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Die Erfindung betrifft ein elektrisches Kontaktelement für den Einsatz in einem modularen Industriesteckverbinder, der ein Steckverbindergehäuse aus Metall aufweist, einen Steckverbindereinsatz mit einem derartigen Kontaktelement und einen modularen Industriesteckverbinder mit einem derartigen Steckverbindereinsatz.
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Stand der Technik
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Modulare Industriesteckverbinder können durch ihre modulare Bauweise flexibel an bestimmte Anforderungen bezüglich der Signal- und Energieübertragung z. B. zwischen zwei elektrischen Geräten, angepasst werden. Üblicherweise werden dazu Steckverbindermodule in entsprechende Halterahmen, die mitunter auch als Gelenkrahmen, Modulrahmen oder Modularrahmen bezeichnet werden, eingesetzt und dadurch Steckverbindereinsätze gebildet. Die Halterahmen dienen somit dazu, mehrere zueinander gleichartige und/oder auch unterschiedliche Steckverbindermodule aufzunehmen und diese sicher an einer Fläche und/oder einer Gerätewand und/oder in einem Steckverbindergehäuse o. ä. zu befestigen. Derartige Halterahmen benötigen allerdings zusätzlichen Platz in dem Industriesteckverbinder, so dass ihre Verwendung in besonders kompakten Industriesteckverbindern unerwünscht ist.
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Steckverbindergehäuse können aus unterschiedlichen Materialien hergestellt werden, beispielsweise aus verschiedenen Kunststoffen oder aus Metall. Ist ein Steckverbindergehäuse aus Metall gefertigt, so benötigt es aus Sicherheitsgründen für viele Anwendungen einen Kontakt zu einem Schutzleiter. Bei Industriesteckverbindern, die einen Halterahmen aufweisen, sind zu diesem Zweck Steckverbindermodule vorgesehen, die eine elektrische Verbindung zu dem Halterahmen aufweisen und mit einem Schutzleiter verbunden sind. Der Halterahmen wiederum weist eine elektrische Verbindung mit dem Steckverbindergehäuse auf.
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Aufgabenstellung
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Vor diesem Hintergrund löst die Erfindung die Aufgabe, die Verwendung von Steckverbindergehäusen aus Metall bei kompakten modularen Industriesteckverbindern zu vereinfachen.
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Die Aufgabe wird durch ein Kontaktelement gemäß Patentanspruch 1, einen Steckverbindereinsatz gemäß Patentanspruch 4 und einen Industriesteckverbinder gemäß Patentanspruch 8 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Die Aufgabe wird beispielsweise durch ein elektrisches Kontaktelement für den Einsatz in einem modularen Industriesteckverbinder, der ein Steckverbindergehäuse aus Metall aufweist, gelöst, wobei das Kontaktelement einen Kontaktbereich und einen Fixierbereich aufweist, wobei der Fixierbereich zur Fixierung des Kontaktelements an dem Steckverbindergehäuse eine Befestigungsöffnung zur Aufnahme eines Fixiermittels aufweist.
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Durch die unmittelbare Befestigung an Fixierung des Kontaktelements an dem Steckverbindergehäuse bietet dies insbesondere die Möglichkeit, das Kontaktelement mit dem Steckverbindergehäuse aus Metall auf kompakte Weise elektrisch zu verbinden. Durch den Verzicht auf einen Montagekäfig oder Halterahmen kann eine sehr kompakte Bauform erreicht werden.
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In weiteren Ausführungsformen ist der Kontaktbereich zur Aufnahme und/oder Kontaktierung eines zweiten Kontaktelements ausgebildet.
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Dadurch kann das Potenzial des Schutzleiters an einen weiteren Industriesteckverbinder weitergegeben werden.
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In weiteren Ausführungsformen weist das Kontaktelement einen Anschlussbereich zum Anschluss eines elektrischen Leiters auf.
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Dadurch kann ein Schutzleiter auf einfache Weise mit dem Kontaktelement verbunden werden.
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Die Aufgabe wird darüber hinaus durch einen Steckverbindereinsatz für den Einsatz in einem modularen Industriesteckverbinder gelöst, der wenigstens eine erste Funktionseinheit und eine zweite Funktionseinheit aufweist, wobei die erste Funktionseinheit zur Aufnahme eines Kontaktelements gemäß einem der voranstehenden Ansprüche ausgebildet ist.
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Dadurch kann ein kompakter Steckverbindereinsatz zum Einsatz in Steckverbindergehäuse aus Metall aufgebaut werden.
