DE202020106644U1 - Funktionsmodul zur Steuerung und/oder Überwachung technischer Prozesse - Google Patents

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Abstract

Busfähiges aneinanderreihbares Funktionsmodul (1) zur Steuerung und/oder Überwachung technischer Prozesse aufweisend
- eine Montagebasis (2) mit Rastmitteln zum Befestigen auf einer Tragschiene und wenigstens einem seitlichen Busleiterkontakt, sowie einem Steckverbinder, der mit dem Busleiterkontakt verbunden ist, wobei die Montagebasis (2) einen u-förmigen Gehäuserahmen (25) mit zwei Rahmenseitenteilen (26) umfasst;
- mindestens eine entlang einer ersten Kante (31) in den Steckverbinder eingesteckte und zumindest teilweise von dem Gehäuserahmen (25) umgebene Leiterkarte (3, 3');
- einen schwenkbar an einer der Rahmenseitenteilen (26) des Gehäuserahmens (25) angelenkten Anschlussrahmen (4), der in einer zugeschwenkten Position die mindestens eine Leiterkarte (3, 3') entlang einer zweiten Kante (35), die parallel zur ersten Kante (31) ausgerichtet ist, übergreift; dadurch gekennzeichnet, dass
auf der mindestens einen Leiterkarte (3, 3') eine Kontaktanordnung angeordnet ist, um eine in einen Schubträger (61) aufgenommene Batterie (62) zu kontaktieren, wobei der Schubträger (62) parallel zur Leiterkarte (3, 3') in Richtung eines der Rahmenseitenteile (26) verschiebbar geführt ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein busfähiges und insbesondere auch netzwerkfähiges aneinanderreihbares Funktionsmodul nach dem Oberbegriff von Anspruch 1 zur Steuerung und/oder Überwachung technischer Prozesse, insbesondere in industriellen Automatisierungssystemen und/oder in industriellen IoT (Internet of Things)-Systemen.
  • In industriellen Automatisierungssystemen, z.B. in Industrie 4.0 Systemen, und in industriellen loT-Systemen werden häufig Feldbusse und zunehmend auch eine äquivalente Funktion innehabende drahtgebundene Netze (z.B. Industrial Ethernet) oder Funknetze mit Kommunikationsschnittstellen zur Übertragung von Steuerungsdaten und/oder Messwerten zwischen einem zentralen und/oder mehreren dezentralen Steuerungsrechnern und Feldgeräten eingesetzt. Oft wird dabei nicht jedes einzelne Feldgerät unmittelbar an den Feldbus angeschlossen bzw. mit dem verdrahteten bzw. drahtlosen Netzwerk gekoppelt, sondern eine Ein- und Ausgabestation mit einer Mehrzahl von Ein- und Ausgabemodulen verwendet. Dabei wird ein sogenannter Feldbuskoppler, auch Kopfstation genannt, eingesetzt, der das Feldbusprotokoll auf ein meist proprietäres Protokoll eines Subbusses umsetzt und der es ermöglicht, die Mehrzahl der Ein- und Ausgabemodule über den Subbus mit dem Feldbus zu koppeln.
  • Ein- und Ausgabemodule (I/O-Module) sind in einer Vielzahl verschiedener Ausgestaltungen bekannt, beispielsweise als Module, die digitale und/oder analoge Ein- und/oder Ausgabekanäle bereitstellen (I/O-Module), oder Module, die als Signalwandler, Relaisbaustein, Zählerbausteine, Interface-Module usw. ausgebildet sind. Zusammengenommen stellt das System aus dem Feldbuskoppler und den angeschlossenen Modulen ein Beispiel der zuvor genannten Ein- und Ausgabestation dar.
  • Eine modulare Ein- und Ausgabestation kann in einer alternativen Ausgestaltung auch unmittelbar mit einem Steuerungsrechner als Kopfstation aufgebaut werden. In einem solchen Fall ist eine Ankopplung der Module unmittelbar an den Steuerungsrechner möglich.
  • Sowohl ein als Kopfstation ausgebildeter Feldbuskoppler, als auch ein als Steuerungsrechner ausgebildeter Feldbuskoppler und daran anschließbare Module stellen Funktionsmodule im Sinne der vorliegenden Anmeldung dar.
  • Im Hinblick auf eine physikalische Ausgestaltung einer modularen Ein- und Ausgabestation sind verschiedene Ausführungen bekannt. Ein flexibler Aufbau wird erreicht, wenn die Kopfstation und die anschließbaren Module als aneinanderreihbare Scheiben ausgebildet sind. Die Scheiben können untereinander mechanisch verbunden werden und/oder auf eine Hutschiene oder eine vergleichbare Tragschiene aufgesetzt sein. Die Kopfstation und die Module kontaktieren untereinander im aneinandergereihten Zustand, wobei über mehrere Module hinweg physikalisch und/oder logisch durchgehende Daten- und Stromversorgungsbusse gebildet werden. Ein Vorteil dieses Systems liegt neben der Flexibilität in einem kompakten und platzsparenden Aufbau, bei dem nur der Platzbedarf der tatsächlich benötigten Module anfällt.
  • Eine bekannte Ausgestaltung von aneinanderreihbaren Modulen ist beispielsweise in der Druckschrift DE 20 2011 000 834 U1 beschrieben. Die Module umfassen jeweils einen Sockel mit Rastmitteln zum Befestigen auf einer Tragschiene, wobei an dem Sockel seitlich in Anreihrichtung Busleiterkontakte angeordnet sind, um Module auf der Tragschiene aneinander zu reihen und einen Stromversorgungs- und/oder Datenbus aufzubauen.
  • Der Sockel ist dabei u-förmig aufgebaut und stellt eine nach oben offene Aufnahme mit einem Steckverbinder bereit, der mit den Busleiterkontakten verbunden ist. In den Steckverbinder kann von oben eine Leiterkarte eingesteckt werden, die mit einer ersten Kante den Steckverbinder kontaktiert und auf der eine Funktionselektronik des Moduls aufgebaut ist. Neben Gehäusedeckeln, die parallel zur Fläche der Leiterkarte ausgerichtet sind und die Leiterkarte seitlich abdecken, ist ein schwenkbar an dem Sockel angelenkter Anschlussrahmen vorhanden, der in einer zugeschwenkten Position die Leiterkarte entlang ihrer oberen Kante übergreift und der Einschubschächte für Anschlussmodule bereitgestellt. Die Anschlussmodule weisen an einer zugänglichen Oberseite Anschlüsse auf, über die das Modul mit einer Feldverdrahtung oder sonstigen Anschlussleitungen verbunden werden kann. Auf der gegenüberliegenden Unterseite ist ein Leiterkartenrandverbinder vorgesehen, der in einer zugeschwenkten Position des Anschlussrahmens auf die Leiterkarte aufgesteckt ist.
  • Die Druckschrift WO 2019/008032 A1 beschreibt ein modulares Steuersystem, dessen Module ebenfalls mit einem Sockel auf eine Tragschiene aufgerastet werden können. Es ist eine Batterie vorgesehen, z.B. zur Versorgung einer Echtzeituhr des Steuersystems. An einer dem Sockel gegenüberliegenden Frontplatte sind Anschluss- und Bedienelemente angeordnet. Zudem ist in der Frontplatte eine Verschlussklappe angeordnet, die geöffnet werden kann, um die darunter angeordnete Batterie zu tauschen. Auf diese Weise ist die Batterie gut zugänglich, die Verschlussklappe belegt aber wertvolle Fläche der zum Benutzer weisenden Anschluss- und Bedienfläche. Zudem ist es aufwändig, die Batterie vor einer unautorisierten Entnahme zu schützen.
