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Die
Erfindung betrifft eine Adapteranordnung für den Anschluß elektrisch
steuerbaren Bauelementen an einen zentralen Klemmkasten Steuer-
oder Schaltschrank nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Elektrisch
steuerbare Bauelemente kommen auf vielen Gebieten zum Einsatz. Diese
Bauelemente werden über
elektrische Steuerleitungen von der Zentraleinheit angesteuert.
Darüber
hinaus sind Masse- und Schutzleitungen erforderlich, so daß der Anschluß dieser
Bauelemente stets mehrpolig erfolgt. Für die Kontaktierung sind sogenannte
Steuer-/Informationskabel zuständig,
die sämtliche
Leiter zusammenfassen. Die mehradrigen Steuer-/Informationskabel
werden dabei im allgemeinen mit entsprechenden Kontakteinheiten
verbunden. Jedes Bauelement muß von
der Zentraleinheit einzeln angeschlossen werden, so daß eine Vielzahl
von Steuerkabeln erforderlich ist. Der Anschluß über Kontakteinheiten kann bei
Einsatz unterschiedlicher Bauelemente vielgestaltig sein.
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Die
DE 296 08 532 U1 beschreibt
eine Kontakteinrichtung für
Mehrwege-Magnetventile mit einem Elektromagneten und Kontaktstiften.
Durch unterschiedliche Verwendung von Magnetspulen sind unterschiedliche
Kontaktelemente, insbesondere in ihren Abmessungen zu berücksichtigen.
Die Magnetspulen der Elektromagnete werden über eine sogenannte Kontaktbrücke angeschlossen.
Die unterschiedlichen geometrischen Abmessungen der Kontakte der
verschiedenen Magnetspulen sind mit der vereinheitlichten Kontaktbrücke über einen
Anschlußadapter
verbunden. Der Separatanschluß der einzelnen
Magnetspulen bleibt jedoch bestehen.
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Aus
der
DE 3220658 A1 ist
ein Adapter zum Anschließen
von Steuerautomaten für
Heizanlagen bekannt, bei dem der Lagerhaltungsaufwand bei Verwendung
einer Vielzahl von verschiedenen Steuerautomaten gesenkt werden
soll. Hierfür
ist der Adapter an seinem aggregateseitigen Ende mit zueinander
beweglichen Anschlußenden
eines mehradrigen Kabels ausgebildet. Dabei kann der Anschluß der Steuerautomaten
durch einen über
ein Kabel angeschlossenen Stecksockel erfolgen.
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Die
Anschlußenden
können
auch mit isolierendem Griffteil versehene Steckerstifte oder Stecklaschen
aufweisen, die zur Kontaktierung verwendet werden. Jeder Kontakt
ist einzeln zu setzen, eine Konfektionierung des Anschlußsystems
in der Gesamtheit aller Kontakte ist nicht möglich.
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Die
DE 40 40 610 C1 beschreibt
eine Verkabelungsanordnung für
Aktoren, also elektrisch bzw. elektromagnetisch steuerbare Stellglieder
wie Wegeventile. Der Anschluß dieser
Aktoren erfolgt von einen zentralen Steuer- oder Schaltschrank über ein mehradriges
Hauptkabel, Verteilkabel und mehrpolige Stecker- und Kontakteinheiten.
Das Hauptkabel enthält
die Anzahl der Steuerleiter, die dem Anschluß der Aktoren entspricht, einen
gemeinsamen Masseleiter und einen gemeinsamen Schutzleiter. Das Hauptkabel
wird zu dem ersten Adapter geführt,
wo über
eine dreipolige Steckereinheit für
den Steuer-, Masse- und Schutzkontakt der erste Aktor angeschlossen
ist und die übrigen
Steuerleiter sowie die gemeinsamen Masse- und Schutzleiter sind über ein Verteilkabel
zu den anderen Aktoren weitergeführt, wo
entsprechende Steckereinheiten den Anschluß der Aktoren mit dem zugeordneten
Steuerleiter und dem gemeinsamen Masse- und Schutzleiter sicherstellen.
Die bekannte Verkabelungsanordnung spart zwar eine Vielzahl von
Steuerkabeln für
den sonst notwendigen Einzelanschluß der Aktoren ein, aber die
Steckereinheiten müssen
unterschiedlich aufgebaut sein. Entsprechend der anzuschließenden Aktoren
besitzt die Steuereinheit am ersten Verteilknotenpunkt die Summe
der Steuerkontakte sowie die gemeinsamen Masse- und Schutzkontakte.
