Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine intelligente modulare Steckverbindung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 .

Steckverbinder bilden in industriellen Produktionsanlagen die elektrische Verbindungskomponente zwischen unterschiedlichen Modulen. Als Beispiel soll hier die so genannte „Smart Factory“ genannt werden. Smart Factory steht im Zentrum der so genannten Industrie 4.0. In einer solchen Arbeitsumgebung, z.B. in Fertigungsstraßen, sind beispielsweise unterschiedliche Maschinen, Roboter, selbständige Montage- und Transportgeräte insbesondere in Modulform vorhanden. Diese Module können einfach und schnell ausgetauscht und installiert werden.

Einfache und schnelle Austauschbarkeit von Fertigungsmodulen und Ermöglichung der Installation von komplexen und ggf. vermaschten Infrastrukturen werden durch Steckverbinder erheblich unterstützt. Steckverbinder übertragen nicht nur Energie und Signale, sondern bilden auch Schnittstellen für Datenübertragung. Die Infrastrukturen betreffen nicht nur die elektrische Versorgung mit Wechselspannungen und Gleichspannungen, sondern auch die informationstechnische bzw. andere Hilfsmedien wie Steuerspannungen von z.B. 24V oder Druckluft. Aber auch optische Übertragungsmittel, wie z.B. Glasfaserleiter, können in den Steckverbindern vorhanden sein.

Unter diesen Voraussetzungen wird auch nicht fachkundiges Personal Änderungen der Fertigungsmodulzusammenstellungen bzw. Änderungen an den dezentralen Infrastrukturzugängen vornehmen. Dementsprechend sind einfache und sichere Handhabung und Bedienbarkeit der Steckverbinder einschließlich eindeutiger Zuordnung zu den unterschiedlichen Geräten und Maschinen von erheblicher Bedeutung. Ein Trennen und Zusammenstecken von Steckverbindungen ist in großem Maße von den zugehörigen Maschinen und Prozessen abhängig. Diese Infrastrukturen benötigen Steckverbinder, deren Betätigung von einer Steuerebene der Infrastruktur freigegeben werden muss. Hier kann der Steckverbinder als Sicherheitselement dienen, um Gefahr für Leib und Leben der Bediener auszuschließen. Dies gilt vor allem zukünftig in Gleichspannungssystemen mit hohen Spannungen.

Während des Betriebs oder der Verwendung eines nur mit Grundfunktionen ausgestatteten Steckverbindersystems liegt die gesamte Verantwortung des Anwenders bei diesem. Kombinationen von Zusatzfunktionen und die Kommunikationsfähigkeit des Steckverbinders mit einem übergeordneten Steuerungs- und Überwachungssys- tem, z.B. IES (Infrastruktur Execution System) sollen den Anwender teilweise von dieser Verantwortung entlasten. Dieses kommunikationsfähige System kann in vorhandene, robuste, modulare, industrielle Steckverbinder integriert werden. Die elektromechanische Schnittstelle ist eine intelligente Steckverbindung.

Dazu ist neben den mechanischen Komponenten eine Kommunikationsstruktur notwendig, welche an die Definitionen der Industrie 4.0 angelehnt ist.

Die bekannten Lösungen haben sich an sich bewährt. Es besteht aber ein ständiger Bedarf an Weiterentwicklung, wobei eine größere Funktionalität bei erhöhter Sicherheit, kompaktem Aufbau und geringerer Bauteilezahl geschaffen wird.

Die Lösung dieses Problems ist die Aufgabe der Erfindung. Die Erfindung löst diese Aufgabe durch den Gegenstand des Anspruchs 1 .

Eine erfindungsgemäße intelligente modulare Steckverbindung umfasst eine Buchse und einen Stecker mit Leistungsverbindern und/oder Datenverbindern und einen Verriegelungsmechanismus. Die Steckverbindung weist mindestens eine Steuereinrichtung auf. Damit wird ein besonderer Vorteil einer intelligenten Steckverbindung ermöglicht, welche nicht nur Steuerungsfunktionen für den Verriegelungsmechanismus ausführen kann, sondern auch für weitere Funktionen eingesetzt werden kann.

Die Steuereinrichtung lässt vorteilhaft eine Variabilität in einer Server-Client- Beziehung zu.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind den übrigen Unteransprüchen zu entnehmen.

In einer Ausführung weist die Steckverbindung weiterhin Signalverbinder und/oder Medienverbinder, wie beispielsweise Pneumatikverbinder, auf. Damit wird ein Einsatzbereich vorteilhaft erweitert.

