EP2034563A2

EP2034563A2 - Steckverbinder mit Einlegeelement

Info

Publication number: EP2034563A2
Application number: EP08010773A
Authority: EP
Inventors: Ute Wilmsmann; Hans-Werner Möller
Original assignee: Belden Deutschland GmbH
Current assignee: Belden Deutschland GmbH
Priority date: 2007-08-10
Filing date: 2008-06-13
Publication date: 2009-03-11
Also published as: US20090042435A1; DE102007037749B3; EP2034563A3

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Steckverbinder mit Buchse und Stecker (10), wobei Stecker und/oder Buchse einen Kontaktträger (11) mit einer zum Stecker bzw. zur Buchse weisenden Steckfront (12) aufweist, der wenigstens einen Kontakt zur Herstellung einer elektrischen Verbindung hält, der mit einer Litze (13) eines Kabels (14) verbunden ist, wobei die vorgenannten Bauteile von Stecker und/oder Buchse mittels Umspritzen unter Freilassung wenigstens der Steckfront mit einem die vorgenannten Bauteile von Stecker und/oder Buchse miteinander unverlierbar verbindenden Kunststoffmantel (17) umgeben sind, der eine im Wesentlichen kabelkoaxiale Achse (25) aufweist. erfindungsgemäß weist Stecker und/oder Buchse zur individuellen Kennzeichnung und/oder zur lagegerechten Positionierung des Kabels während des Umspritzens ein in den Kunststoffmantel eingebettetes Einlegeelement (18) auf. Dieses Einlegeelement wird vor dem Umspritzen in die Spritzgießform eingelegt, so dass zur individuellen Kennzeichnung von Steckern und/oder Buchsen keine Unterbrechung der Fertigung zur Umrüstung notwendig ist. Dies erlaubt eine rationelle Fertigung von individualisierten Steckverbindern auch in Kleinserie.

Description

Die Erfindung betrifft einen Steckverbinder mit Buchse und Stecker, wobei Stecker und/oder Buchse einen Kontaktträger mit einer zum Stecker bzw. zur Buchse weisenden Steckfront aufweisen, der wenigstens einen Kontakt zur Herstellung einer elektrischen Verbindung hält, welcher mit einer Litze eines Kabels verbunden ist, wobei die vorgenannten Bauteile von Stecker und/oder Buchse mittels Umspritzen unter Freilassung der Steckfront mit einem die vorgenannten Bauteile von Stecker und/oder Buchse miteinander unverlierbar verbindenden Kunststoffmantel umgeben sind, der eine im Wesentlichen kabelkoaxiale Achse aufweist.
Gattungsgemäße Steckverbinder sind aus dem offenkundig vorbenutzten Stand der Technik hinlänglich bekannt. Sie dienen im Allgemeinen dazu, elektrische Versorgungsleitungen oder Leitungen für Steuerbefehle miteinander zu verbinden, um beispielsweise ein Gerät oder ein Messeinrichtung an einen Steuerbus oder eine zentrale Spannungsversorgung anzuschließen.
An Hersteller von Steckverbindern werden von deren Kunden neben der entsprechenden Produktqualität auch vermehrt logistische Anforderungen gestellt. Bei der vorherrschenden "just in time" Fertigung ordern Abnehmer von Steckverbindern in der Regel vermehrt kleine Stückzahlen zu bestimmten Lieferterminen.
Seitens der Abnehmer von Steckverbindern besteht weiterhin das Bedürfnis, diese bisher als reine Handelsware bezogenen Produkte als zu Ihrem Unternehmen gehörend zu kennzeichnen, so dass die Produzenten von Steckverbindern vor der Aufgabe stehen, Steckverbinder mit Abnehmerlogo und/oder farblicher Kennung herzustellen.
Die kundenspezifische Individualisierung von Steckverbindern stellt den Produzenten jedoch vor erhebliche Probleme, da er die Produktionsautomaten häufig, dann aber nur für geringe Stückzahlen umrüsten, reinigen und auf konstante Produktionsparameter einfahren muss. Am Beispiel des Spritzgießens lässt sich dies besonders einfach nachvollziehen.
