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Die Erfindung betrifft ein Energiegerät zur Bereitstellung von Energie, insbesondere elektrischer Energie, mit wechselbaren Funktionsmodulen.
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Energiegeräte können Energie, insbesondere elektrische Energie, für unterschiedliche Zwecke bereitstellen. Dabei wird meist eine erste Energieform in eine andere Energieform umgewandelt. Beispielsweise wandelt eine Brennstoffzelle oder eine Batterie thermische Energie in elektrische Energie um. Auch eine Umwandlung zwischen unterschiedlichen Formen von elektrischer Energie kann stattfinden. Beispielsweise wandelt ein Wechselrichter Gleichstrom in einen Wechselstrom um. Die bereitgestellte Energie des Energiegerätes kann für Arbeitsprozesse, insbesondere Herstellungsprozesse, eingesetzt werden. Beispielsweise kann die bereitgestellte Energie zum Schweißen eines Werkstücks benutzt werden.
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Energiegeräte wie beispielsweise Ladegeräte, Wechselrichter oder Schweißgeräte weisen einen komplexen Aufbau auf und enthalten in der Regel eine Vielzahl von Baugruppen und Bauteilen. Darüber hinaus werden für viele Energiegeräte unterschiedliche Varianten für unterschiedliche Anwendungsfälle hergestellt. In vielen Fällen wünschen zudem Kunden Anpassungen des Energiegerätes zur Erfüllung bestimmter technischer Funktionen. Das Vorsehen verschiedener Varianten und die Berücksichtigung von Kundenanpassungen verzögert und erschwert den Montageprozess bei einem komplex aufgebauten Energiegerät.
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Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Energiegerät zu schaffen, dessen Montageprozess vereinfacht wird und bei dem flexibel auf erwünschte Anpassungen reagiert werden kann.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Energiegerät mit den in Patentanspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst.
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Die Erfindung schafft demnach ein Energiegerät mit wechselbaren Funktionsmodulen, die durch vordefinierte Aufnahmekonturen von mindestens einem Basis-Funktionsmodul des Energiegerätes aufnehmbar sind, wobei die Funktionsmodule jeweils dreidimensionale geometrische Körper bilden, welche Funktionselemente zur Bereitstellung einer technischen Funktion des Energiegerätes aufweisen, wobei zumindest ein Teil der Funktionsmodule vordefinierte Aufnahmekonturen zur Aufnahme weiterer Funktionsmodule haben.
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Das erfindungsgemäße Energiegerät ist demnach aus einem Basis-Funktionsmodul und wechselbaren Funktionsmodulen modular aufgebaut.
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Ein Vorteil des erfindungsgemäßen Energiegerätes besteht darin, dass die Montage des Energiegerätes vereinfacht wird.
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Darüber hinaus wird die Wahrscheinlichkeit, dass bei der Montage des Energiegerätes Fehler auftreten, verringert. Ferner bietet das erfindungsgemäße Energiegerät die Möglichkeit, in einfacher Weise Funktionsmodule auszutauschen, um Kundenanpassungen Rechnung zu tragen.
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Bei einer möglichen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Energiegerätes ist das Basis-Funktionsmodul innerhalb eines Gehäuserahmens des Energiegerätes zur Aufnahme von Funktionsmodulen vorgesehen.
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Bei einer weiteren möglichen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Energiegerätes sind von außen an den Gehäuserahmen des Energiegerätes weitere Funktionsmodule zur Bereitstellung technischer Funktionen anbringbar.
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Bei einer weiteren möglichen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Energiegerätes stellen die an dem Gehäuserahmen des Energiegerätes von außen angebrachten Funktionsmodule Nutzerschnittstellenfunktionen für einen Nutzer zur Bedienung des Energiegerätes bereit.
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Bei einer weiteren möglichen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Energiegerätes stellen die an dem Gehäuserahmen des Energiegerätes von außen angebrachten Funktionsmodule Funktionen zum Transportieren und/oder zur Lagerung des Energiegerätes bereit.
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Bei einer weiteren möglichen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Energiegerätes weist jedes Funktionsmodul Schnittstellen zur Herstellung von elektrischen und/oder mechanischen Verbindungen mit den in den Aufnahmekonturen des Funktionsmoduls eingesetzten Funktionsmodulen auf.
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Bei einer weiteren möglichen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Energiegerätes sind Funktionselemente eines Funktionsmoduls zumindest teilweise in dem dreidimensionalen geometrischen Körper des Funktionsmoduls eingebettet.
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Bei einer weiteren möglichen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Energiegerätes sind die vordefinierten Aufnahmekonturen eines Funktionsmoduls zur Aufnahme und Montage bestimmter Varianten weiterer untergeordneter Funktionsmodule ausgebildet.
