DE3835757C3 - Elektrohydraulisches Steuergerät - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Steuergerät für hydraulische Schreitausbau-Einheiten im Untertage-Bergbau, mit einem Gehäuse, einer innerhalb des Gehäuses angeord­ neten Steuerschaltungsanordnung sowie mit geräteintern mit der Steuerschaltungsanordnung elektrisch verbundenen, eine oder mehrere Wandungsöffnungen einer Gehäusewandung nach außen durchgreifenden Verbinderteilen zum Anschluß von externen Leitungsverbindungen, wobei das Gehäuse im Bereich der Wandungsöffnungen abgedichtet ist.

Im Untertage-Strebausbau werden üblicherweise eine Reihe von nebeneinander angeordneten, hydraulischen Schreitausbau- Einheiten, d.h. sog. Schildausbaugestelle, eingesetzt. Jede Schreitausbau-Einheit besitzt zum Ansteuern von Elektro­ magneten, die ihrerseits Hydraulikventile betätigen, ein Steuergerät der gattungsgemäßen Art. Derartige Steuergeräte besitzen Verbinderteile, über die externe, beispielsweise zu Endschaltern oder sonstigen Zustandssensoren führende Leitungsverbindungen an das Steuergerät angeschlossen werden können. Diese Verbinderteile sind bei den bekannten Steuergeräten jeweils einzeln an der Gehäusewandung die Wandungsöffnungen durchgreifend befestigt und müssen daher auch jeweils gesondert gegen die Gehäusewandung abgedichtet werden, wobei diese Abdichtung insbesondere im Hinblick auf den Untertageeinsatz von großer Bedeutung ist, da ein Eindringen von Feuchtigkeit und Schmutz in das Steuergerät aus Sicherheitsgründen ausgeschlossen sein muß. Weiterhin muß jedes Verbinderteil auch über gegebenenfalls zu einem Kabelbaum zusammengefaßte Einzelleitungen geräteintern mit der Steuerschaltungsanordnung verbunden werden. Schließlich ist es auch wesentlich, daß die Verbinderteile von dem Gehäuse elektrisch isoliert sind, wobei bisher auch diese Isolation für jedes Verbinderteil gesondert vorgesehen werden mußte. Alles dieses führt zu einem äußerst hohen Fertigungsaufwand und daher nachteiligerweise auch zu hohen Herstellungs- und Montagekosten. Zudem können auch Verkabelungsfehler beim geräteinternen Anschluß der Verbinderteile auftreten.

Aus der DE-PS 31 12 511 ist ein "explosionsgeschütztes Schaltungsgehäuse" bekannt, wselches mehrere Kammern bzw. Töpfe besitzt, in denen eine elektrische Schaltung druckfest verkapselt ist. Zur Verbindung der in den verschiedenen Töpfen angeordneten Schaltungsteile sind am Boden jedes Topfes Durchbrüche ausgebildet, wobei jeweils in eine Durchgangsbohrung eine langgestreckte Metallhülse formschlüssig eingelassen ist, in deren Axialbohrung ein Anschlußstift eingepaßt ist. Die Anschlußstifte sind somit jeweils unmittelbar in einer Gehäusewandung gehaltert und aufgrund ihrer Einpassung auch unmittelbar gegen die Gehäusewandung abgedichtet.

Die DE-AS 23 38 499 beschreibt ein "elektrisches Gerät, insbesondere einen Impulsgeber für Kraftfahrzeuge". Hierbei sind Steckerstifte mittelbar über eine Anschlußplatte an einem Gehäuse gehaltert, indem die Steckerstifte in Bohrungen der Anschlußplatte eingenietet sind und die Anschlußplatte ihrerseits in einer Gehäuseöffnung durch eine Umbördelung eines Gehäuserandes befestigt ist. Maßnahmen für eine Abdichtung werden hier allerdings nicht angesprochen.

Aus der Literaturstelle "Microelectronics, A Scientific American Book, Scientific American, 1977" ist eine Motorsteuerung für ein Automobil bekannt, wobei aber lediglich eine bestückte Leiterplatte offenbart ist, auf der auch ein Steckverbindeteil befestigt ist. Über die Art der Verbindung dieser Leiterplatte mit einem Gehäuse ist in dieser Literaturstelle jedoch nichts offenbart.

Die DE-OS 30 48 185 beschreibt ein Gehäuse für elektronische Bauelemente, bei dem eine mit den Bauelementen bestückte Leiterplatte in einem beidseitig offenen Rahmen befestigt und der Rahmen beidseitig der Leiterplatte teilweise mit einer Vergußmasse ausgefüllt ist.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Steuergerät der gattungsgemäßen Art so zu verbessern, daß unter Aufrechterhaltung einer guten Abdichtung des Gehäuses die Montage und der interne Anschluß der Verbinderteile auf vereinfachte Weise sowie verdrahtungsfehlerfrei möglich ist.

Erfindungsgemäß wird dies durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 erreicht. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen enthalten.

