DE9109844U1

DE9109844U1 - Fronteinbaugehäuse aus mindestens einer Gehäuseschale

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Publication number: DE9109844U1
Application number: DE9109844U
Authority: DE
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1991-08-08
Filing date: 1991-08-08
Publication date: 1992-12-10
Anticipated expiration: 2001-08-09

Description

Siemens Aktiengesellschaft

Fronteinbaugehäuse aus mindestens einer Gehäuseschale 5

Die Erfindung betrifft ein Fronteinbaugehäuse, insbesondere für Schalttafeln und Bedienpulte.

Zur Führung von Maschinen und technischen Prozessen ist es insbesondere in sogenannnten Leitständen bzw. Warten üblich, Schalttafeln, Bedienpulte und dergleichen vorzusehen. Hierüber wird dem Bedienpersonal ein Beobachten und Bedienen der Maschine bzw. der Betriebsmittel der Anlage ermöglicht. In derartigen Schalttafeln sind in der Regel eine Vielzahl von Geräten eingelassen, welche speziell zur Beobachtung und Bedienung von technischen Geräten, z.B. Bearbeitungsmaschinen, und technischen Anlagen, z.B. verfahrenstechnischen Anlagen, ausgelegt sind.

So sind z.B. sogenannte "Operator Panels" bekannt, welche zumindest eine alphanumerische Anzeigeeinheit "Text Display" zur rechnergesteuerten Darstellungen von Meldungen in Klartext aufweisen. Es kann desweiteren bei einem solchen Gerät ein bevorzugt in Folientechnik ausgeführtes Tastenfeld vorhanden sein, welches dem Bedienpersonal steuernde Eingriffe in den Prozeß bzw. auf die zur Prozeßführung dienenden Elemente, insbesondere Regelkreise, ermöglicht. Desweitere sind z.B. sogenannte "Monitor Panels" bekannt, mit deren Hilfe komplette Prozeßabläufe in Form von Anlagenfließbildern auf einem Farbmonitor dargestellt werden können. Auch diese Geräte können durch ein Tastenfeld ergänzt sein. Derartige Geräte dienen somit zum maschinennahen Beobachten und Bedienen unterschiedlichster technischer Geräte und Anlagen, und stellen die Schnittstelle zwischen dem Bedienpersonal einerseits, und den Prozeßbetriebsmitteln und den diese beeinflussenden Meß-, Regel- und Steuerelementen andererseits dar. Da derartige Beobachtungs- und Bediengeräte

Mie/Pfa 06.08.1991

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unter Umständen sehr nahe an dem Prozeß bzw. der Maschine, z.B. einer Werkzeugmaschine, angebracht sind, sind diese in der Regel besonders an die vor Ort herrschenden Umweltbedingungen angepaßt. So sind deren "Text Displays" und Tastenfelder meist so widerstandsfähig ausgeführt, daß sie dauerhaft auch groben mechanischen Beanspruchungen widerstehen. Insbesonders sind die Gehäuse derartige Geräte bzw. zumindest die Gehäusefrontplatten spritzwassergeschützt ausgeführt.

Es haben sich ganze Gerätefamilien von derartigen, in Schalttafeln, Bedienpulten und ähnlichem fronteinbaubaren Beobachtungsund Bediengeräten entwickelt. So werden derartige Geräte von der Firma SIEMENS unter der Bezeichnung COROS angeboten. Diese Familie stellt eine Vielzahl von speziellen, auf unterschiedlichste Bedürfnisse zugeschnittenen Anzeige-, Bedien- und kombinierte Anzeige-Bediengeräten zur Verfügung, welche in Frontplatten einbaubar sind.

So gibt es in der COROS-Familie zum einen eine große Anzahl von sogenannten "Text Displays", auf denen z.B. Meldungen, Alarme und Wartungshinweise in unterschiedlicher Darstellung und Dichte in Klartext ausgegeben werden können. Desweiteren gibt es unterschiedliche Formen von sogenannten "Operator Panels", welche unter Umständen mehrere Tastenfelder und Klartextanzeigeelemente in einem einzigen Fronteinbaugerät vereinen. Schließlich sind in der Gerätefamilien zur komfortablen Beobachtung und Bedienung von komplexen Maschinen und Anlagen auch unterschiedliche Formen von sogenannten "Monitor Panels" vorhanden. Bei derartigen Bildschirmbedienfeldern sind unter Umständen mehrere Tastenfelder mit einem bevorzugt farbigen Monitor zur Wiedergabe von technischen Fließbildern und Prozeßabbildern kombiniert.

