CN103108519B - 用于减少紧固件的壳体捕获组件载体 - Google Patents

Abstract

电控制模块提供一种可塑体插入件，可塑体插入件装配在壳体内部并通过组装壳体盖和底座而被压缩以被固定地保持在其中。可塑体插入件上的弹性组件在组装期间被压缩，从而在面对正常的制造公差时提供固定的保持。可塑体插入件包括用于经由通道和弹性棘爪来附接电组件的特征，而无需传统的旋拧紧固件等，其中电组件诸如电接触器、电机起动器、隔离开关、电路断路器、以及过载开关。

Description

用于减少紧固件的壳体捕获组件载体

技术领域

本发明涉及例如，如用于电机控制的电控制模块，并且特别涉及一种用于在减少紧固件使用的情况下将电组件组装成这种模块的方法。

背景技术

工厂中的诸如传送机等的电动设备可以采用位于电力线与这种装置中使用的电机之间的电控制模块。这种电控制模块可以并入容纳多个电组件的单个壳体，这些电组件例如电力隔离开关(powerdisconnect)、电路断路器、过载继电器、电机起动器、驱动器、接线板等。这些电组件被连线在一起以提供控制和保护电机和设备操作者的集成系统。

这种电控制模块可以以针对特定电机尺寸进行定制的方式来组装，然后运送至工厂位置(factorysite)，以连接至其他组件并连线至其控制的电动设备。

将电控制模块的电组件组装在一起通常经由以下方式来完成：使用将被螺母和锁紧垫圈保持的、穿过电组件的凸缘的中的孔以及安装板中的对应的孔的机用螺钉，将每个电组件附接至安装板。安装板可以被预钻孔并通过支架(standoff)或其他手段附接至壳体，以提供壳体与各个电组件之间的牢固的物理连接。这种将电组件一起附接在电控制模块中的方法在物理上是牢固的且灵活的，通过在安装板中提供多个孔而适合很多不同类型的电组件。

发明内容

当前已经意识到，组装电控制模块的很大成本涉及管理和安装用于附接电组件的多个机用螺钉紧固件、锁紧垫圈和螺母。相应地，本发明提供了一种聚合物插入件，其可用于使用减少的单独的紧固件或者不使用单独的紧固件，物理地将电组件一起组装在模块中，并且依赖于用于组装壳体的紧固件来将聚合物插入件牢固地固定在模块壳体内，而无需单独的紧固件来将插入件组装至壳体。

具体地，本发明提供了一种电控制模块，其具有：壳体，其限定在互相装配的壳体底座与壳体盖之间保持的内含体积，壳体底座提供由直立的侧壁围绕的、面向内的第一支撑表面，当壳体底座与壳体盖互相装配时，面向内的第一支撑表面与壳体盖上的面向内的第二支撑表面相对，壳体盖抵靠直立的侧壁的上边缘而互相装配，以通过附接元件而被保持在该处。聚合物插入件位于内含体积中并提供用于选自如下电组件的电组件的安装表面：电接触器、电机起动器、隔离开关、电路断路器、以及过载开关。聚合物插入件包括多个弹性元件并且壳体底座和壳体盖具有向内延伸的压缩表面，压缩表面在壳体底座和壳体盖互相装配时啮合弹性元件，以压缩弹性元件并将聚合物插入件固定在壳体内。

因此，本发明的至少一个实施例的特征是大大消除了对使用多个紧固件将电组件耗时地组装至安装板的需要。本发明的至少一个实施例的另一特征是避免了对将安装板耗时地组装至电模块的壳体的需要。

所述弹性元件可以是通过压缩表面而偏转的、悬臂式聚合物梁状物。

因此，本发明的至少一个实施例的特征是采用聚合物插入件本身的结构作为弹性元件。

压缩表面可以是从面向内的支撑表面中的一个突出的柱状物。

因此，本发明的至少一个实施例的特征是允许弹性元件接近由聚合物插入件支撑的结构以提高刚性。

聚合物插入件可以进一步包括导引表面，导引表面啮合壳体盖和壳体底座中的至少一个的部分，以将聚合物插入件定位在直立的侧壁之间的、沿着面向内的第一支持表面插入的预定位置。

