JP6795149B2 - 端子コネクタおよび端子コネクタを製造する方法 - Google Patents

Description

本発明は、信号ルーティングのための端子コネクタ、および、端子コネクタを製造する方法に関する。

自動化技術などの技術分野において、複数の導体が、プログラマブルロジックコントローラ（ＰＬＣ）などの制御装置またはシステムを、それぞれのフィールド装置に信号関連接続することにおいて用いられ、それぞれのフィールド装置は、それぞれの装置の制御のために、または評価の目的で、望まれる位置に信号を運ぶためのセンサまたはアクチュエータを含み得る。導体の配線を介した信号のルーティングは、これにより、非常に重要となっている。信号が単一リードルーティング、したがって、個別の導体の配線によって接続される、いわゆる端子ストリップまたは接続端子の使用は、例えば、制御装置とフィールド装置の間の信号接続性に関して、先行技術に共通である。また、端子コネクタまたは端子ボードという用語は、特別な実施形態の端子ストリップまたは接続端子、特に集中接続端子のアレイに共通する。

また先行技術から既知でもある、制御システムとフィールド装置の間の信号を接続するさらなるオプションは、例えば、いわゆる送信モジュールを用いて、作成済みのシステムケーブルを介して制御システム信号を接続するオプションである。例えばＦＬＫまたはＤ−ＳＵＢタイプの、規格品のプラグコネクタは、概して、例えば締めねじばね、または、いわゆるプッシュイン式接続端子などの、スプリング接続部に、プリント基板を通って出力端で接続される、送信またはインタフェースモジュールの接触接続部において提供される。それぞれのフィールド信号は、これにより、上記接続端子に接続される。接続端子の例が図１で提供され、送信モジュールの例は、欧州特許２１１５５３９Ｂ１号公報で説明される。

特に、信号が複数である場合、および、それぞれのシステムおよび装置の信号関連接続に関して対応する数の単一リード配線を用いる場合は、複数の単一リード配線または使用する導体およびそれぞれの接続端子に関して明確な信号割り当てを保証することが非常に重要になる。実際には、接続端子の信号割り当ては概して、端子の特定のインプリンティングに基づいて生じる。同時に、しかしながら、特に自動化技術において、最小の可能な有効スペースに多数の単一リード配線を実装する努力がなされる。個々のリードおよび導体を配線する場合の充填密度は、したがって確実に増加する。特に、多数の単一リード配線を使用する場合、望まれるコンポーネント充填密度の増大と共に、制御システムと、１または複数のフィールド装置との間でそれぞれ明確で簡単な信号接続性または信号ルーティングを同時に実現することは、今までに技術的な課題となっており、また、大きな努力によってのみ可能となっている。

したがって、それらの信号の観点において共に接続されるべき装置間での、信号接続性またはそれぞれの信号ルーティングのための、簡潔で、フレキシブルで、経済的な手法を可能とするように、改良された端子コネクタおよび端子コネクタを製造する方法を提供することが、本発明の課題である。さらなる課題は、個別の導体の信号ルーティングまたは配線に対してそれぞれ高い充填密度を達成し、同時に、明確な信号分離および信号割り当てを可能にするという、追加的な課題である。

本発明は、独立請求項の特徴によって、この課題を解決する。本発明の有利な実施形態は、従属請求項、発明の詳細な説明、および図面の主題を構成する。

第１態様によれば、本発明は、プラグコネクタの複数のスプリング接続部を、インタフェースモジュールの複数の接触接続部に接続する端子コネクタであって、下面および上面、ならびに複数のストリップ導体を有するプリント基板と、複数の金属ピンとを有し、各ストリップ導体は、インタフェースモジュールの接触接続部に電気的に接続可能であり、各金属ピンは、プリント基板のストリップ導体に導電的に、および一体的に接合されるやり方で接続され、金属ピンは、プリント基板の下面から延在してプラグコネクタのスプリング接続部に挿入可能である、端子コネクタに関する。

本発明による端子コネクタは、集中接続端子または端子ストリップの数が任意に選択または拡大可能であるので、フレキシビリティがより高い信号ルーティングを取得するという利点を達成する。プリント基板の寸法のみが、望まれる信号ルーティングに従うように適合される必要がある。

