用於連接導線的連接器和方法
2023-05-08 07:08:01
專利名稱：用於連接導線的連接器和方法
相關申請的交叉引用本申請要求享有於2003年5月28日提交的未決美國臨時專利申請No.60/473913(代理人檔案號No.2003P07862US)的優先權，其通過引用完整地結合於本文中。
背景美國專利No.5599211(Kurahashi)描述了「一種固定終端，其可鉸接地支撐了終端設備的可動終端。端接螺釘穿過固定終端中的孔而與可動終端的螺紋孔相接合。卡緊裝置可防止端接螺釘從固定終端上脫落。端接螺釘在擰緊時可夾緊被連接在固定和可動終端之間的元件。當鬆開端接螺釘時，卡緊裝置促使可動終端離開固定終端而使兩者分離，從而有效地釋放連接在它們之間的元件」，該專利通過引用結合於本文中。參見摘要。
美國專利No.4090762(Hoffman)描述了「一種終端連接，其可接受各種尺寸的電導體，並提供氧化物阻隔、彈性加載以及導體限制和集束特徵。其中一個終端元件上的接頭或指狀件將導體壓向另一終端元件而與其尺寸無關，其中一個元件上的氧化物阻隔邊緣可阻隔導體上的氧化物塗層，而接頭或指狀件將限制該導體，並迫使其朝向機械操作機構如螺釘。迫使導體朝向螺釘運動將減少偏置載荷，並且當旋轉螺釘而使終端緊固時，允許通過利用螺釘刮擦導體而形成額外的氧化物阻隔。在絞線導體的情況下，通過迫使導體朝向螺釘而獲得的集束可保證絞線之間的良好電接觸，這樣，連接處的電阻不會與相應實心導體的電阻顯著不同。在幾個實施例中，接頭或指狀件提供了用於保持連接的良好電氣特徵和機械特徵所需的彈性加載或彈性隨動。在某些實施例中，鍛出引線(struct-out leg)提供了用於氧化物阻隔的彈性加載和咬合動作」，該專利通過引用結合於本文中。參見摘要。
概要一些示例性的實施例包括一種系統，其包括用於將多條導線電連接到印製電路板上的連接器，多條導線中的每一條的端接端被剝去了絕緣材料，所述連接器包括限定了多個共面孔的外殼；以及多個夾具，各夾具都適於通過相應的孔來接受多條導線中的至少一條的去皮端接端；其中，所述多個螺釘促動式夾具相對於所述多個共面孔設置成交替的近-遠端關係。
附圖簡介通過下述詳細描述並結合附圖，可以更容易理解各種潛在的實施例，其中
圖1是系統1000的示例性實施例的透視圖；圖2是系統1000的示例性實施例的正視圖；圖3是系統1000的示例性實施例的頂視圖；圖4是沿圖2中的剖線A-A的剖視圖；圖5是沿圖3中的剖線B-B的剖視圖；圖6是示例性方法6000的流程圖；和圖7是已知系統的示例性實施例的透視圖。
定義當在本文中使用以下用語時，以下定義適用交替的近-遠端關係-包括一個朝前定位、下一個朝後定位、然後重複的交錯結構。
安裝-緊固、固定和/或連接的過程。
軸向受限的螺釘-當螺釘轉動時基本不能沿螺釘的縱向軸線推進或退出的螺釘。
支架-部分開啟的盒子或封閉體。
夾具-在作名詞時為用於連接、夾緊、支撐和/或壓縮的裝置；在作動詞時為連接、夾緊、支撐和/或壓縮。
包括-包括在...內；一部分包括-包括但不限於。
包括(動詞變位)-包括但不限於。
共面-位於或發生在同一平面上。
結合-將兩件事物連接、相連和/或連結在一起。
電路-導電迴路。
固件-存儲在只讀存儲器(ROM)中的機器可讀指令。ROM包括PROM和EPROM。
可自由觸及-能在基本上無障礙或幹涉的條件下觸及。
標準規格-美國導線的標準規格，涉及到測量導線直徑。
觸覺-人的運動感覺和人的觸覺。許多潛在的觸覺體驗包括許多感覺、身體位置的感覺差異以及基於時間的感覺變化，其至少部分地以不可見的、非聽覺的和非嗅覺的方式來察覺，包括對觸摸(被接觸)、活動接觸、抓握、壓力、摩擦、牽引、滑動、舒展、作用力、扭矩、衝擊、穿刺、振動、運動、加速度、擺動、脈衝、取向、肢體位置、重力、質感、間隙、凹感、粘性、疼痛、發癢、溼氣、溫度、導熱性和熱容量的體驗。
