CN117356001A - 用于自动组装或拆卸层压电路的套件 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于自动组装或拆卸层压电路(100)的套件。层压电路(100)由绝缘片(100.i)、布置在绝缘层之间的线路导体(80)以及可选地包括用于结构拉直的绝缘垫片组成。专用电元件(200)通过套件元件连接到该结构。套件包括：跨接器(90)、嵌装螺母(10)、阶梯状衬套(20)、衬套(30)、螺纹头螺钉(40)、用于另一个实施例的圆柱头螺钉(50)、螺塞(60)、连接螺钉(70)和插槽(400)，用于将第三方元件集成到电路(100)，确保与其形成良好的电接触和机械接触。本发明能够通过工业机器人自动组装或拆卸层压电路(100)。

Description

用于自动组装或拆卸层压电路的套件

技术领域

本发明涉及一种用于自动组装或拆卸层压电路的套件。本发明所属的主要技术领域是母线及其电元件的安装。更具体地说，所述发明涉及层压母线，其中导电材料，即根据本发明所述的套件部件，被施加至层状绝缘支撑件，使得在多层线路电导体内形成所需导电图，夹在绝缘支撑件内。

背景技术

技术问题

在电柜中使用的配电盘是本领域众所周知的。这种带有相应布线的配电盘被安装在各处，用于配电和电路保护，其主要配备有断路器、故障电流断路器和本领域已知的类似电元件。

生产此类配电盘时，主要技术问题在于：组装过程仍然需要大量人力，难以实现自动化。在实践中，配电盘通常在外壳背面包含顶部向上的型材安装导轨，开关设备扣合在该安装导轨上。开关设备通过合适的电导体(即母线)逐相彼此连接，其中一个母线用于每个单相设备。有种称为“母线盒”的装置用于多相应用。因此，电柜的外壳包括多个电缆管道和***电缆管道中的大量导体，连接片设置在所述导体上。导体***开关设备上的连接端子中并与其牢固地夹紧。大量的导体和对应的触点产生了一个复杂的网格，只需使用足够的人力、布线作业人员保持应有的注意度，就可以追踪、组装和拆卸该网格。

本发明解决了上述标准化技术问题，通过使用套件元件，连同预制绝缘片和板状线路导体，形成层压电路，电元件固定到该层压电路上。该套件元件使得不同层能够按所需方式电连接，并使电元件连接到其上。该套件部件的设计方式是：使用最少的元件集合，并且这些元件适合用于自动组装或拆卸。这样，复杂的导体网格就被类似于已知多层印刷电路的布线所取代，条件是所有机械触点均通过套件元件相互连接和/或进一步连接到所使用的线路连接器和电元件而制成。这种解决方案提供了一种几乎没有连接片的布线网，其中所使用的电元件经专门设计，用于与套件配合。此外，上述布线类型的触点具有低接触电阻和出色的耐温性。

本领域的技术人员将立即认识到将第三方电元件以某种方式连接到上述(封闭的)元件***的必要性。本发明通过设计成用于接收第三方电元件并提供接合层压电路的连接接口的特定插槽来解决这一技术问题。插槽被设计成实现自动组装到层压电路或从层压电路拆卸的操作。此外，插槽允许对应的第三方电元件以自动方式***/弹出插槽。

本办法所称自动组装或拆卸过程，是指在没有人力的情况下使用工业机器人实现的过程。半自动化过程是只需要人力来完成一些有限数量的操作的过程。

现有技术

一些现有技术文件的部分地解决了本发明所解决的主题。

在申请人为Labinal LLC[US]，欧洲专利公布号为EP2724596B1的发明“与电路中断器或其他设备一起使用的母线设备”中，教示了层压电路的形成，绝缘层和板状线路导体的形成和互连方式，以及电路断流器和其他电元件的连接方式。’596文件中介绍的***不是通用的，几乎不可能采取任何更改。引用的’596解决方案似乎未提及对非标准元件(即与其一起使用的第三方元件)的使用。

在申请人为ABB Patent GmbH[DE]，欧洲专利申请公布号为EP 1296431 A2的发明“母线组件”中，教示了外部元件(例如，输入线)与已经准备好的层压电路(母线)的连接。引用的这一专利申请公开了一种通用的方式，通过配备有弹性构件的导体，在层压母线的任何深度处，实现所需触点，该弹性构件围绕触点适配所需的孔。此外，还公开了连接层压母线的两个导电层的插头。’643解决方案相对于现有技术的优势在于整个布线过程的简化，使得能够接入层压结构内的任何层压线路导体。所引用的解决方案在所建立的触点的质量方面存在不足，该解决方案的灵活性仍然值得怀疑。

在申请人为Mitsubishi Electric Corporation[JP]和Toshiba MitsubishiElec.Inc.[JP]，日本专利申请公布号为JP 2012095472 A的发明“功率转换设备”中，公开了一种用于将功率转换器的电元件与层压电路电连接的螺钉连接。

类似地，在申请人为Hitachi Ltd.[JP]，日本专利公布号为JP 3550970 B2的发明“功率变换器、多层导体和电元件连接器”中，再次公开了一种用于将功率转换器的电元件与层压电路电连接的螺钉连接。这两种解决方案，即’472和’970，都公开了元件与层压板之间的永久螺钉连接，这在本领域中是已知的，并且没有解决层压电路层之间的互连问题和自动组装/拆卸问题。

在申请人为Power Distribution Products Inc.[US]，美国专利公布号为US6,002,580的发明“断路器配电盘”中，教示了断路器或类似元件与位于配电盘内的层压电路的可拆卸连接。’580中引用的解决方案提供了快速可靠的连接，但未提及层压电路层之间的互连问题和自动组装/拆卸问题。

在申请人为Mitsubishi Cable Industry Ltd.[JP]，美国专利公布号为US 8,366,457的发明“布线结构及包括其的接线盒”中，教示了用于与所需导电部件建立电连接以及在形成电路板的层压结构内建立电连接的特定的销的几何形状。