Es ist von besonderem Vorteil, wenn die Steuereinrichtung des Steckverbinders derart ausgebildet ist, dass sie mit einer übergeordneten Steuerung oder mit einem IES-Block (Infrastruktur Execution System) und/oder einem Steuerblock kommuniziert. Damit können über eine oder mehrere bidirektionale Übertragungsstrecken Daten, Steuerbefehle, Zustandsinformationen, Verriegelungsbefehle, Entriegelungsbefehle und dergleichen mehr mit übergeordneten Steuer-/Überwachungs-/Auswertesystemen kommuniziert werden. Die Steuereinrichtung kann innerhalb oder außerhalb des Steckverbinders angeordnet sein.

Diese Steuer-/Überwachungs-/Auswertesysteme können beispielsweise Steckzyklenüberwachungen oder Condition-Monitoring-Anwendungen für Steckverbinder sein, aber auch energetische Überwachungen der Infrastruktur anhand der hergeleiteten Topologie.

Zudem ergibt sich ein weiterer bedeutender Vorteil, dass weitere Steckverbindungen innerhalb einer Anordnung von Steckverbindungen durch einen automatisierten Anlernprozess in ein System, z.B. IES (Infrastruktur Execution System) integriert werden können.

In einer Ausführung sind die Leistungsverbinder und/oder Datenverbinder und der Verriegelungsmechanismus Bauteile eines modularen Aufbaus, welcher mindestens ein Leistungsmodul, mindestens ein Datenmodul und ein Verriegelungsmodul umfasst. Dies ist vorteilhaft, da unterschiedliche Module kombiniert werden können. Zudem können die unterschiedlichen Module vorgefertigt gelagert und bei Bedarf ohne oder nur mit geringen Anpassungen eingesetzt werden.

Eine weitere Ausführung sieht vor, dass das mindestens eine Leistungsmodul mit einem jeweiligen Leistungssteckeinsatz jeweils in der Buchse und in dem Stecker, das mindestens eine Datenmodul einen jeweiligen Datensteckeinsatz jeweils in der Buchse und in dem Stecker, und das Verriegelungsmodul einen jeweiligen Verriegelungssteckeinsatz jeweils in der Buchse und in dem Stecker angeordnet sind. Dies ergibt einen vorteilhaft einfachen Aufbau, der auch nachrüstbar und leicht austauschbar ist.

In einer anderen Ausführung ist die Steuereinrichtung in der Buchse oder in dem Stecker, oder zu einem Teil in der Buchse und zu einem anderen Teil in dem Stecker, oder außerhalb der Steckverbindung angeordnet. Damit ergeben sich verschiedene Positionen zur Anordnung der Steuereinrichtung, die in unterschiedlichen Anwendungen jeweils von Vorteil sind. Zudem wird dadurch ein Einsatzbereich vorteilhaft vergrößert.

Eine noch weitere Ausführung sieht vor, dass die Steuereinrichtung in dem Verriegelungsmodul in der Buchse angeordnet ist. Dies ist vorteilhaft, da auf diese Weise ein kompakter Aufbau der Buchse möglich wird. Es ist zudem vorteilhaft, wenn die Steckverbindung mindestens einen Leistungssensor aufweist, der dem Leistungsmodul zugeordnet und mit der Steuereinrichtung verbunden ist, da so eine Überwachung von Strom und Spannung der Leiter des Leistungsmoduls ausgeführt werden kann.

In einer noch weiteren Ausführung weist die Steckverbindung mindestens einen Datensensor auf, der dem Datenmodul zugeordnet und mit der Steuereinrichtung verbunden ist. Damit können die Datenflüsse vorteilhaft überwacht werden.

Eine andere Ausführung sieht vor, dass die Steckverbindung mindestens einen Sensor aufweist, der als ein Drucksensor einem Medienmodul zugeordnet und mit der Steuereinrichtung verbunden ist. Auf diese Weise können auch z.B. Druckluftmedien, Hydraulikmedien, vorteilhaft sensiert werden.

Wenn die Steckverbindung mindestens einen Temperatursensor aufweist, der mit der Steuereinrichtung verbunden ist, wird eine vorteilhaft einfache Temperaturüberwachung in der Steckverbindung ermöglicht.

In einer Ausführung weist die Steckverbindung eine Erkennungseinrichtung auf. Damit ergibt sich der Vorteil, dass einerseits nur zueinander passende Stecker und Buchsen verwendet und andererseits ungewollte und kritische Verbindungen, beispielsweise zwischen Fertigungsmodulen und Infrastruktureinspeisepunkten, unterbunden werden können.

Dabei ist es vorteilhaft, wenn die Erkennungseinrichtung eine RFID-Einheit ist. Derartige Funktionseinheiten sind kostengünstig und in hoher Qualität am Markt verfügbar.

