DE4023914C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Klemmenblock insbesondere zum elektrischen Anschluß von Steuermodulen an Zwischenkreis-Sammelschienen für Umrichter- Steuermodule, mit einem aus Isolierstoff bestehenden Gehäuse, an dem Gehäu­ se verlaufenden Ausnehmungen für als glatt durchgehende Flachbandschienen ausgeführte Sammelschienen und einem nach innen ins Gehäuse führenden, mit einem Steuermodul verbindbaren metallischen Anschlußkörper je Sammelschiene.

Klemmenblöcke der in Rede stehenden Art finden in der Steuerungs- und An­ triebstechnik Verwendung. Insbesondere geht es um die Steuerungstechnik bei Werkzeugmaschinen, bei denen heutzutage eine Vielzahl von elektrischen Stell­ motoren eingesetzt werden. Wenn beispielsweise die Drehzahlsteuerung der Stellmotoren für verschiedene Bearbeitungswerkzeuge einer Werkzeugmaschine durch eine variable Frequenz des Drehstroms erfolgt, bedarf es für jeden Stellmotor eines Steuermoduls, der die Funktionen eines Frequenzumrichters hat. Die Steuermodule für eine komplette Steuerung sind gemeinhin nebenein­ ander montiert und werden über sogenannte Zwischenkreis-Sammelschienen, die eine konstante Zwischenkreis-Gleichspannung führen, versorgt. Die Zwischen­ kreis-Sammelschienen sind eingangsseitig an einen in den äußeren Abmessungen den Steuermodulen angepaßten, zweckmäßigerweise am Ende der Reihe von Steuer­ modulen angeordneten Netzanschlußmodul angeschlossen (DE-A 38 02 593).

Jeder Umrichter-Steuermodul weist je Sammelschiene einen Schraubanschlußbol­ zen als Anschlußkörper auf. Die Sammelschienen sind als durchgehende Flach­ bandschienen mit den Schraubanschlußbolzen entsprechend positionierten An­ schlußöffnungen ausgeführt. Die Anschlußöffnungen können als Langlöcher ge­ staltet sein, damit Reihungstoleranzen ausgeglichen werden können. Der Klem­ menblock ist am entsprechenden Steuermodul an der Vorderseite angeordnet, so daß die Sammelschienen vor den Steuermodulen verlaufen (DE-A 38 02 593).

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, es sei denn, man erledigt das Auswechseln von der Rückseite her (DE-A 38 02 593), was aber nur unter ganz bestimmten Platzbedingungen möglich ist. Bei den aus einzelnen Sammel­ schienenstücken zusammengesetzten Sammelschienen kann zwar ein einzelner Steuermodul für sich ausgewechselt werden, die Sammelschienenstücke müssen dazu aber zumindest von dem betroffenen Steuermodul und den beiden benach­ barten Steuermodulen abgeschraubt werden, so daß die Sammelschiene dann für die anderen Steuermodule unterbrochen ist.

Aus anderen Anwendungsgebieten, beispielsweise bei Schaltanlagen-Reihen­ klemmen, ist es für sich bekannt, als durchgehende Sammelschiene eine un­ gelochte Flachbandschiene in eine nach oben offene Ausnehmung eines Gehäu­ ses einzulegen und in der Ausnehmung mit Hilfe eines seitlich auf die Flach­ bandschiene aufgeschobenen und darauf festgeklemmten Trennschiebers mit ei­ nem metallischen Anschlußkörper im Gehäuse zu verbinden (DE-A 33 28 666). Diese Konstruktionen haben auf dem Gebiet der Trennklemmenblöcke für Um­ richter-Steuermodule bislang keinerlei Anwendung gefunden, dort bleibt es vielmehr seit Jahrzehnten bei der oben angesprochenen und erläuterten Aus­ wahl von Konstruktionen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den bekannten Klemmenblock so auszugestalten und weiterzubil­ den, daß die Sammelschienen universell eingesetzt werden können und die Vor­ aussetzungen für einen zeitsparenden Austausch einzelner Steuermodule bei nicht demontierten Sammelschienen geschaffen sind.

