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Die Erfindung betrifft eine Gehäuse und
ein Feldgerät.
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Elektrische Geräte, die in industriellen Anlagen
im Feld eingesetzt werden, sind auch Schmutz, Staub, Wasser und
anderen Stoffen ausgesetzt. Dies führt häufig zu Ausfällen.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe
zugrunde, ein Gehäuse
und ein Feldgerät
weiterzubilden, die in hoher Schutzart verwendbar ist und trotzdem
kostengünstig
fertigbar sind. Insbesondere soll Elektronik auch im Feld, also
beispielsweise bei Spritzwasser, schützbar und anschließbar sein.
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Erfindungsgemäß wird die Aufgabe bei dem Gehäuse nach
den in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen und bei dem Feldgerät nach den
in Anspruch 16 angegebenen Merkmalen gelöst.
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Wesentliche Merkmale der Erfindung
bei dem Gehäuse
sind, dass das Gehäuse
ein als Haube ausgeführtes
Gehäuseteil
umfasst und die Haube in einer Richtung, insbesondere in Schwerkraftrichtung, also
unten, mindestens eine Öffnung
aufweist.
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Von Vorteil ist dabei, dass eine
schnell und einfach auszuführende
Montage ermöglicht
ist, Dichtheit vorhanden ist und das Gehäuse sowie das dreiteilige Feldgerät kostengünstig herstellbar
sind. Außerdem
ist die Montage und Wartung besonders einfach und kostengünstig ausführbar. Wesentlich
ist auch, dass bei einem eventuellen Austausch von defekten Komponenten
dieser Austausch besonders einfach und schnell ausführbar ist.
Dabei ist zu beachten, dass ein solcher Austausch nicht nur mechanisch
sondern auch datentechnisch auszuführen ist. Wegen des mindestens
dreigeteilten Aufbaus ist bei der Erfindung der Parametrieraufwand,
der nach einem Austausch von Elektronikkomponenten notwendig ist,
deutlich verringerbar. Denn die Gehäusekonstruktion ist insbesondere
zumindest dreiteilig ausgeführt,
wobei die Haube mit Elektronikeinsatz bei Defekt schnell mechanisch
austauschbar ist und wobei im stationären Unterteil, welches im Wesentlichen
die Anschlussvorrichtungen für
elektrisch zu verbindende Geräte
umfasst, ein Datenspeicher vorsehbar ist, der die kennzeichnenden
Daten, Parameter oder auch nur eine kennzeichnende Adresse vorrätig und abrufbar
hält. Schon
aus der Adressinformation allein ist der Elektronikeinsatz in der
Lage, über
einen Datenbus die in einem Zentralrechner abgelegten Parameter
und weiteren Parametrierdaten abzurufen und somit seine eigene Parametrierung
selbsttätig
auszuführen.
Somit sind wesentliche Zeiteinsparungen erreichbar, insbesondere
im Vergleich zum Stand der Technik, bei welchem Feldgeräte eine
speziell vorgesehene Schnittstelle aufweisen müssen, über die Daten beim Parametrieren
einzuspielen sind.
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Bei weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsformen
ist das Gehäuse
einstückig
ausgeführt ist.
Somit ist eine hohe Schutzart und eine besonders hohe Dichtheit
erreichbar.
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Bei weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsformen
weist die Haube nur nach unten, also in Schwerkraftrichtung, eine
oder mehrere Öffnungen auf.
Somit kann kein Wasser zum Elektronikeinsatz gelangen, auch wenn
die gesamte Anlage Hochwasser ausgesetzt ist.
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Bei weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsformen
ist die Haube derart geformt, dass der Abfluss von Wasser, insbesondere
unter Einwirkung der Gravitationskraft, erfolgt, ohne dass Wasser
sich an einer Stelle an der Haube ansammeln kann. Somit ist vorteiligerweise
die Korrosionsgefahr vermindert.
