JP5667657B2 - ロボット用のプラグ及びプラグ式接続 - Google Patents

Description

本発明は、請求項１及び２８の特徴に基づく、工具をロボットハンドに電気的に接続するための、特に工具交換システムのための、ソケット側のプラグ（Ｂ）またはピン側のプラグ（Ｓ）に関する。

従来技術は、ロボットまたはロボットアームのハンドに工具を接続するためのプラグ式接続を開示した。上記のようなロボットは、自動車産業に、例えば製造工場で使われた。一般的に、この種のロボットは、ロボットアームを含み、基部と離れている前部は、ロボットハンドと称する。ロボットハンドは、工具交換システムを収容する用途に貢献する。通常、工具交換システムは少なくとも２つの要素を含み、すなわち、サプライサイド（固定的にロボットハンドに接続され、したがって、同様にロボット側と称されることができる）、及びコンシューマサイド（それは固定的に工具側の工具に接続される）である。工具交換要素は、工具を機械的に収容するための機械的結合手段またはモジュール、及び工具にエネルギーを供給するためのエネルギー供給結合手段を含む。

エネルギー供給結合手段は、例えば、自動プラギング操作によって接続されるプラグ式接続である。工具は、前記プラグ式接続を経由して周辺装置から制御信号及び電力が供給される。プラグ式接続に配置される機械的及び電気的要求は、極めて厳重で及び複雑である。

組立てライン上のロボットが一般的に複数の作業を実行するので、これは一回以上の工具交換が必要となる。工具交換の数は、したがって、プラグ式接続に関して条件を構成する。多数の一般的にほぼ１００万のプラギングサイクルが、工具またはロボットの寿命の全体にわたって実現される。

更なる課題は、個々の電気接続間のクロストークである。特に、制御信号はこの種のクロストークに非常に影響される。従来技術からのプラグ式接続の場合、動力伝達のためのプラグは、したがって、物理的に常に信号伝達のためのプラグから離れて配置されている。その結果、工具交換要素まわりのプラグの包囲サークルは、極めて大きい。例えば、複数の異なる工具が接続されようとする場合、この課題はさらに強まる。ロボットの移動の自由は、したがって、制限される。

この従来技術の背景に反して、本発明は、従来技術の欠点を克服できるプラグ接続を特定することを目的とする。特に、結合点まわりの包囲サークルを小さくする課題が対処される。更に、完全なプラグ式接続の個々の接続チャネルは、できるだけ単純な方法で交換されることができるべきである。更に、プラグ式接続は機械的影響及び負荷に対して強い構成を達成できることを目的とする。

この目的は、請求項１の特徴条項の特徴に従って、プラグによって達成される。本発明の有利な構成は、従属クレームに特定される。

従って、特に、工具をロボットハンドに電気的に接続するための工具交換システム用の、ソケット側プラグまたはピン側プラグは、ロボットアームにまたは工具に固定されるプラグハウジングを含む。プラグハウジングは、少なくとも一つの接触チャンバと少なくとも一つの受容チャンバとを備えており、それは接触チャンバの上に実質的に配置される。少なくとも一つの第１周辺装置への接続のための導体要素を有する接続モジュール、特に、ケーブルが少なくとも一つの接触チャンバに配置されることができ、第２周辺装置への接続のための導体要素を有する磨耗モジュール、特に補充プラグが、少なくとも一つの受容チャンバに配置されることができる。接続モジュールの導体要素は、磨耗モジュールの導体要素に接続されることができる。

個々の磨耗モジュール及び接続モジュールは、別々に置換されることができる。その結果、欠陥は迅速かつ効率よく除去されることができる。

好ましくは、ソケット側プラグの場合、プラグの磨耗モジュールにおける導体要素が、導電ソケット要素である。

好ましくは、ピン側プラグの場合、プラグの磨耗モジュールにおける導体要素は、導電ピン要素である。

２つの磨耗モジュールは、ソケット要素及びピン要素によってお互いに接続されることができる。ソケット要素はそれに結合される接続要素に接続され、ピン要素はそれに結合される接続要素に接続される。これは、サンドイッチ様構造をもたらしており、それはプラグごとに、すなわち、ソケット側及びプラグ側ごとに接続要素と磨耗要素とを備える。

受容チャンバは、好ましくはフレーム要素に配置され、それは、プラグハウジングから別々に構成される。フレーム要素は、プラグハウジングに接続されることができる。

フレーム要素における磨耗要素の配置が原因で、磨耗要素の全ては、１つの作業ステップでプラグハウジングから分離されることができる。次に、この修復作業が急速に実行されることができるので、これは修復作業の場合に非常に有用である。

接続モジュールにおける導体要素は、好ましくは周辺装置への接続のための第１側面及び磨耗モジュールの導体要素への接続のための第２の側面を有する。第１周辺装置は、例えば、ケーブルである。それは信号送信機、電力部などに接続される。

接続モジュール及び磨耗モジュールは、好ましくはゴムおよび／または電気絶縁材料から作られる。その結果、接続モジュール及び磨耗モジュールは、工具を用いずに対応チャンバに挿入されることができる。更に、接触が作成されるときに、プラグの位置誤差または角度誤差が補われることができる。更に、異なる素質を有する複数の電気接続が、対応モジュールを介して導かれることができる。

好ましくは、接続モジュール及び磨耗モジュールは貫通開口部を有する。それは導体要素を収容する目的を満たす。

接続モジュールにおける導体要素は、好ましくはプラグ式接続によって磨耗モジュールの導体要素に接続されることができる。その結果、磨耗モジュールは、特にシンプルな方法で接続モジュールから分離されることができる。

好ましくは、接続モジュールのプラグのソケット側とピン側は実質的に同一のデザインを有する。換言すれば、これは、単一の接続モジュールだけが提供されることを必要とし、それは、そのあとソケット側上のプラグ及びピン側上のプラグに使われることができることを意味する。

好ましくは、接続モジュールの開口部の穴パターンは、対応磨耗モジュールの開口部の穴パターンと同一である。

好ましくは、接触チャンバは接続モジュールを導くためのガイド部および／または接続モジュールをラッチ係合するためのラッチ要素を含む。その結果、特にシンプルな方法で接続モジュールは接触チャンバに挿入され、ラッチ係合することができる。好ましくは、ラッチ要素は、自己ラッチング式である。

