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Die Erfindung betrifft eine modulare Feldgeräteanschlusseinheit zur elektrischen Verbindung von Feldgeräten mit einer Steuerungskomponente in einer automatisierungstechnischen Einrichtung.
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Das Einsatzgebiet der Erfindung erstreckt sich auf prinzipiell alle Feldgeräte als technische Einrichtungen im Bereich der Automatisierungstechnik, die mit einem Produktionsprozess in direkter Beziehung stehen. Derartige Feldgeräte können sowohl Aktoren, wie Stellglieder oder Ventile, als auch Sensoren, wie Messumformer, in der Fabrik- und Prozessautomation sein. Die Feldgeräte sind mit Hilfe einer Anschlussleitung mit einem übergeordneten Steuerungssystem, meist über einen Feldbus, verbunden. Hierüber werden die Daten ausgetauscht und dienen dann zur Regelung, Steuerung und weiteren Verarbeitung. Häufig verwendete Kommunikationsstandards für Feldbus sind CAN, HART, PROFIBUS oder können auch auf Basis von ETHERNET, Profinet, IP ausgebildet sein.
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Darüber hinaus sind diese Feldgeräte, insbesondere 4–20 mA Geräte aber auch solche mit Feldbus, über diese Anschlussleitung energieversorgt.
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In der Praxis werden die Anschlussleitung nicht direkt von dem jeweiligen Feldgerät zu der Steuerungskomponente geführt sondern zunächst individuell vom jeweiligen Feldgerät zu einer Feldgeräteanschlusseinheit, welche dann mit einer Sammelleitung, insbesondere einer Busleitung, mit der Steuerungskomponente verbunden ist. Aus der
DE 101 35 980 C1 ist eine Anordnung zum Anschluss von dezentral und prozeßnah angeordneten Feldgeräten an eine entfernte zentrale Einrichtung in einer automatisierungstechnischen Anlage mit einem Verteiler bekannt der mindestens eine Kommunikationsschnittstelle zur Kommunikation mit der entfernten zentralen Einrichtung, eine Mehrzahl von steckbaren Ein-/Ausgabe-Baugruppen und ein vielpoliges Anschlußklemmenfeld zum Anschluß von Feldgeräten aufweist. Die Ein-/Ausgabe-Baugruppen weisen eine systemseitige Kommunikationsschnittstelle und eine feldseitige Kommunikationsschnittstelle in derselben Steckebene auf. Die systemseitigen Kommunikationsschnittstellen der E/A-Baugruppen sind mit der Kommunikationsschnittstelle zur Kommunikation mit der zentralen Einrichtung verbunden. Die feldseitigen Kommunikationsschnittstellen der E/A-Baugruppen und das Anschlußklemmenfeld sind an voneinander getrennte Kontakte einer Steckkontaktvorrichtung angeschlossen.
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Dabei ist eine konfigurationsbestimmende Steckeinheit vorgesehen, die eine zu der Steckkontaktvorrichtung korrespondierende Steckgegenkontaktvorrichtung und Leiterbrücken zur elektrischen Verbindung voneinander getrennter Kontakte der Steckkontaktvorrichtung derart aufweist, daß jeweils ein Feldgerät mit der feldseitigen Kommunikationsschnittstelle mindestens einer E/A-Baugruppe verbunden ist. Fehlerhafte Bestückungen der Einrichtung mit falschen konfigurationsbestimmenden Steckeinheiten können dabei schwerwiegende Fehler in der Feldgeräteanschlusseinheit hervorrufen.
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Darüber hinaus ist aus der
DE 10 2015 002 389 eine modulare Feldgeräteanschlusseinheit zur elektrischen Verbindung von Feldgeräten mit einer Steuerungskomponente in einer automatisierungstechnischen Einrichtung bekannt, bei der eine Mehrzahl von Anschlusselementen auf einem Grundkörper angeordnet ist und jedes Anschlusselement zur Aufnahme einer modularen Steckeinheit ausgebildet ist. Die monolithische Ausbildung des Grundkörpers mit den Anschlusselementen hat sich jedoch als nachteilig erwiesen.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die bekannte Feldgeräteanschlusseinheit flexibler zugestalten.
