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Die
Erfindung betrifft eine Profilschiene für eine elektrische Bauteilleiste,
wie eine Steckdosen- oder Leuchtenleiste, sowie ein Verfahren zum
Kontaktieren eines Leiters, insbesondere eines Erdungsleiters an
einer solchen Profilschiene.
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Unter
Bauteilleiste wird allgemein eine Leiste verstanden, bei der mehrere
einzelne elektrische Komponenten, wie beispielsweise ein Steckdoseneinsatz
oder ein Schaltereinsatz, in der Profilschiene aneinander gereiht
werden. Solche Bauteilleisten werden beispielsweise in Büros eingesetzt.
Aus Sicherheitsgründen
müssen
die einzelnen elektrischen Komponenten geerdet sein. Bei einer Profilschiene aus
Metall ist hierzu ein Erdungsleiter vorgesehen, der zumindest eine
der elektrischen Komponenten mit der Profilschiene verbindet.
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Die
Profilschiene ist oftmals aus einem eloxierten Aluminium gebildet,
d. h. aus einem mit einer Eloxalschicht beschichteten Aluminium.
Diese Eloxalschicht muss zur Ausbildung eines elektrischen Kontakts
zwischen dem Leiter und der Profilschiene durchbrochen werden, da
die Eloxalschicht selbst isolierend wirkt. Um eine sichere Kontaktierung
zu gewährleisten,
werden herkömmlich
zur Kontaktierung des Leiters, insbesondere Erdungsleiter, an der Profilschiene
Schraub- oder Nietverbindungen eingesetzt. Diese erfordern zum einen
einen relativ hohen Montageaufwand und haben zum anderen den Nachteil,
dass sie einen relativ großen
Bauraum innerhalb der Profilschiene erfordern, was bei der Montage
nachteilig ist und den verfügbaren
Innenraum in der Profilschiene schmälert.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine einfach herzustellende
Kontaktierung zwischen einem Leiter und der Profilschiene zu ermöglichen.
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Die
Aufgabe wird gelöst
durch den Patentanspruch 1, gemäß dem vorgesehen
ist, dass der Leiter, insbesondere Erdungsleiter, an der Profilschiene durch
eine Press- oder Quetschverbindung befestigt ist. Anstelle der bisher üblichen
Schraub- oder Nietverbindungen wird daher eine einfache Pressverbindung
vorgesehen, bei der der Leiter ohne weitere Befestigungselemente,
wie Schrauben oder Nieten oder sonstige separate Klemmelemente mit
der Profilschiene verquetscht wird. Da keine weiteren separaten
Verbindungselemente vorgesehen sind, wird kein zusätzlicher
Bauraum innerhalb der Profilschiene beansprucht. Auch ist die Montage
vergleichsweise einfach, da lediglich der Leiter durch einen einfachen Pressvorgang
mit der Profilschiene kontaktiert wird und insbesondere das Einschieben
der elektrischen Komponenten in die Profilschiene nicht beeinträchtigt ist.
Neben der Ausbildung des elektrischen Kontakts wird durch das Verpressen
zudem eine mechanische Befestigung zwischen dem Leiter und der Profilschiene
erzielt.
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In
einer zweckdienlichen Ausgestaltung weist die Profilschiene einen
Klemmkanal für
den Leiter auf, in den dieser mit einem Anschlusselement eingefügt ist.
Da die Profilschiene üblicherweise
als Strangpressprofil mit mehreren Kanälen ausgebildet ist, bedeutet
die Bereitstellung eines zusätzlichen Klemmkanals
bei der Herstellung der Profilschiene keinen zusätzlichen Aufwand. Anstelle
der Anordnung eines zusätzlichen
Klemmkanals kann unter Umständen
auch ein in anderer Weise genutzter Kanal verwendet werden, sofern
er zur Ausbildung der Pressverbindung geeignet ist.
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Vorzugsweise
weist der Klemmkanal im Ausgangszustand vor Ausbildung der Pressverbindung zwei
seitliche Vertikalschenkel auf, an die sich jeweils ein Dachschenkel
anschließt.
Die beiden Dachschenkel sind hierbei insbesondere voneinander beabstandet,
so dass der Klemmschenkel nach oben hin offen ist. Durch diese Ausgestaltung
ist ein insbesondere flacher Klemmkanal gebildet, in den sich das Anschlusselement,
vorzugsweise ein flach ausgebildetes Anschlusselement, wie beispielsweise
eine flache Öse,
leicht einführen
lässt.
Ein derartiger Klemm kanal eignet sich besonders für die Ausbildung
der gewünschten
Pressverbindung.
