DE10350724A1

DE10350724A1 - Kabelanschlußeinheit für technische Geräte

Info

Publication number: DE10350724A1
Application number: DE2003150724
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Rausch; Thomas Helmer
Original assignee: Hottinger Baldwin Messtechnik GmbH
Current assignee: Hottinger Bruel and Kjaer GmbH
Priority date: 2003-10-30
Filing date: 2003-10-30
Publication date: 2005-06-02
Anticipated expiration: 2023-10-31
Also published as: DE10350724B4

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Kabelanschlußeinheit für technische Geräte, insbesondere für Wägezellen (13) und Kraftaufnehmer, die ein Anschlußkabel (1) enthält, das von einem Dichtring (5) umgeben ist und die in einem Anschlußelement abgedichtet eingeklemmt sind. Dabei wird das Anschlußelement in ein Gerätegehäuse (16) abgedichtet eingesetzt. Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die abisolierten Litzen des Kabelendes mittels Kontaktstellen mit einem Trennelement (10, 12) verbunden sind. Als Trennelement ist eine Leiterplatte (10) vorgesehen, die mit den Litzen (8) des Kabels verschaltet ist und zur Abdichtung vollständig mit einer Vergußmasse (14) umschlossen ist. Das Anschlußelement besteht aus einer zylinderförmigen Hülse vorzugsweise aus Metall, die an einer Seite einen ringförmigen Bund (4) aufweist, der zur Anlage an dem Gerätegehäuse (16) vorgesehen ist. Zwischen dem Kabelmantel und der Innenfläche der Hülse (2) ist ein Dichtring (5) aus einem elastomeren Dichtmaterial formschlüssig eingeklemmt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Kabelanschlußeinheit für technische Geräte, insbesondere für Wägezellen und Kraftaufnehmer gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Technische Geräte werden heute meist elektrisch betrieben und erfordern daher häufig einen Kabelanschluß zur Stromversorgung und meist noch weitere Kabelanschlüsse zur Kommunikation und Signalübertragung mit anderen technischen Geräten. Dabei sind die technischen Geräte oft einer Feuchtigkeitseinwirkung oder anderen Emissionen ausgesetzt, so daß diese Kabelanschlüsse an den technischen Geräten abgedichtet sein müssen.

Dazu sind seit langem Klemmverschraubungen bekannt, mit denen ein elastomerer Abdichtring so zusammengequetscht wird, daß er sich dicht um das Kabel und an eine Gehäusebohrung legt und so einen gewissen Schutz vor eindringender Feuchtigkeit und von Staubemissionen gewährleistet. Derartige Anschlußkabel bestehen meist aus mehradrigen Litzen, die mit einer Kunststoffumhüllung isoliert sind. Diese sind zusätzlich noch mit einem Kabelmantel aus Kunststoff oder Gummi umhüllt, der einen mechanischen Schutz bildet. Derartige Kunststoffumhüllungen sind allerdings nicht diffusionsdicht, so daß mit der Zeit auch Feuchtigkeit in die Kabel eindringen kann und bei einem Klemmverschluß über den offenen Kabelmantel oder die Litzen auch in die technischen Geräte gelangt.

Insbesondere bei empfindlichen technischen Geräten wie Wägezellen und Kraftaufnehmer führen derartige Feuchtigkeitsein wirkungen zu Kriechströmen und verursachen dadurch Meßungenauigkeiten und können auch zur Zerstörung der Aufnehmer führen. Dies wird derzeit durch sogenannte Glasdurchführungen verhindert, die aber an den technischen Geräten aufwendige Vergußmethoden erfordern und zusätzlich einen nicht unerheblichen Platzbedarf im Aufnehmergehäuse beanspruchen.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine hermetische Abdichtung zwischen dem Anschlußkabel und dem Gehäuse eines technischen Gerätes zu schaffen, die eine hohe Dichtwirkung hat und einfach am Gehäuse des technischen Gerätes zu montieren ist.

