專利名稱：具有冷卻空氣通道的設(shè)備單元的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種具有用于工業(yè)過程的運(yùn)動控制器的設(shè)備單元，其 中所述工業(yè)過程具有優(yōu)選由電動機(jī)和相應(yīng)的驅(qū)動調(diào)整設(shè)備構(gòu)成的電驅(qū)
動裝置。所述運(yùn)動控制器尤其是CNC ( Computer Numeric Control (計 算機(jī)數(shù)字控制))，進(jìn)一步尤其是機(jī)床控制器。此外，作為補(bǔ)充方案 或者作為替代方案，所述設(shè)備單元具有用于調(diào)整由運(yùn)動控制器-尤其在 上述意義上-控制的驅(qū)動裝置的驅(qū)動調(diào)整器。作為替代方案或作為補(bǔ)充 方案，這樣的設(shè)備單元可以具有邏輯控制器，比如所謂的可存儲編程 的控制器-SPS或者說PLC (programmable logic control (可編程邏輯 控制))。這樣的設(shè)備單元具有冷卻空氣流器件，比如電驅(qū)動的風(fēng)扇 的形式的通風(fēng)機(jī)，所述通風(fēng)機(jī)比如布置在所述設(shè)備單元的外部或內(nèi)部 并且產(chǎn)生冷卻空氣流，所述冷卻空氣流通過產(chǎn)生損耗功率的電子部件 導(dǎo)送，從而將熱損耗功率從相應(yīng)的部件或者從其外圍導(dǎo)出。
本發(fā)明尤其涉及由上面提到的運(yùn)動控制器(Motion Control (運(yùn)動 控制))和外殼中的驅(qū)動調(diào)整器構(gòu)成的組合，該外殼受空氣流冷卻并 且/或者具有例如設(shè)有散熱片的冷卻體，或者在組合中具有空氣流冷卻 器和比如設(shè)有冷卻體的冷卻裝置，其中尤其空氣流通過這樣的冷卻體 的或者說這樣的冷卻裝置的散熱片來導(dǎo)送。
背景技術(shù)：
這樣的用于普通的電氣設(shè)備(不是用于所提到的控制器和驅(qū)動裝 置的集成)的設(shè)備單元從現(xiàn)有技術(shù)中得到公開。
這樣的設(shè)備單元作為普通的電氣設(shè)備得到公開；其中的缺點(diǎn)是， 所提到的配置僅僅允許對產(chǎn)生熱損耗功率的電的結(jié)構(gòu)組件進(jìn)行局部非 常有限的冷卻。由此在具體情況中也為電子技術(shù)上的結(jié)構(gòu)設(shè)計設(shè)置了 嚴(yán)格的限制。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的任務(wù)是，改進(jìn)結(jié)構(gòu)靈活性和/或電氣的結(jié)構(gòu)設(shè)計-靈活性。作為替代方案或者補(bǔ)充方案，本發(fā)明的任務(wù)是，說明一種相 對于上面提到的配置更加有效地對開頭所述類型的電氣設(shè)備進(jìn)行冷卻
4的方法。
該任務(wù)通過權(quán)利要求1所述特征得到解決。
在開頭所述類型的設(shè)備單元中，通過所述冷卻空氣流器件產(chǎn)生的 冷卻空氣流通過相鄰的通道導(dǎo)送給產(chǎn)生損耗功率的電子部件和/或冷卻 裝置和/或外殼壁體。因此，這可以是所述設(shè)備單元或者整個裝置的部 件或結(jié)構(gòu)元件或者也可以是其它的固定零件。這些相鄰的通道由此至 少部分地由所提到的作為壁體的組成部分構(gòu)成。這意味著，比如所述 設(shè)備單元的印制電路板和/或冷卻裝置和/或外殼壁體和/或其它的結(jié)構(gòu) 元件或其它的組成部分至少部分地構(gòu)成所提到的通道的壁體。
由此提高靈活性，方法是比如可以在相鄰的平行的通道中布置多 個也較大的產(chǎn)生損耗功率的部件。此外通過以下方法提高靈活性，即 在幾何方面更加靈活地布置所述部件，比如在一條通道中先后布置所 述部件或者在兩條(或更多條)通道上分布地并排或者說上下疊置地 布置所述部件。盡管這種靈活的布置方式，產(chǎn)生損耗功率的部件得到 有效的冷卻。該效率總體上通過符合需求的流動管路-鑒于幾何形狀、
情況下-來提供。、這尤其在將多種電氣功育l (比如運(yùn)動控^器和驅(qū)動調(diào) 整器或者說用于電動機(jī)的電流供給裝置)集成在外殼中時適用。
在此，尤其在實踐中完全地直至主要地在所述設(shè)備單元內(nèi)部導(dǎo)送 所述空氣流。為此，比如可以在設(shè)備的一側(cè)設(shè)置進(jìn)氣口 ，通過所述進(jìn) 氣口通過在設(shè)備中布置在進(jìn)氣口后面的風(fēng)扇將空氣吸入設(shè)備中并且通 過所述通道來輸送。在所述通道的出口側(cè)，比如設(shè)置所述設(shè)備單元的 出氣口，從而在整體上產(chǎn)生穿過所述設(shè)備單元的內(nèi)部空氣流。
其它優(yōu)選的設(shè)計方案-在無限制性的情況下-在從屬權(quán)利要求中得 到說明。
按本發(fā)明的設(shè)備單元優(yōu)選規(guī)定，設(shè)置用于具有電驅(qū)動裝置的工業(yè)