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Bei einer weiteren möglichen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Energiegerätes sind an den Oberflächen der dreidimensionalen Körper der Funktionsmodule lösbare Einrastelemente zur mechanischen Verbindung der Funktionsmodule vorgesehen.
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Diese lösbaren Einrastelemente befinden sich vorzugsweise insbesondere im Bereich der Aufnahmekonturen zur Aufnahme weiterer Funktionsmodule.
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Bei einer weiteren möglichen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Energiegerätes sind die vordefinierten Aufnahmekonturen eines Funktionsmoduls derart ausgebildet, dass sie darin eingesetzte weitere Funktionsmodule zumindest teilweise umschließen.
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Bei einer weiteren möglichen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Energiegerätes besteht der dreidimensionale Körper eines Funktionsmoduls aus Kunststoff.
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Bei einer alternativen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Energiegerätes besteht der dreidimensionale Körper eines Funktionsmoduls aus einem metallischen Material, insbesondere Aluminium.
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Bei einer weiteren möglichen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Energiegerätes ist der dreidimensionale Körper eines Funktionsmoduls polyederförmig ausgebildet.
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Bei einer möglichen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Energiegerätes handelt es sich bei dem Energiegerät um ein Schweißgerät, welches Energie zum Schweißen eines Werkstückes bereitstellt.
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Die Erfindung schafft demnach ein Schweißgerät mit wechselbaren Funktionsmodulen, die durch vordefinierte Aufnahmekonturen von mindestens einem Basis-Funktionsmodul des Schweißgerätes aufnehmbar sind, wobei die Funktionsmodule jeweils dreidimensionale geometrische Körper bilden, welche Funktionselemente zur Bereitstellung einer technischen Funktion des Schweißgerätes aufweisen, wobei zumindest ein Teil der Funktionsmodule vordefinierte Aufnahmekonturen zur Aufnahme weiterer Funktionsmodule haben.
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Bei einer weiteren möglichen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Energiegerätes handelt es sich bei dem Energiegerät um einen Wechselrichter, welcher Gleichstrom in einen Wechselstrom umwandelt.
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Die Erfindung schafft demnach einen Wechselrichter mit wechselbaren Funktionsmodulen, die durch vordefinierte Aufnahmekonturen von mindestens einem Basis-Funktionsmodul des Wechselrichters aufnehmbar sind, wobei die Funktionsmodule jeweils dreidimensionale geometrische Körper bilden, welche Funktionselemente zur Bereitstellung einer technischen Funktion des Wechselrichters aufweisen, wobei zumindest ein Teil der Funktionsmodule vordefinierte Aufnahmekonturen zur Aufnahme weiterer Funktionsmodule haben.
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Bei einer weiteren möglichen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Energiegerätes handelt es sich bei dem Energiegerät um einen Energieladegerät zum Laden von Energie.
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Die Erfindung schafft demnach ein Energieladegerät mit wechselbaren Funktionsmodulen, die durch vordefinierte Aufnahmekonturen von mindestens einem Basis-Funktionsmodul des Energieladegerätes aufnehmbar sind, wobei die Funktionsmodule jeweils dreidimensionale geometrische Körper bilden, welche Funktionselemente zur Bereitstellung einer technischen Funktion des Energieladegerätes aufweisen, wobei zumindest ein Teil der Funktionsmodule vordefinierte Aufnahmekonturen zur Aufnahme weiterer Funktionsmodule haben.
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Bei einer weiteren möglichen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Energiegerätes handelt es sich bei dem Energiegerät um ein Ladegerät zum Laden einer Batterie.
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Im Weiteren werden bevorzugte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Energiegerätes unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren näher erläutert.
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Es zeigen:
- 1 ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Energiegerätes mit wechselbaren Funktionsmodulen;
- 2 ein Anwendungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Energiegerätes.
