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Die
vorliegende Erfindung betrifft einen Klemmenblock zum Anschließen von
elektrischen Leitern an ein elektrisches Gerät, insbesondere an ein Sicherheitsschaltgerät, mit zumindest
einer ersten und einer zweiten Käfigzugfeder
zum Festklemmen eines ersten und eines zweiten elektrischen Leiters,
und mit einem Betätiger
zum Öffnen
der Käfigzugfedern
gegen eine vorhandene Federkraft, wobei der Betätiger ein translatorisch bewegter
Drücker
mit zumindest einer ersten und einer zweiten Anlagefläche ist,
wobei die erste Anlagefläche
an der ersten Käfigzugfeder
angreift und wobei die zweite Anlagefläche an der zweiten Käfigzugfeder
angreift.
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Die
Erfindung betrifft außerdem
ein Sicherheitsschaltgerät,
bei dem ein solcher Klemmenblock Anwendung findet.
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Ein
Klemmenblock der genannten Art ist beispielsweise aus der
WO 01/47067 bekannt.
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Sicherheitsschaltgeräte im Sinne
der vorliegenden Erfindung werden vor allem bei elektrischen Maschinen,
Maschinenanlagen und ähnlichen
Einrichtungen verwendet. Sie dienen in aller Regel dazu, sicherheitskritische
Schaltvorgänge,
insbesondere das fehlersichere Abschalten der Maschine oder Maschinenanlage
auszuführen.
Beispielsweise ist ein solches Sicherheitsschaltgerät mit einem Not-Aus-Taster,
einer Schutztür,
einer Lichtschranke oder anderen sicherheitstechnischen Signalgebern verbunden.
Das Sicherheitsschaltgerät
wertet die Schaltstellungen und/oder Signale derartiger Signalgeber
fehlersicher aus und schaltet die überwachte Maschine, beispielsweise
beim Öffnen
einer Schutztür,
fehlersicher ab.
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Sicherheitsschaltgeräte für derartige
Einsatzzwecke müssen
vor ihrer Verwendung von einer zuständigen Aufsichtsbehörde, in
Deutschland beispielsweise den Berufsgenossenschaften oder dem TÜV, für den beabsichtigten
Einsatzzweck zugelassen sein. Dies unterscheidet Sicherheitsschaltgeräte im Sinne
der vorliegenden Erfindung von ”normalen” Schaltgeräten. Als
Sicherheitsschaltgeräte
im Sinne der vorliegenden Erfindung werden dementsprechend hier
vor allem solche Schaltgeräte
betrachtet, die zumindest die Kategorie 3 der europäischen Norm
EN 985-1 oder eine vergleichbare Sicherheitsnorm erfüllen.
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Um
die gewünschte
Funktion erfüllen
zu können,
müssen
die Sicherheitsschaltgeräte
mit den jeweiligen Schutzeinrichtungen (Not-Aus-Taster, Schutztür, Lichtschranke
etc.) und auch mit der überwachten
Maschine oder Maschinenanlage elektrisch verbunden werden. Dies
geschieht heutzutage über an
sich bekannte Klemmverbindungen, mit denen die abisolierten Enden
von elektrischen Leitern festgeklemmt werden. Bekannt sind hierbei
sowohl Schraubklemmen, bei denen das Leiterende mit einer Klemmschraube
fixiert wird, als auch Federklemmen, bei denen das Leiterende allein
durch eine vorhandene Federkraft gehalten wird. Ein Klemmenblock
mit mehreren schraubenlosen Federklemmen in Form von sogenannten
Käfigzugfedern
ist aus der bereits eingangs genannten
DE 199 61 764 A1 bekannt.
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Bei
dem bekannten Klemmenblock sind mehrere Käfigzugfedern zum Anschluß von elektrischen
Leitern parallel nebeneinander angeordnet. zum Öffnen der Käfigzugfedern wird ein Exzenterstück so verdreht,
daß die
Käfigzugfedern
zum Einführen
der Leiter geöffnet
werden. In einem Ausführungsbeispiel
ist eine Anordnung beschrieben, bei der mehrere nebeneinander angeordnete
Käfigzugfedern
gleichzeitig geöffnet
werden können,
indem auf einer gemeinsamen Welle mehrere Exzenterstücke angeordnet
sind.
