EP1716623B1 - Sicherheitssteckverbinder - Google Patents

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EP1716623B1
EP1716623B1 EP05707279A EP05707279A EP1716623B1 EP 1716623 B1 EP1716623 B1 EP 1716623B1 EP 05707279 A EP05707279 A EP 05707279A EP 05707279 A EP05707279 A EP 05707279A EP 1716623 B1 EP1716623 B1 EP 1716623B1
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EP
European Patent Office
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contact
plug
type connector
connector according
contact elements
Prior art date
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EP05707279A
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English (en)
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Helmut Kunkel
Joachim Bach
Peter Krautwald
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Bosch Rexroth AG
Original Assignee
Bosch Rexroth AG
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Publication of EP1716623A1 publication Critical patent/EP1716623A1/de
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Publication of EP1716623B1 publication Critical patent/EP1716623B1/de
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    • H01R4/00—Electrically-conductive connections between two or more conductive members in direct contact, i.e. touching one another; Means for effecting or maintaining such contact; Electrically-conductive connections having two or more spaced connecting locations for conductors and using contact members penetrating insulation
    • H01R4/02—Soldered or welded connections
    • H01R4/023—Soldered or welded connections between cables or wires and terminals

Definitions

  • the invention arises from the field of electrical plug contacts, in particular the plug contacts for components of the power electronics according to claim 1.
  • the publication DE 32 18 160 A1 shows an apparatus for protecting circuit boards for telecommunications equipment against surges. This works with leading contacts to ensure a ground connection to prevent overvoltage and damage to the electrical circuits.
  • the DE 38 37 697 A1 shows a mother plug part for the simultaneous production of high-current and low-voltage plug-in connections, wherein the respective current is transmitted via group-wise ordered contacts and the protective conductor contacts are made in anticipation of the other contacts.
  • the first plug part has a plug core with receiving channels extending in the direction of insertion for contact elements, the plug core having an inner core body with a plurality of radially outwardly open channel-shaped recesses for inserting the contact elements from the outside and an axially movable over the inner core body in its lateral surface Guide ring for closing the recesses has.
  • On its peripheral surface of the inner core body has an approximately rectangular guide. At the top of the plug cores a coding is provided.
  • the object of the invention is to prevent such damage to electrical equipment and to ensure safe attachment or removal of coupling parts.
  • the signal processing peripherals should be separated reliably and as trouble-free as possible from the signal and supply lines.
  • the leading contacts for the power supply automatically ensure that before switching off the voltage, the signal lines are first disconnected, because they are formed nacheilend against the contacts for the power supply.
  • both insulator also causes that it is only possible to pull the plug in the axial direction of the socket, so that kinking or bending of the contacts is impossible.
  • the mechanical guide thus also has the effect of a mechanical Steckkodtechnik.
  • plug (coupling part 1) and socket (coupling part 2) existing circular connector so that both coupling parts can be assembled only in a specific, predetermined orientation. This protects the connected device from improper handling or commissioning and possibly from reverse polarity.
  • the so-called mounting coding of the inner and outer components of the insulating provide a secure and angular interlocking joining both insulating body components during assembly of the connector.
  • the plug coding is a coding when using or applying the plug in connection with an electrical device to be supplied
  • the assembly coding fulfills the purpose of making the plug manufacturing cost effective and effective. Both codings ensure a tactile detection of the correct coupling positions and thus a safe, fast and reliable connection.
  • the contact elements consist of contact pins and / or contact sockets and are formed as solder contacts, wherein the first coupling part comprises only contact pins and the second coupling part only contact sockets.
  • the solder contacts in contrast to screw connections safer connections can be made, which also withstand strong vibrations. Using either jacks or pins simplifies the manufacturing process, which is typically automated.
  • first and second coupling part comprises both contact pins and contact sockets. This results in an additional or redundant realization of a Steckkodtechnik, since then the couplings can be joined together only in a certain orientation and also could avoid polarity reversal.
  • An advantageous embodiment of the invention results when the plug-in coding of the insulating body is an external, radial, extending over the entire or part of the circumference of the Isolierismemantels, collar-shaped housing projection which is formed by means of alternately successive projections and recesses, wherein the projections and recesses the outer insulating body when coupling externally and positively engage with each other.
  • a twisting during the merging of the two coupling halves is thus largely excluded, whereby a correct connection is made automatically as soon as the two coupling parts have been combined once in the correct angular orientation to each other.
  • the projections and recesses are formed of circular segments of identical and / or different radii
  • the soft curves of a circular segment in contrast to, for example, angular shapes, ensure a smooth jerk-free interlocking, which drastically reduces the wear of the material, in particular with frequent plugging operations.
  • the aforementioned advantages are particularly useful when it comes to a connector for applications of motion control in the form of a position or speed sensor and at least two contact elements are formed leading over the other contact elements.
  • the arrangement is often adverse conditions, for example, exposed in manufacturing halls or heavily polluted engine rooms and a by Frequent changeover / maintenance conditional high-frequency actuation of the plug connections often required even under time pressure.
  • the plug-in coding protect against erroneous contacting, the guides facilitate the actuation and the conception of the leading or trailing contact elements secures the high-quality electronics, which detects, evaluates or processes motion processes for downstream control systems (eg PLC).
  • connection can be achieved by the fact that both coupling parts are locked by means of a screw connection, in particular by means of a union nut, and an external thread. Accidental removal is thus impossible. Also, a release of the connection by, for example, strong vibrations is almost impossible.
