WO2022096643A1 - Gehäuse mit einem anschluss-system zur realisierung von abzweigungen an einer mehrzahl durchgehender elektrischer leiter - Google Patents

Gehäuse mit einem anschluss-system zur realisierung von abzweigungen an einer mehrzahl durchgehender elektrischer leiter Download PDF

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WO2022096643A1
WO2022096643A1 PCT/EP2021/080762 EP2021080762W WO2022096643A1 WO 2022096643 A1 WO2022096643 A1 WO 2022096643A1 EP 2021080762 W EP2021080762 W EP 2021080762W WO 2022096643 A1 WO2022096643 A1 WO 2022096643A1
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housing
circuit board
printed circuit
housing according
insulation
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PCT/EP2021/080762
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Michael Herrmann
Wolfgang Schnurbusch
Ulrich Trapp
Olaf GRÜNBERG
Jan Stefan Michels
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Weidmüller Interface GmbH & Co. KG
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    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
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    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
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    • H01R4/24—Connections using contact members penetrating or cutting insulation or cable strands
    • H01R4/2416—Connections using contact members penetrating or cutting insulation or cable strands the contact members having insulation-cutting edges, e.g. of tuning fork type
    • H01R4/242—Connections using contact members penetrating or cutting insulation or cable strands the contact members having insulation-cutting edges, e.g. of tuning fork type the contact members being plates having a single slot
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    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R9/00—Structural associations of a plurality of mutually-insulated electrical connecting elements, e.g. terminal strips or terminal blocks; Terminals or binding posts mounted upon a base or in a case; Bases therefor
    • H01R9/03—Connectors arranged to contact a plurality of the conductors of a multiconductor cable, e.g. tapping connections
    • H01R9/031—Connectors arranged to contact a plurality of the conductors of a multiconductor cable, e.g. tapping connections for multiphase cables, e.g. with contact members penetrating insulation of a plurality of conductors

Definitions

  • the invention relates to a housing with a connection system for implementing branches on a plurality of continuous electrical conductors of at least one partially stripped cable, the at least one stripped cable being routed through a sealing cable bushing into the housing and the housing having a protection class of at least IP40, and insulation penetrating contacts disposed in the housing for electrically contacting the conductors.
  • housings Due to the insulation protection class used, a generally robust construction and a correspondingly high level of reliability, such housings are particularly suitable for use in industrial systems, e.g. for field wiring.
  • a housing with a connection system for realizing such branches on continuous conductors of a cable, in which the jacket is removed in sections, is known, for example, from publication DE 20 2005 014 718 U1.
  • the housing described there is constructed in two parts, with a base plate having receptacles for the individual conductors of the partially stripped cable being arranged in a lower housing part.
  • the cable itself is placed in recesses formed on opposite sides of the housing base.
  • a connection module in which insulation-penetrating contacts are arranged is then placed on the base plate. Additional connection options, for example push-in contacts or screw or spring contacts, are provided in the connection module, which are connected to the insulation-penetrating contacts and via which a branching cable that leaves the housing through a further outlet can be connected. After the connection module has been put on and connected to the additional cable, the housing can be closed by a housing top part.
  • the publication DE 20 2008 015 307 U1 describes a housing that is comparable in terms of the connection technology, but in which a mounting rail element is arranged in the upper part of the housing, through which functional components can be arranged in the housing.
  • functional components are power Called switches, for example motor protection switches or electrical or electronic components or an electronic circuit.
  • the housing can be used universally and not exclusively as a branching option.
  • an electrical connection between the connection module, which has the insulation-penetrating contacts, and the component(s) arranged in the upper housing part must be made by loose wiring, which increases the installation effort for the arrangement.
  • a housing according to the invention of the type mentioned at the outset is characterized in that an electronic unit with a printed circuit board is arranged in the housing, on which the insulation-penetrating contacts are arranged.
  • the insulation-piercing contacts are not arranged within the housing in a connection module that is placed on the conductors that are first inserted, but rather the insulation-piercing contacts are arranged directly on the printed circuit board, from where they are also contacted via conductor tracks on the printed circuit board .
  • the conductor tracks of the circuit board can lead to further connection options in order to implement branches or directly to electrical or electronic components or assemblies that are arranged on the circuit board.
  • the housing shown is not only suitable for branching off a few conductors, which are arranged, for example, in a power supply cable, but also for data cables with a plurality of (signal) conductors or also for so-called hybrid cables, which, in addition to power supply conductors, also have signal or signal conductors Have data conductors.
  • the electronics unit can be used, for example, for analog and/or digital signal or data processing, can be power electronics for controlling at least one motor and/or a communication device.
  • insulation-piercing contacts are preferably used, which are suitable for conductors with a cross-section of about 0.1 to 16 mm 2 (square millimeters) when it comes to a power supply cable.
  • insulation-piercing contacts are used which are suitable for conductors with a cross-section of around 0.05 to 0.5 mm 2 .
  • the cables and correspondingly the insulation-piercing contacts and the forwarding through conductor tracks on the printed circuit board can be designed for direct or alternating voltage in the range from 9 to 1000 V (volts) and thus, for example, for the 24 or 48 V direct current systems frequently used in the industrial sector or 1 or 3-phase 230 V or 400 V AC systems.
  • current, voltage or power measurement sensors can be used on the printed circuit board as functional modules.