在申请人为西南交通大学[CN]，中国专利申请公布号为CN101237102A的发明“用于磁悬浮列车悬浮斩波器的层叠功率母线排”中，教示了一种大电流层压母线，其具有为导电层加入而形成的触点。所公开的’102***缺乏灵活性。

在申请人为ABB Schweiz AG[CH]，欧洲专利申请公布号为EP3555980A1的发明“制造多相母线的方法和用于实施该方法的装置”中，教示了层压母线结构的形成方式，即与上述所有现有技术一样，该形成方式是永久性的，并且其中额外填充了树脂，使这种解决方案难以拆卸。

引用的现有技术文件并没有解决技术问题，例如，提供一种使用套件元件的层压电路形成方式，有助于自动组装或拆卸形成的层压结构(例如，配电盘和附接在其上的元件)。

发明内容

本发明公开了一种用于自动组装或拆卸层压电路及其连接的相应电元件的套件。层压电路基于两个或多个绝缘片和夹在两个相邻绝缘片中的每一个之间的多个线路导体。可选地，在同一层上设置一组厚度接近于线路导体的绝缘垫片，以加固该结构。整个层压电路一经形成即机械紧固。

来自同一层的每个线路导体具有至少一条线路，该线路终止于线路连接器，该线路连接器配备有用于形成与其他套件元件的电接触的中心孔。一个或多个电元件，或可选的预先***插槽中的第三方电元件，以电连接和机械连接的方式连接到层压电路。经过实施，使得电元件的电触点通过套件元件连接到位于所提到的层压电路内的所需线路导体。

所公开的套件包括下列元件：

(i)跨接器，每个跨接器具有任意宽度的跨接线，配备两个或多个跨接线连接器，其中，每个跨接线连接器配备中心孔，用于与分布在同一层上的其他套件元件形成电接触。

(ii)嵌装螺母，用于接收兼容套件的螺钉，其中，每个嵌装螺母的接触面的大小被设计成接收线路连接器或跨接线连接器。

(iii)阶梯状衬套，其中，每个阶梯状衬套的大小都设计成可以通过其接触面接收线路连接器或跨接线连接器，并且配备有供螺钉自由通过的孔。

(iv)衬套，其中，每个衬套都有供螺钉自由通过的孔。

同层使用时，嵌装螺母，阶梯状衬套，衬套等高。套件元件在其外表面上形成有一个或多个止转部，止转部嵌套在对应的绝缘层中，以防止套件元件旋转。

(v)螺纹头螺钉，其中，每个螺纹头螺钉在头部形成螺纹以接收连接螺钉，电元件或插槽通过该连接螺钉紧固到其上。

(vi)圆柱头螺钉，其中，每个圆柱头螺钉具有带紧固槽的圆柱头，用于接收所需电元件的按扣紧固件。

每个螺纹头螺钉的杆或圆柱头螺钉的杆都具有用于将螺钉紧固到嵌装螺母中的螺纹，并且杆的长度大小被设计成在螺母和头部止挡件之间容纳n个(n≥1)衬套或阶梯状衬套。

(vii)螺塞，其中，每个螺塞至少具有部分带螺纹的杆，用于将螺塞紧固到嵌装螺母中。对应的杆的大小被设计成在螺母和螺塞的平头之间容纳n个(n≥1)衬套或阶梯状衬套。

(viii)连接螺钉，其中，每个连接螺钉至少具有部分带螺纹的杆，用于将连接螺钉拧入螺纹头螺钉中。

(ix)可选地，套件包括一个或多个以相同或不同方式形成的插槽。每个插槽都配备机电机构，其设计成用于轻松***和弹出第三方电元件。此外，通过被设计成用于固定插槽和电元件的螺纹头螺钉，每个插槽都能够使***的第三方电元件具有锁定的机械位置，并与层压电路电接触良好。

嵌装螺母被设计成与线路连接器或跨接线连接器形成电接触，其接触孔的几何形状与嵌装螺母内形成的螺纹圆柱的外部几何形状相匹配，并且根据线路连接器或跨接线连接器的厚度来确定从接触面到螺母顶部的大小。类似地，阶梯状衬套设计成与线路连接器或跨接线连接器形成电接触，其接触孔的几何形状与阶梯状衬套内形成的圆柱体的外部几何形状相匹配，并且根据线路连接器或跨接线连接器的厚度来确定从接触面到阶梯状衬套顶部的距离。在本发明的变型中，所有套件的阶梯状衬套和普通衬套(例如，非接触式衬套)等高，并且对应的接触孔或跨接线孔的几何形状选择为最简单的几何形状——圆形。

每个螺纹头螺钉都配备有形成在头部顶部的驱动部，该驱动部具有在头部中形成的机加工螺纹。驱动部使得能够将螺纹头螺钉旋入和旋出嵌装螺母。每个圆柱头螺钉都配备有形成在头部顶部的驱动部，其中，驱动部能够将圆柱头螺钉旋入和旋出嵌装螺母。同样，每个螺塞都配备有形成在平头中的驱动部，其中，驱动部能够在选定的嵌装螺母中旋入和旋松螺塞。

在优选实施例中，插槽轮廓的大小被设计成容纳专用的第三方电元件。轮廓上有一组成对分布的孔。螺钉孔使得插槽能够通过穿过螺钉孔***的一对连接螺钉紧固到从层压电路冒出的对应的螺纹头螺钉。在插槽内组装/拆卸电元件期间，通过使用元件***杆，组装孔使得能够进行顶部工具操作。接触弹出孔是元件***杆通过其弹出或缩回的孔。触发销孔是指，在与电元件的机械接触中，触发销通过其伸出的孔。

机电机构由触发销、元件***杆、销、接触部和弹簧组成。将电元件***插槽中会与触发销接合，触发销将弹簧推向插槽的底部，并使一对元件***杆旋转并通过其销接收部分固定在对应的销上。该动作使元件***杆从弹出孔中伸出，进入电元件接触孔，用元件螺钉固定。通过弹性触点，元件***杆与其对应的接触部处于永久电接触中。接触部电连接到螺纹头螺钉，因此也电连接到层压电路。

