具有密封嵌件的开关箱系统的制作方法

具有密封嵌件的开关箱系统
1.相关申请的交叉引用
2.本技术要求2019年3月11日提交的、标题为“schaltschranksystem mit dichtungseinsatz”的德国专利申请de 10 2019 106 082.6的优先权。优先权专利申请de 10 2019 106 082.6的公开内容特意通过引用构成本技术的内容。
技术领域
3.本发明涉及一种具有密封嵌件的开关箱系统。


背景技术：

4.开关箱系统包括自动化系统的电部件和/或电子部件。开关箱系统起配电系统的作用。例如，开关箱系统可分配电压，且可将电压提供给自动化系统的现场装置。自动化系统比如可用在制造机器中。
5.de 100 06 879 a1公开了一种用于控制与自动化系统、具有可与功能模块配合的基本模块的模块化控制系统。将基板与模块壳体之间的界面定位于密封环内，密封环在基本模块与插上式功能模块的接触面之间提供密封。这种密封概念的缺陷为其未具体实施到冗余部分上。


技术实现要素：

6.本发明的目的是提供一种具有密封嵌件的改进型开关箱系统、具有密封嵌件的改进型功能模块以及密封嵌件。这些目的是由具有密封嵌件的开关箱系统、具有密封嵌件的功能模块以及具有独立权利要求的特征的密封嵌件解决的。从属权利要求中指出了有利的其他实施例。
7.开关箱系统具有基本模块和至少一个功能模块。该功能模块具有功能壳体。该功能壳体在底侧上具有第一通孔。将功能模块的功能连接件设置在该功能壳体中和该第一通孔的区域中。该基本模块具有基本壳体。该基本壳体在顶侧上具有第二通孔。将该基本模块的基本连接件设置在该基本壳体和该第二通孔的区域中。该功能壳体的底侧搁置在该基本壳体的顶侧上。该功能连接件和该基本连接件互相接合并且形成界面。该开关箱系统包括具有框架的密封嵌件。该密封嵌件的框架具有与功能壳体接合的功能部和与基本壳体接合的基本部。该框架的功能部抵靠在该功能壳体的内壁上。该框架的基本部抵靠在限定该第二通孔的基本壳体的壁上。
8.有利的是，密封嵌件可保护开关箱系统例如免受湿气和/或灰尘颗粒的侵入，由于密封嵌件的功能部抵靠在功能壳体的内壁上，和密封嵌件的基本部抵靠在围绕第二通孔的基本壳体的壁上，借助于此，可防止在功能壳体的底侧与基本壳体的顶侧之间渗透进入的湿气和/或颗粒侵入开关箱系统内。由此，开关箱系统可比如满足ip67防护标准，即，开关箱系统可为防尘的并且完全防接触和短暂浸水。这意味着，可保护位于功能壳体中的和基本壳体中的电子部件不被破坏，这样可防止开关箱系统的故障。因此，当使用开关箱系统时，
可将开关箱系统设置在开关箱系统暴露于潮湿和/或灰尘条件下的环境中，而不会有开关箱系统故障的危险。这种环境可比如存在于制造机器的附近。作为防护标准ip67的替代，开关箱系统还可满足防护标准ip69k。
9.因为框架的基本部与基本模块接合，所以该开关箱系统提供的额外优点是，当将功能模块安装在基本模块上时，可引导功能模块和功能连接件。这样可以减小组装期间作用在功能连接件上的力。此外，在未更详细描述的实施例中，比如，可将印刷电路板装接到密封嵌件上。按照这种方式，由于可将印刷电路板和密封嵌件联合地安装至功能模块中，密封嵌件可用作组装辅助件。
10.在开关箱系统的实施例中，密封嵌件的框架具有第一凹槽和第二凹槽。绕着该框架的功能部环绕地形成第一凹槽，并且绕着该框架的基本部环绕地形成第二凹槽。将第一密封件安置在第一凹槽中并且抵靠在该功能壳体的内壁上。将第二密封件安置在该第二凹槽中并且抵靠在围绕该第二通孔的基本壳体的壁上。
