Beschreibung
Kaskadierbares KontaktSystem mit Unterbrechungs- und Einspeisemöglichkeit an jedem Kontaktelement
Die vorliegende Erfindung betrifft ein kaskadierbares Kontaktsystem zur Potentialweiterleitung und zur Potentialtrennung bzw. Potentialeinspeisung für elektrische Geräte in mo- dularer Aufbautechnik mit mindestens einem elektrisch leitfä- higen Kontaktelement.
Bisher wurden bei derartigen elektrischen Geräten zur Ein- speisung von Potentialen und zur Bildung von Potentialinseln innerhalb des elektrischen Gerätes spezielle separate Module verwendet, die jedoch stets einen eigenen Modulsteckplatz beanspruchen. Jedes zur Einspeisung von Potentialen in das mo- dulare elektrische Gerät eingefügte Modul führt jedoch in nachteiliger Weise zu einem erhöhten Platzbedarf des modula- ren elektrischen Gerätes.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, für ein elektrisches Gerät in modularer Aufbautechnik ein kaskadierbares Kontaktsystem zu schaffen, mit dem sowohl die Potentialweiterleitung zwischen benachbarten Modulen als auch die Potentialtrennung bzw. Potentialeinspeisung ermöglicht ist.
Die Aufgabe wird für ein kaskadierbares Kontaktsystem zur Potentialweiterleitung und zur Potentialtrennung bzw. Potentialeinspeisung mit mindestens einem elektrisch leitfähigen Kontaktelement für elektrische Geräte mit modularer Aufbau- technik, deren Module nebeneinander plazierbar sind, dadurch gelöst, daß in einem ersten Modul und einem zweiten Modul, die benachbart angeordnet sind und mittels des Kontaktsystems kontaktierbar sind, jeweils mindestens ein Kontaktelement an- geordnet ist, wobei das Kontaktelement im wesentlichen U-
oder Z-förmig ausgebildet ist und wobei ein federnder Schenkel des im ersten Modul angeordneten Kontaktelementes einen starren Schenkel des im zweiten Modul angeordneten Kontaktelementes elektrisch leitend kontaktiert.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist für das Kontaktsystem eine Potentialeinspeisung in der Form vorgesehen, daß ein auf den starren Schenkel des Kontaktelementes lösbar aufsteckbarer Potentialeinspeisestecker im aufge- steckten Zustand die Kontaktierung zwischen federndem Schenkel des im ersten Modul angeordneten Kontaktelementes und starrem Schenkel des im zweiten Modul angeordneten Kontaktelementes unterbricht. Damit wird an der Stelle, an der der Potentialeinspeisestecker auf das Kontaktelement aufgesteckt wird, die Potentialweiterleitung zwischen benachbarten Kontaktelementen unterbrochen und statt dessen ab dem Kontaktelement, auf das der Potentialeinspeisestecker aufgesteckt wurde, an sämtliche weiteren Kontaktelemente, die mit diesem Kontaktelement kontaktiert bzw. mit diesem elektrisch leitend verbunden sind, das mit dem Potentialeinspeisestecker eingespeiste Potential weitergeleitet.
Wenn an die Module des elektrischen Gerätes z. B. Aktoren oder Sensoren zur Steuerung und/oder Überwachung eines tech- nischen Prozesses angeschlossen sind, wobei die Versorgungsspannung dieser Aktoren bzw. Sensoren von den in den Modulen angeordneten Kontaktelementen abgegriffen wird und wobei weiterhin eine erste Gruppe von Aktoren bzw. Sensoren eine erste Versorgungsspannung benötigen und wobei eine zweite Gruppe von Aktoren bzw. Sensoren ein zweite, von der ersten Versorgungsspannung verschiedene Versorgungsspannung benötigen, ist es weiterhin von Vorteil, wenn in jedem Modul eine der Anzahl der unterschiedlichen Versorgungsspannungen entsprechende Anzahl von Kontaktelementen angeordnet ist.
Wenn der Potentialeinspeisestecker beim Aufstecken auf das Kontaktelement mit dem Modul verrastbar ist, wenn weiterhin mit dem Potentialeinspeisestecker lösbar ein Isolierteil verbindbar ist, welches beim Aufstecken auch mit dem Modul ver- rastbar ist, und weiterhin die Verrastung des Isolierteils mit dem Modul schwerer lösbar ist als die Verbindung mit dem Potentialeinspeisestecker, dann löst sich beim Entfernen des aufgesteckten Potentialeinspeisesteckers das Isolierteil vom Potentialeinspeisestecker und verbleibt separat zwischen den Schenkeln der benachbarten Kontaktelemente. Somit wird ein unkontrolliertes Zusammenschließen elektrisch leitfähiger Kontaktelemente unterschiedlichen Potentials verhindert.
