專利名稱：用于機器人的插頭和插塞連接裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種根據(jù)權(quán)利要求1或者28的前序部分所述的特征的插頭或者插塞連接裝置，尤其是用于將工具與機器人手進行連接的工具更換系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
由現(xiàn)有技術(shù)已知用于將工具與機器人或者機器人臂的手相連接的插塞連接裝置。這種機器人例如應(yīng)用在汽車工業(yè)的制造設(shè)備中。典型地，這種機器人包括機器人臂，該機器人臂的前面的遠離機座的端部稱為機器人手。機器人手用于接收工具更換系統(tǒng)。通常，工具更換系統(tǒng)包括至少兩個元件，即供電側(cè)和終端側(cè)，該供電側(cè)與機器人手固定連接并且因此也稱為機器人側(cè)，該終端側(cè)在工具側(cè)上與工具固定聯(lián)接。工具更換元件包括機械的耦聯(lián)機構(gòu)或者模塊和供應(yīng)能量的耦聯(lián)機構(gòu)，該機械的耦聯(lián)機構(gòu)用于以機械的方式接收工具，該供應(yīng)能量的耦聯(lián)機構(gòu)用于為工具供應(yīng)能量。供應(yīng)能量的耦聯(lián)裝置例如為插塞連接裝置，該插塞連接裝置與自動的插塞過程相關(guān)聯(lián)。通過所述插塞連接裝置，工具由外圍裝置來提供控制信號和電功率。對于插塞連接裝置的機械的和電的要求是極其高的和極其復(fù)雜的。因為機器人在流水線上典型地可以連續(xù)執(zhí)行多個操作，這使得一次或者多次工具更換是必要的。因此，工具更換的數(shù)量形成了對插塞連接的阻礙。在工具或者機器人的整個工作壽命期間要執(zhí)行很大數(shù)量的插塞循環(huán)，這通常為百萬級。另外的問題是各個電連接之間的串擾(Crosstalk)。尤其是，控制信號對于這種串擾極其敏感。在現(xiàn)有技術(shù)的插塞連接裝置中，用于傳遞功率的插頭因此總是設(shè)置為在空間上遠遠與用于傳遞信號的插頭分開。由此，插頭的環(huán)繞工具更換元件的包絡(luò)圈是極其大的。此外，如果例如多個不同的工具相耦聯(lián)，所述問題更加嚴重。因此限制了機器人的活動自由。
發(fā)明內(nèi)容
以所述現(xiàn)有技術(shù)為出發(fā)點，本發(fā)明的目的是提供一種插塞連接裝置，該插塞連接裝置克服了現(xiàn)有技術(shù)的缺點。尤其是提出以下目的，即縮小環(huán)繞耦聯(lián)位置的包絡(luò)圈。此外，以盡可能簡單的方法和方式更換整個插塞連接裝置的各個連接通道。此外，插塞連接裝置如此構(gòu)造，使得所述插塞連接裝置相對于機械影響和負載為耐用的。所述目的通過權(quán)利要求1的特征實現(xiàn)了一種根據(jù)權(quán)利要求1的前序部分的特征的插頭。本發(fā)明的有利的構(gòu)造在從屬權(quán)利要求中給出。相應(yīng)地，插座側(cè)的插頭或者觸針側(cè)的插頭尤其是用于將工具與機器人手進行電連接的工具更換系統(tǒng)并且包括用于固定在機器人臂或者工具上的插頭外殼。插頭外殼包括至少一個接觸室和至少一個基本上設(shè)置在接觸室上方的容納室。在至少一個接觸室中能夠設(shè)置有連接模塊，所述連接模塊具有用于連接在至少一個第一外圍裝置，尤其是電纜上的導(dǎo)電元件。在至少一個容納室中，能夠設(shè)置有磨損模塊，所述磨損模塊具有用于與第二外圍裝置，尤其是互補的插頭連接的導(dǎo)電元件。連接模塊的導(dǎo)電元件能夠與磨損模塊的導(dǎo)電元件相連接。各個磨損模塊和連接模塊能夠單獨地更換。由此能夠快速地和有效地排除故障。
在插座側(cè)的插頭中，插頭的磨損模塊中的導(dǎo)電元件最好為導(dǎo)電的插座元件。在觸針側(cè)的插頭中，插頭的磨損模塊中的導(dǎo)電元件最好為導(dǎo)電的觸針元件。通過插座元件和觸針元件能夠?qū)蓚€磨損模塊彼此相互連接。插座元件與和其相關(guān)聯(lián)的連接元件相連接并且觸針元件與和其相關(guān)聯(lián)的連接元件相連接。由此產(chǎn)生了多層結(jié)構(gòu)的構(gòu)造方式，該構(gòu)造方式中每個插頭，即每個插座側(cè)和每個插座側(cè)分別包括連接元件和磨損元件。容納室最好設(shè)置在與插頭外殼分開構(gòu)造的框架元件中。框架元件能夠與插頭外殼相連接。由于框架元件中的磨損模塊的布置方式，所有的磨損元件能夠在工作步驟中與插頭外殼分開。在修理時這則是非常有利的，因為所述修理能夠快速地進行。導(dǎo)電元件最好在連接模塊中具有用于與外圍裝置相連接的第一側(cè)和用于與磨損模塊的導(dǎo)電元件相連接的第二側(cè)。第一外圍裝置例如為電纜，該電纜與信號發(fā)射器、功率部件等相連接。連接模塊和磨損模塊最好由彈性的和/或電絕緣的材料組成。由此能夠在沒有工具的情況下將連接模塊和磨損模塊插入相應(yīng)的室中。此外，插頭的位置誤差或者角度誤差能夠在建立接觸時進行補償。此外通過相應(yīng)的模塊能夠引導(dǎo)多個具有不同的電勢的電連接。連接模塊和磨損模塊最好具有用于容納導(dǎo)電元件的通孔。連接模塊中的導(dǎo)電元件最好能夠與磨損模塊中的導(dǎo)電元件通過插塞連接相連接。由此能夠?qū)⒛p模塊以極其簡單的方法和方式與連接模塊分開。用于插頭的插座側(cè)和觸針側(cè)的連接模塊基本上以相同的方式構(gòu)成。換句話說也就是必須提供僅一種連接模塊，該連接模塊則能夠用于插座側(cè)的插頭中和觸針側(cè)的插頭中。