プリント基板を用いることは、複雑な単一リード配線を排除することを可能にし、関連する信号ルーティングを有する端子コネクタを製造するプロセスがかなり簡略化されて短くなるので、更なる利点はコスト削減である。

そうではない従来の信号ルーティングのための単一リード配線の大部分は冗長になるので、更なる利点は、明示的で単純な信号分離および信号割り当てを可能にする本発明の端子コネクタからなる。

追加の更なる利点は、プリント基板と、金属ピンのプリント基板への導電的であり同時で一体的な接合とに起因し、本発明の端子コネクタは、頑丈に設計されており、これにより、例えば衝撃時に、または気候の影響に起因して生じるものなどの、逆方向の外力への高い耐性がある。

本発明の一実施形態によれば、端子コネクタはプリント基板の上面に配置されたインタフェース接触部を含み、これにより、プリント基板のストリップ導体は、インタフェースモジュールの接触接続部に電気的に接続され、特に、電気的に接続されて一体的に接合される。これにより、衝撃などの端子コネクタに作用する外力、または、熱または湿度などの気候の影響に対する、頑丈さおよび耐性を端子コネクタが有するという利点を達成する。

本発明の一実施形態によれば、ストリップ導体はプリント基板の上面に沿って延び、またはプリント基板の少なくとも１つの中間層の上面または内部に沿って延びる。したがって、ストリップ導体または信号の交差が、電気的短絡回路を発生させないいわゆる多層配置のおかげで、それぞれ可能になるという利点を達成する。

本発明の一実施形態によれば、インタフェースモジュールはＦＬＫコネクタ、ＩＤＣコネクタ、Ｄ−ＳＵＢコネクタまたはＥＬＣＯコネクタである。これにより、本発明の端子コネクタおよび適用可能なインタフェースモジュールが、多くの様々な技術分野での用途で用いられることが可能になるように、異なるタイプのコネクタの選定および使用におけるフレキシビリティをより高くするという利点を可能にする。

本発明の一実施形態によれば、少なくともストリップ導体まで延在する、および／またはストリップ導体を通り抜ける穿孔が、各金属ピンに関してプリント基板の下面に設けられ、これにより、各金属ピンが対応する穿孔に挿入される。穿孔は同時に、金属ピンのガイドとなり、それは追加の支持として役立つ。さらに、金属ピンは、それぞれの穿孔のおかげで、より容易に挿入される。例えば適切な機構による、プリント基板への金属ピンの自動化された接続が、加えて、特に効率的に実現され得る。

本発明の一実施形態によれば、各金属ピンは、スプリング接続部に挿入されることが可能な基部セクション、ならびに、ストリップ導体に接触するストリップ導体セクションを有し、ストリップ導体セクションは基部セクションに対して角度がつけられている。これにより、金属ピンは、より容易にスプリング接続部に挿入されることが可能となるという利点を達成する。加えて、これにより、金属ピンに、特に安定した、その位置から容易に移動可能でない保持が与えられることを、達成する。さらに、プリント基板の個々の穿孔の穿孔直径は、最小にされ得る。

本発明の一実施形態によれば、ストリップ導体セクションは、基部セクションに対して１０°から２０°の角度範囲内の、特に１５°の角度がつけられている。これにより、プリント基板の各穿孔の直径を最小にすることが可能になり、それは特に、プリント基板の利用可能な面の効率的な利用をもたらすという利点を達成する。さらに、多数の穿孔は、特に頑丈でコンパクトな端子コネクタを効率的に製造することを可能にする。

本発明の一実施形態によれば、金属ピンの基部セクションは、ストリップ導体セクションより大きな直径を有する。これにより、端子コネクタからの距離が一様になるという利点を達成する。金属ピンをプリント基板に接続する、より効率的な接続プロセスもまた、これにより可能にされる。

本発明の一実施形態によれば、基部セクションは下面に対して角度をつけられて配置される。これにより、例えば、プリント基板のそれぞれの穿孔を最小にすることが可能なように、基部セクションが特に効率的な設計となることが可能になるという利点を達成する。