好ましくは、受容チャンバは磨耗モジュールをラッチ係合するためのラッチ要素を含む。

プラグハウジングへの接続モジュールの挿入方向は、プラグハウジングまたはフレーム要素への磨耗モジュールの挿入方向に対して、好ましくは一定の角度であり、特に直角である。

好ましくは、側面の遊びが、接続モジュールと接触チャンバとの間および／または磨耗モジュールと受容チャンバとの間に提供され、側面の遊びは、側面ごとに好ましくは０．２５ｍｍ及び０．５ｍｍの間である。その結果、プラグが別のプラグに接続されるときに、角度誤差または位置誤差が補われることができる。

好ましくは、第１の周辺装置はケーブルであり、それは開口部および／またはチャネルを経由してプラグの外へ導かれることができる。

更に、別の目的は、制御信号及び電気アクチュエータを駆動するための電力の同時的伝達を可能にするプラグ接続を提供することである。

好ましくは、接触チャンバの表面は、導電コーティングが提供され、個々の接触チャンバのコーティングは、お互いからＤＣ分離されるおよび／またはお互いにＤＣ連結される。特に好ましくは、導電コーティングは、金属コーティングである。導電コーティングは接触チャンバを保護する目的に貢献する。個々のチャンバに配置されるモジュール間のクロストークは予防されることができる。

好ましくは、ソケット側のケーブルのシールドが、導体要素に接続されることができ、ピン側のケーブルのシールドが、導体要素に接続されることができ、その結果、シールドは、ピン側からソケット側まで導体要素によって案内されることができる。

上記の通りのプラグを組立てる方法において、前もって、接続モジュールが導体要素を備えており、それは、第１の周辺装置（特にケーブル）に接続され、磨耗モジュールは導体要素を備えており、それから、接続モジュールは接触チャンバに配置され、磨耗モジュールは受容チャンバに配置される。

更に、方法は、好ましくはフレーム要素の受容チャンバの磨耗モジュールの配置およびその後の対応プラグハウジングへのフレーム要素の接続を含む。

本発明による方法によって、本発明によるプラグは、特に効率的な方法でお互いに接続されることができる。

更に、本発明のプラグ式接続が特に、ロボットハンド及び工具間の電気的接点を作成するために特定される。そのプラグ式接続は、ソケット側プラグとピン側プラグとを備える。

更なる有利な実施例は、従属クレームに特徴づけられる。

本発明は、下記する更に詳細な実施形態おいて、図面を参照して記載されている。

本発明によるプラグのピン側の斜視図を示す。 本発明によるプラグのソケット側の斜視図を示す。 斜視図（図１ａに示されるピン側の分解イラスト）を示す。 本発明のプラグのピン側またはソケット側の平面図を示す。 図３の断面線４ａ−４ａに沿う断面イラストを示しており、ピン側はソケット側に係合する。 図３の断面線４ｂ−４ｂに沿う断面イラストを示しており、ピン側はソケット側に係合する。 図３の断面線４ｃ−４ｃに沿う断面イラストを示しており、ピン側が示される。 図３の断面線４ｄ−４ｄに沿う断面イラストを示しており、ソケット側がここで示される。 組立てられた状態の、本発明に基づくプラグの側面図を示す。 接続モジュールを有するプラグの斜視図を示す。 図６の分解イラストの斜視図を示す。 接続モジュールを有するプラグと４つの接続モジュールを有するプラグの組合せの斜視図を示す。

考えられる典型的な実施例が、図面を参照して記載されている。図面及び明細書が好適な典型的な実施例を開示しており、特許請求の範囲に係る本願発明を制限するものと解釈されるべきでない。

図１ａは、本発明によるプラグのピン側Ｓの斜視図を示しており、図１ｂは、本発明によるプラグのソケット側Ｂの斜視図を示す。ピン側Ｓは、導電接触部分がプラグの形状であり、面を突き出るプラグ側を意味するものと理解される。口語体で、そのピン側はまた「雄」側と称する。ソケット側Ｂは、プラグの側面を意味することと理解され、導電接触要素はソケットの形状であり、実質的に完全に絶縁体に囲まれている。口語体で、ソケット側は同様に「雌」側と称する。ピン側Ｓのプラグは、機械的接続によってソケット側Ｂのプラグを有する導電性相互接続部の中に入ることができる。換言すれば、ピン側Ｓの本発明によるプラグ及びソケット側Ｂの本発明によるプラグは、導電プラグ式接続を提供する。

ピン側Ｓの上のプラグ及びソケット側Ｂの上のプラグは、いずれの場合においても一体的プラグハウジング１及びフレーム要素５、６を含む。ソケット側Ｂの上のプラグハウジング１は、実質的にピン側Ｓの上のプラグハウジング１と同一に設計されている。プラグハウジング１は、少なくとも一つの接触チャンバ１０を含み、フレーム要素５、６は、少なくとも一つの受容チャンバ５０、６０を含む。フレーム要素５、６は、プラグハウジング１に接続されることができ、少なくとも一つの受容チャンバ５０、６０は、少なくとも一つの接触チャンバ１０、２０の上に、実質的に配置される。一つがもう一つの上にある配置は、さらに整列配置と称されることができる。プラグハウジング１及びフレーム要素５、６は、好ましくはポリマーから作られる。射出成形プロセスが、好ましくは製造のために使われる。他の方法もさらに考えられる。

更に、本発明によるプラグは、プラグモジュール３を含み、ピン側Ｓ及びソケット側Ｂ間の導電接触を作成する目的に貢献する。プラグモジュールは、異なる使用を目的とする。プラグモジュール３は、実質的に接続モジュール３０及び磨耗モジュール３１、３２を含む。接続モジュール３０は、プラグハウジング１によって収容され、磨耗モジュール３１、３２は、フレーム要素５、６によって収容される。ピン側Ｓの上の接続モジュール３０は、実質的にソケット側Ｂの上の接続モジュール３０と同一に設計されている。ピン側Ｓの上の磨耗モジュール３１は、好ましくはソケット側Ｂの上の磨耗モジュール３２と同一に設計されていない。接続モジュール３０及び磨耗モジュール３１、３２は、非導電性材料から、好ましくはポリマー類ゴム、例えばエラストマから作られる。好ましくは、接続モジュール３０は磨耗モジュール３１、３２より柔らかいポリマーから作られる。