連接模塊中的開口的孔構(gòu)造最好與相應(yīng)的磨損模塊中的開口的孔構(gòu)造相同。接觸室最好包括用于引導(dǎo)連接模塊的引導(dǎo)元件和/或用于卡鎖連接模塊的卡鎖元件。由此，連接模塊能夠以極其簡單的方法和方式插入且卡鎖在接觸室中。卡鎖元件最好為自鎖的。容納室最好包括用于卡鎖磨損模塊的卡鎖元件。將連接模塊插入插頭外殼中的插入方向相對于將磨損模塊插入插頭外殼或者框架元件中的插入方向最好為成角度的，尤其是垂直的。在連接模塊和接觸室之間和/或在磨損模塊和容納室之間最好存在側(cè)面的間隙，其中側(cè)面的間隙在每側(cè)上最好在0.25mm和0.5mm之間。由此能夠在將插頭與另一個插頭連接時補償角度誤差和位置誤差。第一外圍裝置最好為電纜，該電纜經(jīng)過開口和/或通道從插頭引出。
此外應(yīng)當提供插塞連接，該插塞連接使得能夠傳輸控制信號和電功率用于驅(qū)動電驅(qū)動器。接觸室的表面最好設(shè)有導(dǎo)電的涂層，其中各個接觸室的涂層彼此相互電隔離和/或彼此相互電連接。特別優(yōu)選地，導(dǎo)電的涂層為金屬涂層。導(dǎo)電的涂層用于屏蔽接觸室，其中能夠阻止設(shè)在各個室中的模塊之間的串擾。插座側(cè)的電纜的屏蔽層最好能夠與導(dǎo)電元件相連接并且觸針側(cè)的電纜的屏蔽層最好能夠與導(dǎo)電元件相連接，使得通過導(dǎo)電元件能夠?qū)⑵帘螌訌挠|針側(cè)引導(dǎo)到插座側(cè)。一種用于裝配根據(jù)前述權(quán)利要求的插頭的方法，其特征在于，首先給連接模塊安裝導(dǎo)電元件，該導(dǎo)電元件與第一外圍裝置相連接，尤其是電纜，并且給磨損模塊安裝導(dǎo)電元件，以及隨后將連接模塊設(shè)置在接觸室中并且將磨損模塊設(shè)置在容納室中。此外，該方法最好包括，將磨損模塊設(shè)置在框架元件中的容納室中并且隨后將框架元件與相應(yīng)的插頭外殼相連接。通過根據(jù)本發(fā)明的方法能夠以特別有效的方法和方式將根據(jù)本發(fā)明的插頭彼此相互連接。此外給出一種根據(jù)本發(fā)明的插塞連接裝置，尤其是用于建立機器人手和工具之間的電接觸，所述插塞連接裝置包括插座側(cè)的插頭和觸針側(cè)的插頭。其它有利的實施形式在從屬權(quán)利要求中表明。
接下來根據(jù)附圖示例性地詳細描述本發(fā)明。其示出:圖1a示出根據(jù)本發(fā)明的插頭的觸針側(cè)的立體圖；圖1b示出根據(jù)本發(fā)明的插頭的插座側(cè)的立體圖；圖2示出根據(jù)圖1a的觸針側(cè)的立體分解圖；圖3示出根據(jù)本發(fā)明的插頭的觸針側(cè)或者插座側(cè)的俯視圖；圖4a示出沿著圖3的剖切線4a_4a的剖面圖，其中觸針側(cè)與插座側(cè)相接合；圖4b示出沿著圖3的剖切線4b_4b的剖面圖，其中觸針側(cè)與插座側(cè)相接合；圖4c示出沿著圖3的剖切線4c_4c的剖面圖，其中在這里示出觸針側(cè)；圖4d示出沿著圖3的剖切線4d_4d的剖面圖，其中在這里示出插座側(cè)；圖5示出根據(jù)本發(fā)明裝配的插頭的側(cè)視圖；圖6示出帶有連接模塊的插頭的立體圖；圖7示出圖6的立體分解圖；圖8示出帶有一個連接模塊的插頭和帶有四個連接模塊的插頭的組合的立體圖。
具體實施例方式參照附圖描述可能的實施例。附圖和說明書示出優(yōu)選的實施例并且不能視為限制由權(quán)利要求限定的本發(fā)明。圖1a示出根據(jù)本發(fā)明的插頭的觸針側(cè)S的立體圖并且圖1b示出根據(jù)本發(fā)明的插頭的插座側(cè)B的立體圖。觸針側(cè)S理解為插頭的一側(cè)，在該插頭中在平面上突出的導(dǎo)電的接觸件構(gòu)成為插頭。俗話講，觸針側(cè)也稱為“公的”或者“陽的”。插座側(cè)B理解為插頭的一側(cè)，在該插頭中導(dǎo)電的接觸元件構(gòu)成為插座并且基本上完全由絕緣材料包圍。俗話講，插座側(cè)也稱為“母的”或者“陰的”。觸針側(cè)的插頭S能夠與插座側(cè)的插頭B通過機械連接來進行導(dǎo)電連接。換句話說，根據(jù)本發(fā)明的觸針側(cè)S的插頭和根據(jù)本發(fā)明的插座側(cè)B的插頭提供了導(dǎo)電的插塞連接。不僅觸針側(cè)的插頭S而且插座側(cè)的插頭B各包括一體的插頭外殼I和框架元件5、
6。插座側(cè)B的插頭外殼I構(gòu)成為與觸針側(cè)S的的插頭外殼I基本上相同。插頭外殼I包括至少一個接觸室10并且框架元件5、6包括至少一個容納室50、60?？蚣茉?、6能夠與插頭外殼I相連接，其中至少一個容納室50、60基本上設(shè)在至少一個接觸室10、20上。所述相疊設(shè)置換句話說也稱為對齊設(shè)置。插頭外殼I和框架元件5、6最好由塑料組成。為了制造，最好使用壓力鑄造法。同樣能夠考慮其它方法。此外，根據(jù)本發(fā)明的插頭包括插頭模塊3，該插頭模塊3用于在觸針側(cè)S和插座側(cè)B之間建立導(dǎo)電的接觸。插頭模塊設(shè)置用于不同的應(yīng)用。插頭模塊3基本上包括連接模塊30和磨損模塊31、32。連接模塊30由插頭外殼I容納并且磨損模塊31、32由框架元件5、6容納。觸針側(cè)S的連接模塊30最好構(gòu)成為與插座側(cè)B的磨損模塊32不同。連接模塊30和磨損模塊31、32由不導(dǎo)電的材料構(gòu)成，最好由橡膠狀的塑料構(gòu)成，如彈性體。連接模塊30最好由比磨損模塊31、32更軟的塑料組成。