Soll nach der Produktion eines Steckverbinders für den Kunden A ein Auftrag für den Kunden B abgearbeitet werden, so ist das Gerät zunächst zu reinigen, bei einem Farbwunsch entsprechend farbiges Granulat zu verwenden und möglicherweise ein Werkzeugteil für das Anbringen eines Markenschriftzuges auszutauschen. Anschließend ist die Produktion wieder anzufahren, wobei zunächst einige Testeinschüsse in die Spritzgießform zu erfolgen haben, bis die Produktionsbedingungen wieder einen konstanten Rahmen erreicht haben.
Es ist leicht nachvollziehbar, dass die Rüstkosten bei geringer Stückzahl überproportional ins Gewicht fallen, weshalb bislang Bestellungen bis zum Erreichen einer gewissen Mindeststückzahl gesammelt und dann abgearbeitet wurden. Dies steht jedoch im Gegensatz zu den Anforderungen der Abnehmer auch bei der Bestellung von kleinen Mengen Steckverbinder binnen möglichst kurzer ausgeliefert zu bekommen.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen Steckverbinder zu schaffen, der sich auch bei Versehen mit unterschiedlichen Kennzeichnungen kostengünstig und rationell in Kleinserie fertigen lässt.
Die Erfindung löst die Aufgabe mit einem Steckverbinder, der die Merkmale des Anspruches 1, insbesondere die kennzeichnenden Merkmale aufweist, wonach der Kunststoffmantel ein mittels des Umspritzens unverlierbar und sichtbar in seine Oberfläche eingebettetes Einlegeelement aufweist.
Das Einbetten eines Einlegeelementes in den Kunststoffmantel eines standardisierten Steckers ermöglicht die Kleinserienfertigung in besonders einfacher Weise. Aus vergangenen Produktionsperioden und laufenden Bestellungen lässt sich in etwa abschätzen, wie viel Steckverbinder in der kommenden Produktionsperiode für einen Kunden zu fertigen sein werden. Die erfindungsgemäßen Einlegeelemente können entsprechend den kundenspezifischen Wünschen vorproduziert und vorgehalten werden.
Die Spritzgießform für den standardisierten Steckverbinder wird mit einer Halterung für das Einlegelement versehen, in welche selbiges vor dem Einschuss der Spritzgießmasse einzulegen ist. In der laufenden Produktion kann folglich durch einfachen Wechsel der erfindungsgemäßen Einlegeelemente ein Steckverbinder mit kundenspezifischer Kennzeichnung hergestellt werden, ohne dass die Produktionsmaschinen aufwendig umzurüsten wären.
Da die Einlegeelemente ausgesprochen kostengünstige Bauteile darstellen, fällt eine eventuelle Überbevorratung nicht wesentlich ins Gewicht. Auch können ganz unproblematisch Steckverbinder ohne Kennzeichnung hergestellt werden, indem die vorgesehene Aufnahme für das Einlegeelement nicht befüllt wird.
Zusammenfassend löst die Erfindung mit den Merkmalen des Anspruches 1 das Problem der Herstellung individualisierter Steckverbinder in Kleinserie auf eine überraschend einfache Weise, die jedoch überaus vorteilhaft ist, da der laufende Produktionsprozess im Grunde nicht unterbrochen werden muss.
Bei der Fertigung von Steckverbindern, insbesondere beim Umspritzen und Verbinden von Kontaktträger und Kabel mit einem Kunststoffmantel besteht das Problem, dass das Kabel durch den Einschuss der Kunststoffspritzgießmasse in der Kunststoffspritzgießform so weit verschoben wird, dass es während des Umspritzens an der Innenwand der Spritzgießform anliegt und nicht korrekt umspritzt wird. Infolgedessen ist das Kabel in diesem Bereich ungeschützt und der so produzierte Steckverbinder ist als Ausschuss zu entsorgen.
Aus dem Stand der Technik, der druckschriftlich nicht belegbar ist, ist es bekannt, die Spritzgießform mit stabförmigen Positionierungselementen zu versehen, die gegenüber der Einschussstelle angeordnet sind und das Kabel in einer für die Umspritzung sicheren Lage zu halten.
