DE102016121347A1

DE102016121347A1 - Elektronikmodul für I/O-Modulsystem

Info

Publication number: DE102016121347A1
Application number: DE102016121347.0A
Authority: DE
Inventors: Vinoth Pathmanathan; Christopher CHRISTIE; Florian Fischer; Michael Stephan
Original assignee: Buerkert Werke GmbH and Co KG
Current assignee: Buerkert Werke GmbH and Co KG
Priority date: 2016-11-08
Filing date: 2016-11-08
Publication date: 2018-05-09
Anticipated expiration: 2036-11-09
Also published as: US10249987B2; DE102016121347B4; CN108063341B; US20180131131A1; CN108063341A

Abstract

Ein Elektronikmodul (10) für ein I/O-Modulsystem, mit einem Gehäuse (12), einem Steckanschluss (16) zur Verbindung mit einem Anschluss (4) des I/O-Modulsystems, und mit mindestens einem Verriegelungshebel (20), der ein Betätigungsende (28) aufweist, das auf der vom Steckanschluss (16) abgewandten Seite angeordnet ist, sowie einen Verriegelungsabschnitt (24), ist dadurch gekennzeichnet, dass der Verriegelungshebel (20) mindestens einen lichtleitenden Abschnitt aufweist, dass dem Verriegelungshebel (20) eine Lichtquelle (46) zugeordnet ist und dass im Bereich des Betätigungsendes (28) des Verriegelungshebels (20) eine Lichtaustrittsfläche (44) vorgesehen ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Elektronikmodul für ein I/O-Modulsystem, mit einem Gehäuse, einem Steckanschluss zur Verbindung mit einem Anschluss des I/O-Modulsystems, und mit mindestens einem Verriegelungshebel, der ein Betätigungsende aufweist, das auf der vom Steckanschluss abgewandten Seite angeordnet ist, sowie einen Verriegelungsabschnitt.
Ein solches Elektronikmodul kann dazu verwendet werden, die verschiedensten Geräte (beispielsweise Stellmotoren, Ventile, Sensoren, Rechenmodule) an das I/O-Modulsystem anzuschließen. Bei dem I/O-Modulsystem kann es sich beispielsweise um ein Bussystem handeln, an das die Elektronikmodule angeschlossen werden.
Beim erfindungsgemäßen Elektronikmodul handelt es sich insbesondere um ein sogenanntes anreihbares Elektronikmodul, also ein standardisiertes, vergleichsweise kompaktes Elektronikmodul, von denen eine sehr große Anzahl unmittelbar nebeneinanderliegend am I/O-Modulsystem angebracht werden können.
Es ist bekannt, dass die Elektronikmodule lösbar an einem Träger oder einer Halterung einrasten, wenn Sie am I/O-Modulsystem angebracht werden. Hierfür wird ein Verriegelungshebel verwendet, der beispielsweise an einer Montageschiene angreift.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, das bekannte Elektronikmodul dahingehend weiter zu bilden, dass sich eine verbesserte Funktionalität ergibt.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass der Verriegelungshebel mindestens einen lichtleitenden Abschnitt aufweist, dass dem Verriegelungshebel eine Lichtquelle zugeordnet ist und dass im Bereich des Betätigungsendes des Verriegelungshebels eine Lichtaustrittsfläche vorgesehen ist. Der Grundgedanke der Erfindung besteht darin, den Verriegelungshebel mit einer Beleuchtung zu versehen, sodass verschiedene Funktionen implementiert werden können. Zum einen kann der Verriegelungshebel als solches beleuchtet werden, sodass er beispielsweise in einem dunklen Schaltschrank gut zu sehen und dementsprechend auch gut zu betätigen ist. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, den Verriegelungshebel als Anzeigeelement zu verwenden, sodass beispielsweise der Betriebszustand des Elektronikmoduls angezeigt werden kann. Beispielsweise kann im Falle einer Fehlfunktion der Verriegelungshebel rot leuchten oder blinken, sodass in einem Schaltschrank unmittelbar erkannt werden kann, welches Elektronikmodul gerade nicht in der gewünschten Weise arbeitet.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Lichtquelle eine LED ist. Eine LED zeichnet sich durch eine hohe Lebensdauer bei gleichzeitig geringem Energiebedarf aus.
Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Lichtquelle auf einer Leiterplatte angeordnet ist, die innerhalb des Gehäuses angeordnet ist. Auf diese Weise ist der Aufwand für die Anbringung der Lichtquelle minimal.
Vorzugsweise weist der Verriegelungshebel zwei Arme auf, die sich auf der einen und der anderen Seite der Leiterplatte erstrecken. Hierdurch ergibt sich eine kompakte Bauform.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist zwischen den Armen eine Einkoppelfläche am Betätigungsende angeordnet, die der Lichtquelle gegenüberliegt. Somit kann die Lichtquelle am Rand der Leiterplatte angeordnet werden und unmittelbar in die Einkoppelfläche einstrahlen.
Vorzugsweise ist in den Verriegelungshebel eine Rückstellfeder integriert. Dies verringert den Montageaufwand, da keine separate Rückstellfeder angebracht werden muss.
Vorzugsweise erstreckt sich die Rückstellfeder ausgehend von einem Mittelabschnitt bis hin zum Verriegelungsabschnitt. Bei einer solchen langgestreckten Ausgestaltung der Rückstellfeder lässt sich die gewünschte Elastizität besonders einfach aufgrund der Materialelastizität erzielen.
In den Verriegelungshebel ist vorzugsweise ein Lagerabschnitt integriert, beispielsweise zwei Lagerzapfen. Diese müssen lediglich in entsprechende Aufnahmen im Gehäuse eingeklipst werden, sodass der Verriegelungshebel mit minimalem Aufwand montiert werden kann.
Der Verriegelungshebel ist vorzugsweise ein zweiarmiger Hebel, bei dem der Verriegelungsabschnitt an einem vom Betätigungsende abgewandten Ende angeordnet ist. Bei einem zweiarmigen Hebel lassen sich die Längenverhältnisse und damit die Betätigungskraft relativ zum Betätigungshub mit sehr geringem Aufwand in der gewünschten Weise einstellen.
Der Verriegelungsabschnitt ist vorzugsweise als Verriegelungshaken ausgeführt, sodass das Elektronikmodul mit geringem Aufwand zuverlässig am I/O-Modulsystem verrastet werden kann.
Besonders bevorzugt ist der Verriegelungshebel ein Spritzgussteil aus Kunststoff, das mit den gewünschten Gestaltungen (beispielsweise einem Lagerabschnitt, der Rückstellfeder und dem Verriegelungshaken) einstückig hergestellt werden kann, ohne das eine Nachmontage stattfinden muss.
Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung ist eine Blende vorgesehen, die mit dem Gehäuse lösbar verrastet ist. Die Blende kann dazu dienen, die Vorderseite des Elektronikmoduls abzudecken.
Vorzugsweise ist die Lichtaustrittsfläche des Verriegelungshebels sichtbar, wenn die Blende am Gehäuse angebracht ist. Die Funktionalität des Verriegelungshebels bleibt somit in jedem Fall erhalten, auch wenn die Blende verwendet wird.
Vorzugsweise ist in der Blende eine Öffnung für das Betätigungsende des Verriegelungshebels mit seiner Lichtaustrittsfläche vorgesehen. Dabei kann die Lichtaustrittsfläche unmittelbar unterhalb der Öffnung in der Blende angeordnet sein, oder das Betätigungsende kann sich durch die Öffnung der Blende hindurch erstrecken, sodass die Lichtaustrittsfläche außerhalb der Blende liegt. In beiden Fällen ist die Lichtaustrittsfläche gut einsehbar.