  • a monitoring sensor system can be implemented cost-effectively at each branch point, particularly in connection with a combination of energy supply and data or signal cables or hybrid cables.
  • Such a sensor system can be used for real-time function control of the devices connected via the branch system.
  • Such real-time monitoring is increasingly being used in industrial plants, for example, in order to minimize downtimes and downtimes.
  • safety devices As functional components, safety devices, switching devices, measurement acquisition systems, systems for possibly wireless data Communication and also microprocessors, in particular in the form of SOCs (“system on chip”).
  • SOCs system on chip
  • a printed circuit board capable of carrying high currents is used.
  • This can be characterized, for example, by particularly thick copper layers for the conductor tracks or by using the so-called “Wirelaid” or “HSMTec” technologies, in which copper structures capable of carrying high currents are incorporated into the circuit board.
  • “high-current-capable” means a printed circuit board that can carry currents of at least about 100 A (amperes).
  • the printed circuit board can be provided with a shield in the area of transmitted signals and/or data in order to reduce interference couplings.
  • External shielding plates soldered onto the printed circuit board can be used for shielding, or areas of a conductive layer from which the conductor tracks are also formed can serve as shielding.
  • Multilayer printed circuit boards can also be used, in which case one or more of the conductive layers can serve the shielding function in whole or in part.
  • the printed circuit board has at least one shielding contact in order to contact a shielding of the at least one stripped cable.
  • Signal or data cables in particular, often have a mesh-like shielding that surrounds the conductors. When the cable is stripped to allow its conductors to be inserted into the insulation-piercing contacts, this shielding must usually also be broken. It can then be connected to the shield contact to be carried on.
  • the printed circuit board is arranged parallel to a bottom of the housing, spacer elements being arranged on the printed circuit board and/or the bottom of the housing in order to arrange functional components on an underside of the printed circuit board that faces the bottom of the housing.
  • On the top of the circuit board are preferably single Borrowed the insulation-penetrating contacts or arranged further contacts for further connection options.
  • FIG. 1 shows a plan view of a lower housing part with a cable passed through
  • FIG. 2 shows a schematic view of a lower housing part with a cable passed through it, branched cables and other components
  • FIG. 3 shows a schematic sectional view of the lower housing part from FIG. 2.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of a plan view of a first exemplary embodiment of a housing with a connection system for implementing branches.
  • a lower housing part 10 of the housing that is not closed with a housing upper part is shown in this figure.
  • the figure shows a view from above into the lower housing part 10. This has a housing base 11 and a peripheral wall 12.
  • a printed circuit board 20 is arranged in the lower housing part parallel to the housing base 11 and extends essentially over the entire housing base 11 of the lower housing part 10 except for one edge.
  • insulation-piercing contacts 21 are arranged on the circuit board 20 .
  • a cable 1 runs in the area of the insulation-penetrating contacts 21, which cable is routed through recesses in the wall 12 into the lower housing part 10 and out again on the opposite side.
  • cable bushings 3 are preferably used in order to protect the cable in the area of the wall 12, to ensure strain relief for the conductor 2 and to achieve sealing against the ingress of moisture and/or dirt.
  • a high insulation protection class e.g. at least class IP40 or IP54, can be achieved.
  • a sheathing of the cable 1 is removed in the region of the insulation-piercing contacts 21, so that a plurality of conductors 2 of the cable 1, five conductors 2 in the present example, are exposed in sections.
  • the conductors 2 are inserted into the insulation-piercing contacts 21 so as to contact them.
  • a conductor 2 leading and optionally also in the insulation-piercing contacts 21 press cover.
  • This cover can be designed in the form of a hood or a bracket.
  • Corresponding means for example locking means, can be attached to the circuit board 20 to fix the cover.
  • the insulation-piercing contacts 21 are each individually and separately mounted on the printed circuit board 20 .
  • shield contacts 26 which contact a shield, e.g.
  • the two shielding contacts 26 are connected to one another via the printed circuit board 20, as a result of which the shielding of the cable 1 is continued via the printed circuit board 20 in the region of the sheathing.
  • the shielding of the cable 1 is routed from the cable section on one side of the housing to the cable section on the other side of the housing, even if the shielding braid is interrupted in the region of the insulation-piercing contacts 21.
  • circuit board 20 there is space on the circuit board 20 for arranging functional components, i.e. electrical and/or electronic components or assemblies, or connectors that can easily be connected to the circuit board 20 with the insulation-penetrating contacts 21 and thus the conductor 2 of the cable 1 can be connected.
  • functional components i.e. electrical and/or electronic components or assemblies, or connectors that can easily be connected to the circuit board 20 with the insulation-penetrating contacts 21 and thus the conductor 2 of the cable 1 can be connected.
  • FIG. 2 shows an embodiment of a housing with a connection system for implementing branches in the same way as FIG. 1 , with functional components 23 and plug connectors 24 being arranged on circuit board 20 in this example, which are connected to contacts 21 penetrating the insulation. Shielding contacts are not present in this exemplary embodiment, but could be provided as in the example in FIG.
  • FIG. 2 shows three further cables 4 which, analogous to cable 1, are fed through cable bushings 3 into the lower housing part 10 are, and which are plugged into the connector 24 on the printed circuit board 20 there.
  • Known connectors can be used as the connector 24 in which a base is soldered into the printed circuit board 20 into which a connector connected to the further cable 4 is inserted.
