專利名稱：用于電子設備的模塊，特別是現場總線模塊的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種用于電子設備的模塊，特別是現場總線模塊。
背景技術：
在DE37 40 290中已經公開一種總線插座模塊的設置，它們相互串接在一個支撐板上，具有一個分級的結構。在該模塊上罩著外殼，外殼上可以安裝一個電子部件或用于連接致動器、傳感器和類似設備的外部連接器。
在WO 00/62376中公開了一種帶有一個連接單元和一個可安裝在連接單元上的輸入/輸出模塊的現場總線模塊，該輸入/輸出模塊帶有可插接式電子設備和一個電子設備外殼，出于安裝目的，該現場總線模塊也使用一個支撐板。
但是也存在以下的需求，即這里所述的電子設備或現場總線模塊以及用于通路或供電設備的相應模塊以這樣的方式被構建，使得他們以及與他們組裝在一起的設備所構成一個設備站特別具有防止濕氣侵入的能力。特別是應當符合標準EP67規定的防止水的侵入的要求。
發明內容
本發明的任務是完成一個符合該要求的模塊。
本發明任務通過權利要求1中的主題實現。
此模塊具有下列模塊組件—用于安裝在一個諸如機器或類似設備的底座上的基礎模塊單元；
—一個可安裝在基礎模塊單元上的連接單元；—最好有一個可安裝在連接單元上的輸入/輸出模塊；—其中基本模塊單元比連接模塊寬，并且在總線外殼的一個側棱上具有一個突起，在總線外殼上相對的另一側棱上具有一個相應成形的承載凹坑，它們相互對應，并在多個總線外殼相互串接插接時形成密封。
—其中基本模塊單元的總線外殼具有一個基板，總線觸點和一個用于罩住總線觸點的總線罩，它們全部以一個密封的灌注材料覆蓋，以避免觸點區域被濕氣侵入。
本發明特別的優點在于，使用基礎模塊單元可以在機器上建立一個穩定的設備基礎，其中每個基礎模塊單元可以自身或相互之間進行密封，在基礎模塊單元之間的連接處不存在水可侵入的侵蝕點。本方式可實現保護級別IP67。
最好至少一列接觸孔被一個槽包圍著，在槽中可放置一個密封墊，用于對相鄰的一個總線外殼進行密封，槽的密封墊中嚙合通過一個與相鄰總線外殼相匹配的輪廓外形。通過該方法可明顯提高密封效果。
在另一種具有優點的變形方案中，一個由灌注材料灌注的密封架將連接單元具有優點地向下固定至基礎連接單元中，多個接觸銷穿過此密封架。該密封架使得可以簡單的結構方式實現連接單元的防水密封設計，而且簡化了其用密封灌注材料的灌注。
本發明的其他具有優點的實施例在另外的從屬權利要求中提到。
以下結合附圖詳細說明本發明，附圖中
圖1a-f在安裝或裝配一個電氣設備時的相互銜接的安裝步驟圖2現場總線模塊的分離3a，b一個基礎模塊單元和一個連接單元的裝配圖4a-j現場總線模塊部件的各個生產和安裝步驟具體實施方式
圖1為一個電氣設備1在安裝和裝配時相互銜接的步驟，圖1所示的該電氣設備1由相互串接的片狀現場總線模塊3構成，該現場總線模塊3串聯在通路5上，該通路5連接有一個置于其上的控制裝置，該現場總線模塊3還串聯一個供電模塊7，例如供電電壓+，-，PE-。
模塊化現場總線I/O系統(A-L)的每個現場模塊3包括三個完整的模塊子組件，如圖3所示。
a)一個底板-也稱為基礎模塊單元100-帶有單元101，102，103；b)終端基礎-也稱為連接單元200-帶有單元201，202，203，204，205，206；以及c)I/O模塊-也稱為輸入/輸出模塊300-帶有單元301，302，303。
但通路5和供電單元7各自只具有一個基本模塊單元100’和一個連接單元200’，其中后者例如用于至置于其上的控制裝置的導線和/或站或設備的饋電導線的連接。
基礎模塊單元100在其各側面具有一種分級結構，通過該結構可實現可靠的相互連接。通路和供電模塊的基礎模塊單元100’各自具有一大于現場總線模塊單元3的基礎模塊100的基面，該基面在連接區域內與現場總線模塊基礎模塊單元100相配合，并從而與其相互連接。
