DE10100081B4

DE10100081B4 - Elektrische Klemme zur Bildung eines Klemmenblocks oder einer Klemmenleiste

Info

Publication number: DE10100081B4
Application number: DE2001100081
Authority: DE
Inventors: Stephan Dipl.-Ing. Gassauer; Thomas Hofmann
Original assignee: Wago Verwaltungs GmbH
Current assignee: Wago Verwaltungs GmbH
Priority date: 2001-01-04
Filing date: 2001-01-04
Publication date: 2010-05-06
Anticipated expiration: 2021-01-05
Also published as: DE10100081A1

Abstract

Elektrische Klemme mit einem Klemmengehäuse aus Isolierstoff, von denen mehrere Klemmen zur Bildung eines Klemmenblocks oder zur Bildung einer Klemmenleiste durch Zusammenrasten aneinanderreihbar sind, indem jedes Klemmengehäuse auf der einen Seite vorstehende Rastzapfen aufweist, die in Rastaufnahmen auf der anderen Seite des jeweils benachbarten Klemmengehäuses einrastbar sind, woraufhin die so gebildeten Klemmenblocks oder Klemmenleisten zur Montage auf einer Montagefläche bestimmt sind, wobei die senkrecht zur Montagefläche gemessene Erstreckungslänge der Rastaufnahmen (9, 10) größer ist als die Erstreckungslänge der Rastzapfen (8, 11), derart, dass zur Ausrichtung des Klemmenblocks die Rastzapfen nach dem Einrasten in die Rastaufnahmen in der Art eines Schiebers senkrecht zur Montagefläche in den Rastaufnahmen verschiebbar sind.

