Die Erfindung geht aus von einer Buskontaktiervorrichtung für ein modulares
Baugruppensystem, insbesondere eine modulare Steuerung, bei der die einzelnen
Baugruppen jeweils an einer Tragschiene angebracht und über einen Busstecker
an ein Bussystem anschließbar sind (Oberbegriff des Patentanspruchs 1).
Buskontaktiervorrichtungen der eingangs genannten Art sind in der Steue
rungs- und Automatisierungstechnik bekannt. Wegen der Flexibilität bei Funktion,
Montage und Erweiterung ist die Modultechnik vorteilhaft und hat sich vor allem
im Bereich der speicherprogrammierbaren Steuerungen durchgesetzt. Während
früher zur elektrischen Verbindung benachbarter Baugruppen Flachbandkabel
eingesetzt wurden, werden bei modernen Bussystemen überwiegend
Busleiterplatten eingesetzt.
So beschreibt die EP 0 236 711 A2 ein Automatisierungsgerät, welches aus auf
eine Tragschiene aufschnappbaren Baugruppen besteht, die über Steuerleitungen
miteinander verbunden sind. Zwar sind hierbei die Steuerleitungen der
Funktionsbaugruppen steckbar ausgeführt, jedoch wird die Verbindungen der
Steuerleitungen oder des Bussystems über Flachbandkabel erreicht.
Eine bequeme Anschlußmöglichkeit in Form von Steckanschlüssen für die
externe Verdrahtung einer kastenförmigen elektronischen Flachbaugruppe mit
frontseitiger Abdeckung und frontseitig betätigbaren Anschlüssen für
Anschlußleitungen, ist aus der DE 32 43 132 C2 bekannt.
Im einzelnen laufen die Anschlußleitungseinführungsöffnungen der Anschlüsse in
einem zur Frontseite hin offenen Längskanal aus, wobei der Längskanal an der
Frontseite der Flachbaugruppe angeordnet ist und die Abdeckung als Beschrif
tungsplatte ausgebildet ist, die den Längskanal und die Schraubanschlüsse
abdeckt und wobei die Anschlüsse als Steckeinheit mit einer in der
Flachbaugruppe vorgesehenen Leiterplatte kontaktierbar sind. Um auch eine
genaue und sichere Steckverbindung ohne erheblichen Aufwand zu
gewährleisten, ist in Weiterentwicklung bei der Flachbaugruppe gemäß der
DE 34 18 844 C2 eine der Steckeinheit angepaßte Steckerleiste mit der
Leiterplatte elektrisch und mechanisch verbunden und mit einem Schwenkgelenk
versehen, dessen Gegenlager an der Steckerleiste angebracht ist.
In Weiterentwicklung dieses Buskontaktiersystems ist aus der DE 36 03 750 C2
bzw. der DE 36 33 785 A2 ein Automatisierungsgerät bekannt, welches aus auf
eine Tragschiene aufschnappbaren Baugruppenträgern, die über Steuerleitungen
miteinander verbindbar sind, wobei Baugruppen an den Baugruppenträgern
angebracht werden, sowie Anschlußmitteln für externe Verdrahtung der
Baugruppen besteht. Um bei einfachem und sicherem Aufbau das
Automatisierungsgerät auch mit einer geringen Anzahl von Ein- und
Ausgabebaugruppen bestücken zu können, ohne hierbei einen erheblichen
Aufwand treiben zu müssen, ist im einzelnen vorgesehen, daß die
Baugruppenträger einzeln als modulare Baugruppenträger ausgebildet sind, die
eine entsprechende Anpassungsschaltung, die als Schnittstelleneinheit zwischen
den Baugruppen und den Steuerleitungen ausgebildet ist, aufweisen, und daß die
Baugruppenträger über Steckverbindungen mit benachbarten Baugruppenträgern
elektrisch verbindbar sind.
Um auch bei Bewegungen der einzelnen Baugruppen untereinander eine sichere
Verbindung der Baugruppen untereinander zu gewährleisten, weist der
Baugruppenträger jeweils einen Stecker und eine Buchse auf, wobei der Stecker
starr und die Buchse über eine flexible Leitung mit der in dem Baugruppenträger
gehaltenen Anpaßschaltung verbunden ist. Hierdurch ist eine Bewegung der
einzelnen Baugruppen gegeneinander zulässig, ohne die Steckverbindung
nachteilig zu beeinflussen.
Um Beschädigungen der an der flexiblen Leitung angeschlossenen Buchse zu
vermeiden, ist die Buchse in einer Tasche des Baugruppenträgers vor der
Verbindung gehalten. Eine sogenannte stehende Verdrahtung, d. h. ein Abnehmen
bzw. Auswechseln des Baugruppenträgers, ohne die externe Verdrahtung lösen
zu müssen, ist möglich, da dem Baugruppenträger ein gesonderter Anschlußblock
für die externe Verdrahtung zugeordnet ist, der Steckanschlüsse für die
Baugruppe aufweist. In dem Baugruppenträger selbst sind Steckanschlüsse für die
interne Verdrahtung der Baugruppen untereinander vorgesehen, wobei beide
Steckanschlußgruppen beim Einsetzen der Baugruppen wirksam werden.