通過該基本結構可以實現現場總線模塊1的各種變形方案，例如可根據它們與外部的電氣設備例如致動器和傳感器等進行連接的連接器204，204’，204”的數量和方式的不同-如M12插頭，M24插頭或類似器件-來區分方案。終端基礎200也根據單元情況具有不同的結構。
首先將基礎模塊單元100’和100相互連接(圖1a)。隨后安裝通路和供電模塊的連接單元200’(圖1a，b)，然后依次完成現場總線模塊的安裝，其中首先安裝連接單元200，再安裝輸入/輸出模塊300。
在不同配置的基礎模塊單元100上可進一步安裝通路5，供電模塊7和類似設備。
也具有多個不同的現場總線I/O模塊。這些現場總線I/O系統符合標準IP67(DIN 40050，IEC529)。
圖2中所示的輸入/輸出模塊300具有一個罩301(模塊I/O罩)，一個電子設備(電路板)302(模塊I/O PCB)和一個用于承載電子電路板的基礎單元303(模塊I/O基礎)。
連接單元200包括一個俯視圖為矩形的連接外殼201，該外殼中裝有連接電路板202，在電路板上配置有一個用于與電子設備電路板302連接的插接連接器203，和用于連接例如致動器或傳感器等外部設備的連接插頭204。在連接電路板302上的與插接連接器203相對的一側設有接觸銷205，該接觸銷在安裝位置處向下插入基本基礎模塊單元100。密封架206實現連接單元向下與基礎模塊單元100的密封連接。
基礎模塊單元100的主要單元包括一個總線外殼，它是一個在俯視圖中基本上呈矩形的，帶有倒角的矩形基礎板101(稱為底板)，還包括外殼101中的總線觸點102和一個用于遮蓋總線外殼101上或者外殼101內的總線觸點102的總線罩103。總線外殼寬于連接外殼201，但是這里只有大約一半的長度。
總線外殼102以螺釘安裝在機器上，安裝時機器表面上的微小不平度需要找平，并從而為連接單元200的密封提供一個清潔的平面。
基礎單元模塊100按如下制造如圖4a所示在總線外殼101上裝配總線觸點102，它具有匯流條104和與之相垂直并向上豎立的接觸頭或接觸彈簧105。
總線觸點102安裝在總線外殼101的一個承載凹坑106中，接觸頭105置于承載凹坑106內部的套槽107中，并一直推入到總線觸點102的承載平面108處。
總線觸點102的接觸彈簧105用于與連接單元200的接觸銷205的接觸。
現在按圖4b將總線罩103(蓋板)按壓在總線觸點102上，總線罩103的下側面上的銷(圖中看不到)穿入到總線外殼101上相應的孔109中并固定卡緊。
總線罩103的作用是保護總線觸點102并避免灌注材料流入到觸點區域中。
圖4c中承載凹坑106中總線罩103周圍的填充區域110以密封的灌注材料進行灌注填充，以防止水侵入到觸點區域內(圖中未畫出)。
總線罩103位于總線外殼101的下側，例如可設置在機器上。
在總線外殼101的另一側，根據圖4d打三排相互平行定向的接觸孔111，112，113。
在接觸孔112，113的下方是總線觸點102的彈簧觸點105。
接觸孔111至113用于與連接單元200的兩排接觸銷205的嵌合。總線觸點102可以保證一個內部總線導體實現從總線外殼101至總線外殼10的繼續連接或從用模塊至模塊的繼續連接。
總線外殼101這樣設計，使得每個總線外殼101可以逐級與相鄰連接的總線外殼101相互嚙合(見圖4e和圖4f)。
為此在每個總線外殼的一個側棱上具有一個突起114，在與之相對的另一個側棱上具有一個相應的承載凹坑115，它們相互吻合，當多個相鄰連接的總線外殼101組裝時可實現密封插接。在突起114上圍繞接觸孔113具有一個槽116，它用于承載密封墊(泡沫密封墊)。在突起114上還具有一個帶有接觸孔113的突臺121，它可與一個位于承載凹坑中的凹陷122相互嚙合(比較圖4b和圖4d)。
