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Die Erfindung betrifft eine Montageplatte für elektrische Versuchsaufbauten sowie ein zugehöriges Befestigungsmittel.
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Aus der
DE 25 03 725 A1 ist eine Kontaktrastersteckplatte für einen elektronischen Experimentierbausatz bekannt, bei der in einem Kunststoffgehäuse mit eingeformten Vertiefungen eine Vielzahl von einteilig hergestellten, elektrisch leitenden Kontaktbrücken mit jeweils mehreren angeformten Steckbuchsen angeordnet sind. Die Steckbuchsen sind zur Aufnahme von beispielsweise drahtförmig ausgebildeten Steckkontakten von elektronischen oder elektrischen Bauteilen wie Widerständen, Kondensatoren, Lampen und Dioden ausgebildet und dienen damit sowohl der elektrischen Verbindung als auch der mechanischen Festlegung der jeweiligen Bauteile.
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Die
DE 23 27 754 A offenbart eine Schaltplatte, bestehend aus einem Körper aus elektrisch isolierendem Werkstoff mit einer Anzahl von Aufnahmestellen für elektrische Schaltelemente, wobei an jeder Aufnahmestelle eine Mehrzahl von Anschlussausnehmungen neben oder um durchgehende Löcher in den Körper eingeformt sind, wobei für jede Ausnehmung gesonderte Löcher vorgesehen sind, und wobei der Körper und das Innere der Löcher mit einem selektiv entfernbaren Leitermaterial beschichtet sind, durch dessen selektive Entfernung Leiterverbindungen zwischen den Ausnehmungen und den dafür vorgesehenen Löchern herstellbar sind.
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Aus der
DE 76 22 134 U ist eine Vorrichtung zur Justierung und Halterung der Drahtanschlüsse von elektronischen Bauelementen zum Anschluss an eine Leiterplatte bekannt, die aus einer Leiste oder einer Platte besteht, die in Reihe angeordnete Durchbrechungen zum Durchstecken der Drahtanschlüsse aufweist, wobei längs der Durchbrechungen und auf der den Bauelementen gegenüberliegenden Seite der Platte oder Leiste ein Steg angeordnet ist, der kammartige Erhebungen trägt, von denen jeweils eine Erhebung, die zwischen den Drahtanschlüssen eines Bauelementes liegt, direkt gegenüber je einer Durchbrechung und die benachbarte Erhebung gegenüber dem Zwischenraum zwischen zwei Durchbrechungen angeordnet sind.
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Die
US 3 447 039 A offenbart eine elektronische Schaltungsanordnung zum Montieren und elektrischen Verbinden von elektrischen Komponenten mit einer eine Montageplatte, die eine Vielzahl von Löchern sowie eine Vielzahl von elastisch verformbaren isolierenden Oberflächen aufweist, die die Gesamtheit von mindestens einigen der Vielzahl von Löchern der Montageplatte und eine Vielzahl von leitenden Steckern bilden, wobei jeder der Stecker abnehmbar in die von den Oberflächen gebildeten Löcher einsetzbar ist und jede der Oberflächen mindestens eine Anschlussleitung zwischen der Oberfläche und dem Stecker elastisch hält und in elektrischem Kontakt mit dem Stecker steht, wenn ein Stecker und eine Anschlussleitung darin eingesetzt sind.Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Montageplatte bereitzustellen, die einen vereinfachten mechanischen Aufbau aufweist.