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Wie man aus 1 erkennen kann, weist ein erfindungsgemäßes Energiegerät 1 verschiedene wechselbare Funktionsmodule auf. Das erfindungsgemäße Energiegerät 1 ist modular aufgebaut. Bei dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel verfügt das Energiegerät 1 über einen Grundträger 2, an dem mindestens ein Basis-Funktionsmodul 3 anbringbar ist. Bei dem Grundträger 2 kann es sich beispielsweise um einen Teil eines Gehäuserahmens eines Gehäuses des Energiegerätes 1 handeln. Das Basis-Funktionsmodul 3 des Energiegerätes 1 verfügt über eine oder mehrere vordefinierte Aufnahmekonturen, wie bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 1 dargestellt. Die Funktionsmodule bilden jeweils dreidimensionale geometrische Körper, welche in die entsprechenden Aufnahmekonturen des Basis-Funktionsmoduls 3 aufgenommen werden können. Bei dem in 1 dargestellten Beispiel verfügt das Basis-Funktionsmodul 3 über zwei Aufnahmekonturen 4A, 4B zur Aufnahme von Funktionsmodulen 5A, 5B. Die einsetzbaren Funktionsmodule 5A, 5B stellen technische Funktionen des Energiegerätes 1 bereit. Die Funktionsmodule 5A, 5B bilden dreidimensionale geometrische Körper, welche Funktionselemente zur Bereitstellung einer technischen Funktion des Energiegerätes 1 aufweisen. Bei dem in 1 dargestellten Beispiel wird in die erste Aufnahmekontur 4A des Basis-Funktionsmoduls 3 ein Funktionsmodul 5A eingesetzt bzw. dort montiert. Die zweite Aufnahmekontur 4B des Basis-Funktionsmoduls 3 kann in verschiedene Varianten eines zweiten Funktionsmoduls 5B eingesetzt werden. Bei dem in 1 dargestellten Beispiel sind drei verschiedene Varianten 5B-1, 5B-2, 5B-3 des zweiten Funktionsmoduls 5B in die Aufnahmekontur 4B des Basis-Funktionsmoduls 3 einsetzbar bzw. dort montierbar. Die Form bzw. Kontur des einsetzbaren Funktionsmoduls entspricht dabei in allen drei Varianten der Aufnahmekontur 4B des Basis-Funktionsmoduls 3. Die Aufnahmekontur des Funktionsmoduls 5A entspricht der Aufnahmekontur 4A des Basis-Funktionsmoduls 3. Zumindest ein Teil der einsetzbaren Funktionsmodule weist seinerseits vordefinierte Aufnahmekonturen zur Aufnahme weiterer grafisch untergeordneter Funktionsmodule auf. Bei dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel verfügt das Funktionsmodul 5A, welches in die Aufnahmekontur 4A des Basis-Funktionsmoduls 3 eingesetzt ist, einerseits über eine Aufnahmekontur 6 zur Aufnahme verschiedener Varianten eines hierarchisch untergeordneten Funktionsmoduls 7A. In die Aufnahmekontur 6 des Funktionsmoduls 5A sind verschiedene Varianten eines Funktionsmoduls 7A einsetzbar bzw. montierbar. Bei dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel existieren ebenfalls drei verschiedene Varianten des Funktionsmoduls 7A, welche je nach Anwendungsfall und Konfiguration in die Aufnahmekontur 6 des Funktionsmoduls 5A einsetzbar sind. Die in 1 dargestellten hierarchisch untergeordneten Funktionsmodule 7A können ihrerseits Aufnahmekonturen zur Aufnahme weiterer noch weiter untergeordneter Funktionsmodule besitzen.
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Das Basis-Funktionsmodul 3 ist innerhalb des Grundträgers bzw. Gehäuserahmens 2 des Energiegerätes 1 zur Aufnahme verschiedener Funktionsmodule vorgesehen. Die Position und Form der Aufnahmekonturen 4A, 4B definiert für einen Monteur, an welcher Stelle er Funktionsmodule, beispielsweise die Funktionsmodule 5A, 5B, an das Basis-Funktionsmodul 3 anbringen soll. Beispielsweise kann anhand der Außenform der Varianten 5B-1, 5B-2, 5B-3 des Funktionsmoduls 5B erkannt werden, dass eine der Varianten des Funktionsmoduls 5B in die Aufnahmekontur 4B des Basis-Funktionsmoduls 3 eingesetzt werden soll und nicht etwa in die Aufnahmekontur 4A des Basis-Funktionsmoduls 3. Je nachdem, welche Variante des Energiegerätes 1 hergestellt werden soll, kann der Monteur bzw. Nutzer eines der drei Funktionsmodule 5B-1, 5B-2, 5B-3 in die Aufnahmekontur 4B des Basis-Funktionsmoduls 3 einsetzen und dort befestigen. In gleicher Weise hat ein Monteur die Wahl, eine der drei Varianten 7A-1, 7A-2, 7A-3 des Funktionsmoduls 7A in die Aufnahmekontur 6 des in das Basis-Funktionsmodul 3 bereits montierten Funktionsmoduls 5A einzusetzen, wie in 1 schematisch dargestellt. Eine Kennzeichnung der einsetzbaren Funktionsmodule kann den Monteur bei der Montage unterstützen. Beispielsweise umfasst das Energiegerät 1 im montierten Zustand bei einer Variante die Funktionsmodule 7A-1 und 5B-1 