CN107085454B - 抽屉装置，工业计算机和方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供抽屉装置，工业计算机和方法。用于工业计算机(1)的扩展卡(9)的抽屉装置(10)，具有用于容置所述扩展卡(9)的抽屉(22)，其中所述抽屉(22)包括底部(23)和至少一个与所述底部(23)连接的侧壁(24)，以及固定元件(57)，所述固定元件适于至少分段地以形状配合的方式同时将所述至少一个侧壁(24)和所述扩展卡(9)环扣住，以便将所述扩展卡(9)固定在所述抽屉(22)上。

Description

抽屉装置，工业计算机和方法

技术领域

本发明涉及一种用于工业计算机的扩展卡的抽屉装置，一种具有这种抽屉装置的工业计算机和一种将工业计算机的扩展卡容置在这种抽屉装置中的方法。

背景技术

工业计算机或工控机或简称IPC指的是用于工业领域中的任务的计算机。这种工业计算机具有坚固的壳体，该壳体特别是保护工业计算机免受环境因素(如灰尘)、电磁干扰和/或水分的影响。通常将这类工业计算机应用于过程可视化、机器人技术、工业自动化、测试与试验台工作模式或诸如此类。这种工业计算机针对办公区域内的设备必须非常坚固且不易发生故障。这种工业计算机可以具有壳体，可以借助抽屉状支架将扩展板或扩展卡推入该壳体并再次从这个壳体抽出。JP 2013-20 59 96 A以及US 6950301 B2分别描述这类用于扩展卡的抽屉状支架。

发明内容

在此背景下，本发明的目的是提供一种用于工业计算机的改进型抽屉装置。

本文由此而提出一种用于工业计算机的扩展卡的抽屉装置。所述抽屉装置包括用于容置所述扩展卡的抽屉，其中所述抽屉包括底部和与所述底部连接的至少一个侧壁，以及固定元件，其适于至少分段地以形状配合的方式同时将所述至少一个侧壁和所述扩展卡环扣住，以便将所述扩展卡固定在所述抽屉上。

形状配合的连接通过至少两个连接对象(在此为固定元件、至少一个侧壁和扩展卡)的相互卡合而产生。这样就能使得连接对象即使在不存在力传递或者力传递中断的情况下也不会分离。换言之，在存在形状配合的连接的情况下，其中一个连接对象成为另一连接对象的妨碍。因此，只有通过移除固定元件才能解除扩展卡与所述至少一个侧壁间的连接。优选地，所述固定元件可以弹性变形且可以被夹到所述扩展卡和所述至少一个侧壁上。

所述固定元件适于同时将所述一个侧壁和所述扩展卡环扣住，这样就不需要借助螺旋连接来固定扩展卡。从而在简化扩展卡的更换操作的同时将其可靠地固定在抽屉上。

根据一种实施方式，所述至少一个侧壁包括基础区段和垂直地从所述基础区段伸出的固定区段，其中所述固定元件适于同时以形状配合的方式将所述至少一个侧壁的固定区段和所述扩展卡的固定板环扣住。

优选地，所述扩展卡的固定板同样具有固定区段，其中所述固定元件特别是适于同时以形状配合的方式将所述至少一个侧壁的固定区段和所述固定板的固定区段环扣住。除所述固定板外，所述扩展卡优选具有与所述固定板固定连接的用于固定电子构件的印制电路板或电路板。

根据另一实施方式，所述固定区段包括第一凹槽和第二凹槽，所述固定元件在其闭锁状态下同时卡入所述第一凹槽和所述第二凹槽。

优选地，所述固定板的固定区段同样包括第一凹槽和第二凹槽，所述固定元件在闭锁状态下同时卡入所述第一凹槽和所述第二凹槽。优选地，在闭锁状态下，所述至少一个侧壁的固定区段的第一凹槽或第二凹槽以与所述固定板的固定区段的第一凹槽或第二凹槽全等的方式布置。

根据另一实施方式，所述固定元件包括以可以旋转的方式支承在所述第一凹槽中的轴段，其中所述固定元件可以借助围绕所述轴段旋转而从解锁状态进入所述闭锁状态，反之亦然。

所述轴段优选具有圆形或部分圆形的横截面。所述轴段将所述固定元件的两个侧段连接在一起。特定而言，所述固定元件由塑料制成。所述固定元件例如可以是塑料注塑件。所述轴段优选也以可以旋转的方式支承在所述扩展卡的第一凹槽中。