  • the plug connectors 24 can also have, for example, push-in contacts, screw contacts or contacts that penetrate the insulation, into which the individual conductors of the additional cable 4 are inserted.
  • the functional components 23 are also arranged on the printed circuit board 20 and can also be connected to the contacts 21 penetrating the insulation.
  • FIG. 3 shows the exemplary embodiment of FIG. 2 in a schematic sectional illustration, the section being made through the plane of the insulation-piercing contacts 21 .
  • insulation displacement contacts are used as contacts 21 penetrating the insulation.
  • other known insulation-penetrating contacts such as piercing contacts, can also be used.
  • the insulation-penetrating contacts 21 and the plug-in connectors 24 are advantageously arranged on the upper side, i.e. the side of the printed circuit board 20 pointing away from the housing base 11 .
  • the functional components 23, on the other hand, are arranged on the underside, as a result of which they are protected when the cable 1 or the additional cables 4 are used.
  • the printed circuit board 20 is preferably arranged parallel and at a distance from the housing base 11 of the lower housing part 10, in this case by using spacers 25.
  • An electrical connection between the insulation-penetrating contacts 21, the functional components 23 and the connectors 24 is preferably made via conductor tracks 22 of the printed circuit board 20.
  • sections of the conductor tracks 22 can also be used for shielding, in particular also of signal or data lines.
  • a multi-layer printed circuit board can also be used, with one or more of the copper layers being used wholly or partially as shielding.
  • the type of functional components 23 used is not restricted.
  • the functional components 23 can be sensors, security devices, switching devices, measurement detection systems, systems for possibly wireless data communication, etc.
  • Self-sufficient data processing systems that contain one or more microprocessors, e.g. so-called “embedded systems”, possibly in the form of SOCs, can also be used.
  • sensors can be used as functional components 23, in particular, which measure an applied voltage and/or a current, via which devices connected to the additional cables 4 are supplied.
  • the measured values can be processed by microprocessors or comparable circuits and output via communication interfaces.
  • the output can be output via (data) conductor 2 of cable 1 itself or via other data cables branched off in the same way as cable 1 and tapped via insulation-penetrating contacts 21, or via plug-in connectors 24, which can then be used, for example, as RJ45 sockets on the printed circuit board 20 are arranged.
  • slots for modular functional components can be arranged on the printed circuit board 20 instead of directly inserted functional components 23 .
  • a basic model of the housing 10 with the printed circuit board 20 can be used, which is functionalized as required.
  • one or more cables 1 may be tapped through insulation-piercing contacts 21 .
  • the cables 1 can be power supply cables, signal and/or data cables and also hybrid cables.
  • Such hybrid cables can have, for example, main power, for example 230 or 400 V single or three-phase AC voltage or 650 V DC voltage, auxiliary power, for example 24 V DC voltage, data communication, for example Ethernet and/or signals, for example hard-wired safety lines.

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Gehäuse mit einem Anschlusssystem zur Realisierung von Abzweigungen an einer Mehrzahl durchgehender elektrischer Leiter (2) mindestens eines abschnittsweise abgemantelten Kabels (1), wobei das mindestens eine abgemantelte Kabel (1) durch eine abdichtende Kabeldurchführung (3) in das Gehäuse geführt ist und das Gehäuse eine Schutzklasse von mindestens IP40 aufweist, und wobei im Gehäuse isolationsdurchdringende Kontakte (21) angeordnet sind, um die Leiter (2) elektrisch zu kontaktieren. In dem Gehäuse ist eine Elektronikeinheit mit einer Leiterplatte (20) angeordnet, auf der die isolationsdurchdringenden Kontakte (21) angeordnet sind.

Description

Gehäuse mit einem Anschluss-System zur Realisierung von Abzweigungen an einer Mehrzahl durchgehender elektrischer Leiter
Die Erfindung betrifft ein Gehäuse mit einem Anschlusssystem zur Realisierung von Abzweigungen an einer Mehrzahl durchgehender elektrischer Leiter mindestens eines abschnittsweise abgemantelten Kabels, wobei das mindestens eine abgemantelte Kabel durch eine abdichtende Kabeldurchführung in das Gehäuse geführt ist und das Gehäuse eine Schutzklasse von mindestens IP40 aufweist, und wobei im Gehäuse isolationsdurchdringende Kontakte angeordnet sind, um die Leiter elektrisch zu kontaktieren.
Aufgrund der verwendeten Isolationsschutzklasse, einen in der Regel robusten Aufbau und eine entsprechend hohe Zuverlässigkeit eignen sich derartige Gehäuse besonderes zur Verwendung in industriellen Systemen, z.B. zur Feldverdrahtung.
Ein Gehäuse mit einem Anschlusssystem zur Realisierung solcher Abzweigungen an durchgehenden Leitern eines Kabels, bei dem der Mantel abschnittsweise entfernt ist, ist beispielsweise aus der Druckschrift DE 20 2005 014 718 U1 bekannt. Das dort beschriebene Gehäuse ist zweiteilig aufgebaut, wobei in einem unteren Gehäuseteil eine Bodenplatte mit Aufnahmen für die einzelnen Leiter des abschnittsweise abgemantelten Kabels angeordnet ist. Das Kabel selbst wird in Ausnehmungen eingelegt, die an gegenüber liegenden Seiten des Gehäuseunterteils ausgebildet sind. Auf die Bodenplatte wird dann ein Anschlussmodul aufgesetzt, in dem isolationsdurchdringenden Kontakte angeordnet sind. In dem Anschlussmodul sind weitere Anschlussmöglichkeiten, beispielsweise Push-in Kontakte oder Schraub- oder Federkontakte vorgesehen, die mit den isolationsdurchdringenden Kontakten verbunden sind und über die ein abzweigendes Kabel angeschlossen werden kann, das das Gehäuse durch einen weiteren Auslass verlässt. Nach dem Aufsetzen des Anschlussmoduls und dem Verbinden mit dem weiteren Kabel kann das Gehäuse durch ein Gehäuseoberteil verschlossen werden.