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Eine ähnliche
Klemmenanordnung ist aus der
WO
98/25325 bekannt. Diese speziell für den Anschluß von Solarelementen
vorgesehene Klemmenanordnung beinhaltet zwei spiegelbildlich zueinander ausgerichtete
Käfigzugfedern,
zwischen denen eine Exzenterscheibe zum Öffnen und Schließen drehbar angeordnet
ist.
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Aus
der
DE 199 03 965
A1 ist eine weitere Anschlußklemme in Form einer Käfigzugfeder
bekannt. Ein Anlageschenkel der Käfig zugfeder ist speziell so
ausgebildet, daß in
die Öffnung
der Käfigzugfeder
zwei verschiedene Leiterenden gleichzeitig eingeführt und
festgeklemmt werden können.
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Die
bekannten Klemmenanordnungen sind prinzipiell auch zum Anschluß von elektrischen
Leitern an ein Sicherheitsschaltgerät geeignet, wenngleich dies
in den genannten Druckschriften nicht erwähnt ist. Die bekannten Klemmenanordnungen
sind jedoch für
diesen Zweck allesamt nicht optimal, sei es im Hinblick auf den
Bedienungskomfort, im Hinblick auf die zur Verfügung stehenden Anschlußvarianten
und/oder den erforderlichen Platzbedarf.
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Es
ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen alternativen
Klemmenblock der eingangs genannten Art anzugeben, der sich vor
allem für
eine Verwendung bei Sicherheitsschaltgeräten der eingangs beschriebenen
Art eignet. Der neue Klemmenblock soll insbesondere eine einfache
Verdrahtung der Sicherheitsschaltgeräte bei geringem Raumbedarf
ermöglichen.
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Diese
Aufgabe wird mit einem Klemmenblock der eingangs genannten Art gelöst, bei
dem die erste und zweite Käfigzugfeder
seitlich und in der Höhe
versetzt zueinander angeordnet sind.
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Der
neue Klemmenblock besitzt somit zumindest eine erste und eine zweite
Käfigzugfeder zum
Festklemmen eines ersten und eines zweiten elektrischen Leiters.
Für jeden
elektrischen Leiter ist eine eigene Käfigzugfeder vorgesehen, was
das Anschließen
von mehreren Leitern erleichtert. Insbesondere entfällt damit die
im Stand der Technik teilweise praktizierte Vorgehensweise, mehrere
elektrische Leiter in eine einzige Käfigzugfeder ”hineinzuzwängen”, was umständlich und
kompliziert ist. Andererseits lassen sich die erste und zweite Käfigzugfeder über einen
gemeinsamen Betätiger öffnen und natürlich auch
wieder festklemmen, so daß die
Anzahl der erforderlichen Arbeitsschritte im Vergleich zu anderen
bekannten Lösungen
mit jeweils einer Käfigzugfeder
pro Leiter reduziert ist. Die Verwendung eines translatorischen
Drückers
als Betätiger
ermöglicht
darüber
hinaus eine besonders platzsparende Anordnung in einem Sicherheitsschaltgerät sowie eine
einfache Bedienung. Dadurch, daß der
gemeinsame Drücker
für jede
der beiden Käfigzugfedern eine
eigene Anlagefläche
aufweist, wird die zum Öffnen
der Käfigzugfedern
aufgebrachte Kraft optimal auf die Käfigzugfedern übertragen.
Insgesamt ergibt sich damit eine platzsparende und einfach zu bedienende
Alternative zu den bislang bekannten Klemmenblöcken. Die genannte Aufgabe
ist damit vollständig
gelöst.
