Die Erfindung betrifft ein Gehäuse mit einem Anschlusssystem zur Realisierung von Abzweigungen an einer Mehrzahl durchgehender elektrischer Leiter mindestens eines abschnittsweise abgemantelten Kabels, wobei das mindestens eine abgemantelte Kabel durch eine abdichtende Kabeldurchführung in das Gehäuse geführt ist und das Gehäuse eine Schutzklasse von mindestens IP40 aufweist, und wobei im Gehäuse isolationsdurchdringende Kontakte angeordnet sind, um die Leiter elektrisch zu kontaktieren.

Aufgrund der verwendeten Isolationsschutzklasse, einen in der Regel robusten Aufbau und eine entsprechend hohe Zuverlässigkeit eignen sich derartige Gehäuse besonderes zur Verwendung in industriellen Systemen, z.B. zur Feldverdrahtung.

Ein Gehäuse mit einem Anschlusssystem zur Realisierung solcher Abzweigungen an durchgehenden Leitern eines Kabels, bei dem der Mantel abschnittsweise entfernt ist, ist beispielsweise aus der Druckschrift DE 20 2005 014 718 U1 bekannt. Das dort beschriebene Gehäuse ist zweiteilig aufgebaut, wobei in einem unteren Gehäuseteil eine Bodenplatte mit Aufnahmen für die einzelnen Leiter des abschnittsweise abgemantelten Kabels angeordnet ist. Das Kabel selbst wird in Ausnehmungen eingelegt, die an gegenüber liegenden Seiten des Gehäuseunterteils ausgebildet sind. Auf die Bodenplatte wird dann ein Anschlussmodul aufgesetzt, in dem isolationsdurchdringenden Kontakte angeordnet sind. In dem Anschlussmodul sind weitere Anschlussmöglichkeiten, beispielsweise Push-in Kontakte oder Schraub- oder Federkontakte vorgesehen, die mit den isolationsdurchdringenden Kontakten verbunden sind und über die ein abzweigendes Kabel angeschlossen werden kann, das das Gehäuse durch einen weiteren Auslass verlässt. Nach dem Aufsetzen des Anschlussmoduls und dem Verbinden mit dem weiteren Kabel kann das Gehäuse durch ein Gehäuseoberteil verschlossen werden.

In einer Erweiterung dieser Grundidee beschreibt beispielsweise die Druckschrift DE 20 2008 015 307 U1 ein in Hinblick auf die Anschlusstechnik vergleichbares Gehäuse, bei dem jedoch im Gehäuseoberteil ein Tragschienenelement angeordnet ist, durch das Funktionskomponenten im Gehäuse angeordnet werden können. Als Funktionskomponenten sind beispielhaft Leistungs- Schalter, z.B. Motorschutzschalter oder elektrische bzw. elektronische Bauelemente bzw. eine Elektronikschaltung genannt.

Durch die integrierte Tragschiene wird so das Gehäuse universell und nicht ausschließlich als Abzweigmöglichkeit nutzbar. Allerdings muss eine elektrische Verbindung zwischen dem Anschlussmodul, das die isolationsdurchdringenden Kontakte aufweist, und der oder den im Gehäuseoberteil angeordneten Komponente(n) durch eine lose Verdrahtung erfolgen, was den Installationsaufwand für die Anordnung erhöht.

Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein eingangs genanntes Gehäuse mit einem Anschlusssystem zur Realsierung von Abzweigungen zu schaffen, das zusätzliche Funktionskomponenten, insbesondere elektrische bzw. elektronische Bauelemente oder Baugruppen aufnehmen kann, die auf einfache Weise mit den isolationsdurchdringenden Kontakten elektrisch verbindbar sind.

Diese Aufgabe wird durch ein Gehäuse mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.

Ein erfindungsgemäßes Gehäuse der eingangs genannten Art zeichnet sich dadurch aus, dass in dem Gehäuse eine Elektronikeinheit mit einer Leiterplatte angeordnet ist, auf der die isolationsdurchdringenden Kontakte angeordnet sind.

