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Die vorliegende Erfindung betrifft zunächst eine Anschlussvorrichtung zum Anschluss eines Leiters, insbesondere mit Hilfe eines Montageautomaten oder -roboters, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Es ist für verschiedenste Applikationen wünschenswert, eine automatisierte Verdrahtung vorzunehmen, bei welcher Leiterenden mit Hilfe eines Montageautomaten, beispielsweise eines Montageroboters, automatisch in Anschlussvorrichtungen eingeführt werden, so dass sie von diesen sicher elektrisch leitend kontaktiert werden.
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Dabei werden die Anschlussvorrichtungen und die Leiter bereitgestellt und dann werden die Leiter von dem Montageroboter in die Anschlussvorrichtung eingeführt, so dass sie diese in einer Kontaktstellung kontaktieren.
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Die Erfindung hat die Aufgabe, Anschlußvorrichtungen bereitzustellen, welche sich in besonderer Weise für diese Montageart eignen.
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Die Erfindung löst diese Aufgabe durch den Gegenstand des Anspruchs 1 und schafft in den Unteransprüchen verschiedene bevorzugte Weiterbildungen und Ausgestaltungen dieses Gegenstandes.
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Anspruch 1 schafft eine Anschlussvorrichtung zum Anschluss eines Leiterendes, insbesondere mit Hilfe eines Montageautomats oder -roboters, die zumindest ein Anschlussmittel zum Anschluss des Leiterendes aufweist, wobei sie ferner eine von einem Werkzeug eines Montageroboters direkt oder indirekt bewegliche oder umformbare Einrichtung aufweist, welche ein Einbringen des Leiter an dem Anschlussmittel in eine Kontaktstellung unterstützt oder ein Herstellen einer solchen Kontaktstellung unterstützt.
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Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung ist das Anschlussmittel eine Federkraftklemme und die Einrichtung eine Leiteraufnahme, in welche das Leiterende mit dem Montagewerkzeug einlegbar ist, wobei die Leiteraufnahme mit dem darin eingelegten Leiterende relativ zur Federkraftklemme in eine Kontaktstellung beweglich ist, in welcher die Federkraftklemme das Leiterende gegen eine Kontaktstromschiene bewegt, insbesondere drückt oder zieht.
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Nach einer bevorzugten Variante ist das Anschlussmittel eine Direktsteck-Federkraftklemme und die Leiteraufnahme weist eine Trogform auf und ist als die Kontaktstromschiene ausgebildet.
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Nach einer anderen bevorzugten Variante ist die Leiteraufnahme in einer Gehäusehülse verschieblich geführt.
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Es kann weiter vorteilhaft vorgesehen sein, dass die Leiteraufnahme im Querschnitt eine U-Form aufweist.
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Nach einer anderen bevorzugten Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass das Anschlussmittel als wenigstens ein isolationsdurchdringender Schneidkontakt - nachfolgend auch IDC-Kontakt genannt - ausgelegt ist und dass oberhalb des IDC-Kontaktes als die Einrichtung einer oder mehrere Federarme als Einführtrichter zur Zentrierung des zu kontaktierenden Leiters vorgesehen sind, welche den Leiter oberhalb des IDC-Kontaktes zentrieren.
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Dabei kann weiter vorteilhaft vorgesehen sein, dass der oder die Federarme nach dem Kontaktieren des Leiters mit seinem oder ihren freien Enden eine Lösesicherung gegen ein Lösen des Leiters aus dem IDC-Kontakt bilden.
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Nach einer Weiterbildung dieser Variante kann vorgesehen sein, dass einer oder mehrere der IDC-Kontakte in einem zumindest an einer Seite offenen Gehäuse angeordnet sind, an welchem auch die Federarme angeordnet oder ausgebildet sind und dass der jeweilige Leiter durch eine Bewegung radial zu seinem Außenumfang an den Federarmen vorbei von dem Werkzeug des Montageroboters auf den jeweiligen IDC-Kontakt aufdrückbar und in diesen in eine Kontaktstellung eindrückbar ist.
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Geschaffen wird schließlich noch eine Variante der Erfindung, bei welcher ein freies Stromschienenstück - vorzugsweise nach Art einer nicht umfangsgeschlossenen Hülse geformt - bereitgestellt ist, auf das ein abisoliertes Leiterende auflegbar ist bzw. in das ein Leiterende einführbar ist, welches mit einem Werkzeug wie eine Hülse um das abisolierte Leiterende formbar ist.