  • Es stellt sich daher für die vorliegende Erfindung die Aufgabe, ein Funktionsmodul der eingangs genannten Art zu schaffen, bei dem eine austauschbare Batterie vorhanden ist, die leicht getauscht werden kann und die keinen Platz auf der zum Benutzer weisenden Anschluss- und Bedienfläche belegt.
  • Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Funktionsmodul mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
  • Ein erfindungsgemäßes Funktionsmodul weist eine Montagebasis mit Rastmitteln zum Befestigen auf einer Tragschiene mit wenigstens einem seitlichen Busleiterkontakt auf, sowie einem Steckverbinder, der mit dem Busleiterkontakt verbunden ist. Die Montagebasis umfasst einen u-förmigen Gehäuserahmen mit zwei Rahmenseitenteilen. Das Funktionsmodul umfasst mindestens eine entlang einer ersten Kante in den Steckverbinder eingesteckte und zumindest teilweise von dem Gehäuserahmen umgebene Leiterkarte, sowie einen schwenkbar an der Montagebasis angelenkten Anschlussrahmen, der in einer zugeschwenkten Position die mindestens eine Leiterkarte entlang einer zweiten Kante übergreift, die parallel zur ersten Kante verläuft.
  • Das Funktionsmodul zeichnet sich dadurch aus, dass auf der mindestens einen Leiterkarte eine Kontaktanordnung angeordnet ist, um eine in einen Schubträger aufgenommene Batterie zu kontaktieren, wobei der Schubträger parallel zur Leiterkarte in Richtung einer der Rahmenseitenteilen verschiebbar geführt ist.
  • Mithilfe des Schubträgers ist die Batterie, z.B. eine Knopfzelle, leicht austauschbar. Die Batterie dient zur Versorgung von Komponenten des Funktionsmoduls, die auch bei Spannungsunterbrechungen weiter funktionsfähig sein sollen. Eine solche Komponente kann beispielsweise eine Echtzeituhr sein, die insbesondere bei Funktionsmodulen zum Einsatz kommt, die als Rechenknoten ausgebildet sind.
  • Aufgrund der Richtung, in die der Schubträger geführt ist, passiert die Batterie beim Herausnehmen oder Einschieben weder die erste, noch die zweite Kante der Leiterkarte. Dadurch wird für den Batterietausch kein wertvoller Platz entlang der zweiten Kante der Leiterkarte benötigt, die in Richtung des Anschlussrahmens ragt. Dieser Platz kann so Anschluss- oder Bedienelementen an dem Anschlussrahmen vorbehalten bleiben. Weiter ist eine Entnahmerichtung der Batterie parallel zur Oberfläche der Leiterkarte vorteilhaft, da sie eine parallele Anordnung von mehreren Leiterkarten innerhalb des Funktionsmoduls nicht behindert. Würde das Batteriemodul senkrecht zur Oberfläche der Leiterkarte entnommen werden, wäre dieses nur bei einer außenliegenden Leiterkarte möglich.
  • Als Funktionsmodule im Rahmen der Anmeldung, die zur Steuerung und/oder Überwachung technischer Prozesse dienen, sind z.B. I/O-Module einer Station von industriellen Automatisierungssystemen und/oder von industriellen loT-Systemen ebenso zu verstehen wie Kopfmodule oder Erweiterungsmodulen zu den Kopfmodulen einer solchen Station. Dabei können als Kopfmodule und Erweiterungsmodule reine Protokollumsetzer, (komplexere) Kommunikationsknoten als Schaltzentrale im Netzwerk (mit Routing-, Netzwerkmanagement-, Netzwerkkonfigurations-, Parametrisierungs- und Protokollumsetzungs-Funktionen) und Rechenknoten angesehen werden. Weiter zählen auch (Hilfs-) Energieversorgungsmodule als anmeldungsgemäße Funktionsmodule.
  • Unter Protokollumsetzern sind z.B. Funkkoppler, Ethernetkoppler oder Feldbuskoppler, auch Gateway genannt, und loT / Edge-Gateways zu verstehen, als komplexere Kommunikationsknoten können Switches, Security-Router und (Mobilfunk-)Modems genannt werden, und Rechenknoten wie z.B. Steuerungsrechner (SPS) / Controller (PLC), Compact Controller SPS/PLC mit I/O-Schaltungen für den Anschluss von Sensoren und/oder Aktoren, loT-Terminal (der auch eine kompakte Kombination von Controller und I/O-Modulen darstellt), Safety Controller, Process Controller, Redundancy Controller, Motion Controller, Vision Controller, IoT / Edge Controller (Computing) stellen Funktionsmodule mit einem Applikationsprogramm bereit. Unter I/O-Modulen sind Eingabe- und/oder Ausgabemodule für den Anschluss von Sensoren und/oder Aktoren zu verstehen, die an ein Kopfmodul oder eine Kopfstation angereiht werden. Als Energieversorgungsmodule sind z.B. Netzteile, USVs (unterbrechungsfreie Stromversorgungen), DC/DC-Wandler (Gleichspannungswandler) und elektronische Sicherungen zu nennen.
  • In einer vorteilhaften Ausgestaltung des Funktionsmoduls umfasst die Kontaktanordnung einen Batteriekäfig, der eine Führung für den Schubträger bildet. Zur Kontaktierung der Batterie ist auf der Leiterkarte die Kontaktanordnung vorgesehen, deren Kontakte nach Einschieben des Schubträgers die Batterie kontaktieren. Die Ausbildung eines der Kontakte als Batteriekäfig hat zum Vorteil, dass durch ein einzelnes Bauteil neben der Kontaktierung eines Pols der Batterie auch die Führung für den Schubträger erreicht wird. Bevorzugt ist der Batteriekäfig ein Stanz-Biegeteil aus Blech, das unmittelbar auf die Leiterkarte gelötet werden kann, um es zu kontaktieren und auch mechanisch zu befestigen.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Funktionsmoduls ist die mindestens eine Leiterkarte zumindest teilweise von zwei Gehäuseschalen umschlossen, wobei in mindestens einer der Gehäuseschalen eine Zugangsöffnung vorgesehen ist, um den Schubträger hindurchzuführen. Zusammen mit den Gehäuseschalen bildet die Leiterkarte eine Elektronikeinheit, die in den u-förmigen Gehäuserahmen eingeschoben ist und die nach einem Aufschwenken des Anschlussrahmens aus der Montagebasis entnommen werden kann. Die Gehäuseschalen umschließen die Leiterkarte insofern nur teilweise, als dass die erste Kante der Leiterkarte zum Einstecken in den Steckverbinder der Montagebasis ebenso frei bleibt, wie zumindest Abschnitte der zweiten Kante der Leiterkarte, die zum Anschlussrahmen weist. Durch die Zugangsöffnung kann nun der Schubträger mit der Batterie entnommen und wieder eingesteckt werden, ohne die Leiterkarte aus den Gehäuseschalen entnehmen zu müssen. Die Leiterkarte bleibt während des Batterietausches entsprechend geschützt.