Gegenüber dem Stand der Technik werden die isolationsdurchdringenden Kontakte innerhalb des Gehäuses also nicht in einem Anschlussmodul angeordnet, das auf die zunächst eingesetzten Leiter aufgesetzt wird, sondern es werden die isolationsdurchdringenden Kontakte unmittelbar auf der Leiterplatte angeordnet, von wo sie über Leiterbahnen der Leiterplatte auch kontaktiert werden. Die Leiterbahnen der Leiterplatte können zu weiteren Anschlussmöglichkeiten führen, um Abzweigungen zu realisieren oder auch unmittelbar zu elektrischen oder elektronischen Bauteilen bzw. Baugruppen, die auf der Leiterplatte angeordnet sind. Es entfällt eine zusätzliche separate und lose Verkabelung zwischen den isolationsdurchdringenden Kontakten und den elektrischen bzw. elektronischen Bauelementen oder Baugruppen. Diese Komponenten, also die elektrischen bzw. elektronischen Bauelemente bzw. Baugruppen werden nachfolgend zusammenfassend als Funktionskomponenten bezeichnet. Durch die einfache und auch platzsparende Verbindungsherstellung zwischen den isolationsdurchdringenden Kontakten und den Funktionskomponenten kann gegenüber dem Stand der Technik die Anzahl der Leiter, die auf diese Art und Weise abgezweigt werden, einfach und auch in einem kleinen Bauraum erhöht werden. Aus diesem Grund eignet sich das dargestellte Gehäuse nicht nur zu Abzweigung einiger weniger Leiter, die beispielsweise in einem Energieversorgungskabel angeordnet sind, sondern auch für Datenkabel mit einer Mehrzahl von (Signal-) Leitern oder auch für sogenannte Hybridkabel, die neben Stromversorgungsleitern auch Signal- bzw. Datenleiter aufweisen.

Die Elektronikeinheit kann z.B. einer analogen und/oder digitalen Signal- oder Datenverarbeitung dienen, eine Leistungselektronik zur Ansteuerung mindestens eines Motors sein und/oder eine Kommunikationseinrichtung.

Entsprechend der verwendeten Kabel sind werden bevorzugt isolationsdurchdringenden Kontakte eingesetzt, die für Leiter mit einem Querschnitt von etwa 0,1 bis 16 mm ² (Quadratmillimeter) geeignet sind, wenn es sich um ein Energieversorgungskabel handelt. Bei Signal- bzw. Datenkabeln bzw. den entsprechenden Teilen von Hybridkabeln werden isolationsdurchdringenden Kontakte eingesetzt, die für Leiter mit einem Querschnitt von etwa 0,05 bis 0,5 mm ² geeignet sind. Die Kabel und entsprechend auch die isolationsdurchdringenden Kontakte und die Weiterleitung durch Leiterbahnen auf der Leiterplatte können für Gleich- oder Wechselspannung im Bereich von 9 bis 1000 V (Volt) ausgelegt sein und damit z.B. für die im industriellen Bereich häufig genutzten 24 oder 48 V Gleichstromsysteme oder 1 - bzw. 3-phasige 230 V bzw. 400 V Wechselstromsysteme.

In einer weiteren Ausgestaltung des Gehäuses können auf der Leiterplatte als Funktionsbausteine Strom-, Spannungs-, oder Leistungsmesssensoren eingesetzt werden. Auf diese Weise lässt sich insbesondere in Verbindung mit einer Kombination von Energieversorgungs- und Daten- bzw. Signalkabeln oder Hybridkabeln kostengünstig eine Überwachungssensorik an jeder Abzweigstelle umsetzen. Eine derartige Sensorik kann zur Echtzeitfunktionskontrolle der über das Abzweigsystem angeschlossenen Geräte eingesetzt werden. Eine solche Echtzeitüberwachung wird zunehmend beispielsweise in Industrieanlagen eingesetzt, um Ausfall- und Stillstandszeiten zu minimieren.

