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Die Erfindung betrifft ein Verbindungselement, das mit einer Seite an einem Trägerprofil eines Schaltschranks oder einer Montage- oder Trägerplatte befestigbar ist und an seiner entgegengesetzten Seite eine Aufnahme für eine quer zum Trägerprofil ausgerichtete Hutschiene aufweist.
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In der Elektroinstallation werden Schaltschränke eingesetzt, die eine Vielzahl elektrischer Komponenten wie Schalter, Relais oder Sicherungsautomaten aufnehmen. Dazu werden die Komponenten auf der Hutschiene, welche beispielsweise gemäß der DIN EN 60715 ausgeführt sein kann, angeordnet und in das Verbindungselement aufgenommen. Dieses kann an dem Trägerprofil befestigt werden und ist dann quer zum Trägerprofil angeordnet.
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Bekannte Verbindungselemente weisen den Nachteil auf, dass sie für ein manuelles Befestigen am Trägerprofil ausgebildet sind. Sie müssen beispielsweise mittels mehrerer Schraubverbindungen am Trägerprofil befestigt werden. Darüber hinaus sind sie typischerweise so ausgebildet, dass die Hutschiene in sie eingeschoben wird und die Aufnahme einen Querschnitt der Hutschiene vollständig umschließt. Für eine Automatisierung des Aufbaus von Schaltschränken ist es jedoch erforderlich, dass auch Verbindungselemente maschinell, insbesondere mittels eines Roboters, an den Trägerprofilen befestigbar sind. Gleiches gilt für das Aufnehmen der Hutschiene in die Verbindungselemente. Bei bekannten Verbindungselementen ist dies nur mit sehr großem Aufwand umsetzbar.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verbindungselement anzugeben, das einfacher mittels eines Roboters bei einer automatisierten Bestückung von Schaltschränken verarbeitet werden kann.
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Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß bei einem Verbindungselement der eingangs genannten Art vorgesehen, dass die Aufnahme wenigstens zwei gegenüberliegende Haltenasen aufweist, die beim Einstecken der Hutschiene in die Aufnahme durch seitliche Profilabschnitte der Hutschiene aus einem unverformten Zustand elastisch verformbar sind und anschließend selbsttätig in den unverformten Zustand zurückkehren, wobei die seitlichen Profilabschnitte der Hutschiene die Haltenasen hintergreifen.
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Der Erfindung liegt die Überlegung zugrunde, die Aufnahme so auszubilden, dass die Hutschiene in das Verbindungselement einsteckbar ist. Dazu wird an zwei gegenüberliegenden Seiten der Aufnahme jeweils wenigstens eine elastisch verformbare Haltenase angeordnet, so dass sie mit dem übrigen Bereich der Aufnahme einen Freiraum bildet. Dessen Höhe übersteigt dabei die Stärke (Dicke) des seitlichen, insbesondere endständigen, Profilabschnitts der Hutschiene leicht, wodurch die Profilabschnitte in den Freiraum einsteckbar sind. Dazu wird die Hutschiene so in die Aufnahme eingesteckt, dass die Profilabschnitte die Haltenasen beim Passieren verformen und so verdrängen. Beim Erreichen des Freiraums kehren die Haltenasen in den unverformten Zustand zurück und werden von den Profilabschnitten hintergriffen.
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Ein erfindungsgemäßes Verbindungselement ermöglicht somit vorteilhafterweise ein automatisiertes Einstecken einer Hutschiene in ihre Aufnahme, so dass ein nur schwierig mit einem Roboter durchzuführendes Einschieben der Hutschiene in die Aufnahme vermieden werden kann. Ein Roboter muss lediglich noch eine lineare Bewegung mit einer für ein Verformen der Haltenasen ausreichenden Kraft in Richtung der Aufnahme ausführen. So wird ein aufwandsarmes Aufnehmen der Hutschiene in das Verbindungselement erreicht, insbesondere bei einer Serienfertigung mit hohen Stückzahlen unter Verwendung eines Roboters.