因此，本发明的至少一个实施例的特征是：不仅实现了螺纹紧固件的压缩特征，而且实现其位置特征，并且防止电组件在壳体内的横向运动(垂直于压缩力)。

导引表面可以是被聚合物插入件中的对应的孔所接收的销。

因此，本发明的至少一个实施例的特征是允许导引表面与聚合物插入件之间的啮合点接近由聚合物插入件支撑的元件以增加刚性。

销可包括栓部分和横档部分，栓部分装配在聚合物插入件内的对应的孔中，横档部分与聚合物插入件的下侧面装配。

因此，本发明的至少一个实施例的特征是利用简单结构的导引表面来提供支撑和横向定位两者。

聚合物插入件可以包括下横档，下横档限定抵靠面向内的第一表面装配的平面。

因此，本发明的至少一个实施例的特征是允许聚合物插入件的各部分由壳体组件宽广地支撑以提高刚性。

聚合物插入件的安装表面可以包括相对的通道元件，相对的通道元件用于可滑动地接收电组件上的对应的凸缘表面。

因此，本发明的至少一个实施例的特征是提供下述的简单方法：使用以聚合物来良好地实现的特征，将多种类型的电组件牢固地附接至聚合物插入件。

相对的通道可以符合标准DIN(德国标准化委员会)轨的尺寸。

因此，本发明的至少一个实施例的特征是提供一种附接方法，该方法与被制造用于DIN轨安装的广泛的多种不同电组件一起工作。

安装表面进一步包括弹簧棘爪，弹簧棘爪用于在电组件的凸缘表面被接收在相对的通道元件内时捕获电组件。

因此，本发明的至少一个实施例的特征是提供一种使用较少的紧固件的、可释放地将电组件保持在各个通道中的方法。

弹簧棘爪可以是具有向上延伸的钩状物的悬臂式聚合物梁状物。

因此，本发明的至少一个实施例的特征是完全通过成型为聚合物插入件的特征来实现用于电组件的附接机构。

安装表面可以进一步包括至少两个弹簧棘爪，至少两个弹簧棘爪位于安装表面上的、沿着电组件被插入到相对的通道的轴的不同位置处，以在给定方向上阻挡电组件前进到相对的通道中。

