DE202006019235U1

DE202006019235U1 - Modulare Rundsteckverbindung

Info

Publication number: DE202006019235U1
Application number: DE202006019235U
Authority: DE
Original assignee: Intercontec Produkt GmbH
Current assignee: LQ MECHATRONIK-SYSTEME GMBH, DE
Priority date: 2006-12-19
Filing date: 2006-12-19
Publication date: 2008-05-08
Anticipated expiration: 2016-12-20
Also published as: ES2384254T3; EP1936752B1; EP1936752A3; EP1936752A2; ATE546862T1; PL1936752T3

Abstract

Modulare Rundsteckverbindung zum Verbinden von verschiedenen Gehäusevarianten oder zum Bilden von Verbindungsketten für abgeschirmte mehrpolige Kabelanschlüsse mit unterschiedlichen Übertragungsaufgaben wie Starkstromversorgung und/oder Signalübertragungen, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen zwei zu verbindenden Kupplungsteilen (Stecker 10, Buchse 12) sich über die verbundenen Kontakte (S, B, s, b) eine in zwei Richtungen um einen begrenzten Winkel drehbare und an ihren beiden Stirnseiten offene Hülse (14) befindet, welche axial beidseitig an ihren inneren Rändern Vorsprünge (40) aufweist, wobei bei der einen Drehrichtung die Vorsprünge (40) der einen offenen Stirnseite hinter eine Verriegelung (60, 62, 64) des einen Kupplungsteils (10) und bei der anderen Drehrichtung die Vorsprünge (40) der einen offenen Stirnseite hinter eine Verriegelung (60, 62, 64) des anderen Kupplungsteils (12) greifen.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine modulare Rundsteckverbindung.
Steckverbindungen werden beispielsweise in Fertigungsanlagen benutzt, um komplexe Kabelverbindungen zwischen Steuergeräten oder Schaltschränken und Werkzeugmaschinen herzustellen oder zu lösen, wobei mehrere Steuer- und Versorgungsleitungen in einem abgeschirmten Kabel zusammen gefasst sind. Die Abschirmungen sorgen für einen störungsfreien Betrieb und dürfen an Kabelübergangstellen, wie Stecker und Buchsen nicht Beeinträchtigungen erfahren. Deshalb ist es bekannt, die Übergangsstellen mit Schraubverschlüssen so überdecken, dass die Anschirmung gewährleistet bleibt, wie beispielsweise in der eigenen DE 20 2005 010 113 U1 beschrieben. Es sind auch dreiteilige Verbindungen bekannt, wie in der DE 693 26 932 T1 beschrieben, wobei allerdings das Steckerteil als zunächst drittes Teil drehfest in einer abschirmenden Hülse vollständig aufgenommen wird. Es sind auch Rundstecker zur Herstellung elektrischer Leitungsverbindungen beispielsweise aus den eigenen Gebrauchsmusterschriften 299 15 382 U1 und 299 15 381 U1 bekannt.
Demgegenüber besteht die Aufgabe ein modulares Stecksystem zu entwickeln, dass für verschiedene Gehäusevarianten von Steckern, Buchsen, Kupplungen oder Muffen Anschlussmöglichkeiten bietet und auch Verbindungsketten ermöglicht. Dabei sollen zugleich ohne Qualitätsverlust Kosteneinsparungen möglich werden.
Die allgemeine Lösung dieser Aufgabe besteht aus einer modularen Rundsteckverbindung zum Verbinden von verschiedenen Gehäusevarianten oder zum Bilden von Verbindungsketten für abgeschirmte mehrpolige Kabelanschlüsse mit unterschiedlichen Übertragungsaufgaben wie Starkstromversorgung und/oder Signalübertragungen. Zwischen zumindest zwei zu verbindenden Kupplungsteilen befindet sich über die verbundenen Kontakte eine in zwei Richtungen um einen begrenzten Winkel drehbare und an ihren beiden Stirnseiten offene Hülse. Diese weist axial beidseitig an ihren inneren Rändern Vorsprünge auf. Bei der einen Drehrichtung greifen die Vorsprünge der einen offenen Stirnseite hinter eine Verriegelung des einen Kupplungsteils und bei der anderen Drehrichtung greifen die Vorsprünge der einen offenen Stirnseite hinter eine Verriegelung des anderen Kupplungsteils.