In der weiteren Verteilung zu den einzelnen Aktoren nimmt die Kontaktanzahl
der Steckereinheiten gemäß dem bereits
erfolgten Anschluß der
Aktoren ab. Der Einsatz der Steckereinheiten ist jedoch auf den
Verteilknotenpunkt beschränkt.
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Der
stetig wachsende Automatisierungsgrad im allgemeinen, aber auch
die komplexer gewordenen Anforderungen der Fertigungs- und Verfahrenstechnik
verlangen nach immer leistungsfähigeren Systemen
für den
jeweils speziellen Anwendungsfall. So ist es aus der
DE 40 40 610 C1 bekannt,
mehrere Aktoren gleichzeitig über
ein Hauptkabel anzusteuern, so daß der Kabelaufwand gegenüber dem
Separatanschluß entscheidend
gesenkt werden kann, jedoch die für die Steuerung notwendigen
Sensoren müssen
nach wie vor einzeln von einer Zentraleinheit versorgt werden.
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Hierzu
sind ebenso Steuer- bzw. Informationskabel jedoch mit einem anderen
Aufbau gegenüber
dem Aktoreinsatz notwendig. Da in leistungsfähigen Aktor/Sensor-Systemen
eine Vielzahl von Sensoren erforderlich ist, muß auch der Bedarf an Steuer-
bzw. Informationskabeln sehr groß sein. Das bedeutet, daß oft große Kabelstränge über längere Strecken
zu einer Zentraleinheit, wie einem Netzkasten oder einem Steuer-
oder Schaltschrank geführt werden
müssen.
Sämtliche
Sensoren, wie Lichtschranken, Taster, Näherungsschalter, alle Initiatoren werden
mit Buchsensteckern und dem zugeordneten Kabel einzeln angeschlossen,
auch wenn sie räumlich
nah beieinanderliegen. Neben dem großen Kabelverbrauch nach diesem
bekannten System bedingt dies aber auch eine zeitaufwendige und
komplizierte Fehlersuche.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Adapteranordnung zu schaffen,
die den Verkabelungsaufwand für
den Anschluß von
Sensoren entscheidend senkt, eine übersichtliche Kontaktierung herstellt
und darüber
hinaus können
Sensoren und Aktoren in einem gemeinsamen System angeschlossen werden.
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Die
Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine
Adapteranordnung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
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Aus-
und Weiterentwicklungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen niedergelegt.
Gemäß der Erfindung
sind in dem Kabel, das vom zentralen Klemmkasten bzw. Steuer- oder Schaltschrank
zu den Sensoren und Aktoren geführt
ist, sämtliche
Leiter enthalten, also Steuerleiter zur Versorgung mit Spannung
oder Signalen entsprechend der Anzahl der Sensoren und/oder Aktoren,
einen Leiter mit Pluspol ausschließlich zum Anschluß der Sensoren, einem
Leiter mit Minuspol und einem Schutzleiter. Der Vorteil der Erfindung
liegt darin, daß sämtliche Sensoren über einen
einzigen Leiter mit Pluspol, einen Leiter mit Minuspol und den vorhandenen Schutzleiter
versorgt werden, wobei die genannten Leiter durchverbunden sind.
Nur die Steuerleiter zur Versorgung mit Spannung oder Signalen entsprechen
der Sensorenanzahl. Darüber
hinaus ist auch ein Aktoranschluß mit dieser Leiterkonfiguration möglich, wobei
der Leiter für
den Pluspol nicht belegt ist, sondern nur die Steuerleiter jeweils
einzeln zu den Aktoren geführt
sind und eine gemeinsame Nutzung des Leiters mit Minuspol und des
Schutzleiters realisiert ist. Ein weiterer Vorteil der Erfindung
ist in der gemeinsamen und gleichzeitigen Nutzung des Leitersystems
für Sensoren
und Aktoren zu sehen. Dabei sind entsprechend der Anzahl der Aktoren
und Sensoren Steuerleiter vorhanden; der gemeinsame Leiter mit Minuspol
und der gemeinsame Schutzleiter finden für alle Sensoren und Aktoren
Verwendung, aber der gemeinsame Leiter mit Pluspol ist nur für sämtliche
Sensoren zuständig.
Das Verteilsystem besteht aus einheitlichen Kabelsteckern und -dosen mit
einer fixierten Kontaktierung der entsprechenden Leiter gemäß der Anzahl
der anzuschließenden
Sensoren und Aktoren und Verteilungskabeln. Damit ist eine standardgemäße Konfektionierung
von Adaptereinheiten möglich,
die an jedem Knotenpunkt im Verteilsystem eingesetzt werden können. Die
Verwendung von einem runden Stecker-Buchsen-System mit metrischer
Rändelverschraubung
der Adaptereinheiten für
die Kontaktierung ist kompatibel und erweiterungsfähig. Die
Erfindung verringert erheblich den Installationsaufwand sowie die
Installationskosten.
