FR2832554A1 - Connection block for communication bus comprises block with movable needles penetrating cable once supported in v-channel - Google Patents
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Abstract
Description
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La présente invention se rapporte à un dispositif de raccordement à un bus de communication, ce dispositif étant particulièrement adapté pour raccorder un constituant d'automatisme à un bus de terrain, au sein d'un ensemble d'automatisme appartenant notamment au domaine des automatismes industriels, des automatismes du bâtiment ou du contrôle/commande des réseaux électriques de distribution. The present invention relates to a device for connection to a communication bus, this device being particularly suitable for connecting an automation component to a field bus, within an automation assembly belonging in particular to the field of industrial automation. , building automation or control / command of electrical distribution networks.
L'invention se rapporte également à un constituant d'automatisme comprenant un tel dispositif de raccordement. The invention also relates to an automation component comprising such a connection device.
Les bus de communication sont désormais fréquemment utilisés pour raccorder entre eux différents constituants d'automatisme, par exemple du type capteurs, actionneurs ou préactionneurs, constituants de dialogue homme-machine ou tout autre constituant capable de communiquer avec un équipement d'automatisme. Communication buses are now frequently used to connect different automation components to each other, for example of the sensor, actuator or preactuator type, human-machine dialogue components or any other component capable of communicating with automation equipment.
Ces bus de communication, tels que des bus de terrain, permettent de construire une architecture répartie afin de disposer les constituants d'automatisme au plus près du process à automatiser. These communication buses, such as field buses, make it possible to build a distributed architecture in order to have the automation components as close as possible to the process to be automated.
On veut donc pouvoir connecter au bus de communication ces différents constituants le plus simplement possible, tout en garantissant un raccordement correct, sûr et résistant, compatible avec les conditions d'utilisation généralement exigées dans l'industrie. We therefore want to be able to connect these various components to the communication bus as simply as possible, while guaranteeing a correct, safe and resistant connection, compatible with the conditions of use generally required in the industry.
Il existe déjà des câbles de bus souples et résistants munis de deux conducteurs et dont l'isolant présente un détrompage pour éviter à un opérateur d'effectuer un raccordement inversé d'un constituant sur le bus de communication. Un exemple de ce type de câble existe en particulier pour le bus de terrain AS-i (Actuator Sensor Interface). Cependant, le raccordement des constituants ne peut alors s'effectuer que dans un seul sens ce qui peut s'avérer très malcommode lorsque l'on veut connecter un grand nombre de petits constituants sur une distance faible (dans le cas d'une machine à automatiser, par exemple). En effet, lorsque le câble fait une boucle, un tel détrompage impose alors d'inverser la disposition des constituants d'automatisme à raccorder au bus ou de mettre en place un système permettant l'inversion des dispositifs de raccordement des constituants, ce qui globalement alourdit ou augmente le coût de l'installation des constituants d'automatisme sur la machine. There are already flexible and resistant bus cables with two conductors, the insulation of which is keyed to prevent an operator from making a reverse connection of a component on the communication bus. An example of this type of cable exists in particular for the AS-i field bus (Actuator Sensor Interface). However, the connection of the components can then be carried out only in one direction which can prove to be very inconvenient when it is desired to connect a large number of small components over a short distance (in the case of a automate, for example). Indeed, when the cable makes a loop, such coding then requires reversing the arrangement of the automation components to be connected to the bus or setting up a system allowing the inversion of the devices for connecting the components, which overall increases or increases the cost of installing the automation components on the machine.
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C'est pourquoi l'invention a pour but de proposer un dispositif de raccordement économique, rapide, souple d'utilisation et fiable d'un constituant d'automatisme à un bus de communication en évitant les inconvénients précédents. This is why the invention aims to provide an economical, quick, flexible and reliable connection device for an automation component to a communication bus while avoiding the above drawbacks.
Pour cela, l'invention décrit un dispositif de raccordement à un bus de communication comportant un corps dont une cavité est apte à loger un câble souple du bus de communication et comportant des moyens de connexion aptes à se connecter électriquement aux conducteurs dudit câble. La cavité est de forme symétrique selon un premier plan longitudinal dudit câble, est de forme dissymétrique selon un second plan longitudinal dudit câble, orthogonal au premier plan longitudinal et la cavité présente des moyens mécaniques de retenue permettant de maintenir ledit câble une fois inséré dans la cavité. For this, the invention describes a device for connection to a communication bus comprising a body, a cavity of which is capable of accommodating a flexible cable of the communication bus and comprising connection means able to connect electrically to the conductors of said cable. The cavity is symmetrical in shape along a first longitudinal plane of said cable, is asymmetrical in shape along a second longitudinal plane of said cable, orthogonal to the first longitudinal plane and the cavity has mechanical retaining means making it possible to hold said cable once inserted in the cavity.
