Industriesteckverbinder

Beschreibung

Die Erfindung geht aus von einem Steckverbindermodul für einen schweren Industriesteckverbinder nach der Gattung des unabhängigen Anspruchs 1. Die Erfindung bezieht sich weiterhin auf ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Steckverbindermoduls nach dem unabhängigen Anspruch 8.

Derartige Steckverbindermodule werden als Bestandteil eines

Steckverbindermodularsystems benötigt, um einen Steckverbinder, insbesondere einen schweren Industriesteckverbinder, flexibel an bestimmte Anforderungen bezüglich der Signal- und Energieübertragung z.B. zwischen zwei elektrischen Geräten, anpassen zu können.

Üblicherweise werden dazu Steckverbindermodule in entsprechende Halterahmen, die mitunter auch als Gelenkrahmen, Modulrahmen oder Modularrahmen bezeichnet werden, eingesetzt. Die Halterahmen dienen somit dazu, mehrere zueinander gleichartige und/oder auch

unterschiedliche Steckverbindermodule aufzunehmen und diese sicher an einer Fläche und/oder einer Gerätewand und/oder in einem

Steckverbindergehäuse o.ä. zu befestigen.

Stand der Technik

Die Steckverbindermodule besitzen in der Regel jeweils einen im

Wesentlichen quaderförmigen Isolierkörper bzw. ein quaderförmiges Gehäuse. Diese Isolierköper bzw. Gehäuse können beispielsweise als Kontaktträger dienen und Kontakte verschiedenster Art aufnehmen und fixieren. Die Funktion eines dadurch gebildeten Steckverbinders ist also sehr flexibel. Es können z.B. pneumatische Module, optische Module, Module zur Übertragung elektrischer Energie und/oder elektrischer analoger und/oder digitaler Signale im jeweiligen Isolierkörper bzw. Gehäuse aufgenommen sein und so im Steckverbindermodularsystem Verwendung finden. Zunehmend übernehmen Steckverbindermodule auch mess- und datentechnische Aufgaben.

Optimalerweise werden Flalterahmen verwendet, die aus zwei

Rahmenhälften gebildet sind, die gelenkig miteinander verbunden sind.

Die Steckverbindermodule sind mit an den Schmalseiten vorstehenden, etwa rechteckförmigen Flalterungsmitteln versehen. In den Seitenteilen der Rahmenhälften sind als allseitig geschlossene Öffnungen ausgebildete Ausnehmungen bzw. Öffnungen vorgesehen, in die die Flalterungsmittel beim Einfügen der Steckverbindermodule in den Flalterahmen eintauchen. Am häufigsten werden so genannte Gelenkrahmen verwendet. Zum Einfügen der Steckverbindermodule wird der Flalterahmen aufgeklappt, d.h. geöffnet, wobei die Rahmenhälften um die Gelenke nur so weit aufgeklappt werden, dass die Steckverbindermodule eingesetzt werden können. Anschließend werden die Rahmenhälften zusammengekappt, d.h. der Flalterahmen wird geschlossen, wobei die Flalterungsmittel in die Ausnehmungen gelangen und ein sicherer, formschlüssiger Flalt der Steckverbindermodule in dem Flalterahmen bewirkt wird.

Die oben beschriebenen modularen Industriesteckverbinder bieten eine hohe Flexibilität und können für die unterschiedlichsten Einsatzgebiete konfiguriert werden, indem Steckverbindermodule mit unterschiedlichen Funktionen miteinander in einem gemeinsamen Flalterahmen verbaut werden. Die Anzahl der Steckverbindermodulplätze in einem Flalterahmen ist jedoch begrenzt. Flierdurch sind der Flexibilität eines solchen

Industriesteckverbinders Grenzen gesetzt.

Ideen die Flexibilität eines solchen Industriesteckverbinders mit

Steckverbindermodulen zu erhöhen, die wiederum modular aus

verschiedenen Funktionseinheiten zusammengesetzt sind, stehen den Kundenwünschen, nämlich weniger Aufwand bei der Konfektionierung eines Industriesteckverbinders zu haben, entgegen.

Das Deutsche Patent- und Markenamt hat in der Prioritätsanmeldung zu vorliegender Anmeldung den folgenden Stand der Technik recherchiert:

DE 10 2017 123 331 B3, DE 10 2014 108 847 A1 und DE 10 2018 1 15 371 A1 .