  • the union nut is formed with at least a portion of the outer circumference distributed recesses and projections parallel to its longitudinal axis. Especially in dirty or oily environments, this facilitates the operation of the nut when loosening or closing, for example, when the operator has dirty hands.
  • the device undergoes the fact that the cable inlet is sealed by a sealing device against the ingress of solid and / or liquid substances. This protects the internal contacts against corrosion, short circuits and contamination.
  • FIG. 1 shows the contact-side view of an insulating body 1 (second component) of a circular connector according to the invention with omissions for contact elements 2, projections 3, recesses 4, outer jacket of the insulating body (coupling) 5, external mounting coding 6, rectangular recess 7, concentric concentric recess 8 , which form the internal plug-in coding 9ab, contact elements 10, and contact-side end faces 16.
  • the example shows ten attached to the insulating body 1 (clamped or plugged) pins 10.
  • the contacts 10 are located on a concentric to the central axis of the plug fictional circle. Their distance from each other can be described as circular arc segment of identical length. Uneven distances between the contacts 10 or contacts with different distances from the center would of course be conceivable without this having an effect on the effect of the invention (plug with multiple rows of contacts).
  • the mushroom-shaped projection 9a In the center of the insulating body is the mushroom-shaped projection 9a, which, assuming the Fig.
  • FIG. 1 coupling shown is the contact-side view of a plug, in a corresponding opening 9b of the opposing coupling (socket) or Flanschdose positively engages.
  • the coupling 5 and its outer insulating body 1 are formed axisymmetric to the vertical, dash-dotted line axis (ordinate) in this example.
  • the contacts 10 could be designed both as a plug or as a socket, even a mixed arrangement, for example as an assignment mark for certain signal groups would be conceivable. That in Fig. 1 shown pole image with 10 poles is used in particular in a device for controlling the motion of electric motors.
  • the outer mounting coding 6 facilitates the assembly of the connector considerably when the two-component insulating body 1 in the i.d.R. metallic coupling housing 5 is introduced. By simply applying and turning the insulating body 1 during assembly, this automatically moves into the housing as soon as the correct orientation is reached.
  • the annularly mounted on the contact-side end face of the plug recesses 4 and projections 3 ensure due to the rounded shapes together with the inversely formed receptacle of the corresponding coupling piece a positive soft sliding together the insulating body 1 when coupling both parts.
  • the uniformly formed wave-like domed rings of both insulator 1 are realized here with different radii, so that there is an outer Steckkodtechnik to ensure an angle-right coupling process.
  • FIG. 2 shows the longitudinal section AA indicated in FIG. 1 by interconnected insulating bodies of the first and second coupling parts 15 of a circular connector 14.
  • the inner plug-in coding 9ab, the contact elements 10, the first component 11 and the second component 1 of the insulating body can be seen further.
  • the internal mounting coding 12 and the outer plug-in coding 13 the axial recesses 17 of the internal mounting coding, the contact elements 10 and the toothing region 18 of both insulators.
  • the most metallic executed housing of the circular connector is not shown here.
  • FIG. 2 clearly shows that a circular connector 14 according to the invention is composed of two coupling parts 15.
  • a coupling part 15 comprises in each case two insulating bodies 1, 11. These are an outer component 1 and an inner component 11, wherein the inner component 11 serves inter alia for receiving the contact elements 10 in guide channels formed with retaining lugs 19 and the outer component 1 serves the inner component 11 In the radial direction concentric completely encased and contact side. Only back there is no sheath, since here the connection cables are supplied and soldered to the contact elements 10.
  • the outer component 1 has for receiving the inner components 11 and an inner mounting coding 12, 17 to ensure correct alignment of both components in the vertical and horizontal directions to each other on this internal mounting coding 12, 17 is here specifically by means of an axially arranged pickup in the form of a pin-shaped Projection realized with mushroom-shaped profile, which engages in a concentric recess 17 same profile of the inner insulating body 11. Furthermore, an internal Steckkodtechnik with a likewise mushroom-shaped cross-section and a recess 9a (eg: coupling part 1) or a mushroom-shaped projection 9b (eg coupling part 2) for the mechanical guidance of both coupling parts 15 is located. Of course, any other cross-sectional profile could be chosen.
  • the cross-sectional profile decides whether it is a pure leadership or a combination of leadership and Steckkodtechnik.
  • the latter can be achieved by asymmetrical or axisymmetric contours.
  • the external plug-in coding 13 Also visible is the external plug-in coding 13.
  • the right coupling part 15 engages over the left coupling part 15 and is guided by means of the outer Steckkodtechnik 13 of the insulating body 1 in conjunction with the inner Steckkodtechnik 9a, b.
  • the coronal, projecting outer Steckkodtechnik the right insulator 1 protrudes beyond the contact side protruding contact pins and thus provides even in the uncoupled state of both couplings protection against external influences. This avoids, for example, that the contacts are bent or dirty when the contact is open.
  • a contact elements 10 is formed as a socket and one as a pin. These are located on the guide grooves clip-like projections or the above-mentioned retaining lugs, which partially enclose the contact elements and ensure the tight fit by in corresponding, mounted on the lateral surfaces of the pins recesses, engage. A leading or lagging of contact elements can be achieved by the corresponding arrangement of retaining lugs leading pins relative to the retaining lugs trailing contact elements.
