单对以太网插头的制作方法

1.本发明涉及一种插头设备，其用于借助于单对以太网(spe)建立连接。本发明尤其涉及一种具有光学信号装置的用于借助于单对以太网(spe)建立连接的插头设备。


背景技术：

2.在现代的系统中，例如对于制造过程或在其他情况下的自动化期望对传感器、执行器和其他设备的简单、快速且灵活的联网。用于连接组件的可能性之一是spe插接连接。
3.在多种情况下，利用棒状构成的传感器、执行器或设备，其例如具有细长的或棒状的壳体，其中通常将4极工业插头用于数据技术方面的连接和用于能量供应。
4.在此还期望的是，用户获得信号反馈，所述信号反馈给出关于插头的或插接连接的功能性、运行状态和整体性的消息。这种反馈可以直接在从外部可接近的且可视觉识别的插头接口处进行。
5.至今为止，不能提供满足这些要求的spe插头。


技术实现要素：

6.因此，本发明的目的是，提供插头设备，其消除已知的设备的提到的缺陷。
7.所述目的根据本发明通过权利要求1的特征实现。有利的设计方案在从属权利要求中给出。
8.据此，所述目的通过用于借助于单对以太网(spe)建立连接的插头设备实现，所述插头设备包括至少一个用于spe连接的连接元件、用于产生光发射的光源；和光导元件。在此，光源设置用于，将所产生的光发射耦合输入到光导元件中。此外，光导元件设置用于，在耦合输出区域中将输出光分布耦合输出。
9.尤其，在此光源和光导元件组合为光学的信号装置。将耦合输入到光导元件中的光发射传导或分布为，使得产生输出光分布。
10.本发明尤其涉及用于传感器、执行器或其他设备的插头设备，所述插头设备借助于单对以太网(spe)与其他装置连接。经由这种spe连接可以建立数据技术方面的连接和/或可以进行经由spe连接的能量供应。
11.提供用于spe连接的插头设备，其在至今为止常见的根据标准如iec 63171-x的插头中不能被实现，尤其在使用棒状的设备或传感器时不能被实现。
12.在用于spe连接的插头设备中典型地提供非常受限制的结构空间。本发明的插头设备最优地重复利用所述结构空间进而允许特别高程度集成的结构方式。在此，连接元件例如以本身已知的方式构成并且包括销或互补的用于销的容纳部，以便可以建立电连接。
13.在插头设备的一个构成方案中，光源包括至少一个发光二极管(light emitting diode，led)。尤其是，光源可以包括刚好两个发光二极管，所述发光二极管例如可以彼此相对置地朝向插头设备的纵轴线的两侧设置。
14.在另一个构成方案中，光源设置用于，设置用于，所产生的光发射以预设的光参数
产生，例如以一定颜色或一定强度产生。在此可以提出，光参数尤其能够由控制单元确定。
15.这种控制单元尤其可以设置用于，操控一个光源或多个光源，使得光发射可根据控制单元的控制信号产生。
16.光参数例如可以包括一定颜色或一定强度。在光源的和/或光导元件的具有分区段的显示器的较复杂的构造中，输出可以具有另外的光参数或显示参数。
17.光参数可以固定地预设，例如通过用于确定用于光源的运行的电压、电流或功率的电路。光参数还可以是例如借助于用户输入或借助于接收到的控制信号可设定或可配置的。
18.控制单元还可以将光参数固定地预设或根据测量出的值确定，例如根据插头设备的运行参数确定。
19.在插头设备的一个改进方案中，关于设置用于，将所产生的光发射借助于光参数的动态变化产生。例如可以设有周期性变化的光参数，例如闪光。在此，闪光例如可以具有周期性的亮度变化、接通/关断和/或光发射的颜色的周期性的变换。用于限定这种动态的光发射的光参数例如可以是光发射的幅值、频率和/或时长。例如，还可以预设用于所述暂停的时长，其中动态的光发射在所述时长结束之后终止或产生以其他方式形成的光发射。
20.例如，静态的和/或动态的光参数根据如下情况形成，经由插头设备是否构成数据技术方面的连接和/或用于传输功率的连接。光参数还可以额根据借助于插头设备传输的数据量形成。光参数还可以根据插头设备的功能作用形成，例如以便在识别到故障功能的情况下产生与在没有识别到故障功能的情况下不同的光发射。
21.在另一个构成方案中，光导元件具有耦合输入面，其中所产生的光发射可以耦合输入。
