用于标记能够彼此相邻排列的电气器件的设备的制作方法

本发明涉及一种用于标记电气器件的设备，所述电气器件能够彼此相邻排列，并布置在支撑轨道上。该设备包括用于支撑轨道的托架和用于在电气器件上打标记的激光头。

背景技术

支撑轨道用于在安装技术中电气器件的卡接。特别是在设备建造中，通常使用预制的支撑轨道部分，然后在现场将其纳入开关柜中，其中所述开关柜包括多个彼此相邻排列的电气器件。所述电气器件通常为接线板，每个接线板又包括多个连接。为了便于在开关柜内的布线布置，各个器件以及它们的连接都可以进行标记，例如，使得它们包括相应的标记表面。

公开文献WO 2010/057768 A1公开了一种设备，通过该设备可以以自动化的方式为支撑轨道装配电气器件，特别是接线板。此处提供有打印单元，在将电气器件安装在支撑轨道上之前，打印单元在从存储盒取出的电气器件的标记表面上进行打印。

从公开文献WO 2017/125364 A1中已知一种替代方法，其中，首先对支撑轨道装配电气器件，然后对器件进行标记。为此，上述文献描述了一种标记设备，其包括支撑轨道托架以及激光头，该激光头在器件的标记区域施加所需的标记。用于支撑轨道的托架设备在此连接至线性位移和枢转设备，使得带有激光头前面的电气器件的支撑轨道能够位移和枢转，以便能够将已标记的标记区域移到激光头的标记区域。

在大型开关柜或开关设备中，使用支撑轨道，其长度在一米至大于一米的范围。为了能够通过在激光头前的所述设备移动该长度的支撑轨道部分，使得激光头能够到达支撑轨道的整个长度，需要位移装置，其长度相当于至少支撑轨道长度的两倍。为了能够处理相应长的支撑轨道，该设备因此具有相应的空间要求。随着设备长度的增加，对移动和枢转设备的引导的稳定性和质量的要求也在增加，以便在整个位移范围内达到相应的定位精度和对产生的外部或内部振动不敏感。

技术实现要素：

本发明的目的是创造一种开头提到的类型的标记设备，其在可加工的支撑轨道的长度上来衡量具有相对较小的空间要求，并且以相对较低的材料花费实现高定位精度和对振动不敏感。

该目的通过具有独立权利要求的特征的标记设备来实现。有利的设计和发展是从属权利要求的主题。

根据本发明，开头提到的类型的用于标记能够彼此相邻排列的电气器件的设备，其特征在于，托架围绕其纵轴能够枢转地安装，以及激光头在至少一个与托架的纵轴平行延伸的纵向方向上能够移动地引导。

与现有技术中已知的设备相比，在本案中，激光头和待标记的器件之间的至少必要的相对运动以这样一种方式划分，使得线性引导由激光头进行，而电气器件仅枢转而不移动。因此，支撑轨道的托架不必能够在支撑轨道的整个长度上进行位移运动，其结果是托架可以被设计成相应的较小长度。用于激光头的线性引导件，现在执行这种位移运动，其可以与托架平行且相邻地布置，这样整个结构长度就不会因此而增加。

此外，可枢转的托架的固定布置以及较短的结构使该托架的设计更加牢固，大的材料花费较少，因此枢转运动能够以高旋转加速度进行，但振动较低。激光头的线性引导件也不需要很大的材料花费，因为它不需要针对在枢转运动的旋转加速期间发生的高扭矩和横向力进行设计。

在本申请的上下文中，术语“电气器件”表示任何具有用于布置在支撑轨道上的支撑轨道托架的器件。例如，这种器件包括纯粹的无源接线板，但是带有开关或熔断元件的器件，例如自动断路器，也包含在术语“电气器件”中，以及带有电子部件或能够连接在支撑轨道上的部件的器件。

在所述设备的有利的实施例中，所述托架包括纵向支架，其具有用于接收支撑轨道的接收底座，所述接收底座由枢转臂相对于旋转轴偏心地保持。优选地，此处接收底座与旋转轴中心偏心布置约20至30毫米(mm)。