外殼-封裝、覆蓋、保護和/或支撐性的框架、盒子和/或機箱。
I/O裝置-任何基於感覺的輸入和/或輸出裝置，例如基於聲音、視覺、觸覺、嗅覺和/或味覺的裝置，包括如監視器、顯示器、投影機、高位顯示器、鍵盤、小鍵盤、滑鼠、跟蹤球、控制杆、遊戲鍵盤、操縱輪、觸感衰減器、觸控螢幕、指點器、麥克風、揚聲器、攝像機、照相機、掃描儀、印表機、觸覺裝置、振動器、觸覺模擬器和/或觸覺墊，並且潛在地包括可安裝或連接在I/O裝置上的埠。
信息設備-能夠處理信息的任何設備，例如任何一般用途和/或特殊用途的計算機，例如個人計算機、工作站、伺服器、微型計算機、大型機、超級計算機、計算機終端、膝上型電腦、可佩戴計算機和/或個人數字式助理器(PDA)、移動終端、藍壓設備、通信器、「智能」電話(例如Handspring Treo等設備)、信使服務(如Blackberry)接收器、尋呼機、傳真機、行動電話、傳統電話、電話設備、編程的微處理器或微型控制器和/或外圍集成電路元件、ASIC或其它集成電路、硬體電子邏輯電路如分立元件電路，和/或可編程邏輯裝置如PLD、PLA、FPGA或PAL等。總之，其上設有能夠實施本文所介紹的至少一部分方法、結構和/或圖形化用戶界面的有限狀態機器的任何設備都可用作信息設備。信息設備可包括眾所周知的部件，例如一個或多個網絡接口、一個或多個處理器、一個或多個包含指令的存儲器，和/或一個或多個輸入/輸出(I/O)設備，一個或多個用戶界面，等等。
網際網路-連接信息設備的全球網際網路的總稱。
機器可讀媒體-機器可從中獲得數據和/或信息的物理結構。示例包括存儲裝置、穿孔卡等。
存儲裝置-任何能存儲模擬或數字信息的設備，例如非易失性存儲器、易失性存儲器、隨機存取存儲器、RAM、只讀存儲器、ROM、快閃記憶體、磁介質、硬碟、軟盤、磁帶、光學介質、光學盤、雷射磁碟即CD、數位化視頻光碟即DVD，和/或冗餘磁碟列陣等。根據本文所公開的實施例，存儲裝置可與處理器相結合，並可存儲適於由處理器執行的指令。
網絡-多個通信設備的組合。
網絡接口-任何能夠將信息設備連接到網絡上的設備、系統或子系統。例如，網絡接口可以是電話、行動電話、移動數據機、電話數據數據機、傳真數據機、無線收發器、乙太網卡、電纜數據機、數字式用戶線路接口、網橋、集線器、路由器或其它類似裝置。
非破壞性-涉及到或者是不會對主體材料和/或產品造成損傷的過程。
複數-多個和/或超過一個的狀態。
印製電路板-通常通過焊接而將電子元件固定在其上的大致平坦的薄板。元件引線和集成電路的插腳可穿過板中的通孔，或者進行表面安裝，在這種情況下不需要孔(但它們仍然用於互連板的不同層)。
處理器-可處理機器可讀指令的設備。處理器可以是中央處理單元、本地處理器、遠程處理器、並行處理器和/或分布式處理器等。處理器可以是通用微處理器，例如由美國加利福尼亞聖克拉拉市的Intel公司製造的奔騰III系列微處理器。在另一實施例中，處理器可以是特定用途集成電路(ASIC)或現場可編程門陣列(FPGA)，在本文公開的至少一部分實施例中其設計成實現在其硬體和/或固件中。
可編程邏輯控制器(PLC)-遵循程序指令以便通過評估一組輸入而提供對機器和/或工藝進行自動化監測和/或控制功能的設備。PLC可用於使複雜功能自動化，例如用於機加工、包裝、材料輸送和/或其它應用中。PLC可用於控制工業生產過程。
釋放-從束縛、固定或保持裝置中獲得自由；放開。
可拆卸地-能夠從已佔據的地方或位置中移出。
螺釘促動的-基於螺釘的旋轉而移動某物體。
