JP4190891B2 - 現場接続可能なコネクタ - Google Patents

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Description

本発明は、製造オートメーションシステムに用いられるタイプの電気コネクタに関する。特に、本発明はソレノイドを操作するための電気コネクタを提供する際に、ソレノイド本体を据え付けるDINコネクタの改良に関する。このようなコネクタは、一般に広く使用され、当業者ならば直ちに認識できる国際標準に従っている。
<関連出願>
この出願は、2001年4月20日に出願された同時係属している米国仮出願第60/285,266号の出願日の利益を主張する。
必要な電気的接続を確立するために現場(即ち、ソレノイドまたは他の電気機械式アクチュエータとの接続が必要とされる場所)において適用されてきた従来の器具には信頼できるものの、電気的接続を確立するには扱いにくいもの技術が使用されてきた。例えば、穴の開けられたコネクタブロックと組み合わされる取り付け螺子が用いられていた。
ワイヤは被覆を剥ぐ必要があり(典型的には、現場ケーブルに4本の引き込みワイヤがある)、その剥いだ先を対応するコネクタブロックに設置し、取り付け螺子で締める必要がある。当業者ならば直ちに認識するように、このタイプのコネクタはかなり小さく、さらにコネクタを取り付ける場所の状態は必ずしも望ましいものではないため結果として時間がかかり、時には接続を確立するのに困難な状況もある。このタイプの従来コネクタのもう一つの問題は、コネクタに対応するガスケットである。一旦給電ケーブルに接続されると、コネクタはソレノイドの本体に備えられたベースに螺子で取り付けられる。固定ベースには、雌コネクタであるインスタントコネクタを挿入する雄コネクタを形成するピンを取り付けられている。フレキシブルガスケットは、コネクタを収納する外部と、ソレノイド上のベースの間に挿入される。長時間、オイルや他の腐食性の材料に晒される条件下でコネクタを使用すると、ガスケットが汚損、損傷するため交換することが望まれる。時には、ガスケットが損傷しているか損傷していないかを、単に通常のメンテナンスや修理の際に確かめられることが望まれる。従ってコネクタ製造者には、コネクタのハウジングから取り外すことのできるガスケットを提供する者もある。ガスケットがハウジングに取り付けられたままのものであると、交換が困難、もしくは時間がかかるため、消費者は取り外し可能なガスケットを望む。コネクタに取り外し可能なガスケットが付属している場合、長時間の使用により変形することがあり、修理又はメンテナンスの際に落ちたり、紛失したりする可能性がある。
本発明は、ワイヤーの絶縁を除去することを含み、ワイヤー端の絶縁被覆を剥がす必要なく接続を実現する接続技術を使用することで、現場における必要な電気接続の確立の際に生じる問題を解決する。絶縁体除去接続(IDC)を確立するための特有の構造は、コネクタ本体の接触子ホルダーに特別な形状の接触子を用いること、及び接続を確立するためにワイヤーを挿入する孔、及び横方向に伸張した部分、絶縁体に穴を開け、ワイヤーと接続を確立するための収束する鋭利な縁を含む。接続を実現するために、押し込み部材と接触子の水平部分とが位置調整される。また、被覆されたワイヤーの末端が、押し込み部材の縦の孔と接触子の切断スロットの拡がった部分に合わせられる。ワイヤーを接触子装置中へ移動させるため、前記押し込み部材を接触子上に押し込むことにより接続を実現する。押し込み部材はハウジング用の突起により固定され、接触を維持する。以上は、各4本のワイヤーについて同様に行われる。
接触子ホルダーの底は、一般に容器を形成する保持部材を収納するだけの大きさの、四角形の空洞を備える。ガスケットは、接触子ホルダー底部の四角形の装置により形成されたレセプタクルと締まり嵌めとなるような寸法とされた、中央に凸部を有する台座形状の保持部材により取り外し可能に保持される。これによりガスケットの交換が所望の通り容易となる。本発明の他の特徴と利点は、以下に例示した添付した図面を伴う実施例の詳細な開示により当業者にとって明らかとなるであろう。図面中の個々の参照番号は、様々な視点におけるその部品を参照する。