Durch die erfindungsgemäß vorgesehene Leiterplatte wird der interne Verkabelungsaufwand erheblich reduziert, da der eigentliche Anschluß der Verbinderteile über Leiterbahnen der Leiterplatte erfolgt, wozu lediglich Lötstifte der Ver­ binderteile in an sich bekannter Weise durch Lötöffnungen in den Bereichen der Leiterbahnen gesteckt und nachfolgend insbesondere in einem Lötbad gemeinsam verlötet zu werden brauchen. Da die Ausbildung der Leiterplatte hinsichtlich der Anordnung der Leiterbahnen und Lötöffnungen stets vor­ gegeben ist, sind somit vorteilhafterweise Verdrahtungs- bzw. Anschlußfehler absolut ausgeschlossen.

Der geräteinterne Anschluß der Leiterplatte selbst erfolgt zweckmäßigerweise über ein Flachbandkabel, welches über Steckverbinderteile mit der Leiterplatte einerseits und der Steuerschaltungsanordnung andererseits elektrisch verbunden ist. Der geräteinterne Anschluß der Verbinderteile verein­ facht sich auch durch dieses Merkmal außerordentlich, wobei wiederum Verdrahtungsfehler absolut ausgeschlossen sind, da ja alle Anschlüsse, d.h. die Steckverbinderteile hinsicht­ lich der Lage ihrer einzelnen Verbinderelemente sowie der Zuordnung der jeweiligen Einzelleiter des Flachbandkabels, vorgegeben sind.

Die Montage des erfindungsgemäßen Steuergerätes ist außer­ ordentlich einfach, da lediglich die entsprechenden Steck­ verbinderteile nach Befestigung der Leiterplatte gesteckt zu werden brauchen.

Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung vereinfacht sich auch die Abdichtung des Gehäuses, da lediglich die Leiter­ platte gegen die Gehäusewandung abgedichtet zu werden braucht, was dadurch erfolgt, daß sie unter Zwischenlage einer oder mehrerer Dichtungselemente im folgenden Drehungen genannt zum Beispiel mittels Schrauben an der Gehäusewandung befestigt ist. Die verwendeten Dichtungen umschließen dabei die Gehäuse­ öffnungen jeweils einzeln, gruppenweise oder aber gemein­ sam.

Da die zwischen der Gehäusewandung und der Leiterplatte angeordnete Dichtung zweckmäßigerweise aus einem elektrisch isolierenden Kunststoff besteht, ist die Leiterplatte nach Montage auch gegen das Gehäuse elektrisch isoliert. Hier­ durch sind aber gleichzeitig auch alle Verbinderteile gegen das Gehäuse isoliert, so daß auch diese Isolation durch die Erfindung wesentlich vereinfacht wird.

Anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbei­ spiels soll im folgenden die Erfindung näher erläutert werden. Dabei zeigt

Fig. 1 eine teilgeschnittene Draufsicht eines erfindungsge­ mäßen Steuergerätes und

Fig. 2 einen Schnitt längs der Linie II-II in Fig. 1.

In den beiden Zeichnungsfiguren sind gleiche Teile jeweils mit den gleichen Bezugsziffern bezeichnet.

Ein erfindungsgemäßes Steuergerät 2 besitzt ein Gehäuse 4 mit einer oberen Wandung 6, einer unteren Wandung 8, zwei Seitenwandungen 10 und 12, einer rückwärtigen Gehäusewandung 14 sowie einer im dargestellten Beispiel als Gehäusedeckel ausgebildeten Vorderwandung 16. Innerhalb des Gehäuses 4 ist eine elektrische Steuerschaltungsanordnung 18 angeordnet, die beispielsweise auf einer oder mehreren in dem Gehäuse 4 befestigten Leiterplatten 20 untergebracht ist. Der Aufbau dieser Schaltungsanordnung 18 ist jedoch nicht Gegenstand der vorliegenden Erfindung und wird daher auch nicht näher erläutert. An der Vorderwandung 16 können eine Tastatur 22, ein Anzeigedisplay 24 und ein Sperrschalter 26 befestigt sein.

Zum elektrischen Anschluß von nicht dargestellten, externen Leitungsverbindungen, die beispielsweise zu Sensoren einer hydraulischen Ausbau-Einheit führen, sind insbesondere an der rückwärtigen Gehäusewandung 14 Verbinderteile 30 befestigt. Diese Verbinderteile 30 durchgreifen Wandungsöffnungen 32 der Gehäusewandung 14 nach außen und sind hierbei gegen die Wandungsöffnungen 32 abgedichtet angeordnet.