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Die Erfindung geht aus von der bekannten modularen Feldgeräteanschlusseinheit zur elektrischen Verbindung von Feldgeräten mit einer Steuerungskomponente in einer automatisierungstechnischen Einrichtung bekannt, bei der eine Mehrzahl von Anschlusselementen auf einem Grundkörper angeordnet ist und jedes Anschlusselement zur Aufnahme einer modularen Steckeinheit ausgebildet ist.
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Erfindungsgemäß ist der Grundkörper der Feldgeräteanschlusseinheit in eine gemeinsame Verbindereinheit und eine Mehrzahl von modularen Anschlusselementen aufgeteilt. Jedes modulare Anschlusselement ist zur Aufnahme einer modularen Steckeinheit ausgebildet und mit einer Mehrzahl von Anschlussklemmen zur elektrischen Verbindung von Feldgeräten mit der jeweils zugeordneten modularen Steckeinheit ausgerüstet. Das modulare Anschlusselement ist mit Ausnehmungen ausgestattet, welche sowohl eine mechanische Aufnahme als auch eine direkte elektrische Kontaktierung der zugeordneten modularen Steckeinheit mit den Anschlussklemmen am vorgesehenen Steckplatz erlaubt.
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Das modulare Anschlusselement weist eine im Wesentlichen flache Gestalt auf, wobei eine Schmalseite mit mit einer Mehrzahl von Anschlussklemmen zur elektrischen Verbindung von Feldgeräten mit der jeweils zugeordneten modularen Steckeinheit ausgerüstet ist.
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Im Einzelnen weist jedes modulare Anschlusselement eine Ausnehmung mit zylinderförmiger Kontur auf, welche an der Seite der Anschlussklemmen angeordnet ist. Korrespondierend zu dieser Ausnehmung weist die Verbindereinheit einen komplementären, zylindrischen Ausrichtungsabschnitt auf, dessen Durchmesser zum Durchmesser der Ausnehmung des modularen Anschlusselements passt.
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Zum bestimmungsgemäßen Gebrauch der modularen Feldgeräteanschlusseinheit wird die Mantelfläche der Ausnehmung des modularen Anschlusselements zunächst in vollständigen Kontakt mit dem zylindrischen Ausrichtungsabschnitt der Verbindereinheit gebracht. Dadurch wird das modulare Anschlusselement auf der Verbindereinheit in der Weise ausgerichtet, dass das modulare Anschlusselement um die Längsachse des zylindrischen Ausrichtungsabschnitts schwenkbar angeordnet ist. Anschließend wird das modulare Anschlusselement in seine bestimmungsgemäße Position auf der Verbindereinheit verschwenkt.
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Vorteilhafterweise wird das Zusammenfügen des modularen Anschlusselements mit der Verbindereinheit erleichtert.
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Darüber hinaus weisen das modulare Anschlusselement und die Verbindereinheit zueinander komplementäre Führungselemente auf, wobei die Führungselemente der Verbindereinheit steckplatzbezogen sind. Die Führungselemente sind durch Vorsprünge und Ausnehmungen gebildet. In besonders vorteilhafter Ausprägung der Erfindung sind die Führungselemente durch Nut und Feder gebildet.
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Das steckplatzbezogene Führungselement der Verbindereinheit ist zur geführten Relativbewegung des modularen Anschlusselements begrenzt auf den Ort des Steckplatzes ausgerichtet.
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Zum bestimmungsgemäßen Gebrauch der modularen Feldgeräteanschlusseinheit wird das Führungselement des modularen Anschlusselements am ausgewählten Steckplatz in Führungsontakt mit dem komplementären Führungselement der Verbindereinheit gebracht und das modulare Anschlusselement geführt am ausgewählten Steckplatz in die bestimmungsgemäße Position verbracht.
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Die zueinander komplementäre Führungselemente erlauben es dem Nutzer haptisch die Ausrichtung zu dem bestimmungsgemäßen Steckplatz blind zu ertasten. Vorteilhafterweise wird damit das Zusammenfügen des modularen Anschlusselements mit der Verbindereinheit erleichtert.