連接模塊30和磨損模塊31、32包括用于容納導(dǎo)電元件7的開口 303、313、323。開口 303、313、323設(shè)置為彼此相互隔開，因此設(shè)在相鄰的開口 303、313、323中的導(dǎo)電元件7彼此之間電絕緣。此外，開口 303、313、323完全穿過相應(yīng)的模塊30、31、32。因此，每個開口 303、313、323能夠相應(yīng)地傳遞電信號(例如控制信號)或者相位(電功率)。這就是說，每個插頭模塊3能夠傳遞多個電信號或者相位。連接模塊30和磨損模塊31、32在開口 303、313,323的方向上具有基本上相同的外部形狀。尤其是連接模塊30的開口 303以與磨損模塊的開口 313、323共線的方式延伸。插頭模塊3例如能夠構(gòu)造為用于傳遞控制數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)模塊或者構(gòu)造為用于傳遞電功率的伺服模塊。數(shù)據(jù)模塊具有例如23個單獨的觸針并且在250V/16A的范圍內(nèi)傳遞信號。也能夠考慮更大或者更小的電壓/電流。伺服模塊具有例如三至四個用于傳遞最大690V/32A的觸針再加上兩個用于穿過屏蔽層的觸針。作為第三個例子在這里還提到帶有例如稱為超5類網(wǎng)絡(luò)線(Cat5e)的屏蔽的ProfiNet-模塊，該模塊用于傳遞總線信號。為了建立導(dǎo)電接觸，不僅連接模塊30而且磨損模塊31、32分別對于每個信號/相位分別包括一個導(dǎo)電元件7。兩個模塊的導(dǎo)電元件7能夠通過插塞連接以機械的方式彼此相互連接，使得能夠建立設(shè)置在連接模塊30中的導(dǎo)電元件7和設(shè)置在磨損模塊31、32中的導(dǎo)電元件7之間的導(dǎo)電接觸。設(shè)置在連接模塊30中的導(dǎo)電元件7能夠連接于至少一個第一外圍設(shè)備，例如焊接連接或者壓接連接于電纜或者電纜束。第一外圍裝置可以理解為例如功率調(diào)節(jié)器、信號發(fā)射器、計算機、工具或者類似的裝置，所述裝置設(shè)置在機器人側(cè)或者工具側(cè)。設(shè)置在磨損模塊31、32中的導(dǎo)電元件7用于連接第二外圍裝置。作為第二外圍裝置在這種情況下理解為互補的插頭。這就是說，在這種情況下如果兩個插頭彼此相互連接，插頭側(cè)S的磨損模塊31設(shè)置為與插座側(cè)B的磨損模塊32相對并且彼此之間在接觸的狀態(tài)下以平面的方式彼此相對。在根據(jù)圖1a和Ib的兩個實施例中，磨損元件31、32的不同之處在于，觸針側(cè)S的磨損元件31具有比插座側(cè)B的磨損元件32更小的高度。圖2示出根據(jù)圖1a的觸針側(cè)S的立體分解圖，其中導(dǎo)電元件構(gòu)成為觸針。所有借助于圖2描述的特征也能夠類似地應(yīng)用于插座側(cè)B，其中插座側(cè)B的導(dǎo)電元件構(gòu)成為插座。在所述實施例中示出的插座外殼I包括三個接觸室10，該接觸室10并排著設(shè)成一行。此外，插頭外殼包括另一個容納室10 '，該接觸室10'設(shè)置在所述行的后面。接觸室10、10'用于容納插頭模塊3的連接模塊30、30丨。設(shè)在接觸室10、10丨下的通道15用于引出連接在連接模塊30、30'上的電纜。由于接觸室的布置結(jié)構(gòu)的原因縮小了插頭的包絡(luò)圈。此外，接觸室能夠針對不同的應(yīng)用靈活地設(shè)置不同的插頭模塊。三個設(shè)成一行的連接模塊30能夠沿著箭頭方向E被插入位于插頭外殼I中的相應(yīng)的接觸室10中。接觸室10由側(cè)壁103限定。側(cè)壁103設(shè)有例如肋的引導(dǎo)元件100，從插入方向E來看該側(cè)壁103在左側(cè)和右側(cè)上限定接觸室10。連接模塊30被引向位于接觸室10中的所述引導(dǎo)元件100上。為此，連接元件30包括引導(dǎo)槽302，例如凹部或者凹處，該引導(dǎo)槽302設(shè)置為與接觸室10中的引導(dǎo)元件100互補，使得接觸室10的引導(dǎo)元件100能夠接合或者配合在引導(dǎo)槽302中。此外，接觸室1 0包括用于將連接模塊30卡鎖在接觸室10中的卡鎖元件101。為此，連接模塊30具有凹槽301，一旦連接模塊位于端部位置中，帶有卡鎖突出部的卡鎖元件101就接合在該凹槽301中。由于卡鎖元件101的構(gòu)造的原因，所述卡鎖元件101能夠借助于工具(螺絲刀)操作或者手動操作，使得連接模塊30再次解鎖并且從接觸室10移除。為此必須首先將框架元件5、6從插頭外殼I分離，使得提供經(jīng)過開口 16到卡鎖元件的通道。因此，各個元件，尤其是與電纜相連接的連接元件可以與電纜一道以簡單的方法和方式進行更換。箭頭K標出了電纜的連接，該電纜將連接模塊30的導(dǎo)電元件與第一外圍裝置連接。這就是說，電纜能夠與連接模塊30預(yù)先裝配并且然后以簡單的方法和方式通過開口 13且借助于引導(dǎo)元件100插入接觸室10中。電纜然后設(shè)在通道15中并且通過開口 13從插頭外殼中引出。所述預(yù)先裝配的優(yōu)點是，例如在電纜破損的情況下或者在電纜中故障的情況下能夠?qū)в须娎|的連接模塊30快速更換。由此能夠減少在電纜損壞的情況下制造設(shè)備的停工時間，而沒有浪費用于將新電纜連接在連接模塊30上的寶貴時間。插頭能夠以有效的方式和方式來修復(fù)，因為損壞的部件(例如連接模塊或者磨損模塊)可以簡單地更換并且不必在插頭上進行成本高的焊接工作。電纜K通過導(dǎo)電連接與設(shè)在連接模塊30中的導(dǎo)電元件相連接，所述導(dǎo)電連接對于本領(lǐng)域的專業(yè)人員是已知的。