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Des
weiteren liegen die erste und die zweite Käfigzugfeder nur diagonal versetzt
zueinander. Dadurch kann insbesondere der bei Sicherheitsschaltgeräten zur
Verfügung
stehende Bauraum optimal ausgenutzt werden. Anders ausgedrückt läßt sich durch
diese Ausgestaltung der Erfindung der für den Klemmenblock benötigte Bauraum
in optimaler Weise an die Verhältnisse
bei modernen Sicherheitsschaltgeräten anpassen. Infolgedessen
kann auch die Baugröße der Sicherheitsschaltgeräte selbst
in zahlreichen Fällen
verringert werden.
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In
einer Ausgestaltung der Erfindung sind die erste und die zweite
Käfigzugfeder
mit zueinander parallel verlaufenden Betätigungsebenen angeordnet.
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In
Kombination mit dem translatorisch bewegten Drücker wird durch diese Maßnahme eine besonders
gleichmäßige Kraftverteilung
erreicht, was das Öffnen
und Schließen
der Käfigzugfedern weiter
erleichtert. Darüber
hinaus kann der Drücker
in dieser Ausgestaltung kleiner und damit platzsparender ausgeführt sein,
ohne an Stabilität
in der Betätigungsebene
zu verlieren. Der neue Klemmenblock kann dementsprechend nochmals
platzsparender ausgeführt
werden.
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In
einer weiteren Ausgestaltung sind die erste und die zweite Käfigzugfeder
elektrisch leitend miteinander verbunden.
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Diese
Maßnahme
ist besonders vorteilhaft, wenn der Klemmenblock bei Sicherheitsschaltgeräten der
eingangs beschriebenen Art verwendet werden soll. Bei derartigen
Sicherheitsschaltgeräten
ist es nämlich
häufig
wünschenswert,
ein bestimmtes elektrisches Signal über mehrere benachbart zueinander
liegende Sicherheitsschaltgeräte
durchzuschleifen. Dadurch, daß die
erste und die zweite Käfigzugfeder
elektrisch leitend miteinander verbunden sind, kann eine der beiden
Käfigzugfedern
speziell für
diesen Zweck verwendet werden, während
die andere speziell dazu dient, das elektrische Signal in das Sicherheitsschaltgerät hineinzuführen. Der
sich speziell bei Sicherheitsschaltgeräten ergebende Verdrahtungsaufwand
läßt sich
hierdurch spürbar
vereinfachen.
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In
einer weiteren Ausgestaltung sind die erste und zweite Käfigzugfeder
in einem gemeinsamen Klemmengehäuse
angeordnet, welches zumindest zwei Einstecköffnungen zum Einführen des
ersten und zweiten elektrischen Leiters sowie eine Ausgangsöffnung aufweist,
wobei die Ausgangsöffnung einen
mit den beiden Käfigzugfedern
leitfähig
verbundenen Kontaktbereich besitzt.
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Diese
Ausgestaltung ist weiterhin auf die besonderen Bedürfnisse
hin optimiert, die sich bei Sicherheitsschaltgeräten ergeben. Das Zuführen eines elektrischen
Signals in das Sicherheitsschaltgerät und das gleichzeitige Durchschleifen
des Signals zu einem benachbarten Sicherheitsschaltgerät werden hierdurch
nochmals erleichtert. Zudem kann die Ausgangsöffnung des Klemmenblocks einfach
zum Anschluß eines
Kontaktes genutzt werden, der beispielsweise auf einer innenliegenden
Platine des Sicherheitsschaltgerätes
sitzt. Der neue Klemmenblock erleichtert damit die Endmontage der
Sicherheitsschaltgeräte,
was zu einer Reduzierung der Produktionskosten beiträgt.
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In
einer weiteren Ausgestaltung weist das Klemmengehäuse an einer
Gehäuseaußenseite,
die von den Einstecköffnungen
abgewandt ist, Rastvorsprünge
auf.
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Auch
durch diese Maßnahme
lassen sich die Produktionskosten bei der Endmontage von Sicherheitsschaltgeräten reduzieren,
da der gesamte Klemmenblock hiernach allein durch Einstecken in
eine entsprechende Aufnahme am Gehäuse der Sicherheitsschaltgeräte befestigt
werden kann. Durch die an der Gehäuseaußenseite des Klemmenblocks
angeordneten Rastvorsprünge
wird der Klemmenblock verliersicher und stabil gehalten.
