CN1516545A - 用于明确定位元件的结构和方法 - Google Patents

Abstract

一种将一板子(14)明确定位于一外壳(12)中的装置和方法，包括第一突起(24)和第二突起(36)，每个突起都包括可沿放射方向伸展的瓣(26、38)。具有两间隙孔(47、49)的板(14)位于外壳(12)中，从而使两突起(24，36)与两孔(47、49)配合。紧固件(52)放入每个第一和第二突起(24、36)中，由此使瓣(26、38)可沿放射方向伸展，并将板(14)定位在X、Y和转动方向上。此方法和装置提高了各种板和外壳之间的可互换性。

Description

用于明确定位元件的结构和方法

技术领域

本发明主要涉及一种装配过程中定位物体的方法和装置，尤其涉及一种在装配过程中定位印刷电路板及其元件的方法和装置。

背景技术

使用印刷电路板(或PCB)是在电器设备中构造紧凑高效的电路部分的标准方法。如本领域技术人员所知，印刷电路板的制作是将电导材料涂在端接销针的衬底上，以模仿原设计的布线。连接件必须通过接触销针从而与底层相连来完成电路。为了保持高度可互换性并保证完成装配的成功度至少达到六西格马(sigma)的水平，印刷电路板最好精确并可重复地定位并紧固在一外壳中。

现今有两种典型的装配方法用于保证电路板和外壳的精确定位和装配。在第一种方法中，外壳中有两个或更多突起，PCB有两个或更多的间隙孔开在板上，且大小是突起的直径加上保证板能套上突起所留的间隙量。PCB放在外壳里，从而每个突起都分别位于一个孔里。第一个突起将电路板定位在X和Y方向，第二个突起限制板围绕第一个突起转动。在此情况下，反之也成立。在第二种方法中，外壳有两个突起，电路板上有一个间隙孔和一个狭槽。在此方法中，突起和间隙孔在X和Y方向上限制板，而位于狭槽里的突起限制板围绕第一个突起转动。

前面的这两种方法需要在突起和间隙孔之间保留很大的相对间隙，以保证PCB和外壳之间的高度可互换性。间隙孔要足够大，以保证当突起的尺寸处于所允许规定公差的一个极端，而间隙孔处于另一个极端时，PCB依然能装配进外壳。在第一种方法中，部件制造的变化因素包括突起直径，突起间的中心距，间隙孔的直径和间隙孔之间的中心距。即使在取平均公差的情况下，对于一个高度可互换性设计，为了取得六西格马(sigma)的成功率，装配的PCB和外壳一般可能有大致±0.5mm的移位。换句话说，为了保证每个PCB和外壳均能成功装配在一起，由于外壳的突起不可能准确知道PCB放在外壳哪里可以达到高于1mm的精确度，PCB孔中必须留有足够的空隙以保证孔能与外壳的突起相配。

在两销针、孔和狭槽结构中，消除了孔之间、突起之间的中心距偏差(variation)，但是变化因素依然包括定位突起的直径，PCB内定位孔的直径，匹配孔(aligning hole)的直径和PCB内匹配槽(aligningslot)的直径。这里，一般存在近似±0.37mm的装配移位。但是，狭槽会去掉更多的衬底，从而使元件置放在PCB上的空间更小了。

因此，有助于可互换性的间隙导致装配移位，从而产生对其它临近部件的潜在干扰源。这会在PCB上的元件和其它在外壳上的临近部件(如棱、内表面等)之间产生位置上的巨大偏差，对于小的外壳(envelope)和临界设计(critical design)，这种装配移位影响很大，会出现内部干扰、显示歪斜和连接件未对准的情况。

附图说明

图1是根据本发明所述的PCB外壳的等轴视图；

图2是图1所示的外壳中的第一定位件的等轴视图；

图3是图1所示的外壳中的第二定位件的等轴视图；

图4是沿图1中4-4线的部分装配的外壳的截面图；

图5是图4所示的第二定位件的详图；

图6是图4所示的第一定位件的详图；

图7是一个具有根据本发明所述PCB外壳的蜂窝电话的等轴视图；

图8是位于蜂窝电话外壳内的PCB的正视图；

图9是图8所示的蜂窝电话的第一和第二突起的详图；

图10是根据本发明所述PCB外壳盖的另一实施例；

本发明容易产生各种变形和替换结构，附图里示出了它们的实施例，并且下面将详细描述。但是，不难理解，本发明并不限于这些具体实施方式，相反，所有修改，替换结构，和类似物均落在由所附权利要求所限定的发明的精神和保护范围之内。