Es handelt sich also um eine dreiteilige Rundsteckverbindung, bei der die Hülse als Mittelstück zu ganz verschiedenen Verbindungen benutzt werden kann, da sie nur ein mechanisches Arretierglied ohne besondere elektrische Funktionen ist, sieht man von ihrer Abschirmwirkung bei metallischer Ausführung ab.
Die Kupplungsteile wie Stecker oder Buchse sind abschirmende metallische Hohlkörper, die sich erfindungsgemäß vorteilhafterweise zu ihren Kontaktstirnflächen innerhalb der Hülse verjüngend abstufen und an ihren Kontaktstirnflächen innerhalb der Hülse in galvanischen Kontakt geraten, um so eine Abschirmung in jedem Fall sicherstellen, auch wenn die Hülse aus Kunststoff besteht, was Kosten sparend ist.
Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile ergeben sich aus der folgenden Beschreibung eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels und den Unteransprüchen Es zeigen:
1 in schematischer Übersicht eine axiale Zuordnung der Modularen Steckverbindung
2 einen Längsansicht eines Steckers, teilweise im Schnitt,
3 eine Draufsicht auf eine Polbild eines Steckers gemäß 2,
4 eine Draufsicht auf eine Polbild einer Buchse gemäß 5,
5 einen Längsansicht einer Buchse, teilweise im Schnitt,
6 eine Seitenansicht auf eine Arretierhülse,
7 eine Frontansicht auf eine Arretierhülse gemäß 6 und
8 eine schematische Übersicht von verschiedenen Verbindungen
Die neue modulare Steckverbindung kann nach einem hier zur Erläuterung de Erfindung ausgewähltem Beispiel in der Zeichnung aus einem mehrpoligen Stecker 10 und einer gleichpoligen Buchse 12 sowie einem Arretiermittelstück 14 bestehen (1). Die Polbilder der groß dimensionierten Stifte S₁, S₂, S₃, S₄, S₅, S₆, – beispielsweise zum Übertragen von starken Strömen – und der klein dimensionierten Stifte s₁, s₂, s₃, s₄ – beispielsweise zum Übertragen von schwachen, aber gegebenenfalls hochfrequenten Signalströmen – sowie des Erdungs-(Masse-)Steckers E_S des (männlichen) Steckers 10 (3) liegen polgleich den Einzelbuchsen B₁, B₂, B₃, B₄, B₅, B₆, b₁, b₂, b₃, b₄ und der Erdungs-(Masse-)Buchse B_e der (weiblichen) Buchse 12 (4) gegenüber und passen ineinander, wenn Stecker 10 und Buchse 12 axial zusammengesteckt werden. Die groß dimensionierten Stifte übertragen beispielsweise bis zu 630 Volt und entsprechende Ströme bei Anschlüssen beispielsweise zwischen Arbeitsmaschinen und steuernden Schaltschränken. Hierbei ist anzumerken, dass das hier wiedergegebene Polbild nur beispielhaft gewählt wurde und dass andere Polbilder in beliebiger Konfiguration ebenso im Rahmen der Erfindung genutzt werden können. Der Aufbau und die Funktion des Arretiermittelstücks 14 wird nachstehend näher beschrieben werden.
Auch der Aufbau von Stecker 10 und Buchse 12 ist spiegelbildlich zueinander fast gleich. Deshalb werde nachstehend für beide Teile, Stecker 10 und Buchse 12, der modularen Steckverbindung die gleichen Bezugszahlen in 2 und 5 benutzt und beschrieben. Beide Teile, Stecker 10 und Buchse 12, haben zur Kontaktseite hin einen mehrfach abgestuften metallischen Hohlkörper, 16, der den ganzen Übergang zwischen Stecker 10 und Buchse 12 geerdet abschirmt und es gehört auch zu den Zielen der Erfindung diese metallische Abschirmung über die modularen Steckverbindung unterbrechungsfrei zu gewährleisten.
