DE3122420C2 - Frontbaustein für Schalt- oder Meldewarten - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft einen Frontbaustein für Schaltoder Meldewarten mit mosaikartigem Aufbau zum Abdecken der Frontseiten von an einem Gitterrahmen befestigten Geräteeinsätzen, mit einer Vorderwand, umlaufenden Seitenwänden und nach hinten ragenden Klemmbeinen, wobei die Vorderwand und die Seitenwände eine Kammer zur Aufnahme elektrischer Bauteile begrenzen.

Bei einer bekannten Schalt- und Meldewarte (DE-PS 29 721) sind an den Feldern eines Gitterrahmens Geräteeinsätze befestigt, die vom Gitterrahmen aus nach hinten vorstehen. Diese Geräteeinsätze enthalten elektrische Schaltungen und tragen an ihren vorderen Enden Anzeigeeinrichtungen wie Leuchten, Instrumente od. dgl. oder Betätigungseinrichtungen in Form von Schaltern, Drucktastern usw. Diese Anzeige- bzw. Betätigungseinrichtungen ragen durch den Gitterrahmen hindurch in Frontbausteine hinein, deren Vorderseiten zu einem Mosaikbild zusammengesetzt werden. Die Vorderseiten der Frontbausteine sind teils durchscheinend und teils lichtundurchlässig. Sie können außerdem Aufdrucke in Form von Linien und Schaltsymbolen aufweisen. Die bekannten Fronthausteine haben Seitenwände, die zusammen mit der Frontwand eine Kammer begrenzen. Die rückwärtigen Kanten der Seitenwände stützen sich an den Streben des Gitterrahmens ab. Die Befestigung der Frontbausteine an dem Gitterrahmen erfolgt durch Klemmbeine, die von den Seitenwänden aus nach hinten abstehen, durch das betreffende Feld des Gitterrahmens hindurchgehen und sich an der Rückseite des Gitterrahmens auseinanderfedernd abstützen.

Eine Schalt- und Meldewarte mit diesem Aufbau hat den Nachteil, daß jeweils ein Geräteeinsatz nur diejenigen Schaltungen und elektrischen Komponenten enthält, die mit den Anzeige- und Stellelementen des betreffenden Frombausteins zusammenwirken. Dies erfordert eine umfangreiche Verdrahtung zwischen den Geräteeinsätzen auf der Rückseite des Gitterrahmens. Zu diesem Zweck werden hinter dem Gitterrahmen Rangierverteiler angeordnet, an denen die Leitungsverbindung zwischen den einzelnen Geräteeinsätzen erfolgt. Der Rangierverteiler ist seinerseits mit einem Schaltschrank verbunden, der die eigentlichen Steuerungselemente enthält. Als Folge eines solchen Aufbaus der Schalt- und Meldewarte ergeben sich sehr lange Leitungsführungen zwischen den Geräteeinsätzen über die Rangierverteiler hinweg und zwischen den Geräteeinsätzen bzw. den Rangierverteilern und dem Schaltschrank. Der elektrische Aufbau einer solchen Anlage ist entsprechend kompliziert und erfordert umfangreiche Montagearbeiten am Aufstellungsort.

Zwar weist der Geräteeinsatz eine bis in die Kammer des Frontbausteines hineinragende Schaltungsplatine auf, mit der eine Leuchte od. dgl. durch eine Steckverbindung verbunden werden kann, jedoch wird hierdurch das Problem der aufwendigen Leitungsführung nicht gelöst.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Leitungsführung einer Schalt- und Meldewarte erheblich zu vereinfachen, so daß der bei der Montage erforderliche Verdrahtungsaufwand erheblich herabgesetzt und der Raumaufwand und die Größe der Anlage verringert wird.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß bei einem Frontbaustein der eingangs genannten Art vorgesehen, daß in der Kammer ein Schaltungsträger befestigt ist, dessen Leitungen über mindestens eine Steck- oder Druckverbindung an eine Leitung des Geräteeinsatzes oder an den Schaltungsträger eines seitlich benachbarten Frontbausteines anschließbar sind.