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In
einer weiteren Ausgestaltung sind in dem Klemmengehäuse eine
Vielzahl von ersten und zweiten Käfigzugfedern jeweils seitlich
versetzt zueinander angeordnet, wobei jedes Klemmenpaar bestehend
aus einer ersten und einer zweiten Käfigzugfeder einen eigenen Betätiger besitzt.
Bevorzugt sind die Klemmenpaare dabei elektrisch voneinander isoliert.
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Durch
diese Ausgestaltung ist der neue Klemmenblock weiterhin auf die
Bedürfnisse
von zukünftigen
Sicherheitsschaltgeräten
optimiert. Um beispielsweise einen mehrkanaligen Schutztürkontakt
in der bei Sicherheitsschaltgeräten
vorgesehenen Weise richtig anzuschließen, müssen mehrere Verbindungen zwischen
dem Schutztürkontakt
und dem Sicherheitsschaltgerät
verdrahtet werden. Die verschiedenen Verbindungen müssen dabei
teilweise voneinander isoliert sein, teilweise ist es jedoch wünschenswert,
wenn ein Eingangs- oder Ausgangssignal zu verschiedenen Punkten
hin verdrahtet werden kann. Ein Klemmenblock mit mehreren Klemmenpaaren,
bei denen die einzelnen Käfigzugfedern
eines Klemmenpaares elektrisch miteinander verbunden sind, während die
Klemmenpaare selbst elektrisch voneinander isoliert sind, eignet
sich optimal für die
einfache und zügige
Verdrahtung von Sicherheitsschaltgeräten. Wenn zudem die Vielzahl
der Klemmenpaare in einem gemeinsamen Klemmengehäuse angeordnet ist, läßt sich
der Klemmenblock besonders einfach und damit kostengünstig in
einem Sicherheitsschaltgerät
montieren. Diese Ausgestaltung der Erfindung trägt damit zu einer weiteren
Reduzierung der Produktionskosten von Sicherheitsschaltgeräten und
auch zur erleichterten Verdrahtung bei der Installation an einer
Maschinenanlage bei.
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Ausführungsbeispiele
der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der
nachfolgenden Beschreibung näher
erläutert.
Es zeigen:
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1 eine
vereinfachte, perspektivische Darstellung eines Sicherheitsschaltgerätes mit
dem neuen Klemmenblock;
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2 eine
teilweise geschnittene Seitenansicht des neuen Klemmenblocks aus 1 entlang der
Linie II-II; und
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3 eine
vereinfachte Darstellung der zwei Käfigzugfedern mit zugehörigem Betätiger bei
dem Klemmenblock aus 2.
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In 1 ist
ein Ausführungsbeispiel
des neuen Klemmenblocks in seiner Gesamtheit mit der Bezugsziffer 10 bezeichnet.
Der Klemmenblock 10 ist zur Montage an einem Sicherheitsschaltgerät 12 vorgesehen
und dient zum späteren
Anschluß des
Sicherheitsschaltgerätes 12 an
Schutzeinrichtungen einer Maschinenanlage (hier nicht dargestellt)
sowie an die Maschinenanlage selbst.
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Das
Sicherheitsschaltgerät 12 besitzt
ein Gehäuse 14,
an dessen Rückseite
eine Ausnehmung 16 angeordnet ist. Die Ausnehmung 16 dient
zur späteren
Montage des Sicherheitsschaltgerätes 12 an eine
Hutschiene. An der Vorderseite des Gehäuses 14 ist beispielhaft
eine Anzeige 18 sowie ein Stellelement 20 vereinfacht
dargestellt. Beispielsweise handelt es sich bei dem Sicherheitsschaltgerät 12 hier um
einen sogenannten Schutztürwächter, d.
h. ein Sicherheitsschaltgerät,
das die Öffnungs-
oder Schließstellung
einer Schutztür überwacht
und in Abhängigkeit
davon eine Maschine fehlersicher stillsetzt. Derartige Sicherheitsschaltgeräte sind
im Stand der Technik grundsätzlich
bekannt und werden hier daher nicht weiter beschrieben. Es versteht
sich jedoch, daß die
vorliegende Erfindung nicht allein auf Schutztürwächter und dergleichen beschränkt ist.