In einer Erweiterung dieser Grundidee beschreibt beispielsweise die Druckschrift DE 20 2008 015 307 U1 ein in Hinblick auf die Anschlusstechnik vergleichbares Gehäuse, bei dem jedoch im Gehäuseoberteil ein Tragschienenelement angeordnet ist, durch das Funktionskomponenten im Gehäuse angeordnet werden können. Als Funktionskomponenten sind beispielhaft Leistungs- Schalter, z.B. Motorschutzschalter oder elektrische bzw. elektronische Bauelemente bzw. eine Elektronikschaltung genannt.
Durch die integrierte Tragschiene wird so das Gehäuse universell und nicht ausschließlich als Abzweigmöglichkeit nutzbar. Allerdings muss eine elektrische Verbindung zwischen dem Anschlussmodul, das die isolationsdurchdringenden Kontakte aufweist, und der oder den im Gehäuseoberteil angeordneten Komponente(n) durch eine lose Verdrahtung erfolgen, was den Installationsaufwand für die Anordnung erhöht.
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein eingangs genanntes Gehäuse mit einem Anschlusssystem zur Realsierung von Abzweigungen zu schaffen, das zusätzliche Funktionskomponenten, insbesondere elektrische bzw. elektronische Bauelemente oder Baugruppen aufnehmen kann, die auf einfache Weise mit den isolationsdurchdringenden Kontakten elektrisch verbindbar sind.
Diese Aufgabe wird durch ein Gehäuse mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Ein erfindungsgemäßes Gehäuse der eingangs genannten Art zeichnet sich dadurch aus, dass in dem Gehäuse eine Elektronikeinheit mit einer Leiterplatte angeordnet ist, auf der die isolationsdurchdringenden Kontakte angeordnet sind.
Gegenüber dem Stand der Technik werden die isolationsdurchdringenden Kontakte innerhalb des Gehäuses also nicht in einem Anschlussmodul angeordnet, das auf die zunächst eingesetzten Leiter aufgesetzt wird, sondern es werden die isolationsdurchdringenden Kontakte unmittelbar auf der Leiterplatte angeordnet, von wo sie über Leiterbahnen der Leiterplatte auch kontaktiert werden. Die Leiterbahnen der Leiterplatte können zu weiteren Anschlussmöglichkeiten führen, um Abzweigungen zu realisieren oder auch unmittelbar zu elektrischen oder elektronischen Bauteilen bzw. Baugruppen, die auf der Leiterplatte angeordnet sind. Es entfällt eine zusätzliche separate und lose Verkabelung zwischen den isolationsdurchdringenden Kontakten und den elektrischen bzw. elektronischen Bauelementen oder Baugruppen. Diese Komponenten, also die elektrischen bzw. elektronischen Bauelemente bzw. Baugruppen werden nachfolgend zusammenfassend als Funktionskomponenten bezeichnet. Durch die einfache und auch platzsparende Verbindungsherstellung zwischen den isolationsdurchdringenden Kontakten und den Funktionskomponenten kann gegenüber dem Stand der Technik die Anzahl der Leiter, die auf diese Art und Weise abgezweigt werden, einfach und auch in einem kleinen Bauraum erhöht werden. Aus diesem Grund eignet sich das dargestellte Gehäuse nicht nur zu Abzweigung einiger weniger Leiter, die beispielsweise in einem Energieversorgungskabel angeordnet sind, sondern auch für Datenkabel mit einer Mehrzahl von (Signal-) Leitern oder auch für sogenannte Hybridkabel, die neben Stromversorgungsleitern auch Signal- bzw. Datenleiter aufweisen.
Die Elektronikeinheit kann z.B. einer analogen und/oder digitalen Signal- oder Datenverarbeitung dienen, eine Leistungselektronik zur Ansteuerung mindestens eines Motors sein und/oder eine Kommunikationseinrichtung.
Entsprechend der verwendeten Kabel sind werden bevorzugt isolationsdurchdringenden Kontakte eingesetzt, die für Leiter mit einem Querschnitt von etwa 0,1 bis 16 mm2 (Quadratmillimeter) geeignet sind, wenn es sich um ein Energieversorgungskabel handelt. Bei Signal- bzw. Datenkabeln bzw. den entsprechenden Teilen von Hybridkabeln werden isolationsdurchdringenden Kontakte eingesetzt, die für Leiter mit einem Querschnitt von etwa 0,05 bis 0,5 mm2 geeignet sind. Die Kabel und entsprechend auch die isolationsdurchdringenden Kontakte und die Weiterleitung durch Leiterbahnen auf der Leiterplatte können für Gleich- oder Wechselspannung im Bereich von 9 bis 1000 V (Volt) ausgelegt sein und damit z.B. für die im industriellen Bereich häufig genutzten 24 oder 48 V Gleichstromsysteme oder 1 - bzw. 3-phasige 230 V bzw. 400 V Wechselstromsysteme.