托架的偏心枢转运动以及从而支撑轨道的偏心枢转运动是基于这样的发现，即，平均来说，待标记电气器件的重心，特别是在接线板的情况下，如上所述，位于电气器件的支撑轨道托架上方约20至30mm。由于接收底座与旋转轴之间由上述间距隔开，电气器件平均围绕其自身的重心旋转，实现快速且尽可能无惯性的旋转。因此，使在旋转的加速过程中产生的力最小化。以这种方式，可以实现尽可能高的旋转加速度，从而实现尽可能快的枢转运动，整体上缩短了标记过程。

在设备的另外的有利实施例中，一可移动的滑动件布置在纵向支架上，以便能够固定不同长度的支撑轨道。优选地，在纵向支架和滑动件上都设有接收凸块，以便能够在支撑轨道的两端重叠，从而将其夹住。通过可移动的滑动件，可以对不同长度的支撑轨道上的器件进行标记。

在设备的另外的有利实施例中，在纵向支架上或其中，在接收底座的区域中，设置电磁铁，以便将支撑轨道固定在接收底座上。优选地，在托架上，布置有旋转的馈电导体，以便为电磁铁耦合电流供应。可选地，也可以设想使用永久磁铁或电磁铁和永久磁铁的组合，以便将支撑轨道保持在接收底座上。

在设备的另外的有利实施例中，在接收底座的侧面，沿纵向支架的纵向方向，侧引导板凸出高于接收底座的平面。侧引导板特别是对于较长的支撑轨道是有帮助的，因为由于生产和/或运输的原因，较长的支撑轨道容易下垂。由于这种下垂，如果没有侧引导板，就不可能准确定位支撑轨道，从而也就不可能准确定位待标记的电气器件。优选地，侧引导板凸出接收底座的平面约2至6mm，以便在下部区域侧向地包围支撑轨道。在该区域，它们不会与卡接的电气器件发生碰撞。此外侧引导板优选地设计为弹簧钢板，这样它们就能够补偿支撑轨道的宽度公差。支撑轨道在其底座和垂直侧面之间通常是倒圆的，因为它们通常制造为冲压和弯曲部件。由于半径的原因，在将支撑轨道压到接收底座上时，在侧引导板之间发生对中。由于所述的支撑轨道的固定的方式，还可以使用不同高度的支撑轨道。

此外，有利的是安装托架，使其能够以超过360°的旋转角度无限制地枢转。优选地，旋转角度也明显大于360°，例如，为720°。还可以规定，任何没有限位停止的旋转角度都是可能的。此处设计的旋转的馈电导体使电磁铁的电流供应可以在整个旋转范围内发生。以这种方式实现的自由的可枢轴性实现了在任何方向上枢转支撑轨道，从而在最短旋转路径上的任何情况下切换到另外的打标位置。因此，在任何情况下，都可能以小于180°的旋转切换到后续的打标位置。

在设备的另外的有利实施例中，布置有与托架平行的带有可移动滑块的线性引导件，激光头直接或间接安装在所述滑块上。可以经由一个或多个另外的线性引导件将激光头安装在滑块上，所述另外的线性引导件垂直于所述线性引导件延伸。如果激光头内部不具备改变焦距的可能性，那么另外一个沿水平方向的线性引导件就可以使激光头与待标记的表面保持适当的焦距。另外沿竖直方向的线性引导件向上和向下拓宽了标记区域。

在设备的另外的有利实施例中，激光头包括在紫外线(UV)波长范围发光的激光器。紫外线波长范围内的光的优点在于标记可以施加在几乎任何塑料表面上。待标记的电气器件可以包括指定的标记区域，但它们不必像利用红外(IR)光进行标记那样通常需要提供特殊的涂层或特殊的塑料。此外还可以在电气器件的没有特别指定的区域施加标记。此外，所施加的标记不仅可以是纯粹的颜色变化，而且在使用激光辐射的适当的参数和聚焦时，还可以涉及到材料去除或材料改性，使得标记是可感知的(触觉标记)。

