JP4190891B2 - 現場接続可能なコネクタ - Google Patents

Description

本発明は、製造オートメーションシステムに用いられるタイプの電気コネクタに関する。特に、本発明はソレノイドを操作するための電気コネクタを提供する際に、ソレノイド本体を据え付けるＤＩＮコネクタの改良に関する。このようなコネクタは、一般に広く使用され、当業者ならば直ちに認識できる国際標準に従っている。

＜関連出願＞
この出願は、２００１年４月２０日に出願された同時係属している米国仮出願第６０／２８５，２６６号の出願日の利益を主張する。

必要な電気的接続を確立するために現場（即ち、ソレノイドまたは他の電気機械式アクチュエータとの接続が必要とされる場所）において適用されてきた従来の器具には信頼できるものの、電気的接続を確立するには扱いにくいもの技術が使用されてきた。例えば、穴の開けられたコネクタブロックと組み合わされる取り付け螺子が用いられていた。

ワイヤは被覆を剥ぐ必要があり（典型的には、現場ケーブルに４本の引き込みワイヤがある）、その剥いだ先を対応するコネクタブロックに設置し、取り付け螺子で締める必要がある。当業者ならば直ちに認識するように、このタイプのコネクタはかなり小さく、さらにコネクタを取り付ける場所の状態は必ずしも望ましいものではないため結果として時間がかかり、時には接続を確立するのに困難な状況もある。このタイプの従来コネクタのもう一つの問題は、コネクタに対応するガスケットである。一旦給電ケーブルに接続されると、コネクタはソレノイドの本体に備えられたベースに螺子で取り付けられる。固定ベースには、雌コネクタであるインスタントコネクタを挿入する雄コネクタを形成するピンを取り付けられている。フレキシブルガスケットは、コネクタを収納する外部と、ソレノイド上のベースの間に挿入される。長時間、オイルや他の腐食性の材料に晒される条件下でコネクタを使用すると、ガスケットが汚損、損傷するため交換することが望まれる。時には、ガスケットが損傷しているか損傷していないかを、単に通常のメンテナンスや修理の際に確かめられることが望まれる。従ってコネクタ製造者には、コネクタのハウジングから取り外すことのできるガスケットを提供する者もある。ガスケットがハウジングに取り付けられたままのものであると、交換が困難、もしくは時間がかかるため、消費者は取り外し可能なガスケットを望む。コネクタに取り外し可能なガスケットが付属している場合、長時間の使用により変形することがあり、修理又はメンテナンスの際に落ちたり、紛失したりする可能性がある。

本発明は、ワイヤーの絶縁を除去することを含み、ワイヤー端の絶縁被覆を剥がす必要なく接続を実現する接続技術を使用することで、現場における必要な電気接続の確立の際に生じる問題を解決する。絶縁体除去接続（ＩＤＣ）を確立するための特有の構造は、コネクタ本体の接触子ホルダーに特別な形状の接触子を用いること、及び接続を確立するためにワイヤーを挿入する孔、及び横方向に伸張した部分、絶縁体に穴を開け、ワイヤーと接続を確立するための収束する鋭利な縁を含む。接続を実現するために、押し込み部材と接触子の水平部分とが位置調整される。また、被覆されたワイヤーの末端が、押し込み部材の縦の孔と接触子の切断スロットの拡がった部分に合わせられる。ワイヤーを接触子装置中へ移動させるため、前記押し込み部材を接触子上に押し込むことにより接続を実現する。押し込み部材はハウジング用の突起により固定され、接触を維持する。以上は、各４本のワイヤーについて同様に行われる。

接触子ホルダーの底は、一般に容器を形成する保持部材を収納するだけの大きさの、四角形の空洞を備える。ガスケットは、接触子ホルダー底部の四角形の装置により形成されたレセプタクルと締まり嵌めとなるような寸法とされた、中央に凸部を有する台座形状の保持部材により取り外し可能に保持される。これによりガスケットの交換が所望の通り容易となる。本発明の他の特徴と利点は、以下に例示した添付した図面を伴う実施例の詳細な開示により当業者にとって明らかとなるであろう。図面中の個々の参照番号は、様々な視点におけるその部品を参照する。