過程的運(yùn)動控制器，尤其是CNC，并且構(gòu)成通道的壁體的至少一個區(qū) 段的印制電路板具有尤其帶有外圍部件的至少一個運(yùn)動控制器中央控 制器件。這樣的運(yùn)動控制器在其部件方面非常高級并且必須同時擁有 高功能可靠性和運(yùn)行可靠性。敏感的部件在此通過按本發(fā)明的冷卻空 氣配置得到有效冷卻。在此也通過所提到的通道來產(chǎn)生隔離作用，通 過所述通道來導(dǎo)送冷卻空氣流。由此比如防止輻射熱或者對流熱從處于附近的(比如處于下面的)部件到達(dá)所述運(yùn)動控制器的敏感部件上。 由此可以輕易地將這樣的運(yùn)動控制器集成在-尤其也具有產(chǎn)生較高熱損 耗功率的電氣部件的-多功能設(shè)備中。通過本發(fā)明，也可以集成對熱較 敏感的部件和/或產(chǎn)生較小的熱損耗功率的部件。通常通過本發(fā)明可以 使用許多具有不同的熱性能尤其損耗功率性能以及不同的熱敏感性的 部件。
恰好在運(yùn)動控制器上通常不存在任何半導(dǎo)體高功率開關(guān)(比如
IGBT)。在工業(yè)運(yùn)動控制器中這樣的觀點(diǎn)經(jīng)常是人們關(guān)注的中心，即 一方面提供中央處理器單元的形式的盡可能快而高的計算能力。另一 方面，運(yùn)動控制器的這些元件具有很高的熱敏感性。如果這樣的元件 彼此組合或者說集成在設(shè)備單元的外殼中或者比如安裝在相鄰的印制 電路板中，那么在結(jié)構(gòu)緊湊的情況下特別有效的冷卻是功能可靠性的 決定性特征并且最后也是這樣的設(shè)備單元在市場上暢銷的決定性特 征。本發(fā)明已認(rèn)識并解決了這一點(diǎn)。
作為補(bǔ)充方案或替代方案，設(shè)置了用于調(diào)整由運(yùn)動控制器控制的 驅(qū)動裝置的驅(qū)動調(diào)整器，并且至少一個構(gòu)成通道壁體的至少一個區(qū)段 的印制電路板具有至少一個計算器件和/或至少一個用于提供直流電壓 中間電路的中間電路電壓的整流器器件和/或直流電壓中間電路的至少 一個支承電容和/或至少一個按照計算器件觸發(fā)的用于從直流電壓中間 電路中產(chǎn)生可調(diào)頻的輸出交流電壓的半導(dǎo)體-功率開關(guān)器件。這樣的驅(qū) 動調(diào)整器比如可以由用于所連接的電動機(jī)的可調(diào)頻的電壓供給裝置構(gòu) 成并且/或者包括調(diào)節(jié)對象，該調(diào)節(jié)對象按照比如由運(yùn)動控制器提供的 額定值來調(diào)節(jié)輸出信號，比如交流電壓。驅(qū)動調(diào)整器比如包括上面提 到的電壓/電流供給裝置并且同時包括比如設(shè)置在結(jié)構(gòu)單元中和/或外 殼中的調(diào)整器。通過比如提供上面提到的額定值的運(yùn)動控制器來進(jìn)行 控制。
在按本發(fā)明的設(shè)備單元中設(shè)置了構(gòu)成通道的印制電路板，該印制 電路板包括至少一個計算器件，該計算器件具有調(diào)整器或者說調(diào)整算 法并且比如按照所調(diào)節(jié)的調(diào)整器從所述額定值中提供相應(yīng)的調(diào)節(jié)值。 這樣的計算器件比如是FPGA ( Field Programmable Gate Array (現(xiàn)場 可編程門列陣)，這是可自由編程的邏輯結(jié)構(gòu)組件，該邏輯結(jié)構(gòu)組件 實際上應(yīng)用在數(shù)字技術(shù)的所有領(lǐng)域中，并且也可以在按本發(fā)明的計算器件的意義上進(jìn)行編程)。作為替代方案或作為補(bǔ)充方案，也可以在 構(gòu)成壁體的印制電路板上布置用于提供驅(qū)動調(diào)整器的直流電壓中間電 路的中間電路電壓的整流器器件。這比如涉及驅(qū)動調(diào)整器，該驅(qū)動調(diào) 整器借助于調(diào)制方法比如借助于脈寬調(diào)制從整流的中間電路電壓中產(chǎn) 生可調(diào)頻的輸出交流電壓信號。這樣的整流器器件比如可以具有高功 率二極管，該高功率二極管-按電壓高度和電流負(fù)荷-產(chǎn)生顯著的電損耗 功率并且因此在集成該高功率二極管時實現(xiàn)按本發(fā)明的有效冷卻和/或 更高的集成密度和/或緊湊的及集成的結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)。
同樣地，作為替代方案或補(bǔ)充方案可以設(shè)置直流電壓中間電路的 至少一個支承電容，該支承電容比如由-同樣通常產(chǎn)生相當(dāng)大的熱損耗 功率值的-電容器比如電解質(zhì)電容器構(gòu)成。所述支承電容支承著所述直 流電壓中間電路并且提供電荷儲備，該電荷儲備在所述直流電壓中間 電路的消耗功率高以及/或者動態(tài)消耗功率時應(yīng)該比如通過所述脈寬調(diào) 制來保證所述直流電壓中間電路的電壓穩(wěn)定性。
根據(jù)本發(fā)明，特別優(yōu)選的是集成的設(shè)備單元，該設(shè)備單元具有至 少一個按照用于調(diào)整驅(qū)動裝置比如電動機(jī)的計算器件來觸發(fā)的半導(dǎo)體-功率開關(guān)器件。該半導(dǎo)體-功率開關(guān)器件產(chǎn)生可調(diào)頻的輸出信號，方法 是比如按照脈寬調(diào)制來接通來自所述直流電壓中間電路的直流電壓。 在這種情況下，該半導(dǎo)體-功率開關(guān)器件是意義重大的產(chǎn)生損耗功率的
