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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Montieren eines Verbinders für eine elektronische Schaltung.
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Im Stand der Technik sind bereits Verbinder bekannt, mit denen verschiedene elektronische Schaltungen untereinander verbunden werden können. Bekannt sind auch Verbinder, die eine Schaltung und eine elektronische Anordnung verbinden. So ist es beispielsweise bekannt, einen Verbinder auf einer Schaltung anzuordnen und von ihm beispielsweise ein Kabelbündel abzuzweigen, das die Übertragung von Daten und Steuerbefehlen an verschiedene Aktoren und/oder elektrische Anordnungen erlauben. Aus Vereinfachungsgründen ist im allgemeinen ein einziger Verbinder vorgesehen; dies erlaubt dann nur eine einzige Abzweigung bei einer Montage an einer Kette beispielsweise. Andererseits sollen bestimmte Daten, die in diesen Verbinder übertragen werden, von verschiedenen Schaltungen benutzt werden, und sie müssen daher unter den entsprechenden elektronischen Schaltungen verteilt werden. Es ist ferner üblich, in der den Verbinder tragenden elektronischen Schaltungen Leiterbahnen vorzusehen, die das Signal zu einer zweiten oder dritten Schaltung führen, um es dort zu verarbeiten. Die verschiedenen Schaltungen sind untereinander durch verschiedene Verbinder verbunden. Die Folge dieser herkömmlichen Anordnung ist ein Anstieg der Anzahl der herzustellenden Leiterbahnen, was sich mit einer Kostenverringerung und Miniaturisierung der Schaltungen nicht verträgt.
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Aus der Druckschrift
DE 29 614 725 U1 ist eine Steckeinrichtung bekannt, die zwei Leiterplatten durch gleichlange Einpressstifte miteinander verbindet. Aus der Druckschrift
US 5 761 050 A sind Verbindungen zwischen mehreren Leiterplatten mittels unterschiedlich langer, verformbarer Stifte bekannt.
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Aus der Druckschrift
EP 0 374 307 A1 ist eine auf einer Leiterplatte montierte Steckbuchse bekannt, die Kontaktstifte mit unterschiedlichen Längen aufweist.
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Die vorliegende Erfindung hat somit zum Ziel, ein Verfahren zum Montieren eines Verbinders soweit wie möglich zu vereinfachen und die Signale und Informationen so direkt wie möglich zu übertragen, ohne dass sie durch verschiedene Schaltungen, Leiterbahnen und zusätzliche Verbinder außer dem Verbinder laufen, der die von den Schaltungen und dem Verbinder gebildete elektronische Einheit und den Rest der elektronischen Anordnung verbindet.
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Diese sowie weitere Ziele der Erfindung werden erreicht durch einen Verbinder für eine elektronische Schaltung, der mindestens zwei sich zumindest teilweise überdeckende Schaltungen miteinander verbindet, wobei der Verbinder einen Körper und mehrere Stifte unterschiedlicher Länge aufweist, die in den Körper voreingesetzt sind, wobei die Stifte mit zumindest einigen der Schaltungen zusammenwirken können und einen Datenaustausch zwischen einer oder mehreren der Schaltungen und mindestens einer elektronischen Anordnung ermöglichen, mit der der Verbinder außerdem verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Anfangszustand die voreingesetzten Stifte in den Körper des Verbinders teilweise eingeschoben sind und in einem Endzustand die Stifte in den Körper des Verbinders eingeschoben sind und mit den elektronischen Schaltungen zusammenwirken.
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In weiterer Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die Stifte an den elektronischen Schaltungen, mit denen sie zusammenwirken, zumindest an ihrem Ende angeschweißt sind.
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Weiterhin ist zweckmäßigerweise vorgesehen, dass die Länge der Stifte eine Funktion ist des Abstandes zwischen dem Verbinder und der Schaltung, mit der die Stifte zusammenwirken müssen.
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Vorzugsweise ist ferner vorgesehen, dass die elektronischen Schaltungen parallel zueinander sind.
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In weiterer Ausgestaltung ist vorgesehen, dass einige der Stifte die elektronischen Schaltungen durchdringen ohne mit ihnen in elektrischem Kontakt zu stehen.
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich ferner auf eine elektronische Einheit, die von mehreren sich zumindest teilweise überdeckenden Schaltungen und einem Verbinder gebildet wird. Die elektronische Einheit ist mit Führungsmitteln für die Stifte des Verbinders versehen, die zwischen jeder Schaltung angeordnet sind, wobei diese Führungsmittel entfernbar oder auch nicht entfernbar sind.