因此，本发明的至少一个实施例的特征是允许具有不同的轴向尺寸的电组件与给定的聚合物插入件一起使用。

壳体可以进一步包括垂片，垂片横向凸出以用于将壳体附接至平坦表面。

因此，本发明的至少一个实施例的特征是提供一种将电模块附接至相关联的设备等的简单的方法。

壳体可以是金属。

因此，本发明的至少一个实施例的特征是通过紧密接触相对刚性的金属壳体来允许聚合物插入件获得更大的强度。

可以使用机用螺钉将壳体底座和壳体盖组装到一起。

因此，本发明的至少一个实施例的特征是提供壳体盖和底座的附接机构，其有益于压缩其中的聚合物插入件。针对任意量的压缩力，机用螺钉提供了显著的机械优点。

对本领域技术人员而言，在阅读以下详细说明、权利要求书以及附图之后，本发明的其他特征和优点将会变得明显，在附图中相同的附图标记被用于表示相同的特征。

附图说明

图1是适合于与本发明一起使用的机动化传送机的透视图，其指示了电控制模块在该传送机上的安装，并示出了并入其上安装电组件的聚合物插入件的控制模块的壳体的分解图；

图2是穿过图1的控制模块的局部横截面，其示出了通过柔性的悬臂式元件来保持内部的聚合物插入件；

图3是所组装的壳体和聚合物插入件的局部透视图，其示出了使聚合物插入件在壳体内对准的导销；以及

图4是通过柔性棘爪保持的、用于在相对的凸缘之间接收电组件的聚合物插入件的安装表面的详细的局部透视图。

具体实施方式

现参照图1，作为一种类型的电动工业设备的代表，机动化传送机系统10可以提供向可移动传送带14提供动力的电动机12。机动化传送机系统10可以提供安装表面18(例如，传送机的一个支脚)，电控制模块22可附接在安装表面18上并且通过连线(未示出)互连至电动机12和干线电源。电控制模块22可包括从电控制模块22的正面凸出的开关操作器24等以允许附近的个体对施加给电机12的电力进行控制。

仍参照图1，电控制模块22可将电组件20收集在保护性的金属壳体26中。电组件200(所示出的单个分离的模块)可被预组装以实现期望功能，例如电机12的功率调理，包括提供例如针对电机12的电力中断、电机12的过电压和过流保护、以及适当的电机启动电压。电组件20可以包括：电源隔离开关、电路断路器、过载继电器、电机起动器、驱动器、接线板等。

模块22的壳体26可以由可分离的组件构成，这些组件包括可附接至壳体底座30以限定其中的壳体体积32的壳体盖28。壳体盖28可包括可移动的开关操作器24，该开关操作器24借由壳体盖28支撑并且具有穿过盖28以与内部的电组件20连通的轴(未示出)，在该情况下，内部电组件20是断电模块。

壳体底座30可以呈现面向上的并且通常平坦的第一内部支撑表面34，其相对侧可以借助于向外延伸的垂片(tab)36而抵靠安装表面18安装，垂片36可通过机用螺钉等附接至安装表面18。向上延伸的侧壁38围绕平坦的支撑表面34，侧壁38的上边缘形成连续的外周，其可由借助于多个机用螺钉40附接至该外周的、通常平坦的壳体盖28盖住，其中机用螺钉40穿过在盖28的角落的孔41并进入在直立的侧壁38的上边缘的角落的对应的螺孔42。

一个或多个向上延伸的侧壁38可以具有用于接收定制板39的开口，例如，定制板39是固持用于与壳体26内的电配线通信的电连接器43等的电路板。定制板39以及附接的连接器43可以根据电控制模块22的特定应用而变化。

聚合物插入件44装配在壳体体积32内。如将描述的，聚合物插入件44可以具有下边缘47和上安装表面49，其中下边缘47限定可以邻接平坦的支撑表面34的表面，而上安装表面49用于接收与之抵靠的电组件20。聚合物插入件44可以是注射成型的热塑性塑料，其提供良好的电绝缘、低的冷变形以及良好的弹性。

现参照图2，盖28的下侧可提供当盖28被附接至壳体底座30时与支撑表面34相对的、面向内的第二支撑表面46。支撑表面46可以包括一个或多个向下延伸的压缩表面48，当盖28被附接至壳体底座30时压缩表面48啮合相应的悬臂式弹簧元件50。当盖28被附接至壳体底座30时，聚合物悬臂式弹簧元件50抵靠向下延伸的压缩表面48而向上压迫，将聚合物插入件44保持在压缩表面48与聚合物插入件44的下边缘47上的支撑表面34之间的界面之间。

弹簧元件50利用聚合物插入件44的聚合物材料的自然弹力，在盖28组装至壳体底座30的情况下，在延伸的压缩表面48的压缩下向下弹性偏转，以便确保以振动较少的方式保持插入壳体26内的聚合物插入件44，同时接受合理的制造公差，制造公差可以改变压缩表面48的延展尺寸、或者聚合物插入件44的尺寸、或者支撑表面46和34之间的间隔。这样，弹簧元件50针对一定范围的尺寸变化提供在壳体26与聚合物插入件44之间的预定的压缩力。应认识到，由聚合物材料形成的弹簧元件50将具有高的本征阻尼等级(intrinsiclevelofdampening)，以便不仅帮助保持组件，而且通过使能量消散来减小振动。