功率開關(guān)器件，比如IGBT (Internal Gate Bipolar Transistor (絕緣柵 雙極晶體管))。通常設(shè)置用于觸發(fā)軸也就是比如驅(qū)動著自動化軸的 電動機(jī)的半導(dǎo)體-功率開關(guān)器件(電動機(jī)可以是異步電動機(jī)或者也可以 是同步電動機(jī)或磁阻電動機(jī)，其中在自動化技術(shù)中通常不僅旋轉(zhuǎn)的電 動機(jī)而且直線電動機(jī)都通過按本發(fā)明的設(shè)備單元來驅(qū)動；在這個意義 上的"軸，，是尤其是工業(yè)自動化應(yīng)用的每個在運(yùn)動方面受控制的和/或 受調(diào)整的驅(qū)動裝置)?？傊@里所提到的按本發(fā)明的設(shè)計方案因此 在集成極為不同的也用于具有極為不同的性能和質(zhì)量的工業(yè)自動化要 求的電氣部件的同時能夠?qū)崿F(xiàn)集成和有效的冷卻及空氣流導(dǎo)送(后文 還要對此進(jìn)行詳細(xì)探討)。
利用微小的器材開銷和成本開銷通過以下方式能夠?qū)崿F(xiàn)有效的冷 卻和集成，即設(shè)備單元用權(quán)利要求2和權(quán)利要求3所述特征來構(gòu)成。 這是工業(yè)上的運(yùn)動控制器與工業(yè)上的驅(qū)動調(diào)整器在設(shè)備單元中的集成。在此，具有這些上面提到的極為不同的要求類型的線路或者說電 氣部件彼此集成在外殼中，并且以高功能可靠性和使用時間有效地進(jìn) 行安裝并且通過按本發(fā)明的冷卻空氣流-配置進(jìn)行冷卻。
有效的空氣流冷卻和分布允許制造極為緊湊的和集成度極高的設(shè) 備，該設(shè)備甚至可以在運(yùn)動控制器和驅(qū)動調(diào)整器之間具有集成的實時 通信器件。這樣的實時通信器件-關(guān)于相應(yīng)的工業(yè)自動化應(yīng)用的實時要 求-實時傳輸時間-額定值。
本發(fā)明提供有效的和相應(yīng)地與所參與的部件或者說功能元件的要 求相匹配的冷卻功能和空氣流導(dǎo)送功能，如果設(shè)置了冷卻空氣流的導(dǎo) 流板，該導(dǎo)流板關(guān)于所述設(shè)備單元的電氣部件和印制電路板單獨(dú)構(gòu)成 并且至少部分地以對空氣流導(dǎo)送來說意義重大的部件橫向于流動方向 延伸并且至少以對該通道和/或其它的通道的空氣流冷卻來說意義重大 的尺度來引導(dǎo)和/或隔離所述通道的空氣流。這樣的導(dǎo)流板可以布置在 通道的內(nèi)部或外部并且部分地或者實際上完全將相應(yīng)的冷卻空氣流與 一條通道隔離，使其轉(zhuǎn)向到另一條通道中或者通常在所述外殼內(nèi)部導(dǎo) 引和/或?qū)蚝?或?qū)拖鄳?yīng)的冷卻空氣流。
所述導(dǎo)流板優(yōu)選單獨(dú)構(gòu)成，并且尤其與所述設(shè)備單元的所有其它 部件分開制造。為了在空氣流導(dǎo)送方面產(chǎn)生所期望的性能，所述導(dǎo)流 板至少部分地橫向于局部的流動方向延伸，從而導(dǎo)引、導(dǎo)送或者隔離 更確切地說完全或者僅僅部分導(dǎo)引、導(dǎo)送或者隔離通道的空氣流或者 說通常在所述外殼中存在的不一定與通道有關(guān)的空氣流。除了上述優(yōu) 點(diǎn)之外由此獲得進(jìn)行更加密集的集成的可能性并且同時或者作為替代 方案獲得提高冷卻效率的可能性。這比如可以通過以下方式來進(jìn)行， 即導(dǎo)流板使空氣流不靠近通道或者不靠近局部位置，在該局部位置上 僅僅存在具有微小熱損耗功率的部件。這個位置而后僅僅以微小的但 是足以用于冷卻的尺度被冷卻空氣所繞流。
也可以同時或者作為替代方案將導(dǎo)流板設(shè)置用于將空氣流的一部 分導(dǎo)引到通道中或者從一條通道導(dǎo)引到另一條通道中。同時，所述單 獨(dú)的導(dǎo)流板提供這樣的可能性，也就是可以在實際上將該導(dǎo)流板設(shè)置 在每個在幾何方面合適的位置上，更確切地說在結(jié)構(gòu)上橫向于空氣流 方向設(shè)置在任意位置上并且/或者也基本上沿流動方向看在位置可變的 情況下來調(diào)整或者說設(shè)計該導(dǎo)流板。
8為了能夠在進(jìn)行靈活和有效的冷卻的情況下實現(xiàn)有效的集成和/或 緊湊的結(jié)構(gòu)，在此提出，至少部分地直到在實際上完全地在內(nèi)部在兩 條相鄰的通道之間延伸的內(nèi)通道的空氣流通路具有所述導(dǎo)流板。優(yōu)選 設(shè)置三條或四條或五條、但是比如也可以設(shè)置六條或者七條相鄰的通 道。這些通道可以平行延伸。但是它們也可以-比如借助于導(dǎo)流板-具有 折彎的走向。為此或者為其它目的，所述導(dǎo)流板也可以依據(jù)空氣動力 學(xué)的觀點(diǎn)來設(shè)計，比如設(shè)有斜切的流動導(dǎo)向面，該流動導(dǎo)向面在產(chǎn)生 盡可能小的紊流損失的情況下并且在保持盡可能適宜的能夠再現(xiàn)的并 且能夠預(yù)先計算的導(dǎo)向性能的情況下沿其斜面導(dǎo)引空氣流。