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Bei weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsformen
ist die Haube durch Tiefziehen, insbesondere aus Blech, oder mittels
Druckguss oder mittels Spritzguss gefertigt. Somit ist die Haube
kostengünstig
fertigbar.
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Bei weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsformen
umfasst die Haube einen unteren und einen oberen Haubenteil, wobei
der obere Haubenteil mit einem Rippenprofil, insbesondere zur Bildung eines
Kühlkörpers und/oder
zur verbesserten Abfuhr von Wärme
an die Umgebung, ausgeführt
ist. Somit sind sogar eine oder mehrere elektronische Schaltungen,
die als Umrichter einen Motor versorgen, können im Elektronikeinsatz integrierbar.
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Bei weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsformen
sind das untere und das obere Haubenteil einstückig ausgeführt. Von Vorteil ist somit,
dass eine hohe Dichtheit und hohe Schutzart erreichbar sind.
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Bei weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsformen
ist der Elektronikeinsatz mit der Innenseite der Haube dicht verbunden.
Von Vorteil ist dabei, dass die Haube zusammen mit dem Elektronikeinsatz
im Wartungs- oder Reparaturfall schnell austauschbar ist. Die rein
mechanischen Anschlussvorrichtungen befinden sich hingegen in der
Anschlussbox und müssen
somit bei defektem Elektronikeinsatz nicht ausgetauscht werden.
Somit sind Kosten einsparbar.
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Bei weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsformen
weist der Elektronikeinsatz zur Anschlussbox eine Steckverbindereinheit
auf. Von Vorteil ist dabei, dass ein schnelles und Einfaches Verbinden
ermöglicht
ist.
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Bei weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsformen
ist die Steckverbindereinheit abgedichtet ausgeführt. Insbesondere weist die
Steckverbindereinheit eingespritzte Kontaktstifte zur Dichtfunktion
auf, wobei die Steckverbindereinheit mittels einer Dichtung zum
Elektronikeinsatz verbunden ist. Somit ist das der Elektronikeinsatz
in hoher Schutzart abgedichtet vorsehbar.
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Bei weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsformen
umfasst das Gehäuse
mindestens einen Elektronikeinsatz und mindestens eine Anschlussbox.
Insbesondere ist der Elektronikeinsatz mittels Kraftschluss mit
der Haube, insbesondere mit deren oberen Teil, verbindbar. Somit
ist in besonders einfacher und kostengünstiger Weise der Elektronikeinsatz
und die Haube sogar abgedichtet verbindbar. Insbesondere ist auch
eine zusätzliche
Dichtung zwischen Haube und Elektronikeinsatz vorsehbar.
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Bei weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsformen
ist der Elektronikeinsatz form- und kraftschlüssig mit einer Montagehalterung
verbunden, die vom oberen Teil der Haube umfasst ist. Somit sind nicht
nur Boden- sondern auch Wandmontagen vorsehbar.
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Bei weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsformen
weist der Elektronikeinsatz erste Steckverbinder, also Steckverbindereinheiten,
auf in Schwerkraftrichtung. Insbesondere weist die Anschlussbox
zweite Steckverbinder, also entsprechende Steckverbindereinheiten,
zur Verbindung mit den ersten Steckverbindern auf.
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Bei weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsformen
weist die Anschlussbox Öffnungen
für Kabelzuführung an
der unteren Seite, also in Schwerkraftrichtung, auf. Vorteiligerweise
sind also diese Kabelzuführungen
auch von der Haube gegen zumindest senkrecht einfallenden Regen
schützbar. Dazu
ist die Haube an ihrem unteren Rand über die Anschlussbox vorgezogen
ausführbar
und damit der Regenschutz verbesserbar.
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Bei weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsformen
ist die Anschlussbox formschlüssig
und dicht mit der Haube verbunden, insbesondere mittels einer zwischengeordneten
Dichtung. Insbesondere weist der Elektronikeinsatz zumindest zwei
Dichtungen zur dichten Verbindung mit der Haube auf, nämlich an
seinem Umfang und an dem Steckverbinder.