22.在此，耦合输入面可选地基本上垂直于插头设备的纵轴线延伸。
23.例如，光源在此设置为，使得所述光源将其光发射基本上沿着纵轴线发射。
24.这有利地可实现特别紧凑的结构方式，因为光发射可以在如下区域中产生并且耦合输入，所述区域沿着纵轴线设置在插头设备的其他元件后方，而不是将光源和其他元件，例如为了连接互补的插头，必须设置在相同的区域中。
25.在另一个构成方案中，光导元件在耦合输出区域处具有耦合输出面。
26.在此，耦合输出面可以可选地基本上平行于插头设备的纵轴线或沿着圆柱面围绕纵轴线延伸。例如，耦合输出面设置在壳体上。
27.在一个构成方案中，耦合输入面垂直于纵轴线并且耦合输出面平行于纵轴线延伸。尤其在此将沿着纵轴线发射的光耦合输入并且由光导元件传导或分布为，使得输出光分布沿与其垂直的方向耦合输出。
28.光导元件能够以不同方式构成。尤其可以设有不同的几何形状和/或材料。例如，光导元件可以形成为，使得光耦合输入，其中所述光射到耦合输入面上，尤其以基本上垂直于耦合输入面伸展的射入角度发射。耦合输入的光可以在光导元件的体积之内通过完全的内反射和/或通过散射和/或反射传导和/或分布。此外，可以设有其他光学机构，例如可以通过用于发光的耦合输入的光发射激励光导元件的荧光材料并且可以从中得出从耦合输入面朝向耦合输出面的光发射的辐射能或光的传导。
29.在一个实施例中，光导元件包括用于将耦合输入的光发射朝耦合输出区域转向的
反射元件。反射元件例如可以包括镜反射的面。
30.在另一个实施例中，光导元件实心地由透明的或部分透明的材料形成，在所述材料中传导光。
31.在另一个构成方案中，插头设备还包括壳体，其中耦合输出区域包括在壳体中的凹口。在此，壳体例如可以不透光地构成。输出光分布的耦合输出在此穿过壳体中的开口从内向外。
32.在另一个构成方案中，插头设备包括多个耦合输出区域。在此，耦合输出区域可以可选地均匀地围绕插头设备的纵轴线分布地设置。由此实现，可以从不同位置或通过对插头设备从不同角度的观察感知输出光分布。
33.尤其是，耦合输出区域围绕纵轴线分布，使得输出光分布可从四周感知，而不将所有耦合输出区域同时通过插头设备或壳体遮盖。
34.在另一个构成方案中，插头设备可以构成用于，接收提示信号或输入并且随后输出可视觉感知的信号。这尤其可以是“眨眼”功能，所述功能应当使插头设备的识别和寻找变得容易。提示信号可以例如经由有线的数据连接或经由无线的数据连接接收。提示信号的接收和处理以及对用于输出可视觉感知的信号的对光源的相应操控可以借助于控制单元进行，尤其由包括在插头设备中的控制单元进行。
35.本发明还涉及一种具有根据本说明书的插头设备的传感器设备。尤其，这种传感器设备包括传感器元件和插头设备以及必要时包括共同的壳体。尤其，传感器设备据此可以构成为一件式的设备。
36.传感器设备具有与其所包括的插头设备相同的优点。此外，有利地实现特别简单的构造并且可以改善稳定性。
37.与其类似地，本发明涉及执行器设备或其他设备，例如控制设备，其与插头设备在整体的器械中构成。
38.本发明的其他细节和优点现在根据在附图中示出的实施例详细阐述。
附图说明
39.附图示出：
40.图1示出插头设备的实施例的横截面图；
41.图2示出插头设备的实施例的朝向插头开口的、敞开的端部的俯视图；
42.图3示出插头设备的实施例的分解图；
43.图4示出插头设备的另一个实施例的立体视图；以及
44.图5示出插头设备的所述另一个实施例的横截面图。
具体实施方式
45.参照图1至3阐述插头设备的第一实施例。
46.插头设备10具有纵轴线20。所述纵轴线伸展为，使得在建立插头连接时将互补的插头设备沿着所述纵轴线20与插头设备10一起推移。
47.插头设备10设置在壳体4中。
48.壳体4在此由不透明的材料制成。
49.壳体4在本实施例中还具有外螺纹，所述外螺纹用于在连接状态下固紧互补的插头设备。
50.在本实施例中，在此涉及没有详细示出的传感器设备的壳体4，其中壳体4还包括传感器元件。在其他实施例中，在壳体4中可以仅设置插头设备10，所述插头设备10通过线缆与传感器元件和/或其他元件连接，尤其借助于牢固的线缆连接来连接。