Um ein sicheres Verbinden der Baugruppen mit dem Baugruppenträger und dem
Anschlußblock zu ermöglichen, sind an dem Baugruppenträger Schwenkmittel für
das Einschwenken der Baugruppen vorgesehen. Um auch hier eine Bewegung der
über Steckverbindung miteinander verbundenen Teile gegeneinander bei
extremen Erschütterungen zu vermeiden und damit gegebenenfalls
Kontaktversager auszuschließen, bestehen die Schwenkmittel aus einem beim
Einschwenken sich in einer Einschubnut im Baugruppenträger verspannenden
Exzenterzapfen. Schließlich wird eine seitliche Verschiebung der
Baugruppenträger auf der Tragschiene in Längsrichtung derselben verhindert,
jedoch ein Auswechseln der Baugruppenträger auch zwischen zwei benachharten
Baugruppenträgern ermöglicht, indem die Baugruppenträger beim
Aufschnappvorgang untereinander in Tragschienenlängsrichtung wirksam
werdende Verhakungsmittel aufweisen.
Um den Anschlußblock für die externe Verdrahtung weiter zu vereinfachen, ist
gemäß der DE 36 33 785 C2 vorgesehen, daß der Anschlußblock
Halterungsrahmen für die mit Anschlußdrähten versehenen Buchsenanschlüsse
aufweist und der oder die Halterungsrahmen im Anschlußblock zum Einschieben
der im Halterungsrahmen verrastbaren Buchsenanschlüsse schwenkbar gelagert
ist.
Hierdurch kann der Anschlußblock mit Crimp-snap-in-Verbindungen zwischen
den Anschlußdrähten und den Buchsenanschlüssen ausgestattet werden, so daß
interne Verbindungen und Schraubanschlüsse entfallen können. Es ist auch
möglich, nur die im Einzelfall erforderliche Anzahl von Buchsenanschlüssen in
die Halterungsrahmen einzuführen. Um keinen zusätzlichen Raum beim
Baugruppenträger bzw. bei dem Anschlußblock verschenken zu müssen, sind die
Halterungsrahmen quer zur Einsteckrichtung der Buchsenanschlüsse in die
Schwenklage verschiebbar. Um sicherzustellen, daß die Buchsenanschlüsse mit
dem Halterungsrahmen beim Einsetzen der Baugruppe sich in der richtigen Lage
befinden, sind die Halterungsrahmen in der Betriebsstellung mit dem
Anschlußblock verrastet.
Neben dieser flexiblen Verdrahtung sind auch Buskontaktiervorrichtungen mit
starrer Steckverbindung für Baugruppen bekannt. So ist ein erweiterbares System
in Modulbauweise für gedruckte Schaltkreise beim Gegenstand der
US-PS 4,401,351 beschrieben. Ein Modul besteht dabei aus einem Gehäuse, in
dem sich Funktionsleiterplatten befinden, die auf einer Hauptkarte in dafür
vorgesehene Steckerleisten senkrecht aufsteckbar sind. Die Hauptkarte wirkt
dabei als Busleiterplatte, welche im Bereich der Gehäusewandung an zwei
gegenüberliegenden Seiten angeordnete Kontaktflächen aufweist. Ein Durchbruch
in der Gehäusewandung eines ersten Moduls ermöglicht das Aufstecken eines
Kupplungssteckers, mit dem auf gleiche Weise eine elektrische und mechanische
Verbindung mit einem zweiten Modul vorgenommen werden kann. Der
Kupplungsstecker dient dabei lediglich als Durchgangsverbinder von einer
Busleiterplatte zur benachbarten Busleiterplatte.
Eine weitere Ausführungsform einer starren Steckverbindung ist beim
Gegenstand der EP 0 364 618 A1 beschrieben. Dabei weisen Sender bzw.
Empfänger bzw. Ein-/Ausgangsmodule auf Träger festsetzbare und anreihbare
Bodenteile und über eine Steckverbindung damit elektrisch verbindbare Oberteile
auf, wobei die Bodenteile elektrisch untereinander verbunden sind. An den
Bodenteilen sind auf den Anreihseiten für eine Kontaktverbindung mit
benachbarten Bodenteilen vorstehende Kontaktsätze für die Stromversorgung der
Module und für einen Datentransfer vorgesehen. Die Kontaktsätze sind elektrisch
mit dem Steckverbindungselement zum Anschließen des Oberteiles der Module
verbunden und bestehen aus die Bodenteile von Anreihseite zu Anreihseite
durchquerende Kontaktfedersätze. Die Module werden über an ihrem Gehäuse
befindliche Führungsstücke, die eine Zentrierung der zu kontaktierenden
Kontaktfederreihen bewirken sollen, zusammengeschoben.
Auch Datenschienenverbinder beruhen auf dem Prinzip einer starren
Steckverbindung. Datenschienen bestehen im wesentlichen aus einer elektrisch
isolierenden Grundplatte, die eine Anzahl von metallischen Leiterbahnen tragen,
wobei die Datenschienenverbinder federnd gelagerte Druckkontaktstifte in
Kontaktsätzen zur Kontaktierung der Leiterbahnen mit Verbindungsleitungen
enthalten, die zu einem zweiten Datenschienenverbinder führen, der auf eine
andere Datenschiene aufschnappbar ist. In Verteilerkästen oder Schränken
können mehrere Datenschienen über oder horizontal nebeneinander angeordnet
sein. Beispielsweise ist beim Gegenstand der G 94 05 377.4 ein
Datenschienenverbinder für in eine metallische Hutschiene eingeklebte
Datenschienen beschrieben, wobei auf die Hutschienen der
Datenschienenverbinder aufschnappbar ist. Um für meistens horizontal, jedenfalls
in einer Linie nebeneinander angeordnete Datenschienen einen einfach zu
handhabenden Datenschienenverbinder anzugeben, enthält der
Datenschienenverbinder innerhalb seines Kunststoffgehäuses zwei elektrisch
miteinander verbundene Druckkontaktsätze und ist an der Verbindungsstelle
zweier in einer Hutprofilschiene befindlichen Datenschienen, auf die
Hutprofilschiene aufschnappbar, wobei eine elektrische Verbindung zwischen den
jeweiligen Leiterbahnen der beiden Datenschienen hergestellt wird.