插座-設計成供插入部分安裝到其中的孔或凹穴。
系統-機構、設備和/或指令的集合，該集合設計用於執行一個或多個特定功能。
傳輸-從機構的一部分傳遞(力或能量)到另一部分。
用戶界面-任何用於為用戶生成信息和/或從用戶中請求信息的設備。用戶界面包括至少文本、圖形、聲音、視頻、動畫和/或觸覺元素中的一種。例如通過印表機、監視器、顯示器、投影機等可提供文本元素。例如通過監視器、顯示器、投影機和/或視覺指示裝置如光、信號旗、信號燈等可提供圖形元素。例如通過話筒、麥克風和/或其它聲音發生和/或接受裝置可提供音頻元素。例如通過監視器、顯示器、投影機和/或其它可視裝置可提供視頻元素或動畫元素。例如通過非常低頻率的揚聲器、振蕩器、觸覺刺激器、觸覺墊、模擬器、鍵盤、小鍵盤、滑鼠、跟蹤球、控制杆、遊戲鍵盤、操縱輪、觸感衰減器、觸控螢幕、指點器和/或其它觸覺裝置等可提供觸覺元素。用戶界面可包括一個或多個文本元素，例如一個或多個字母、數字、符號等。用戶界面可包括一個或多個圖形元素，例如圖像、相片、圖紙、圖標、窗口、標題欄、面板、表單、標籤、繪圖、矩陣、表格、頁面、日曆、框圖、框架、對話框、靜態文本、文本框、列表、選擇列表、彈出列表、下拉列表、菜單、工具條、浮動菜單、複選框、單選按鈕、超連結、瀏覽器、按鈕、控制條、調色板、預覽面板、色輪、撥號盤、滑動條、滾動條、光標、狀態條、步進條和/或進度指示器等。文本和/或圖形元素可用於選擇、編制、調整、改變、指定外觀、背景顏色、背景樣式、邊界樣式、邊界厚度、前景顏色、字體、字體風格、字體尺寸、對準、行間距、縮進、最大數據長度、校驗、查詢、光標類型、指示類型、自動尺寸監控、位置和/或尺寸等。用戶界面可包括一個或多個聲音元素，例如音量控制、音調控制、速度控制、聲音選擇器和/或一個或多個用於控制音頻播放、加速、暫停、快進、倒退等的元素。用戶界面可包括一個或多個視頻元素，例如控制視頻播放、速度、暫停、快進、倒退、放大、縮小、旋轉和/或翻轉等的元素。用戶界面可包括一個或多個動畫元素，例如控制動畫播放、暫停、快進、倒退、放大、縮小、旋轉、翻轉、顏色、亮度、速度、頻率、外觀等的元素。用戶界面可包括一個或多個觸覺元素，例如利用了觸覺刺激、作用力、壓力、振動、運動、位移、溫度等的元素。
詳細描述一些示例性的實施例包括一種系統，其包括用於將多條導線電連接到可編程邏輯控制器的印製電路板上的連接器，多條導線中的每一條的端接端被剝去了絕緣材料，所述連接器包括限定了多個共面孔的外殼；以及多個夾具，各夾具都適於通過相應的孔來接受多條導線中的至少一條的去皮端接端；其中，所述多個螺釘促動式夾具相對於所述多個共面孔設置成交替的近-遠端關係。
圖1是系統的示例性實施例1000的透視圖，圖2是正視圖，而圖3是頂視圖，該系統可用作連接器1100，用於將多條導線1200電連接到例如信息設備、網絡接口卡和/或印製電路板(PCB)和/或其它類型的信息設備上，其中該印製電路板例如為可編程邏輯控制器(PLC)的PCB。導線1200可傳輸輸入信號、輸出信號、控制信號、功率和/或接地。導線1200可以是任何尺寸，例如從約22號標準規格(gage)到約14號標準規格。
連接器1100可包括形成了多個支架1300的外殼1110。各支架1300可在進入錐形通道1340的入口處形成了支架孔1320，其中錐形通道1340通到支架1300內。所有支架孔1320均共面，即所有支架孔1320可與由外殼1110和/或連接器1100所限定的正面對齊，和/或與相對於該正面略微凹入的平面對齊。