Selon une caractéristique, les moyens de connexion comprennent des picots conducteurs mobiles entre une position de déconnexion et une position de connexion au bus de communication, et aptes à inciser un isolant du câble du bus pour se raccorder aux conducteurs du câble dans la position de connexion. Un poussoir coopère mécaniquement avec les picots mobiles pour les guider en position de connexion et en position de déconnexion. According to one characteristic, the connection means comprise movable conductive pins between a disconnection position and a position for connection to the communication bus, and capable of cutting a cable insulator from the bus to connect to the cable conductors in the connection position . A pusher mechanically cooperates with the movable pins to guide them in the connection position and in the disconnection position.
Selon une autre caractéristique, le mouvement du poussoir entre la position de connexion et la position de déconnexion est effectué suivant un même axe de direction que le mouvement d'insertion et d'extraction du câble dans la cavité. Le mouvement des picots entre la position de connexion et la position de déconnexion est effectué suivant un axe de direction perpendiculaire à l'axe du mouvement d'insertion et d'extraction du câble dans la cavité. According to another characteristic, the movement of the pusher between the connection position and the disconnection position is carried out along the same direction axis as the movement of insertion and extraction of the cable in the cavity. The movement of the pins between the connection position and the disconnection position is carried out along a direction axis perpendicular to the axis of the movement of insertion and extraction of the cable in the cavity.
L'invention expose également un constituant d'automatisme susceptible de se raccorder à un bus de communication au sein d'un ensemble d'automatisme, et comportant un dispositif de raccordement au bus de communication selon l'invention. The invention also discloses an automation component capable of being connected to a communication bus within an automation assembly, and comprising a device for connection to the communication bus according to the invention.
D'autres caractéristiques et avantages vont apparaître dans la description détaillée qui suit en se référant à un mode de réalisation donné à titre d'exemple et représenté par les dessins annexés sur lesquels : - la figure 1 représente un exemple de réalisation d'un dispositif de raccordement selon l'invention, dans une position de déconnexion, Other characteristics and advantages will appear in the detailed description which follows, with reference to an embodiment given by way of example and represented by the appended drawings in which: - Figure 1 shows an example of an embodiment of a device connection according to the invention, in a disconnected position,
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- la figure 2 reprend l'exemple de la figure 1 en position de connexion au câble du bus de communication, la figure 3 montre une coupe transversale d'un câble du bus, la figure 4 détaille un mode de réalisation des moyens de connexion, dans une position de déconnexion, la figure 5 reprend l'exemple de la figure 4 en position de connexion. FIG. 2 shows the example of FIG. 1 in the position for connection to the communication bus cable, FIG. 3 shows a cross section of a bus cable, FIG. 4 details an embodiment of the connection means, in a disconnected position, Figure 5 shows the example of Figure 4 in the connection position.
Les figures 1 et 2 représentent un dispositif de raccordement à un bus de communication qui comprend un corps 10. Ce corps 10 comporte une cavité 12 qui est susceptible de loger un câble souple 20 du bus de communication. Ce bus de communication est par exemple un bus de terrain comme le bus AS-i, mais l'invention peut également s'appliquer de façon équivalente à d'autres bus ou réseaux de communication. Le dispositif de raccordement être par exemple intégré dans un constituant d'automatisme, tel qu'un capteur, un actionneur, un module d'entrées/sorties, un constituant de dialogue homme/machine appartenant à un ensemble d'automatisme dans le but de piloter et/ou contrôler un process à automatiser. Un tel dispositif de raccordement peut aussi être conçu pour accueillir plusieurs constituants simples d'automatisme. Figures 1 and 2 show a connection device to a communication bus which comprises a body 10. This body 10 has a cavity 12 which is capable of accommodating a flexible cable 20 of the communication bus. This communication bus is for example a field bus like the AS-i bus, but the invention can also be applied in an equivalent manner to other communication buses or networks. The connection device may for example be integrated into an automation component, such as a sensor, an actuator, an input / output module, a human / machine dialogue component belonging to an automation assembly for the purpose of pilot and / or control a process to be automated. Such a connection device can also be designed to accommodate several simple components of automation.