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Die
Erfindung wird nachstehend an einigen Ausführungsbeispielen näher erläutert. Die
zugehörigen
Zeichnungen zeigen:
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1 eine
schematische Darstellung der Adapteranordnung für Sensoren.
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2 eine
schematische Darstellung der Adapteranordnung für Aktoren.
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3, 4, 5 eine
schematische Darstellung des Verteilsystems in baulicher Ausführung.
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6 ein
Buchsen/Stecker-Zwischenstück
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Die 1 zeigt
eine Adapteranordnung für zwei
Sensoren. Das Zuleitungskabel K besteht aus 5 Leitern zur Leistung/Signalübertragung.
Der Steckverbinder besteht aus einer Kabeldose A. Pin Nr. 1 ist Plus
(ankommend über
das Zuleitungskabel K). Dieser Plus wird über die Adapteranordnung auf
Kabelstecker B Stift 1 übertragen.
Der Kabelstecker B Stift 1, Kabeldose C Buchse 1 und
Kabeldose D Buchse 1 erhalten dieses Signal durchgehend.
Die gleiche Konstellation gilt für
Pin Nr. 3 Minus. Kabelstecker B und Kabeldosen C und D
stellen eine Einheit als Sensoradapter dar. Bei dieser Konstellation
befinden sich durchgehend an den Stiften und Buchsen auf Pin Nr. 1 der
Plus und auf Pin Nr. 3 der Minus. Buchse bzw. Stift 5 wird
durchgängig
mit dem Schutzleiter PE verbunden. Durch diese Schaltung ist die
Versorgung mit Spannungspotential für aktive Bauteile (hier Sensoren)
gesichert; zum Beispiel Näherungsschalter; diese
benötigen
Plus/Minus 24 Volt.
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Schaltet
jetzt ein Näherungsschalter,
der z. B. an D angeschlossen ist, durch, dann erhält man auf
Buchse Pin 4 (D) ein 24 Volt Signal, das durchgängig auf
Stift Pin 4 (B) ansteht. Stift Pin 4 (B) ist mit Buchse
Pin 4 (A) Zuleitung verbunden. Dieses Signal geht in die
Zuleitung und kann in einer Steuerung als Eingangssignal verarbeitet
werden.
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Schaltet
jetzt ein zweiter Näherungsschalter, der
z. B. an C angeschlossen ist, durch, dann erhält man zusätzlich auf Buchse Pin 4 (C)
ein 24 Volt Signal, das jedoch an Stift Pin 2 (B) ansteht.
Stift Pin 2 (B) ist mit Buchse Pin 2 (A) Zuleitung
verbunden. Dieses Signal geht ebenfalls in die Zuleitung und kann
in einer Steuerung weiter verarbeitet werden. Bei dieser Schaltung
bleiben die Buchsen Pin 2 bei C und D frei.
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In 2 ist
eine äquivalente
Adapteranordnung in der Schaltungsversion für zwei Aktoren dargestellt.
Das Zuleitungskabel K besteht ebenfalls aus 5 Leitern zur Leistung/Signal-übertragung
mit einer Kabeldose A.
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Pin
Nr. 1 ist nicht beschaltet. Dieser Plus wird für die Adapteranordnung
nicht benötigt,
ist jedoch physisch als Leiter vorhanden. Die Adapteranordnung bestehend
aus Kabelstecker B, Kabeldose C und Kabeldose D bleiben wie beim
Sensoreinsatz unverändert.
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Der
Pin Nr. 3 Minus wird analog zum Sensoreinsatz geschaltet,
also Pin Nr. 3 durchgängig
zu Kabelstecker B und Kabeldosen C und D, die eine Einheit als Aktoradapteranordnung
darstellen. Bei dieser Konstellation befindet sich an dem Stift
Pin 2 der Kabeldose A das geschaltete Steuersignal Plus,
das wird auf Stift Pin 2 (B) zu Buchse Pin 4 (C)
zur Spannungsversorgung für
einen Aktor, z. B. Magnetventil weiterverbunden.
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Der
Pin Nr. 5 ist durchgängig
als Schutzleiter PE angeschlossen. Durch diese Schaltung ist die Versorgung
mit Spannung für
passive Bauteile (hier Aktoren) gesichert; z. B. Magnetventile;
diese benötigen
Plus/Minus 24 Volt für
die Ansteuerung.