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Darüber hinaus weisen das modulare Anschlusselement und die Verbindereinheit zueinander komplementäre Rastelemente auf, wobei die Rastelemente der Verbindereinheit steckplatzbezogen sind. Die Rastelemente sind durch Rastnocken und Rastfeder gebildet. In besonders vorteilhafter Ausprägung der Erfindung ist der Rastnocken durch eine Ausnehmung des modularen Anschlusselements und die Rastfeder durch eine hakenförmige Blattfeder am Steckplatz der Verbindereinheit gebildet.
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Zum bestimmungsgemäßen Gebrauch der modularen Feldgeräteanschlusseinheit wird das modulare Anschlusselement am ausgewählten Steckplatz der Verbindereinheit plaziert und in den zueinander komplementären Rastelementen in seiner Endstellung verriegelt.
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Vorteilhafterweise wird dadurch ein fester Sitz der modularen Feldgeräteanschlusseinheit am ausgewählten Steckplatz der Verbindereinheit erreicht.
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Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Die dazu erfoderlichen Figuren zeigen:
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1 eine geschnittene Prinzipdarstellung einer modularen Feldgeräteanschlusseinheit
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2 eine Prinzipdarstellung eines modularen Anschlusselements in Seitenansicht
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3 eine Prinzipdarstellung eines modularen Anschlusselements in perspektivischer Darstellung
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4 eine Prinzipdarstellung eine Steckplatzes der Verbindereinheit in Seitenansicht
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5 eine Prinzipdarstellung eine Steckplatzes der Verbindereinheit in perspektivischer Darstellung
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6 eine Prinzipdarstellung des Einsetzens einer modularen Feldgeräteanschlusseinheit in die Verbindereinheit in steckplatzbezogener Seitenansicht in mehreren Phasen
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7 eine Prinzipdarstellung des Einsetzens einer modularen Feldgeräteanschlusseinheit in die Verbindereinheit in perspektivischer Darstellung in mehreren Phasen
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In der 1 ist der prinzipielle Aufbau einer modularen Feldgeräteanschlusseinheit 1 zur elektrischen Verbindung von Feldgeräten mit einer Steuerungskomponente in einer automatisierungstechnischen Einrichtung geschnitten dargestellt. Diese modularen Feldgeräteanschlusseinheit 1 besteht aus einer gemeinsamen Verbindereinheit 30 mit einer Mehrzahl von Steckplätzen. Jeder Steckplatz ist mit einem modularen Anschlusselement 20 ausgerüstet. Das modulare Anschlusselement 20 weist Anschlussklemmen 21 zum Anschluß von nicht dargestelten Feldgeräten auf. Jeder Steckplatz der gemeinsamen Verbindereinheit 30 ist zur Aufnahme einer modulare Steckeinheit 10 ausgebildet, welche über nicht dargestellte Steckkontaktvorrichtungen mit dem modularen Anschlusselement 20 und der gemeinsamen Verbindereinheit 30 verbunden ist. Die gemeinsame Verbindereinheit 30 ist mit einer nicht dargestellten Steuerungskomponente in einer automatisierungstechnischen Einrichtung verbunden.
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Weitere Steckplätze zur Aufnahme von weiteren modularen Anschlusselementen 20 und modularen Steckeinheiten 10 sind parallel zur Zeichnungsebene vor und/oder hinter dem gezeigten modularen Anschlusselement 20 und der modularen Steckeinheit 10 angeordnet. Die Steckerebene steht also senkrecht auf der Zeichnungsebene.
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Die 2 zeigt eine Prinzipdarstellung im Umfang der erfindungswesentlichen Merkmale eines modularen Anschlusselements 20 in Seitenansicht und mit gleichen Bezugszeichen für gleiche Mittel ist in 3 das modulare Anschlusselement 20 in perspektivischer Darstellung gezeigt. Im Weiteren wird auf die 2 und 3 gleichermaßen Bezug genommen. Das modulare Anschlusselement 20 weist eine im Wesentlichen flache Gestalt auf, wobei eine Schmalseite mit mit einer Mehrzahl von nicht im Einzelnen dargestellte Anschlussklemmen 21 zur elektrischen Verbindung von Feldgeräten mit der jeweils zugeordneten modularen Steckeinheit ausgerüstet ist.