In einer weiteren Ausführung weisen die Buchse und/oder der Stecker jeweils ein rahmenartiges Gehäuse auf, in welchem die Steckeinsätze positioniert und befestigt sind. Das rahmenartige Gehäuse kann vorteilhaft gewichtssparend ausgeführt werden.

Eine andere Ausführung sieht vor, dass die Steckverbindung mindestens ein Bedienelement zur Einleitung einer Koppel- oder Entkopplungssequenz der Steckverbindung aufweist. Damit wird der Vorteil einer sicheren Handhabung der Steckverbindung ermöglicht.

Es ist in einer Ausführung vorgesehen, dass das mindestens eine Bedienelement ein manuell betätigbares Schaltelement oder Tastelement ist. Ein solches Bedienelement kann vorteilhaft einfach angeordnet werden. Es ist zudem vorteilhaft, wenn dem mindestens einen Bedienelement mindestens ein Anzeigeelement zugeordnet ist, welches eine Anzeige eines Zustands der bedienten Funktionen bildet.

In einer noch weiteren Ausführung ist das mindestens eine Bedienelement an der Buchse oder/und an dem Stecker der Steckverbindung oder/und außerhalb der Steckverbindung angeordnet. Damit wird eine vorteilhaft vielseitige Anordnung des Bedienelementes möglich.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen beschrieben. Diese Ausführungsbeispiele dienen lediglich der Veranschaulichung der Erfindung anhand bevorzugter Konstruktionen, welche aber die Erfindung nicht abschließend darstellen. Es sind insofern im Rahmen der Ansprüche auch andere Ausführungsbeispiele sowie Modifikationen und Äquivalente der dargestellten Ausführungsbeispiele realisierbar.

Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Blockdarstellung eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen intelligenten modularen Steckverbindung;

Fig. 2-3 schematische Blockdarstellungen von System aufbauten mit der erfindungsgemäßen intelligenten modularen Steckverbindung nach Fig. 1 ;

Fig. 4-6 schematische Perspektivansichten einer Buchse der erfindungsgemäßen intelligenten modularen Steckverbindung nach Fig. 1 ;

Fig. 7 eine schematische Ansicht einer Anschlussseite der Buchse nach Fig. 4-6;

Fig. 8-10 schematische Perspektivansichten einer Variante der Buchse nach Fig. 4-6;

Fig. 11 eine schematische Ansicht einer Anschlussseite der Buchse nach Fig. 8-10; und

Fig. 12-13 schematische Perspektivansichten eines Verriegelungsmoduls der erfindungsgemäßen intelligenten modularen Steckverbindung nach Fig. 1. Die Begriffe „oben“, „unten“, „links“, „rechts“ beziehen sich auf die jeweilige Anordnung der Bauteile in den Figuren.

Fig. 1 zeigt eine schematische Blockdarstellung eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen intelligenten modularen Steckverbindung 1.

Die Steckverbindung 1 umfasst eine Buchse 2 und einen Stecker 3.

Die Buchse 2 weist ein rahmenartiges Gehäuse 2a auf. Das Gehäuse 2a dient zur Aufnahme und Befestigung von Steckeinsätzen verschiedener Module, die unten noch weiter beschrieben werden.

Die Steckeinsätze werden von einer Anschlussseite 2b (siehe z.B. Fig. 4) in das Gehäuse 2a eingeführt. Das Gehäuse 2a weist Führungen auf, um die Steckeinsätze korrekt zu positionieren. Die Steckeinsätze sind z.B. mittels geeigneter Klipsverbindungen in dem Gehäuse 2a gehalten und stehen auf einer Steckseite 2c des Gehäuses 2a von diesem hervor (siehe z.B. Fig. 6).

Die Steckseite 2c des Gehäuses 2a der Buchse 2 dient zur Aufnahme des Steckers 3 der Steckverbindung 1 . Der Stecker 3 weist ebenfalls ein rahmenartiges Gehäuse (nicht dargestellt) auf, in welchem Gegenstücke zu den Steckeinsätzen der Buchse 2 angeordnet sind.

Die Steckeinsätze der Buchse 2 und ihre Gegenstücke des Steckers 3 weisen elektrisch leitende Verbindungskontakte, Sensoren und/oder mechanische Schnittstellen auf. Dies wird nun näher beschrieben.

Die Buchse 2 der Steckverbindung 1 umfasst mindestens eine Steuereinrichtung 4, mindestens ein Leistungsmodul 30, mindestens ein Verriegelungsmodul 40 und mindestens ein Datenmodul 50. Die Buchse 2 der Steckverbindung 1 kann auch weitere Module 60, z.B. ein Signalmodul und/oder ein Medienmodul aufweisen. Dies ist hier nur durch einen Block angedeutet.