Als Funktionskomponenten können weiter bevorzugt Sicherungsorgane, Schaltorgane, Messerfassungssysteme, Systeme zur ggf. drahtlosen Daten- Kommunikation und auch Mikroprozessoren, insbesondere in der Form von SOCs („system on chip“) vorgesehen sein.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Gehäuses ist eine Hoch- strom-tragfähige Leiterplatte eingesetzt. Diese kann sich beispielsweise durch besonders dicke Kupferschichten für die Leiterbahnen auszeichnen oder durch die Verwendung der sogenannten „Wirelaid“- oder „HSMTec“-Technologien, bei denen Hochstrom-tragfähige Kupferstrukturen in die Leiterplatte eingearbeitet sind. Als „Hochstrom-tragfähig“ ist im Rahmen der Anmeldung eine Leiterplatte zu verstehen, die Ströme von mindestens etwa 100 A (Ampere) führen kann.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung kann im Bereich übertragender Signale und/oder Daten die Leiterplatte mit einer Abschirmung versehen sein, um Störungseinkopplungen zu reduzieren.

Zur Abschirmung können auf die Leiterplatte aufgelötete externe Schirmbleche eingesetzt werden oder es können Bereiche einer leitenden Schicht, aus der auch die Leiterbahnen gebildet sind, als Abschirmung dienen. Auch können Mehrlagenleiterplatten verwendet werden, wobei eine oder mehrere der leitenden Schichten ganz oder abschnittsweise der Abschirmfunktion dienen können.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass die Leiterplatte mindestens einen Abschirmkontakt aufweist, um eine Abschirmung des mindestens einen abgemantelten Kabels zu kontaktieren. Insbesondere Signal- oder Datenkabel weisen häufig ein netzartiges Gefecht als Abschirmung auf, das die Leiter umgibt. Wenn das Kabel abgemantelt wird, um seine Leiter in die isolationsdurchdringenden Kontakte einlegen zu können, muss in der Regel auch diese Abschirmung unterbrochen werden. Sie kann dann an den Abschirmkontakt angeschlossen werden, um weitergeführt zu werden. Bevorzugt sind mindestens zwei Abschirmkontakte vorhanden, die über die Leiterplatte miteinander verbunden sind. So kann die Abschirmung des Kabels im Bereich der Abmantelung über die Leiterplatte weitergeführt werden, so dass die Abschirmung des Kabels durchgängig erhalten bleibt.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist die Leiterplatte parallel zu einem Gehäuseboden des Gehäuses angeordnet, wobei an der Leiterplatte und/oder dem Gehäuseboden Abstandselemente angeordnet sind, um auf einer Unterseite der Leiterplatte, die zum Gehäuseboden weist, Funktionskomponenten anzuordnen. An der Oberseite der Leiterplatte sind bevorzugt ledig- lieh die isolationsdurchdringenden Kontakte bzw. weitere Kontakte für weitere Anschlussmöglichkeiten angeordnet.

Die Erfindung wird nachfolgend anhang von Ausführungsbeispielen mit Hilfe von Figuren näher erläutert. Die Figuren zeigen:

Fig. 1 eine Aufsicht auf ein Gehäuseunterteil mit durchgeführtem Kabel;

Fig. 2 eine schematische Ansicht eines Gehäuseunterteils mit durchgeführtem Kabel, abgezweigten Kabeln und weiteren Komponenten; und

Fig. 3 eine schematische Schnittansicht des Gehäuseunterteils aus Fig. 2.

Fig. 1 zeigt in einer schematischen Darstellung eine Draufsicht auf ein erstes Ausführungsbeispiel eines Gehäuses mit einem Anschlusssystem zur Realisierung von Abzweigungen. Von dem Gehäuse ist ein in diesem Bild nicht mit einem Gehäuseoberteil verschlossenes Gehäuseunterteil 10 dargestellt. Die Figur zeigt einen Blick von oben in das Gehäuseunterteil 10. Dieses weist einen Gehäuseboden 11 und eine umlaufende Wandung 12 auf.

