EP2208259B1 - Stecker und steckverbindung für roboter - Google Patents

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EP2208259B1
EP2208259B1 EP08800480.9A EP08800480A EP2208259B1 EP 2208259 B1 EP2208259 B1 EP 2208259B1 EP 08800480 A EP08800480 A EP 08800480A EP 2208259 B1 EP2208259 B1 EP 2208259B1
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EP
European Patent Office
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plug
connection
electrically conductive
module
elements
Prior art date
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EP08800480.9A
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English (en)
French (fr)
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EP2208259A1 (de
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Rico Jehmlich
Manfred Müller
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Staeubli Electrical Connectors AG
Original Assignee
Staeubli Electrical Connectors AG
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Filing date
Publication date
Application filed by Staeubli Electrical Connectors AG filed Critical Staeubli Electrical Connectors AG
Publication of EP2208259A1 publication Critical patent/EP2208259A1/de
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    • H01R13/631—Additional means for facilitating engagement or disengagement of coupling parts, e.g. aligning or guiding means, levers, gas pressure electrical locking indicators, manufacturing tolerances for engagement only
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    • H01R13/658—High frequency shielding arrangements, e.g. against EMI [Electro-Magnetic Interference] or EMP [Electro-Magnetic Pulse]
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    • Y10T29/49208—Contact or terminal manufacturing by assembling plural parts

Definitions

  • the present invention relates to a plug or a plug connection, in particular for a tool changing system for connecting a tool to a robot hand, according to the features of the preamble of claim 1 or 15.
  • Plug connections for connecting a tool to a robot or to a hand of a robot arm are known from the prior art.
  • Such robots are used for example by the automotive industry in manufacturing plants.
  • Such robots include a robotic arm whose front end remote from the base is referred to as a robotic hand.
  • the robot hand serves to receive a tool change system.
  • the tool changing system comprises at least two elements, namely a supply side, which is firmly connected to the robot hand and therefore can also be referred to as the robot side, and a pickup side, which is firmly connected to the tool side with the tool.
  • the tool change element includes mechanical coupling means or modules for mechanically receiving the tool and powering coupling means for energizing the tool.
  • the energy-supplying coupling agent can, for example, a plug connection be, which is connected via an automatic mating process. Through this connector, the tool is powered by peripheral devices with control signals and electrical power.
  • the mechanical and electrical requirements of the connectors are extremely high and complex.
  • the invention has for its object to provide a plug connection, which overcomes the disadvantages of the prior art.
  • it is an object to reduce the enveloping circle around the coupling point.
  • individual connection channels of the entire connector in the simplest possible way to be replaced.
  • the connector should be designed such that it is robust to mechanical influences and loads.
  • a socket-side plug or a pin-side plug in particular for a tool change system for electrically connecting a tool to a robot hand, comprises a plug housing for attachment to a robot arm or to a tool.
  • the plug housing comprises at least one contact chamber and at least one receiving chamber, which is arranged substantially above the contact chamber.
  • a connection module with electrically conductive elements for connection to at least one first peripheral device, in particular a cable can be arranged.
  • a reconnectssmodul with electrically conductive elements for connection to a second peripheral device, in particular a complementary plug, can be arranged.
  • the electrically conductive elements of the connection module can be connected to the electrically conductive elements of the Verschleissmoduls.
  • the individual wear modules and connection modules can be replaced separately. As a result, defects can be corrected quickly and efficiently.
  • the electrically conductive elements in the wear module of the plug are preferably electrically conductive socket elements.
  • the electrically conductive elements in the wear module of the plug are preferably electrically conductive pin elements.
  • the two Verschleissmodule can connect to each other.
  • the socket element is connected to the connection element assigned to it and the pin element is connected to the connection element assigned to it. This results in a sandwich-like construction, which in each case per connector, so per socket side and per connector side, the connection element and the Verschleisselement comprises.
  • the receiving chambers or the at least one receiving chamber is arranged according to the invention in a separate from the connector housing ausgestaltetem frame member.
  • the frame member is connectable to the connector housing.
  • the electrically conductive elements preferably have in the connection module a first side for connection to a peripheral device and a second side for connection to the electrically conductive elements of the wear module.
  • the first peripheral device is, for example, a cable which is connected to a signal generator, a power unit, etc.
  • connection modules and the Verschleissmodule are preferably made of an elastic and / or electrically insulating material.
  • the connection modules and the wear modules can be inserted into the corresponding chambers without tools.
  • position errors or angular errors of the plug can be compensated when establishing a contact.
  • several electrical connections with different potentials can be guided through the corresponding module.
  • connection modules and the Verschleissmodule on through openings, which serve to receive the electrically conductive elements.
  • connection module The electrically conductive elements in the connection module are preferably connectable to the electrically conductive elements in the wear module via a plug connection. This allows the Verschleissmodule be separated in a particularly simple manner from the connection modules.
  • connection modules for the socket side and the pin side of the plug are formed substantially identical. In other words, that only a single connection module must be provided, which is then used in the connector of the female side and in the connector of the pin side.
  • the hole pattern of the openings in the connection module is identical to the hole pattern of the openings in the corresponding Verschleissmodul.
  • the contact chamber comprises guide elements for guiding the connection module and / or latching elements for latching the connection module.
  • the connection modules can be inserted and latched into the contact chamber in a particularly simple manner.
  • the receiving chamber comprises locking elements for locking the Verschleissmoduls.
  • the insertion direction of the connection modules in the connector housing is preferably angled, in particular perpendicular, to the insertion direction of the Verschleissmodule in the frame element.
  • connection module and contact chamber and / or wear module and receiving chamber there is lateral play between connection module and contact chamber and / or wear module and receiving chamber, the lateral clearance preferably being between 0.25 mm and 0.5 mm per side.
  • lateral clearance preferably being between 0.25 mm and 0.5 mm per side.
  • the first peripheral device is a cable which can be led out of the plug via an opening and / or a channel.
  • a plug connection is to be created, which allows the simultaneous transmission of control signals and electrical power to drive electric actuators.
  • the surfaces of the contact chambers are provided with an electrically conductive coating, wherein the coatings of the individual contact chambers are galvanically separated from each other and / or interconnected.
  • the electrically conductive coating is a metallic coating. The electrically conductive coating serves to shield the contact chamber, wherein crosstalk between the arranged in the individual chambers modules can be prevented.
  • the shielding of a cable from the female side is connectable to an electrically conductive element
  • the shielding of a cable from the male side is connectable to an electrically conductive element, so that the shield can be guided via the electrically conductive elements from the male side to the female side.
  • connection modules are equipped with electrically conductive elements, which are connected to a first peripheral device, in particular a cable, and the Verschleissmodule be equipped with electrically conductive elements, and that subsequently the connection modules are arranged in the contact chambers and the Verschleissmodule in the receiving chambers.
  • the method comprises the arrangement of the Verschleissmodule in the receiving chambers in the frame member and subsequently the connection of the frame members with the corresponding connector housing.
  • the connectors according to the invention can be connected to one another in a particularly efficient manner.
  • a connector according to the invention is specified, in particular for producing an electrical contact between a robot hand and a tool, which plug connection comprises a socket-side plug and a pin-side plug according to the aforementioned invention.
  • FIG. 1a shows a perspective view of the pin side S of a connector according to the invention
  • the FIG. 1b shows a perspective view of the female side B of a connector according to the invention
  • the pin side S is understood to be the side of a plug in which electrically conductive contact pieces are designed as plugs which protrude beyond a plane. Colloquially, the pen page is also referred to as "male” or “male”.
  • the bushing side B is understood to be the side of a plug in which the electrically conductive contact elements are designed as a bush and are essentially completely surrounded by insulating material. Colloquially becomes the female side also called “female” or "female”.
  • the plug of the pin side S can enter into an electrically conductive composite with the plug of the socket side B via a mechanical connection.
  • the plug according to the invention of the pin side S and of the plug according to the invention of the socket side B provide an electrically conductive plug connection.
  • the connector housing 1 of the female side B is formed substantially identical to the connector housing 1 of the pin side S.
  • the connector housing 1 comprises at least one contact chamber 10 and the frame member 5, 6 comprises at least one receiving chamber 50, 60.
  • the frame member 5, 6 can be connected to the connector housing 1, wherein the at least one receiving chamber 50, 60 substantially above the at least one contact chamber 10, 20 lies. In other words, this superimposition can also be described as being aligned.
  • the connector housing 1 and the frame element 5, 6 are preferably made of a plastic. For the production, an injection molding method is preferably used. Other methods are also conceivable.
  • the plug according to the invention comprises a plug-in module 3, which serves to produce an electrically conductive contact between the pin side S and the socket side B.
  • the plug-in modules are designed for different applications.
  • the plug-in module 3 essentially comprises a connection module 30 and a wear module 31, 32.
  • the connection module 30 is received by the plug housing 1 and the wear module 31, 32 is received by the frame element 5, 6.
  • the connection module 30 of the pin side S is formed substantially identical to the connection module 30 of the female side B.
  • the wear module 31 of the pin side S is preferably not identical to the wear module 32 of the socket side B formed.
  • the connection module 30 and the Verschleissmodule 31, 32 are formed of an electrically non-conductive material, preferably of a rubber-like plastic, such as an elastomer.
  • the connection module 30 is made of a softer plastic than the Verschleissmodule 31, 32nd
  • connection module 30 and the wear modules 31, 32 comprise openings 303, 313, 323 for receiving electrically conductive elements 7.
  • the openings 303, 313, 323 are spaced apart from each other, which is why the electrically conductive elements 7, which are located in adjacent openings 303, 313, 323, are electrically isolated from each other. Furthermore, the openings 303, 313, 323 completely penetrate the corresponding module 30, 31, 32. Accordingly, an electrical signal (eg control signal) or a phase (electrical power) can be transmitted per opening 303, 313, 323. This means that a multiplicity of electrical signals or phases can be transmitted per plug module 3.
  • the connection modules 30 and the Verschleissmodule 31, 32 have in the direction of the openings 303, 313, 323 has a substantially identical outer shape. In particular, the openings 303 of the connection modules 30 run collinearly to the openings 313, 323 of the Verschleissmodule.
  • the plug-in module 3 can be designed, for example, as a data module for transmitting control data or as a servo module for transmitting electrical power.
  • the data module may have 23 individual pins and transmit signals in the range of 250V / 16A. Greater or smaller voltages / currents are also conceivable.
  • the servo module can, for example, 3 to 4 pins for the transmission of max. 690V / 32A plus 2 pins for shielding.
  • a ProfiNet module with shielding e.g. Called Cat5e, which serves for the transmission of bus signals.
  • both the connection module 30 and the wear module 31, 32 each comprise one signal / phase via an electrically conductive element 7 each.
  • the electrically conductive elements 7 of the two modules can be mechanically connected to one another via a plug connection, so that an electrically conductive contact between the electrically conductive elements 7 arranged in the connection module 30 and the electrically conductive elements 7 arranged in the wear module 31, 32 can be produced.
  • the electrically conductive elements 7 arranged in the connection module 30 can be connected to at least one first peripheral device, for example a solder connection or crimp connection to the cable or cable harness.
  • a first peripheral device is understood to mean, for example, a power regulator, a signal generator, a computer, a tool or a similar device, which is arranged on the robot side or on the tool side.
  • second peripheral device is understood in this case the complementary plug. That is, in this case, when two connectors are connected to each other, that the wear module 31 of the connector side S is placed opposite to the wear module 32 of the female side B and face each other flat in the contacted state.