Der Unterbringung von derartigen Geräten in speziell ausgebildeten Fronteinbaugehäusen kommt insbesondere aus Gründen der Bedienungsfreundlichkeit und der Betriebssicherheit besondere

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Bedeutung zu. Bisher weisen derartige Gehäuse in der Regel zumindest drei Teile auf. In FIG 5 ist beispielhaft ein solches, bekanntes Gehäuse dargestellt. Dessen erstes Teil ist eine sogenannte Gehäuseröhre SR, in der die elektrotechnischen Bauteile und Leiterplatten des Gerätes untergebracht sind. Die Gehäuseröhre ist nach beiden Seiten offen. So ist als ein zweites Teil zum rückwärtigen Verschluß ein Abschlußdeckel AD vorgesehen. Schließlich wird als ein drittes Teil ein sogenannter Frontrahmen FR benötigt. Dieser wird bevorzugt über eine umlaufende Auflagekante AK in eine entsprechende Öffnungen z.B. auf Schalttafeln eingelassen, und dient desweiteren als Träger für die dahinter befindliche Gehäuseröhre mit Abschlußdeckel. Der Frontrahmen dient schließlich zur Begrenzung eines Montagefeldes MF. In dieses kann als viertes Teil eine Trägerplatte eingelegt sein, in welche die jeweiligen Anzeige- und Bedienelemente eingelassen werden können.

Das bekannte Fronteinbaugehäuse von FIG 5 weist eine Vielzahl von Nachteilen auf. Es besteht zum einen aus einer großen Anzahl von einzelnen Bestandteilen, welche separat hergestellt und bearbeitet werden müssen. Hierdurch wird sowohl die herstellungsseitige Montage als auch eine mögliche reparaturbedingte Demontage erschwert. Zudem ist es insbesondere bei Gerätefamilien aufwendig, eine größere Anzahl von Typen mit anwendungsabhängig unterschiedlichen Abmessungen mit Hilfe derartiger, vielteiliger Gehäuse bereitzustellen.

Es ist desweiteren bekannt, die beidseitig offene Gehäuseröhre SR aus dem Beispiel von FIG 5 in Form eines Blechgehäuses herzustellen. Hierzu muß ein bevorzugt oberflächenbehandeltes Blech in entsprechende Form gestanzt und anschließend zur Röhrenform abgekantet werden. Überlappungen von Blechkanten müssen dabei z.B. durch Verlöten geschlossen werden. Zudem müssen besondere Maßnahmen getroffen werden, um den Frontrahmen FR und den Abschlußdeckel HD an den offenen Enden der Gehäuse-

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blechröhre SR anzubringen. So ist ein derartiger Aufbau bereits der Gehäuseröhre SR des Gehäuses von FIG 5 recht aufwendig.

Es ist desweiteren bekannt, die Gehäuseröhre SR einstückig in Form einer sogenannten Strangpreßröhre bevorzugt aus Kunststoff herzustellen. Hierbei entfallen im Vergleich zu einer Blechausführung zwar die aufwendigen, vorausgehenden Stanz-, Biege- und Lötvorgänge. Demgegenüber fallen aber bei einer Strangpreßröhre nicht unerhebliche Nachbearbeitungsmaßnahmen an. So können die in FIG 5 beispielhaft dargestellten Montagebohrungen B in den Seitenwänden und die Lüftungsschlitzreihe LR in der Regel nur nachträglich durch Bohren bzw. Fräsen eingearbeitet werden. Es ist somit ebenfalls aufwendig, die Gehäuseröhre SR des zumindest dreiteiligen Gehäuses von FIG 5 in Form eines Strangpreßelementes bereitzustellen.