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Soll
jetzt ein Magnetventil zusätzlich
an D angesteuert werden, dann wird auf Buchse Pin 4 (A)
ein 24 Volt Signal, das durchgängig
auf Stift Pin 4 (B) ansteht, geschaltet. Stift Pin 4 (B)
ist mit Buchse Pin 4 (D) verbunden. Dieses Signal kommt
von der Zuleitung Buchse Pin 4 (A) und wird als Plus für D bezeichnet.
Eine Steuerung kann dieses Signal als Ausgabe geben.
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Bei
dieser Schaltung bleiben die Buchsen Pin 2 bei C und D
frei.
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3 zeigt
ein Verteilsystem für
zwei Sensoren bzw. Aktoren in Kabelstecker und -dosen-Kombination.
Kabelstecker B und Kabeldose C bilden eine Adaptereinheit M mit
einem Anschluß für das Verteilungskabel
V. Das Verteilungskabel V ist mit einer Kabeldose D verbunden. Die
Kabeldosen C und D dienen zum Anschluß von Sensoren und/oder Aktoren
T und R. Der Kabelstecker B ist mit der Kabeldose A verbunden. Das
Zuleitungskabel K ist an die Kabeldose A kontaktiert. Dabei besteht
auch die Möglichkeit,
daß ein
Umtausch von A und B erfolgt.
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4 zeigt
ein äquivalentes
Verteilsystem für
zwei Sensoren bzw. Aktoren, wobei eine Adaptereinheit M1 aus einer
Kabeldose C1 und einem Muffenteil E mit Anschluß des Zuleitungskabels K und des
Verteilungskabels V besteht und das Verteilungskabel V andererseits
mit der Kabeldose D1 verbunden ist.
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In 5 ist
ein erweiterungsfähiges
Verteilsystem dargestellt. Die Adaptereinheit M3 besteht aus den
Kabeldosen C2 und A2; an diese Einheit ist das Zuleitungskabel K
angeschlossen. Eine Verteileinheit, bestehend aus Kabelstecker B2
mit angeschlossenem Verteilungskabel V und einer Adaptereinheit
M4 mit den Kabeldosen D2 und E, ist über den Kabelstecker B2 mit
der Kabelbuchse A2 kontaktiert. Dabei dient die Kabeldose E zur
Erweiterung des Verteilsystems durch Anschluß weiterer Verteileinheiten.
Im vorliegendem Beispiel, also dem Anschluß zweier Sensoren bzw. Aktoren,
ist die Kabeldose E durch einen Verschlußstopfen F geschützt.
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6 zeigt
ein Buchsen/Stecker-Zwischenstück
zur Vergrößerung bzw.
Reduzierung der Anschlüsse
verschiedener Bauformgrößen. Die
Kabeldose A mit dem Zuleitungskabel K wird an ein Buchsen/Stecker-Zwischenstück Z angeschlossen.
Dieses besitzt auf der einen Seite einen Kabelstecker B entsprechend
der Größe der Kabeldose
A und auf der anderen Seite eine Kabelbuchse G in vergrößerter Bauform
zum Anschluß an
einen Kabelstecker H. Kabelstecker und Kabelbuchsen sind mit metrischer Rändelverschraubung
in Eingriff gebracht. An der Kabeldose befindet sich eine Innengewinderändelbuchse 6,
die am Kabelstecker in das Außengewinde 7 eingreift.
Zum Anschluß der
Leiter können
Schneidbuchsen 8 vorgesehen sein.
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- A,
A2
- Kabeldose
- B,
B2
- Kabelstecker
- C,
C1, C2
- Kabeldose
- D,
D1, D2
- Kabeldose
- E
- Muffenteil
- F
- Verschlußstopfen
- G
- Kabelbuchse
- H
- Kabelstecker
- K
- Zuleitungskabel
- M,
M3, M4
- Adaptereinheit
- R,
T
- Sensor/Aktor
- V
- Verteilungskabel
- 1
- Stift/Buchse
Pin Nr. 1-Pluspol
- 2
- Stift/Buchse
Pin Nr. 2-24 Volt Signal
- 3
- Stift/Buchse
Pin Nr. 3-Minuspol
- 4
- Stift/Buchse
Pin Nr. 4-24 Volt Signal
- 5
- Stift/Buchse
Pin Nr. 5-PE, Schutzleiter
- 6
- Innengewinderändelbuchse
- 7
- Außengewinde
- 8
- Schneidbuchsen