  • the wear elements 31, 32 differ in that the wear elements 31 of the pin side S have a smaller height than the wear elements 32 of the socket side B.
  • FIG. 2 shows an exploded perspective view of the pin side S, wherein the electrically conductive elements are designed as pins, according to FIG. 1a , All described with the aid of this drawing features can be applied analogously to the female side B, wherein the electrically conductive elements of the female side B are formed as a socket.
  • the connector housing 1 shown in this embodiment comprises three contact chambers 10, which are adjacent to each other in a row. Furthermore, the plug housing comprises a further contact chamber 10 ', which is arranged behind this row.
  • the contact chambers 10, 10 ' serve to receive the connection modules 30, 30' of the plug module 3.
  • a channel 15 arranged below the contact chambers 10, 10 ' is used to lead out a cable connected to the connection module 30, 30'. Due to the arrangement of the contact chamber, the enveloping circle of the plug can be reduced.
  • the contact chambers can be flexibly equipped with different plug-in modules for different applications.
  • connection modules 30 lying in a row can be pushed along the direction of the arrow E into the corresponding contact chamber 10 in the connector housing 1.
  • the contact chambers 10 are bounded by side walls 103.
  • the side walls 103 which define the contact chamber 10 on the left and the right side viewed from the insertion direction E, are equipped with guide elements 100, for example ribs.
  • the connection modules 30 are guided via these guide elements 100 in the contact chamber 10.
  • the connection module 30 comprises guide recesses 302, such as a groove or a shoulder, which are provided complementary to the guide elements 100 in the contact chamber 10, so that the guide elements 100 of the contact chamber 10 can engage or engage in the guide recesses 302.
  • the contact chambers 10 comprise latching elements 101, which serve for latching the connection module 30 in the contact chamber 10.
  • the connection modules 30 recesses 301 in which the locking element 101 can engage with a latching projectionseinrastend as soon as the connection module 30 is in the end position. Due to the design of the locking elements 101, these can be actuated by means of a tool (screwdriver) or by hand, so that the connection module 30 is released again and can be removed from the contact chamber 10.
  • the frame element 5, 6 must be separated from the connector housing 1 in advance, so that access to the locking elements through the opening 16 is created.
  • the individual elements, in particular the connection elements connected with cables, together with the cable can be exchanged in a simple manner.
  • the arrow K symbolizes the connection of a cable, which connects the electrically conductive elements of the connection module 30 with a first peripheral device. That is, the cable can be prefabricated with the connection module 30 and then introduced in a simple manner through the opening 13 and with the aid of the guide elements 100 in the contact chamber 10. The cable is then in the channel 15 and is guided via the opening 13 of the connector housing.
  • This prefabrication is an advantage because, for example, in case of a cable break or a fault in a cable, the connection module 30 can be replaced quickly with the cable. As a result, the downtime of a manufacturing plant in the event of a cable failure can be minimized, there is no valuable time for the connection of a new cable to the connection module 30 is lost.
  • the plug can be repaired in an efficient manner, since the defective parts (for example connection module or wear module) are simply replaced and no costly soldering work has to be carried out on the plug.
  • the cable K is connected to the electrically conductive elements which are arranged in the connection module 30 via an electrically conductive connection, which is known to the person skilled in the art. In particular, for example, a solder or a Crimpthetic can be used.
  • connection module can for example be connected to the cable in a laboratory or in a workshop. Thus, only the connection module 30 must be inserted into the connector in the production line. The connection of the cable, for example, by a soldering process in the production line is eliminated.
  • the opening 13 of the plug housing can be closed, for example, with a lid, wherein the cable can be guided through openings in the lid of the connector housing 1.
  • connection module 30 ' is inserted perpendicular to the insertion direction E, that is from above, into the contact chamber 10.
  • the connection module 30 'can also be pre-assembled with a cable.
  • the cable, which is connected to the connection module 30 ', can be guided out of the connector housing 1 via the opening 14.
  • the connection module 30 'can also be inserted along the insertion direction E through the contact chamber 10 arranged in front of the contact chamber 10'. The cable is guided over the channel 15 from the connector housing 1.
  • the contact chamber 10 ' also includes guide elements 100, in which case the side walls 103 of the contact chamber 10' can also be referred to as guide elements, and latching elements 101.
  • guide elements 100 in which case the side walls 103 of the contact chamber 10' can also be referred to as guide elements, and latching elements 101.
  • all the connecting elements 30 and 30 ' are designed substantially identical.
  • the slot can be changed quickly and quickly. For example, it is conceivable to replace the connection module 30 ', which does not lie in said row, with a connection module 30 located in said row, and vice versa.
  • the FIG. 2 shows the frame member 5 of the pin side S.
  • the frame member 5 of the pin side S can also be exchanged with the frame member 6 of the socket side B, since the connector housing 1 with the connection modules 30 is designed substantially analog for the pin side S and for the socket side B.
  • the frame element 5 comprises a carrier element 51 and a plurality of receiving chambers 50, which penetrate the carrier element 51.
  • the support member 51 is used essentially for fastening the frame member 5 on the connector housing 1.
  • the receiving chambers 50 are used to hold the Verschleissmodule 31, which are inserted along the insertion direction F in the contact chamber 50.
  • the receiving chambers 50 are essentially bounded by a side wall 52a, b.
  • the side wall 52a, b comprises an upper side wall portion 52a, which extends from the support member 51 upwards (if connected to the connector housing 1 away from the connector housing 1 away), and a lower side wall portion 52b which extends from the support member 51 downwards (toward connector housing 1) extends.
  • the lower side wall portion 52b is in the mounted state with the opening 16 in the connector housing 1 in engagement.
  • the receiving chambers 50 further comprise locking elements 53, which are designed as in the receiving chamber 50 preferably as circumferential ribs.
  • the Verschleissmodule 31 preferably include circumferential recesses 310, which may also be referred to as grooves. Like in the FIG. 2 can be detected, the Verschleissmodule 31 are inserted from above into the receiving chambers 50 and then latched by means of the locking elements 53 and circumferential recesses 310 severrastend. Due to the elasticity of the Verschleissmodule 31, these can be introduced and locked with little effort in the receiving chamber 50.
  • the Verschleissmodule be provided with the electrically conductive elements 7 prior to insertion into the receiving chamber 50.
  • the frame member 6 for receiving the Verschleissmodule 32 of the female side B is formed substantially identical, wherein the reference numerals begin with the numbers 6.
  • FIG. 3 shows the inventive plug from above, and serves to illustrate the position of the cuts in the FIGS. 4a, 4b . 4c and 4d shown sectional views.
  • FIG. 4a shows a sectional view of the plug along the section line 4a-4a of FIG. 3 ,
  • the plug of the pin side S is connected to the plug of the socket side B.
  • the sectional view illustrates the arrangement of the plug-in modules 3 with the connection modules 30 and the Verschleissmodulen 31,32.
  • the electrically conductive elements are not shown in this illustration, this is on the FIG. 4b directed.
  • FIG. 4 a it can be seen that the connection modules 30 in the contact chamber 10 are guided by the guides 11. Further, a channel 15 is shown, through which the cable can leave the connector body 1 to be connected to a peripheral device. The connection modules 30 are accordingly received by the contact chamber 10 of the connector housing 1.
  • connection modules 30 and the Verschleissmodule 31 are formed in the present embodiment is substantially cuboid.
  • openings 303, 313, 323 extend through this parallelepiped-shaped body, wherein the openings 303, 313, 323 serve to receive the electrically conductive elements 7 (later referred to as pin elements 70, socket elements 71 and connection elements 72).
  • the openings 303, 313, 323 recesses (grooves, grooves) and the pin members 70, the female members 71 and the connecting elements 72 to the recesses complementary projections (grooves, grooves), which are in engagement with the recesses.
  • the recesses may also be arranged on the pin elements 70, the socket elements 71 and the connection elements 72 and the elevations in the openings 303, 313, 323.
  • the frame element 5 comprises the wear modules 31 for the pin side S.
  • the frame elements 5, 6 receive the wear modules 31, 32.
  • the wear modules 32 for the female side B are arranged in the frame member 6.
  • This sectional view shows well that the connector housing 1, with the contact chambers 10 and the connection modules 30 of the female side B and the connector side S are configured substantially identical. Accordingly, the configuration of the wear modules 31 for the pin side S and the wear modules 32 for the socket side 32, as well as the two frame elements 5 and 6, is essentially different between the plug side S and the socket side B.
  • the frame member 5, 6 in the region of the lower side wall 52 may comprise a circumferential groove 56 which may receive a seal 8 (e.g., an O-ring).
  • the seal 8 seals the frame element 5.6 in this area relative to the connector housing 1 and at the same time ensures good centering.
  • the FIG. 4b serves essentially to explain the electrically conductive contact between the pin side S and the female side B.
  • the arranged in the Verschleisselement 31 of the pin side S electrically conductive element is referred to herein as an electrically conductive pin member 70.
  • the arranged in Verschleissmodul 31 electrically conductive element is referred to herein as an electrically conductive socket member 71.
  • the electrically conductive elements arranged in the two connection modules 30 are referred to as electrically conductive connection elements 72.
  • the connecting element 72 is designed substantially cylindrical and has on the cylindrical surface latching elements 720, with which the connecting element 72 can engage in complementary elements in the corresponding opening in the connection module 30.
  • On the wear module 31, 32 side facing the connection element comprises 72 a cylindrical opening 721, also referred to as a blind hole, for receiving a pin or pin of the pin member 70 and the sleeve member 71, which is opposite to the connecting elements 73 in the Verschleissmodul 31, 32 is arranged.
  • cylindrical parts of the pin element 70 and of the socket element 71 project into the blind hole 721.
  • the connection element 72 comprises a connection point 722, to which the strands of a cable can be connected as described above.
  • connection element 72 it is also conceivable not to form the connecting element 72 with a cylindrical opening 721, but with a cylindrical pin.
  • the pin elements 70 and the socket elements 71 would then be configured in the corresponding section with a blind hole. This means that the structure of the connection between the connection element 72 and the pin element 70 or the connection element 72 and the socket element 71 can also be reversed.
  • the pin member 70 is also configured substantially cylindrical and also has locking elements 700, with which the pin member 70 can engage in complementary elements in the opening of the Verschleissmoduls 31.
  • the pin member 70 has a length which is greater than the height of the Verschleissiatas 31, that is, in the locked state, the pin member 70 protrudes on both sides of the Verschleissmodul 31.
  • the pin element 70 is designed with a cylindrically configured contact section 701.
  • the contact portion 701 projects into the cylindrical opening 721 of the connection element 72.
  • an electrical contact between the connection element 72 and the pin element 70 is provided.
  • the pin element 70 On the side facing the bushing side B, the pin element 70 has a likewise cylindrical contact section 702.
  • the contact portion 702 is for electrically conductive connection with the female member 71.
  • the female member 71 is formed in the region which is engaged with the connecting member 72, substantially identical to the pin member 70.
  • the socket element 71 comprises a cylindrical opening 710 (eg a blind hole) which serves to receive the contact section 702 of the pin element 70.
  • the female member 71 configured such that it does not protrude from the wear module 31 against the pin side S out.
  • connection elements 72 are electrically conductively connected to the corresponding socket elements 71 or pin elements 70.
  • socket elements 71 of the socket side B are electrically conductively connected to the pin elements 70 of the pin side S.
  • connection direction of the plug of the female side B with the plug of the pin side S takes place along the direction F, which is preferably angled, in particular perpendicular, to the insertion direction E of the connection modules 30.