Vorzugsweise ist die Öffnung, in der Betätigungsrichtung des Betätigungsendes betrachtet, kleiner als der Betätigungshub des Betätigungsendes. Die Blende verhindert also, wenn sie am Gehäuse montiert ist, dass der Verriegelungshebel unbeabsichtigt soweit betätigt werden kann, dass das Elektronikmodul vom I/O-Modulsystem gelöst wird.
Vorzugsweise arretiert die Blende das Betätigungsende in seiner Verriegelungsstellung, sodass er (nahezu) unbeweglich ist. Dies erhöht die Funktionssicherheit.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand einer Ausführungsform beschrieben, die in den beigefügten Zeichnungen dargestellt ist. In diesen zeigen:

- 1 in einer perspektivischen Ansicht mehrere nebeneinander angereihte Elektronikmodule, die jeweils mit einer Blende versehen sind;
- 2 in einer perspektivischen Ansicht zwei nebeneinander angeordnete Elektronikmodule eines I/O-Modulsystems, wobei bei einem der Elektronikmodule die Blende abgenommen wurde;
- 3 in einer Schnittansicht ein Elektronikmodul im montierten Zustand und mit daran angebrachter Blende;
- 4 in einer perspektivischen Ansicht das Elektronikmodul von 3;
- 5 in einer vergrößerten Ansicht den Ausschnitt V von 4;
- 6 in einer perspektivischen Ansicht den Verriegelungshebel des Elektronikmoduls; und
- 7 den Verriegelungshebel von 6 in einer weiteren perspektivischen Ansicht.

In den 1 bis 4 ist ein Elektronikmodul 10 gezeigt, das dafür vorgesehen ist, als Teil eines I/O-Modulsystems verwendet zu werden. Ein weiterer Bestandteil des I/O-Modulsystem ist ein in den 2 und 3 gezeigter Steckplatz 2, der unter anderem einen Anschluss in der Form eines Anschlusssteckers 4 sowie zwei Rastkanten 6 aufweist.
In den Steckplatz 2 ist die Kommunikation sowie die Energieversorgung für das dort angeordnete Elektronikmodul 10 integriert.
Das I/O-Modulsystem dient dazu, eine Vielzahl von Elektronikmodulen 10 aufzunehmen, die hinsichtlich ihrer Anbringbarkeit und Anschließbarkeit an den Steckplatz 2 einheitlich sind, aber unterschiedliche Funktionen ausführen beziehungsweise unterstützen können. Beispiele für solche I/O-Module sind Module zur Messdatenerfassung, Ansteuermodule beispielsweise für Schrittmotoren oder DC-Motoren, Kommunikationsmodule wie Netzwerkschnittstellen oder Rechenmodule.
Die Elektronikmodule 10 sind sogenannte aneinander anreihbare Elektronikmodule, da sie eng nebeneinander an eng nebeneinander angeordneten Steckplätzen 2 angeordnet werden können. Dies ist in 1 gut zu sehen, wo drei aneinander gereihte Elektronikmodule 10 dargestellt sind.
Jedes Elektronikmodul 10 weist ein Gehäuse 12 auf, in dem eine Leiterplatte 14 aufgenommen ist. Die Leiterplatte 14 enthält verschiedene elektronische Bauteile, mit der das jeweils gewünschte Gerät mit dem I/O-Modulsystem gekoppelt werden kann.
Auf der Seite des Elektronikmoduls 10, die dem Steckplatz 2 zugewandt ist, ist ein Steckverbinder 16 vorgesehen, der mit dem Anschlussstecker 4 in Eingriff gelangt, wenn das Elektronikmodul 10 am Steckplatz 2 angeordnet ist.
Um das Elektronikmodul 10 am Steckplatz 2 zu verriegeln, ist jedes Elektronikmodul mit zwei Verriegelungshebeln 20 versehen (siehe auch die 6 und 7). Diese sind im Bereich der Schmalseiten des Gehäuses 12 jedes Elektronikmoduls angeordnet und dafür vorgesehen, mit den Rastkanten 6 des Steckplatzes 2 zusammenzuwirken.
