电气装置、用于电气装置的装置连接部件以及制造电气装置的方法与流程

本发明涉及根据独立权利要求1所述类型的电气装置。本发明还涉及用于电气装置的装置连接部件。本发明还涉及制造电气装置的方法，该电气装置尤其是前述电气装置。电气装置可用于接收和处理模拟和/或数字的电信号和/或对其进行变换和/或对其进行中继。电气装置尤其是用于数据网络的终端装置、特别优选是所谓的“i/o链接模块”，其在下面也称为i/o终端盒。装置连接部件形成电气装置的装置壳体的装置壳体部件、尤其装置壳体上罩并且特别要求其作为其作为电气装置的组成部分用于承载插拔连接器，因此能够使其电插头从电气装置中引出，例如作为外部数据传输的端口。因此，装置连接部件可将用于被连部件的网络端口并且对此包括多个插拔连接器，以允许连接在其上的构件、例如与数据网络的连接。电气装置可经由其插拔连接器尤其将场装置、如传感器和执行器经由数据网络例如与控制设备连接。

背景技术：

1、在电气装置的结构中由于插拔连接器安装在其装置壳体中原则上存在参与的结构元件有制造公差的问题。这尤其在由于结构引起公差叠加时被放大。因此在没有相应对策的情况下在电气装置的插拔连接器以其插头所连接的电路载体(例如电路板)和装置壳体之间产生机械应力，该机械应力对电路载体造成负荷并且长期损害其功能。

2、文献ep 3 240 382 b1的部分方案在于电路载体浮动地支承在装置壳体中。但是该方法不适用于将多个插拔连接器安装到装置壳体中，因为各个插拔连接器可能具有不同的公差。

3、在文献de 10 2010 051 954 b3中示出了一种弯曲的插拔连接器。该插拔连接器在连接侧固紧在电路板上并且在插拔侧“浮动地”被推入前面板嵌件中的屏蔽用套管中。对此不利的是安装工作增加以及接地连接变难，该接地连接在这种情况下经由单独的屏蔽弹簧进行。由此至少使得装置壳体针对湿气和脏污的密封变难。特别有问题的还在于，以这种方式在插接配对插头时不可避免的插拔力直接地作用到电路板接头上。

4、其他的i/o接线盒在网络中的构造和功能由文献de 10 2018 104 843 a1、wo2016/155685a1和de 10 2008 060 006 b4已知。

5、在现有技术中由于构件引起的制造公差在电气装置中、例如在用于数据网络的接线器中安装多个插拔连接器时产生更多的工作。

6、德国专利和商标局在本技术的优先申请中检索到以下的现有技术：us 2002/0142 672a1、us 7,753,740 b2和de 102 56 374b3。

技术实现思路

1、因此本发明的目的是，在制造电气装置、尤其用于数据网络的接线器时减少用于将多个作为安装插拔连接器的插拔连接器整合到电气装置中的安装工作。

2、在此所述多个插拔连接器可为至少四个、优选至少六个、特别优选至少八个、甚至尤其十个、甚至更多个。

3、该目的通过独立权利要求的对象实现。

4、电气装置具有装置壳体、至少一个电路载体以及多个插拔连接器，该至少一个电路载体优选是电路板，插拔连接器分别具有包括多个连贯的端子室的端子载体以及多个电插接端子。插接端子至少局部地容纳在相应的端子载体的各一个端子室中并且保持在其中、优选地固紧、尤其是卡合在其中。

5、电路载体具有多个导体电路并且尤其具有与其导电连接的多个过孔，即导电镀层的通孔。

6、插接端子分别在其插接侧的端部处具有插接区域，插接区域例如可实施成销或套筒端子，并且还在其连接侧的端部处具有连接区域，以与电路载体的导体电路电接触。连接区域可优选地实施成接头销，尤其实施成压入销(压入式)或替代地实施成焊接销或具有至少一个这种销。

7、插接端子以其连接区域导电地与电路载体的导体电路连接、尤其以其压入销被压入到过孔中和/或以其焊接销通过电路载体的通孔插接并且焊接在其电涂层上。

8、电气装置具有装置连接部件。装置连接部件形成装置壳体部件，即装置壳体的组成部分并且可与优选一件式的壳体基体部件共同地形成电气装置的所述装置壳体。尤其装置连接部件形状至少一个外壁、优选装置壳体的上罩。

9、所述多个插拔连接器可为至少四个、优选至少六个、特别优选至少八个、尤其甚至10个、甚至更多个。

10、根据本发明，装置连接部件作为装置壳体部件与所述端子载体一件式地实施。

11、电气装置优选是用于数据网络的连接装置、尤其是i/o接线盒。有利地，电气装置为此具有至少一个数据网络接头。

12、装置连接部件由电绝缘的材料、尤其由塑料构成。装置连接部件还具有多个端子载体，端子载体分别属于插拔连接器。端子载体同样由电绝缘材料构成并且优选由塑料构成。端子载体分别用于保持所属的电插接端子并且为此分别具有所述连贯的端子室，能将电插接端子引入到端子室中并且电插接端子优选能固定并且尤其能卡合在端子室中。电插接端子用于在连接侧与电气装置的电路载体、尤其电路板、的导体电路导电连接并且另一方面以其插接区域用于在插接侧与和相应的插拔连接器插接或待与相应的插拔连接器插接的配对插头的配对导电端子接触。装置连接部件具有基本上平面的连接区段，端子载体在其相应的位置处模制在连接区段上。

