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GEBIET DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung betrifft
einen Schaltschrank für
elektrische Vorrichtungen und Anschlüsse. Die vorliegende Erfindung
betrifft insbesondere einen Schaltschrank für Starkstromvorrichtungen und
-anschlüsse,
die modulartig auf entfernbaren Baugruppen angeordnet sind.
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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Elektrische Schaltschränke und
darin zu verwendende Modulbaugruppen sind bekannt. Zu solchen Schaltschränken gehören einfache
verschlossene Räume,
in denen Anschlüsse
angebracht werden können,
bis hin zu moderneren Schaltschränken, die
Rückwandplatinen
mit einsteckbaren Anschlüssen
für modulartige
Bauteile, aktive Kühlkomponenten
und/oder Signalverteilungssysteme aufweisen können. Modulbaugruppen sind
ebenfalls üblich
und enthalten Baueinheiten in speicherprogrammierbaren Steuerungen
(SPS), I/O-Karten usw. Im US-Patent 5.289.363 an Ferchau et al.
ist ein Beispiel für
einen komplexeren Schaltschrank dargestellt, der für die Verwendung
in der Personalcomputer-Industrie konzipiert ist und einsteckbare
Module, aktive Kühlung
und ein Signalverteilungssystem aufweist.
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Obwohl die komplexer aufgebauten
Schaltschränke
für Anschlüsse, Elektronik
und elektrische Bauteile im Schwach- und/oder Signalstrombereich üblich sind,
sind solche Systeme bei Starkstromvorrichtungen und -anschlüssen weniger
häufig.
Im US-Patent 5.070.429 an Skirpan ist ein relativ einfacher, tragbarer
Stromverteilerkasten dargestellt. Ein Beispiel für einen komplexeren elektrischen
Schaltschrank wird im US-Patent 3.949.277 an Yosset beschrieben,
das einen Stromverteilerschrank mit Sammelschienen und Rahmen für die Aufnahme
von modulartigen, unifunktionalen Starkstrombauteilen darstellt.
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Keiner der Schaltschränke, die
dem Erfinder der vorliegenden Erfindung bekannt sind, besitzt aber
die Merkmale, die für
die Verwendung mit Starkstrombauteilen und -anschlüssen gewünscht werden.
Insbesondere Starkstrombauteile, wie z. B. mit 460 V oder 550 V
Mehrphasenstrom betriebene Bauteile oder dergleichen, sind im Allgemeinen
relativ groß im
Vergleich zu den elektronischen Komponenten und mittels dicker Kabel
angeschlossen, die gemäß elektrotechnischen
Vorschriften mit definierten Mindest-Krümmungsradien zu verlegen sind.
Dadurch wird viel Platz im Schaltschrank verbraucht und das Verlegen
der Kabel ist normalerweise recht arbeitsintensiv. Im Gegensatz
zu elektronischen Komponenten können
Starkstrombauteile starken Magnetfeldern ausgesetzt sein und/oder
diese selbst erzeugen; die Bauteile müssen außerdem mechanisch sicher befestigt
werden, um bei ihnen unerwünschte Bewegungen
zu verhindern.
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Darüber hinaus erzeugen viele Starkstrombauteile
eine starke Verlustwärme,
die aus dem Schaltschrank abgeführt
werden muss. Solche Schaltschränke
stehen jedoch oft in „schmutziger Umgebung", wobei Luft, die
in den Schrank geleitet und daraus herausgeführt wird, um die darin angeordneten
Bauteile zu kühlen,
gefiltert werden muss, damit keine unerwünschten Materialien eindringen; diese
Filter müssen
in regelmäßigen Abständen gewartet
oder ausgetauscht werden, um einen Ausfall von Bauteilen und/oder
Feuer zu vermeiden. Im Gegensatz zu elektronischen Komponenten können Starkstrombauteile
und -anschlüsse
eine Sicherheitsgefahr für
Anwender und/oder Wartungstechniker darstellen, sofern eine unbeabsichtigte
Berührung
nicht durch geeignete Schutzabdeckungen und/oder Isolierungen verhindert
wird. Schließlich sind
Schaltschränke
für Starkstrombauteile
und -anschlüsse
im Allgemeinen ziemlich groß,
da die Bauteile wie auch die Kabel meist an den Schaltschrankwänden befestigt
sind und viel Platz an den Wänden verbrauchen,
so dass der Raum im Schaltschrank ineffizient genutzt wird.
