DE4023914A1 - Klemmenblock zum elektrischen anschluss von steuermodulen an zwischenkreis-sammelschienen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Klemmenblock zum elektrischen Anschluß von Steuer­ modulen an Zwischenkreis-Sammelschienen, mit einem aus Isolierstoff bestehen­ den Gehäuse, in bzw. an dem Gehäuse verlaufenden Ausnehmungen für die Sammel­ schienen und einem nach innen mit dem Steuermodul verbindbaren metallischen Anschlußkörper je Sammelschiene.

Klemmenblöcke der in Rede stehenden Art finden in der Steuerungs- und Antriebs­ technik Verwendung (Prospekt "Baumüller" Februar 1990). Insbesondere geht es um die Steuerungstechnik bei Werkzeugmaschinen, bei denen heutzutage eine Viel­ zahl von elektrischen Stellmotoren eingesetzt werden. Wenn beispielsweise die Drehzahlsteuerung der Stellmotoren für verschiedene Bearbeitungswerkzeuge ei­ ner Werkzeugmaschine durch eine variable Frequenz des Drehstroms erfolgt, be­ darf es für jeden Stellmotor eines Steuermoduls, der die Funktionen eines Fre­ quenzumrichters hat.

Die Steuermodule für eine komplette Steuerung sind ge­ meinhin nebeneinander montiert und werden über sogenannte Zwischenkreis-Sammel­ schienen, die eine konstante Zwischenkreis-Gleichspannung führen, versorgt. Die Zwischenkreis-Sammelschienen sind eingangsseitig an einen in den äußeren Abmessungen den Steuermodulen angepaßten, zweckmäßigerweise am Ende der Reihe von Steuermodulen angeordneten Netzanschlußmodul angeschlossen.

Jeder Steuermodul weist je Sammelschiene einen Schraubanschlußbolzen als An­ schlußkörper auf. Die Sammelschienen sind als durchgehende Flachbandschienen mit den Schraubanschlußbolzen entsprechend positionierten Anschlußöffnungen ausgeführt. Die Anschlußöffnungen sind als Langlöcher gestaltet, damit Reibungs­ toleranzen ausgeglichen werden können.

Der Klemmenblock ist am entsprechenden Steuermodul oben oder unten an der Vor­ derseite angeordnet, so daß die Sammelschiene vor den Steuermodulen verlaufen.

Der bekannte, zuvor erläuterte Stand der Technik hat zunächst den Nachteil, daß die Sammelschienen praktisch Maßanfertigungen für die jeweilige Steue­ rung sind. Jedenfalls ist es nicht möglich, die Sammelschienen für Steuerun­ gen mit Steuermodulen unterschiedlicher Breite einzusetzen. Um hier Abhilfe zu schaffen, ist man schon darauf verfallen, die Sammelschienen aus einzel­ nen Sammelschienenstücken zusammenzusetzen und diese mittels der Schrauban­ schlußbolzen jeweils zu verschrauben. Das hat aber den Nachteil, daß der Strom in den Sammelschienen über eine Vielzahl von Kontaktstellen fließt und daß nur eine nicht richtig angezogene Schraube zur Unterbrechung führt.

Die bisherige Technik mit durchgehenden, gelochten Sammelschienen hat den Nachteil, daß die Sammelschienen stets demontiert werden müssen, wenn auch nur ein Steuermodul ausgewechselt werden soll. Bei den aus einzelnen Sammel­ schienenstücken zusammengesetzten Sammelschienen kann zwar ein einzelner Steuermodul für sich ausgewechselt werden, die Sammelschienenstücke müssen da­ zu aber zumindest von dem betroffenen Steuermodul und den beiden benachbarten Steuermodulen abgeschraubt werden. In jedem Fall ist die Sammelschiene dann für die anderen Steuermodule auch unterbrochen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Klemmenblock zum elektrischen Anschluß von Steuermodulen an Zwischenkreis-Sammelschienen anzugeben, der ei­ nen universelleren Einsatz von Sammelschienen erlaubt und die Voraussetzungen schafft, einen zeitsparenden Austausch einzelner Steuermodule zu gewährlei­ sten.