  • the right contact elements 10 are formed as pins and the left contact elements 10 as sockets. Of course, from the advantages already mentioned under FIG. 1, these arrangements could also be changed to the extent that sockets and pins appear mixed.

Landscapes

  • Details Of Connecting Devices For Male And Female Coupling (AREA)
  • Connector Housings Or Holding Contact Members (AREA)
  • Mechanical Coupling Of Light Guides (AREA)

Description

  • Die Erfindung entspringt aus dem Gebiet der elektrischen Steckkontakte, insbesondere der Steckkontakte für Komponenten der Leistungselektronik gemäß Anspruch 1.
  • Die Offenlegungsschrift DE 32 18 160 A1 zeigt eine Vorrichtung zum Schutz von Leiterkarten für Fernmeldeanlagen gegen Überspannungen. Diese arbeitet mit voreilenden Kontakten zur Sicherstellung einer Erd-Verbindung, um Überspannungen und Beschädigungen der elektrischen Schaltkreise vorzubeugen.
  • Die DE 38 37 697 A1 zeigt ein Mutter-Steckerteil zur gleichzeitigen Herstellung von Stark- und Schwachstromsteckverbindungen, wobei die jeweilige Stromart über gruppenweise geordnete Kontakte übertragen wird und die Schutzleiterkontakte vorauseilend gegenüber den anderen Kontakten ausgeführt sind.
  • Häufig kommt es beim Anschluss von elektrischen Geräten, z.B. durch Bedienpersonal oder Wartungspersonal, nicht nur wegen Überspannungen oder Fehlerströmen zu Betriebsstörungen, sondern auch weil häufig betätigte Steckverbindungen noch unter Betriebsspannung abgezogen werden. Dieses Problem wird durch die o.g. Offenbarung nicht gelöst. Eine Steckverbindung auf Leiterkarten wird außerdem weniger häufig betätigt als eine lösbar mittels Stecker und Buchse ausgeführte Verbindung, weil eine Leiterkarte i.d.R. in einem Gehäuse untergebracht ist und nur bei Reparaturarbeiten entfernt wird. Auch eine gruppierte Anordnung von Kontakten oder vorauseilende Schutzleiter haben auf die genannte Problemstellung keinen Lösungseffekt.
  • Es hat sich im Feld bei Kunden der Anmelderin gezeigt, dass bei sehr langen Kabelverbindungen, z.B. in Fertigungshallen, ein Abschalten der Spannungsversorgung vor der Manipulation an den angeschlossenen Geräten beispielsweise für Wartungszwecke zwar möglich ist, aber aufgrund der oftmals langen Wege auch sehr zeitaufwendig sein kann und daher häufig unterbleibt. Ein Lösen der Steckverbindungen unter Spannung ohne geeignete Sicherheitsvorkehrungen kann aber zu undefinierten Unterbrechungen und Zuständen an empfindlichen Signaleingängen führen, die im ungünstigsten Falle sogar eine Zerstörung oder Schädigung der angeschlossenen Elektronik herbeiführen können. In Laborversuchen der Anmelderin wurde herausgefunden, dass die elektronischen Komponente besonders empfindlich reagieren, wenn beim Abziehen eines Steckers zuerst die Spannungsversorgung und danach die übrigen Verbindungen unterbrochen werden. Dies kann z.B. immer dann vorkommen, wenn auf die Steckverbindung eine laterale Krafteinwirkung erfolgt und alle Steckkontakte gleiche Längen aufweisen. Durch diese Scherwirkung werden zunächst einige Kontakte gelöst während auf andere Kontakte ein Druck ausgeübt wird. Undefinierte Potentiale und floatende Spannungspegel können die Folge sein.
  • Ferner sei auf die EP 0 431 408 A2 verwiesen, die eine Steckeranordnung für ein mehradriges Kabel, mit einem an das Kabel angeschlagenen ersten Steckerteil und einem damit kuppelbaren zweiten Steckerteil offenbart. Der erste Steckerteil weist einen Steckerkern mit in Steckrichtung verlaufenden Aufnahmekanälen für Kontaktelemente auf, wobei der Steckerkern einen inneren Kernkörper mit mehreren in seiner Mantelfläche angeordneten, radial nach aussen hin offenen kanalförmigen Ausnehmungen zum Einlegen der Kontaktelemente von aussen und einen axial über den inneren Kernkörper schiebbaren äusseren Führungsring zum Verschliessen der Ausnehmungen hat. An seiner Umfangsfläche hat der innere Kernkörper eine etwa quaderförmige Führung. An der Oberseite der Steckerkerne ist eine Kodierung vorgesehen.
  • Die Aufgabe der Erfindung ist es, derartigen Beschädigungen von elektrischen Geräten vorzubeugen und ein sicheres Aufstecken bzw. Abziehen von Kupplungsteilen zu gewährleisten. Zusätzlich soll die signalverarbeitende Peripherie zuverlässig und möglichst störungsfrei von den Signal- und Versorgungsleitungen abgetrennt werden.
