Die Gehäusetechnik gehört nicht zwangsläufig zu den Kernkompetenzen von Unternehmen, die Elektronikbaugruppen für industrielle Anwendungen anbieten. Damit sich diese auf die Entwicklung und Vermarktung ihrer Produkte konzentrieren können, beziehen sie die Gehäuse in vielen Fällen von externen Lieferanten. 
Einige der Grundanforderungen an die Gehäuse sind, dass sie marktgerechten und anwendungsrelevanten Normen entsprechen sowie sich einfach und ohne Werkzeug durch Aufschnappen auf die DIN-Tragschiene montieren lassen müssen. Anschlüsse an der Gehäusefront sorgen dafür, dass sich die Module durch leichte Zugänglichkeit der Klemmstellen zeitoptimiert verdrahten lassen. Eine weitere Forderung ist, dass sich die Gehäuse möglichst in-dividuell anordnen lassen und an die Anwendung angepasst sind, um gleichzeitig das Corporate Design des Herstellers widerzuspiegeln. Wie sich eine solche Individualisierung realisieren lässt, zeigt das Beispiel der Gehäusesysteme der ‚KV‘-Serie von Dold. Diese Gehäuse in den Breiten 12,5 mm, 17,5 mm und 22,5 mm lassen sich auch bei kleinen bis mittleren Losgrößen kostengünstig individualisieren.

An der Gehäusefront

Automatisierungs-, Mess- und Sicherheitstechnik sind typische Anwendungen, bei denen Baugruppen in Modulen im Schaltschrank untergebracht werden. Durch die zunehmende Digitalisierung steigen in den meisten Anwendungen die Anzahl der Ein- und Ausgänge sowie die Menge an weiteren Schnittstellen für mögliche Feldbus-Anbindungen. 
Großflächige Frontflächen wie bei den ‚KV‘-Gehäusen ermöglichen eine individuelle Anordnung von Anschlussklemmen und die Integration gängiger Anschlüsse wie RJ45, USB oder Sub-D. Ebenfalls möglich ist der Einbau von Displays oder LED-Leisten zur Signalisierung von Funktionszuständen. Auch NFC, Funk oder Lichtwellenleiter lassen sich realisieren. Gegen unbefugte Manipulation an den Geräten helfen plombierbare, klappbare Frontabdeckungen. Werden alle Anschlüsse an der Gerätefront untergebracht, ist eine platzsparende Montage im Schaltschrank möglich. Zudem kann das Verdrahten und Anschließen der Module einfach und zeitsparend erfolgen. Für die Verdrahtung sind beim KV-Gehäuse Push-In-Klemmen im Raster 3,5 mm oder 5 mm vorgesehen, die per Reflow-Löttechnik verarbeitet werden können. Sie haben einen Prüfabgriff, über den sich in der Anwendung eine schnelle Diagnose durchführen lässt. Die nutzbare Fläche der Leiterplatten beträgt über 9.500 mm2. In den breiteren Gehäusen lassen sich auch zwei Leiterplatten unterbringen.

Flexibles Konzept zur Individualisierung

Das Tragschienenbus-System sorgt sowohl für eine vereinfachte Kommunikation als auch für die Spannungsversorgung der einzelnen Module.

© Dold

Die Gehäuse werden im Spritzguss aus Polycarbonat hergestellt und erfüllen alle anwendungsspezifischen Anforderungen der relevanten Normen der Automatisierungs-, Mess- und Sicherheitstechnik. Durch das selbstverlöschende Material der Gehäuse stellen auch die Brandschutzforderungen der UL kein Problem dar – die Gehäuse erfüllen die Klassifizierung V0 gemäß UL94. Ihre Konstruktion mit labyrinthartigen Geometrien ermöglicht die Einhaltung der in den Normen geforderten Luft- und Kriechstrecken von 8 mm für die Erhaltung der Störfestigkeit gegen die Entladung statischer Elektrizität. Gleichzeitig kann der Platz auf der Leiterplatte für die Bestückung von elektronischen Bauteilen optimal ausgenutzt werden. Die Gehäuse bestehen bei optimaler Gestaltung aus nur zwei Hauptgehäusebauteilen. Ihr Zusammenbau kann werkzeuglos erfolgen – nach Einbau der Leiterplatte werden die Einzelteile einfach zusammengeclipst. Seitliche Lüftungsschlitze sorgen für die Wärmeabfuhr durch freie Konvektion. Die Schutzart beträgt mindestens IP20; ohne Lüftungsschlitze und Ausbrüche in der Front des Gehäuses sind auch IP30 oder IP40 möglich.

Jede Anwendung ist unterschiedlich und benötigt beispielsweise eine andere Anzahl von Klemmen oder unterschiedliche Schnittstellen. Dementsprechend sind verschiedene Ausbrüche in der Frontfläche notwendig. Um eine Individualisierung der Gehäuse auch bei kleinen Losgrößen zu ermöglichen, hat Dold ein flexibles System entwickelt, sodass sich eine Individualisierung auch für Losgrößen ab circa 250 Stück pro Jahr kostengünstig realisieren lässt. 
Eine weitere Möglichkeit zur Individualisierung ist die Beschriftung auf die Gehäuseflächen. Bei Dold stehen dafür Anlagen für Laser-, Tampon- oder Digitaldruck zur Verfügung. 
So lassen sich die Geräte mit Logos, Typen- und Anschlussbezeichnungen et cetera versehen. Im Digitaldruck können die Gehäuse auch vollflächig farbig bedruckt und so zum Beispiel an das Corporate Design des Herstellers angepasst werden.

Gehäuse im Industrie-4.0-Zeitalter

Bei den ‚KV‘-Gehäusen lassen sich die Fronten individualisieren und so an die Anforderungen anpassen. Die verwendeten Push-In-Klemmen verfügen über einen Prüfabgriff für eine schnelle Diagnose.

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Vernetzung und Kommunikation im Bereich der Industrie- und Gebäudeautomation gewinnen zunehmend an Bedeutung. Für Elektronikmodule im Schaltschrank bedeutet dies häufig, dass eine Busverbindung zwischen verschiedenen Modulen vorgesehen werden muss. Dold setzt hierzu auf ein so genanntes Tragschienenbus-System, das es als fünf- oder achtpolige Variante gibt. Es wird in der DIN-Tragschiene eingerastet und stellt Leitungen für Spannungsversorgung und Signale bereit. Die Kontaktierung der einzelnen Module mit dem Bus erfolgt über einen Kontaktfederblock. So kann eine aufwendige Einzelverdrahtung der Module entfallen. Über das Tragschienenbus-System können Anwender dann Busprotokolle wie CAN-Bus, Modbus, RS232 oder RS485 implementieren. Alternativ zu dieser Lösung ist eine individuelle Baugruppe für ein Bus-System im Bereich der Bodenbaugruppe des Gehäuses möglich.

Der Beitrag entstand nach Vorlagen der Firma E. Dold & Söhne in Furtwangen.