根据另一实施方式，所述固定元件具有闭锁区段，其适于在所述闭锁状态下以形状配合的方式卡入所述第二凹槽。

所述闭锁区段和所述轴段一样将所述固定元件的侧段连接在一起。在闭锁状态下，所述闭锁区段优选也卡入所述扩展卡的第二凹槽。特定而言，所述闭锁区段可以卡入或扣入所述扩展卡的第二凹槽。所述扩展卡的第二凹槽可以在边缘上具有齿件，所述齿件在将所述闭锁区段压入所述第二凹槽时切入所述闭锁区段。这样就能特别好地固定所述固定元件。

根据另一实施方式，所述闭锁区段适于卡入所述扩展卡的固定板。

特定而言，所述闭锁区段适于卡入所述固定区段，特别是卡入所述固定板的固定区段的第二凹槽。卡入指的是所述闭锁区段扣入所述固定区段的凹槽且在此过程中发生弹性变形。在此情况下，只有通过所述闭锁区段或所述固定元件的再次弹性变形才能使得所述闭锁区段与所述第二凹槽脱离卡合。

根据另一实施方式，所述抽屉装置还包括至少一个支撑元件，其适于支撑所述扩展卡。

优选地，可以设有多个这类支撑元件。借助所述支撑元件可以将所述抽屉装置与不同类型和大小的扩展卡匹配。

根据另一实施方式，所述至少一个支撑元件在至少一个设置在所述底部上的导槽中受到导引。

优选在所述底部上设有多个这类导槽。所述导槽优选构建为所述底部中的穿孔。

根据另一实施方式，所述至少一个支撑元件具有导销，其在所述至少一个导槽中受到导引。

所述导销优选借助连接区段与所述至少一个支撑元件的基础区段连接。在所述至少一个支撑元件移动时，所述导销在所述导槽中产生摩擦。所述至少一个支撑元件可以通过其扭转而固定在所述导槽中。

根据另一实施方式，设有多个导槽，且其中所述至少一个支撑元件可以在不同导槽之间更换。

例如设有三个或四个导槽。

根据另一实施方式，所述至少一个侧壁具有用于容置所述扩展卡的固定板的容置区段。

所述容置区段优选具有供所述固定板穿过的穿孔。

根据另一实施方式，所述抽屉装置还包括第一侧壁和相对所述第一侧壁布置的第二侧壁，其中在所述第一侧壁上设有所述固定元件，且其中所述第二侧壁具有用于将所述扩展卡插入所述抽屉的穿孔。

优选地，在所述第一侧壁与所述第二侧壁之间布置有所述抽屉的前壁。所述第一侧壁、所述第二侧壁和所述抽屉的底部可以材料单一地实施为板形弯曲件/冲压件。所述抽屉装置还可以包括所述扩展卡。所述扩展卡可以具有一个或多个用于将所述扩展卡与所述工业计算机的主板连接在一起的插式连接器。

本发明还提出一种具有这种抽屉装置的工业计算机。

所述工业计算机优选具有壳体装置，其具有冷却壳体、电子设备容置壳体和配件容置壳体。所述抽屉装置可以推入所述配件容置壳体并从所述配件容置壳体抽出。

本发明还提出一种将工业计算机的扩展卡容置在抽屉装置中的方法。所述方法包括以下步骤：提供所述抽屉装置的用于容置所述扩展卡的抽屉，其中所述抽屉包括底部和至少一个与所述底部连接的侧壁，将所述扩展卡推入所述抽屉并借助所述抽屉装置的固定元件将所述扩展卡固定在所述抽屉上，其中所述固定元件至少分段地以形状配合的方式同时将所述侧壁和所述扩展卡环扣住。