  • Bevorzugt liegt die Zugangsöffnung im Bereich eines der Rahmenseitenteile, wenn die mindestens eine Leiterkarte mit ihrer ersten Kante in den Steckverbinder der Montagebasis eingesteckt ist. Dabei kann vorgesehen sein, dass die Zugangsöffnung im eingesteckten Zustand der Leiterkarte von dem entsprechenden Rahmenseitenteil zumindest teilweise verdeckt ist. Auf diese Weise kann eine unberechtigte Entnahme der Batterie im Betrieb des Funktionsmoduls unterbunden werden. Das Rahmenseitenteil kann zu diesem Zweck geschlossen sein, oder auch z.B. Lüftungsschlitze o.ä. aufweisen, solange diese aufgrund ihrer Größe oder Position die Entnahme verhindern. Wenn gewünscht, kann durch entsprechende Ausgestaltung des Rahmenseitenteils auch ein Batterietausch im Betrieb und bei eingesteckter Leiterkarte ermöglicht sein.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Funktionsmoduls ist auf der mindestens einen Leiterkarte ein Taster mit einem Bedienelement angeordnet, wobei das Bedienelement mit Hilfe eines Werkzeugs bedienbar ist, das durch einen Durchbruch in einem der Rahmenseitenteilen geführt ist. Ein Betätigungselement des Tasters kann z.B. in Richtung des benachbarten Rahmenseitenteils weisen. Der so positionierte und ausgerichtete Taster kann vorteilhaft durch den Durchbruch, z.B. eine Lüftungsöffnung in dem Rahmenseitenteil und den Seiten der Gehäuseschalen von außen mit dem Werkzeug, beispielsweise einem Schraubendreher, betätigt werden. Anders als bei Bedienelementen, die durch Öffnungen des Anschlussrahmens ragen oder erreichbar sind, ist der Taster so durch seine Positionierung und Ausrichtung vor einer versehentlichen Betätigung geschützt. Der Taster eignet sich daher z.B. gut als Reset-Taster, um ein Funktionsmodul oder ein Teil des Funktionsmoduls zurückzusetzen bzw. neu zu starten. Wie bei dem Batterie-Schubträger wird zudem kein wertvoller Platz am Anschlussrahmen von dem Taster oder einer Bedienöffnung für den Taster belegt.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Funktionsmoduls stellt der Anschlussrahmen mindestens einen Einschubschacht bereit, wobei mindestens ein Anschlussmodul, das in den mindestens einen Einschubschacht eingesetzt ist und an einer zugänglichen Oberseite Anschlüsse bereitstellt und an einer gegenüberliegenden Unterseite einen Verbinder aufweist, der in einer zugeschwenkten Position des Anschlussrahmens auf die Leiterkarte aufgesteckt ist und deren Kontaktelemente kontaktiert.
  • Durch Auswahl eines geeigneten Anschlussmoduls kann das Funktionsmodul leicht an eine benötigte Anschlussvariante angepasst werden. Es können Anschlussmodule mit Anschlussarten, Anschlussgrößen und Anschlussanzahl, beispielsweise mit Push-In Anschlüssen, mit IDC (Insulation Displacement Connector)-Anschlüssen, mit Schraubanschlüssen, mit verschiedenen Steckkontakten usw. vorgesehen sein, die je nach Bedarf eingesetzt werden können. Ein weiterer Vorteil ist, dass nach Aufschwenken des Anschlussrahmens die Anschlussmodule mit verschwenkt und von der Leiterkarte gelöst werden. Eine defekte Leiterkarte kann ausgetauscht werden, ohne dass die Feldverdrahtung aufgebrochen und später erneut verbunden werden muss. Durch einfaches Wiederaufschwenken des Anschlussrahmens auf die getauschte Leiterkarte ist das Funktionsmodul unmittelbar wieder einsatzbereit.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Funktionsmoduls ist die Leiterkarte entlang ihrer zweiten Kante gestuft ausgebildet, wodurch mindestens zwei Abschnitte gebildet sind, in denen die Leiterkarte unterschiedlich weit in Richtung des Anschlussrahmens ragt. Dabei befinden sich in einem ersten der Abschnitte Kontaktelemente zur Ankopplung eines Anschlussmoduls und in einem zweiten Abschnitt mindestens ein Anschlusselement, das durch eine Zugangsöffnung im Anschlussrahmen unmittelbar zugängig ist.
  • Das mindestens eine Anschlusselement kann entsprechend unmittelbar auf der Leiterkarte an deren zweiten Kante angeordnet sein. Diese Art der Kontaktierung des Anschlusselements mit der Leiterkarte eignet sich damit insbesondere für Anschlusselemente, die Signale oder Daten mit einer hohen Frequenz bzw. hohen Datenrate übertragen, insbesondere, aber nicht ausschließlich, um das Funktionsmodul netzwerkfähig zu machen. Die zusätzlich noch vorhandenen Anschlussmodule bieten für Signal-, Daten- oder Strom- bzw. Energieversorgungsanschlüsse die Möglichkeit einer flexiblen Kontaktierung der Leiterkarte, die durch Austauschen der Anschlussmodule an die gewünschte Anschlussart, Querschnittsgröße und Anschlussanzahl angepasst werden kann. Durch die gestufte Leiterkarte werden somit die Vorteile der flexibel austauschbaren Anschlussmodule mit der unmittelbaren Kontaktierung von Anschlusselementen auf der Leiterkarte kombiniert.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Funktionsmoduls ist der Verbinder ein Leiterkartenrandverbinder, wobei die Kontaktelemente Leiterkartenrandkontakte sind, die entlang des Leiterkartenrands in dem ersten Abschnitt ausgebildet sind. So wird eine platzsparende und einfach umzusetzende elektrische Verbindung zwischen der Leiterkarte und den Anschlussmodulen geschaffen. Alternativ können die Kontaktelemente Kontakte eines Steckverbinders, insbesondere einer Buchsenleiste oder Stiftleiste, sein, der im Bereich des Leiterkartenrands in dem ersten Abschnitt angeordnet ist.
  • Anschlüsse der Anschlussmodule können dabei flexibel einzusetzende Einzelleiter-Anschlüsse sein, oder Push-In Anschlüsse, Schraubanschlüsse, IDC-Anschlüssen oder Steckverbinder mit verschiedenen Steckkontakt-Ausprägungen.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Funktionsmoduls ist das mindestens eine Anschlusselement ein Steckverbinder, z.B. zur Datenübertragung, insbesondere ein USB-C und/oder RJ-45 und/oder Single-Pair Ethernet Steckverbinder. Weiter kann das mindestens eine Anschlusselement ein Schraubverbinder und/oder ein Steckverbinder für HF-Signale sein und/oder eine Aufnahme für eine steckbare Speicherkarte. Diese Elemente, die in der Regel für elektrische Signale mit hohen Frequenzen bzw. für Datensignale mit einem hohen Datendurchsatz geeignet sind, sind so vorteilhaft direkt auf der Leiterkarte montiert.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Funktionsmoduls ist der Steckverbinder der Montagebasis ein Leiterkartenrandverbinder und die Leiterkarte weist an ihrer ersten Kante Leiterkartenrandkontakte auf. Auf diese Weise kann auf konstruktiv einfache Art und Weise eine mechanische Fixierung und elektrische Kontaktierung der Leiterkarte in der Montagebasis erfolgen. Andere Verbindungen sind alternativ ebenso denkbar.