まず、図1を参照する。参照番号1は、略四角形の外部壁部12A及び横方向へ伸張した略円筒状のワイヤー取り付け部13を備えた外部ハウジングを示す。ワイヤー取り付け部13は、当業者ならば認識するように、中央部に接触子に接続されることとなるケーブルフィード(典型的には、成型された外装または外皮を有する4本の絶縁ワイヤー)を挿入するための空洞もしくは孔を有する。さらに、歪みを吸収するとともにケーブルを密封するため、可撓性シール8、ワッシャー9、及び螺子穴式圧縮ナット10がケーブルの周りに配され、コネクタハウジングの円筒状ワイヤー取り付け部13内部の螺子穴に締め付けられる。
ハウジング1の方形外壁部12Aは、以下により詳細に説明するように、接触子ホルダー2を収納する。接触子ホルダー2は中央に垂直な中空軸14を備え、図4に7Aで示した場所に電気回路板(PCB)7を配しても良い。PCB7は、カスタマーの要望により、インジケータまたは回路構成部品を備えることもできる。接触子ホルダー2のステム14は、これまでの手法に従って、ソレノイドの本体に固定された取付けベースにアセンブリを固設するために、ハウジング1、接触子ホルダー2のステム14、ガスケット5及び保持装置6を貫通する保持螺子12を収納する。
接触子ホルダー2は複数の電気接触子を収納し(典型的な例として、例示した実施例の場合は4つ)、そのうち2つは図1に示すように、それぞれ3及び3Aで示している。接触子3は側面図で示してある。全ての接触子3は同形であり、垂直部すなわち脚部と、水平部すなわちシート部を備えた、逆Lの字型である。接触子3Aは以降の説明から分かるように、観察者からみて水平なシート部を有する。各接触子は図1に4で示された押し込みユニットと結合する。各押し込みユニットは、対応する接触子の水平シート部(図1の接触子3について17で示す。)を受け入れるための水平なスロット16、及び垂直ワイヤー受け入れ空洞または孔19を備えるが、その目的は以下に更に述べる。
次に図2を説明する。ハウジング1は示さず、コネクタの他の構成部品は、分解した状態で関係を示している。接触子ホルダー2は略正方形の外壁21を備え、4つの個別の接触子を挿入することができる。各部品は同一であるため、それぞれ3で示している。各接触子と結合しているのは押し込み部材4であって、端部キャップの形状をしている。全ての押し込み部材もまた同一であって良い。押し込み部材4は、好ましくは適宜の絶縁を有する、成型された、剛性の材料から製造される。
次に図2及び図3について説明する。接触子3は前述のように水平シート部17と垂直脚部24とを備える。水平シート部17は、孔もしくは一般的な涙滴状のスロット23を備え、ワイヤーとその外部被覆を挿入できるよう広げられた末端開口部25を備える。また、V字型の狭細部分は26で示す。狭細開口部26の収束端は、ワイヤーが押し込み部材4によりワイヤー挿入口23から狭細IDCスロット26へ押し込まれる際に、絶縁体に切り込みを入れたり、穴をあけたり(絶縁体を取り除くことなく)できるよう鋭利にされる。
接触子3の垂直脚部24は、左側及び右側ステーク29,30を含む。左右のステーク29,30は分離されて垂直な細長い開口部32を画成しており、インスタントコネクタ(雌コネクタと考えてもよい。)が保持螺子12により固定された取付けベースの上に延在しているソレノイドハウジング上に備えられた、ブレード、つまり係合する雄接触子の接触部を受け入れる。図2から観察されるように、対向するステーク29、30の末端は、雄接触子と接続するためのそれぞれ33,34で示された接触子パッドを提供するように内側に伸張している。
接触子の垂直脚部24の側端は、向かい合った突起を含む。小突起36は接触子の外側端上に位置し、その係合部、または境界面は上向きである。また、大突起37は垂直脚部24の内側端に位置し、その境界面は下向きである。「外向き」、「外側」及び「内側」という用語は、接触子ホルダー2の中心線に対して用いている。これらの突起は接触子に制限を与えた垂直方向の動きを許容しつつ、一旦挿入された接触子が接触子ホルダーから離れるのを防ぐために備えられる。