In dem Gehäuseunterteil ist parallel zum Gehäuseboden 11 eine Leiterplatte 20 angeordnet, die sich bis auf einen Rand im Wesentlichen über den gesamten Gehäuseboden 11 des Gehäuseunterteils 10 erstreckt. Auf der Leiterplatte 20 sind isolationsdurchdringende Kontakte 21 angeordnet. Im Bereich der isolationsdurchdringenden Kontakte 21 verläuft ein Kabel 1 , das durch Ausnehmungen in der Wandung 12 in das Gehäuseunterteil 10 hinein und auf der gegenüberliegenden Seite wieder herausgeführt ist. Dabei sind bevorzugt Kabeldurchführungen 3 eingesetzt, um das Kabel im Bereich der Wandung 12 zu schützen, um eine Zugentlastung der Leiter 2 sicherzustellen und um eine Abdichtung gegen ein Eindringen von Feuchtigkeit und/oder Schmutz zu erreichen. In Verbindung mit einem entsprechend abgedichteten Gehäuseoberteil kann so eine hohe Isolationsschutzklasse, z.B. mindestens die Klasse IP40 oder IP54, erzielt werden.

Im Bereich der isolationsdurchdringenden Kontakte 21 ist eine Ummantelung des Kabels 1 entfernt, so dass eine Mehrzahl von Leitern 2 des Kabels 1 , vorliegend beispielhaft fünf Leiter 2, abschnittsweise freiliegen. Die Leiter 2 sind in die isolationsdurchdringenden Kontakte 21 eingesetzt, so dass sie diese kontaktieren. Zur Fixierung der Leiter 2 in den isolationsdurchdringenden Kontak- ten 21 kann vorgesehen sein, nach dem Einlegen der Leiter 21 eine die Leiter 2 führende und ggf. auch in die isolationsdurchdringenden Kontakte 21 drückende Abdeckung einzusetzen. Diese Abdeckung kann in Form einer Haube oder eines Bügels ausgebildet sein. Zur Fixierung der Abdeckung können auf der Leiterplatte 20 entsprechende Mittel, beispielsweise Rastmittel, angebracht sein. In der schematischen Zeichnung der Fig. 1 sind die isolationsdurchdringenden Kontakte 21 jeweils einzeln und separat auf der Leiterplatte 20 angebracht. Es ist in alternativen Ausgestaltungen möglich, die benötigten isolationsdurchdringenden Kontakte 21 in einer gemeinsamen Basis anzuordnen, die als Ganzes auf der Leiterplatte 20 angebracht, insbesondere eingelötet wird. An dieser Basis können dann auch die Mittel zur Befestigung der Abdeckung angeordnet sein.

Weiter sind auf der Leiterplatte 20 Abschirmkontakte 26 angeordnet, die eine Abschirmung, z.B. ein Abschirmgeflecht, des Kabels 1 an beiden Seiten, von denen das Kabel 1 den isolationsdurchdringenden Kontakten 21 zugeführt ist, kontaktieren. Die beiden Abschirmkontakte 26 sind über die Leiterplatte 20 miteinander verbunden, wodurch die Abschirmung des Kabels 1 im Bereich der Abmantelung über die Leiterplatte 20 weitergeführt wird. So wird die Abschirmung des Kabels 1 von dem Kabelabschnitt auf der einen Seite Gehäuses zu dem Kabelabschnitt auf der anderen Seite des Gehäuses geführt, auch wenn das Abschirmgeflecht im Bereich der isolationsdurchdringenden Kontakte 21 unterbrochen ist.

Wie die Fig. 1 zeigt, steht auf der Leiterplatte 20 Bauraum zur Anordnung von Funktionskomponenten, also elektrischen und/oder elektronischen Bauelementen bzw. Baugruppen, oder Steckverbindern zur Verfügung, die auf einfache Weise über Leiterbahnen der Leiterplatte 20 mit den isolationsdurchdringenden Kontakten 21 und damit dem Leiter 2 des Kabels 1 verbunden werden können.