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Es kann dann weiter vorgesehen sein, dass die Hülse einstückig mit einem weiteren Stromschienenstück verbunden ist, an dem ein zumindest manuell bestückbarer weiterer Leiteranschluss, beispielsweise ein Direktsteckanschluss, ausgebildet ist.
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Erfindungsgemäß wird ferner eine Verwendung einer Anschlussvorrichtung nach einem der auf diese bezogenen Ansprüche für eine automatisierte Montage vorgeschlagen, bei welcher die Anschlussvorrichtung automatisiert mit Hilfe eines Montageroboters montiert wird.
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Erfindungsgemäß wird schließlich noch ein Verfahren zum Bestücken einer Anschlussvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche mit einem Leiter mit Hilfe eines Montageroboters geschaffen, mit folgenden Schritten:
- a) Bereitstellen des Leiters und der Anschlussvorrichtung mit dem Anschlussmittel zum Anschluss des Leiterendes und der von einem Werkzeug eines Montageroboters direkt oder indirekt beweglichen oder umformbaren Einrichtung, welche ein Einbringen des Leiter an dem Anschlussmittel in eine Kontaktstellung unterstützt oder ein Herstellen einer solchen Kontaktstellung unterstützt,
- b) Auflegen des Leiters auf die Einrichtung; und
- c) Bewegen des Leiters mit der Einrichtung oder an der Einrichtung oder Umformen der Einrichtung, um eine Kontaktstellung zu realisieren.
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Durch sämtliche Varianten wird sichergestellt, dass auf einfache und sichere Weise eine automatisierte Bestückung der Anschlussvorrichtung mit einem Werkzeug eines Montageroboters oder dgl. möglich ist.
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Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezug auf die Zeichnungen näher beschrieben. Diese Ausführungsbeispiele zeigen verschiedene - nicht aber die einzig möglichen - Varianten zur konstruktiven Umsetzung der Erfindung, die insbesondere im Rahmen der Ansprüche variierbar sind. Es zeigen:
- 1 in a) und b) verschiedene perspektivische Ansichten einer ersten Anschlussvorrichtung mit Direktsteckklemmen und einem in einer der Direktsteckklemmen eingeführten und von diesen kontaktierten Leiterende;
- 2 eine Sprengansicht der Anschlussvorrichtung nebst dem Leiterende aus 1;
- 3 in a) eine Seitenansicht der Anschlussvorrichtung aus 1 und 2 während des Einführens eines Leiterendes, wobei eine Seitenwand eines hülsenartigen Gehäuses ausgeblendet wurde, in b) eine Draufsicht auf die Anordnung aus a) und in c) eine perspektivische Ansicht der Anordnung aus a);
- 4 in a), b) und c) den Ansichten aus 3 a), b) und c) entsprechende Ansichten mit vollständig in die Anschlussvorrichtung eingeführtem, leitend kontaktierten Leiterende (Kontaktstellung);
- 5 in a, und b) eine Seitenansicht einer und eine Draufsicht auf eine zweite Anschlussvorrichtung, dargestellt mit drei Leiterenden sowie in c) eine perspektivische Ansicht der Anschlussvorrichtung aus a) und b), dargestellt mit zwei Leiterenden;
- 6 eine Sprengansicht der Anschlussvorrichtung aus 5 nebst einem Leiterende;
- 7 in a) bis d) eine dritte Anschlussvorrichtung, wobei ein Beschalten der Anschlussvorrichtung mit einem Leiterende mit Hilfe eines Montagewerkzeugs in vier aufeinander folgenden Schritten dargestellt ist und e) eine perspektivische Darstellung einer Stromschiene der Anschlussvorrichtung aus 6) mit einem Leiterende mit dem Montagewerkzeug entsprechend zu Schritt 6b).
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1 a) und b) zeigen eine erste Anschlussvorrichtung 1. Diese weist - siehe 2 - ein Gehäuse 2 sowie hier beispielhaft zwei Direktsteckklemmen 3, 4 auf.
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Derartige Direktsteckklemmen (Push-In) weisen jeweils eine als Druckfeder ausgebildete Klemmfeder 30, 40 auf, welche jeweils dazu ausgelegt ist, ein Leiterende 5 gegen eine Stromschienenanordnung 31, 41 zu drücken bzw. zu pressen.