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Insbesondere bei modulartig aufgebauten Spritzgießmaschinen,
die vom Anmelder der vorliegenden Erfindung gebaut werden, werden
die Hauptfunktionssysteme wie z. B. Einspritzeinheit, Schließeinheit,
Hydraulik- oder
Elektromotoren, Steuerungen und/oder Robotersysteme als vorgefertigte
Module mit verschiedenen Leistungen und/oder Größen geliefert. Diese vorgefertigten
Module werden gemäß den Spezifikationen
des Kunden montiert. Demnach sind die spezifischen Starkstrom-elektrischen
und -elektronischen Anforderungen einer bestimmten Anordnung oft
erst dann bekannt, wenn die Maschine nach der Kundenspezifikation
zusammengebaut wird. Die Stark- und Schwachstrom-Untersysteme werden
bei jeder neuen Spritzgießmaschine
mit einem arbeits-, zeit- und kostenintensiven Verfahren in Spezialausführung ausgelegt
und montiert. Falls also z. B. ein Bauteil des Starkstromsystems
während
der Prüfungen
der Maschine ausfällt,
muss der elektrische Schaftschrank unter Umständen vollständig für die Problemdiagnose entfernt
werden. Dies kann zu teuren Verzögerungen
und zum Abschalten der Hauptmaschinen führen und die Kosten für die Entwicklung
und Prüfung
neuer Maschinen erheblich in die Höhe treiben.
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1 zeigt
bei 2 allgemein einen dem Stand der Technik entsprechenden
elektrischen Schaltschrank. Der Schaltschrank umfasst mehrere Maschinenfunktionen,
die auf einer ebenen Oberfläche 6 angeordnet
sind. Heizfunktionen (für
die Erhitzung von Maschinenteilen) können in die Türen 10 des Schaltschranks 2 integriert
oder an der Oberfläche 6 angebaut
werden. Die Leistungsverdrahtung 12 und die Steuerungsverdrahtung 14 sind
in der Regel nahe beieinander angeordnet und stellen eine potenzielle Sicherheitsgefahr
dar. Die Funktionen für
die Erhitzung des Formwerkzeugs, die bei einer Verkopplung einer
Spritzgießmaschine
mit einem Heißkanalwerkzeug
erforderlich sind, müssen
normalerweise in einem getrennten Schaltschrank installiert werden,
da bei Standard-Schaltschränken
nicht genug Raum im Innern zur Verfügung steht. Aus diesem Grund
sind weitere Kabel zwischen den einzelnen Schaltschränken zu
verlegen.
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Die Wärmeableitung kann bei dem dem Stand
der Technik entsprechenden Schaltschrank problematisch sein, in
dem Festkörperrelais
beträchtliche
Wärme erzeugen.
Zur Abführung
der Wärme müssen im
Allgemeinen ein größerer Schaltschrank und/oder
aktive Kühlsysteme
(z. B. große
Kühlgebläse) innerhalb
des Schaltschranks 2 bereitgestellt werden.
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Üblicherweise
wird außerhalb
von dem Stand der Technik entsprechenden Schaltschränken ein
Transformator verwendet, um die Spannungen für die Steuerungen und Maschinen-Heizelemente herunterzutransformieren.
Bei dem Transformator handelt es sich normalenrweise um einen „vergossenen" Transformatortyp,
d. h., dass er in Silikamaterial eingebettet ist. Das Silikamaterial
trägt wesentlich zum
höheren
Gewicht des Transformators bei, für dessen Befestigung an einer
Spritzgießmaschine normalerweise
ein Laufkran benötigt
wird.
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Ein weiterer Nachteil bei Schaltschränken nach
dem Stand der Technik besteht darin, dass jedes Bauteil für jede neue
Maschinenausführung
kundenspezifisch angefertigt wird. Die endgültige Auslegung des Schaltschranks
kann beispielsweise vom Schließdruck,
Formwerkzeugtyp und der Anzahl von Formnestern abhängig sein.
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Das US-Patent 2.885.600 offenbart
einen Schaltschrank für
elektrische Komponenten, der ein Gehäuse mit verschiebbar darin
angeordneten Platten umfasst. Die Platten sind dafür vorgesehen,
dass an ihner Oberfläche
elektrische Komponenten befestigt werden können, und fassen sich zwischen
einer Position im Gehäuse
(eingesetzter Zustand) und einer Position außerhalb des Gehäuses (für Reparaturen
und Austausch) bewegen.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Ein Ziel der vorliegenden Erfindung
besteht darin, ein neuartigen elektrischen Schaltschrank bereitzustellen,
der zumindest einen der Nachteile des Stands der Technik beseitigt
oder verringert. Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung besteht
darin, eine neuartige Spritzgießmaschine
mit einem elektrischen Schaltschrank bereitzustellen.