Fig. 2 zeigt eine Ausgestaltung eines Gehäuses mit einem Anschlusssystem zur Realisierung von Abzweigungen in gleicher Weise wie Fig. 1 , wobei bei diesem Beispiel auf der Leiterplatte 20 Funktionskomponenten 23 und Steckverbinder 24 angeordnet sind, die mit den isolationsdurchdringenden Kontakten 21 verbunden sind. Abschirmkontakte sind bei diesem Ausführungsbeispiel nicht vorhanden, könnten aber wie beim Beispiel der Fig. 1 vorgesehen sein.

Konkret zeigt das Beispiel der Fig. 2 drei weitere Kabel 4, die analog zum Kabel 1 durch Kabeldurchführungen 3 in das Gehäuseunterteil 10 hineingeführt sind, und die dort in die Steckverbinder 24 auf der Leiterplatte 20 eingesteckt sind. Als Steckverbinder 24 können dabei bekannte Verbinder eingesetzt werden, bei denen ein Sockel in die Leiterplatte 20 eingelötet wird, in den ein mit dem weiteren Kabel 4 verbundener Stecker eingesteckt wird.

Alternativ können die Steckverbinder 24 auch z.B. Push-In-Kontakte, Schraubkontakte oder auch isolationsdurchdringende Kontakte aufweisen, in die einzelne Leiter des weiteren Kabels 4 eingesetzt werden.

Weiter sind auf der Leiterplatte 20 die Funktionskomponenten 23 angeordnet, die ebenfalls mit den isolationsdurchdringenden Kontakten 21 verbunden sein können.

Fig. 3 zeigt das Ausführungsbeispiel der Fig. 2 in einer schematischen Schnittdarstellung, wobei der Schnitt durch die Ebene der isolationsdurchdringenden Kontakte 21 ausgeführt ist.

In diesem Ausführungsbeispiel sind Schneidklemmkontakte als isolationsdurchdringende Kontakte 21 eingesetzt. Alternativ können auch andere bekannte isolationsdurchdringende Kontakte, beispielsweise Piercing-Kontakte, eingesetzt werden.

Vorteilhaft sind, wie hier auch dargestellt, die isolationsdurchdringenden Kontakte 21 ebenso wie die Steckverbinder 24 auf der Oberseite, d.h. der vom Gehäuseboden 11 wegweisenden Seite der Leiterplatte 20 angeordnet. Die Funktionskomponenten 23 sind dagegen auf der Unterseite angeordnet, wodurch sie geschützt sind, wenn das Kabel 1 bzw. die weiteren Kabel 4 eingesetzt werden. Um den notwendigen Bauraum für die Funktionskomponenten 23 zu schaffen, ist die Leiterplatte 20 bevorzugt parallel und beabstandet vom Gehäuseboden 11 des Gehäuseunterteils 10 angeordnet, vorliegend durch die Verwendung von Abstandshaltern 25.

Eine elektrische Verbindung zwischen den isolationsdurchdringenden Kontakten 21 , den Funktionskomponenten 23 und den Steckverbindern 24 erfolgt bevorzugt über Leiterbahnen 22 der Leiterplatte 20.

Insbesondere wenn vom Kabel 1 Leitungen für eine Stromversorgung zu einem der weiteren Kabel 4 abgezweigt werden, ist die Verwendung von besonders dicken, hochstromfähigen Leiterbahnen 22 sinnvoll. Ggf. können auch draht- verstärke Leiterbahnen 22 für diesen Zweck eingesetzt werden.

Dabei können Abschnitte der Leiterbahnen 22 auch zur Abschirmung insbesondere auch von Signal- oder Datenleitungen eingesetzt werden. Ggf. kann auch eine mehrlagige Leiterplatte eingesetzt werden, wobei eine oder mehrere der verwendeten Kupferlagen ganz oder teilweise als Abschirmung eingesetzt werden.