Gegenüber diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein wesentlich einfacher herzustellendes, für den Frontplatteneinbau geeignetes Gehäuse anzugeben, so daß bei gleichbleibendem Gestaltungsgrundprinzip dennoch eine Vielzahl von insbesondere in Bezug auf die Abmessungen unterschiedliche Einzeltypen im Rahmen einer Gehäusefamilie kostengünstig bereitgestellt werden können.

Die Aufgabe wird gelöst mit dem im Anspruch 1 angegebenen Fronteinbaugehäuse. Vorteilhafte weitere Ausführungsformen der Erfindung sind in den Unteransprüchen enthalten.

Die Erfindung wird desweiteren mit Hilfe der in den nachfolgend kurz angeführten Figuren dargestellten, bevorzugten Ausführungsbeispielen näher erläutet. Dabei zeigt

FIG 1 ein erstes Beispiel für ein erfindungsgemäß aus einer ersten Gehäuseschale bestehendes Fronteinbaugehäuse in perspektivischer Schnittdarstellung,

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FIG 2 eine erfindungsgemäß gestaltete zweite Gehäuseschale,

welche mit der ersten Gehäuseschale von FIG 1 beispielhalt zu einem zweischaligen Fronteinbaugehäuse verbunden werden kann,
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FIG 3 die Frontansicht eines zweiten Beispieles für ein Fronteinbaugehäuse gemäß der Erfindung,

FIG A das Fronteinbaugehäuse von FIG 3 in einer Seitenansicht, 10

FIG 5 die bereits erläuterte Ausführung eines aus dem Stand der Technik bekannten, mehrteiligen Gehäuses.

Das erfindungsgemäße Fronteinbaugehäuse gemäß dem Beispiel von FIG 1 enthält als einzigen Baukörper eine erste Gehäuseschale ES, deren Boden BE als Gehäusefrontplatte ausgebildet ist. Diese stellt somit eine sogenannte "Einbauschale" dar. Erfindungsgemäß ist diese Gehäuseschale in einem einzigen Fertigungsschritt durch Urformen von formlosen Werkstoff hergestellt. Als einschrittige Herstellungsverfahren bieten sich insbesondere der Metalldurckguß, der Kunststoffspritzguß bzw. Preßverfahren zur pulvermetallurgischen Sinterung bevorzugt metallischer Werkstoffe an. Die gewünschte Endform des Fronteinbaugehäuses kann somit in allen Details möglichst in einem einzigen Fertigungsschritt bereitgestellt werden, ohne daß sich an dieses Urformen weitere, die Formgebung des Gehäuses maßgeblich beeinflussende Bearbeitungsschritte anschließen. Im Gegensatz dazu folgen z.B. bei den aus dem Stand der Technik bekannten, blechartigen Gehäusen auf die Urformung des Blechmaterials eine Vielzahl von weiteren Bearbeitungsschritten.

So kann die gesamte räumliche Struktur des in FIG 1 beispielhaft dargestellten Fronteinbaugehäuses in einem einzigen Fertigungsschritt ausgeformt werden. Bevorzugt sind dabei in den als Gehäusefrontplatte ausgebildeten Boden BE der Gehäuse-

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schale GS bereits Ausnehmungen in entsprechender Größe und Form derart maßgenau eingeformt, daß die jeweiligen elektrischen Bauelemente unmittelbar darin eingeklemmt werden können. So weist im Beispiel der FIG 1 der Boden BE der Gehäuseschale ES eine große, rechteckige Montageöffnung MOl auf, in die bevorzugt ein optisches Anzeigeelement bzw. ein Tastenfeld eingesetzt werden kann. Desweiteren verfügt der als Gehäusefrontplatte ausgebildete Boden BE über eine angeformte, umlaufende Auflagekante AK. Wird das Fronteinbaugehäuse von FIG 1 als Einbauschale in eine entsprechende Öffnung in einer Schalttafel geschoben, so liegt es über die Auflagekante AK bündig und gegebenenfalls abdichtend auf der umgebenden Fläche der Schalttafel auf. Abhängig vom jeweiligen Einsatz des Fronteinbaugehäuses kann die ringförmige Schalenöffnung OE der Gehäuseschale ES offen bleiben, bzw. unter zur Hilfenahme von angeformten Einschrauböffnungen Ml für Montageschrauben in den Ecken der Seitenwänden WE bei Bedarf mit einem Abdeckblech verschlossen werden.