Jeder Verriegelungshebel 20 ist hier als zweiarmiger Hebel ausgeführt, der etwa mittig einen Lagerabschnitt 22 aufweist. Der Lagerabschnitt 22 ist gebildet durch zwei Lagerzapfen 22, die sich ausgehend von entgegengesetzten Seiten des Verriegelungshebels 20 erstrecken und eine Lagerachse definieren, die senkrecht zur Erstreckungsrichtung des Verriegelungshebels 20 ist.
Die Lagerzapfen 22 sind in Öffnungen 23 des Gehäuses 12 (siehe 2) aufgenommen.
An einem Ende ist der Verriegelungshebel mit einem Verriegelungsabschnitt 24 ausgeführt, der mit einem Verriegelungshaken 26 versehen ist. Der Verriegelungshaken 26 kann mit der Rastkante 6 zusammenwirken (siehe insbesondere 3).
Auf der entgegengesetzten Seite weist der Verriegelungshebel 20 ein Betätigungsende 28 auf, das dann, wenn der Verriegelungshebel 20 im Gehäuse 12 montiert ist, auf der vom Steckplatz 2 abgewandten Vorderseite des Gehäuses frei zugänglich ist (siehe insbesondere 2).
Am Betätigungsende 28 kann ein Vorsprung 29 vorgesehen sein, sodass eine komfortable, ergonomische Bedienung möglich ist.
Das Betätigungsende 28 und der Verriegelungsabschnitt 24 sind durch zwei Arme 30 miteinander verbunden, zwischen denen ein Freiraum gebildet ist. Auf der Seite des Betätigungsendes 28 erstreckt sich die Leiterplatte 14 in diesen Freiraum hinein (siehe die Überlappung im Bereich des Pfeils P von 3).
Auf der Seite des Verriegelungsabschnittes 24 ist innerhalb des Freiraums eine Rückstellfeder 32 angeordnet, die mit dem Verriegelungshebel 20 einstückig etwa auf Höhe des Lagerabschnittes 22 verbunden ist und sich von dort hin zum Verriegelungsabschnitt 24 erstreckt. Wie in den 3, 6 und 7 zu sehen ist, erstreckt sich die Rückstellfeder 32 in einer Ebene, die leicht schräg zu der Ebene ist, in der sich der Verriegelungshebel 20 ausgehend vom Lagerabschnitt 22 hin zum Verriegelungsabschnitt 24 erstreckt. Dabei liegt das freie Ende der Rückstellfeder 32 auf der vom Verriegelungshaken 26 abgewandten Seite des Verriegelungshebels 20.
Wenn die Elektronikmodule an ihren Steckplätzen montiert sind, greift der Verriegelungshaken 26 jedes Verriegelungshebels 20 hinter die entsprechende Rastkante 6 des Steckplatzes 2 (siehe 3). In dieser Stellung wird jeder Verriegelungshaken 26 durch die Wirkung der Rückstellfeder 32 gehalten, die sich an der Innenseite des Gehäuses 12 abstützt.
Um das entsprechende Elektronikmodul 10 vom Steckplatz 2 zu lösen, drückt ein Bediener auf die beiden Betätigungsenden 28 der beiden Verriegelungshebel 20 eines Elektronikmoduls 10 derart, dass diese aneinander angenähert werden (siehe auch die Pfeile B in 2). Dadurch werden die Verriegelungshaken 26 voneinander weg nach außen geschwenkt, sodass das Elektronikmodul 10 vom Steckplatz 2 abgezogen werden kann.
Die Verriegelungshebel 20 weisen jeweils eine Einkoppelfläche 40 für Licht auf. Diese ist hier an einem kegelstumpfförmigen Fortsatz 42 gebildet, der zwischen den beiden Armen 30 auf der dem Verriegelungsabschnitt 24 zugewandten Seite des Betätigungsendes 28 vorgesehen ist.
