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Die Erfindung geht aus von einem Kontaktträger mit Aussparungen nach dem Oberbegriff des unabhängigen Anspruchs 1 und von einem System nach dem Oberbegriff des nebengeordneten Anspruch 7.
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Derartige Kontaktträger werden in der Anschluss- und Verbindungstechnik benötigt, um Kontakte in, vorzugsweise Steckverbindern aufzunehmen. Dabei dient der Kontaktträger zur Aufnahme von Kontaktelementen, wie elektrischen, pneumatischen oder optischen Kontakten.
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Der Kontaktträger verfügt über Kavitäten, in welchen die Kontaktelemente aufgenommen und befestigt werden. Die Kavitäten sind dabei meist als Bohrungen ausgelegt, die den Kontaktträger vollständig durchdringen. So kann an einer Seite des Kontaktträgers, der Anschlussseite, ein Leiter mit dem in der Kavität aufgenommenen Kontaktelement leitend verbunden werden.
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Auf der, der Anschlussseite gegenüberliegenden, als Steckseite ausgebildeten Seite ist das in der Kavität aufgenommene Kontaktelement zur Kontaktierung mit einem zweiten Kontaktträger vorgesehen. Der zweite Kontaktträger ist dabei vorzugsweise ebenfalls in einem Steckverbinder aufgenommen, welcher mit dem Steckverbinder des ersten Kontaktträgers verbindbar ist.
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Je nach Ausführung des Steckverbinders und des Kontaktträgers ist es denkbar auch verschiedenartige Kontaktelemente in einem Kontaktträger anzuordnen. So kann die Kontaktierung und Übertragung von beispielsweise Leistungs- und Signalleitungen gleichzeitig realisiert werden.
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In einer besonderen Ausführungsform von Kontaktträgern werden diese als Steckverbindermodule ausgebildet. Mehrere dieser Steckverbindermodule können zusammengefasst in einen Steckverbinder eingesetzt werden. Diese Ausführung ermöglicht es, nicht für jede spezielle Anwendung einen speziellen Kontaktträger für einen Steckverbinder herzustellen, sondern verschiedene Steckverbindermodule mit verschiedenen Kontaktelementen miteinander zu kombinieren.
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Die vorgeschlagene Erfindung bezieht sich insbesondere auf modulare Steckverbinder. Bei modularen Steckverbindern werden einzelne Kontaktträger (Steckverbindermodule) in einen Rahmen, einen sogenannten Steckverbindermodularrahmen eingesetzt und von diesem zusammengehalten. Der Steckverbindermodularrahmen wird mit eingesetzten Steckverbindermodulen in einem Steckverbindergehäuse aufgenommen und bildet so den modularen Steckverbinder.
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Stand der Technik
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Aus der
EP 3 108 546 A1 ist ein Kontaktträger mit mindestens einer Einführungsschräge mit versatzausgleichenden Aussparungen im Steckbereich, welche das Kontaktieren des Kontaktträgers mit einem korrespondierenden Kontaktträger erleichtert, bekannt. Die Erfindung der
EP 3 108 564 A1 bezieht sich auf Verbesserungen im Steckbereich um Fehlsteckungen zweier Kontaktträger, insbesondere ein Aufsetzen der Kontaktträger beim Steckvorgang zu vermeiden
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Aus der
DE 197 07 120 C1 ist ein Halterahmen zur Halterung von Steckverbindermodulen und zum Einbau in Steckverbindergehäuse bzw. zum Anschrauben an Wandflächen bekannt. Dabei sind an den Steckverbindermodulen Halterungsmittel vorgesehen, welche mit in gegenüberliegenden Wandteilen des Halterahmens vorgesehenen Ausnehmungen zusammenwirken. Die im Halterahmen aufgenommen Steckverbindermodule sind zur Kontaktierung mit entsprechenden Steckverbindermodulen in einem Gegensteckverbinder vorgesehen.
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Dabei sind die Kontaktträger (Steckverbindermodule) im Wesentlichen aus einer quadratischen Form gebildet. Diese ermöglicht eine enge Aneinanderreihung mehrerer Module. Derartige Kontaktträger sind auch aus dem nicht-modularen Bereich von Steckverbindern bekannt. Hier wird jeweils ein dementsprechend größerer Kontaktträger in ein Steckverbindergehäuse eingesetzt und dient als Isolierkörper zur Aufnahme und Kontaktierung von Kontaktelementen.