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Insbesondere
ist hierbei vorgesehen, dass die Dachschenkel unter einem spitzen
Dachwinkel – bezogen
auf die Horizontale – von
etwa 10° an
die Vertikalschenkel anschließen.
Durch die dachförmig geneigten
Dachschenkel ist daher ein im Querschnitt gesehen dachförmiger Klemmraum
für bevorzugt
flächige
Anschlusselemente gebildet. Beim Einführen des Anschlusselements
ist daher zwischen den Endseiten der Dachschenkel und der Oberfläche des
Anschlusselements ein Freiraum, der ein einfaches Einführen erlaubt.
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In
einer zweckdienlichen Ausgestaltung ist die Querschnittsfläche des
Klemmkanals insgesamt derart gewählt,
dass ein loses Einführen
des Anschlusselements ermöglicht
ist. Dies bedeutet, dass die lichte Weite des Klemmkanals die Breite
des Anschlusselements und die lichte Höhe des Klemmkanals die Höhe bzw.
Dicke des Anschlusselements übersteigt.
Das lose Einführen
erlaubt eine reibungslose Montage.
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Im
verpressten Endzustand ist vorzugsweise vorgesehen, dass der Klemmkanal
an zumindest einer quer zur Kanallängsrichtung verlaufenden Druckkerbe
gegen das Anschlusselement verpresst ist. Durch ein Presswerkzeug
wird daher beim Pressvorgang der Klemmkanal verformt und zwar derart,
dass ein Fließen
des Materials stattfindet. Durch die Ausbildung einer Kerbe werden
dabei in vorteilhafter Weise auf das Material des Klemmkanals geeignete Verformungskräfte ausgeübt. Eine
auf dem Material befindliche Schutzschicht, insbesondere eine Eloxalschicht
auf einer Aluminiumprofilschiene, reißt dadurch auf, so dass das
leitfähige
Material (Aluminium) unmittelbar mit dem Anschlusselement in Kontakt
kommt. An dieser Stelle befindet sich also keine isolierende Schutzschicht
mehr und es ist ein Kontakt mit einem geringen Kontaktwiderstand
gewährleistet. Um
sowohl die Kontaktsicherheit als auch die mechanische Befestigung
sicher zu gewährleisten
bzw. zu erhöhen,
sind vorzugsweise mehrere, insbesondere zwei Druckkerben vorgesehen.
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Im
Hinblick auf das gewünschte
Aufreißen der
Schutzschicht ist in einer zweckdienlichen Weiterbildung die Druckkerbe
im Querschnitt keilförmig mit
einer stumpfen Stirnseite ausgebildet. Über die stumpfe Stirnseite
werden die gewünschten
Presskräfte
auf das Material übertragen,
ohne dass dieses durchschnitten wird. Die keilförmige Ausgestaltung sorgt für ein Auseinanderfließen des
Materials und somit für
das gewünschte
Aufreißen
der Schutzschicht auch auf der Kontaktseite zwischen dem Klemmkanal
und dem Anschlusselement. Zweckdienlicherweise weist die Druckkerbe
dabei einen Keilwinkel von etwa 60° auf.
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Um
eine sichere Kontaktierung und mechanische Befestigung zu erreichen,
ist vorteilhafterweise der Klemmkanal derart auf das Anschlusselement abgestimmt,
dass das Anschlusselement sowohl zwischen einem Kanalboden des Klemmkanals
und den Dachschenkeln als auch zwischen den beiden Vertikalschenkeln
seitlich geklemmt ist. Die Vertikalschenkel sind dabei infolge des
Pressvorgangs gestaucht, d. h. deren Seitenwände dringen in den Innenraum
des Klemmkanals ein.
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Üblicherweise
besteht die Profilschiene aus einem Aluminium mit einer Eloxalschicht.
Der Erdungsleiter ist typischerweise ein Kupferleiter. Um eine unerwünschte Korrosion
zwischen dem Leiter und der Profilschiene zu vermeiden, die im Laufe
der Zeit zu einer deutlichen Erhöhung
des Kontaktwiderstands führen
würde,
besteht das an dem Erdungsleiter angeschlagene Anschlussstück bevorzugt
aus einem Material, welches derart gewählt ist, dass es in der elektrolytischen
Spannungsreihe zwischen dem Material der Profilschiene und dem Material
des Erdungsleiters angeordnet ist. Bei der Verwendung von Aluminium
für die
Profilschiene und Kupfer für
den Erdungsleiter besteht das Anschlusselement dabei vorzugsweise
aus einer Messinglegierung.
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Die
Aufgabe wird gemäß der Erfindung
weiterhin gelöst
durch ein Verfahren zum Kontaktieren eines Leiters mit den Merkmalen
des Patentanspruchs 11. Die im Hinblick auf die Profilschiene angeführten bevorzugten
Ausgestaltungen und Vorteile sind sinngemäß auch auf das Verfahren anzuwenden.