Description

Die Erfindung betrifft eine elektrische Klemme mit einem Klemmengehäuse aus Isolierstoff, von denen mehrere Klemmen zur Bildung eines Klemmenblocks oder zur Bildung einer Klemmenleiste durch Zusammenrasten aneinanderreihbar sind Klemmen des anreihbaren Typs werden vom Hersteller der Klemmen und auf Wunsch der Kunden in jeder benötigten Polzahl, Klemmenausführung, Gehäusefarbe und Kennzeichnung etc. zu einer Baugruppe vormontiert und als sogenannte Klemmenblocks oder Klemmenleisten an den Kunden zur Weiterverarbeitung ausgeliefert. Da die Befestigung solcher Klemmenblocks oder Klemmenleisten auf ihrer jeweiligen Montagefläche im Regelfall nur mit zwei endseitigen Befestigungspunkten erfolgt und dennoch jede Einzelklemme genau fluchtend positioniert sein soll (was z. B. bei einer automatischen Verdrahtung der Klemmen mittels eines Verdrahtungsautomaten von wesentlicher Bedeutung ist) wird verlangt, dass die vormontierten Baugruppen eine sehr gute Maßhaltigkeit haben und ihre Planarität innerhalb eines geringen Toleranzbereiches liegt (wobei unter Planarität verstanden wird, dass alle Anschlusskontakte der Einzelklemmen in einer Ebene liegen).
Eine solche Maßhaltigkeit und Planarität wird insbesondere für SMD-Klemmenleisten gefordert, deren bodenseitige Lötkontaktfahnen mit dem bekannten Surface-Mounted-Device-Verfahren auf den Leiterbahnen einer Leiterplatte verlötet werden. Die hierfür verlangte sogenannte Koplanarität aller Lötkontaktfahnen einer SMD-Klemmenleiste soll in einem Toleranzbereich kleiner als 0,1 mm liegen.
Das ist bei modular aufgebauten Klemmenleisten mit herkömmlicher Technik und vertretbarem Fertigungsaufwand nicht zu erreichen. Die Klemmenhersteller bieten deshalb SMD-Klemmenleisten im Regelfall nur mit einem einteiligen Isolierstoffgehäuse an, wodurch zwar die gehäusebedingten Toleranzen minimiert sind, aber es entfällt die bei modular aufgebauten Klemmenleisten mögliche individuelle Konfiguration der Klemmenleiste nach Kundenwunsch oder eine solche individuelle Konfiguration müßte bei Verwendung einteiliger Isolierstoffgehäuse teuer bezahlt werden.
Es ist deshalb versucht worden, den modularen Aufbau von SMD-Klemmenleisten beizubehalten und die geforderte Planarität der Anordnung aller Lötkontaktfahnen dadurch zu erreichen, daß diese in sich federnd ausgeführt werden. Das erfordert natürlich, daß die gesamte Klemmenleiste mit allen federnden Lötkontaktfahnen beim Durchlauf durch den SMD-Wärmeofen (zum Aufschmelzen der Lötpaste) mit einer bestimmten Kraft niedergehalten wird, um einen sicheren Kontakt der federnden Lötkontaktfahnen zu den jeweiligen Leiterbahnen einer Leiterplatte herzustellen. Die dafür aufzubringenden Niederhaltekräfte können unerwünscht hoch sein und erfordern zusätzliche Maßnahmen sowohl auf seiten des Bestückungsautomaten als auch beim Durchlauf der bestückten Leiterplatte durch den SMD-Wärmeofen.
Aus der DE Sch 003550 AZ ist eine elektrische Anreihklemme bekannt, bei der eine einzelne Klemme drei Vertiefungen und drei Erhebungen aufweist, die nach verschiedenen Seiten gerichtet sind. Die Vertiefungen und Erhebungen sind hinsichtlich ihrer Form und Größe aneinander angepasst, so dass die einzelnen Klemmen nebeneinander zu einer Klemmenreihe zusammengesetzt werden können.
Aus der GB 644540 A sind elektrische Klemmen bekannt, die seitliche Vertiefungen und darin anzuordnende Erhebungen benachbarter Klemmen aufweisen.
Aus der DE 3515564 C2 gehen elektrische Klemmen hervor, die aneinander reihbar sind. Die Klemmen sind über Schwalbenschwanzfügeverbindungen durch Ineinanderschieben zu einer mehrpoligen Anschlussklemme zusammen setzbar.
Ausgehend von diesem Stand der Technik bestand die Aufgabe der Erfindung darin, eine anreihbare Klemme zu entwickeln, die den Aufbau von Klemmenblocks und/oder Klemmenleisten mit höchster Planarität ihrer jeweiligen Anschlusskontakte gewährleistet.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Die Unteransprüche geben vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung an.
Die Klemmen der erfindungsgemäßen Art können ohne besonderen Aufwand mit einer derzeit fertigungstechnisch erreichbaren Maßhaltigkeit hergestellt werden und sie werden in der üblichen Weise zu Klemmenblocks oder Klemmenleisten aneinandergereiht (d. h. miteinander verrastet), wobei jeder Kunde den modularen Aufbau des Klemmenblocks oder der Klemmenleiste nutzen kann und seine gewünschte individuelle Konfiguration erhalten kann.
Nach der Aneinanderreihung der Einzelklemmen wird die vormontierte Baugruppe durch ein kurzzeitiges Aufsetzen auf eine plane Richtfläche und das kurzzeitige Aufbringen einer Richtkraft mit höchster Präzision ausgerichtet.
Danach ist die Planarität des ausgerichteten Klemmenblocks bzw. der ausgerichteten Klemmenleiste selbsthaltend, d. h. die in die zugeordneten Rastaufnahmen eingreifenden Rastzapfen sind bevorzugt durch Kraftschluß in den Rastaufnahmen lagefixiert. Aber auch ein Formschluß zwischen Rastzapfen und zugeordneter Rastaufnahme kann zur Lagefixierung gewählt werden, z. B. mittels einer feinstufigen Oberflächenverrippung. Nach der Ausrichtung der Klemmenblöcke bzw. der Klemmenleisten kann eine Selbsthaltung der Planarität auch durch Verkleben oder Verschweißen (z. B. mittels Ultraschall) der Rastzapfen in den jeweiligen Rastaufnahmen und/oder der aneinanderliegenden Seitenflächen der aneinandergereihten Klemmengehäuse erfolgen.