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Das modulare Anschlusselement 20 weist auf der Seite der nicht im Einzelnen dargestellten Klemmen 21 eine Ausnehmung 22 mit zylinderförmiger Kontur auf. Die Achse der zylinderförmigen Kontur verläuft parallel zur Steckerebene.
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Darüber hinaus ist das modulare Anschlusselement 20 mit einer im Wesentlichen sichelförmigen Führungsrippe 23 augestattet, welche in der zylinderförmigen Ausnehmung 22 angeordnet ist. Die Ebene der Längserstreckung der Führungsrippe 23 steht senkrecht auf der Steckerebene.
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Weiterhin weist das modulare Anschlusselement 20 an der den Anschlussklemmen 21 gegenüberliegenden Seite eine hakenförmige Ausnehmung 24 unter Bildung eines Rastnockens 26 auf. Der Rastnocken 26 weist eine Rastfläche 25 auf, welche im Wesentlichen parallel zur Steckerebene verläuft.
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Der Bodenbereich des modularen Anschlusselements 20 ist gegenüber den parallelen Seitenwänden verjüngend eingezogen, um einen korrekten Sitz an der vorgesehenen Position auf der gemeinsame Verbindereinheit 30 zu gewährleiten.
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Die 4 zeigt eine Prinzipdarstellung im Umfang der erfindungswesentlichen Merkmale einer Verbindereinheit 30 in Seitenansicht und mit gleichen Bezugszeichen für gleiche Mittel ist in 5 die Verbindereinheit 30 in perspektivischer Darstellung im Umfang eines Steckplatzes gezeigt. Im Weiteren wird auf die 4 und 5 gleichermaßen Bezug genommen.
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Die Verbindereinheit 30 weist einen zylindrischen Ausrichtungsabschnitt 31 auf. Die Symmetrieachse des Ausrichtungsabschnitts 31 verläuft parallel zur Steckerebene der Verbindereinheit 30 und quer zur Längsachse des Steckplatzes. Der Durchmesser dieses Ausrichtungsabschnitts 31 passt komplementär zum Durchmesser der Ausnehmung 22 des modularen Anschlusselements 20.
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Weiterhin weist die Verbindereinheit 30 ein als sichelförmige Führungsnut 34 ausgebildetes Führungselement auf. Die Führungsebene der Führungsnut 34 steht senkrecht zur Symmetrieachse des Ausrichtungsabschnitts 31 und steht senkrecht auf der Steckerebene der Verbindereinheit 30. Die geometrische Form und Dimension der Führungsnut 34 sind komplementär zur sichelförmigen Führungsrippe 23 des modularen Anschlusselements 20 ausgebildet.
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Darüber hinaus ist die Verbindereinheit 30 mit einer als Blattfeder 32 ausgebildeten Rastfeder ausgestattet. Das der Verbindereinheit 30 abgewandte Ende der Blattfeder 32 ist als Rasthaken 33 ausgebildet, welcher zum Ausrichtungsabschnitt 31 ausgerichtet ist. Die geometrische Form und Dimension der Blattfeder 32 sind komplementär zum Rastnocken 26 und zur Rastfläche 25 des modularen Anschlusselements 20 ausgebildet.
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Im Bereich des Bodens 35 sind die Seitenwände der Verbindereinheit 30 komplementär zum Bodenbereich des modularen Anschlusselements 20 verjüngend eingezogen.
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In den 6 und 7 ist das Zusammenwirken der beschriebenen technischen Mittel in mehreren Phasen dargestellt. Im Einzelnen zeigt 6 eine Prinzipdarstellung des Einsetzens einer modularen Feldgeräteanschlusseinheit in die Verbindereinheit in steckplatzbezogener Seitenansicht und 7 in perspektivischer Darstellung.