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Bei weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsformen
ist das Feldgerät
für den
dezentralen Einsatz in einer industriellen Anlage ausgeführt ist. Somit
ist das Feldgerät
mit einem Elektronikeinsatz, der PC-Funktionalität umfasst, ausführbar und
im Feld, also beispielsweise auch im Nassbereich, installierbar
und betreibbar. Statt der PC-Funktionalität ist auch Umrichterfunktionalität zur Versorgung
von Elektromotoren im Elektronikeinsatz integrierbar. Die Wärme der
Leistungsendstufe des Umrichters ist dann über die insbesondere mit Kühlrippen
ausgestattete Haube an die Umgebung abführbar.
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Weitere Vorteile ergeben sich aus
den Unteransprüchen.
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- 11
- Haube
- 12
- Montagehalterung
- 13
- Montageplatte
- 14
- Wand
- 20
- Elektronikeinsatz
- 21
- erste
Steckverbinder
- 22
- Dichtung
- 29
- Gewindestangen
- 30
- Anschlussbox
- 31
- zweite
Steckverbinder
- 32
- formschlüssiger Bereich
- 33
- Dichtungen
- 34
- Schnellverschluss
- 35
- Gehäuseunterseite
- 36
- Kabelzuführung
- 37
- Kühlrippen
- 38
- Seitenplatte
- 41
- Haube
- 42
- Kühlrippen
- 43
- Montageplatte
- 44
- Befestigungsschraube
- 45
- klappbares
Gehäuseteil
der Anschlussbox
- 46
- Führungsschiene
- 47
- Steckverbindereinheit
- 48
- PG-Verschraubungen
für Niederspannung
- 49
- PG-Verschraubungen
für Leistungsversorgung
- 50
- unteres
Gehäuseteil
der Anschlussbox
- 51
- weiteres
Gehäuseteil
der Anschlussbox
- 52
- Anschlussvorrichtungen
- 61
- Haube
- 62
- Geräteschalter
- 63
- weiteres
Gehäuseteil
der Anschlussbox
- 64
- Gehäuseteil
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Die Erfindung wird nun anhand von
Abbildungen näher
erläutert:
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In der 1 ist
das Feldgerät
in Wandmontage gezeigt.
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In der 2 ist
das Feldgerät
in Explosionszeichnung gezeigt, wobei die Anschlussbox, der Elektronikeinsatz
und das als Haube ausgeführte Gehäuseteil
zu sehen sind.
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In der 3 ist
die Haube gezeigt.
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In der 4 ist
die Anschlussbox mit seitlich abgehobener Seitenplatte gezeigt.
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In der 5 ist
das Feldgerät
aus einem andern Winkel gezeigt.
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In der 6 ist
der Elektronikeinsatz gezeigt.
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In den 20 bis 22 ist ein weiteres erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel
schematisch gezeigt. Dabei ist in der 20 das
Feldgerät
gezeigt. In der 21 ist
die Haube 41 abgehoben gezeigt. In der 22 ist ein Gehäuseteil aufgeklappt gezeigt.
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In den 23 und 24 ist ein weiteres ähnliches
erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel
gezeigt, wobei ein Geräteschalter
vorgesehen ist.
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Das Feldgerät weist eine Gehäusekonstruktion
in hoher Schutzart auf und ist daher besonders für die Installation von dezentraler
Steuerungstechnik im Feld einer industriellen Anlage geeignet.
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Das Feldgerät weist einen zumindest dreiteiligen
Aufbau der Gesamtkonstruktion, umfassend ein Gehäuseteil, das als Haube 11 ausgeführt ist,
einen Elektronikeinsatz 20 und eine Anschlussbox 30 auf. Die
Anschlussbox 30 hat zusätzlich
nach unten, also in Schwerkraftrichtung gerichtete, gehäusebildende Funktion.