Mit einem derartigen Frontbaustein kann ein wesentlicher Teil der elektrischen Schaltung vor dem Gitterrahmen untergebracht werden. Bei einer Schalt- und Meldewarte mit einer großen Vielzahl von Frontbausteinen wird somit ein wesentlicher Teil der Schaltung im Innern der Frontbausteine angeordnet, so daß der Frontbaustein selbst das Gehäuse für einen Teil der elektrischen Schaltung darstellt. Hierdurch ist es möglich, einen Teil der Schaltung vor dem Gitterrahmen in dem durch den Frontbaustein gebildeten Gehäuse unterzubringen. Der Frontbaustein dient also nicht nur als Kappe für an dem Geräteeinsatz befestigte

Signal- oder Stellelemente, sondern er enthält einen Schaltungsteil, der beim Abziehen des KJemmbausteins von dem Gitterrahmen bzw. von dem Gerätegehäuse mit abgenommen wird. Diese Konstrui'.tionsart ermöglicht es, wesentliche Teile der Schaltung in dem Frontbaustein unterzubringen, der damit zusätzlich Funktionen des Geräteeinsatzes übernimmt

Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß Schaltungsteile in verschiedenen Frontbausteinen untereinander verbunden werden können, wobei die Verbindung nicht durch den Gitterrahmen und die zugehörigen Geräteeinsätze hindurch erfolgt, sondern direkt in der Ebene der Frontbausteine vor dem Gitterrahmen. Somit kann ein wesentlicher Teil der Beschattung auf direktem Weg zwischen den als Geräte- bzw. Schaltungsgehäuse ausgebildeten Frontbausteinen durchgeführt werden. Dabei können auch solche Frontbausteine verwendet werden, deren Schaltungsträger lediglich Verbindungsleitu-igen enthalten, um Querverbindungen zwischen benachbarten oder weiter entfernten Frontbausteinen, die aktive oder passive Komponenten enthalten, herzustellen. Wichtig ist, daß in der Ebene der Frontbausteine Leitungsverbindungen hergestellt werden können, so daß die entsprechenden Leitungen nicht durch den Gitterrahmen und die entsprechenden Geräteeinsätze hindurchgeführt werden müssen, sondern in der Ebene der Frontbausteine vor dem Gitterrahmen auf direktem Weg verlaufen.

Zwar ist ein Baukastensystem zum Aufbau elektrischer und/oder elektronischer Schaltungsanordnungen mit quaderförmigen Bausteinen aus Kunststoff bekannt (DE-AS 22 64 205), bei dem die einzelnen Bausteine mit entsprechend geformten Sockeln in die Felder eines Gitterrahmens eingesteckt werden und die oberen Teile der Bausteine seitliche Kontakte aufweisen, die vor dem Gitterrahmen in direkten Kontakt miteinander kommen, so daß die elektrischen Verbindungen vor dem Gitterrahmer. hergestellt werden. Hierbei handelt es sich aber um ein Baukastensystem für elektrische Lehrbaukästen, bei dem die Verbindung der Bausteine ausschließlich in der Ebene vor dem Gitterrahmen erfolgt und keine Leitungen durch den Gitterrahmen hindurch nach hinten geführt werden. Die Frontbausteine bilden zugleich die Geräteeinsätze, die ausschließlich vor der Ebene des Gitterrahmens elektrisch miteinander verbunden werden. Der Bereich hinter der Ebene des Gitterrahmens ist frei von Bauelementen und von Verdrahtungen, so daß die Schaltungsebene auf den Bereich vor dem Gitterrahmen — und zur Herstellung so von Masseverbindung allenfalls auf den Bereich innerhalb des Gitterrahmens — beschränkt ist. Demgegenüber sieht die Erfindung vor, bei einer Schalt- und Meldewarte einen Teil der Schaltverbindungen vor und den anderen Teil der Schaltverbindungen hinter die Ebene des Gitterrahinens zu verlagern.