Aufgabenstellung

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin ein Steckverbindermodul bereitzustellen, welches einen modularen Industriesteckverbinder mit vergrößerter Modularität ermöglich, ohne gleichzeitig den

Konfektionierungsaufwand für einen solchen Steckverbinder zu erhöhen.

Die Aufgabe wird durch den Gegenstand des unabhängigen Anspruchs und durch das erfindungsgemäße Verfahren gelöst.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den jeweiligen

Unteransprüchen und der folgenden Beschreibung angegeben.

Offenbarung der Erfindung

Das erfindungsgemäße Steckverbindermodul ist für den Einsatz in einem modularen Industriesteckverbinder vorgesehen. Dabei werden in der Regel mehrere gleichartige und/oder unterschiedliche

Steckverbindermodule in einen so genannten Halterahmen eingebaut. Der Halterahmen wird dann anschließend in ein Steckverbindergehäuse oder einer Gerätewand eingebaut. Das erfindungsgemäße

Steckverbindermodul ist aus zumindest zwei eigenständigen

Funktionseinheiten gebildet.

Eine Funktionseinheit bildet ein eigenständiges Bauteil. Das bedeutet, dass die Funktionseinheit eigenständig, das heißt ohne eine weitere mit ihr verbundene Funktionseinheit, funktionieren kann. Eine Funktionseinheit wird nicht erst durch das Zusammenfügen von zwei oder mehr Funktionseinheiten zu einem Steckverbindermodul technisch gebrauchsfähig.

Vorzugsweise weist eine Funktionseinheit zumindest ein Kontaktelement und/oder einen Sensor und/oder einen Edge-Computer auf. Der Edge- Computer kann beispielsweise Daten sammeln, speichern, verarbeiten und versenden. Bei dem Kontaktelement kann es sich beispielsweise um ein elektrisches Kontaktelement zur Strom- oder Signalübertragung handeln. Beim Kontaktelement kann es sich auch um ein optisches Kontaktelement handeln, an welchen beispielsweise ein Lichtwellenleiter angeschlossen wird. Eine Funktionseinheit kann mehrere

Kontaktelemente, insbesondere auch mehrere unterschiedliche

Kontaktelemente aufweisen. Beispielsweise können elektrische und optische Kontaktelemente miteinander gemischt sein. Bei dem Sensor kann es sich beispielsweise um einen Stromsensor handeln, der ein benachbartes Kontaktelement, beispielsweise angeordnet in einer benachbarten Funktionseinheit, überwacht. Es können aber auch

Temperatursensoren, optische Sensoren, insbesondere

Streulichtsensoren oder andere Sensoren vorgesehen sein. Eine

Funktionseinheit kann auch mehrere Sensoren, insbesondere auch unterschiedliche Sensoren enthalten. Eine Funktionseinheit kann auch einen Sensor oder mehrere Sensoren und gleichzeitig ein Kontaktelement oder mehrere Kontaktelemente enthalten.

Die Funktionseinheiten eines Steckverbindermoduls können vollkommen unabhängig voneinander agieren. Es kann aber auch sein, dass die Funktionseinheiten durch das Zusammenfügen einen Synergieeffekt erfahren, insbesondere dann, wenn Sensoren einer Funktionseinheit mit Kontaktelementen einer anderen Funktionseinheit kombiniert werden. Die Funktionseinheiten schließen im zusammengesetzten Zustand miteinander eine Kavität ein. Mit Kavität ist hier ein Hohlraum gemeint, der von außen zugänglich ist. Dazu weist jede Funktionseinheit eine Wölbung auf, die beim Zusammensetzen der Funktionseinheiten den erwähnten Hohlraum bzw. die erwähnte Kavität bildet.

Die Kavität kann auch zwei Öffnungen nach außen aufweisen. Dadurch kann beispielsweise ein separates Fixierungsmittel beidseitig eingeführt werden.

Die Kavität kann sich im Wesentlichen in Steckrichtung und/oder senkrecht zur Steckrichtung des Steckverbindermoduls erstreckt. Die Steckrichtung ist dabei die Richtung, in welcher das Steckverbindermodul beim Steckvorgang zu einem Gegensteckverbindermodul geführt wird. Durch eine derartige Ausrichtung der Kavität kann diese einfach mit einem Fixierungsmittel gefüllt werden bzw. das Fixierungsmittel kann einfach in die Kavität eingeführt werden.