Die zuvor aufgezeigte Aufgabe ist bei dem eingangs angesprochenen Klemmenblock dadurch gelöst, daß je­ der Anschlußkörper im Gehäuse geführt eine Stromschiene und einen mit der Stromschiene beweglich verbundenen, seitlich auf die Sammelschiene auf­ schiebbaren bzw. aufklemmbaren Trennschieber aufweist und daß der Trenn­ schieber jedenfalls in seiner auf der Sammelschiene aufgeschobenen Posi­ tion auf der Sammelschiene festkIemmbar ist. Erfindungsgemäß werden die bisher verwendeten Schraubanschlußbolzen, die in der als Flachbandschiene ausgeführten Sam­ melschiene zwingend eines entsprechenden Loches bedürfen, um eine elek­ trische und mechanische Verbindung herzustellen, durch an sich aus anderen Einsatzgebieten im Bereich der elektrischen Anschlußtechnik bekannte Trenn­ schieber ersetzt, die auf die Flachbandschiene seitlich aufschiebbar und aufklemmbar sind. So kann die Flachbandschiene ungelocht sein, Lochabstände müssen nicht beachtet werden und Steuermodule unterschiedlicher Breiten kön­ nen ohne geänderte Sammelschienen eingesetzt werden. Auf diese Weise erst kann das ingesamte modulare System der Steuerung optimal genutzt werden.

Eine besondere Bedeutung gewinnt die erfindungsgemäße Konstruktion weiter dadurch, daß die Sammelschienen oberhalb oder unterhalb eines Steuermoduls verlaufen und das Gehäuse des Klemmenblockes oben oder unten am Steuermodul ansetzbar ist. Wenn man bei den bekannten Konstruktionen die Sammelschienen so verlegt hätte, daß sie oberhalb oder unterhaIb der Steuermodule verlau­ fen, hätte sich an der Auswechselbarkeit der Steuermodule deswegen prak­ tisch nichts geändert, weil stets die Schraubanschlußbolzen, die die Lang­ löcher in den Sammelschienen durchsetzen, ein einfaches Herausziehen eines Steuermoduls aus der Reihe von Steuermodulen verhindert hätten. Mit den er­ findungsgemäß verwendeten Anschlußkonstruktionen hingegen macht das Verle­ gen der Sammelschienen nach oberhalb oder unterhalb der Steuermodule Sinn und führt zu einer freien Auswechselbarkeit eines einzelnen Steuermoduls ohne Unterbrechung der Sammelschienen und ohne Beeinträchtigung benachbar­ ter 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 an­ hand der Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigt

Fig. 1 in schematischer Darstellung, perspektivisch, Klemmenblöcke an einer Steuerung mit einem Netzanschlußmodul und zwei Steuermodulen,

Fig. 2 einen Klemmenblock aus Fig. 1 und

Fig. 3 ein Schaltschema einer Steuerung.

Die in Fig. 1 in schematischer Darstellung, perspektivisch dargestellte Steuerung kann beispielsweise für zwei Stellmotoren einer Werkzeugmaschi­ ne dienen. Sie weist zunächst ein Netzanschlußmodul 1 auf, im hier darge­ stellten Ausführungsbeispiel ist das der in Fig. 1 ganz links dargestellte Modul. Daneben sind zwei Umrichter-Steuermodule 2 angeordnet. Der Netzan­ schlußmodul 1 und die Steuermodule 2 sind gemeinsam an zwei Zwischenkreis- Sammelschienen 3 angeschlossen. Nicht dargestellt ist, daß auch noch eine dritte Sammelschiene, beispielsweise als Schutzleiter-Sammelschiene, vor­ gesehen sein könnte. Dadurch ändert sich am grundsätzlichen Aufbau nichts, die dritte Sammelschiene wird in entsprechender Weise wie die beiden anderen Sammelschienen angeordnet.

Jedem Steuermodul 2, und der Netzanschlußmodul 1 ist insoweit in gleicher Weise 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 an dem Gehäuse 5 verlaufende Ausnehmungen 6 für die Sammelschienen 3 so­ wie einen nach innen ins Gehäuse führenden, mit dem Steuermodul 2 verbindba­ ren metallischen Anschlußkörper 7 je Sammelschiene 3 auf.

