DE10330320A1

DE10330320A1 - Sicherheitstechnische Verriegelung einer elektronischen Baugruppe an einem Befestigungspunkt

Info

Publication number: DE10330320A1
Application number: DE2003130320
Authority: DE
Inventors: Michael BRÄUNLICH
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2003-07-04
Filing date: 2003-07-04
Publication date: 2005-02-03

Abstract

Baugruppe (1) zum Einstecken in ein Terminalmodul (4), mit einem an einem ersten Ende der Baugruppe (1) angebrachten (Weiter oben:) Abstützvorrichtung (8) und einer an einem zweiten Ende der Baugruppe (1) angebrachten Schraube (3) zur Befestigung der Baugruppe (1) auf dem Terminalmodul (4), wobei die Baugruppe (1) einen Arretierschieber (5) aufweist und wobei der Arretierschieber (5) derart ausgestaltet ist, dass die Schraube (3) bei gezogenem Arretierschieber (5) zugänglich und bei gedrücktem Arretierschieber (5) verdeckt ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Baugruppe, ein Terminalmodul sowie ein Stecksystem zur sicherheitstechnischen Verriegelung der Baugruppe an dem Terminalmodul an einem Befestigungspunkt mit elektronischer Zwangsabschaltung.

In einigen sicherheitstechnischen Bereichen von Fertigungs- und/oder Produktionsanlagen sind die Forderungen an den Ein- und Ausbau bzw. Wechsel elektrischer Baugruppen derart gestellt, dass ein Wechsel dieser Baugruppen während des Betriebes der Anlage erfolgen können muss. Die Anlage bzw. Teile der Anlage werden vor dem Wechsel der Baugruppe also nicht abgeschaltet. Ist aber eine elektrische Baugruppe beispielsweise über einen Stromkreis so mit einen Terminalmodul verbunden, dass beim Stecken oder Ziehen der elektrischen Baugruppe eine Funkenbildung am Steckverbinder zwischen der elektrischen Baugruppe und dem Terminalmodul nicht ausgeschlossen werden kann, so sind besondere konstruktive Maßnahmen vorzusehen, die eine derartige Funkenbildung verhindern.

Eine Möglichkeit besteht darin, die Verriegelung der elektrischen Baugruppe auf dem Terminalmodul so auszulegen, dass beim Betätigen des Verriegelungsmechanismus zwangsläufig eine interne Abschaltung der Baugruppe erfolgt. Hierbei muss gleichzeitig gewährleistet sein, dass in der Zeit zwischen der internen elektrischen Abschaltung und dem Lösen der elektrischen Baugruppe genügend Zeit vergeht, um noch in Kapazitäten oder Induktivitäten gespeicherte Energien sicher abzubauen. Beim Stecken der elektrischen Baugruppe muss dieser Mechanismus umgekehrt funktionieren, d.h. das interne Zuschalten der Baugruppe darf erst nach Abschluss des Steckvorganges möglich sein.

Aus der EP 0 304 772 A1 ist eine Verriegelung für Flachbaugruppen bekannt, die einen Austausch der Baugruppe unter Last verhindert, damit eine Funkenbildung ausgeschlossen ist. Die Anmeldung beschreibt ein Verriegelungssystem mit einer Schraube, die die Baugruppe mechanisch sichert und in ihrer Endstellung die Arbeitskontakte der Baugruppe schließt. Durch die Schraubenbetätigung ist eine ausreichende Verzögerungszeit für die Endladung der Baugruppe gewährleistet.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, einen verbesserten Verriegelungsmechanismus für elektrische Baugruppen anzugeben, bei dem eine elektronische Zwangsabschaltung erfolgt.