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Eine bevorzugte Ausführung sieht vor, dass die Aufnahme hutschienenseitig einen Zapfen aufweist, welcher gegengleich zu einer in der Hutschiene vorgesehenen Öffnung ausgebildet ist und die Hutschiene im eingesteckten Zustand in der Aufnahme arretiert. Da Hutschienen typischerweise gleichmäßig zueinander beabstandete Öffnungen aufweisen, wird vorgeschlagen, ein Verschieben der Hutschiene innerhalb der Aufnahme durch den dort angeordneten Zapfen zu verhindern. Dazu weist der Zapfen insbesondere eine kreisrunde Grundfläche mit einem Durchmesser, der dem der Öffnung entspricht, auf. Der Zapfen ist so in die Öffnung einführbar und kann die eingesteckte Hutschiene arretieren. Je nach Form des Trägerprofils und der Anordnung der Öffnungen an der Hutschiene können selbstverständlich auch mehrere voneinander beabstandete Zapfen im Bereich der Aufnahme vorgesehen sein.
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Es wird bei einem erfindungsgemäßen Verbindungselement besonders bevorzugt, dass es trägerprofilseitig wenigstens ein Halteelement zum Befestigen des Verbindungselements an dem Trägerprofil und wenigstens einen zum Einstecken in eine Ausnehmung des Trägerprofils ausgebildeten Vorsprung aufweist. Vorteilhafterweise wird so ein Befestigen des Verbindungselements am Trägerprofil ermöglicht, ohne zusätzliche Befestigungselemente, wie beispielsweise Schrauben, vorzusehen. Um das mittels des wenigstens einen Halteelements am Trägerprofil befestigte Verbindungselement dort sicher zu arretieren, umfasst das Verbindungselement wenigstens einen, insbesondere gegengleich zur Ausnehmung des Trägerprofils, ausgebildeten Vorsprung. Es wird dabei besonders bevorzugt, wenn wenigstens zwei, insbesondere vier, Vorsprünge am Verbindungselement ausgebildet sind, um es sowohl gegen translatorische als auch gegen rotatorische Bewegungen zu sichern.
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Bei dem zuvor beschriebenen erfindungsgemäßen Verbindungselement ist es von besonderem Vorteil, wenn wenigstens ein Halteelement an seiner Seite des Verbindungselements ausgebildet ist und an seinem freien Ende einen Haltevorsprung aufweist, der beim Befestigen auf dem Trägerprofil elastisch verformbar ist und die Hutschiene im befestigten Zustand form- und/oder kraftschlüssig umgreift. Das Halteelement erstreckt sich also entlang eines Profilabschnitts des Trägerprofils und umgreift dieses an einer Kante mittels des Haltevorsprungs. Zum Befestigen auf dem Trägerprofil wird das Verbindungselement also unter elastischer Verformung des Halteelements auf das Trägerprofil gesteckt. Dabei wird auch der wenigstens eine Vorsprung in die Ausnehmung des Trägerprofils eingesteckt, so dass durch Form- und/oder Kraftschluss eine einfach in einen automatisierten Bestückungsprozess integrierbare Befestigung realisiert ist.
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Alternativ oder zusätzlich dazu kann vorgesehen sein, dass wenigstens ein Halteelement wenigstens zwei sich von einem Zapfen in entgegengesetzte Richtungen erstreckende Halteabschnitte aufweist, die beim Einstecken in eine Durchgangsöffnung des Trägerprofils elastisch verformbar sind und im eingesteckten Zustand die Öffnung hintergreifen. Die Halteabschnitte sind dabei so ausgebildet, dass sie nach dem Passieren der Durchgangsöffnung, wenn das Verbindungselement das Trägerprofil berührt, von selbst in einen unverformten Zustand zurückkehren. Dabei hintergreifen sie die Durchgangsöffnung so, dass die Halteabschnitte das Verriegelungselement auf der ihm abgewandten Seite des Trägerprofils verriegeln und das Verbindungselement nicht zerstörungsfrei durch Herausziehen demontierbar ist. Auch hier ist nur eine einfach mittels eines Roboters auszuführende lineare Bewegung mit einer für ein Verformen des Halteabschnitts ausreichenden Kraft in Richtung der Durchgangsöffnung erforderlich.