所述方法也可以具有将所述抽屉装置推入所述工业计算机的配件容置壳体。

根据一种实施方式，借助至少一个支撑元件支撑所述扩展卡，所述支撑元件在至少一个设置在所述底部上的导槽中受到导引。

所述至少一个支撑元件优选可以移动。这样就能将抽屉装置与大小不等的不同扩展卡相匹配。

在上文或者下文借助实施例所说明的特征或者实施方式中，有些组合本文未明确指出，其中也包含了所述抽屉装置、所述工业计算机和/或所述方法的其他可行实施方案。本领域技术人员针对所述抽屉装置、所述工业计算机和/或所述方法的基本形式以独立方面形式提出的改进或补充方案，也属于本发明的其他可行实施方案。

所述抽屉装置、所述工业计算机和/或所述方法的更多有利设计方案和方面参阅从属权利要求以及所述抽屉装置、所述工业计算机和/或所述方法的下文所描述的实施例。下面结合附图所示优选实施方式对所述抽屉装置、所述工业计算机和/或所述方法进行详细说明。

附图说明

图1为工业计算机的一种实施方式的示意性透视图；

图2为图1所示工业计算机的另一个示意性透视图；

图3为图1所示工业计算机的另一个示意性透视图；

图4为图1所示工业计算机的另一个示意性透视图；

图5为用于图1所示工业计算机的抽屉装置的一种实施方式的示意性透视图；

图6为用于图5所示抽屉装置的支撑元件的一种实施方式的示意性侧视图；

图7为图6所示支撑元件的示意性局部透视图；

图8为用于图5所示抽屉装置的固定元件的一种实施方式的示意性透视图；

图9为图5所示抽屉装置的示意性局部透视图；

图10为图5所示抽屉装置的另一个示意性局部透视图；

图11为图5所示抽屉装置的另一个示意性局部透视图；

图12为图5所示抽屉装置的另一个示意性局部透视图；

图13为图5所示抽屉装置的另一个示意性透视图；

图14为图5所示抽屉装置的另一个示意性透视图；

图15为用于图1所示工业计算机的配件容置壳体的一种实施方式的示意性透视图；以及

图16为将扩展卡容置在图5所示抽屉装置中的方法的一种实施方式的示意性框图。

符号说明：

1：工业计算机；

2：壳体装置；

3：冷却壳体；

4：电子设备容置壳体；

5：配件容置壳体；

6：冷却单元；

7：风扇；

8：风扇；

9：扩展卡；

10：抽屉装置；

11：印制电路板；

12：插式连接器；

13：固定板；

14：插式连接器；

15：基础区段；

16：固定区段；

17：凹槽；

18：凹槽；

19：LED：

20：LED：

21：安装区段；

22：抽屉；

23：底部；

24：侧壁；

25：侧壁；

26：前壁；

27：基础区段；

28：穿孔；

29：钻孔；

30：钻孔；

31：容置区段；

32：穿孔；

33：弯折部；

34：固定区段；

35：凹槽；

36：凹槽；

37：基础区段；

38：穿孔；

39：弯折部；

40：导槽；

41：导槽；

42：导槽；

43：导槽；

44：支撑元件；

45：支撑元件；

46：支撑元件；

47：基础区段；

48：头部区段；

49：凹槽；

50：导销；

51：连接区段；

52：脚部区段；

53：导引区段；

54：缝隙；

55：头部区段；

56：头部区段；

57：固定元件；

58：轴段；

59：闭锁区段；

60：侧段；

61：侧段；

62：切口；

63：齿件；

64：齿件；

DR：旋转方向；

EZ：解锁状态；

S1：步骤；

S2：步骤；

S3：步骤；

VZ：闭锁状态

具体实施方式

除非另有说明，附图中相同或功能相同的元件用同一参考符号表示。

图1为工业计算机1的一种实施方式的示意性透视图。工业计算机1、工控机、简称IPC或工业控制计算机(Industrierechner)指的是优选用于工业领域中的任务的计算机。尤指类似于IBM兼容PC且特别是可以用针对这类设备的软件工作的计算机。这种工业计算机1的常见应用范围是过程可视化、机器人技术、工业自动化、测试与试验台工作模式、安全技术或质量保证。工业计算机1针对办公区域内的设备必须满足特殊要求，通常不受环境因素或电磁干扰的影响且整体上难以发生故障。