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Diese Aufgabe wird für eine Montageplatte der eingangs genannten Art mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
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Bei den elektrischen Komponenten kann es sich beispielsweise um bedrahtete elektrische oder elektronische Bauteile wie Widerstände, Kondensatoren, Dioden etc. handeln. Diese Komponenten sollen mit Hilfe dem Montageplatte und der darauf vorgesehenen Verbindungsbereiche flexibel elektrisch miteinander verbindbar und in lösbarer Weise schnell austauschbar sein. Durch Anpressen der, vorzugsweise als elektrisch leitende Drähte aus metallischen Werkstoffen ausgeführten, Anschlussleitungen auf die Montageoberfläche mit Hilfe der Befestigungsmittel werden die Komponenten an der Montageplatte festgelegt. Ebenso können geeignet dimensionierte Drahtlitzen, insbesondere mit isolierender Kunststoffummantelung, oder endseitig abisolierte Drähte, insbesondere Kupferlackdrähte, in die dafür vorgesehene, wenigstens eine erste Ausnehmung des jeweiligen Verbindungsbereichs aufgenommen werden. Dem zugehörigen Befestigungsmittel, das in der zweiten Ausnehmung festlegbar ist, kommt die Aufgabe zu, neben der mechanischen Festlegung der Anschlussleitungen der Komponenten eine elektrische Verbindung zwischen denjenigen Anschlussleitungen herzustellen, die an dem jeweiligen Verbindungsbereich aufgenommen sind. Beispielsweise kann dies dadurch verwirklicht werden, dass das Befestigungsmittel ein für eine Kraftübertagung auf die Anschlussleitungen vorgesehenes Andruckelement umfasst, das vorzugsweise aus einem elektrisch leitenden Material hergestellt ist oder zumindest eine elektrisch leitende Oberflächenbeschichtung aufweist. Das Andruckelement kann einstückig mit dem Befestigungselement oder als separates Bauteil ausgeführt sein, beispielsweise als Unterlegscheibe aus Metall.
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Mit Hilfe der erfindungsgemäßen Montageplatte oder einer Mehrzahl von miteinander verbindbaren Montageplatten ist es möglich, in sehr kostengünstiger Weise besonders anschauliche zwei- oder dreidimensionale, insbesondere ebene und räumliche, Versuchsaufbauten zu erstellen, die beispielsweise für naturwissenschaftliche Experimente für Schüler eingesetzt werden können.
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Zweckmäßig ist es, wenn ausgehend von einem Mündungsbereich der zur Aufnahme wenigstens einer Anschlussleitung ausgebildeten ersten Ausnehmung eine rinnenartige Vertiefungen in der Montagefläche vorgesehen ist, die eine Haupterstreckungsachse aufweist, die sich zumindest im Wesentlichen parallel zur Montagefläche erstreckt. Die Funktion der rinnenartigen Vertiefung besteht darin, die Anschlussleitung im Bereich des Befestigungsmittels in definierter Weise führen zu können, um eine sichere mechanische und/oder elektrische Kopplung zwischen Anschlussleitung, Befestigungsmittel und Montageplatte zu gewährleisten.
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Vorzugsweise wird zu diesem Zweck die Anschlussleitung endseitig abgewinkelt und der abgewinkelte Bereich in die entsprechende erste Ausnehmung eingesetzt. Der an die Abwinklung angrenzende Bereich der Anschlussleitung erstreckt sich zumindest abschnittsweise längs der rinnenartigen Vertiefung und wird vom Befestigungsmittel in die rinnenartige Vertiefung gepresst. Die rinnenartige Vertiefung weist in einer Querschnittsebene, die senkrecht zur Haupterstreckungsachse ausgerichtet ist, vorzugsweise einen U-förmigen oder V-förmigen Querschnitt auf, wodurch in vorteilhafter Weise eine sichere Ausrichtung des jeweiligen Anschlussmittels erreicht werden kann. Bevorzugt ist die Tiefe der rinnenartigen Vertiefung kleiner als der Durchmesser der zu verwendeten Anschlussleitungen gewählt, um eine zuverlässige Aufbringung von Andruckkräften auf die Anschlussleitung mit Hilfe des Befestigungsmittels gewährleisten zu können.