まず、図１を参照する。参照番号１は、略四角形の外部壁部１２Ａ及び横方向へ伸張した略円筒状のワイヤー取り付け部１３を備えた外部ハウジングを示す。ワイヤー取り付け部１３は、当業者ならば認識するように、中央部に接触子に接続されることとなるケーブルフィード（典型的には、成型された外装または外皮を有する４本の絶縁ワイヤー）を挿入するための空洞もしくは孔を有する。さらに、歪みを吸収するとともにケーブルを密封するため、可撓性シール８、ワッシャー９、及び螺子穴式圧縮ナット１０がケーブルの周りに配され、コネクタハウジングの円筒状ワイヤー取り付け部１３内部の螺子穴に締め付けられる。

ハウジング１の方形外壁部１２Ａは、以下により詳細に説明するように、接触子ホルダー２を収納する。接触子ホルダー２は中央に垂直な中空軸１４を備え、図４に７Ａで示した場所に電気回路板（ＰＣＢ）７を配しても良い。ＰＣＢ７は、カスタマーの要望により、インジケータまたは回路構成部品を備えることもできる。接触子ホルダー２のステム１４は、これまでの手法に従って、ソレノイドの本体に固定された取付けベースにアセンブリを固設するために、ハウジング１、接触子ホルダー２のステム１４、ガスケット５及び保持装置６を貫通する保持螺子１２を収納する。

接触子ホルダー２は複数の電気接触子を収納し（典型的な例として、例示した実施例の場合は４つ）、そのうち２つは図１に示すように、それぞれ３及び３Ａで示している。接触子３は側面図で示してある。全ての接触子３は同形であり、垂直部すなわち脚部と、水平部すなわちシート部を備えた、逆Ｌの字型である。接触子３Ａは以降の説明から分かるように、観察者からみて水平なシート部を有する。各接触子は図１に４で示された押し込みユニットと結合する。各押し込みユニットは、対応する接触子の水平シート部（図１の接触子３について１７で示す。）を受け入れるための水平なスロット１６、及び垂直ワイヤー受け入れ空洞または孔１９を備えるが、その目的は以下に更に述べる。

次に図２を説明する。ハウジング１は示さず、コネクタの他の構成部品は、分解した状態で関係を示している。接触子ホルダー２は略正方形の外壁２１を備え、４つの個別の接触子を挿入することができる。各部品は同一であるため、それぞれ３で示している。各接触子と結合しているのは押し込み部材４であって、端部キャップの形状をしている。全ての押し込み部材もまた同一であって良い。押し込み部材４は、好ましくは適宜の絶縁を有する、成型された、剛性の材料から製造される。

次に図２及び図３について説明する。接触子３は前述のように水平シート部１７と垂直脚部２４とを備える。水平シート部１７は、孔もしくは一般的な涙滴状のスロット２３を備え、ワイヤーとその外部被覆を挿入できるよう広げられた末端開口部２５を備える。また、Ｖ字型の狭細部分は２６で示す。狭細開口部２６の収束端は、ワイヤーが押し込み部材４によりワイヤー挿入口２３から狭細ＩＤＣスロット２６へ押し込まれる際に、絶縁体に切り込みを入れたり、穴をあけたり（絶縁体を取り除くことなく）できるよう鋭利にされる。

接触子３の垂直脚部２４は、左側及び右側ステーク２９，３０を含む。左右のステーク２９，３０は分離されて垂直な細長い開口部３２を画成しており、インスタントコネクタ（雌コネクタと考えてもよい。）が保持螺子１２により固定された取付けベースの上に延在しているソレノイドハウジング上に備えられた、ブレード、つまり係合する雄接触子の接触部を受け入れる。図２から観察されるように、対向するステーク２９、３０の末端は、雄接触子と接続するためのそれぞれ３３，３４で示された接触子パッドを提供するように内側に伸張している。

接触子の垂直脚部２４の側端は、向かい合った突起を含む。小突起３６は接触子の外側端上に位置し、その係合部、または境界面は上向きである。また、大突起３７は垂直脚部２４の内側端に位置し、その境界面は下向きである。「外向き」、「外側」及び「内側」という用語は、接触子ホルダー２の中心線に対して用いている。これらの突起は接触子に制限を与えた垂直方向の動きを許容しつつ、一旦挿入された接触子が接触子ホルダーから離れるのを防ぐために備えられる。

次に図５について簡単に説明する。接触子３の外側突起３６は、接触子ホルダー２の側壁２１に設けられた方形開口部３９の方へ突き出し、突起３６の境界面は接触子が外れるのを防ぐため、開口３９の上方の壁と係合する。図１に見られるように、接触子ホルダーにおける同一水平面上では、より大きな内部突起３７の境界面と係合することで、接触子ホルダー２内での接触子３の下方への動きを制限する。これにより接触子ホルダー内の結合した接触子の垂直の動きを制限して、外れるのを防いでいる。