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Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden
Erfindung ist ein Schaltschrank für Starkstrombauteile und -anschlüsse vorgesehen,
der Folgendes umfasst:
einen allgemein Parallelepiped-förmigen Schaltschrank
mit einer Vorderseite, einer Rückseite,
einem Oberteil und einem Unterteil;
mindestens eine Abdeckung
am Schaltschrank, um den Zugang zu einem darin definierten Raum
zu ermöglichen;
mindestens
eine im Wesentlichen ebene Platte, die in den Schaltschrank eingesetzt
werden kann, wenn die Abdeckung offen ist, wobei die Platte von
der Vorderseite bis zur Rückseite
reicht und eine Oberfläche
für die
Befestigung mindestens eines Starkstrombauteils aufweist;
einen
Kabelkanal nahe jedem Oberteil und Unterteil, wobei jeder Kabelkanal
so angeordnet ist, dass er eines von einer Gruppe von Starkstromkabeln
und eine Gruppe von Steuer- und Signalkabeln halten kann; und
einen
Teil des Schaftschranks nahe der mindestens einen im Wesentlichen
ebenen Platte, der einen freien Teil einer Wand des Schaftschranks
aufweist, an der elektrische Bauteile befestigt werden können.
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Gemäß einem anderen Aspekt der
vorliegenden Erfindung ist ein Schaltschrank für Starkstrombauteile und -anschlüsse vorgesehen,
der Folgendes umfasst:
einen allgemein Parallelepiped-förmigen Schaltschrank
mit einer Vorderseite, einer Rückseite,
einem Oberteil und einem Unterteil;
mindestens eine Abdeckung
am Schaltschrank, um den Zugang zu einem darin definierten Raum
zu ermöglichen;
einen
Kabelkanal nahe dem einen Oberteil oder Unterteil, wobei der Kabelkanal
so angeordnet ist, dass er eine Gruppe von Steuer- und Signalkabeln
halten kann; und eine Luftkammer nahe dem anderen Oberteil oder
Unterteil, wobei die Luftkammer beim Betrieb die Kühlluft im
Schaltschrank zirkulieren lässt und
mindestens eine in ihr eingeschlossene Gruppe von Starkstrom-Sammelschienen
enthält;
mindestens
eine im Wesentlichen ebene Platte, die in den Schaltschrank eingesetzt
werden kann, wenn die Abdeckung offen ist, wobei die Platte von
der Vorderseite bis zur Rückseite
reicht und eine Oberfläche
für die
Befestigung mindestens eines Starkstrombauteils aufweist; und Stromanschlussmittel,
um Strom von der mindestens einen Gruppe von Starkstrom-Sammelschienen
in der Luftkammer zu erhalten, und wobei die in der Luftkammer zirkulierende
Luft zur Befestigungsoberfläche
geführt
wird, wenn die Platte in den Schaltschrank eingesetzt ist; und
einen
Teil des Schaltschranks nahe der mindestens einen im Wesentlichen
ebenen Platte, der einen freien Teil einer Wand des Schaltschranks
aufweist, an der elektrische Bauteile befestigt werden können.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der
vorliegenden Erfindung ist eine Spritzgießmaschine vorgesehen, die Folgendes
umfasst:
eine Einspritzeinheit;
eine Schließeinheit
zum Schließen
von Formwerkzeugen;
einen allgemein Parallelepiped-förmigen elektrischen Schaltschrank
mit
einer Vorderseite, einer Rückseite, einem Oberteil und
einem Unterteil; mindestens eine Abdeckung am Schaltschrank, um
den Zugang zu einem darin definierten Raum zu ermöglichen;
mindestens
eine im Wesentlichen ebene Platte, die in den Schaltschrank eingesetzt
werden kann, wenn die Abdeckung offen ist, wobei die Platte von
der Vorderseite bis zur Rückseite
reicht und mindestens ein an einer Oberfläche der Platte befestigtes
Starkstrombauteil aufweist;
einen Kabelkanal nahe jedem Oberteil
und Unterteil, wobei jeder Kabelkanal eines von einer Gruppe von Starkstromkabeln
und eine Gruppe von Steuer- und Signalkabeln
hält; und
einen
Teil des Schaftschranks nahe der mindestens einen im Wesentlichen
ebenen Platte, der einen freien Teil einer Wand des Schaftschranks
aufweist, an der elektrische Bauteile befestigt sind.
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Die vorliegende Erfindung stellt
einen Schaftschrank bereit, in dem durch sehr kompakte Anordnung
mehrere Steuermodule (beispielsweise SPS), Leistungsschalter und
Hydraulikpumpenmotoren eingebaut, miteinander verbunden und mit
Starkstrom und Steuersignalen versorgt werden können. Der Schaftschrank nimmt
modulartige, vorgefertigte Maschinen-Funktionskomponenten auf, die
unabhängig
in kurzer Zeit vormontiert und ausgewechselt werden können.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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Es werden nun bevorzugte Ausführungen der
vorliegenden Erfindung lediglich als Beispiele unter Bezugnahme
auf die begleitenden Figuren beschrieben. Es zeigen:
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1:
eine perspektivische Darstellung der Vorder- und Oberseite eines
dem Stand der Technik entsprechenden elektrischen Schaltschranks
zur Verwendung mit hydraulischen oder elektrischen Spritzgießmaschinen;
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2:
eine perspektivische Darstellung der Vorder- und Oberseite eines
elektrischen Schaltschranks gemäß der vorliegenden
Erfindung;
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3:
eine perspektivische Darstellung der Rück- und Oberseite des Schaltschranks
von 2;
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4:
einen Aufriss einer mit dem Schaltschrank von 2 verwendeten Platte, an der zwei in
gestrichelten Linien dargestellte Starkstrombauteile befestigt sind;
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5:
eine vergrößerte Darstellung
eines Bereichs von 4;
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6:
eine perspektivische Darstellung der Vorder- und Oberseite eines
elektrischen Schaltschranks gemäß einer
anderen Ausführung
der vorliegenden Erfindung; und
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7:
eine Spritzgießmaschine
gemäß der vorliegenden
Erfindung.