Entsprechend der Darstellung von FIG 1 können bei dem einzigen Fertigungsschritt zur Herstellung der Gehäuseschale ES weitere, von der jeweiligen Verwendung des Fronteinbaugehäuses abhängige Gestaltungselemente eingeformt werden. So weisen die Seitenwänden WE der Gehäuseschale ES eine Vielzahl von eingeformten Lüftungsschlitzen LS auf. Zudem können bevorzugt auf der Innenseite des als Gehäusefrontplatte ausgebildeten Bodens BE Podeste AP angeformt sein, auf die bevorzugt querliegende Leiterplatten aufgelegt und befestigt werden. Desweiteren können auf den Innenseiten der Seitenwände WE Führungsstreben FS angeformt sein. Diese dienen beim Einlegen z.B. querliegender Leiterplatten als Führungen. Hierdurch wird sowohl die Montage von Leiterplatten erleichtert, als auch deren Lage durch seitliche Abstützung stabilisiert.

Die Führungsstreben gleichen die sogenannten Ent formungsschrägen EF aus, welche im Beispiel der FIG 1 auf den im Inneren

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der Gehäuseschale ES liegenden Flächen der Seitenwände WE angeformt sind. Diese bewirken eine Verdickung der Seitenwänden WE von der Schalenöffnung OE bis zum Boden BE der Gehäuseschale ES. Die Entformungsschrägen werden benötigt, um am Ende des einzigen Fertigungsschrittes zur Formgebung benötigte Stempel oder Matrizen beschädigungsfrei vom ausgehärteten Formteil der Gehäuseschale lösen zu können. Im Beispiel der FIG 1 sind die Außenseiten der Wände WE in Bezug auf den als Gehäusefrontplatte ausgebildenden Boden BE senkrecht stehend. Demgegenüber verdicken sich die Wänden WE auf der Innenseite der Gehäuseschale ES als Entformungsschrägen EF zunehmend bis zum Boden BE. Es können sowohl die innenliegenden Seiten der Wände WE als auch die außenliegenden Wände Entformungsschrägen aufweisend ausgeführt sein.

FIG 2 zeigt eine zweite, ebenfalls erfindungsgemäß gestaltete Gehäuseschale AS, welche mit der Gehäuseschale ES der FIG 1 zu einem zweischaligen Fronteinbaugehäuse verbunden werden kann. In diesem Fall ist der Boden BA der als eine Art "Abdeckschale" dienenden zweiten Gehäuseschale AS als Gehäuserückwandplatte ausgebildet. Erfindungsgemäß ist die zweite Gehäuseschale AS ebenfalls möglichst in einem einzigen Fertigungsschritt durch Urformen von formlosen Werkstoff ausgeformt. Die insbesondere ringförmigen Schalenöffnungen OE bzw. OA der ersten bzw. zweiten Gehäuseschale ES bzw. AS sind in der Form zumindest teilweise derart aneinander angepaßt, daß beide Schalen zur Bildung eines teilweise oder vollständig geschlossenen, zweischaligen Fronteinbaugehäuses miteinander verbunden werden können. Abhängig von der jeweiligen Ausgestaltung der Schalenöffnungen OE, OA werden dabei die beiden Gehäuseschalen bevorzugt auf- bzw. ineinander gelegt oder aufeinandergesteckt, und über Montageschrauben in den Einschrauböffnungen M2, Ml aneinandergefügt

Bevorzugt sind in den als Gehäuserückwandplatte ausgebildeten Boden BA der zweiten Gehäuseschale AS wiederum Ausnehmungen zum

Einbau von elektrischen Bauelementen eingeformt. Dabei kann die Größe und Form der einzelnen Ausnehmungen maßgenau auf die Gestalt des jeweiligen Bauelementes abgestimmt werden. In der Ausführungsform von FIG 2 sind beispielhaft die Montageöffnungen MSl bis MS4 als derartige Ausnehmungen dargestellt.