Schließlich sind aus der DE 195 24 123 C1 ein Stecker und eine Tragschiene be
kannt, wobei der Stecker eine Mehrzahl von Kontaktstiften aufweist, die von der
Unterseite des Steckers rechtwinklig nach unten hin abstehen und in Zahl und
Anordnung den Anschluß- und/oder Versorgungsleitern in der Tragschiene
entsprechen. Die Tragschiene weist wenigstens einen eine Mehrzahl von
Anschluß- und/oder Versorgungsleitern aufweisenden Grundkörper aus
isolierendem Material auf, der in die Tragschiene einlegbar ist, wobei der
Grundkörper eine Mehrzahl von etwa in Tragschienenlängsrichtung verlaufenden,
schlitzartig ausgebildeten Öffnungen aufweist, die im wesentlichen über die
gesamte Länge des Grundkörpers von außen frei für die als Kontaktstifte
ausgebildete Kontaktelemente zugänglich sind. Weiterhin ist eine Aufnahme zum
Einsetzen auf einen Flansch der Tragschiene vorgesehen, so daß der Stecker über
die Aufnahme als Schwenkpunkt auf die Tragschiene aufschwenkbar ist.
Beim Aufschwenken des Steckers auf die Tragschiene kann es allerdings zu
Schwierigkeiten kommen, wenn die Enden der Kontaktstifte nicht in die
Einführöffnungen eingeschwenkt werden, sondern beim Schwenken
beispielsweise - gegen den oberen Rand der Öffnungen, in denen die Leiter
angeordnet sind, schlagen. Dies kann nicht nur zu einer Beschädigung und einem
Abbiegen der Kontaktstifte führen, sondern auch zu einer Deformation der
Trennwände im Grundkörper der Tragschiene. Um beim Aufschwenken des
Steckers auf die Tragschiene etwaige Beschädigungen zu vermeiden, sind beim
Stecker die Enden der Kontaktelemente und die Anschluß- und/oder
Versorgungsleiter in dem Grundkörper an die Schwenkrichtung des Steckers
angepaßt schräg ausgerichtet. Durch die vorgenannte schräge Anordnung bzw.
Ausrichtung der Enden der Kontaktelemente und/oder der Anschluß- und/oder
Versorgungsleiter wird gewährleistet, daß sich keinerlei Probleme beim
Aufschwenken des Steckers auf die Tragschiene ergeben. Es muß also nicht
befürchtet werden, daß ein Kontaktstift an einer unnachgiebigen oder starren
Stelle anschlägt, ggf. sich verbiegt oder aber die Aufschwenkbewegung
behindert.
Wie die vorstehende Würdigung des Standes der Technik aufzeigt, ist eine
Vielzahl unterschiedlich ausgestalteter Buskontaktiervorrichtungen bekannt, teils
in Sonderausführung teils zu handelsüblichen Norm-Tragschienen passend.
Insbesondere bei modernen Bussystemen mit einer starren Steckverbindung muß
bereits bei der Konzeption der zukünftig geplante Ausbau des Systems
berücksichtigt werden. Dadurch ist diese Art von Buskontaktierung teuer und ein
starres System und deshalb für ein modulares Baugruppensystem wenig geeignet,
da insbesondere im Bereich der Steuerungs- und Automatisierungssysteme
besonderer Wert auf Flexibilität und Wirtschaftlichkeit gelegt wird. Obwohl
verschiedentlich auch auf das Vorsehen von Lösungen für schwenkbare
Steckverbinder hingewiesen wird, ist dem Stand der Technik keine Anregung zu
entnehmen, wie die Aufgabe der Flexibilität und Wirtschaftlichkeit im Hinblick
auf zukünftigen Systemausbau technisch realisiert werden kann.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Buskontaktiervorrichtung
für ein modulares Baugruppensystem zu schaffen, die ein reibungsloses
Aufschwenken der Baugruppe mit Busstecker auf die Tragschiene und dabei eine
störungsfreie Kontaktierung von benachbarten Baugruppen und der in den
Baugruppen befindlichen Funktionsleiterplatten gewährleistet.
Diese Aufgabe wird, ausgehend von einer Buskontaktiervorrichtung mit den
Merkmalen im Oberbegriff des Patentanspruchs 1, dadurch gelöst, daß die
Buskontaktiervorrichtung als selbstaufbauendes Bussystem ausgestaltet ist, indem
Busplatinen mit im Feldraster angeordneten, auf der Leiterplatte stehenden
Busanschlußkontakten und mit zumindest einer Leiterbahn und diese umgreifende
Isolierkörper in der Tragschiene angeordnet sowie auf der Gehäuse-Rückseite der
Baugruppen zum Busanschlußkontakt passende Gegenstecker vorgesehen sind,
welche den Isolierkörper durchgreifen und zumindest an der Busplati
nen-Schnittstelle als Busplatinenverdrahtung dienen.
Ein sogenannter selbstaufbauender Bus ist an sich aus der EP 0 527 247 A1
bekannt, bei dem die Busmodule derart an den Baugruppen angeordnet sind, daß
beim Zusammenbau der Baugruppen benachbarte Baugruppen zwangsweise
elektrisch leitend miteinander verbunden werden. Hierzu besteht jedes Busmodul
aus einem Baugruppen-Modulteil und einem Verbindungs-Modulteil, wobei das
Baugruppen-Modulbauteil einer der Baugruppen fest zugeordnet ist und das
Verbindungs-Modulteil einer der Baugruppen entfernbar zugeordnet ist. Die
Busverbindung wird dadurch aufgebaut, daß abwechselnd je ein
Baugruppen-Modulteil und ein Verbindungs-Modulteil elektrisch und mechanisch
miteinander verbunden sind. Dadurch sind zentral gelegene Baugruppen und
Verbindungs-Modulteile ohne Demontage der gesamten Anlage austauschbar und
die Teile beliebig zusammenbaubar, wenn dabei das Baugruppen-Modulteil und
das Verbindungs-Modulteil mechanisch und elektrisch symmetrisch aufgebaut
(U-förmig ausgestaltet) sind.