  • the connection direction is substantially parallel to the insertion direction of the frame element 5, 6 in the connector housing 1.
  • the configuration of the pin elements 70, the socket elements 71, and the connecting elements 72 allows a particularly flexible and easy hand handling when replacing one of the elements. Due to the fact that the Verschleissmodule 31 with the frame members 5, 6 can be separated from the connector housing 1, can also be spoken of a sandwich-like construction here.
  • connection modules 30 are equipped with the connecting elements 72, which are then connected to a peripheral device.
  • the respective Verschleissmodule 31, 32 equipped with the pin elements 70 and the female elements 71.
  • the connection modules 30 are inserted into the corresponding contact chamber 10 along the direction of insertion E.
  • the Verschleissmodule 31, 32 are inserted into their corresponding receiving chamber 50, 60 in the frame member 5, 6 and locked.
  • the frame members 5, 6 along the connecting direction F with the connector housing 1, wherein at the same time an electrically conductive contact between the connection elements 72 and the pin elements 70 or between the connection elements 72 and the socket elements 71 is produced.
  • the frame members 5, 6 can be additionally connected to the connector housing 1 with fastening means. In particular with a screw connection. Alternatively, a snap connection can also be provided.
  • FIGs 4c and 4d show a section through the inventive plug along the cutting lines 4c-4c and 4d-4d.
  • the Figure 4c shows the pen page and the FIG. 4d shows the female side B.
  • the electrically conductive connection elements are not shown in this illustration.
  • the openings in the connection modules 30, the Verschleissmodulen 31, 32 different recesses 312, 322 for receiving the locking elements of the electrically conductive contact elements 7, 70, 71, 72 include.
  • These recesses 312, 322 were previously described as complementary to the locking elements elements.
  • FIG. 5 shows in a view of the assembled connector with the pin side S and the female side B.
  • both the connector of the pin side S and the connector of the female side B include an equal number of connector modules 3.
  • a connector housing can also be formed only with a connector module. The structure of these connectors is substantially identical to the structures already set forth above.
  • FIG. 6 shows a perspective view of the pin side S of a plug with only one connector module 3.
  • the structure of this plug is substantially analogous to the above-mentioned embodiments, which is why at this point only briefly to this embodiment will be received.
  • the connector housing 2 comprises a contact chamber 20, which serves to receive the connection element 30.
  • the contact chamber 20 is, as already described above, equipped with guide elements 200 and latching elements 201.
  • the contact chamber 20 is bounded by side walls 202.
  • the connection element 30 can likewise be inserted along an insertion direction E into the contact chamber 20.
  • the frame element 9 is likewise identical to the frame elements 5, 6 already described above. It comprises here a receiving chamber 90, which serves to receive a Verschleissmodul 31, 32.
  • the cable guide, and the other features are configured analogously to the embodiments described above. Furthermore, a coating described below may also be provided.
  • FIG. 8 is the combination of a plug housing with a plug module (pin side S) and a plug housing with four connector modules (socket side B), of which three is in a row and one outside this row, includes.
  • a plug can be provided which comprises a plurality of, in particular three, in a row lying contact chambers.
  • Other arrangements of the contact chambers are also conceivable.
  • a configuration is conceivable which comprises three contact chambers lying next to each other in a first row and two contact chambers lying in a second row, the second row being arranged behind the first row.
  • the surface of the contact chambers 10, 10 ', 20 is coated with a metallic coating.
  • the receiving chambers 50, 60 on the inside 501 and / or on the outside 502 may be coated with a metallic coating.
  • the metallic coating acts as a shield and can thus prevent crosstalk between the individual connector modules 3.
  • a first plug-in module for example, transmit control signals for a motor or another actuator, and a directly adjacent module can transmit electrical power to the actuator.
  • a metallic coating is preferably a coating made of aluminum oxide, copper, copper / chrome.
  • the shielding effect can be further improved. Furthermore, it is conceivable that these two surfaces contact each other electrically.
  • a plug-in module 3 can be screened successfully and efficiently by a further plug-in module 3.
  • the coating is arranged such that the coating of the contact chamber 10 with the coating of the receiving chamber 50, 60 is electrically connected.
  • parts of the opening 16 or the entire surface of the opening 16 may be provided with a coating.
  • the coatings of adjacent contact chambers are electrically connected.
  • it is also conceivable that the individual coatings of the contact chambers are galvanically isolated.
  • the shield can for example be connected to a connection element 72 and guided via the corresponding plug module via the pin elements 70 and the socket elements 71 from the socket side B to the plug side S.
  • the shielding of the cable on the socket side B has the same voltage potential as the shielding of the cable on the pin side S.
  • the shield of the cable can also be connected to the galvanic coating of the contact chamber 10. For example, it is conceivable to connect the shield of the cable by means of a screw or a solder joint with the surface coating by contact chamber 10.
  • each of the modules is slidable by 0.25 mm to 0.5 mm in each lateral axis.
  • the lateral axes are best in the FIG. 3 seen.
  • the lateral axis is understood to mean the X-axis and the perpendicular Y-axis. This means in other words that each of the connection modules 30, and the Verschleissmodule 31, 32 can move by a maximum of 0.5 mm from one end position to another end position, so for example from -X to + X.
  • the pin members 70, bushing members, and terminal members 72 in the relevant areas may include angled chamfers or chamfers that facilitate assembly of the members.
  • a contact chamber 10 which is not used for the production of an electrical contact, are also sealed with a closure body.

Landscapes

  • Connector Housings Or Holding Contact Members (AREA)
  • Details Of Connecting Devices For Male And Female Coupling (AREA)

Description

    Technisches Gebiet der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung betrifft einen Stecker bzw. eine Steckverbindung, insbesondere für ein Werkzeugwechselsystem zur Verbindung eines Werkzeuges mit einer Roboterhand, gemäss den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 bzw. 15.
    • Stand der Technik
  • Aus dem Stand der Technik sind Steckverbindungen zur Verbindung eines Werkzeuges mit einem Roboter oder Hand eines Roboterarmes bekannt. Solche Roboter werden beispielsweise durch die Automobilindustrie in Fertigungsanlagen eingesetzt. Typischerweise umfassen solche Roboter einen Roboterarm, dessen vorderes von der Basis abgewandtes Ende als Roboterhand bezeichnet wird. Die Roboterhand dient der Aufnahme eines Werkzeugwechselsystems. Üblicherweise umfasst das Werkzeugwechselsystem wenigstens zwei Elemente, nämlich eine Versorgungsseite, welche fest mit der Roboterhand verbunden ist und daher auch als roboterseitig bezeichnet werden kann, und eine Abnehmerseite, welche auf der Werkzeugseite fest mit dem Werkzeug verbunden ist. Das Werkzeugwechselelement umfasst mechanische Kupplungsmittel oder Module, um das Werkzeug mechanisch aufzunehmen, und energieversorgende Kupplungsmittel, um das Werkzeug mit Energie zu versorgen.
  • Die energieversorgenden Kupplungsmittel können beispielsweise eine Steckverbindung sein, welche über einen automatischen Steckvorgang verbunden wird. Über diese Steckverbindung wird das Werkzeug von peripheren Vorrichtungen mit Steuersignalen und elektrischer Leistung versorgt. Die mechanischen und elektrischen Anforderungen an die Steckverbindungen sind äusserst hoch und komplex.
  • Da ein Roboter an einem Fliessband typischerweise mehrere Operationen hintereinander ausführt, kann dies einen oder mehrere Werkzeugwechsel erforderlich machen. Die Anzahl der Werkzeugwechsel bildet somit eine Vorgabe an die Steckverbindung. Über die gesamte Lebensdauer eines Werkzeuges resp. eines Roboters wird eine grosse Anzahl Steckzyklen, welche typischerweise im Bereich von einer Million liegt, ausgeführt.
  • Ein weiteres Problem ist das Übersprechen (Crosstalk) zwischen einzelnen elektrischen Verbindungen. Insbesondere sind die Steuersignale auf solches Übersprechen äusserst empfindlich. Bei Steckverbindungen des Standes der Technik sind die Stecker zur Leistungsübertragung deshalb stets räumlich weit getrennt von den Steckern zur Signalübertragung angeordnet. Dadurch ist der Hüllkreis des Steckers um das Werkzeugwechselelement äusserst gross. Dieses Problem verschärft sich zusätzlich, wenn zum Beispiel mehrere verschiedene Werkzeuge angekuppelt werden sollen. Die Bewegungsfreiheit des Roboters wird somit eingeschränkt.
  • Weiter wird auf das Dokument EP 0 655 804 A2 verwiesen, welches die Merkmale des Oberbegriffs von Anspruch 1 zeigt.
    • Darstellung der Erfindung
  • Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung eine Aufgabe zugrunde, eine Steckerverbindung anzugeben, welche die Nachteile des Standes der Technik überwindet. Insbesondere stellt sich eine Aufgabe, den Hüllkreis um die Kupplungsstelle zu verkleinern. Zudem sollen einzelne Verbindungskanäle der gesamten Steckverbindung in möglichst einfacher Art und Weise ausgetauscht werden können. Ferner soll die Steckverbindung derart ausgestaltet sein, dass diese gegenüber mechanischen Einflüssen und Belastungen robust ist.
  • Diese Aufgabe löst ein Stecker gemäss den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1. mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
  • Demgemäss umfasst ein buchsenseitiger Stecker oder ein stiftseitiger Stecker, insbesondere für ein Werkzeugwechselsystem zur elektrischen Verbindung eines Werkzeuges mit einer Roboterhand, ein Steckergehäuse zur Befestigung an einem Roboterarm oder an einem Werkzeug. Das Steckergehäuse umfasst mindestens eine Kontaktkammer und mindestens eine Aufnahmekammer, welche im wesentlichen über der Kontaktkammer angeordnet ist. In der mindestens einen Kontaktkammer ist ein Anschlussmodul mit elektrisch leitenden Elementen zur Verbindung an wenigstens eine erste periphere Vorrichtung, insbesondere ein Kabel, anordbar. In der mindestens einen Aufnahmekammer ist ein Verschleissmodul mit elektrisch leitenden Elementen zur Verbindung mit einer zweiten peripheren Vorrichtung, insbesondere ein komplementärer Stecker, anordbar. Die elektrisch leitenden Elemente des Anschlussmoduls sind mit den elektrisch leitenden Elementen des Verschleissmoduls verbindbar.
  • Die einzelnen Verschleissmodule und Anschlussmodule können separat ausgetauscht werden. Dadurch können Defekte schnell und effizient behoben werden.
  • Vorzugsweise sind bei einem buchsenseitigen Stecker die elektrisch leitenden Elemente im Verschleissmodul des Steckers elektrisch leitende Buchsenelemente.
  • Vorzugsweise sind bei einem stiftseitiger Stecker die elektrisch leitenden Elemente im Verschleissmodul des Steckers elektrisch leitende Stiftelemente.
  • Über die Buchsenelemente und die Stiftelemente lassen sich die beiden Verschleissmodule miteinander verbinden. Das Buchsenelement ist mit dem ihm zugeordneten Anschlusselement und das Stiftelement ist mit dem ihm zugeordneten Anschlusselement verbunden. Dadurch resultiert eine sandwichartige Bauweise, welche jeweils pro Stecker, also pro Buchsenseite und pro Steckerseite, das Anschlusselement und das Verschleisselement umfasst.