Dabei ist die erste Montageöffnung MSl so gestaltet, daß hierdurch z.B. eine Basisleiterplatte in bzw. aus dem geschlossenen, zweischaligen Gehäuse durch die Rückwandplatte BA hindurch eingeschoben bzw. entnommen werden kann. Zur Führung und Lagerung der Leiterplatte sind im Inneren der Seitenwände WA der zweiten Gehäuseschale AS Führungsleisten PS mit internen Führungsnuten S angeformt. Bevorzugt ragen diese Führungsleisten über die Schalenöffnung OA hinaus, so daß hierdurch beim Aufsetzen der zweiten auf die erste Gehäuseschale eine zusätzliehe gegenseitige Führung und Fixierung bewirkt wird. Die zweite Montageöffnung MS2 in der als Gehäuserückwandplatte ausgebildeten Boden BA kann bevorzugt zur Aufnahme eines entnehmbaren Speichermodules dienen. Auch hier sind wiederum Führungsleisten PS3, PS4 mit internen Führungsnuten S zur Halterung des Speichermodules im Inneren der zweiten Gehäuseschale AS angeformt. Desweiteren ist eine dritte Montageöffnung MS3 z.B. zum Anbringen einer Steckbuchse bzw. eines Steckerelementes vorgesehen. Schließlich dient eine vierte, kreisförmige Montageöffnung MS4 bevorzugt zum Einbringen einer extern zugänglichen und somit austauschbaren Batterie.

Auch bei FIG 2 weisen die inneren Flächen der Seitenwände WA wiederum Entformungsschrägen EF auf, welche bei dem zur Herstellung notwendigen einzigen Fertigungsschritt ein beschädigungsfreies Lösen der formgebenden Elemente von der ausgeformten Gehäuseschale ermöglichen. Es nimmt somit die Dicke der Seitenwände WA von der Schalenöffnung OA bis zu dem als Gehäuserückwandplatte ausgebildeten Boden BA zu. Im Beispiel der FIG 2 sind die Endformungsschrägen EF wiederum im Inneren der Gehäuseschale AS ausgebildet, während die außenliegenden Flächen der Seitenwände WA senkrecht zum Boden BA stehen.

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Das Zusammensetzen der beiden Gehäuseschalen ES, AS der Figuren 1, 2 zu einem zweischaligen Gehäuse hat den besonderen Vorteil, daß ein Fronteinbaugehäuse mit großer Gehäusetiefe entsteht. Zum Ausgleich der sowohl an den Seitenwänden WE der ersten Gehäuseschale ES als auch an den Seitenwänden WA der zweiten Gehäuseschale AS ausgebildeten Entformungschrägen EF ist es vorteilhaft, wenn die Seitenwände WE und WA annähernd die gleiche Höhe aufweisen, und somit die Kontaktfläche für die Schalenöffnungen OE und OA annähernd in der Mitte der Gesamttiefe des zweischaligen Fronteinbaugehäuses liegt. Die Seitenwänden WE und WA weisen somit annähernd die gleiche Form auf und es werden starke Abweichungen in der Wanddicke besonders in den Bereichen bei den Schalenöffnungen OE, OA und bei den Schalenböden BE, BA vermieden.

In den Figuren 3, 4 ist schließlich ein weiteres Beispiel für ein erfindungsgemäß aufgebautes Fronteinbaugehäuse in einer Front- und einer Seitenansicht dargestellt. Dabei sind in den als Gehäusefrontplatte ausgebildeten Boden BE der ersten Gehäuseschale ES zwei Montageöffnungen M02, M03 eingeformt. Die oben liegende Montageöffnung M02 ist besonders geeignet zur Aufnahme von Anzeigeeinheiten, z.B. eines sogenannten "Text Displays" oder eines Monitors. In die untere Montageöffnung M03 ist beispielhaft eine spritzwasserabweisende und in Folientechnik ausgeführte Tastatur eingesetzt. Gemäß FIG 3 ist die erste Gehäuseschale ES über eine an den Boden BE umlaufend angeformte Auflagekante AK auf die Sichtfläche einer umgebenden Schalttafel ST aufgelegt. Bevorzugt sind Dichtmittel zwischen Auflagekante und Schalttafeloberfläche eingelegt.