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Bei dem Verbindungselement wird es darüber hinaus bevorzugt, wenn das Halteelement hakenartige Halteabschnitte aufweist. An dem Zapfen sind hakenspitzenartige Halteabschnitte ausgebildet, die insbesondere spiegelsymmetrisch zueinander angeordnet sind. Anders ausgedrückt weist das Halteelement die Form eines Zwillingshakens auf. In Abhängigkeit der Geometrie der Öffnung ist es darüber hinaus auch möglich, dass an dem Befestigungselement mehr als zwei, insbesondere vier, Halteabschnitte angeordnet sind.
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Es ist bei dem erfindungsgemäßen Verbindungselement mit wenigstens einem Halteelement darüber hinaus besonders zweckmäßig, wenn es mehrere nebeneinander angeordnete, beabstandete Halteelemente umfasst. Dabei können sowohl mehrere Halteelemente mit einem Haltevorsprung als auch mehrere Halteelemente mit Halteabschnitten an einem Verbindungselement angeordnet sein. Es wird jedoch bevorzugt, dass an einer Seite des Verbindungselements über dessen gesamte Länge mehrere, insbesondere vier, Halteelemente mit jeweils einem Haltevorsprung ausgebildet sind, wobei sie jeweils eine identische Breite und gleichmäßige, wesentlich schmalere Abstände zueinander aufweisen.
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Es ist im Rahmen der Erfindung bei einem Verbindungselement besonders vorteilhaft, wenn es wenigstens zwei zum Greifen des Verbindungselements durch ein Zangenwerkzeug, insbesondere einen Robotergreifer, ausgebildete Ausnehmungen aufweist. Bei der automatisierten Bestückung eines Schaltschranks mit einem erfindungsmäßen Verbindungselement ist es also besonders günstig, wenn es nicht nur einfach am Trägerprofil befestigbar ist, sondern auch sicher durch den Robotergreifer aufnehmbar und führbar ist.
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Bei einem erfindungsgemäßen Verbindungselement mit Ausnehmungen wird es dabei besonders bevorzugt, dass diese jeweils eine Durchgangsöffnung und wenigstens eine davon beabstandete, an einer Außenkante angeordnete Einbuchtung umfassen. Es ist also vorgesehen, an einer Seite des Verbindungselements, bevorzugt an jener ohne ein Halteelement mit Haltevorsprung, eine zum Äußeren des Verbindungselements offene Einbuchtung vorzusehen, in die das Zangenwerkzeug seitlich eingreifen kann. Besonders zweckmäßig ist es, wenn die als Durchgangsöffnung ausgebildeten Ausnehmungen den Einbuchtungen so gegenüberliegen, dass sie in den Ecken eines gedachten Rechtecks gleichmäßig angeordnet sind. Der Robotergreifer kann dann in die Durchgangsöffnungen eingeführt werden und das Verbindungselement sicher an vier Kontaktstellen greifen und im Rahmen des Bestückungsprozesses verarbeiten.
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Schließlich ist es bei dem erfindungsgemäßen Verbindungselement auch vorteilhaft, wenn die Aufnahme hutschienenseitig zwei seitliche Einschnitte aufweist. Dadurch ist anstelle einer Hutschiene auch ein Blechstreifen oder ein sonstiges flaches Kunststoff- oder Metallstück einführbar. Insbesondere kann in diesem Fall darauf verzichtet werden, dass die Aufnahme einen Zapfen aufweist.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand mehrerer Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert. Die Zeichnungen sind schematische Darstellungen und zeigen:
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1 eine perspektivische Ansicht eines ersten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Verbindungselements;
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2 eine Seitenansicht des in 1 gezeigten, an einem Trägerprofil befestigten Verbindungselements;
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3 eine perspektivische Ansicht des in 2 gezeigten Verbindungselements mit einer aufgenommenen Hutschiene;
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4 eine perspektivische Ansicht des in 1 gezeigten Verbindungselements, das von einem Robotergreifer gegriffen wird;
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5 eine perspektivische Ansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Verbindungselements;
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6 eine perspektivische Ansicht eines dritten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Verbindungselements; und
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7 eine Detailansicht des in 6 gezeigten Verbindungselements im Bereich seines Halteelements.