  • Die Aufnahmekammern sind bzw. die mindestens eine Aufnahmekammer ist gemäß der Erfindung in einem vom Steckergehäuse getrennt ausgestaltetem Rahmenelement angeordnet. Das Rahmenelement ist mit dem Steckergehäuse verbindbar.
  • Aufgrund der Anordnung der Verschleisselemente im Rahmenelement können alle Verschleisselemente in einem Arbeitsschritt vom Steckergehäuse getrennt werden. Dies ist wiederum bei Reparaturen sehr hilfreich, da diese schnell ausgeführt werden können.
  • Die elektrisch leitenden Elemente weisen vorzugsweise im Anschlussmodul eine erste Seite zur Verbindung mit einer peripheren Vorrichtung und eine zweite Seite zur Verbindung mit den elektrisch leitenden Elemente des Verschleissmoduls auf. Die erste periphere Vorrichtung ist beispielsweise ein Kabel, welches mit einem Signalgeber, einem Leistungsteil etc. verbunden ist.
  • Die Anschlussmodule und die Verschleissmodule sind vorzugsweise aus einem elastischen und/oder elektrisch isolierenden Material. Dadurch können die Anschlussmodule und die Verschleissmodule ohne Werkzeug in die entsprechenden Kammern eingesetzt werden. Zudem können Lagefehler oder Winkelfehler der Stecker beim Herstellen eines Kontaktes kompensiert werden. Ferner können mehrere elektrische Verbindungen mit unterschiedlichen Potentialen durch das entsprechende Modul geführt werden.
  • Vorzugsweise weisen die Anschlussmodule und die Verschleissmodule durchgehende Öffnungen auf, welche zur Aufnahme der elektrisch leitenden Elemente dienen.
  • Die elektrisch leitenden Elemente im Anschlussmodul sind vorzugsweise mit den elektrisch leitenden Elemente im Verschleissmodul über eine Steckverbindung verbindbar. Dadurch können die Verschleissmodule in besonders einfacher Art und Weise von den Anschlussmodulen getrennt werden.
  • Vorzugsweise sind die Anschlussmodule für die Buchsenseite und die Stiftseite des Steckers im wesentlichen identisch ausgebildet. Das heisst mit anderen Worten, dass nur ein einziges Anschlussmodul bereitgestellt werden muss, welches dann im Stecker der Buchsenseite und im Stecker der Stiftseite verwendbar ist.
  • Vorzugsweise ist das Lochbild der Öffnungen im Anschlussmodul identisch zum Lochbild der Öffnungen im entsprechenden Verschleissmodul.
  • Vorzugsweise umfasst die Kontaktkammer Führungselemente zur Führung des Anschlussmoduls und/oder Rastelemente zur Verrastung des Anschlussmoduls. Dadurch lassen sich die Anschlussmodule in besonders einfacher Art und Weise in die Kontaktkammer einführen und einrasten. Vorzugsweise sind die Rastelemente selbstverrastend.
  • Vorzugsweise umfasst die Aufnahmekammer Rastelemente zur Verrastung des Verschleissmoduls.
  • Die Einschubrichtung der Anschlussmodule in das Steckergehäuse ist vorzugsweise winklig, insbesondere senkrecht, zur Einschubrichtung der Verschleissmodule in das Rahmenelement.
  • Vorzugsweise ist zwischen Anschlussmodul und Kontaktkammer und/oder Verschleissmodul und Aufnahmenkammer seitliches Spiel vorhanden, wobei das seitliche Spiel bevorzugt zwischen 0.25 mm und 0.5 mm pro Seite ist. Dadurch können Winkelfehler oder Lagefehler bei der Verbindung des Steckers mit einem anderen Stecker kompensiert werden.
  • Vorzugsweise ist die erste periphere Vorrichtung ein Kabel, welches über eine Öffnung und/oder einem Kanal aus dem Stecker herausführbar ist.
  • Ferner soll eine Steckerverbindung geschaffen werden, welche die gleichzeitige Übertragung von Steuersignalen und von elektrischer Leistung zum Antrieb von elektrischen Aktuatoren ermöglicht.
  • Vorzugsweise sind die Oberflächen der Kontaktkammern mit einer elektrisch leitenden Beschichtung versehen, wobei die Beschichtungen der einzelnen Kontaktkammern galvanisch voneinander getrennt sind und/oder miteinander verbunden sind. Besonders bevorzugt ist die elektrisch leitende Beschichtung eine metallische Beschichtung. Die elektrisch leitende Beschichtung dient der Abschirmung der Kontaktkammer, wobei Crosstalk zwischen den in den einzelnen Kammern angeordneten Modulen verhindert werden kann.
  • Vorzugsweise ist die Abschirmung eines Kabels von der Buchsenseite mit einem elektrisch leitenden Element verbindbar und die Abschirmung eines Kabels von der Stiftseite ist mit einem elektrisch leitenden Element verbindbar, so dass die Abschirmung über die elektrisch leitenden Elemente von der Stiftseite zur Buchsenseite geführt werden kann.
  • Ein Verfahren zum Zusammenbau eines Steckers gemäss den vorhergehenden Ansprüchen, ist dadurch gekennzeichnet, dass vorgängig die Anschlussmodule mit elektrisch leitenden Elementen ausgestattet werden, welche mit einer ersten peripheren Vorrichtung, insbesondere einem Kabel, verbunden sind, und die Verschleissmodule mit elektrisch leitenden Elementen ausgestattet werden, und dass nachfolgend die Anschlussmodule in den Kontaktkammern und die Verschleissmodule in den Aufnahmekammern angeordnet werden.
  • Ferner umfasst das Verfahren die Anordnung der Verschleissmodule in den Aufnahmekammern im Rahmenelement und nachfolgend die Verbindung der Rahmenelemente mit dem entsprechenden Steckergehäuse.
  • Mit dem erfindungsgemässen Verfahren lassen sich die erfindungsgemässen Stecker in einer besonders effizienten Art und Weise miteinander verbinden.
  • Ferner wird eine erfindungsgemässe Steckverbindung angegeben, insbesondere zur Herstellung eines elektrischen Kontaktes zwischen einer Roboterhand und einen Werkzeug, welche Steckverbindung einen buchsenseitigen Stecker und einen stiftseitigen Stecker gemäß der vorgenannten Erfindung umfasst.
  • Weitere vorteilhafte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
    • Kurze Beschreibung der Zeichnung
  • Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung beispielhaft näher beschrieben. Es zeigen:
    • Fig. 1a
    eine perspektivische Ansicht der Stiftseite eines erfindungsgemässen Steckers;
    Fig. 1b
    eine perspektivische Ansicht der Buchsenseite eines erfindungsgemässen Steckers;
    Fig. 2
    eine perspektivische Explosionsdarstellung der Stiftseite gemäss Fig. 1a;
    Fig. 3
    eine Draufsicht auf eine Stiftseite oder Buchsenseite eines Steckers gemäss der vorliegenden Erfindung;
    Fig. 4a
    eine Schnittdarstellung entlang der Schnittlinie 4a-4a der Figur 3, wobei die Stiftseite mit der Buchsenseite im Eingriff ist;
    Fig. 4b
    eine Schnittdarstellung entlang der Schnittlinie 4b-4b der Figur 3, wobei die Stiftseite mit der Buchsenseite im Eingriff ist;
    Fig. 4c
    eine Schnittdarstellung entlang der Schnittlinie 4c-4c der Figur 3, wobei die hier die Stiftseite gezeigt wird;
    Fig. 4d
    eine Schnittdarstellung entlang der Schnittlinie 4d-4d der Figur 3 wobei hier die Buchsenseite gezeigt wird;
    Fig. 5
    eine Seitenansicht des zusammengebauten Steckers gemäss der vorliegenden Erfindung;
    Fig. 6
    eine perspektivische Ansicht eines Steckers mit einem Verbindungsmodul;
    Fig. 7
    eine perspektivische Explosionsdarstellung der Figur 6;
    Fig. 8
    eine perspektivische Ansicht der Kombination eines Steckers mit einem Verbindungsmodul und eines Steckers mit vier Verbindungsmodulen.
    Beschreibung von beispielhaften Ausführungsbeispielen
  • Mit Bezug zu den Zeichnungen werden mögliche Ausführungsbeispiele beschrieben. Die Zeichnungen und die Beschreibung zeigen bevorzugte Ausführungsbeispiele und sollten nicht ausgelegt werden, um die Erfindung einzuschränken, welche durch die Ansprüche definiert ist.
  • Die Figur 1a zeigt eine perspektivische Ansicht der Stiftseite S eines erfindungsgemässen Steckers und die Figur 1b zeigt eine perspektivische Ansicht der Buchsenseite B eines erfindungsgemässen Steckers. Als Stiftseite S wird die Seite eines Steckers verstanden, bei welchem elektrisch leitende Kontaktstücke als Stecker ausgebildet sind, welche über eine Ebene hervorstehen. Umgangssprachlich wird die Stiftseite auch als "male" oder "Männchen" bezeichnet. Unter der Buchsenseite B wird die Seite eines Stecker verstanden, bei welchem die elektrisch leitenden Kontaktelemente als Buchse ausgebildet sind und im wesentlichen vollständig durch isolierendes Material umgeben sind. Umgangssprachlich wird die Buchsenseite auch als "female" oder "Weibchen" bezeichnet. Der Stecker der Stiftseite S kann mit dem Stecker der Buchsenseite B über eine mechanische Verbindung einen elektrisch leitenden Verbund eingehen. Mit anderen Worten stellen der erfindungsgemässe Stecker der Stiftseite S und der der erfindungsgemässe Stecker der Buchsenseite B eine elektrisch leitende Steckverbindung bereit.
  • Sowohl der Stecker der Stiftseite S, als auch der Stecker der Buchsenseite B, umfassen je ein einstückiges Steckergehäuse 1 und ein Rahmenelement 5, 6. Das Steckergehäuse 1 der Buchsenseite B ist im wesentlichen identisch zum Steckergehäuse 1 der Stiftseite S ausgebildet. Das Steckergehäuse 1 umfasst mindestens eine Kontaktkammer 10 und das Rahmenelement 5, 6 umfasst mindestens eine Aufnahmekammer 50, 60. Das Rahmenelement 5, 6 kann mit dem Steckergehäuse 1 verbunden werden, wobei die mindestens eine Aufnahmekammer 50, 60 im wesentlichen über der mindestens einen Kontaktkammer 10, 20 liegt. Dieses Übereinanderliegen kann mit anderen Worten auch als fluchtend bezeichnet werden. Das Steckergehäuse 1 und das Rahmenelement 5, 6 sind vorzugsweise aus einen Kunststoff. Zur Herstellung wird vorzugsweise ein Spritzgussverfahren verwendet. Andere Verfahren sind ebenfalls denkbar.
  • Ferner umfasst der erfindungsgemässe Stecker ein Steckermodul 3, welches zur Herstellung eines elektrisch leitenden Kontaktes zwischen der Stiftseite S und der Buchsenseite B dient. Die Steckermodule sind für unterschiedliche Applikationen vorgesehen. Das Steckermodul 3 umfasst im wesentlichen ein Anschlussmodul 30 und ein Verschleissmodul 31, 32. Das Anschlussmodul 30 wird durch das Steckergehäuse 1 und das Verschleissmodul 31, 32 wird durch das Rahmenelement 5, 6 aufgenommen. Das Anschlussmodul 30 der Stiftseite S ist im wesentlichen identisch zum Anschlussmodul 30 der Buchsenseite B ausgebildet. Das Verschleissmodul 31 der Stiftseite S ist vorzugsweise nicht identisch zum Verschleissmodul 32 der Buchsenseite B ausgebildet. Das Anschlussmodul 30 und die Verschleissmodule 31, 32 sind aus einem elektrisch nicht leitenden Material ausgebildet, vorzugsweise aus einen gummiartigen Kunststoff, wie einem Elastomer. Vorzugsweise ist das Anschlussmodul 30 aus einem weicheren Kunststoff als die Verschleissmodule 31, 32.