  • Dies wird beispielsweise dadurch erreicht, dass ein Stecker so ausgebildet ist, dass jedes Kupplungsteil einen in seinem Gehäuse angeordneten Isolierkörper mit einer inneren Komponente als Kontaktträger und einer äußeren Komponente als Kontaktträgeraufnehmer aufweist und jeder Isolierkörper eine Vielzahl von stromführenden Kontaktelementen entweder als Kontaktbuchsen oder als Kontaktstifte für die Energie- und Signalübertragung umfasst, wobei die Kontaktelemente zur Energieübertragung gegenüber den Kontaktelementen zur Signalübertragung mechanisch in axialer Richtung vorauseilend an den einander zugewandten, kontaktseitigen, Stirnflächen der Kupplungsteile angeordnet sind, die äußeren Komponenten der Isolierkörper wenigstens eine Steckkodierung als gegenseitige Führung mit korrekter Winkelzuordnung der Kupplungsteile zueinander beim Ineinandergreifen der äußeren Isolierkörperkomponenten umfassen, die inneren Komponenten der Isolierkörper zur Aufnahme von Kontaktelementen dienen und die äußeren Komponenten die inneren Komponenten in radialer Richtung konzentrisch auf ganzer Länge und einschließlich der kontaktseitigen Stirnseiten umschließen, wobei die kontaktseitigen Stirnseiten der äußeren Komponenten Öffnungen als Durchlass für die Kontaktstifte aufweisen, die äußeren Komponenten und die inneren Komponenten mittels einer koaxial angeordneten, innenliegenden Montagekodiering zur Montage beider Komponenten, formschlüssig und axial ineinander greifen.
  • Die voreilenden Kontakte für die Spannungsversorgung sorgen automatisch dafür, dass vor Abschaltung der Spannung zunächst die Signalleitungen getrennt werden, weil diese gegenüber den Kontakten für die Spannungsversorgung nacheilend ausgebildet sind.
  • Die mechanische Führung beider Isolierkörper bewirkt zudem, dass es nur möglich ist den Stecker in axialer Richtung aus der Buchse zu ziehen, so dass ein Abknicken oder Verbiegen der Kontakte unmöglich wird. Die mechanische Führung hat somit auch die Wirkung einer mechanischen Steckkodierung. Bei einem aus Stecker (Kupplungsteil 1) und Buchse (Kupplungsteil 2) bestehenden Rundsteckverbinder können beide Kupplungsteile damit nur in einer bestimmten, vorgegebenen Orientierung zusammengefügt werden. Dies schützt das angeschlossene Gerät vor unsachgemäße Handhabung bzw. Inbetriebnahme und ggf vor Verpolung.
  • Dadurch dass die inneren Komponenten der Isolierkörper, welche die Kontaktelemente tragen mittels der äußeren Komponenten vollständig in radialer Richtung und an den kontaktseitigen Stirnseiten umhüllt sind, werden die elektrisch leitenden Bestandteile der Steckverbindung (Leitungen, Lötanschlüsse, Kontaktstifte und Kontaktbuchsen) optimal gegen Kurzschluss bzw. mechanische Beschädigungen geschützt.
  • Die sogenannte Montagekodierung der inneren und äußeren Komponenten der Isolierkörper sorgen für eine sicheres und winkelrechtes Ineinanderfügen beider Isolierkörper-Komponenten beim Zusammenbau des Steckers. Während also die Steckkodierung eine Kodierung bei Verwendung bzw. Anwendung des Steckers in Verbindung mit einem zu versorgenden elektrischen Gerät ist, erfüllt die Montagekodierung den Zweck die Steckerherstellung kostengünstig und effektiv zu gestalten. Beide Kodierungen gewährleisten ein taktiles Erfassen der korrekten Kupplungspositionen und damit eine sichere, schnelle und zuverlässige Verbindung.
  • Vorteilhafterweise bestehen die Kontaktelemente aus Kontaktstiften und/oder Kontaktbuchsen und sind als Lötkontakte ausgebildet, wobei das erste Kupplungsteil nur Kontaktstifte und das zweite Kupplungsteil nur Kontaktbuchsen umfasst. Durch die Lötkontakte können im Gegensatz zu Schraubverbindungen sicherere Verbindungen hergestellt werden, die auch starken Vibrationen standhalten. Durch die Verwendung von entweder Buchsen oder Stiften vereinfacht sich der Fertigungsprozess, der in aller Regel automatisiert ablaufen wird.
  • Zusätzliche Vorteile ergeben sich, wenn das erste und zweite Kupplungsteil sowohl Kontaktstifte als auch Kontaktbuchsen umfasst. Dies ergibt eine zusätzliche bzw. redundante Realisierung einer Steckkodierung, da dann die Kupplungen nur in einer bestimmten Ausrichtung zueinander zusammengefügt werden kann und ebenfalls eine Verpolung vermeiden könnte.
  • Realisiert man die Anordnung so, dass die Kupplungsteile ein kontaktseitiges Polbild aufweisen, welches sich aus der Gleichverteilung von 10 als Pole ausgebildeten Kontaktelementen auf einem konzentrischen Kreis um die Mittelachse des Isolierkörpers ergibt, so kann aufgrund der symmetrischen Anordnung eine leichte und kostengünstige Fertigung gewährleistet werden und die Rundsteckverbindung für eine in der Bewegungsregelung von Synchron- und Asynchronmotoren übliche Verbindungsvorrichtung eingesetzt werden.
  • Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ergibt sich, wenn die Steckkodierung des Isolierkörpers ein außenliegender, radialer, sich über den gesamten oder einen Teil des Umfangs des Isolierkörpermantels erstreckende, kragenförmiger Gehäusevorsprung ist, der mittels wechselweise aufeinanderfolgender Vorsprünge und Ausnehmungen ausgebildet ist, wobei die Vorsprünge und Ausnehmungen der äußeren Isolierkörper beim Kuppeln außenseitig und formschlüssig ineinander greifen. Ein Verdrehen während des Zusammenführens beider Kupplungshälften ist damit weitgehendst ausgeschlossen, wodurch eine korrekte Verbindung automatisch zustande kommt, sobald die beiden Kupplungsteile einmal in richtiger Winkelorientierung zueinander zusammengeführt wurden.