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Vorteilhaft ist es, wenn der Verbindungsbereich wenigstens zwei voneinander beabstandete erste Ausnehmungen zur Aufnahme von Anschlussleitungen aufweist, wobei sich wenigstens ein Abschnitt der rinnenartigen Vertiefung zwischen den Mündungen der beiden ersten Ausnehmungen erstreckt. Durch die voneinander beabstandeten ersten Ausnehmungen können elektrische Komponenten mit unterschiedlich ausgebildeten Anschlussleitungen zuverlässig an der Montageplatte mit Hilfe des Befestigungsmittels festgelegt werden. Durch die sich zwischen den Mündungen der beiden ersten Ausnehmungen erstreckte rinnenartige Vertiefung wird eine besonders kompakte Anordnung und zuverlässige Festlegung der jeweiligen Anschlussleitungen im Verbindungsbereich unterstützt.
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Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass in der zweiten Ausnehmung ein Befestigungsmittel aufgenommen ist, das zur Aufbringung einer zumindest im Wesentlichen senkrecht zur Montagefläche ausgerichteten Haltekraft auf die wenigstens eine Anschlussleitung ausgebildet ist. Vorzugsweise ist eine der Montagefläche und somit auch der Anschlussleitung zugewandte Oberfläche des Befestigungsmittels derart ausgebildet, dass die Anschlussleitung formschlüssig in der rinnenartigen Vertiefung der Montageplatte aufgenommen werden kann. Darüber hinaus gewährleistet die vom Befestigungsmittel aufgebrachte Haltekraft, die im Wesentlichen senkrecht zur Montagefläche ausgerichtet ist, in der Art einer Normalkraft das Auftreten von Reibungskräften zwischen Befestigungsmittel, Montagefläche und Anschlussleitung, so dass die Anschlussleitung besonders zuverlässig im Aufnahmebereich gesichert ist. Bei dem Befestigungsmittel kann es sich beispielsweise um eine Schraube handeln, die vorzugsweise direkt in die entsprechende zweite Ausnehmung in der Montageplatte eingeschraubt wird. Bevorzugt ist zwischen dem Schraubenkopf und den Anschlussleitungen eine Unterlegscheibe angeordnet, um einerseits eine Entkopplung der Schraubbewegung zu erreichen und andererseits eine elektrische Verbindung der Anschlussleitungen sicherzustellen.
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Vorzugsweise sind Längsachsen der ersten Ausnehmungen zumindest im Wesentlichen senkrecht zur Montagefläche ausgerichtet. Dadurch ergibt sich unabhängig von der räumlichen Ausrichtung der elektrischen Komponente, deren Anschlussleitung im Verbindungsbereich aufgenommen werden soll, stets der gleiche, endseitig um 90 Grad abgewinkelte Verlauf für die Anschlussleitung. Hierdurch können die elektrischen Komponenten gegebenenfalls an unterschiedlichen Verbindungsbereichen angeordnet werden, ohne jeweils eine Änderung der Geometrien der Anschlussleitungen vornehmen zu müssen.
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Bei einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Verbindungsbereich genau vier erste Ausnehmungen zur Aufnahme von elektrischen Anschlussleitungen umfasst, die als Eckpunkte eines Quadrats, insbesondere symmetrisch, um die zur Aufnahme des Befestigungsmittels ausgebildeten zweiten Ausnehmung angeordnet sind. Hierdurch wird eine kompakte Anordnung der Anschlussleitungen von elektrischen Komponenten an den jeweiligen Verbindungsbereichen gewährleistet.
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Zweckmäßig ist es, wenn die rinnenartigen Vertiefungen jeweils zwischen den als Eckpunkten eines Quadrats angeordneten ersten Ausnehmungen ausgebildet sind. Hierdurch wird ebenfalls eine kompakte Anordnung der Anschlussleitungen der elektrischen Komponenten am Verbindungsbereich begünstigt.
