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Die Erfindung betrifft eine Anschlussvorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Eine solche Anschlussvorrichtung ist zum Anschluss eines elektrischen Leiters vorgesehen. Dabei wird ein blankes oder abisoliertes Leiterende eines Kabels über ein Druckstück mit einem Anschlusskontakt in elektrisch leitende Verbindung gebracht. Dazu wird das anzuschließende Leiterende in die Anschlussvorrichtung eingeführt, welche zuvor in eine gelöste Stellung, auch als Offenstellung bezeichnet, verstellt ist. Zum Erreichen dieser Offenstellung wird das Druckstück der Anschlussvorrichtung mit einem Werkzeug in eine Ausgangsstellung gebracht, damit ein leichtes und schnelles Einführen des Leiterendes, z. B. ohne Verbiegen desselben erfolgen kann.
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Ein kontinuierlich steigender Bedarf für derartige Anschlussvorrichtungen, z. B. in Automatisierungsbereichen, ergibt die Forderung nach verbesserten Anschlussvorrichtungen hinsichtlich geringer Teilezahl, kleiner Bauweise sowie sicherer und einfacher Handhabung.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht daher darin, eine verbesserte Anschlussvorrichtung bereitzustellen.
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Die Aufgabe wird durch eine Anschlussvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
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Die Anschlussvorrichtung ermöglicht eine kleine und stabile Ausführung mit einer geringen Teilezahl mit geringem Bauraum, da ein Federelement in einem Käfig mit einem Federende an einer Betätigungseinrichtung befestigt ist, und das andere Federende mit einem Klemmabschnitt versehen ist. So ist die Anschlussvorrichtung insbesondere in relativ kleinen Abmessungen auch für Leiter in Drahtausführung mit vollem Querschnitt bis zu einem Leiterquerschnitt von 0,75 mm2 geeignet.
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Eine erfindungsgemäße Anschlussvorrichtung weist auf: einen Käfig; ein Federelement mit einem verschwenkbaren Klemmabschnitt; und eine Betätigungseinrichtung zur Verstellung des Klemmabschnitts aus einer gelösten Stellung, in welcher ein zugeordneter Leiter in die Anschlussvorrichtung einführbar oder aus ihr entfernbar ist, in eine Klemmstellung, in welcher der Klemmabschnitt den zugeordneten Leiter zur Herstellung eines elektrischen Anschlusses gegen den Käfig klemmt, wobei das Federelement im Käfig angeordnet und aufgehängt ist, mit einem Federende an der Betätigungseinrichtung befestigt ist, und wobei das andere Federende den Klemmabschnitt aufweist.
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Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass der Klemmabschnitt an dem anderen Ende des Federelementes angeordnet ist und das Federelement durch ein Betätigungselement zur Verschwenkung des Klemmabschnitts veranlasst wird. Somit ist zum Klemmen und Lösen der Anschlussvorrichtung nur eine geringe Verstellkraft notwendig.
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Der Käfig ist mit zwei Seitenwänden und zwei Stirnwänden ausgebildet, wobei Klemmabschnitt gegen eine der zwei Stirnwände in die Klemmstellung verschwenkbar ist. Der Käfig kann auch aus einem Profilmaterial abgelängt werden, was Herstellungskosten einspart.
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Außerdem ist der Käfig bevorzugt dünnwandig, da er im Wesentlichen mit Zugkräften in der Klemmstellung belastet wird. Die eine der zwei Stirnwände, gegen welche der Klemmabschnitt verschwenkbar ist, kann mit einem Kontaktabschnitt zum Anschluss des elektrischen Leiters versehen sein. Dieser Kontaktabschnitt kann dann mit weiterführenden Leitungen leicht verbindbar sein, so dass der Käfig keine zusätzlichen elektrischen Anschlüsse benötigt. Der Käfig kann auch aus einem sehr dünnwandigen Blech befertigt werden, welches zu einem Rohr gebogen wurde und beispielsweise verschweißt worden ist.
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Das Federelement kann mit mehreren Krümmungen versehen sein, welche einerseits eine gerichtete Verschwenkung des Klemmabschnitts und andererseits erforderliche Vorspann- und Klemmkräfte erzeuge. Der Klemmabschnitt kann mit dem Federelement einstückig ausgebildet sein. Er kann auch als separates Bauteil an dem Federelement angebracht sein. Das Federelement kann aus einem oder mehreren Federdrähten bestehen, die miteinander verbunden sein können.