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DETALLIERTE
BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Ein Schaltschrank gemäß einer
Ausführung der
vorliegenden Erfindung ist allgemein bei 20 in 2 und 3 dargestellt. Darin ist ersichtlich,
dass der Schaitschrank 20 die Form eines Parallelepipeds
hat und in drei Hauptteile unterteilt ist: einen ersten Teil 24,
einen Mittelteil 28 und einen dritten Teil 32.
Der Mittelteil 28 weist ein Paar Abdeckungen auf, die in einer
gegenwärtig
bevorzugten Ausführung
die Türen 36a, 36b sind,
die geöffnet
und/oder vom Mittelteil 28 entfernt werden können, um
Zugang zu dessen Innenraum zu ermöglichen.
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Der erste 24 und der dritte 32 Teil
enthalten die Zugangsplatten 40 bzw. 44. die abnehmbar
mit Schrauben oder anderen geeigneten Mitteln am Schaftschrank 20 befestigt
sind. Der erste Teil 24 ist vom Mittelteil 28 durch
eine Innenwand 48 getrennt, die einen unbeabsichtigten
oder unbefugten Zugang zum ersten Teil 24 vom Innern des
Mittelteils 28 aus verhindert. Der erste Teil 24 enthält gemäß der Darstellung
eine Reihe von Entlüftungsöffnungen 30,
damit Luft von der Außenseite
des Schaltschranks 20 eintreten und darin zirkulieren kann.
Es versteht sich, dass der erste Teil 24 unvergossene oder
vergossene Transformatoren, andere Starkstrombauteile oder dergleichen
enthalten kann, die im Allgemeinen nicht normal zugänglich sein
müssen;
hier ist aus Sicherheitsgründen
kein unbeabsichtigter oder unbefugter Zugang zu den Starkstrombauteilen
möglich.
In der Innenwand 48 sind geeignete Kabelöffnungen
(nicht dargestellt) so angeordnet, dass Verbindungen zwischen den
Bauteilen im ersten Bereich 24 und anderen Teilen des Schaltschranks 20 wunschgemäß eingerichtet
werden können.
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Der dritte Teil 32 umfasst
außer
der Zugangsplatte 44 eine Endzugangsplatte 52 und
eine oder mehrere Kabelöffnungen 56.
Der dritte Teil 32 kann eine oder mehrere Baueinheiten
enthalten, die hier als Platten 60 bezeichnet werden (im
Folgenden detaillierter beschrieben), an denen elektrische Bauteile
und/oder Anschlüsse
befestigt sind. Es versteht sich, dass der dritte Teil 32 über einen
Netzanschluss – um über durch
die Öffnungen 56 verlegte
Kabel die Stromversorgung in den Schaltschrank 20 zu führen – sowie
Tennschalter und/oder Hauptsicherungen verfügt.
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Der Mittelteil 28 ist in
zwei Räume 64 und 68 unterteilt.
Der Raum 68 ermöglicht
den Zugang zur Innenfläche
der Rückwand 72,
damit Komponenten wie die SPS 76 daran befestigt werden
können.
Der Raum 64 enthält
eine Reihe von oberen und unteren Gleitscheinen (nicht dargestellt),
in die die oberen 69 und unteren 70 Kanten der
Platten 60 eingesetzt werden können, so dass ein Wartungstechniker
oder Anwender die Platten 60 am Schaltschrank 20 hinein- und
herausschieben kann. In einer gegenwärtigen Ausführung sind die Gleitschienen
U-förmig,
wobei die untere Gleitschiene eine Reihe von regelmäßig beabstandeten
Vorsprüngen
mit halbkreisförmigen Querschnitt
enthält.
Diese Vorsprünge
reduzieren die von den Platten 60 berührte Oberfläche der unteren Gleitschiene
und erleichtern die Schiebbewegung. Die obere Gleitschiene besteht
aus einer Nut, durch die hindurch die Oberkante der Platte 60 bewegt wird.
