DE9312845U1 - Automatisierungssystem - Google Patents

Description

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Beschreibung

Hauptbestandteile der in Figur 1 dargestellten erfindungsgemäßen Komponente sind einerseits ein Tragelement 10 und andererseits ein Funktionsmodul 11. Das Tragelement 10 ist mittels geeigneter Befestigungen, im Beispiel der Figur 1 mit zwei Schrauben 18, an einer raumfesten Trägervorrichtung, z. B. in einem Schaltschrank, befestigt. Komponenten von Automatisierungssystemen besitzen überwiegend die Form eines langgezogenen Quaders mit rechteckigem Grundriß. Bevorzugt sind sie, wie in Figur 1 angedeutet, vertikal entlang der langen Achse eines Grundriß-Rechtecks angeordnet. Typischerweise besteht ein Automatisierungssystem aus mehreren Komponenten mit entsprechend mehreren, nicht dargestellten, Tragelementen 10, welche unmittelbar nebeneinander angeordnet werden. Mit dem Tragelement 10 über geeignete Halterungen 19 verbunden ist ein Anschlußblock 12 zur Herstellung von elektrischen Verbindungen mit dem Funktionsmodul 11. Um das Zusammenfügen von Tragelement 10 und Funktionsmodul 11 zu erleichtern, und um das Funktionselement 11 im eingebauten Zustand zusätzlich zu stützen, befindet sich der Anschlußblock 12 vorzugsweise im unteren Bereich des Tragelements 10. Er ist, wie in Figur 1 gezeigt, gegenüber der Grundfläche des Tragelements 10 vorspringend angeordnet, so daß zwischen Tragelement 10 und Rückseite des Anschlußblocks 12 ein Leerraum 13 entsteht. Um den Anschlußblock 12 wie in Figur 1 gezeigt vorspringend anordnen zu können, weist das Tragelement 10 geeignete Halterungen 19 auf. In einfacher Weise handelt es sich dabei um zwei an den Seiten des Tragelements 10 angebrachte, gegenüberliegende Befestigungsbleche, zwischen deren offenen Vorderkanten der Anschlußblock 12 angeordnet wird. Mittels Schrauben, von der Seite einsteckbaren Bolzen oder anderen geeigneten Verbindungsmitteln wird er befestigt.

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In den aus den Halterungen 19, der Oberseite des Tragelementes 10, sowie der Rückseite des Anschlußblockes 12 gebildeten Leerraum 13 ist ein herausnehmbares Lüfterelement 14 mit einem Lüftergebläse angeordnet. Geeignete Vorrichtungen zur Befestigung des Lüfterelementes 14 sind nicht dargestellt, sie sind in der Fachwelt bekannt.

Zur Herstellung der elektrischen Verbindungen zwischen Tragelement 10 und Funktionsmodul 11 dient der Anschlußblock 12. Er ist in geeigneter Weise mit den Halterungen 19 verbunden, z. B. mit Schrauben oder Bolzen 20. Seine Seitenkontur kann wie in Figur 2 angedeutet, treppenartig sein, wodurch eine Selbstfindung der Kontakte 22 bis mit den Buchsen 22' bis 24' verbessert wird, welche an der dem aufzusetzenden Funktionsmodul 11 zugewandten Vorderseite des Anschlußblockes 12 angeordnet sind.