11.有利的是，第一密封件可防止在功能壳体的底侧与基本壳体的顶侧之间进入开关箱系统的湿气和/或灰尘颗粒侵入功能壳体内。第二密封件可防止在功能壳体的底部与基本壳体的顶部之间进入开关箱系统的湿气和/或灰尘颗粒侵入基本壳体内。按照这种方式，可额外保护设置在功能壳体中和基本壳体中的诸如印刷电路板的元件免受到湿气和/或灰尘颗粒的侵入。
12.在开关箱系统的另一个实施例中，功能壳体的底侧包含围绕第一通孔的第三凹槽。将第三密封件设置在所述第三凹槽中并且抵靠在所述基本壳体的顶面上。
13.有利的是，第三密封件可防止湿气和/或灰尘颗粒在功能壳体的底侧与基本壳体的顶侧之间侵入开关箱系统内。因此，额外保护功能模块和基本模块免受湿气和/或灰尘颗粒的侵入。在具有第一密封件和第二密封件的组合中，由于开关箱系统具有冗余密封概念，因此开关箱系统被特别好地密封，以防止湿气和/或灰尘颗粒的如此侵入：如果第三密封件泄露，则第一密封件和第二密封件仍可提供保护，以防止湿气和/或灰尘颗粒的侵入。由此，与现有技术相比，该开关箱系统在密封概念方面提供更高的安全性。
14.在开关箱系统的实施例中，该密封嵌件具有刚性地连接到该框架的盖板。将该盖板安置在该框架界定区域内。该盖板具有凹口。将该界面设置在凹口的区域中。
15.有利的是，设置在功能壳体中的功能模块的部件被保护免于被盖板接触。在功能模块的初始组装、置换或维修期间，即，在功能模块与基本模块分离时，这可为比如适宜的。
16.在开关箱系统的另一个实施例中，该盖板具有至少一个另外凹口。有利的是，该至少一个另外凹口使热量通过该另外凹口从功能壳体散入基本壳体内。
17.在开关箱系统的实施例中，密封嵌件包括至少两个刚性地连接到框架的保持部。该保持部在与该框架垂直的方向上延伸并且凸入该功能壳体内。经由该另外凹口可接入该保持部。在保持部处，密封嵌件被固定到功能壳体上。
18.有利的是，通过另外凹口可接入保持部，允许比如借助螺钉将密封嵌件紧固到功能壳体的内壁上。密封嵌件的框架搁置在功能壳体的内壁上的部分形成框架的功能部。密封嵌件的框架位于功能壳体的外部的部分形成框架的基本部。
19.在开关箱系统的另一个实施例中，功能连接件不比该密封嵌件的框架从功能壳体突出的多。有利的是，通过不比密封嵌件的框架突出更多到功能壳体外部，保护功能连接件
免于受到机械冲击。
20.开关箱系统的功能模块具有功能壳体。该功能壳体在底侧上具有第一通孔。将功能模块的功能连接件设置在功能壳体中和第一通孔的区域中。功能模块包括具有框架的密封嵌件。密封嵌件的框架具有与功能壳体接合的功能部和设置在功能壳体的外部的基本部。框架的功能部抵靠在功能壳体的内壁上。有利的是，当在开关箱系统中使用功能模块时，密封嵌件可保护开关箱系统比如免于湿气和/或灰尘颗粒的侵入。
21.在功能模块的实施例中，密封嵌件的框架具有第一凹槽和第二凹槽。绕着密封嵌件的功能部环绕地形成第一凹槽，并且绕着密封嵌件的基本部环绕地形成第二凹槽。将第一密封件安置在第一凹槽中并且抵靠在功能壳体的内壁上。将第二密封件安置在第二凹槽中。有利的是，当在开关箱系统中使用功能模块时，第一密封件和第二密封件可额外保护开关箱系统免于湿气和/或灰尘颗粒的侵入。
22.在功能模块的另一个实施例中，功能壳体的底侧具有围绕第一通孔的第三凹槽。将第三密封件设置在第三凹槽中。有利的是，当在开关箱系统中使用功能模块时，第三密封件可额外保护开关箱系统免于湿气和/或灰尘颗粒的侵入。