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Die elektronische Schaltung ist als
Umrichterelektronik ausgeführt.
Bei weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispielen
sind auch andere elektronische Schaltungen vorsehbar, beispielsweise Steuerungselektronik,
Motorschaltfunktionselektronik oder Sanftanlaufgerätselektronik.
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Dabei ist die Haube 11 einteilig
ausgeführt und
weist keine Öffnung
nach oben oder in Seitenrichtung auf. Nur nach unten, also in Schwerkraftrichtung,
ist eine Öffnung
vorgesehen. Somit kann beispielsweise bei Hochwasser nur ein gewisser
Teil des Innenvolumens im unteren Bereich des unteren Haubenteils
geflutet werden, falls Dichtungen und weitere vorgesehene Maßnahmen
versagen sollten.
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Die Haube 11 ist aus Blech
tiefgezogen, in Druckguss oder in Spritzguss gefertigt. Die Haube 11 ist
zumindest in ihrem oberen Teil mit einem Rippenprofil zur Kühlung der
Elektronik versehen. In dem erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel gemäß den 1,2,3,6 ist das Rippenprofil über die
gesamte Länge
der Haube ausgeführt.
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In weiter verbesserten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispielen
ist die Haube stets derart geformt und die Kühlrippen derart ausgeführt und
Montagerichtung gewählt,
dass Wasser oder andere Flüssigkeiten
außen
an der Haube ungestört
abfließen
können.
Es sind also keinerlei Mulden oder dergleichen vorhanden, wo sich
Wasser ansammeln könnte.
Somit ist der Korrosionsschutz erhöht.
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Der Elektronikeinsatz 20 umfasst
eine elektronische Schaltung und ist mittels Gewindestangen 29 an
der Anschlussbox 30 und mit Muttern 34 befestigt.
Bei weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsformen
ist auch eine Befestigung mittels Kraftschluss ausführbar, insbesondere
auch in der oberen Haubenhälfte.
Insbesondere ist auch ein Bajonett-Verschluss vorteilig einsetzbar.
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Der Wärmetransport wird zumindest über Form-
und/oder Kraftschluss an die Haube 11 gewährleistet.
Eine zusätzliche
Verschraubung ist optional möglich.
Die Kontaktierung erfolgt über
die Steckverbindung 21.
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Die Anschlussbox 30 ist
mit dem Elektronikeinsatz 20 mittels einer Steckverbindung
verbunden, die aus dem ersten Steckverbinder 21 und dem zweiten
Steckverbinder 31 gebildet ist.
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Der Elektronikeinsatz kann auch Dichtungen 22 aufweisen
zum Herstellen einer dichten Verbindung mit der Haube.
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Die Kabelzuführung 36 zum Elektronikeinsatz 20 ist
an der Unterseite der Anschlussbox 30 vorgesehen. Je nach
Schutzart und Anforderung ist die Kabelzuführung 36 bei weiteren
erfindungsgemäßen Ausführungsbeispielen über Steckverbinder oder
PG-Verschraubung von unten ausgeführt. In den Figuren sind PG-Verschraubungen 36 in
der Gehäuseunterseite 35 der
Anschlussbox gezeigt.
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Die Seitenwände der Anschlussbox sind formschlüssig, also
passgenau, mit den Innenwänden
der Haube 11 verbunden. Dieses Verbinden schafft eine gewisse
Dichtigkeit gegen beispielsweise Staub und der gleichen. Die Dichtigkeit
zur Erreichung hoher Schutzart wird mittels Dichtungen 33 erreicht.
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Bei weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispielen
ist von unten in die Anschlussbox 30 optional ein Wartungsschalter
integriert.
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Die Befestigung der Anschlussbox 30 ist über eine
integrierte Montagehalterung vorgesehen. Die Kabelführung für die elektrischen
Anschlüsse
ist von unten durch die Montagehalterung 13 geführt. Bei
weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispielen
ist sie auch seitlich herausführbar.