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Nachteilig wirkt sich bei diesen aus dem Stand der Technik bekannten, modularen und nicht-modularen Isolierkörpern für Steckverbinder aus, dass beim Kontaktieren des Steckverbinders mit einem Gegensteckverbinder ein Mindestmaß an Genauigkeit beim Kontaktieren erforderlich ist. Eine fehlerfreie Kontaktierung ist nur möglich, wenn die Ausrichtung von Steckverbinder und Gegensteckerbinder nicht zu groß abweicht.
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Dies ist jedoch gerade dann nicht immer gewährleistet, wenn die Kontaktierung von Steckverbindern nicht manuell, d.h. per Hand durch einen Anwender, sondern automatisch vorgenommen wird. Sehr oft werden Steckverbindungen von Robotern, zusammen mit Maschinenteilen oder anderen Maschinen hergestellt. Wenn beispielsweise bei großen Industrieanlagen ganze Maschinenmodule gewechselt werden, müssen beim Zusammenfügen der Maschinenbauteile die Steckverbinder mit sehr kleinen Toleranzen zueinander ausgerichtet sein.
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Ist dies nicht der Fall kommt es im schlimmsten Fall zur Zerstörung des Steckverbinders, wenn die Isolierkörper nicht richtig ineinander gleiten und stattdessen aufeinander aufsetzen. Ein solcher Fehler kann in einer großen Anlage nur schwer abgefangen werden.
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Umso relevanter wird dieses Problem dann, wenn es sich um modulare Steckverbindersysteme handelt. Da jedes einzelne Steckverbindermodul eine gewisse Toleranz und Spiel aufweist, addieren sich diese Toleranzen. Im schlimmsten Fall ist eine Kontaktierung mehrere modulare Steckverbinder gar nicht ohne menschliches Eingreifen möglich. Speziell treten derartige Fehlsteckungen auf, wenn die Toleranzen von rechteckigen oder quadratischen Kontaktträgern in zwei Raumdimensionen ausgereizt werden.
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Um derartige Probleme zu vermeiden, schlägt die gattungsbildende Druckschrift, die
EP 3 108 546 A1 , vor, die Einführschrägen mit versatzausgleichenden Aussparungen zu versehen.
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Von Seiten der Anwender ist zudem jedoch auch eine Kodierung an den Kontaktträgern gewünscht. Ein Nachteil im Stand der Technik besteht darin, dass leider erneut Probleme analog der oben genannten auftreten, wenn die Kontaktträger Kodierungen aufweisen sollen.
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Aufgabenstellung
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Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen Kontaktträger für Steckverbinder vorzustellen, welcher die Nachteile der aus dem Stand der Technik bekannten Kontaktträger und Steckverbinder eliminiert, oder zumindest minimiert. Dabei soll der Kontaktträger mit dem Kontaktträger eines zweiten Steckverbinders einfach ineinander zusammengeführt werden können. Das Risiko des gegenseitigen Aufsetzens der Kontaktträger aufeinander soll auch bei ungenauer Kontaktierung minimiert werden. Ferner solle ein Fehlstecken vermieden werden. Insbesondere soll auch für kodierte Kontaktträger ein entsprechender Versatzausgleich ermöglichst sein.
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Die Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des unabhängigen Anspruchs 1 und durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 7 gelöst.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Bei dem Kontaktträger handelt es sich um einen im Wesentlichen rechteckigen oder quadratischen Grundkörper. Der Grundkörper ist in einen Haltebereich und einen Steckbereich unterteilt. Eine oder mehrere Kavitäten sich im Kontaktträger so vorgesehen, dass sie den Kontaktträger vollständig durchdringen und bereichsweise im Haltebereich sowie im Steckbereich angeordnet sind.
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Die Kavitäten sind zur Aufnahme von Kontaktelementen vorgesehen, wobei die Kontaktelemente im Haltebereich des Kontaktträgers befestigt und gehalten sind. Bei den Kontaktelementen kann es sich wahlweise um elektrische, pneumatische oder optische Kontaktelemente handeln. Vorzugsweise sind die Kontaktelemente so ausgebildet, dass sie mit dem im Haltebereich angeordneten Teil mit einem anzuschließenden Leiter verbindbar sind. Der angeschlossene Leiter kann im Haltebereich des Kontaktträgers die Kavität verlassen.
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Bei der Verwendung von elektrischen Kontaktelementen ist zweckmäßig den Kontaktträger aus einem isolierenden Material herzustellen um eine elektrische Isolierung der Kontaktelemente zueinander sicherzustellen.
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Im Steckbereich ist mindestens eine Einführschräge mit mindestens einer versatzausgleichenden Aussparung, entsprechend der
EP 3 108 546 A1 , deren Offenbarungsgehalt in dieser Anmeldung aufgenommen ist, ausgebildet.