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Die Betätigungseinrichtung ist mit einem Betätigungselement mit einem Druckabschnitt versehen, welches in der Betätigungseinrichtung derart verdrehbar geführt ist, dass durch eine Verdrehung der Druckabschnitt verschiebbar ist. Dadurch ist eine einfache Betätigung mit geringem Kraftaufwand möglich. So kann dass Betätigungselement zum Beispiel eine Schraube sein. Diese Schraube kann ein Regelgewinde oder aber ein spezielles Bewegungsgewinde mit großer Steigung aufweisen, so dass bei geringer Umdrehung ein großer Verstellweg erzielt wird. Es kann auch eine Bajonettführung verwendet werden. Dabei ist es von Vorteil, dass die Betätigungseinrichtung in beiden Endstellungen, nämlich der vollständig gelösten Stellung und der Klemmstellung feststehend verbleibt.
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Der Druckabschnitt der Betätigungseinrichtung kann mit einem Druckeinleitungsabschnitt des Federelementes zusammenwirken, um das Federelement zu veranlassen, den Klemmabschnitt zu verschwenken. Das Federelement kann auch mit einem Umschlagpunkt ausgebildet sein. Dabei ist nur eine geringe Betätigungskraft erforderlich, um das Federelement über diesen Umschlagpunkt zu verstellen. Die Klemmkraft des Klemmabschnitts in der Klemmstellung wird dann durch die Federkraft bewirkt und kann durch die Betätigungseinrichtung in der Klemmstellung verstärkt werden. Wenn nur die Federkraft wirken soll, kann das Betätigungselement einen Anschlag (Bajonettführung) aufweisen, wodurch keine zusätzliche Krafteinwirkung mehr möglich ist.
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Das Betätigungselement und eine Einführungsöffnung für den anzuschließenden Leiter sind auf der gleichen Seite der Anschlussvorrichtung angeordnet, wobei eine Einführungsrichtung im Wesentlichen parallel zu einer Langsachse des Betätigungselementes verläuft. Somit ist eine einfache und leichte Betätigung möglich, da eine Einführungsrichtung eines Leiters im Wesentlichen parallel zu einer Längsachse eines Betätigungselementes auf der gleichen Seite der Anschlussvorrichtung angeordnet ist.
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Eine Anreihklemme weist zumindest eine oben beschriebene Anschlussvorrichtung auf.
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Anhand einer beispielhaften Ausführung wird die Erfindung mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Hierbei zeigen:
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1 eine schematische perspektivische Seitenansicht eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Anschlussvorrichtung;
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2 das Ausführungsbeispiel nach 1 in einer geöffneten Seitenansicht in einer vollständig gelösten Stellung; und
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3 eine schematische perspektivische, geöffnete Seitenansicht des Ausführungsbeispiels nach 2 in einer Klemmstellung; Bauteile mit gleichen Bezugszeichen besitzen gleiche oder ähnliche Funktionen. Zur besseren Orientierung in den Figuren dienen Koordinaten x, y und z.
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1 zeigt eine schematische perspektivische Seitenansicht eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Anschlussvorrichtung 1, und 2 illustriert das Ausführungsbeispiel nach 1 in einer geöffneten Seitenansicht in einer vollständig gelösten Stellung.
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Unter dem Begriff „vollständig gelöste Stellung” ist hier zu verstehen, dass die Anschlussvorrichtung 1 zur Aufnahme eines Leiters 24 oder zur Entnahme eines zuvor in der Anschlussvorrichtung 1 festgeklemmten Leiters 24 betätigt ist. Dieser zuvor festgeklemmte Leiter 24 kann aber auch schon bei einer noch nicht ganz vollständig gelösten Stellung aus der Anschlussvorrichtung 1 herausziehbar sein. Der Leiter 24 ist zum Beispiel ein von einer Isolierung 25 befreites Leiterende eines Kabels 23.
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Die Anschlussvorrichtung 1 weist einen Käfig 2 mit zwei parallelen, gegenüberliegenden Seitenwänden 3 und 3', die über zwei parallele, gegenüberliegende Stirnwände 4, 4' verbunden sind und jeweils in einer x-z-Ebene liegen, auf. Die Stirnwände 4, 4' sind jeweils in einer y-z-Ebene angeordnet. Eine Seitenrichtung der Anschlussvorrichtung 1 verläuft in x-Richtung und eine Querrichtung in y-Richtung. Eine Längsachse eines Betätigungselementes 13 und eine Einführungsrichtung 26 verlaufen in z-Richtung.
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Die Seitenwände 3, 3' und Stirnwände 4, 4' umschließen einen quaderförmigen Innenraum 9. In diesem Beispiel ist der Käfig 2 vorzugsweise aus einem dünnwandigen Material, zum Beispiel Stahlblech, hergestellt. Es kann sich beispielsweise um abgelängtes Rechteckrohr handeln, welches auf der einen Stirnwand 4' längsgeschweißt ist. Die Dünnwandigkeit des Käfigs 2 ermöglicht, dass ein zur Verfügung stehender Klemmraum 22 für einen anzuschließenden Leiter 24 eines Kabels 25 vergrößert ist, d. h. eine optimale Größe hinsichtlich Leiterquerschnitt und Klemmkraft aufweist.