Kabelseitig ist in üblicher Weise eine metallische Schraubkappe 18 auf den Hohlkörper 10 mit einem stirnseitigen Durchlass für ein nicht dargestelltes mehradriges und abgeschirmtes Kabel aufgeschraubt, wobei das Kabel mittels eines Kunststoffringes 20 geklemmt und abgedichtet wird. Nur eine oben liegende Ader 22 ist eingezeichnet, die im Stecker 10 am gegenüberliegenden Ende in einem einzelnen Kontaktstift S und in der Buchse 12 in einer Enzelbuchse B endet. Sowohl die Einzelstifte S als auch die Einzelbuchsen B befinden sich in sie konzentrisch umgebenden und isolierenden Hülsen H, die in jedem Teil 16 axial einwärts in einen massiven im wesentlichen zylindrischen Isolierkörper 24 aus Kunststoff übergehen und mit diesen einen Formkörper bilden, der bei der Montage von der Kabelseite in den zylindrischen Innenmantel der metallischen Hohlkörper 16 eingeschoben werden kann. Während in der Buchse 12 der Isolierkörper 24 mit allen von ihm hervorstehenden Isolierhülsen H und den darin liegenden Buchsen B und b bis zum äußeren am weitesten nach innen abgestuften Rand R_B des metallischen Körpers 16 aufragen (4 und 5), ragt beim Stecker 10 der Isolierkörper 24 mit den groß dimensionierten Stiften S über den äußeren am weitesten nach innen abgestuften Rand R_S des metallischen Hohlkörpers 16 hinaus (2 und 3). Lediglich die klein dimensionierten Buchsen, b₁, b₂, b₃, b₄ – beispielsweise zum Übertragen von schwachen, aber gegebenenfalls hochfrequenten Signalströmen – ragen vom Isolierkörper 24 nur bis zum äußeren und am weitesten nach innen abgestuften Rand R_S des metallischen Hohlkörpers 16. Dadurch kontaktierten beim Zusammenstecken von Stecker 10 und Buchse 12 vorteilhafterweise die Signalkontakte s erst wenn über die Stromkontakte S eine Stromversorgung beim angekoppelten Gerät gesichert ist.
In besonderer Weise sind die die Erdungs- oder Massekontakte S_E und B_E im Stecker 10 und in der Buchse 12 gelagert. Diese befinden sich nicht im Isolierkörper 24 sondern in einem metallischen Vorsprung 30 nach Innen vom am weitesten nach innen abgestuften Rand R_S bzw. R_B des metallischen Hohlkörpers 16. Dadurch wird sowohl auf Steckerseite als auch Buchsenseite die Erd- oder Masseleitung mit den metallischen Hohlkörpern 16 elektrisch verbunden. Zugleich dient Vorsprung 30 zur Lagesicherung der Isolierkörper 24 in Umfangsrichtung, das heißt ihre Position wird im Inneren der metallischen Hohlkörpern 16 durch mit den Vorsprüngen 30 korrespondierenden Ausnehmungen lagesicher und auch die genaue Ausrichtung der beiden Polgesichter zu einander bleibt ebenfalls gesichert. Eine zusätzliche Teileorientierung erfolgt durch ein zentral in den Isolierkörper 24 vorgesehenes Schlosspaar 24 und 25.
Nach dieser bisherigen Beschreibung können Stecker 10 und Buchse 12 nunmehr ineinander gesteckt werden. Aber es fehlt noch eine Sicherung gegen ein unbeabsichtigtes Lösen. Hierzu dient das in 1, 6 und 7 dargestellte Arretiermittelstück 14 in Verbindung mit den sich zu den Kontaktseiten verjüngenden Abstufungen der beiden metallischen Körper 16.