参照图2和图3，壳体底座30的支撑表面34可以包括向上延伸的导引表面52，导引表面52由用于啮合聚合物插入件44中的对应的凹口54等的销或其他特征来提供。这些导引表面52用于使聚合物插入件44在壳体26内横向对准以抵御振动或相对于侧壁38的横向移动，并进一步确保正确插入到壳体26内。

现参照图4，在一些实施例中导引表面52可以提供面向上的横档56，横档56可以支撑聚合物插入件44的下侧而非下横档47的支撑表面，以抵抗竖直移动。在这种情况下，导引表面52包括直径较小的延伸部52′，其装配在孔或凹口54中以抵抗横向移动。

如已提到的，聚合物插入件44的安装表面49可以包括旨在将电组件20在紧固件较少的情况下附接至安装表面49的特征。在一个实施例中，这些特征可包括间隔开的平行通道60a和60b，平行通道60a和60b从安装表面49向上延伸并且提供彼此相对的通道槽，这些通道槽被隔开以接收在相对的方向上从电组件20的底座64延伸的凸缘62。以此方式，电组件20可以沿着轴66而滑动到通道60中以被通道60保持，防止垂直于该轴66的运动。优选地，通道60可以被模制到聚合物插入件44中。

棘爪元件70a和70b可以位于安装表面49的沿着轴66的边缘，并且具有向上延伸的钩状物72，钩状物72安装在悬臂式垂片74上，以在松弛的状态下在安装表面49的上平面上凸出。聚合物材料的垂片74(优选与聚合物插入件44一体地形成)可以向下弯曲，以允许在电组件20滑动至与通道60啮合时底座64通过钩状物72上方，但是然后可以向上弹起，以抓住组件20的末端的竖直边缘，防止一旦钩状物72通过底座64时发生进一步的轴向移动。在不同的分离的悬臂式垂片74上使用两个相对的向上延伸的钩状物72可以阻止任一方向上的轴向移动。以此方式，电组件20可以被组装至安装表面49并被保持在该处，而无需旋拧紧固件等。

应理解，通过反向进行上述过程可以从安装表面49移除组件20以及例如利用螺丝刀的刀刃而从一个钩状物72移除以允许底座64通过。使用镜像布置的两个棘爪元件70a和70b允许在沿轴66的任一方向上插入电组件20或从安装表面49移除电组件20。

聚合物插入件44可以提供用于各种组件的多个安装表面49，允许将这些组件20选择性地插入或安装至模块22中，用于不同组件的半定制化的组装。

安装表面49可以进一步包括一个或多个中间停止件76，中间停止件76也可以是悬臂式梁状物，其向上变形以为具有沿着轴66的相对短的长度的组件20提供停止表面77，使得这些组件可以被保持在一个钩状物72与停止表面77之间。另一方面，停止表面77可以被向内按压到安装表面49的平面以下，使得通道60可以将较长的电组件60接收到通道60中。以此方式，具有不同尺寸的组件可以容纳到通道60中。

多个弹簧元件50可在聚合物插入件44的各个部分中遍布在安装表面49上，以提供总的高度的保持力(其为每个弹簧元件50上的力之和)，并在所安装的组件20附近提供聚合物插入件44的更均匀分布的支撑。