Diese Aufgabe wird durch die in Patentanspruch 1 angegebene Erfindung gelöst. Weiterbildungen und vorteilhafte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Die Erfindung hat den Vorteil, daß durch die abgedichtete Hülse eine hohe Abdichtung zum äußeren Kabelmantel entsteht und gleichzeitig durch die Vergußmasse, die um die Hülse sowie die Litzen und die Kontaktstellen an einem Trennelement angeordnet ist, ein Eindiffundieren von im Kabel befindlicher Feuchtigkeit oder anderen Emissionsstoffen verhindert wird. Dadurch entsteht eine hermetische Abdichtung des Kabels zu dem technischen Gerät, die feuchtigkeits- und auch gasdicht ist. Da die Abdichtung ausschließlich zwischen dem Kabelmantel und dem offenen Kabelende erfolgt, wird vorteilhafterweise eine Kabelabdichtung mit nur sehr geringem Platzbedarf erreicht, wozu auch nur eine kleine Anschlußbohrung zum technischen Gerät erforderlich ist. Dies ist insbesondere vorteilhaft, wenn bei kleinen technischen Geräten eine Vielzahl von abgedichteten Kabeldurchführungen notwendig sind.

Die Erfindung hat weiterhin den Vorteil, daß keine Vergußmasse mit dem Gerätegehäuse in Verbindung kommt, so daß derartige Kabelanschlußeinheiten bei Kabelschäden bei entsprechender Hülsenausbildung (Gewinde) austauschbar sind, ohne daß dabei Arbeiten am technischen Gerät notwendig werden. Derartige abgedichtete Kabelanschlußeinheiten können durch die Verwendung der abgedichteten Hülse vollständig vorgefertigt werden, so daß keine besonderen abdichtenden Funktionsteile oder Abdichtarbeiten an den Gehäusen notwendig sind. Da eine derartige Hülse in das Gehäuse der technischen Geräte sowohl einschraub, einschweiß- und einklebbar oder einpreßbar ist, sind diese abgedichteten Kabelanschlußeinheiten für beliebige technische Geräte einsetzbar, insbesondere auch bei sehr kleinen Gehäuseteilen.

Die Erfindung hat zusätzlich den Vorteil, daß durch die Verwendung eines Spannrings zur Auflage des Kabelschirms auf die Hülse auf gleiche Weise auch abgeschirmte Kabel hermetisch abgedichtet werden können, ohne daß dies einen zusätzlichen Aufwand erfordern würde.

Gleichzeitig kann eine Anschlußleiterplatte mit vergossen werden, wodurch vorteilhafterweise zusätzlicher Platz eingespart wird und eine interne Verdrahtung zwischen den Kabelenden und den Anschlußleiterplatten im Gehäuseteil entbehrlich ist.

Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispiels, das in der Zeichnung dargestellt ist, näher erläutert. Es zeigen:
1: eine Explosionsdarstellung einer Kabelanschlußeinheit zur Verdrahtung mit Anschlußdrähten;
2: eine fertig montierte Kabelanschlußeinheit mit verlöteten Anschlußdrähten;
3: eine Explosionsdarstellung einer Kabelanschlußeinheit mit einer Anschlußleiterplatte;
4: eine montierte Kabelanschlußeinheit mit vergossener Anschlußleiterplatte, und
5: eine in einer Wägezelle montierte Kabelanschlußeinheit mit Anschlußleiterplatte.
In 1 der Zeichnung ist eine Kabelanschlußeinheit für technische Geräte in Explosionsdarstellung gezeigt, die aus einem Kabel 1, einer Metallhülse 2, einem Dichtring 5, einem Spannring 17, einer Verschaltplatine 10 und Anschlußdrähten 9 besteht. Wie es aus der 2 der Kabelanschlußeinheit ersichtlich ist, sind oben genannte Bauteile montiert und die Metallhülse 2 sowie die Verschaltplatine 10 und die Lötpunkte der Anschlußdrähte 9 sind diffusionsdicht mit einer Dichtungsmasse vergossen.
Zur Herstellung der Kabelanschlußeinheit wird zunächst eine Metallhülse 2 auf das Anschlußkabel 1 aufgeschoben. Die Metallhülse ist zylinderförmig ausgebildet und besitzt an einem Ende einen radial nach außen kragenden ringförmigen Bund 4, der nach der Montage auf dem Gerätegehäuse aufliegt. Auf der Manteloberfläche der Hülse 2 sind axial beabstandet zwei ringförmig umlaufende Rippen 3 eingedreht, die zur Haftungsverbesserung der Vergußmasse bei Temperaturschwankungen dienen. Der Innendurchmesser der Hülse 2 ist vorzugsweise 2 mm größer als der Außendurchmesser des Kabelmantels und ist auf die Dicke des Dichtrings 5 abgestimmt.
Nach der Metallhülse 2 wird der Dichtring 5 auf den Kabelmantel aufgeschoben. Der Dichtring 5 besteht aus einem abdichtenden Elastomer oder aus Gummi und ist vorzugsweise als sogenannter O-Ring ausgebildet. Dieser wird unter leichter Spannung auf dem Kabelmantel angeordnet und bildet mit der Innenfläche der Metallhülse 2 eine formschlüssige dichte Verbindung. Anschließend wird eine vorgesehene Länge des Kabelmantels entfernt und eine vorhandene Abschirmung 6 zurück über die Manteloberfläche der Hülse 2 gelegt und der Spannring 17 wird auf der Abschirmung 6 festgeklemmt. Hierdurch wird der elektrische Kontakt der Abschirmung 6 mit der Hülse 2 sowie eine Zugentlastung sichergestellt. Im Anschluß daran wird das Anschlußkabel 1 abgelängt und die Kabellitzen 8 abisoliert. Die Kabellitzen 8 werden nun mit den Kontaktstellen der Verschaltplatine 10 verschaltet und die Anschlußdrähte 9 auf die gegenüberliegende Seite der Verschaltplatine 10 gelötet. Dabei stellt die Verschaltplatine 10 mit den Kontaktstellen ein Trennelement dar.
Die endgültige Lage der Hülse 2 in Bezug auf das Kabel 1 sowie des Dichtrings 5, des Spannrings 17 und der Verschaltplatine 10 ist im einzelnen aus 2 der Zeichnung ersichtlich, die die werksseitig hergestellte Kabelanschlußeinheit darstellt. In der dargestellten Lage deckt die Hülse 2 den O-Ring 5 vollständig ab, der bereits jetzt eine feuchtigkeitsdichte Abdichtung zwischen dem Kabelmantel und der Metallhülse 2 bewirkt. Danach wird die Metallhülse 2 im Bereich des offenen Kabelteils sowie der Verschaltplatine 10 und die Lötpunkte der Anschlußdrähte 9 vollständig mit einer Dichtungsmasse 14 vorzugsweise mit einer Epoxydharzmasse vergossen, so daß nach dem Aushärten eine abgedichtete Kabelanschlußeinheit entsteht, die in eine Bohrung eines Aufnehmergehäuses oder eines anderen technischen Gerätes einsetzbar ist. Durch die Anordnung und das Ummanteln der Verschaltplatine 10 mit Vergußmasse wird erzielt, daß auch langfristig keine Feuchtigkeit und dergleichen durch die Litzenzwischenräume in das Aufnehmergehäuse gelangen kann.
In 3 und 4 der Zeichnung ist eine weitere Kabelanschlußeinheit dargestellt, in der eine Anschlußleiterplatte 12 mit Abgleichelementen vorgesehen ist, die vorzugsweise bei Wägezellen und Kraftaufnehmern eingesetzt wird. Diese unterscheidet sich von der Ausführung nach 1 im wesentlichen dadurch, daß anstelle der Verschaltplatine 10 die Litzen 8 an die Anschlußleiterplatte 12 als Trennelement angelötet werden. Danach wird die Hülse 2 einschließlich des Endbereichs der Anschlußleiterplatte 12 mit den Kontaktstellen der Litzen 8 mit Dichtungsmasse vergossen, so daß nicht nur eine dichte Einheit entsteht, sondern die Leiterplatte 12 auch gleichzeitig platzsparend oberhalb der Metallhülse 2 fixiert ist. Die Leiterplatte 12 kann dabei auch an ihrer Einsteckseite bereits Steckkontakte aufweisen, so daß eine interne Verdrahtung im Aufnehmergehäuse entfällt.
Die Kabelanschlußeinheit nach 1 bis 4 wird vorzugsweise mittels des Ringbundes in die Gerätegehäuse eingeklebt, eingepreßt oder eingeschweißt. Eine derartige bereits montierte Kabelanschlußeinheit ist in 5 der Zeichnung dargestellt, die in einer Wägezelle 13 eingebaut ist. Bei der Wägezelle 13 handelt es sich um eine Doppelbiegebalkenausführung, die auf einer Stirnseite 15 eine Anschlußbohrung 16 aufweist. In diese Anschlußbohrung 16 von vorzugsweise 6 bis 10 mm Durchmesser ist die Kabelanschlußeinheit mit integrierter Anschlußleiterplatte 12 eingepreßt und bildet mit dem Aufnehmergehäuse eine gasdicht hermetisch abgeschlossene Einheit. Bei einem Edelstahlgehäuse und einer Metallhülse 2 aus Edelstahl bietet sich aber auch ein dauerhaftes Schweißverfahren zur Verbindung mit dem Aufnehmergehäuse an. Die Metallhülse 2 kann aber auch mit einem Gewinde versehen sein und ist dann über eine Gewindebohrung mit dem Gerätegehäuse abdichtend verbindbar.