附图说明

下面将借助于附图，参照实施例，对本发明进行进一步的详细说明。附图示出了：

图1-4为用于标记电气器件的设备的实施例，每个附图从不同的观察方向以等轴测视图示出和/或具有不同的插入的支撑轨道上的待标记电气器件。

图5a-c为图1-4所示的标记设备的枢转设备的不同视图；以及

图6为根据图5a-c的枢转设备的纵向支架的横截面图。

具体实施方式

在图1-4中，分别以等轴测图示出了用于标记能够彼此相邻排列的电气器件的设备的实施例，以下简称为标记设备。标记设备在每种情况下具有接收的支撑轨道1，其上卡接多个电气器件2。本申请的附图中示出的所有卡接的器件2为接线板。然而，能够理解，其他卡接的电气器件或电子器件，诸如保险丝或断路器，也可以在支撑轨道1上彼此相邻排列，并可以由所示设备进行标记。只是为了简化表示，下面也将电气器件2称为接线板2。

图1、2和4示出了具有不同地装配的支撑轨道1的标记设备。在所述三种情况下，表示设备所采用的观察方向是相同的。图3从另一个观察方向示出了根据图2的具有支撑轨道1和接线板2的标记设备。

为了接收具有接线板2的支撑轨道1以及为了执行具有接线板2的支撑轨道1的枢转运动，标记设备包括枢转设备10。接线板2上的标记(标签)本身是由激光装置20来完成的。下面，首先对枢转设备10然后对激光装置20进行进一步的详细描述。

枢转设备10包括框架11，其中设计为摇摆的形式的托架12围绕其纵轴可旋转地布置。托架12包括纵向支架13，其在纵向方向上延伸且在两端通过枢转臂14相对于旋转轴偏心地布置。该旋转轴能够枢转地安装在框架11的端部的相应轴承中，并与驱动器16相连接。例如，驱动器16为具有位置编码器的致动驱动器。为了实现高转矩和相应的快速旋转加速度，从而缩短定位时间，直流电动机、可选地为具有转速降低功能的直流电动机，特别适合用于致动驱动。

为了做标记，具有接线板2的支撑轨道连接在纵向支架13上，纵向支架13为此设置有接收底座131。图5a-5c清楚地示出了该接收底座131和纵向支架13的其他细节，图5a-5c表示与激光装置20分开且没有连接支撑轨道1的枢转设备10的不同视图。图5a示出枢转设备10的等轴测视图，图5b示出其侧视图，图5c示出其俯视图。

在纵向支架13的一端，设置有固定的接收凸块132，支撑轨道1的端部在该接收凸块下移动，以便将支撑轨道在这一侧固定在接收底座131上。支撑轨道1的另一端由类似的接收凸块152固定，但该接收凸块不是固定的，而是设置在可移动的滑动件15上。滑动件15在纵向支架13上被纵向可移动地引导，为此，在该实施例中，例如，在纵向支架13旁边设置引导轨道135。滑动件15配备有快速释放杆151，实现滑动件15在纵向支架13上的锁定的固定或松开。松开滑动件15后，其可以沿着连接的支撑轨道1的方向移动，直到固定在滑动件15上的接收凸块152(参见图5b、5c)将支撑轨道1固定在接收底座131。

此外，在纵向支架13的纵向方向上，侧引导板133设置在接收底座131的侧边缘上，沿整个长度侧向引导支撑轨道1。

在图6中，示出穿过具有连接的支撑轨道1的纵向支架13的横截面。侧引导板133在下部区域侧向围绕支撑轨道1。侧引导板133优选地采用弹簧钢板，这样它们就能够补偿支撑轨道1的宽度公差。侧引导板133优选地设计为足够薄，并且凸出于接收底座131之上足够远的距离，以便它们实际上引导和定位支撑轨道1，但不会与卡接的电气器件2发生碰撞。这是可行的，因为电气器件2上的支撑轨道托架通常包括至少在支撑轨道的下部区域的小的侧向自由空间。侧引导板133对于较长的支撑轨道1是特别有帮助的，因为由于生产和/或运输的原因，较长的支撑轨道1容易下垂。由于这种下垂，支撑轨道的准确定位且从而标记的电气器件的准确定位将无法由侧引导板133来达到或实现。