Die Aufgabe wird gelöst durch eine Baugruppe zum Einstecken in ein Terminalmodul, mit einem an einer ersten Ende der Baugruppe angebrachten Abstützvorrichtung und einer an einem zweiten Ende der Baugruppe angebrachten Schraube zur Befestigung der Baugruppe auf dem Terminalmodul, dadurch gekennzeichnet, dass die Baugruppe einen Arretierschieber aufweist, wobei der Arretierschieber derart ausgestaltet ist, dass die Schraube bei gezogenem Arretierschieber zugänglich und bei gedrücktem Arretierschieber verdeckt ist.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass ab einer gewissen Größe bzw. Masse eine Baugruppe kraftschlüssig mit einem Terminalmodul verbunden werden muss. Hierbei ist es vorteilhaft, wenn die Baugruppe eingehangen und aufgeschwenkt wird. Dann kann die kraftschlüssige Verbindung an einer Seite der Baugruppe erfolgen und muss nicht mehr oder weniger zentrisch ausgeführt sein. Die kraftschlüssige Verbindung erfolgt in der vorliegenden Erfindung durch die Schraube, wobei die Schraube nur zugänglich ist, wenn der Arretierschieber gezogen ist. Ein gedrückter Arretierschieber signalisiert hierbei einen fertigen Montagezustand, d.h. eine fertig gesteckte und verriegelte Baugruppe. In diesem Fall ist die Schraube nicht mehr zugänglich und die Baugruppe kann auch nicht gelöst wer den. Ein Zugang zur Schraube und ein Lösen der Baugruppe kann erst bei gezogenem Arretierschieber erfolgen. Die Verbindung der Baugruppe mittels einer Befestigungsschraube mit dem Terminalmodul ist vor allem für große Baugruppen oder Baugruppen mit hoher Masse vorteilhaft. Vorteilhaft ist außerdem die deutliche Visualisierung des ab- bzw. zugeschalteten Zustands der elektrischen Baugruppe durch den gezogenen bzw. gedrückten Arretierschieber.

Eine weitere vorteilhafte Ausbildung ist dadurch gekennzeichnet, dass ein Schraubdom zur Aufnahme und/oder Führung der Schraube vorgesehen ist. Durch diese vorteilhafte Ausbildung der Erfindung ist zum einen eine sichere Führung der Schraube gewährleistet und zum anderen die Unverlierbarkeit der Schraube gewährleistet.

Eine weitere vorteilhafte Ausbildung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Baugruppe einen über den Schraubdom schiebbaren Kulissenschieber aufweist, wobei der Kulissenschieber zur Betätigung über den Arretierschieber vorgesehen und mit diesem verbunden ist. Vorteilhaft ist hierbei, dass die Betätigung des Arretierschiebers den Zugang zur Schraube entweder bei gezogenem Arretierschieber ermöglicht oder bei gedrücktem Arretierschieber hingegen nicht möglich macht.

Eine weitere vorteilhafte Ausbildung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Kulissenschieber bei gezogenem Arretierschieber zur Freigabe der im Schraubdom liegenden Schraube vorgesehen ist und/oder das der Kulissenschieber bei gedrücktem Arretierschieber zur Verdeckung der im Schraubdom liegenden Schraube vorgesehen ist. Wird durch den gezogenen Arretierschieber signalisiert, dass die Baugruppe nicht fest mit dem Terminalmodul verriegelt ist, so ist der Zugang zum Schraubenkopf frei und die Schraube im Schraubdom kann mit einem Schraubenzieher festgezogen werden. Dadurch wird die Verriegelung zwischen der elektrischen Baugruppe und dem Ter minalmodul kraftschlüssig hergestellt. Durch Drücken des Arretierschiebers wird der Kulissenschieber anschließend über den Schraubdom geschoben und verdeckt den Kopf der Schraube, so dass bei fertig montierter elektrischer Baugruppe ein Aufschrauben der im Schraubdom befindlichen Schraube nicht möglich ist. Um wieder Zugang zur Schraube zu bekommen, muss der Arretierschieber erst gezogen werden. Vorteilhaft ist hierbei, dass ein einfaches Abschrauben der elektrischen Baugruppe im montierten Zustand, d.h. also auch unter Spannung, nicht möglich ist.