Zudem weist die Buchse 2 in diesem Ausführungsbeispiel eine Erkennungseinrichtung auf. Eine solche Erkennungseinrichtung dient zur Identifikation des richtigen Steckverbindungspartners mittels einer Erkennung eines so genannten „Fingerabdrucks“ des Steckers 3 oder/und der Buchse 2. Die Erkennungseinrichtung weist hier eine Nahfeldkommunikationseinrichtung (NFC, Near Field Communication) auf, die in dem gezeigten Beispiel als eine RFID-Einheit mit einem RFID-Leser 6 und einer RFID-Antenne 7 ausgebildet ist. Der RFID-Leser 6 ist mit der Steuereinrichtung 4 verbunden. Mit der RFID-Einheit ist es möglich, über die RFID-Antenne 7 das in dem Stecker 3 angeordnete RFID-Element 7a auszulesen und zu erkennen, welchen Aufbau der Stecker 3 besitzt und ob er für die Buchse 2 geeignet ist.

Weiterhin sind eine Verriegelung 8, eine Entriegelung 9, ein Statusmelder 10 und Sensoren 18, 19 an die Steuereinrichtung 4 angeschlossen.

Unter dem Begriff „Verriegelung“ ist ein Zustand zu verstehen, in welchem die Buchse 2 und der Stecker 3 der Steckverbindung 1 zusammengesteckt und untereinander mittels eines Verriegelungsmechanismus verriegelt sind. Dieser Mechanismus wird vor einer Trennung von Buchse 2 und Stecker 3 der Steckverbindung 1 wieder entriegelt.

Die Steuereinrichtung 4 ist mit einer Steuerleitung 5 an eine übergeordnete Steuerung, z.B. eine Schnittstellenverwaltung, angeschlossen. Die Steuerleitung 5 bildet eine bidirektionale Übertragungsstrecke für Daten, die zwischen der Steuereinrichtung 4 und der übergeordneten Steuerung ausgetauscht werden. Zudem wird die Steuereinrichtung 4 über die Steuerleitung 5 mit elektrischer Energie versorgt.

Die Steuereinrichtung 4 versorgt stromverbrauchende Komponenten der Steckverbindung 1 , wie beispielsweise das Verriegelungsmodul, Sensoren, Anzeigen etc.

Die übergeordnete Steuerung wird auch als IES (Infrastructure Execution System) bezeichnet.

Das Leistungsmodul 30 umfasst mindestens ein elektrisch leitende Leistungsleitung 12. In dem gezeigten Beispiel sind es vier Leistungsleitungen 12, deren Enden jeweils mit einem Leistungsverbinder 15, z.B. eine Steckbuchse, elektrisch leitend verbunden sind. Die Leistungsverbinder 15 sind in einem zugehörigen Leistungssteckeinsatz 14 angeordnet und befestigt.

Ein Gegenstück zu dem Leistungssteckeinsatz 14 ist als ein Leistungssteckeinsatz 14a mit Leistungsverbindern 15a, z.B. Steckkontakte, in dem Stecker 3 angeordnet und befestigt. Die Leistungsverbinder 15a ihrerseits sind an jeweilige Enden von Leistungsleitungen 15a des Steckers 3 elektrisch leitend angeschlossen. Ein Leistungssensor 18, der mit der Steuereinrichtung 4 verbunden ist, dient zur direkten oder/und indirekten Spannungs- und/oder Stromerfassung einer oder aller Leistungsleitungen 12. Der Leistungssensor 18 kann beispielsweise berührungslos oder/und elektrisch leitend mit einer jeweiligen Leistungsleitung 12 verbunden sein.

Der Leistungssensor 18 kann auch in dem Leistungssteckeinsatz 14 angeordnet und an die Leistungsverbinder 15 angeschlossen sein.

Der Leistungssensor 18 für Strom oder/und Spannung kann z.B. ein induktiver Sensor mit einer Spule sein, die mit einer passenden Auswerteschaltung direkt an der Spule oder/und in der Steuereinrichtung verbunden ist. Die Spule(n) kann (können) in einer geeigneten Halterung befestigt sein, die an dem Leistungssteckeinsatz 14 befestigt ist. Dabei erstreckt sich in diesem Beispiel jeweils eine Leistungsleitung 12 durch eine jeweilige Spule hindurch.

In einer solchen Ausbildung kann der Leistungssteckeinsatz 14 mit den Leistungsverbindern 15 und dem (den) Sensor (Sensoren) beispielsweise in einer eigenen steckerartigen Anordnung mit einer Haube vorgesehen sein. Beispielsweise kann das Leistungsmodul 30 dann als ein Rechtecksteckverbinder mit Haube und dem Leistungssteckeinsatz 14 ausgestaltet sein.

