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Die vorliegende Erfindung betrifft
einen Klemmenblock zum Anschließen
von elektrischen Leitern an ein elektrisches Gerät, insbesondere an ein Sicherheitsschaltgerät, mit zumindest
einer ersten und einer zweiten Käfigzugfeder
zum Festklemmen eines ersten und eines zweiten elektrischen Leiters,
und mit einem Betätiger
zum Öffnen
der Käfigzugfedern
gegen eine vorhandene Federkraft.
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Die Erfindung betrifft außerdem ein
Sicherheitsschaltgerät,
bei dem ein solcher Klemmenblock Anwendung findet.
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Ein Klemmenblock der genannten Art
ist beispielsweise aus der
DE
199 61 746 A1 bekannt.
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Sicherheitsschaltgeräte im Sinne
der vorliegenden Erfindung werden vor allem bei elektrischen Maschinen,
Maschinenanlagen und ähnlichen
Einrichtungen verwendet. Sie dienen in aller Regel dazu, sicherheitskritische
Schaltvorgänge,
insbesondere das fehlersichere Abschalten der Maschine oder Maschinenanlage
auszuführen.
Beispielsweise ist ein solches Sicherheitsschaltgerät mit einem Not-Aus-Taster,
einer Schutztür,
einer Lichtschranke oder anderen sicherheitstechnischen Signalgebern verbunden.
Das Sicherheitsschaltgerät
wertet die Schaltstellungen und/oder Signale derartiger Signalgeber
fehlersicher aus und schaltet die überwachte Maschine, beispielsweise
beim Öffnen
einer Schutztür,
fehlersicher ab.
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Sicherheitsschaltgeräte für derartige
Einsatzzwecke müssen
vor ihrer Verwendung von einer zuständigen Aufsichtsbehörde, in
Deutschland beispielsweise den Berufsgenossenschaften oder dem TÜV, für den beabsichtigten
Einsatzzweck zugelassen sein. Dies unterscheidet Sicherheitsschaltgeräte im Sinne
der vorliegenden Erfindung von "normalen" Schaltgeräten. Als
Sicherheitsschaltgeräte
im Sinne der vorliegenden Erfindung werden dementsprechend hier
vor allem solche Schaltgeräte
betrachtet, die zumindest die Kategorie 3 der europäischen Norm
EN 985-1 oder eine vergleichbare Sicherheitsnorm erfüllen.
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Um die gewünschte Funktion erfüllen zu
können,
müssen
die Sicherheitsschaltgeräte
mit den jeweiligen Schutzeinrichtungen (Not-Aus-Taster, Schutztür, Lichtschranke
etc.) und auch mit der überwachten
Maschine oder Maschinenanlage elektrisch verbunden werden. Dies
geschieht heutzutage über an
sich bekannte Klemmverbindungen, mit denen die abisolierten Enden
von elektrischen Leitern festgeklemmt werden. Bekannt sind hierbei
sowohl Schraubklemmen, bei denen das Leiterende mit einer Klemmschraube
fixiert wird, als auch Federklemmen, bei denen das Leiterende allein
durch eine vorhandene Federkraft gehalten wird. Ein Klemmenblock
mit mehreren schraubenlosen Federklemmen in Form von sogenannten
Käfigzugfedern
ist aus der bereits eingangs genannten
DE 199 61 764 A1 bekannt.
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Bei dem bekannten Klemmenblock sind mehrere
Käfigzugfedern
zum Anschluß von
elektrischen Leitern parallel nebeneinander angeordnet. Zum Öffnen der
Käfigzugfedern
wird ein Exzenterstück
so verdreht, daß die
Käfigzugfedern
zum Einführen
der Leiter geöffnet
werden. In einem Ausführungsbeispiel
ist eine Anordnung beschrieben, bei der mehrere nebeneinander angeordnete
Käfigzugfedern
gleichzeitig geöffnet
werden können,
indem auf einer gemeinsamen Welle mehrere Exzenterstücke angeordnet
sind.