大致在各支架1300中設有導線夾緊裝置1400，和/或各支架1300由其構成。在一些示例性的實施例中，導線夾緊裝置可螺釘促動式夾具來實現，其包括可旋轉但不可線性移動的螺釘頭1410，該螺釘頭與可旋轉但不可線性移動的螺釘杆(如圖5所示)相連。螺釘促動式夾具1400還可包括一對夾爪1460，1470，其中至少一個夾爪可通過螺釘頭1410的旋轉而運動。
通過一個或多個螺釘促動式夾具1400，例如通過螺釘促動式夾具1400的可釋放夾緊動作，就可將一條或多條導線1210，1220連接到連接器1100上。舉例來說，導線1210的裸露端1230、例如已被剝去絕緣材料1240的導線端部可通過電接觸而端接在支架1300內，該電接觸例如為與螺釘促動式夾具1400的一個或多個夾爪之間的電接觸。在某些實施例中，多條導線可端接在一個夾具1400內。例如，可將一個夾具1400的尺寸加工成可接受和/或端接兩條14號標準規格的導線。
從螺釘促動式夾具1400上的至少一部分如夾爪1470至與其相連的相應插腳1500形成了導電路徑。一組基本縱向平行的插腳1500可插入到定位成穿過PCB的孔中，並且焊接到PCB上。或者，可將插腳1500插入到安裝在PCB上的接受插座中，或集成在插座中並插入到連接器1100中，從而可以非破壞性地將連接器1100和/或導線可拆卸地連接在PCB上。不論在哪種情況下，帶有導線的連接器1100與PCB的連接均可形成從導線至PCB的導電路徑。流經該連接器1100的這種導電路徑的一部分可以反覆地和/或持續地承載和/或容納高達約300伏和/或高達約10安的電流。
如圖所示，可將螺釘頭1410布置和/或設置成相對於支架孔1320和/或前表面成交替的近-遠端關係。也就是說，可將第一、第三等螺釘頭設置成相對靠近由外殼1110和/或連接器1100所限定的前表面和/或正面，而將第二、第四等螺釘頭設置成相對遠離由外殼1110和/或連接器1100所限定的前表面和/或正面，反之亦然。在將導線插入到其相關的支架中之前和之後，都可通過螺絲刀如一字和/或十字螺絲刀自如地接觸到螺釘頭1410。
圖4是沿圖2的截面A-A的剖視圖，圖5是沿圖3中的截面B-B的剖視圖。如圖所示，各導線1210和1220的裸露端1230都穿過支架孔1320，並且位於通到支架1300內的通道1340中。
螺釘促動式夾具1400可包括螺釘頭1410、螺釘限位套環1420、軸向受限的螺釘杆1430、螺紋從動件1440、一個或多個側壁1450、可動夾爪1460、與該可動夾爪1460相對地設置的固定夾爪1470。當螺釘頭1410和/或螺釘杆1430旋轉時，套環1420和/或類似機構可基本防止和/或阻礙螺釘頭1410和/或螺釘杆1430在平行於螺釘杆1430的縱軸方向上的運動。
螺紋從動件1440可帶有螺紋，以便與螺釘杆1430的螺紋大致匹配和/或嚙合。螺紋從動件1440可將螺釘促動式夾具1400的螺釘杆1430的旋轉轉換成側壁1450的上下和/或往復式線性運動。
可動夾爪1460與側壁1450相連並可跟從側壁1450的運動。夾爪1460和/或夾爪1470可具有帶凸稜和/或鋸齒的表面，以利於提高對導線端部1230的夾緊。
螺釘頭1410的直徑大致為3.8毫米，其可反覆地和/或持續地將至少約5英寸磅的施加扭矩傳遞給軸向受限的螺釘杆1430，並通過與螺紋從動件1440的相互作用來將該扭矩轉換成作用力，該力使側壁1450、可動夾爪1460和/或導線端部1230移動。當夾緊在可動夾爪1460和固定夾爪1470之間時，導線端部1230可與插腳1500導電式相連。