Die zuvor aufgezeigte Aufgabe ist dadurch gelöst, daß jeder Anschlußkörper im Gehäuse geführt eine Stromschiene und einen, vorzugsweise auf der Stromschiene verschiebbaren, seitlich auf die als glatt durchgehende, ungelochte Flachband­ schiene ausgeführte Sammelschiene aufschiebbaren bzw. aufklemmbaren Trennschie­ ber aufweist und der Trennschieber jedenfalls in auf die Sammelschiene aufge­ schobener Position, vorzugsweise mittels einer Klemmschraube festklemmbar ist. Erfindungsgemäß werden die Schraubanschlußbolzen, die in der als Flachband­ schiene ausgeführten Sammelschiene zwingend eines entsprechenden Langloches bedürfen, um eine elektrische und mechanische Verbindung herzustellen, durch Trennschieber ersetzt, die auf die ungelochte Flachbandschiene seitlich auf­ schiebbar bzw. aufklemmbar sind. Solche Trennschieber sind an sich aus an­ deren Einsatzgebieten im Bereich der elektrischen Anschlußtechnik bekannt.

Ihr Einsatz gewinnt bei dem beanspruchten Klemmenblock seine besondere Bedeu­ tung dadurch, daß so das insgesamt modulare System der Steuerung erst opti­ mal genutzt werden kann. Es hat sich überraschenderweise gezeigt, daß auf die Sammelschienen seitlich aufschiebbare und dort mittels einer Klemmschraube fest­ klemmbare Trennschieber oder ähnliche Konstruktionen auch für die über die Sammelschienen geführten hohen Ströme von 100 A und mehr geeignet sind.

Eine besondere Bedeutung gewinnt die erfindungsgemäße Konstruktion weiter noch dadurch, daß die Sammelschienen oberhalb (oder unterhalb) des Steuermoduls ver­ laufen und das Gehäuse des Klemmenblockes oben (oder unten) am Steuermodul an­ setzbar ist. Wenn man bei den bekannten Konstruktionen die Sammelschienen so verlegt hätte, daß sie oberhalb oder unterhalb der Steuermodule verlaufen, hätte sich an der Auswechselbarkeit der Steuermodule deswegen praktisch nichts geändert, weil stets die Schraubanschlußbolzen, die die Langlöcher in den Sam­ melschienen durchsetzen, ein einfaches Herausziehen eines Steuermoduls aus der Reihe von Steuermodulen verhindert hätten. Mit den erfindungsgemäß verwende­ ten Anschlußkonstruktionen hingegen macht das Verlegen der Sammelschienen nach oberhalb oder unterhalb der Steuermodule Sinn und führt zu einer freien Auswechselbarkeit eines einzelnen Steuermoduls ohne Unterbrechung der Sam­ melschienen und ohne Beeinträchtigung benachbarter Steuermodule.

Es gibt nun verschiedene Möglichkeiten, die Lehre der Erfindung auszugestal­ ten und weiterzubilden, wozu auf die weiteren Unteransprüche verwiesen wer­ den darf.

Im übrigen wird nun ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigt

Fig. 1 in schematischer Darstellung, perspektivisch, eine erfindungsgemäße Steuerung mit einem Netzanschlußmodul und zwei Steuermodulen,

Fig. 2 einen Klemmenblock für einen Steuermodul aus Fig. 1 und

Fig. 3 ein Schaltschema einer erfindungsgemäßen Steuerung.

Die in Fig. 1 in schematischer Darstellung, perspektivisch dargestellte Steue­ rung kann beispielsweise für zwei Stellmotoren einer Werkzeugmaschine dienen. Sie weist zunächst einen Netzanschlußmodul 1 auf, im hier dargestellten Aus­ führungsbeispiel ist das der in Fig. 1 ganz links dargestellte Modul. Daneben sind zwei Steuermodule 2 angeordnet. Der Netzanschlußmodul 1 und die Steuer­ module 2 sind gemeinsam an zwei Zwischenkreis-Sammelschienen 3 angeschlossen. Nicht dargestellt ist, daß auch noch eine dritte Sammelschiene, beispielsweise als Schutzleiter-Sammelschiene, vorgesehen sein könnte. Dadurch ändert sich am grundsätzlichen Aufbau nichts, die dritte Sammelschiene wird in entsprechen­ der Weise wie die beiden anderen Sammelschienen angeordnet.