In die obere und untere Gleitschiene ist jeweils eine Raste nahe
am vorderen Ende integriert, damit die Platten 60 vom Schaltschrank 20 fortgeschwenkt werden
können,
wenn sie zur Inspektion oder Wartung herausgezogen werden. In der
Ausführung
von 2 und 3 umfasst der Mittelteil 28 sechs
Platten 60 und der dritte Teil 32 eine Platte 60.
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Die Darstellung zeigt, dass Starkstromkabel 74 über eine
Reihe von Trägern 78 entlang
dem Schrankoberteil und Signal-, Steuer- oder andere Schwachstromkabel 80 entlang
dem Schrankunterteil im Schaltschrank 20 verlaufen. Die
Trennung der Starkstromkabel 74 von den Kabeln 80 verringert
die Möglichkeit,
dass Letztere durch elektronisches Rauschen beeinträchtugt werden.
Obwohl in der dargestellten Ausführung
die Starkstromkabel 74 entlang dem Oberteil und die Kabel 80 entlang
dem Unterteil verlegt sind, ist für einen Fachmann offensichtlich, dass
diese Anordnung je nach Bedarf umkehrbar ist.
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Die Schwachstromkabel sind vorzugsweise über geeignete
mehrpolige Normstecker (z. B. solche, die von AMP hergestellt werden)
an die Platten 60 angeschlossen. In der Ausführung von 2 und 3 sind die Starkstromkabel 74 nach
Bedarf direkt an die Starkstrombauteile der Platten 60 angeschlossen.
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4 zeigt,
dass die Platten 60 eine im Wesentlichen ebene, rechteckige
Oberfläche 84 mit Querstegen 88 sind,
an denen Starkstrombauteile 92 (in der Figur in gestrichelten
Linien dargestellt) und/oder Steckverbinder mit herkömmlichen
Mitteln befestigt werden können.
In der gegenwärtigen
Ausführung
der Erfindung bestehen die Oberfläche 84 und die Querstege 88 aus
Flussstahl, obwohl es sich versteht, dass auf Wunsch auch andere
Werkstoffe wie z. B. Kunststoffe mit hoher Dichte oder andere elektrisch
nichtleitende Materialien verwendet werden können.
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Jede Platte 60 enthält auch
eine Schutzabdeckung 96, die sich von der Ebene der Oberfläche 84 horizontal
nach außen
erstreckt, um eine unbeabsichtige Berührung der an der Platte 60 befestigten Komponenten 92 zu
verhindern, wenn die Platte im Schaltschrank 20 installiert
ist. In einer gegenwärtigen
Ausführung
der Erfindung besteht die Schutzabdeckung 96 aus transparentem
Acrylglasmaterial, damit eine Platte 60 sichtgeprüft werden
kann, während
sie im Schaltschrank 20 installiert ist. An der Schutzabdeckung 96 können auch
Messstellen, Anzeigegeräte
oder andere elektronische Vorrichtungen angebracht sein, auf die
das Service- oder Wartungspersonal eventuell zugreifen möchte, ohne
dabei die Platte 60 aus dem Schaltschrank 20 zu
entfernen.
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Alle Bauteile und Anschlüsse sind
an einer einzigen Seite der Platte 60 angeordnet, um einen unbeabsichtigten
Kontakt zwischen Bauteilen und Anschlüssen verschiedener Platten 60 zu
verhindern. Wie bereits gesagt, sind die Starkstromkabel normalerweise
dick, und in elektrotechnischen Vorschriften sind Mindest-Krümmungsradien
für Kurven bei
der Verlegung solcher Kabel definiert. Die elektrischen Komponenten 92 können horizontal
gegeneinander versetzt angeordnet sein, um mehrere Starkstrombauteile
mit einer einzigen Platte 60 verbinden zu können, ohne
bei den dafür
erforderlichen Anschlüssen
unnötigen
Raum im Schaltschrank 20 zu verschwenden, und um die Starkstromkabel
wunschgemäß zwischen
der Oberfläche 84 und
den Komponenten 92 zu verlegen. 5 zeigt ein übliches Starkstrombauteil 92a,
das an den Erweiterungsplatten 100 befestigt ist, die ihrerseits
am Quersteg 88 montiert sind. Die an das Bauteil 92b anzuschließenden Starkstromkabel 74 können demzufolge
zwischen dem Quersteg 88 und dem Bauteil 92a verlegt werden.
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Es ist offensichtlich, dass die Anordnung
der Platten 60 den Raum im Schaltschrank 20 effizient nutzt.
Ferner wird die für
den Anschluss der Komponenten im Schaltschrank 20 notwendige
Länge der Kabel
und Leitungen oft reduziert, da die Bauteile und/oder Anschlüsse in relativ
nahem Abstand zueinander oder „dicht" positioniert sind.
Dies kann wegen der kürzeren
Kabelverlegungen die Fertigungskosten und Leistungsverluste senken.