  • Das Anschlussmodul 30 und die Verschleissmodule 31, 32 umfassen Öffnungen 303, 313, 323 zur Aufnahme von elektrisch leitenden Elementen 7. Die Öffnungen 303, 313, 323 sind beabstandet zueinander angeordnet, weshalb die elektrisch leitenden Elemente 7, welche sich in benachbarten Öffnungen 303, 313, 323 befinden, elektrisch voneinander isoliert sind. Ferner durchdringen die Öffnungen 303, 313, 323 das entsprechende Modul 30, 31, 32 vollständig. Pro Öffnung 303, 313, 323 lässt sich demnach ein elektrisches Signal (z.B. Steuersignal) oder eine Phase (elektrische Leistung) übertragen. Das heisst, dass sich pro Steckermodul 3 eine Vielzahl von elektrischen Signalen oder Phasen übertragen lässt. Die Anschlussmodule 30 und die Verschleissmodule 31, 32 weisen in Richtung der Öffnungen 303, 313, 323 eine im wesentlichen identische Aussenform auf. Insbesondere verlaufen die Öffnungen 303 der Anschlussmodule 30 kollinear zu den Öffnungen 313, 323 der Verschleissmodule.
  • Das Steckermodul 3 kann beispielsweise als Datenmodul zur Übertragung von Steuerdaten oder als Servomodul zur Übertragung von elektrischer Leistung ausgestaltet werden. Das Datenmodul kann beispielsweise 23 einzelne Pins aufweisen und Signale im Bereich von 250V/16A übertragen. Grössere oder kleinere Spannungen/Ströme sind auch denkbar. Das Servomodul kann beispielsweise 3 bis 4 Pins zur Übertragung von max. 690 V / 32 A aufweisen plus 2 Pins zur Durchführung der Abschirmung. Als drittes Beispiel wird hier noch ein ProfiNet-Modul mit Schirmung z.B. Cat5e genannt, welches zur Übertragung von Bussignalen dient.
  • Zur Herstellung des elektrisch leitenden Kontaktes umfasst sowohl das Anschlussmodul 30 als auch das Verschleissmodul 31, 32 jeweils pro Signal/Phase über jeweils ein elektrisch leitendes Element 7. Die elektrisch leitenden Elemente 7 der beiden Module lassen sich über eine Steckverbindung mechanisch miteinander verbinden, so dass ein elektrisch leitender Kontakt zwischen den im Anschlussmodul 30 angeordneten elektrisch leitenden Elemente 7 und den im Verschleissmodul 31, 32 angeordneten elektrisch leitenden Elemente 7 hergestellt werden kann. Die im Anschlussmodul 30 angeordneten elektrischen leitenden Elemente 7 sind an wenigstens eine erste periphere Vorrichtung verbindbar, z.B. Löt- oder Crimpverbindung zu Kabel oder Kabelbaum. Unter einer ersten peripheren Vorrichtung wird beispielsweise ein Leistungsregler, ein Signalgeber, ein Computer, ein Werkzeug oder eine ähnliche Vorrichtung verstanden, welche roboterseitig oder werkzeugseitig angeordnet ist. Die elektrisch leitenden Elemente 7, welche im Verschleissmodul 31, 32 angeordnet sind, dienen zur Verbindung mit einer zweiten peripheren Vorrichtung. Als zweite periphere Vorrichtung wird in diesem Fall der komplementäre Stecker verstanden. Das heisst in diesem Fall, wenn zwei Stecker miteinander verbunden werden, dass das Verschleissmodul 31 der Steckerseite S gegenüber dem Verschleissmodul 32 der Buchsenseite B platziert ist und miteinander im kontaktierten Zustand flächig gegenüber liegen.
  • In den beiden Ausführungsbeispielen gemäss Figuren 1a und b unterscheiden sich die Verschleisselemente 31, 32 dadurch, dass die Verschleisselemente 31 der Stiftseite S eine kleinere Höhe aufweisen als die Verschleisselemente 32 der Buchsenseite B.
  • Die Figur 2 zeigt eine perspektivische Explosionsdarstellung der Stiftseite S, bei welcher die elektrisch leitenden Elemente als Stifte ausgebildet sind, gemäss Figur 1a. Alle mit Hilfe dieser Zeichnung beschriebenen Merkmale können analog auch auf die Buchsenseite B angewandt werden, wobei die elektrisch leitenden Elemente der Buchsenseite B als Buchse ausgebildet sind. Das in diesem Ausführungsbeispiel gezeigt Steckergehäuse 1 umfasst drei Kontaktkammern 10, welche in einer Reihe nebeneinander liegen. Ferner umfasst das Steckergehäuse eine weitere Kontaktkammer 10', welche hinter dieser Reihe angeordnet ist. Die Kontaktkammern 10, 10' dienen der Aufnahme der Anschlussmodule 30, 30' des Steckermoduls 3. Ein unterhalb der Kontaktkammern 10,10' angeordneter Kanal 15 dient der Herausführung eines am Anschlussmodul 30, 30' angeschlossenen Kabels. Aufgrund der Anordnung der Kontaktkammer kann der Hüllkreis des Steckers verkleinert werden. Zudem können die Kontaktkammern flexibel mit verschiedenen Steckermodulen für unterschiedliche Applikationen bestückt werden.
  • Die drei in einer Reihe liegenden Anschlussmodule 30 können entlang der Pfeilrichtung E in die entsprechende Kontaktkammer 10 im Steckergehäuse 1 eingeschoben werden. Die Kontaktkammern 10 werden durch Seitenwände 103 begrenzt. Die Seitenwände 103, welche die Kontaktkammer 10 auf der linken und der rechten Seite von der Einschubrichtung E her gesehen begrenzen, sind mit Führungselementen 100, beispielsweise Rippen, ausgestattet. Die Anschlussmodule 30 werden über diese Führungselemente 100 in der Kontaktkammer 10 geführt. Hierzu umfasst das Anschlussmodul 30 Führungsausnehmungen 302, wie beispielsweise eine Nut oder ein Absatz, welche komplementär zu den Führungselementen 100 in der Kontaktkammer 10 ausgestattet sind, so dass die Führungselemente 100 der Kontaktkammer 10 in die Führungsausnehmungen 302 eingreifen oder angreifen können.
  • Ferner umfassen die Kontaktkammern 10 Rastelemente 101, welche zur Verrastung des Anschlussmoduls 30 in der Kontaktkammer 10 dienen. Hierzu weisen die Anschlussmodule 30 Ausnehmungen 301 auf, in welche das Rastelement 101 mit einem Rastvorsprung selbsteinrastend eingreifen kann, sobald sich das Anschlussmodul 30 in der Endposition befindet. Aufgrund der Ausgestaltung der Rastelemente 101 können diese mittels einem Werkzeug (Schraubendreher) oder Hand betätigt werden, so dass das Anschlussmodul 30 wieder freigegeben wird und aus der Kontaktkammer 10 entfernt werden kann. Hierzu muss vorgängig das Rahmenelement 5, 6 vom Steckergehäuse 1 getrennt werden, so dass Zugang zu den Rastelementen durch die Öffnung 16 geschaffen wird. Somit können die einzelnen Elemente, insbesondere die mit Kabeln verbunden Anschlusselemente mitsamt dem Kabel in einfacher Art und Weise ausgetauscht werden.
  • Der Pfeil K symbolisiert den Anschluss eines Kabels, welches die elektrisch leitenden Elemente des Anschlussmoduls 30 mit einer ersten peripheren Vorrichtung verbindet. Das heisst, das Kabel kann mit dem Anschlussmodul 30 vorkonfektioniert werden und dann in einfacher Art und Weise durch die Öffnung 13 und mit Hilfe der Führungselemente 100 in die Kontaktkammer 10 eingeführt werden. Das Kabel liegt dann im Kanal 15 und wird über die Öffnung 13 aus dem Steckergehäuse geführt. Diese Vorkonfektionierung ist ein Vorteil, denn beispielsweise bei einem Kabelbruch oder bei einem Fehler in einem Kabel kann das Anschlussmodul 30 mit dem Kabel schnell ausgewechselt werden. Dadurch kann die Stillstandszeit einer Fertigungsanlage im Falle eines Kabeldefektes minimiert werden, es geht keine wertvolle Zeit für das Anschliessen eines neuen Kabels an das Anschlussmodul 30 verloren. Der Stecker kann in einer effizienten Art und Weise repariert werden, da einfach die defekten Teile (beispielsweise Anschlussmodul oder Verschleissmodul) ersetzt werden und keine aufwendigen Lötarbeiten am Stecker durchgeführt werden müssen. Das Kabel K wird mit den elektrisch leitenden Elementen, welche im Anschlussmodul 30 angeordnet sind, über eine elektrisch leitende Verbindung, welche dem Fachmann bekannt ist, verbunden. Insbesondere kann beispielsweise eine Löt- oder eine Crimpverbindung eingesetzt werden.
  • Die Vorkonfektionierung ist ein grosser Vorteil, da diese unabhängig vom Stecker erfolgen kann. Das Anschlussmodul kann beispielsweise in einem Labor oder in einer Werkstatt an das Kabel angeschlossen werden. Somit muss in der Fertigungsstrasse nur noch das Anschlussmodul 30 in den Stecker eingeschoben werden. Das Anschliessen des Kabels beispielsweise durch einen Lötvorgang in der Fertigungsstrasse entfällt.
  • Die Öffnung 13 des Steckergehäuses kann beispielsweise mit einem Deckel verschlossen werden, wobei die Kabel über Öffnungen im Deckel aus dem Steckergehäuse 1 geführt werden können.
  • Das Anschlussmodul 30' wird senkrecht zur Einschubrichtung E, das heisst von oben, in die Kontaktkammer 10 eingesetzt. Das Anschlussmodul 30' kann ebenfalls schon mit einem Kabel vorkonfektioniert sein. Das Kabel, welches mit dem Anschlussmodul 30' verbunden ist, kann über die Öffnung 14 aus dem Steckergehäuse 1 geführt werden. Hierzu weist das Kabel an dem Ende, welches nicht mit dem Anschlussmodul 30' verbunden ist, noch keinen Stecker oder ähnliches auf. Alternativ kann das Anschlussmodul 30' auch entlang der Einschubrichtung E durch die vor der Kontaktkammer 10' angeordnete Kontaktkammer 10 eingeschoben werden. Dabei wird das Kabel über den Kanal 15 aus dem Steckergehäuse 1 geführt. Die Kontaktkammer 10' umfasst ebenfalls Führungselemente 100, wobei hier die Seitenwände 103 der Kontaktkammer 10' ebenfalls als Führungselemente bezeichnet werden können, und Rastelemente 101. Wie von der Figur 2 entnommen werden kann, sind alle Anschusselemente 30 und 30' im wesentlichen identisch ausgestaltet. Somit kann der Steckplatz in rascher und schneller Art und Weise geändert werden. Beispielsweise ist es denkbar, das Anschlussmodul 30', welches nicht in der besagten Reihe liegt, mit einem in der besagten Reihe liegenden Anschlussmodul 30 auszutauschen und umgekehrt.
