Adapter zur Montage von Feldbusgeräten für die industrielle Automation

Die Erfindung betrifft einen Adapter für elektrische, elektronische und elektromechanische Geräte und/oder Komponenten, insbesondere ein Feldbusgerät, gemäß den Merkmaien des Oberbegriffes des Patentanspruches 1.

Die Erfindung geht aus von einem elektrischen Gerät, wie ein Feldbusgerät, z. B. Eingabe-Ausgabe-Verteilermodule, Stromverteilerboxen und dergleichen, wie es aus der DE 297 03 367 U1 bekannt ist.

Dieses elektrische Gerät weist ein Gehäuse, insbesondere aus einem elektrisch leitenden Werkstoff, auf und ist beispielsweise mit Steckplätzen versehen, in welche Steckverbinder aufgeschraubt und je nach Anwendungsfall festgeschraubt werden können.

Es ist bekannt, dass diese elektrischen Geräte auf Trägern, insbesondere Trägerschienen, angeordnet und über eine Schraubverbindung festgelegt werden. Diese Trägerschienen bestehen aus elektrisch leitendem Material, so dass die Problematik besteht, dass das elektrische Gerät über sein Metallgehäuse mit der metallenen Trägerschiene elektrisch kontaktiert wird, was von Nachteil ist. Außerdem erfolgt eine elektrische Kontaktierung zwischen dem elektrischen Gerät, insbesondere seinem Gehäuse, und dem Träger über die Verschraubung, wenn die Schraube ebenfalls aus einem metallischen Werkstoff besteht. Außerdem ist es bei den auf dem Markt befindlichen elektrischen Geräten von Nachteil, dass diese immer ein bestimmtes Rastermaß aufweisen, mit dem sie auf dem zugehörigen Träger, der das korrespondierende Rastermaß aufweist, angeordnet und befestigt werden. Aufgrund unterschiedlicher Rastermaße unterschiedlicher Hersteller ist damit eine Kompatibilität untereinander nicht gegeben.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein elektrisches Gerät hinsichtlich der vorstehend geschilderten Nachteile zu verbessern.

Erfindungsgemäß ist ein Adapter zur Montage insbesondere eines Feldbusgerätes an einer Tragschiene (Träger) vorgesehen, wobei ein mit dem Adapter zusammenwirkendes Befestigungsmittel zur Festlegung des Feldbusgerätes an der Tragschiene vorgesehen ist und der Adapter für die Durchführung des Befestigungselementes eine längliche Öffnung aufweist. Mittels des Adapters ist es in vorteilhafter Weise möglich, eine konstante Länge des Feldbusgerätes bzw. seines Gehäuses an vorgegebene Abstände von Tragschienen anzupassen. Dies erfolgt dadurch, dass der Adapter für die Durchführung des Befestigungselementes wie zum Beispiel einer Schraube, ein Clipskörper, ein Stift, ein Nagel oder dergleichen, eine längliche Öffnung aufweist. Dadurch kann das Feldbusgerät mittels des Adapters sicher an einer Seite, vorzugsweise an zwei gegenüberliegenden Seiten, sicher an den Tragschienen befestigt werden, die nicht mehr wie bisher im Stand der Technik bekannt einen definierten Abstand haben müssen. Sondern mit dem erfindungsgemäßen Adapter wird es möglich, eine konstante Länge des Feldgerätes an das Maß, mit dem die Tragschienen zueinander beabstandet sind, anzupassen.

In Weiterbildung der Erfindung ist jeweils ein Adapter an jeweils einem oder beiden Enden eines Gerätes angeordnet. Außerdem ist zumindest ein Isolierelement dafür vorgesehen, dass auf dieses Element die Unterseite des Feldbusgerätes aufgesetzt werden kann. Dadurch ist zum einen eine Beabstandung der Unterseite des Gehäuses des Feldbusgerätes zu der Unterlage, auf der die Tragschienen angeordnet sind, gegeben und zum anderen kann eine galvanische Trennung zum Untergrund erfolgen, wenn das Isolierelement (und gegebenenfalls auch die an seinem Ende angeordneten Adapter) aus einem elektrisch nicht leitfähigen Material (wie beispielsweise Kunststoff) besteht.