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Das Gehäuse 2 ist hier nach Art einer Hülse 20 ausgelegt. Das Gehäuse 2 kann aus einem ebenen Streifen gefertigt ein, der zu einer nicht umfangsgeschlossenen Hülse 20 umgeformt wurde, die zwei offene axiale Enden 21, 22 aufweist. Es kann aber auch als umfangsgeschlossene Hülse ausgelegt sein (hier nicht dargestellt). Die beiden Klemmfedern 30, 40 sind jeweils so in die Hülse 20 eingesetzt, dass in sie an jedem der beiden Enden 21, 22 ein jeweiliges Leiterende 5 einführbar ist. Sie sind in hier nicht oder nur andeutungsweise erkennbarer Weise gehalten, z.B. an Ansatzkonturen 23 der Hülse 20 und/oder einfach durch Anheften, Anlöten oder Anprägen an eine Innenwand der Hülse (2).
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Die jeweilige Stromschienenanordnung 31, 41 liegt dabei den Klemmfedern 30, 40 zumindest im beschalteten Zustand bzw. Kontaktzustand (4) so gegenüber, dass die Klemmfedern 30, 40 das jeweilige Leiterende 5 mit einem Klemmschenkel 32, 42 gegen die jeweilige Stromschienenanordnung drücken können. Die Stromschienenanordnungen 31, 41 können leitend verbunden sein, so dass eine Durchgangs-Anschlussvorrichtung gebildet wird.
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Hier ist die erste Direktsteckklemme 3 für ein automatisiertes Beschalten bzw. Bestücken mit einem Leiter ausgelegt und die zweite Direktsteckklemme 4 für ein manuelles Beschalten.
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Damit die erste Direktsteckklemme 3 automatisiert mit einem Roboter oder dgl. beschaltbar ist, ist sie mit einer besonders gestalteten beweglichen Einrichtung versehen, die hier eine bewegliche Stromschienenanordnung 31, insbesondere in einer Ausgestaltung als Leiteraufnahme, ist.
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Die zweite Direktsteckklemme 4 weist eine Stromschienenanordnung 41 auf, die als flaches Stromschienenstück oder aber in anderer Weise ausgebildet sein kann. Diese Stromschienenanordnung 41 muss lediglich derart angeordnet sein, dass die Klemmfeder 40 das zugehörige Leiterende gegen diese Stromschienenanordnung 41 drücken kann, um einen sicheren elektrisch leitenden Kontakt zwischen einem Leiterende und der Stromschienenanordnung 41 herzustellen.
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Die Stromschienenanordnung 31 der ersten Direktsteckklemme 3 ist relativ zum Gehäuse 2 beweglich ausgelegt und angeordnet. Die Stromschienenanordnung 31 ist ferner zum Einlegen eines korrespondierenden Leiterendes 5 ausgelegt. Die Stromschienenanordnung 31 ist in eine erste Position beweglich, hier verschieblich, in welcher das Leiterende 5 in sie eingelegt werden kann (3a, b, c). Dieses Einlegen kann beispielsweise mit einem zangenartigen Werkzeug eines (hier nicht dargestellten) Montageroboters erfolgen.
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Aus dieser ersten Position der 3a, b, c) ist die Stromschienenanordnung 31 dann zusammen mit dem in sie eingelegten und vorab durch Abisolieren und ggf. Vercrimpen vorkonfektionierten Leiterende 5 weiter in die Hülse 20 in eine zweite Position einschiebbar (4a, b, c). Dieses Verschieben kann ebenfalls mit dem oder einem anderen Werkzeug des Montageroboters erfolgen. Vorzugsweise ist diese zweite Position eine Kontaktstellung, in welcher der Klemmschenkel 32 auf das Leiterende 5 drückt und in der er dieses gegen die Stromschienenanordnung 31 drückt (siehe insbesondere (4c).
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Es ist bevorzugt, dass die Verschieberichtung X eine Richtung parallel zur Haupterstreckungsrichtung der Hülse 20 in der Hülse ist. Dazu können an der Innenwand der Hülse und an der Stromschienenanordnung 31 korrespondierende Konturen, wie korrespondierende schwalbenschwanzartige Konturen vorgesehen sein, um eine definierte Schiebebewegung der Stromschienenanordnung 31 an der Hülse 20, insbesondere an deren Innenwand umzusetzen.