Dans le mode de réalisation présenté, le câble souple 20 présente les caractéristiques suivantes : il comprend deux conducteurs 21 a, 21 b distincts entourés par un isolant 22. La forme de l'isolant est telle que le câble présente une forme symétrique selon un premier plan longitudinal P1 du câble et présente une forme dissymétrique selon un second plan longitudinal P2 du câble, le second plan longitudinal P2 étant orthogonal au premier plan longitudinal P1. Selon une coupe transversale représentée en figure 3, le câble 20 possède deux échancrures longitudinales 24,25 identiques situées symétriquement par rapport au plan P1, par exemple entre les deux conducteurs 21 a, 21 b. Le câble 20 présente aussi une partie supérieure 26 et une partie inférieure 23 de formes différentes ce qui entraîne la dissymétrie par rapport au plan P2. Le plan longitudinal P1 traverse les parties supérieure 26 et inférieure 23 en leur milieu alors que le plan longitudinal P2 traverse les faces latérales du câble 20, par exemple au niveau des deux échancrures 24,25. In the embodiment presented, the flexible cable 20 has the following characteristics: it comprises two separate conductors 21 a, 21 b surrounded by an insulator 22. The shape of the insulator is such that the cable has a symmetrical shape according to a first longitudinal plane P1 of the cable and has an asymmetrical shape along a second longitudinal plane P2 of the cable, the second longitudinal plane P2 being orthogonal to the first longitudinal plane P1. In a cross section shown in Figure 3, the cable 20 has two identical longitudinal notches 24,25 located symmetrically with respect to the plane P1, for example between the two conductors 21 a, 21 b. The cable 20 also has an upper part 26 and a lower part 23 of different shapes, which causes asymmetry with respect to the plane P2. The longitudinal plane P1 crosses the upper 26 and lower 23 parts in their middle while the longitudinal plane P2 crosses the lateral faces of the cable 20, for example at the level of the two notches 24,25.
La cavité 12 du corps 10 comprend une base inférieure 13 comprise entre deux parois latérales. Le câble 20 est insérable manuellement dans la cavité 12 du The cavity 12 of the body 10 includes a lower base 13 comprised between two side walls. The cable 20 can be manually inserted into the cavity 12 of the
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corps 10 du dispositif de raccordement. Il peut également être extrait manuellement de la cavité 12. Pour cela, comme indiqué en figure 2, la section transversale de la cavité 12 possède une forme complémentaire à celle de la section transversale du câble 20. body 10 of the connection device. It can also be extracted manually from the cavity 12. For this, as indicated in FIG. 2, the cross section of the cavity 12 has a shape complementary to that of the cross section of the cable 20.
La cavité 12 présente donc une forme symétrique selon le premier plan longitudinal P1 du câble 20 et une forme dissymétrique selon le second plan longitudinal P2 du câble 20, orthogonal au premier plan longitudinal P1. The cavity 12 therefore has a symmetrical shape along the first longitudinal plane P1 of the cable 20 and an asymmetrical shape along the second longitudinal plane P2 of the cable 20, orthogonal to the first longitudinal plane P1.
En raison de la dissymétrie par rapport au plan P2, la forme de la base 13 est étudiée de façon à permettre l'introduction de la partie inférieure 23 du câble 20, tout en interdisant l'introduction de la partie supérieure 26 du câble 20. On obtient ainsi un détrompage permettant de se prémunir contre un raccordement inversé du câble 20 dans le corps 10 du dispositif de raccordement, ce qui aurait pour conséquence d'inverser les conducteurs 21 a et 21 b entraînant alors un dysfonctionnement du bus de communication. Dans l'exemple représenté, la base 13 et la partie inférieure 23 présentent une courbure complémentaire, qui est nettement plus importante que la courbure de la partie supérieure 26 du câble 20. Due to the asymmetry with respect to the plane P2, the shape of the base 13 is studied so as to allow the introduction of the lower part 23 of the cable 20, while preventing the introduction of the upper part 26 of the cable 20. There is thus obtained a polarization allowing to guard against an inverted connection of the cable 20 in the body 10 of the connection device, which would have the consequence of reversing the conductors 21 a and 21 b then causing a malfunction of the communication bus. In the example shown, the base 13 and the lower part 23 have a complementary curvature, which is clearly greater than the curvature of the upper part 26 of the cable 20.
La cavité 12 présente également des moyens mécaniques 14,15 de retenue permettant de maintenir le câble 20 une fois celui-ci inséré dans la cavité 12. The cavity 12 also has mechanical retaining means 14, 15 making it possible to hold the cable 20 once it has been inserted into the cavity 12.