In einer weiteren Ausgestaltung des Gehäuses können auf der Leiterplatte als Funktionsbausteine Strom-, Spannungs-, oder Leistungsmesssensoren eingesetzt werden. Auf diese Weise lässt sich insbesondere in Verbindung mit einer Kombination von Energieversorgungs- und Daten- bzw. Signalkabeln oder Hybridkabeln kostengünstig eine Überwachungssensorik an jeder Abzweigstelle umsetzen. Eine derartige Sensorik kann zur Echtzeitfunktionskontrolle der über das Abzweigsystem angeschlossenen Geräte eingesetzt werden. Eine solche Echtzeitüberwachung wird zunehmend beispielsweise in Industrieanlagen eingesetzt, um Ausfall- und Stillstandszeiten zu minimieren.
Als Funktionskomponenten können weiter bevorzugt Sicherungsorgane, Schaltorgane, Messerfassungssysteme, Systeme zur ggf. drahtlosen Daten- Kommunikation und auch Mikroprozessoren, insbesondere in der Form von SOCs („system on chip“) vorgesehen sein.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Gehäuses ist eine Hoch- strom-tragfähige Leiterplatte eingesetzt. Diese kann sich beispielsweise durch besonders dicke Kupferschichten für die Leiterbahnen auszeichnen oder durch die Verwendung der sogenannten „Wirelaid“- oder „HSMTec“-Technologien, bei denen Hochstrom-tragfähige Kupferstrukturen in die Leiterplatte eingearbeitet sind. Als „Hochstrom-tragfähig“ ist im Rahmen der Anmeldung eine Leiterplatte zu verstehen, die Ströme von mindestens etwa 100 A (Ampere) führen kann.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung kann im Bereich übertragender Signale und/oder Daten die Leiterplatte mit einer Abschirmung versehen sein, um Störungseinkopplungen zu reduzieren.
Zur Abschirmung können auf die Leiterplatte aufgelötete externe Schirmbleche eingesetzt werden oder es können Bereiche einer leitenden Schicht, aus der auch die Leiterbahnen gebildet sind, als Abschirmung dienen. Auch können Mehrlagenleiterplatten verwendet werden, wobei eine oder mehrere der leitenden Schichten ganz oder abschnittsweise der Abschirmfunktion dienen können.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass die Leiterplatte mindestens einen Abschirmkontakt aufweist, um eine Abschirmung des mindestens einen abgemantelten Kabels zu kontaktieren. Insbesondere Signal- oder Datenkabel weisen häufig ein netzartiges Gefecht als Abschirmung auf, das die Leiter umgibt. Wenn das Kabel abgemantelt wird, um seine Leiter in die isolationsdurchdringenden Kontakte einlegen zu können, muss in der Regel auch diese Abschirmung unterbrochen werden. Sie kann dann an den Abschirmkontakt angeschlossen werden, um weitergeführt zu werden. Bevorzugt sind mindestens zwei Abschirmkontakte vorhanden, die über die Leiterplatte miteinander verbunden sind. So kann die Abschirmung des Kabels im Bereich der Abmantelung über die Leiterplatte weitergeführt werden, so dass die Abschirmung des Kabels durchgängig erhalten bleibt.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist die Leiterplatte parallel zu einem Gehäuseboden des Gehäuses angeordnet, wobei an der Leiterplatte und/oder dem Gehäuseboden Abstandselemente angeordnet sind, um auf einer Unterseite der Leiterplatte, die zum Gehäuseboden weist, Funktionskomponenten anzuordnen. An der Oberseite der Leiterplatte sind bevorzugt ledig- lieh die isolationsdurchdringenden Kontakte bzw. weitere Kontakte für weitere Anschlussmöglichkeiten angeordnet.
Die Erfindung wird nachfolgend anhang von Ausführungsbeispielen mit Hilfe von Figuren näher erläutert. Die Figuren zeigen:
Fig. 1 eine Aufsicht auf ein Gehäuseunterteil mit durchgeführtem Kabel;
Fig. 2 eine schematische Ansicht eines Gehäuseunterteils mit durchgeführtem Kabel, abgezweigten Kabeln und weiteren Komponenten; und
Fig. 3 eine schematische Schnittansicht des Gehäuseunterteils aus Fig. 2.
Fig. 1 zeigt in einer schematischen Darstellung eine Draufsicht auf ein erstes Ausführungsbeispiel eines Gehäuses mit einem Anschlusssystem zur Realisierung von Abzweigungen. Von dem Gehäuse ist ein in diesem Bild nicht mit einem Gehäuseoberteil verschlossenes Gehäuseunterteil 10 dargestellt. Die Figur zeigt einen Blick von oben in das Gehäuseunterteil 10. Dieses weist einen Gehäuseboden 11 und eine umlaufende Wandung 12 auf.