Die erfindungsgemäße Buskontaktiervorrichtung weist demgegenüber den Vorteil
auf, daß auch eine sichere und störungsfreie Kontaktierung des modularen
Baugruppensystems in durch Schmutz und Feuchtigkeit strapazierter
Industrieumgebung, insbesondere im Bereich der Steuerungs- und
Automatisierungssysteme, gegeben ist. Weiterhin ist von Vorteil, daß - durch das
Vorsehen mindestens einer Leiterbahn auf der Busplatine - die Anzahl der
aneinanderreihbaren Baugruppen nicht von der gegen Spannungsabfall
empfindlichsten Leitung bestimmt wird und daß auch Leerfelder auftreten
können. Dadurch, daß die gesamte Breite der Tragschiene für die physikalische
Ausgestaltung der elektrischen Verbindung zur Verfügung steht, können
entsprechende große Kontaktflächen und damit geringe Übergangswiderstände
sowie auch ein hohe elektrische Strombelastbarkeit realisiert werden. Schließlich
ist von Vorteil, daß auf überraschend einfache Art und Weise eine einfache und
schnelle Montage und Erweiterung des Systems ermöglicht wird, die ko
stengünstig und flexibel ist und ohne daß die Montagearbeit spezielle
Handfertigkeiten oder Vorkenntnisse oder Werkzeuge zur Sicherung der
aufgeschwenkten Baugruppen - wie bei der EP 0 527 247 A1 - erfordert.
Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung gemäß Patentanspruch 2 ist
auf der Gehäuse-Rückseite der Baugruppe eine Halterung angeordnet, welche die
Baugruppe an der Tragschiene schwenkbar lagert und dabei zwei nebeneinander
liegende Isolierkörper an der Stoßstelle umgreift und daß der Isolierkörper
hierfür Führungsmittel aufweist.
Diese Ausgestaltung weist den Vorteil auf, daß Baugruppe und Busplatine eine
formschlüssige Einheit bilden, so daß auch extreme Erschütterungen keine
Auswirkungen- auf die Kontaktierung haben. Zudem muß kein zusätzlicher Raum
für einen Datenschienenverbinder vorgesehen werden, so daß ein kompakter
Aufbau bei gleichzeitiger Herstellung der elektrischen und mechanischen
Verbindung gewährleistet ist; interne kurze Verbindungen sind möglich und
aufwendige Schraubklemmen oder Flachbandkabel mit Buchsen-/Steckerleisten
können entfallen. Die Führungsmittel erlauben eine leichte Durchführung der
Handgriffe bei der Montage, zudem sind die Schwenkflächen zueinander aus
Kunststoffe so daß scharikantige Übergangsstellen zwischen Metall
(Tragschiene) und Kunststoff (Gehäuse der Baugruppen) sowie tiefe
Schleifspuren bei häufiger Schwenkbewegung vermieden werden. Weiterhin ist
von Vorteil, daß auch eine Nachrüstung mit der Busplatine erfolgen kann, da der
Isolierkörper hinsichtlich dessen Abmessungen, Befestigungs- und
Anschlußmöglichkeit variiert werden kann, so daß der zusätzliche
Kostenaufwand gering ist.
In Weiterbildung der Erfindung nach Patentanspruch 3 sind die Führungsmittel
paarweise derart zueinander angeordnet, daß diese mittig zwei
Einführungsschlitze für die einzelne Baugruppe beim Anbringen an der
Tragschiene ausbilden.
Diese Weiterbildung weist den Vorteil auf, daß durch die Zwangsführung beim
Aneinanderreihen der Baugruppen nochmals die Isolierkörper miteinander
verkettet werden, die Montagearbeit hierbei vereinfacht wird (lediglich Aufsetzen
der Baugruppe auf die Tragschiene) und gleichzeitig ein sicherer Sitz und eine
einwandfreie Positionierung gewährleistet ist.
Alternativ ist gemäß Patentanspruch 4 als Führungsmittel ein in der Mitte des
Isolierkörpers parallel zur Seitenwand der Baugruppe verlaufender Steg
angeordnet, welcher in ein Inneneck der Seitenwand eingreift.
Hierdurch wird zusätzlich eine besonders gut sichtbare Markierung der richtigen
Position erzielt. Weiterhin ist von Vorteil, daß beim Einschwenken der
Baugruppe die parallele Führung noch weiter verbessert, indem zuerst die
Führung durch den Steg und dann noch zusätzlich durch die Einführungsschlitze
(oder ähnliche Ausnehmungen) bewirkt wird; zudem wird die Biegefestigkeit des
Isolierkörpers erhöht.
Weiterhin ist gemäß Patentanspruch 5 vorgesehen, daß die Tragschiene als
Hutschiene ausgestaltet ist, in welche die Busplatine einlegbar und mittels der
Isolierkörper befestigbar ist.