本発明の一実施形態によれば、金属ピンは円形または四角形の断面を有する。特に、四角形の金属ピン断面は、それぞれの金属ピンに、より大きい保持面を提供する。これにより、金属ピンの滑りまたは移動を防止するか、少なくとも最小化することを可能にする。

本発明の一実施形態によれば、プリント基板の上面は接触保護プレートで覆われる。これにより、外部の気候の影響または他の作用要因が、プリント基板および金属ピンの部分に、または、プリント基板と金属ピンの間のそれぞれの接触接続部に、汚染または損傷を与えることを防止するか、少なくとも最小化するという利点を達成する。

本発明の一実施形態によれば、接触保護プレートは、プリント基板の上面に横方向に配置されたスペーサによって、プリント基板の上面から離間する。これにより、プリント基板と金属ピンの間の接触接続部に、例えば半田付け材料の堆積に起因する局在化な突起から生じ得るようなでこぼこは、配置に影響を与えず、したがって、上記接触保護プレートの配置に関係する限り、接触保護プレートの安定した保持および衝撃耐性に影響を与えないので、許容されるという利点を達成する。

本発明の一実施形態によれば、プラグコネクタはストリップ端子コネクタである。これにより、プラグコネクタが用途の要件および用途の分野に従ってフレキシブルに適合可能となるように、配線および信号接続の観点において、簡潔でフレキシブルな拡張という利点を達成する。

本発明の一実施形態によれば、プラグコネクタのスプリング接続部ならびに金属ピンは、金属ピンがスプリング接続部に同時に挿入され得るように、同じ幾何学的形状を有する。これにより、スプリング接続部に金属ピンを挿入するために、比較的最小の力のみを必要とするという利点を達成する。その結果として、金属ピンは、効率的に、およびすばやく、スプリング接続部に挿入され得る。

第２の態様によれば、本発明はプラグコネクタを備えるプラグコネクタアセンブリに関し、特に、複数のスプリング接続部および第１態様による端子コネクタを有する、ストリップコネクタに関し、これにより、端子コネクタの金属ピンがスプリング接続部に挿入され、力によって上記スプリング接続部に保持される。これにより、上記接続を形成するためにいかなる追加のクランプ手段も必要とされなく、特に簡潔で、また経済的な方法で、金属ピンと端子コネクタの間の安定な接続の実現が可能であるという利点を達成する。

第３の態様によれば、本発明は、プラグコネクタの複数のスプリング接続部を、インタフェースモジュールの複数の接触接続部に接続する端子コネクタを製造する方法であって、上記方法は、下面および上面、ならびに複数のストリップ導体を有するプリント基板であって、各ストリップ導体がインタフェースモジュールの接触接続部に電気的に割り当てられる、プリント基板を提供する段階と、各金属ピンをストリップ導体、特に正確に１つのストリップ導体に接続するために、導電的であり一体的に接合するやり方のプリント基板の複数のストリップ導体を複数の金属ピンに一体的に接合する段階と、を備え、金属ピンは、プリント基板の下面から延在してプラグコネクタのスプリング接続部内に挿入可能である、方法に関する。本発明の方法は、頑丈で、異なる領域の用途にフレキシブルに適合可能な端子コネクタを容易に生産することが可能であるという利点を達成する。加えて、本発明の方法は、高い充填密度の端子コネクタを、特に自動化された生産プロセスにおいて、特に効率的および経済的に生産することを可能にする。さらに、明確で簡単な信号割り当てまたは信号ルーティングはそれぞれ、特に効率的なやり方で実現され得る。

本発明の一実施形態によれば、本発明の方法は、プリント基板に穿孔を形成する段階であって、１つのそれぞれの金属ピンに対して１つの穿孔が設けられる段階と、金属ピンを穿孔に挿入する段階と、金属ピンが穿孔に挿入された後で、金属ピンを一体的に接合する段階とをさらに備える。これらの方法の段階は、特に適切な自動化手段を利用する場合に、効率的に実現され得る。一体的な接合は、プリント基板が頑丈でしっかりと端子コネクタに接続され、例えば外側からの衝撃に特に耐性を有するという利点を達成する。