在优选实施例中，套件元件(i)至(ix)用于自动或半自动地组装或拆卸层压电路。在又一变型中，层压电路的自动组装或拆卸是通过工业机器人以本领域公知的方式实施的。

附图说明

图1示出了连接到层压电路的电元件(即断路器)。

图2示出了图1所示情形的侧视图。

图3示出了层压电路的内部结构以及与之相连的相应断路器。

图4示出了图3描述的情形，但没有断路器。

图5示出了层压电路的逐层剥离，以显示所使用的套件部件和层内接触的形成方式。

图6示出了两个导线连接，其中，每条导线都来自不同的层压电路层，通过阶梯状衬套，螺塞和嵌装螺母连接。图6A在分解图中示出了用于同一连接的所有元件。

图7示出了两个导线连接，其中，两条导线都来自同一层压电路层，通过对应的跨接器连接。图7A在分解图中示出了用于同一连接的所有元件。

图8示出了外部电元件如何连接到位于某个层压电路层的所需导线连接，其中，连接由所使用的螺纹头螺钉和多个衬套执行。图8A在分解图中示出了用于同一连接的所有元件。

图9示出了如何将外部电元件连接到两个导线导体，其中，每条导线位于不同的层压电路层，其中，由所使用的螺纹头螺钉和多个衬套实施连接。图9A在分解图中示出了用于同一连接的所有元件。

图10示出了可以如何将外部电元件连接到位于层压电路底部的一些所需导线连接，即，靠近嵌装螺母。通过在每个层压层上使用的螺纹头螺钉和多个衬套来实施连接。图10A在分解图中示出了用于同一连接的所有元件。

图11A、11B和11C分别示出了嵌装螺母，阶梯状衬套和标准衬套。

图12A、12B、12C和12D分别示出了螺纹头螺钉，圆柱头螺钉，螺塞和连接螺钉。所有螺钉也可以制成不同的高度(h)和宽度。

图13A和13B描绘了各种宽度(w)的线路导体以及与上述套件元件兼容的相应线路连接器。

图14示出了可以具有不同长度(D)和宽度(w)的跨接器，其与上述套件元件兼容。

图15示出了适合紧固到圆柱头螺钉上的安装接线盒(即电元件)。图16为安装接线盒在紧固状态下的立体图，图17为相同情形下的侧视图。

图18示出了第三方电元件，即，断路器和处于接收该元件的形态的相应插槽。图19为第三方电元件***插槽时的立体图。图20示出了插槽及其机构在第三方电元件***后的形态。

图21为第三方电元件***插槽的侧视图。图22示出了第三方电元件弹出情形下的插槽的立体图。图23示出了如图21所示第三方电元件***时的插槽机构的侧视图。图24示出了如图22所示插槽内无第三方电元件时的插槽机构的侧视图。

附图标记：

10嵌装螺母

11止转部 12螺纹圆柱体 13接触面 14止挡台阶

15外表面 16孔 17螺纹

20 阶梯状衬套

21止转部 22圆柱体 23接触面 25外表面 26孔

30衬套

31止转部 32圆柱体 35外表面 36孔

40螺纹头螺钉

41杆 42头部止挡件 43颈部 44头部

45驱动部 47螺纹 48头螺纹

50圆柱头螺钉

51杆 52头部止挡件 53颈部

54圆柱头部 55驱动部 57螺纹 59紧固槽

60螺塞

61杆 63颈部 64平头 65驱动部 67螺纹

70连接螺钉

71杆 74头部 75驱动部 77螺纹

80线路导体

81线路 82连接部 86接触孔

90跨接器

91跨接线 92连接部 96接触孔

100层压结构

101.i绝缘片；i＝1，2，3，…

200电元件

202螺钉孔 207电触点 209按扣紧固件 210弹簧

300第三方电元件

302螺钉孔 320接触孔

400插槽

401触发销孔 402组装孔 404接触弹出孔 407螺钉孔

410触发销 420元件***杆 423销接收部分

430销 440接触部 444弹性触点 450弹簧

具体实施方式

本发明涉及一种用于自动组装或拆卸层压电路的套件。如果想要对电路，尤其是层压电路进行自动组装或拆卸，本领域技术人员将认识到元件标准化的必要性。

套件元件

图11A描绘了嵌装螺母(10)。在优选实施例中，嵌装螺母(10)形成为旋转体，止转部(11)形成在靠近螺母(10)底部形成的外圆柱面(15)的部分处。在优选实施例中，图11A中的止转部(11)形成为垂直于嵌装螺母(10)的底部的矩形表面。在其他变型中，可以在圆柱面上加工两个或更多个表面，例如，将其加工成六角螺母。

螺母(10)还具有接触面(13)和止挡台阶(14)。止挡台阶(14)允许螺母(10)在被盖住后嵌套在所需的绝缘片(100.i)中，例如，以图3所示的方式。即，形成在绝缘片中的孔的直径对应的覆盖绝缘片(100.i)，小于止挡台阶(14)，并且该孔具有接触面(13)的直径。因此，一旦对应的螺钉(40，50，60)拧入螺母(10)，止挡台阶(14)防止螺母(10)穿过覆盖绝缘片(100.i)。

在一种变型中，螺母(10)被加工成没有止挡台阶(14)，并且接触面(13)扩展到外表面(15)。在该变型中，形成在对应覆盖绝缘片(100.i)中的孔的直径，等于外表面(15)的直径，被加工成与一个或多个止转部(11)相匹配。在该变型中，螺母(10)将无法像上述变型那样固定不同的层，但可以更轻松地加工绝缘片(100.i)，而不在绝缘片(100.i)上形成的孔内形成台阶。

一旦嵌装螺母(10)在组装过程中被绝缘片(100.i)覆盖，就会被止挡台阶(14)或连接到螺母(10)的其他元件锁定在其位置，就如在不设止挡台阶(14)的变型中那样。