Préférentiellement, ces moyens mécaniques sont constitués de deux ergots 14,15 identiques positionnés sur les parois latérales de la cavité 12, symétriquement de part et d'autre du premier plan longitudinal P1. La forme des ergots 14,15 est complémentaire à celle des échancrures 24,25 de façon à ce qu'ils puissent coopérer ensemble pour maintenir le câble 20 en position insérée. Par ailleurs, comme l'isolant 22 du câble 20 est habituellement en matière élastique légèrement déformable, un effort de pression manuelle permet néanmoins à un opérateur d'introduire et d'extraire rapidement le câble 20 de la cavité 12. Preferably, these mechanical means consist of two identical lugs 14, 15 positioned on the side walls of the cavity 12, symmetrically on either side of the first longitudinal plane P1. The shape of the pins 14,15 is complementary to that of the notches 24,25 so that they can cooperate together to keep the cable 20 in the inserted position. Furthermore, as the insulator 22 of the cable 20 is usually made of slightly deformable elastic material, a manual pressure effort nevertheless allows an operator to quickly introduce and extract the cable 20 from the cavity 12.
La symétrie de la cavité 12 selon le premier plan longitudinal P1 permet de positionner un câble 20 dans un sens ou dans l'autre. Ainsi, l'échancrure 25 du câble 20 peut par exemple être positionnée indifféremment en face de l'ergot 14 ou de l'ergot 15. Grâce à cette symétrie, on obtient avantageusement un raccordement plus simple du bus de communication, puisqu'il n'est pas nécessaire de modifier la position des dispositifs de raccordement lorsque le câble 20 du bus de communication effectue des boucles successives le long de la machine à automatiser. The symmetry of the cavity 12 along the first longitudinal plane P1 makes it possible to position a cable 20 in one direction or the other. Thus, the notch 25 of the cable 20 can for example be positioned indifferently opposite the lug 14 or the lug 15. Thanks to this symmetry, there is advantageously obtained a simpler connection of the communication bus, since it does not It is not necessary to modify the position of the connection devices when the cable 20 of the communication bus makes successive loops along the machine to be automated.
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Le corps 10 du dispositif de raccordement comporte des moyens de connexion qui sont aptes à se raccorder électriquement avec les conducteurs 21 a, 21 b d'un câble 20 préalablement introduit dans la cavité 12. Selon un mode réalisation préféré, ces moyens de connexion comprennent des picots conducteurs 31a, 31b qui sont mobiles entre une position de déconnexion et une position de connexion avec le bus de communication. The body 10 of the connection device comprises connection means which are capable of being electrically connected with the conductors 21 a, 21 b of a cable 20 previously introduced into the cavity 12. According to a preferred embodiment, these connection means comprise conductive pins 31a, 31b which are movable between a disconnection position and a position for connection with the communication bus.
Dans la position de connexion, figure 5, les picots 31a, respectivement 31b, traversent une paroi latérale de la cavité 12 par deux orifices 11 a, respectivement 11 b, et viennent inciser l'isolant 22 du câble 20 pour venir se raccorder aux conducteurs 21 a, respectivement 21 b. Dans la position de déconnexion, figure 4, les picots 31a, 31b sont suffisamment rétractés de l'isolant 22 de manière à ne pas entraver l'extraction ou l'insertion du câble 20 dans la cavité 12. Chaque picot 31 a, 31 b est indifféremment constitué d'un seul pointeau comme dans l'exemple représenté, de plusieurs pointeaux venant entourer un conducteur 21 a, 21 b du câble ou de toute solution équivalente. Chaque picot 31a, 31b est ensuite relié électriquement de façon classique à un constituant d'automatisme connecté au bus de communication par le dispositif de raccordement. In the connection position, FIG. 5, the pins 31a, respectively 31b, pass through a side wall of the cavity 12 through two orifices 11a, respectively 11b, and incise the insulator 22 of the cable 20 in order to be connected to the conductors 21 a, respectively 21 b. In the disconnection position, FIG. 4, the pins 31a, 31b are sufficiently retracted from the insulator 22 so as not to hinder the extraction or insertion of the cable 20 into the cavity 12. Each pin 31 a, 31 b is indifferently made up of a single needle as in the example shown, of several needles coming to surround a conductor 21 a, 21 b of the cable or any equivalent solution. Each pin 31a, 31b is then electrically connected in a conventional manner to an automation component connected to the communication bus by the connection device.