Eine mögliche Buchsenanordnung auf der Oberseite des Anschlußblockes 12 ist für das Beispiel eines Antriebsumrichtersystems in Figur 3 gezeigt. Ein erstes Paar Buchsen 23' dient zur Stromversorgung für das Lüftergebläse 14. Das darunter angeordnete Buchsenpaar 22' dient zum Anschluß des Funktionsmoduls 11, hier ein Umrichtermodul, an einen Gleichspannungszwischenkreis. Zum Weiterschleifen der Zwischenkreisspannung zu benachbarten Komponenten dienen die Buchsen 28. Über die darunter angeordneten Buchsen 24' ist ein anzutreibender Motor oder bei Ein-/Rückspeiseeinheiten das Netz mit dem Funktionsmodul 11 verbunden. Externe Steuerleitungen können über die darunter angeordneten Kontakte 25' zugeführt werden. Die Anordnung der Buchsen gemäß Figur 3 und die Zuordnung der über sie übertragenen elektrischen Signale sind nur beispielhaft. Als grundsätzlich sinnvoll erwiesen hat es sich aber, wie in Figur 3 dargestellt, die Kontakte so anzuordnen, daß ein falsches Einstecken eines Funktionsmoduls 11 nicht möglich ist. Im Beispiel Figur 3 wird dies durch die diagonale Plazierung der Kontakte 22' bewirkt. Ferner hat es sich als sinnvoll erwiesen, für Hochstromverbindungen Messerkontakte zu verwenden wie in Figur 3 dargestellt.

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Über ein Kabel 26 sind dem Anschlußblock 12 externe elektrische Verbindungen, z.B. die von einem Motor, zugeführt. Das Kabel 26 tritt zweckmäßig an der Rückseite, wie in Figur 3 dargestellt, oder an seiner Unterseite in den Anschlußblock 12 ein. Die Verbindung von Kabel 26 und Anschlußblock 12 kann als Steckerverbindung - nicht dargestellt - oder als nicht trennbare, feste Verbindung ausgebildet sein.

An seiner Oberseite weist das Tragelement 10 eine Vorrichtung 17 zur Befestigung des Funktionsmoduls 11 auf. Dies können z. B. an Nasen befestigte Bolzen oder, wie in Figur 1, eine Achse sein, welche mit am Funktionsmodul 11 angeordneten kanalartigen Ausnehmungen so zusammenwirkt, daß das Funktionsmodul über die Befestigungsvorrichtung 17, 17* gegen das Tragelement 10 schwenkbar ist.

Abgestimmt auf den zwischen Tragelement 10 und Anschlußblock 12 bestehenden Leerraum 13 weist das Funktionsmodul 11 an seiner dem Tragelement 10 zugewandten Seite einen Lüftungsschacht 15 in Form eines kaminartigen Leerraums auf, welcher sich in eingebautem Zustand genau über dem Leerraum 13 befindet. Seine horizontale Querschnittsfläche stimmt im wesentlichen mit der des Leerraumes 13, bzw. mit der Fläche des darin angeordneten Lüferelements 14 überein. Die vom Lüftergebläse ausgeworfene Luft tritt somit durch den modulseitigen Lüftungsschacht 15 ins Freie, wie durch die Pfeile in Figur 1 angedeutet. In den Lüftungsschacht 15 ragen zu kühlende Bauelemente 16 aus dem funktionalen Teil des Moduls 11 herein. Dies können, wie in Figur 1 angedeutet, z. B. Kühlrippen sein. Ebensogut kann es sich dabei aber auch um ausgelagert angeordnete Leistungsbauelemente oder dergleichen handeln.

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Im unteren Bereich des Funktionsmoduls 11 befindet sich, entsprechend der vorspringenden Lage des Anschlußblocks 12 zurückversetzt, ein Steckerblock 21 mit Steckkontakten 22 bis 24. Sie wirken in eingebautem Zustand mit den auf dem Anschlußblock 12 angeordneten Buchsen 22' bis 24' zusammen.

Das Funktionsmodul 11 ist insgesamt so geformt, daß es in eingebautem Zustand im wesentlichen paßgenau auf die aus Tragelement und vorgelagertem Anschlußblock 12 gebildete L-förmige Kontur der Montagevorrichtung paßt. Für den Einbau wird das Funktionsmodul zunächst mit der Befestigungsvorrichtung 17, 17* am Tragelement eingehängt und anschließend um den durch die Befestigungsvorrichtung 17, 17' definierten Drehpunkt gegen das Tragelement 10 mit dem Anschlußblock 12 geschwenkt, so daß die elektrischen Kontakte 22 bis 24 in die Buchsen 22' bis 24' auf dem Anschlußblock 12 greifen. Zweckmäßig ist es, die Verbindung zwischen Tragelement 10 und Funktionsmodul 11 durch wenigstens eine zusätzliche Befestigungsvorrichtung, z. B. eine Schraube 29, abzusichern.