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Eine ähnliche Klemmenanordnung ist
aus der WO 98/25325 bekannt. Diese speziell für den Anschluß von Solarelementen
vorgesehene Klemmenanordnung beinhaltet zwei spiegelbildlich zueinander ausgerichtete
Käfigzugfedern,
zwischen denen eine Exzenterscheibe zum Öffnen und Schließen drehbar angeordnet
ist.
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Aus der
DE 199 03 965 A1 ist eine
weitere Anschlußklemme
in Form einer Käfigzugfeder
bekannt. Ein Anlageschenkel der Käfig zugfeder ist speziell so
ausgebildet, daß in
die Öffnung
der Käfigzugfeder
zwei verschiedene Leiterenden gleichzeitig eingeführt und
festgeklemmt werden können.
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Die bekannten Klemmenanordnungen
sind prinzipiell auch zum Anschluß von elektrischen Leitern
an ein Sicherheitsschaltgerät
geeignet, wenngleich dies in den genannten Druckschriften nicht
erwähnt
ist. Die bekannten Klemmenanordnungen sind jedoch für diesen
Zweck allesamt nicht optimal, sei es im Hinblick auf den Bedienungskomfort,
im Hinblick auf die zur Verfügung
stehenden Anschlußvarianten
und/oder den erforderlichen Platzbedarf.
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Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung,
einen alternativen Klemmenblock der eingangs genannten Art anzugeben,
der sich vor allem für
eine Verwendung bei Sicherheitsschaltgeräten der eingangs beschriebenen
Art eignet. Der neue Klemmenblock soll insbesondere eine einfache
Verdrahtung der Sicherheitsschaltgeräte bei geringem Raumbedarf
ermöglichen.
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Diese Aufgabe wird mit einem Klemmenblock
der eingangs genannten Art gelöst,
bei dem der Betätiger
ein translatorisch bewegter Drücker
mit zumindest einer ersten und einer zweiten Anlagefläche ist,
wobei die erste Anlagefläche
an der ersten Käfigzugfeder
angreift und wobei die zweite Anlagefläche an der zweiten Käfigzugfeder
angreift.
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Der neue Klemmenblock besitzt somit
zumindest eine erste und eine zweite Käfigzugfeder zum Festklemmen
eines ersten und eines zweiten elektrischen Leiters. Für jeden
elektrischen Leiter ist eine eigene Käfigzugfeder vorgesehen, was
das Anschließen
von mehreren Leitern erleichtert. Insbesondere entfällt damit die
im Stand der Technik teilweise praktizierte Vorgehensweise, mehrere
elektrische Leiter in eine einzige Käfigzugfeder "hineinzuzwängen", was umständlich und
kompliziert ist. Andererseits lassen sich die erste und zweite Käfigzugfeder über einen
gemeinsamen Betätiger öffnen und natürlich auch
wieder festklemmen, so daß die
Anzahl der erforderlichen Arbeitsschritte im Vergleich zu anderen
bekannten Lösungen
mit jeweils einer Käfigzugfeder
pro Leiter reduziert ist. Die Verwendung eines translatorischen
Drückers
als Betätiger
ermöglicht
darüber
hinaus eine besonders platzsparende Anordnung in einem Sicherheitsschaltgerät sowie eine
einfache Bedienung. Dadurch, daß der
gemeinsame Drücker
für jede
der beiden Käfigzugfedern eine
eigene Anlagefläche
aufweist, wird die zum Öffnen
der Käfigzugfedern
aufgebrachte Kraft optimal auf die Käfigzugfedern übertragen.
Insgesamt ergibt sich damit eine platzsparende und einfach zu bedienende
Alternative zu den bislang bekannten Klemmenblöcken. Die genannte Aufgabe
ist damit vollständig
gelöst.
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In einer Ausgestaltung der Erfindung
sind die erste und die zweite Käfigzugfeder
mit zueinander parallel verlaufenden Betätigungsebenen angeordnet.
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In Kombination mit dem translatorisch
bewegten Drücker
wird durch diese Maßnahme
eine besonders gleichmäßige Kraftverteilung
erreicht, was das Öffnen
und Schließen
der Käfigzugfedern weiter
erleichtert. Darüber
hinaus kann der Drücker
in dieser Ausgestaltung kleiner und damit platzsparender ausgeführt sein,
ohne an Stabilität
in der Betätigungsebene
zu verlieren. Der neue Klemmenblock kann dementsprechend nochmals
platzsparender ausgeführt
werden.