在兩個相鄰的總線外殼101相互嚙合，接觸孔113與罩面區域中的接觸孔111對準配合。
其中突起114伸入罩面的承載凹坑115中。單個的總線外殼連同連接單元200在底座上的孔117和/或118和/或119處以螺釘固定(此處未畫出)，其中孔117和孔119位于突起114和承載凹坑115的范圍內，當總線外殼101相互連接好后彼此對準。各個總線外殼101在相互連接好后只能從上部取下。此外只能取下一列中最后的一個總線外殼101。
在外形輪廓或槽116的泡沫密封材料中壓入一個對應的輪廓120，見圖4b，以保證相互連接的總線外殼101之間的可靠密封。
上表面上的外形輪廓124的作用是保證連接單元在基礎模塊單元100上的可靠密封。
總線觸點102僅位于孔的下方，這些孔的標號為112和113，只有在安裝連接單元時總線才安裝完全。
以下結合圖4g和圖4h詳細介紹連接單元200在基礎模塊單元上的安裝。
連接單元的連接外殼201在其對著總線外殼101的一側帶有一個承載凹坑207，該承載凹坑的幾何形狀與總線外殼101的幾何形狀相符合，用于承載總線外殼。在承載凹坑207中伸出接觸銷205。當把連接單元200安裝在總線外殼上時，承載凹坑207上突出的探測銷208伸入到總線外殼101上為其預留的凹槽形外形輪廓123中，以此保證相互平行的兩列接觸銷205能夠準確的伸入到為其設置的接觸孔111，112中，并且使連接外殼200固定卡緊在總線外殼101上。
僅僅通過總線外殼101自身尚不能實現總線的擴展連接，只能與安裝在其上的連接外殼201一起方可實現。
然后還需要插裝基本單元303，電路板302，罩301，見圖3a。其中用兩個螺釘穿過罩301和連接外殼201上的定位孔304，209，分別在孔118上將輸入/輸出單元300和連接單元200與總線外殼101螺釘連接固定，并保證了密封所需的壓力，使得模塊作為一個單元是防水密封的。
連接單元200或連接外殼201根據圖4g和圖4h完成。在它的空的區域或它的底面同樣以灌注材料填充(此處無法看到)。
此外放置連接插頭204(現場連接器)的區域201也被完全灌注填充，灌注應達到連接電路板202上的孔211處。
在連接電路板202下方設有一個阻隔壁，以使得電子設備印刷電路板302的插接連接器203的區域內不會流入灌注材料。
密封架206保證了連接單元200與總線外殼101之間的密封。密封架206為帶有倒角的基本呈矩形的外形輪廓并與承載凹坑207相嚙合。
在槽212中也設有一個泡沫墊。整個密封架206在承載凹坑207中壓入連接外殼，其中密封架上的銷213伸入到總線外殼201上的孔214中并卡緊。
此外，在密封架對著銷213的區域，使用兩個螺釘通過孔215將密封架206固定在連接基礎上，并在連接電路板202上提供所需的壓力，以保證灌注材料不會流入到連接插頭204的觸點范圍內。
接觸銷205通過密封架206上的孔215并應保證很好的通過性。
現在可從下部對連接外殼進行灌注，其中在密封架206內部只灌注到孔215的水平面216處。
密封架206在其下側還帶有小的支柱217，以保證它在承載凹坑207中以灌注材料從下部完整地被密封。
整個的連接電路板202以灌注材料進行密封，接觸銷205的區域使用密封架206的泡沫墊進行密封。
電子設備外殼302上同樣設有泡沫墊，以保證與連接基礎的密封。
綜上所述，現場總線模塊3的安裝如下1.基礎模塊單元100以螺釘(通過孔117，119)安裝在一個底座上，例如一個機器上，包括終端塊或者總線擴展連接。不存在可能被損壞的暴露的密封結構。后面單元的安裝也可在以后的日子里再進行。