Der Schaltungsträger ist vorzugsweise eine die offene Rückseite der Kammer im wesentlichen abschließende Schaltungsplatine. Auf dieser Schaltungsplatine sind in bekannter Weise die Leitungen in Form von Leiterbah- W) nen angebracht. Die Schaltungsplatine ist gleichzeitig der Träger für elektrische Komponenten, wie integrierte Schaltkreise, Transistoren, Widerstände, Signalleuchten, Schalter usw. Diese Komponenten sind somit geschützt in dem Frontbaustein untergebracht. Wird der Frontbaustein von dem Gitterrahmen abgezogen, so werden gleichzeitig die Steck- oder Druckverbindungen zu den benachbarten Frontbausteinen und zu dem hinter dem Gitterrahmen angeordneten Geräteeinsatz gelöst Der Frontbaustein mit dem an ihm befestigten Schaltungsträger und den elektrischen Komponenten, die in ihm enthalten sind, bildet also eine selbständige mechanische Einheit, die mechanisch und elektrisch stockbar ist und als Bestandteil der in der Schalt- und Meldewarte enthaltenen Schaltung als »aktiver Baustein« an der Gesamtfunktion teilnimmt

Die Kammer kann auch eine elektrische Schaltung mit aktiven Bauteilen wie elektronischen Schaltern und Logikelementen enthalten, die über die Steck- oder Druckverbindung an eine Stromversorgung angeschlossen ist

In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung weist der Schaltungsträger ein seitlich über eine Seitenwand des Frontbausteins vorstehendes Kontaktelement zum Verbinden mit einem Komaktelement eines benachbarten Frontbausteins auf. Die Kontaktelemente können entweder aus Steckverbindern bestehen oder aus Druckverbindern. Solche Druckverbinder sind elastische Walzen, die in axialer Richtung voneinander getrennte umlaufende Ringe aus elektrisch leitendem Material aufweisen. Die Ringe verbinden jeweils zwei zueinander ausgerichtete Leiterbahnen verschiedener Schaltungsplatinen.

Die Frontbausteine werden vorzugsweise aus Kunststoff gefertigt. Sie haben daher eine gewisse Elastizität, d. h., sie sind unter Druck verformbar. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weisen zwei einander gegenüberliegende Seitenwände der Kammer Durchbrechungen zum Einstecken von Ansätzen der Schaltungsplatine auf. Die Schaltungsplatine wird in die Kammer eingesetzt, indem der Frontbaustein durch Druck mit der Hand geringfügig verformt wird, so daß die Ansätze in den Durchbrechungen einrasten. Damit die Schaltungsplatine eine definierte Position innerhalb des Frontbausteins einnimmt, können die Seitenwände der Kammer eine die Schaltungsplatine zur Frontseite hin abstützende Abstufung aufweisen. Diese Abstützung dient als Anlagefläche für die Schaltungsplatine, wenn auf diese von der Rückseite des Frontbausteins her ein Druck ausgeübt wird, wie z. B. beim Verbinden des Frontbausteins mit dem Geräteeinsatz.

Im folgenden wird unter Bezugnahme auf die Zeichnungen ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 einen Schnitt durch eine Schalt- und Meldewarte,

F i g. 2 eine Vorderansicht der Frontbausteine der Schalt- und Meldewarten nach F i g. 1,

Fig.3 eine perspektivische Darstellung eines Teils des Gitterrahmens, an dem eine Federklemme zur Befestigung des Geräteeinsatzes angebracht ist, zusammen mit einem Frontbaustein,

F i g. 4 eine vergrößerte Darstellung der elektrischen Verbindung zweier benachbarter Frontbausteine,

F i g. 5 eine Rückansicht eines Doppel-Frontbausteins, der zwei Felder des Gitterrahmens abdeckt, und F i g. 6 einen Schnitt entlang der Linie VI-Vl von Fig. 5.