  • Eine zusätzliche Flexibilität kann erreicht werden, wenn die Anschlussmodule nicht unmittelbar mit der Leiterkarte in dem abgesenkten Bereich verbunden sind, sondern über mindestens ein dazwischen angeordnetes Steckmodul. Das Steckmodul kann z.B. elektronische Schaltungen zur Signalanpassung der über das Anschlussmodul ausgegebenen oder empfangenen Signale oder Daten aufweisen.
  • Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen mit Hilfe von Figuren näher erläutert. Die Figuren zeigen:
    • 1 ein erstes Ausführungsbeispiel eines Funktionsmoduls eines industriellen Automatisierungssystems in einer Draufsicht (links) und einer isometrischen Schrägansicht (rechts);
    • 2 eine isometrische Ansicht des Funktionsmoduls gemäß 1 mit aufgeschwenktem Anschlussrahmen;
    • 3 eine isometrische Ansicht des Funktionsmoduls gemäß 1 mit aufgeschwenktem Anschlussrahmen und entnommener Elektronikeinheit;
    • 4 eine isometrische Ansicht des Funktionsmoduls wie in 3, jedoch ohne eine vordere Gehäuseschale;
    • 5 eine isometrische Explosionsdarstellung des Funktionsmoduls gemäß des ersten Ausführungsbeispiels;
    • 6a, b Ansichten analog zu denen in 2 eines zweiten Ausführungsbeispiels eines Funktionsmoduls mit vorhandener (6a) bzw. entfernter Gehäuseschale (6b); und
    • 7a-c verschiedene Ansichten eines dritten Ausführungsbeispiels eines Funktionsmoduls.
  • In den 1-4 ist ein erstes Ausführungsbeispiel eines Funktionsmoduls 1 in einer Draufsicht (1 links) bzw. isometrischen Ansichten (1 rechts, 2 bis 4) in verschiedenen Montagezuständen gezeigt. 5 stellt das Funktionsmodul 1 dieses ersten Ausführungsbeispiels zudem in einer isometrischen Explosionszeichnung dar. Die nachfolgende Beschreibung bezieht sich auf das Funktionsmodul 1 der 1-5, wobei aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht in jeder Figur jede Komponente mit einem Bezugszeichen versehen ist.
  • Das Funktionsmodul 1 weist eine Montagebasis 2 auf, die einen im Wesentlichen u-förmigen Gehäuserahmen 25 umfasst. In einem mittleren und in den Figuren unteren Abschnitt der Montagebasis 2 ist ein Rastsockel 21 ausgebildet, der eine zentrale Tragschienenaufnahme 22 aufweist. Mit dieser Tragschienenaufnahme 22 kann die Montagebasis 2 und damit das gesamte Funktionsmodul 1 auf eine Tragschiene aufgerastet werden. Seitlich am Rastsockel 21 ist ein Lösehebel 23 ausgebildet, der bei Betätigung die Verbindung mit der Tragschiene löst und eine Entnahme des Funktionsmoduls 1 von der Tragschiene erlaubt.
  • Auf dem Rastsockel 21 ist der genannte u-förmige Gehäuserahmen 25 angeordnet und bevorzugt durch Verrastung mit dem Rastsockel 21 verbunden. Der Gehäuserahmen 25 weist im dargestellten Beispiel eine Rahmenbasis und senkrecht davon nach oben (in den Figuren) schenkelförmig abstehende Rahmenseitenteile 26 auf. In alternativen Ausgestaltungen können die Rahmenseitenteile 26 auch unmittelbar an dem Rastsockel 21 befestigt sein.
  • Die Breite der Montagebasis 2 und damit des Funktionsmoduls 1, also die Erstreckung in Längsrichtung der Tragschiene, beträgt bei dem dargestellten Beispiel 11,5 Millimeter (mm). Diese Größe wird als eine Baueinheit bezeichnet. Es versteht sich, dass in abgewandelten Ausgestaltungen die Breite einer Baueinheit auch kleiner oder größer als die genannten 11,5 mm sein kann. In einem Funktionsmodul 1 der genannten Breite einer Baueinheit ist in der Regel eine Leiterkarte 3 vorgesehen. Bei einem Funktionsmodul 1 mit einer größeren Breite, wie es beispielsweise im dritten Ausführungsbeispiel im Zusammenhang mit den 7 a-c nachfolgend vorgestellt wird, kann auch mehr als die eine Leiterkarte 3 vorhanden sein.
  • Außen an dem Rastsockel 21 und/oder auch im Bereich der Rahmenbasis 25 sind Kontaktelemente 27a angeordnet, die als Busleiterkontakte dienen. Sie können in verschiedenen Gruppen und in verschiedenen Ausgestaltungen, beispielsweise als Federkontakte oder als Schneidkontakte ausgebildet sein. Die unterschiedlichen Gruppen dienen der Übertragung von Daten und/oder Versorgungsstrom von einem Funktionsmodul 1 zu einem nächsten angereihten weiteren Funktionsmodul 1 und in die jeweils eingesetzte Elektronikeinheit mit der Leiterkarte 3. Zur mechanischen Verbindung von zwei angereihten Funktionsmodulen 1 dienen Rasthaken 24, die in der linken Teilfigur von 1 zu sehen sind.
  • Die Leiterkarte 3 wird in eine Leiterkartenaufnahme eingesteckt, die in der Rahmenbasis ausgebildet ist. Diese Leiterkartenaufnahme umfasst in dem dargestellten Ausführungsbeispiel einen Leiterkartenrandverbinder mit weiteren Kontaktelementen 27b. Diese kontaktieren die Leiterkartenrandkontakte 32 der Leiterkarte 3, die an einer ersten Kante 31 ausgebildet sind. Die weiteren Kontaktelemente 27b sind in den Figuren nicht zu erkennen, durch die Bezugszeichen 27b wird lediglich ihre Position innerhalb der Montagebasis 2 angedeutet.
  • Von den Leiterkartenrandkontakten 32 wird über die weiteren Kontaktelemente 27a innerhalb der Rahmenbasis 25 eine Verbindung zu den seitlich an der Rahmenbasis 25 ausgebildeten und als Busleiterkontakte dienenden Kontaktelementen 27a hergestellt. In alternativen Ausgestaltungen können andere Steckverbinder anstelle des Leiterkartenrandverbinders bzw. der Leiterkartenrandkontakte 32 zur Kontaktierung der Leiterkarte 3 eingesetzt werden.
  • Im zusammengesetzten Zustand des Funktionsmoduls 1 ist die Leiterkarte 3 in die Leiterkartenaufnahme eingesteckt und wird seitlich von zwei Gehäuseschalen 28 umschlossen. Nach oben hin wird das Funktionsmodul 1 von einem Anschlussrahmen 4 begrenzt. Die Bezeichnung „oben“ bezieht sich auf die in den Figuren gewählte Darstellung. Bei einer in einem Schaltschrank angeordneten Tragschiene weist der Anschlussrahmen 4 in der Regel nach vorne zu der Seite des Schaltschranks hin, die durch eine Tür zugänglich ist.
  • Der Anschlussrahmen 4 ist an einer Seite über ein Scharnier 41 an einem freien Ende eines der Rahmenseitenteile 26 angelenkt. An der gegenüberliegenden Seite ist ein Rastverschluss 42 vorgesehen, der den Anschlussrahmen 4 in der geschlossenen Stellung hält und der geöffnet werden kann, um den Anschlussrahmen 4 aufzuschwenken. Die geschlossene Stellung des Anschlussrahmens 4 ist in 1 gezeigt. In den 2 bis 4 ist die aufgeschwenkte Stellung des Anschlussrahmens 4 wiedergegeben.