Les moyens de connexion du corps 10 comprennent un poussoir 32 qui coopère mécaniquement avec les picots mobiles 31a, 31b, de façon à positionner ceux-ci en position de déconnexion et/ou en position de connexion. Les figures 4 et 5 détaillent une solution simple qui consiste à utiliser une double rampe ou une glissière 33 pour transmettre aux picots 31 a, 31 b l'action manuelle d'un opérateur sur le poussoir 32. Dans cet exemple, le poussoir 32 doit être tiré pour avoir la position de déconnexion et doit être poussé pour avoir la position de connexion. The connection means of the body 10 comprise a pusher 32 which mechanically cooperates with the movable pins 31a, 31b, so as to position the latter in the disconnection position and / or in the connection position. Figures 4 and 5 detail a simple solution which consists in using a double ramp or a slide 33 to transmit to the pins 31 a, 31 b the manual action of an operator on the pusher 32. In this example, the pusher 32 must be pulled to have the disconnect position and must be pushed to have the connect position.
On pourrait envisager de manière équivalente que les moyens de connexion aux conducteurs 21 a, 21 b du câble 20 comprennent plusieurs poussoirs, à savoir un poussoir différent pour chaque conducteur 21 a, 21 b du câble 20, agissant sur un seul picot correspondant 31a, 31b. Cela permettrait notamment de pouvoir démultiplier les efforts mécaniques à fournir pour passer en position de connexion. It could be considered in an equivalent manner that the means of connection to the conductors 21a, 21b of the cable 20 comprise several pushers, namely a different pushbutton for each conductor 21a, 21b of the cable 20, acting on a single corresponding pin 31a, 31b. This would allow in particular to be able to multiply the mechanical forces to be provided to pass into the connection position.
En référence à la figure 4, les mouvements effectués sur le poussoir 32 pour obtenir la position de connexion ou la position de déconnexion sont effectués suivant un axe de direction X parallèle à l'axe de direction du mouvement d'insertion et d'extraction manuelle du câble 20 dans la cavité 12. Ainsi, les efforts que doit fournir With reference to FIG. 4, the movements carried out on the pusher 32 to obtain the connection position or the disconnection position are carried out along a direction axis X parallel to the direction axis of the movement of manual insertion and extraction. of the cable 20 in the cavity 12. Thus, the efforts which must be provided
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un opérateur d'abord pour introduire le câble 20, puis pour se raccorder électriquement au bus de communication à l'aide du poussoir 32 se font avantageusement suivant une même direction X, ce qui lui simplifie largement la tâche de raccordement. De plus, lorsqu'un tel dispositif de raccordement est intégré dans un constituant de petite taille, cette caractéristique évite d'avoir des pressions manuelles qui s'exercent suivant différents axes du constituant, ce qui pourrait soit le dérégler de sa position, soit éventuellement l'endommager. an operator first to introduce the cable 20, then to connect electrically to the communication bus using the push-button 32 are advantageously made in the same direction X, which greatly simplifies the connection task. In addition, when such a connection device is integrated into a small component, this characteristic avoids having manual pressures which are exerted along different axes of the component, which could either disrupt its position, or possibly damage.
Par ailleurs, les mouvements effectués par les picots 31 a, 31 b pour s'insérer dans l'isolant 22 en position de connexion et pour sortir de l'isolant 22 en position de déconnexion sont effectués suivant un axe de direction Y perpendiculaire à l'axe de direction X du mouvement d'insertion et d'extraction manuelle du câble 20 dans la cavité 12. Ainsi, l'introduction des picots 31a, 31b dans l'isolant 22 ne fragilise pas le maintien du câble 20 à l'intérieur de la cavité 12. De plus, une fois la position de connexion atteinte, la position des picots 31 a, 31 b dans l'isolant 22 suivant une direction Y perpendiculaire à la direction X contribue au contraire au renforcement du maintien du câble 20, ce qui fiabilise de façon simple et efficace la connexion électrique du constituant au bus de communication. Furthermore, the movements made by the pins 31 a, 31 b to insert into the insulator 22 in the connection position and to exit from the insulator 22 in the disconnection position are carried out along a direction axis Y perpendicular to the 'X direction axis of the manual insertion and extraction movement of the cable 20 in the cavity 12. Thus, the introduction of the pins 31a, 31b in the insulator 22 does not weaken the retention of the cable 20 inside of the cavity 12. In addition, once the connection position has been reached, the position of the pins 31 a, 31 b in the insulator 22 in a direction Y perpendicular to the direction X contributes on the contrary to strengthening the retention of the cable 20, which makes the electrical connection of the component to the communication bus simple and efficient.
Il est bien entendu que l'on peut, sans sortir du cadre de l'invention, imaginer d'autres variantes et perfectionnements de détail et de même envisager l'emploi de moyens équivalents. It is understood that one can, without departing from the scope of the invention, imagine other variants and improvements of detail and even consider the use of equivalent means.
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FR2832554B1 (en) | 2004-07-16 |
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