2.將連接單元200安裝在基本模塊單元100上，其中探測銷頭208伸入到基本模塊單元100中，以保證連接單元200在基本模塊單元100上落座并卡緊。
3.插裝輸入/輸出單元300并分別以兩個螺釘穿過連接單元200在孔118中固定在基本模塊單元100上。從而，所有的密封件固定地壓緊在相對物件上，以防止水的侵入。
附圖標記電子設備1現場總線模塊3通路5供電模塊7基礎模塊單元100總線外殼101總線觸點102總線罩103匯流條104接觸彈簧105承載凹坑106套107承載平面108孔109填充區域110接觸孔111，112，113突起114承載凹坑115槽116孔117，118，119突臺121凹陷122外形輪廓123外形輪廓124連接單元200連接外殼201連接-電路板202插接連接器203連接器204，204’，204”接觸銷205密封架206承載凹坑207探測銷208孔209區域210孔211槽212銷213孔214孔215水平面216支柱217輸入/輸出模塊300罩301(模塊I/O罩)電子設備(電路板)302(模塊I/O PCB)基礎單元303(模塊I/O基礎)孔30權利要求
1.用于電子設備的模塊，特別是現場總線模塊(3)，它具有以下模塊組a)一個安裝在底座，例如機器或類似設備，上的基礎模塊單元(100)；b)可安裝在該基礎模塊單元上的連接單元(200)；c)最好一個可安裝在該連接單元上的輸入/輸出模塊(300)，d)其中基礎模塊單元(100)寬于連接單元，并且總線外殼(101)的一個側棱具有一個突起(114)，而總線外殼(101)上與上述側棱相對的側棱具有一個相應成形的承載凹坑(115)，它們相互吻合，當多個相互連接的總線外殼(101)插接組裝時實現密封，e)其中基礎模塊單元(100)具有一個以基礎板為形式的總線外殼(101)，總線觸點(102)和一個用于遮蓋總線外殼(101)上的總線觸點(102)的總線罩103，它們全部由密封灌注材料遮蓋，以防止濕氣侵入到觸點區域。
2.如權利要求1所述的模塊，其特征在于，連接單元(200)具有一個連接外殼(201)，它承載一個連接電路板(202)，該電路板上設有與電子設備電路板(302)相連接的插接連接器(203)和用于連接例如致動器或傳感器等外部設備的連接插頭(204)。
3.如權利要求1或2所述的模塊，其特征在于，輸入/輸出模塊300帶有一個罩(301)，一個電子設備電路板(302)和一個用于承載電路板(302)的基礎單元(303)。
4.如上述權利要求中任一項所述的模塊，其特征在于，各總線外殼(101)在相互連接好之后只能從上部取下并且在一列中只能取下最后一個總線外殼(101)。
5.如上述權利要求中任一項所述的模塊，其特征在于，在突起(114)上帶有一個突臺(121)，它具有一列接觸孔(113)，它們與設置在承載凹坑中的其他凹陷(122)吻合。
6.如上述權利要求中任一項所述的模塊，其特征在于，當兩個相鄰的總線外殼(101)連接好后，接觸孔(113)與罩面區域中的接觸孔(111)對準。
7.如上述權利要求中任一項所述的模塊，其特征在于，在對著插接連接器(203)的一側，連接電路板(302)具有兩列接觸銷(205)，它們在安裝位置向下向基礎模塊單元(100)的方向伸出。
8.如上述權利要求中任一項所述的模塊，其特征在于，總線觸點(102)具有一個與向上豎立的接觸彈簧(105)相垂直的匯流條(104)。
9.如上述權利要求中任一項所述的模塊，其特征在于，總線觸點(102)位于總線外殼(101)上的承載凹坑(106)中，其中接觸彈簧(105)位于承載凹坑(106)的套(107)中并一直插入到總線觸點(102)上的承載平面(108)處。