Die Sammelschienen 3 sind als glatt durchgehende, ungelochte Flachbandschie­ nen ausgeführt. Das ist möglich, weil jeder Anschlußkörper 7 im Gehäuse 5 ge­ führt eine Stromschiene 8 und einen, auf der Stromschiene 8 verschiebbaren, seitlich auf die Sammelschiene 3 aufschiebbaren Trennschieber 9 aufweist. Jedenfalls in auf die Sammelschiene 3 aufgeschobener Position ist der Trenn­ schieber 9 mittels einer Klemmschraube 10 festklemmbar. Der Trennschieber 9 könnte auch auf andere Weise auf die Sammelschiene 3 aufklemmbar sein, bei­ spielsweise durch Heranschwenken und anschließendes Festklemmen, er muß al­ so nicht auf der Stromschiene 8 verschiebbar sein. Auch das Anklemmen des Trennschiebers 9 muß nicht mit einer Klemmschraube 10 erfolgen. Beispiels­ weise könnte auch eine entsprechende Spannfeder oder ein Exzenterantrieb mit einem Schwenkhebel vorgesehen sein. Anschlußtechnisch haben sich aller­ dings die im Ausführungsbeispiel dargestellten Trennschieber 9 mit Klemm­ schraube 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 festge­ klemmt und von diesen auch wieder gelöst werden können, sind die Voraus­ setzungen für eine sehr schnelle Auswechselbarkeit der Steuermodule 2 ge­ schaffen. Im dargestellten Ausführungsbeispiel gilt nun weiter, daß die Sam­ melschienen 3 oberhalb des Steuermoduls 2 verlaufen und das Gehäuse 5 des des Klemmenblockes 4 oben am Steuermodul 2 angesetzt ist. Für den Netzan­ schlußmodul 1 gilt hier dasselbe, was für die Steuermodule 2 ausgeführt ist. Alternativ könnten die Sammelschienen 3 auch unterhalb des Steuermoduls 2 verlaufen, mit entsprechender Anordnung des Klemmenblockes 4. Wesentlich ist dabei, 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 Sammelschie­ nen 3 noch eine besondere Anordnung relativ zu den Gehäusen 5 der Klemmen­ blöcke 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 abgedeckten Ausnehmungen 6 für die Sammelschienen 3 aufweist. Diese Anord­ nung korrespondiert dazu, daß der entsprechende Steuermodul 2 mit angesetz­ tem Klemmenblock 4 nach vorn herausgezogen werden soll. Bei einer in anderer Richtung verlaufenden Bewegung zum Zwecke des Auswechselns eines Steuermo­ duls 2 müßte auch die Anordnung der Ausnehmungen 6 am Gehäuse 5 entsprechend geändert werden. Die hier dargestellte Konstruktion hat den besonderen Vor­ teil, daß die Sammelschienen 3 gleichzeitig durch die überstehenden Teile des aus Isolierstoff bestehenden Gehäuses 5 berührungsgeschützt sind.

Im dargestellten Ausführungsbeispiel gilt weiter, in Fig. 2 besonders gut ersichtlich, daß die Verschieberichtung des Trennschiebers 9 geneigt zur Unterseite des Gehäuses 5 des Klemmenblockes 4 verläuft. Das ist bedienungs­ technisch besonders zweckmäßig. An sich ist natÜrlich von senkrecht zur Un­ terseite des Gehäuses 5 bis parallel zur Unterseite des Gehäuses 5 jede Ver­ schieberichtung des Trennschiebers 9 denkbar, ergonomisch hat sich aber die geneigte Verschieberichtung als besonders zweckmäßig erwiesen. Im übri­ gen ist in den Fig. 1 und 2 erkennbar, daß die Sammelschienen 3 hier über­ einander angeordnet sind, auch das entspricht der Anordnung oberhalb der Steuermodule 2.

Die konstruktiven Voraussetzungen der Anschlußkörper 7 bieten weitere an­ schlußtechnische Möglichkeiten, z. B. die Möglichkeit, daß die Stromschiene 8 des Anschlußkörpers 7 an dem vom Trennschieber 9 abgewandten Ende aus dem Gehäuse 5 herausgeführt ist und in den Steuermodul 2 hineinragt und dort mittels einer Klemme oder eines anderen Anschlußelementes kontaktierbar ist. Die in den Anschlußkörpern 7 jeweils vorhandene Stromschiene 8 kann zur Realisierung eines besonders einfachen Anschlußkonzepts auch in Richtung der Steuermodule 2 genutzt werden. Bislang hat man auch hier entsprechende Schraubanschlußbolzen vorgesehen. Nunmehr ist es möglich, eine sehr viel einfachere und flexiblere Anschlußtechnik zu verwenden.