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In einer weiteren Ausgestaltung sind
die erste und die zweite Käfigzugfeder
seitlich und in der Höhe
versetzt zueinander angeordnet.
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In dieser Ausgestaltung liegen die
erste und die zweite Käfigzugfeder
diagonal versetzt zueinander. Dadurch kann insbesondere der bei
Sicherheitsschaltgeräten
zur Verfügung
stehende Bauraum optimal ausgenutzt werden. Anders ausgedrückt läßt sich
durch diese Ausgestaltung der Erfindung der für den Klemmenblock benötigte Bauraum
in optimaler Weise an die Verhältnisse
bei modernen Sicherheitsschaltgeräten anpassen. Infolgedessen
kann auch die Baugröße der Sicherheitsschaltgeräte selbst
in zahlreichen Fällen
verringert werden.
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In einer weiteren Ausgestaltung sind
die erste und die zweite Käfigzugfeder
elektrisch leitend miteinander verbunden.
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Diese Maßnahme ist besonders vorteilhaft, wenn
der Klemmenblock bei Sicherheitsschaltgeräten der eingangs beschriebenen
Art verwendet werden soll. Bei derartigen Sicherheitsschaltgeräten ist es
nämlich
häufig
wünschenswert,
ein bestimmtes elektrisches Signal über mehrere benachbart zueinander
liegende Sicherheitsschaltgeräte
durchzuschleifen. Dadurch, daß die
erste und die zweite Käfigzugfeder
elektrisch leitend miteinander verbunden sind, kann eine der beiden
Käfigzugfedern
speziell für
diesen Zweck verwendet werden, während
die andere speziell dazu dient, das elektrische Signal in das Sicherheitsschaltgerät hineinzuführen. Der
sich speziell bei Sicherheitsschaltgeräten ergebende Verdrahtungsaufwand
läßt sich
hierdurch spürbar
vereinfachen.
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In einer weiteren Ausgestaltung sind
die erste und zweite Käfigzugfeder
in einem gemeinsamen Klemmengehäuse
angeordnet, welches zumindest zwei Einstecköffnungen zum Einführen des
ersten und zweiten elektrischen Leiters sowie eine Ausgangsöffnung aufweist,
wobei die Ausgangsöffnung einen
mit den beiden Käfigzugfedern
leitfähig
verbundenen Kontaktbereich besitzt.
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Diese Ausgestaltung ist weiterhin
auf die besonderen Bedürfnisse
hin optimiert, die sich bei Sicherheitsschaltgeräten ergeben. Das Zuführen eines elektrischen
Signals in das Sicherheitsschaltgerät und das gleichzeitige Durchschleifen
des Signals zu einem benachbarten Sicherheitsschaltgerät werden hierdurch
nochmals erleichtert. Zudem kann die Ausgangsöffnung des Klemmenblocks einfach
zum Anschluß eines
Kontaktes genutzt werden, der beispielsweise auf einer innenliegenden
Platine des Sicherheitsschaltgerätes
sitzt. Der neue Klemmenblock erleichtert damit die Endmontage der
Sicherheitsschaltgeräte,
was zu einer Reduzierung der Produktionskosten beiträgt.
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In einer weiteren Ausgestaltung weist
das Klemmengehäuse
an einer Gehäuseaußenseite,
die von den Einstecköffnungen
abgewandt ist, Rastvorsprünge
auf.
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Auch durch diese Maßnahme lassen
sich die Produktionskosten bei der Endmontage von Sicherheitsschaltgeräten reduzieren,
da der gesamte Klemmenblock hiernach allein durch Einstecken in
eine entsprechende Aufnahme am Gehäuse der Sicherheitsschaltgeräte befestigt
werden kann. Durch die an der Gehäuseaußenseite des Klemmenblocks
angeordneten Rastvorsprünge
wird der Klemmenblock verliersicher und stabil gehalten.