23.在功能模块的另外实施例中，密封嵌件具有刚性地连接到框架的盖板。将所述盖板设置在框架界定的区域内。盖板包括凹口。将功能连接件设置在凹口的区域中。有利的是，可保护设置在功能壳体中的功能模块的部件免于盖板的接触。
24.在功能模块的实施例中，盖板包括至少一个另外凹口。有利的是，当在开关箱系统中使用功能模块时，至少一个另外凹口使热通过另外凹口从功能壳体散入开关箱系统的基本壳体内。
25.在功能模块的另外实施例中，密封嵌件具有至少两个刚性地连接到框架的保持部。保持部在与框架垂直的方向上延伸并且凸入功能壳体内。通过另外凹口可接入保持部。将密封嵌件固定到功能壳体上的保持部上。有利的是，通过另外凹口可接入保持部，允许比如借助螺钉将密封嵌件紧固到功能壳体的内壁上。
26.在功能模块的另外实施例中，功能连接件不比密封嵌件的框架从功能壳体突出的多。有利的是，通过不比密封嵌件的框架突出更多到功能壳体外部，保护功能连接件免于受机械冲击。
附图说明
27.结合下面对实施例的描述，上面描述的本发明的性质、特征和优点以及它们实现的方式将更清楚且更加清楚地被理解，将结合附图更详细解释实施例。因此，在每一种情况中，示意图示出：
28.图1：以透视图示出的开关箱系统；
29.图2：图1的开关箱系统的截面的俯视图；
30.图3a和3b：开关箱系统的功能模块的底侧的各种透视图；
31.图4a和4b：以各种透视图示出的功能模块的密封嵌件；
32.图5：示出开关箱系统的透视截面图；
33.图6：以另外的功能模块的底侧的透视图示出另外的功能模块；及
34.图7：以透视图示出用于另外的功能模块的另外的密封嵌件。
具体实施方式
35.图1以透视图示意地示出示例性开关箱系统1。
36.开关箱系统1包括基本模块2和至少一个功能模块60。可将一般描述的功能模块60比如具体实施为第一功能模块3、第二功能模块4、第三功能模块5、第四功能模块6、第五功能模块7或第六功能模块8。然而，还可设想功能模块60的任何其他实施例。因为下面描述的特征既适用于第一功能模块3、第二功能模块4、第三功能模块5、第四功能模块6、第五功能模块7又适用于第六功能模块8，所以一般仅提到一个功能模块60或者多个功能模块60。
37.作为例子，图1的开关箱系统1具有第一功能模块3、两个第二功能模块4、五个第三功能模块5、十个第四功能模块6、十个第五功能模块7及十五个第六功能模块8。然而，开关箱系统1也可具有任何数目的第一功能模块3、第二功能模块4、第三功能模块5、第四功能模块6、第五功能模块7或第六功能模块8以及/或另外的其他功能模块。
38.基本模块2包括具有顶侧10的基本壳体9。多个功能模块60分别包括具有底侧12的功能壳体11。多个功能模块60的多个底侧12分别搁置在基本壳体9的顶侧10上。因为这个原因，功能模块60的底侧12在图1中不可见。
39.除了第六功能模块8，其余的第一功能模块3、第二功能模块4、第三功能模块5、第四功能模块6以及/或第五功能模块7可分别具有外围连接件13，如图1中相应地示出。外围连接件13的数目、实施例及位置可与图1中对所有第一至第五功能模块3、4、5、6、7的示例性绘示不同。现场装置可通过外围连接13连接到开关箱系统1。现场装置可比如为致动器和/或传感器。现场装置可比如为可受开关箱系统1控制的制造机器的一部分。现场装置可经由外围连接13与功能模块60交换数据、信号或供应电压。开关箱系统1的基本模块2可比如包括专用集成电路，结合第一至第五功能模块3、4、5、6、7，专用集成电路用作为从装置或主装置，以便能够以根据主从原理的自动化方式控制现场装置。在这方面，比如，利用根据iec 61158标准的ethercat协议，经由基本模块2，可在第一至第五功能模块3、4、5、6、7之间交换数据。此外，对于为了操作可对现场装置提供的电压，开关箱系统1可用作配电系统。