接続モジュール３０及び磨耗モジュール３１、３２は、導体要素７を収容するための開口部３０３、３１３、３２３を含む。開口部３０３、３１３、３２３は、お互いに間隔を有するように配置され、その理由により、隣接した開口部３０３、３１３、３２３に位置する導体要素７が、お互いから電気的に絶縁される。更に、開口部３０３、３１３、３２３は完全に対応モジュール３０、３１、３２を通過する。従って、１つの電気信号（例えば制御信号）または１つの位相（電力）が、開口部３０３、３１３、３２３ごとに伝達されることができる。これは、多数の電気信号または位相が、プラグモジュール３ごとに伝達されることができることを意味する。接続モジュール３０及び磨耗モジュール３１、３２は、開口部３０３、３１３、３２３の方向に、実質的に同一の外部形状を有する。特に、接続モジュール３０の開口部３０３は、磨耗モジュールの開口部３１３、３２３に関して、共線的に流れる。

プラグモジュール３は、制御データを伝達するためのデータ・モジュールとして、または、例えば、電力を伝達するためのサーボ・モジュールとして設定されることができる。データ・モジュールは、２３の別個のピンを備えることができ、例えば、２５０Ｖ／１６Ａ範囲の信号を伝達することができる。より高いかまたはより低い電圧／電流も考えられる。例えば、サーボ・モジュールは、最高６９０Ｖ／３２Ａを伝達するための３から４のピンに、シールドを通すためのプラス２のピンを有することができる。ここでシールド（例えばＣａｔ５ｅ）を有するプロフィネット（ＰｒｏｆｉＮｅｔ）モジュールの第３の実施例が記載され、それはバス信号を伝達するために使われる。

導電接触を作成するために、接続モジュール３０及び磨耗モジュール３１、３２のそれぞれは、信号／位相のいずれの場合でも導体要素７を含む。２つのモジュールの導体要素７は、プラグ式接続によって機械的にお互いに接続されることができ、導電接触は接続モジュール３０に配置される導体要素７及び磨耗モジュール３１、３２に配置される導体要素７間に作成されることができる。接続モジュール３０に配置される導体要素７は、例えば、ケーブルまたはケーブル・ハーネスへの半田付け接続または波形接続によって少なくとも一つの第１の周辺装置に接続されることができる。第１の周辺装置は、例えば、ロボット側または工具側に配置される、動力調節装置、信号送信機、コンピュータ、工具または類似装置を意味することと理解される。磨耗モジュール３１、３２に配置される導体要素７は、第２の周辺装置に接続するために使われる。第２の周辺装置は、この場合において補充プラグを意味することと理解される。２つのプラグがお互いに接続される場合において、プラグ側Ｓ上の磨耗モジュール３１は、ソケット側Ｂ上の磨耗モジュール３２の反対側に配置され、前記モジュールは二次元的にお互いの反対側に位置し、お互いに接触する。

図１ａ及びｂに図示された２つの典型的な実施例において、磨耗要素３１と３２の相違点は、ピン側Ｓ上の磨耗要素３１が、ソケット側Ｂ上の磨耗要素３２より小さい高さを有するところにある。

図２は、図１ａに示すように、導体要素がピンの形であるピン側Ｓの分解イラストの斜視図を示す。この図面を用いて記載されている全ての特徴は、同様に類似的にソケット側Ｂに適用されることができる。ここで、ソケット側Ｂ上の導体要素は、ソケット形状である。この典型的な実施例に示されるプラグハウジング１は、お互いに一列に配置される３つの接触チャンバ１０を含む。更に、プラグハウジングは更なる接触チャンバ１０’を含み、それは、この列の後に配置される。接触チャンバ１０、１０’は、プラグモジュール３の接続モジュール３０、３０を収容する目的を満たす。接触チャンバ１０、１０’の下に配置されるチャネル１５は、接続モジュール３０、３０に接続されるケーブルを通す目的を満たす。接触チャンバの配置のおかげで、プラグの被覆サークルは、大きさを小さくすることができる。更に、接触チャンバは異なる応用のための異なるプラグモジュールを柔軟に備えられることができる。

一列に配置される３つの接続モジュール３０は、矢印方向Ｅに沿ってプラグハウジング１内の対応接触チャンバ１０に挿入されることができる。接触チャンバ１０は、側壁１０３によって区切られる。挿入方向Ｅから見られる場合に左側及び右側上の接触チャンバ１０を区切る、側壁１０３は、ガイド部１００（例えばリブ）を備えている。接続モジュール３０は、接触チャンバ１０内のこれらのガイド部１００によって案内される。このため、接続モジュール３０はガイド安全器３０２、例えば溝または凹部を含み、それは、接触チャンバ１０内のガイド部１００に、補充的に提供される。その結果、接触チャンバ１０のガイド部１００は、ガイド安全器３０２内にまたはその上に係合することができる。

更に、接触チャンバ１０はラッチ要素１０１を含む。それは接触チャンバ１０内の接続モジュール３０をラッチ係合するために使われる。このため、接続モジュール３０はカットアウト３０１を有し、接続モジュール３０が端部に位置するとすぐに、ラッチ要素１０１は、ラッチ突起によって、カットアウト３０１に自己ラッチ様式で係合することができる。ラッチ要素１０１の構成のために、前記ラッチ要素は、手動または工具（ネジ回し）によって作動することができ、その結果、接続モジュール３０は、再び解除され、接触チャンバ１０から外れられる。このため、最初に、フレーム要素５、６は、プラグハウジング１から分離されることを必要とし、その結果、開口部１６を通ってラッチ要素へのアクセスが提供される。したがって、個々の要素（特に、ケーブルに接続される接続要素）は、シンプルな方法でケーブルと共に取り替えられることができる。