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In einer weiteren Ausgestaltung sind
in dem Klemmengehäuse
eine Vielzahl von ersten und zweiten Käfigzugfedern jeweils seitlich
versetzt zueinander angeordnet, wobei jedes Klemmenpaar bestehend
aus einer ersten und einer zweiten Käfigzugfeder einen eigenen Betätiger besitzt.
Bevorzugt sind die Klemmenpaare dabei elektrisch voneinander isoliert.
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Durch diese Ausgestaltung ist der
neue Klemmenblock weiterhin auf die Bedürfnisse von zukünftigen
Sicherheitsschaltgeräten
optimiert. Um beispielsweise einen mehrkanaligen Schutztürkontakt
in der bei Sicherheitsschaltgeräten
vorgesehenen Weise richtig anzuschließen, müssen mehrere Verbindungen zwischen
dem Schutztürkontakt
und dem Sicherheitsschaltgerät
verdrahtet werden. Die verschiedenen Verbindungen müssen dabei
teilweise voneinander isoliert sein, teilweise ist es jedoch wünschenswert,
wenn ein Eingangs- oder Ausgangssignal zu verschiedenen Punkten
hin verdrahtet werden kann. Ein Klemmenblock mit mehreren Klemmenpaaren,
bei denen die einzelnen Käfigzugfedern
eines Klemmenpaares elektrisch miteinander verbunden sind, während die
Klemmenpaare selbst elektrisch voneinander isoliert sind, eignet
sich optimal für die
einfache und zügige
Verdrahtung von Sicherheitsschaltgeräten. Wenn zudem die Vielzahl
der Klemmenpaare in einem gemeinsamen Klemmengehäuse angeordnet ist, läßt sich
der Klemmenblock besonders einfach und damit kostengünstig in
einem Sicherheitsschaltgerät
montieren. Diese Ausgestaltung der Erfindung trägt damit zu einer weiteren
Reduzierung der Produktionskosten von Sicherheitsschaltgeräten und
auch zur erleichterten Verdrahtung bei der Installation an einer
Maschinenanlage bei.
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Es versteht sich, daß die vorstehend
genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur
in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen
Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen
der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung
sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden
Beschreibung näher
erläutert.
Es zeigen:
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1 eine
vereinfachte, perspektivische Darstellung eines Sicherheitsschaltgerätes mit
dem neuen Klemmenblock;
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2 eine
teilweise geschnittene Seitenansicht des neuen Klemmenblocks aus 1 entlang der Linie II-II;
und
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3 eine
vereinfachte Darstellung der zwei Käfigzugfedern mit zugehörigem Betätiger bei
dem Klemmenblock aus 2.
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In 1 ist
ein Ausführungsbeispiel
des neuen Klemmenblocks in seiner Gesamtheit mit der Bezugsziffer 10 bezeichnet.
Der Klemmenblock 10 ist zur Montage an einem Sicherheitsschaltgerät 12 vorgesehen
und dient zum späteren
Anschluß des
Sicherheitsschaltgerätes 12 an
Schutzeinrichtungen einer Maschinenanlage (hier nicht dargestellt)
sowie an die Maschinenanlage selbst.
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Das Sicherheitsschaltgerät 12 besitzt
ein Gehäuse 14,
an dessen Rückseite
eine Ausnehmung 16 angeordnet ist. Die Ausnehmung 16 dient
zur späteren
Montage des Sicherheitsschaltgerätes 12 an eine
Hutschiene. An der Vorderseite des Gehäuses 14 ist beispielhaft
eine Anzeige 18 sowie ein Stellelement 20 vereinfacht
dargestellt. Beispielsweise handelt es sich bei dem Sicherheitsschaltgerät 12 hier um
einen sogenannten Schutztürwächter, d.h.
ein Sicherheitsschaltgerät,
das die Öffnungs-
oder Schließstellung
einer Schutztür überwacht
und in Abhängigkeit
davon eine Maschine fehlersicher stillsetzt. Derartige Sicherheitsschaltgeräte sind
im Stand der Technik grundsätzlich
bekannt und werden hier daher nicht weiter beschrieben. Es versteht
sich jedoch, daß die
vorliegende Erfindung nicht allein auf Schutztürwächter und dergleichen beschränkt ist.