Grundsätzlich ist die Art der eingesetzten Funktionskomponenten 23 nicht eingeschränkt. Die Funktionskomponenten 23 können Sensoren, Sicherungsorgane, Schaltorgane, Messerfassungssysteme, Systeme zur ggf. drahtlosen Datenkommunikation usw. sein. Auch autark arbeitende datenverarbeitende Systeme, die eine oder mehrere Mikroprozessoren enthalten, z.B. sogenannte „embedded systems“, ggf. in der Form von SOCs, können eingesetzt werden.

Damit ist das Gehäuse besonders für Systeme geeignet, bei denen eine Energieverteilung und ein Signal- oder Datenkanal parallel geführt werden. Mit zunehmender Datenerfassung bei industriellen Systemen, auch im Zuge einer Umsetzung der Konzepte von Industrie 4.0, ergibt sich vielfach die Anforderung, bereits an Knoten eines Energieversorgungsstrangs Daten bezüglich der Verteilung der Energie zu erfassen, zentral zu sammeln und auszuwerten. Auf diese Weise können Irregularitäten an einzelnen Knotenpunkten identifiziert werden, anhand derer bereits aufgetretene oder sich andeutende Probleme der Industrieanlage ermittelt werden können.

In einer derartigen Konfiguration können als Funktionskomponenten 23 insbesondere Sensoren eingesetzt werden, die eine anliegende Spannung und/oder einen Strom messen, über den an die weiteren Kabel 4 angeschlossene Geräte versorgt werden. Die Messwerte können durch Mikroprozessoren oder vergleichbare Schaltkreise aufgearbeitet werden und über Kommunikationsschnittstellen ausgegeben werden. Die Ausgabe kann über (Daten-) Leiter 2 des Kabels 1 selbst oder über weitere in gleicher Weise wie das Kabel 1 abgezweigte und über isolationsdurchdringende Kontakte 21 abgegriffene Datenkabel ausgegeben werden oder auch über Steckverbinder 24, die dann beispielsweise als RJ45-Buchsen auf der Leiterplatte 20 angeordnet sind.

Auf diese Weise kann einfach und preisgünstig und ohne zusätzliche Geräte durch das anmeldungsgemäße Gehäuse eine Energieverteilung erfolgen und eine Datenbasis für ein Überwachungssystem („conditional monitoring“) oder eine vorrausschauende Wartung („predictive maintenance“) verarbeitet werden.

In einer weiteren Ausgestaltung können anstelle von unmittelbar eingesetzten Funktionskomponenten 23 Steckplätze für modulare Funktionskomponenten auf der Leiterplatte 20 angeordnet sein. Auf diese Weise kann ein Basismodell des Gehäuses 10 mit der Leiterplatte 20 eingesetzt werden, das bedarfsweise funktionalisiert wird. Wie bereits zuvor erwähnt, kann eine Abzweigung bzw. ein Abgriff für eines oder mehrere Kabel 1 durch isolationsdurchdringende Kontakte 21 vorgesehen sein. Die Kabel 1 können Stromversorgungskabel, Signal- und/oder Datenkabel und auch Hybridkabel sein. Derartige Hybridkabel können beispielsweise eine Hauptenergie, z.B. 230 bzw. 400 V ein- oder dreiphasige Wechselspannung oder 650V Gleichspannung, eine Hilfsenergie, beispielsweise 24V Gleichspannung, Datenkommunikation, z.B. Ethernet und/oder Signale, z.B. hart verschal- tete Safety-Leitungen, aufweisen.

Bezugszeichen

1 Kabel

2 Leiter

3 Kabeldurchführung

4 weiteres Kabel

10 Gehäuseunterteil

11 Boden

12 Wandung

13 Ausnehmung

20 Leiterplatte

21 isolationsdurchdringender Kontakt

22 Leiterbahn

23 Funktionskomponente

24 Steckverbinder

25 Abstandshalter

26 Abschirmkontakt