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In dem Käfig 2 ist ein Federelement 15 mit einem daran angebrachten Klemmabschnitt 16 für das Leiterende angeordnet und wird unten noch näher erläutert. Das Federelement 15 weist an einer oben liegenden zweiten Federkrümmung 19 gegenüberliegende zu den Seitenwänden 3, 3' um mindestens das Maß der Dicke der Seitenwand 3, 3' in y-Richtung hervorstehende Halteabschnitte auf, die hier nicht näher gezeigt sind. Diese Halteabschnitte sind in korrespondierenden Ausnehmungen 5, 5' der jeweils zugehörigen Seitenwand 3, 3' aufgenommen. Dadurch ist das Federelement 15 im Käfig in Position gehalten aufgehängt.
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An der linken oberen Ecke der Anschlussvorrichtung 1 ist eine Betätigungseinrichtung 10 angeordnet. Sie umfasst einen Körper 11 und ein Betätigungselement 13, welches hier einen Schraubenkopf mit einem Schlitz zum Ansetzen eines Schraubendrehers aufweist. Dieser Schraubenkopf ist mit einem Schaft 14 verbunden, welcher in dem Körper 11 in nicht näher gezeigter Weise verdrehbar und verschiebbar derart geführt ist, dass durch Verdrehung des Betätigungselementes 13 der Schaft 14 in z-Richtung verstellbar ist. Dazu kann zum Beispiel eine Gewindeführung oder eine Art Bajonettführung vorgesehen sein. Der Körper 11 ist mit einer Halterung 12 in korrespondierenden Fenstern des Käfigs 2 befestigt. Die Funktion der Betätigungseinrichtung 10 wird weiter unten noch näher beschrieben.
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An der Innenseite der dem Körper 11 gegenüberliegenden Stirnwand 4 ist ein Kontaktabschnitt 7 angeordnet, der mit der Stirnwand 4 in nicht näher dargestellter Weise verbunden oder an ihr befestigt ist und sich in z-Richtung erstreckt. Zwischen diesem Kontaktabschnitt 7 und dem Federelement 15 (siehe 2) erstreckt sich ein freier Raum aus, welcher ungefähr im oberen Drittel als Klemmraum 22 bezeichnet wird. An der Oberseite zwischen der dritten Federkrümmung 19 bzw. Ausnehmung 5, 5' und dem Kontaktabschnitt 7 befindet sich eine Einführungsöffnung 6 für die Einführung des Leiters 24 in den Klemmraum 22. Der Kontaktabschnitt 7 besitzt hier zur leichteren Einführung des Leiters 24 eine nach außen weisende Abkantung.
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Das Federelement 15 besteht hier aus zwei parallel zueinander liegenden Federdrähten, die untereinander verbunden sein können und mit einem Federende 16 an der Unterseite des Körpers 11 in einem Federlager 8 befestigt sind. Von dort aus erstreckt sich das Federelement 15 in einem leichten Bogen an der Innenseite der Stirnwand 4' in z-Richtung nach unten, wo es in einem weiteren Bogen in x-Richtung auf die andere Stirnwand 4 weist. Vor der Stirnwand 4 weist das Federelement 15 eine erste Federkrümmung um im Wesentlichen 180° auf und verläuft dann schräg nach oben in einen aus Mitte des Käfigs 2 zur Stirnwand 4' hin verlaufenden, ausgebuchteten Druckeinleitungsabschnitt 18. An diesen Druckeinleitungsabschnitt 18 schließt sich oben die zweite Federkrümmung 19 mit den oben erläuterten Halteabschnitten an. Die zweite Federkrümmung 19 weist einen kleineren Radius als die erste Federkrümmung 17 auf und lenkt das Federelement 15 ebenfalls um im Wesentlichen 180° um. Daran schließt sich eine dritte Federkrümmung 20 mit Ausbuchtung in etwa parallel zum Druckeinleitungsabschnitt 19 hin an und endet in dem Klemmabschnitt 16. Der Klemmabschnitt 16 verbindet die beiden (oder auch mehrere) Federdrähte des Federelementes 15. Der Klemmabschnitt 16 ist in dieser gelösten Stellung von der Stirnwand 4 bzw. dem Kontaktabschnitt 7 beabstandet, wodurch ein Durchführungsraum für den Leiter 24 gebildet ist. Durch die Formung und Auslegung des Federelementes 15 und seine Aufhängung im Käfig 2 sowohl am Federlager 8 als auch in den Ausnehmungen 5, 5', sowie durch die Krümmungen ergibt sich die in 2 gezeigte geöffnete Stellung.
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3 zeigt eine schematische perspektivische, geöffnete Seitenansicht des Ausführungsbeispiels nach 2 in einer Klemmstellung.