具体实施方式

现在参考附图，尤其是图1和图4，明确定位元件的装置由附图标记10统一表示。装置10包括外壳12，用于装入物件，在本实施例中指印刷电路板14。尽管图示和描述的为印刷电路板，这里描述的方法和装置可用于定位和紧固任何板状物体。在这里容易理解到，一个板或板状物可以是任意与其长度和/或宽度相比比较薄的物体。装置10还包括第一定位件16和第二定位件18，用于将实施例中的印刷电路板14定位并紧固在外壳12中。装置10还包括至少一个垂直支撑件20，协助维持实施例中的电路板于预定的高度。在所述实施例中，装置10还包括具有中心孔21和23的第一支撑件20和第二支撑件22。

一条从第一定位件16的中心延伸到第二定位件18的中心的直线限定了Y方向或北方向。一条从第一定位件16中心延伸并垂直于Y向的直线限定了X方向或东方向。这里使用如向北和向东的说法仅仅是为了方便读者理解发明。很容易理解这里说法绝对没有限制发明的应用范围。

现在参考图2，第一定位件16包括一大致为圆柱形的第一突起24。第一突起24分为很多瓣26，在本实施例中为4瓣27，29，31和33。但是，可以认为第一突起24能被分成更少的瓣或者第一突起24在保持足够的下文所述的放射力情况下能够允许的尽可能多的瓣数。瓣26被槽28分开。槽28的深度限定了瓣26的高度。

第一定位件16包括一个棱30，位于第一突起24附近。棱30提供一个表面35，使印刷电路板14可以放在上面。在本例中，图示有4个棱，但是，可使用更少或者更多的棱支撑印刷电路板14。每个棱30还包括一个切口32。切口32是第一突起24附近的棱30的切掉的一部分。槽28和切口32使瓣26可以放射状的扩展。第一突起24的放射中心还包括一个圆柱形的孔34。

现在参考图3，第二定位件18也包括一个第二突起36，大致是圆柱形的。第二突起36被分成很多瓣38，在本实例中为瓣39和41。瓣38被凹槽40分开。凹槽40有效地将材料放在第二突起36的南北两端，使得跨过瓣38的距离L1小于第二突起36的直径D1.换句话说，在本实例中，第二突起36在X方向上的直径比其在Y方向上的直径大。

第二定位件18包括一个棱42，位于第二突起36附近。棱42提供一个表面43，使印刷电路板14可以放在上面。在本实例中，图示有4个棱，但是，可使用更少或者更多的棱支撑印刷电路板14。每个棱42还包括一个切口44。切口44是第二突起36附近的棱42的切掉的一部分。槽40和切口44使瓣38可以放射状扩展。第二突起36的放射中心还包括一个圆柱形的孔46。

图4-6表示了装置10处于部分装配的情况。印刷电路板14位于外壳12中。印刷电路板14还包括孔47，49，分别具有内表面51，53，这样第一定位件16和第二定位件18分别与孔47和49相配合。盖50位于外壳12的上面。盖50包括通孔55，基本上与第一突起24和第二突起36的圆柱孔34和46相同轴。

对于第一定位件16，尤其是图6中所示，一紧固件52置于第一突起24的圆柱孔34中。紧固件52图示为具有螺纹形状，如螺钉，但是，也可以用其它现有技术中所知的紧固件，如柳钉，长钉，螺栓或压配销。紧固件52将盖50紧固于外壳12上，从而紧固了它们中间的印刷电路板14。在本实例中，圆柱孔34在压紧固件之前没有攻螺纹(tap)。这样，当紧固件52压入第一突起24的时候，它压入内表面，压走了圆柱孔34的一部分材料，从而紧固的配合起来。尽管图4或5中没有示出，可在第二定位件18中以相似的方式使用紧固件。

依照发明可知，本发明提供了具有第一和第二定位件16和18的外壳12。具有孔47和49的印刷电路板14位于外壳12中，使定位件16和18与孔47和49相配地啮合起来。然后将盖50放在外壳12上。盖50，印刷电路板14和外壳12通过紧固件52紧固在一起。