  • Nach Aufschwenken des Anschlussrahmens 4 kann über einen Hebel 29 die aus Leiterkarte 3 und Gehäuseschalen 28 bestehende Elektronikeinheit aus dem u-förmigen Gehäuserahmen 25 entnommen werden. Die Einheit kann dann ausgetauscht werden, wieder zurück in den Gehäuserahmen 25 eingesetzt werden. Nach Schließen des Anschlussrahmens 4 ist das Funktionsmodul 1 wieder einsatzbereit. Soweit es die Elektronik des Funktionsmoduls 1 zulässt, kann dieses „hot-swap“-fähig ausgebildet sein, d.h. dass die Elektronikeinheit getauscht werden kann, ohne dass eine Stromversorgung des Funktionsmoduls 1 bzw. der gesamten Anordnung, in der das Funktionsmodul 1 eingesetzt ist, abgeschaltet werden muss.
  • In 4 ist das Funktionsmodul 1 wie in 3 dargestellt, wobei im Unterscheid dazu die zum Betrachter weisende Gehäuseschale 28 abgenommen wurde. Es ist so eine Seite der Leiterkarte 3 sichtbar.
  • Auf Bestückungsflächen 33 der Leiterkarte 3 können elektronische Bauelemente angeordnet sein, und auch, wie beispielhaft in der 4 zu sehen ist, ein Steckverbinder, über den eine parallel zur Leiterkarte 3 ausgerichtete Zusatzleiterkarte 34 eingesteckt ist. Die Zusatzleiterkarte(n) 34 können z.B. als Funkmodul, z.B. für den 5G Mobilfunkstandard, als Speicherkarte und/oder Safety-Modul ausgeprägt sein.
  • Der Anschlussrahmen 4 weist Einschubschächte 43, vorliegend zwei Einschubschächte 43 auf, in denen Anschlussmodule 5 angeordnet sind. Die Anschlussmodule 5, die in der Explosionsdarstellung der 5 gut zu sehen sind, weisen an einer nach außen zeigenden Oberseite Anschlüsse 51 auf, an denen eine Feldverdrahtung angeschlossen werden kann. Die Anschlüsse 51 können Push-In Anschlüsse sein, Schraubanschlüsse, IDC-Anschlüsse oder Steckverbinder mit verschiedenen Steckkontakt-Ausprägungen und in unterschiedlichen Querschnittsgrößen und unterschiedlicher Anschlussanzahl ausgestaltet sein. Jede beliebige Verbindungsform für elektrische Anschlüsse kann eingesetzt werden.
  • An der gegenüberliegenden, unteren Seite (wiederum auf die Ausrichtung der Figuren bezogen) ist ein Verbinder 52 in diesem Ausführungsbeispiel ein Leiterkartenrandverbinder, ausgebildet, der mit den Anschlüssen 51 elektrisch kontaktiert. Mit dem Leiterkartenrandverbinder wird beim Zuschwenken des Anschlussrahmens 4 und/oder beim Einsetzen des Anschlussmoduls 5 ein elektrischer Kontakt zwischen dem Anschlussmodul 5 und der Leiterkarte 3 etabliert.
  • Die Leiterkarte 3 weist an ihrer der ersten Kante 31 gegenüberliegenden zweiten Kante 35 in einem ersten Abschnitt 35a dazu Kontaktelemente 36 auf, mit denen der als Leiterkartenrandverbinder ausgebildete Verbinder 52 dann kontaktiert. Die Kontaktelemente 36 sind in diesem Ausführungsbeispiel als entsprechende Leiterkartenrandkontakte ausgebildet.
  • Die Leiterkarte 3 ist an der genannten zweiten Kante 35 gestuft ausgebildet, so dass es neben dem ersten Abschnitt 35a, in dem sich die als Leiterkartenrandkontakte ausgebildeten Kontaktelemente 36 befinden, einen zweiten Abschnitt 35b gibt, der wie der Abschnitt 35a parallel zur ersten Kante 31 verläuft, wobei jedoch der Abstand von der ersten Kante 31 zur zweiten Kante 35 im Abschnitt 35b größer ist als im Abschnitt 35a. Mit anderen Worten ragt die Leiterkarte 3 im Abschnitt 35b bis näher an den Anschlussrahmen 4 heran bzw. in diesen hinein als im Abschnitt 35a. Dadurch können im Abschnitt 35b Anschlusselemente 37 unmittelbar auf die Leiterkarte 3 montiert, bevorzugt gelötet werden, die durch entsprechende Öffnungen 44 des Anschlussrahmens 4 unmittelbar zugänglich sind. Wie in 1 ersichtlich ist, können solche Anschlusselemente 37 aus dem Anschlussrahmen 4 hervorstehen oder auch bündig mit dem Anschlussrahmen 4 abschließen oder leicht unterhalb des Anschlussrahmens 4 angeordnet sein, wobei sie jedoch noch bei geschlossenem Anschlussrahmen 4 zugänglich sind.
  • Im ersten Ausführungsbeispiel sind Anschlusselemente 37, die durch den Anschlussrahmen 4 ragen und über diesen hervorstehen beispielhaft SMA-Antennenanschlüsse mit einem äußeren Schraubgewinde. Diese Anschlusselemente 37 können aber auch als SMP-Antennenanschluss mit einem Steckgesicht und mit dem Anschlussrahmen bündig abschließend ausgeprägt sein. Anschlusselemente 37, die bündig oder leicht unterhalb des Anschlussrahmens 4 liegen, sind hier beispielsweise Datenanschlüsse wie ein USB-C Anschluss oder ein Single-Pair Ethernetanschluss oder ein Busanschluss mit einem Adernpaar und ggf. weiteren Daten- und/oder Energiekontakten oder auch ein Einschubschacht für eine Speicherkarte, insbesondere eine microSD-Karte.
  • Bevorzugt werden solche Anschlusselemente 37 fest auf der Leiterkarte 3 angeordnet, die mit Signalen mit hohen Frequenzen (Antennenanschlüsse) oder Daten mit hohen Datenraten (USB-C-Anschluss, Single-Pair Ethernetanschluss, microSD-Kartenslot) einsetzbar sind. Es kann so eine hohe Anordnungsdichte dieser Anschlusselemente 37 erreicht werden bei gleichzeitig den Frequenzen bzw. Datenraten angemessener Führung des Signalwegs auf der Leiterkarte 3.
  • Über die Anschlussmodule 5 können dagegen gut solche Signale und Daten übertragen werden, die mit weniger hohen Frequenzen bzw. Datenraten beaufschlagt sind, bei denen jedoch eine große Flexibilität bei der Art der Verdrahtung gewünscht ist. Beispielsweise können diese Signale von Sensoren oder zu Aktoren sein, die je nach Aufbau der industriellen Automatisierungsanlage entweder über Stecker oder über eine Einzelleiterverbindung an das Funktionsmodul 1 angeschlossen sind. Auch können über die Anschlussmodule als Bus-Steckverbinder Daten von RS-232- oder RS-485-basierten Schnittstellen wie Profibus, CAN, Modbus RTU und dergleichen als unterlagerter Subbus zu einfachen Geräten oder auszulesenden Geräten für z.B. IIoT-Anwendungen übertragen werden. Bei diesen Verbindungen ist der zwischengeschaltete Verbinder 52 aus elektrisch bzw. signaltechnischer Sicht nicht störend, wohingegen der Vorteil, bei einem Wechsel der Leiterkarte 3 diese Verbindung nicht zu trennen und neu belegen zu müssen, gerade bei einer Einzeldrahtverdrahtung immens ist.