Eine solche Ausgestaltung weist den Vorteil auf, daß bei der Dimensionierung
der Leiterplatte, diese lediglich mit einer der Hutschiene entsprechenden Breite
ausgeführt werden muß und daß die Busplatine in der Hutschiene über die
Isolierkörper schwimmend gelagert ist.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung gemäß Patentanspruch 6, besteht der
Isolierkörper aus einer Grundplatte und einem Sockel mit im Feldraster
angeordneten Durchbrüchen und die Grundplatte weist Rastmittel zur Verrastung
mit dem Sockel und dieser Rastmittel zur Verrastung mit der Tragschiene auf.
Diese Ausgestaltung weist den Vorteil auf, daß für das Zusammenfügen von
Busplatine und Isolierkörper sowie deren Einsetzen in der Tragschiene kein
spezielles Werkzeug erforderlich ist.
Gemäß Patentanspruch 7 sind in Weiterbildung der Erfindung, die Durchbrüche
jeweils seitlich und sich gegenüberliegend am Sockel derart angeordnet, daß
beim Aneinanderfügen der Isolierkörper die Durchbrüche sich zum Feldraster der
Busanschlußkontakte ergänzen.
Hierdurch wird bei der Montage der Baugruppe der Isolierkörper und damit die
Busplatine sowohl durch die Passung in der Tragschiene als auch durch die zum
Feldraster der Busanschlußkontakte korrespondierenden Durchbrüche in der
Position zuverlässig festgehalten.
In Weiterbildung der Erfindung nach Patentanspruch 8, besteht der
Busanschlußkontakt aus Anschlußstiften, welche einen Befestigungsabschnitt in
Form einer Hülse, die sich am Sockel abstützt und in welche ein Vorsprung
freigeschnitten ist, und einen sich daran anschließenden Anschlußabschnitt für
den Gegenstecker aufweisen.
Durch die Ausgestaltung des Befestigungsabschnitts in Form einer Hülse wird das
Einsetzen der Busanschlußkontakte mit einem Bestückungsautomat erleichtert
und gleichzeitig durch den Vorsprung auch eine Fixierung in der Endposition
erreiche so daß diese weitgehend unverlierbar eingesetzt sind und ein
entsprechendes Handling in der Fertigung ermöglichen.
Weiterhin ist gemäß Patentanspruch 9 vorgesehen, daß der Anschlußabschnitt
aus zwei Kontaktfedern besteht, deren Kontaktschenkel parallel zueinander
angeordnet sind und deren Ende jeweils gekröpft ist und/oder eine einander
zugewandte Ausprägung aufweisen.
Dadurch, daß beim Aufschwenken der Baugruppe auf die Tragschiene die Enden
der Kontaktstifte zwischen den federelastischen Kontaktschenkeln geführt
werden, wird eine Beschädigung bzw. Abbiegen der Kontaktstifte vermieden,
andererseits wird im Betrieb der Baugruppe eine sichere Kontaktierung
gewährleistet.
In Weiterbildung der Erfindung nach Patentanspruch 10, weisen die
Anschlußstifte einen aus dem Befestigungsabschnitt herausgebogenen und sich
zur Spitze verjüngenden Einführungsabschnitt für das Einsetzen in die Leiterplatte
auf.
Dadurch, daß der Busanschlußkontakt aus einer Vielzahl von Anschlußstiften
besteht, kann auf einfache Art und Weise bei der Positionierung und
Dimensionierung jedes einzelnen Anschlußstiftes, der Schwenkradius der
Kontakte des Gegensteckers berücksichtigt werden.
Gemäß Patentanspruch 11 sind paarweise die Anschlußstifte über einen aus dem
Befestigungsabschnitt herausgebogenen Kontaktbügel miteinander verbunden.
Diese Ausführungsform weist den Vorteil auf, daß durch Dimensionierung der
Kontaktbügel der Übergangswiderstand verkleinert werden kann, so daß auch 32
Baugruppen nacheinander an einer Hutschiene angeordnet werden können.
Gemäß Patentanspruch 12 ist vorgesehen, daß das Leiterbahnmuster der
Zweilagen-Leiterplatte ohne Durchkontaktierungen parallel zueinander
verlaufende Leiterbahnen aufweist und daß im Feldraster liegende Bohrungen die
Leiterbahnen unterbrechen.
In weiterer Ausgestaltung hierzu sind, gemäß Patentanspruch 13, je Leiterbahn
drei im Feldraster zueinander liegende Bohrungen vorgesehen und daß nur bei
der in der Mitte der Leiterplatte liegenden Leiterbahn mindestens ein
Leiterbahnabschnitt zwischen den beiden äußeren Bohrungen angeordnet ist,
wobei auf der gegenüberliegenden Seite der Leiterplatte keine Leiterbahn
verläuft.
Bei einer weiteren Ausführungsform der Leiterplatte gemäß Patentanspruch 14,
weist die Leiterplatte eine einzige Spalte von im Feldraster liegende Bohrungen
auf und daß beim Grundmodul der Leiterplatte eine einzige zwischen zwei
Bohrungen verlaufende Leiterbahn sowie bei den Erweiterungsmodulen der
Leiterplatte mit mehreren Spalten von im Feldraster liegenden Bohrungen
entweder eine einzige zwischen zwei Bohrungen verlaufende Leiterbahn oder
mehrere parallel zueinander verlaufende Leiterbahnen vorgesehen sind.
Diese Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Busplatine weisen den Vorteil
auf, daß das Verfahren der Schwall- oder Reflowlötung für die Herstellung der
Leiterplatte benutzt werden kann, so daß die Fertigungskosten hierfür gering sind.
Zudem ist von Vorteil, daß durch entsprechende Dimensionierung der
Kontaktflächen und Breite der Leiterbahnen die Übergangswiderstände bzw.
Leitungswiderstände entsprechend gewählt werden können.