Als sinnvoll erwiesen hat es sich, nur einen Anschlußblock 12 zur Herstellung von elektrischen Verbindungen zwischen Tragelement 10 und Funktionsmodul 11 vorzusehen, und über diesen im wesentlichen nur Hochstromverbindungen zu führen. Wegen der starken Störungseinflüsse der Hochstromverbindungen auf logische Signalleitungen empfiehlt es sich, letztere getrennt zu führen. In einfacher Weise kann dies z. B. mittels Flachbandkabeln 30 geschehen, die wie in Figur 1 dargestellt an der Vorderseite eines Funktionsmoduls eingesteckt werden.

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Umfaßt das Automatisierungssystem auch als Cold-Module ausgeführte Komponenten, dies sind Funktionsmodule, welche über dem Umgebungsraum ausgesetzte Kühlkörper gekühlt werden, weist das Tragelement einen Durchbruch 15' auf, duch den im eingesteckten Zustand der Kühlkörper 16 des Funktionsmoduls 11 hindurchtritt. Zweckmäßig sind in diesem Fall Funktionsmodul 11 und Tragelement 10 durch eine, nicht dargestellte. Dichtung thermisch, elektrisch und mechanisch gegeneinander isoliert. Da ein Cold Module über einen Lüftungsschacht 15 im allgemeinen nicht verfügt, kann das Lüfterelement entfallen.

Die vorgeschlagenen Komponenten gestatten es in einfacher Weise, zunächst, wie gehabt, die Tragelemente 10 an einer vorgesehenen Stelle, z. B. in einem Schaltschrank, anzubringen, und sie soweit möglich fest zu verdrahten. Auf die fertig montierten Tragelemente 10 werden anschließend die Funktionsmodule aufgesteckt. Zweckmäßig erfolgt die Stromversorgung des Lüfterelementes 14 über die Funktionsmodule 11. Je nachdem, ob ein Funktionsmodul eine Kühlung mittels eines Lüftergebläses benötigt, verfügt es über Stromanschlüsse für das Lüfterelement 14. So ist etwa bei einer reinen Eingangs/Ausgangsbaugruppe eine zusätzliche Kühlung im allgemeinen gar nicht erforderlich, stets dagegen z. B. bei einem Rückspeisemodul einer Umrichteranordnung.

Aufbauend auf dem Grundgedanken, ein Belüftungssystem 13, 14, 15 zwischen Tragelement 10 und Funktionsmodul 11 anzuordnen, bietet sich unter Beibehaltung des grundlegenden Prinzips eine Vielzahl weiterer Ausgestaltungen. Denkbar sind etwa eine spezielle Formgebung für den Lüftungsschacht 15, welche besonders günstige Strömungsverhältnisse liefert, oder eine speziell angepaßte Ausbildung des Lüftergebläses.

R. 26235

19.8.1993 Ba/En/Kei/Sm

ROBERT BOSCH GMBH, 70442 STUTTGART

Automatisierunqssystem
Stand der Technik

Die Erfindung betrifft eine Komponente für ein komponentenweise aufgebautes Automatisierungssystem nach der Gattung des Hauptanspruchs. Ein bekanntes Automatisierungssystem (EP 236 711) dieser Art besteht aus einer Tragschiene, auf die einzelne Baugruppenträger aufschnappbar sind, mit denen wiederum einzelne Baugruppen verbunden sind. Zum Anschluß externer elektrischer Verbindungen an eine Baugruppe dient ein mit dem Baugruppenträger verbundener Anschlußblock. Baugruppe und Baugruppenträger sind über einen mehrpoligen Steckverbinder miteinander verbunden. Elektrische Verbindungen der Baugruppenträger untereinander erfolgen über Cu-Schiebestücke bzw. Laschen. Modular aufgebaute Automatisierungssysteme dieser Art bieten eine große Flexibilität hinsichtlich ihrer Zusammenstellbarkeit. Vor allem speicherprogrammierbare Steuerungen werden deshalb häufig in dieser Form angeboten.