  • Es ist auch denkbar, dass auf der Leiterkarte 3 der Abschnitt 35a z.B. durch den Entfall der beiden als Single-Pair Ethernetanschlüsse ausgebildeten Anschlusselemente 37 und des unteren, als Antennenanschlusses ausgebildeten Anschlusselements 37 vergrößert wird und stattdessen weitere Anschlussmodule 5 als Bus-Steckverbinder integriert werden, um z.B. ein Funktionsmodul 1 ausschließlich mit Feldbussen auszubilden. Die Anzahl von zwei Anschlussmodulen 5 im gezeigten Ausführungsbeispiel ist insofern rein beispielhaft.
  • Anmeldungsgemäß ist zudem ein Batteriemodul 6 vorgesehen, das eine Batterie 62 in einem Schubträger 61 umfasst. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Batterie 62 eine nicht wiederaufladbare Knopfzelle, die mithilfe des Schubträgers 61 leicht ausgewechselt werden kann. Die Batterie 62 dient zur Versorgung von Komponenten des Funktionsmoduls 1, die auch bei Spannungsunterbrechungen weiter funktionsfähig sein sollen. Eine solche Komponente kann beispielsweise eine Echtzeituhr sein, die insbesondere bei Funktionsmodulen 1 zum Einsatz kommt, die als Rechenknoten ausgebildet sind. Die Batterie 62 kann beispielsweise auch verwendet werden, um Komponenten des Funktionsmoduls 1, insbesondere Prozessoren und/oder Mikro-Controller, bei einer Spannungsunterbrechung in gesicherter Weise herunterzufahren und so einen Datenverlust zu vermeiden.
  • Zur Kontaktierung der Batterie 62 sind auf der Leiterkarte 3 Kontakte vorgesehen, die nach Einschieben des Batteriemoduls 6 die Batterie 62 kontaktieren. Im gezeigten Beispiel ist einer der Kontakte als ein Batteriekäfig 37 ausgebildet, der neben der Funktion der Kontaktierung eines Pols der Batterie 62 auch eine Führung für den Schubträger 61 darstellt. Bevorzugt ist der Batteriekäfig 37 ein Stanz-Biegeteil aus Blech, das unmittelbar auf die Leiterkarte 3 gelötet werden kann, um es zu kontaktieren und auch mechanisch zu befestigen. Gegebenenfalls kann eine zusätzliche Fixierung mithilfe von Nieten, Schrauben oder dergleichen erfolgen.
  • Ein den zweiten Pol der Batterie 62 kontaktierendes Element ist in den Abbildungen der 4 und 5 nicht zu sehen, da es sich unterhalb des Batteriekäfigs 37 auf der Leiterkarte 3 befindet. In einer Ausgestaltung kann eine metallisierte Fläche der Leiterkarte 3 als zweiter Kontakt dienen.
  • Der Schubträger 61 ist durch den Batteriekäfig 37 parallel zur Oberfläche der Leiterkarte 3 und auch parallel zu der ersten Kante 31 bzw. der zweiten Kante 35 der Leiterkarte 3 verschiebbar geführt. Entsprechend kann er seitlich (in den Darstellungen der 4 und 5) entnommen bzw. eingesetzt werden. Das Batteriemodul 6 passiert somit beim Herausnehmen oder Einschieben weder die erste Kante 31, noch die zweite Kante 35 der Leiterkarte 3. Dadurch wird für das Batteriemodul 6 kein wertvoller Platz insbesondere entlang der zweiten Kante 35 benötigt, der so den Anschlusselementen 37 vorbehalten bleiben kann. Weiter ist eine Entnahmerichtung parallel zur Oberfläche der Leiterkarte 3 vorteilhaft, da sie eine parallele Anordnung von mehreren Leiterkarten 3 innerhalb des Funktionsmoduls 1 nicht behindert. Würde das Batteriemodul 6 senkrecht zur Oberfläche der Leiterkarte 3 entnommen werden, beispielsweise durch die Flächen der Gehäuseschalen 28, wäre dieses nur bei einer außenliegenden Leiterkarte 3 möglich.
  • Um das Batteriemodul 6 entnehmen zu können, auch wenn die Leiterkarte 3 von den Gehäuseschalen 28 umschlossen ist, ist in einer Ausgestaltung seitlich in den Gehäuseschalen 28 jeweils eine Zugangsöffnung 28' ausgebildet, die in ihrer Größe an den Querschnitt des Schubträgers 61 angepasst ist.
  • Zur Entnahme bzw. zum Einsetzen des Batteriemoduls 6 kann die Elektronikeinheit, also die von den Gehäuseschalen 28 umschlossene Leiterkarte 3, mithilfe des Hebels 29 aus dem u-förmigen Gehäuserahmen 25 gezogen werden und das Batteriemodul 6 durch die Zugangsöffnung 28' der Gehäuseschalen 28 getauscht werden.
  • Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist ein Tauschen des Batteriemoduls 6 nicht möglich, wenn die Leiterkarte 3 mit den Gehäuseschalen 28 in den u-förmigen Gehäuserahmen 25 eingesetzt ist. Die Rahmenseitenteile 26 sind zwar mit Lüftungsschlitzen versehen, diese lassen jedoch in ihrer Größe eine Entnahme bzw. ein Einsetzen des Batteriemoduls 6 nicht zu. Auf diese Weise kann eine unberechtigte Entnahme des Batteriemoduls 6 im Betrieb unterbunden werden. Falls es für spezielle Funktionsmodule 1 erforderlich sein sollte, eine Entnahme bzw. ein Einsetzen des Batteriemoduls 6 auch im Betrieb zu ermöglichen, kann dieses durch eine entsprechend gestaltete Montagebasis 2 erreicht werden, bei der in einem der Rahmenseitenteile 26 eine in Position und Größe der Zugangsöffnung 28' entsprechende Öffnung ausgebildet ist.
  • In den 6a und 6b ist ein zweites Ausführungsbeispiel eines anmeldungsgemäßen Funktionsmoduls 1 gezeigt. 6a entspricht in der Darstellungsweise der 2. Gleiche Bezugszeichen kennzeichnen in diesen beiden Figuren gleiche oder gleichwirkende Elemente wie bei dem zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel.
  • Im Unterschied zu dem zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel kontaktiert bei dem Beispiel der 6a, b das Anschlussmodul 5 die Leiterkarte 3 nicht unmittelbar. Stattdessen ist ein einschiebbares Steckmodul 7, das Platz für zusätzliche Elektronikelemente bereitstellt, zwischengeschaltet. Die 6a, b zeigen das Steckmodul vor dem Einschieben bzw. Einstecken in das Funktionsmodul 1. In der 6b ist eine der Gehäuseschalen 28 entfernt, um einen Blick auf die Leiterkarte 3 und den für das Steckmodul 7 zur Verfügung stehenden Platz zu gewähren.