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1 zeigt eine perspektivische Ansicht des Verbindungselements 1, umfassend eine Aufnahme 2, vier Halteelemente 3, 4, 5, 6, vier Vorsprünge 7, 8, 9, 10, 11, zwei Durchgangsöffnungen 12, wovon eine verdeckt ist, sowie zwei an einer Außenkante 13 angeordnete Einbuchtungen 14, 15.
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Die Aufnahme 2 umfasst vier Haltenasen 16, 17, 18, 19 und einen Zapfen 20. Die Haltenasen 18, 19 sind so angeordnet, dass sie mit einem Absatz 21 der Aufnahme in dem hier gezeigten unverformten Zustand einen Freiraum 22 bilden.
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Gleiches gilt für die Haltenasen 16, 17 und den Absatz 23. Der Zapfen 20 ist senkrecht zu einer Auflagefläche 24 der Aufnahme 2 ausgebildet und verjüngt sich zu seinem freien Ende hin.
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Auf der der Aufnahme 2 gegenüberliegenden Seite des Verbindungselements 1 sind die Halteelemente 3, 4, 5, 6 senkrecht zur Auflagefläche 24 angeordnet und weisen an ihrem freien Ende jeweils einen rechtwinkligen, zum Verbindungselement 1 weisenden Haltevorsprung 25, 26, 27, 28 auf. Sie sind mit identischer Form ausgebildet und gleichmäßig zueinander beabstandet. Ebenfalls an dieser Seite sind senkrecht zur Auflagefläche 24 die Vorsprünge 7, 8, 9, 10, 11 jeweils von identischer Form mit gleichmäßigen Abständen zueinander ausgebildet. Sie verjüngen sich zu ihrem freien Ende hin.
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Um eine einfache Fertigung, beispielsweise im Rahmen eines Spritzgussverfahrens zu ermöglichen, ist das Verbindungselement 1 so konstruiert, dass es an keiner Stelle eine Materialstärke von mehr als 3 mm aufweist. Dazu sind beispielsweise im Bereich der Aufnahme 2, der Haltenasen 16, 17, und im Zapfen 20 Hohlräume 29, 30, 31, 32 ausgebildet, wodurch ein schnelleres Auskühlen dieser relativ großvolumigen Elemente des Verbindungselements 1 ermöglicht wird. Vergleichbare Hohlräume finden sich auch, jedoch in 1 nicht sichtbar, auf der gegenüberliegenden Seite der Aufnahme 2, den Haltenasen 18, 19 sowie innerhalb der Vorsprünge 7, 8, 9, 10, 11.
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Schließlich weist das Verbindungselement 1 eine Beschriftungsfläche 55 auf. Auf ihr kann, insbesondere in einem Lasergravurverfahren, ein den Abstandshalter 1 kennzeichnender Text, wie eine Produktbezeichnung, eine Artikelnummer oder eine Chargenbezeichnung, aufgebracht werden.
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2 zeigt eine perspektivische Ansicht des an einem Trägerprofil 33 aus Metall befestigten Verbindungselements 1. Das Trägerprofil 33 weist mehrere gleichartige, voneinander beabstandete Ausnehmungen 34, 35 auf, wobei weitere Ausnehmungen vom Verbindungselement 1 verdeckt sind. Die Ausnehmungen 34, 35 sind kreisrund und bezüglich ihrer Mittelpunkte gleich beabstandet.