Nachteilig an dieser Lösung ist, dass der Steckverbinder an dieser Stelle einen Hohlraum bzw. eine Durchbrechung im Mantel aufweist. Insbesondere in der Lebensmittelproduktion stellt diese Durchbrechung ein Verschmutzungsrisiko dar, so dass derartige Steckverbinder dort gewöhnlich nicht einsetzbar sind.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen Steckverbinder zu schaffen, bei welchem das Kabel während des Umspritzens sicher gehalten ist.
Die Erfindung löst diese Aufgabe mit den Merkmalen des Anspruches 2, insbesondere mit den kennzeichnenden Merkmalen, wonach in den Kunststoffmantel ein als Positionierungselement ausgebildetes Einlegeelement eingebettet ist, das das Kabel während des Umspritzens in einer bezüglich der Kunststoffmantelachse zentralen Lage hält.
Beim Umspritzen, also bei der Erstellung des Kunststoffmantels, wird das Kabel durch den Einspritzdruck der Spritzgießmasse gegen das Einlegeelement gedrückt. Das Einlegeelement wiederum ist so positioniert, dass das Kabel nicht in den Außenoberflächenbereich des zu erstellenden Kunststoffmantels gedrückt werden kann. So ist eine sichere Positionierung des Kabels in einem bezüglich der Kunststoffmantelachse zentralen Bereich gewährleistet.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist das Positionierungselement sichtbar in den Kunststoffmantel eingebettet, so dass das Positionierungselement auch als Kennzeichnungselement dient, auf welches alle zum Anspruch 1 genannten Vorteile zutreffen.
Darüber hinaus bevorzugt ist eine Ausführungsform, bei welcher der Kunststoffmantel das Griffstück ausbildet, wobei das Einlegeelement, auch wenn es als Positionierungselement ausgebildet ist, eine den Griff sichernde Konturierung aufweisen kann.
Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass das Einlegeelement aus der Außenoberfläche des Kunststoffmantels hervorsteht, was die Kennzeichnungsfunktion wesentlich verbessert.
Es hat sich herausgestellt, dass ringförmige oder stabförmige Einlegeelemente besonders geeignet sind.
Weiterhin ist es von Vorteil, wenn das Einlegeelement zum Kabel gewandte Ansätze aufweist, die das Kabel in einer bezüglich der Kunststoffmantelachse zentralen Lage halten.
Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. Es zeigen:

Fig. 1: einen erfindungsgemäßen Stecker eines Steckverbinders,
Fig. 2: eine Darstellung der Einzelkomponenten des Steckers gemäß Fig. 1 vor dem Umspritzvorgang zur Erstellung des Kunststoffmantels,
Fig. 3: ein Einlegeelement,
Fig. 4: ein Radialschnitt des Steckers gemäß Fig. 1,
Fig. 5: ein Radialschnitt eines Steckers in alternativer Ausführungsform,
Fig. 6: und 7 schematische Ansichten einer Spritzgießform zur Erstellung von Steckern gemäß Fig. 1.

In den Figuren ist ein Stecker eines Steckverbinders insgesamt mit der Bezugsziffer 10 versehen und dient im Folgenden der Veranschaulichung der Erfindung.
Der Stecker 10 umfasst zunächst einen Kontaktträger 11, welcher nicht dargestellte Kontakte zur Herstellung einer elektrischen Verbindung mit Gegenkontakten einer Buchse bereithält. Die Kontakte des Kontaktträgers 11 sind auf einer einer Steckfront 12 abgewandten Seite mit Litzen 13 eine Kabels 14 verbunden, wobei die Litzen 13 von einer Umhüllung 15 zum Kabel 14 zusammengefasst sind. Am Kontaktträger 11 ist weiterhin eine Überwurfmutter 16 angeordnet, um Stecker 10 und nicht dargestellte Buchse über eine Schraubverbindung miteinander zu koppeln. Kontaktträger 11 und Kabel 14 werden mittels eines in Fig. 1 dargestellten Kunststoffmantels 17 zu einer Einheit verbunden, wobei der Kunststoffmantel 17 mittels Umspritzen von Kabel 14 und Kontaktträger 11 erstellt wird. Beim Umspritzen wird ein Einlegelement 18 in den Kunststoffmantel 17 eingebettet, welches im Detail in Fig. 3 dargestellt ist.