一个或多个止转部(11)防止螺母(10)在螺钉(40，50，60)的拧紧过程中发生任何旋转。接触面(13)被设计成与形成在线路(81，91)末端，即线路导体(80)或跨接器(90)末端的连接器(82，92)建立接触。接触面(13)是图13A，13B和14中描绘的连接器(82，92)简单就位的台阶。接触孔(86，96)被设计成用于轻松容纳带内螺纹(17)的螺纹圆柱体(12)，通过将其螺纹***孔(16)，将兼容的螺钉(40，50，60)拧入其中。对于本领域技术人员来说，清楚明白的是所使用的螺钉(40，50，60)可以具有不同的高度并且具有与所使用的螺母(10)内径相匹配的直径。

本领域技术人员会立即认识到所有外螺母表面也可以加工成多边形。从这个意义上说，甚至连接器(82，93)和对应的接触面(13)也可以加工成彼此匹配的多边形。然而，用于加工和组装的最简单的几何形状是圆形几何形状。

图11B描绘了阶梯状衬套(20)。阶梯状衬套(20)主要形成为旋转体，具有一个或多个止转部(21)，形成在外圆柱面(25)的部分处。一个或多个止转部(21)的作用与前文描述的嵌装螺母(10)中的相同，并且可以按照同样方式加工。阶梯状衬套(20)还配备有接触面(23)。接触面(23)的作用与形成在螺母(10)上的接触面(13)的作用相同。接触孔(86，96)被设计成轻松地容纳中空圆柱体(22)，该圆柱体配备有孔(26)，各种螺钉(40，50，60)可以无阻碍地穿过该孔。如前所述，本领域技术人员会立即认识到所有外阶梯状衬套表面也可以加工成多边形，连同对应的连接器(82，92)也是如此。

图11C描绘了衬套(30)。衬套(30)主要形成为旋转体(32)，具有一个或多个止转部(31)，形成在圆柱表面(35)上，具有前述的技术作用。穿过衬套(30)形成的孔(36)被设计成使得各种螺钉(40，50，60)可以无阻碍地从中穿过。

图12A描绘了带杆(41)的螺纹头螺钉(40)，杆(41)具有与螺母(10)兼容的螺纹(47)，其中，杆(41)具有任意高度(h)。在本发明的一个变型中，螺钉(40)具有连接杆(41)和头部止挡件(42)的阶梯状颈部(43)。头部(44)形成为在头部止挡件(42)上方的圆柱体。头部(44)配备有内螺纹(48)，能够接收对应的连接螺钉(70)，并配备有用于将螺钉(40)拧入螺母(10)的驱动部(45)。

图12B描绘了具有杆(51)的圆柱头螺钉(50)，杆(51)具有与螺母(10)兼容的螺纹(57)，其中，杆(51)具有任意高度(h)。在本发明的一个变型中，螺钉(50)具有连接杆(51)和头部止挡件(52)的阶梯状颈部(53)。头部(54)形成为在头部止挡件(52)上方的圆柱体。头部(54)配备有紧固槽(59)，能够与所需电元件(200)的按扣紧固件(209)相互作用，并配备有用于将螺钉(50)拧入螺母(10)的驱动部(55)。

图12C描绘了塞螺钉(60)，其具有任意高度(h)的带螺纹的杆(61)，并带有用于拧入嵌装螺母(10)中的螺纹(67)，并且其中，杆(61)是任意高度(h)的。在本发明的一个变型中，螺钉(60)具有阶梯状颈部(63)，其连接杆(61)和配备有驱动部(65)的平头(64)。

当上述螺钉(40，50，60)加工有阶梯状颈部(43，53，63)时，阶梯状颈部具有与止挡台阶(14)相同的技术作用，加工在螺母(10)上，具有下述作用，即，一旦螺钉拧入对应的螺母(10)，阶梯状颈部(43，53，63)允许螺钉(40，50，60)将对应的绝缘片(100.i)和此阶梯状部件紧固在一起，如如图3和图4所示。如果上述螺钉(40，50，60)被加工成不带阶梯状颈部(43，53，63)，则形成在对应覆盖绝缘片(100.i)中的孔的直径等于所使用的头部止挡件(42，52)或平头(64)的直径。在此变型中，螺钉(40，50，60)不能像上面的变型中那样固定不同的层，但可以更容易地加工所使用的绝缘片(100.i)。

图12D描绘了带螺纹(77)的连接螺钉(70)，螺纹(77)制成在杆(71)上，其配合形成在螺纹头螺钉(40)中的头螺纹(48)。连接螺钉(70)具有头部(74)和形成于其上的对应驱动部(74)。

本领域技术人员会立即认识到，对螺钉(40，50，60)施加的唯一大小要求在于形成在嵌装螺母(10)中的内螺纹(17)。其他大小均为任意大小，可根据不同绝缘片的使用需要进行选择。

图14描绘了跨接器(90)，在其连接器(92)处形成有两个孔(96)，其中，连接器(92)与任意长度(D)的跨接线(91)连接。本领域技术人员会立即得出关于此处连接器(92)的长度(D)，宽度(W)和数量的设计。跨接器(90)可以配备三个或更多连接器(92)，分布在同一条线上，或呈任何其他方便的几何形状，例如之字形。跨接器(90)厚度取决于使用的套件元件和其他技术需求。

图13A和13B描绘了各种线路导体(80)，即具有各种宽度(w)的线路，及其形成在相应线路(81)末端的末端连接器(82)。这样的末端，即连接器(82)，形成了复杂网格的输入/输出，该复杂网格由每个层压层内的按各种拓扑和方案排布的导体(80)制成。每个连接器(82)配备有接触孔(86)，接触孔(86)匹配空心圆柱体(12，22)，空心圆柱体(12，22)分别形成在螺母(10)和阶梯状衬套(20)上。线路导体(80)和对应的元件(81，82)不构成与其兼容的套件元件(10，20，30，40，50，50，70)。