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Unter dem Begriff „Klemmstellung” ist eine Fixierung zum Anschluss des Leiters 24 durch Klemmung in der Anschlussvorrichtung 1 zu verstehen.
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In der Klemmstellung befindet sich der anzuschließende Leiter 24 in dem Klemmraum 22, wobei er durch die Federkraft des Federelementes 15 durch dessen Klemmabschnitt 21 gegen den Kontaktabschnitt 7 und somit gegen die Stirnwand 4 des Käfigs 2 gepresst ist.
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Zur Erreichung dieser Klemmstellung des Federelementes 15 wird die Betätigungseinrichtung 10 durch Verdrehen des Betätigungselementes 13 verwendet. Die Verdrehung bewirkt, dass ein Druckabschnitt 14' am unteren Ende des Schaftes 14 in z-Richtung nach unten verstellt oder verschoben wird und mit dem Druckeinleitungsabschnitt 18 des Federelementes 15 derart zusammenwirkt, dass dieser in x-Richtung verschoben wird. Dadurch wird das Federelement 15 um die Halteabschnitte in den feststehenden Ausnehmungen 5, 5' in den Seitenwänden 3, 3' des Käfigs 2 so verschwenkt, dass der Abschnitt des Federelementes 15 mit der dritten Federkrümmung 20 um die y-Achse gegen den Uhrzeigersinn verschwenkt und der Klemmabschnitt 21 auf den in den Klemmraum 22 eingeführten Leiter 24 gepresst wird.
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Zum Lösen der Anschlussvorrichtung 1 wird das Betätigungselement 13 der Betätigungseinrichtung 10 in entgegengesetztem Sinn verdreht, so dass der Schaft 14 mit dem Druckabschnitt 14' in z-Richtung nach oben verstellt wird. Dadurch verschwenkt der Klemmabschnitt 21 im Uhrzeigersinn und gibt den Leiter 24 frei.
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Beim Klemmvorgang wird nur ein kleines Drehmoment benötigt, um die Verstellung des Druckabschnitts 14' zu bewirken. Eine entsprechende Übersetzung kann in der Art der Führung des Schaftes 14 im Körper 11 ausgelegt werden, zum Beispiel Führungskurve für einen Zapfen bei einem Bajonettverschluss.
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Der Kontaktabschnitt 7 kann zur elektrischen Weiterverbindung des Leiters 24 in nicht näher gezeigter Weise mit einer anderen Leitungseinrichtung verbunden sein. Ein Querschnitt des Leiters liegt im Bereich von 0 bis 0,75 mm2.
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Die Längsachse des Leiters 24 und die Längsachse des Betätigungselementes 13 sind im Wesentlichen parallel zueinander angeordnet und verlaufen in z-Richtung. Einführungsöffnung 16 und Betätigungselement 13 sind von der gleichen Seite der Anschlussvorrichtung 1 her erreichbar.
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Die Erfindung ist nicht auf das oben erläuterte Ausführungsbeispiel beschränkt. Im Rahmen der angefügten Ansprüche ist die Erfindung modifizierbar.
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So ist zum Beispiel denkbar, dass das Federelement 15 mit einer Vorspannung ausgebildet und in den Käfig 2 eingesetzt werden kann, wobei es eine Art Umschlagpunkt aufweist, der im Druckeinleitungsabschnitt 18 liegt. Dadurch wird eine Betätigungskraft noch weiter verringert.
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Der Körper 11 mit dem Federlager 8 kann als entfernbares Gegenlager des Federelementes 15 entfernbar sein, um zum Beispiel verschiedene Federstärken in der gleichen Anschlussvorrichtung 1 zu verwenden.
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Der Klemmabschnitt 21 kann sowohl ein an dem Federelement 15 angebrachtes Teil als auch mit dem Federelement 15 einstückig ausgebildet sein.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Anschlussvorrichtung
- 2
- Käfig
- 3, 3'
- Seitenwand
- 4, 4'
- Stirnwand
- 5, 5'
- Ausnehmung
- 6
- Einführungsöffnung
- 7
- Kontaktabschnitt
- 8
- Federlager
- 9
- Innenraum
- 10
- Betätigungseinrichtung
- 11
- Körper
- 12
- Halterung
- 13
- Betätigungselement
- 14
- Schaft
- 14'
- Druckabschnitt
- 15
- Federelement
- 16
- Federende
- 17
- Erste Federkrümmung
- 18
- Druckeinleitungsabschnitt
- 19
- Zweite Federkrümmung
- 20
- Dritte Federkrümmung
- 21
- Klemmabschnitt
- 22
- Klemmraum
- 23
- Kabel
- 24
- Leiter
- 25
- Isolierung
- 26
- Einführungsrichtung
- x, y, z
- Koordinaten