Weitere Vorteile und erfinderische Einzelheiten ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnungen und in Verbindung mit den Unteransprü- chen . Im einzelnen zeigen
Fig. 1 ein kaskadierbares Kontaktsystem im Sockelteil an- reihbarer Module eines elektrischen Gerätes,
Fig. 2 ein Kontaktelement,
Fig. 3 kontaktierte Kontaktelemente, Fig. 4 einen Potentialeinspeisestecker und
Fig. 5 eine Potentialeinspeisung beim kaskadierbaren Kontaktsystem.
Gemäß Fig. 1 sind in den Sockelteilen ST der Module M, M', die jeweils benachbart angeordnet sind, Kontaktelemente KEP plaziert. Wie besonders aus Fig. 2 ersichtlich ist, ist das Kontaktelement KEP im wesentlichen U-förmig ausgebildet, wobei im Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 einer der Schenkel des U-förmigen Kontaktelementes KEP als starrer Schenkel SS
und der andere Schenkel des U-förmigen Kontaktelementes KEP als federnder Schenkel FS ausgebildet ist.
Zum Abgreifen des mit einem Kontaktelement KEP weitergeleite- ten Potentials weist das Kontaktelement KEP weitere Steckkontakte SK auf, die im Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 auf der Basis des U-förmigen Kontaktelementes KEP angeordnet sind und z. B. gemäß Fig. 2 als direkter Steckverbinder SK ausgebildet sind oder auch als indirekte Steckverbinder ausgebildet sein können.
Die Kontaktierung der in den Sockelteilen ST der Module M, M' angeordneten Kontaktelemente KEP ist besonders gut anhand von Fig. 3 ersichtlich. Die Anordnung der Kontaktelemente KEP im Sockelteil der Module M, M' ist beim Ausführungsbeispiel derart gewählt, daß das Sockelteil ST eines ersten Moduls M Aussparungen aufweist, in die das Kontaktelement KEP dieses Moduls M derart eingreift, daß der starre Schenkel SS dieses Kontaktelements KEP kontaktierbar ist, und daß der federnde Schenkel FS dieses Kontaktelements KEP den starren Schenkel
SS des im Sockelteil ST des benachbarten Moduls M' angeordneten Kontaktelements KEP kontaktieren kann. Zur Potentialweiterleitung sind damit die einzelnen Kontaktelemente KEP räumlich derart angeordnet, daß immer ein federnder Schenkel FS eines ersten Kontaktelementes KEP unter mäßigem Druck am starren Schenkel SS des Nachbarkontaktelementes KEP anliegt.
Eine derartige räumliche Anordnung wird unmittelbar bewirkt, wenn mindestens zwei Module M, M' des elektrischen Gerätes z.B. auf einer Hutschiene HS, wie in Fig. 1 dargestellt, nebeneinander angeordnet sind. Damit ergibt sich eine geschlossene Kontaktelementekette. Anliegende Potentiale werden so von Kontaktelement KEP zu Kontaktelement KEP weitergeleitet, d. h. jedem einzelnen Modul M, M' wird das eingespeiste Po-
tential zugeführt und über das Modul M, M' an das Nachbarmodul M, M' weitergegeben.
Für jedes Modul M, M' des elektrischen Gerätes können mehrere - im Ausführungsbeispiel drei - gleichartige Kontaktelemente KEP für unterschiedliche Potentiale vorgesehen sein, die damit unabhängige Kontaktelementeketten oder Potentialketten zur Weiterleitung jeweils eines Potentials bilden. Im Ausführungsbeispiel sind die drei Kontaktelemente KEP, die jeweils in einem Sockelteil ST eines Moduls M, M' angeordnet sind, zueinander parallel ausgerichtet. Im Falle mehrerer Kontaktelemente KEP in einem Modul M, M' zur Weiterleitung unterschiedlicher Potentiale sind die Kontaktelemente KEP eines Moduls M, M' untereinander selbstverständlich isoliert.