  • Erfolgt die Ausführung so, dass die Vorsprünge und Ausnehmungen aus Kreissegmenten identischer und/oder unterschiedlicher Radien gebildet sind, so ist durch die weichen Rundungen eines Kreissegmentes im Gegensatz zu beispielsweise kantigen Formen ein geschmeidiges ruckfreies Ineinanderfügen gewährleistet, was den Verschleiß des Materials drastisch reduziert, insbesondere bei häufigen Steckvorgängen. Bei der Wahl unterschiedlicher Radien für die Kreissegmente erhält man eine für eine bestimmte Anwendung unverwechselbare Kodierung, die das Aufstecken anwendungsfremder Kupplungen vermeidet.
  • Ein zusätzlicher Vorteil ergibt sich dadurch, dass eine innenliegende Steckkodierung mittels eines axial angeordneten, stirnseitigen Vorsprunges bzw. einer axial angeordneten, stirnseitige Ausnehmung an der Kontaktseite des Isolierkörpers realisiert ist. Diese zusätzliche zur außenliegenden Steckkodierung vorhandene Maßnahme erhöht die Präzision bei der Führung beider Kupplungen und verringert die Möglichkeit des Verkantens beim Aufstecken oder Abziehen.
  • Bildet man die zuvor erwähnt innenliegende Steckkodierung so aus, dass das Profil des Vorsprunges bzw. der Ausnehmung pilzförmig ausgebildet ist und mittels einer zur Mittelachse konzentrischen, kreisförmigen und einer nicht konzentrischen rechteckigen Kontur realisiert ist, so ergibt sich durch die speziell geformte Pilzaußenkontur ein zusätzlicher Verdrehschutz, welcher das korrekte Aneinanderfügen beider Kupplungen, sogar in schlecht beleuchteten Räumen gewährleistet, da schon alleine mittels der taktilen Erfassung des Steckvorganges die korrekte Position beider Kupplungen zueinander gewährleistet ist. Ein zusätzlich noch voreilend angeordneter Pilzvorsprung würde diesen Effekt noch steigern.
  • Die zuvor genannten Vorteile kommen insbesondere zum Tragen, wenn es sich um einen Steckverbinder für Anwendungen der Bewegungsregelung in Form eines Positions- bzw. Geschwindigkeitsgebers handelt und wenigstens zwei Kontaktelemente gegenüber den übrigen Kontaktelementen voreilend ausgebildet sind. Gerade in diesem Anwendungsfall ist die Anordnung oftmals widrigen Umständen, z.B. in Fertigungshallen oder stark verschmutzten Maschinenräumen ausgesetzt und ein durch häufiges Umrüsten/Warten bedingtes hochfrequentiertes Betätigen der Steckverbindungen häufig auch unter Zeitdruck erforderlich. Die Steckkodierungen schützen hierbei vor einer fehlerhaften Kontaktierung, die Führungen erleichtern die Betätigung und die Konzeption der voraus- bzw. nacheilenden Kontaktelemente sichert die hochwertige Elektronik, die Bewegungsvorgänge für nachgeschaltete Steuerungen (z.B. SPS) erfasst und auswertet bzw. verarbeitet.
  • Vereint man die zuvor genannten Vorteile so, dass es sich um einen Leistungssteckverbinder zur Versorgung von elektrischen Maschinen handelt, insbesondere von Drehstrommaschinen, so ergeben sich ebenfalls hochpräzise und sichere Steckverbindungen, die auch erhöhten ungünstigen Umgebungsbedingungen in einem feuchtigkeits- und schutzbehafteten Arbeitsumfeld gerecht werden.
  • Weiter Erhöhen lässt dich die Sicherheit der Verbindung dadurch, dass beide Kupplungsteile mittels einer Schraubverbindung verriegelt sind, insbesondere mittels einer Überwurfmutter, und eines Außengewindes. Ein versehentliches Abziehen wird damit unmöglich. Auch ein Lösen der Verbindung durch beispielsweise starke Vibrationen ist nahezu ausgeschlossen.
  • Bedienerfreundlicher kann man die zuvor genannte Lösung dadurch gestalten, dass die Überwurfmutter mit über wenigstens einen Teil des Außenumfangs verteilten Ausnehmungen und Vorsprüngen parallel zu ihrer Längsachse ausgebildet ist. Gerade bei verschmutzten oder öligen Umgebungsverhältnissen erleichtert dies die Betätigung der Schraubmutter beim Lösen oder Schließen, beispielsweise wenn der Bediener verschmutzte Hände hat.
  • Eine weitere Adaptierung für widrige Umgebungsbedingungen erfährt die Vorrichtung dadurch, dass der Kabeleinlass mittels einer Dichtvorrichtung gegen das Eindringen fester und/oder flüssiger Stoffe abgedichtet ist. Dies schützt die innenliegenden Kontakte gegen Korrosion, Kurzschlüsse und Verschmutzung.