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Nach einer Variante ist die Stromschienenanordnung 31 als ein im Querschnitt U-förmiger Trog ausgestaltet, der zumindest an seiner zu der Klemmfeder 30 weisenden Seite und vorzugsweise an einem oder beiden axialen Enden offen ausgestaltet ist. Das zumindest durch Abisolieren vorkonfektionierte Leiterende 5 kann dann automatisiert mit einem beweglichen und z.B. zangenartigen Werkzeug eines Montageroboters in den Trog einlegbar sein. Sodann ist der Trog mit dem Leiterende 5 zusammen in die Hülse 20 und dort in den ersten Direktsteckanschluss 3 einschiebbar. Dabei kann die Stromschienenanordnung 31 dazu genutzt werden, um die Klemmfeder 32 aus einer entspannten Stellung in eine Offenstellung mit gespanntem Klemmschenkel 33 zu bewegen.
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Es kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass in dem Trog an dessen offener und zum Klemmschenkel 32 gewandten Seite in einem oder beiden parallelen Schenkeln 34, 35 korrespondierende Aussparungen 36, z.B. V-förmige Aussparungen 36, 37 ausgebildet sind, welche derart ausgestaltet sind, dass in sie der Klemmschenkel 33 beim weiteren Einschieben des Troges in den ersten Direktsteckanschluss 3 einfedern kann, so dass er den Außenumfang des abisolierten Leiterendes drückt und dieses hierdurch in dem Trog gegen dessen Grundwand - diese kontaktierend - drückt.
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Der Trog kann einstückig mit dem Stromschienenstück 41 des zweiten Direktsteckanschlusses ausgebildet sein und gemeinsam mit diesem in die Kontaktstellung verschiebbar sein.
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Die Klemmfeder 30 kann in hier nicht dargestellter Weise von einem Haltemittel in einer Offenstellung gehalten sein. Dieses Haltemittel ist derart ausgelegt, dass es beim Einführen des Leiters und/oder des Troges gelöst wird, so dass es die Klemmfeder freigibt, so dass diese aus der Offenstellung gelöst wird, um in die Kontaktstellung zu schwenken. Es ist aber auch denkbar, die Klemmfeder 30 mit dem Trog in die Offenstellung zu bewegen, so dass der Trog unter ihr durch bis in die Kontaktstellung der Fig, 4c) gleiten kann.
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Bei der zweiten Ausführungsform ist einer oder sind mehrere isolationsdurchdringende Kontakte - kurz: „IDC-Kontakte“ 101, 102, 103 in einer oder mehreren Kammern eines Gehäuses 200 angeordnet. Dieses Gehäuse 200 und seine Kammern stehen zu einer Seite hin offen. Zum Kontaktieren werden die Leiter - vorzugsweise wiederum Leiterenden 5 im allerdings nicht abisolierten Zustand - in die IDC-Kontakte gedrückt, so dass diese eine Leiterisolierung 5a durchdringen und das metallische ein- oder mehrdrähtige Leiterende bzw. die Leiteradern kontaktieren.
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Die Leiter werden senkrecht zu ihrer Haupterstreckungsrichtung in die IDC-Kontakte 101, 102, 103 eingedrückt. Dieses Kontaktieren und das vorhergehenden Zentrieren der Leiter werden wiederum durch eine Einrichtung unterstützt, welche die Leiter mit zentriert. Diese Einrichtung erleichtert eine Montage mit einem zangenartigen Werkzeug eines Montageroboters.
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Dabei können als die Einrichtung einer oder mehrere Federarme 202 an dem Gehäuse oder an einem auf das Gehäuse 200 aufsetzbaren Teil - hier ein Rahmen 203 - und ggf. an den Zwischenwänden 201 des Gehäuses ausgebildet sein.
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Diese Federarme 202 sind derart gebogen, dass oberhalb des IDC-Kontaktes jeweils zwei Federarme von den Wänden oder Zwischenwänden 201 in etwa V-förmig schräg radial von außen nach innen oberhalb von zwei Kontaktschneiden eines IDC-Kontaktes ausgerichtet sind, so dass sie wie ein Einführ- und Zentriertrichter wirken, wenn ein Montageroboter einen Leiter radial in Richtung des jeweiligen IDC-Kontaktes 101 - 103 bewegt.
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Dabei wird oberhalb jedes IDC-Kontaktes 101 - 103 von jeweils zwei Federarmen 202 zwischen jeweils zwei Zwischen- und/oder Seitenwänden jeweils eine Art Einführtrichter gebildet, der ein automatisiertes Bestücken erleichtert.