工业计算机1包括模块式壳体装置2。模块式壳体装置2指的是由多个单元模块式构建而成的装置，这些单元特别是可以不用工具地彼此分开和连接在一起。壳体装置2在此包括一个方形冷却壳体3、一个方形电子设备容置壳体4和至少一个方形配件容置壳体5。在图1的定向中，电子设备容置壳体4布置在配件容置壳体5上，冷却壳体3布置在电子设备容置壳体4上，因此，电子设备容置壳体4布置在冷却壳体3与配件容置壳体5之间。冷却壳体3、电子设备容置壳体4和/或配件容置壳体5可以由塑料制成。

电子设备容置壳体4适于容置电子组件，如主板(或母板)、处理器或CPU或者工业计算机1的其他电子组件。冷却壳体3适于对容置于电子设备容置壳体4中的电子组件进行冷却。为此，冷却壳体3可以具有包含两个风扇7、8的冷却单元6。配件容置壳体5适于容置工业计算机1的额外组件，如磁盘驱动器、硬盘、电源件和/或可以与主板连接的额外的电路板。特定而言，配件容置壳体5可以适于容置工业计算机1的扩展板或扩展卡9。

如图1至4所示，工业计算机1以及特别是配件容置壳体5包括用于扩展卡9的抽屉装置10。抽屉装置10可以抽屉式地推入配件容置壳体5并再次从这个配件容置壳体抽出。图1示出处于部分推入配件容置壳体5或从这个配件容置壳体抽出的状态下的抽屉装置10。扩展卡9包括用来固定(特别是焊接)电子构件的电路板或印制电路板11。印制电路板11可以具有插式连接器12(图13)，印刷电路板11例如可以借助这个插式连接器与工业计算机1的主板连接。

扩展卡9还包括固定板13。固定板13可以是钢板。固定板13设置在印制电路板11的侧面且与其固定连接。特定而言，固定板13垂直于印制电路板11而布置。

如图9至14所示，在固定板13上设有插式连接器14。如图9所示，固定板13包括基础区段15，插式连接器14固定在这个基础区段上。在基础区段15上还设有固定区段16。固定区段16以垂直于基础区段15的方式定位且远离印制电路板11而定向。固定区段16在顶面上具有第一凹槽17，在正面上，即在远离印制电路板11的一侧上，具有第二凹槽18。

此外在与固定区段16相邻之处，发光二极管19、20(LED)(图12和14)可以穿过基础区段15。在基础区段15的远离固定区段16的末端区段上设有安装区段21(图13和14)。抽屉装置10可以包括扩展卡9。

抽屉装置10包括用于容置扩展卡9的抽屉22。如图5所示，抽屉22包括底部23、第一侧壁24、相对第一侧壁24布置的第二侧壁25和布置在第一侧壁24与第二侧壁25之间的前壁26。底部23和侧壁24、25例如可以材料单一地实施为板形弯曲件/冲压件。前壁26可以由塑料制成。

第一侧壁24包括具有供扩展卡9的插式连接器14穿过的穿孔28的基础区段27。第一侧壁24还包括两个钻孔29、30。扩展卡9的LED19、20可以穿过钻孔29、30。

第一侧壁24还包括朝第二侧壁25的方向弯曲的容置区段31，其具有用于容置扩展卡9的安装区段21的穿孔32。第一侧壁24具有平行于底部23且与其间隔一定距离的弯折部33。相对容置区段31且远离第二侧壁25而定向地设有第一侧壁24的固定区段34(图9)。固定区段34以垂直于基础区段27的方式定位。如图9所示，固定区段34具有与扩展卡9的固定区段16的第一凹槽17对应的第一凹槽35和与扩展卡9的固定区段16的第二凹槽18对应的第二凹槽36。在此情况下，扩展卡9的第二凹槽18的尺寸小于抽屉22的固定区段34的第二凹槽36。

现在回到图5，抽屉22的第二侧壁25包括具有穿孔38的基础区段37，如图3所示，扩展卡9可以通过这个穿孔插入抽屉22。第二侧壁25还包括平行于底部23且与其间隔一定距离的弯折部39。在底部23中设有多个导槽40至43，这些导槽平行于侧壁24、25。导槽40至43构建为底部23中的穿孔。导槽40至43的数目是任意的。例如设有四个这类导槽40至43。