Der Begriff „Isolierelement" bedeutet nicht zwangsweise, dass es aus einem elektrisch nicht leitenden Material besteht. Das Isolierelement kann auch ein Verbindungselement aus einem elektrisch leitenden Material sein. Ebenso ist es wichtig und denkbar, dass der Adapter sowohl aus leitendem als auch aus nichtleitendem Werkstoff bestehen kann und das Isolierelement aus nur nicht leitendem Werkstoff.

In einer Ausgestaltung ist das Isolierelement zwischen den Adaptern flach ausgebildet. Damit lässt sich auf einfache Art und Weise eine galvanische Trennung zwischen dem Feldbusgerät (insbesondere wenn dessen Gehäuse aus einem metallischen Werkstoff besteht) und der Anbaufläche realisieren.

In Weiterbildung der Erfindung weist das Verbindungselement zwischen den Adaptern einen umlaufenden Rahmen auf. Dieser Rahmen kann für verschiedene Verbindungselemente verschieden hoch ausgestaltet sein und ist in vorteilhafter Weise bei jedem Verbindungselement radial umlaufend gleich hoch. Durch diesen Rahmen kann das Feldbusgerät an dem Isolierelement festgelegt werden. Außerdem bietet der Rahmen um das Feldbusgerät herum einen gewissen Schutz or Verschmutzungen und mechanischen Beeinträchtigungen. Außerdem ist dadurch im Randbereich des Gehäuses des Feldbusgerätes ebenfalls eine galvanische Trennung, zum Beispiel gegenüber weiteren an den Tragschienen festgelegten Feldbusgeräten, gegeben.

In Weiterbildung der Erfindung sind der Adapter und das Isolierelement einstückig ausgebildet oder diese Teile sind voneinander separate Bauteile. Damit stehen mehrere Möglichkeiten zur Verfügung, um die variable Festlegung des Feldbusgerätes auf den Tragschienen mittels des Adapters zu realisieren und gleichzeitig auch eine galvanische Trennung zwischen z.B. dem Feldbusgerät und seinem Untergrund zu gewährleisten. In besonders vorteilhafter Weise sind Adapter und Isolierelement einstückig ausgebildet, da dies besonders leicht bei der Montage zu handhaben ist. Der Adapter und/oder das isolierelement werden mittels eines Kunststoffspritzgussverfahrens hergesteilt, weil dies eine kostengünstige Herstellung insbesondere mit großen Stückzahlen zulässt und durch die jeweilige Formgebung beim Kunststoffspritzgießen unterschiedliche Formen und Geometrien realisiert werden können. Darüber hinaus kann der Adapter auch aus metallischen Werkstoffen, durch Druckgussverhalten und/oder zerspanende Bearbeitung hergestellt werden. In dieser Auslegung erfüllt es in vorteilhafter Weise die Funktion des Längenausgleichs zu Trägerschienen verschiedener Geräten von verschiedenen Herstellern. im Folgenden wird die Erfindung anhand von verschiedenen Ausführungsbeispielen, aus denen sich entsprechende Vorteile ergeben, beschrieben und anhand der Figuren erläutert.