使用装置10的结构和过程有助于将印刷电路板14定位在外壳12中。槽28将第一突起24分成一系列的单个的灵活的瓣26，瓣26可以沿放射方向弯曲。用到第一突起24的圆柱孔34中的紧固件52起着楔子的作用，迫使瓣26放射状向外扩展。这就将瓣26压入印刷电路板14的孔47的内表面51中，从而将印刷电路板14的孔47的中心明确定位，基本上与第一定位件16的圆柱孔34的中心同轴。也可以考虑外壳12和/或瓣26是挠性材料和刚性材料的组合。

棱30支撑外壳12里的印刷电路板14。棱30包括一个切口32，从而使第一突起24的瓣26可以自由地放射状扩展。图示的瓣26沿X和Y方向扩展，但是瓣26也可以位于第一突起24上使其可以沿X和Y之外的方向延伸。

这样，印刷电路板14可重复和紧固地定位在外壳上，同时其间隙孔47的直径比第一突起24足够大以助于装配。这与现有技术形成对比，现有技术中，为了保证装配的配合，在突起和印刷电路板的孔之间需要更大的间隙，同时没有什么结构和方法用于紧固、可重复地将PCB定位在外壳中。间隙孔47的直径限制了在将紧固件52装入孔34和46中时第一突起24的扩展。这样，第一突起24将印刷电路板14定位在X和Y方向，但是印刷电路板14仍须在围绕第一突起24的方向上定位并紧固。

接下来，将一紧固件52放进第二突起36的圆柱孔46，使瓣38沿放射方向扩展，在本实例中是沿X方向。印刷电路板14中的孔49可以是一狭槽或间隙孔，如现有技术所述。瓣38伸展压入孔49的内表面53，明确定位并紧固印刷电路板14并且禁止印刷电路板14围绕第一定位件16转动，从而不会相对外壳12有任何移动。瓣38的伸展进一步维持第二突起36的中心基本上与孔49的中心同轴。

在第二突起36中引入槽40，在北向或者南向上就没有物质了。因为瓣的长度L1比突起直径D1小，可以允许更多的第一突起24和第二突起36间的中心偏差以及印刷电路板中孔47和49的中心的偏差。换句话说，由于第二突起36的长度L1小于其直径D1，PCB和外壳之间的可互换性比当长度L1等于第二突起36直径的情况增强了，因为在前述部件之间存在更大中心偏差时也可能完成装配。

本发明所述装置10，通过使用紧固件52作为紧固元件并作为楔子来扩展第一突起24和第二突起36到间隙孔的最大尺寸，从而利用了瓣26、38的柔韧性。这样消除了空隙，实现了明确、可重复定位。装置10还使用印刷电路板14来提供了一个反作用力给第一和第二突起24，36，并使用紧固件52来助于保持PCB 14。

图7，8和9示出特别适合使用本发明所述装置和方法的应用实例。图7所示为本领域公知的蜂窝电话58，其按本发明制造并装配。图8所示为一用于蜂窝电话58的外壳60，印刷电路板62位于外壳60中。在本实例中，外壳60包括第一突起24和第二突起36，另外还包括4个突起64，66，68和70，在本实例中只是呈刚性圆柱形的简单定位销。在另一实施例中，突起64，66，68和/或70也可以具有可伸展性，使用如本发明所述的第一突起24或第二突起36的瓣。

在另一个实施例中，如图10所示，并没有使用紧固件52来控制瓣的屈曲。图10所示例中，有一盖子72不仅盖住印刷电路板14，同时还使瓣26和38伸展。盖72包括主扩展件74和辅助扩展件76。主扩展件74包括一个销78和一个圆环80。辅助扩展件76包括一个键82和一圆环84。

实际应用时，印刷电路板14放在外壳12中，如图1和图4所示。盖72放在外壳12上，主扩展件的销78位于第一突起24的圆柱孔34中，辅助扩展件76的键82位于第二突起36的圆柱孔46中。销78和键82扩展第一突起24和第二突起36的瓣26和38。销78和键82可以均呈锥形以方便销78和键82进入第一和第二突起24和36中，并增强瓣26和38的扩展。

圆环80和84各有一表面86和88。圆环80和84的表面86和88直接下压到印刷电路板14上。圆环80和84控制着销78和键82在圆柱孔34和46中的结合深度。

盖72还可能包括止动件90和92。止动件90和92也包括圆环94和96，圆环94和96具有表面98和100，其可下压到外壳12或印刷电路板14上面。止动件90和92还包括孔102和104。当盖72放在外壳12上时，孔102和104基本上与第一和第二支撑件20和22的中心孔21和23同轴。如螺钉或螺栓(未在图中表示)的紧固件可以穿过孔102和104，插入中心孔21和23，从而将盖72紧固于外壳12上并保持它们之间的印刷电路板。另外，外壳12和盖72可以使用本领域公知的结构而快速配合。