Für eine Spannungsmessung kann der Leistungssensor 18 in einfachster Form als Messleitungen 18a zum Spannungsabgriff an den Leistungsverbindern 15 angeschlossen sein. Wenn die Leistungsverbinder 15 Crimpanschlüsse haben, können die Messleitungen 18a im Crimpbereich mit angebracht werden. Es ist aber auch möglich, eine separate Metallfahne eines Leistungsverbinders 15 am Anschluss zu verwenden (siehe Fig. 7).

Alternativ oder zusätzlich kann ein Federkontakt/Ringkontakt anliegend am Kontaktelement des Leistungsverbinders 15 und Bestandteil des Moduls zum Einsatz kommen.

Für die Spannungsmessung können die Messleitungen 18a auch an einer Spannungsmessplatine zur Einhaltung der notwendigen Isolationsabstände und Weiterleitung der Messwerte im Signalbereich 0-20mV an einen Analoginput der Steuereinrichtung 4 angeschlossen werden.

Eine Spannungsmessung kann unterschiedlich ausgeführt werden. Einerseits ist es möglich, dass der Messwert der Spannung direkt wiedergegeben wird und durch die Steuereinrichtung 4 an die übergeordnete Steuerung geleitet wird. Andererseits gibt die Spannungsmessung nur eine Information weiter, ob die Spannung oberhalb oder unterhalb eines (vorher festlegbaren) Schwellwertes/Grenzwertes liegt. Diese Vergleichsfunktion kann in dem Leistungssensor 18, in der Steuereinrichtung 4 oder in der übergeordneten Steuerung erfolgen. Damit kann auch ermittelt werden, ob die Leistungsleitungen 12 überhaupt Strom führen.

In ähnlicher Weise kann die Strommessung erfolgen.

Der Leistungssensor 18 kann zusammen mit einem Temperatursensor an den Leistungsleitungen 12 angeordnet sein. Es ist auch möglich, dass der Temperatursensor in den Leistungssensor 18 integriert oder separat angeordnet ist.

Das Verriegelungsmodul 40 umfasst mindestens einen Aktor 20 (siehe Fig. 5), eine Verriegelung 8, eine Entriegelung 9 und einen Statusmelder 10. Der Aktor 20 kann beispielsweise ein Schrittmotor sein und ist mit der Steuereinrichtung 4 verbunden. In diesem Beispiel ist die Steuereinrichtung 4 in dem Verriegelungsmodul 40 angeordnet, sie kann aber auch eine andere Position haben. Die Verriegelung 8, die Entriegelung 9 und der Statusmelder 10 sind in einem Verriegelungssteckeinsatz 11 angeordnet, der in dem Gehäuse 2a der Buchse 2 befestigt ist.

Ein Gegenstück zu dem Verriegelungssteckeinsatz 11 ist als ein Verriegelungssteckeinsatz 11 a in dem Stecker 3 angeordnet und befestigt. Der Verriegelungssteckeinsatz 11 a weist ein Gegenstück Verriegelung 8a, ein Gegenstück Entriegelung 9a und ein Gegenstück Statusmelder 10a auf. Die Verriegelungen 8, 8a, Entriegelungen 9, 9a und die Statusmelder 10, 10a sind in Fig. 1 nur schematisch dargestellt und können unterschiedlich ausgeführt sein.

Der Aktor 20 betätigt in diesem Beispiel die mechanische Verriegelung 8, z.B. ein Stift oder ein Drehzapfen oder ähnliches. So kann zum Beispiel die Verriegelung 8 einen Stift aufweisen, der nach außen verstellt wird und das Gegenstück Verriegelung 8a in dem Stecker 3 für einen Verriegelungsvorgang betätigt. Die Entriegelung 9 kann ebenfalls einen Stift aufweisen, der die Entriegelung 9a aktiviert. Der Statusmelder 10 signalisiert, z.B. auf mechanische Weise durch Betätigung eines Endschalters, wenn der Stecker 3 mit der Buchse 2 verriegelt oder entriegelt ist.

Das Verriegelungsmodul 40 wird unten noch weiter im Zusammenhang mit Fig. 12 und 13 beschrieben. Das Datenmodul 50 umfasst mindestens ein Datenkabel 13 mit mindestens einer elektrisch leitenden Ader. In dem gezeigten Beispiel weist das Datenkabel 13 mehrere Adem auf, deren Enden jeweils mit einem Datenverbinder 17 einer Datensteckverbinderbuchse elektrisch leitend verbunden sind. Die Datenverbinder 17 mit der Datensteckverbinderbuchse sind in einem zugehörigen Datensteckeinsatz 16 angeordnet und befestigt.