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Vorzugsweise ist an einem Randbereich der Montagefläche wenigstens eine Stecknase und/oder in der Montagefläche wenigstens eine Steckausnehmung ausgebildet, die für eine Steckverbindung mit einer weiteren Montageplatte vorgesehen sind. Somit können durch Zusammenfügen mehrerer Montageplatten dreidimensionale elektromechanische Gebilde hergestellt werden, wie sie für eine Vielzahl von unterschiedlichen elektromechanischen Versuchsaufbauten von Interesse sind. Vorzugsweise ist die Steckausnehmung derart ausgebildet, dass die Stecknase der einzusteckenden Montageplatte in einem vorgebbaren Winkel zu der mit der Steckausnehmung versehenen Montageplatte ausgerichtet ist, vorzugsweise beträgt dieser Winkel 90 Grad. Besonders bevorzugt sind Stecknase und Steckausnehmung derart aufeinander abgestimmt, dass eine reibschlüssige Kopplung von ineinander gesteckten Montageplatten erreicht wird, so dass die dreidimensionale Anordnung der Montageplatten keine oder nur wenige zusätzliche Befestigungs- oder Stabilisierungsmittel benötigt.
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Vorteilhaft ist es, wenn die ersten Ausnehmungen und die zweite Ausnehmung oder die rinnenartigen Vertiefungen und/oder Außenkanten der Montagefläche mittels eines Trennverfahrens, insbesondere mittels Laserschneiden, hergestellt sind. Hierdurch können in kostengünstiger Weise geometrisch unterschiedlich ausgebildete Montageplatten hergestellt werden. Dies gilt insbesondere dann, wenn die Montageplatten mittels eines Strahl-Trennverfahrens, insbesondere Laserschneiden oder Wasserstrahlschneiden, hergestellt werden. Besonders bevorzugt sind mehrere, insbesondere zu einer gemeinsamen Baugruppe gehörige, Montageplatten in einem gemeinsamen Nutzen aufgenommen und können von einem Benutzer in einfacher Weise manuell aus dem Nutzen entnommen werden, um den gewünschten Versuchsaufbau, insbesondere in der Art eines Baukastensystems, herstellen zu können. Bevorzugt ist die Montageplatte aus einem Kunststoffmaterial oder einem Fasermaterial hergestellt. Hierdurch wird eine kostengünstige Herstellung der Montageplatten gewährleistet.
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Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt. Hierzu zeigt:
- 1 eine schematische Draufsicht auf einen Ausschnitt einer Montageplatte, die einen Verbindungsbereich und eine Stecknase aufweist,
- 2 eine Schnittdarstellung der Montageplatte gemäß 1,
- 3 eine Draufsicht auf den Ausschnitt der Montageplatte gemäß 1, wobei die Montageplatte mit einem Befestigungsmittel versehen ist, das zwei Anschlussleitungen an der Montageplatte fixiert, und
- 4 eine Schnittdarstellung der Montageplatte gemäß 3.
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Eine in den 1 und 2 schematisch dargestellte Montageplatte 1 ist aus einem elektrisch isolierenden Material, beispielsweise einem Kunststoffmaterial oder einem Fasermaterial, insbesondere einer mitteldichten Faserplatte (MDF), hergestellt. Exemplarisch weist die Montageplatte 1 zwei im Wesentlichen parallel zueinander ausgerichtete, größte Oberflächen auf, von denen eine auch als Montagefläche 2 bezeichnet wird. Auf der Montagefläche 2 ist die Anbringung von nicht dargestellten elektrischen und elektronischen Komponenten, beispielsweise von bedrahtet ausgeführten Widerständen, Kondensatoren, Dioden und anderen Bauteilen, vorgesehen, um eine elektrische Schaltung zu bilden. Randseitig grenzt eine Stecknase 3 an die Montagefläche 2 der Montageplatte 1 und ist für eine Steckverbindung mit der Steckausnehmung 15 einer nicht dargestellten zweiten Montageplatte 1 vorgesehen. Durch das Zusammenwirken von Stecknasen 3 und Steckausnehmungen 15 können mehrere Montageplatten 1 zu einem ebenfalls nicht dargestellten räumlichen Gebilde zusammengefügt werden.