消除将多个螺钉与锁紧垫圈和螺母等对准并紧固的需要大大简化了组装过程。

将导引元件和安装表面合并到基座和盖的壳体元件中消除了对支架和其他单独组件的需求，同时节省了组装时间以及备有多个组件的需要，并且在现场不正确安装组件的可能性变小。

聚合物插入件提供了通常电绝缘的表面，其大大减小了由于线路可能断开或磨损而导致的接地故障的可能性，并且提供了超过从金属材料获得的阻尼品质的阻尼品质。

仅出于参考的目的而在本文中使用了特定术语，因此这些术语并不旨在是限制性的。例如，诸如“上”、“下”、“以上”、“以下”的术语指代附图中所参照的方向。诸如“左”、“右”、“前”、“后”、“背”、“底”、“侧”的术语在一致的但任意的参考框架内描述组件的各部分的取向，其中这种参考框架通过参考描述所讨论的组件的文字以及相关联的附图而变得明显。这种术语可以包括以上具体提及的词语、其派生词、以及具有类似意思的词语。类似地，除非上下文清楚地表明，否则指代结构的术语“第一”、“第二”以及其它类似编号术语并不意指序列或顺序。

当引入本公开及其示例性实施例的元件或特征时，冠词“一个(a、an)”、“该(the)”、“所述(said)”旨在表示存在一个或多于一个这种元件或特征。术语“包括”、“包含”、“具有”旨在是包含性的，并且意味着可以存在除了具体提到的元件或特征以外的额外的元件或特征。还应理解，除非被特殊标识为顺序执行，否则本文中描述的方法步骤、处理、以及操作不应被解读为一定要求以所讨论或示出的特定顺序来执行。还应理解，可以采用额外的或替选的步骤。

所附权利要求书中阐述了本发明的各种特征。应理解，本发明的应用不限于本文中阐述的组件的结构和布置的细节。本发明能够采用其他实施例，并且能够以各种方式来实施或实现。前述内容的变更和修改处于本发明的范围之内。还应理解，本文中所公开和限定的本发明延伸至文字描述和/或附图中所提及的各个特征以及根据文字描述和/或附图而明显的各个特征中的两个或更多个特征的所有替代组合。所有这些不同组合构成本发明的各种替代方面。本文中描述的实施例说明了所掌握的实现本发明的最佳方式，并且将使本领域技术人员能够利用本发明。

Claims (19)

1.一种电控制模块，其包括：

壳体，其限定在互相装配的壳体底座与壳体盖之间保持的内含体积，所述壳体底座提供由直立的侧壁围绕的、面向内的第一支撑表面，当所述壳体底座与所述壳体盖互相装配时，所述面向内的第一支撑表面与所述壳体盖上的面向内的第二支撑表面相对，所述壳体盖抵靠所述直立的侧壁的上边缘而互相装配，以通过附接元件而被保持在所述直立的侧壁的上边缘；

聚合物插入件，其可被接收在所述内含体积中并提供用于选自如下电组件的电组件的安装表面：电接触器、电机起动器、隔离开关、电路断路器、以及过载开关，所述聚合物插入件提供多个弹性元件，所述多个弹性元件利用所述聚合物插入件的聚合物材料的自然弹力；以及

其中，所述壳体底座和所述壳体盖中的至少一个具有向内延伸的压缩表面，所述压缩表面在所述壳体底座和所述壳体盖互相装配时啮合所述弹性元件，以压缩所述弹性元件并将所述聚合物插入件固定在所述壳体内。

2.根据权利要求1所述的电控制模块，其中，所述弹性元件是通过所述压缩表面而偏转的、悬臂式聚合物梁状物。

3.根据权利要求1所述的电控制模块，其中，所述压缩表面是从所述面向内的支撑表面中的一个突出的柱状物。

4.根据权利要求1所述的电控制模块，其中，所述壳体盖和所述壳体底座中的至少一个进一步包括啮合所述聚合物插入件的部分的导引表面。

5.根据权利要求4所述的电控制模块，其中，所述导引表面是被所述聚合物插入件中的对应的孔所接收的销。

6.根据权利要求5所述的电控制模块，其中，所述销包括栓部分和横档部分，所述栓部分装配在所述聚合物插入件内的对应的孔中，而所述横档部分抵靠所述聚合物插入件的下侧面装配。