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In weiteren Ausführungsformen umschließt die erste Funktionseinheit das Kontaktelement wenigstens teilweise und legt es dadurch relativ zu dem Steckverbindereinsatz fest, wobei die erste Funktionseinheit eine Durchführungsöffnung zur Durchführung des Fixierungsmittels und/oder des Kontaktelements aufweist, die derart angeordnet und/oder geformt ist, dass ein Abschnitt des Kontaktelements und/oder des Fixiermittels bei Einbau in das Steckverbindergehäuse einen elektrischen Kontakt mit dem Steckverbindergehäuse bildet.
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Dies bewirkt eine besonders sichere Festlegung der Anordnung des Kontaktelements sowie des Steckverbindereinsatzes in dem Steckverbindergehäuse und stellt gleichzeitig eine sichere elektrische Verbindung zwischen dem Kontaktelement und dem Steckverbindergehäuse sicher.
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In weiteren Ausführungsformen weisen die Funktionseinheiten zur gegenseitigen Befestigung aneinander angeformte Befestigungsmittel auf, die komplementär zueinander angeordnet sind.
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Durch die Befestigung der Funktionseinheiten aneinander wird auch der Steckverbindereinsatz insgesamt mittels des Fixiermittels in dem Steckverbindergehäuse fixierbar. Da somit auf zusätzliche Rahmenelemente verzichtet werden kann, wird ein besonders kompakter Aufbau erreicht.
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In einigen Ausführungsformen weisen wenigstens zwei, insbesondere alle, Kontaktelemente der Funktionseinheit einen Anschlussbereich derselben Bauart auf.
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Dies vereinfacht den Aufbau der Funktionseinheit, da die Verbindung der Kontaktelemente mit Kabeln für mehrere oder alle Kontaktelemente gleich und daher einfach trainierbar sowie als Routinetätigkeit schnell und gründlich durchführbar ist.
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Die Aufgabe wird des Weiteren durch einen modularen Industriesteckverbinder gelöst, der einen Steckverbindereinsatz gemäß einem der Ansprüche 4 bis 7 aufweist, wobei bei Verbindung mit einem weiteren derartigen Industriesteckverbinder die Steckverbindergehäuse der beiden Industriesteckverbinder mittels der Kontaktelemente miteinander elektrisch verbunden sind.
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Dadurch kann ein besonders kompakter modularer Industriesteckverbinder gebildet werden, der auf kompakte Weise die Verwendung eines Steckverbindergehäuses aus Metall ermöglicht.
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Ausführungsbeispiel
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist den Zeichnungen dargestellt und wird im Folgenden näher erläutert. Es zeigen:
- 1 eine Explosionszeichnung zweier komplementärer Industriesteckverbinder mit Steckverbindereinsätzen und Kontaktelementen;
- 2 eine Schnittdarstellung der Industriesteckverbinder aus 1 in zusammengesetzter und ineinandergesteckter Form und
- 3 eine Schnittdarstellung zweier Industriesteckverbinder ähnlich der 2 mit einer alternativen Ausbildungsform der Kontaktelemente und
- 4 eine 3D-Ansicht miteinander verbundener Steckverbindereinsätze.
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Die Figuren enthalten teilweise vereinfachte, schematische Darstellungen. Zum Teil werden für gleiche, aber gegebenenfalls nicht identische Elemente identische Bezugszeichen verwendet. Verschiedene Ansichten gleicher Elemente könnten unterschiedlich skaliert sein. Richtungsangaben wie beispielsweise „links“, „rechts“, „oben“ und „unten“ sind mit Bezug auf die jeweilige Figur zu verstehen und können in den einzelnen Darstellungen gegenüber dem dargestellten Objekt variieren.
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Ein in 1 gezeigter Industriesteckverbinder 10 weist ein Steckverbindergehäuse 12 und einen ersten Steckverbindereinsatz 14 auf. Der Steckverbindereinsatz 14 weist eine erste Funktionseinheit 16 und eine zweite Funktionseinheit 18 auf.
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Zur Ausbildung eines Industriesteckverbinders 10 ist ein Steckverbindergehäuse 12 (nicht gezeigt) und ein zweiter Steckverbindereinsatz 22 vorgesehen. Der zweite Steckverbindereinsatz 22 weist eine erste Funktionseinheit 16 und eine zweite Funktionseinheit 24 auf.
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Die zweite Funktionseinheit 18 des Steckverbindereinsatzes 14 und die zweite Funktionseinheit 24 des Steckverbindereinsatzes 22 sind derart ausgebildet, dass eine der Funktionseinheiten 18, 24 von der anderen aufgenommen werden kann. Dies wird beispielsweise durch Passformen und/oder leicht schräg verlaufende Führungswände erreicht. Die Funktionseinheiten 18, 24 können darüber hinaus beispielsweise durch ihre Form verdrehsicher ausgestaltet sein.