  • Maximale Abschirmung gegenüber der Umgebung erreicht man damit, dass sämtliche Stoßfugen, Nahtstellen und Schraubverriegelungen gegen das Eindringen von Feuchtigkeit oder flüssigen Stoffen abgedichtet sind, vorzugsweise mittels Dichtringen (O-Ringen). Selbst eine spritzwasserdichte oder gar wasserdichte Ausführung, zumindest aber eine höhere IP-Schutzart wie IP 65, wäre damit zu erreichen.
  • Figur 1 zeigt die kontaktseitige Ansicht eines Isolierkörpers 1 (zweite Komponente) eines erfindungsgemäß ausgebildeten Rundsteckverbinders mit Auslassungen für Kontaktelemente 2, Vorsprüngen 3, Ausnehmungen 4, Außenmantel des Isolierkörpers (Kupplung) 5, außenliegender Montagekodierung 6, rechteckiger Ausnehmung 7, kreisförmiger, konzentrischer Ausnehmung 8, welche die innenliegende Steckkodierung 9ab bilden, Kontaktelementen 10, und kontaktseitiger Stirnflächen 16.
  • Das Beispiel zeigt zehn am Isolierkörper 1 angebrachte (geklemmte oder gesteckte) Kontaktstifte 10 Selbstverständlich wäre die Anzahl auch beliebig änderbar. Je nach Anwendungsfall können einzelne oder Gruppen von Kontaktstiften 10 zur Energieversorgung vorauseilend ausgeführte werden, so dass sich die bereits beschriebenen Vorteile ergeben. Die Kontakte 10 liegen auf einem zur Mittelachse des Steckers konzentrischen fiktiven Kreis. Ihr Abstand zueinander kann als Kreisbogensegment identischer Länge beschrieben werden. Auch ungleichmäßige Abstände zwischen den Kontakten 10 oder Kontakte mit unterschiedlichem Abstand vom Mittelpunkt wären selbstverständlich denkbar, ohne dass dies eine Auswirkung auf die Wirkung der Erfindung hätte (Stecker mit mehreren Kontaktreihen). Im Zentrum des Isolierkörpers befindet sich der pilzförmige Vorsprung 9a, welcher, bei der Annahme die Fig. 1 gezeigte Kupplung sei die kontaktseitige Ansicht eines Steckers, in eine korrespondierende Öffnung 9b der gegensinnigen Kupplung (Buchse) bzw. Flanschdose formschlüssig eintaucht. Die Kupplung 5 bzw. ihr äußerer Isolierkörper 1 sind achssymmetrisch zur senkrechten, strichpunktiert eingezeichneten Achse (Ordinate) in diesem Beispiel ausgebildet. Die Kontakte 10 könnten sowohl als Stecker oder als Buchse ausgeführt sein, auch eine gemischte Anordnung, z.B. als Zuordnungsmarkierung für bestimmte Signalgruppen wäre denkbar. Das in Fig. 1 gezeigte Polbild mit 10 Polen kommt insbesondere in einer Vorrichtung zur Bewegungsregelung von elektrischen Motoren zum Einsatz.
  • Die äußere Montagekodierung 6 erleichtert die Montage des Steckers erheblich, wenn der zweikomponentige Isolierkörper 1 in das i.d.R. metallische Kupplungsgehäuse 5 eingeführt wird. Durch einfaches Ansetzen und Drehen des Isolierkörpers 1 bei der Montage fährt dieser automatisch in das Gehäuse hinein, sobald die korrekte Orientierung erreicht ist. Die kranzförmig an der kontaktseitigen Stirnseite des Steckers angebrachten Ausnehmungen 4 und Vorsprünge 3 gewährleisten aufgrund der abgerundeten Formen zusammen mit der invers ausgebildeten Aufnahme des korrespondierenden Kupplungsstückes ein formschlüssiges weiches Ineinandergleiten der Isolierkörper 1 beim Kuppeln beider Teile. Die gleichmäßig ausgebildeten wellenartigen Kuppelkränze beider Isolierkörper 1 sind hier mit unterschiedlichen Radien realisiert, so dass sich eine äußere Steckkodierung zur Sicherstellung eines winkelrechten Kupplungsvorganges ergibt.
  • Sowohl die Ausbildung des Kupplungskranzes mittels der Ausnehmungen 4 und Vorsprünge 3 als auch die pilzförmige Ausnehmung 9b (Kupplungsteil 1) bzw. der pilzförmige Vorsprung 9a (Kupplungsteil 2) bewirken zusammen mit der äußeren Steckkodierung eine mechanische Führung, ähnlich eines Schienensystems, so dass ein Abweichen von der gewünschten Bewegungsbahn, zumindest während des Abziehens bzw. des Aufsteckens im Rahmen der zugelassenen Toleranzen, kaum möglich ist.
  • Figur 2 zeigt den in Figur 1 angedeuteten Längsschnitt A-A durch miteinander verbundene Isolierkörper des ersten und zweiten Kupplungsteiles 15 eines Rundsteckverbinders 14. Es sind weiter zu sehen die innenliegende Steckkodierung 9ab, die Kontaktelemente 10, die erste Komponente 11 und die zweite Komponente 1 des Isolierkörpers, die innenliegende Montagekodierung 12 und die außenliegende Steckkodierung 13, die axialen Ausnehmungen 17 der innenliegenden Montagekodierung, die Kontaktelemente 10 sowie der Verzahnungsbereich 18 beider Isolierkörper. Das meist metallisch ausgeführte Gehäuse des Rundsteckverbinders ist hier nicht dargestellt.