Claims

Kabelanschlußeinheit für technische Geräte, insbesondere für Wägezellen (13) und Kraftaufnehmer, die ein Anschlußkabel (1) enthält, das von einem Dichtring (5) umgeben ist und die in einem Anschlußelement abgedichtet eingeklemmt sind, wobei das Anschlußelement in ein Gerätegehäuse (16) abgedichtet einsetzbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die abisolierten Litzen des Kabelendes mittels Kontaktstellen mit einem Trennelement (10, 12) verbunden sind, wobei zumindest ein Teilbereich des Anschlußelementes sowie die abisolierten Litzen (8) und die Kontaktstellen am Trennelement (10, 12) vollständig mit einer Vergußmasse (14) umschlossen sind.
Kabelanschlußeinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Anschlußelement als zylinderförmige Hülse (2) ausgebildet ist und aus einem hochfesten Kunststoff oder aus Metall besteht und an einer Seite einen ringförmigen Bund (4) aufweist, der zur Anlage an einem Gerätegehäuse (16) vorgesehen ist.
Kabelanschlußeinheit nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse (2) eine Länge aufweist, die mindestens den Teil des Kabelmantels mit dem Dichtring (5) abdeckt.
Kabelanschlußeinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse (2) auf ihrer Manteloberfläche Bereiche mit ringförmiger Rippenstruktur (3) aufweist, die zur Haftungsverbesserung der Dichtmasse (14) dienen.
Kabelanschlußeinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Kabelmantel und der Innenfläche der Hülse (2) ein Dichtring (5) aus einem elastomeren Dichtmaterial formschlüssig eingeklemmt ist.
Kabelanschlußeinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Kabel (1) eine Abschirmung (6) enthält, die auf einem Endbereich der Manteloberfläche der Hülse (2) umgeschlagen ist und von einem metallischen Spannring (17) fixiert ist, der die elektrische Verbindung zu der Metallhülse (2) herstellt.
Kabelanschlußeinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Trennelement als Leiterplatte (10) ausgebildet ist und die Litzen (8) mit der Leiterplatte verschaltet sind und die gegenüberliegende Oberfläche der Leiterplatte (10) mit Anschlußdrähten (9) verschaltet ist und wobei die Hülse (2), die Litzen (8), die Leiterplatte (10) sowie die Kontaktstellen der Anschlußdrähte (9) auf der Leiterplatte (10) vollständig mit der Vergußmasse (14) umschlossen sind.
Kabelanschlußeinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Trennelement als Endbereich einer Anschlußleiterplatte (12) ausgebildet ist, wobei die Anschlußleiterplatte (12) Abgleichelemente sowie Kontaktstellen zur elektrischen Kontaktierung mit dem Aufnehmer umfaßt und wobei die Hülse (2), die Litzen (8) sowie der Endbereich der Anschlußleiterplatte, an dem die Kontaktstellen mit den Litzen (8) angeordnet sind, vollständig mit der Vergußmasse (14) umschlossen sind.
Kabelanschlußeinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse (2) mittels des ringförmigen Bundes (4) in eine Gerätegehäusebohrung (16) einpreßbar, einklebbar oder einschweißbar ist.
Kabelanschlußeinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse (2) ein Außengewinde aufweist, das in eine Gewindebohrung (16) eines Gerätegehäuses (13) abdichtend einschraubbar ist.