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Mit
der Bezugsziffer 22 ist an der Gehäusevorderseite des Sicherheitsschaltgerätes 12 ein
Montageort bezeichnet, der zur Aufnahme des Klemmenblocks 10 vorgesehen
ist. Schematisch dargestellt sind im Bereich des Montageortes 22 einzelne
Steckkontakte 24, auf die der Klemmenblock 10 beim
Montieren aufgesteckt wird, so daß eine elektrische Verbindung
in das Innere des Schaltgerätes 12 geschaffen
wird.
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Der
Klemmenblock 10 besitzt an seiner Gehäuseaußenseite mehrere Einstecköffnungen,
von denen hier beispielhaft zwei mit den Bezugsziffern 26 und 28 bezeichnet
sind. An seiner Gehäuserückseite besitzt
der Klemmenblock 10 mehrere Ausgangsöffnungen 30, in die
die Steckkontakte 24 einsteckbar sind. Mit der Bezugsziffer 32 ist
ein Drücker
bezeichnet, mit dem die nachfolgend beschriebenen Käfigzugfedern
im Innern des Klemmenblocks 10 geöffnet werden können.
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Bei
der nachfolgenden Beschreibung der 2 und 3 bezeichnen
gleiche Bezugszeichen jeweils dieselben Elemente wie auch in 1.
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In
dem Klemmenblock 10 sind eine Vielzahl von Klemmenpaaren 40 mit
jeweils einer ersten Käfigzugfeder 42 und
einer zweiten Käfigzugfeder 44 angeordnet.
Die Käfigzugfedern 42, 44 sind
seitlich und in der Höhe
versetzt zueinander, d. h. diagonal zueinander, angeordnet (siehe 3).
Jede der beiden Käfigzugfedern 42, 44 ist
dabei zu einer der Einstecköffnungen 26, 28 ausgerichtet.
Dementsprechend liegen auch die Einstecköffnungen 26, 28 diagonal
zueinander, wie in 1 dargestellt ist.
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Die
beiden Käfigzugfedern 42, 44 sitzen
auf den Schenkeln einer gemeinsamen, U-förmigen Stromschiene 46,
wodurch sie elektrisch leitend miteinander verbunden sind. Die Stromschiene 46 ist außerdem mit
einem elektrisch leitfähigen
Kontaktbereich 48 im Bereich der Ausgangsöffnung 30 verbunden.
Durch diese Anordnung werden zwei elektrische Leiter 50, 52,
die in die Einstecköffnungen 26, 28 eingesteckt
sind, in das Innere des Sicherheitsschaltgerätes 12 verbunden.
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Zum
Anschließen
der elektrischen Leiter 50, 52 wird der Drücker 32 in
Richtung des Pfeils 54 nach unten gedrückt, d. h. translatorisch bewegt.
Wie anhand von 3 nachfolgend noch näher beschrieben
ist, werden die beiden Käfigzugfedern 42, 44 dadurch
in Richtung der Pfeile 56, 58 geöffnet, und
die beiden Leiter 50, 52 können in Richtung der Pfeile 60, 62 eingesteckt
(oder entfernt) werden. Nach Loslassen des Drückers 32 klemmen die
beiden Käfigzugfedern 42, 44 die
Enden der beiden Leiter 50, 52 gegen die Stromschiene 46,
wodurch ein elektrischer Kon takt geschaffen wird. Es versteht sich,
daß auf diese
Weise auch nur ein einzelner Leiter 50 oder 52 mit
der Stromschiene 46 verbunden werden kann.
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Mit
der Bezugsziffer 64 ist in 2 ein Klemmengehäuse bezeichnet,
das sämtliche
Klemmenpaare 40 umgibt. Außen am Klemmengehäuse 64 sind
hier vereinfacht ein Rastvorsprung 66 und eine Führungskante 68 dargestellt, über die
der Klemmenblock 10 in dem Sicherheitsschaltgerät 12 besonders
einfach montiert werden kann. Die Führungskante 68 ist
hier ferner Bestandteil einer Steckcodierung bestehend aus Nuten
und/oder Kanten in definierten Abständen und Größen. Mit Hilfe einer solchen
Steckcodierung können
mehrere Klemmenblöcke 10 für unterschiedliche
Steckanwendungen an dem Sicherheitsschaltgerät 12 unterschieden werden.