Ein Gegenstück zu dem Datensteckeinsatz 16 ist als ein Datensteckeinsatz 16a mit Datenverbindern 17a eines Datensteckverbinders in dem Stecker 3 angeordnet und befestigt. Die Datenverbinder 17a ihrerseits sind an jeweilige Enden von Datenleitungen 13a des Steckers 3 elektrisch leitend angeschlossen.

Dem Datenmodul 50 ist hier ähnlich wie dem Leistungsmodul 30 ein Datensensor 19 zugeordnet, welcher Spannung und/oder Stromwerte der Adern des Datenkabels 13 ermittelt. Der Datensensor 19 kann in einer Variante auch mit Daten führenden Adern des Datenkabels 13 verbunden sein und Datensignale erfassen. Diese Datensignale werden der Steuereinrichtung 4 zugeleitet, die sie auswertet oder/und an die übergeordnete Steuerung weiterleitet.

Das/die zusätzliche/zusätzlichen Modul/Module 60 umfassen in ähnlicher Weise wie die anderen Module z.B. Signalkabel, Medienleitungen, sowie passende Verbinder einer oder mehrerer Steckverbinderbuchsen und sind jeweils in einem zugehörigen Steckeinsatz angeordnet und befestigt. Die Gegenstücke dazu sind ebenfalls wie in ähnlicher Weise oben beschrieben.

Das/die zusätzliche/zusätzlichen Modul/Module 60 weisen z.B. ein Signalmodul zur Übertragung von verschiedenen speziellen Signalen auf, welche nicht über das Datenmodul 50 übertragen werden können/sollen. Außerdem kann ein zusätzliches Modul zur Übertragung von Medien, wie beispielsweise Druckluft, Hydraulik, vorgesehen sein. Dazu sind entsprechende Leitungen und Steckverbindungen, wie z.B. Pneumatik-ZHydraulikverbinder, angeordnet.

Dem/den zusätzlichen Modul/Modulen 60 ist hier ein passender Sensor 61 zugeordnet. So kann ein Drucksensor für die Medien vorgesehen sein.

Die Sensoren 18, 19, 61 und weitere sind beispielsweise mittels elektrischer Leitungen mit der Steuereinrichtung verbunden. Hierzu sind diese Leitungen beispielsweise für eine vereinfachte Montage an Steckverbindungen der Steuereinrichtung 4 angeschlossen. Fig. 2 zeigt eine schematische Blockdarstellungen eines Systemaufbaus 100 mit der erfindungsgemäßen intelligenten modularen Steckverbindung 1 nach Fig. 1.

In Fig. 3 ist eine schematische Blockdarstellungen eines weiteren Systemaufbaus 100’ mit der erfindungsgemäßen intelligenten modularen Steckverbindung 1 nach Fig. 1 gezeigt.

Die Buchse 2 der Steckverbindung 1 ist über einen Steuerblock 102 mit der übergeordneten Steuerung, die hier als IES-Block 101 des IES (Infrastructure Execution System) schematisch angedeutet ist. Der IES-Block 101 verwaltet die Schnittstellen und deren Bedienung.

Eine Schnittstelle besteht aus einer Buchse 2 und einem Stecker 3. Ebenso können zwei Buchsen 2 über ein so genanntes Patchkabel verbunden werden. Dieses Patchkabel weist an beiden Enden einen Stecker 3 auf, der in eine jeweilige Buchse 2 eingesteckt ist.

Dieser Aufbau lässt die Variabilität zu, dass das IES einen oder mehrere Steuereinblöcke von intelligenten elektrischen Steckverbindern (Smart Electrical Connector (SmEC)-Controller über eine Open Platform Communications Unified Architecture (OPC UA) server-client Beziehung steuert.

Der Steuerblock 102 ist durch die Steuereinrichtung 4 gebildet und hier Bestandteil der Buchse 2 wie in Fig. 1 gezeigt. Der Steuerblock 102 kann aber auch Bestandteil des Steckers 3, 3’ sein. Es ist auch denkbar, dass der Steuerblock 102 auf die Buchse 2 und den Stecker 3, 3’ aufgeteilt ist.

Die Steuereinrichtung 4 beinhaltet folgende Komponenten

- Die Erkennungseinrichtung mit einer NFC-Einheit (Near Field Communication) oder/und mit einer RFID-Einheit (Radio-Frequency Identification). In dem gezeigten Beispiel ist eine RFID-Einheit angegeben: RFID-Leser 6.