Die ausgerichteten und ihre Planarität selbsthaltenden Klemmenleisten oder Klemmenblocks werden sodann ohne besonderen Aufwand in der derzeit üblichen Weise weiterverarbeitet, z. B. im Falle von SMD-Klemmenleisten mittels eines Bestückungsautomaten auf eine Leiterplatte aufgesetzt, woraufhin die bestückten Leiterplatten ohne besondere zusätzliche Maßnahmen den SMD-Wärmeofen durchlaufen können.
Im Prinzip könnten die Rastzapfen in den jeweils zugeordneten Rastaufnahmen mit punktförmigen Kontakt verrastet sein, wodurch eine hohe Flächenpressung (Kraftschluß) zwischen den aneinanderliegenden Flächen der Rastzapfen und der Rastaufnahmen erreichbar ist. Für das Ausrichten der aneinandergereihten Einzelklemmen zur Erzielung einer möglichst toleranzfreien Planarität werden aber weiche und linear geführte Bewegungsabläufe zwischen den Rastzapfen und den Rastaufnahmen bevorzugt, damit die Planarität an der Richtfläche problemlos (z. B. ohne unerwünschte Losbrechwiderstände) eingestellt werden kann.
Aus diesem Grunde ist eine besonders vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung nach Anspruch 2 dadurch gekennzeichnet, daß die Rastzapfen und die jeweils zugeordneten Rastaufnahmen miteinander korrespondierende und im verrasteten Zustand aneinanderliegende Formflächen aufweisen, die sich als Spurführung linear in Richtung senkrecht zur Montagefläche erstrecken.
Eine absolute Verkantungsfreiheit und präzise Bewegungsabläufe werden beim Ausrichten der aneinandergereihten Einzelklemmen nach Anspruch 3 dann erreicht, wenn mindestens ein Rastzapfen und eine zugeordnete Rastaufnahme Spurführungs-Formflächen besitzen, die eine in Richtung senkrecht zur Montagefläche gemessene Länge besitzen, die mindestens doppelt so groß ist wie die quer dazu gemessene Breite der Spurführungs-Formflächen.
Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigen:
1 perspektivisch, zwei aneinandergereihte Einzelklemmen gemäß der Erfindung,
2 die stirnseitige Ansicht auf eine Klemmenleiste, die aus den Einzelklemmen gemäß 1 gebildet ist,
3 einen Vertikalschnitt entlang III-III durch die Klemmenleiste gemäß 2,
4 einen Horizontalschnitt entlang IV-IV durch die Klemmenleiste gemäß 2.
Dargestellt sind in den 1 bis 4 im wesentlichen nur die Klemmengehäuse eines als Beispiel ausgewählten Typs einer anreihbaren Anschlussklemme für Leiterplatten, die aneinandergereiht eine sogenannte SMD-Klemmleiste bilden.
Jede Einzelklemme besitzt eine Leiteranschlussöffnung 5 zum Anschließen eines externen Drahtleiters und eine Betätigungsöffnung 6 zum Betätigen einer in dem Klemmengehäuse angeordneten Leiter-Klemmstelle, die jedoch in der Zeichnung nicht dargestellt ist, da ihre spezielle Konstruktion für die vorliegende Erfindung ohne Bedeutung ist. Die Leiter-Klemmstelle ist gehäuseintern elektrisch verbunden mit den Lötkontaktfahnen 7, von denen jeweils zwei bodenseitig aus dem Klemmengehäuse jeder Einzelklemme herausgeführt sind und die beide mit einer Leiterbahn der Leiterplatte verlötet werden, um eine größtmögliche mechanische und elektrische Kontaktfläche zu den empfindlichen Leiterbahnen herstellen zu können.
Diese Lötkontaktfahnen 7 sollen an den empfindlichen Leiterbahnen der Leiterplatte möglichst spannungsfrei angelötet werden. Aus diesem Grunde sind sie nicht-federnd und mit paralleler Ausrichtung zu den Leiterbahnen der Leiterplatte (= Montagefläche) an der Unterseite der Einzelklemmen angeordnet.
3 zeigt, daß es in der Praxis wegen des modularen Aufbaus der dargestellten Klemmenleiste schwierig ist, alle Einzelklemmen einer Klemmenleiste mit höchster Maßhaltigkeit und toleranzfrei so miteinander zu verrasten, daß alle unteren Lötflächen der Lötkontaktfahnen 7 in einer Ebene liegen, und zwar mit einer Planarität im Toleranzbereich kleiner als 0,1 mm. Siehe hierzu als Beispiel die zu erwartende Planaritäts-Abweichung A in 3.
Um die geforderte, weitgehend toleranzfreie Planarität aller unteren Lötflächen der Lötkontaktfahnen 7 herstellen zu können, ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß die Rastzapfen 8 und die jeweils zugeordnete Rastaufnahmen 9, die an den Seitenwänden der Einzelklemmen in an sich bekannter Weise für das Zusammenrasten der Einzelklemmen zu einer Klemmenleiste vorhanden sind, derart ausgebildet sind, daß die senkrecht zur Montagefläche gemessene Erstreckungslänge der Rastaufnahmen 9 größer ist als die Erstreckungslänge der Rastzapfen 8, so daß die Rastzapfen nach dem Einrasten in die Rastaufnahmen in Art eines Schiebers in den Rastaufnahmen verschiebbar sind.
Eine Besonderheit stellt die Rastaufnahme 10 mit dem zugeorndeten Rastzapfen 11 dar, deren Spurführungs-Formflächen 12 eine in Richtung senkrecht zur Montagefläche gemessene Länge besitzen, die ein Vielfaches der quer dazu gemessenen Breite der Spurführungs-Formflächen beträgt. Eine derartige Spurführungs-Verrastung zwischen Rastzapfen und Rastaufnahme ist für besonders weiche und ruckfreie Bewegungsabläufe beim Ausrichten einer Klemmenleiste auf die geforderte Planarität von Vorteil.