Flexibilität und einfache Montierbarkeit sind auch bei Hochstromsystemen, insbesondere modular aufgebauten Umrichtern, wichtige Anforderungen.

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Solche letztgenannten Anordnungen müssen zudem eine gute Abführung der von den eingesetzten Leistungsbauelementen erzeugten Wärme gewährleisten. Üblicherweise geschieht dies mit Hilfe von Lüftergebläsen, welche mit den Leistungsbauelementen verbundene Kühlflächen belüften. Das in EP 236 711 beschriebene Automatisierungssystem weist besondere erkennbare Anordnungen zur Kühlung nicht auf. Ein evtl. zu diesem Zweck erforderliches Lüftergebläse müßte deshalb innerhalb einer Baugruppe angeordnet werden. Eine interne Anordnung vor allem eines stärkeren Lüftergebläses ist jedoch unzweckmäßig, da zum einen der Motor eines Lüftergebläses eine zusätzliche Störungsquelle, auch bezüglich Verschmutzung für andere in der Baugruppe enthaltene Bauelemente darstellt, und da zum anderen ein Lüftergebläse ein mechanisches und deshalb vergleichsweise reparaturanfälliges Bauelement ist. Im Falle eines mechanischen Schadens ist dann, wenn das Lüftergebläse innerhalb der Baugruppe angeordnet ist, stets die Baugruppe zu öffnen. Ein Tausch von evtl. notwendigen Lüfterfiltern ist nur nach Demontage möglich. Ein solches Offnen einer Baugruppe kann aber je nach Beschaffenheit der Baugruppe sehr viel Zeit kosten, und birgt zudem die Gefahr einer Beschädigung anderer Bauelemente beim Öffnen der Baugruppe in sich.

Ein anderes, auf Leistungsanwendungen ausgelegtes modulares Automatisierungssystem ist aus dem Prospekt SD 24, 1991 der Firma SIEMENS bekannt. Die darin beschriebenen Komponenten setzen sich jeweils aus einem Rückwandmodul und einem zugeordneten Funktionsmodul zusammen. Rückwand- und Funktionsmodul wirken über mehrere, über die gesamte Kontaktfläche verteilte Steckverbindungen elektrisch zusammen. Je nach Funktion des Funktionsmoduls ergibt sich ein anderes Steckverbindungsbild. Die Rückwandmodule sind untereinander elektrisch fest verdrahtet. Auch bei diesem System erfolgt eine Wärmeabfuhr nur durch Kühlung innerhalb eines Funktionsmoduls.

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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist deshalb, den Aufbau der Komponenten eines komponentenweise aufgebauten Automatisierungssystems dahin zu verbessern, daß bei Beibehaltung einer großen Flexibilität hinsichtlich der Konfiguration des Systems die Zugänglichkeit einer Belüftungseinrichtung verbessert wird.

Diese Aufgabe wird durch eine Komponente mit den Merkmalen des Hauptanspruchs gelöst. Bei erfindungsgemäßen Komponenten sind Lüftergebläse als Bestandteile eines Tragelementes ausgeführt, mit welchem eine Funktionsgruppe trennbar verbunden ist. Das Lüftergebläse ist dadurch ohne Öffnen des Funktionsmoduls zugänglich, sodaß &zgr;. B. ein Austausch des Lüftergebläses oder eines zugeordneten Filters einfach und schnell erfolgen kann. Erfindungsgemäß aufgebaute Komponenten weisen auch hinsichtlich ihrer Handhabung eine hohe Flexibilität auf. Tragelemente können ohne Ausbau von Nachbarkomponenten ausgetauscht werden, jedem Tragelement kann ein beliebiges, wahlweise zu kühlendes oder nicht zu belüftendes Funktionsmodul zugeordnet werden.

Vorteilhafte Weiterbildungen und zweckmäßige Ausgestaltungen ergeben sich aus den Merkmalen der Unteransprüche.