Eine weitere vorteilhafte Ausbildung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass eine mechanische Kopplung über ein Führungselement zwischen dem Arretierschieber und dem Kulissenschieber vorgesehen ist. Bei Betätigen des Arretierschiebers wird durch diese vorteilhafte Ausbildung ein sanftes Gleiten des Kulissenschiebers über den Schraubdom ermöglicht, unabhängig von Rüttelbewegungen, die ein Monteur u.U. am Arretierschieber verursachen könnte. Ein Gleiten des Kulissenschiebers in einem günstigen Winkel über den Schraubdom wird hierdurch ermöglicht.

Eine weitere vorteilhafte Ausbildung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Arretierschieber Kontaktelemente zum Schalten einer Stromversorgung für die Baugruppe aufweist. Die Schaltung der Stromversorgung erfolgt durch diese vorteilhafte Ausbildung der Erfindung erst bei Bewegen des Arretierschiebers. Eine frühzeitige Stromversorgung beim Stecken bzw. eine noch existierende Stromversorgung beim Ziehen der Baugruppe wird hierdurch verhindert. Eine Funkenbildung beim Wechseln der Baugruppe, wie sie in sicherheitsrelevanten Bereichen verhindert werden muss, unterbleibt durch diese mögliche Ausbildung.

Eine weitere vorteilhaften Ausbildung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktelemente zur Schaltung eines eigensicheren Hilfsstromkreises auf der Baugruppe vor gesehen sind, wobei über den Hilfsstromkreis eine elektrische Trennung eines kritischen internen Stromkreises vorgesehen ist. Die zweikreisige Implementierung der Schaltung der Stromversorgung für die elektrische Baugruppe führt zu einer höheren Sicherheit und einer Reduktion der Gefahr durch Funkenbildung. Ein sicheres Wechseln der Baugruppe wird hierdurch ermöglicht.

Eine weitere vorteilhafte Ausbildung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Trennung des kritischen internen Stromkreises bei gezogenem Arretierschieber vorgesehen ist und dass die Aktivierung des internen kritischen Stromkreises bei gedrücktem Arretierschieber vorgesehen ist. Durch diese vorteilhafte Ausbildung wird dem Monteur der Baugruppe auf einfache Weise signalisiert, wann die Baugruppe mit Spannung versorgt wird und somit in einem arbeitsfähigen Status ist bzw. wann die Baugruppe ohne interne Stromversorgung ist und somit gefahrlos gewechselt werden kann.

Eine weitere vorteilhafte Ausbildung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Kulissenschieber derart ausgestaltet ist, dass ein Gleiten des Kulissenschiebers über den Schraubdom nur bei angezogener Schraube erfolgt, wobei ein Nichtgleiten des Kulissenschiebers über den Schraubdom ein Blockieren des Arretierschiebers in gezogener Position zur Folge hat. Durch diese vorteilhafte Ausbildung der Erfindung ist es möglich, zu verhindern, dass der Arretierschieber in eine gedrückte Position gebracht wird, und somit der interne Stromkreis der Baugruppe aktiviert wird, ohne dass die Baugruppe durch die Schraube fest am Terminalmodul verriegelt ist. Nur wenn die im Schraubdom befindliche Schraube fest angezogen ist, lässt sich der Arretierschieber in den gedrückten Zustand bringen und die Baugruppe wird mit Strom versorgt. In gedrücktem Zustand wiederum kann die Schraube nicht gelöst werden und die Baugruppe kann somit nicht gewechselt werden, ohne dass vorher der Arretierschieber gezogen und damit die kritische interne Stromversorgung unterbro chen wird. Eine sichere Verriegelung der Baugruppe im Terminalmodul vor Aktivierung des kritischen internen Stromkreises wird durch diese vorteilhafte Ausbildung der Erfindung gewährleistet.