Weiterhin ist gemäß Patentanspruch 15 vorgesehen, daß die Durchbrüche auf der
der Leiterplatte abgewandten Seite sich trichterförmig erweitern und daß nur im
Bereich der oberen und unteren Leiterbahn der seitliche Steg nach oben und unten
fehlt.
Durch diese erfindungsgemäße Ausgestaltung eines Kunststoffteils wird der
Freiraum zur Schwenkbewegung auf überraschend einfache Art und Weise
geschaffen, so daß eine Deformation der Trennwände im Isolierkörper
vermieden und sich die erfindungsgemäße Buskontaktiervorrichtung auch für den
nachträglichen Einbau in genormte Tragschienen eignet.
In vorteilhafter Weise ist, gemäß Patentanspruch 16 vorgesehen, daß der Sockel
eine der Anzahl von paarweisen Busanschlußkontakten entsprechende Anzahl
von Nuten aufweist, in welchen Kontaktbügel zur elektrischen Verbindung der
Busanschlußkontakte angeordnet sind.
Bei dieser erfindungsgemäßen Ausführungsform der Grundplatte wird gleichzeitig
die Isolierung und Positionierung der Kontaktbügel sichergestellt, so daß im
Hinblick auf zukünftigen Systemausbau die Buskontaktiervorrichtung
entsprechend nachträglich erweitert werden kann, z. B. von einem sechs-poligen
auf einen acht-poligen Busaufbau. Weiterhin weist eine solche Ausgestaltung mit
Kontaktbügeln den Vorteil auf, daß durch entsprechende Dimensionierung des
Kontaktbügels die Übergangswiderstände bzw. Leitungswiderstände so
eingestellt werden können, so daß eine Vielzahl von Baugruppen an einer
Tragschiene aneinandergereiht und aus einer Stromversorgungseinrichtung
gespeist werden können. Fertigungstechnisch erfordert diese Ausgestaltung einen
geringen Aufwand; zudem ist nur eine der Busbelegung entsprechende Anzahl
von einzulegenden Kontaktbügel erforderlich, mit der Möglichkeit der
Nachrüstung.
Gemäß Patentanspruch 17 weist die Grundplatte des Isolierkörpers seitlich
jeweils mindestens eine stegförmige Ausnehmung auf, welche jeweils im Bereich
der Bohrungen liegt und sich beim Aneinanderfügen spaltenförmig zum Feldraster
der Busanschlußkontakte ergänzt.
Durch diese Ausgestaltung wird zuverlässig eine Positionierung der Grundplatte
zum Feldraster durch die Anschlußflächen (z. B. Lötpunkte) der
Busanschlußkontakte sichergestellt und der Montageaufwand ist auf einen
einfachen Handgriff beschränkt.
Weitere Vorteile und Einzelheiten lassen sich der nachfolgenden Beschreibung
von bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf die
Zeichnung entnehmen. In der Zeichnung zeigt:
Fig. 1a und 1b eine Seitenansicht der erfindungsgemäßen
Buskontaktiervorrichtung,
Fig. 2a und 2b die Grundplatte der erfindungsgemäßen
Buskontaktiervorrichtung in Seitensicht und Draufsicht,
Fig. 3a und 3b eine erste Ausführungsform der Leiterplatte der
erfindungsgemäßen Buskontaktiervorrichtung in
Draufsicht auf Ober- und Unterseite,
Fig. 4a und 4b eine erste Ausführungsform der Leiterplatte der
erfindungsgemäßen Buskontaktiervorrichtung in
Draufsicht auf Ober- und Unterseite,
Fig. 5a und 5b eine erste Ausführungsform der Leiterplatte der
erfindungsgemäßen Buskontaktiervorrichtung in
Draufsicht auf Ober- und Unterseite,
Fig. 6a, 6b und 6c eine erste Ausführungsform des Sockels der
erfindungsgemäßen Buskontaktiervorrichtung in
Draufsicht auf Ober- und Unterseite sowie Seitenansicht,
Fig. 7a, 7b und 7c eine erste Ausführungsform des Busanschlußkontakts der
erfindungsgemäßen Buskontaktiervorrichtung in
Seitenansicht,
Fig. 8 Busanschlußkontakte nach Fig. 7 in Draufsicht
Fig. 9 Einzelheiten des Busanschlußkontakts nach Fig. 7 in
Draufsicht,
Fig. 10a und 10b eine zweite Ausführungsform des Busanschlußkontakts
der erfindungsgemäßen Buskontaktiervorrichtung in
Seitenansicht,
Fig. 11a und 11b den Gegenstecker und die Halterung an der
Gehäuserückseite einer Baugruppe gemäß der Erfindung
und
Fig. 12 eine zweite Ausführungsform der Leiterplatte der
erfindungsgemäßen Buskontaktiervorrichtung in
Draufsicht.
Die erfindungsgemäße Buskontaktiervorrichtung für ein modulares
Baugruppensystem wird im folgenden für den Anwendungsfall bei einer
modularen Steuerung, bei der die einzelnen Baugruppen 1 jeweils an einer
Tragschiene 2 angebracht sind, anhand der Fig. 1 bis 12 näher beschrieben und
erläutert.