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Zum Befestigen des Verbindungselements 1 auf dem Trägerprofil 33 wird es in dieses eingesteckt, so dass der Vorsprung 11 und die weiteren verdeckten Vorsprünge 7, 8, 9, 10 die ebenfalls verdeckten Ausnehmungen durchsetzen. Dabei werden die Halteelemente 3, 4, 5, 6 so elastisch verformt, dass sie entlang eines Profilabschnitts 36 gleitend diesen mittels ihrer Haltevorsprünge 25, 26, 27, 28 hintergreifen, so dass der in 2 gezeigte Zustand erreicht wird. Das Verbindungselement 1 ist so formschlüssig mittels der Halteelemente 3, 4, 5, 6 sowie der Vorsprünge 7, 8, 9, 10, 11 am Trägerprofil 33 befestigt und gegen ein Verdrehen oder Verschieben arretiert.
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Daneben weist das Verbindungselement 1 auf der Auflagefläche 24 eine Kontaktierungsöffnung 56 auf. Die Beschriftungsfläche 55 ist in diesem Ausführungsbeispiel so angeordnet, dass sie bei einem Blick auf die Aufnahme 2 lesbar ist.
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3 zeigt eine perspektivische Ansicht des mittels der Haltevorsprünge 25, 26, 27, 28 der Halteelemente 3, 4, 5, 6 am Profilabschnitt 36 des Trägerprofils 33 befestigten Verbindungselements 1 mit einer aufgenommenen Hutschiene 37 aus Metall. Diese weist einen Steg 38 sowie zwei gegenüberliegende freie Profilabschnitte 39, 40 und eine Öffnung 41 auf.
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Die Hutschiene 37 ist in die Aufnahme 2 eingesteckt, so dass sich ihr Profilabschnitt 39 in einem Freiraum 42 zwischen den Haltenasen 16, 17 und dem Absatz 23 befindet. Gleiches gilt für den Profilabschnitt 40 in einem Freiraum 22 zwischen den Haltenasen 18, 19 und dem Absatz 21. Ferner durchsetzt der Zapfen 20 die Öffnung 41 des Steges 38, so dass die Hutschiene 37 auf der Auflagefläche 24 aufliegt. Dazu wird die Hutschiene 37 mit ihren Profilabschnitten 39, 40 an den Haltenasen 16, 17, 18, 19 entlang geführt, so dass sich diese elastisch nach außen verformen und beim Erreichen der Freiräume 42, 43 durch die Profilabschnitte 39, 40 in ihren unverformten Zustand zurückkehren. Die Hutschiene 37 kann auf diese Weise durch eine einzige lineare Bewegung in die Aufnahme 2 eingesteckt werden und ist durch den Zapfen 20 so arretiert, dass sie nicht verschiebbar ist.
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Schließlich ist auf der Auflagefläche 24 ein die Kontaktierungsöffnung 56 durchdringendes Kontaktierungselement 57 angeordnet, welches eine elektrisch leitende Verbindung zwischen der Hutschiene 37 und dem Trägerprofil 33 herstellt. Das Kontaktierungselement ist als Schraube ausgebildet, die jedoch keine Kräfte zur Befestigung des Verbindungselements 1 am Trägerprofil 33 aufnimmt. Alternativ zu einer Schraube kann das Kontaktierungselement 57 als Niete oder Bolzen ausgebildet sein.
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4 ist eine perspektivische Ansicht des Verbindungselements 1 an einem Zangenwerkzeug 44 eines Robotergreifers. Das Zangenwerkzeug 44 weist zwei Backen 45, 46 auf, an denen jeweils Endstücke 47, 48 angeordnet sind. Dazu greifen die Endstücke 47, 48 der Backe 45 seitlich in die gegengleich zu ihnen ausgebildeten Einbuchtungen 14, 15. Die verdeckten Endstücke der Backe 46 sind dagegen aufnahmeseitig in die Durchgangsöffnungen 12, 49 eingeführt und können das Verbindungselement 1 von dort greifen. So ist ein Bewegen und Befestigen des Verbindungselements 1 im Rahmen einer automatisierten Bestückung von Schaltschränken möglich. Dabei wird das Verbindungselement 1 mittels des Robotergreifers so an das Trägerprofil 33 geführt, dass sich die Halteabschnitte 3, 4, 5, 6 elastisch verformen und der Profilabschnitt 36 mit ihren Haltevorsprüngen 25, 26, 27, 28 umgreifen.