Jedem Steuermodul 2, und der Netzanschlußmodul 1 ist insoweit in gleicher Wei­ se ein Steuermodul, ist ein Klemmenblock 4 zugeordnet, der dem elektrischen Anschluß des Steuermoduls 2 an den Sammelschienen 3 dient. Jeder Klemmenblock 4 weist ein aus Isolierstoff bestehendes Gehäuse 5 und in bzw. an dem Gehäuse 5 verlaufende Ausnehmungen 6 für die Sammelschienen 3 sowie einen nach innen mit dem Steuermodul 2 verbindbaren metallischen Anschlußkörper 7 je Sammelschiene 3 auf.

Anstelle der im Stand der Technik vorgesehenen, mit Langlöchern versehenen Flachbandschienen sind die Sammelschienen 3 hier als glatt durchgehende, un­ gelochte Flachbandschienen ausgeführt. Das ist möglich, weil anstelle der Schraubanschlußbolzen als Anschlußkörper 7 erfindungsgemäß jeder Anschluß­ körper 7 im Gehäuse 5 geführt eine Stromschiene 8 und einen, auf der Strom­ schiene 8 verschiebbaren, seitlich auf die Sammelschiene 3 aufschiebbaren Trennschieber 9 aufweist. Jedenfalls in auf die Sammelschiene 3 aufgeschobener Position ist der Trennschieber 9 mittels einer Klemmschraube 10 festklemm­ bar. Der Trennschieber 9 könnte auch auf andere Weise auf die Sammelschiene 3 aufklemmbar sein, beispielsweise durch Heranschwenken und anschließendes Festklemmen, er muß also nicht auf der Stromschiene 8 verschiebbar sein. Auch das Anklemmen des Trennschiebers 9 muß nicht mit einer Klemmschraube 10 er­ folgen, beispielsweise könnte auch eine entsprechende Spannfeder oder ein Ex­ zenterantrieb mit einem Schwenkhebel vorgesehen sein. Anschlußtechnisch haben sich allerdings die im Ausführungsbeispiel dargestellten Trennschieber 9 mit Klemmschraube 10 besonders bewährt.

Dadurch, daß die Sammelschienen 3 nun nicht mehr gelocht sind, und daß die Trennschieber 9 sehr einfach und schnell an den Sammelschienen 3 festgeklemmt und von diesen auch wieder gelöst werden können, sind die Voraussetzungen für eine sehr schnelle Auswechselbarkeit der Steuermodule 2 geschaffen. Im dar­ gestellten Ausführungsbeispiel gilt nun weiter, daß die Sammelschienen 3 ober­ halb des Steuermoduls 2 verlaufen und das Gehäuse 5 des Klemmenblockes 4 oben am Steuermodul 2 angesetzt ist. Für den Netzanschlußmodul 1 gilt hier das­ selbe, was für die Steuermodule 2 ausgeführt ist. Alternativ könnten die Sam­ melschienen 3 auch unterhalb des Steuermoduls 2 verlaufen, mit entsprechender Anordnung des Klemmenblockes 4. Wesentlich dabei ist, daß die Sammelschienen 3 das Herausziehen eines Steuermoduls 2 aus der Reihe von Steuermodulen 2 nach vorn, angedeutet durch Pfeile in Fig. 1, nicht behindern.

Im dargestellten Ausführungsbeispiel gilt im übrigen, daß die Sammelschienen 3 noch eine besondere Anordnung relativ zu den Gehäusen 5 der Klemmenblöcke 4 erfahren haben. Sie sind nämlich so angeordnet, daß das Gehäuse 5 am vorderen Rand geschlossen ist und am hinteren Rand die, hier nach oben geschlossenen Ausnehmungen 6 für die Sammelschienen 3 aufweist. Diese Anordnung korrespon­ diert dazu, daß der entsprechende Steuermodul 2 mit angesetztem Klemmenblock 4 nach vorn herausgezogen werden soll. Bei einer in anderer Richtung verlaufen­ den Bewegung zum Zwecke des Auswechselns eines Steuermoduls 2 müßte auch die Anordnung der Ausnehmungen 6 am Gehäuse 5 entsprechend geändert werden. Die hier dargestellte Konstruktion hat den besonderen Vorteil, daß die Sammel­ schienen 3 gleichzeitig durch die überstehenden Teile des aus Isolierstoff bestehenden Gehäuses 5 berührungsgeschützt sind.