  • Die Figur 2 zeigt das Rahmenelement 5 der Stiftseite S. Das Rahmenelement 5 der Stiftseite S kann aber auch mit dem Rahmenelement 6 der Buchsenseite B ausgetauscht werden, da das Steckergehäuse 1 mit den Anschlussmodulen 30 im wesentlichen für die Stiftseite S und für die Buchsenseite B analog ausgestaltet ist. Das Rahmenelement 5 umfasst ein Trägerelement 51 und mehrere Aufnahmekammern 50, welche das Trägerelement 51 durchdringen. Das Trägerelement 51 dient im wesentlichen zur Befestigung des Rahmenelementes 5 auf dem Steckergehäuse 1. Die Aufnahmekammern 50 dienen der Aufnahme der Verschleissmodule 31, welche entlang der Einschubrichtung F in die Kontaktkammer 50 eingeschoben werden. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel liegen, analog zum Steckergehäuse 1, drei Aufnahmekammern 50 in einer Reihe nebeneinander und eine einzelne Auf nahmekammer 50' ist versetzt von dieser Reihe dahinter angeordnet. Die Aufnahmekammern 50 werden im wesentlichen durch eine Seitenwand 52a, b begrenzt. Dabei umfasst die Seitenwand 52a, b einen oberen Seitenwandbereich 52a, welcher sich vom Trägerelement 51 nach oben (sofern mit dem Steckergehäuse 1 verbunden vom Steckergehäuse 1 weg) erstreckt, und einen unteren Seitenwandbereich 52b, welcher sich vom Trägerelement 51 nach unten (in Richtung Steckergehäuse 1) erstreckt. Der untere Seitenwandbereich 52b ist im montierten Zustand mit der Öffnung 16 im Steckergehäuse 1 im Eingriff.
  • Die Aufnahmekammern 50 umfassen weiterhin Rastelemente 53, welche als in der Aufnahmekammer 50 bevorzugt als umlaufende Rippen ausgestaltet sind. Die Verschleissmodule 31 umfassen bevorzugt umlaufende Ausnehmungen 310, welche auch als Nuten bezeichnet werden können. Wie in der Figur 2 erkannt werden kann, werden die Verschleissmodule 31 von oben her in die Aufnahmekammern 50 eingeschoben und dann mit Hilfe der Rastelemente 53 und umlaufenden Ausnehmungen 310 selbstverrastend eingerastet. Aufgrund der Elastizität der Verschleissmodule 31 können diese mit geringem Kraftaufwand in die Aufnahmekammer 50 eingeführt und eingerastet werden. Vorzugsweise werden die Verschleissmodule vor dem Einführen in die Aufnahmekammer 50 mit den elektrisch leitenden Elementen 7 versehen.
  • Im zusammengebauten Zustand ragen Teilbereiche, hier der untere Seitenwandbereich 52b, der Aufnahmekammern 50 in eine komplementäre Öffnung oder Stufung16 im Steckergehäuse 1 ein. Dadurch wird die Zentrierung des Rahmenelementes 5 relativ zum Steckergehäuse 1 erreicht.
  • Das Rahmenelement 6 zur Aufnahme der Verschleissmodule 32 der Buchsenseite B ist im wesentlichen identisch ausgebildet, wobei die Bezugszeichen mit der Ziffern 6 beginnen.
  • Die Figur 3 zeigt den erfindungsgemässen Stecker von oben, und dient der Veranschaulichung der Lage der Schnitte der in den Figuren 4a, 4b, 4c und 4d gezeigten Schnittdarstellungen.
  • Die Figur 4a zeigt eine Schnittdarstellung des Steckers entlang der Schnittlinie 4a-4a der Figur 3. Dabei ist der Stecker der Stiftseite S mit dem Stecker der Buchsenseite B verbunden.
  • Die Schnittdarstellung veranschaulicht die Anordnung der Steckermodule 3 mit den Anschlussmodulen 30 und den Verschleissmodulen 31,32. Die elektrisch leitenden Elemente werden in dieser Darstellung nicht gezeigt, hierfür wird auf die Figur 4b verwiesen. In Figur 4a kann erkannt werden, dass die Anschlussmodule 30 in der Kontaktkammer 10 durch die Führungen 11 geführt werden. Ferner wird ein Kanal 15 dargestellt, durch welchen das Kabel den Steckerkörper 1 verlassen kann, um mit einer peripheren Vorrichtung verbunden zu werden. Die Anschlussmodule 30 werden demnach durch die Kontaktkammer 10 des Steckergehäuses 1 aufgenommen.
  • Die Anschlussmodule 30 und auch die Verschleissmodule 31 sind im vorliegenden Ausführungsbeispiel im wesentlichen quaderförmig ausgebildet. Dabei erstrecken sich Öffnungen 303, 313, 323 durch diesen quaderförmigen Körper, wobei die Öffnungen 303, 313, 323 der Aufnahme der elektrisch leitenden Elemente 7 (später als Stiftelemente 70, Buchsenelemente 71 und Anschlusselemente 72 bezeichnet) dienen. Ferner weisen die Öffnungen 303, 313, 323 Ausnehmungen (Rillen, Nuten) und die Stiftelemente 70, die Buchsenelemente 71 und die Anschlusselemente 72 zu den Ausnehmungen komplementäre Erhebungen (Rillen, Nuten) auf, welche mit den Ausnehmungen im Eingriff sind. Alternativ können auch die Ausnehmungen an den Stiftelementen 70, den Buchsenelementen 71 und den Anschlusselementen 72 und die Erhebungen in den Öffnungen 303, 313, 323 angeordnet sein.
  • Ebenfalls wird in der Schnittdarstellung gezeigt, dass das Rahmenelement 5 die Verschleissmodule 31 für die Stiftseite S umfasst. In allgemeiner Form kann gesagt werden, dass die Rahmenelemente 5, 6 die Verschleissmodule 31, 32 aufnehmen. Ferner wird hier auf die Tatsache hingewiesen, dass die Oberfläche 311 der Verschleissmodule 31 sich vollständig im Rahmenelement 5 befindet.
  • Die Verschleissmodule 32 für die Buchsenseite B sind im Rahmenelement 6 angeordnet.
  • Diese Schnittdarstellung zeigt gut, dass das Steckergehäuse 1, mit den Kontaktkammern 10 und den Anschlussmodulen 30 der Buchsenseite B und der Steckerseite S im wesentlichen identisch ausgestaltet sind. Unterschiedlich zwischen Steckerseite S und Buchsenseite B ist demnach im wesentlichen die Ausgestaltung der Verschleissmodule 31 für die Stiftseite S und der Verschleissmodule 32 für die Buchsenseite 32, sowie die beiden Rahmenelemente 5 und 6.
  • Im vorliegenden Ausführungsbeispiel gemäss der Figur 4a ragen Teile der Rahmenelemente 5, 6, namentlich die Seitenwände 52b, 62b, welche sich vom Trägerelement 51, 61 in Richtung Steckergehäuse 1 erstrecken, in das Steckergehäuse 1 ein. Ebenfalls wird gezeigt, dass die Teile der Seitenränder 52a, 62a, welche sich vom Steckergehäuse 1 weg erstrecken, derart ausgestaltet sind, dass die Seitenwand 52a des Rahmenelementes 5 in die Seitenwand 62a des Rahmenelementes 6 einragt. Über diese ineinander ragenden Seitenwände 52a, 62a werden die beiden Stecker der Stiftseite und der Buchsenseite relativ zu einander mechanisch geführt.
  • Optional kann das Rahmenelement 5, 6 im Bereich der unteren Seitenwand 52 eine umlaufende Nut 56 umfassen, welche eine Dichtung 8 (z.B. ein O-Ring) aufnehmen kann. Die Dichtung 8 dichtet das Rahmenelement 5,6 in diesem Bereich gegenüber dem Steckergehäuse 1 ab und sorgt zugleich für eine gute Zentrierung.
  • Die Figur 4b dient im wesentlichen der Erklärung des elektrisch leitenden Kontaktes zwischen der Stiftseite S und der Buchsenseite B. Das im Verschleisselement 31 der Stiftseite S angeordnete elektrisch leitende Element wird hier als elektrisch leitendes Stiftelement 70 bezeichnet. Das im Verschleissmodul 31 angeordnete elektrisch leitende Element wird hier als elektrisch leitendes Buchsenelement 71 bezeichnet. Die in den beiden Anschlussmodulen 30 angeordneten elektrisch leitenden Elemente werden als elektrisch leitende Anschlusselemente 72 bezeichnet.
  • Das Anschlusselement 72 ist im wesentlichen zylindrisch ausgestaltet und weist auf der zylindrischen Oberfläche Einrastelemente 720 auf, mit welchen das Anschlusselement 72 in komplementären Elementen in der entsprechenden Öffnung im Anschlussmodul 30 einrasten kann. Auf der dem Verschleissmodul 31, 32 zugewandten Seite umfasst das Anschlusselement 72 eine zylindrische Öffnung 721, auch als Sackloch bezeichnet, zur Aufnahme eines Stiftes oder Zapfens des Stiftelementes 70 bzw. des Buchsenelementes 71, welches gegenüber dem Anschlusselemente 73 im Verschleissmodul 31, 32 angeordnet ist. Das heisst mit anderen Worten, dass zylindrische Teile des Stiftelementes 70 bzw. des Buchsenelementes 71 in das Sackloch 721 ragen. Auf der dem Kanal 15 zugewandten Seite umfasst das Anschlusselement 72 eine Anschlussstelle 722, an welche die Litzen eines Kabels wie oben beschrieben angeschlossen werden können.
  • In alternativen Ausführungsformen ist es zudem denkbar, das Anschlusselement 72 nicht mit einer zylindrischen Öffnung 721, sondern mit einem zylindrischen Zapfen auszubilden. Hierbei würden dann die Stiftelemente 70 bzw. die Buchsenelemente 71 im entsprechenden Abschnitt mit einem Sackloch ausgestaltet sein. Das heisst, die Struktur der Verbindung zwischen dem Anschlusselement 72 und dem Stiftelement 70 bzw. dem Anschlusselement 72 und dem Buchsenelement 71 kann auch vertauscht sein.
  • Das Stiftelement 70 ist ebenfalls im wesentlichen zylindrisch ausgestaltet und weist auch Rastelemente 700 auf, mit welchen das Stiftelement 70 in komplementären Elementen in der Öffnung des Verschleissmoduls 31 einrasten kann. Das Stiftelement 70 weist eine Länge auf, welche grösser ist als die Höhe des Verschleisselementes 31, das heisst im eingerasteten Zustand steht das Stiftelement 70 auf beiden Seiten über das Verschleissmodul 31 hervor. Auf der dem Anschlussmodul 30 zugewandten Seite ist das Stiftelement 70 mit einem zylindrisch ausgestalteten Kontaktabschnitt 701 ausgestaltet. Der Kontaktabschnitt 701 ragt in die zylindrische Öffnung 721 des Anschlusselementes 72 ein. Dadurch wird ein elektrischer Kontakt zwischen dem Anschlusselement 72 und dem Stiftelement 70 bereitgestellt. Auf der der Buchsenseite B zugewandten Seite weist das Stiftelement 70 einen ebenfalls zylindrischen ausgestalteten Kontaktabschnitt 702 auf. Der Kontaktabschnitt 702 dient der elektrisch leitenden Verbindung mit dem Buchsenelement 71.