In der Serienfertigung eines Steckers 10 entsprechend dem Stand der Technik wird der Kontaktträger 11 mit entsprechenden Kontakten bestückt, diese werden in geeigneter Weise mit den Litzen 13 verbunden. Die derart vorkonfektionierten Bauteile werden in eine Spritzgießform 19, wie sie schematisch in den Fig. 6 und 7 dargestellt ist, eingelegt, woraufhin der Formhohlraum 20 in einer geeigneten Kunststoffschmelze ausgefüllt wird. Dieses Produktionsverfahren ist sehr einfach und kostengünstig und ermöglicht es, Stecker 10 in hoher Stückzahl zu produzieren.
Sollen jedoch, wie eingangs dargestellt, in bestimmter Weise individualisierte Stecker 10 produziert werden, beispielsweise mit dem Abdruck eines Logos, versehen mit einer Markenbezeichnung oder mit einer Farbkennzeichnung, so ist für jede Charge von Steckern 10 ein Umrüsten der nicht dargestellten Spritzgießmaschine notwendig. Die Schnecke der Spritzgießmaschine ist zu reinigen, das Kunststoffgranulat ist auszutauschen und eventuell sind die Teile der Spritzgießform 19 auszutauschen, mittels derer ein Logo direkt in den Kunststoffmantel eingeformt wird. Anschließend wird die Produktion wieder aufgenommen, wobei zunächst mit einigem Ausschuss zu rechnen ist, bis die Produktionsparameter wie Druck und Temperatur etc. wieder stabil sind.
Dass diese Rüstkosten bei den vom Markt geforderten kleinen Stückzahlen überproportional ins Gewicht fallen, ist offensichtlich.
Die nahe liegende Lösung des Problems, nämlich mehrere Spritzgießmaschinen einzusetzen, die jeweils mit einem andersfarbigen Kunststoffgranulat bestückt sind und für die Produktion genau einer Art von Steckern 10 ausgerüstet sind, bedingt zunächst einen relativ hohen, einmaligen Investionsanfall, im weiteren lassen sich allerdings auch so kleine Stückzahlen nur unter vergleichsweise hohen Kosten produzieren. Dies liegt insbesondere darin begründet, dass Spritzgießmaschinen für den kontinuierlichen Betrieb ausgelegt sind, so dass die in der Schnecke vorhandene Kunststoffschmelze bei längerem Stillstand der Maschine verbrennt. Auch bei dieser nahe liegenden Lösung ist es folglich notwendig, die Maschinen nach Herstellung der vom Kunden bestellten Stückzahlen von Steckern 10 abzuschalten und zu reinigen, wobei beim Wiederanfahren bis zur Aufnahme des eigentlichen Produktionsprozesses zunächst wieder mit Ausschuss zu rechnen ist, bis konstante Produktionsparameter erreicht sind.
Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Einlegeelementes 18 lässt sich das Problem der Herstellung kleiner, individualisierter Stückzahlen leicht lösen. Die Einlegeelemente 18 werden auf Vorrat vorgefertigt und im laufenden Produktionsprozess zusammen mit der vorkonfektionierten Einheit aus Kontaktträger 11 und Kabel 14 in die Spritzgießform 19 eingelegt. Beim Erstellen des Kunststoffmantels 17 mittels Umspritzen wird das Einlegeelement 18, hier ein koaxial zum Kabel angeordneter Einlegering, in den Kunststoffmantel eingebettet. So ist eine rationelle Kleinserienfertigung von individuell gekennzeichneten Steckern 10 möglich.
Bei der Herstellung von Einzelteilen einer Steckverbinder, beispielsweise von Steckern 10, ergibt sich ein weiteres Problem, welches sich besonders leicht aus den Fig. 6 und 7 erschließt.