Das Arretiermittelstück 14 besteht aus zwei gleichen dicht miteinander durch einen Innenring 38 verbundenen Teilen 32 und 34, die sich entlang einer Umfangslinie 36 gegeneinander um einen begrenzten Winkel verdrehen lassen. Am jeweils äußeren Innenrand befinden sich Nocken 40. Im hier dargestellten Beispiel sind es drei zueinander um 120° versetzte Nocken 40. In einer Ausgangsposition, die von Außen durch eine Gleichstellung von zwei abgeflachten Markierungen 42 und 44 in der mit einer Riffelung 46 versehenen äußeren Mantelfläche des Arretiermittelstückes 14 erkenntlich ist, befinden sich im Inneren des Arretiermittelstückes 14 die drei Nocken 40 axial je zueinander fluchtend. In dieser Position kann das Arretiermittelstück 14 – wie in 1 dargestellt ist – sowohl auf den Stecker 10 als auch auf die Buchse 12 aufgesteckt werden, bis die beiden äußeren und am weitesten nach innen abgestuften Ränder R_S und R_B der metallischen Hohlkörper 16 innen in dem Arretiermittelstück 14 etwa unterhalb Umfangslinie 36 aufeinander zu liegen kommen. Dabei greifen die Nocken 40 durch Öffnungen 62 in einem auf einer Mittelstufe M der Holkörper 16 in Umfangsrichtung aufgebrachten ringförmigen Vorsprüngen 60. Werden jetzt die beiden Ringe 32 und 34 des Arretiermittelstückes 14 im Sinne der in 1 eingezeichneten Pfeile P1 und P2 gegeneinander verdreht, geraten die Nocken 40 hinter die ringförmigen Vorsprüngen 60 in einen Ringspalt 64 bis zu einem hier nicht eingezeichneten Anschlag und fixieren so die Kupplung von Stecker 10 und Buchse 12. Da die Öffnungen 62 in den ringförmigen Vorsprüngen 60 beim vollständigen Zusammenstecken unter dem Arretiermittelstück 14 nicht mehr sichtbar sind und nur eine von drei möglichen Stellungen die Einzelstecker S, s und Einzelbuchsen B, b zueinander ausgerichtet sind, ist es sinnvoll, die einzig zutreffende Öffnung dadurch deutlich zu markieren, dass auf der nach dem vollständigen axialen Zusammenstecken sichtbar bleibenden Außenflächen von Stecker 10 und Buchse 12 jeweils eine Markierung beispielsweise in Form einer Abflachung A vorzusehen, die vor dem Zusammenstecken mit Markierungen 42 und 44 auf dem Arretiermittelstück 14 fluchten muss, um das Zusammenstecken und Fixieren zu ermöglichen. Zum Lösen der Verbindung muss durch Rückdrehen der beiden Ringe 32 und 34 in dieselbe Position die Öffnung ermöglicht werden.
Eine Besonderheit der Erfindung besteht darin, dass das Arretiermittelstück 14 statt aus metallischen Drehteilen sich auch aus spritzgegossenen Kunststoff und damit wesentlich kostengünstiger und leichter herstellen lässt, ohne die Abschirmungswirkung zu verlieren. Im vollständig zusammengesteckten Zustand, liegen nämlich innerhalb des Arretiermittelstücks es 14 – auch wenn dieses aus einem isolierenden Material besteht – die kreisförmigen Ränder R_S und R_B von Stecke 10 und Buchse 12 so dicht aneinander, dass eine galvanische Verbindung entsteht und eine Abschirmung ohne Zwischenraum bleibt. Zudem wird mit Stift S_E und Buchse B_E eine Masseüberleitung gewährleistet.
Mit 8 wird schematisch angedeutet, dass verschiedene Verbindungen zwischen Kupplungen, Durchführungen (D) Winkelsteckern oder Stechdosen mit Hilfe eines Arretiermittelstücks 14 gesichert werden können. Es lassen sich auch Verbindungsketten zwischen Adaptern mit wechselnden Polbildern bilden, um verschiedene Stecksysteme kompatibel zu machen. Die Verbindungen lassen sich auch bei höchsten Verschmutzungsgraden, wie sie in Fertigungsbetrieben oft unvermeidbar sind, gefahrlos einsetzen.

Claims

Modulare Rundsteckverbindung zum Verbinden von verschiedenen Gehäusevarianten oder zum Bilden von Verbindungsketten für abgeschirmte mehrpolige Kabelanschlüsse mit unterschiedlichen Übertragungsaufgaben wie Starkstromversorgung und/oder Signalübertragungen, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen zwei zu verbindenden Kupplungsteilen (Stecker 10, Buchse 12) sich über die verbundenen Kontakte (S, B, s, b) eine in zwei Richtungen um einen begrenzten Winkel drehbare und an ihren beiden Stirnseiten offene Hülse (14) befindet, welche axial beidseitig an ihren inneren Rändern Vorsprünge (40) aufweist, wobei bei der einen Drehrichtung die Vorsprünge (40) der einen offenen Stirnseite hinter eine Verriegelung (60, 62, 64) des einen Kupplungsteils (10) und bei der anderen Drehrichtung die Vorsprünge (40) der einen offenen Stirnseite hinter eine Verriegelung (60, 62, 64) des anderen Kupplungsteils (12) greifen.