矢印Ｋは、ケーブルの接続方向を表しており、それは、第１の周辺装置に接続モジュール３０の導体要素を接続する。これは、ケーブルが、接続モジュール３０と組み立て式に作られることができ、そのあとガイド部１００を用いてシンプルな方法で開口部１３を通って接触チャンバ１０に挿入されることが可能であることを意味する。この場合、ケーブルはチャネル１５に置かれて、開口部１３を経てプラグハウジングから外に案内される。ケーブルを有する接続モジュール３０が急速に取り替えられることができるので、例えばケーブル破損の場合またはケーブルの欠陥の場合に、このプレハブ生産は有利な条件である。その結果、ケーブル欠陥の場合でも製造工場のダウンタイムは最小化されることができ、接続モジュール３０への新規なケーブルの接続に、有用な時間が浪費されない。欠陥部（例えば接続モジュールまたは磨耗モジュール）が容易に取り替えられるから、プラグは効率的な方法で修理されることができ、あらゆる複雑な半田付け作業がプラグに実施されることは必要でない。ケーブルＫは、接続モジュール３０に配置される導体要素に導電接続によって接続されるが、これは当業者にとって周知である。特に、例えば、半田付け接続または圧着接続が使われることができる。

それぞれのプラグを交換可能であるので、プレハブ生産は重要な利点である。接続モジュールは、例えば研究所または工場のケーブルに接続されることができる。したがって、接続モジュール３０は今すぐ単に生産ラインのプラグに挿入されることが必要である。生産ラインにおけるハンダ付け工程によるケーブルの接続は、もはや必要とされない。

プラグハウジング内の開口部１３は例えば、カバーによって閉じることが可能であり、ここで、ケーブルはカバー内の開口部を経てプラグハウジング１の外に案内されることができる。

接続モジュール３０’は、挿入方向Ｅに関して直角で、すなわち上から接触チャンバ１０に挿入される。接続モジュール３０’は、ケーブルで同様にすでにプレハブ生産されることができた。接続モジュール３０’に接続されるケーブルは、開口部１４を経てプラグハウジング１の外に案内されることができる。このため、ケーブルはその端において接続モジュール３０’に接続されないプラグまたは類似物をまだ有しない。あるいは、接続モジュール３０’は接触チャンバ１０を通って、挿入方向Ｅに沿って挿入されることができ、接触チャンバ１０の前に配置される。この場合、ケーブルはプラグハウジング１の外にチャネル１５を経て案内される。接触チャンバ１０’は、同様にガイド部１００を含み、この場合に接触チャンバ１０’の側壁１０３は、同様にガイド部及びラッチ要素１０１と称することができる。図２から分かるように、接続要素３０及び３０’の全ては実質的に同一の構成を有する。したがって、モジュール位置は、速く、急速に変更されることができる。例えば、前記列または反対に配置される接続モジュール３０と前記列に配置されない接続モジュール３０を取り替えることも考えられる。

図２は、ピン側Ｓのフレーム要素５を示す。しかし、接続モジュール３０を有するプラグハウジング１が、ピン側Ｓ及びソケット側Ｂのために実質的に類似した様式で構成されるので、ピン側Ｓのフレーム要素５は、さらにソケット側Ｂのフレーム要素６と取り替えられることができる。フレーム要素５は、キャリア要素５１とキャリア要素５１が通過する複数の受容チャンバ５０とを備える。キャリア要素５１は、フレーム要素５をプラグハウジング１に固定するために実質的に使われる。受容チャンバ５０は、挿入方向Ｆに沿って接触チャンバ５０に挿入される磨耗モジュール３１を収容するために使われる。典型的な実施例において、３つの受容チャンバ５０は、プラグハウジング１と類似した方法で一列にお互いに配置され、個々の受容チャンバ５０’は、この列に関して後部の方へ相殺されて配置される。受容チャンバ５０は、側壁５２ａ，ｂによって実質的に区切られる。この場合に、側壁５２ａ、ｂは、上部側壁部５２ａ及び下部側壁部５２ｂを含み、上部側壁部５２ａは、キャリア要素５１から上方に広がり（もしプラグハウジング１に接続された場合にプラグハウジング１から離れて）、下部側壁部５２ｂはキャリア要素５１から下方に広がる（プラグハウジング１の方向に）。下部側壁部５２ｂは、フィットした状態でプラグハウジング１の開口部１６に係合している。

受容チャンバ５０は、さらに、ラッチ要素５３を含み、それは、好ましくは受容チャンバ５０の周辺リブとして構成される。磨耗モジュール３１は好ましくは周辺カットアウト３１０を含み、それは同様に溝と称することができる。図２から分かるように、磨耗モジュール３１は、上から受容チャンバ５０に挿入され、ラッチ要素５３及び周辺カットアウト３１０を用いて、自己ラッチ方法でラッチ係合する。磨耗モジュール３１の弾力により、前記磨耗モジュールは挿入されることができ、低い量の力消耗で受容チャンバ５０にラッチ係合されることができる。好ましくは、受容チャンバ５０に挿入される前に磨耗モジュールは導電要素７を備えている。

組立てられた状態において、小区域において、この場合において、受容チャンバ５０の下部側壁部５２ｂは、補充開口部またはプラグハウジング１のステップ１６に突き出る。その結果、フレーム要素５は、プラグハウジング１に関して集中する。

ソケット側Ｂ上の磨耗モジュール３２を収容するためのフレーム要素６は、実質的に同一に設計されており、参照記号はナンバー６から始める。

図３は、上からの本発明によるプラグを示しており、図４ａ、４ｂ、４ｃ及び４ｄに示される断面イラストの部分の位置を図示する。

図４ａは、図３の断面線４ａ−４ａに沿って、プラグの断面イラストを示す。この場合、ピン側Ｓ上のプラグは、ソケット側Ｂ上のプラグに接続される。

断面イラストは、接続モジュール３０及び磨耗モジュール３１、３２を有するプラグモジュール３の配置を図示する。この際、図４ｂを参照する場合に導電要素は、このイラストに示されていない。図４ａから、接続モジュール３０がガイド１１を通って接触チャンバ１０に案内されることが分かる。更に、チャネル１５が図示されており、ケーブルは周辺装置に接続されるためにプラグ本体１から離れることができる。接続モジュール３０は、したがって、プラグハウジング１の接触チャンバ１０によって収容される。

現在の典型的な実施例において、接続モジュール３０、更に磨耗モジュール３１は、実質的に正平行６面体に設計されている。この場合、開口部３０３、３１３、３２３はこの右の平行六面体体を通って延びており、開口部３０３、３１３、３２３は導電要素７を収容するために用いる（後でピン要素７０、ソケット要素７１及び接続要素７２と称する）。更に、開口部３０３、３１３、３２３はカットアウト（フルート、溝）及びピン要素７０を有し、ソケット要素７１及び接続要素７２は、カットアウトを補い合い、カットアウトに係合してある仰角（フルート、溝）を有する。あるいは、カットアウトはさらにピン要素７０、ソケット要素７１及び接続要素７２に配置されることができ、仰角は開口部３０３、３１３、３２３に配置されることができる。