- Stepper Driver (Aktor Steuerung)

- Sensor Input/Output Modul für weitere Sensorinformationen zur Steuerung

- Datenbank für AAS (Asset Administration Shell, d.h. Verwaltungsschale)

- Software-Protokoll Server als Kommunikation zum IES-Block 101 (Software Protokoll Client) Der in Fig. 3 gezeigte Systemaufbau 100’ weist einen integrierten IES-Block 101 auf, der hier mit zwei (oder mehreren) Schnittstellen mit den Steuerblöcken 102, 102’ von zwei oder mehreren Steckverbindungen 1 , T kommuniziert.

Diese Systemstruktur lässt zu, dass sich neue Steckverbinder 1 , T durch einen automatisierten Anlernprozess einfach in das IES integrieren lassen.

Fig. 4 - 6 zeigen schematische Perspektivansichten der Buchse 2 der erfindungsgemäßen intelligenten modularen Steckverbindung 1 nach Fig. 1. In Fig. 7 ist eine schematische Ansicht einer Anschlussseite 2b der Buchse 2 nach Fig. 4 - 6 dargestellt.

Die Buchse 2 ist in diesem Beispiel mit dem Leistungsmodul 30 und mit dem Verriegelungsmodul 40 bestückt. Der Leistungssteckeinsatz 14 und der Verriegelungssteckeinsatz 11 sind in dem rahmenartigen Gehäuse 2a der Buchse 3 mittels Klipsvorrichtungen befestigt.

In Fig. 4 - 6 ist das Gehäuse 4a des Verriegelungsmoduls 40 mit einer Steuersteckverbindung 5a gezeigt, an welcher die Steuerleitung 5 angeschlossen ist. Die Steuereinrichtung 4 ist zusammen mit ihren oben genannten Komponenten in dem Gehäuse 4a angeordnet.

Fig. 6 zeigt die Steckseite 2c der Buchse 3 mit den hervorstehenden Steckeinsätzen 11 und 14. Der Steckeinsatz 11 des Verriegelungsmoduls 40 weist einen Abtrieb 20a auf, der mit einem Betätiger 21 (siehe Fig. 12) korrespondiert.

Zudem ist die Buchse 2 an ihren kurzen Seiten mit Kodierelementen 22, 23, 24 versehen. Die Kodierelemente 22 sind als Halterungen mit einer jeweiligen Aufnahme 24 ausgebildet. Auf einer Seite ist die Aufnahme 24 des einen Kodierelementes 22 leer, auf der anderen Seite ist ein Kodierelement 23 in Form eines von der Steckseite 2c der Buchse 2 hervorstehenden Stiftes eingesetzt. Korrespondierende Kodierelemente (nicht gezeigt) sind gegenüberliegend in dem Stecker 3 vorgesehen. Auf diese Weise wird ein seitenverkehrtes Zusammenstecken von Stecker 3 und Buchse 2 verhindert.

In Fig. 7 sind die Messleitungen 18a des Leistungssensors 18 dargestellt. Sie sind wie oben beschrieben an die Leistungsverbinder 15 angeschlossen. Hier sind zwei Messleitungen 18a gezeigt, von denen jeweils eine mit einem Leistungsverbinder 15 in dem Leistungssteckeinsatz 14 verbunden ist. Fig. 8 - 10 zeigen schematische Perspektivansichten einer Variante der Buchse 2 der erfindungsgemäßen intelligenten modularen Steckverbindung 1 nach Fig. 1. In Fig. 11 ist eine schematische Ansicht einer Anschlussseite 2b der Variante der Buchse 2 nach Fig. 8 - 10 dargestellt.

In dieser Variante ist zusätzlich zu dem Leistungsmodul 30 und dem Verriegelungsmodul 40 wie in Fig. 4 - 7 beschrieben das Datenmodul 50 mit dem zugehörigen Datensteckeinsatz 16 in der Buchse 2 befestigt. Die Buchse 2 kann hierzu ein größeres Gehäuse 2a aufweisen. Es ist aber auch möglich, dass die Buchse 2 eine Einheitsgröße für alle Module aufweist und die nicht benutzten Steckplätze fehlender Module durch einen Leersteckeinsatz verschlossen sind.

Der Datensteckeinsatz 16 ist auf seiner Anschlussseite mit einer Datenbuchse 13c ausgerüstet (Fig. 11 ), welche mit dem Datenverbinder 17 (Fig. 10) verbunden ist.

Das Datenkabel 13 ist mit einem Datenstecker 13b in die Datenbuchse 13c des Datensteckeinsatzes 16 eingesteckt. Es ist auch möglich, dass das Datenkabel 13 ohne Datenstecker 13b direkt in dem Datensteckeinsatz 16 an dem Datenverbinder 17 angeschlossen ist.