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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Montieren eines Verbinders nach einem der Ansprüche 1 bis 3, der einen Körper und mehrere Stifte unterschiedlicher Länge aufweist, die in den Körper voreingesetzt sind, und das die folgenden Schritte aufweist:
- a) der Verbinder wird auf einer ersten Schaltung angeordnet, wobei seine Stifte in den Körper des Verbinders eingeschoben werden,
- b) die Stifte, die mit der ersten Schaltung und keiner anderen Schaltung zusammenwirken müssen, werden anschließend so weit eingeschoben, dass sie mit der ersten Schaltung in Kontakt treten,
- c) ein elektrischer Kontakt zwischen den Stiften, die mit der ersten Schaltung und keiner anderen Schaltung zusammenwirken müssen, und der ersten Schaltung wird durch Schweißen hergestellt,
- d) eine anschließend anzuschließende weitere Schaltung wird gegenüber den Stiften angeordnet, mit denen sie zusammenwirken soll,
- e) die Schritte b und d werden für die weitere Schaltung wiederholt, bis die Gesamtheit der Schaltungen mit den Stiften verbunden ist.
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Bei diesem Verfahren sind Führungsmittel oder auch nicht vorgesehen, wobei die Führungsmittel entfernbar oder auch nicht entfernbar sind und zwischen jeder Schaltung angeordnet sind.
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Anhand der Zeichnungen werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert. 1 zeigt eine Anordnung aus zwei untereinander verbundenen elektronischen Schaltungen gemäß dem Stand der Technik, wobei eine der beiden Schaltungen einen Hauptverbinder aufweist und eine Leiterbahn zur Datenübertragung besitzt;
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2 zeigt eine Schnittansicht eines Hauptverbinders gemäß dem Stand der Technik, der mit einer einzigen elektronischen Schaltung verbunden ist;
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3a, 3b und 3c zeigen drei Montageschritte zum Montieren eines Verbinders mit drei elektronischen Schaltungen;
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4 zeigt eine abgewandelte Ausführungsform eines Verbinders, dem zwei elektronische Schaltungen zugeordnet sind;
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5 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Verbinders.
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Eine Ausführungsform gemäß dem Stand der Technik, die eine Verbindung mehrerer elektronischer Schaltungen untereinander und mit dem Rest der elektronischen Anordnung ermöglicht, ist in 1 dargestellt. Die elektronische Einheit 10 ist mit dem Rest der elektronischen Anordnung (nicht gezeigt) mittels eines Verbinders 20 verbunden und weist mehrere elektronische Schaltungen 40, 40a auf, die untereinander durch mindestens einen zusätzlichen Verbinder 30 verbunden sind. Der Einfachheit halber sind die Einzelheiten der elektronischen Schaltungen und der vorhandenen Bauelemente in 1 weggelassen. Der Verbinder 20, der üblicherweise an der Schaltung 40 durch eine Schweißverbindung 90 seiner Stifte 80 (s. 2) befestigt ist, ist die einzige Kommunikationsschnittstelle mit dem Rest der elektronischen Anordnung.
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Angenommen sei der Fall eines Signals, das an dem Verbinder 20 über beispielsweise einen Draht ankommt und das von dem auf der Schaltung 40a vorgesehenen Rechner 70 verarbeitet wird. Das einzige Mittel, um das empfangene Signal weiterzuleiten, ohne die Verbinder zu vervielfachen, besteht darin, eine Leiterbahn 60 auf der Schaltung 40 und der Schaltung 40a sowie einen Verbinder 30 vorzusehen. Zwecks Kostenverringerung werden die beiden Schaltungen 40 und 40a vorzugsweise so nahe wie möglich nebeneinander angeordnet, um einen zu voluminösen Verbinder zu vermeiden und den Verlauf der Leiterbahn 60 zu optimieren und somit auf das erforderliche Minimum zu reduzieren. Wenn eine Vielzahl von Schaltungen und Leiterbahnen vorhanden ist, wird, wie ohne weiteres ersichtlich, die Anzahl der Verbinder und Leiterbahnen, die zur Weiterleitung der Daten erforderlich sind, rasch problematisch und kostspielig.