Die Montagehalterung 13 weist auch ein Langloch auf zur weiteren
optionalen Kabeldurchführung.
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Die Montage erfolgt nach Fertigen
des Elektronikeinsatzes 20 durch Vormontieren desselben
in die Haube, die dann auf die Anschlussbox aufsteckbar ist.
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Die Kontaktierung erfolgt über die
ersten und zweiten Steckverbinder (21, 31). Eine
Verschraubung der Anschlussbox 30 mit der Haube erfolgt
von unten über
einen Schnellverschluss 34. Insbesondere ist dazu ein Bajonettverschluss
vorteilhaft einsetzbar.
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Zum Herstellen der Dichtigkeit ist
die Montagelage der Haube derart ausgeführt, dass die Haube nach unten,
also in Schwerkraftrichtung montiert ist. Dadurch wird ein Abtropfen
jeglicher Flüssigkeit
von oben und von allen vier Seiten über die Haube sichergestellt. Über dieses
Prinzip ist auch die Anschlussbox 30 geschützt. Nur
die Unterseite für
die Kabelzuführung
kann beispielsweise bei Hochwasser mit Flüssigkeit in Berührung kommen.
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Die Gehäuseunterseite 35 wird
mit Hilfe der Anschlussbox 30 über den Dichtheit bewirkenden Formschluss 32 zur
Haube und zwei zusätzliche Dichtungen 33 geschützt.
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Die Staubdichtigkeit der Haube mit
montierter Elektronik 20 ist durch den Formschluss des
Elektronikeinsatzes mit der Haube und die Dichtfläche 22 gegeben.
Somit ist die Elektronik auch im demontierten Zustand geschützt.
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Die Anschlussbox 30 ist
selbst staubdicht ausgeführt.
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Die Wärme der Elektronischen Schaltung des
Elektronikeinsatzes wird über
den oberen Haubenteil 11 und die dort eingeprägten Kühlrippen
abgeführt.
Der untere Haubenteil 10 bleibt kühler.
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Der Ablauf von Kondenswasser in der
Anschlussbox kann über
den konstruktiven Aufbau sichergestellt werden. Die Anschlussklemmen 37 sind räumlich getrennt
von der Kondenswassersammelstelle angebracht.
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In den 20 bis 22 ist ein weiteres erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel
schematisch gezeigt.
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Dabei ist in der 20 das Feldgerät gezeigt. In der 21 ist die Haube 41 abgehoben
gezeigt, wobei ein Elektronikeinsatz in der Haube mit dieser verbunden
ist. In der 22 ist ein
Gehäuseteil
aufgeklappt gezeigt.
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Dabei ist die Haube 41 mit
Kühlrippen 42 versehen,
die in den Figuren nur angedeutet sind. Dabei sind diese so geformt,
dass das Wasser stets ablaufen kann und nirgends stehen bleibt.
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Bei weiteren erfingungsgemäßen Ausführungsbeispielen
verlaufen die Kühlrippen 42 von oben
nach unten ganz durch.
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In den 20 bis 22 ist das Feldgerät mit seiner
mit der Anschlussbox verbundenen Montageplatte 43 und den
in deren Ausnehmungen durchgeführten
Befestigungsschraube 44 an einer Wand befestigbar. Die
Montageplatte 43 weist außerdem eine Führungsschiene 46 auf,
die das Aufsetzen der Haube 41 des Feldgerätes vereinfacht
und erleichtert.
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Die Anschlussbox ist aus einem unteren
Gehäuseteil 50 ,
einem auf diesem aufgesetzten weiteren Gehäuseteil 51 und einem
daran drehbar, also aufklappbar, verbundenen Gehäuseteil 45.