在一種優(yōu)選的實施方式中如此布置所述導(dǎo)流板，使得至少一條至 少部分地直至在實際上完全地在內(nèi)部在兩條相鄰的通道之間延伸的內(nèi) 通道的空氣流通路在預(yù)先確定的意義上受到影響。為此，這樣的內(nèi)通
道可以直接具有所述導(dǎo)流板；這意味著，所述導(dǎo)流板布置在內(nèi)通道里 面或上面或者與內(nèi)通道相鄰布置，使得與這條內(nèi)通道相關(guān)的空氣流在 上述意義上受到影響。
通過以下方式實現(xiàn)更高的設(shè)計靈活性以及/或者根據(jù)需求使冷卻性 能與設(shè)備單元的設(shè)計或者說幾何相匹配，即所述導(dǎo)流板以其橫向部件 僅僅覆蓋通道的凈流動橫截面的一部分，尤其覆蓋一個特定部分，在 該特定部分中沿流動方向看僅僅布置具有較小的電損耗功率的電氣部 件。
尤其可以在所述設(shè)備單元的內(nèi)部實現(xiàn)更高的集成密度并且/或者在 進(jìn)行有效冷卻的情況下實現(xiàn)所述部件或者說功能單元或者印制電路板 的更加靈活的布置，如果所述導(dǎo)流板使冷卻空氣流的至少 一部分從一 條通道的線路(Flucht)或支路轉(zhuǎn)向到另一個通道中。這樣比如可以縮 小在兩塊相鄰的印制電路板之間的間距或者可以以更大的(橫向于空 氣流動方向看的)間距來放置印制電路板，而后盡管更大的間距但還 可以通過冷卻空氣流的轉(zhuǎn)向和/或支路和/或分岔來對其上面或者其下 面的通道進(jìn)4亍冷卻。
通過以下方式在具有良好的穩(wěn)定性能和/或冷卻性能的情況下保證 更高的集成度和/或更低的開銷和/或更少的成本，即所述導(dǎo)流板作為流 動導(dǎo)向性能的補(bǔ)充以機(jī)械方式使至少兩塊印制電路板相互固定并且/或 者相對于所述設(shè)備單元比如外殼的結(jié)構(gòu)元件得到固定，所述導(dǎo)流板而后如所說明的一樣在一個部件中具有雙重功能。為此尤其可以規(guī)定， 沿流動方向看相互錯開地布置印制電路板。比如小的印制電路板沿流 動方向看安放在另一塊印制電路板的前面或后面。這塊小的印制電路 板也可以橫向于流動方向相對于較大的印制電路板移動，從而產(chǎn)生一 個臺階并且該臺階比如可以借助于具有雙重功能的導(dǎo)流板一方面用于
導(dǎo)送相關(guān)的冷卻空氣流或者相關(guān)的冷卻空氣流份額。
為了能夠?qū)崿F(xiàn)簡單的制造和/或成本低廉的結(jié)構(gòu)和/或不太麻煩的
保養(yǎng)或者說更換，可以如上文所說明的一樣設(shè)置所述導(dǎo)流板和/或印制
電路板和/或結(jié)構(gòu)元件的彼此對應(yīng)的機(jī)械的固定件。為此尤其考慮優(yōu)選
產(chǎn)生相互固定的定位件和/或(優(yōu)選相互的)導(dǎo)向件和/或-相互的-止擋
件和/或形狀配合連接件和/或配合件。
優(yōu)選這樣的固定為了容易地進(jìn)行安裝和保養(yǎng)是可松開的。
為了能夠通過批量生產(chǎn)提高本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)并且/或者為了允許盡可
能按需要靈活的設(shè)計結(jié)構(gòu)，所述導(dǎo)流板是塑料件并且尤其是塑料注塑件。
通風(fēng)機(jī)用作冷卻空氣流器件。尤其設(shè)置兩個或者三個或者更多個 通風(fēng)機(jī)，從而通過高效的空氣流進(jìn)一步提升按本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)。
總之，本發(fā)明提供了一種-優(yōu)選高度集成的-有效冷卻的、由此具有 高使用時間和高功能可靠性的、用于工業(yè)用途比如機(jī)床、工業(yè)加工機(jī)、 印刷機(jī)或者其它自動化的加工設(shè)備的組合設(shè)備，其中使用具有電動機(jī) 和驅(qū)動調(diào)整器的電驅(qū)動裝置以及精密的運(yùn)動控制器。


借助于在附圖中示意示出的實施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)解釋。該解
釋僅僅是示范性的并且沒有將本發(fā)明限制在所示出的實施例上。其中 圖1是處于裝配的狀態(tài)中的尤其具有殼蓋的設(shè)備單元的透視圖，
其中省略了用于有待連接的控制及驅(qū)動部件的連接件， 圖1A是圖1的實施例的從上面看的俯視圖，
圖2是圖1和1A的實施例的透視圖，其中拆下了外殼件和蓋板件 并且能夠看見處于上面的印制電路板的配置，
圖3是所述設(shè)備單元的如在圖1A中用in表示的縱剖面，其中能 夠看見不同的印制電路板平面和處于其之間的通道和冷卻空氣流，圖4是導(dǎo)流板的透視圖，
圖5A是圖4的導(dǎo)流板的透視圖，其中繪出了不同的剖切平面，圖5B是導(dǎo)流板的從后面看的視圖，
|i| y^_〃j "k4^"TJ" 〃'li^t/入n-j vrj'ku w ，
圖5D是所述導(dǎo)流板的來自另一透視圖的俯視圖，圖5E、 F、 G分別是如在圖5A和5D中繪出的一樣的剖切圖或者說視圖。
具體實施例方式