通過使螺釘頭1410、支架1300和/或導線端部1230的位置錯開，就可在螺釘頭1410、支架1300和/或導線端部1230之間保持所需的間距和/或隔離。例如，連接器1100可在導線端部1230之間和/或在導線端部1230和螺釘頭1410之間提供約4毫米的節距和/或中心至中心的距離。相對於螺釘頭1410和/或固定夾爪1470而言，可通過使用連接器1100來形成單排和/或單層導線1200，從而潛在地利於連接器1100的外觀和/或接觸，和/或連接器1100在PCB上和/或一個或多個導線端部1230在連接器1100上的安裝、改動和/或拆卸。
圖6是用於將一條或多條導線電連接到PCB上的示例性方法6000的流程圖。在步驟6100中，剝離導線端接端的絕緣材料。在步驟6200中，將一條或多條導線的裸露端接端插入到支架孔中，和/或進入到連接器外殼的支架中。在步驟6300中，利用螺釘促動式夾具來夾緊一條或多條導線的端接端。在步驟6400中，將連接器連接到PCB上。在步驟6500中，從相應的夾具中釋放出一個或多個端接端。在步驟6600中，將連接器從PCB中非破壞性地脫離和/或釋放出來。
圖7是包括有「雙層堆疊」螺釘促動式夾具的已知連接器系統的示例性實施例的透視圖。在底層設有一排夾具和相關的支架，而在上層設有第二排夾具和相關的支架。為了能夠如同使用圖2所示系統1000來將相同數量的導線連接到PCB上，該雙層堆疊式裝置要求至少一個「較高的」和一個「較深的」連接器，以及可能要求更寬的連接器，因而要求在PCB上有更大的「底面積」。此外，上層導線可能會干擾察看和/或接觸底層的螺釘頭。
通過閱讀上述某些示例性實施例的詳細描述和圖紙，本領域中的技術人員可以容易地認識到其它一些實施例。應當理解，許多變型、修改和額外的實施例都是可能的，因此，所有這類變型、修改和實施例都應視為處於本申請的精神和範圍內。例如，不管本申請的任何部分的內容(如標題、領域、背景、概要、摘要和附圖)如何，除非另有清楚說明，否則此處並不需要在要求其優先權的任何申請的任何權利要求中包括對任何特別描述或說明過的步驟或元件、這種步驟的任何特定次序，或者這種元件的任何特殊相互關係。而且，任何步驟都可重複，並且任何步驟都可通過多種裝置來執行，和/或任何元件都可進行複製。此外，還可省去任何步驟或元件，並可改變步驟的次序，和/或改變元件的相互關係。因此，本說明書和附圖實質上是解釋性而非限制性的。而且，當在本文中介紹到任何數字或範圍時，除非另有清楚說明，否則這些數字或範圍都是近似的。當在本文中介紹到任何範圍時，除非另有清楚說明，否則該範圍包括其中所有的數值和其中所有的子範圍。那些通過引用而結合在本文中的任何材料(如美國專利、美國專利申請、書籍和文章等)中的任何信息都只是在這種信息及其它聲明和所闡述的附圖之間不存在衝突的一定程度下通過引用結合在本文中。在存在這種衝突、包括會導致這裡要求了優先權的任何權利要求無效的衝突的情況下，任何由引用材料而結合的這種衝突的信息並不通過引用而結合在本文。
權利要求
1.一種系統，包括用於將多條導線電連接到可編程邏輯控制器的印製電路板上的連接器，各所述多條導線的端接端被剝去了絕緣材料，所述連接器包括限定了多個支架的外殼，所述多個支架限定了共面的多個支架孔；和多個螺釘促動式夾具，各所述螺釘促動式夾具都大致設置在所述多個支架中的相應一個支架內，各所述螺釘促動式夾具都適合於通過相應支架孔而容納所述多條導線中的至少一條導線的去皮端接端；其中，所述多個螺釘促動式夾具相對於所述共面的多個支架孔設置成交替的近-遠端關係。
2.根據權利要求1所述的系統，其特徵在於，各所述螺釘促動式夾具都包括軸向受限的螺釘、與所述螺釘相連的可動夾爪，以及與所述可動夾爪相對地設置的固定夾爪。
3.根據權利要求1所述的系統，其特徵在於，各所述螺釘促動式夾具包括軸向受限的螺釘，其適於反覆地傳遞至少約5英寸磅的施加扭矩。
4.根據權利要求1所述的系統，其特徵在於，各所述螺釘促動式夾具的至少一部分可相對於其相應導線運動。