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Wie oben bereits gesagt, können die
Starkstromkabel beträchtliche
Wärme erzeugen,
die normalerweise aus dem Schaltschrank abgeführt werden muss. Beispielsweise
können
Festkörperrelais, die
zur Steuerung von Heizelementen in Spritzgießmaschinen verwendet werden,
ungefähr
ein Watt Verlustwärme
für jedes
von ihnen geschaltete Ampere erzeugen. In der vorliegenden Erfindung
sind solche Komponenten an den Platten 60 nahe der Kante 104 befestigt,
die der Kante gegenüberliegt,
an der die Schutzabdeckung 96 angebracht ist (am besten
in 3 ersichtlich). An
der Platte 60 ist ein Kühlkörper 108 vorgesehen,
der sich über
die Kante der Platte 60 hinaus erstreckt; die beträchtliche
Wärme erzeugenden
Komponenten sind durch geeignete Mittel thermisch mit dem Kühlkörper 108 verbunden. In 3 ist dargestellt, dass
die Rückwand 72 des Schaftschranks 20 eine
oder mehrere Öffnungen 112 aufweist,
die komplementär
zur Form und Größe des Kühlkörpers 108 sind
und so positioniert sind, dass sich, wenn eine Platte 60 mit
einem Kühlkörper 108 in
den Schaltschrank 20 eingesetzt ist, der Kühlkörper 108 durch
die Öffnung 112 hindurch
erstreckt, wobei die Öffnung 112 ausgefüllt wird,
so dass keine Fremdstoffe in den Schaltschrank 20 eindringen
und der Inhalt des Schaltschranks 20 nicht durch die Öffnung 112 hindurch
von Personal berührt
werden kann. Da der Kühlkörper 108 außerhalb
des Schaltschranks 20 positioniert ist, wird eine möglicherweise große Menge
an Verlustwärme
passiv an der Außenseite
des Schaltschranks 20 abgestrahlt, was die Anforderungen
für die
Kühlung
innerhalb des Schaltschranks 20 reduziert.
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Obwohl sich die obige Beschreibung
auf die Vorteile der vorliegenden Erfindung hinsichtlich der Verwendung
der Starkstrombauteile und -anschlüsse konzentrierte, ist für einen
Fachmann offensichtlich, dass der Schaltschrank 20 auch
schwachstromige Steuerelektronik- und/oder Signalgabesysteme usw. enthalten
kann und häufig
enthalten wird. Eine solche Schwachstromelektronik kann im Raum 68 auf übliche Weise
oder an der Platte 60 befestigt werden, entweder zusätzlich zu
oder an Stelle von Starkstrombauteilen.
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In einer gegenwärtigen Ausführung der Erfindung wird der
Innenraum des Mittelteils 28 und des dritten Teils 32 alleine
durch zwei Flachlüfter 116 und 120 gekühlt, die
lediglich die Luft im Schaltschrank 20 zirkulieren lassen,
um etwaige heiße
Stellen auf eine Durchschnittstemperatur zu bringen.
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Es versteht sich zwar, dass in manchen
heißeren
Klimazonen und/oder Umgebungen zusätzliche Kühlmittel erforderlich sein
können,
doch der Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass
bei ihr keine Kühlluft
zwischen dem Innern und der Außenseite
des Schaltschranks 20 zirkulieren muss; daher werden keine
Filter usw. benötigt,
die zu warten und/oder zu prüfen
sind. Der Mittelteil 28 und der dritte Teil 32 sind
im Wesentlichen luftdicht verschlossen, wenn die Türen 36a und 36b sowie
die Zugangsplatte 44 ordnungsgemäß geschlossen sind, so dass
kein Schmutz oder andere unerwünschten Stoffe
eindringen können.
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Es ist für einen Fachmann offensichtlich, dass
sich der Raum im Schaltschrank 20 mit der Verwendung der
Platten 60 effizient nutzen lässt, die von vorne nach hinten
ausgerichtet im Schaltschrank 20 eingebaut sind. Die in 2 und 3 dargestellte Anordnung und Ausrüstung benötigt beispielsweise, wenn
sie auf herkömmliche
Weise an den Innenwänden
eines Schaltschranks befestigt ist, einen Schaltschrank, der um
30% größer ist
als der Schaltschrank 20.
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Es versteht sich, dass der erste
Teil 24 oder der dritte Teil 32 unter manchen
Bedingungen beim Schaltschrank 20 ausgelassen werden kann.
Falls mit dem Schaltschrank 20 beispielsweise ein vergossener
Transformator verwendet wird, kann dieser an der Außenseite
des Schaltschranks 20 befestigt und seine Verkabelung über eine
oder mehrere geeignete Kabelöffnungen
ins Innere des Schaltschranks 20 geführt werden, so dass man auf
den ersten Teil 24 verzichten kann. In ähnlicher Weise können der
dritte Teil 32 ausgelassen und die Öffnungen 56 für die Aufnahme
der Netzkabel an einer anderen Stelle des Schaltschranks 20 positioniert
werden, wenn die Netztrennschalter und die anderen Hauptstromanschlüsse getrennt
angeordnet sind und der Netzstrom über ein oder mehrere Netzkabel
zum Schaltschrank 20 geführt wird.