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Mit der Bezugsziffer 22 ist
an der Gehäusevorderseite
des Sicherheitsschaltgerätes 12 ein
Montageort bezeichnet, der zur Aufnahme des Klemmenblocks 10 vorgesehen
ist. Schematisch dargestellt sind im Bereich des Montageortes 22 einzelne
Steckkontakte 24, auf die der Klemmenblock 10 beim
Montieren aufgesteckt wird, so daß eine elektrische Verbindung
in das Innere des Schaltgerätes 12 geschaffen
wird.
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Der Klemmenblock 10 besitzt
an seiner Gehäuseaußenseite
mehrere Einstecköffnungen,
von denen hier beispielhaft zwei mit den Bezugsziffern 26 und 28 bezeichnet
sind. An seiner Gehäuserückseite besitzt
der Klemmenblock 10 mehrere Ausgangsöffnungen 30, in die
die Steckkontakte 24 einsteckbar sind. Mit der Bezugsziffer 32 ist
ein Drücker
bezeichnet, mit dem die nachfolgend beschriebenen Käfigzugfedern
im Innern des Klemmenblocks 10 geöffnet werden können.
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Bei der nachfolgenden Beschreibung
der 2 und 3 bezeichnen gleiche Bezugszeichen
jeweils dieselben Elemente wie auch in 1.
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In dem Klemmenblock 10 sind
eine Vielzahl von Klemmenpaaren 40 mit jeweils einer ersten
Käfigzugfeder 42 und
einer zweiten Käfigzugfeder 44 angeordnet.
Die Käfigzugfedern 42, 44 sind
seitlich und in der Höhe
versetzt zueinander, d.h. diagonal zueinander, angeordnet (siehe 3). Jede der beiden Käfigzugfedern 42, 44 ist
dabei zu einer der Einstecköffnungen 26, 28 ausgerichtet.
Dementsprechend liegen auch die Einstecköffnungen 26, 28 diagonal
zueinander, wie in 1 dargestellt
ist.
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Die beiden Käfigzugfedern 42, 44 sitzen
auf den Schenkeln einer gemeinsamen, U-förmigen Stromschiene 46,
wodurch sie elektrisch leitend miteinander verbunden sind. Die Stromschiene 46 ist außerdem mit
einem elektrisch leitfähigen
Kontaktbereich 48 im Bereich der Ausgangsöffnung 30 verbunden.
Durch diese Anordnung werden zwei elektrische Leiter 50, 52,
die in die Einstecköffnungen 26, 28 eingesteckt
sind, in das Innere des Sicherheitsschaltgerätes 12 verbunden.
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Zum Anschließen der elektrischer Leiter 50, 52 wird
der Drücker 32 in
Richtung des Pfeils 54 nach unten gedrückt, d.h. translatorisch bewegt.
Wie anhand von 3 nachfolgend
noch näher
beschrieben ist, werden die beiden Käfigzugfedern 42, 44 dadurch
in Richtung der Pfeile 56, 58 geöffnet, und
die beiden Leiter 50, 52 können in Richtung der Pfeile 60, 62 eingesteckt
(oder entfernt) werden. Nach Loslassen des Drückers 32 klemmen die
beiden Käfigzugfedern 42, 44 die
Enden der beiden Leiter 50, 52 gegen die Stromschiene 46,
wodurch ein elektrischer Kon takt geschaffen wird. Es versteht sich,
daß auf diese
Weise auch nur ein einzelner Leiter 50 oder 52 mit
der Stromschiene 46 verbunden werden kann.