圖1示出了設(shè)備單元1的透視圖，其中該設(shè)備單元1在圖1中看在右側(cè)用殼蓋38覆蓋。所述殼蓋38首先防止干擾，但也可以具有特定的保護(hù)等級比如IP65。所述設(shè)備單元1擁有用于具有電驅(qū)動裝置的工業(yè)過程的運(yùn)動控制器，尤其是CNC。此外，該設(shè)備單元l擁有一個或多個用于調(diào)整驅(qū)動裝置比如電動機(jī)的驅(qū)動調(diào)整器，所述驅(qū)動裝置應(yīng)該由運(yùn)動控制器和/或集成的運(yùn)動控制器來控制。所述設(shè)備單元尤其還擁有邏輯控制器(用于工業(yè)過程的SPS/PLC)，不過在這里沒有示出該邏輯控制器。在圖1中還可以看出，為所述設(shè)備單元的相應(yīng)的功能設(shè)置了相應(yīng)的連接插槽/接線柱40。所述接線柱或連接插槽40用于連接與所述設(shè)備單元1相連接的相應(yīng)的部件比如電動機(jī)、外圍部件及類似的部件。此外，還設(shè)置了從側(cè)面引出的接地接線柱41，所述接地接線柱41在外殼內(nèi)部提供簡單的接地接口并且將該接地接口引出。其優(yōu)點(diǎn)是，同樣以集成方式對于所有部件都存在接地接口，其在外殼中提供相同的地電位，而沒有由于比如彼此遠(yuǎn)離地安裝而產(chǎn)生與地電位的偏差。
此外存在通信接口和/或保養(yǎng)接口 42。這些通信接口和/或保養(yǎng)接口42比如用于連接保養(yǎng)設(shè)備如用于配置以及/或者控制集成在所述設(shè)備單元1中的功能的筆記本電腦。所述通信接口和/或保養(yǎng)接口在此比如可以是例如用于大量的工業(yè)以太網(wǎng)-連接標(biāo)準(zhǔn)之一如SERCOS的以太網(wǎng)-接口。
在圖1A的俯視圖中可以看出，相應(yīng)的連接插槽40、接地接線柱41、通信及保養(yǎng)接口 42(其中也可以包括USB-接口 )設(shè)有相應(yīng)的標(biāo)記，因而在連接時杜絕了混淆。在此所述設(shè)備單元1比如可以是用于控制以及/或者驅(qū)動兩個、三個、四個、五個或者更多或更少的軸的設(shè)備單
ii元1。而后相應(yīng)的軸接口比如用字母數(shù)字的比如與所述軸相關(guān)的擴(kuò)展符
來表示。涉及四個軸時，比如對用于相應(yīng)的軸的接口來說可以用n,l表示第一軸，用n.2表示第二軸并且以此類推。此外，相應(yīng)相同的連接標(biāo)準(zhǔn)(比如RS232-接口 )歸納在幾何形狀方面所屬的和作出相應(yīng)標(biāo)識的區(qū)段中；但是這僅僅適用于所述接口的一部分。用于不同的軸的相同的連接標(biāo)準(zhǔn)也可以布置在所述設(shè)備單元1的相反設(shè)置的側(cè)面比如相反設(shè)置的縱側(cè)面上。
在圖2中取走了殼蓋38和用于印制電路板(左側(cè))的蓋板。由此可以看出具有電氣部件的印制電路板的第一平面。尤其可以看出，所述設(shè)備單元1具有兩個產(chǎn)生冷卻空氣流7、 8的冷卻空氣流器件5、 6也就是通風(fēng)機(jī)5、 6。所述冷卻空氣流器件5、 6沿縱向方向看在右側(cè)安裝在所述設(shè)備單元1的端部上。設(shè)置了兩個沿橫向方向相鄰的空氣流器件5、 6，這兩個空氣流器件5、 6保證在實際上橫向地并且沿高度方向完全向所述設(shè)備單元1的內(nèi)部空間加栽空氣流7、 8。在圖2的實施例中也可以看出，在所述印制電路板20的B-面20B上存在緩沖蓄電池43。
最后在圖3中一方面可以部分地看出線路技術(shù)的結(jié)構(gòu)并且另一方面可以看出所述設(shè)備單元1的冷卻空氣流導(dǎo)向結(jié)構(gòu)。圖3的剖面在此構(gòu)造成完全被外殼38和蓋壁19覆蓋的配置。由此-為更清楚明了起見-所述殼蓋38和/或蓋壁19部分被示出、部分地敞開或者說中斷并且部分地被剖切。
在此布置了運(yùn)動控制器-模塊2、驅(qū)動調(diào)整器-模塊3和邏輯控制器-模塊4。所述的模塊2、 3、 4擁有相應(yīng)的電氣組件。這些組件相應(yīng)有效分布地安置在相應(yīng)的印制電路板上。在此存在運(yùn)動控制器-印制電路板20。此外，在所述運(yùn)動控制器-印制電路板20的B-面20B上布置了緩沖蓄電池43以及一些連接插槽-插接件。此外，在所述印制電路板20的A-面20A上有所述運(yùn)動控制器-模塊2的部件，此外還有中央控制器件23，該中央控制器件23可以是高度集成的半導(dǎo)體電路。
驅(qū)動功率_印制電路板21同樣擁有A-面21A和B-面21B，在所述A-面21A上有功率開關(guān)器件14、 16和二極管器件15,它們比如在脈寬調(diào)制的功率半導(dǎo)體-線路(IGBT )的意義上提供用于相應(yīng)被驅(qū)動的軸的功率的線路以及比如直流電壓中間電路的整流，所述直流電壓中間電
12路則用于提供用于脈寬調(diào)制地被驅(qū)動的電動機(jī)的功率供應(yīng)的直流電壓中間電路。