  • Die Figur 2 zeigt deutlich, dass ein erfindungsgemäßer Rundsteckverbinder 14 aus zwei Kupplungsteilen 15 zusammengesetzt ist. Ein Kupplungsteil 15 umfasst jeweils zwei Isolierkörper 1, 11. Dies sind eine äußere Komponente 1 und eine innere Komponente 11, wobei die innere Komponente 11 u.a. zur Aufnahme der Kontaktelemente 10 in mit Haltenasen 19 ausgebildeten Führungskanälen dient und die äußere Komponente 1 die innere Komponente 11 in radialer Richtung konzentrisch vollständig und kontaktseitig ummantelt. Lediglich rückseitige existiert keine Ummantelung, da hier die Anschlusskabel zugeführt und an die Kontaktelemente 10 angelötet werden. Die äußere Komponente 1 weist zur Aufnahme der inneren Komponenten 11 auch eine innenliegende Montagekodierung 12, 17 zur Sicherstellung einer korrekten Ausrichtung beider Komponenten in vertikaler und horizontaler Richtung zueinander auf Diese innenliegende Montagekodierung 12, 17 ist hier konkret mittels eines axial angeordneten Aufnehmers in Form eines stiftförmige Vorsprunges mit pilzförmigem Profil realisiert, welcher in eine konzentrische Ausnehmung 17 gleichen Profils des inneren Isolierkörpers 11 eingreift. Weiterhin ist eine innere Steckkodierung mit einem ebenfalls pilzförmigen Querschnitt und einer Ausnehmung 9a (z.B: Kupplungsteil 1) bzw. einem pilzförmigen Vorsprung 9b (z.B. Kupplungsteil 2) für die mechanische Führung beider Kupplungsteile 15 eingezeichnet. Selbstverständlich könnte jedes andere Querschnittsprofil gewählt werden. Prinzipiell gilt, dass das Querschnittsprofil darüber entscheidet, ob es sich um eine reine Führung oder um eine Kombination aus Führung und Steckkodierung handelt. Letzteres kann man durch unsymmetrische oder achssymmetrische Konturen erreichen. Ebenfalls sichtbar ist die außenliegende Steckkodierung 13. Das rechte Kupplungsteil 15 greift dabei über das linke Kupplungsteil 15 und wird mittels der äußeren Steckkodierung 13 des Isolierkörpers 1 in Verbindung mit der inneren Steckkodierung 9a,b geführt. Die kranzförmige, vorspringende äußere Steckkodierung des rechten Isolierkörpers 1 ragt dabei über die kontaktseitig vorstehenden Kontaktstifte hinaus und bietet somit auch im nicht gekuppelten Zustand beider Kupplungen einen Schutz gegen äußere Einwirkungen. Somit vermeidet man zum Beispiel, dass die Kontakte verbogen oder verschmutzt werden, wenn der Kontakt geöffnet ist. Sobald beide Isolierkörper an ihre Kontaktseiten zusammengefügt werden, greifen beide Steckkodierungen bei korrekter axialer und radialer Ausrichtung ineinander und verhindern ab diesem Zeitpunkt ein Verdrehen beider Kupplungsteile zueinander, bis die Kontaktelemente 10 greifen und die Kontakte hergestellt sind. Hierzu ist ein Kontaktelemente 10 als Buchse und eines als Stift ausgebildet. Gehalten werden die Kontaktelemente 10 mittels in axialer Richtung angebrachter Führungsnuten auf der Mantelfläche des ersten bzw inneren Isolierkörpers 11. Hierzu befinden sich an den Führungsnuten clipsartige Vorsprünge bzw. die oben bereits erwähnten Haltenasen, welche die Kontaktelemente teilweise umschließen und den festen Sitz gewährleisten, indem sie in korrespondierende, an den Mantelflächen der Kontaktstifte angebrachten Ausnehmungen, eingreifen. Ein Vorauseilen bzw. Nacheilen von Kontaktelementen kann durch die entsprechende Anordnung von Haltenasen vorauseilender Kontaktstifte relativ zu den Haltenasen nacheilender Kontaktelemente erreicht werden. Im Bild sind die rechten Kontaktelemente 10 als Stifte und die linken Kontaktelemente 10 als Buchsen ausgebildet. Selbstverständlich könnte aus den bereits unter Figur 1 genannten Vorteile diese Anordnungen auch soweit geändert werden, dass Buchsen und Stifte gemischt auftreten.