Durch ein zumindest teilweises Füllen der Kavität mit dem Fixierungsmittel werden die Funktionseinheiten miteinander fixiert. Beim Fixierungsmittel handelt es sich insbesondere um ein separates Bauteil. Die Fixierung der Funktionseinheiten miteinander kann reversibel sein, wenn das

Fixierungsmittel derart ausgestaltet ist, dass es aus der Kavität wieder entnehmbar ist. In diesem Fall können die Funktionseinheiten

wiederverwendet und entsprechend anders kombiniert werden.

Beispielsweise kann eine defekte Funktionseinheit so ausgetauscht werden, ohne dass die noch funktionierende, damit zuvor kombinierte, Funktionseinheit entsorgt werden muss. Eine solche Lösung ist besonders nachhaltig.

Beim dem Fixierungsmittel kann es sich um ein bereits bestehendes, separates Bauteil handeln. Das Fixiermittel hat die Form eines in den Raum extrudierten Bauteils. Ein solches Bauteil kann einfach,

beispielsweise in einem Spritzgussprozess erzeugt werden.

Das Fixierungsmittel kann aber auch erst bei einem Spritzgussprozess entstehen. Dabei werden die Funktionseinheiten zunächst

zusammengeführt. Die dabei entstehende Kavität wird in einem

Kunststoff-Spritzgussprozess mit einem Kunststoffmaterial gefüllt, welches aushärtet und dabei das Fixierungsmittel entsteht bzw. gebildet wird. Eine teilweise Füllung der Kavität kann bereits ausreichend sein.

Das zunächst noch flüssige Fixierungsmittel kann in eine Zugangsöffnung der Kavität eingespritzt werden und ggf. überschüssiges Material dann durch die zweite Öffnung der Kavität entweichen. Durch zwei Öffnungen würde dann auch der Aushärteprozess entsprechend beschleunigt.

Vorzugsweise weist das Fixierungsmittel einen kreuzförmigen Querschnitt auf. Zwei der Kreuzbalken können jeweils in einer Funktionseinheit verankert sein, wodurch eine besonders stabile und spielfreie Verbindung der Funktionseinheiten entsteht. Die Spielfreiheit der Verbindung der Funktionseinheiten ist besonders wichtig. Ein zu großes Spiel zwischen den Funktionseinheiten führt zu einem„wackeligen“ Steckverbindermodul und vermindert letztendlich die Funktionalität eines damit bestückten Industriesteckverbinders.

Vorteilhafterweise weisen die Funktionseinheiten jeweils auf ihrer zusammengeführten Seite einen komplementären Versatz auf. Die Funktionseinheiten können dadurch formschlüssig zusammengefügt werden. Der Versatz sorgt dafür, dass die Funktionseinheiten in- oder entgegen der Steckrichtung miteinander, auch ohne Fixierungsmittel, gehalten sind. Dies verleiht dem Steckverbindermodul insbesondere beim Steckvorgang eine höhere Stabilität. Im Folgenden wird der Herstellungsprozess eines erfindungsgemäßen Steckverbindermoduls beschrieben. Die dabei erwähnten

Verfahrensschritte können sinnvoll permutiert werden.

Zunächst werden zumindest zwei eigenständigen Funktionseinheiten zusammengesetzt bzw. zusammengeführt. Im zusammengesetzten Zustand schließen die Funktionseinheiten miteinander eine Kavität ein.

Die Kavität wird anschließend mit einem Fixierungsmittel zumindest teilweise ausgefüllt, wodurch die Funktionseinheiten miteinander fixiert werden. Dabei kann ein bereits fertiges Fixierungsmittel in die Kavität hineingeführt bzw. darin eingeschoben werden. Alternativ kann die Kavität, beispielsweise in einem Spritzgussprozess, mit einer

aushärtenden Masse gefüllt werden. Die ausgehärtete Masse bildet anschließend das Fixierungsmittel.

In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung werden an den Schmalseiten des Steckverbindermoduls Halterungsmitteln, zur Fixierung des Steckverbindermoduls in einem Halterahmen, angeformt bzw. Ansätze davon fertiggestellt. Dieser Prozessschritt kann vor, nach oder während der Kavitätsfüllung mit dem Fixierungsmittel durchgeführt werden.