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Eine elektronische Einheit weist elektronische Schaltungen auf, die sich zumindest teilweise überdecken, und ein Verbinder 20 ist in dem allen Schaltungen gemeinsamen Abschnitt vorgesehen. Die elektronische Einheit gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfasst Schaltungen (C1, C2, .... Cn), die parallel zueinander sind und vorgegebene Abstände D1/2, D2/3, .... Dn-1/n voneinander haben. Diese Schaltungen haben jeweils eine Dicke e1, e2, .... en. Der zugehörige Verbinder hat eine endliche Anzahl von Stiften, wobei jeder Stift in der Weise charakterisiert ist, dass er mit einem oder mehreren Schaltungen in Kontakt tritt. In Abhängigkeit von der am weitesten entfernten Schaltung, mit der der Stift in Kontakt treten soll, ist es möglich, die Länge Li des Abschnittes des Stiftes zu bestimmen, der aus dem Verbinder in der Endposition vorsteht. Er ist durch die folgende Formel gegeben: Li = Σ n=i / n=1(en + Dn-1/n) + l worin l die für eine gegebenenfalls vorgesehene Schweißverbindung erforderliche Länge ist.
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So muss ein Stift, der mit der ersten Schaltung (auf der der Verbinder ruht) in Kontakt treten soll, eine Länge haben, die mindestens gleich e1 (Dicke der ersten Schaltung), vergrößert um l, ist.
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Ein Stift, der mit der dritten Schaltung in Kontakt treten soll, muss eine Länge haben, die mindestens gleich e1 + e2 + e3 + D1/2 + D2/3 + 1 ist.
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Wenn diese Stiftlänge einmal bestimmt ist, läuft die Montage des Verbinders 20 in der elektronischen Einheit wie in den 3a, 3b und 3c ab, welche drei Montageschritte der elektronischen Einheit darstellen. Diese Einheit weist drei elektronische Schaltungen auf. In 3 und den folgenden Figuren werden identische Bezugszeichen den Elementen zugeordnet, die die gleiche Funktion ausüben, selbst wenn ihre Form unterschiedlich ist. Der Verbinder ist somit mit 20 bezeichnet, und die nächstliegende elektronische Schaltung wird immer mit C1 bezeichnet, unabhängig davon, ob es zwei oder mehr elektronische Schaltungen gibt.
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Die 3A zeigt einen Verbinder 20 in der Anfangsstellung; die Stifte 80b und 80c sind hierbei teilweise so eingeschoben, dass eine feste Anordnung gebildet und auf diese Weise die Handhabung des Verbinders erleichtert wird, während gleichzeitig die Montageschritte durchgeführt werden können. Die Anzahl der Stifte ist hier Drei, um das Schema zu vereinfachen; ihre Anzahl, ihre Form und ihre exakte Position im Verbinder können jedoch variieren, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen, wie dies weiter unten noch beschrieben wird (siehe 5). Im vorliegenden Ausführungsbeispiel soll der Stift 80a mit der Schaltung C1, der Stift 80b mit der Schaltung C2 und der Stift 80c mit der Schaltung C3 in Kontakt treten. Wie bereits weiter oben erläutert wurde, sind die Längen der Stiftabschnitte, die in der Endposition aus dem Verbinder vorstehen, vorgegeben, und zwar wie folgt:
L1 = e1 + l für den Stift 80a
L2 = e1 + e2 + D1/2 + l für den Stift 80b und
L3 = e1 + e2 + e3 + D1/2 + D 2/3 + l für den Stift 80c.
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In der in 3a dargestellten Anfangsposition des Verbinders 20 ist lediglich der Stift 80a vollständig eingeschoben, da dieser Stift der einzige ist, der mit der Schaltung C1 in Kontakt treten soll. Die Stifte 80b und 80c sind nur teilweise eingeschoben, und zwar weit genug, um eine entsprechende Positionierung des Verbinders 20 zu ermöglichen, ohne jedoch aus der Schaltung C1 vorzustehen.
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Wenn der Verbinder 20 auf der Schaltung C1 angeordnet ist, wird der Stift 80a mit den von dieser Schaltung getragenen Leiterbahnen in Kontakt gebracht. Eine mögliche Ausführungsform besteht darin, den Stift 80a durch eine Schweißverbindung 90 an der Schaltung C1 anzubringen; es ist jedoch auch jede andere Kontaktverbindung möglich. Für industrielle Zwecke wird eine automatische Schweißung „nach dem Schwingungsprinzip“ in Betracht gezogen, und dies erfordert dann, dass die Stifte 80b und 80c nicht über die Schaltung C1 vorstehen, um nicht ebenfalls verschweißt zu werden. Ihre ins Innere des Verbinders 20 eingezogene Position ist somit in diesem Stadium der Montage ganz und gar angemessen.
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Die 3b zeigt den Montageschritt, bei dem der Stift 80b und die Schaltung C2 miteinander in Kontakt gebracht werden. Er wird durchgeführt, nachdem die Schaltung C2 gegenüber den Stiften, mit denen sie verbunden werden soll, angeordnet wurde, und gegebenenfalls eine Führungsvorrichtung 100 für den Stift 80b zwischen den Schaltungen C1 und C2 angeordnet wurde. Der Stift 80b wird dann in seine Endposition eingeschoben, beispielsweise durch Druckaufbringung (Pfeil P), und dann in geeigneter Weise mit den Leiterbahnen der Schaltung C2 in Kontakt gebracht.