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Es versteht sich ebenfalls, dass
an Orten mit beschränktem
Platz für
den Zugang zum Schaltschrank Schiebetüren statt der Türen 36a und 36b verwendet
werden können,
da letztere beim Aufschwingen Platz in Anspruch nehmen.
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6 zeigt
eine andere Ausführung
der vorliegenden Erfindung, wobei gleiche Komponenten wie bei 2 bis 5 mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet
sind. Dieser allgemein bei 150 dargestellte Schaltschrank
unterscheidet sich von dem der 2 und 3 gemäß der folgenden Beschreibung.
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Statt der Flachlüfter 116 und 120 ist
ein Lüfter 154 in
einer Luftkammer 158 vorgesehen, die entlang dem Oberteil
des Mittelteils 28 verläuft.
Der Lüfter 154 zieht
Luft aus dem Innern des Raums 68 und bläst sie entlang der Luftkammer 158,
wo sie durch die Schlitze 162 austritt und in den Raum 64 gelangt. Zweitens
haben die Platten 60' eine
ebene, rechteckige Oberfläche 84', die im Gegensatz
zur Quersteganordnung von 4 durchgehend
ist. Die Schwach- und Starkstromkomponenten sind an der Oberfläche 84' in gleicher
Weise wie an der Platte 60 von 4 befestigt. Die durchgehende Anordnung der
Oberfläche 84' dient jedoch
als größere Wärmesenke
für die
an ihr befestigten Komponenten und als eine Luftstromsperre, um
den Luftstrom aus den Schlitzen 162 über die an der Oberfläche 84' angebauten
Komponenten und zum Unterteil des Raums 64 zu leiten, wo
die Luft durch den Lüfter 154 wieder in
den Raum 68 gezogen wird.
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6 zeigt
auch, dass die Luftkammer 158 statt Starkstromkabeln 74 eine
Gruppe von Stromsammelschienen 166 aufweist, die die Luftkammer entlang
und in den dritten Teil 32 verlaufen, um die Platten 60' mit Strom von
einem Netzanschluss zu versorgen. Insbesondere hat jede Platte 60' einen Stromverbinder 170,
der – wenn
er richtig in den Schaltschrank 150 eingesetzt ist – in einen
komplementären
Stromverbinder (nicht dargestellt) eingreift, der unter der Luftkammer 158 positioniert
und elektrisch mit den Sammelschienen 166 verbunden ist. Komponenten,
die mit Starkstrom versorgt werden müssen, sind an den Stromverbinder 170 angeschlossen
und erhalten den erforderlichen Strom von den Sammelschienen 166 über den
Stromverbinder 170 und den komplementären Stromverbinder. Auf diese
Weise wird eine „Schnellanschluss"-Möglichkeit
bereitgestellt, um die Stromverbindungen zwischen den Platten 60', den daran
befestigten Komponenten und der Netzversorgung herzustellen. Es
versteht sich auch, dass für
Anordnungen von Komponenten, die größere Strommengen benötigen, zwei oder
mehrere Gruppen von Sammelschienen 166 in der Luftkammer 158 vorgesehen
werden können.
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Gegenwärtig werden im Schaltschrank 150 ein
geeigneter Stromverbinder und ein komplementärer Stromverbinder mit den
Teilenummern 109723 und 109719 verwendet, die von der NATUS GmbH und
Co. KG, Loebstraße 12,
D-54292 Trier, Deutschland, verkauft werden; es versteht sich für einen Fachmann,
dass auch andere geeignete Stromverbinder benutzt werden können.
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Es wird davon ausgegangen, dass sich
die Schaltschränke 20 und 150 besonders
für die
Verwendung mit Maschinen in der industriellen Herstellung eignen.
Insbesondere 7 zeigt
eine Spritzgießmaschine 200,
deren Starkstrombauteile, -anschlüsse und schwachstromige Steuerelektronik
im Schaltschrank 20 untergebracht sind. Für eine typische
große
Sprüzgießmaschine
wie z. B. die 825-t-Maschine ModulineTM,
die vom Anmelder der vorliegenden Erfindung hergestellt wird, können ein Transformator,
mehrere Stromversorgungen für
verschiedene Komponenten, eine SPS, elektromechanische Hydrauliksteuerungen
und dazugehörige
Steuerschaltungen, Leistungsschalter und Ausschalter, Maschinen-Heizelemente, Formwerkzeug-Heizelemente
(für Heißkanalmaschinen),
Roboter- und Handhabungssysteme, ein großer Hydraulikpumpenmotor (mit
100 oder mehr PS) und Netztrennschalter erforderlich sein.