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Die Anschlussbox weist Steckverbindereinheiten 47 und 47a auf,
mittels derer die in der Anschlussbox sich befindenden Anschlussvorrichtungen 52 elektrisch
verbindbar sind mit dem Elektronikeinsatz, welcher sich bei den 20 bis 22 schon innerhalb der Haube 41 befindet.
Der Elektronikeinsatz weist entsprechende Steckverbindereinheiten auf,
die abgedichtet ausgeführt
sind. Insbesondere weist die Steckverbindereinheit eingespritzte
Kontaktstifte auf, wobei die Steckverbindereinheit mittels einer
Dichtung zum Elektronikeinsatz verbunden ist.
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Die Anschlussbox weist an ihrem unteren Gehäuseteil 50 angebrachte
PG-Verschraubungen 48 für
Niederspannung und PG-Verschraubungen 49 für Leistungsversorgung
auf. Somit sind von anderen Geräten
stammende Kabel mit den Anschlussvorrichtungen 52 dicht
verbindbar.
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In den 23 und 24 ist ein weiteres ähnliches
erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel
gezeigt. Dabei ist an der Anschlussbox ein Geräteschalter 62 mit
einem Gehäuseteil 64 angebracht,
das mit dem weiteren Gehäuseteil 63 der
Anschlussbox des Feldgerätes
verbunden ist. Dabei ist der Schalter dicht ausgeführt, also
in hoher Schutzart und wasserdicht. Die Schutzart kann auch IP64
oder höher
sein. Dies restlichen Komponenten und ähneln den Komponenten des Ausführungsbeispiel
nach 20 bis 22. Der Geräteschalter
ist auch besonders für
Wartungen geeignet.
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Der Elektronikeinsatz ist auch mit
Umrichterfunktionalität
ausführbar.
Dabei ist die Leistungselektronik wärmeleitend mit der Haube verbunden,
wobei die Wärme über die
Kühlrippen
abführbar
ist. Der elektrisch über
die Anschlussvorrichtungen der Anschlussbox mit dem Elektronikeinsatz
verbundene Elektromotor wird von der Umrichterschaltung des Elektronikeinsatzes
versorgt. Des Weiteren weist der Elektronikeinsatz Anschlüsse für Ein- und
Ausgänge auf,
womit Sensoren und/oder Aktoren über
die Anschlussvorrichtungen der Anschlussbox verbindbar sind. Darüber hinaus
sind auch Versorgungsleitungen, wie 24 V, und Feldbus-Leitungen
anschließbar. Feldbusleitungen,
Leistungsversorgungsleitungen, also Starkstromleitungen, und Versorgungsleitungen, insbesondere
24 V Leitungen, sind in der Anschlussbox T-förmig verkabelt. Somit sind
weitere Feldgeräte
seriell elektrisch verbindbar.
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In der Anschlussbox ist auch elektronischer langzeitstabiler
Datenspeicher vorgesehen, beispielsweise ein EEPROM. Somit ist eine
Adresse abspeicherbar und der Elektronikeinsatz kann sich die für diese
Adresse bestimmten Daten bei der Inbetriebnahme und Parametrierung über den
Feldbus von einer zentralen Steuerung holen und ist somit schnell
und einfach parametrierbar. Es sind auch Voreinstellungsinformationen
in dem Datenspeicher abspeicherbar.
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Die Anschlussbox ist stets mit der
Anlage fest und/oder lösbar
verbindbar. Es muss also bei Elektronikfehlern nur die Haube samt
Elektronikeinsatz ausgetauscht werden.
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Ein weiterer Vorteil der Anschlussbox
ist, dass je nach Kunde und Anlage eine für diese Anlage spezifische
Verdrahtung fest vorgebbar ist. Somit ist das immer gleiche Feldgerät für verschiedene
Anlagen mit den zugehörigen
Verdrahtungen lieferbar. Dazu ist die Anschlussbox auch mit einer
Rangierplatine zwischen der Anschlussleiste für die Anschlussvorrichtungen
und den PG-Verschraubungen ausführbar.