13、优选地，装置连接部件可与端子载体共同地作为一件式的注塑件、尤其在唯一的注塑过程中制成。插接端子在此可被注塑包封或者在注塑过程之后在单独的方法步骤中尤其通过机器射入端子室或端子载体中。后者基于较低的制造费用是特别有利的。

14、用于制造电器装置、尤其前述的电气装置的方法至少具有以下步骤：

15、a.为一系列的装置连接部件制造注塑模具；

16、b.将至少一个装置连接部件注塑为一件式的注塑件，该注塑件具有连接区段并且在其相应的位置中具有模制在其上的端子载体；

17、c.测量至少一个装置连接部件的端子载体彼此的相对位置；

18、d.由在方法步骤c中得出的测量数据求出在电路载体上的合适的连接位置并且建立至少一个电路载体，其具有导体电路并且在求出的连接位置处具有与导体电路导电连接的过孔。

19、优选地，可在唯一的注塑过程中进行方法步骤b。电路载体优选可以是电路板。

20、在优选的设计方案中，在方法步骤b中在注塑方法中制造多个、即至少两个、优选至少三个、即例如四个、甚至更多个装置连接部件并且在方法步骤c中测量。

21、在方法步骤d中可对测量结果进行统计学评估并且据此求出合适的连接位置。

22、在方法步骤c中测量精确度可小于1mm、优选地小于0.5mm、特别优选地小于0.25mm、尤其小于1.25mm、即例如低于1mm、甚至更精确，即例如小于0.75mm、甚至小于0.05mm。

23、本发明的有利的设计方案在从属权利要求和下面的描述中给出。

24、本发明的一种显著优点是在制造电气装置时使安装更简单。最后无需将多个端子载体单个地在电路载体上定位并且针对每个单个的端子载体将单独的插拔连接器壳体安装到装置壳体的外壁中。

25、本发明的主要优点是，取消了在电路载体和装置壳体之间以及尤其在经由其插接端子与电路载体连接的各个端子载体和装置壳体之间的可变的公差补偿的必要性。

26、额外的优点是，将在插拔配对插头时产生的插拔力保持远离电路载体、尤其电路板。

27、本发明的另一优点是，能够在同时地整合多个插拔连接器的情况下特别好且不费力地安装和密封装置壳体。

28、该方法是特别有利的，因为常见的且经济有利的注塑方法通常不适用于实现在所谓的“压入方法”中或合适的焊接方法中对于电路板装配所需的精确度。最后这些接触方法需要电路载体的非常精确定位的过孔。

29、在合适的焊接方法中由于安装技术原因需要使相应的插接端子的焊接针脚穿过电路载体、尤其电路板的过孔插接，以使其在后侧、即从背离端子载体的一侧焊接。

30、所述的压入方法用于通过金属的插接导电端子无焊接地接触电路板并且例如专业人员由文献de 10 2013 209 407 a1以及由多种类似的公开和实践中已知。

31、改进电气装置的制造过程包括以下步骤：

32、e.借助注塑模具注塑装置连接部件并且为端子载体装配插接端子以及根据由方法步骤d中求出的连接位置制造电路载体、尤其电路板；

33、f.使插接端子在连接侧与电路载体、尤其电路板电接触并且将电路载体、尤其电路板固定在装置连接部件上；

34、g.将装置连接部件分别与装置壳体的壳体基体部件接合在一起，其中电路载体、尤其电路板布置在装置壳体中。

35、如所述地，在方法步骤f中优选在无焊接的压入方法中或替代地在焊接方法中能实现插接端子与电路载体的电接触。在该焊接方法中电路载体在其接触点处具有所述过孔，使得插接端子可如所述地以其焊接针脚在连接侧穿过插接并且在后侧焊接在电路载体上。在这两种变型方案的每一个中有利的是，电路载体的过孔尽可能准确地定位。尤其为了该定位的准确性，所述精确度小于1mm、优选小于0.5mm、特别优选小于0.25mm、尤其小于1.25mm、即例如小于0.1mm或更精确、即例如小于0.75、甚至小于0.05mm。

36、在特别优选的实施方式中，电路载体、尤其是电路板固定在装置连接部件上。为此装置连接部件可具有固定设备。装置连接部件可与固定设备共同地实施成一件。固定设备可模制在装置连接部件上并且尤其与其共同地在所述注塑方法中制成。这具有更低的制造费用的优点。