    • Bezugszeichenliste
    • 1
    Isolierkörper (zweite Komponente)
    2
    Auslassungen für Kontaktelemente
    3
    Vorsprünge
    4
    Ausnehmung
    5
    Gehäuse eines Kupplungsteiles
    6
    Außenliegende Montagekodierung
    7
    Rechteckige Ausnehmung
    8
    Kreisförmige, konzentrische Ausnehmung
    9
    Innenliegende Steckkodierung
    10
    Kontaktelement
    11
    Isolierkörper (erste Komponente)
    12
    Innenliegende Montagekodierung
    13
    Außenliegende Steckkodierung
    14
    Rundsteckverbinder
    15
    Kupplungsteile
    16
    Kontaktseitig Stirnfläche
    17
    Axiale Ausnehmung
    18
    Verzahnungsbereich
    19
    Haltenasen bzw. Halteclipse

Claims (14)

  1. Rundsteckverbinder mit zwei zueinander korrespondierend ausgeführten, axial ineinandergreifenden Kupplungsteilen zum Verbinden und Unterbrechen einer elektrischen Leitung, vorzugsweise zur Verwendung in der industriellen Automatisierungstechnik, insbesondere für die Bewegungsregelung, wobei jedes Kupplungsteil einen in seinem Gehäuse angeordneten Isolierkörper mit einer inneren Komponente (11) als Kontaktträger und einer äußeren Komponente (1) als Kontaktträgeraufnehmer aufweist und jeder Isolierkörper eine Vielzahl von stromführenden, teilweise gegenüber anderen Kontaktelementen (10) vorauseilend angeordnete, Kontaktelemente (10) umfasst, wobei
    - die Kontaktelemente (10) zur Energieübertragung gegenüber den Kontaktelementen (10) zur Signalübertragung mechanisch in axialer Richtung vorauseilend an den einander zugewandten, kontaktseitigen Stirnflächen (16) der Kupplungsteile angeordnet sind,
    - die äußeren Komponenten (1) der Isolierkörper wenigstens eine Steckkodierung (9a, 9b, 13) als gegenseitige Führung mit bestimmter Winkelzuordnung der Kupplungsteile zueinander beim Ineinandergreifen der äußeren Isolierkörperkomponenten (1) umfassen,
    - die inneren Komponenten (11) der Isolierkörper zur Aufnahme von Kontaktelementen (10) dienen und die äußeren Komponenten (1) die inneren Komponenten (11) in radialer Richtung konzentrisch auf ganzer Länge und einschließlich der kontaktseitigen Stirnseiten (16) umschließen, wobei die kontaktseitigen Stirnseiten (16) der äußeren Komponenten (1) Öffnungen (2) als Durchlass für die Kontaktelemente (10) aufweisen,
    - die äußeren Komponenten (1) und die inneren Komponenten (11) mittels einer koaxial angeordneten, innenliegenden Montagekodierung (12) zur Montage beider Komponenten (1, 11), formschlüssig und axial ineinander greifen.
  2. Rundsteckverbinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktelemente (10) aus Kontaktstiften und/oder Kontaktbuchsen bestehen und als Lötkontakte ausgebildet sind, wobei das erste Kupplungsteil nur Kontaktstifte und das zweite Kupplungsteil nur Kontaktbuchsen umfasst.
  3. Rundsteckverbinder nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste und zweite Kupplungsteil Kontaktstifte und Kontaktbuchse umfasst.
  4. Rundsteckverbinder nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplungsteile (15) ein kontaktseitiges (16) Polbild aufweisen, welches sich aus der Gleichverteilung von 10 als Pole ausgebildeten Kontaktelementen (10) auf einem konzentrischen Kreis um die Mittelachse des Isolierkörpers (1) ergibt.
  5. Rundsteckverbinder nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steckkodierung (13) des Isolierkörpers ein außenliegender, radialer, sich über den gesamten oder einen Teil des Umfangs des Isolierkörpermantels (1) erstreckender, kragenförmiger Gehäusevorsprung (13) ist, der mittels wechselweise aufeinanderfolgender Vorsprünge (3) und Ausnehmungen (4) ausgebildet ist, wobei die Vorsprünge (3) und Ausnehmungen (4) der äußeren Isolierkörper (1) beim Kuppeln außenseitig und formschlüssig ineinander greifen.
  6. Rundsteckverbinder nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorsprünge (3) und Ausnehmungen (4) aus Kreissegmenten identischer und/oder unterschiedlicher Radien gebildet sind.
  7. Rundsteckverbinder nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine innenliegende Steckkodierung (9a, 9b) mittels eines axial angeordneten, stirnseitigen Vorsprunges bzw. einer axial angeordneten, stirnseitige Ausnehmung an der Kontaktseite (16) des Isolierkörpers (1) realisiert ist.
  8. Rundsteckverbinder nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Profil des Vorsprunges (9a) bzw der Ausnehmung (9b) pilzförmig ausgebildet ist und mittels einer zur Mittelachse konzentrischen, kreisförmigen (8) und einer nicht konzentrischen rechteckigen (7) Kontur realisiert ist.
  9. Rundsteckverbinder nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es sich um einen Steckverbinder für Anwendungen der Bewegungsreglung in Form eines Positions- bzw. Geschwindigkeitsgebers handelt und wenigstens zwei Kontaktelemente (10) gegenüber den übrigen Kontaktelementen (10) voreilend ausgebildet sind.
  10. Rundsteckverbinder nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es sich um eine Leistungssteckverbinder zur Versorgung von elektrischen Maschinen handelt, insbesondere von Drehstrommaschinen.
  11. Rundsteckverbinder nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass beide Kupplungsteile (15) mittels einer Schraubverbindung verriegelt sind, insbesondere mittels einer Überwurfmutter und eines Außengewindes.
  12. Rundsteckverbinder nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Überwurfmutter mit über wenigstens einen' Teil des Außenumfangs verteilten Ausnehmungen und Vorsprüngen parallel zu ihrer Längsachse ausgebildet ist.
  13. Rundsteckverbinder nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kabeleinlass mittels einer Dichtvorrichtung gegen das Eindringen fester und/oder flüssiger Stoffe abgedichtet ist.
  14. Rundsteckverbinder nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sämtliche Stoßfugen, Nahtstellen und Schraubverriegelungen gegen das Eindringen von Feuchtigkeit oder flüssigen Stoffen abgedichtet sind, vorzugsweise mittels Dichtringen oder O-Ringen.
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