總之在所示出的印制電路板20、 21、 22上布置了電氣的和/或電子的部件4、 23、 24、 25、 26;對于布置和電氣接觸和(包括相互的)固定來說在所述印制電路板20、 21、 22上分別利用A-面20A、 21A、 22A和/或B-面20B、 21B、 22B。可以布置在相應(yīng)的印制電路板20、 21、 22的相應(yīng)的A-面或B-面上的電氣部件是邏輯控制器-模塊(必要時具有所屬的外圍電子裝置和/或微型芯片、微型控制器、FPGA、 ASIC或類似物)、中央控制器件(必要時具有所屬的外圍電子裝置和/或微型芯片、微型控制器、FPGA、 ASIC、 DSP或類似物)、其它普通的電氣的或電子的(外圍)部件、用于所述控制器件和/或調(diào)整器件的計算器件比如FPGA、實時通信器件比如現(xiàn)場總線印刷電路板或者現(xiàn)場總線-端口 ，但也可以是現(xiàn)場總線-端口-模擬線路(比如具有多端口或雙端口-RAM)，該現(xiàn)場總線-端口-模擬線路優(yōu)選在外殼中模擬至少一條現(xiàn)場總線如SERCOS并且進(jìn)一步優(yōu)選可以使外殼中的驅(qū)動控制器和驅(qū)動調(diào)整器彼此進(jìn)行實時通信。
所述冷卻空氣流器件5、 6 (在圖3中的右側(cè)示出)產(chǎn)生冷卻空氣流7、 8、 28、 45，該冷卻空氣流7、 8、 28、 45-如在圖3中示出的一樣-分為空氣支流或者說通過相鄰的通道9、 10、 11、 12和用于冷卻空氣流的導(dǎo)送和/或?qū)蚱骷牟贾脕韺?dǎo)送和/或劃分。
此外，相鄰的通道9、 10、 11、 12構(gòu)成用于冷卻空氣流7、 8、 28、45的管道。由此所述冷卻空氣流7、 8、 28、 45被導(dǎo)送給產(chǎn)生損耗功率的電氣的和/或電子的部件以及/或者冷卻裝置17也就是比如具有散熱片44的冷卻裝置17。由此對相應(yīng)的電氣的和/或電子的部件13、 14、15、 16、 4、 23、 24、 25、 26進(jìn)行相應(yīng)地冷卻并且/或者對所述冷卻裝置17本身進(jìn)行冷卻或者說抽走被所述冷卻裝置17所吸收的熱量并且從所述外殼中排出。
所述設(shè)備單元1的印制電路板20、 21、 22和/或冷卻裝置17和/或所述外殼的壁體18、 19在此至少部分地構(gòu)成所提到的通道9、 10、 11、12的壁體。在所示出的實施例中，基本上有四條通道9、 10、 11、 12。所述通道9將空氣流28導(dǎo)送穿過所述冷卻裝置17，更確切地說沿著散熱片44并且在其之間導(dǎo)送所述空氣流28，從而由此有效地由所述散熱片44交換熱量。所述通道9在上側(cè)以所述冷卻裝置17的蓋板為界并且在下側(cè)以底板壁體18為界。在所示出的實施例中，通過所述雙通風(fēng)機(jī)5、 6產(chǎn)生的空氣流通常在右側(cè)進(jìn)入所述外殼中并且在左側(cè)從所述外殼中流出。也可以設(shè)置內(nèi)部的部分或者完全封閉的空氣循環(huán)。所述通道10 (在圖3中處于通道9的上方)是較窄的通道，該通道關(guān)于兩個冷卻空氣流器件或者至少一個冷卻空氣流器件5、 6的線路(Flucht)幾乎處于中心處或者說僅僅稍微偏心，使得所述通道IO直接地也就是尤其在沒有較大的轉(zhuǎn)向的情況下并且在徑向上關(guān)于通風(fēng)機(jī)5、 6看去布置在非常靠近很大或最高的通風(fēng)機(jī)強(qiáng)度的地方或者布置在很大或最高的通風(fēng)機(jī)強(qiáng)度的區(qū)域中。為此，在所述通道IO中也布置了產(chǎn)生巨大損耗功率的部件14、 15、 16也就是二極管器件15和功率開關(guān)器件14、16。通過所示出的配置通過所述通道特別有效地從這些電氣部件中排出廢熱，其中同時還存在足夠的冷卻空氣流用于其它部件或者說用于散熱或者說用于熱量交換。所述通道10在下側(cè)以所述冷卻器件17或者說冷卻體17的蓋板為界并且在上側(cè)以所述驅(qū)動功率-印制電路板21(尤其A-面21A)為界。
處于通道10上面的通道11還總是部分處于一個或者兩個通風(fēng)機(jī)5、 6的直接的投影或者說線路中。所述空氣流在任何情況下很少轉(zhuǎn)向到所述通道ll中，但它掠過所述電氣部件24、 4、 25 (僅僅示范性地示出)。所述冷卻空氣流在左側(cè)通過所述外殼的所示出的開口流出來，但是在一種作為替代方案的設(shè)計方案中也可以在其它位置上流出來或者轉(zhuǎn)向以及/或者在上側(cè)和/或下側(cè)流出來并且比如也可以在所述外殼的內(nèi)部作為完全的或者部分的循環(huán)空氣流來導(dǎo)送。所述通道ll的邊界
也由兩塊印制電路板20、 21構(gòu)成。
所述空氣流7在所述空氣流8的上方經(jīng)過(穿過所述通道11 )。所述空氣流7通過導(dǎo)流板27導(dǎo)送到處于所述印制電路板20和所述設(shè)備單元的外殼的蓋板壁體19之間的通道12中并且在那里冷卻或者說在那里掠過其上面的部件26 (僅僅示范性地示出，該空氣流或者其它的空氣流也還可以掠過其它的部件)。