  • Das Steckmodul 7 weist an einer oberen Seite Leiterkartenrandkontakte 71 auf, die der wiederum als Leiterkartenrandverbinder ausgebildete Verbinder 52 des Anschlussmoduls 5 kontaktiert. An seiner unteren, in Einsteckrichtung voraneilenden Seite ist ein Steckverbinder 72 angeordnet, der die Kontaktelemente 36 der Leiterkarte 3 kontaktiert. Der Steckverbinder 72 selbst ist in der Figur nicht zu erkennen, durch das Bezugszeichen 72 wird lediglich seine Position am Steckmodul 7 angedeutet.
  • Die Kontaktelemente 36 der Leiterkarte 3 sind im dargestellten Beispiel als Stiftkontakte einer Stiftleiste ausgebildet. Alternativ könnten als Kontaktelemente 36 wie in den vorherigen Ausführungsbeispielen auch Leiterkartenrandkontakte vorgesehen sein. Der Steckverbinder 72 am Steckmodul 7 ist entsprechend der gewählten Kontaktart ausgebildet.
  • Die Leiterkarte 3 ist auch hier gestuft ausgestaltet, wobei die Stufenhöhe entsprechend um die Einbauhöhe des Steckmoduls 7 gegenüber den vorherigen Ausführungsbeispielen vergrößert ist. Die Leiterkartenrandkontakte 71 des Steckmoduls 7 befinden sich bevorzugt bei eingestecktem Steckmodul 7 an derselben Position, an der sich die Leiterkartenrandkontakte der Leiterkarte 3 bei den zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen befinden. Dadurch können Anschlussmodule 5 für beide Ausgestaltungen eines Funktionsmoduls 1 verwendet werden.
  • Das Steckmodul 7 kann z.B. elektronische Schaltungen zur Signalanpassung der über das Anschlussmodul 5 ausgegebenen oder empfangenen Signale oder Daten aufweisen.
  • Bei diesem Ausführungsbeispiel ist ebenfalls ein anmeldungsgemäßes Batteriemodul 6 vorhanden, das analog zu dem zuvor beschriebenen Beispiel ausgebildet und auf der Leiterkarte 3 positioniert ist. Es wird angemerkt, dass ein Funktionsmodul 1 mit einem derartigen von der Seite her einsetzbaren und entnehmbaren Batteriemodul 6 auch im Zusammenhang mit einer Leiterkarte 3 umgesetzt sein kann, die entlang ihrer zweiten Kante 35 nicht gestuft ausgebildet ist. Ein Beispiel eines solchen Funktionsmoduls wird nachfolgend beschrieben.
  • In den 7a - 7c ist ein drittes Ausführungsbeispiel eines Funktionsmoduls 1 dargestellt. In 7a ist eine isometrische Gesamtansicht des Funktionsmoduls 1 dargestellt. 7b zeigt eine Seitenansicht des Funktionsmoduls 1 und 7c eine Schnittdarstellung eines Seitenbereichs des Funktionsmoduls 1. Es wird angemerkt, dass in einer üblichen Einbaulage des Funktionsmoduls der Anschlussrahmen 4 nach vorne weist und die Seiten nach oben bzw. unten ausgerichtet sind.
  • Vom Grundaufbau her ist das Funktionsmodul 1 dieses dritten Ausführungsbeispiels analog zu dem der ersten beiden Ausführungsbeispiele aufgebaut mit dem Unterschied, dass die Montagebasis 2 sowie der Anschlussrahmen 4 und damit das gesamte Funktionsmodul 1 eine doppelte Breite von zwei Baueinheiten aufweist.
  • Um im Produktionsprozess des Funktionsmoduls 1 möglichst viele Komponenten mehrfach für verschiedene Ausgestaltungen des Funktionsmoduls 1 einsetzen zu können, ist dabei die Montagebasis 2 aus zwei Elementen der Breite einer Baueinheit zusammengesetzt.
  • Gegenüber dem Funktionsmodul 1 des ersten Ausführungsbeispiels wird der zur Verfügung stehende größere vom Gehäuse umschlossene Bereich genutzt, um zwei Leiterkarten 3 und 3' parallel zueinander anzuordnen. Beide Leiterkarten 3, 3' sind in die Montagebasis 2 eingesteckt und somit mit den als Busleiterkontakte ausgebildeten weiteren Kontaktelementen 27b gekoppelt.
  • Die Anzahl von zwei Leiterkarten 3, 3' ist dabei rein beispielhaft, es kann auch eine größere Anzahl an Leiterkarten 3, 3' vorgesehen sein. Die Leiterkarten 3, 3' können zudem über Board-to-Board-Steckverbinder miteinander verbunden sein. In alternativen Ausgestaltungen kann vorgesehen sein, dass nicht jede der Leiterkarten 3, 3' in die Montagebasis 2 eingesteckt ist und/oder an die Busleiterkontakte angebunden ist.
  • Beim dargestellten Beispiel ist keine der beiden Leiterkarten 3, 3' gestuft ausgebildet, was an den fehlenden Einschubschächten des Anschlussmoduls 4 erkennbar ist.
  • Es ist jedoch alternativ auch möglich, dass eine der beiden Leiterkarten 3, 3' auch oder auch beide Leiterkarten 3, 3' gestuft ausgebildet sind. Falls nur eine eine der Leiterkarten 3, 3' gestuft ausgebildet ist, ist es denkbar, dass die andere(n) der Leiterkarten 3, 3' entweder nur einen durchgängig hohen Abschnitt aufweist bzw. aufweisen oder nur einen durchgängig abgesenkten Abschnitt aufweist, der für den Einsatz einer Mehrzahl von Anschlussmodulen vorgesehen ist.
  • Grundsätzlich braucht die Anzahl der Baueinheiten und der Leiterkarten 3, 3' unabhängig von der Anzahl vorhandener Leiterkarten 3, 3' nicht unbedingt übereinstimmen. Beispielsweise kann auch für eine oder mehrere der Leiterkarten 3, 3' ein größerer Freiraum im Inneren des Funktionsmoduls 1 bereitgestellt werden, z.B. wenn Bauraum für größere Bauelemente wie z.B. Kühlkörper oder zur Konvektion bzw. Wärmeabführung benötigt wird.
  • Auf der ersten Leiterkarte 3 ist, wie in den zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen gezeigt, ein Batteriemodul 6 angeordnet, dessen Schubträger 61 zur Seite hin entnommen werden kann, wenn die Leiterkarte mit den umgebenden Gehäuseschalen 28 aus dem u-förmigen Gehäuserahmen 25 entnommen ist.
  • Auf der zweiten Leiterkarte 3' ist im Randbereich ein Taster 39 angeordnet. Ein Betätigungselement des Tasters 39 weist dabei in Richtung des benachbarten Rahmenseitenteils 26. Der so positionierter Taster 39 kann vorteilhaft durch Lüftungsöffnungen in dem Rahmenseitenteil 26 und den Seiten der Gehäuseschalen 28 von außen mit einem Werkzeug, beispielsweise einem Schraubendreher, betätigt werden. Anders als bei Bedienelementen, die durch Öffnungen 44 des Anschlussrahmens 4 ragen oder erreichbar sind, ist der Taster 39 durch seine Positionierung und Ausrichtung vor einer versehentlichen Betätigung geschützt. Er eignet sich damit beispielsweise als Reset-Taster, um ein Funktionsmodul 1 oder ein Teil des Funktionsmoduls 1 zurückzusetzen bzw. neu zu starten.