Um verschiedene Potentialinseln zu schaffen und/oder aber unterschiedliche Potentiale für diese einzelnen Potentialinseln zur Verfügung zu haben, muß ein neues Potential eingespeist werden. Dazu muß die Kontaktierung der aus aneinandergereih- ten Kontaktelementen KEP gebildeten Kontaktelementekette gezielt an einer definierten Stelle unterbrochen werden. Bis zur Unterbrechungsstelle liegt dann das bisherige Potential an, nach der Unterbrechungsstelle geht ein neu einzuspeisendes Potential weiter.
Die Unterbrechung der Kontaktelementekette und die Einspeisung eines neuen Potentials wird mit einem speziellen Potentialeinspeisestecker PS realisiert, dessen exemplarische Ausgestaltung gemäß dem Ausführungsbeispiel in Fig. 4 darge- stellt ist. Mit dem Potentialeinspeisestecker PS ist es aufgrund dessen konstruktiver Ausgestaltung möglich, die Kontaktelementekette zu unterbrechen, ein neues Potential einzuspeisen und die Unterbrechung der Kontaktelementekette auch bei ungewolltem Entfernen des Steckers aufrechtzuerhalten. Dabei wird zur Potentialeinspeisung innerhalb der Kontaktele-
mentekette, d. h. im Verband der aneinandergereihten Module M, M' kein zusätzlicher Steckplatz benötigt.
Der Potentialeinspeisestecker PS wird gemäß Fig. 5 auf den starren Schenkel SS des Kontaktelements KEP aufgesteckt, wobei er die Kontaktstelle zwischen starrem Schenkel SS und anliegendem federndem Schenkel FS des benachbarten Kontaktelements KEP unterbricht und damit zur Seite des bisherigen Potentials isolierend wirkt.
Während der Potentialeinspeisestecker PS zur Seite des bisherigen Potentials isolierend wirkt, wirkt er zur Seite des neu aufzubauenden Potentials elektrisch leitend. Der leitfähige Teil ist im Ausführungsbeispiel als Buchse BU ausgeführt. An der gewünschten Stelle im Kontaktelementeverband wird der Potentialeinspeisestecker PS mit dem Buchsenteil BU auf den starren Schenkel SS des Kontaktelements KEP geschoben. Dabei gelangt der isolierende Bereich des Potentialeinspeisestek- kers PS zwischen das aus starrem Schenkel SS eines Kontakte- lements KEP und federndem Schenkel FS eines benachbarten Kontaktelements KEP gebildete Kontaktpaar und drückt den federnden Schenkel FS des benachbarten Kontaktelements KEP zur Seite. Die elektrische Verbindung wird damit an dieser Stelle unterbrochen .
Der Potentialeinspeisestecker PS verrastet im Sockelteil ST des Moduls M, M' mittels in den Abbildungen nicht dargestellter Rastelemente. Als Rastelement kann z. B. eine am Poten- tialanschlußstecker PS angeordnete Rastnase bzw. Formschluß- aufnähme und im Sockelteil ST des Moduls M, M' ein dazu korrespondierendes Rastprofil bzw. Formschlußelement zum Einsatz kommen. Andere lösbare mechanische Fixierungen für den Potentialeinspeisestecker PS sind denkbar. Zum Beispiel kann die Verrastung auch zwischen Potentialeinspeisestecker PS und starrem Schenkel SS erfolgen.
Über den elektrisch leitenden Teil des auf den starren Schenkel SS des Kontaktelementes KEP aufgesteckten Potentialeinspeisesteckers PS, im Ausführungsbeispiel die Buchse BU, kann jetzt über die an den Potentialeinspeisestecker PS angeschlossene elektrische Leitung EL ein neues Potential eingespeist werden und von dieser Stelle aus über die Kontaktelementekette weitergeleitet werden. Die Potentialweiterleitung erfolgt bis zum Ende der Kontaktelementekette oder bis zur nächsten Unterbrechungs- bzw. Einspeisungsstelle .
Im Ausführungsbeispiel ist gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung auf der isolierenden Seite des Potentialeinspeisesteckers PS mit diesem ein Isolierteil IT mecha- nisch lösbar verbunden. Während des Steckens des Poten- tialeinspeisesteckers PS auf das Kontaktelement KEP wird dieses Isolierteil IT gleichfalls zwischen den beiden zu trennenden Kontaktelementeschenkeln SS, FS plaziert und verrastet entsprechend der obigen Beschreibung mit dem Sockelteil ST desjenigen Moduls M, M', in dem sich das Kontaktelement KEP, auf dessen starren Schenkel SS der Potentialeinspeisestecker PS gesteckt wurde, befindet.