Claims

Elektrische Klemme mit einem Klemmengehäuse aus Isolierstoff, von denen mehrere Klemmen zur Bildung eines Klemmenblocks oder zur Bildung einer Klemmenleiste durch Zusammenrasten aneinanderreihbar sind, indem jedes Klemmengehäuse auf der einen Seite vorstehende Rastzapfen aufweist, die in Rastaufnahmen auf der anderen Seite des jeweils benachbarten Klemmengehäuses einrastbar sind, woraufhin die so gebildeten Klemmenblocks oder Klemmenleisten zur Montage auf einer Montagefläche bestimmt sind, wobei die senkrecht zur Montagefläche gemessene Erstreckungslänge der Rastaufnahmen (9, 10) größer ist als die Erstreckungslänge der Rastzapfen (8, 11), derart, dass zur Ausrichtung des Klemmenblocks die Rastzapfen nach dem Einrasten in die Rastaufnahmen in der Art eines Schiebers senkrecht zur Montagefläche in den Rastaufnahmen verschiebbar sind.
Klemme nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Rastzapfen und die jeweils zugeordneten Rastaufnahmen miteinander korrespondierende und im verrasteten Zustand aneinanderliegende Formflächen aufweisen, und dass sich die Formflächen als Spurführung linear in Richtung senkrecht zur Montagefläche erstrecken.
Klemme nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass jede Klemme mindestens einen Rastzapfen (11) und eine zugeordnete Rastaufnahme (10) besitzt, deren Spurführungs-Formflächen (12) eine in Richtung senkrecht zur Montagefläche gemessene Länge besitzen, die mindestens doppelt so groß ist wie die quer dazu gemessene Breite der Spurführungs-Formflächen.
Klemme nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch bodenseitige Lötkontaktfahnen (7), die mit Leiterbahnen einer Leiterplatte verlötbar sind.