als Kombination, während eine weitere Variante des Energiegerätes 1 die Funktionsmodule 5B-2, 7A-2 beinhaltet. Eine dritte Variante des Energiegerätes 1 umfasst beispielsweise die Funktionsmodule 5B-3, 7A-3. Bei einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Energiegerätes 1 sind Funktionselemente eines Funktionsmoduls zumindest teilweise in einem dreidimensionalen geometrischen Körper des Funktionsmoduls eingebettet. Bei den Funktionselementen handelt es sich beispielsweise um elektronische Komponenten oder Bauteile oder Baugruppen zur Bereitstellung einer technischen Funktion. Ein Beispiel für ein derartiges Funktionselement ist beispielsweise ein elektrischer Transformator. Die vordefinierten Aufnahmekonturen eines Funktionsmoduls, beispielsweise die Aufnahmekontur 6 des Funktionsmoduls 5A sind vorzugsweise zur Aufnahme und Montage bestimmter Varianten bzw. Arten weiterer untergeordneter Funktionsmodule ausgebildet, beispielsweise für die Varianten 7A-1, 7A-2, 7A-3 des untergeordneten Funktionsmoduls 7A. Beispielsweise handelt es sich bei den verschiedenen Varianten 7A-1, 7A-2, 7A-3 um verschiedene Varianten eines technischen Funktionselementes, beispielsweise eines Transformators, der in einem entsprechenden dreidimensionalen geometrischen Körper des Funktionsmoduls 7A eingebettet ist. Transformatoren können sich beispielsweise hinsichtlich ihrer Leistungsklasse unterscheiden. Transformatoren einer höheren Leistungsklasse weisen typischerweise ein größeres Bauvolumen auf und sind in einem entsprechend größeren dreidimensionalen geometrischen Körper eingebettet. Bei dem in 1 dargestellten Beispiel weist der Körper des Funktionsmoduls 7A eine Quaderform auf, wobei der Quader durch eine Höhe H, eine Breite B und eine Tiefe T definiert ist. Bei dem in 1 dargestellten Beispiel haben die verschiedenen Varianten 7A-1, 7A-2, 7A-3 die gleiche Höhe H und Breite B, jedoch unterschiedliche Tiefen T. Dementsprechend ist das Volumen des mehrdimensionalen geometrischen Körpers des Funktionsmoduls 7A-3 größer als bei den beiden übrigen Varianten 7A-2, 7A-1 des gleichen Funktionsmoduls 7, das beispielsweise einen entsprechenden Transformator beinhaltet. Die Aufnahmekontur 6 des hierarchisch übergeordneten Funktionsmoduls 5A erlaubt es bei einer möglichen Ausführungsform jede der drei Varianten 7A-1, 7A-2, 7A-3 einzusetzen, da die Aufnahmekontur des Funktionsmoduls 5A eine entsprechende Höhe H und Breite B und ausreichende Tiefe T besitzt. Bei einer alternativen Ausführungsform definiert die Tiefe T der Aufnahmekontur 6 des Funktionsmoduls 5A, welche der drei Varianten 7A-1, 7A-2, 7A-3 in die Aufnahme bzw. Aufnahmekontur 6 des Funktionsmoduls 5A eingesetzt bzw. montiert werden kann. Bei einer möglichen Ausführungsform ist beispielsweise die Aufnahmekontur 6 des Funktionsmoduls 5A derart ausgebildet, dass nur die relativ schmal ausgebildete korrekte bzw. gewünschte Variante 7A-1 des Funktionsmoduls 7A mit einer geringen Tiefe T, beispielsweise ein Transformator mit der geringsten Leistung, formschlüssig eingesetzt werden kann (d.h. derart eingesetzt wird, dass eine glatte durchgehende Oberfläche gebildet wird) während beispielsweise ein dort nicht zu platzierendes Funktionsmodul 7A-3 mit einer großen Tiefe T, welches beispielsweise einen Transformator mit einer höheren Leistungsklasse beinhaltet der dort nicht montiert werden soll, nicht formschlüssig in die Aufnahme bzw. Aufnahmekontur 6 des Funktionsmoduls 5A eingesetzt werden kann (weil das in die Aufnahmekontur 6 eingesetzte Funktionsmodul 7A-3 aufgrund seiner großen Tiefe T nach vorne aus dem Funktionsmodul 5A hervorragt).Ein Monteur kann somit anhand der Tiefe T einer Variante eines Funktionsmoduls erkennen, ob diese Variante des Funktionsmoduls in eine entsprechende Aufnahmekontur bzw. Aufnahme eines anderen Funktionsmoduls derart eingesetzt werden kann, dass sich nach dem Einsetzen der betreffenden Funktionsmodulvariante eine durchgehende Oberfläche bildet oder nicht. Falls die Tiefe T der Variante des Funktionsmoduls hierfür zu groß, nimmt der Monteur eine andere Variante des einzusetzenden Funktionsmoduls mit geringerer Tiefe T , die in die Aufnahmekontur passend eingesetzt werden kann und dessen Tiefe T der Tiefe der Aufnahme entspricht. Mit der Tiefe T einer Aufnahme kann somit dem Monteur ein Montagehinweis gegeben werden, welche Variante eines einzusetzenden Funktionsmoduls in dieser Aufnahme zu montieren ist. Hierdurch wird die Montage zusätzlich erleichtert.