40.作为例子，第一功能模块3包括控制元件14。可将第一功能模块3看作高级功能模块。例如，可将数据和电压馈送到第一功能模块3内，且可将其转送到其他第二至第六功能模块4、5、6、7、8。
41.作为例子，基本模块2包括第一通道17、第二通道18以及第三通道19。然而，基本模块2也可仅包括第一通道17，或仅包括第一通道17和第二通道18或甚至超过三个通道，即第一至第三通道17、18、19。第四功能模块6、第五功能模块7以及第六功能模块8的功能壳体11示例性地仅分别在基本模块2的第一通道17、第二通道18或第三通道19上延伸。第二功能模块4及第三功能模块5示例性地仅分别在第二通道18和第三通道19上延伸。第一功能模块3示例性地在所有三个通道，即，第一至第三通道17、18、19上延伸。
42.作为例子，对于第一至第三通道17、18、19中的每一个，基本模块2包括总共二十四个槽20。然而，对于第一至第三通道17、18、19中的每一个，基本模块2可包括任何数目的槽20。第四功能模块6、第五功能模块7以及第六功能模块8分别在一个槽20上延伸。第二功能模块4和第三功能模块5分别在四个槽20上延伸。第一功能模块3在九个槽20上延伸。
43.开关箱系统1包括第一和第二电缆引导件15、16。第一电缆引导件15设置在基本模块2的顶侧10上的功能模块60之间，并且在与基本壳体9的顶侧10垂直的方向上延伸。第二
电缆引导件16设置于基本壳体9的一侧上并且在与基本壳体9的顶侧10平行的方向上延伸。第一和第二电缆引导件15、16的数目可以是任意数目。另外，第一和第二电缆引导件15、16的设置可与图1所示的设置不同。还可省略第一和/或第二电缆引导件15、16。
44.图2示出图1的开关箱系统1的截面的示意俯视图。该截面仅示出基本模块2的第一通道17的一部分和第四功能模块6(作为例子)，第四功能模块6设置于第一通道17在基本壳体9的顶侧10上的区域中。为清楚起见，与图2所示的第四基本模块6相邻的功能模块未示于图2中。
45.基本壳体9在其顶侧10上具有第二通孔21。对每一个槽20提供第二通孔21。基本模块2的基本连接件22设置于基本壳体9中，并且在每一种情况中，设置于第二通孔21的区域中。可将基本连接件22具体实施为内置插头或内置插座。作为例子，将图2的基本连接件22具体实施为内置插座。
46.作为例子，基本连接件22包括十八个第一接触开口23和七个第二接触开口24。然而，基本连接件22也可具有不同数目的第一和第二接触开口23、24。第一和第二接触开口23、24的位置可与图中所示的位置不同。
47.图3a和3b示意地示出开关箱系统1的第四功能模块6的功能壳体11的底侧12的不同透视图。图3a示出没有密封嵌件26的第四功能模块6，而图3b示出具有密封嵌件26的第四功能模块6。
48.功能壳体11在其底侧12上包括第一通孔25。功能壳体11的第一通孔25的横截面可与基本壳体9的第二通孔21的横截面相同，但这不是强制性的。在开关箱系统1中，当功能壳体11的底侧12与基本壳体9的顶侧10接触时，将第一通孔25和第二通孔21设置为一个在另一个的上面。
49.将功能连接件27设置于功能壳体11中和第一通孔25的区域中。可将功能连接件27具体实施为内置插头或内置插座。作为例子，将功能连接件27具体实施为内置插头。