Auf der entgegengesetzten, also nach außen gewandten Seite ist das Betätigungsende 28 mit einer Lichtaustrittsfläche 44 versehen. Diese stellt die vom Steckplatz 2 wegweisende Stirnfläche des Verriegelungshebels 20 dar.
Der Verriegelungshebel 20 ist zumindest im Bereich des Betätigungsendes 28 mit der Einkoppelfläche 40 und der Lichtaustrittsfläche 44 aus einem lichtleitendem und wenigstens teilweise transparenten Material hergestellt. Jeder Verriegelungshebel 20 kann auch einstückig und durchgehend aus demselben Material hergestellt sein.
Der Einkoppelfläche 40 jedes Verriegelungshebels ist eine Lichtquelle 46 zugeordnet, die der Einkoppelfläche 40 in geringem Abstand gegenüberliegt (siehe insbesondere 5).
Die Lichtquelle 46 ist vorzugsweise eine LED, die auf der Leiterplatte 14 montiert ist.
Mit den LEDs 46 ist es möglich, die Lichtaustrittsflächen 44 so zu hinterleuchten, dass die Betätigungsenden 28 der Verriegelungshebel 20 im Betrieb gut zu erkennen sind, beispielsweise im Inneren eines dunklen Schaltschranks.
Es ist auch möglich, den Einkoppelflächen 40 entweder mehrere LEDs mit unterschiedlichen Farben zuzuordnen oder mehrfarbige LEDs, sodass über die Lichtaustrittsflächen 44 auch ein Betriebszustand signalisiert werden kann.
Beispielsweise kann ein ordnungsgemäßer Betrieb mit grünem Licht signalisiert werden, während eine Störung mit rotem Licht signalisiert wird. Andere Farben sind beispielsweise Orange, was anzeigt, dass eine Funktionskontrolle notwendig ist, oder Gelb, womit angezeigt werden kann, dass bestimmte Werte außerhalb einer Spezifikation sind oder ein Stellwert nicht erreichbar ist. Mit blauer Farbe kann angezeigt werden, dass eine Wartung nötig ist. Mit weißer Farbe kann angezeigt werden, dass die Diagnose inaktiv ist, aber das Gerät Spannung hat.
Die Farben und deren Bedeutung sind vorteilhaft nach NAMUR Empfehlung (NE) 107 gewählt.
Auf der vom Steckplatz 2 abgewandten Seite jedes Elektronikmoduls 10 kann eine Blende 50 (siehe die 1 bis 3) angeordnet werden, die unterschiedliche Funktionen haben kann.
Die Blende 50 weist für jeden Verriegelungshebel 20 eine Öffnung 52 auf, in der hier das außen liegende Ende des Betätigungsendes 28 aufgenommen ist. Die Lichtaustrittsfläche 44 liegt also etwa bündig mit der vom Elektronikmodul 10 abgewandten Vorderseite der Blende 50 (siehe insbesondere 3).
Die Öffnung 52 ist dabei, betrachtet in der Betätigungsrichtung B der Betätigungsenden 28, mit Abmessungen ausgeführt, die kleiner sind als der Hub, der zum Lösen der Verriegelungshaken 26 von den Rastkanten 6 nötig ist. Im in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Öffnung 52 so ausgeführt, dass das Betätigungsende 28 (abgesehen von einem gewissen Spiel) unmittelbar umschlossen ist.
An den Blenden 50 sind hier mehrere Anschlussstecker 54 angebracht, die ihrerseits über einen in den Figuren nicht gezeigten Verbindungsstecker in eine Steckbuchse 60 eingreifen, die auf der Leiterplatte 14 des Elektronikmoduls 10 angebracht ist. An die Anschlussstecker 54 können beispielsweise Kabel angeschlossen sein, die eine Verbindung zwischen dem Elektronikmodul 10 und externen Geräten darstellen.