Das tragende Bauteil, an dem die wesentlichen Komponenten der Schalt- und Meldewarten befestigt :^:nd, ist ein Gitterrahmen 10 aus sich rechtwinklig kreuzenden horizontalen Leisten 11 und vertikalen Leisten 12. Diese Leisten sind an ihren Kreuzungspunkten durch zylindrische Knotenelemente 13 miteinander verbunden, die seitlich über die Leisten 11, 12 hinaus

• vorstehen und Anschlagflächen 14, 15 für die an dem Gitterrahmen zu befestigenden Teile bilden.

An der Rückseite des Gitterrahmens 10 sind Geräteeinsätze 16 befestigt, von denen in F i g. 1 einer dargestellt ist. Der Geräteeinsatz 16 besteht aus Kunststoff. An ihm ist eine Federklemme 17 befestigt, die das vordere Ende des Geräteeinsatzes 16 umschließt und über den Geräteeinsatz 16 nach vorn vorsteht. Die Federklemme 17 weist Klemmbeine 18 auf, die durch das betreffende Feld des Gitterrahmens hindurchragen und mit nach außen gerichteten Vorsprüngen zwei einander gegenüberliegende Leisten 12 des Gitterrahmens hintergreifen. Der Geräteeinsatz 16 stößt mit seiner Vorderseite an den v^;.er Eckpunkten gegen die Anschlagflächon 15 des Gitterrahmens. Der Geräteeinsatz 16 kann seinerseits mehrere Moduleinheiten 19 enthalten, von denen in F i g. t eine dargestellt ist. Diese Moduleinheit 19 weist eine Schaltungsplatine 20 auf, die aus dem Geräteeinsatz 16 heraus in den Gitterrahmen 10 hinein vorsteht und an ihrem vorderen Ende Steckerfassungen 21 trägt. Diese Steckerfassungen sind über Drähte 22 mit den (nicht dargestellten) Leiterbahnen der Schaltungsplatine 20 verbunden. Auf der Schaltungsplatine 20 können (nicht dargestellte) elektrische Bauteile untergebracht werden. Von dem rückwärtigen Ends der Moduleinheit 19 stehen Kontaktstifte 23 nach hinten ab.

Auf das rückwärtige Ende des Geräteeinsatzes 16 ist eine Kappe 24 aufgesetzt, die eine von federnden Zungen begrenzte Durchtrittsöffnung für Kabel aufweist, die an die Kontaktstifte 23 angeschlossen werden. An der Vorderseite des Gitterrahmens 10 werden die Frontelemente 26, 27 durch Aufstecken befestigt. Der Frontbaustein 26 hat eine quadratische Vorderfläche und dient zur Abdeckung eines Feldes des Gitterrahmens. Die Frontbausteine 27 haben dagegen Vorderflächen in Form langgestreckter Rechtecke. Sie decken jeweils drei Felder des Gitterrahmens ab. Die Frontelemente werden mosaikartig in einer Fläche nebeneinandergestellt und bilden die Vorderseite der Schalt- und Meldewarte. Sie können auf ihren Vorderseiten 28 mit Linien, Schaltsymbolen od. dgl. und durchscheinenden Fenstern 29 oder auch mit öffnungen zur Betätigung von Schaltern versehen sein. Die rechteckigen bzw. quadratischen Frontelemente 26, 27 haben Seitenwände 30, die rechtwinklig zu den Vorderseiten 28 verlaufen und zusammen mit den Vorderseiten eine Kammer 30 begrenzen. Die rückwärtigen Enden der Seitenwände 30 stoßen gegen die vorderen Anschlagflächen 14 des Gitterrahmens 10.

Jedes Frontelement hat mehrere von einander gegenüberliegenden Seitenwänden 30 nach hinten abstehende Klemmbeine 32, die an ihren Enden nach außen gerichtete Nasen 33 aufweisen. Diese Klemmbeine 32 ragen durch ein Feld des Gitterrahmens 10 hindurch und hintergreifen die betreffenden Leisten 11 bzw. IZ Zwischen jeweils zwei Klemmbeine 32 ist eine federnde Zunge 33 der Federklemme 17 einschiebbar.