  • Bezugszeichenliste
  • 1
    Funktionsmodul
    2
    Montagebasis
    21
    Rastsockel
    22
    Tragschienenaufnahme
    23
    Lösehebel
    24
    Rasthaken
    25
    Gehäuserahmen
    26
    seitlicher Schenkel
    27a
    Kontaktelement
    27b
    weiteres Kontaktelement
    28
    Gehäuseschale
    28'
    Zugangsöffnung
    29
    Hebel
    3
    Leiterkarte
    31
    erste Kante
    32
    Leiterkartenrandkontakt
    33
    Bestückungsfläche
    34
    Zusatzleiterkarte
    35
    zweite Kante
    35a, b
    Abschnitt
    36
    Kontaktelement
    37
    Anschlusselement
    38
    Batteriekäfig
    39
    Taster
    4
    Anschlussrahmen
    41
    Scharnier
    42
    Rastverschluss
    43
    Einschubschacht
    44
    Öffnung
    5
    Anschlussmodul
    51
    Anschluss
    52
    Verbinder
    6
    Batteriemodul
    61
    Schubträger
    62
    Batterie
    7
    Steckmodul
    71
    Leiterkartenrandkontakt
    72
    Steckverbinder
    8
    Werkzeug
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 202011000834 U1 [0007]
    • WO 2019/008032 A1 [0009]

Claims (16)

  1. Busfähiges aneinanderreihbares Funktionsmodul (1) zur Steuerung und/oder Überwachung technischer Prozesse aufweisend - eine Montagebasis (2) mit Rastmitteln zum Befestigen auf einer Tragschiene und wenigstens einem seitlichen Busleiterkontakt, sowie einem Steckverbinder, der mit dem Busleiterkontakt verbunden ist, wobei die Montagebasis (2) einen u-förmigen Gehäuserahmen (25) mit zwei Rahmenseitenteilen (26) umfasst; - mindestens eine entlang einer ersten Kante (31) in den Steckverbinder eingesteckte und zumindest teilweise von dem Gehäuserahmen (25) umgebene Leiterkarte (3, 3'); - einen schwenkbar an einer der Rahmenseitenteilen (26) des Gehäuserahmens (25) angelenkten Anschlussrahmen (4), der in einer zugeschwenkten Position die mindestens eine Leiterkarte (3, 3') entlang einer zweiten Kante (35), die parallel zur ersten Kante (31) ausgerichtet ist, übergreift; dadurch gekennzeichnet, dass auf der mindestens einen Leiterkarte (3, 3') eine Kontaktanordnung angeordnet ist, um eine in einen Schubträger (61) aufgenommene Batterie (62) zu kontaktieren, wobei der Schubträger (62) parallel zur Leiterkarte (3, 3') in Richtung eines der Rahmenseitenteile (26) verschiebbar geführt ist.
  2. Funktionsmodul (1) nach Anspruch 1, bei dem die Kontaktanordnung einen auf der mindestens einen Leiterkarte (3, 3') montierten Batteriekäfig (38) umfasst, der zumindest einen Pol der Batterie (62) kontaktiert.
  3. Funktionsmodul (1) nach Anspruch 2, bei dem der Batteriekäfig (38) eine Führung für den Schubträger (62) bildet.
  4. Funktionsmodul (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem die mindestens eine Leiterkarte (3, 3') zumindest teilweise von zwei Gehäuseschalen (28) umschlossen ist und wobei in mindestens einer der Gehäuseschalen (28) eine Zugangsöffnung (28') vorgesehen ist, um den Schubträger (62) hindurchzuführen.
  5. Funktionsmodul (1) nach Anspruch 4, bei dem die Zugangsöffnung (28') im Bereich eines der Rahmenseitenteile (26) liegt, wenn die mindestens eine Leiterkarte (3, 3') mit ihrer ersten Kante (31) in den Steckverbinder der Montagebasis (2) eingesteckt ist.
  6. Funktionsmodul (1) nach Anspruch 5, bei dem das Rahmenseitenteil (26), in dessen Bereich die Zugangsöffnung (28') liegt, wenn die mindestens Leiterkarte (3, 3') mit ihrer ersten Kante (31) in den Steckverbinder der Montagebasis (2) eingesteckt ist, die Zugangsöffnung (28') zumindest teilweise verdeckt.
  7. Funktionsmodul (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem auf der mindestens einen Leiterkarte (3, 3') ein Taster (39) mit einem Bedienelement angeordnet ist, wobei das Bedienelement mit Hilfe eines Werkzeugs (8) bedienbar ist, das durch einen Durchbruch in einem der Rahmenseitenteile (26) geführt ist.
  8. Funktionsmodul (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei dem der Anschlussrahmen (4) mindestens einen Einschubschacht (43) bereitstellt, wobei mindestens ein Anschlussmodul (5), das in den mindestens einen Einschubschacht (43) eingesetzt ist und an einer zugänglichen Oberseite Anschlüsse (51) bereitstellt und an einer gegenüberliegenden Unterseite einen Verbinder (52) aufweist, der in einer zugeschwenkten Position des Anschlussrahmens (4) auf die Leiterkarte (3) aufgesteckt ist und deren Kontaktelemente (36) kontaktiert.
  9. Funktionsmodul (1) nach Anspruch 8, bei dem die mindestens eine Leiterkarte (3, 3') entlang ihrer zweiten Kante (35) gestuft ausgebildet ist, wodurch mindestens zwei Abschnitte (35a, 35b) gebildet sind, in denen die mindestens eine Leiterkarte (3, 3') unterschiedlich weit in Richtung des Anschlussrahmens (4) ragt, wobei sich in einem ersten Abschnitt (35a) die Kontaktelemente (36) für den Verbinder (52) des mindestens einen Anschlussmoduls (5) befinden, und wobei die mindestens eine Leiterkarte (3, 3') in einem zweiten Abschnitt (35b) mindestens ein Anschlusselement (37) aufweist, das durch eine Öffnung (44) im Anschlussrahmen (4) unmittelbar zugänglich ist.
  10. Funktionsmodul (1) nach Anspruch 8 oder 9, bei dem die Kontaktelemente (36) Kontakte eines Steckverbinders, insbesondere einer Buchsenleiste oder Stiftleiste, sind, der im Bereich des Leiterkartenrands in dem ersten Abschnitt (35a) angeordnet ist.
  11. Funktionsmodul (1) nach einem der Ansprüche 8 bis 10, bei dem das mindestens eine Anschlusselement (37) ein Steckverbinder ist, insbesondere ein Steckverbinder zur Datenübertragung und/oder für HF-Signale.
  12. Funktionsmodul (1) nach Anspruch 11, bei dem das mindestens eine Anschlusselement (37) ein USB-C und/oder RJ-45 und/oder Single-Pair Ethernet Steckverbinder ist.
  13. Funktionsmodul (1) nach einem der Ansprüche 8 bis 12, bei dem das mindestens eine Anschlusselement (37) eine Aufnahme für eine steckbare Speicherkarte ist
  14. Funktionsmodul (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 13, das netzwerkfähig ist.
  15. Funktionsmodul (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 14, bei dem das mindestens eine Anschlussmodul (5) indirekt über ein zwischengestecktes Steckmodul (7) mit den Kontaktelementen (36) verbunden ist.
  16. Funktionsmodul (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 15, ausgebildet als Feldbuskoppler, als Steuerungsrechner und/oder als Ein- und Ausgabemodul.
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Title
Dokumentation CX1010-System Hardware: Beckhoff Automation GmbH&Co. KG Verl: Version 1.6, 07.11.2012 S.1, S16 – Firmenschrift

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