7.根据权利要求1所述的电控制模块，其中，所述聚合物插入件包括下横档，所述下横档限定抵靠所述面向内的第一表面装配的平面。

8.根据权利要求1所述的电控制模块，其中，所述聚合物插入件的安装表面包括相对的通道元件，所述相对的通道元件用于可滑动地接收所述电组件上的对应的凸缘表面。

9.根据权利要求8所述的电控制模块，其中，所述相对的通道的间隔符合标准的德国标准化委员会DIN的轨的尺寸。

10.根据权利要求8所述的电控制模块，其中，所述安装表面进一步包括弹簧棘爪，所述弹簧棘爪用于在所述电组件的凸缘表面被接收在所述相对的通道元件内时捕获所述电组件。

11.根据权利要求10所述的电控制模块，其中，所述弹簧棘爪是具有向上延伸的钩状物的悬臂式聚合物梁状物。

12.根据权利要求8所述的电控制模块，其中，所述安装表面进一步包括至少两个弹簧棘爪，所述至少两个弹簧棘爪位于所述安装表面上的、沿着所述电组件被插入到所述相对的通道的轴的不同位置处，以在给定方向上阻挡所述电组件前进到所述相对的通道中，由此具有不同的轴向长度的电组件能够被容纳和被保持。

13.根据权利要求1所述的电控制模块，其中，所述壳体进一步包括附接垂片，所述附接垂片横向凸出以用于将所述壳体附接至平坦表面。

14.根据权利要求1所述的电控制模块，其中，所述壳体是金属。

15.根据权利要求1所述的电控制模块，其中，使用机用螺钉将所述壳体底座和所述壳体盖组装到一起。

16.一种将多个电组件组装成电控制模块的方法，所述电控制模块包括：

壳体，其限定在互相装配的壳体底座与壳体盖之间保持的内含体积，所述壳体底座提供由直立的侧壁围绕的、面向内的第一支撑表面，当所述壳体底座与所述壳体盖互相装配时，所述面向内的第一支撑表面与所述壳体盖上的面向内的第二支撑表面相对，所述壳体盖抵靠所述直立的侧壁的上边缘而互相装配，以通过附接元件而被保持在所述直立的侧壁的上边缘；聚合物插入件，其可被接收在所述内含体积中并提供用于选自如下电组件的电组件的安装表面：电接触器、电机起动器、隔离开关、电路断路器、以及过载开关，所述聚合物插入件提供多个弹性元件，所述多个弹性元件利用所述聚合物插入件的聚合物材料的自然弹力；其中，所述壳体底座和所述壳体盖中的至少一个具有向内延伸的压缩表面，所述压缩表面在所述壳体底座和所述壳体盖互相装配时啮合所述弹性元件，以压缩所述弹性元件并将所述聚合物插入件固定在所述壳体内，所述方法包括如下步骤：

(a)将多个电组件附接至所述聚合物插入件，并将所述多个电组件与电配线互连；

(b)将所述聚合物插入件以及所附接的多个电组件插入到所述壳体底座中；

(c)互相装配所述壳体盖和所述壳体底座，使得所述压缩表面啮合所述弹性元件，以将所述聚合物插入件固定在所述壳体内；以及

(d)通过所述附接元件，将所述壳体盖和所述壳体底座固定在一起。

17.根据权利要求16所述的方法，其中，所述弹性元件是通过所述压缩表面而偏转的、悬臂式聚合物梁状物。

18.根据权利要求16所述的方法，包括如下步骤：通过使所述电组件的凸缘滑动到在所述聚合物插入件中形成的相对的通道元件中，将所述电组件安装至所述安装表面。

19.根据权利要求18所述的方法，其中，所述安装表面进一步包括从所述安装表面柔性地向上延伸的弹簧棘爪，并且，所述方法包括如下步骤：按下至少一个弹簧棘爪，以将所述电组件插入在所述相对的通道元件之间，然后允许所述弹簧棘爪向上松弛，以保持电控制组件。