Bekanntermaßen haben Steckverbindermodule an den Schmalseiten unterschiedlich große Halterungsmittel. So wird die Polarisierung (das korrekte Einsetzen in vorgesehener Ausrichtung) der

Steckverbindermodule in den Halterahmen gewährleistet, der dazu passende, unterschiedlich große Ausnehmungen aufweist. Durch das oben erwähnte spätere Anformen der Halterungsmittel können die

Funktionseinheiten noch flexibler miteinander kombiniert werden, da nicht bereits im Vorfeld auf die Polarisierungsrichtung geachtet werden muss. Ausführungsbeispiel

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im Folgenden näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische und teilweise transparente Darstellung einer ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Steckverbindermoduls;

Fig. 2 eine perspektivische Darstellung eines Fixierungsmittels;

Fig. 3 eine perspektivische Darstellung eines zweiten

Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen

Steckverbindermoduls;

Fig. 4 eine perspektivische und teilweise transparente Darstellung einer dritten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Steckverbindermoduls;

Fig. 5 einen perspektivischen Ausschnitt eines erfindungsgemäßen

Steckverbindermoduls.

Die Figuren enthalten teilweise vereinfachte, schematische Darstellungen. Zum Teil werden für gleiche, aber gegebenenfalls nicht identische

Elemente identische Bezugszeichen verwendet. Verschiedene Ansichten gleicher Elemente könnten unterschiedlich skaliert sein.

Die Figur 1 zeigt eine perspektivische und teilweise transparente

Darstellung einer ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Steckverbindermoduls 1. Das Steckverbindermodul 1 besteht aus zwei funktional eigenständigen Funktionseinheiten 2, 2‘. An den Schmalseiten des durch die

Funktionseinheiten 2, 2‘ gebildeten Steckverbindermoduls 1 , weisen die Funktionseinheiten 2, 2‘ jeweils unterschiedlich große

Flalterungsmittel 3, 3‘ auf, mit denen das Steckverbindermodul 1 in einen Flalterahmen (nicht gezeigt) eines Industriesteckverbinders (nicht gezeigt) befestigt wird. Die Funktionseinheiten 2, 2‘ weisen Öffnungen 4 auf in denen (unterschiedliche) Kontaktelemente 5 eingesetzt werden können.

Es können aber auch andere Elemente, wie beispielsweise Sensoren in den Funktionseinheiten 2, 2‘ vorgesehen sein. Da die diesbezügliche Funktionalität der Funktionseinheiten 2, 2‘ für die vorliegende Erfindung keine Rolle spielt, wird hierauf im Folgenden nicht näher eingegangen. Die Steckverbindermodule 1 werden in Steckrichtung SR mit einem

entsprechenden Gegensteckverbindermodul (nicht gezeigt)

zusammengesteckt.

Die zusammengeführten Funktionseinheiten 2, 2‘ schließen eine Kavität 6 miteinander ein. Die Kavität 6 ist mit einem Fixierungsmittel 7 gefüllt, welches in Figur 2 gesondert dargestellt ist. Das Fixierungsmittel 7 hat die Form eines in den Raum extrudierten Kreuzes.

Beim ersten Ausführungsbeispiel des Steckverbindermoduls (Figur 1 ) bilden die Funktionseinheiten 2, 2‘ eine Querteilung des

Steckverbindermoduls 1. Die Funktionseinheiten 2, 2‘ werden mit ihren dafür vorgesehenen Schmalseiten zusammengeführt. Dann wird das Fixierungsmittel 7 axial, also in Steckrichtung SR, in das

Steckverbindermodul 1 hineingeschoben bzw. eingespritzt um die

Funktionseinheiten 2, 2‘ bestenfalls wieder lösbar miteinander zu verbinden.