断面イラストは、フレーム要素５がピン側Ｓのための磨耗モジュール３１を含むことを同様に示す。一般的形状において、フレーム要素５、６が、磨耗モジュール３１、３２を収容するといえる。更に、磨耗モジュール３１の表面３１１は、完全にフレーム要素５に位置する。

ソケット側Ｂのための磨耗モジュール３２は、フレーム要素６に配置される。

この断面イラストは、接触チャンバ１０を有するプラグハウジング１及びソケット側Ｂ及びプラグ側Ｓの接続モジュール３０が、実質的に同じ構造を有することを明確に示す。プラグ側Ｓ及びソケット側Ｂは、実質的に、ピン側Ｓのための磨耗モジュール３１及びソケット側Ｂのための磨耗モジュール３２及び２つのフレーム要素５及び６の構成が異なる。

図４ａで図示した典型的な実施例において、キャリア要素５１、６１からプラグハウジング１の方向に広がるフレーム要素５、６（すなわち、側壁５２ｂ、６２ｂ）の一部は、プラグハウジング１に突き出る。それは、フレーム要素５の側壁５２ａが、フレーム要素６の側壁６２ａに突き出るように、プラグハウジング１から広がる側端５２ａ、６２ａの一部が構成されることを示す。ピン側及びソケット側の２つのプラグは、もう一方の内部を突き出るように、側壁５２ａ、６２ａを通って、機械的に案内される。

選択的に、フレーム要素５、６は、下部側壁５２の範囲に周囲溝５６を含むことができ、溝５６は封止８（例えばＯリング）を収容することができる。封止８はフレーム要素５、６をプラグハウジング１に関する部位に密閉し、同時に、良いセンタリングを確保する。

図４ｂは、実質的にピン側Ｓ及びソケット側Ｂ間の導電接触を説明する目的を満たす。ピン側Ｓの磨耗要素３１に配置される導電要素を、導電ピン要素７０と称する。ここで、磨耗モジュール３１に配置される導電要素は、導電ソケット要素７１と称する。２つの接続モジュール３０に配置される導電要素は、導電接続要素７２と称する。

接続要素７２は、実質的に円筒状構成を有し、円筒周面上に要素７２０のラッチを有し、要素７２０とのラッチによって、接続要素７２は、接続モジュール３０内の対応開口部の補充要素にラッチ係合することができる。磨耗モジュール３１、３２に面している側面上に、接続要素７２が、ピン要素７０またはソケット要素７１のピンまたはジャーナルを収容するために、止まり穴として称されるシリンダー状開口部７２１を含み、それは、磨耗モジュール３１、３２の接続要素７３の反対側に配置される。換言すれば、これは、ピン要素７０またはソケット要素７１の円筒状の一部が、止まり穴７２１に突き出ることを意味する。チャネル１５に面している側面に、接続要素７２が接続点７２２を含み、そこに、上記の通りにケーブルの編組線が接続されることができる。

別の実施例において、接続要素７２がシリンダー状開口部７２１ではなく、円筒状ジャーナルを有するように設計されることも、さらに考えられる。この場合、ピン要素７０またはソケット要素７１は、それから対応部分に止まり穴を有するように構成される。これは、接続要素７２及びピン要素７０間または接続要素７２及びソケット要素７１間の接続構造が同様に交換されることができることを意味する。

ピン要素７０は、実質的に円筒状であるように設定され、更にラッチ要素７００を有し、それによって、ピン要素７０が磨耗モジュール３１の開口部内の補充要素にラッチ係合することができる。ピン要素７０は、磨耗要素３１の高さより大きい長さを有し、すなわちラッチ係合された状態において、ピン要素７０は、両側で磨耗モジュール３１を越えて突き出る。接続モジュール３０に面している側面で、ピン要素７０は円筒状接触部分７０１を有するように設定される。接触部分７０１は、接続要素７２のシリンダー状開口部７２１に突き出る。その結果、接続要素７２及びピン要素７０間の電気的接点が提供される。ソケット側Ｂに面している側面に、ピン要素７０も同様に円筒状接触部分７０２を有する。接触部分７０２はソケット要素７１への導電接続のために使われる。

ソケット要素７１の実質的に接続要素７２に係合する部位は、ピン要素７０と同一に設計されている。ピン側Ｓの磨耗要素３１に面する部位において、ソケット要素７１はシリンダー状開口部７１０（例えば止まり穴）を含み、ピン要素７０の接触部分７０２を収容するために使われる。同様に、ソケット要素７１は、ピン側Ｓの方へ磨耗モジュール３１から突き出ない方法で設定される。

フレーム要素５、６がプラグハウジングに組み立てられるときに、接続要素７２はそれぞれ対応ソケット要素７１及びピン要素７０に導電的に接続される。ピン側Ｓ及びソケット側Ｂの２つのプラグがお互いに接続されるとすぐに、ソケット側Ｂのソケット要素７１及びピン側Ｓのピン要素７０が、導電的にお互いに接続される。

ピン側Ｓのプラグに対するソケット側Ｂのプラグの接続方向は、方向Ｆに沿っており、それは、接続モジュール３０の挿入方向Ｅに対して好ましくはある角度、特に直角である。換言すれば、それはつまり、接続方向が実質的にプラグハウジング１へのフレーム要素５、６の挿入方向に対して平行であると言える。接続された状態において、磨耗要素３１の表面３１１は、磨耗要素３２の表面３２１の反対側に配置される。この場合にピン側Ｓのピン要素７０はソケット側Ｂの磨耗要素３１に突き出る。

ピン要素７０の構成、ソケット要素７１及び接続要素７２は、要素のうちの１つを取り替えるときに、特に弾力的な及びシンプルな処理を可能にする。フレーム要素５、６を有する磨耗モジュール３１がプラグハウジング１から分離されることができるので、これはさらにサンドイッチ様構造と称することができる。