所有上述套件元件(10，20，30，40，50，60，70，90)和对应的线路导体(80)优选地由具有良好电性能和热性能的金属形成，例如，由铝，铜及其合金制成。在另一个变型中，如果需要，螺母(10)可以由绝缘材料形成，要记住，这种选择肯定会提高使用螺母(10)的整个绝缘片的绝缘性能。

层压电路的形成

图1至图5描述了层压电路的一个很好的例子。用于电柜中的层压电路(100)，通常由两个或多个绝缘片(101.i)组成，其中，i＝1，2，...n。通常，绝缘片的厚度可以相同或不同。绝缘片(101.i)的数量取决于电路的复杂程度，所用的相数等。一般来说，绝缘片(101.i)的材料是制造印刷电路板(PCB)相关技术中常见的材料，具有良好的绝缘性能。本领域技术人员会根据热学要求选择合适的绝缘材料。与用放置后的线路导体制造的标准低电流和低电压PCB不同，为电柜设计了专用线路导体(80)网格，夹在绝缘片(101.i，101.i+1)之间。这种解决方案的示例可见于EP2724596B1，本文已在现有技术中引用。当线路导体(80)在绝缘片(100.i)上分布不均匀时，需要在线路导体(100.i)周围分布一组厚度接近于线路导体(80)的绝缘垫片，形成更牢固致密的层压电路层。所用线路导体(80)的厚度主要取决于预计流过它们的最大电流，所用导体的种类(即，铜或铝)，以及应满足的散热要求，这是众所周知的技术。

实际上，自动组装从初始层开始，初始层即绝缘片(100.1)，其大小超过所使用的所有线路导体(80)网格的大小。在该绝缘片上放置了底部套件元件，例如嵌装螺母(10)。然后，将定制绝缘片(100.2)(见图4和图5，其设计有用于嵌套螺母(10)的空格)直接放置在第一绝缘片(100.1)上。所有嵌装螺母(10)均设有止转部(11)，一旦嵌入绝缘片(100.2)内，该止转部将阻止其转动。然后在绝缘片(100.2)上铺设第一层线路导体(80)，必要时可选地在周围分布绝缘垫片。一些线路导体(80)按照本文稍后将讨论的方式连接到嵌装螺母(10)。然后，放置下一个定制绝缘片(100.3)。绝缘片(100.3)在一种变型中具有孔和嵌套部。孔设计成用于接收阶梯状衬套(20)或衬套(30)，而嵌套部设计成用于接收嵌装螺母(10)。在此变型中，螺母(10)具有止挡台阶(14)，孔和嵌套部不相同。在拧紧螺钉(40，50，60)期间，嵌套部防止嵌装螺母(10)穿过覆盖螺母(10)的绝缘片(100.i)。在本发明的另一个变型中，其中，嵌装螺母(10)形成为无止挡台阶(14)，绝缘片(100.i)中形成的孔和嵌套部一样多。每个孔/嵌套部都有用于接收止转部(11，21，31)的部分，以防止对应元件(10，20，30)在原位旋转。

如何使用由绝缘纸或其他方便的材料形成的绝缘膜，以便在层压结构(100)连接点内将各种线(81)彼此绝缘，即，如有必要，靠近对应的孔(82)，这对于本领域技术人员来说是清楚明白的。这种绝缘应该预先提供给所述层压结构的自动或半自动组装。

然后，第二层线路导体(80)部署在绝缘片(100.3)上，其中一些线路导体(80)按照下文讨论的方式连接到嵌装螺母(10)或阶梯状衬套(20)。

以与上述相同的方式，结构有所增加，可选地，使用绝缘垫片，添加新的定制绝缘片(100.i，100.i+1，...)以及夹在每两层之间的相应线路导体(80)。当形成所需的层压电路时，通过一组紧固件将其机械紧固，优选地，通过外部螺钉或弹性带紧固，这能够将所有层锁定在一起。

用于自动组装或拆卸层压电路的套件元件是本发明的重点。套件元件解决的是本领域技术人员在通过自动化或半自动化组装或拆卸形成层压电路时会遇到的进一步技术问题：

A，属于同一层的对应的线路导体(80)相互连接的方式，

B，属于不同层的对应的线路导体(80)相互连接的方式，

C.对应的线路导体(80)与直接安装在层压电路上的标准电元件(200)连接的方式，以及

D.对应的线路导体(80)与安装在层压电路上方并能够接收第三方电元件的插槽(400)连接的方式。

从这个意义上讲，深入了解示例，理解所有套件元件的作用是有益的。

A.同层连接

图7和图7A描绘了要连接来自同一层的两个线路导体(80)的情况，其中该层不是底层(即，绝缘层(100.2))。这种情形可见于图3的中心部位。两个嵌装螺母(10)彼此靠近，连同其他元件，嵌套在绝缘层(100.3)内，该绝缘层先前被定制成用于接收/覆盖这组两个螺母(10)。然后在层(100.3)上放置线路导体(80)的网格，其中两个线路导体(80)的连接器(82)配备有接触孔(86)，该接触孔(86)与形成在嵌装螺母(10)上的接触面(13)相匹配，见图7。然后，根据需要在同一层形成其他连接。随后，部署新的绝缘层(100.4)。除去其他，该层(100.4)形成有孔，用于接收阶梯状衬套(20)和对应的止转部(21)，其位置正好位于先前放置的嵌装螺母(10)上方。在阶梯状衬套(20)上方，跨接器(90)放置成使其接触孔(96)位于接触面(23)上。最后，部署绝缘层(100.5)，两个伸出穿过绝缘层(100.5)的螺塞(60)，跨接器(90)，衬套(20)，线路连接器(82)形成于线路导体(80)的末端，最后拧入螺母(10)。这样，线导体(80)之间就建立了同层连接。螺钉阶梯状颈部(63)将螺塞(60)锁定到先前在绝缘层(100.5)上设置的嵌套部中，如图4所示。