次に図5について簡単に説明する。接触子3の外側突起36は、接触子ホルダー2の側壁21に設けられた方形開口部39の方へ突き出し、突起36の境界面は接触子が外れるのを防ぐため、開口39の上方の壁と係合する。図1に見られるように、接触子ホルダーにおける同一水平面上では、より大きな内部突起37の境界面と係合することで、接触子ホルダー2内での接触子3の下方への動きを制限する。これにより接触子ホルダー内の結合した接触子の垂直の動きを制限して、外れるのを防いでいる。
特に器具の下部斜視図である図3に関して、接触子ホルダー2の底面は結合した雄コネクタの接触子を挿入するための三つのC字型のスロット42と直線スロット43を含むことが分かるであろう。雄コネクタのブレードは、インスタントコネクタを組み込む際、その結合した雄コネクタ(図示せず)を挿入するため、スロット42,43と位置合わせされる保持器6の開口45を通過する。
更に図3を参照すると、接触子ホルダー2の底面の中心は、保持部材6の対応するハブ15(図2にも示す)と押圧適合する略方形のソケット48を含む。ハブ15はガスケット5の中央開口を通って伸張する。保持器6の底面は平らであり、ガスケット5の対応する凹部51に挿入される。ガスケットの角は、保持器6を接触子ホルダー2へ設ける際に、ガスケットを載せ、固定するための三角形のガセット部材52を含むが、保持器を接触子ホルダーから取り除く際にはガスケットを離す。
次に図6について説明する。接触子ホルダー2は、各接触子3用の同形のソケット(図6中には明確に示されていない)の境界を画定する。全てのソケットを理解するには、そのようなソケットの一つについてのみ記述すればよい。垂直スロットたる開口48は左側面上部付近に備えられ、垂直裏打ち材である支持部材49が垂直スロット48の入り口のすぐ隣りに配置される。裏打ち材49はスロット48の片面を形成し、スロット48に挿入される接触子3の垂直脚部24を支持する。接触子の水平シート部17は図6における接触子ハウジング2の左側の角へ向かって伸張し、上部支持端51に支持される。各々52,53で示した二組の止め具(一つめの組)と(二つ目の組)は、これから述べるように、関連した接触子を組み立てる際に結合されたIDC押し込み部材を保護するため、接触子ホルダーの上面に形成される。各接触子は、接触子と同様の構造をしたスロット48へ挿入されるとして説明したのと類似の構造へ挿入されることが図6から理解できるであろう。
給電ケーブルのワイヤーとの接触を実現するため、各ワイヤーの末端は垂直に配列できるように折り曲げられる。4つのワイヤーはIDC押し込み部材4と結合された開口19と概して一直線に配置される。平面図である図4に見られるように、折り曲げられたワイヤーは、開口19と一直線に並べられ、下方(図4の紙面と垂直な方向)へ配される。
各接触子3及びそれと結合したIDC押し込み部材4の操作は4つ全ての接触子に関して同様であるため、更なる詳細を述べるには一つについてのみ説明すればよい。更に、図4を参照すると、接触子3は接触子ホルダー2と結合される。図4に示すように、押し込み部材4は接触子3の水平部17と、ワイヤー挿入口25である接触子3の孔23と押し込み部材の孔19を一直線上に配しつつ結合する。連結したワイヤーの折り曲げられた終端は押し込み部材及び接触子中に開口を通って配される。また、押し込み部材4は接触子のシート17上へ横方向に向けられる(即ち、図4では画面上部の接触子の右方向)。従って、結合したワイヤーが接触子3のIDCスロットの狭細部26を通って移動することとなり、鋭利なスロットの端がワイヤーの絶縁体に穴を開け、ワイヤーの中心導体と接触子3の間のダイレクトな電気的接触を実現する。
図4において、上部及び左側の接触子用の押し込み部材4はワイヤーを挿入するために配置される。即ち、押し込み部材4の丸い開口が接触子3の丸いワイヤー挿入口25と並べられる。図4の下部及び右側の押し込み部材は接触子とワイヤーの間のIDG接続を有効とするよう接触子上に押し込まれる。即ち、押し込み部材の開口19が接触子の孔23のV字型の狭まった部分26と一直線に並べられる。
図5を参照すると、押し込み部材4は周辺止め具または境界面56を含む。またその前面は突起52,53を容易に越えられるよう57で傾斜させながらも、突起52の垂直面と肩56が係合する際には押し込み部材をその場に固定する。これにより接触子3との電気的連続性を保ち、しっかりと接触した状態でワイヤーを保護することができる(図5には示さず)。接触子に接続されるべき各複数のワイヤーに対しても同じ操作及び構造である。