51.在插头设备10的插头侧的端部上，两个销1a伸入由壳体4和附加地由插接框架5侧向包围的体积中。销1a与插头框架5可以尤其根据工业标准，例如根据iec 6317-6构成。
52.销1a在此固定在销承载板1上并且在那电接触，使得所述销与其他元件传导地连接。接触部和其他导线以本身已知方式构成进而在示意图中未进一步示出。
53.在与插头设备相对置的侧的敞开的端部上设有半透明的插入件3，所述插入件具有光导元件3的作用。
54.半透明的插入件3具有两个密封唇3a，所述密封唇围绕插入件3的环周伸展并且确保插头侧的端部相对于在插入件3后方的其他元件的密封。
55.半透明的插入件3具有两个耦合输入区域3b，所述耦合输入区域表明光到半透明的插入件3的材料中的耦合输入的不同的可能性。
56.在其他实施例中，可以设有半透明的插入件3的各个耦合输入区域3b或者可以设有具有相同的几何形状的多个耦合输入区域3b。
57.在两个耦合输入区域3b的区域中分别设有各一个光源2、2a。
58.光源2、2a在本实施例中形成为，使得其可以将光发射基本上沿平行于纵轴线20的方向和沿敞开的插头端部的方向放射。
59.如果光源2、2a产生光发射，那么所述光发射通过耦合输入区域3b耦合输入到半透明的插入件3的材料中。
60.在实施例中，光源2、2a包括发光二极管(led)。在本实例中，第一发光二极管2平面地设置在芯片的表面或另外的承载面上；所述第一发光二极管据此构成为表面安装设备(smd)。这些smd-led 2的光射到半透明的插入件3的耦合输入面3b上并且在那耦合输入。另外的发光二极管2a构成为3mm-led，所述3mm-led伸入由半透明的插入件3形成的容纳部中，所述容纳部形成耦合输入区域3b。
61.led 2、2a的不同的结构方式在图3中示出。led 2、2a以及相应的耦合区域3b的其他的结构形状可以对于在此所描述的形状替选或附加地被使用。
62.在半透明的插入件3中传导耦合输入的光，使得所述光可以沿垂直于纵轴线20的方向放射。输出光分布的所述耦合输出在本实施例中穿过壳体4的凹口4a进行。
63.凹口4a在本实施例中规则地围绕纵轴线20设置，尤其彼此成各90
°
角。也就是说，将由光源2、2a发射的光发射转向和传导为，使得输出光分布朝向插头设备10的和壳体4的四周放射。
64.led 2、2a在本实施例中加载有电流以产生光发射。
65.操控能够以不同的本身已知的方式进行，例如借助于控制单元(未示出)或借助于与插头设备10连接的器械，例如传感器或执行器的控制电子装置进行。这种控制单元可以包括在插头设备10中，例如集成到销承载板1中。
66.在本实施例中操控光源2、2a，使得所述光源被接通或关断。由此可以例如输出与
插头设备10连接的器械，例如传感器或执行器的功能状态。也就是说，光发射以固定预设的强度产生或切断。通过周期性地接通和关断光发射产生具有特定频率的闪光。
67.器械可以借助于led 2、2a可示出的功能状态能够以不同的方式形成。在一个实施例中，插头设备10所连接的器械例如可以是传感器，例如无接触的传感器。用于这种传感器的实例例如是电感式传感器，例如用于无接触的金属识别。这种器械包括自己的电子装置，例如用于控制、测量、处理信号，产生输出或用于类似目的。器械的所述电子装置在本实例中可以输出不同的信号状态，例如借助于led 2、2a的闪光功能或借助于其他光功能。借助于led2、2a可输出的功能状态例如包含运行准备状态、故障状态、物体探测和传感器的和/或相关的电子装置的其他状态。在其他实施例中，对于传感器替选地或附加地可以设有执行器或其他器械。
68.在本实施例中，根据数据传输借助于通过插头设备10建立的spe连接产生闪光。尤其，当传输数据时进行闪光。用于闪光的操控可以替选地或附加地根据与插头设备10连接的器械，例如传感器或执行器的控制电子装置进行，例如以便显示器械的功能状态。
69.此外，故障状态可以被识别，其中数据连接被干扰。在识别故障状态时，例如可以进行光源2、2a的具有预设的频率的闪光、持续的发光或持续的停用。
70.此外，在另一个实施例中，光源2、2a可以交替地或以特定的顺序被操控，尤其根据特定的图案被操控，使得例如输出光分布在壳体4的不同侧上的凹口4a处输出。