Im dargestellten Ausführungsbeispiel gilt weiter, in Fig. 2 besonders gut er­ sichtlich, daß die Verschieberichtung des Trennschiebers 9 geneigt zur Unter­ seite des Gehäuses 5 des Klemmenblocks 4 verläuft. Das ist bedienungstech­ nisch besonders zweckmäßig. An sich ist natürlich von senkrecht zur Unter­ seite des Gehäuses 5 bis parallel zur Unterseite des Gehäuses 5 jede Verschie­ berichtung des Trennschiebers 9 denkbar, ergonomisch hat sich aber die geneig­ te Verschieberichtung als besonders zweckmäßig erwiesen. Im übrigen ist in den Fig. 1 und 2 erkennbar, daß die Sammelschienen 3 hier übereinander ange­ ordnet sind, auch das entspricht der Anordnung oberhalb der Steuermodule 2.

Die konstruktiven Voraussetzungen der erfindungsgemäß gestalteten Anschluß­ körper 7 bieten weitere anschlußtechnische Möglichkeiten, z. B. die Möglich­ keit, daß die Stromschiene 8 des Anschlußkörper 7 an dem vom Trennschieber 9 abgewandten Ende aus dem Gehäuse 5 herausgeführt ist und in dem Steuermodul 2 hineinragt und dort mittels einer Klemme oder einen anderen Anschlußelement kontaktierbar ist. Die erfindungsgemäß in den Anschlußkörpern 7 jeweils vor­ handene Stromschiene 8 kann zur Realisierung eines besonders einfachen An­ schlußkonzepts auch in Richtung auf die Steuermodule 2 genutzt werden. Bis­ lang hat man auch hier entsprechende Schraubanschlußbolzen vorgesehen. Nun­ mehr ist es möglich, eine sehr viel einfachere und flexiblere Anschlußtech­ nik zu verwenden.

Schon bei dem aus dem Stand der Technik bekannten Klemmenblock 4 sind im Ge­ häuse 5 außer den Anschlußkörpern 7 mehrere weitere Anschlußkörper 11 für externe Anschlüsse, insbesondere für Motorsteuerungsanschlüsse bzw., beim Netzanschlußmodul, für Netzanschlüsse vorgesehen. Diese sind sowohl für die externen Leitungen als auch für die internen Anschlüsse im Steuermodul 2 bzw. Netzanschlußmodul 1 im Stand der Technik ebenfalls als Schraubanschlußbolzen ausgeführt worden. Erfindungsgemäß empfiehlt es sich nun, auch hier das Kon­ zept mit Stromschienen zu verwenden, wobei hier dann eine entsprechende Anpas­ sung insoweit erfolgt, daß jeder Anschlußkörper 11 für externe Anschlüsse als im Gehäuse 5 geführte Anschlußklemme, insbesondere Schraubanschlußklemme mit davon abgehender Stromschiene 12 ausgeführt ist. Insbesondere in Fig. 2 er­ kennt man die Eintrittsöffnung 13 im Gehäuse 5 des Klemmblocks 4, durch die die externen anzuschließenden Leiter eingeführt werden können. Von den Anschlußkörpern 11 selbst sieht man nur die Köpfe der Klemmschrauben. In ent­ sprechender Weise könnten statt Schraubanschlußklemmen auch Federkraft-An­ schlußklemmen oder sonstige Anschlußklemmen verwendet werden. Für die Strom­ schiene 12 des Anschlußkörpers 11 gilt im übrigen im dargestellten, bevorzug­ ten Ausführungsbeispiel, daß sie am anderen Ende aus dem Gehäuse 5 des Klem­ menblocks 4 herausgeführt ist und in den Steuermodul 2 hineinragt, wo sie in entsprechender Weise wie die Stromschienen 8 mit einer Klemme kontaktierbar ist.