所述空氣(支)流7也在所述外殼的左側(cè)通過在那里示出的開口流出來。不過，就這一點(diǎn)而言也適用為所有其它的空氣流關(guān)于流出方案及循環(huán)空氣替代方案所作的說明。所述導(dǎo)流板27相對于所述電氣部件13、 14、 15、 16、 4、 23、 24、25、 26單獨(dú)地構(gòu)成，并且至少部分地以對所述空氣流導(dǎo)送來說重要的部件29橫向于流動方向延伸。該導(dǎo)流板27由此以對通道12、 11的空氣流冷卻來說重要的尺度來引導(dǎo)所述冷卻空氣流的至少一部分。具體來說這意味著，比如整個冷卻空氣流的一部分在上側(cè)通過所述導(dǎo)流板27與所述通道n隔開，但是在下側(cè)還讓整個冷卻空氣流的一部分通過，因而對比如布置在通道ll中的產(chǎn)生較少損耗功率的部件來說還總是有足夠的冷卻空氣流流量。另一方面不僅所述冷卻空氣流的一部分與所述通道ll隔開，而且這部分同時^t部分或者完全轉(zhuǎn)向引入所述通道12中，從而為所述印制電路板的布置提供更大的堆裝高度或者說更大的結(jié)構(gòu)高度以及更大的高度。因此所述導(dǎo)流板27以其橫向部件29僅僅覆蓋所述通道11的凈流動橫截面30的一部分并且由此也僅僅將這部分轉(zhuǎn)向引入所述通道12中。而后沿流動方向8，看去僅僅具有較小的電損耗功率的電氣的和/或電子的部件4、 24、 25處于所述通道11中。因此通過所述導(dǎo)流板27，使所述冷卻空氣流的一部分從所述通道ll的線路或者支路轉(zhuǎn)向進(jìn)入所述通道12中。同時，所述導(dǎo)流板27作為流動導(dǎo)向性能的補(bǔ)充使所述印制電路板20和22相對于彼此進(jìn)行固定。所述印制電路板22在其B-面22B上擁有一個或多個用支承所述直流電壓中間電路的電容器13。因此該具有電容器13的印制電路板22雖然沒有直接布置在所述通風(fēng)機(jī)5、 6的在徑向上的最高功率區(qū)域中，但一方面在右側(cè)沿縱向方向看去處于所述通風(fēng)機(jī)5、 6的空氣流流出口附近并且另一方面^L所述冷卻空氣流45所繞流，該冷卻空氣流45通過所述導(dǎo)流板27來形成。通過這種非常有效的方式可以實現(xiàn)極大的結(jié)構(gòu)密度和極高的集成度。這樣高的集成度只有通過按本發(fā)明的效果正好有效地實現(xiàn)。
圖4示出了所述導(dǎo)流板27的透視圖。在所述導(dǎo)流板27上布置了接片31，所述接片31—方面用于導(dǎo)引和形狀配合連接的固定。另一方面布置了空隙33，所述空隙33可以用作同樣用于形狀配合連接的固定座或者也可以用作用于夾緊配合或者壓配合的固定座。最后，在圖4中還存在撐條32，所述撐條32用于結(jié)構(gòu)加固并且必要時同樣用于相互導(dǎo)引并且/或者用于改善流動性能并且/或者用于其它幾何任務(wù)。
圖5A、 B、 C、 D、 E、 F、 G還分別以透視圖以及直接的俯視圖示出，所述導(dǎo)流板27還具有定位鉤和/或側(cè)凹和/或卡鉤的形式的配合件34、 35,用于將印制電路板彼此緊靠地、相對于彼此地或者相互地固定。同時，這樣的導(dǎo)流板27也用于以所述的配合件使所述印制電路板相對于彼此和/或在外殼上鎖止、固定或者僅僅保護(hù)。
此外，在圖5B中尤其可以清楚地看出，定位橫檔36具有微小的定位接片用于定位或者說用于可靠地固定相應(yīng)的印制電路板或者說相應(yīng)的保險件。
附圖標(biāo)記列表
1設(shè)備單元
2運(yùn)動控制器-模塊
3驅(qū)動調(diào)整器-模塊
4電氣部件
5冷卻空氣流器件/通風(fēng)機(jī)
6冷卻空氣流器件/通風(fēng)才幾
7冷卻空氣流
8冷卻空氣流；8，空氣流方向/縱向方向
9通道
10通道
11通道
12通道
13電容器
14功率開關(guān)器件
15二極管器件
16功率開關(guān)器件
17冷卻器件/冷卻體
18底板壁體
19蓋板壁體
20運(yùn)動控制器-印制電路板
21驅(qū)動功率-印制電路板
22電容器-印制電路板
20A印制電路板20的A-面
1621A印制電路板21的A-面
22A印制電路板22的A-面
20B印制電路板20的B-面
21B印制電路板21的B-面
22B印制電路板22的B-面
23電氣部件
24電氣部件
25電氣部件
26電氣部件
27導(dǎo)流板
28冷卻空氣流
29關(guān)于流動方向的^t向部件
30凈流動纟黃截面
31接片
32撐條
33空隙
34配合件
35配合件
36定位橫檔
37形狀配合連接件
38殼蓋
39通風(fēng)機(jī)格柵
40連接插槽/接線柱
41接地接線柱
42通信/保養(yǎng)接口
43緩沖蓄電池
44散熱片
45冷卻空氣流。
1權(quán)利要求
1. 設(shè)備單元(1)，具有用于擁有電驅(qū)動裝置的工業(yè)過程的運(yùn)動控制器(2)尤其是CNC并且/或者具有用于調(diào)整由運(yùn)動控制器控制的驅(qū)動裝置的驅(qū)動調(diào)整器(3)，并且尤其具有用于工業(yè)過程的邏輯控制器(4)，其中所述設(shè)備單元(1)具有至少一個產(chǎn)生冷卻空氣流(7、8、28)的冷卻空氣流器件(5、6)，所述冷卻空氣流(7、8、28)通過至少兩條相鄰的通道(9、10、11、12)導(dǎo)送給產(chǎn)生損耗功率的電子部件(13、14、15、16)和/或冷卻裝置(17)和/或外殼壁體(18、19)，其中所述設(shè)備單元(1)的印制電路板(20、21、22)和/或冷卻裝置(17)和/或外殼壁體(18、19)至少部分地構(gòu)成所述通道(9、10、11、12)的壁體。