Modulare Rundsteckverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplungsteile (Stecker 10, Buchse 12) aus metallischen Hohlkörpern (16) bestehen.
Modulare Rundsteckverbindung nach Ansprüchen 1 und 2 , dadurch gekennzeichnet, dass sich die metallischen Hohlkörpern (16) zu ihren Kontaktstirnflächen innerhalb der Hülse (14) verjüngend abstufen.
Modulare Rundsteckverbindung nach Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die metallischen Hohlkörpern (16) an ihren Kontaktstirnflächen innerhalb der Hülse (14) in galvanischen Kontakt geraten.
Modulare Rundsteckverbindung nach Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstufung innerhalb die metallischen Hohlkörpern (16), welche auf ihrer Umfangsfläche die Verriegelung (60, 62, 64) trägt, einen Durchmesser aufweist, über den der innere Randdurchmesser der an ihren beiden Stirnseiten offenen Hülse (14) passgenau greift.
Modulare Rundsteckverbindung nach Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass Verriegelung (60, 62, 64) aus einem Ring (60) besteht, der eine dahinter befindliche Nut (64) begrenzt und der mit über den Umfang des Ringes (60) verteilten Unterbrechungen (Öffnungen (62) versehen ist, durch welche beim Verbinden der Rundsteckverbindung die Vorsprünge (40) hindurch treten und beim Verdrehen der Hülse (14) bis zu einem Anschlag in die Nut (64) geraten.
Modulare Rundsteckverbindung nach Ansprüchen 1 bis 6, dass die Unterbrechungen (Öffnungen (62) und Vorsprünge (40) in ihrem jeweiligen Kreisbogen gegenseitig um 120° versetzt angeordnet sind.
Modulare Rundsteckverbindung nach Ansprüchen 1 bis 7, dass die passende Stellung der Vorsprünge (40) zu den zugehörigen Unterbrechungen (Öffnungen (62) auf der Hülse (14) durch Markierungen (42, 44) und auf den metallischen Hohlkörpern (16), durch in gleicher axialer Richtung fluchtenden Markierungen (A) angezeigt ist.
Modulare Rundsteckverbindung nach Ansprüchen 1 bis 8, dass die Hülse (14) für ihre unterschiedliche Drehbewegung längs ei ner um den Umfang reichenden Trennlinie (36) eng aneinander liegend geteilt ist, die im Inneren durch einen schmalen Innenring (38) überbrückt ist.
Modulare Rundsteckverbindung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die unterschiedliche Drehbewegung gerastet ist.
Modulare Rundsteckverbindung nach einem oder mehren der Ansprüche 1 bis 10, dass die Hülse (14) aus Kunststoff besteht.
Modulare Rundsteckverbindung nach einem oder mehren der Ansprüche 1 bis 11, dass sich die Einzelkontakte (S, s, B, b) jeweils in einem Kunsthoffkörper (24) befinden, der im Innern der metallischen Hohlkörper (16) bei dem Buchsenteil (12) bis zum kontaktseitigen Rand (R_B) und bei dem Steckerteil (10) über den kontaktseitigen Rand (R_S) hinaus axial erstreckt.
Modulare Rundsteckverbindung nach einem oder mehren der Ansprüche 1 bis 12, dass am kontaktseitigen Rand (R_S, R_B) ein radial einwärts gerichteter metallischer Vorsprung (30) angefügt ist, der einerseits sowohl einen Massestift (S_E) als auch eine Massebuchse (B_E) aufnimmt, und andererseits eine drehfeste Lagefixierung der Kunsthoffkörper (24) bildet.
Modulare Rundsteckverbindung nach einem oder mehren der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung außer an Stecker, Buchse, auch an Kupplung, Durchführung oder Winkelstecker oder -Buchse (8) herstellbar ist.
Modulare Rundsteckverbindung nach einem oder mehren der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das kabelseitige Ende durch einen abweichend kodierten Stecker oder Buchse ersetzt ist um einen Adapter zu bilden, dessen weiterer Anschluss gleichfalls mit einer Hülse (14) gesichert werden kann.