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Fachleute
auf diesem Gebiet werden erkennen, daß der Rastvorsprung 66 und
die Führungskante 68 jedoch
auch abweichend von der hier vereinfacht gezeigten Darstellung ausgebildet
sein können.
Um die Montage des Klemmenblock 10 zu erleichtern, sind
der Rastvorsprung 66 und die Führungskante 68 vorteilhafterweise
an einer Gehäuseaußenseite
des Klemmengehäuses 64 angeordnet,
die von den Einstecköffnungen 26, 28 abgewandt
ist.
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Die
Funktionsweise der vorliegenden Klemmenanordnung läßt sich
am einfachsten anhand von 3 nachvollziehen.
Wie dort gezeigt, sind die beiden Käfigzugfedern 42, 44 mit
zueinander parallelen Betätigungsebenen 70, 72,
jedoch mit einem diagonalen Versatz zueinander angeordnet. Außerdem liegen
die beiden Käfigzugfedern 42, 44 in
unmittelbarer Nachbarschaft zu einander, wodurch sich insgesamt
eine besonders kompakte und platzsparen de Anordnung ergibt. Der
Drücker 32 besitzt
zwei Anlageflächen 74, 76,
die jeweils senkrecht zu den Betätigungsebenen 70, 72 verlaufen.
An ihrer Vorderseite besitzt jede der beiden Käfigzugfedern 42, 44 eine Öffnung 78, 80,
durch die die Stromschiene 46 hindurchtritt. Die Öffnungen 78, 80 dienen
zum Einstecken der Leiter 50, 52, die durch die
vorhandene Federkraft der Käfigzugfedern 42, 44 gegen
die Stromschiene 46 geklemmt werden.
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Zum
Einstecken der Leiter 50, 52 wird der Drücker 32 in
Richtung des Pfeils 54 nach unten bewegt. Da die Stromschiene 46 ortsfest
im Gehäuse 64 angeordnet
ist, wird die Öffnung 78, 80 der
Käfigzugfedern 42, 44 hierdurch
in Richtung der Pfeile 56, 58 nach unten verschoben.
Der Abstand d zwischen der Innenkante 82, 84 der Öffnungen 78, 80 und
der Stromschiene 46 wird dadurch vergrößert, und es können die
Leiter 50, 52 in die Käfigzugfedern 42, 44 eingesteckt
werden. Nach Loslassen des Drückers 32 bewegen
sich die Innenkanten 82, 84 der Öffnungen 78, 80 aufgrund
der Federkraft wieder nach oben. Die Enden der Leiter 50, 52 werden
hierdurch gegen die Stromschiene 46 geklemmt.
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Der
hier beschriebene Klemmenblock 10 zeigt ein besonders bevorzugtes
Ausführungsbeispiel
im Hinblick auf eine Realisierung, wie sie von der Anmelderin der
vorliegenden Erfindung für
deren Sicherheitsschaltgeräte
vorgesehen ist. Da hierbei eine besonders platzsparende Anordnung
der Käfigzugfedern 42, 44 erwünscht ist,
wird die in 3 gezeigte ”enge” diagonale Anordnung bevorzugt.
Wenn andererseits eine besonders flache Bauform oder eine besonders
schmale Bauform bevorzugt ist, können
die beiden Käfigzugfedern 42, 44 auch
allein seitlich oder allein in der Höhe versetzt zueinander angeordnet
werden. Im erstgenannten Fall wird der Drücker 32 dann bevorzugt
zwischen den beiden Käfigzugfedern
angeordnet. Im zuletzt genannten Fall greift der Drücker 32 mit
seinen Anlageflächen
bevorzugt kammartig zwischen die übereinander angeordneten Käfigzugfedern.