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Der Haltebereich des Kontaktträgers verfügt an seiner Außenseite zweckmäßig über Mittel welche zur Befestigung des Kontaktträgers in einem Steckverbinder geeignet sind. Die Mittel können als Befestigungsflansch ausgebildet sein, um den Kontaktträger mit Schrauben oder ähnlichen Hilfsmitteln in einem Steckverbindergehäuse zu befestigen.
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Eine weitere Ausführungsform liegt im Bereich der modularen Steckverbinder durch Vorsehung von Anformungen am Kontaktträger mittels welcher der Kontaktträger formschlüssig in z.B. einem Halterahmen (Steckverbindermodularrahmen) aufgenommen werden kann.
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Der Steckbereich des Kontaktträgers weist zumindest vier Seitenflächen auf, welche sich vom Haltebereich weg erstrecken und von einer, die Steckseite abschließende Deckfläche abgeschlossen werden. In der Deckfläche sind Öffnungen der Kavitäten vorgesehen, welche sich durch den Kontaktträger erstrecken. Die Öffnungen verfügen über Mittel, durch die der Zugang und die Kontaktierung der Kontaktelemente in den Kavitäten gewährleistet ist.
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Der Haltebereich des Steckverbinders weist mindestens eine Anformung als Kodierung an mindestens einer der vier Seitenfläche auf. Durch diese (mindestens eine) Anformung wird ein Fehlstecken vermieden. Dadurch wird bei der automatisierten Bestückung in den, in der Industrie eingesetzten Andocksystemen eine Fehlsteckung vermieden.
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Die Kodierung ist idealerweise in einer bevorzugten Ausgestaltung als Kodierrippe im Haltebereich des Kontaktträgers ausgebildet. Durch diese Anformungen ist eine Kodierung des Kontaktträgers bei gleichzeitiger Gewährleistung des Versatzausgleichs gegeben. Durch die Kodierung lassen sich Fehlsteckungen und damit auch Sicherheitsrisiken verhindern.
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In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung weist die Anformung eine geometrische Form, bevorzugt eine polyedrische Form, auf. Die Ausgestaltung der Anformung als geometrische Form vereinfacht den Produktionsprozess des Kontaktträgers und dient damit gleichzeitig der Kostenreduktion. Die Form der Anformung kann in Form eines Polyeders oder eines Prismas ausgestaltet sein. Die eckige Form der Anformung ermöglicht ein möglichst exaktes Zusammenfügen zweier Kontaktträger. Auch eine runde Form der Anformung ist als Kodierung und für den Versatzausgleich denkbar. Ferner kann die Anformung in Form einer Rastnase, folglich mit einer geringen Höhe parallel zur Seitenfläche, oder wie eine Führungsschiene ausgestaltet sein. Auch Kombinationen verschiedener Formen ist bei der Verwendung mehrerer Anformungen möglich.
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Vorteilhafter Weise weist die Anformung mindestens eine Fase mit einem Winkel zwischen 20° und 70°, bevorzugt zwischen 35° und 55°, insbesondere von 45°, auf. Die Fase dient ebenso wie die Anformung an sich der Gewährleistung des Versatzausgleichs und der Erleichterung des Steckens des Kontaktträgers. Bevorzugt ist mindestens eine Fase, idealerweise umlaufend, an der Anformung in Richtung des Steckbereichs eines weiteren Kontaktträgers ausgerichtet. An dieser Position ist es für eine automatische Bestückung von Vorteil, wenn ein geringer Spielraum für das Zusammenstecken zur Verfügung steht. Die Verwendung einer Fase ist nur für geometrische Formen mit Ecken bzw. Kanten sinnvoll.