71.在其他实施例中，根据由插头设备10建立的连接的参数产生光源2、2a的光发射的光参数，例如特定的颜色或亮度，或可以产生动态的光参数，例如闪光频率。连接的相关参数可以例如是数据速率、故障状态、电功率传输或其他参数。
72.在插头设备10中，如根据示出的实施例，用户直接在可接近的插接接口处获得信号反馈。通过周围设置的四个凹口4a几乎在每个安装位置中可见通过led 2、2a的反馈。
73.在本实施例中示出的插头设备10可实现简单的构造。例如，插头设备10在棒状构成的传感器中可以集成到一件式的壳体中，这附加地改进了机械稳定性。此外，可以节省结构空间。由此摈弃耗费成本且耗费时间的适配解决方案。
74.在如本实施例的插头设备10中，可以实现特别高的机械牢固性，尤其通过非常大程度集成的结构方式。由此，可以实现也在对人员相对于单独的具有类似的输出功能的显示单元进行保护方面提高的设备安全性。
75.在本实施例中，实施设计方案，其中借助于四个凹口4a，尤其是借助于圆形倒圆的孔，在壳体4中接合led技术实施根据标准iec 63171-6的规定的插头。通过将插头组件在具有led 2、2a的销承载组件1和半透明的插头插入件3中分离可实现期望的输出。
76.参照图4和5阐述插头设备的另一个实施例。所述实施例在主要的部件中如上文已经阐述的实施例构造。因此，使用相同的附图标记，以便标明功能相同的或类似构成的元件。
77.插头设备10，如其在图4中以立体视图从外部所示出，在敞开的插头侧的端部处具有两个销1a，这两个销由插接框架5包围。在图5的横截面中其中可见销1a中的仅一个销。
78.此外，插头设备具有在壳体4中的从外部可识别的凹口4a，当光源2发射光时，通过所述凹口以上述方式发射输出光分布。
79.为了将光耦合输入在此使用平直的面3b，由光源2产生的光发射射到所述平直的
面上。
80.上文所阐述的且在图1至5中示出的实施例涉及插头设备10，其中两个销1a用于建立spe连接。不言而喻，插头设备10也可以对此互补地构成。在这种情况下，在插头设备10的插头侧的敞开的端部上设置有衬套或套筒，所述衬套或套筒适合于容纳销1a并且借助于所述衬套或套筒可建立spe连接。
81.附图标记列表
[0082]1ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
连接元件；销承载板
[0083]
1a
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
销
[0084]2ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
发光二极管(表面安装设备，smd)
[0085]
2a
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
发光二极管(3mm-led)
[0086]3ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
半透明的插入件；光导元件
[0087]
3a
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
密封唇
[0088]
3b
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
耦合输入区域
[0089]4ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
壳体
[0090]
4a
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
凹口；耦合输出区域
[0091]5ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
插接框架
[0092]
10
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
插头设备；单对以太网插头
[0093]
20
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
纵轴线