此外，在支撑轨道13的纵向方向上，在接收底座131中，多个电磁铁134彼此隔开布置。在支撑轨道1连接后，对电磁铁134单独地、分组地或共同地通电，使得它们能够将支撑轨道134牢牢地固定住，并且不会由于接收底座131的下垂而出现间隙。对电磁铁134的电流供应是通过旋转的馈电导体17进行的，该馈电导体优选地布置在枢转设备10的与驱动器16相对的一侧。

由于滑动件15的可移动性，在枢转设备10中插入不同长度的支撑轨道1是可能的。由于所述的支撑轨道的固定方式，还可以插入不同高度的支撑轨道。

图4示出了具有较短的插入的支撑轨道1的示例。在这种情况下也可以给所有电磁铁134通电。可选地，也可以只给位于实际插入的支撑轨道1区域中的一些电磁铁134通电。

另外如图6所示，在纵向支架13中形成有沿纵向支架13的纵向方向延伸的通道，用于给电磁铁134通电的电缆可以通过该通道延伸。此外，通道136还用于减轻重量，以便尽量减小托架12的转动惯量，以便以可能的最低转矩实现高的旋转加速度。

由于枢转臂14，在旋转过程中，支撑轨道1的接收底座131与旋转轴偏心布置。优选地，接收底座131与旋转轴隔开的间距在20至30毫米(mm)的范围内，特别是大约23mm。原因在于，平均来说，待标记的电气器件2--特别是接线板--的重心在电气器件2的支撑轨道托架上方约23mm。如果接收底座131与旋转轴隔开上述间距，则电气器件2平均围绕其自身的重心旋转，实现尽可能无惯性的快速旋转。因此，使在旋转的加速过程中产生的力最小化。以这种方式，可以实现尽可能高的旋转加速度，从而实现尽可能快的枢转运动，整体上缩短了标记过程。

优选地，驱动器16和旋转的馈电导体17设计为使得在托架12的旋转过程中有不受限制的旋转角度。以这种方式，托架12的旋转或枢转运动总是能够在任何方向发生，而不受其他现有的限制。以下将进一步更详细地说明为标记过程产生的优势。

如上所述，激光装置20侧向地布置在枢转设备10旁边，位于托架12的区域。在电气器件2上的、也就是说在所示示例中的接线板2上的标记本身，是通过激光头21进行的，该激光头包括用于打标记的所有的必要部件，特别是激光器，以及偏转单元和可选的聚焦单元，以便能够偏转激光束以进行打标记。

对于用激光器给电气器件2打标记，可以使用不同的技术。例如，可以使用红外激光器(例如，CO2激光器)作为激光头21的激光器，发射波长为约10.6微米(μm)的光。当使用红外激光器时，常规的做法是在电气器件2上提供对红外辐射敏感的标记表面，这些标记表面在受到红外激光辐射时改变颜色，这样就施加了标记。电气器件的标记表面可以为贴纸、施加的涂层的形式和/或通过部分使用相应的红外敏感塑料。

此外，可行且优选地使用具有激光器的激光头21，其发射的紫外线波长范围从约190至380纳米(nm)，特别是发射波长为355nm的激光。这样的激光器可以为例如Nd:YAG激光器或具有三倍下行频率的CO2激光器。紫外线波长范围内的光的优点在于标记可以施加在几乎任何塑料表面上。和之前一样，电气器件可以包括指定的用于标记的区域，但它们不一定要有特殊涂层或特殊塑料。此外，还可以在电气器件的没有特别指定的区域上施加标记。此外，通过激光辐射的合适的参数和聚焦，不仅可以使用纯色的变化来打标记，而且还可以实现标记材料的材料去除或材料改性，这使得标记是可感知的(触觉标记)。