37、固定设备可由多个固定栓构成。

38、固定栓可在其端部处具有锥形、尤其圆锥形延伸的夹紧区段。在可能的设计方案中夹紧区段也可实施成十字锥形。电路载体、尤其电路板可具有所属的、例如圆形的夹紧凹部。在连接侧压入时或为了将插接端子焊接在电路板上通常将插接端子的端子区域穿过电路板的过孔插接。同时地可将固定栓以其锥形的夹紧区段进入电路载体、尤其电路板的相应的夹紧凹部中并且夹紧在其中并且将电路板在其合适的位置中保持在装置连接部件上。该变型方案特别有利，因为安装成本格外低。

39、固定栓可模制在装置连接部件上并且尤其在一个注塑过程中与另外的装置连接部件一起制成一件式的注塑件。

40、在另一设计方案中固定设备、尤其固定栓可以是一个或多个单独的部件。这具有的优点是，在装置连接部件和电路载体、尤其电路板之间的间距不是通过装置连接部件预设。例如固定设备可由间隔螺栓构成，其长度符合相应的要求。因此能通过很少的付出来改变该间距，无需改变注塑模具。

41、固定栓的应用具有安装简单的优点。尤其可在方法步骤f中同时地进行以下两个步骤：

42、f1.)为了电接触使插接端子的连接区域穿过相应的电路载体的过孔插接并且同时地压入或紧接着焊接并且同时地

43、f2.)使模制或附接在装置连接部件上的固定栓分别进入相应的电路载体的所属的夹紧凹部中并且在其上夹紧。

44、在安装电气装置时，装置连接部件可附装到装置壳体的壳体基体部件上或放置在其上并且密封地固定在其上且与壳体基体部件一起形成电气装置的装置壳体。同时地，优选固定在装置连接部件上的电路载体布置在装置壳体中或装置壳体上。

45、如果一旦需要用于装置连接部件的同一结构形状的新的或另外的注塑模具，例如用于提高件数，因此可继续使用同一电路载体、尤其电路板。最后在注塑模具相同的情况下生产的注塑件的所谓的“收缩”保持不变。在此将术语“收缩”理解为注塑件的尺寸相对于注塑模具的空腔的尺寸的减小。

46、该方法是特别有利的，因为过孔在电路载体上、尤其在电路板上的定位比端子载体在装置连接部件上的定位在制造技术上原则上能明显更精确，或在追求的精确度方面至少能有明显更少的耗用。

47、装置连接部件还可作为装置壳体的组成部分覆盖整个装置壳体表面的至少10％、优选至少15％、尤其至少20％、优选至少25％并且进而可形成至少一个完整的装置壳体壁、尤其装置壳体罩、特别优选地所述的装置壳体上罩。

48、在特别有利的设计方案中连接区段占据装置连接部件的表面的大部分，即大于一半、尤其大于66％、优选甚至大于75％、特别优选甚至大于80％。装置连接部件朝至少一个、优选多个端部可具有边缘或圆角，由此额外地也形成装置壳体的相应的、尤其与连接区段成直角延伸的侧壁的至少一个部分。这对于装置壳体的稳定性和密封性特别有利。此外，这也提供进一步简单的安装，因为由此可降低装置壳体的单个部件的数量。

49、在优选的设计方案中触点载体在其相应的位置处沉降地模制在装置连接部件的连接区段上。这不仅由于机械原因、例如为了节省空间是有利的，而且例如在i/o接线盒(i/olink模块)中应用时相应于自动化技术的常见惯例。

50、对此有利的是，装置连接部件在端子载体所在的相应位置处分别具有尤其基本上空心圆柱形的凹陷部。装置连接部件在该凹陷部、尤其其空心圆柱体的内壁处可分别具有至少一个用于配对插头的锁紧部、例如卡合元件、如连贯的或间断的卡合边缘和/或底切和/或作为旋拧螺纹的内螺纹。旋拧螺纹必要时可为连贯的或分段的。

51、端子载体可沉降地布置在该凹陷部内。例如端子载体可与另外的装置连接部件经由在凹陷部的装置侧端部处在内侧环绕地模制在其上的、尤其环形的连接肋连贯地连接。

52、在此端子载体是圆形插拔连接器的组成部分。在此可以是所谓的“m12”圆形插拔连接器，但是自然也可使用具有不同的螺纹尺寸的其他圆形插拔连接器，例如所谓的“m8”圆形插拔连接器。

53、在此标记“m”意指，该圆形插拔连接器的锁紧设备可能是所谓的“公制的”旋拧螺纹，其中相应的旋拧螺纹的直径可称为整数公制单元(在这种情况下毫米)。m12螺纹的特征例如是，其直径为12mm并且m8螺纹的特征是，其直径为8mm。

54、但是自然也可使用具有不同直径、例如也可以寸给出的直径的旋拧螺纹的圆形插拔连接器。

55、在附加的设计方案中插拔连接器代替或除了螺纹旋拧也可具有其他的锁紧设备，例如定位横档、卡合突出部和/或底切，例如用于卡合具有推拉卡合设备等的配对插头。

56、在优选的改进方案中装置连接装置优选在其连接区段中额外地还具有用于安装另外的插拔连接器的另外的圆形安装口，另外的插拔连接器例如用于供电和/或网络连接或任意其他应用并且根据相应的应用能灵活地调节和更换。