Erfindungsgemäß ist die Buskontaktiervorrichtung als selbstaufbauendes
Bussystem auf der Basis von Busplatinen und unter Anwendung des
Modulkonzepts ausgestaltet. Die Busplatine 3 weist im Feldraster angeordnete,
auf der Leiterplatte 4 stehende Busanschlußkontakte 5 auf. Weiterhin ist ein die
Busplatine 3 umgreifender Isolierkörper 6 in der Tragschiene 2 angeordnet; auf
der Gehäuse-Rückseite der Baugruppen 1 zum Busanschlußkontakt 5 sind
passende Gegenstecker 13 vorgesehen, welche den Isolierkörper 6 durchgreifen
und zumindest an der Busplatinen-Schnittstelle 31 als Busplatinenverdrahtung
dienen. Die Tragschiene ist vorzugsweise als Hutschiene 2 ausgestaltet, in welche
die Busplatine 3 einlegbar und mittels der Isolierkörper 6 befestigbar ist. Damit
ist die Busplatine 3 von allen Seiten geschützt, insbesondere gegen mechanische
Beanspruchungen oder schädliche Umgebungseinflüsse (Siehe Fig. 1a und Fig.
3a und Fig. 11a).
Im Hinblick auf eine möglichst einfache Montage ist auf der Gehäuse-Rückseite
der Baugruppe 1 eine Halterung 11 angeordnet, welche die Baugruppe 1 an der
Tragschiene 2 schwenkbar lagert und dabei zwei nebeneinander liegende
Isolierkörper 6 an der Stoßstelle umgreift, wobei der Isolierkörper 6 zur sicheren
Führung bei der Schwenkbewegung hierfür Führungsmittel 93 aufweist. Um auch
bei auf die Tragschiene sich auswirkende Stöße bzw. Vibrationen eine sichere
Anordnung der Baugruppen 1 auf der Tragschiene 2 zu gewährleisten kann eine
elastische Feder (z. B. aus Kunststoffmaterial) vorgesehen werden, deren
Federende 12 die Tragschiene 2 hintergreift und welche mit einem länglichen
Gegenstand, beispielsweise Schraubendreher, über eine Öffnung 15 betätigbar ist
(Siehe Fig. 11a und Fig. 11b und Fig. 6a).
Im einzelnen sind die Führungsmittel 93 im Sockel 9 des Isolierkörpers 6
paarweise derart zueinander angeordnet, daß diese mittig zwei
Einführungsschlitze 93 für die Wangen 14 der einzelnen Baugruppen 1 beim
Anbringen an der Tragschiene 2 ausbilden. Alternativ kann zusätzlich oder allein
als Führungsmittel 93 ein in der Mitte des Isolierkörpers 6 parallel zur
Seitenwand der Baugruppe 1 verlaufender Steg 94 angeordnet sein welcher in ein
Inneneck der Seitenwand eingreift (Siehe Fig. 6c und Fig. 11a).
Im einzelnen besteht der Isolierkörper 6 aus einer Grundplatte 8 und einem
Sockel 9 mit im Feldraster angeordneten Durchbrüchen 91. Die Grundplatte 8
weist Rastmittel 81, beispielsweise Rasthaken, zur Verrastung mit dem Sockel 9,
beispielsweise in einer dazu korrespondierenden Rastaufnahme, und der Sockel
9 wiederum Rastmittel 92, beispielsweise Rasthaken, zur Verrastung mit der
Tragschiene 2 auf. Die Durchbrüche 91 sind jeweils seitlich und sich
gegenüberliegend am Sockel 9 derart angeordnet, daß beim Aneinanderfügen der
Isolierkörper 6 die Durchbrüche 91 sich zum Feldraster der Busanschlußkontakte
5 ergänzen. (Fig. 1a bis Fig. 2b und Fig. 6a bis Fig. 6b).
Der Busanschlußkontakt 5 besteht bei beiden Ausführungsformen aus
Anschlußstiften 51, welche einen Befestigungsabschnitt 52 in Form einer Hülse,
die sich am Sockel 9 abstützt und in welche ein Vorsprung 56 freigeschnitten ist,
und einen sich daran anschließenden Anschlußabschnitt 53 für den
Gegenstecker 13 aufweisen. Ebenfalls beiden Ausführungsformen gemeinsam ist,
daß der Anschlußabschnitt 53 aus zwei Kontaktfedern besteht, deren
Kontaktschenkel parallel zueinander angeordnet sind und deren Ende jeweils
gekröpft ist und/oder die eine einander zugewandte Ausprägung 57 aufweisen.
Der Abstand zwischen den beiden Ausprägungen 57 ist etwas geringer als der
Durchmesser des einzelnen Steckerstifts des Gegensteckers 13, so daß durch die
ausgeübte Federkraft im Betrieb eine sichere Kontaktierung gewährleistet ist. Zur
Automatisierung der Fertigung sind die einzelnen oder paarweisen
Anschlußstifte 51 auf einer Rolle R befestigt und werden mittels der abtastbaren
Positionslöcher P in der Rolle R, zur Bestückung des Isolierkörpers 6 in Position
gebracht (Siehe Fig. 7a bis Fig. 10b).
Bei der ersten Ausführungsform sind paarweise die Anschlußstifte 51 über einen
aus dem Befestigungsabschnitt 52 herausgebogenen Kontaktbügel 55 elektrisch
miteinander verbindbar. Bei der zweiten Ausführungsform weisen die
Anschlußstifte 51 einen aus dem Befestigungsabschnitt 52 herausgebogenen und
sich zur Spitze verjungenden Einführungsabschnitt 54 für das Einsetzen in die
Leiterplatte 4 auf.
In den Fig. 3a bis Fig. 5b und Fig. 12 sind unterschiedliche Ausführungsformen
für das Leiterbahnmuster der Zweilagen-Leiterplatte ohne Durchkontaktierungen
4 dargestellt.
Bei der in Fig. 12 dargestellten Ausführungsform sind parallel zueinander
verlaufende Leiterbahnen 41' vorgesehen, wobei im Feldraster liegende
Bohrungen 42', 43' die Leiterbahnen 41' unterbrechen. Je Leiterbahn 41' sind
drei im Feldraster zueinander liegende Bohrungen 42', 43' vorgesehen. Wie Fig.