10.如上述權利要求中任一項所述的模塊，其特征在于，在總線罩(103)上具有銷，它們可卡緊在總線外殼上的孔(109)中，并且總線罩(103)位于總線外殼(101)的底側上，而總線外殼(101)上相對的那側上具有三列相互平行的觸點(111，112，113)。
11.如上述權利要求中任一項所述的模塊，其特征在于，在兩列帶有觸點(112，113)的接觸孔的下方具有總線觸點(102)的彈簧觸點(105)。
12.如上述權利要求中任一項所述的模塊，其特征在于，一列接觸孔(111，112，113)被一個槽(116)圍著，在槽中有一個密封履帶用于與相鄰的總線外殼(101)的密封，其中槽(116)內的密封履帶具有一個與相鄰的總線外殼(101)相反的外形輪廓(120)。
13.如上述權利要求中任一項所述的或如權利要求1的前序部分所述的模塊，其特征在于，一個以灌注材料灌注的密封架(206)穿過觸點銷(205)將連接單元(200)密封地向下連接到基礎模塊單元上。
14.如上述權利要求中任一項所述的模塊，其特征在于，連接單元(200)的連接外殼(201)在其面向總線外殼(101)的一側設有一個承載凹坑(207)，該承載凹坑(207)的幾何形狀與總線外殼(101)相符合，用于承載總線外殼，其中接觸銷(205)和探測銷(208)伸入承載凹坑(207)中，用于與總線外殼(101)上預留的凹槽狀外形輪廓(123)相嚙合。
15.如上述權利要求中任一項所述的模塊，其特征在于，連接單元(200)在其空的區域內以灌注材料進行灌注。
16.如上述權利要求中任一項所述的模塊，其特征在于，密封架(206)具有一個基本上為矩形的外形輪廓，與承載凹坑(207)相匹配并具有一個槽(212)，槽可具有一個泡沫墊。
17.如上述權利要求中任一項所述的模塊，其特征在于，密封架上的銷(213)伸入到連接外殼(201)上的孔(214)中并卡緊。
18.如上述權利要求中任一項所述的模塊，其特征在于，接觸銷(205)穿過密封架(206)上的孔(215)，其中連接外殼以灌注材料進行灌注，灌注直至密封架(206)上孔(215)的水平高度(216)上，其中密封架(206)在底面上具有支柱(217)，使得它可以在承載凹坑(207)中從下部用灌注材料完全密封。
19.模塊，特別是符合上述權利要求中任一項所述的模塊，其特征在于，基礎模塊單元用螺釘固定在一個底座上，在此基礎模塊單元(100)上安裝-特別是卡式安裝-連接單元，并且輸入/輸出單元(300)通過連接單元(200)用螺釘固定在基礎模塊單元(100)上。
20.如上述權利要求中任一項所述的模塊，其特征在于，在基礎模塊單元，連接單元(200)和輸入/輸出單元(300)之間分別設有密封墊。
全文摘要
本發明涉及用于電子設備的模塊，特別是現場總線模塊(3)，具有以下模塊組a)一個安裝在底座(例如機器或類似設備)上的基礎模塊單元(100)；b)可安裝在該基礎模塊單元上的連接單元(200)；c)一個可安裝在該連接單元上的輸入/輸出模塊(300)，d)其中基礎模塊單元(100)寬于連接單元，并且總線外殼(101)的一個側棱具有一個突起(114)，而總線外殼(101)上與上述側棱相對的側棱上具有一個相應成形的承載凹坑(115)，它們相互吻合，當多個相互連接的總線外殼(101)插接組裝時實現密封，e)其中基礎模塊單元(100)具有一個以基礎板為形式的總線外殼(101)，總線觸點(102)和一個用于遮蓋總線外殼(101)上的總線觸點(102)的總線罩103，它們全部由密封灌注材料遮蓋，以防止濕氣侵入到觸點區域。
文檔編號H05K7/14GK1479412SQ0317863
公開日2004年3月3日 申請日期2003年7月18日 優先權日2002年7月19日
發明者邁克爾·霍英, 托爾斯藤·溫舍, 沃爾特·漢寧, 漢寧, 藤 溫舍, 邁克爾 霍英 申請人:威德米勒界面有限公司及兩合公司