  • Das Buchsenelement 71 ist in dem Bereich, welcher im Eingriff mit dem Anschlusselement 72 ist, im wesentlichen identisch zum Stiftelement 70 ausgebildet. In dem Bereich, welcher dem Verschleisselement 31 der Stiftseite S zugewandt ist, umfasst das Buchsenelement 71 eine zylindrische Öffnung 710 (z.B. ein Sackloch), welche zur Aufnahme des Kontaktabschnittes 702 des Stiftelementes 70 dient. Ebenfalls ist das Buchsenelement 71 derart ausgestaltet, dass es gegen die Stiftseite S hin nicht aus dem Verschleissmodul 31 ragt.
  • Beim Zusammenbau des Rahmenelementes 5, 6 mit dem Steckergehäuse werden die Anschlusselemente 72 mit den entsprechenden Buchsenelementen 71 bzw. Stiftelementen 70 elektrisch leitend verbunden. Sobald die beiden Stecker der Stiftseite S und der Buchsenseite B miteinander verbunden werden, werden die Buchsenelemente 71 der Buchsenseite B mit den Stiftelementen 70 der Stiftseite S elektrisch leitend miteinander verbunden.
  • Die Verbindungsrichtung des Steckers der Buchsenseite B mit dem Stecker der Stiftseite S erfolgt entlang der Richtung F, welche vorzugsweise winklig, insbesondere senkrecht, zur Einschubrichtung E der Anschlussmodule 30 ist. Mit anderen Worten kann auch gesagt werden, dass die Verbindungsrichtung im wesentlichen parallel zur Einschubrichtung des Rahmenelementes 5, 6 in das Steckergehäuse 1 ist. Im verbundenen Zustand ist die Oberfläche 311 des Verschleisselementes 31 gegenüber der Oberfläche 321 des Verschleisselementes 32 angeordnet. Die Stiftelemente 70 der Stiftseite S ragen dabei in die Verschleisselemente 31 der Buchsenseite B ein.
  • Die Ausgestaltung der Stiftelemente 70, der Buchsenelemente 71, und der Anschlusselemente 72 erlaubt eine besonders flexible und einfache Handhandhabung beim Auswechseln eines der Elemente. Aufgrund der Tatsache, dass die Verschleissmodule 31 mit den Rahmenelementen 5, 6 vom Steckergehäuse 1 getrennt werden können, kann hier auch von einer sandwichartigen Bauweise gesprochen werden.
  • In dieser Darstellung 4b kann auch die Montage des erfindungsgemässen Steckers dargelegt werden. Vorbereitend werden die Anschlussmodule 30 mit den Anschlusselementen 72 bestückt, welche dann mit einer peripheren Vorrichtung verbunden sind. Ebenfalls vorbereitend werden die entsprechenden Verschleissmodule 31, 32 mit den Stiftelementen 70 bzw. den Buchsenelementen 71 bestückt. In einem ersten Schritt werden die Anschlussmodule 30 in die entsprechende Kontaktkammer 10 entlang der Einschubrichtung E eingeführt. In einem zweiten Schritt werden die Verschleissmodule 31, 32 in ihre entsprechende Aufnahmekammer 50, 60 im Rahmenelement 5, 6 eingeführt und eingerastet. Als letzter Schritt werden die Rahmenelemente 5, 6 entlang der Verbindungsrichtung F mit dem Steckergehäuse 1 verbunden, wobei gleichzeitig ein elektrisch leitender Kontakt zwischen den Anschlusselementen 72 und den Stiftelementen 70 bzw. zwischen den Anschlusselementen 72 und den Buchsenelementen 71 hergestellt wird. Die Rahmenelemente 5, 6 können zusätzlich mit dem Steckergehäuse 1 mit Befestigungsmitteln verbunden werden. Insbesondere mit einer Schraubverbindung. Alternativ kann auch ein Einrastverbindung vorgesehen werden.
  • Die Figuren 4c und 4d zeigen einen Schnitt durch den erfindungsgemässen Stecker entlang den Schnittlinien 4c-4c bzw. 4d-4d. Die Figur 4c zeigt dabei die Stiftseite und die Figur 4d zeigt die Buchsenseite B. Die elektrisch leitenden Verbindungselemente sind in dieser Darstellung nicht dargestellt.
  • In der Figur 4d ist zwischen dem Verschleisselement 32 und der Seitenwand 62a ein Zwischenraum Z dargestellt. Dieser Zwischenraum Z dient der Aufnahme der Seitenwand 52a des anderen Rahmenelementes 5, wie vorgängig beschrieben.
  • Ebenfalls wird in diesen beiden Schnittdarstellungen dargestellt, dass die Öffnungen in den Anschlussmodulen 30, den Verschleissmodulen 31, 32 verschiedene Ausnehmungen 312, 322 zur Aufnahme der Rastelemente der elektrisch leitenden Kontaktelemente 7, 70, 71, 72 umfassen. Diese Ausnehmungen 312, 322 wurden vorgängig als zu den Rastelementen komplementäre Elemente beschrieben.
  • Die Figur 5 zeigt in einer Ansicht den zusammengebauten Stecker mit der Stiftseite S und der Buchsenseite B. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel umfassen sowohl der Stecker der Stiftseite S als auch der Stecker der Buchsenseite B eine gleiche Anzahl von Steckermodulen 3. In alternativen Ausführungsformen, wie sie beispielsweise in den Figuren 6 - 9 dargestellt werden, kann ein Steckergehäuse auch nur mit einem Steckermodul ausgebildet werden. Der Aufbau dieser Stecker ist im wesentlichen identisch zu den oben schon dargelegten Aufbauten.
  • Die Figur 6 zeigt eine perspektivische Ansicht der Stiftseite S eines Steckers mit nur einem Steckermodul 3. Der Aufbau dieses Steckers ist im Wesentlichen analog zu den oben schon dargelegten Ausführungsbeispielen, weshalb an dieser Stelle nur kurz auf diese Ausführungsform eingegangen wird.
  • In der Figur 7 wird dieser die Buchsenseite B eines Steckers mit nur einem Steckermodul 3 in einer Explosionsdarstellung dargestellt. Das Steckergehäuse 2 umfasst eine Kontaktkammer 20, welche der Aufnahme des Anschlusselementes 30 dient. Die Kontaktkammer 20 ist, wie oben schon beschrieben, mit Führungselementen 200 und Rastelementen 201 ausgestattet. Die Kontaktkammer 20 wird durch Seitenwände 202 begrenzt. Das Anschlusselement 30 kann ebenfalls entlang einer Einschubrichtung E in die Kontaktkammer 20 eingeschoben werden. Das Rahmenelement 9 ist ebenfalls identisch zu den oben schon beschriebenen Rahmenelementen 5, 6 ausgebildet. Es umfasst hier eine Aufnahmekammer 90, welche zur Aufnahme von einem Verschleissmodul 31, 32 dient. Die Kabelführung, und die anderen Merkmale sind analog zu den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen ausgestaltet. Ferner kann auch eine unten beschriebene Beschichtung vorgesehen sein.
  • In der Figur 8 wird die Kombination eines Steckergehäuses mit einem Steckermodul (Stiftseite S) und einem Steckergehäuse mit vier Steckermodulen (Buchsenseite B), wovon drei in einer Reihe und eines ausserhalb dieser Reihe liegt, umfasst. Dies zeigt die vielseitige und modulare Anwendung der vorliegenden Erfindung, denn es können die Stecker verschiedenartig miteinander kombiniert werden. Alternativ kann auch ein Stecker vorgesehen sein, welcher mehrere, insbesondere drei, in einer Reihe liegende Kontaktkammern umfasst. Andere Anordnungen der Kontaktkammern sind ebenfalls denkbar. Beispielsweise ist eine Konfiguration denkbar, welche drei nebeneinander in einer ersten Reihe liegende Kontaktkammern und zwei in einer zweiten Reihe liegende Kontaktkammern umfasst, wobei die zweite Reihe hinter der ersten Reihe angeordnet ist.
  • Vorzugsweise wird die Oberfläche der Kontaktkammern 10, 10', 20 mit einer metallischen Beschichtung beschichtet. Zusätzlich können auch die Aufnahmekammern 50, 60 auf der Innenseite 501 und/oder auf der Aussenseite 502 mit einer metallischen Beschichtung überzogen sein. Die metallische Beschichtung wirkt als Abschirmung und kann somit ein Übersprechen zwischen den einzelnen Steckermodulen 3 verhindern. Dadurch kann ein erstes Steckermodul beispielsweise Steuersignale für einen Motor oder einen anderen Aktuator übertragen und ein direkt daneben liegendes Modul kann elektrische Leistung für den Aktuator übertragen. Als metallische Beschichtung wird vorzugsweise eine Beschichtung aus Aluminium-Oxid, Kupfer, Kupfer/Chrom eingesetzt.
  • Durch Beschichten der Oberfläche der Seitenwand 52a, welche der Seitenwand 62a zugewandt ist, und durch Beschichten der Oberfläche der Seitenwand 62a, welche der Oberfläche der Seitenwand 52a zugewandt ist, kann die Abschirmungswirkung weiter verbessert werden. Ferner ist es denkbar, dass sich diese beiden Oberflächen einander elektrisch kontaktieren.
  • Wie beispielsweise in den Schnittdarstellungen der Figur 4a und b gezeigt wird, sorgt dann das Rahmenelement mit den einragenden Seitenwänden 52a bzw. 62a für eine umfassende und durchgehende Abschirmung durch die Beschichtung der relevanten Oberfläche. Dadurch kann ein Steckermodul 3 von einem weiteren Steckermodul 3 erfolgreich und effizient abgeschirmt werden. Vorzugsweise ist die Beschichtung dabei derart angeordnet, dass die Beschichtung der Kontaktkammer 10 mit der Beschichtung des Aufnahmekammer 50, 60 elektrisch verbindbar ist. Ferner können auch Teile der Öffnung 16 oder die gesamte Oberfläche der Öffnung 16 mit einer Beschichtung versehen sein. Vorzugsweise sind die Beschichtungen von benachbarten Kontaktkammern galvanisch verbunden. In alternativen Ausführungsbeispielen ist es auch denkbar, dass die einzelnen Beschichtungen der Kontaktkammern galvanisch getrennt sind.
  • Falls das Kabel, welches mit dem entsprechenden Anschlussmodul 30 verbunden wird, eine eigene Abschirmung aufweist, ist diese Abschirmung soweit in die Kontaktkammer 10 zu führen, als dass die Abschirmung nicht abreisst. Alternativ kann die Abschirmung beispielsweise mit einem Anschlusselement 72 verbunden werden und über das entsprechende Steckermodul über die Stiftelemente 70 und die Buchsenelemente 71 von der Buchsenseite B zur Steckerseite S geführt werden. Dabei hat die Abschirmung des Kabels auf der Buchsenseite B das gleiche Spannungspotential wie die Abschirmung des Kabels auf der Stiftseite S. Alternativ kann die Abschirmung des Kabels auch mit der galvanischen Beschichtung der Kontaktkammer 10 verbunden werden. Beispielsweise ist es denkbar, die Abschirmung des Kabels mittels einer Schraube oder einer Lötstelle mit der Oberflächenbeschichtung per Kontaktkammer 10 zu verbinden.