尤其是能夠使用焊接連接或者壓接連接。預(yù)先裝配具有更大的優(yōu)點，因為所述預(yù)先裝配能夠不依賴于插頭而完成。連接模塊能夠例如在實驗室中或者在車間中連接在電纜上。因此，在生產(chǎn)線上必須僅將連接模塊30插入插頭中。取消了在生產(chǎn)線中例如通過焊接過程來連接電纜。插頭外殼的開口 13能夠例如通過蓋子封閉，其中電纜經(jīng)過蓋子中的開口從插頭外殼I中引出。連接模塊3(Γ垂直于插入方向Ε，這就是說從上面，插入接觸室10中。連接模塊30'同樣已經(jīng)與電纜預(yù)先裝配。與連接模塊30'相連接的電纜能夠通過開口 14從插頭外殼I中引出。為此，電纜在與連接模塊30 '相連接的端部上沒有插頭或者類似物?？商娲兀B接模塊30丨也能夠沿著插入方向E經(jīng)過設(shè)置在接觸室10丨之前的接觸室10被插入。在此，電纜經(jīng)過通道15從插頭外殼I中引出。接觸室10'同樣包括引導(dǎo)元件100和卡鎖元件101，其中在這里接觸室10 ’的側(cè)壁103同樣能夠稱為引導(dǎo)元件。如從圖2得知，所有的連接元件30和30 '基本上以相同的方式構(gòu)造。因此，能夠以敏捷的和快速的方法和方式改變插塞位置。例如可以考慮，將未設(shè)在上述的行中的連接模塊30'與設(shè)在上述的行中的連接模塊30交換并且反之亦然。圖2示出觸針側(cè)S的框架元件5。觸針側(cè)S的框架元件5然而還能夠與插座側(cè)B的框架元件6交換，因為插頭外殼I以類似的方式裝有基本上用于觸針側(cè)S和用于插座側(cè)B的連接模塊30?？蚣茉?包括支撐元件51和多個穿過支撐元件51的容納元件50。支撐元件51基本上用于將框架元件5固定在插頭外殼I上。容納元件50用于容納磨損模塊31，該磨損模塊31沿著插入方向F被插入接觸室50中。在本實施例中類似于插頭外殼I設(shè)有三個并排成一行的容納室50和單個容納室5(Γ，該容納室5(Γ以偏離于所述行的方式設(shè)置在所述行的后面。容納室50基本上由側(cè)壁52a、52b限定。在此，側(cè)壁52a、52b包括上面的側(cè)壁區(qū)域52a和下面的側(cè) 壁區(qū)域52b，所述上面的側(cè)壁區(qū)域52a從支撐元件51向上(假若與插頭外殼相連接時遠離插頭外殼I)延伸，所述下面的側(cè)壁區(qū)域52b從支撐元件51向下(在插頭外殼I的方向上)延伸。下面的側(cè)壁區(qū)域52b在裝配的狀態(tài)下通過開口 16接合在插頭外殼I中。此外，容納室50包括卡鎖元件53，該卡鎖元件53優(yōu)選構(gòu)造成容納室50中的環(huán)形肋。磨損模塊31優(yōu)選包括環(huán)形的凹槽310，該環(huán)形凹槽310也能夠稱為凹部。如在圖2中得知，將磨損模塊31從上面插入容納室50中并且然后借助于卡鎖元件53和環(huán)形凹槽310以自鎖的方式卡鎖。由于磨損模塊31的彈性的原因能夠?qū)⑺瞿p模塊31不費力地插入容納室50中并且卡鎖。磨損模塊最好在插入到容納室50中之前設(shè)有導(dǎo)電元件7。在裝配的狀態(tài)下，容納室50的部分區(qū)域，在這里為下面的側(cè)壁區(qū)域52b伸入位于插頭外殼I中的互補的開口或者臺階16中。由此實現(xiàn)了框架元件5相對于插頭外殼I的定中心。用于容納插座側(cè)B的磨損模塊32的框架元件6基本上相同地構(gòu)造，其中附圖標記以數(shù)字6開頭。圖3示出從上面看根據(jù)本發(fā)明的插頭，并且用于闡明在圖4a、4b、4c和4d中示出的剖面圖的剖面的位置。圖4a示出沿著圖3的剖切線4a_4a的剖面圖。在此，觸針側(cè)的插頭S與插座側(cè)的插頭B相連接。剖面圖闡明了帶有連接模塊30和磨損模塊31、32的插頭模塊3的布置結(jié)構(gòu)。導(dǎo)電元件在所述附圖中未示出，為此可以參照附圖4b。在圖4a中能夠得知，連接模塊30通過引導(dǎo)件11被引入接觸室10中。此外示出通道15，通過該通道15電纜能夠離開插頭體部I以便與外圍裝置相連接。連接模塊30相應(yīng)地由插頭外殼I的接觸室10容納。連接模塊30以及磨損模塊31在本實施例中基本上構(gòu)成為長方體形。在此，開口303、313、323延伸經(jīng)過所述長方體形的體部，其中開口 303、313、323用于容納導(dǎo)電元件7(后面稱為觸針元件70、插座元件71和連接元件72)。此外，開口 303、313、323具有凹槽(凹口，凹部)，并且觸針元件70、插座元件71和連接元件72具有與凹槽(凹口，凹部)互補的突起，該突起與凹槽相結(jié)合?？商娲?，凹槽也能夠設(shè)置在觸針元件70、插座元件71和連接元件72上并且突起設(shè)置在開口 303、313、323中。同樣在剖面圖中示出，框架元件5包括用于觸針側(cè)S的磨損模塊31。在常見的形式中可以說框架元件5、6容納磨損元件31、32。此外，在這里示出以下事實，磨損模塊31的上表面311完全設(shè)在框架兀件5中。用于插座側(cè)B的磨損模塊32設(shè)在框架元件6中。所述剖面圖清楚地示出，帶有接觸室10以及插座側(cè)B和插頭側(cè)S的連接模塊30的插頭外殼I以基本上相同的方式構(gòu)造成。插頭側(cè)S和插座側(cè)B之間不同之處相應(yīng)地基本上在于用于觸針側(cè)S的磨損模塊31的構(gòu)造和用于插座側(cè)32的磨損模塊32的構(gòu)造，以及兩個框架兀件5和6。