Zweckmäßig ist der dem Tragelement zugewandte hintere Teil eines Funktionsmodules nach Art eines Lüftungsschachtes ausgeführt, durch welchen die von dem dem Tragelement zugeordneten Lüftergebläse ausgeworfene Luft hindurchtreten kann. Innerhalb des Schachtes sind zu kühlende Leistungsbauelemente des betreffenden Funktionsmodules angeordnet, in einem einfachen Fall z. B. Kühlrippen.

Eine besonders gute Zugänglichkeit des Lüftergebläses wird erreicht, in dem dieses in einem schachtartigen Leerraum zwischen Tragelement und einem vorspringend angeordneten Anschlußblock angeordnet ist.

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Vorteilhaft erfolgt die Stromversorgung des Lüftergebläses über den Anschlußblock von dem aufgesteckten Funktionsmodul aus. Auf diese Weise kann durch Weglassen oder Anbringen der die Lüftergebläse-Stromversorgung herstellenden elektrischen Verbindung je nach Aufgabe und Beschaffenheit des Funktionsmodules, daß Lüftergebläse genutzt werden oder nicht.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung weist ds Tragelement einen Durchbruch zur Aufnahme eines Kühlkörpers auf. Dadurch ist wahlweise die Verwendung eines als Cold-Module ausgeführten Funktionsmodules möglich, welches über durch den Durchbruch herausragende Kühlrippen gekühlt wird.

Zweckmäßig werden alle elektrischen Verbindungen zwischen Tragelement und Funktionsmodul über einen einzigen Anschlußblock hergestellt. Sinnvoll ist es, über diesen nur hochstromführende elektrischen Verbindungen herzustellen.

Ein Ausführungsbeispiel der vorgeschlagenen Komponente wird nachfolgend in der Beschreibung und anhand einer Zeichnung näher erläutert.

Zeichnung

Es zeigen Figur 1 eine perspektivische Darstellung der vorgeschlagenen Komponente, Figur 2 eine schematisierte Seitenansicht einer vorgeschlagenen Komponente, Figur 3 eine perspektivische Ansicht eines Anschlußblockes.

Claims (7)

R. 26235 19.8.1993 Ba/En/Kei/Sm ROBERT BOSCH GMBH, 70442 STUTTGART Ansprüche

1. Komponente für ein komponentenweise aufgebautes Automatisierungssystem, bestehend aus einem Tragelement zur externen Verdrahtung, sowie einem mit diesem trennbar verbundenen Funktionsmodul, wobei zumindest ein Teil der elektrischen Verbindungen zwischen Funktionsmodul und Tragelement über einen an dem Tragelement befestigten Anschlußblock hergestellt ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschlußblock (12) vorspringend gegen das Tragelement (10) angeordnet ist, so daß zwischen Anschlußblock (12) und Tragelement (10) ein Leerraum (13) entsteht, in welchen ein Lüftergebläse (14) einsetzbar ist.

2. Komponente nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der dem Tragelement (10) zugewandte Teil des Funktionsmoduls (11) einen als Lüftungsschacht ausgeführten Leerraum (15) aufweist, welcher so angeordnet ist, daß von dem Lüftergebla'se (14) ausgeworfene Luft durch diesen hindurchgeführt wird.

3. Komponente nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Lüftungsschacht (15) zu kühlende Bauelemente angeordnet sind.

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4. Komponente nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Funktionsmodul (11) eine Ausnehmung aufweist, so daß es im wesentlichen paßgenau auf die aus Tragelement (10) und Anschlußblock (12) gebildete Tragvorrichtung aufsetzbar ist.

5. Komponente nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Tragelement (10) einen Durchbruch (16') aufweist, durch welchen im eingesetzten Zustand der Kühkkörper (16) eines Funktionselementes (11) hindurchtritt.

6. Komponente nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß über den Anschlußblock (12) alle zwischen Tragelement (10) und Funktionsmodul (11) herzustellende elektrischen Verbindungen hergestellt sind.

7. Komponente nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromversorgung des Lüftergebläses (14) über das Funktionsmodul (11) erfolgt.