Im folgenden wird die Erfindung anhand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele näher beschrieben und erläutert. Es zeigen:
1 eine elektrische Baugruppe mit einem Terminalmodul in verriegeltem und nicht verriegeltem Zustand,
2 eine Darstellung eines Verriegelungsmechanismus mit Kontaktelementen zum Schalten einer Stromversorgung für die Baugruppe.
In 1 ist eine elektrische Baugruppe 1 dargestellt, die in ein Terminalmodul 4 gesteckt wird. Die elektrische Baugruppe 1 verfügt über einen Verriegelungsmechanismus zur Fixierung der elektrischen Baugruppe 1 auf dem Terminalmodul 4, bestehend aus einer Schraube 3, die sich in einem Schraubdom 2 befindet, über den ein Kulissenschieber 6 mittels eines Arretierschiebers 5 geschoben werden kann. An einem zweiten Punkt wird die Baugruppe 1 in eine Abstützvorrichtung 8 des Terminalmoduls 4 eingelegt. In 1a ist der Arretierschieber 5 gezogen und der Kopf der Schraube 3 frei zugänglich für einen Schraubendreher. In 1b ist der Arretierschieber 5 gedrückt und die Schraube 3 ist nicht mehr zugänglich für einen Schraubendreher.
Die Baugruppe 1 wird mittels der Schraube 3, die sich in dem Schraubdom 2 befindet, auf dem Terminalmodul 4 befestigt. Die Schraube 3 wird in ein entsprechend ausgelegtes Element auf den Terminalmodul 4 geschraubt und sichert so die elektrische Baugruppe 1 gegen mechanische Beanspruchung wie Rütteln und Stoßen. Die Schraube 3 ist jedoch nur mit einem Schraubendreher zugänglich, wenn ein an der elektrischen Baugruppe 1 angebrachter Arretierschieber 5 gezogen ist. Über den Arretier schieber 5 wird ein Kulissenschieber 6 betätigt. Die Verbindung des Arretierschiebers 5 mit dem Kulissenschieber 6 erfolgt beispielsweise über ein Führungselement 6a, was ein sanftes Gleiten des Kulissenschieber 6 über den Schraubdom 2 und damit die Verdeckung des Schraubenkopfes ermöglicht. Wird der Arretierschieber 5 gedrückt, wird über den Kulissenschieber 6 dagegen der Kopf der Schraube 3 im Schraubdom 2 verdeckt. Hierbei ermöglicht die spezielle Form des Kulissenschiebers 6 in Verbindung mit dem Schraubdom 2 ein sicheres Verriegeln der elektrischen Baugruppe 1 im Terminalmodul 4, da ein Blockieren des Arretierschiebers 5 erfolgt, wenn die Befestigungsschraube 3 im Schraubdom 2 nicht angezogen ist. Nur wenn die Schraube 3 vollständig angezogen ist, kann der Arretierschieber 5 gedrückt werden und ein Einschalten des kritischen internen Stromkreises über die Kontaktelemente 10 ist möglich. Eine Stromversorgung der Baugruppe 1 erfolgt also erst, nach dem die Baugruppe 1 fest verriegelt ist.
2 zeigt eine elektrische Baugruppe 1 mit einem Verriegelungsmechanismus bestehend aus einem Arretierschieber 5 und einen Kulissenschieber 6. Der Arretierschieber 5 ist in dieser Abbildung gedrückt, d.h. die Baugruppe 1 ist im verriegelten Zustand. Der Arretierschieber 5 weist Kontaktelemente 10, beispielsweise Kontaktfedern auf, die in gedrücktem Zustand zur Schaltung eines eigensicheren Hilfsstromkreises auf der Baugruppe 1 vorgesehen sind. Über diesen Hilfsstromkreis wird eine interne elektrische Trennung des bzw. der kritischen Stromkreise(s) über geeignete Maßnahmen bewirkt. Bei gezogenem Arretierschieber 5 bzw. bei frei zugänglicher Schraube 3 ist so der kritische interne Stromkreis getrennt und die elektrische Baugruppe 1 kann nach Lösen der Schraube 3 sicher abgeschwenkt werden. Umgekehrt kann nach dem Aufschwenken der elektrischen Baugruppe 1 und dem Festziehen der Befestigungsschraube 3 der Arretierschieber nach innen gedrückt und damit der kritische Stromkreis aktiviert werden. Die Baugruppe 1 wird also bei der Demontage erst in einen spannungsfreien Zustand gebracht, in dem der interne kriti sche Stromkreis durch Ziehen des Arretierschiebers 5 über die Kontaktelemente 10 abgeschaltet wird. Erst danach erfolgt ein Entriegeln der Baugruppe 1. Funkenbildung wird hierdurch vermieden. Umgekehrt wird im Fall der Montage der Baugruppe 1 erst eine Verriegelung der elektrischen Baugruppe 1 durch die festgezogene Schraube 3 gewährleistet, bevor durch Drücken des Arretierschiebers 5 die Kontaktelemente 10 über den Hilfsstromkreis zu einer Schaltung des kritischen internen Stromkreises führen. Hierdurch wird ebenfalls bei der Montage die Funkenbildung vermieden.