在根據(jù)圖4a的本實施例中，框架元件5、6的部分，即側(cè)壁52b、62b，伸入插頭外殼I中，所述側(cè)壁52b、62b從支撐兀件51、61在插頭外殼I的方向上延伸。同樣不出，側(cè)壁52a、62a的遠離插頭外殼I延伸的部分如此構(gòu)成，使得框架兀件5的側(cè)壁52a伸入框架兀件6的側(cè)邊62a中。通過所述的一個伸入另一個的側(cè)壁52a、62a彼此相對地以機械的方式引導(dǎo)觸針側(cè)和插座側(cè)的兩個插頭?？蛇x地，框架元件5、6在下部的側(cè)壁52的區(qū)域中具有環(huán)形凹部56，該環(huán)形凹部56能夠容納密封件8 (例如O形密封圈)。密封件8將框架元件5、6在與插頭外殼I相對的所述區(qū)域中密封并且同時用于良好的定中心。圖4b基本上用于闡明觸針側(cè)S和插座側(cè)B之間的導(dǎo)電接觸。設(shè)在觸針側(cè)S的磨損元件31中的導(dǎo)電元件在這里稱為導(dǎo)電的觸針元件70。設(shè)在磨損元件31中的導(dǎo)電元件在這里稱為導(dǎo)電的插座元件71。設(shè)在兩個連接模塊30中的導(dǎo)電元件稱為導(dǎo)電的連接元件72。連接元件72基本上構(gòu)造為圓柱形并且在圓柱形的表面上具有卡鎖元件720，通過該卡鎖元件720能夠?qū)⑦B接元件72卡鎖在位于連接模塊30的相應(yīng)開口中的互補元件中。在面向磨損模塊31、32的一側(cè)上，連接元件72包括圓柱形開口 721，還稱為盲孔，其用于容納觸針元件70或者插座元件71的觸針或者軸頸,所述觸針元件70或者插座元件71相對于連接元件73設(shè)置在磨損模塊31、32中。換句話說也就是，觸針元件70或者插座元件71的圓柱形部分伸入盲孔721中。在面向通道15的一側(cè)上，連接元件72包括連接位置722，在該連接位置上連接有上述的電纜的鉸合線。此外，在可替代的實施形式中能夠考慮的是，連接元件72沒有構(gòu)成圓柱形開口721，而是構(gòu)成圓柱形軸頸。在此將觸針元件70或者插座元件71在相應(yīng)的部分中構(gòu)造有盲孔。這就是說，連接元件72與觸針元件70之間或者連接元件72與插座元件71之間的連接的結(jié)構(gòu)也能夠互換。觸針元件70同樣基本上構(gòu)造為圓柱形并且還具有卡鎖元件700,通過該卡鎖元件700能夠?qū)⒂|針元件70卡鎖在位于磨損模塊31的開口中的互補元件中。觸針元件70的長度大于磨損元件31的高度，這就是說在卡鎖的狀態(tài)下觸針元件70在兩側(cè)伸出磨損模塊31。在面向連接模塊30的一側(cè)上，觸針元件70構(gòu)造有圓柱形構(gòu)造的接觸部分701。接觸部分701伸入連接元件72的圓柱形開口 721中。由此提供連接元件72和觸針元件70之間的電接觸。在面向插座側(cè)B的一側(cè)上，觸針元件70具有同樣為圓柱形構(gòu)造的接觸部分702。接觸部分702用于與插座元件71的導(dǎo)電連接。插座元件71在與連接元件72相接合的區(qū)域中基本上構(gòu)成為與觸針元件70相同。在面向觸針側(cè)S的磨損元件31的區(qū)域中，插座元件71包括圓柱形開口 710 (例如盲孔)，該圓柱形開口 710用于容納觸針元件70的接觸部分702。插座元件71同樣如此構(gòu)造，使得其相對于觸針側(cè)S沒有從磨損模塊31中伸出。在將框架元件5、6與插頭外殼裝配時，連接元件72與相應(yīng)的插座元件71或者觸針元件70導(dǎo)電連接。一旦觸針側(cè)S和插座側(cè)B的兩個插頭彼此相互連接，插座側(cè)B的插座元件71與觸針側(cè)S的觸針元件70彼此相互導(dǎo)電連接。插座側(cè)B的插頭與觸針側(cè)S的插頭的連接方向沿著方向F進行，該方向F最好與連接模塊30的插入方向E成角度，尤其是垂直的。換句話也可以說，連接方向基本上平行于插頭外殼I中的框架元件5、6的插入方向。在相連接的狀態(tài)下，磨損元件31的表面311設(shè)置為與磨損元件32的表面321相對。在此，觸針側(cè)S的觸針元件70伸入插座側(cè)B的磨損元件31中。觸針元件70、插座元件71和連接元件72的構(gòu)造允許在更換元件時特別靈活的和簡單的手動操作。由于以下事實，即帶有框架元件5、6的磨損模塊31能夠與插頭外殼I分開，在這里也能夠稱為多層結(jié)構(gòu)的構(gòu)造方式。在所述圖4b中還示出根據(jù)本發(fā)明的插頭的裝配。預(yù)備地，連接模塊30安裝連接元件72，該連接元件72則與外圍裝置相連接。同樣預(yù)備地，相應(yīng)的磨損模塊31、32安裝觸針元件70或者插座元件71。在第一步驟中，將連接模塊30沿著插入方式E插入相應(yīng)的接觸室10中。在第二步驟中，將磨損模塊31、32插入并且卡鎖在該磨損模塊31、32的位于框架元件5、6中的相應(yīng)的容納室50、60中。作為最后的步驟，將框架元件5、6沿著連接方向F與插頭外殼I相連接，其中同時提供連接元件72和觸針元件70之間的或者連接元件72和插座元件71之間的導(dǎo)電接觸。此外，框架元件5、6能夠通過固定機構(gòu)與插頭外殼I連接。尤其是通過螺接、可替代地還能夠設(shè)有卡鎖連接。圖4c和4d示出根據(jù)本發(fā)明的插頭的沿著剖切線4c_4c或者4d_4d的剖面圖。在此，圖4c示出觸針側(cè)并且圖4d示出插座側(cè)B。導(dǎo)電的連接元件在所述附圖中沒有示出。在圖4d中示出磨損元件32和側(cè)壁62a之間的空隙Z。所述空隙Z如前面所述用于容納另一個框架元件5的側(cè)壁52a。同樣在所述兩個剖面圖中示出，位于連接模塊30、磨損模塊31、32中的開口包括不同的凹槽312、322以用于容納導(dǎo)電的接觸元件7、70、71、72的卡鎖元件。