Dort ist mit 19 in ihrer Gesamtheit eine schematisch dargestellte Spritzgießform einer Kunststoffspritzgießmaschine dargestellt, in deren ersten Formhohlraum 20 ein Kontaktträger 11 mit angeschlossenen Litzen 13 eines Kabels 14 sowie einem mit 18 bezeichneten Einlegeelement angeordnet sind.
Mit 21 ist ein zweiter Formhohlraum bezeichnet, welcher noch nicht bestückt ist. Eine mit 22 bezeichnete Kontur des zweiten Formhohlraumes 21 dient zur Aufnahme des Einlegeelementes 18 und hält dieses während des Einspritzens der Kunststoffschmelze ortsfest in der Spritzgießform 19. Die Spritzgießform 19 weist weiterhin einen zentralen Einspeisekanal 23 zum Einbringen der Kunststoffschmelze auf, die von dort über zwei Zuführkanäle 24 in die Formhohlräume 20 bzw. 21 gelangt.
Beim Einschießen der Kunststoffschmelze über die Zuführkanäle 24 kann es vorkommen, dass das Kabel 14 bzw. die Litzen 13 aus ihrer bezüglich einer Kunststoffmantelachse 25 zentralen Lage verdrängt werden. Im ungünstigsten Fall legen sich Kabel 14 oder Litzen 13 an eine Wand 26 der Formhohlräume 20 bzw. 21 an und werden vom Kunststoffmantel nicht korrekt umschlossen. Ein derart fehlerhaft hergestellter Stecker 10 ist Ausschuss.
Um das Anlegen von Kabel 14 oder Litzen 13 an die Wand 26 des Formhohlraumes 20 bzw. 21 zu vermeiden, wird erfindungsgemäß das Einlegeelement 18 - hier in Form eines Positionierungsringes - im Bereich des Kabels 14 (Fig. 6) oder im Bereich der Litzen 13 (Fig. 7) angeordnet und hält die Litzen 13 bzw. das Kabel 14 in einem bezüglich der Kunststoffmantelachse 25 zentralen Bereich und von der Wand 26 beabstandet.
Das Einlegeelement 18 ist genauer in Fig. 3 dargestellt, wobei es sich im vorliegenden Ausführungsbeispiel um einen Ring handelt, der zu seiner zentralen Achse bzw. zum Kabel 14 weisend Ansätze 27 aufweist, die zur exakteren Positionierung des Kabels 14 beim Umspritzen dienen. In den Fig. 4 und 5 ist jeweils ein Radialschnitt durch einen Stecker 10 im Bereich des Einlegeelementes 18 bzw. Positionierungselementes 18 dargestellt. In Fig. 4 ist ein vergleichsweise starkes Kabel 14 gewählt, welches mit seiner Außenumfangsfläche an den nach innen weisenden Flächen der Ansätze 27 anliegt.
In Fig. 5 ist demgegenüber ein weniger starkes Kabel 14 gewählt, welches mit Abstand zu den zum Kabel 14 weisenden Innenflächen der Ansätze 27 innerhalb des Einlegeelementes 18 gelagert ist. Zwischen der Außenmantelfläche des Kabels 14 und der Innenmantelfläche des ringförmigen Einlegeelementes 18 befindet sich jeweils ein Spalt 28, durch welchen die Kunststoffschmelze beim Erstellen des Kunststoffmantels 17 hindurch dringen kann, so dass der Einlegering 18, ob er nun als Positionierungselement oder als reines Markierungs- bzw. Kennzeichnungselement dient, fest in den Kunststoffmantel 17 eingebettet werden kann.
Es ist offensichtlich, dass ein Einlegeelement 18, welches zur Positionierung des Kabels dient, gleichzeitig als Markierungs- oder Kennzeichnungselement dienen kann, sofern es von außen sichtbar in den Kunststoffmantel 17 eingebettet ist. Hierzu ist es vorteilhaft, wenn das Einlegeelement 18, gleich ob reines Kennzeichnungselement oder zusätzlich Positionierungselement, erhaben aus der Umfangskontur des Kunststoffmantels 17 hervorsteht. Auch beschränkt sich die Erfindung nicht auf ringförmige Einlegeelemente 18, auch halbschalenartige oder stabförmige Einlegeelemente 18 sind sowohl zur Kennzeichnung wie auch zur Positionierung geeignet.