5.根據權利要求1所述的系統，其特徵在於，各所述螺釘促動式夾具均適於可釋放地夾緊其相應導線。
6.根據權利要求1所述的系統，其特徵在於，對於所述多個螺釘促動式夾具而言，相應的多個螺釘頭相對於所述共面的多個支架孔設置成交替的近-遠端關係。
7.根據權利要求1所述的系統，其特徵在於，所述系統還包括多個插腳，各所述插腳均與所述多個螺釘促動式夾具中的一個電連接，並且適於與所述印製電路板電連接。
8.根據權利要求1所述的系統，其特徵在於，所述系統還包括多個插腳，各所述插腳均與所述螺釘促動式夾具中的一個電連接，並且適於容納在所述印製電路板的插座中。
9.根據權利要求1所述的系統，其特徵在於，所述連接器可拆卸地連接在所述印製電路板上。
10.根據權利要求1所述的系統，其特徵在於，所述連接器非破壞性地可拆卸地連接在所述印製電路板上。
11.根據權利要求1所述的系統，其特徵在於，各所述螺釘促動式夾具的尺寸製成為可容納多種尺寸的導線的去皮端接端。
12.根據權利要求1所述的系統，其特徵在於，各所述螺釘促動式夾具的尺寸製成為可容納直徑跨度在約22標準規格到約14標準規格的導線直徑範圍。
13.根據權利要求1所述的系統，其特徵在於，各所述螺釘促動式夾具尺寸製成為可容納從約22標準規格的最小直逕到以上的導線直徑範圍。
14.根據權利要求1所述的系統，其特徵在於，各所述螺釘促動式夾具尺寸製成為可容納從約14標準規格的最大直逕到以下的導線直徑範圍。
15.根據權利要求1所述的系統，其特徵在於，各所述螺釘促動式夾具尺寸製成為可容納兩條具有約14標準規格直徑的導線。
16.根據權利要求1所述的系統，其特徵在於，所述多條導線的所述去皮端接端都設置在其相應的支架孔中，螺絲刀可自如地接觸到與各所述螺釘促動式夾具相關的螺釘頭。
17.根據權利要求1所述的系統，其特徵在於，形成於所述連接器內的電氣路徑適於反覆地承載高達約10安的電流。
18.一種方法，包括對於多條導線中的每一條來說，將所述導線的裸露端接端夾緊在螺釘促動式夾具中，所述夾具大致設置在連接器的外殼內，所述外殼限定了多個共面的孔，所述裸露端接端可經由所述孔而進入所述外殼，所述多個螺釘促動式夾具相對於所述共面的多個孔設置成交替的近-遠端關係；將所述連接器連接到可編程邏輯控制器的印製電路板上。
19.根據權利要求18所述的方法，其特徵在於，所述方法還包括從相應的螺釘促動式夾具中釋放出所述多條導線中的至少一條。
20.根據權利要求18所述的方法，其特徵在於，所述方法還包括從相應的螺釘促動式夾具中釋放出所述多條導線中的至少一條。
21.根據權利要求18所述的方法，其特徵在於，所述方法還包括將所述多條導線的裸露端接端夾緊在所述連接器的選定螺釘促動式夾具中。
22.根據權利要求18所述的方法，其特徵在於，所述方法還包括使所述連接器與所述可編程邏輯控制器的印製電路板分離。
23.根據權利要求18所述的方法，其特徵在於，所述方法還包括使所述連接器與所述可編程邏輯控制器的印製電路板非破壞性地分離。
全文摘要
一些示例性的實施例包括一種系統，其包括用於將多條導線電連接到印製電路板上的連接器，多條導線中的每一條的端接端被剝去了絕緣材料，所述連接器包括限定了多個共面孔的外殼；以及多個夾具，各夾具都適於通過相應的孔來接受多條導線中的至少一條的去皮端接端；其中，所述多個螺釘促動式夾具相對於所述多個共面孔設置成交替的近－遠端關係。
文檔編號H01R4/38GK1795587SQ200480014506
公開日2006年6月28日 申請日期2004年5月27日 優先權日2003年5月28日
發明者N·科克斯 申請人:西門子能量及自動化公司