抽屉装置10还包括多个以可以移动的方式支承在导槽40至43中的支撑元件44至46。支撑元件44至46的数目不必符合导槽40至43的数目。例如设有三个支撑元件44至46。特定而言，如图6和7所示，第一支撑元件44具有柱形基础区段47和头部区段48，其中在头部区段48与基础区段47之间设有用于容置印制电路板11的凹槽49。第一支撑元件44包括导销50，这个导销借助板状连接区段51与基础区段47连接。

第一支撑元件44还包括布置在底部23下方的脚部区段52。导销50和布置在脚部区段52与基础区段47之间的导引区段53沿导槽40受到导引。在头部区段48上设有用来卡入用于扭转第一支撑元件44的工具的缝隙54。为固定支撑元件44，可以借助缝隙54扭转这个支撑元件，从而相对底部23而实现固定。

现在重新回到图5，第二支撑元件45和第三支撑元件46一样分别具有一个头部区段55、56，这个头部区段适于环扣住印制电路板11。第三支撑元件46的头部区段56可以具有大于第二支撑元件45的头部区段55的直径。支撑元件45、46可以被分配给导槽41、42。

抽屉装置10还包括图8所示固定元件57，其适于至少分段地以形状配合的方式将第一侧壁24和特别是第一侧壁24的固定区段34以及扩展卡9和特别是扩展卡9的固定板13的固定区段16环扣住，以便将扩展卡9固定在抽屉22上。固定元件57具有轴段58和闭锁区段59。轴段58优选具有圆形或至少部分圆形的几何结构。轴段58和闭锁区段59将固定元件57的第一侧段60与第二侧段61连接在一起。固定元件57优选由塑料制成。固定元件57可以弹性变形。侧段60、61均具有包含倒圆的角和正面切口62的矩形几何结构，这个切口沿所述矩形几何结构的短边且朝其长边的方向延伸。

下面对抽屉装置10的功能进行说明。如图2至4所示，首先将扩展卡9穿过抽屉22的第二侧壁25的穿孔38推入这个抽屉。在此情况下，将固定板13的安装区段21穿过第一侧壁24的容置区段31的穿孔32。将LED19、20插入第一侧壁24的钻孔29、30。

随后，如图10所示，将固定元件57嵌入第一凹槽17、35。在此情况下，特别是将轴段58嵌入第一凹槽17、35。图10示出处于解锁状态EZ下的固定元件57，在所述解锁状态下，所述固定元件可以通过简单地取下而向上从第一凹槽17、35取出。通过沿图10所示旋转方向DR围绕轴段58扭转固定元件57使得固定元件57从解锁状态EZ进入图11所示闭锁状态VZ。在此情况下，闭锁区段59处于第二凹槽36、18中。特定而言，闭锁区段59扣入扩展卡9的固定板13的第二凹槽18。在闭锁状态VZ下，固定区段16、34压向彼此并且布置在固定元件57的侧段60、61之间。

如图9所示，在扩展卡9的第二凹槽18的两侧均设有可选的刃件或齿件63、64，其切入闭锁区段59，以便可靠地对固定元件57进行固定。

此外，如图13和14所示，可以对支撑元件44至46进行定位，从而补充性地支撑印制电路板11。根据所使用的印制电路板11的类型和大小可以相应地沿导槽40至43移动支撑元件44至46。在借助固定元件57将扩展卡9固定在抽屉22上后，如图15所示，可以将抽屉22完全推入配件容置壳体5。

图16为将工业计算机1的扩展卡9容置在抽屉装置10中的方法的一种实施方式的示意性框图。在步骤S1中提供抽屉装置10的用于容置扩展卡9的抽屉22。在步骤S2中将扩展卡9推入抽屉22。在步骤S3中借助固定元件57将扩展卡9固定在抽屉22上，其中固定元件57至少分段地以形状配合的方式同时将第一侧壁24和扩展卡9环扣住。

本文结合若干实施例对本发明进行了描述，但本发明也可以采用各种变更方案。

Claims (14)