さらに例示的な実施形態が、添付の図面を参照することによってより詳細に説明されるであろう。以下に示す。
本発明の一実施形態による、プリント基板およびプリント基板に接続された金属ピンを備える、端子コネクタを側面図とする概略断面図である。 本発明の一実施形態による、金属ピンの概略図である。 端子コネクタを製造する方法のダイアグラムである。

以下の詳細な説明は、添付の図面を参照し、図面は、本明細書の部分を形成し、発明を実装するための特定の実施形態が絵によって示される。他の実施形態もまた使用され得、本発明の概念から逸脱することなく、構造的または論理的な変更が行われ得ることが理解される。したがって、以下の詳細な説明は、限定的な意味で理解されるべきではない。そうではない旨の具体的な記載がない限り、本明細書に説明される様々な実施形態の特徴が、互いに組み合わせられ得ることが、さらに理解される。

図１は、プリント基板１１０を取り付けられ、およびプラグコネクタ１０２を備える、本発明の一実施形態による端子コネクタ１００を側面図とする概略断面図を示し、端子コネクタ１００はインタフェースモジュール１０６の複数の接触接続部１０８にプラグコネクタ１０２の複数のスプリング接続部１０４を接続するためのものである。以下で、図１に図示された端子コネクタ１００を参照する。

図１によれば、端子コネクタ１００は、下面１１１および上面１１２を有するプリント基板１１０、ならびに複数のストリップ導体１１４を備え、各ストリップ導体１１４はインタフェースモジュール１０６の接触接続部１０８に電気的に接続可能である。図１に図示される各金属ピン１１６は、導電的に、および一体的に接合されるやり方で、プリント基板１１０のストリップ導体１１４に接続される。これにより、金属ピン１１６はプリント基板１１０の下面１１１から延在し、プラグコネクタ１０２のスプリング接続部１０４に挿入可能である。

図１によれば、インタフェース接触部１０８は、好ましくは、プリント基板１１０の上面１１２に配置される。これにより、プリント基板１１０のストリップ導体１１４は、インタフェースモジュール１０６の接触接続部１０８に電気的に接続され、特に電気的に接続されて一体的に接合される。これにより、インタフェースモジュール１０６は、ＦＬＫコネクタ、ＩＤＣコネクタ、Ｄ−ＳＵＢコネクタまたはＥＬＣＯコネクタとして設計され得る。

一実施形態によれば、ストリップ導体１１４は、プリント基板１１０の上面１１２に沿って、またはプリント基板１１０の少なくとも１つの中間層１２０の上面および内部に沿って延びる。

図１が示すように、ストリップ導体１１４に少なくとも延在してストリップ導体１１４を通り抜ける穿孔１２２が、金属ピン１１６に関してプリント基板１１０の下面１１１に設けられ、これにより、金属ピン１１６は穿孔１２２に挿入される。

図１に図示された端子コネクタ１００において、プリント基板１１０の上面１１２は、接触保護プレート１２８によって覆われる。これは、好ましくは、プリント基板１１０と金属ピン１１６の間のそれぞれの接着性の接触接続部を損傷し得る高温もしくは低温または液体などの外部の影響による不純物または損傷から、プリント基板を保護する役割を果たす。接触保護プレート１２８は、スペーサ１３０によって、プリント基板１１０の上面１１２から距離をおいて離間する。上記スペーサ１３０は、好ましくは、プリント基板１１０の上面１１２に横方向に配置される。しかしながら、他の位置が可能である。

図１によるプラグコネクタ１０２は、好ましくは、ストリップ端子コネクタであり得る。

プラグコネクタ１０２のスプリング接続部１０４、ならびに金属ピン１１６は、金属ピン１１６がスプリング接続部１０４に同時に挿入され得るように、好ましくは同じ幾何学的形状を有し得る。

端子コネクタ１００およびプラグコネクタ１０２は、プラグコネクタアセンブリのコンポーネント部であり得る（図１から３には図示せず）。これにより、プラグコネクタ１０２は、特に、複数のスプリング接続部１０４を有するストリップコネクタとして設計され得、端子コネクタ１００は金属ピン１１６を有し得、端子コネクタ１００の金属ピン１１６は、スプリング接続部１０４に挿入され、力によって上記スプリング接続部１０４に保持される。