类似地，其他螺钉(40，50，60)，即其螺钉颈部(43，53，63)，能够嵌套在对应的绝缘层中。螺钉(40，50，60)一旦与所需嵌装螺母(10)拧紧，通过将对应的螺母(10)的止挡台阶(14)压向螺钉颈部(43，53)，来加强层压结构(100)，63)，见图3和图4。

通过使用不设止挡台阶(14)的变型中的螺母(10)和无对应的阶梯状颈部(43，53，63)的螺钉(40，50，60)，依然可以良好地实施上述设置。在此变型中，应更小心地实施层压结构(100)的外部紧固，要记住，止挡台阶(14)之间的内部加强件，其间的层/元件和阶梯状颈部(43，53，63)不存在。

B.不同层连接

图6和图6A描绘了要连接来自不同层的两个线路导体(80)的情况。图4描绘了相同的情况，见于层状结构(100)内最左侧的位置。层的形成与上述案例A中的说明相同；再次将嵌装螺母(10)嵌套在绝缘层(100.2)中，并在其上部署对应的线路导体(80)网格。更宽的线路导体(80)及其线路连接器(82)放置在形成于嵌装螺母(10)上的接触面(13)上。然后，根据需要在同一层上形成其他连接。然后，部署新的定制绝缘层(101.3)，并且将衬套(20)定位在绝缘层(101.3)中已经形成的孔中的线路连接器(82)之上。随后，上面部署新的相应线路导体(80)网格，其线路连接器(82)之一放置在形成在阶梯状衬套(20)上的接触面(23)上。然后，新的层(101.4)部署有用于接收螺钉(60)的定制嵌套部。最后，螺钉(60)伸出层(101.4)，上部线路连接器(82)，位于层(101.3)内的衬套(20)，下部线路连接器(82)，然后拧入嵌套在层(101.2)内的螺母(10)中。

通过使用在不设止挡台阶(14)的变型中的螺母(10)和无对应的阶梯状颈部(43，53，63)的螺钉(40，50，60)，依然可以良好地实施上述设置。

A.和B.中描述的***可以普遍使用。一组跨接器(90)可以是相同的，但是，在实践中清楚明白的是，具有多种长度(D)和宽度(w)的跨接线(见图14)可以用于各种需要。此外，显而易见的是，堆叠更多的衬套(20)使得能够建立三层甚至四层不同的连接，即部署在三层或更多层上的线路导体(80)之间的连接。

C.专用电元件的连接

电元件(200)的连接更复杂。图1和图3描绘了一种变型，专用电元件(200)一旦形成就连接到层压结构(100)。首先，电元件(200)，例如断路器，应当设计成与所公开的套件相配合。因此，每个电元件(200)具有两个或更多个电触点(207)，其位置设置成可通过形成在电触点(207)上方的螺钉孔(202)接触这些触点。所提及的螺钉孔(202)使得专门设计的连接螺钉(70)能够***穿过孔(202)，并将电触点(207)紧固到为该目的而设计的螺纹头螺钉(40)。在连接螺钉的杆(71)上加工而成的螺纹(77)被设计成用于与在任一螺纹头螺钉(40)的头部(44)中加工而成的螺纹(47)相配合。基本上，连接螺钉(70)和螺纹头螺钉(40)的螺纹连接确保了良好的电连接和机械连接，仅通过拧紧拧松即可简单地组装和拆卸，如图10或图10A所示。

更重要的是螺纹头螺钉(40)与设置在一个或多个绝缘层(101.i)上的一个或多个线路导体(80)相互作用的方式。图8中描绘的示例示出了螺纹头螺钉(40)，其仅连接到位于层压电路(100)顶面下方三层的线路导体(80)，一些电元件(200)可以附接到该导体上。通过图8A描绘了同一结构的分解图。已经在上面的A.和B.部分中说明了层的形成，以及在一个或多个变型中将螺钉紧固到带有或不带有止挡表面(14)和阶梯状颈部(43，53，63)的螺母。因此，重要的是将线路导体(80)连接到位于绝缘层(101.3)最右侧位置的嵌装螺母(10)，如图3所示。两个衬套(30)位于螺母(10)上方，彼此上下放置，一个在绝缘层(101.4)处，另一个在绝缘层(101.5)处。类似地，图9和图9A描绘了具有两个线路导体(80)的情况。在该示例中，从前文A.和B.中可知已经说明了的阶梯状衬套(20)和线路导体(80)的设置，在此利用其来添加与该结构之间额外的线路导体(80)连接，通过螺纹头螺钉(40)，将其紧固到底部嵌装螺母(10)。

本领域技术人员会立即认识到每个螺纹头螺钉的杆(41)具有用于紧固到嵌装螺母(10)中的螺纹，并且螺纹头螺钉的杆(41)的长度大小被设计成在螺母(10)和头部止挡件(42)之间容纳n个(n≥1)衬套(20，30)。因此，仅在其高度(h)上不同的一个或多个不同的螺纹头螺钉(40)，应该用于实施所述发明。从这个意义上讲，比较图8A中在对应头部止挡件(42)和所用螺母(10)之间使用了两个衬套(30)的螺纹头螺钉(40)和图10A中使用了三个衬套(30)的螺纹头螺钉(40)，是有启发性的。

为了将专用电元件(200)连接到已经公开的层压结构(100)，可以同样使用其他紧固变型。在该发明的又一变型中，不使用图12A中所示的螺纹头螺钉(40)，而是使用图12B中描绘的圆柱头螺钉(50)。螺钉(40)和螺钉(50)之间的区别在于其头部构造。圆柱头螺钉(50)在层压结构(100)内的连接能力方面具有与已经提到的螺纹头螺钉(40)相同的特征。然而，圆柱头螺钉(50)与元件(200)相互作用的方式完全不同。圆柱头螺钉(50)具有配备有紧固槽(59)的圆柱头部(54)。紧固槽(59)被设计成与形成在电元件(200)内的按扣紧固件(209)相互作用，例如，如图15至图17所示。安装接线盒(200)具有由弹簧机构(210)驱动的按扣紧固件(209)组成的机构，见图17。在一个变型中，按扣紧固件(209)可从元件(200)中部分拉出，使对应的圆柱头螺钉(50)的圆柱头部(54)突出到元件(200)内。当松开按扣紧固件时，弹簧将其缩回，并且按扣紧固件(209)将圆柱头部(54)锁定到其紧固槽(59)。以这种方式，元件(200)，即设计成与根据本发明的套件配合的安装接线盒(200)，被机械固定并与层压电路(100)电连接。