In Figur 1 ist, soweit im Einzelnen dargestellt, insbesondere ein Feldbusgerät mit 1 bezeichnet, das zum Beispiel einen Eingang E und mehrere Ausgänge A umfasst. Die Gestaltung der Eingänge und Ausgänge ist variabel und hat keinen Einfluss auf die Erfindung. Wichtig ist jedoch, dass das Feldbusgerät 1 ein Gehäuse aufnimmt, das dazu geeignet und ausgebildet ist, an zumindest einer Seite, vorzugsweise an den beiden schmalen Seiten (wie im Figur 1 dargestellt) mit einem Adapter 2 in Wirkverbindung gebracht zu werden. Der Adapter 2 arbeitet mit einem Befestigungsmittel, hier eine Schraube 3, zusammen, wobei der Adapter 2 eine längliche Öffnung für das Befestigungsmittel (für die Schraube 3) aufweist. Im Bereich, der sich in etwa unterhalb der beiden Adapter 2 befindet, sind Träger (Tragschienen) vorhanden, aber nicht dargestellt. Diese Tragschienen verlaufen in etwa parallel zueinander und haben ein vorgegebenes Abstandsmaß. Da es vorkommen kann, dass dieses Maß bei verschiedenen Anwendungen unterschiedlich ist und somit variieren kann, wird mittels des Adapters 2 mit seiner länglichen Öffnung sichergestellt, dass das Feldbusgerät 1 ohne weiteres den verschiedenen Maßen (unterschiedliche Abstandsmaße zwischen den beiden parallel verlaufenden Tragschienen) angepasst werden kann. In Figur 1 ist dargestellt, dass die beiden Adapter 2 einzelne Teile sind, die, ebenso wie das Gehäuse des Feldbusgerätes 1 , dazu geeignet und ausgebildet sind, mit dem Gehäuse des Feldbusgerätes 1 zusammenzuwirken, um dieses auf den Tragschienen festzulegen.

Figur 2 zeigt ein ähnlich gestaltetes Feldbusgerät 1 , an dessen Enden wiederum Adapter 2 mit länglichen Öffnungen für jeweils eine Schraube 3 angeordnet sind. Um das Feldbusgerät 1 herum ist ein Isolierelement 4 vorgesehen, welches mit den Adaptern 2 verbunden wird (zum Beispiel durch einen Klebe- oder Schweißvorgang) oder die Adapter 2 werden in das Isolierelement 4 eingelegt oder das Isolierelement 4 ist einstückig mit den Adaptern 2 gebildet. Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 3 ist nur die Möglichkeit der galvanischen Trennung ohne Längenausgleich abgebildet. Die galvanische Trennung mit dem Isolierelement (insbesondere der gezeigten Isolierschale) benötigt nicht zwingend die Adapter.

Figur 4 zeigt erneut eine andere Ausgestaltung eines Feldbusgerätes 1 , an dessen schmalen Enden wiederum Adapter 2 vorgesehen sind, um das Feldbusgerät 1 mittels der Adapter 2 mit seinen länglichen Öffnungen und den Schrauben 3 an den Tragschienen festzulegen. Hierbei sind die Adapter 2 wiederum als Einzelteile ausgebildet.

Figur 5 zeigt ein Feldbusgerät 1 mit Adaptern 2 mit länglichen Öffnungen, in die jeweils eine Schraube 3 eingesetzt ist. Bei dieser Ausführungsform sind die Adapter 2 über ein Isolierelement 4 miteinander verbunden und somit einstückig ausgebildet.

Figur 6 zeigt verschiedene Ausgestaltungen des Isolierelementes 4, das mit ein und demselben Feldbusgerät 1 gemäß Figur 6 zusammenwirken kann.

Figur 7a) zeigt ein flach ausgestaltetes Isolierelement 4 mit jeweils einer Lasche 5 vorzugsweise an der schmalen Endseite. Die Lasche 5 weist eine längliche Öffnung auf, genauso wie der Adapter 2 des Feldbusgerätes 1 , der ebenfalls eine korrespondierende längliche Öffnung aufweist. Mittels dieses Isolierelement 4 in Figur 7a) erfolgt eine galvanische Trennung zwischen der Unterseite des Feldbusgerätes 1 und der Auflagefläche, auf der die Tragschienen (hier nicht dargestellt) angeordnet sind. Figur 7b) zeigt das gleiche Prinzip, jedoch weist das Isolierelement 4 einen umlaufenden Rahmen 6 auf. Dieser Rahmen ist relativ flach gestaltet und ermöglicht es, dem Feldbusgerät 1 schon eine Lage in Bezug auf das Isolierelement 4 vorzugeben, wenn dieses auf das Isolierelement 4 aufgesetzt und damit in den Rahmen 6 eingesetzt wird.