図２は、本発明の一実施形態による金属ピン１１６の概略図を示す。図２による金属ピン１１６は、図１において示唆されたスプリング接続部１０４に挿入され得る基部セクション１２４、ならびにストリップ導体１１４に接触するストリップ導体セクション１２６を含む。これにより、ストリップ導体セクション１２６は基部セクション１２４に対して角度をつけられる。ストリップ導体セクション１２６は、好ましくは、基部セクション１２４に対して１０°から２０°の角度範囲内の、特に１５°の角度がつけられており、それは、より小さく、したがってスペースを減らした穿孔を生産することを可能にするという利点がある。金属ピン１１６の基部セクション１２４は、好ましくは、ストリップ導体セクション１２６より大きな直径を有する。基部セクション１２４はさらに、下面１１１に対して角度をつけて配置され得る。金属ピン１１６は、好ましくは、円形または四角形の断面を有し得る。四角形の断面は、これにより、それぞれの金属ピン１１６により大きい保持面を提供することを可能にするので、有利である。そのようにすることは、金属ピン１１６の滑りまたは移動を防止すること、または、少なくとも最小化することを可能にする。

図３は、インタフェースモジュール１０６の複数の接触接続部／インタフェース接触部１０８にプラグコネクタ１０２の複数のスプリング接続部１０４を接続するための、端子コネクタ１００を製造する方法２００のダイアグラムを示す。方法２００は、下面１１１および上面１１２、ならびに複数のストリップ導体１１４を有するプリント基板１１０を提供する第１の段階２０２を含み、これにより、各ストリップ導体１１４は、インタフェースモジュール１０６の接触接続部１０８に電気的に割り当てられる。方法２００は、各金属ピン１１６をストリップ導体１１４、特に正確に１つのストリップ導体１１４に接続するために、導電的であり一体的に接合するやり方でプリント基板１１０の複数のストリップ導体１１４に複数の金属ピン１１６を一体的に接合する第２の段階２０４を含み、金属ピン１１６は、プリント基板１１０の下面１１１から延在してプラグコネクタ１０２のスプリング接続部１０４内に挿入可能である。方法２００は、プリント基板１１０に穿孔１２２を形成する第３の段階２０６を追加的に含み得、１つのそれぞれの金属ピン１１６に対して１つの穿孔１２２が設けられる。方法２００は、穿孔１２２に金属ピンを挿入する第４の段階２０８を含み得る。方法２００は、金属ピン１１６が穿孔１２２に挿入された後で、金属ピン１１６を一体的に接合する第５の段階２１０を含み得る。

端子コネクタ１００は、上記で引用された方法２００によって製造可能となるように設計される。

１００ 端子コネクタ
１０２ プラグコネクタ
１０４ スプリング接続部
１０６ インタフェースモジュール
１０８ 接触接続部／インタフェース接触部
１１０ プリント基板
１１１ プリント基板１１０の下面
１１２ プリント基板１１０の上面
１１４ ストリップ導体
１１６ 金属ピン
１２０ 中間層
１２２ 穿孔
１２４ 基部セクション
１２６ ストリップ導体セクション
１２８ 接触保護プレート
１３０ スペーサ
２００ 端子コネクタ１００を製造する方法
２０２ プリント基板１１０を提供する第１の段階
２０４ 複数の金属ピン１１６を一体的に接合する第２の段階
２０６ 穿孔１２２を形成する第３の段階
２０８ 金属ピンを挿入する第４の段階
２１０ 金属ピン１１６を一体的に接合する第５の段階

Claims (17)