In dem Gehäuseunterteil ist parallel zum Gehäuseboden 11 eine Leiterplatte 20 angeordnet, die sich bis auf einen Rand im Wesentlichen über den gesamten Gehäuseboden 11 des Gehäuseunterteils 10 erstreckt. Auf der Leiterplatte 20 sind isolationsdurchdringende Kontakte 21 angeordnet. Im Bereich der isolationsdurchdringenden Kontakte 21 verläuft ein Kabel 1 , das durch Ausnehmungen in der Wandung 12 in das Gehäuseunterteil 10 hinein und auf der gegenüberliegenden Seite wieder herausgeführt ist. Dabei sind bevorzugt Kabeldurchführungen 3 eingesetzt, um das Kabel im Bereich der Wandung 12 zu schützen, um eine Zugentlastung der Leiter 2 sicherzustellen und um eine Abdichtung gegen ein Eindringen von Feuchtigkeit und/oder Schmutz zu erreichen. In Verbindung mit einem entsprechend abgedichteten Gehäuseoberteil kann so eine hohe Isolationsschutzklasse, z.B. mindestens die Klasse IP40 oder IP54, erzielt werden.
Im Bereich der isolationsdurchdringenden Kontakte 21 ist eine Ummantelung des Kabels 1 entfernt, so dass eine Mehrzahl von Leitern 2 des Kabels 1 , vorliegend beispielhaft fünf Leiter 2, abschnittsweise freiliegen. Die Leiter 2 sind in die isolationsdurchdringenden Kontakte 21 eingesetzt, so dass sie diese kontaktieren. Zur Fixierung der Leiter 2 in den isolationsdurchdringenden Kontak- ten 21 kann vorgesehen sein, nach dem Einlegen der Leiter 21 eine die Leiter 2 führende und ggf. auch in die isolationsdurchdringenden Kontakte 21 drückende Abdeckung einzusetzen. Diese Abdeckung kann in Form einer Haube oder eines Bügels ausgebildet sein. Zur Fixierung der Abdeckung können auf der Leiterplatte 20 entsprechende Mittel, beispielsweise Rastmittel, angebracht sein. In der schematischen Zeichnung der Fig. 1 sind die isolationsdurchdringenden Kontakte 21 jeweils einzeln und separat auf der Leiterplatte 20 angebracht. Es ist in alternativen Ausgestaltungen möglich, die benötigten isolationsdurchdringenden Kontakte 21 in einer gemeinsamen Basis anzuordnen, die als Ganzes auf der Leiterplatte 20 angebracht, insbesondere eingelötet wird. An dieser Basis können dann auch die Mittel zur Befestigung der Abdeckung angeordnet sein.
Weiter sind auf der Leiterplatte 20 Abschirmkontakte 26 angeordnet, die eine Abschirmung, z.B. ein Abschirmgeflecht, des Kabels 1 an beiden Seiten, von denen das Kabel 1 den isolationsdurchdringenden Kontakten 21 zugeführt ist, kontaktieren. Die beiden Abschirmkontakte 26 sind über die Leiterplatte 20 miteinander verbunden, wodurch die Abschirmung des Kabels 1 im Bereich der Abmantelung über die Leiterplatte 20 weitergeführt wird. So wird die Abschirmung des Kabels 1 von dem Kabelabschnitt auf der einen Seite Gehäuses zu dem Kabelabschnitt auf der anderen Seite des Gehäuses geführt, auch wenn das Abschirmgeflecht im Bereich der isolationsdurchdringenden Kontakte 21 unterbrochen ist.
Wie die Fig. 1 zeigt, steht auf der Leiterplatte 20 Bauraum zur Anordnung von Funktionskomponenten, also elektrischen und/oder elektronischen Bauelementen bzw. Baugruppen, oder Steckverbindern zur Verfügung, die auf einfache Weise über Leiterbahnen der Leiterplatte 20 mit den isolationsdurchdringenden Kontakten 21 und damit dem Leiter 2 des Kabels 1 verbunden werden können.
Fig. 2 zeigt eine Ausgestaltung eines Gehäuses mit einem Anschlusssystem zur Realisierung von Abzweigungen in gleicher Weise wie Fig. 1 , wobei bei diesem Beispiel auf der Leiterplatte 20 Funktionskomponenten 23 und Steckverbinder 24 angeordnet sind, die mit den isolationsdurchdringenden Kontakten 21 verbunden sind. Abschirmkontakte sind bei diesem Ausführungsbeispiel nicht vorhanden, könnten aber wie beim Beispiel der Fig. 1 vorgesehen sein.
Konkret zeigt das Beispiel der Fig. 2 drei weitere Kabel 4, die analog zum Kabel 1 durch Kabeldurchführungen 3 in das Gehäuseunterteil 10 hineingeführt sind, und die dort in die Steckverbinder 24 auf der Leiterplatte 20 eingesteckt sind. Als Steckverbinder 24 können dabei bekannte Verbinder eingesetzt werden, bei denen ein Sockel in die Leiterplatte 20 eingelötet wird, in den ein mit dem weiteren Kabel 4 verbundener Stecker eingesteckt wird.
Alternativ können die Steckverbinder 24 auch z.B. Push-In-Kontakte, Schraubkontakte oder auch isolationsdurchdringende Kontakte aufweisen, in die einzelne Leiter des weiteren Kabels 4 eingesetzt werden.
Weiter sind auf der Leiterplatte 20 die Funktionskomponenten 23 angeordnet, die ebenfalls mit den isolationsdurchdringenden Kontakten 21 verbunden sein können.
Fig. 3 zeigt das Ausführungsbeispiel der Fig. 2 in einer schematischen Schnittdarstellung, wobei der Schnitt durch die Ebene der isolationsdurchdringenden Kontakte 21 ausgeführt ist.