Schon im Stand der Technik sind im Gehäuse 5 außer den Anschlußkörpern 7 mehrere weitere Anschlußkörper 11 für externe Anschlüsse, insbesondere Mo­ torsteuerungsanschlüsse 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. Es empfiehlt sich nun, auch hier das Konzept mit Stromschienen zu verwenden, wobei hier dann eine entsprechende Anpassung insoweit erfolgt, als jeder Anschlußkör­ per 11 für externe Anschlüsse als im Gehäuse 5 geführte Anschlußklemme, ins­ besondere Schraubanschlußklemme mit davon abgehender Stromschiene 12 ausge­ führt ist. Insbesondere in Fig. 2 erkennt man die Eintrittsöffnungen 13 im Gehäuse 5 des Klemmenblocks 4, durch die die externen anzuschließenden Lei­ ter eingeführt werden können. Von den Anschlußkörpern 11 selbst sieht man nur die Köpfe der Klemmschrauben. In entsprechender Weise könnten statt Schraubanschlußklemmen auch Federkraft-Anschlußklemmen oder sonstige An­ schlußklemmen verwendet werden. Für die Stromschiene 12 des Anschlußkör­ pers 11 gilt im übrigen im dargestellten, bevorzugten Ausführungsbeispiel, daß sie am anderen Ende aus dem Gehäuse 5 des Klemmenblocks 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, und zwar hier zwi­ schen zwei Sammelschienen-Anschlußkörpern 7, angeordnet sind. Die Sammelschie­ nen 3 liegen also hinten und verdeckt, während die anzuschließenden Leiter vorn liegen.

Fig. 3 macht schließlich die Schaltungsanordnung einer Steuerung für drei Drehstrom-Stellmotoren deutlich, wie sie hier realisiert werden kann. Der Netzanschlußmodul 1 stellt ausgangsseitig die Zwischenkreis-Gleichspannung auf den Sammelschienen 3 zur Verfügung, die in den als Frequenzumrichter ausgeführten Umrichter-Steuermodulen 2 in Drehphasen-Wechselspannung passen­ der Frequenz umgesetzt wird, durch die dann Drehstrom-Stellmotoren 14 ge­ speist werden.

Claims (10)

1. Klemmenblock, insbesondere zum elektrischen Anschluß von Steuermodulen an Zwischenkreis-Sammelschienen, mit einem aus Isolierstoff bestehenden Gehäuse, an dem Gehäuse verlaufenden Ausneh­ mungen für als glatt durchgehende Flachbandschienen ausgeführte Sammel­ schienen und einem nach innen ins Gehäuse führenden, mit einem Steuermodul verbindbaren metallischen Anschlußkörper je Sammelschiene, dadurch gekenn­ zeichnet, daß jeder Anschlußkörper (7) im Gehäuse (5) geführt eine Strom­ schiene (8) und einen mit der Stromschiene (8) beweglich verbundenen seit­ lich auf die Sammelschiene (3) aufschiebbaren und aufklemmbaren Trennschie­ ber (9) aufweist und daß der Trennschieber (9) jedenfalls in seiner auf der Sammelschiene (3) aufgeschobenen Position auf der Sammelschiene (3) fest­ klemmbar ist.

2. Klemmenblock nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sammel­ schienen (3) oberhalb oder unterhalb eines Steuermoduls (2) verlaufen und das Gehäuse (5) des Klemmenblockes (4) oben oder unten am Steuermo­ dul (2) ansetzbar 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) abgedeckten 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) abgewandten Ende aus dem Gehäuse (5) herausgeführt ist und in einen Steuermodul (2) hineinragt und dort mittels einer Klemme oder eines an­ deren Anschlußelements kontaktierbar ist.

6. Klemmblock nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei im Gehäuse außer­ dem mehrere Anschlußkörper für externe Anschlüsse, insbesondere vier An­ schlußkörper für Netzanschlußleitungen oder Motoranschlußleitungen, vorge­ sehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Anschlußkörper (11) für ex­ terne Anschlüsse als im Gehäuse (5) geführte Anschlußklemme, insbesondere Schraubanschlußklemme, mit davon abgehender Stromschiene (12) ausgeführt ist.

7. Klemmenblock nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromschie­ ne (12) des Anschlußkörpers (11) am hinteren Ende aus dem Gehäuse (5) her­ ausgeführt ist und in einen Steuermodul (2) hineinragt und dort mittels ei­ ner Klemme kontaktierbar ist.

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

9. Klemmenblock nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Trennschieber (9) auf der Stromschiene (8) verschiebbar ist.

10. Klemmenblock nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Trennschieber (9) mittels einer Klemmschraube (10) festklemmbar ist.