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Umgekehrt kann die Aufnahme bzw. Aufnahmekontur auch derart ausgebildet sein, dass die Montage jeder möglichen Variante innerhalb der Aufnahmekontur erlaubt ist. Bei dem in 1 dargestellten Beispiel besitzt beispielsweise die Aufnahme 4B des Basis-Funktionsmoduls 3 eine Form, d.h. Kontur und Tiefe T, welches es erlaubt eine der drei Varianten 5B-1, 5B-2, 5B-3 in die entsprechende Aufnahme bzw. Aufnahmekontur 4B des Basis-Funktionsmoduls 3 einzusetzen und dort zu befestigen. Welche Kombination von Funktionsmodulen für die verschiedenen Aufnahmen bzw. Aufnahmekonturen dieser Funktionsmodule eingesetzt werden, kann bei einer möglichen Ausführungsform durch entsprechende Anzeigeelemente oder andere sichtbare Charakteristika der Funktionsmodule unterstützt werden. Soll beispielsweise bei einer Ausführungsvariante des Energiegerätes 1 die Kombination der Funktionsmodule 7A-1, 5B-1 montiert werden, können deren geometrische Körper beispielsweise dieselbe Farbe aufweisen. Beispielsweise sind die Körper 7A-1, 5B-1 beide grün ausgebildet bzw. grün markiert, sodass ein Monteur bei dieser Variante des Energiegerätes 1 sowohl die Variante 7A-1 in die Aufnahmekontur 6 des Funktionsmoduls 5A und die Variante 5B-1 des Funktionsmoduls 5B in die Aufnahmekontur 4B des Basis-Funktionsmoduls 3 einsetzt und dort befestigt. Hierdurch können fehlerhafte Kombinationen von Funktionsmodulen vermieden werden.
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Bei weiteren Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Energiegerätes ist es möglich, dass auch weitere Funktionsmodule direkt an den Grundträger 2 angebracht werden, wie in 1 erkennbar. Beispielsweise werden bei dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ein Funktionsmodul 5C und ein Funktionsmodul 5D direkt hinten an dem Grundträger 2 des Energiegerätes 1 angebracht. Bei dem in 1 dargestellten Beispiel ist das Funktionsmodul 5D zylinderförmig ausgebildet und besitzt seinerseits eine zylinderförmige Innenaufnahmekontur 8 zur Aufnahme eines Funktionsmoduls 9. Es ist daher bei einer möglichen Ausführungsvariante möglich, Funktionsmodule ineinander zu verschachteln. Das Funktionsmodul 9 wird bei dem dargestellten Beispiel vollständig von dem Funktionsmodul 5D umschlossen. Der Durchmesser bzw. Radius des Funktionsmoduls 9 bestimmt, ob das Funktionsmodul 9 in die Innenkontur 8 des übergeordneten Funktionsmoduls 5D eingesetzt werden kann oder nicht. Beispielsweise kann ein Monteur anhand des Durchmessers des zylinderförmigen Funktionsmoduls 9 erkennen, welche Variante des Funktionsmoduls 9 in das übergeordnete Funktionsmodul 5D eingesetzt und dort montiert werden soll. Beispielsweise kann die geeignete Variante des untergeordneten Funktionsmoduls 9 formschlüssig in die Innenkontur 8 des übergeordneten Funktionsmoduls 5D eingesetzt werden, um das Energiegerät 1 fehlerfrei zu montieren.