所述凹槽312、322在前面描述為與卡鎖元件互補的元件。圖5示出通過觸針側(cè)S和插座側(cè)B裝配的插頭的視圖。在本實施例中，不僅觸針側(cè)的插頭S而且插座側(cè)的插頭B包括同樣數(shù)量的插頭模塊3。在可替代的實施形式中，例如在圖6至9中示出，插頭外殼還能夠僅通過插頭模塊構(gòu)成。所述插頭的構(gòu)造基本上與上面所述的構(gòu)造相同。圖6示出帶有僅一個插頭模塊3的插頭的觸針側(cè)S的立體圖。所述插頭的構(gòu)造基本上類似于上面所述的實施例，因此在這里對于所述實施形式僅作簡短的介紹。在圖7中示出了帶有僅一個插頭模塊3的插頭的插座側(cè)B的分解圖。插頭外殼2包括用于容納連接元件30的接觸室20。如上所述的接觸室20裝有引導(dǎo)元件200和卡鎖元件201。接觸室20由側(cè)壁202限定。連接元件30同樣沿著插入方向E被插入接觸室20中?？蚣茉?同樣構(gòu)成為與上面所述的框架元件5、6相同。在這里，框架元件9包括用于容納磨損模塊31、32的容納室90。電纜引導(dǎo)以及其它的特征類似于上面所述的實施例構(gòu)造成。此外還設(shè)有下面所述的涂層。圖8包括帶有一個插頭模塊(觸針側(cè)S)的插頭外殼和帶有四個插頭模塊(插座側(cè)S)的插頭的組合，其中三個插頭模塊設(shè)為一行并且一個插頭模塊設(shè)在所述行之外。這示出了本發(fā)明的多方面的和模塊化的應(yīng)用，因為插頭能夠以不同的方式彼此相互組合。可替代地還能夠設(shè)有一種插頭，該插頭包括多個，尤其是三個設(shè)為一行的接觸室。接觸室的另外的布置結(jié)構(gòu)同樣是能夠考慮的。例如能夠考慮一種結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)包括三個并排著設(shè)在第一行中的接觸室和兩個設(shè)在第二行中的接觸室，其中第二行設(shè)在第一行后。最好用金屬涂層來涂覆接觸室10、1(Γ、20的表面。此外，還能夠?qū)⒔饘偻繉油扛苍谌菁{室50、60的內(nèi)側(cè)501和/或外側(cè)502上。金屬涂層用作屏蔽作用并且能夠因此阻止了各個插頭模塊3之間的串擾。由此，第一插頭模塊能夠傳遞例如用于馬達和另一個驅(qū)動器的控制信號并且直接相鄰的模塊能夠傳遞用于驅(qū)動器的電功率。最好使用由氧化鋁、銅、銅/鉻組成的涂層作為金屬涂層。通過涂覆側(cè)壁52a的面向側(cè)壁62a的表面并且通過涂覆側(cè)壁62a的面向側(cè)壁52a的表面能夠進一步改善屏蔽作用。此外能夠考慮的是，所述兩個表面彼此相互電接觸。例如在圖4a和4b的剖面圖中示出，帶有伸入的側(cè)壁52a或者62a的框架元件則通過涂覆重要的表面來用于全面的且連續(xù)的屏蔽。由此能夠以成功的和有效的方式將插頭模塊3與另一個插頭模塊 3屏蔽。最好在此如此設(shè)置涂層，使得接觸室10的涂層能夠與容納室50、60的涂層電連接。此外，開口 16的部分或者開口 16的整個表面也設(shè)有涂層。相鄰的接觸室的涂層最好電連接。在可替代的實施例中還能夠考慮將接觸室的各個涂層電隔離。如果與相應(yīng)的連接模塊30相連接的電纜具有自己的屏蔽層，將所述屏蔽層如此引入接觸室10中使得該屏蔽層沒有脫落?？商娲?，能夠?qū)⑵帘螌永缗c連接元件72相連接并且通過相應(yīng)的插頭模塊通過觸針元件70和插座元件71從插座側(cè)B引導(dǎo)到插頭側(cè)S。在此，在插座側(cè)B上的電纜的屏蔽層具有和在插頭側(cè)S上的電纜的屏蔽層相同的電壓?？商娲?，電纜的屏蔽層還能夠與接觸室10的電鍍層相連接。例如能夠考慮將電纜的屏蔽層借助于螺栓或者焊點與每個接觸室10的表面涂層相連接。插頭模塊3的部件，即連接模塊30和磨損模塊31、32最好如此確定尺寸，使得所述插頭模塊3在接觸室10中或者在容納室50、60中具有側(cè)面的間隙。模塊的每個最好在每個側(cè)面的軸線上能夠移動0.25mm至0.5mm。側(cè)面的軸線最好在圖3中是可見的。在此,X軸線和垂直于此的Y軸線理解為側(cè)面的軸線。換句話說也就是，連接模塊30以及磨損模塊31、32的每個能夠從一個端部位置到另一個端部位置移動最大0.5mm,即例如從-X到+X。由于間隙的原因，然而也可以繞Y軸線或者繞X軸線以一定角度旋轉(zhuǎn)。通過設(shè)置如此大的空隙還能夠在觸針側(cè)與插座側(cè)組裝在一起時有效地補償角度誤差。同樣在觸針側(cè)S或者插座側(cè)B的框架元件5、6之間存在相應(yīng)的間隙。通過存在的間隙并且通過彈性能夠補償角度誤差和側(cè)面的位置誤差。此外，觸針元件70、插座元件和連接元件72在重要的區(qū)域中包括成角度的斜角或者倒角，所述倒角使得元件的裝配更容易。
可替代地，接觸室10沒有用于建立電接觸并且還通過密封體以緊密的方式密封。附圖標記列表S觸針側(cè)的插頭B插座側(cè)的插頭E插入方向I插頭外殼(多個插頭模塊)2插頭外殼(一個插頭模塊)3插頭模塊5觸針側(cè)的框架元件6插座側(cè)的框架元件7導(dǎo)電元件8密封元件 9框架元件(插入模塊)10 接觸室100引導(dǎo)元件101卡鎖元件102側(cè)壁103側(cè)壁13開口14開口15通道16開口 / 臺階30連接模塊30丨連接模塊31用于觸針的磨損模塊32用于插座的磨損模塊301凹槽302引導(dǎo)槽303用于容納導(dǎo)電元件的開口310環(huán)形凹槽311用于觸針的磨損模塊的表面312凹槽313用于容納導(dǎo)電元件的開口321用于插座的磨損模塊的表面322凹槽323用于容納導(dǎo)電元件的開口50容納室51支撐元件52a上側(cè)壁