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In 7 ist eine Verbindereinheit 30 im Umfang von vier Steckplätzen sowie ein modulares Anschlusselement 20 gezeigt, welches einem ausgewählten Steckplatz hinzugefügt werden soll. In einem ersten Schritt wird gemäß 7a das modulare Anschlusselement 20 der Verbindereinheit 30 derart in Pfeilrichtung radial angenähert, dass die zylinderförmige Ausnehmung 22 des modularen Anschlusselements 20 auf den Ausrichtungsabschnitt 31 der Verbindereinheit 30 weist. Bei flächiger Berührung der die zylinderförmige Ausnehmung 22 des modularen Anschlusselements 20 mit dem Ausrichtungsabschnitt 31 der Verbindereinheit 30 ist das modulare Anschlusselement 20, wie in 7b dargestellt, in einer Ebene senkrecht zur Steckerebene ausgerichtet. Im Weiteren 20 am ausgewählten Steckplatz axial bezogen auf die Symmetrieachse des Ausrichtungsabschnitts 31 der Verbindereinheit 30 auf dem Ausrichtungsabschnitt 31 in Pfeilrichtung verschoben, bis die sichelförmige Führungsrippe 23 des modularen Anschlusselements 20 in die sichelförmige Führungsnut 34 der Verbindereinheit 30 eingreift. In dieser Position ist das modulare Anschlusselement 20 in der Steckebene des ausgewählten Steckplatzes der Verbindereinheit 30 radial und axial exakt ausgerichtet. Vorteilhafterweise ist dazu eine Sichtverbindung zu der Verbindereinheit 30 und/oder dem modularen Anschlusselement 20 verzichtbar.
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Anschließend wird das modulare Anschlusselement 20 um die Symmetrieachse des Ausrichtungsabschnitts 31 der Verbindereinheit 30 in die Steckerebene der Verbindereinheit 30 verschwenkt. Bei Erreichung der Endlage des modularen Anschlusselements 20 am Steckplatz der Verbindereinheit 30 greift der verjüngend eingezogene Bodenbereich des modularen Anschlusselements 20, wie in 7c dargestellt, komplementär in den verjüngend eingezogenen Boden 35 des Verbindereinheit 30 komplementär ein.
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In der 6 ist die Wirkungsweise der Rastelemente dargestellt. Ausgehend von einem an einem ausgewähletn Steckplatz der Verbindereinheit 30 in Längs- und Querrichtung ausgerichteten modularen Anschlusselements 20 wird, wie in 6a dargestellt, das modulare Anschlusselement 20 geführt um die Symmetrieachse des Ausrichtungsabschnitts 31 in Steckerebene der Verbindereinheit 30 geschwenkt.
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Sobald das modulare Anschlusselement 20, wie in 6b dargestellt, auf die Blattfeder 32 trifft, wird die Blattfeder 32 ausgelenkt und im weiteren Verlauf entlang des Rastnockens 26 um die Tiefe des Rasthakens 33 vom modularen Anschlusselement 20 abgeschwenkt, wie in 6c dargestellt. Das modulare Anschlusselement 20 steht in dieser Phase kurz vor seiner Endposition auf dem Verbindereinheit 30.
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Beim Erreichen der Endposition des modularen Anschlusselements 20 auf der Verbindereinheit 30 schnappt der Rasthaken 33 der Blattfeder 32 auf die Rastfläche 25 des Rastnockens 26 und arretiert das modulare Anschlusselement 20 in seiner Endposition, wie in 6d dargestellt.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- modulare Feldgeräteanschlusseinheit
- 10
- modulare Steckeinheit
- 20
- modulares Anschlusselement
- 21
- Anschlussklemme
- 22
- zylinderförmige Ausnehmung
- 23
- Führungsrippe
- 24
- hakenförmige Ausnehmung
- 25
- Rastfläche
- 26
- Rastnocken
- 30
- Verbindereinheit
- 31
- Ausrichtungsabschnitt
- 32
- Feder
- 33
- Rasthaken
- 34
- Führungsnut
- 35
- Boden
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 10135980 C1 [0004]
- DE 102015002389 [0006]