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Bei einer möglichen Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Energiegerätes 1 sind von außen an den Gehäuserahmen 2 des Energiegerätes 1 weitere Funktionsmodule zur Bereitstellung technischer Funktionen anbringbar. Bei dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel sind beispielsweise Funktionsmodule 10A, 10B, 10C an den Gehäuserahmen 2 des Energiegerätes 1 anbringbar. Hierbei weist beispielsweise das erste Funktionsmodul 10A, welches an dem Gehäuserahmen 2 montiert ist, eine Außenaufnahmekontur auf, welche es erlaubt, ein weiteres Funktionsmodul 10B daran anzubringen. Das Funktionsmodul 10B kann seinerseits eine Form bzw. äußere Aufnahmekontur besitzen, die es erlaubt, das Funktionsmodul 10C an dem Funktionsmodul 10B anzubringen. Es können somit stufenweise verschiedene Funktionsmodule an dem Gehäuserahmen 2 des Energiegerätes 1 angebracht werden. Bei einer möglichen Ausführungsform können die an dem Gehäuserahmen 2 des Energiegerätes 1 von außen angebrachten Funktionsmodule, beispielsweise die Funktionsmodule 10A, 10B, 10C, Nutzerschnittstellen für einen Nutzer zur Bedienung des Energiegerätes 1 bereitstellen. Beispielsweise beinhaltet das Funktionsmodul 10C Anzeigeelemente zur Anzeige eines momentanen Betriebszustandes des Energiegerätes 1. Weiterhin können die Funktionsmodule 10A, 10B, 10C auch Eingabeelemente zur Eingabe von Nutzerbefehlen in das Energiegerät 1 umfassen. Beispielsweise können die angebrachten Funktionsmodule 10A, 10B, 10C Funktionstasten zur Bedienung des Energiegerätes 1 aufweisen.
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Bei einer alternativen Ausführungsform können die an dem Gehäuserahmen 2 des Energiegerätes 1 von außen angebrachten Funktionsmodule 10A, 10B, 10C auch Funktionen zum Transport und/oder zur Lagerung des Energiegerätes 1 bereitstellen. Beispielsweise umfassen die angebrachten Funktionsmodule Zapfen, welche es erlauben, verschiedene Energiegeräte 1, insbesondere während des Transportes, übereinander zu stapeln.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Energiegerätes 1 weist jedes Funktionsmodul, insbesondere auch das Basis-Funktionsmodul 3 Schnittstellen zur Herstellung von elektrischen und/oder mechanischen Verbindungen mit den in den Aufnahmekonturen des Funktionsmoduls eingesetzten Funktionsmodulen auf. Beispielsweise besitzt bei einer möglichen Ausführungsform das Basis-Funktionsmodul 3 und die beiden Aufnahmekonturen 4A, 4B elektrische und/oder mechanische Verbindungen zur Herstellung einer elektrischen und/oder mechanischen Verbindung mit den darin eingesetzten untergeordneten Funktionsmodulen, beispielsweise für das Funktionsmodul 5A, und/oder eine der drei Varianten 5B-1, 5B-2, 5B-3 des Funktionsmoduls 5B. An Oberflächen der dreidimensionalen Körper der Funktionsmodule befinden sich bei einer möglichen Ausführungsform lösbare Einrastelemente zur mechanischen Verbindung der Funktionsmodule mit dem jeweils übergeordneten Funktionsmodul. Beispielsweise befinden sich an der Oberfläche des Funktionsmoduls 5A Einrastelemente, welche es erlauben, das Funktionsmodul 5A in die Aufnahmekontur 4A des übergeordneten Basis-Funktionsmoduls 3 mechanisch lösbar einzurasten. In ähnlicher Weise können beispielsweise die verschiedenen Varianten 5B-1, 5B-2, 5B-3 des Funktionsmoduls 5B jeweils Einrastelemente besitzen, um sie in der Aufnahmekontur 4B des Basis-Funktionsmoduls 3 in einfacher Weise zu befestigen. Verschiedene elektromechanische Verbindungselemente können vorgesehen werden, beispielsweise Stecker oder Steckverbindungen. Bei einer möglichen Ausführungsform sind die Funktionsmodule lösbar mit den übergeordneten Funktionsmodulen elektromechanisch verbunden, sodass die Funktionsmodule in einfacher Weise ausgetauscht bzw. entnommen werden können. Hierdurch wird auch ein Recycling von Funktionsmodulen bzw. Baukomponenten des erfindungsgemäßen Energiegerätes 1 gefördert. Darüber hinaus kann eine flexible Anpassung an Anwendungsfälle bzw. Kundenwünsche bei der Endmontage des Energiegerätes 1 erfolgen.