Diese Art der Führung beim Aufsetzen des Feldbusgerätes 1 auf das Isolierelement 4 wird noch dadurch verbessert, dass der umlaufende Rahmen 6 weiter nach oben gezogen wird (insbesondere bis an die Oberkante des Gehäuses des Feldbusgerätes 1 oder sogar darüber hinaus), wie dies in Figur 7c) gezeigt ist. Dies ermöglicht nicht nur eine galvanische Trennung des Feldbusgerätes 1 zur Auflagefläche hin, sondern auch eine galvanische Trennung um das Feldbusgerät 1 drum herum. Außerdem ist dadurch ein mechanischer Schutz der Seiten des Feldbusgerätes 1 gegeben, was insbesondere bei rauen Umgebungsbedingungen von Vorteil ist.

Im Folgenden wird die erfindungsgemäße Lösung noch einmal mit anderen Worten beschrieben.

Bezüglich der Herstellung der Kompatibilität von elektrischen Geräten untereinander bzw. in Beziehung auf vorgegebene unterschiedliche Rastermaße von Trägern, insbesondere zwei parallel laufenden Trägerschienen, ist ein Adapter vorgesehen, der endseitig an dem Gehäuse des elektrischen Gerätes angeordnet und befestigt ist. Dieser Adapter bewirkt einen Abstandsausgleich zwischen seiner Befestigungsöffnung, die definiert zu dem Gehäuse des elektrischen Gerätes angeordnet ist und dem korrespondierenden Befestigungspunkt auf dem Träger, insbesondere den beiden sich gegenüberliegenden Befestigungspunkten der beiden Trägerschienen. Die Befestigungspunkte der Träger sind beispielsweise Gewindebohrungen, in die eine Schraube eingeschraubt wird. Die Schraube legt den Adapter auf dem Träger fest, womit auch gleichzeitig das Gehäuse des elektrischen Gerätes auf dem Träger festgelegt ist, da der Adapter zum Abstandsausgleich fest an dem Gehäuse des elektrischen Gerätes angeordnet ist. Um zumindest Toleranzen auszugleichen, aber auch um ein weiteres Rastermaß flexibel einsetzen zu können, ist die Öffnung des Adapters, durch die die Schraube geführt wird, nicht als Rundloch, sondern als längliches Loch ausgebildet.

Um eine galvanische Trennung zwischen dem Gehäuse aus einem metallischen Werkstoff des elektrischen Gerätes und dem zumindest einen Träger, vorzugsweise den beiden parallel verlaufenden Trägerschienen, ebenfalls aus einem metallischen Werkstoff, zu realisieren, ist eine Zwischenlage zwischen dem Gehäuse und dem Träger aus einem elektrisch isolierenden Werkstoff, z. B. Kunststoff, vorgesehen. Dieser Isolator kann z. B. als plattenförmiges Element zwischen Unterseitengehäuse und Oberseitenträger angeordnet werden. Er kann aber auch einen umlaufenden Rand aufweisen, über den ein Teil des Gehäuses des elektrischen Gerätes aufgenommen und in seiner Lage in Bezug auf den Isolator fixiert wird.

Verschiedene Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Figuren dargestellt. Die Figuren 1 und 2 zeigen ein elektrisches Gerät in Form eines Feldbusmodules mit ehdseitig angeordnetem Adapter und einem Isolator (Figur 2). Der Träger, z. B. das Trägersystem aus zwei parallel zueinander verlaufenden Trägerschienen, ist vorhanden, jedoch nicht dargestellt.

Figur 3 zeigt ebenfalls ein Feldbusmodul, bei dem zwar kein Adapter, jedoch eine galvanische Trennung in Form eines Isolators zwischen dem metallischen Gehäuse des elektrischen Gerätes und dem Trägersystem vorhanden ist.

Figur 4 erneut ein Feldbusmodul mit einem Adapter, der jeweils an der schmalen Stirnseite des elektrischen Gerätes angeordnet ist. Hier ist zwar kein Isolator zwischen elektrischem Gerät und Trägersystem vorhanden, kann aber vorgesehen werden. Figur 5 zeigt ein Feldbusmodui mit Adapter zum Ausgleich von Längenunterschieden und mit zusätzlicher Funktion zur galvanischen Trennung in Form eines Isolators, wobei hier die Besonderheit besteht, dass der Adapter von dem Isolator gebildet ist. Ein solches Gebilde kann einfach aus Kunststoff in einem Spritzgussverfahren hergestellt werden und vereinfacht die Montage des elektrischen Gerätes, da dieses in den Isolator eingesetzt werden kann, da er einen umlaufenden Rand zur Aufnahme des Gehäuses aufweist.