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Mit der Bezugsziffer 64 ist
in 2 ein Klemmengehäuse bezeichnet,
das sämtliche
Klemmenpaare 40 umgibt. Außen am Klemmengehäuse 64 sind
hier vereinfacht ein Rastvorsprung 66 und eine Führungskante 68 dargestellt, über die
der Klemmenblock 10 in dem Sicherheitsschaltgerät 12 besonders
einfach montiert werden kann. Die Führungskante 68 ist
hier ferner Bestandteil einer Steckcodierung bestehend aus Nuten
und/oder Kanten in definierten Abständen und Größen. Mit Hilfe einer solchen
Steckcodierung können
mehrere Klemmenblöcke 10 für unterschiedliche
Steckanwendungen an dem Sicherheitsschaltgerät 12 unterschieden werden.
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Fachleute auf diesem Gebiet werden
erkennen, daß der
Rastvorsprung 66 und die Führungskante 68 jedoch
auch abweichend von der hier vereinfacht gezeigten Darstellung ausgebildet
sein können.
Um die Montage des Klemmenblock 10 zu erleichtern, sind
der Rastvorsprung 66 und die Führungskante 68 vorteilhafterweise
an einer Gehäuseaußenseite
des Klemmengehäuses 64 angeordnet,
die von den Einstecköffnungen 26, 28 abgewandt
ist.
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Die Funktionsweise der vorliegenden
Klemmenanordnung läßt sich
am einfachsten anhand von 3 nachvollziehen.
Wie dort gezeigt, sind die beiden Käfigzugfedern 42, 44 mit
zueinander parallelen Betätigungsebenen 70, 72,
jedoch mit einem diagonalen Versatz zueinander angeordnet. Außerdem liegen
die beiden Käfigzugfedern 42, 44 in
unmittelbarer Nachbarschaft zu einander, wodurch sich insgesamt
eine besonders kompakte und platzsparen de Anordnung ergibt. Der
Drücker 32 besitzt
zwei Anlageflächen 74, 76,
die jeweils senkrecht zu den Betätigungsebenen 70, 72 verlaufen.
An ihrer Vorderseite besitzt jede der beiden Käfigzugfedern 42, 44 eine Öffnung 78, 80,
durch die die Stromschiene 46 hindurchtritt. Die Öffnungen 78, 80 dienen
zum Einstecken der Leiter 50, 52, die durch die
vorhandene Federkraft der Käfigzugfedern 42, 44 gegen
die Stromschiene 46 geklemmt werden.
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Zum Einstecken der Leiter 50, 52 wird
der Drücker 32 in
Richtung des Pfeils 54 nach unten bewegt. Da die Stromschiene 46 ortsfest
im Gehäuse 64 angeordnet
ist, wird die Öffnung 78, 80 der
Käfigzugfedern 42, 44 hierdurch
in Richtung der Pfeile 56, 58 nach unten verschoben.
Der Abstand d zwischen der Innenkante 82, 84 der Öffnungen 78, 80 und
der Stromschiene 46 wird dadurch vergrößert, und es können die
Leiter 50, 52 in die Käfigzugfedern 42, 44 eingesteckt
werden. Nach Loslassen des Drükkers 32 bewegen
sich die Innenkanten 82, 84 der Öffnungen 78, 80 aufgrund
der Federkraft wieder nach oben. Die Enden der Leiter 50, 52 werden
hierdurch gegen die Stromschiene 46 geklemmt.
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Der hier beschriebene Klemmenblock 10 zeigt
ein besonders bevorzugtes Ausführungsbeispiel
im Hinblick auf eine Realisierung, wie sie von der Anmelderin der
vorliegenden Erfindung für
deren Sicherheitsschaltgeräte
vorgesehen ist. Da hierbei eine besonders platzsparende Anordnung
der Käfigzugfedern 42, 44 erwünscht ist,
wird die in 3 gezeigte "enge" diagonale Anordnung
bevorzugt. Wenn andererseits eine besonders flache Bauform oder eine
besonders schmale Bauform bevorzugt ist, können die beiden Käfigzugfedern 42, 44 auch
allein seitlich oder allein in der Höhe versetzt zueinander angeordnet
werden. Im erstgenannten Fall wird der Drücker 32 dann bevorzugt
zwischen den beiden Käfigzugfedern
angeordnet. Im zuletzt genannten Fall greift der Drücker 32 mit
seinen Anlageflächen
bevorzugt kammartig zwischen die übereinander angeordneten Käfigzugfedern.