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Eine bevorzugte Ausgestaltung sieht vor, dass die Anformung einen ersten Abstand x zwischen 0,01mm und 10cm, bevorzugt zwischen 0,02mm und 1cm, insbesondere zwischen 0,05mm und 0,5cm, von der mindestens einen Kavität aufweist. Dieser erste Abstand x ist notwendig um die erforderlichen Luft- und Kriechstrecken, welche im Stand der Technik bekannt sind, einzuhalten. Diese Strecken, also der Abstand x, richten sich nach der Größe des Kontaktträgers und der Anzahl der Kavitäten.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung weist die Anformung einen zweiten Abstand y, mit y größer gleich Null, von einer Kante des Haltebereichs auf. Dieser zweite Abstand y ermöglicht eine nacheilende Justierung mit einer Einführschräge eines weiteren Kontaktträgers. Ferner ist der zweite Abstand y so gewählt, dass er einerseits eine voreilende Kodierung gegenüber dem Kontaktelement und andererseits einen Ausgleich des Versatzes ermöglicht, bevor das elektrische Kontaktelement, welches in der mindestens einen Kavität aufgenommen ist, mit einem elektrischen Kontaktelement eines weiteren Kontaktträgers kontaktiert. Der zweite Abstand y ist daher so angeordnet, dass er einen in der Kavität aufgenommenes elektrisches Kontaktelement überragt. Der zweite Abstand y beträgt zwischen 0 und 10cm, bevorzugt zwischen 0,001mm und 1cm, insbesondere zwischen 0,01mm und 0,5cm. Diese Werte in Simulationen sowie bei Versuchen und in der Praxis als besonders vorteilhaft ergeben. Dadurch ist gewährleistet, dass einerseits die Anformung beim Einführen in eine entsprechende Ausnehmung eines anderen Kontaktträgers, insbesondere eines Isolierkörpers des Gegensteckverbinders, nicht verkantet.
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Die Erfindung betrifft weiterhin ein System aus zwei Kontaktträgern, wobei einer der Kontaktträger im Haltebereich mindestens eine Anformung an mindestens einer Seitenfläche aufweist und der andere Kontaktträger im Steckbereich mindestens eine der negativen Form der Anformung entsprechende Aussparung aufweist. Durch diese Ausgestaltung ist die Steckkompatibilität zwischen den beiden Kontaktträgern gewährleistet. Weiterhin ist, wie im Folgenden erläutert, auch für diese kodierte Anordnung der gewünschte Versatzausgleich gewährleistet:
Werden die beiden Kontaktträger mit einem Versatz aneinander herangeführt, der kleiner ist als ein vorgegebener Toleranzbereich, dann ergeben sich folgende Verfahrensschritte in der genannten Reihenfolge:
- A. Heranführen des Kontakträgers an den weiteren Kontaktträger;
- B. Ausgleich des Versatzes durch die Einführschrägen unter Zusammenwirken mit den besagten Aussparungen;
- C. Einführen der mindestens einen Anformung des Kontaktträgers in die Ausnehmung des weiteren Kontaktträgers des Gegensteckers zur Kodierung;
- D. Verbinden der Kontakte des Steckers und des Gegensteckers
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Dabei kann auch die Anformung in Punkt C. den Versatz durch ihre Form ausgleichen, z.B. indem sie gegenüber der Kante des Haltebereichs den besagten zweiten Abstand y aufweist. Dadurch kann in Punkt B. ein Versatzausgleich zunächst unbeeinflusst von der Kodierung stattfinden.
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Alternativ kann die Anformung auch im Steckbereich des einen Kontaktträgers und die Aussparung im Haltebereich des anderen Kontaktträgers angeordnet sein.
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Um die Steckkompatibilität, sowie die Kodierung und den Versatzausgleich zu gewährleisten ist es vorteilhaft, dass die Aussparung im Bereich der Seitenfläche des einen Kontaktträgers, gegenüberliegend der Anformung des anderen Kontaktträgers, angeordnet ist. So sind nur zwei Kontaktträger mit der gleichen Anzahl an Kavitäten und der gleichen Kodierung zusammenfügbar.
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Ausführungsbeispiel
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im Folgenden näher erläutert. Es zeigen:
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1 eine perspektivische Darstellung eines erfindungsgemäßen Kontaktträgers
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2 einen Ausschnitt der 1
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Die Figur enthält 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.
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Die 1 zeigt eine perspektivische Darstellung eines erfindungsgemäßen Kontaktträgers 1. Der Kontaktträger 1 weist ein quaderförmiges Gehäuse aus einem isolierenden Material auf. Das Gehäuse weist einen Haltebereich 3 und einen gegenüberliegenden Steckbereich 2 auf. Der Haltebereich 3 wird durch vier Seitenflächen 7 begrenzt, welche rechtwinkelig zueinander angeordnet sind.
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Der Kontaktträger 1, wie er in der 1 dargestellt ist, weist zudem noch vier Rastnasen auf, von denen nur zwei aufgrund der Perspektive zu erkennen sind. Die Rastnasen sind am Haltebereich 3 angeformt und dienen der sicheren Aufnahme des Kontaktträgers 1 in einen Steckverbindermodularrahmen, welcher hier nicht gezeigt ist. Rastnasen können an dem Kontaktträger 1 angeformt sein, aber auch eine Ausgestaltung ohne Rastnasen ist denkbar. Die vier Rastnasen sind daher nur eine beispielhafte Darstellung und die Anzahl der Rastnasen, wenn welche am Kontaktträger 1 angeordnet sind, ist beliebig.