Figur 6 zeigt ein elektrisches Gerät mit einem vorgegebenen Rastermaß für die Befestigung mittels Schrauben ohne Adapter, jedoch wieder mit Isolator zwischen der Unterseite des Gehäuses des elektrischen Gerätes und dem nicht dargestellten Trägersystem.

Figur 7 schließlich zeigt beispielhaft verschiedene Ausgestaltungen des Isolators zur galvanischen Trennung zwischen dem Gehäuse aus metallischem Werkstoff des elektrischen Gerätes und dem ebenfalls aus einem metallischen Werkstoff bestehenden nicht dargestellten Trägersystems. Der Isolator ist in Figur 7a als flächige Platte ausgebildet und kann, muss aber nicht, an den kurzen Stirnseiten ebenfalls Durchgangsöffnungen für die Befestigungsschrauben aufweisen. Gleiches gilt für die Ausgestaltungen gemäß der Figuren 7b und 7c, wobei bei diesen der Isolator nicht nur eine flächige Platte ist, sondern einen schmalen umlaufenden Rand (Figur 7b) bzw. einen höheren umlaufenden Rand (Figur 7c) aufweist, in den das Gehäuse des elektrischen Gerätes eingesetzt werden kann.

Allgemein gilt, dass der Adapter zum Ausgleich unterschiedlicher Rastermaße ein separates Bauteil ist, dass in Wirkverbindung mit dem Gehäuse des elektrischen Gerätes und dem Trägersystem (ggf. auch mit dem Isolator) gebracht werden kann. Alternativ dazu ist es denkbar, dass der Adapterbestandteil des Gehäuses des elektrischen Gerätes ist oder von dem Isolator gebildet wird. Je nach Ausgestaltung kann der Adapter ein Rundloch aufweisen, welches sich in Überdeckung befindet mit dem Befestigungsloch des Trägersystems, wenn das elektrische Gerät auf diesem montiert wird. Zwecks Ausgleich von unterschiedlichen Rastermaßen ist es aber auch denkbar, dass der Adapter ein Langloch aufweist, so dass unterschiedliche Adaptermaße in Übereinstimmung gebracht können, insbesondere dann, wenn sich ein Befestigungspunkt jeweils an einer Stirnseite des elektrischen Gerätes befindet (somit zwei gegenüberliegende Befestigungspunkte) vorgesehen sind. Dies kann, muss aber nicht, auch der Fall sein, wenn nur ein einziger Befestigungspunkt vorgesehen ist, weil das elektrische Gerät nur auf einer einzigen Trägerschiene befestigt werden soll.

Der Adapter aileine bzw. wenn er von dem Isolator gebildet wird, besteht besonders bevorzugt aus Kunststoff, da dann die galvanische Trennung erreicht werden kann, auch wenn das Gehäuse des elektrischen Gerätes, die Befestigungsschraube und das Trägersystem aus einem Metallwerkstoff bestehen.

Es ist aber auch beispielsweise der Fall denkbar, dass die galvanische Trennung zwischen Gehäuse und Trägersystem über den Isolator (mit oder ohne umlaufenden Rand) erfolgt, wenn auch der Adapter aus einem Metallwerkstoff besteht und die Befestigungsschraube aus einem elektrisch nichtleitfähigen Werkstoff (wie z. B. Kunststoff) besteht.

Elektrisches Gerät mit einem Gehäuse aus einem elektrisch leitfähigen Werkstoff, ist dadurch gekennzeichnet, dass zum Ausgleich von unterschiedlichen Rastermaßen bei der Befestigung des elektrischen Gerätes ein Adapter vorgesehen ist und/oder zwischen einem Trägersystem am Montageort des elektrischen Gerätes und dem Gehäuse des elektrischen Gerätes ein Isolator angeordnet ist.

Bezugszeichenliste

1. Feldbusgerät

2. Adapter

3. Schraube

4. Isolierelement

5. Lasche

6. Rahmen