Erfindungsgemäß erfolgt nun die Befestigung der Verbinderteile 30 an der Gehäusewandung 14 mittelbar. Hierzu sind die Verbinderteile 30 vorzugsweise auf einer gemeinsamen Leiterplatte 34 angeordnet, die ihrerseits erfindungsgemäß auf der Innenseite der rückwärtigen Gehäusewandung 14 unter Zwischenlage mindestens einer Dichtung 36 beispielsweise mittels durch Bohrungen der Leiterplatte 34 in Gewindelöcher der Gehäusewandung 14 eingreifenden Schrauben 37 befestigt ist. Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Verbinderteile 30 in zwei zueinander sowie zu der oberen bzw. unteren Wandung 6, 8 des Gehäuses 4 parallelen Reihen angeordnet, wobei die Verbinderteile 30 jeder der beiden Reihen jeweils eine gemeinsame, längliche Wandungs­ öffnung 32 durchgreifend angeordnet sind. Dabei können - wie in Fig. 2 erkennbar - zwei einzelne Dichtungen 36 vor­ gesehen sein, die jeweils eine der länglichen Wandungs­ öffnung 32 umschließen, jedoch können diese beiden Dichtun­ gen 32 auch - z.B. über nicht dargestellte Verbindungsstege einstückig miteinander ausgebildet sein. Weiterhin ist es alternativ zu dem dargestellten Beispiel möglich, eine einzelne, alle Wandungsöffnungen 32 gemeinsam umschließende Dichtung 36 vorzusehen.

Zusätzlich zu der beschriebenen Abdichtung ist im Hinblick auf den Untertage-Einsatz vorgesehen, daß zwischen den Verbinderteilen 30 und den Wandungsöffnungen 32 gebildete Spalte 38 mit einer dauerelastischen, elektrisch isolieren­ den Vergußmasse 40 vergossen sind. Es eignet sich hierfür insbesondere ein Silikon-Kautschuk.

Zur Befestigung der Verbinderteile 30 auf der Leiterplatte 34 und gleichzeitig auch zum elektrischen Anschluß weisen die Verbinderteile 30 zueinander parallel angeordnete Löt­ stifte auf, die sich in an sich bekannter Weise durch Löt­ öffnungen der Leiterplatte 34 erstrecken und mit Leiterbah­ nen der Leiterplatte 34 verlötet sind. In den Zeichnungs­ figuren sind die Lötstifte, die Lötöffnungen und die Leiter­ bahnen jedoch nicht erkennbar.

Vorteilhafterweise ist die Leiterplatte 34 über ein Flach­ bandkabel 42 mit der Steuerschaltungsanordnung 18, d.h. mit einer der Leiterplatten 20, elektrisch verbunden. Hierbei ist es zweckmäßig, wenn das Flachbandkabel 42 über Steck­ verbinderteile 44 mit der Leiterplatte 34 einerseits und einer der Leiterplatten 20 der Steuerschaltungsanordnung 18 andererseits elektrisch verbunden ist.

Die Verbinderteile 30 sind vorteilhafterweise als Stecker oder Buchsen zum steckbaren Anschluß der externen Leitungsverbindungen ausgebildet. Es können jedoch auch beispielsweise Schraub- oder Klemm-Verbinderteile verwendet werden.

Claims (6)

1. Steuergerät für hydraulische Schreitausbau-Einheiten im Untertage-Bergbau, mit einem Gehäuse, einer innerhalb des Gehäuses angeordneten Steuerschaltungsanordnung sowie mit geräteintern mit der Steuerschaltungsanordnung elektrisch verbundenen, eine oder mehrere Wandungsöffnungen einer Gehäusewandung nach außen durchgreifenden Verbinderteilen zum Anschluß von externen Leitungsverbindungen, wobei das Gehäuse im Bereich der Wandungsöffnungen abgedichtet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbinderteile (30) mittelbar über eine an der Gehäusewandung (14) befestigte Leiterplatte (34) in dem Gehäuse (4) gehaltert sind, wobei die Leiterplatte (34) in die Wandungsöffnungen (32) umschließenden Bereichen gegen die Gehäusewandung (14) durch Zwischenlage mindestens eines die Wandungsöffnungen (32) einzeln, gruppenweise oder gemeinsam umschließenden Dichtungselements (36) abgedichtet ist, wobei zwischen den Verbinderteilen (30) und den Wandungsöffnungen (32) gebildete Spalte (38) mit einer dauerelastischen Vergußmasse (40) insbesondere Silikon vergossen sind.

2. Steuergerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der auf der Innenseite der Gehäusewandung (14) in zu dieser paralleler Anordnung befestigten Leiterplatte (34) und der Gehäusewandung (14) das aus einem elektrisch isolierenden Kunststoff- Flachmaterial bestehende Dichtungselement (36) angeordnet ist.

3. Steuergerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbinderteile (30) zueinander parallel angeordnete Lötstifte aufweisen, die sich durch Lötöffnungen der Leiterplatte (34) erstrecken und mit Leiterbahnen der Leiterplatte (34) verlötet sind.

4. Steuergerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiterplatte (34) über ein Flachbandkabel (42) mit der Steuerschaltungsanordnung (18) elektrisch verbunden ist.

5. Steuergerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Flachbandkabel (42) über Steckverbinderteile (44) mit der Leiterplatte (34) einerseits und der Steuerschaltungsanordnung (18) andererseits elektrisch verbunden ist.

6. Steuergerät nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbinderteile (30) als Stecker oder Buchsen zum steckbaren Anschluß der externen Leitungsverbindungen ausgebildet sind.