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Die 2 zeigt einen Ausschnitt der perspektivischen Darstellung eines erfindungsgemäßen Kontaktträgers 1 aus der 1. In der 2 wurde der Kontaktträger 1 nur im Haltebereich 3 dargestellt, um die Darstellung der Anformung 8 eindeutiger zu gestalten. In dieser Perspektive ist die hohle Ausgestaltung des Haltebereichs 3 zu erkennen. Diese Ausgestaltung ermöglicht, dass die mindestens eine Kavität 4 im Haltebereich 3 angeordnet ist.
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Dieser Kontaktträger 1, wie er in der 2 dargestellt ist, weist zwanzig Kavitäten 4 auf von denen nur fünf aufgrund der perspektivischen Darstellung zu sehen sind. Die Kavitäten 4 sind so ausgestaltet, dass sie elektrische Kontaktelemente aufnehmen können, in Form von Stift- oder Buchsenkontakten. Jede andere Anzahl n an Kavitäten 4 ist möglich sofern n eine natürliche, ganzzahlige Zahl größer Null ist.
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An einer Seitenfläche 7 ist in der 2 eine erfindungsgemäße Anformung 8 angeordnet. Die Anformung 8 ist als geometrischer Körper, genauer als Prisma mit einer rechteckigen Grundfläche und einer Seitenfläche entsprechend einem gleichschenkeligen Trapez. Die Anformung 8 erstreckt sich bereichsweise entlang der Seitenfläche 7 parallel zur Steckrichtung des Kontaktträgers 1. Sie ist so an der Seitenfläche 7 positioniert, dass die Anformung 8 einen anderen Kontaktträger 1 voreilend lenkt, bevor die jeweils aufgenommenen Kontaktelemente miteinander kontaktieren.
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Um den Versatzausgleich zu gewährleisten und gleichzeitig ein Zusammenstecken zweier Kontaktträger zu erleichtern weist die Anformung 8 in Richtung des anderen Kontaktträger, also im Bereich der Trapezform, eine umlaufende Fase 9 von 45° auf. Durch die Fase 9 kann die Anformung 8 leichter in die entsprechende Aussparung des zweiten Kontaktträgers eintauchen.
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Zwischen der Fase 9, beziehungsweise dem Ende der Anformung, welches in Richtung des anderen Kontaktträgers weist, und der Kante des Haltebereichs 3 ist der zweite Abstand y angeordnet, welcher größer gleich Null ist. In diesem Ausführungsbeispiel, wie in der 2 dargestellt, beträgt der zweite Abstand y 2mm. Die Größe von y richtet sich nach der Position der Anformung im Gehäuse des Kontaktträgers 1 und der Länge der in den Kavitäten 4 aufgenommenen Kontaktelemente.
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Die Anformung 8 ist mit einem ersten Abstand x zwischen 0,01mm und 10cm zur Kavität 4 angeordnet. Dieser erste Abstand x ist bedingt durch die Einhaltung der vorgeschriebenen Luft- und Kriechstrecken. Der erste Abstand x ist abhängig von der Anzahl der Kavitäten 4, der Anzahl der Anformungen 8 und der Größe des Kontaktträgers 1. Die Anzahl, der Anformung 8 des Kontaktträgers 1 kann 1, 2, 3, 4, ... oder jede andere natürliche Zahl > 1 betragen. Die Anordnung und Ausgestaltung der Anformungen kann von der vorgenannten Form abweichen, sofern sie durch ihre Form einerseits in der Lage ist, die richtige Orientierung der beiden Kontaktträger zueinander den Kontakten vorauseilend zu gewährleisten und andererseits in der Lage ist, beim Zusammenstecken der beiden Kontaktträger einen Versatz in einem vorgegebenen Toleranzbereich auszugleichen.
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Auch wenn in der Figur verschiedene Aspekte oder Merkmale der Erfindung jeweils in Kombination gezeigt sind, ist für den Fachmann – soweit nicht anders angegeben – ersichtlich, dass die dargestellten und diskutierten Kombinationen nicht die einzig möglichen sind. Insbesondere können einander entsprechende Einheiten oder Merkmalskomplexe aus unterschiedlichen Ausführungsbeispielen miteinander ausgetauscht werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Kontaktträger
- 2
- Steckbereich
- 3
- Haltebereich
- 4
- Kavität
- 7
- Seitenfläche
- 8
- Anformung
- 9
- Fase
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 3108546 A1 [0008, 0015, 0023]
- EP 3108564 A1 [0008]
- DE 19707120 C1 [0009]