52b下側(cè)壁53卡鎖元件501夕卜側(cè)502內(nèi)側(cè)60容納室61支撐元件62a上側(cè)壁62b下側(cè)壁63卡鎖元件70導(dǎo)電的觸針元件71導(dǎo)電的插座元件
72導(dǎo)電的連接元件700卡鎖元件701接觸部分702接觸部分710圓柱形開口721圓柱形開口722連接位置
權(quán)利要求
1.一種插座側(cè)的插頭(B)或者一種觸針側(cè)的插頭(S)，尤其是用于將工具與機器人手進行電連接的工具更換系統(tǒng)，其包括用于固定在機器人臂或者工具上的插頭外殼(1、2)，其中所述插頭外殼(1、2)包括至少一個接觸室(10、20)和至少一個容納室(50、60)，所述容納室(50、60)基本上設(shè)置在所述接觸室(10、20)上方，并且其中在所述的至少一個接觸室(10、20)中能夠設(shè)置有連接模塊(30)，所述連接模塊(30)具有用于連接在至少一個第一外圍設(shè)備，尤其是電纜上的導(dǎo)電元件(7、70、71、72)，以及在所述至少一個容納室(50、60)中能夠設(shè)置有磨損模塊(31)，所述磨損模塊(31)具有用于與第二外圍設(shè)備，尤其是互補的插頭相連接的導(dǎo)電元件(7、70、71、72)，其中所述連接模塊(30)的導(dǎo)電元件(7、70、71、72)能夠與所述磨損模塊(31)的導(dǎo)電元件(7、70、71、72)相連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的插座側(cè)的插頭(B)，其特征在于，所述插頭(B)的磨損模塊(32)中的所述導(dǎo)電元件(7、70、71、72)為導(dǎo)電的插座元件(71)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的觸針側(cè)的插頭(S)，其特征在于，所述插頭(S)的磨損模塊(31)中的所述導(dǎo)電元件(7、70、71、72)為導(dǎo)電的觸針元件(70)。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的插頭，其特征在于，所述容納室(50、60)設(shè)置在與所述插頭外殼(I)分開構(gòu) 造的框架元件(5、6)中，其中所述框架元件(5、6)能夠與所述插頭外殼(I)相連接。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的插頭，其特征在于，所述連接模塊(30)中的導(dǎo)電元件(72)具有用于與外圍裝置相連接的第一側(cè)(722)和用于與所述磨損模塊(31、32)的導(dǎo)電元件(70、71)相連接的第二側(cè)(721)。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的插頭，其特征在于，所述連接模塊(30)和所述磨損模塊(31、32)由彈性的和/或電絕緣的材料組成。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的插頭，其特征在于，所述連接模塊(30)和所述磨損模塊(31、32)具有用于容納所述導(dǎo)電元件(7、70、71、72)的通孔(303、313、323)。
8.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的插頭，其特征在于，所述連接模塊中的導(dǎo)電元件(72)能夠與所述磨損模塊(31、32)中的導(dǎo)電元件(70、71)通過插塞連接相連接。
9.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的插頭，其特征在于，用于所述插頭的插座側(cè)(B)和觸針側(cè)(S)的所述連接模塊(30)基本上以相同的方式構(gòu)成。
10.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的插頭，其特征在于，所述連接模塊(30)中的開口(303)的孔構(gòu)造與相應(yīng)的所述磨損模塊(31、32)中的開口(313、323)的孔構(gòu)造相同。
11.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的插頭，其特征在于，每個連接模塊(30)或者磨損模塊(31、32)的導(dǎo)電連接的數(shù)量大于三，尤其是大于五，特別優(yōu)選地大于十。
12.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的插頭，其特征在于，所述接觸室(10)包括用于引導(dǎo)所述連接模塊(30)的引導(dǎo)元件(100)和/或用于卡鎖所述連接模塊(30)的卡鎖元件(12)。
13.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的插頭，其特征在于，所述容納室(50、60)包括用于卡鎖所述磨損模塊(31)的卡鎖元件(51、61)。
14.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的插頭，其特征在于，將所述連接模塊(30)插入所述插頭外殼(I)中的所述插入方向(E)相對于將所述磨損模塊(31、32)插入所述插頭外殼(I)或者所述框架元件(5、6)中的所述插入方向(F)為成角度的，尤其是垂直的。