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5 zeigt eine perspektivische Ansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels eines Verbindungselements 1, welches dem ersten Ausführungsbeispiels entspricht, jedoch zwei längliche Einschnitte 58, 59 in der Aufnahme 2 aufweist. In die Einschnitte 58, 59 kann anstelle einer Hutschiene beispielsweise ein Blechstreifen oder ein sonstiges flaches Kunststoff- oder Metallstück eingeführt und gehalten werden. In diesem Fall ist ein Zapfen 20 optional.
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6 zeigt eine perspektivische Ansicht eines dritten Ausführungsbeispiels eines Verbindungselements 1, welches dem ersten Ausführungsbeispiel entspricht, jedoch ein Halteelement 3 mit einem Zapfen 50 und zwei Halteabschnitten 51, 52 aufweist. Die Halteabschnitte 51, 52 sind hakenartig und spitzwinklig am Zapfen 50 angeordnet, wobei dieser senkrecht zur Auflagefläche 24 ausgebildet ist. In diesem Bereich ist auch eine Kontaktierungsöffnung 56 ausgebildet. Daneben ist eine Beschriftungsfläche 55 seitlich am Verbindungselement 1 vorgesehen. Diese hat eine quadratische Form, so dass auf ihr beispielsweise ein QR-Code automatisiert aufbringbar ist.
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7 ist eine Detaildarstellung des in ein Trägerprofil 33 eingesteckten Abstandhalters 1 im Bereich des Halteelements 3. Das Trägerprofil 33 weist eine Durchgangsöffnung 53 mit abgerundet eckiger Grundfläche sowie zwei Ausnehmungen 34, 35 auf. Die Durchgangsöffnung 53 sowie die Ausnehmungen 34, 35 sind bezüglich ihrer Mittelpunkte gleich beabstandet.
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Zum Einstecken des Verbindungselements 1 in das Trägerprofil 33 wird das Halteelement 3 in die Durchgangsöffnung 53 eingeführt, wobei die über die äußere Begrenzung der Durchgangsöffnung 53 hinaus abstehenden Halteabschnitte 51, 52 elastisch verformt werden und im eingesteckten Zustand wieder ihre unverformte Form wie in 6 gezeigt, einnehmen. Dabei hintergreifen sie die Durchgangsöffnung 53 und arretieren so das Verbindungselement 1 am Trägerprofil 33.
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Das Halteelement 3 ist auf einer Erhebung 54 an der der Auflagefläche 24 gegenüberliegende Seite ausgebildet. Die Erhebung 54 ist gegengleich zur Durchgangsöffnung 53 geformt und weist eine Höhe auf, die in etwa der Stärke des Materials des Trägerprofils 33 entspricht. Durch die unrunde Form der Durchgangsöffnung 53 und der Erhebung 54 ist ein Verdrehen des Verbindungselement 1 im eingesteckten Zustand nicht möglich. Dies wird ferner dadurch unterstützt, dass die Vorsprünge 7, 8 innerhalb der Ausnehmungen 34, 35 liegen und so auch Drehmomente aufgenommen werden können.
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Das Verbindungselement 1 ist gleichsam zur automatisierten Bestückung eines Schaltschranks geeignet, da auch hier lediglich eine lineare Einsteckbewegung zum Befestigen am Trägerprofil 33 erforderlich ist.
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Darüber hinaus sind auch Ausführungsformen eines Verbindungselements 1 möglich, bei denen die in 1 und 5 gezeigten Halteelemente 3 kombiniert werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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