  • Vorzugsweise sind die Teile des Steckermoduls 3, also das Anschlussmodul 30 und die Verschleissmodule 31, 32 derart dimensioniert, dass diese in der Kontaktkammer 10 bzw. in der Aufnahmekammer 50, 60 seitliches Spiel aufweisen. Vorzugsweise ist jedes der Module um 0,25 mm bis 0.5 mm in jede laterale Achse verschiebbar. Die lateralen Achsen sind am besten in der Figur 3 ersichtlich. Als laterale Achse werden dabei die X-Achse und die senkrecht dazu stehende Y-Achse verstanden. Das heisst mit anderen Worten, dass sich jedes der Anschlussmodule 30, und der Verschleissmodule 31, 32 um maximal 0,5 mm von einer Endposition in eine andere Endposition verschieben kann, also beispielsweise von -X zu +X. Aufgrund des Spiels ist aber auch eine winklige Verdrehung um die Y-Achse bzw. um die X-Achse möglich. Durch das Vorsehen von derart grossen Zwischenräumen können auch Winkelfehler beim Zusammenstecken der Stiftseite mit der Buchsenseite effizient ausgeglichen werden. Ebenfalls muss zwischen den Rahmenelemente 5, 6 der Stiftseite S bzw. der Buchsenseite B entsprechendes Spiel vorhanden sein. Durch das vorhandene Spiel und durch die Elastizität lassen sich Winkelfehler und laterale Positionierfehler kompensieren. Ferner können die Stiftelement 70, die Buchsenelemente und die Anschlusselemente 72 in den relevanten Bereichen winklige Fasen oder Anfasungen umfassen, welche das zusammenfügen der Elemente erleichtert.
  • Alternativ kann eine Kontaktkammer 10, welche nicht für die Herstellung eines elektrischen Kontaktes eingesetzt wird, auch mit einem Verschlusskörper dicht verschlossen werden.
    • Bezugszeichenliste
    • S
    Stecker Stiftseite
    B
    Stecker Buchsenseite
    E
    Einschubrichtung
    1
    Steckergehäuse (mehrere Steckermodul)
    2
    Steckergehäuse (ein Steckermodul)
    3
    Steckermodul
    5
    Rahmenelement Stiftseite
    6
    Rahmenelement Buchsenseite
    7
    elektrisch leitende Elemente
    8
    Dichtungselement
    9
    Rahmenelement (Einsteckermodul)
    10
    Kontaktkammer
    100
    Führungselemente
    101
    Rastelemente
    102
    Seitenwände
    103
    Seitenwände
    13
    Öffnung
    14
    Öffnung
    15
    Kanal
    16
    Öffnung/Stufung
    30
    Anschlussmodul
    30'
    Anschlussmodul
    31
    Verschleissmodul für Stifte
    32
    Verschleissmodul für Buchsen
    301
    Ausnehmungen
    302
    Führungsausnehmungen
    303
    Öffnungen zur Aufnahme von elektrisch leitenden Elementen
    310
    umlaufende Ausnehmung
    311
    Oberfläche Verschleissmodul für Stifte
    312
    Ausnehmungen
    313
    Öffnungen zur Aufnahme von elektrisch leitenden Elementen
    321
    Oberfläche Verschleissmodul für Buchsen
    322
    Ausnehmungen
    323
    Öffnungen zur Aufnahme von elektrisch leitenden Elementen
    50
    Aufnahmekammer
    51
    Trägerelement
    52a
    Seitenwand oben
    52b
    Seitenwand unten
    53
    Rastelemente
    501
    Aussenseite
    502
    Innenseite
    60
    Aufnahmekammer
    61
    Trägerelement
    62a
    Seitenwand oben
    62b
    Seitenwand unten
    63
    Rastelemente
    70
    elektrisch leitendes Stiftelement
    71
    elektrisch leitendes Buchsenelement
    72
    elektrisch leitendes Anschlusselement
    700
    Rastelemente
    701
    Kontaktabschnitt
    702
    Kontaktabschnitt
    710
    zylindrische Öffnung
    721
    zylindrische Öffnung
    722
    Anschlussstelle

Claims (15)

  1. Buchsenseitiger Stecker (B) oder stiftseitiger Stecker (S), insbesondere für ein Werkzeugwechselsystem zur elektrischen Verbindung eines Werkzeuges mit einer Roboterhand, umfassend ein Steckergehäuse (1, 2) zur Befestigung an einem Roboterarm oder an einem Werkzeug, wobei das Steckergehäuse (1, 2) mindestens eine Kontaktkammer (10, 20) mit einem Anschlussmodul und mindestens eine Aufnahmekammer (50, 60) mit einem Verschleissmodul umfasst, welche im wesentlichen über der Kontaktkammer (10, 20) angeordnet ist, und wobei in der mindestens einen Kontaktkammer (10, 20) das Anschlussmodul (30) mit elektrisch leitenden Elementen (7, 70, 71, 72) zur Verbindung an wenigstens eine erste periphere Vorrichtung, insbesondere ein Kabel, und in der mindestens einen Aufnahmekammer (50,60) das Verschleissmodul (31) mit elektrisch leitenden Elementen (7, 70, 71, 72) zur Verbindung mit einer zweiten peripheren Vorrichtung, insbesondere ein komplementärer Stecker, anordbar ist, wobei die elektrisch leitenden Elemente (7, 70, 71, 72) des Anschlussmoduls (30) mit den elektrisch leitenden Elementen (7, 70, 71, 72) des Verschleissmoduls (31) verbindbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Aufnahmekammer (50, 60) in einem vom Steckergehäuse (1) getrennt ausgestalteten Rahmenelement (5, 6) angeordnet sind, wobei das Rahmenelement (5, 6) mit dem Steckergehäuse (1) verbindbar ist.
  2. Stecker (B, S) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrisch leitenden Elemente (7, 70, 71, 72) im Verschleissmodul (32) des Steckers (B, S) elektrisch leitende Buchsenelemente (71) oder elektrisch leitende Stiftelemente (70) sind.
  3. Stecker nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrisch leitenden Elemente (72) im Anschlussmodul (30) eine erste Seite (722) zur Verbindung mit einer peripheren Vorrichtung und eine zweite Seite (721) zur Verbindung mit den elektrisch leitenden Elemente (70, 71) des Verschleissmoduls (31, 32) aufweisen.
  4. Stecker nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlussmodule (30) und die Verschleissmodule (31, 32) aus einem elastischen und/oder elektrisch isolierenden Material sind, und/oder dass die Anschlussmodule (30) und die Verschleissmodule (31, 32) durchgehende Öffnungen (303, 313, 323) aufweisen, welche zur Aufnahme der elektrisch leitenden Elemente (7, 70, 71, 72) dienen, und/oder dass die elektrisch leitenden Elemente (72) im Anschlussmodul mit den elektrisch leitenden Elemente (70, 71) im Verschleissmodul (31, 32) über eine Steckverbindung verbindbar sind.
  5. Stecker nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlussmodule (30) für die Buchsenseite (B) und die Stiftseite (S) des Steckers im wesentlichen identisch ausgebildet sind, und/oder, dass das Lochbild der Öffnungen (303) im Anschlussmodul (30) identisch zum Lochbild der Öffnungen (313, 323) im entsprechenden Verschleissmodul (31, 32) sind und/oder dass Anzahl der elektrisch leitenden Verbindungen pro Anschlussmodul (30) bzw. Verschleissmodul (31, 32) grösser als 3, insbesondere grösser als 5, besonders bevorzugt grösser als 10 ist.
  6. Stecker nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktkammer (10) Führungselemente (100) zur Führung des Anschlussmoduls (30) und/oder Rastelemente (12) zur Verrastung des Anschlussmoduls (30) umfasst, und/oder, dass die Aufnahmekammer (50, 60) Rastelemente (51, 61) zur Verrastung des Verschleissmoduls (31) umfasst.
  7. Stecker nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Einschubrichtung (E) der Anschlussmodule (30) in das Steckergehäuse (1) winklig, insbesondere senkrecht, zur Einschubrichtung (F) der Verschleissmodule (31, 32) in das Rahmenelement (5, 6) ist und/oder dass zwischen Anschlussmodul (30) und Kontaktkammer (10) und/oder Verschleissmodul (31) und Aufnahmenkammer (50, 60) seitliches Spiel vorhanden ist, wobei das seitliche Spiel bevorzugt zwischen 0.25 mm und 0.5 mm pro Seite ist.
  8. Stecker nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Teile des Rahmenelementes (5, 6) in das Steckergehäuse (1, 2) einragen und dass das Rahmenelement (5, 6) mit Befestigungsmitteln am Steckergehäuse befestigt ist.
  9. Stecker nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Steckergehäuse (1, 2) und Rahmenelement (5, 6) zweistückig ausgestaltet sind.
  10. Stecker nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Stecker mehrere, insbesondere drei, in einer Reihe nebeneinander angeordnete Kontaktkammern (10) und/oder eine einzige oder mehrere Kontaktkammer (10'), welche von dieser Reihe nach hinten versetzt angeordnet ist, umfasst, oder dass der Stecker eine einzige Kontaktkammer (10, 10', 20) umfasst.
  11. Stecker nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste periphere Vorrichtung ein Kabel ist, welches über eine Öffnung (13) und/oder einem Kanal (15) aus dem Stecker herausführbar ist.
  12. Stecker nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberflächen der Kontaktkammern (10) mit einer elektrisch leitenden Beschichtung versehen sind, wobei die Beschichtungen der einzelnen Kontaktkammern (10) galvanisch voneinander getrennt sind und/oder miteinander verbunden sind und/oder dass die Oberflächen der Aufnahmekammern (50, 60) mit einer elektrisch leitenden Beschichtung versehen sind, wobei die Beschichtungen der einzelnen Aufnahmekammern (50, 60) insbesondere galvanisch voneinander getrennt sind und/oder miteinander verbunden sind, wobei vorzugsweise die Beschichtung mindestens einer Kontaktkammer (10) mit der Beschichtung einer über der Kontaktkammer (10) liegenden Aufnahmekammer (50, 60) verbindbar oder kontaktierbar ist und wobei optional eine Abschirmung eines Kabels mit der Beschichtung verbindbar ist.
  13. Stecker nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Abschirmung eines Kabels von der Buchsenseite (B) mit einem elektrisch leitenden Element (7, 70, 71, 72) verbindbar ist und dass die Abschirmung eines Kabels von der Stiftseite (S) mit einem elektrisch leitenden Element (7, 70, 71, 72) verbindbar ist, so dass die Abschirmung über die elektrisch leitenden Elemente (7, 70, 71, 72) von der Stiftseite (S) zur Buchsenseite (B) geführt werden kann.
  14. Verfahren zum Zusammenbau eines Steckers gemäss den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass vorgängig die Anschlussmodule (30) mit elektrisch leitenden Elementen (7, 70, 71, 72) ausgestattet werden, welche mit einer ersten peripheren Vorrichtung, insbesondere einem Kabel, verbunden sind, und die Verschleissmodule (31, 32) mit elektrisch leitenden Elementen (7, 70, 71, 72) ausgestattet werden, und dass nachfolgend die Anschlussmodule (30) in den Kontaktkammern (10) und die Verschleissmodule (31, 32) in den Aufnahmekammern (50, 60) angeordnet werden, dadurch gekennzeichnet, dass die Verschleissmodule (31, 32) in den Aufnahmekammern (50, 60) im Rahmenelement angeordnet werden, und dass nachfolgend die Rahmenelemente (5, 6) mit dem entsprechenden Steckergehäuse (1) verbunden werden.
  15. Steckverbindung, insbesondere zur Herstellung eines elektrischen Kontaktes zwischen einer Roboterhand und einen Werkzeug, umfassend einen buchsenseitigen Stecker (B) und einen stiftseitigen Stecker (S) mit zumindest einem der Stecker nach einem der Ansprüche 1 bis 13.
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