15.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的插頭，其特征在于，在所述連接模塊(30)和所述接觸室(10)之間和/或在所述磨損模塊(31)和所述容納室(50、60)之間存在側(cè)面的間隙，其中所述側(cè)面的間隙在每側(cè)上優(yōu)選在0.25mm和0.5mm之間。
16.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的插頭，其特征在于，所述框架元件(5、6)的部分伸入所述插頭外殼(1、2)中并且所述框架元件(5、6)通過固定機構(gòu)固定在所述插頭外殼上。
17.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的插頭，其特征在于，插頭外殼(1、2)和框架元件(5,6)以兩部分組成的方式或者以一體的方式構(gòu)造成。
18.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的插頭，其特征在于，所述插頭包括多個，尤其是三個并排著設(shè)為一行的接觸室(10)和/或唯一或者多個接觸室(10 ')，所述接觸室(1(Γ )設(shè)置為向后偏離于所述行。
19.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的插頭，其特征在于，所述插頭包括唯一的接觸室(10,10 ; 、20)。
20.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的插頭，其特征在于，所述第一外圍裝置為電纜，所述電纜經(jīng)過開口( 13、14)和/ 或通道(15)從所述插頭引出。
21.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的插頭，其特征在于，所述接觸室(10)的表面設(shè)有導(dǎo)電的涂層，其中所述各個接觸室(10)的涂層彼此相互電隔離和/或彼此相互電連接。
22.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的插頭，其特征在于，所述容納室(50、60)的表面設(shè)有導(dǎo)電的涂層，其中所述各個容納室(50、60)的涂層尤其彼此相互電隔離和/或彼此相互電連接。
23.根據(jù)權(quán)利要求21或者22中任一項所述的插頭，其特征在于，至少一個接觸室(10)的所述涂層與設(shè)在所述接觸室(10)上方的容納室(50、60)的涂層能夠相連接或者相接觸。
24.根據(jù)權(quán)利要求24至23中任一項所述的插頭，其特征在于，電纜的屏蔽層能夠與所述涂層相連接。
25.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的插頭，其特征在于，所述插座側(cè)(B)的電纜的屏蔽層能夠與導(dǎo)電元件(7、70、71、72)相連接并且所述觸針側(cè)(S)的電纜的屏蔽層能夠與導(dǎo)電元件(7、70、71、72)相連接，使得通過所述導(dǎo)電元件(7、70、71、72)能夠?qū)⑺銎帘螌訌乃鲇|針側(cè)(S)引導(dǎo)到所述插座側(cè)(B)。
26.一種用于裝配根據(jù)前述權(quán)利要求的插頭的方法，其特征在于，首先給所述連接模塊(30)安裝導(dǎo)電元件(7、70、71、72)，所述導(dǎo)電元件(7、70、71、72)與第一外圍裝置，尤其是電纜相連接，并且給所述磨損模塊(31、32)安裝導(dǎo)電元件(7、70、71、72)，以及隨后將所述連接模塊(30)設(shè)置在所述接觸室(10)中并且將所述磨損模塊(31、32)設(shè)置在所述容納室(50,60)中。
27.根據(jù)權(quán)利要求25所述的方法，其特征在于，將所述磨損模塊(31、32)設(shè)置在所述框架元件中的容納室(50、60)中，并且隨后將所述框架元件(5、6)與相應(yīng)的所述插頭外殼(I)相連接。
28.一種尤其是用于建立機器人手和工具之間的電接觸的插塞連接裝置，包括插座側(cè)的插頭(B)和觸針側(cè)的插頭(S)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種插座側(cè)的插頭(B)或者一種觸針側(cè)的插頭(S)，尤其是用于將工具與機器人手進行電連接的工具更換系統(tǒng)，其包括用于固定在機器人臂或者工具上的插頭外殼(1、2)。所述插頭外殼(1、2)包括至少一個接觸室(10、20)和至少一個容納室(50、60)，所述容納室(50、60)基本上設(shè)置在所述接觸室(10、20)上方。在所述至少一個接觸室(10、20)中能夠設(shè)置有連接模塊(30)，所述連接模塊(30)具有用于連接在至少一個第一外圍設(shè)備，尤其是電纜上的導(dǎo)電元件(7、70、71、72)。在所述至少一個容納室(50、60)中能夠設(shè)置有磨損模塊(31)，所述磨損模塊(31)具有用于與第二外圍設(shè)備，尤其是互補的插頭相連接的導(dǎo)電元件(7、70、71、72)。所述連接模塊(30)的導(dǎo)電元件(7、70、71、72)能夠與所述磨損模塊(31)的導(dǎo)電元件(7、70、71、72)相連接。
文檔編號H01R13/658GK103178389SQ201310050978
公開日2013年6月26日 申請日期2008年10月16日 優(yōu)先權(quán)日2007年11月7日
發(fā)明者里科·耶姆利希, 曼弗雷德·穆勒 申請人:馬爾遆公開股份有限公司