Die Fig. 1 und 2 machen schließlich noch deutlich, daß in Anpassung an die Anordnung des Klemmenblockes 4 an dem Steuermodul 2 hier die Anschlußkörper 11 für externe Anschlüsse am vorderen Rand des Gehäuses 5, hier und nach bevor­ zugter Lehre zwischen zwei Sammelschienen-Anschlußkörpern 7, angeordnet sind. Die Sammelschienen 3 liegen also hinten und verdeckt, während die anzuschließen­ den Leiter vorn liegen.

Fig. 3 macht schließlich die Schaltungsanordnung einer Steuerung für drei Drehstrom-Stellmotoren deutlich, wie sie mit dem erfindungsgemäßen Konzept re­ alisiert werden kann. Der Netzanschlußmodul 1 stellt ausgangsseitig die Zwischen­ kreis-Gleichspannung auf den Sammelschienen 3 zur Verfügung, die in den als Frequenzumrichter ausgeführten Steuermodulen 2 in Dreiphasen-Wechselspannung passender Frequenz umgesetzt wird, durch die dann Drehstrom-Stellmotoren 14 gespeist werden.

Claims (8)

1. Klemmenblock zum elektrischen Anschluß von Steuermodulen an Zwischenkreis- Sammelschienen, mit einem aus Isolierstoff bestehenden Gehäuse, in bzw. an dem Gehäuse verlaufenden Ausnehmungen für die Sammelschienen und einem nach innen mit dem Steuermodul verbindbaren metallischen Anschlußkörper je Sammel­ schiene, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Anschlußkörper (7) im Gehäuse (5) geführt eine Stromschiene (8) und einen, vorzugsweise auf der Stromschiene (8) verschiebbaren, seitlich auf die als glatt durchgehende, ungelochte Flach­ bannschiene ausgeführte Sammelschiene (3) aufschiebbaren bzw. aufklemmbaren Trnnschieber (9) aufweist und der Trennschieber (9) jedenfalls in auf die Sammelschiene (3) aufgeschobener Position, vorzugsweise mittels einer Klemm­ schraube (10) festklemmbar ist.

2. Klemmenblock nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sammelschie­ nen (3) oberhalb (oder unterhalb) des Steuermoduls (2) verlaufen und das Ge­ häuse (5) des Klemmenblockes (4) oben (oder unten) am Steuermodul (2) ansetz­ bar ist.

3. Klemmenblock nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (5) am vorderen Rand geschlossen ist und am hinteren Rand die, vorzugsweise nach oben (bzw. unten) geschlossenen Ausnehmungen (6) für die Sammelschienen (3) aufweist.

4. Klemmenblock nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschieberichtung des Trennschiebers (9) geneigt zur Unterseite (bzw. zur Oberseite) des Gehäuses (5) des Klemmenblockes (4) verläuft.

5. Klemmenblock nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromschiene (8) des Anschlußkörpers (7) an dem vom Trennschieber (9) ab­ gewandten Ende aus dem Gehäuse (5) herausgeführt ist und in den Steuermodul (2) hineinragt und dort mittels einer Klemme oder eines anderen Anschlußelements kontaktierbar ist.

6. Klemmenblock nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei im Gehäuse außerdem mehrere Anschlußkörper für externe Anschlüsse, insbesondere vier Anschluß­ körper für Netzanschlußleitungen oder Motoranschlußleitungen, vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Anschlußkörper (11) für externe Anschlüsse als im Gehäuse (5) geführte Anschlußklemme, insbesondere Schraubanschlußklem­ me,mit davon abgehender Stromschiene (12) ausgeführt ist.

7. Klemmenblock nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromschie­ ne (12) des Anschlußkörpers (11) am anderen Ende aus dem Gehäuse (5) heraus­ geführt ist und in den Steuermodul (2) hineinragt und dort mittels einer Klem­ me od. dgl. kontaktierbar ist.

8. Klemmenblock nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die An­ schlußkörper (11) für externe Anschlüsse am vorderen Rand des Gehäuses (5), vorzugsweise zwischen zwei Anschlußkörpern (7) für die Sammelschienen (3) an­ geordnet sind.