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Die Montage des Energiegerätes 1 erfolgt bei einer bevorzugten Ausführungsvariante von innen ausgehend von dem Grundträger 2 nach außen. Ausgehend von dem Grundträger 2 wird in einem ersten Montageschritt mindestens ein Basis-Funktionsmodul 3 des Energiegerätes 1 montiert. Dieses Basis-Funktionsmodul 3 definiert im Wesentlichen die Basisvariante des zu montierenden Energiegerätes 1. Anschließend können in einem weiteren Schritt weitere Funktionsmodule eingesetzt bzw. montiert werden. Bei dem in 1 dargestellten Beispiel wird in das Basis-Funktionsmodul 3 das untergeordnete Funktionsmodul 5A und eine Variante des Funktionsmoduls 5B eingesetzt. Parallel können an andere Seiten des Grundträgers 2 weitere Funktionsmodule montiert werden, beispielsweise das Funktionsmodul 5C und das Funktionsmodul 5D. Durch die parallele Montage kann zudem die Montagezeit zur Montage des Energiegerätes 1 reduziert werden. Sobald das Volumen des Grundträgers 2 beispielsweise innerhalb eines Gehäuses durch schrittweises Einsetzen von Funktionsmodulen in entsprechende Aufnahmekonturen erfolgt ist, können anschließend von außen zusätzliche Funktionsmodule, beispielsweise die Funktionsmodule 10A, 10B, 10C an den Grundträger 2 bzw. Grundrahmen montiert werden. Die Montage des erfindungsgemäßen Energiegerätes 1 erfolgt somit in vordefinierter Weise von innen nach außen, d.h. Schritt für Schritt durch Montage von Funktionsmodulen in Aufnahmekonturen von übergeordneten Funktionsmodulen. Hierdurch wird der Montagevorgang signifikant erleichtert und die Wahrscheinlichkeit des Auftretens von Montagefehlern erheblich gesenkt. Darüber hinaus kann die Montage des Energiegerätes 1 auch durch weniger qualifizierte Monteure bzw. Nutzer erfolgen. Die Reihenfolge der Montageschritte wird bei dem erfindungsgemäßen Energiegerät 1 durch die Form der Aufnahmekonturen implizit vordefiniert. Beispielsweise wird verhindert, dass das Funktionsmodul 7A montiert wird, bevor das Funktionsmodul 5A in das Basis-Funktionsmodul 3 montiert worden ist. Der modulare Aufbau des erfindungsgemäßen Energiegerätes 1 mit wechselbaren bzw. austauschbaren Funktionsmodulen bietet den Vorteil, dass die technischen Funktionselemente schneller und effizienter montiert bzw. ausgetauscht werden können. Dies führt zu einer erheblichen Zeitersparnis bei der Endmontage des Energiegerätes 1. Darüber hinaus unterstützt das Vorsehen von Funktionsmodulen das Variantenmanagement bei der Montage unterschiedlicher Varianten eines Energiegerätes 1. Nicht erlaubte Kombinationen von Funktionsmodulen bzw. Funktionselementen werden weitestgehend verhindert. Bei einer möglichen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Energiegerätes 1 sind die Funktionsmodule durch dreidimensionale geometrische Körper ausgebildet, in welchen technische Funktionselemente, beispielsweise elektrische oder elektromechanische Komponenten, vorgesehen bzw. eingebettet sind. Diese dreidimensionalen geometrischen Körper können beispielsweise auch aus Kunststoff bestehen. Alternativ bestehen diese dreidimensionalen Körper aus anderen Materialien, insbesondere Metallen, beispielsweise Aluminium. Bei einer möglichen Ausführungsform besitzen die dreidimensionalen Körper der Funktionsmodule ihrerseits eine technische Funktion, beispielsweise eine Kühlfunktion. Beispielsweise verfügt der dreidimensionale Körper des Funktionsmoduls über Kühlschlitze oder dergleichen. Beispiele für dreidimensionale geometrische Körper sind Würfel, Quader, Prismen, Pyramiden, Kugeln, Zylinder oder Kegel. Bei einer möglichen Ausführungsform kann ein gemischter Aufbau des Energiegerätes 1 erfolgen, d.h. die Funktionsmodule des Energiegerätes 1 können aus unterschiedlichen Materialien bestehen. Beispielsweise kann der mechanische Grundaufbau mithilfe von einem Grundträger 2 erfolgen, der aus Blech oder Kunststoff oder ähnlichen Materialien besteht. Der weitere Aufbau des Energiegerätes 1 kann über austauschbare Funktionsmodule erfolgen, die Teilkomponenten des Gesamtaufbaus bilden. Diese Funktionsmodule können jederzeit und unabhängig voneinander durch einen Monteur ausgewechselt werden. Die Form der Aufnahmekonturen bestimmt weitestgehend die Aufbaureihenfolge bei der Montage des Energiegerätes 1.