Bevorzugte Weiterbildungen des Verfahrens sind in den Unteransprüchen niedergelegt.
Bei der Ausbildung der Pressverbindung wird dabei insbesondere derart
vorgegangen, dass zunächst
die Dachschenkel des Klemmkanals von einem Presswerkzeug gegen das
Anschlusselement gebogen werden und anschließend das Presswerkzeug mit seinen
keilförmigen
Flanken und seiner stumpfen Stirnseite in die Dachschenkel eindringt,
so dass eine gegebenenfalls vorhandene Schutzschicht aufreißt. Im weiteren
Pressverlauf werden anschließend
die seitlichen Vertikalschenkel des Klemmkanals gestaucht, so dass
Wandmaterial des Klemmkanals in seinen Innenraum eindringt und somit
auch für
eine seitliche Klemmung des insbesondere als Öse ausgebildeten Anschlusselements
sorgt.
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Ein
Ausführungsbeispiel
der Erfindung wird im Folgenden anhand der Figuren näher erläutert. Es zeigen
jeweils in schematischen Darstellungen:
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1 eine
perspektivische Darstellung einer teilweise aufgerissenen Profilschiene
mit Erdungsleiter während
des Pressvorgangs mit einem Presswerkzeug,
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2 eine
vergrößerte Darstellung
im Bereich des Presswerkzeugkopfes,
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3 eine
vergrößerte Darstellung
mit Blick in Längsrichtung
der Profilschiene und
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4 die
perspektivische Darstellung gemäß 1 nach
erfolgtem Pressvorgang.
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In
den Figuren sind gleichwirkende Teile jeweils mit den gleichen Bezugszeichen
versehen.
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In 1 ist
eine U-förmige
Profilschiene 2 dargestellt, welche einen Boden 4 und
zwei gegenüberliegende
Seitenteile 6 aufweist. In der 1 ist das
rechte Seitenteil 6 nur in einem Teilstück dargestellt, so dass der
Blick auf den Boden 4 in einem rückwärtigen Teilbereich freigegeben
ist, in dem ein als Druckstempel 8 ausgebildetes Presswerkzeug
zu erkennen ist. Die Profilschiene ist bevorzugt ein Aluminiumstrangpressprofil,
welches mit einer Eloxalbeschichtung versehen ist. Die Profilschiene 2 weist mehrere
Kanäle
und Führungsschienen
auf. Sie dient zur Aufnahme einzelner elektrischer Bauelemente,
wie beispielsweise Steckdosenelemente, die durch Einschieben in
eine obere Führungsleiste 10 zur
Ausbildung einer Steckdosenleiste aneinander gereiht werden. Der
Sockel der jeweiligen Steckdosenelemente wird zwischen den Seitenteilen 6 innerhalb
der Profilschiene aufgenommen.
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Am
Boden 4 ist ein Klemmkanal 12 vorgesehen, in den
ein Erdungsleiter 14 eingeführt ist. An dem Erdungsleiter 14 ist
endseitig ein Anschlusselement 16, insbesondere eine Öse aus einer
Messinglegierung, angeschlagen (4). Der
Erdungsleiter 14 weist einen von einer Isolierung 18 umgebenen Kupferdraht
oder eine Kupferlitze 20 auf.
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Wie
insbesondere aus der vergrößerten Darstellung
gemäß 2 zu
entnehmen ist, weist der Druckstempel 8 ein Kopfteil mit
zwei parallel zueinander verlaufenden Druckkeilen 22 auf.
Die Druckkeile 22 erstrecken sich jeweils über die
gesamte Breite des Klemmkanals 12 und weisen im Querschnitt
gesehen eine in etwa dreieckige Querschnittsfläche auf. Die Druckkeile 22 weisen
dabei eine stumpfe Stirnseite 24 auf, an die sich seitlich
jeweils Keilflächen 26 anschließen. Die
Keilflächen 26 schließen dabei
zwischen sich einen Keilwinkel α von
in etwa 60° ein.
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Wie
insbesondere aus 3 zu entnehmen ist, umfasst
der Klemmkanal 12 einen durch den Boden 4 gebildeten
Kanalboden 28 sowie zwei senkrecht hierzu und einander
gegenüberliegend
angeordnete Vertikalschenkel 30, an die sich jeweils ein Dachschenkel 32 anschließt. Kanalboden 28,
Vertikalschenkel 30 und Dachschenkel 32 schließen einen
nach oben hin offenen Klemm- oder Kanalraum ein. Die Dachschenkel 32 sind
dabei gegenüber
dem Kanalboden 28 um einen spitzen Dachwinkel β geneigt,
der insbesondere etwa 10° beträgt.