Die Rückseite der Kammer 30 ist mit einer Schaltungsplatine 34 abgeschlossen. Die Schaltungspiatine 34 trägt elektrische Bauelemente, beispielsweise in Form von integrierten Schaltungen 35, 36, die sich im Innern der Kammer 30 befinden und mit Leiterbeinen an die (nicht dargestellten) Leiterbahnen der Schaltungsplatine 34 angeschlossen sind. Leiterbahnen können zu beiden Seiten der Schaltungsplatine 34 angebracht sein. Außerdem kann die Schaltungsplatine Leuchten 37, z. B. in Form von Leuchtdioden, Schalter oder andere Bauelemente tragen. Die Leuchten 37 sind hinter den Fenstern 29 angeordnet.

Die Schaltungsplatine 34 des in Fig. 1 in der Mitte dargestellten Frontelementes 26 weist ferner nach außen gerichtete Steckerstifte 38 auf, die in den Bereich des Gitterrahmens 10 ragen und beim Aufstecken des Frontelementes 26 auf den Gitterrahmen 10 in jeweils eine Steckerfassung 21 des betreffenden Geräteeinsatzes 16 eindringen. Auf diese Weise wird die als Schaltungsträger wirkende Schaltungsplatine 34 an die Stromversorgung und abgehende oder ankommende Signalleitungen angeschlossen.

Die auf den Schaltungsplatinen 34 enthaltenen elektrischen Schaltungen werden bei dem Ausführungsbeispiel der F i g. 1 direkt untereinander verbunden. Dies geschieht durch Kontaktelemente 39,40, die in die Seitenwände 30 der Frontelemente eingelassen sind und gemäß F i g. 4 aus den Seitenwänden 30 hervorstehen. Die Kontaktelemente 39 und 40 bestehen jeweils aus einem Vollkörper 41 aus relativ weichem isolierendem Kunststoff. Der Vollkörper weist an seiner Oberfläche zahlreiche gegeneinander isolierte elektrische Leiterbahnen 42 auf, die parallel zueinander verlaufen. Er drückt gegen die Oberseite der Schaltungsplatine 34, so daß seine Leiterbahnen 42 in Kontakt mit den Leiterbahnen auf der Oberfläche der Schaltungsplatine 34 kommen. Dadurch, daß jeweils zwei Leiterbahnen 42 der beiden seitlich gegeneinander drückenden Kontaktelemente 39, 40 miteinander in Berührung kommen, entsteht eine leitende Verbindung zwischen relativ zueinander ausgerichteten Leiterbahnen der in einer gemeinsamen Ebene angeordneten Schaltungsplatinen 34 über die Kontaktelemente 39, 40 hinweg. Diese leitende Verbindung erfordert keine Lötstellen, sondern erfolgt ausschließlich durch elastischen Kontaktdruck. Wird eines der Frontelemente von dem GitteTahmen 10 abgezogen, dann trennt sich auch das beireffende Kontaktelement von dem Kontaktelement des benachbarten Frontelementes. Auf diese Weise können Versorgungsspannungen und Signalspannungen zwischen den Leiterbahnen der Schaltungsplatinen 34 benachbarter Frontelemente übertragen werden. Die Kontaktelemente 40, 41 sind in entsprechenden Aussparungen der Seitenwände 30 so angeordnet, daß sie einen festen Sitz in den Seitenwänden haben, seitlich aus diesen hervorstehen und mit ihren Leiterbahnen 42 einen festen Druckkontakt zu den Leiterbahnen der Schaltungsplatine 34 haben.

Bei dem Ausführungsbeispiel der F i g. 1 und 2 handelt es sich bei den elektrischen Bauteilen 36, die in den Frontelementen 27 untergebracht sind, um Leuchtdiodenanordnungen, die in zahlreiche entlang einer Linie angeordnete Felder unterteilt sind. Die Fenster 29 des Frontelementes 26 sind als Pfeile ausgebildet, die jeweils auf eines der benachbarten Frontelemente hinweisen (F i g. 2). Derjenige Pfeil, der aufleuchtet, kennzeichnet das zugehörige Frontelement 27 und auf dem Frontelement 27 leuchtet eines der Felder im Fenster 29 auf. Die Ansteuerung der zugehörigen Leuchtdiode innerhalb der Leuchtdiodengruppe 36 erfolgt, ebenso wie die Ansteuerung der Leuchtdiode 37 des betreffenden Fensters 29, über die Schaltung im Geräteeinsatz 16.