50.功能连接件27包括与基本连接件22的第一和第二接触开口23、24的数目对应的十八个第一接触销28和七个第二接触销29。在开关箱系统1中，基本连接件22和功能连接件27互相接合，并且形成界面。数据经由该界面在基本模块2与第四功能模块6之间交换。基本模块2还可将电压提供给第四功能模块6。
51.第四功能模块6的密封嵌件26包括接合在功能壳体11中的框架30。可设置功能连接件27，使得其不会比密封嵌件26的框架30更突出功能壳体11。结果，当从开关箱系统1移除第四功能模块6时，还保护功能连接件27免受机械负荷的影响。
52.图4a和4b以各种透视图示意性地示出第四功能模块6的密封嵌件26。
53.密封嵌件26的框架30具有功能部31和基本部32。功能部31接合在功能壳体11中，这就是功能部31在图3a和3b中不可见的原因。框架30的基本部32与基本壳体9接合。将框架的基本部32设置在功能壳体11的外侧。
54.图5示意地示出图2中的虚线指出的平面的透视截面图a
‑
a，该平面贯穿开关箱系统1。为清楚起见，图5中未示出基本连接件22和功能连接件27。框架30的功能部31抵靠在功能壳体11的内壁33上。框架30的基本部32抵靠在围绕第二通孔21的基本壳体9的壁34上。有利的是，密封嵌件26可保护开关箱系统1免受比湿气和/或灰尘颗粒的的侵入。由于密封嵌件26的功能部31抵靠在功能壳体11的内壁33上，并且密封嵌件26的基本部32抵靠在界定第
二通孔21的基本壳体9的壁34上，所以可以防止功能壳体11的底侧12与基本壳体9的顶侧10之间渗透进入的湿气和/或颗粒侵入开关箱系统1中。
55.密封嵌件26的框架30包括第一凹槽35和第二凹槽36。绕框架30的功能部31环绕地形成第一凹槽35，并且绕框架30的基本部32环绕地形成第二凹槽36，在图4a和4b中也可看到。第一密封件37设置在第一凹槽35中。第一密封件37抵靠在功能壳体11的内壁33上。第一密封件37可比如是注塑成型密封件。将第二密封件38设置在第二凹槽36中，并且抵靠在围绕第二通孔21的基本壳体9的壁34上。第二密封件38也可比如是注塑成型密封件。
56.功能壳体11的底侧12包括围绕第一通孔25的第三凹槽39。将第三密封件40设置在第三凹槽39中，并且抵靠在基本壳体9的顶表面10上。第三密封件40可比如是o型环。
57.有利的是，第一密封件37、第二密封件38和第三密封件40使得开关箱系统1满足ip69k或ip67防护标准。然而，也可省略第一密封件37和第二密封件38。还可省略第三密封件40。如果没有提供第一、第二和/或第三密封件37、38、40中的一个，则也可省略其中设置了相应的第一、第二和/或第三密封件37、38、40的相应第一、第二和/或第三凹槽35、36、39。
58.下面将参考图4a和4b以及图5解释开关箱系统1的密封嵌件26的进一步可选特征。
59.密封嵌件26包含刚性地连接到框架30的盖板41。将盖板41设置在框架30界定的区域内。示例性地，将盖板41设置在基本部32的区域中。盖板41包括凹口42。功能连接件27设置在凹口42的区域中。在开关箱系统1中，将界面设置在凹口42的区域中，即，将功能连接件27和与功能连接件27接合的基本连接件22设置在凹口42的区域中。
60.作为例子，盖板41具有两个另外凹口43。然而，密封嵌件26还可包括任意数目的另外凹口43。盖板41的另外凹口43提供的优点在于冷空气可在基本模块2与第四功能模块6之间交换，使得可冷却设置在第四功能模块6的功能壳体22中的部件，诸如电路板。