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Die 3C zeigt den Schritt der Montage der hier vorgesehenen dritten Schaltung C3. Die vorstehend beschriebenen Schritte werden hier erneut durchgeführt: (gegebenenfalls) Anordnung einer Führungsvorrichtung 100’ für den Stift 80c, Anordnen der Schaltung C3 gegenüber den Stiften, mit denen sie verbunden werden soll, Einschieben des Stiftes 80c in seine Endposition und Kontaktierung mit den Leiterbahnen der Schaltung C3, hier ebenfalls durch eine Schweißverbindung 90.
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Die elektronische Einheit 10 ist dann zusammengebaut und die Führungsvorrichtungen 100 sowie 100’ können dann, falls erforderlich, abgezogen werden. Der Verbinder 20 befindet sich somit in seiner Endposition, und sämtliche Stifte 80a, 80b und 80c sind eingeschoben und stehen mit den von den Schaltungen C1, C2 und C3 getragenen Leiterbahnen in Kontakt.
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Zur Vereinfachung der Beschreibung hat der Verbinder 20 nur drei Stifte, und jeder von ihnen tritt nur mit einer einzigen Schaltung in Kontakt (während er die anderen Schaltungen ohne elektrische Kontaktierung durchdringt). Es ist jedoch ohne weiteres möglich, dass der Stift 80c einen Kontakt zwischen Leiterbahnen von beispielsweise 3 Schaltungen ermöglicht. In diesem Fall kann er die Schaltungen C1 und C2 beispielsweise durch eine Kontaktverbindung (press fit) kontaktieren. Es ist ferner möglich, in den Verbinder 20 Stifte 80 zu integrieren, die mehrere Schaltungen untereinander verbinden, jedoch nicht mit dem Rest der elektronischen Anordnung in Kontakt treten. Die vorgeschlagene Ausführungsform erlaubt es in der Tat, in einen einzigen Verbinder 20 die Gesamtheit der Verbinder zu integrieren, die üblicherweise zwischen den verschiedenen Schaltungen vorhanden sind.
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Die 4 zeigt eine abgewandelte Ausführungsform mit einem Verbinder 20, der zwei elektronische Schaltungen C1 und C2 mit dem Rest der elektronischen Anordnung verbindet. Ein Stift 80a tritt nur mit C1 in Kontakt, und zwei Stifte 80b treten mit C2 und/oder C1 in Kontakt. In dieser Figur wird die Führungsvorrichtung 100 für die Stifte 80b nach der Montage in ihrer Lage gehalten. Elektronische Bauelemente 120 sind hier dargestellt.
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Die 5 zeigt ein Ausführungsbeispiel, die ein besseres Verständnis für die Vielfalt der möglichen Ausführungsformen erlaubt. Der Verbinder 20 hat hier eine große Anzahl von Stiften 80 unterschiedlicher Form und Länge, und die Führungsvorrichtung 100 ist hier teilweise eingeschoben. Die elektronischen Schaltungen C1 und C2 (die sich beidseitig zu der Führungsvorrichtung 100 überlappen) wurden nicht dargestellt, um eine bessere Sicht der dargestellten Bauelemente zu ermöglichen.
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Es versteht sich, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt ist. So brauchen die Schaltungen nicht parallel zueinander sein, die Stifte brauchen nicht geradlinig sein und können auch biegsam sein, die Führungsvorrichtungen können einteilig oder auch nicht ausgebildet sein, der Verbinder muss nicht unmittelbar auf der ersten Schaltung C1 ruhen, usw.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Elektronische Einheit
- 20
- Verbinder
- 30
- zusätzlicher Verbinder
- 40, 40a, C1, C2, C3
- elektronische Schaltungen
- 60
- Leiterbahn
- 70
- Rechner
- 80, 80a, 80b, 80c
- Stifte des Verbinders
- 90
- Schweißverbindung
- 100, 100’
- Führungsvorrichtung für die Stifte
- 120
- Elektronische Bauelemente der Schaltungen
- l
- Länge der Schweißverbindung
- P
- Einschiebkraft
- Li
- Gesamtlänge des Abschnittes des Stifte i, der über den Verbinder vorsteht
- e1, e2, e3
- Dicke der Schaltungen C1, C2 bzw. C3
- D1/2
- Abstand zwischen der Schaltung C1 und der Schaltung C2
- D2/3
- Abstand zwischen der Schaltung C2 und der Schaltung C3