In den Fig. 5 und 6 ist ein Frontelement 43 dargestellt, das zwei Felder des Gitterrahmens 10 abdeckt, im übrigen aber in gleicher Weise ausgebildet ist wie die Frontelemente 26 und 27. Entlang der Längsseiten des Frontelementes 40 sind die Klemmbeine 32 angebracht Die Klemmbeine haben einen solchen

Abstand voneinander, daß die federnde Zunge 33 einer Federklemme 17 zwischen sie geschoben werden kann.

Die Klemmbeine 32 erstrecken sich längs der Seitenwände 30 bis zur Vorderwand 28. Die Schaltungsplatine 34 weist daher an den Stellen der Klemmbeine 32 Aussparungen 44 auf.

Gemäß F i g. 6 haben die Seitenwände 30 an einigen Stellen Durchbrechungen 45, in die Ansätze 46 der Schaltungsplatine 34 hineinragen. Auf diese Weise wird die Schaltungsplatine 34 unverlierbar an dem Frontelement 43 festgehalten. Die Schaltungsplatine 34 liegt

außerdem an einer Abstufung 47 an, die im Innern der Kammer längs der Seitenwände 30 verläuft, so daß die Schaltungsplatine nicht in die Kammer hineingedrückt werden kann.

An den Seitenwänden des Frontelementes befinden sich im Innern der Kammer Nuten 48, die paarweise einander gegenüber angeordnet sind. Diese Nuten 48 dienen zum Einschieben von Abschottungswänden, um zu verhindern, daß Licht, das von einer in einem Bereich der Kammer angeordneten Leuchte ausgeht, in einen anderen Bereich der Kammer gelangt.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Frontbaustein für Schalt- oder Meldewarten mit mosaikartigem Aufbau zum Abdecken der Frontsei ten von an einem Gitterrahmen befestigten Geräteeinsätzen, mit einer Vorderwand, umlaufenden Seitenwänden und nach hinten ragenden Klemmbeinen, wobei die Vorderhand und die Seitenwände eine Kammer zur Aufnahme elektrischer Bauteile begrenzen, dadurch gekennzeichnet, daß in der Kammer ein Schaltungsträger (34) befestigt ist, dessen Leitungen über mindestens eine Steckoder Druckverbindung (21, 38; 39, 40) an eine Leitung des Geräteeinsatzes (16) oder an den is Schaltungsträger (34) eines benachbarten Frontbausteins (27) anschließbar sind.

2. Frontbaustein nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaltungsträger (34) eine die offene Rückseite der Kammer im wesentlichen abschließende Schaltungspia tine ist

3. Frontbaustein nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammer eine elektrische Schaltung mit aktiven Bauteilen (35) enthält, die über Steck- oder Druckverbindungen (21, 38) an eine Stromversorgung angeschlossen ist.

4. Frontbaustein nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaltungsträger (34) mit einem seitlich über eine Seitenwand (30) vorstehenden Kontaktelement (39, 40) zum Verbinden mit einem passenden Kontaktelement eines benachbarten Frontbausteins (27) in leitender Verbindung steht.

5. Frontbaustein nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwei gegenüberliegende Seitenwände (30) der Kammer Durchbrechungen (45) zum Einstecken von Ansätzen (46) der Schaltungsplatine (34) aufweisen.

6. Frontelement nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenwände (30) w der Kammer eine die Schaltungspiatine (34) zur Frontseite hin abstützende Abstufung (47) aufweisen.

7. Frontelement nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß zwei gegenüberliegende Seitenwände (30) der Kammer mit parallelen Nuten (48) zum Einschieben von Abschottungswänden versehen sind.