckverbinder 10, 110 mit jedem insbesondere auch mit bereits vorhandenen Standard- Steckergegenstücken kompatibel ist. Weiterhin sind für den erfindungsgemäßen Rundsteckverbinder 10, 110 keine zusätzlichen mechanisch beweglichen Teile, die kompliziert zu fertigen sind, notwendig. An den entsprechenden Standardgegenstücken sind keine Änderungen insbesondere keine zusätzlichen Konturen erforderlich.
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Die Erfindung eignet sich insbesondere für M12 und M8 Industrie-Rundsteckverbinder. Er kann verwendet werden, wie ein herkömmlicher Steckverbinder. Die Kontur unterscheidet sich nur minimal von der eines Standard-Rundsteckverbinders.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102006012194 [0003]
- EP 1629573 [0005, 0007]
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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