In diesem Ausführungsbeispiel sind Schneidklemmkontakte als isolationsdurchdringende Kontakte 21 eingesetzt. Alternativ können auch andere bekannte isolationsdurchdringende Kontakte, beispielsweise Piercing-Kontakte, eingesetzt werden.
Vorteilhaft sind, wie hier auch dargestellt, die isolationsdurchdringenden Kontakte 21 ebenso wie die Steckverbinder 24 auf der Oberseite, d.h. der vom Gehäuseboden 11 wegweisenden Seite der Leiterplatte 20 angeordnet. Die Funktionskomponenten 23 sind dagegen auf der Unterseite angeordnet, wodurch sie geschützt sind, wenn das Kabel 1 bzw. die weiteren Kabel 4 eingesetzt werden. Um den notwendigen Bauraum für die Funktionskomponenten 23 zu schaffen, ist die Leiterplatte 20 bevorzugt parallel und beabstandet vom Gehäuseboden 11 des Gehäuseunterteils 10 angeordnet, vorliegend durch die Verwendung von Abstandshaltern 25.
Eine elektrische Verbindung zwischen den isolationsdurchdringenden Kontakten 21 , den Funktionskomponenten 23 und den Steckverbindern 24 erfolgt bevorzugt über Leiterbahnen 22 der Leiterplatte 20.
Insbesondere wenn vom Kabel 1 Leitungen für eine Stromversorgung zu einem der weiteren Kabel 4 abgezweigt werden, ist die Verwendung von besonders dicken, hochstromfähigen Leiterbahnen 22 sinnvoll. Ggf. können auch draht- verstärke Leiterbahnen 22 für diesen Zweck eingesetzt werden.
Dabei können Abschnitte der Leiterbahnen 22 auch zur Abschirmung insbesondere auch von Signal- oder Datenleitungen eingesetzt werden. Ggf. kann auch eine mehrlagige Leiterplatte eingesetzt werden, wobei eine oder mehrere der verwendeten Kupferlagen ganz oder teilweise als Abschirmung eingesetzt werden.
Grundsätzlich ist die Art der eingesetzten Funktionskomponenten 23 nicht eingeschränkt. Die Funktionskomponenten 23 können Sensoren, Sicherungsorgane, Schaltorgane, Messerfassungssysteme, Systeme zur ggf. drahtlosen Datenkommunikation usw. sein. Auch autark arbeitende datenverarbeitende Systeme, die eine oder mehrere Mikroprozessoren enthalten, z.B. sogenannte „embedded systems“, ggf. in der Form von SOCs, können eingesetzt werden.
Damit ist das Gehäuse besonders für Systeme geeignet, bei denen eine Energieverteilung und ein Signal- oder Datenkanal parallel geführt werden. Mit zunehmender Datenerfassung bei industriellen Systemen, auch im Zuge einer Umsetzung der Konzepte von Industrie 4.0, ergibt sich vielfach die Anforderung, bereits an Knoten eines Energieversorgungsstrangs Daten bezüglich der Verteilung der Energie zu erfassen, zentral zu sammeln und auszuwerten. Auf diese Weise können Irregularitäten an einzelnen Knotenpunkten identifiziert werden, anhand derer bereits aufgetretene oder sich andeutende Probleme der Industrieanlage ermittelt werden können.
In einer derartigen Konfiguration können als Funktionskomponenten 23 insbesondere Sensoren eingesetzt werden, die eine anliegende Spannung und/oder einen Strom messen, über den an die weiteren Kabel 4 angeschlossene Geräte versorgt werden. Die Messwerte können durch Mikroprozessoren oder vergleichbare Schaltkreise aufgearbeitet werden und über Kommunikationsschnittstellen ausgegeben werden. Die Ausgabe kann über (Daten-) Leiter 2 des Kabels 1 selbst oder über weitere in gleicher Weise wie das Kabel 1 abgezweigte und über isolationsdurchdringende Kontakte 21 abgegriffene Datenkabel ausgegeben werden oder auch über Steckverbinder 24, die dann beispielsweise als RJ45-Buchsen auf der Leiterplatte 20 angeordnet sind.
Auf diese Weise kann einfach und preisgünstig und ohne zusätzliche Geräte durch das anmeldungsgemäße Gehäuse eine Energieverteilung erfolgen und eine Datenbasis für ein Überwachungssystem („conditional monitoring“) oder eine vorrausschauende Wartung („predictive maintenance“) verarbeitet werden.
In einer weiteren Ausgestaltung können anstelle von unmittelbar eingesetzten Funktionskomponenten 23 Steckplätze für modulare Funktionskomponenten auf der Leiterplatte 20 angeordnet sein. Auf diese Weise kann ein Basismodell des Gehäuses 10 mit der Leiterplatte 20 eingesetzt werden, das bedarfsweise funktionalisiert wird. Wie bereits zuvor erwähnt, kann eine Abzweigung bzw. ein Abgriff für eines oder mehrere Kabel 1 durch isolationsdurchdringende Kontakte 21 vorgesehen sein. Die Kabel 1 können Stromversorgungskabel, Signal- und/oder Datenkabel und auch Hybridkabel sein. Derartige Hybridkabel können beispielsweise eine Hauptenergie, z.B. 230 bzw. 400 V ein- oder dreiphasige Wechselspannung oder 650V Gleichspannung, eine Hilfsenergie, beispielsweise 24V Gleichspannung, Datenkommunikation, z.B. Ethernet und/oder Signale, z.B. hart verschal- tete Safety-Leitungen, aufweisen.