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Die
Höhe der
Vertikalschenkel 30 sowie ihre Beabstandung voneinander
ist derart gewählt,
dass das Anschlusselement 16 im unverpressten Ausgangszustand
des Klemmkanals 12 problemlos in diesen eingeführt werden
kann. Zur Kontaktierung der Profilschiene 2 mit dem Erdungsleiter 14 über die Ausbildung
der Pressverbindung wird folgendermaßen vorgegangen: Zunächst wird
das insbesondere flache Anschlusselement 16 in den Klemmkanal 12 eingeführt. Anschließend wird
der Druckstempel 8 mit den beiden parallel zueinander verlaufenden Doppelkeilen 22 auf
den Klemmkanal 12 im Bereich des Anschlusselements 16 aufgesetzt.
Bei der beginnenden Druckbeaufschlagung werden zunächst die Dachschenkel 32 nach
unten gebogen, bis sie in etwa auf dem Anschlusselement 16 zum
Aufliegen kommen. Der Druckstempel 8 wird dann weiterhin gegen
den Klemmkanal 12 verpresst und tritt mit seinen beiden
Druckkeilen 22 in das Material des Klemmkanals 12 ein.
Hierdurch wird das Material verdrängt und es findet ein Materialfließen statt.
Wie aus 3 hervorgeht, wird der Druckstempel 8 dabei
bis auf etwa die halbe Höhe
der Vertikalschenkel 30 in diese eingepresst. Diese werden
dadurch gestaucht und Material der Vertikalschenkel 30 fließt u. a.
auch in den Klemmraum ein, in dem das Anschlusselement 16 einliegt.
Im Endzustand, wie er insbesondere in 4 dargestellt
ist, haben sich durch die Druckkeile 22 bedingt zwei parallel
zueinander verlaufende keilförmige
Druckkerben 34 ausgebildet. Diese Druckkerben weisen eine
zu den Druckkeilen 22 komplementäre Geometrie mit einem Keilwinkel α von etwa
60° auf.
Im Endzustand ist das Anschlusselement 16 allseitig im
Klemmkanal 12 durch eine unlösbare und dauerfeste Quetschverbindung
kontaktiert und mechanisch sicher gehalten. Durch die Stauchung
der Vertikalschenkel 30 wird dabei das Anschlusselement 16 auch
seitlich zwischen dem eingepressten Material der Vertikalschenkel 30 eingeklemmt.
Zusätzlich
ist das Anschlusselement 16 zwischen dem Kanalboden 28 und
den Dachschenkeln 32 geklemmt.
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Da
die Aluminium-Profilschiene 2 üblicherweise mit einer Eloxalschicht
versehen ist, muss diese im Bereich des Kontaktes zwischen Klemmkanal 12 und
Anschlusselement 16 unterbrochen sein, um einen möglichst
geringen elektrischen Widerstand zu gewährleisten. Um dies zu erreichen,
ist die keilförmige
Ausbildung der Druckkeile 22 von besonderer Bedeutung.
Denn durch das aufgrund der Druckkeile 22 hervorgerufene
Auseinanderfließen
des Materials reißt
die Eloxalschicht im Bereich der Druckkeile 22 auch an
den Druckkeilen 22 gegenüberliegenden Oberflächen des
Klemmkanals 12 auf, so dass ein geringer Kontaktwiderstand
erreicht wird.
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Die
Kontaktierung des Erdungsleiters 14 über die Pressverbindung hat
insbesondere die Vorteile, dass sie montagetechnisch einfach auszubilden ist,
dass keine zusätzlichen
separaten Klemmelemente, wie Nieten oder Schrauben, erforderlich
sind und dass weiterhin kein zusätzlicher
Einbauraum – wie
beispielsweise bei einer Schraubverbindung – im Inneren der Profilschiene 2 verbraucht
wird. Auch sind bei der Pressverbindung im Innenraum der Profilschiene 2 keine
störenden
Erhebungen, die beispielsweise ein Ein- oder Verschieben der einzelnen Bauelementeinsätze stören könnte.
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- 2
- Profilschiene
- 4
- Boden
- 6
- Seitenteil
- 8
- Druckstempel
- 10
- Führungsleiste
- 12
- Klemmkanal
- 14
- Erdungsleiter
- 16
- Anschlusselement
- 18
- Isolierung
- 20
- Kupferlitze
- 22
- Druckkeil
- 24
- Stirnseite
- 26
- Keilfläche
- 28
- Kanalboden
- 30
- Vertikalschenkel
- 32
- Dachschenkel
- 34
- Druckkerbe
- α
- Keilwinkel
- β
- Dachwinkel