Die Funktionseinheiten 2, 2‘ weisen jeweils auf ihrer zusammengeführten Seite komplementär zueinander ausgerichtete Versätze 9 auf. Dadurch verschieben sich die Funktionseinheiten 2, 2‘ nicht axial zueinander, auch wenn noch kein Fixierungsmittel 7 vorhanden ist. Somit werden die Funktionseinheiten 2, 2‘ beim weiteren Fertigungsprozess, beispielsweise in einer Spritzgussform, stabilisiert. In Figur 3 ist ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Steckverbindermoduls 1‘ dargestellt. In diesem Ausführungsbeispiel ist das Steckverbindermodul 1‘ längsgeteilt. Daher wird das Fixierungsmittel 7 senkrecht zur Steckrichtung SR in die Schmalseite des

Steckverbindermoduls 1‘ hineingeschoben bzw. eingespritzt. Derart längsgeteilte Steckverbindermodule 2, 2‘ haben den Nachteil, dass der Durchmesser der darin aufnehmbaren Kontaktelemente begrenzt ist.

Hierbei entstehen außerdem häufig Probleme bei den Luft- und

Kriechstrecken. Ein Vorteil der Längsteilung der Steckverbindermodule besteht jedoch darin, dass die Funktionseinheiten alleine, d.h. ohne mit einer weiteren Funktionseinheit verbunden zu sein, in einen Flalterahmen befestigt werden kann, wenn die Steckplätze des Flalterahmens

entsprechend vorgesehen sind.

Ein drittes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen

Steckverbindermoduls 1“ ist in Figur 4 zu sehen. Bei dieser Variante handelt es sich wieder um eine zuvor bereits erwähnte Querteilung des Steckverbindermoduls 1“ durch die schmalseitig zusammengefügten Funktionseinheiten 2, 2‘. In diesem Ausführungsbeispiel erstreckt sich das Fixierungsmittel 7 innerhalb des Steckverbindermoduls 1“ sowohl in Steckrichtung SR wie auch senkrecht dazu. Die Kavität 6 ist

selbstverständlich entsprechend gestaltet. Diese Ausgestaltung des Fixierungsmittels 7 sorgt für eine besonders stabile und spielfreie

Fixierung der Funktionseinheiten 2, 2‘ miteinander. Selbstverständlich kann hierfür kein fertiges Bauteil als Fixierungsmittel 7 verwendet werden. In diesem Ausführungsbeispiel wird das Fixierungsmittel 7 in die Kavität 6, in Form von aushärtendem Material, eingespritzt.

In Figur 5 ist ein Ausschnitt eines erfindungsgemäßen

Steckverbindermoduls 1 , 1‘, 1“ zu sehen. Der Ausschnitt fokussiert ein an den jeweiligen Schmalseiten des Steckverbindermoduls 1 , 1‘, 1“ angeformtes Flalterungsmittel 3‘. Das Flalterungsmittel 3‘ kann (optional) bei den vorgezeigten Ausführungsbeispielen beispielsweise gemäß der Darstellung in Fig. 5 wie folgt ausgeführt sein. Das Halterungsmittel 3‘ besteht aus einer an der Funktionseinheit 2, 2‘ angeformten Basis 3a, welche eine Nut 8 aufweist. Die Basis 3a entspricht im Wesentlichen dem kleinen Halterungsmittel 3 des Steckverbindermoduls 1 , 1 1“ und passt entsprechend in die schmalere Ausnehmung des zuvor erwähnten Halterahmens. In einem Spritzgussprozess wird an die Basis 3a eine Vergrößerung 3b angespritzt. Die Basis 3a nebst Vergrößerung 3b entspricht dem größeren Halterungsmittel 3‘ des

Steckverbindermoduls 1 , 1 1“ und passt entsprecht in die größere

Ausnehmung des vorhergehend erwähnten Halterahmens. Bei diesem Ausführungsbeispiel können die Funktionseinheiten beliebig miteinander permutiert werden, da sie erst hinterher, in dem besagten

Spritzgussprozess, mit der sinnvollen Polarisierung für den Halterahmen versehen werden.

Auch wenn in den Figuren verschiedene Aspekte oder Merkmale der Erfindung jeweils in Kombination gezeigt sind, ist für den Fachmann - soweit nicht anders angegeben - ersichtlich, dass die dargestellten und diskutierten Kombinationen nicht die einzig möglichen sind. Insbesondere können einander entsprechende Einheiten oder Merkmalskomplexe aus unterschiedlichen Ausführungsbeispielen miteinander ausgetauscht werden.

Bezugszeichenliste

Steckverbindermodul

Funktionseinheit

Halterungsmittel

a Basis

b Vergrößerung

Öffnung

Kontaktelement

Kavität

Fixierungsmittel

Nut

Versatz

Steckrichtung