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2 zeigt ein Anwendungsbeispiel des erfindungsgemäßen Energiegerätes 1. 2 zeigt eine MIG/MAG-Schweißanlage mit verschiedenen Bauteilen bzw. Baukomponenten. Bei dem in 2 dargestellten Ausführungsbeispiel verfügt die MIG/MAG-Schweißanlage über eine Schweißstromquelle 1, welche ein Energiegerät 1 gemäß der Erfindung bildet. Die Schweißstromquelle 1 verfügt über eine Vielzahl von Baukomponenten, beispielsweise über eine Steuereinheit mit einem Leistungsteil. Darüber hinaus kann die Schweißanlage eine Drahtvorschubeinheit, ein Schlauchpaket, einen Schweißbrenner, ein Kühlgerät und eine Schutzgasflasche umfassen, wie in 2 dargestellt. Das Energiegerät 1 liefert den erforderlichen Schweißstrom für den Schweißbrenner. Der Schweißbrenner ist über das Schlauchpaket mit dem Energiegerät 1 verbunden. Über das Schlauchpaket neben dem Schweißstrom auch ein Schutzgas dem Schweißbrenner zugeführt. Bei wassergekühlten Geräten kann zusätzlich noch ein Wassertank für eine Umlaufpumpe vorgesehen werden. Bei dieser Ausführungsvariante beinhaltet das Schlauchpaket auch einen Wasservor- und -rücklauf. Darüber hinaus können auch Steuerleitungen innerhalb des Schlauchpaketes verlegt sein. Die Schweißstromquelle 1 des Schweißsystems wird modular mit Funktionsmodulen aufgebaut, wie beispielhaft und schematisch in 1 dargestellt. Beispielsweise verfügt die Energiequelle bzw. Schweißstromquelle 1 der Schweißanlage über ein Basis-Funktionsmodul 3 zur Montage verschiedener Varianten weiterer Komponenten, beispielsweise mehrerer Varianten eines Leistungsteils oder einer Steuereinheit. Darüber hinaus können an dem Geräterahmen bzw. Basisträger 2 der Energiequelle 1 Funktionsmodule für unterschiedliche Nutzerschnittstellenfunktionen montiert werden. Bei dem in 2 dargestellten Beispiel verfügt die Schweißstromquelle 1 über Anzeige- und/oder Eingabeelemente. Beispielsweise können die Anzeigeelemente eine Schweißspannung U und einen Schweißstrom I anzeigen. Darüber hinaus können über Drehschalter verschiedene Schweißparameter ausgewählt werden. Im Gehäuserahmen 2 des Energiegerätes 1 können, wie in 1 dargestellt, Funktionsmodule 10A, 10B, 10C angebracht werden, die beispielsweise die in 2 dargestellten Anzeige- und/oder Eingabeelemente zur Bedienung des Energiegerätes 1 aufweisen. Weitere Funktionsmodule können bei einer Variante an den Gehäuserahmen 2 des Energiegerätes 1 von außen angebracht werden, wie beispielsweise die in 2 dargestellte Drahtvorschubeinheit oder das Kühlgerät. Die Funktionsmodule bestehen vorzugsweise aus dreidimensionalen Körpern, in welche Funktionselemente, insbesondere elektrische oder mechanische Funktionselemente, eingebettet sind. Diese Körper können beispielsweise aus Kunststoff oder Metall bestehen. Die dreidimensionalen Körper der Funktionsmodule können in unterschiedlicher Weise hergestellt werden. Bei einer möglichen Ausführungsform werden die dreidimensionalen Körper aus Kunststoff gespritzt. Bei einer weiteren möglichen Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Energiegerätes 1 können die dreidimensionalen geometrischen Körper der Funktionsmodule auch in einem 3D-Druckverfahren hergestellt werden. Bei dieser Ausführungsvariante weisen zumindest ein Teil der Funktionsmodule dreidimensionale 3D-Druckkörper auf. Alternativ können die dreidimensionalen geometrischen Körper auch in einem Spritzgussverfahren hergestellt werden. Funktionsmodule, die in verschiedenen Herstellungsverfahren hergestellt werden, können auch miteinander bei der Montage des Energiegerätes 1 kombiniert werden. Nach der Montage der von außen angebrachten Funktionsmodule 10A, 10B, 10C können in einem Montageschritt auch Gehäuseelemente, beispielsweise der in 1 dargestellte Gehäusedeckel 11, an den Gehäuserahmen 2 montiert werden, sodass die montierten Funktionsmodule von einem geschlossenen Gehäuse des Energiegerätes 1 umschlossen sind.
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Die erfindungsgemäße Montageweise kann für unterschiedliche Energiegeräte 1 eingesetzt werden. Bei dem in 2 dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Energiegerät 1 eine Schweißstromquelle des Schweißsystems. Die Schweißstromquelle 1 stellt Energie zum Schweißen eines Werkstückes W bereit. Bei einer alternativen Ausführungsform kann es sich bei dem Energiegerät 1 auch um einen Wechselrichter einer Photovoltaikanlage handeln, welcher Gleichstrom in einen Wechselstrom umwandelt. Weiterhin kann es sich bei dem Energiegerät 1 um ein Ladegerät zum Laden eines Energiespeichers handeln, insbesondere einer Batterie.