Bezugszeichen
1 Kabel
2 Leiter
3 Kabeldurchführung
4 weiteres Kabel
10 Gehäuseunterteil
11 Boden
12 Wandung
13 Ausnehmung
20 Leiterplatte
21 isolationsdurchdringender Kontakt
22 Leiterbahn
23 Funktionskomponente
24 Steckverbinder
25 Abstandshalter
26 Abschirmkontakt

Claims

Ansprüche
1 . Gehäuse mit einem Anschlusssystem zur Realisierung von Abzweigungen an einer Mehrzahl durchgehender elektrischer Leiter (2) mindestens eines abschnittsweise abgemantelten Kabels (1 ), wobei das mindestens eine abgemantelte Kabel (1 ) durch eine abdichtende Kabeldurchführung (3) in das Gehäuse geführt ist und das Gehäuse eine Schutzklasse von mindestens IP40 aufweist, und wobei im Gehäuse isolationsdurchdringende Kontakte (21 ) angeordnet sind, um die Leiter (2) elektrisch zu kontaktieren, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Gehäuse eine Elektronikeinheit mit einer Leiterplatte (20) angeordnet ist, auf der die isolationsdurchdringenden Kontakte (21 ) angeordnet sind.
2. Gehäuse nach Anspruch 1 , bei dem auf der Leiterplatte (20) Steckkontakte (24) angeordnet sind, die über Leiterbahnen (22) der Leiterplatte (20) mit den isolationsdurchdringenden Kontakten (21 ) verbunden sind und dem Anschluss weiterer Kabel (4) dienen.
3. Gehäuse nach Anspruch 1 oder 2, bei dem auf der Leiterplatte (20) elektrische und/oder elektronische Bauelemente und/oder Baugruppen angeordnet sind, die über Leiterbahnen (22) der Leiterplatte (20) mit den isolationsdurchdringenden Kontakten (21 ) und/oder den Steckkontakten (24) verbunden sind.
4. Gehäuse nach Anspruch 3, bei dem auf der Leiterplatte (20) als elektrische und/oder elektronische Bauelemente und/oder Baugruppen Sensoren, Sicherungsorgane, Schaltorgane, Messerfassungssysteme oder Systeme zur ggf. drahtlosen Datenkommunikation angeordnet sind.
5. Gehäuse nach Anspruch 3 oder 4, bei dem auf der Leiterplatte (20) als elektrische und/oder elektronische Bauelemente und/oder Baugruppen Mikroprozessoren, insbesondere als SOCs angeordnet sind.
6. Gehäuse nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem das mindestens eine abgemantelte Kabel Leitungen zur Energieübertragung bei einer Spannung von etwa 9 V bis 1000 V Gleich- oder Wechselspannung aufweist.
7. Gehäuse nach Anspruch 6, bei dem die isolationsdurchdringenden Kontakte (21 ) für Leiter (2) mit einem Querschnitt von etwa 0,1 bis 16 mm2 geeignet sind.
8. Gehäuse nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei dem das mindestens eine abgemantelte Kabel Leitungen zur Signal- und/oder Datenübertragung aufweist.
9. Gehäuse nach Anspruch 8, bei dem die isolationsdurchdringenden Kontakte (21 ) für Leiter (2) mit einem Querschnitt von etwa 0,05 bis 0,5 mm2 geeignet sind.
10. Gehäuse nach Anspruch 6 und 8, bei dem das mindestens eine abgemantelte Kabel ein Hybridkabel ist, das zur Übertragung von Energie und Signalen bzw. Daten geeignet ist.
11 . Gehäuse nach einem der Ansprüche 1 bis 10, bei dem die Leiterplatte (20) Hochstrom-tragfähig ist.
12. Gehäuse nach Anspruch 1 1 , bei dem die Leiterplatte (20) Leiterbahnen oder Leiterstrukturen aufweist, die eine Stromtragfähigkeit von mindestens 100 A haben.
13. Gehäuse nach einem der Ansprüche 1 bis 12, bei dem die Leiterplatte (20) mindestens einen Abschirmkontakt aufweist, um eine Abschirmung des mindestens einen abgemantelten Kabels zu kontaktieren.
14. Gehäuse nach Anspruch 13, bei dem mindestens zwei Abschirmkontakte vorhanden sind, die über die Leiterplatte (20) miteinander verbunden sind.
15. Gehäuse nach einem der Ansprüche 1 bis 14, bei dem die Leiterplatte (20) parallel zu einem Gehäuseboden (11 ) des Gehäuses angeordnet ist.
16. Gehäuse nach einem der Ansprüche 3 bis 15, bei dem die Leiterplatte (20) beabstandet vom Gehäuseboden (1 1 ) angeordnet ist, wobei auf einer dem Gehäuseboden (11 ) zugewandten Unterseite der Leiterplatte (20) die elektrischen und/oder elektronischen Bauelemente und/oder Baugruppen angeordnet sind. Gehäuse nach einem der Ansprüche 1 bis 16, wobei die Elektronikeinheit einer analogen und/oder digitalen Signal- oder Datenverarbeitung dient, eine Leistungselektronik zur Ansteuerung mindestens eines Motors ist und/oder eine Kommunikationseinrichtung ist.
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