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Die ersten Funktionseinheiten 16 und die zweiten Funktionseinheiten 18, 24 sind mittels Befestigungsmitteln aneinander befestigbar, die beispielsweise als Laschen 26 oder Aufnahmen 28 ausgestaltet sind. Die Laschen 26 und die Aufnahmen 28 können miteinander beispielsweise eine Schnappverbindung bilden.
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In die ersten Funktionseinheiten 16 sind Kontaktelemente 30 einlegbar. Zur Befestigung der Kontaktelemente 30 an den ersten Funktionseinheiten 16 und/oder an dem jeweiligen Steckverbindergehäuse 12 sind Fixiermittel 38 vorgesehen. Zur Aufnahme der Fixiermittel 38 in den Kontaktelementen 30 ist in einem Fixierbereich 40 der Kontaktelemente 30 eine Aufnahmeöffnung vorgesehen. Ist das Fixiermittel 38 beispielsweise eine Schraube, so kann in der Aufnahmeöffnung beispielsweise ein Gewinde vorgesehen sein. In den ersten Funktionseinheiten 16 sind jeweils Durchführungsöffnungen vorgesehen, durch die die Fixiermittel 38 geführt werden können.
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Um die Anordnung des Kontaktelements 30 festzulegen, umschließt die erste Funktionseinheit 16 das Kontaktelement 30 auf einer Seite. Darüber hinaus liegt die erste Funktionseinheit 16 wenigstens an einigen Flächen des Kontaktelements 30 an.
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Die Kontaktelemente 30 weisen jeweils einen oder mehrere Kontaktbereiche 32, 34 auf. Die Kontaktbereiche 32, 34 sind derart ausgestaltet, dass, wenn zwei Kontaktelemente 30 einander gegenüberliegend angeordnet sind und mit den Kontaktbereichen 32, 34 aufeinander zu zeigen jeweils ein Kontaktbereich 32 eines der Kontaktelemente 30 mit einem Kontaktbereich 34 des gegenüberliegend angeordneten Kontaktelements 30 in Kontakt ist. Zu diesem Zweck sind die Kontaktbereiche 32, 34 beispielsweise als zwei in Steckrichtung weisende und versetzt zueinander angeordnete Laschen ausgebildet, wobei einer der Kontaktbereiche 34 eine Kontaktkuppe 36 aufweist, die sich auf den Kontaktbereich 32 des gegenüberliegenden Kontaktelemente 30 zu erstreckt und diesen kontaktiert. Dadurch greifen die Laschen 32, 34 der jeweiligen Kontaktelemente 30 ineinander, wie beispielsweise in 2 zu sehen ist.
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Zur Bildung des Steckverbindereinsatzes 14 wird in einem ersten Schritt das Kontaktelement 30 in die erste Funktionseinheit 16 eingelegt und in einem zweiten Schritt die erste Funktionseinheit 16 mittels der Laschen 26 und/oder Aufnahmen 28 an der zweiten Funktionseinheit 18 befestigt. Sofern die zweite Funktionseinheit 18 beispielsweise Kontaktelemente und/oder Buchsenelemente benötigt, können diese in einem dritten Schritt eingesetzt werden. Der dritte Schritt kann beispielsweise auch vor dem ersten Schritt ausgeführt werden.
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Zur Bildung des Industriesteckverbinders 10 wird der Steckverbindereinsatz 14 in einem ersten Schritt in das Steckverbindergehäuse 12 eingesetzt und in einem zweiten Schritt das Kontaktelement 30 mittels des Fixiermittels 38 fixiert.
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Zum Anschluss von Leitern ist ein Anschlussbereich 44 vorgesehen, der in unterschiedlichen Bauarten ausgeführt sein kann. Eine Bauart ist jeweils durch eine Art und Weise gebildet, wie der Leiter an dem Anschlussbereich 44 befestigt wird.
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Zwei fertig aufgebaute und ineinandergesteckte Industriesteckverbinder 10 sind in 2 gezeigt. Die zweiten Funktionseinheiten 18, 24 sind ineinandergesteckt dargestellt, ebenso die Steckverbindergehäuse 12. Die Fixiermittel 38 sind jeweils durch Befestigungsöffnungen 42 der Steckverbindergehäuse 12 geführt.