特に器具の下部斜視図である図３に関して、接触子ホルダー２の底面は結合した雄コネクタの接触子を挿入するための三つのＣ字型のスロット４２と直線スロット４３を含むことが分かるであろう。雄コネクタのブレードは、インスタントコネクタを組み込む際、その結合した雄コネクタ（図示せず）を挿入するため、スロット４２，４３と位置合わせされる保持器６の開口４５を通過する。

更に図３を参照すると、接触子ホルダー２の底面の中心は、保持部材６の対応するハブ１５（図２にも示す）と押圧適合する略方形のソケット４８を含む。ハブ１５はガスケット５の中央開口を通って伸張する。保持器６の底面は平らであり、ガスケット５の対応する凹部５１に挿入される。ガスケットの角は、保持器６を接触子ホルダー２へ設ける際に、ガスケットを載せ、固定するための三角形のガセット部材５２を含むが、保持器を接触子ホルダーから取り除く際にはガスケットを離す。

次に図６について説明する。接触子ホルダー２は、各接触子３用の同形のソケット（図６中には明確に示されていない）の境界を画定する。全てのソケットを理解するには、そのようなソケットの一つについてのみ記述すればよい。垂直スロットたる開口４８は左側面上部付近に備えられ、垂直裏打ち材である支持部材４９が垂直スロット４８の入り口のすぐ隣りに配置される。裏打ち材４９はスロット４８の片面を形成し、スロット４８に挿入される接触子３の垂直脚部２４を支持する。接触子の水平シート部１７は図６における接触子ハウジング２の左側の角へ向かって伸張し、上部支持端５１に支持される。各々５２，５３で示した二組の止め具（一つめの組）と（二つ目の組）は、これから述べるように、関連した接触子を組み立てる際に結合されたＩＤＣ押し込み部材を保護するため、接触子ホルダーの上面に形成される。各接触子は、接触子と同様の構造をしたスロット４８へ挿入されるとして説明したのと類似の構造へ挿入されることが図６から理解できるであろう。

給電ケーブルのワイヤーとの接触を実現するため、各ワイヤーの末端は垂直に配列できるように折り曲げられる。４つのワイヤーはＩＤＣ押し込み部材４と結合された開口１９と概して一直線に配置される。平面図である図４に見られるように、折り曲げられたワイヤーは、開口１９と一直線に並べられ、下方（図４の紙面と垂直な方向）へ配される。

各接触子３及びそれと結合したＩＤＣ押し込み部材４の操作は４つ全ての接触子に関して同様であるため、更なる詳細を述べるには一つについてのみ説明すればよい。更に、図４を参照すると、接触子３は接触子ホルダー２と結合される。図４に示すように、押し込み部材４は接触子３の水平部１７と、ワイヤー挿入口２５である接触子３の孔２３と押し込み部材の孔１９を一直線上に配しつつ結合する。連結したワイヤーの折り曲げられた終端は押し込み部材及び接触子中に開口を通って配される。また、押し込み部材４は接触子のシート１７上へ横方向に向けられる（即ち、図４では画面上部の接触子の右方向）。従って、結合したワイヤーが接触子３のＩＤＣスロットの狭細部２６を通って移動することとなり、鋭利なスロットの端がワイヤーの絶縁体に穴を開け、ワイヤーの中心導体と接触子３の間のダイレクトな電気的接触を実現する。

図４において、上部及び左側の接触子用の押し込み部材４はワイヤーを挿入するために配置される。即ち、押し込み部材４の丸い開口が接触子３の丸いワイヤー挿入口２５と並べられる。図４の下部及び右側の押し込み部材は接触子とワイヤーの間のＩＤＧ接続を有効とするよう接触子上に押し込まれる。即ち、押し込み部材の開口１９が接触子の孔２３のＶ字型の狭まった部分２６と一直線に並べられる。

図５を参照すると、押し込み部材４は周辺止め具または境界面５６を含む。またその前面は突起５２，５３を容易に越えられるよう５７で傾斜させながらも、突起５２の垂直面と肩５６が係合する際には押し込み部材をその場に固定する。これにより接触子３との電気的連続性を保ち、しっかりと接触した状態でワイヤーを保護することができる（図５には示さず）。接触子に接続されるべき各複数のワイヤーに対しても同じ操作及び構造である。