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Die Federarme 202 können dabei so ausgestaltet werden, dass sie nach dem Beschalten der IDC-Kontakte 101 - 103 als Sperrmittel dienen, welches oberhalb des jeweiligen IDC-Kontaktes 101 - 103 eine Bewegung des Leiters gegen die Beschaltungsrichtung aus dem IDC-Kontakt verhindert, so dass sie eine Lösesicherung gegen ein Lösen des Leiters bilden. Die Federarme 202 sind senkrecht zur Leitereinführrichtung X bzw. parallel zum Leiterende 5 vorzugsweise deutlich länger als die IDC-Schneiden ausgebildet und weisen direkt in deren Bereichen Schlitze auf, so dass sie beim Kontaktieren seitlich an diesen vorbeitauchen können. Erst wenn der Leiter weit genug in den korrespondierenden IDC-Kontakt eingedrückt ist, so dass ein guter elektrischer Kontakt hergestellt ist, federn sie in eine Lage oberhalb des Leiterendes 5 zurück.
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Die freien Enden der Federarme 202 liegen dann oberhalb der IDC-Kontakte 101 - 103 und wirken wie eine Sperre gegen ein Lösen des jeweiligen Leiters aus dem jeweiligen Kontakt.
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Das Gehäuse 200 kann aus einem Grundteil bestehen, das einen Sockel aufweist, von dem sich mehrere Stege wie Zwischenwände 201 senkrecht und parallel zueinander vorstehen. Der Abstand der Stege ist so gestaltet, dass die Zwischenwände 201 jeweils die Anschlusskammern voneinander trennen in die jeweils zumindest einer der IDC-Kontakte eingesetzt ist und in die jeweils eines der Leiterenden einlegbar ist.
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Auf diese Anordnung ist der Federrahmen 203 mit den Federarmen 202 aufsetzbar, beispielsweise aufklemmbar oder aufrastbar. Die Kontur dieses Federrahmens 203 ist an die der Zwischenwände 201 angepasst, so dass der Federrahmen 203 gut auf die Zwischenwände 201 aufsetzbar ist. Je Anschlusskammer ragen hier jeweils von den beiden Wänden bzw. Zwischenwänden her zwei korrespondierende Federarme in die Anschlusskammern in Richtung des jeweiligen IDC-Kontaktes.
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In jede der Anschlusskammern ist jeweils einer der IDC-Kontakte 101, 102, 103 eingesetzt. Hier weisen diese IDC-Kontakte je zwei Kontaktschenkel auf, zwischen denen jeweils ein Schlitz ausgebildet ist. Die Schneid- und Kontaktschenkel schneiden beim Eindrücken des nicht abisolierten Leiters in dessen Isolierung ein und kontaktieren dann den eigentlichen inneren metallischen Leiter (siehe 6).
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Bei einer dritten Ausführung nach 7 ist vorgesehen, dass ein Stromschienenstück 300 nach Art einer nicht umfangsgeschlossenen Hülse 301 bereitgestellt wird, in welche ein abisoliertes Leiterende 5 einführbar ist. An diese nicht umfangsgeschlossene Hülse 301 kann sich ein weiteres Stromschienenstück 302 anschließen, das zu einer elektrischen Baugruppe oder zu einem weiteren Leiteranschluss 303 - beispielsweise zu einem Direktsteckanschluss - geführt ist.
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Sodann wird das Stromschienenstück 300 bzw. wird die Hülse 301 mit einem Werkzeug 400 umgeformt. Das Werkzeug kann zwei zusammenführbare Stempel 401, 402 aufweisen. Das Werkzeug kann ein Teil eines ansonsten hier nicht dargestellten Montageroboters sein.
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Die Hülse 301 wird dabei vorzugsweise wie eine Art Crimphülse um das abisolierte Leiterende 5 geschlagen bzw. geformt, so dass sie fest an dem Leiterende anliegt und dieses sicher kontaktiert. Derart besteht ein guter elektrischer Kontakt zwischen dem Leiterende und dem Stromschienenstück 302 bzw. hier der Hülse 301.
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Dieses Stromschienenstück 300 dient dann als Anschlussmittel und ist auch eine umformbare Einrichtung zum Herstellen einer Kontaktstellung mit einem Montageroboter.