激光头21由控制设备(此处未示出)致动，以便在聚焦区域4内施加标记。聚焦区域4在图1-4中示出。聚焦区域4在激光头21前的确切尺寸和间距取决于激光头21的投射特性。在聚焦区域4内，激光头21可以在待标记的表面上施加标记，特别是字符、数字和/或符号。一般来说，激光头21中产生的激光束通过多个可旋转的或可枢转的反射镜进行偏转，以到达聚焦区域4中的每个点。由于反射镜具有低惯性，与系统中的其他机械运动相比，反射镜的运动以及由此产生的激光束偏转是一个快速的过程。

从图1-4中可以看出，聚焦区域4小于具有待标记的电气器件2的支撑轨道1的最大长度。为了能够沿支撑轨道1的整个长度进行标记，激光装置20具有沿纵向支架13的纵向方向的线性引导件22。该方向下面称为z方向。线性引导件22基本上延伸枢转设备10的托架12的整个长度。线性引导件22可以形成为例如主轴驱动式或齿条驱动式。但是，其他驱动形式也是可能的。清晰起见，线性引导件22的驱动电机在图中没有明确表示。

在线性引导件22的可移动滑块上，激光头21通过一支架固定，该支架允许激光头21在垂直于z方向的x和y方向上的定位设置。在所示的实施例中，设置有沿x方向的线性引导件23和沿y方向的线性引导件24。在所示实施例中，x方向水平延伸，y方向竖直延伸。

由于激光头21通过线性引导件23沿x方向的移动，激光头21与待标记区域的间距可以改变。由于在线性引导件24的帮助下沿y方向的移动，可以到达位于上方或下方较远的待标记区域。如果激光头21能够在内部调整焦距，那么线性引导件23就可以省去，而设计为具有固定间距的支架。如果待标记的电气器件2的各种型号不涉及器件高度的巨大差异，那么在某些情况下，可以省去沿y方向的线性引导件，相应的线性引导件24可以设计为固定支架。高度上的差异涉及待标记的区域与支撑轨道之间的间距的变化。

以下将进一步详细地说明标记过程。

为了在支撑轨道1的电气器件2上施加标记，激光头21在线性引导件22的帮助下移动，使得至少其中一些待施加的标记位于聚焦区域4的区域内。在图1的示例中，画出了标记平面3，它表示将标记施加于不同的接线板2的平面。例如，在图1的示例中，多个相同的接线板2布置在支撑轨道1上，其中，在接线板2的不同侧面上的待标记区域布置在(相对于支撑轨道1的)不同高度处的触点上。在标记平面3上，所有的标记都被接收，这些标记可以在接线板2中的一个或多个上施加，而不需要转动托架12或移动激光头21。

因此，不同的标记平面3被一个接一个地带入聚焦区域4的平面内，这是枢转托架12以及可选地在z方向上致动线性引导件22和/或在x方向上致动线性引导件23和/或在z方向上致动线性引导件24的结果。位于标记平面3上之后位于聚焦区域4中的所有标记，在标记平面的后续平面被带入聚焦区域4中之前，由激光头21施加。

在所有标记平面3都已处理后(可以通过托架12的枢转运动或通过使用沿x或y方向的线性引导件23、24)，在支撑轨道1较长的情况下，在激光头21借助线性引导件22在z方向上进行线性引导后，待施加的标记可能额外执行。

如图3所示，由于根据需要的托架12的可枢转性，标记也可以在接线板2的下侧施加。自由的可枢转性也实现了将纵向支架13的下侧切换到接线板2的另一侧。例如，如果在接线板2的两侧提供倾斜的、向下倾斜的标记区域，那么在下侧的旋转(也就是说不是接线板2的上侧经过激光头21的旋转，而是纵向支架13的下侧的旋转)将产生小于180°的旋转，而不是必须在上侧进行大于180°的旋转。

附图标记列表

1支撑轨道

2电气器件(接线板)

3标记平面

4聚焦区域

10枢转设备

11框架

12托架

13纵向支架

131接收底座

132固定的接收凸块

133侧引导板

134电磁铁

135引导件

136通道

14枢转臂

15可移动的滑动件

151快速释放杆

152可移动的接收凸块

16驱动器

17旋转的馈电导体

20激光装置

21激光头

22线性引导件(沿z方向)

23另外的线性引导件(沿x方向)

24另外的线性引导件(沿y方向)。