Wird der Potentialeinspeisestecker PS entfernt, löst sich das Isolierteil IT vom Potentialeinspeisestecker PS und verbleibt weiterhin, unabhängig vom Potentialeinspeisestecker PS, im Sockelteil ST des Moduls M, M' , also zwischen den beiden zu trennenden Schenkeln SS, FS der Kontaktelemente KEP. Somit wird ein unkontrolliertes Zusammenschließen (Kurzschluß) un- terschiedlicher Potentiale wirksam verhindert.
Dieser Sachverhalt ist anhand von Fig. 5 besonders deutlich ersichtlich. Fig. 5 zeigt innerhalb der aus benachbarten Kontaktelementen KEP gebildeten Kontaktelementekette einen auf- gesteckten Potentialeinspeisestecker PS mit Isolierteil IT.
Das Isolierteil IT des anderen Potentialeinspeisestecker PS dieser Abbildung, der aus der Kontaktelementekette gelöst wurde, verbleibt dagegen weiterhin zwischen den benachbarten Kontaktlementen KEP und verhindert deren elektrisch leitende Kontaktierung.
Dies wird erreicht, indem die Verrastung des Isolierteils IT mit dem Sockelteil ST des Moduls wesentlich schwerer lösbar ist, als die Verbindung zwischen Isolierteil IT und Poten- tialeinspeisestecker PS. Das Stecken des Potentialeinspeise- steckers PS bewirkt eine zwingende Übergabe des Isolierteils IT vom Potentialeinspeisestecker PS an das Sockelteil ST des Moduls M, M' .
Soll die Verbindung der vorher getrennten Kontaktelementeket- te wiederhergestellt werden, d. h. ist die Entfernung des Potentialeinspeisesteckers PS bewußt gewünscht, muß das Isolierteil IT mittels eines Werkzeugs (z. B. eines Schraubendrehers) oder - je nach konstruktiver Ausführung - auch per Hand bewußt entfernt werden.
Der Potentialeinspeisestecker PS weist darüber hinaus an seinen Außenflächen in den Figuren nicht dargestellte Rastele- mente oder Formschlußelemente bzw. Formschlußaufnahmen auf, mit denen mehrere Potentialeinspeisestecker PS lösbar miteinander in Verbindung gebracht werden können. Mit derart ausgestalteten Potentialeinspeisesteckern PS ist es vorteilhafterweise möglich, eine Vielzahl von Potentialeinspeisesteckern PS zu einer gemeinsam handhabbaren Einheit zusammenzufassen und dann die so gebildete Gruppe von Potentialeinspeisestek- kern PS gemeinsam auf die entsprechenden, im Sockelteil ST des Moduls M, M' angeordneten Kontaktelemente KEP aufzustek- ken. Dies führt sowohl zu einer Arbeitserleichterung als auch zu einer Verbesserung der Übersichtlichkeit bei der Führung der elektrischen Leitungen EL, da zusammengehörige elektri-
sehe Leitungen über die Gruppe von Potentialeinspeisesteckern PS zusammengefaßt sind und gemeinsam handhabbar sind. Der Potentialeinspeisestecker PS wird auf das Kontaktelement KEP desjenigen Moduls M, M' gesteckt, von welchem aus die Einspeisung eines neuen Potentials beginnen soll. Damit ist kein zusätzlicher Modulsteckplatz im Verband der kaskadierten Module M, M' notwendig.
Abweichend vom Ausführungsbeispiel gemäß den zuvor beschrie- benen Figuren kann die Kontaktelementekette auch derart ausgebildet sein, daß das Kontaktelement KEP im wesentlichen Z- för ig mit zwei im wesentlichen parallelen Schenkeln und einer diagonalen Basis ausgebildet ist, wobei einer der Schenkel als federnder Schenkel FS und der andere Schenkel als starrer Schenkel SS ausgebildet ist.
Eine weitere Alternative besteht darin, daß jeweils ein Kontaktelement KEP mit zwei starren Schenkeln SS einem Kontaktelement KEP mit zwei federnden Schenkeln FS benachbart ange- ordnet ist. Auch in diesem Fall trifft an der Kontaktstelle zwischen zwei Kontaktelementen KEP jeweils ein federnder Schenkel FS auf einen starren Schenkel SS, so daß auch bei abweichend ausgestalteten Kontaktelementen KEP eine zuvor beschriebene Kontaktierung ermöglicht ist.