Fig. 12 stellt eine schematische Perspektivansicht des Verriegelungsmoduls 40 der erfindungsgemäßen intelligenten modularen Steckverbindung 1 nach Fig. 1 in einem getrennten Zustand dar. Fig. 13 zeigt das Verriegelungsmodul in einem zusammengesteckten Zustand.

Das Gehäuse 4a des Verriegelungsmoduls 40 ist hier auf dem Verriegelungseinsatz 11 angeordnet. Der Aktor 20 ist auch auf dem Verriegelungseinsatz 11 in einer Eckaussparung 4b des Gehäuses 4a befestigt. Innerhalb des Gehäuses 4a ist die Steuereinrichtung 4 mit ihren oben angegebenen Komponenten angeordnet.

Der Aktor 20 wirkt mit dem Abtrieb 20a zusammen, welcher an der Steckseite des Verriegelungseinsatzes 11 hervorsteht. Der Abtrieb 20a ist in einer Eckaussparung 4c im Endbereich des Verriegelungseinsatzes 11 angeordnet.

Die RFID-Antenne 7 ist im Endbereich des Verriegelungseinsatzes 11 (hier nicht sichtbar) angebracht. Das gegenüberliegende RFID-Element 7a, welches mit der RFID-Antenne 7 im zusammengesteckten Zustand des Verriegelungsmoduls 40 kommuniziert, ist in dem steckerseitigen Verriegelungseinsatz 11a eingefügt. Auf dem steckerseitigen Verriegelungseinsatz 11 a ist ein Betätigungsabschnitt 4d angeformt, welcher den Betätiger 21 mit einem nicht gezeigten Verriegelungs- /Entriegelungsmechanismus aufweist.

Der Vemegelungs-ZEntriegelungsmechanismus kann z.B. durch ein Ver sten von Abtrieb 20a und Betätiger 21 erfolgen. Natürlich sind auch andere Ausführungen, beispielsweise mit Hakenelementen, denkbar, die ein Auseinanderziehen von Stecker 3 und Buchse 2 verhindern.

In dem zusammengesteckten Zustand ist der Betätigungsabschnitt 4d, welcher in seiner Form mit der Eckaussparung 4c im Endbereich des Verriegelungseinsatzes 11 korrespondiert, in dieser Eckaussparung 4c aufgenommen. Der Betätiger 21 und der Abtrieb 20a sind miteinander gekoppelt. Diese Kopplung kann beispielsweise so ausgeführt sein, dass der Betätiger 21 mit einem Endabschnitt in einer Ausnehmung des Abtriebs 20a aufgenommen ist.

Die Steckverbindung 1 kann an der Buchse 2 oder/und an dem Stecker 3 ein oder mehrere Bedienelemente zur Einleitung einer Koppel- oder Entkopplungssequenz (manueller Taster) für die Steckverbindung 1 aufweisen. Ein solches Bedienelement bzw. Bedienelemente kann sich auch an einem Schaltschrank befinden. Dem Bedienelemente bzw. den Bedienelementen können auch geeignete Anzeigen für den Zustand der bedienten Funktionen zugeordnet sein.

Die Erfindung ist durch die oben beschriebenen Ausführungsbeispiele nicht eingeschränkt, sondern im Rahmen der Ansprüche modifizierbar.

Bezugszeichenliste

Steckverbindung 1 , 1’ Buchse 2, 2’ Gehäuse 2a Anschlussseite 2b Steckseite 2c Stecker 3, 3’ Gehäuse 3a Steuereinrichtung 4 Gehäuse 4a Eckaussparung 4b, 4c Betätigungsabschnitt 4d Steuerleitung 5 Steuersteckverbindung 5a RFID-Leser 6 RFID-Antenne 7 RFID-Element 7a Verriegelung 8, 8a Entriegelung 9, 9a Statusmelder 10, 10a Verriegelungseinsatz 11 , 11a Leistungsleitung 12, 12a Datenkabel 13, 13a Datenstecker 13b Datenbuchse 13c

Leistungssteckeinsatz 14, 14a Leistungsverbinder 15, 15a Datensteckeinsatz 16, 16a Datenverbinder 17, 17a Leistungssensor 18 Messleitung 18a Datensensor 19 Aktor 20 Abtrieb 20a Betätiger 21 Kodierelement 22, 23 Aufnahme 24 Leistungsmodul 30

Verriegelungsmodul 40

Datenmodul 50

Modul 60 Sensor 61

Systemaufbau 100, 100’

IES-Block 101

Steuerblock 102, 102’