Claims

Baugruppe (1) zum Einstecken in ein Terminalmodul (4), mit einem an einem ersten Ende der Baugruppe (1) angebrachten (Weiter oben:)Abstützvorrichtung 8 und einer an einem zweiten Ende der Baugruppe (1) angebrachten Schraube (3) zur Befestigung der Baugruppe (1) auf dem Terminalmodul (4), dadurch gekennzeichnet, dass die Baugruppe (1) einen Arretierschieber (5) aufweist, wobei der Arretierschieber (5) derart ausgestaltet ist, dass die Schraube (3) bei gezogenem Arretierschieber (5) zugänglich und bei gedrücktem Arretierschieber (5) verdeckt ist.
Baugruppe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Schraubdom (2) zur Aufnahme und/oder Führung der Schraube (3) vorgesehen ist.
Baugruppe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Baugruppe (1) einen über den Schraubdom (2) schiebbaren Kulissenschieber (6) aufweist, wobei der Kulissenschieber (6) zur Betätigung über den Arretierschieber (5) vorgesehen ist.
Baugruppe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Kulissenschieber (6) bei gezogenem Arretierschieber (5) zur Freigabe der im Schraubendom (2) liegenden Schraube (3) vorgesehen ist und/oder dass der Kulissenschieber (6) bei gedrücktem Arretierschieber (5) zur Verdeckung der im Schraubendom (2) liegenden Schraube (3) vorgesehen ist.
Baugruppe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine mechanische Kopplung über ein Führungselement (6a) zwischen dem Arretierschieber (5) und dem Kulissenschieber (6) vorgesehen ist.
Baugruppe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Arretierschieber (5) Kontaktelemente (10) zum Schalten einer Stromversorgung für die Baugruppe (1) aufweist.
Baugruppe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktelemente (10) zur Schaltung eines und/oder mehrerer eigensicheren Hilfsstromkreises auf der Baugruppe (1) vorgesehen sind, wobei über den (die) Hilfsstromkreis(e) eine elektrische Trennung eines und/oder mehrerer kritischen internen Stromkreise vorgesehen ist.
Baugruppe nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Trennung der kritischen internen Stromkreise bei gezogenem Arretierschieber (5) vorgesehen ist und dass die Aktivierung der internen kritischen Stromkreise bei gedrücktem Arretierschieber (5) vorgesehen ist.
Baugruppe nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Kulissenschieber (6) derart ausgestaltet ist, dass ein Gleiten des Kulissenschiebers (6) über den Schraubendom (2) nur bei angezogener Schraube (3) erfolgt, wobei ein Nicht-Gleiten des Kulissenschiebers (6) über den Schraubendom (2) ein Blockieren des Arretierschiebers (5) in gezogener Position zur Folge hat.
Terminalmodul zur Aufnahme einer Baugruppe nach einem der Ansprüche 1 bis 9, mit einer Abstützvorrichtung (8) am Terminalmodul (4) zum Einlegen der Baugruppe (1).
Terminalmodul nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Terminalmodul (4) ein Aufnahmeelement zur Aufnahme einer Schraube (3) aufweist.
Stecksystem mit einer Baugruppe (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9 und/oder mit einem Terminalmodul (4) nach einem der Ansprüche 10 oder 11.