2. 按權(quán)利要求1所述的設(shè)備單元，其特征在于，設(shè)置了用于具有 電驅(qū)動裝置的工業(yè)過程的運(yùn)動控制器尤其是CNC,并且構(gòu)成通道(ll、 12)壁體的至少一個區(qū)段的印制電路板(20)具有至少一個尤其擁有 外圍部件(24)的運(yùn)動控制器中央控制器件(23)。
3. 按權(quán)利要求1或2所述的設(shè)備單元，其特征在于，設(shè)置了用于 調(diào)整由運(yùn)動控制器控制的驅(qū)動裝置的驅(qū)動調(diào)整器，并且至少一個構(gòu)成 通道(10、 11)壁體的至少一個區(qū)段的印制電路板(21)具有至少一 個計算器件(25)和/或至少一個用于提供直流電壓中間電路的中間電 路電壓的整流器器件(15)和/或直流電壓中間電路的至少一個支承電 容(13)和/或至少一個按照計算器件觸發(fā)的用于從直流電壓中間電路 中產(chǎn)生可調(diào)頻的輸出交流電壓的半導(dǎo)體-功率開關(guān)器件(14、 16)。
4. 按權(quán)利要求2和3所述的設(shè)備單元。
5. 按權(quán)利要求4所述的設(shè)備單元，其特征在于，在運(yùn)動控制器和 驅(qū)動調(diào)整器之間設(shè)置了至少傳輸實時-額定值的集成的實時通信器件(26)。
6. 按權(quán)利要求1到5中任一項所述的設(shè)備單元，其特征在于，設(shè) 置了冷卻空氣流(7、 8、 28)的導(dǎo)流板(27)，該導(dǎo)流板(7、 8、 28) 關(guān)于所述設(shè)備單元(1)的電氣部件和印制電路板(20、 21、 22)單獨(dú) 構(gòu)成并且至少部分地以對空氣流導(dǎo)送來說重要的部件(29)橫向于尤 其局部的流動方向延伸并且至少以對該通道和/或另一通道(11、 12) 的空氣流冷卻來說重要的尺度來引導(dǎo)和/或隔離通道(11、 12)的空氣流(7、 8)。
7. 按權(quán)利要求6所述的設(shè)備單元，其特征在于，設(shè)置了三條或四 條或五條或更多條相鄰的至少部分直到在實際上完全平行延伸的通道(9、 10、 11、 12)。
8. 按權(quán)利要求7所述的設(shè)備單元，其特征在于，至少部分地直到 在實際上完全地在內(nèi)部在兩條相鄰的通道(10、 12)之間延伸的內(nèi)通 道(11)的空氣流通路具有所述導(dǎo)流板(27)。
9. 按權(quán)利要求6到8中任一項所述的設(shè)備單元，其特征在于，所 述導(dǎo)流板(27)以其橫向部件(29)僅僅覆蓋通道(11)的凈流動橫 截面(30)的一部分，尤其覆蓋一個特定部分，在該特定部分中沿流 動方向(8)看僅僅布置具有較小的電損耗功率的電氣部件(23)。
10. 按權(quán)利要求6到9中任一項所述的設(shè)備單元，其特征在于， 所述導(dǎo)流板(27)使冷卻空氣流(7、 8)的至少一部分從一條通道(ll) 的線路或支路轉(zhuǎn)向到另一條通道(12)中。
11. 按權(quán)利要求6到10中任一項所述的設(shè)備單元，其特征在于， 所述導(dǎo)流板(27)作為流動導(dǎo)向性能的補(bǔ)充以機(jī)械方式使至少兩塊印 制電路板(20、 22)相互固定并且/或者相對于所述設(shè)備單元比如外殼 的結(jié)構(gòu)元件得到固定。
12. 按權(quán)利要求11所述的設(shè)備單元，其特征在于，設(shè)置了所述導(dǎo) 流板(27)和/或印制電路板和/或結(jié)構(gòu)元件的彼此對應(yīng)的機(jī)械的固定件，連接件和/或配合件。
13. 按權(quán)利要求11或12所述的設(shè)備單元，其特征在于，設(shè)置了 可松開的固定。
14. 按權(quán)利要求6到13中任一項所述的設(shè)備單元，其特征在于， 所述導(dǎo)流板(27)是塑料件，尤其是塑料注塑件。
15. 按權(quán)利要求1到14中任一項所述的設(shè)備單元，其特征在于， 作為冷卻空氣流器件設(shè)置了一個通風(fēng)機(jī)(5、 6)或者兩個或三個或更 多個通風(fēng)才幾(5、 6)。
全文摘要
具有冷卻空氣通道的設(shè)備單元，具有用于擁有電驅(qū)動裝置的工業(yè)過程的運(yùn)動控制器尤其是CNC并且/或者具有用于調(diào)整由運(yùn)動控制器控制的驅(qū)動裝置的驅(qū)動調(diào)整器并且尤其具有用于工業(yè)過程的邏輯控制器，其中所述設(shè)備單元具有至少一個產(chǎn)生冷卻空氣流的冷卻空氣流器件，所述冷卻空氣流通過至少兩條相鄰的通道導(dǎo)送給產(chǎn)生損耗功率的電子部件和/或冷卻裝置和/或外殼壁體，其中所述設(shè)備單元的印制電路板和/或冷卻裝置和/或外殼壁體至少部分地構(gòu)成所述通道的壁體。
文檔編號H05K7/20GK101466250SQ200810188429
公開日2009年6月24日 申請日期2008年12月22日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月21日
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