このように、本発明の実施例を詳細に開示したが、当業者ならばこれらの開示された例や代替要素を修正することができるであろう。またそれゆえに、このような全ての代替物及び等価物は添付のクレームの範囲内に包含される。
垂直断面及び分解した部品の関係を示した、コネクタ構成部品の側面立面図。 頂部及び接触子の一側面から見た、分解したコネクタの構成部品の斜視図。 図2の底側面の分解斜視図。 接触子ホルダー及び他の部品を組み立てた際の、ケーシングを取り除いたコネクタの平面図。 接触子ホルダーのコネクタの側面立面図。 接触子ホルダーのコネクタの上部斜視図。

Claims (8)

  1. 複数の絶縁ワイヤーを有するケーブルに接続可能で、複数の雄コネクタブレードを有する係合するコネクタを備えた本体に取り付けられるようになっているコネクタアセンブリであって、
    前記ケーブルを密閉状態で挿入する取り付け部を備えたハウジングと、
    前記ケーブルの前記各ワイヤーの各々に対応する複数のソケットを備えた接触子ホルダーと、
    シート部および前記シート部に対して傾けられた垂直部を有し、各ソケットに挿入される接触子と、
    各接触子に対する押し込み部材と、を備え、
    前記シート部は、絶縁体に穴をあける端を有するV字型スロットを備えるワイヤー挿入口を備え、
    各押し込み部材は、前記ケーブルのワイヤーを挿入することができるよう調整された第一の孔と、前記第一の孔に対して略横方向に伸び、対応する接触子のシート部末端を挿入するように前記第一の孔と連通するスロットとを備え、
    ワイヤーが押し込み部材の第一の孔及び対応する接触子のワイヤー挿入口を通って配され、前記押し込み部材が前記対応する接触子の前記シート部へ移動されることで、前記ワイヤーと、前記対応する接触子との間で絶縁体除去接触が確立可能になっていること
    を特徴とするコネクタアセンブリ。
  2. 前記接触子の前記垂直部は更に胴部を備え、前記胴部から第一及び第二の脚部が突出し、前記第一及び第二の脚部は係合するコネクタのブレード接触を受け入れるために分離し、電気的連続性を実現する請求項1に記載のコネクタアセンブリ
  3. 各接触子の前記各脚部は、隣接した脚部上の接触子パッドに対向する接触子パッドを、前記係合するコネクタの前記ブレード接触に対して備える請求項2に記載のコネクタアセンブリ
  4. 前記接触子の前記水平部は、前記略円形の開口中にワイヤーを挿入することを可能とする前記ワイヤー挿入口を形成する略円形の開口と、前記開口に連絡する前記V字型のスロットを備え、さらに前記V字型スロットを押し込むことにより通電を実現する請求項3に記載のコネクタアセンブリ
  5. 前記押し込み部材は更に、絶縁体除去接続を行う際に前記押し込み部材の移動方向に突出した少なくとも一つのラッチ面を備え、前記接触子ホルダーは前記ワイヤーが前記V字型スロットから外れるのを防ぐため、連結した押し込み部材の前記ラッチ面と係合し、固定する少なくとも一つの各ソケットと隣接した境界面を備える請求項4に記載のコネクタアセンブリ
  6. 前記各接触子の垂直脚部は、それぞれが対向し、前記脚部の伸張方向に沿って分離する接触面を含む第一及び第二の突起を備え、前記接触子ホルダーは、連結する接触子のそれぞれに前記第一及び第二の突起の前記第一及び第二の接触子面と隣り合うように配された第一及び第二の面を備える請求項2に記載のコネクタアセンブリ
  7. さらにワイヤー挿入口を備えるハウジングであって、前記ハウジングは前記接触子ホルダーを収納し、前記ワイヤー挿入部は複数の絶縁ワイヤーを含むケーブルを収納できるように適合され、前記ハウジングの前記ワイヤー挿入部中にケーブルを封入する圧縮シール部を備える請求項6に記載のコネクタアセンブリ
  8. 前記接触子ホルダーは、底部に略直線で囲まれた前記底部と連絡する空洞を含み、更に前記底部を取付け面に封止するための周辺ガスケットと、前記接触子ホルダの前記空洞内に保持器が収納され、摩擦により保持されるよう調整されたハブとを備える請求項7に記載のコネクタアセンブリ
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