1. プラグコネクタの複数のスプリング接続部を、インタフェースモジュールの複数の接触接続部（１０８）に接続する端子コネクタであって、
   下面および上面、ならびに複数のストリップ導体を有するプリント基板と、
   複数の金属ピンとを備え、
   各ストリップ導体は、前記インタフェースモジュールの接触接続部（１０８）に電気的に接続可能であり、
   各金属ピンは、前記プリント基板のストリップ導体に導電的に、および一体的に接合されるやり方で接続され、前記複数の金属ピンは、前記プリント基板の前記下面から延在して前記プラグコネクタの前記複数のスプリング接続部に挿入可能である、
   端子コネクタ。
2. 前記プリント基板の前記上面に配置されたインタフェース接触部（１０８）を備え、前記プリント基板の前記ストリップ導体は前記インタフェースモジュールの前記接触接続部（１０８）に電気的に接続され、特に、電気的に接続されて一体的に接合される、請求項１に記載の端子コネクタ。
3. 前記ストリップ導体は前記プリント基板の前記上面に沿って延び、または前記プリント基板の少なくとも１つの中間層の前記上面または内部に沿って延びる、請求項１または２に記載の端子コネクタ。
4. 前記インタフェースモジュールはＦＬＫコネクタ、ＩＤＣコネクタ、Ｄ−ＳＵＢコネクタまたはＥＬＣＯコネクタである、請求項１から３のいずれか一項に記載の端子コネクタ。
5. 前記下面に形成され、少なくともストリップ導体に延在する、および／またはストリップ導体を通り抜ける穿孔が、各金属ピンに関して前記プリント基板に設けられ、各金属ピンは対応する前記穿孔に挿入される、請求項１から４のいずれか一項に記載の端子コネクタ。
6. 各金属ピンは、スプリング接続部に挿入されることが可能な基部セクション、ならびにストリップ導体に接触するストリップ導体セクションを有し、前記ストリップ導体セクションは、前記基部セクションに対して角度がつけられている、請求項１から５のいずれか一項に記載の端子コネクタ。
7. 前記ストリップ導体セクションは、前記基部セクションに対して１０°から２０°の角度範囲内の、特に１５°の角度がつけられている、請求項６に記載の端子コネクタ。
8. 金属ピンの前記基部セクションは、前記ストリップ導体セクションより大きな直径を有する、請求項６または７に記載の端子コネクタ。
9. 前記基部セクションは、前記下面に対して角度をつけて配置される、請求項６から８のいずれか一項に記載の端子コネクタ。
10. 前記複数の金属ピンは円形または四角形の断面を有する、請求項１から９のいずれか一項に記載の端子コネクタ。
11. 前記プリント基板の前記上面は接触保護プレートによって覆われる、請求項１から１０のいずれか一項に記載の端子コネクタ。
12. 前記接触保護プレートは、前記プリント基板の前記上面に横方向に配置されるスペーサによって、前記プリント基板の前記上面から離間する、請求項１１に記載の端子コネクタ。
13. 前記プラグコネクタはストリップ端子コネクタである、請求項１から１２のいずれか一項に記載の端子コネクタ。
14. 前記プラグコネクタの前記複数のスプリング接続部、ならびに前記複数の金属ピンは、前記複数の金属ピンが前記複数のスプリング接続部に同時に挿入され得るように、同じ幾何学的形状を有する、請求項１から１３のいずれか一項に記載の端子コネクタ。
15. プラグコネクタ、特に、複数のスプリング接続部を有するストリップコネクタと、
    前記端子コネクタの金属ピンが、前記複数のスプリング接続部に挿入され、力によって前記複数のスプリング接続部に保持される、請求項１から１３のいずれか一項に記載の端子コネクタと
    を備える、プラグコネクタアセンブリ。
16. インタフェースモジュールの複数の接触接続部（１０８）にプラグコネクタの複数のスプリング接続部を接続するための、端子コネクタを製造する方法であって、
    下面および上面、ならびに複数のストリップ導体を有するプリント基板を提供する段階であって、各ストリップ導体が、前記インタフェースモジュールの接触接続部（１０８）に電気的に割り当てられる、段階と、
    各金属ピンをストリップ導体、特に正確に１つのストリップ導体に接続するために、導電的であり一体的に接合するやり方で前記プリント基板の前記複数のストリップ導体を複数の金属ピンに一体的に接合する段階であって、前記複数の金属ピンは、前記プリント基板の前記下面から延在して前記プラグコネクタのスプリング接続部に挿入可能である、段階と
    を備える、方法。
17. 前記プリント基板に穿孔を形成する段階であって、１つのそれぞれの金属ピンに対して１つの穿孔が設けられる、段階と、
    前記金属ピンを前記穿孔に挿入する段階と、
    前記金属ピンが前記穿孔に挿入された後で、前記金属ピンを一体的に接合する段階と
    を備える、請求項１６に記載の方法。

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