Wenn es nötig ist, ein Elektronikmodul 10 auszuwechseln, ist es hier ausreichend, lediglich die Blende mit den Anschlusssteckern 54 abzuziehen. Es kann dann das Elektronikmodul 10 ausgetauscht werden, indem über die Betätigungsenden 28 die Verriegelungshebel 20 gelöst werden. Wenn ein neues Elektronikmodul am Steckplatz 2 angebracht wird, wird wieder die immer noch mit den Kabeln verbundene Blende 50 aufgesteckt, ohne dass eine Vielzahl von Kabeln ab- und wieder angeklemmt werden muss.

Claims

Elektronikmodul (10) für ein I/O-Modulsystem, mit einem Gehäuse (12), einem Steckanschluss (16) zur Verbindung mit einem Anschluss (4) des I/O-Modulsystems, und mit mindestens einem Verriegelungshebel (20), der ein Betätigungsende (28) aufweist, das auf der vom Steckanschluss (16) abgewandten Seite angeordnet ist, sowie einen Verriegelungsabschnitt (24), dadurch gekennzeichnet, dass der Verriegelungshebel (20) mindestens einen lichtleitenden Abschnitt aufweist, dass dem Verriegelungshebel (20) eine Lichtquelle (46) zugeordnet ist und dass im Bereich des Betätigungsendes (28) des Verriegelungshebels (20) eine Lichtaustrittsfläche (44) vorgesehen ist.
Elektronikmodul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquelle (46) eine LED ist.
Elektronikmodul nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquelle (46) auf einer Leiterplatte (14) angeordnet ist, die innerhalb des Gehäuses (12) angeordnet ist.
Elektronikmodul nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Verriegelungshebel (20) mindestens einen Arm (30) aufweist, der sich auf einer der Seiten der Leiterplatte (14) erstreckt.
Elektronikmodul nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Verriegelungshebel (20) zwei Arme (20) aufweist, die sich auf der einen und der anderen Seite der Leiterplatte (134) erstrecken.
Elektronikmodul nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Armen (30) eine Einkoppelfläche (40) am Betätigungsende (28) angeordnet ist, die der Lichtquelle (46) gegenüberliegt.
Elektronikmodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in den Verriegelungshebel (20) eine Rückstellfeder (32) integriert ist.
Elektronikmodul nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Rückstellfeder (32) sich ausgehend von einem Mittelabschnitt hin zum Verriegelungsabschnitt (24) erstreckt.
Elektronikmodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in den Verriegelungshebel (20) ein Lagerabschnitt (22) integriert ist.
Elektronikmodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Verriegelungshebel (20) ein zweiarmiger Hebel ist, bei dem der Verriegelungsabschnitt (24) an einem vom Betätigungsende (28) abgewandten Ende angeordnet ist.
Elektronikmodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Verriegelungsabschnitt (24) einen Verriegelungshaken (26) aufweist.
Elektronikmodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Verriegelungshebel (20) ein Spritzgussteil aus Kunststoff ist.
Elektronikmodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Blende (50) vorgesehen ist, die mit dem Gehäuse (12) lösbar verrastet ist.
Elektronikmodul nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtaustrittsfläche (44) des Verriegelungshebels (20) sichtbar ist, wenn die Blende (50) am Gehäuse (12) angebracht ist.
Elektronikmodul nach Anspruch 13 oder Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass in der Blende (50) eine Öffnung (52) für das Betätigungsende (28) des Verriegelungshebels (20) mit seiner Lichtaustrittsfläche (44) vorgesehen ist.
Elektronikmodul nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnung, in der Betätigungsrichtung (B) des Betätigungsendes (28) betrachtet, eine Abmessung hat, die kleiner ist als der Betätigungshub des Betätigungsendes (28).
Elektronikmodul nach einem der Ansprüche 13 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Blende (50) das Betätigungsende (28) in einer Verriegelungsstellung arretiert.