12 zeigt, verläuft nur bei der in der Mitte der Leiterplatte 4 liegenden
Leiterbahn 41' mindestens ein Leiterbahnabschnitt zwischen den beiden äußeren
Bohrungen 43' (wobei auf der Oberseite der Leiterplatte in diesem Bereich keine
Leiterbahn verläuft).
Bei einer weiteren Ausführungsform der Leiterplatte 4, weist die Leiterplatte 4
eine einzige Spalte von im Feldraster liegende Bohrungen 42 auf. Beim in Fig. 3a
und Fig. 3b dargestellten Grundmodul der Leiterplatte 4 ist eine einzige
zwischen zwei Bohrungen 42 verlaufende Leiterbahn 41 vorgesehen. Im
Vergleich hierzu sind bei den Erweiterungsmodulen der Leiterplatte 4 mit
mehreren Spalten von im Feldraster liegenden Bohrungen 42 entweder eine
einzige zwischen zwei Bohrungen verlaufende Leiterbahn 41 oder mehrere
parallel zueinander verlaufende Leiterbahnen 41 vorgesehen (Siehe Fig. 4a bis
Fig. 5b).
Fig. 6a bis 6c zeigen weitere Einzelheiten des erfindungsgemäßen Sockels 9. Die
Durchbrüche 91 erweitern sich auf der der Leiterplatte 4 abgewandten Seite
trichterförmig und nur im Bereich der oberen und unteren Leiterbahn 41, 41' bzw.
Kontaktbügel 55 fehlt der seitliche Steg nach oben und unten.
Bei der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsform weist der Sockel 9 eine
der Anzahl von paarweisen Busanschlußkontakten 5 entsprechende Anzahl von
Nuten 95 auf, in welchen Kontaktbügel 55 zur elektrischen Verbindung der
Busanschlußkontakte 5 angeordnet sind. Weiterhin kann aus Gründen der
Materialersparnis, der Sockel 9 auf der Seite der Nuten 95 eine rechteckige und
senkrecht zu den Nuten 95 verlaufende Aussparung aufweisen.
Die in Fig. 2a und Fig. 2b dargestellte Grundplatte 8 des Isolierkörpers 6 weist
seitlich jeweils mindestens eine stegförmige Ausnehmung 82 auf, welche jeweils
im Bereich der Bohrungen 42 liegt und sich beim Aneinanderfügen spaltenförmig
zum Feldraster der Busanschlußkontakte 5 ergänzt. Die strichliniert in Fig. 2b
dargestellte stegförmige Ausnehmung 83 korrespondiert zu dem Bereich der
Bohrungen 43'.
Allen Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Buskontaktiervorrichtung ist der
modulare Aufbau von Busplatine, Isolierkörper und entsprechend überlappender
modularer Baugruppe gemeinsam. Dadurch können die besonderen
Anforderungen; insbesondere hinsichtlich Flexibilität und Wirtschaftlichkeit für
die verschiedenen Systeme erfüllt werden können.
Die Erfindung ist nicht auf das dargestellte Ausführungsbeispiel für eine modulare
Steuerung beschränkt. Es ist beispielsweise im Rahmen der Erfindung denkbar,
diese selbstaufbauende Buskontaktiervorrichtung in der Vermittlungseinrichtung
- - bei einem Breitbandinformationssystem für Verteildienste und interaktive
Dienste (Pay per view, Pay TV, Video on demand o. ä.)
- - bei einem Richtfunksystem oder bei einem Funkübertragungssystem (ÖBL,
NÖBL, Bündelfunknetze wie Chekker usw.)
- - bei einem Weitverkehrsnetz, WAN genannt (Wide Area Network), bei dem
die einzelnen Teilnehmer örtlich soweit voneinander entfernt sind, daß sie für
die Datenübertragung öffentliche Dienste (z. B. das nationale/internationale
Fernsprechnetz und/oder Satelliten) in Anspruch nehmen müssen
- - bei einem Mailbox-System, (reservierter Speicherbereich in einem Netzwerk),
bei dem z. B. audiovisuelle Informationen, Texte, Grafiken oder ausführbare
Programme in der Mailbox mit exakt definierten Zugriffsrechten hinterlegt
werden und ein Teilnehmer mit den entsprechenden Zugriffsrechten die
hinterlegten Informationen abrufen kann (neben privaten Nachrichten, die nur
von entsprechend autorisierten Personen gelesen werden können, gibt es auch
allgemein zugängliche öffentliche Informationen, die in sogenannten
"Schwarzen Brettern" stehen und nach verschiedenen Themenbereichen
geordnet sind)
- - bei Multimedia-Anwendungen, d. h. gemeinsame Verwendung verschiedener
statischer (Text, Foto, Grafik) und dynamischer (Audio, Animation und
Video) Medientypen mit der Möglichkeit der interaktiven Nutzung, d. h. der
Nutzer ist nicht nur Empfänger, sondern kann selbst über entsprechende
Rückkanäle Inhalte abrufen und verändern bzw. Aktionen auf Basis von
Verfahren zur Datenkomprimierung, Massenspeicher und
Übertragungskanäle hoher Bandbreite (sogenannte Datenautobahnen) für
vernetzte Anwendungen auslösen
usw. einzusetzen und mit geringem Aufwand das Erweitern des Systems zu
ermöglichen.
Alle dargestellten und beschriebenen Ausführungsmöglichkeiten, sowie alle in der
Beschreibung und/oder der Zeichnung offenbarten neuen Einzelmerkinale und
ihre Kombination untereinander, sind erfindungswesentlich.