D.非标准电元件连接

本领域技术人员会立即认识到，如C.小节中所述，通过螺纹头螺钉(40)或圆柱头螺钉(50)固定专门设计的电元件(200)，存在重大缺陷。该***是封闭的且仅供专用，只有针对该***专门设计的电元件(200)，才与该***兼容。实践中，这意味着备件来源有限，而且***不具备应有的通用性。为了克服这个困难，设计了一种通用插槽(400)，该插槽能够在一侧与层压电路(100)相互作用，并作为接口，将标准化的第三方电元件(300)连接至电路(100)，见图18至图24。

在图21至图24中描绘了插槽(400)连接到层压电路(100)的方式。如前面各小节所述，首先将一对螺纹头螺钉(40)安装在层压电路(100)上。然后，穿过插槽(400)本体下部的孔(407)的一对连接螺钉(70)，将插槽(400)与层压电路(100)固定，既电性固定又机械固定。

插槽(400)具有为接收第三方电元件(300)而开发的机电机构。为简单起见，在本说明书中将对具有U形插槽的变型加以描述。然而，其他插槽(400)变型也是可能的，同时能够承载专用的第三方电元件(300)。

该机构由一对触发销(410)、元件***杆(420)、销(430)、接触部(440)和弹簧(450)组成。***元件(300)之前的情况如图22和图24所示。触发销(410)从U形插槽(400)轮廓中伸出，穿过插槽(400)内部的一对触发销孔(401)。每个触发销(410)由弹簧(450)驱动，其中弹簧(450)还按压要隐藏到U形外壳内的对应的元件***杆(420)，见图22和图24。元件***杆(420)可枢转地安装到销(430)上，使得杆(420)能够从图24所示位置旋转到图23所示位置。元件***杆(420)也能够通过插槽(400)内部的接触弹出孔(404)伸出，见图22。

将电元件(300)***插槽(400)内与触发销(410)接合，将弹簧(450)推向插槽(400)的底部。该动作使一对元件***杆(420)旋转，通过销接收部分(423)固定在相应的销(430)上，导致元件***杆(420)通过弹出孔(404)伸出。如果电元件(300)正确***插槽(400)，元件***杆(420)进入元件(300)对应的接触孔(320)。一旦元件***杆(420)进入所需孔中，通过标准电元件螺钉建立电接触，这些螺钉通过螺钉孔(302)进入，通常位于元件(300)顶部，并将杆(420)固定在元件(300)内。这样，元件***杆(420)与第三方电元件(300)之间形成极好的电接触。在相反的一侧，即在插槽(400)内，元件***杆(420)与对应的接触部(440)永久弹性电接触。即，如图24所示，每个弹性触点(444)的一侧连接到对应的元件***杆(420)，另一侧连接到前面提到的接触部(440)。每个接触部(440)进一步通过连接螺钉(70)与对应的螺纹头螺钉(40)固定，因此也与层压电路(100)固定。

在U形轮廓顶部形成的一对孔(402)具有双重用途。第一，在***元件(300)期间，如有必要，其有助于将元件***杆(420)推向接触孔(320)。第二，也是更重要的，孔(402)在拆卸失败的情况下用作维修孔。即，经过多年，弹簧(450)可能变弱，并且元件(300)从插槽(400)中松出会导致元件***杆(420)不返回到U形轮廓中。为此，该对孔(402)被设计成在机电机构的这种假设故障情形下提供帮助。

工业适用性

本发明的工业应用是显而易见的。本发明公开了一种用于自动化组装或拆卸层压电路及其连接的相应电元件的套件，优选地，使用专门为类似目的设计的工业机器人来实施。对于该用途，需要所用元件高度统一，本发明公开了这样的封闭***，但其仍然能够将第三方元件集成到其中，具有高度的灵活性和可靠性。

Claims (10)

1.一种用于自动组装或拆卸层压电路(100)及其连接的对应电元件(200，300)的套件；

-其中，所述层压电路(100)基于两个或多个绝缘片(100.i)，i＝1，...n，以及夹在两个相邻绝缘片(100.i，100.i+1)中的每一个之间的多个线路导体(80)，可选地，在同一层，具有一组厚度接近于所述线路导体(80)的绝缘垫片，用来加强结构，并且整个所述层压电路(100)一旦形成就被机械紧固；

-其中，每个所述线路导体(80)具有至少一个配备有线路连接器(82)的线路(81)，所述线路连接器(81)具有用于与其他套件元件形成电接触的中心孔(86)；

-其中，一个或多个所述电元件(200)或可选的第三方电元件(300)预先***到插槽(400)中，以电连接和机械连接的方式连接到所述层压电路(100)，使得其电触点通过所述套件元件连接到所述层压电路(100)内的所需线路导体(80)；

其中，所述套件包含以下元件：

-跨接器(90)，其中，每个所述跨接器(90)具有任意宽度的跨接线(91)，所述跨接线(91)配备两个或多个跨接线连接器(92)，每个所述跨接线连接器(92)配备中心孔(96)，用于与分布在同一层上的其他所述套件元件(10，20)形成电接触；

-嵌装螺母(10)，用于接收兼容套件的螺钉(40，50，60)，其中，每个所述嵌装螺母(10)的接触面(13)的大小被设计成接收所述线路连接器(82)或所述跨接线连接器(92)；

-阶梯状衬套(20)，其中，每个所述阶梯状衬套(20)的大小都设计成可以通过其接触面(23)接收所述线路连接器(82)或所述跨接线连接器(92)，并且具有供所述螺钉(40，50，60)自由通过的孔(26)；