このイラスト４ｂは、さらに本発明によるプラグがフィットすることを示す。準備の目的で、接続モジュール３０は接続要素７２を備えており、それは周辺装置に接続される。同様に準備の目的で、対応磨耗モジュール３１、３２が、それぞれ、ピン要素７０及びソケット要素７１を備える。第１のステップで、接続モジュール３０は、挿入方向Ｅに沿って対応接触チャンバ１０に挿入される。第２のステップで、磨耗モジュール３１、３２は、フレーム要素５、６内のそれらの対応受容チャンバ５０、６０内に挿入され、ラッチ係合される。最終的なステップとして、フレーム要素５、６は、接続方向Ｆに沿ってプラグハウジング１に接続され、ここで、同時に接続要素７２及びピン要素７０間または、接続要素７２及びソケット要素７１間の導電接触が、作成される。フレーム要素５、６は、さらに固定手段によって、特にネジ式接続によって、プラグハウジング１に接続されることができる。あるいは、接続ラッチが、さらに提供されることができる。

図４ｃ及び４ｄは、本発明によるプラグの断面線４ｃ−４ｃ及び４ｄ−４ｄに沿った部分を示す。この場合、図４ｃはピン側を示し、図４ｄはソケット側Ｂを示す。導電連結要素は、このイラストに示されてない。

図４ｄは、磨耗要素３２及び側壁６２ａ間の合間Ｚを図示する。この合間Ｚは、前に記載されているように、他のフレーム要素５の側壁５２ａを収容する目的を満たす。

これらの２つの断面イラストは、接続モジュール３０、磨耗モジュール３１、３２の開口部が、導電接触要素７、７０、７１、７２のラッチ要素を収容するために異なるカットアウト３１２、３２２を含むことを同様に示す。これらのカットアウト３１２、３２２は、ラッチ要素に補完的である要素として前に記載された。

図５は、ピン側Ｓ及びソケット側Ｂを有する組立てられたプラグの図を示す。典型的な実施例において、ピン側Ｓのプラグ及びソケット側Ｂのプラグは、プラグモジュール３と同一の数を含む。別の実施例で、図６−９において図示されるように、例えば、プラグハウジングはさらに単に１つのプラグモジュールを有するように設計されることもある。これらのプラグのデザインは、実質的に上記したデザインと同一である。

図６は、１つのプラグモジュール３だけを有するプラグのピン側Ｓの斜視図を示す。このプラグのデザインは、実質的にすでに上記した典型的な実施例と類似しており、したがって、単にこの接続の実施例の簡潔な記述だけが、ここで与えられる。

図７は、分解イラストの単に１つのプラグモジュール３を有するプラグのソケット側Ｂを図示する。プラグハウジング２は接触チャンバ２０を含み、それは接続要素３０を収容する目的を満たす。上記のように、接触チャンバ２０はガイド部２００及びラッチ要素２０１を備えている。接触チャンバ２０は、側壁２０２によって区切られる。接続要素３０は、挿入方向Ｅに沿って同様に接触チャンバ２０に挿入されることができる。フレーム要素９は、同様にフレーム要素５、６と同一に設計されており、それはすでに上記していた。この場合、それは受容チャンバ９０を含む。それは磨耗モジュール３１、３２を収容する目的を満たす。ケーブル・ガイド及び他の特徴は、上記した典型的な実施例と類似するように形成される。更に、後述するコーティングもさらに提供されることができる。

図８は、プラグモジュール（ピン側Ｓ）を有するプラグハウジング及び４つのプラグモジュール（ソケット側Ｂ）を有するプラグハウジングの組合せを含み、その内、３つは一列に配置され、一つはこの列の外に配置される。さまざまな方法でプラグがお互いと結合されることが考えられるので、これは本発明の様々な及びモジュール式の応用を示す。あるいは、複数の、特に３つの一列に配置される接触チャンバを含むプラグが、さらに提供されることができる。接触チャンバの他の配置も同様に考えられる。例えば、それは、第１列で順番に配置される３つの接触チャンバ及び第２列に配置される２つの接触チャンバを含む構成を有することも考えられ、第２列は、第１の列の後に配置される。

好ましくは、接触チャンバ１０、１０’、２０は金属的なコーティングでコーティングされる。更に、受容チャンバ５０、６０は、さらに内側５０１および／または外側５０２の金属的コーティングでコーティングされることができる。金属的コーティングは、シールドとして作用しており、したがって、個々のプラグモジュール３間のクロストークを予防することができる。その結果、第１プラグモジュールは、モーターまたは別のアクチュエータのための制御信号を伝達することができ、例えば、前記第１のプラグモジュールと直接に隣接しているモジュールは、アクチュエータのために電力を伝達することができる。金属的コーティングとして、酸化アルミニウム、銅、銅／クロミウムからなるコーティングが好ましく使われる。

側壁５２ａ（それは、側壁６２ａに面する）の表面にコーティングすることによって、および、側壁６２ａ（それは、側壁５２ａの表面に面する）の表面にコーティングすることによって、シールド効果がはるかに改良されることができる。更に、これらの２つの表面がお互いに電気接触することも考えられる。

一例として図４ａ及びｂの断面イラストに示されているように、関連する表面のコーティングによって、側壁５２ａ及び６２ａに隆起を有するフレーム要素は、広範囲の及び連続シールドを提供する。その結果、プラグモジュール３は、効率よく及び有効に更なるプラグモジュール３から保護されることができる。好ましくは、コーティングはこの場合この種の方向に配置される。接触チャンバ１０のコーティングは、電気的に受容チャンバ５０、６０のコーティングに接続されることができる。更に、開口部１６の一部または開口部１６の完全な表面も、さらにコーティングされることができる。好ましくは、隣接した接触チャンバのコーティングは、お互いにＤＣ接続される。代わりの典型的な実施例において、接触チャンバの個々のコーティングがお互いからＤＣ分離されることも同様に考えられる。

対応接続モジュール３０に接続されるケーブルが専用のシールドを備えている場合、シールドが遊離することができないように、このシールドは接触チャンバ１０内にはるかに案内されるべきである。代わりに、シールドは、ピン要素７０及びソケット要素７１によって、例えば、接続要素７２に接続されることができて、ソケット側Ｂからプラグ側Ｓまで対応プラグモジュールを経て案内されることもできる。この場合、ソケット側Ｂのケーブルのシールドは、ピン側Ｓのケーブルのシールドと同じ電位を有する。あるいは、ケーブルのシールドは、さらに接触チャンバ１０の電気化学コーティングに接続されることができる。例えば、ネジまたは接触チャンバ１０を経て半田付けされたジョイントによって、表面コーティングにケーブルのシールドを接続することも考えられる。