このように、本発明の実施例を詳細に開示したが、当業者ならばこれらの開示された例や代替要素を修正することができるであろう。またそれゆえに、このような全ての代替物及び等価物は添付のクレームの範囲内に包含される。

垂直断面及び分解した部品の関係を示した、コネクタ構成部品の側面立面図。 頂部及び接触子の一側面から見た、分解したコネクタの構成部品の斜視図。 図２の底側面の分解斜視図。 接触子ホルダー及び他の部品を組み立てた際の、ケーシングを取り除いたコネクタの平面図。 接触子ホルダーのコネクタの側面立面図。 接触子ホルダーのコネクタの上部斜視図。

Claims (8)

1. 複数の絶縁ワイヤーを有するケーブルに接続可能で、複数の雄コネクタブレードを有する係合するコネクタを備えた本体に取り付けられるようになっているコネクタアセンブリであって、
   前記ケーブルを密閉状態で挿入する取り付け部を備えたハウジングと、
   前記ケーブルの前記各ワイヤーの各々に対応する複数のソケットを備えた接触子ホルダーと、
   シート部および前記シート部に対して傾けられた垂直部を有し、各ソケットに挿入される接触子と、
   各接触子に対する押し込み部材と、を備え、
   前記シート部は、絶縁体に穴をあける端を有するＶ字型スロットを備えるワイヤー挿入口を備え、
   各押し込み部材は、前記ケーブルのワイヤーを挿入することができるよう調整された第一の孔と、前記第一の孔に対して略横方向に伸び、対応する接触子のシート部末端を挿入するように前記第一の孔と連通するスロットとを備え、
   ワイヤーが押し込み部材の第一の孔及び対応する接触子のワイヤー挿入口を通って配され、前記押し込み部材が前記対応する接触子の前記シート部へ移動されることで、前記ワイヤーと、前記対応する接触子との間で絶縁体除去接触が確立可能になっていること
   を特徴とするコネクタアセンブリ。
2. 前記接触子の前記垂直部は更に胴部を備え、前記胴部から第一及び第二の脚部が突出し、前記第一及び第二の脚部は係合するコネクタのブレード接触を受け入れるために分離し、電気的連続性を実現する請求項１に記載のコネクタアセンブリ。
3. 各接触子の前記各脚部は、隣接した脚部上の接触子パッドに対向する接触子パッドを、前記係合するコネクタの前記ブレード接触に対して備える請求項２に記載のコネクタアセンブリ。
4. 前記接触子の前記水平部は、前記略円形の開口中にワイヤーを挿入することを可能とする前記ワイヤー挿入口を形成する略円形の開口と、前記開口に連絡する前記Ｖ字型のスロットを備え、さらに前記Ｖ字型スロットを押し込むことにより通電を実現する請求項３に記載のコネクタアセンブリ。
5. 前記押し込み部材は更に、絶縁体除去接続を行う際に前記押し込み部材の移動方向に突出した少なくとも一つのラッチ面を備え、前記接触子ホルダーは前記ワイヤーが前記Ｖ字型スロットから外れるのを防ぐため、連結した押し込み部材の前記ラッチ面と係合し、固定する少なくとも一つの各ソケットと隣接した境界面を備える請求項４に記載のコネクタアセンブリ。
6. 前記各接触子の垂直脚部は、それぞれが対向し、前記脚部の伸張方向に沿って分離する接触面を含む第一及び第二の突起を備え、前記接触子ホルダーは、連結する接触子のそれぞれに前記第一及び第二の突起の前記第一及び第二の接触子面と隣り合うように配された第一及び第二の面を備える請求項２に記載のコネクタアセンブリ。
7. さらにワイヤー挿入口を備えるハウジングであって、前記ハウジングは前記接触子ホルダーを収納し、前記ワイヤー挿入部は複数の絶縁ワイヤーを含むケーブルを収納できるように適合され、前記ハウジングの前記ワイヤー挿入部中にケーブルを封入する圧縮シール部を備える請求項６に記載のコネクタアセンブリ。
8. 前記接触子ホルダーは、底部に略直線で囲まれた前記底部と連絡する空洞を含み、更に前記底部を取付け面に封止するための周辺ガスケットと、前記接触子ホルダの前記空洞内に保持器が収納され、摩擦により保持されるよう調整されたハブとを備える請求項７に記載のコネクタアセンブリ。

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