-衬套(30)，其中，每个所述衬套(30)都有供所述螺钉(40，50，60)自由通过的孔(36)；

其中，在同一绝缘层(100.i)使用时，所述嵌装螺母(10)，所述阶梯状衬套(20)，所述衬套(30)等高，在其外表面(15，25，35)上形成有一个或多个止转部(11，21，31)，所述止转部(11，21，31)嵌套在对应的所述绝缘层(100.i)中，以防止所述套件元件(10，20，30)旋转；

-螺纹头螺钉(40)，其中，每个所述螺纹头螺钉(40)在头部(44)形成螺纹(47)以接收连接螺钉(70)，电元件(200)或插槽(400)通过所述连接螺钉(70)紧固到其上；

-圆柱头螺钉(50)，其中，每个所述圆柱头螺钉(50)具有带紧固槽(59)的圆柱头部(54)，用于接收所述电元件(200)的按扣紧固件(209)；

其中，每个所述螺纹头螺钉的杆(41)或所述圆柱头螺钉的杆(51)都具有用于将所述螺钉(40，50)紧固到所述嵌装螺母(10)中的螺纹(47，57)，并且所述杆(41，51)的长度大小被设计成在所述螺母(10)和头部止挡件(42，52)之间容纳n个所述衬套(20，30)，n≥1；

-螺塞(60)，其中，每个所述螺塞(60)至少具有部分带螺纹的杆(61)，用于将所述螺塞(60)紧固到所述嵌装螺母(10)中，所述杆(61)的大小被设计成在所述螺母(10)和平头(64)之间容纳n个所述衬套(20，30)，n≥1；

-连接螺钉(70)，其中，每个连接螺钉(70)至少具有部分带螺纹的杆(71)，用于将所述连接螺钉(70)拧入所述螺纹头螺钉(40)中；并且

-可选地，一个或多个所述插槽(400)具有机电机构，所述机电机构被设计成易于在所述插槽(400)***和弹出所述第三方电元件(300)，其中，每个所述插槽(400)使所述电元件(300)具有锁定的机械位置，并且通过固定所述插槽(400)和所述电元件(300)的所述螺纹头螺钉(40)，与所述层压电路(100)形成良好电接触。

2.根据权利要求1所述的套件，其中，所述嵌装螺母(10)与所述线路连接器(82)或所述跨接线连接器(92)形成电接触，使得所述接触孔(86，96)的几何形状与形成在所述嵌装螺母(10)内部的螺纹圆柱体(12)的外部几何形状相匹配，并且其中，从所述接触面(13)到所述螺母(10)顶部的距离根据所述线路连接器(82)或所述跨接线连接器(92)的厚度来确定大小。

3.根据权利要求1所述的套件，其中，所述阶梯状衬套(20)与所述线路连接器(82)或所述跨接线连接器(92)形成电接触，使得所述接触孔(86，96)的几何形状与所述阶梯状衬套(20)内形成的圆柱体(22)的外部几何形状相匹配，并且其中，从所述接触面(23)到所述阶梯状衬套(20)顶部的距离根据所述线路连接器(82)或所述跨接线连接器(92)的厚度来确定大小。

4.根据权利要求2或3所述的套件，其中，所有所述阶梯状衬套(20)和所述衬套(30)具有相同的高度，并且每个所述接触孔(86，96)具有圆形的几何形状。

5.根据权利要求1所述的套件，其中，每个所述螺纹头螺钉(40)配备有形成在所述头部(44)顶部的驱动部(45)，在所述头部(44)中具有机加工的所述螺纹(47)，其中，所述驱动部(45)能够将所述螺纹头螺钉(40)旋入所述嵌装螺母(10)或从其旋出。

6.根据权利要求1所述的套件，其中，每个所述圆柱头螺钉(50)配备有形成在所述头部(54)顶部的驱动部(55)，其中，所述驱动部(45)能够将所述圆柱头螺钉(50)旋入所述嵌装螺母(10)或从其旋出。

7.根据权利要求1所述的套件，其中，每个所述螺塞(60)配备有形成在所述平头(64)中的驱动部(65)，其中，所述驱动部(65)能够将所述螺塞(60)旋入所述嵌装螺母(10)或从其旋出。

8.根据权利要求1所述的套件，其中，每个插槽(400)轮廓的大小被设计成容纳专用的所述第三方电元件(300)，其中，所述轮廓具有分布其上的一组孔(401，402，404，407)，其中：

-螺钉孔(407)使得所述插槽(400)能够通过***穿过所述螺钉孔(407)的一对所述连接螺钉(70)，紧固到从所述层压电路(100)冒出的对应的所述螺纹头螺钉(40)；

-组装孔(402)，在所述插槽(400)内组装/拆卸电元件(300)期间，通过使用元件***杆(420)，所述组装孔(402)使得能够进行顶部工具操作；

-接触弹出孔(404)，所述元件***杆(420)通过所述接触弹出孔(404)弹出或缩回；和

-触发销孔(401)，触发销(410)通过所述触发销孔(401)伸出，与所述电元件(300)机械接触；

其中，所述机电机构由所述触发销(410)、所述元件***杆(420)、销(430)、接触部(440)和弹簧(450)组成。

-其中，将所述电元件(300)***所述插槽(400)内，接合所述触发销(410)，所述触发销(410)将所述弹簧(450)推向所述插槽(400)的底部，并旋转一对所述元件***杆(420)，通过销接收部分(423)固定在对应的所述销(430)上方，使所述元件***杆(420)从所述弹出孔(404)中伸出，进入元件接触孔(320)，进而与电元件螺钉固定，其中，每个所述元件***杆(420)通过弹性触点(444)与对应的通过所述连接螺钉(70)与所述螺纹头螺钉(40)电连接的所述接触部(440)永久电接触，进而与所述层压电路(100)连接。

9.根据权利要求1至8所述的套件的用途，用于自动化或半自动化组装或拆卸所述层压电路(100)。

10.根据权利要求9所述的套件的用途，其中，所述层压电路的自动组装或拆卸通过工业机器人进行。