Zusammenfassend gelingt es der Erfindung auf überraschend einfache Weise mittels Nutzen eines kostengünstig herzustellenden Einlegeelementes 18 zwei Probleme bei der Fertigung von Steckern 10 zu begegnen. Zum einen ist ohne Unterbrechung der Serienproduktion eine einfache Individualisierung in Form einer Kennzeichnung möglich, zum anderen erlaubt die Erfindung die sichere Lage des Kabels 14 in einem bezüglich der Kunststoffmantelachse 25 zentralen Bereich zu gewährleisten.
Wenn die sichere Lagerung des Kabels nicht notwendig und eine Individualisierung des Steckers 10 nicht gefordert ist, wird einfach auf das Einbringen des Einlageelementes 18 in die Kunststoffspritzgießform 19 verzichtet. Beim Einspritzen der Kunststoffschmelze durch die Zuführkanäle 27 in die Formhohlräume 20 bzw. 21 wird die Kontur 22 dann einfach mit ausgefüllt. Es ist also offensichtlich, dass sich erfindungsgemäße Einlegeelemente 18 ausgesprochen einfach in die bisherige Serienproduktion von Steckverbindern einbinden lassen.

Claims

Steckverbinder mit Buchse und Stecker (10), wobei Stecker (10) und/oder Buchse einen Kontaktträger (11) mit einer zum Stecker (10) bzw. zur Buchse weisenden Steckfront (12) aufweisen, der wenigstens einen Kontakt zur Herstellung einer elektrischen Verbindung hält, welcher mit einer Litze (13) eines Kabels (14) verbunden ist, wobei die vorgenannten Bauteile von Stecker (10) und/oder Buchse mittels Umspritzen unter Freilassung wenigstens der Steckfront (12) mit einem die vorgenannten Bauteile von Stecker (10) und/oder Buchse miteinander unverlierbar verbindenden Kunststoffmantel (17) umgeben sind, der eine im Wesentlichen kabelkoaxiale (25) Achse aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Kunststoffmantel (17) ein mittels des Umspritzens unverlierbar und sichtbar in seine Oberfläche eingebettetes Einlegeelement (18) aufweist.
Steckverbinder mit Buchse und Stecker (10), wobei Stecker (10) und/oder Buchse einen Kontaktträger (11) mit einer zum Stecker (10) bzw. zur Buchse weisenden Steckfront (12) aufweisen, der wenigstens einen Kontakt zur Herstellung einer elektrischen Verbindung hält, welcher mit einer Litze (13) eines Kabels (14) verbunden ist, wobei die vorgenannten Bauteile von Stecker (10) und/oder Buchse mittels Umspritzen unter Freilassung wenigstens der Steckfront (12) mit einem die vorgenannten Bauteile von Stecker (10) und/oder Buchse miteinander unverlierbar verbindenden Kunststoffmantel (17) umgeben sind, der eine im Wesentlichen kabelkoaxiale Achse (25) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass in den Kunststoffmantel (17) ein als Positionierungselement ausgebildetes Einlegeelement (18) eingebettet ist, dass das Kabel (14) während des Umspritzens in einer bezüglich der Kunststoffmantelachse (25) zentralen Bereich hält.
Steckverbinder nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Positionierungselement sichtbar in den Kunststoffmantel (12) eingebettet ist.
Steckverbinder nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Kunststoffmantel (17) ein Griffstück ausbildet.
Steckverbinder nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Einlegeelement (18) aus der Außenoberfläche (29) des Kunststoffmantels (17) hervorsteht.
Steckverbinder nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Einlegeelement (18) ringförmig ausgebildet ist.
Steckverbinder nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Einlegeelement (18) stabförmig ausgebildet ist.
Steckverbinder nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Einlegeelement (18) zum Kabel (14) gewandte Ansätze (27) aufweist, die das Kabel (14) in einer bezüglich einer Kunststoffmantelachse (25) zentralen Lage halten.