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In der Montageplatte 1 sind ausgehend von der Montagefläche 2 mehrere erste Ausnehmungen 4 ausgebildet, die exemplarisch die Montageplatte 1 vollständig als Durchgangsbohrungen durchsetzen und beispielsweise einen kreisrunden Querschnitt aufweisen. Vorliegend sind die ersten Ausnehmungen 4, die zur Aufnahme von nicht dargestellten Anschlussleitungen elektrischer Komponenten dienen sollen, an Eckpunkten eines Quadrats angeordnet. Im Zentrum des durch die ersten Ausnehmungen 4 bestimmten Quadrats ist eine zweite Ausnehmung 5 angeordnet, die zur Aufnahme eines Befestigungsmittels vorgesehen ist, wie dies in den 3 und 4 dargestellt ist und nachstehend näher beschrieben wird.
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Zwischen den ersten Ausnehmungen 4 erstrecken sich jeweils längs der Kanten des Quadrats rinnenartige Vertiefungen 6, die in die Montagefläche 2 eingebracht ist. Die rinnenartigen Vertiefungen 6 bilden zusammen mit den ersten und zweiten Ausnehmungen 4 und 5 einen Verbindungsbereich 7 der Montageplatte 1, an dem mehrere Anschlussleitungen nicht dargestellter elektrischer Komponenten mechanisch an der Montageplatte 1 aufgenommen und elektrisch miteinander verbunden werden können.
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Die rinnenartigen Vertiefungen 6 erstrecken sich von den jeweiligen Mündungsbereichen 8 der ersten Ausnehmungen 4 vorliegend geradlinig längs von Haupterstreckungsachsen 9, die die nicht dargestellten Mittelachsen der ersten Ausnehmungen 4 jeweils schneiden.
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Wie aus den 3 und 4 hervorgeht, kann ein beispielsweise als Maschinenschraube mit Kreuzschlitzbetätigung ausgebildetes Befestigungsmittel 10 in die entsprechende zweite Ausnehmung 5 eingeschraubt werden. Vorzugsweise sind das Gewinde des Befestigungsmittels 10 und das Material der Montageplatte 1 derart aufeinander abgestimmt, dass das Befestigungsmittel unmittelbar in die zweite Ausnehmung 5 eingeschraubt werden kann, ohne vorher ein Gewinde mit einem Werkzeug schneiden zu müssen.
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Um eine vorteilhafte Kraftübertragung zwischen dem Befestigungsmittel 10 und den festzulegenden Anschlussleitungen 12 nicht näher dargestellter elektrischer Komponenten zu gewährleisten, ist eine Andruckscheibe 11 vorgesehen, die vom Schraubkopf des Befestigungsmittels 10 gegen die Anschlussleitungen 12 gepresst wird. Bei den Anschlussleitungen 12 kann es sich beispielsweise um metallische Anschlussdrähte elektrischer oder elektronischer Komponenten, um Verbindungsdrähte oder um Kupferlitzen von flexiblen, vorzugweise bereichsweise isolierten, Anschlusskabeln handeln. Die Andruckscheibe 11 ist aus einem elektrisch leitenden Material hergestellt oder weist eine elektrisch leitende Oberflächenbeschichtung auf, so dass sie diejenigen Anschlussleitungen 12, mit denen sie in einem mechanischen Kontakt steht, auch elektrisch koppelt.
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Bevorzugt werden die Anschlussleitungen 12 jeweils endseitig in die senkrecht zur Montagefläche 2 verlaufenden ersten Ausnehmungen 4 eingesteckt und dann um 90 Grad abgewinkelt, so dass sie außerhalb der ersten Ausnehmung 4 zumindest abschnittsweise im Wesentlichen parallel zur Montagefläche 4 verlaufen. Zweckmäßig ist es, wenn die Anschlussleitungen 12 jeweils abschnittsweise in der zugehörigen rinnenartigen Vertiefung 6 aufgenommen sich, die sich ausgehend von derjenigen ersten Ausnehmung 4 erstreckt, in der der Endbereich der jeweiligen Anschlussleitung 12 aufgenommen ist. Ein entsprechender Verlauf einer derartigen Anschlussleitung 12 ist in der 4 schematisch angedeutet.