FIG 4 zeigt schließlich eine Seitenansicht des Fronteinbaugehäuses von FIG 3. Dabei weisen die Seitenwände der ersten Gehäuseschale ES in den hinter den Montageöffnungen M02 und M03 liegenden Bereichen beispielhaft unterschiedliche Höhen auf. Diese Höhen sind an die Einbautiefen der in die jeweiligen Montageöffnungen einzusetzenden elektrischen Bauelemente ange-

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paßt. So benötigt das Tastenfeld in der Montageöffnung M03 nur eine geringe Einbautiefe. Die Seitenwandhöhe in diesem unteren Bereich UB der ersten Gehäuseschale ES kann somit einen kleinen Wert aufweisen. Demgegenüber beanspruchen Anzeigeelemente, insbesondere Monitore, in der oberen Montageöffnung M02 eine größere Einbautiefe. Dementsprechend ist die Seitenwand der ersten Gehäuseschale ES in diesem oberen Bereich OB erhöht. Ferner ist im Beispiel der FIG A zur weiteren Volumenvergrößerung des Fronteinbaugehäuses im Bereich hinter der oberen Montageöffnung M02 eine erfindungsgemäß ausgebildete, zweite Gehäuseschale AS aufgesetzt, deren Boden BA als Gehäuserückwandplatte dient und einen Teil der Schalenöffnung von ES abdeckt. Dagegen ist der Rest der Schalenöffnung von ES im unteren Bereich UB hinter der Montageöffnung M03, welche vom oberen Bereich OB über einen Quersteg SQ abgesetzt ist, lediglich mit einem flachen Abschlußdeckel AD verschlossen.

Claims

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Schutzansprüche

1. Fronteinbaugehäuse, insbesondere für Schalttafeln (ST) und Bedienpulte, mit

a) einer ersten Gehäuseschale (ES), deren Boden (BE) als Gehäusefrontplatte ausgebildet ist, und wobei

b) die erste Gehäuseschale (ES) möglichst in einem einzigen Fertigungsschritt durch Urformen von formlosen Werkstoff ausgeformt ist, insbesondere durch MetalldruckguO bzw. KunststoffspritzguB (Figuren 1, 3).

2. Fronteinbaugehäuse nach Anspruch 1, dadurch

gekennzeichnet , daß in den als Gehäuse frontplatte ausgebildeten Boden (BE) der ersten Gehäuseschale (ES) maßgenaue Ausnehmungen (MOl,M02,M03) zum Einbau elektrischer Bauelemente eingeformt sind, insbesondere von Anzeige-Displays, Tastenfeldern, Notschaltern und dergleichen (Figuren 1, 3).

3. Fronteinbaugehäuse nach Anspruch 1 oder 2, mit

a) einer zweiten Gehäuseschale (AS), deren Boden (BA) als Gehäuserückwandplatte ausgebildet ist, und wobei

b) die zweite Gehäuseschale (AS) möglichst in einem einzigen Fertigungsschritt durch Urformen von formlosen Werkstoff ausgeformt ist, insbesondere durch Metalldruckguß bzw. Kunststoffspritzguß, und

c) zumindest Teile der Schalenöffnungen (OE,OA) der ersten und zweiten Gehäuseschale (ES,AS) formmäßig aneinander angepaßt sind, insbesondere auf- bzw. ineinanderlegbar bzw. steckbar (Fig. 2, 4).

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1 4. Fronteinbaugehäuse nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet , daß in den als Gehäuserückwandplatte ausgebildeten Boden (BA) der zweiten Gehäuseschale (AS) maßgenaue Ausnehmungen (MSl,MS2,MS3) zum Einbau elektrischer

5 Bauelemente eingeformt sind, insbesondere von Kabelanschlüssen, Steckverbinderleisten, Sicherungen und dergleichen (Fig. 2, A).

5. Fronteinbaugehause nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß in die 10 Seitenwände (WE,WA) der Gehäuseschalen (ES,AS) Lüftungsschlitze (LS) eingeformt sind (Figuren 1, 4).