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Bei den obigen ModulineTM-Maschinen
sind Hauptfunktionssysteme wie z. B. Einspritzeinheit, Schließeinheit,
Hydraulik, Steuerungen und/oder Robotersysteme als vorgefertigte
Module mit verschiedenen Leistungen und/oder Größen lieferbar, die dann gemäß den Spezifikationen
des Kunden zusammengebaut werden. Demzufolge sind die spezifischen
Starkstrom- und Elektronik-Anforderungen der Maschine 200 oft
erst dann bekannt, wenn die Maschine 200 nach der Kundenspezifikation
montiert wird und die Stark- und Schwachstrom-Untersysteme zu diesem
Zeitpunkt in einem sehr arbeitsintensiven Verfahren eingebaut werden.
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Es versteht sich im Gegensatz dazu,
dass mit der vorliegenden Erfindung eine Platte 60 oder 60' für jede spezifische
Starkstrom-/Steuerelektronik-Funktion je nach den Anforderungen
einer spezifischen Maschine 200 vorgefertigt und im Schaltschrank 20 oder 150 positioniert
werden kann. Eine Platte 60 für Formwerkzeug-Heizelemente
lässt sich beispielsweise
vorfertigen und verwenden, wenn die Maschine 200 an ein
Heißkanalwerkzeug
angepasst ist. Falls die Maschine 200 aber mit einer Kaltkanalmaschine
eingesetzt wird, kann man auf die Platte für Formwerkzeug-Heizelemente
verzichten. Ferner können
die Platten 60 für
verschiedene Starkstromleistungen und/oder -anordnungen vorgefertigt
werden, um z. B. Hydraulikpumpen unterschiedlicher Leistung aufzunehmen.
Es versteht sich auch, dass eine einzige Stromversorgungsplatte
vorgefertigt werden kann, die die erforderlichen Speisespannungen
an viele Komponenten im Schaltschrank 20 oder 150 liefert,
was folglich die Anzahl einzelner Bauteile im Schaltschrank 20 verringert.
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Es ist offensichtlich, dass in einem
solchen Fall – sobald
die Maschine 200 spezifiziert ist – geeignete vorgefertigte Platten 60 oder 60' ausgewählt und
relativ kosten- und zeitgünstig
mit anderen notwendigen Komponenten des Schaltschranks 20 oder 150 montiert
werden können.
Es ist auch offensichtlich, dass die Wartung und/oder Fehlerdiagnose
bei einer Maschine 200 vereinfacht wird, da sich die Platten 60 oder 60' und demnach
die entsprechenden Funktionsuntersysteme vergleichsweise leicht
auswechseln lassen.
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Es ist ferner offensichtlich, dass
die vorliegende Erfindung einen Schaltschrank bereitstellen kann,
in dem durch sehr kompakte Anordnung mehrere Steuermodule (beispielsweise
SPS), Leistungsschalter und Hydraulikpumpenmotoren eingebaut, miteinander
verbunden und mit Starkstrom und Daten versorgt werden können. Der
Schaltschrank nimmt modulartige, vorgefertigte Maschinen-Funktionskomponenten
auf, die unabhängig
in kurzer Zeit vormontiert und ausgewechselt werden können.
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Die vorliegende Erfindung besitzt
den weiteren Vorteil, dass standardisierte, modulartig aufgebaute
Stromaggregate und andere Maschinen-Funktionskomponenten außerhalb
des Schaltschranks geprüft
werden können,
bevor sie befestigt werden.
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Aus der standardisierten und modulartigen Beschaffenheit
der Bauteile können
sich auch eine einfachere und kostengünstigere Konstruktion sowie eine
leichtere und schnellere Montage und Demontage ergeben. Die Reparatur
von Komponenten oder die Erweiterung von Steuerungsfunktionen (z.
B. SPS) kann ebenfalls vereinfacht werden, weil eine vollständige Abschaltung
der Maschine und eine Umverdrahtung der Komponenten unter Umständen nicht
erforderlich ist. Da außerdem
die Zeit verkürzt wird,
in der die Maschine während
einer Erweiterung oder Reparatur ausgeschaltet bleibt, muss die
Einspritzeinheit bei Wiedereinschalten der Maschine eventuell nicht
gereinigt werden. Dies kann besonders wichtig sein für Anwendungen
mit einer hohen Stückzahl
von Präzisionsformteilen
wie z. B. beim Formen von Kunststoffsubstraten für Datenträger wie CDs und DVDs.
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Die oben beschriebenen Ausführungen
der Erfindung sollen Beispiele der vorliegenden Erfindung darstellen,
an der von einem Fachmann Änderungen
und Modifikationen vorgenommen werden können, ohne dabei vom Umfang
der Erfindung abzuweichen, die alleine durch die hieran angehängten Ansprüche definiert
wird.