好ましくは、プラグモジュール３の一部、すなわち、接続モジュール３０及び磨耗モジュール３１、３２は、接触チャンバ１０内でまたは受容チャンバ５０、６０内で側面の作用を行うように、必要な大きさにされる。好ましくは、各々のモジュールは、０．２５ｍｍから０．５ｍｍまで各側面の軸に近寄られることが可能である。水平軸は、図３に示されている。この場合、Ｘ軸及びＹ軸（それらは垂直である）は、水平軸として理解される。換言すれば、これは、各々の接続モジュール３０及び磨耗モジュール３１、３２が、最高０．５ｍｍぐらい、すなわち例えば−Ｘから＋Ｘまで、端位置から別の端位置に移動することができることを意味する。しかし、遊びが原因で、Ｙ軸またはＸ軸の角回転も、同様に考えられる。この種の大きい合間の供給によって、ピン側がソケット側に接続される時に、角度誤差がさらに有効に補われることができる。同様に、対応遊びが、ピン側Ｓ及びソケット側Ｂのフレーム要素５、６間で必要とする。提供される遊び及び弾力の結果として、角度誤差及び側面位置誤差も、補正されることができる。更に、ピン要素７０、ソケット要素及び接続要素７２は、関連する範囲の曲げられた斜角または溝を含むことができ、その斜角または溝は、要素のアセンブリを促進する。

あるいは、接触チャンバ１０（それは電気的接点を作成するために使われていない）はさらに閉鎖要素によってしっかりと閉ざされることもできる。

Ｓ プラグピン側
Ｂ プラグソケット側
Ｅ 挿入方向
１ プラグハウジング（複数のプラグモジュール）
２ プラグハウジング（一つのプラグモジュール）
３ プラグモジュール
５ フレーム要素ピン側
６ フレーム要素ソケット側
７ 導電要素
８ シーリング要素
９ フレーム要素（プラグインモジュール）
１０ 接触チャンバ
１００ ガイド部
１０１ ラッチ要素
１０２ 側壁
１０３ 側壁
１３ 開口部
１４ 開口部
１５ チャネル
１６ 開口部／ステップ
３０ 接続モジュール
３０’ 接続モジュール
３１ ピンのための磨耗モジュール
３２ ソケットのための磨耗モジュール
３０１ カットアウト
３０２ 案内カットアウト
３０３ 導電要素を収容するための開口部
３１０ 周辺カットアウト
３１１ ピンのための磨耗モジュールの表面
３１２ カットアウト
３１３ 導電要素を収容するための開口部
３２１ ソケットのための磨耗モジュールの表面
３２２ カットアウト
３２３ 導電要素を収容するための開口部
５０ 受容チャンバ
５１ キャリア要素
５２ａ 側壁上部
５２ｂ 側壁下部
５３ ラッチ要素
５０１ 外サイド
５０２ 内側
６０ 受容チャンバ
６１ キャリア要素
６２ａ 側壁上部
６２ｂ 側壁下部
６３ ラッチ要素
７０ 導電ピン要素
７１ 導電ソケット要素
７２ 導電接続要素
７００ ラッチ要素
７０１ 接触部分
７０２ 接触部分
７１０ シリンダー状開口部
７２１ シリンダー状開口部
７２２ 接続点

Claims (32)