61.示例性地，密封嵌件26包括刚性地连接到框架30的两个保持部44。示例性地，将保持部44设置在密封嵌件26的相对侧上。然而，密封嵌件26还可包含任意数目的保持部44。保持部44在与框架30垂直的方向上延伸到功能壳体11内且延伸。通过另外凹口43，可接入保持部44。另外凹口43使得可借助工具将密封嵌件26固定到功能壳体11上。
62.将密封嵌件26固定到功能壳体11上的保持部44。例如可以借助螺钉将密封嵌件26固定到功能壳体11上。为此目的，保持部44分别具有开口51。功能壳体11的内壁33可比如具有用于紧固密封嵌件26的盲孔。
63.也可省略另外凹口43。在这种情况中，还可省略密封嵌件26的保持部44。然而，替代地，可省略盖板41。借助工具，也可接入可选的保持部44。
64.下面参考图1、2和3a解释开关箱系统1的另外可选特征。
65.功能模块60的功能壳体11分别包含多个螺钉通道45，多个螺钉通道45被形成为垂直于功能壳体11的底侧12。多个螺钉通道45分别设置在功能壳体11的第一通孔25周围。基本壳体9在其顶侧10上包含多个盲孔46。盲孔46设置在第二通开口21周围。螺钉47分别延伸通过螺钉通道45，并且拧入盲孔46中。
66.例如，根据功能壳体11的底侧12定尺度的螺钉通道45的高度48可对应于螺钉通道45互相之间的最大横向距离与所使用的螺钉47的螺钉头直径之间的差值的至少一半。这样可确保螺钉47对第三密封件40施加均匀的压力，由于两个相邻螺钉47的压力锥在第三密封件40的密封面上相交。另一方面，如果螺钉通道45的高度48小于螺钉通道45之间的最大横
向距离与所使用的螺钉47的螺钉头直径之间的差值的一半，则可在螺钉47的压力锥的外侧分段地设置第三密封件40。然而，依据所述申请，对第三密封件40的这种压力作用可能还足以实现希望的密封作用。
67.然而，也可省略螺钉通道45、盲孔46和螺钉47。替代地，为将功能模块60装接到基本模块2上，可提供另一种机构。例如，可在功能模块60可接合的基本模块2上提供夹子。
68.图6以底侧12的透视图示意性地示出第三功能模块5。
69.与第四功能模块6相比，第四功能模块6仅占用基本模块2的一个槽20，而第三功能模块5占用四个槽20，并且因此在第二和第三通道18、19延伸。原则上，功能模块60可在任何数目的槽20和第一至第三通道17、18、19延伸。然而，作为例子，图6的第三功能模块5仅包括两个功能连接件27。第三功能模块5的两个功能连接件27不必如图6中示意地示出的那样彼此对角相对。图6示意地指出第三功能模块5的二个功能连接件27形成为不同的，这也不是必须的。第三功能模块5也可仅具有一个、三个或四个可具有相同或不同实施例的功能连接件27。
70.第三功能模块5具有另外密封嵌件49。图7以透视图示意地示出第三功能模块5的另外密封嵌件49。与密封嵌件26相比，另外密封嵌件49具有相似性。针对另外密封嵌件延用针对密封嵌件26的参考标记。
71.另外密封嵌件49包括框架30。框架30包括功能部31和基本部32。将另外密封嵌件49的功能部31具体实施成接合第三功能模块5的功能壳体11，而将基本部32构造成接合基本壳体9。另外密封嵌件49包含盖板41。将盖板41设置于框架30界定的区域内。作为例子，将盖板41设置在基本部32的区域中。也可省略盖板41。与密封嵌件26相比，另外密封嵌件49具有四个可选的凹口42、四个可选的另外凹口43、四个可选的保持部44以及四个可选的额外凹口50。