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In einigen Ausführungsformen weisen die Kontaktelemente 30 in ihrem Fixierbereich 40 einen im Wesentlichen zylindrischen oder prismatischen Kontaktabschnitt auf, der sich entlang des Fixiermittels 38 bis zu dem Steckverbindergehäuse 12 erstreckt und eine unmittelbare Verbindung zwischen dem Kontaktelement 30 und dem Steckverbindergehäuse 12 bewirkt. Gleichzeitig lässt sich mittels des Kontaktabschnitts eine Anordnung der Kontaktbereiche 32, 34 reativ zu dem Steckverbindergehäuse 12 festlegen. Jeder der Kontaktbereiche 32, 34 ist also über einen Kontaktabschnitt seines jeweiligen Kontaktelements 30 elektrisch unmittelbar mit dem Steckverbindergehäuse 12 verbunden. Darüber hinaus kann beispielsweise verhindert werden, dass die erste Funktionseinheit 16 durch zu festes Anziehen des Fixiermittels 38 beschädigt wird.
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Um die Kontaktierung des Steckverbindergehäuses 12 mit dem Kontaktelement 30 zu erleichtern, kann das Steckverbindergehäuse 12 einen unlackierten oder lackfreien Oberflächenabschnitt zur Kontaktierung des Fixierbereichs 40, insbesondere des Kontaktabschnitts, aufweisen.
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Die in 3 gezeigte weitere Ausführungsform des Industriesteckverbinders 10 unterscheidet sich im Wesentlichen von der vorherigen Ausführungsform durch die Art und Weise der Ausbildung der Kontaktelemente 30 an ihren Kontaktbereichen 32, 34. Der Kontaktbereich 34 ist als Stift ausgebildet, für den der Kontaktbereich 32 eine Aufnahme bereitstellt, die beispielsweise wenigstens abschnittsweise die Form eines Hohlkegels aufweist.
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Darüber hinaus unterscheiden sich die Kontaktelemente 30 von den vorher gezeigten Ausführungsformen durch die Bauart der Anschlussbereiche 44., Die Kontaktelemente 30 weisen beispielsweise einen Schnellverschluss 44 für eine Verbindung der Kontaktelemente 30 mit Kabeln aus feiner Litze auf („Quick-Lock“).
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In weiteren Ausführungsformen kann der Schnellverschluss 44 als weitere Bauart eine axial wirkende Feder aufweisen, in die ein Leiter einsteckbar ist („push-in“). Ein Steckverbindereinsatz 14 zur Aufnahme eines derart ausgestalteten Kontaktelements 30 ist in 4 gezeigt. Eine Haltekante der Feder hält und kontaktiert den eingesteckten Leiter. Die dadurch gebildete Verbindung ist durch Einpressen einer Lösevorrichtung 46 lösbar.
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Die Form der Kontaktbereiche 32, 34 und eines Anschlussbereichs zur Verbindung mit Kabeln, beispielsweise des Schnellverschlusses 44 sind unabhängig voneinander und können beliebig kombiniert werden.
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In einigen Ausführungsformen können die Kontaktelemente 30 beispielsweise als Stanzbiegeteil gebildet sein, beispielsweise auch einstückig zusammen mit der ersten Funktionseinheit 16. In diesem Fall können auch beispielsweise die Befestigungsmittel 26, 28 zur Befestigung an der zweiten Funktionseinheit 18, 24 einstückig mit dem Kontaktelement 30 an der ersten Funktionseinheit 16 gebildet sein.
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Über die hier gezeigte Ausführungsform hinausgehend können die Befestigungsmittel 26, 28 eine beliebige Rastverbindung zur Verbindung der Funktionseinheiten 16, 18, 24 bilden. Derartige Rastverbindungen lassen sich äußerst kompakt realisieren und gewähren trotzdem eine hochwertige Fixierung der Funktionseinheiten 16, 18, 24 aneinander.
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Die vorliegende Erfindung erlaubt eine einfache Durchführung eines Schutzleiters und Erdung eines Steckverbindergehäuses 12 aus Metall bei einer kompakten Bauform.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Industriesteckverbinder
- 12
- Steckverbindergehäuse
- 14
- Steckverbindereinsatz
- 16
- erste Funktionseinheit
- 18
- zweite Funktionseinheit
- 22
- Steckverbindereinsatz
- 24
- zweite Funktionseinheit
- 26
- Befestigungsmittel (Lasche)
- 28
- Befestigungsmittel (Aufnahme)
- 30
- Kontaktelement
- 32
- Kontaktbereich
- 34
- Kontaktbereich
- 36
- Kontaktkuppe
- 38
- Fixiermittel
- 40
- Fixierbereich
- 42
- Befestigungsöffnung (des Steckverbindergehäuses 12)
- 44
- Anschlussbereich (Schnellverschluss)
- 46
- Lösevorrichtung