1. 工具をロボットハンドに電気的に接続するための工具交換システム用のソケット側プラグ（Ｂ）またはピン側プラグ（Ｓ）であって、
   ロボットアームまたは工具に固定されるプラグハウジング（１、２）を含み、
   前記プラグハウジング（１、２）は、少なくとも一つの接触チャンバ（１０、２０）と少なくとも一つの受容チャンバ（５０、６０）を含み、前記少なくとも一つの受容チャンバ（５０、６０）は接触チャンバ（１０、２０）の上に実質的に配置され、
   少なくとも一つの第１の周辺装置と接続するために、導体要素（７、７０、７１、７２）を有する接続モジュール（３０）であって、ケーブルが少なくとも一つの接触チャンバ（１０、２０）に配置されることができ、
   第２の周辺装置に接続するために、導体要素（７、７０、７１、７２）を有する磨耗モジュール（３１）であって、補充プラグが、少なくとも一つの受容チャンバ（５０、６０）に配置されることができ、
   接続モジュール（３０）の導体要素（７、７０、７１、７２）が、磨耗モジュール（３１）の導体要素（７、７０、７１、７２）に接続されることができるものであって、
   前記接続モジュール（３０）を前記プラグハウジング（１）の中に挿入する方向（Ｅ）が前記摩耗モジュール（３１、３２）を前記プラグハウジング（１）あるいはフレーム要素（５、６）の中に挿入する方向（Ｆ）に対して直角であるとともに、
   接触チャンバ（１０）の表面に導電コーティングが設けられ、個々の接触チャンバ（１０）のコーティングが、お互いとＤＣ分離されるおよび／または、お互いとＤＣ連結されることを特徴とする、
   前記ソケット側プラグ（Ｂ）またはピン側プラグ（Ｓ）。
2. 前記プラグ（Ｂ）の磨耗モジュール（３２）における導体要素（７、７０、７１、７２）が、導電ソケット要素（７１）であることを特徴とする、請求項１に記載のソケット側プラグ（Ｂ）。
3. 前記プラグ（Ｓ）の磨耗モジュール（３１）における導体要素（７、７０、７１、７２）が、導電ピン要素（７０）であることを特徴とする、請求項１に記載のピン側プラグ（Ｓ）。
4. 受容チャンバ（５０、６０）が、プラグハウジング（１）から別々に構成される前記フレーム要素（５、６）に配置され、該フレーム要素（５、６）が、プラグハウジング（１）に接続されるとともに、前記摩耗モジュール（３１、３２）は、該摩耗モジュール（３１、３２）を前記フレーム要素（５、６）の中に挿入する前記方向（Ｆ）において挿入することができることを特徴とする、請求項１〜３の一つに記載のプラグ。
5. 前記第１の周辺装置がケーブルであり、および／または前記第２の周辺装置が補充プラグである、
   請求項１〜４の一つに記載のプラグ。
6. 接続モジュール（３０）における導体要素（７２）が、周辺装置に接続するための第１の側面（７２２）および、磨耗モジュール（３１、３２）の導体要素（７０、７１）に接続するための第２の側面（７２１）を有することを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一項に記載のプラグ。
7. 前記接続モジュール（３０）及び前記磨耗モジュール（３１、３２）が、ゴムおよび／または電気絶縁材料から作られることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか一項に記載のプラグ。
8. 前記接続モジュール（３０）及び前記磨耗モジュール（３１、３２）が、導体要素（７、７０、７１、７２）を収容する用途として役に立つ貫通開口部（３０３、３１３、３２３）を有することを特徴とする、請求項１〜７のいずれか一項に記載のプラグ。
9. 前記接続モジュールにおける導体要素（７２）が、前記磨耗モジュール（３１、３２）における導体要素（７０、７１）に、プラグ式接続によって、接続されることができることを特徴とする、請求項１〜８のいずれか一項に記載のプラグ。
10. 前記接続モジュール（３０）が、プラグのソケット側（Ｂ）及びピン側（Ｓ）のために実質的に同一のデザインを有することを特徴とする、請求項１〜９のいずれか一項に記載のプラグ。
11. 接続モジュール（３０）における開口部（３０３）の穴パターンが、対応磨耗モジュール（３１、３２）における開口部（３１３、３２３）の穴パターンと同一であることを特徴とする、請求項１〜１０のいずれか一項に記載のプラグ。
12. 前記接続モジュール（３０）または前記磨耗モジュール（３１、３２）に対する導電接続の数が３より大きいことを特徴とする、請求項１〜１１のいずれか一項に記載のプラグ。
13. 前記接続モジュール（３０）または前記磨耗モジュール（３１、３２）に対する導電接続の数が５より大きいことを特徴とする、請求項１〜１１のいずれか一項に記載のプラグ。
14. 前記接続モジュール（３０）または前記磨耗モジュール（３１、３２）に対する導電接続の数が１０より大きいことを特徴とする、請求項１〜１１のいずれか一項に記載のプラグ。
15. 接触チャンバ（１０）が、接続モジュール（３０）を導くためのガイド部（１００）および／または接続モジュール（３０）をラッチ係合するためのラッチ要素（１２）を含むことを特徴とする、請求項１〜１４のいずれか一項に記載のプラグ。
16. 受容チャンバ（５０、６０）が、磨耗モジュール（３１）をラッチ係合するためのラッチ要素（５１、６１）を含むことを特徴とする、請求項１〜１５のいずれか一項に記載のプラグ。
17. 前記一定の角度が直角であることを特徴とする、請求項１６に記載のプラグ。
18. 側面の遊びが接続モジュール（３０）と接触チャンバ（１０）との間および／または磨耗モジュール（３１）と受容チャンバ（５０、６０）との間に提供されることを特徴とする、請求項１〜１７のいずれか一項に記載のプラグ。
19. 前記側面の遊びが０．２５ｍｍ及び０．５ｍｍの間であることを特徴とする、請求項１８に記載のプラグ。
20. フレーム要素（５、６）の一部が、プラグハウジング（１、２）に突き出ており、フレーム要素（５、６）が固定手段によってプラグハウジングに固定されることを特徴とする、請求項１〜１９のいずれか一項に記載のプラグ。
21. プラグハウジング（１、２）及びフレーム要素（５、６）が２つの要素または１つの要素として構成されることを特徴とする、請求項１〜２０のいずれか一項に記載のプラグ。
22. プラグが一列に配置される複数の接触チャンバ（１０）および／または一つまたは複数の接触チャンバ（１０’）を含み、前記列に関して後部の方へオフセットに配置されることを特徴とする、請求項１〜２１のいずれか一項に記載のプラグ。
23. ３つの前記複数の接触チャンバ（１０）が配置されることを特徴とする、請求項２２に記載のプラグ。
24. プラグが一つの接触チャンバ（１０、１０’、２０）を含むことを特徴とする、請求項１〜２３のいずれか一項に記載のプラグ。
25. 第１の周辺装置がケーブルであり、開口部（１３、１４）および／またはチャネル（１５）を経由してプラグの外に導かれることができることを特徴とする、請求項１〜２４のいずれか一項に記載のプラグ。
26. 受容チャンバ（５０、６０）の表面に導電コーティングが設けられ、個々の受容チャンバ（５０、６０）のコーティングが、お互いとＤＣ分離されるおよび／または、お互いとＤＣ連結されることを特徴とする、請求項１〜２５のいずれか一項に記載のプラグ。
27. 少なくとも一つの接触チャンバ（１０）のコーティングが、受容チャンバ（５０、６０）のコーティングに接続されることができるか、または、それと接触させることができることを特徴とする、請求項２６に記載のプラグ。
28. ケーブルのシールドがコーティングに接続されることができることを特徴とする、請求項２６あるいは２７のいずれか一項に記載のプラグ。
29. ソケット側（Ｂ）のケーブルのシールドが、導体要素（７、７０、７１、７２）に接続されることができ、ピン側（Ｓ）のケーブルのシールドが、導体要素（７、７０、７１、７２）に接続されることができ、シールドはピン側（Ｓ）からソケット側（Ｂ）まで導体要素（７、７０、７１、７２）を経由して導かれることができることを特徴とする、請求項１〜２８のいずれか一項に記載のプラグ。
30. 最初に、接続モジュール（３０）が導体要素（７、７０、７１、７２）を備え、それは、第１の周辺装置に接続され、磨耗モジュール（３１、３２）は導体要素（７、７０、７１、７２）を備え、それから、接続モジュール（３０）が接触チャンバ（１０）に配置され、磨耗モジュール（３１、３２）が受容チャンバ（５０、６０）に配置される、ことを特徴とする請求項１〜２９のいずれか一項に記載のプラグを組立てる方法。
31. 磨耗モジュール（３１、３２）がフレーム要素の受容チャンバ（５０、６０）に配置され、それから、フレーム要素（５、６）が対応プラグハウジング（１）に接続されることを特徴とする、請求項３０に記載の方法。
32. ロボットハンド及び工具間の電気的接点を作成するための、請求項１〜３０のいずれか一項に記載のソケット側プラグ（Ｂ）及びピン側プラグ（Ｓ）を含むプラグ式接続の使用。
    

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