1.一种抽屉装置(10)，用于工业计算机(1)的扩展卡(9)，其特征在于，所述抽屉装置(10)具有：

用于容置所述扩展卡(9)的抽屉(22)，其中所述抽屉(22)包括底部(23)和与所述底部(23)连接的至少一个侧壁(24)，以及

固定元件(57)，所述固定元件适于至少分段地以形状配合的方式同时将所述至少一个侧壁(24)和所述扩展卡(9)环扣住，以便将所述扩展卡(9)固定在所述抽屉(22)上，

所述至少一个侧壁(24)包括基础区段(27)和垂直地从所述基础区段(27)伸出的固定区段(34)，

所述固定区段(34)包括第一凹槽(35)和第二凹槽(36)，所述固定元件(57)在其闭锁状态(VZ)下同时卡入所述第一凹槽(35)和所述第二凹槽(36)。

2.根据权利要求1所述的抽屉装置，其中所述固定元件(57)适于同时以形状配合的方式将所述至少一个侧壁(24)的固定区段(34)和所述扩展卡(9)的固定板(13)环扣住。

3.根据权利要求1所述的抽屉装置，其中所述固定元件(57)包括以可以旋转的方式支承在所述第一凹槽(35)中的轴段(58)，且其中所述固定元件(57)可以借助围绕所述轴段(58)旋转而从解锁状态(EZ)进入所述闭锁状态(VZ)，反之亦然。

4.根据权利要求1或3所述的抽屉装置，其中所述固定元件(57)具有闭锁区段(59)，其适于在所述闭锁状态(VZ)下以形状配合的方式卡入所述第二凹槽(36)。

5.根据权利要求4所述的抽屉装置，其中所述闭锁区段(59)适于卡入所述扩展卡(9)的固定板(13)。

6.根据权利要求1所述的抽屉装置，还包括至少一个支撑元件(44，45，46)，其适于支撑所述扩展卡(9)。

7.根据权利要求6所述的抽屉装置，其中所述至少一个支撑元件(44，45，46)在设置在所述底部(23)上的至少一个导槽(40，41，42，43)中受到导引。

8.根据权利要求7所述的抽屉装置，其中所述至少一个支撑元件(44，45，46)具有导销(50)，其在所述至少一个导槽(40，41，42，43)中受到导引。

9.根据权利要求7或8所述的抽屉装置，其中设有多个导槽(40，41，42，43)，且其中所述至少一个支撑元件(44，45，46)可以在不同导槽(40，41，42，43)之间更换。

10.根据权利要求1所述的抽屉装置，其中所述至少一个侧壁(24)具有用于容置所述扩展卡(9)的固定板(13)的容置区段(31)。

11.根据权利要求1所述的抽屉装置，其中所述至少一个侧壁(24)包括第一侧壁(24)和相对所述第一侧壁(24)布置的第二侧壁(25)，其中在所述第一侧壁(24)上设有所述固定元件(57)，且其中所述第二侧壁(25)具有用于将所述扩展卡(9)插入所述抽屉(22)的穿孔(38)。

12.一种工业计算机(1)，其特征在于：

所述工业计算机(1)具有根据权利要求1至权利要求11中任一项所述的抽屉装置(10)。

13.一种方法，将工业计算机(1)的扩展卡(9)容置在抽屉装置(10)中，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

提供(S1)所述抽屉装置(10)的用于容置所述扩展卡(9)的抽屉(22)，其中所述抽屉(22)包括底部(23)和与所述底部(23)连接的至少一个侧壁(24)，其中所述至少一个侧壁(24)包括基础区段(27)和垂直地从所述基础区段(27)伸出的固定区段(34)，所述固定区段(34)包括第一凹槽(35)和第二凹槽(36)，

将所述扩展卡(9)推入(S2)所述抽屉(22)，以及

借助所述抽屉装置(10)的固定元件(57)将所述扩展卡(9)固定(S3)在所述抽屉(22)上，其中所述固定元件(57)至少分段地以形状配合的方式同时将所述侧壁(24)和所述扩展卡(9)环扣住，

所述固定元件(57)在其闭锁状态(VZ)下同时卡入所述第一凹槽(35)和所述第二凹槽(36)。

14.根据权利要求13所述的方法，其中借助至少一个支撑元件(44，45，46)支撑所述扩展卡(9)，所述支撑元件在设置在所述底部(23)上的至少一个导槽(40，41，42，43)中受到导引。

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