如前所述，任何本领域普通技术人员都将认识到，本发明提出了一种方法和装置，精确地并可重复性地将印刷电路板定位在一个外壳中。它还增强了在外壳中的印刷电路板的可互换性，提高了装配成功率。尽管这里所述的实施例特别用于蜂窝电话，但是本领域普通技术人员都容易理解，本发明决不仅仅限于蜂窝电话，反之，本领域普通技术人员应该认识到，本发明可用于任意数目的装置，包括但不限于机床，汽车应用，精确测量，固定装置，寻呼机，个人数字助理(PDA)，计算机等等。另外，定位件的数量可以增加或减少，如使用定位销和一个可扩展的突起。因此，本发明不应被以为限于这里所述的具体例子，而应包括落入本发明精神和保护范围的所有实施情况。

Claims (40)

1.一种装置，其包括：

外壳；

位于所述外壳内的第一突起，所述第一突起包括多个瓣和一个中心孔；和

位于所述外壳内的第二突起，所述第二突起包括多个瓣和一个中心孔。

2.根据权利要求1所述的装置，其还包括位于所述外壳上面的板以及第一和第二间隙孔，所述第一和第二突起位于所述第一和第二间隙孔内。

3.根据权利要求2所述的装置，其中所述板是印刷电路板。

4.根据权利要求2所述的装置，其还包括位于所述第一突起的中心孔中的第一紧固件

5.根据权利要求4所述的装置，其中，当所述第一紧固件位于所述第一突起的中心孔内时，所述第一突起的至少一个瓣会相应地放射状伸展。

6.根据权利要求5所述的装置，其中所述第一突起的瓣相应地朝着所述板的所述第一间隙孔的内表面伸展，从而使所述第一间隙孔的中心与所述第一突起的中心孔基本同轴。

7.根据权利要求4所述的装置，其还包括位于所述第二突起的中心孔中的第二紧固件。

8.根据权利要求7所述的装置，其中，当所述第二紧固件位于所述第二突起的中心孔内时，所述第二突起的至少一个瓣会相应地放射状伸展。

9.根据权利要求8所述的装置，其中所述第二突起的瓣相应地对着所述板的第二间隙孔的内表面伸展，从而使所述第二间隙孔的中心与所述第二突起的中心孔基本同轴。

10.根据权利要求1所述的装置，所述第一突起包括多个瓣，放射状地围绕所述第一突起的孔的中心均匀分布。

11.根据权利要求10所述的装置，其中所述第一突起包括四个瓣。

12.根据权利要求1所述的装置，所述第二突起包括多个瓣，放射状地围绕所述第二突起的孔的中心均匀分布，其中由连接所述第一突起和所述第二突起而定义的轴线限定了向北的方向。

13.根据权利要求12所述的装置，其中所述第二突起包括两个瓣。

14.根据权利要求13所述的装置，其中所述第二突起的两个瓣位于所述突起的东西两边，并沿着东西方向相应地伸展。

15.根据权利要求14所述的装置，其中所述第二突起的两个瓣被南面和北面上的槽分开。

16.根据权利要求15所述的装置，其中所述第二突起沿南北方向的长度小于所述第二突起沿东西方向的宽度。

17.根据权利要求2所述的装置，其还包括位于所述外壳上的盖，所述板位于所述盖和所述外壳之间。

18.根据权利要求17所述的装置，所述盖还包括与所述第一突起和所述第二突起的中心孔基本同轴的孔。

19.根据权利要求18所述的装置，其还包括穿过所述盖的孔并放置在所述第一和第二突起的中心孔中的紧固件。

20.根据权利要求19所述的装置，其中，当所述紧固件位于所述第一和第二突起的中心孔中时，所述第一和第二突起的瓣相应地放射状伸展。

21.根据权利要求20所述的装置，其中所述板通过所述第一和第二突起的瓣的放射状伸展而相应地定位。

22.根据权利要求17所述的装置，所述盖还包括主扩展件和辅助伸展件。

23.根据权利要求22所述的装置，所述主扩展件包括圆环和位于所述圆环中的销。

24.根据权利要求23所述的装置，所述辅助扩展件包括圆环和位于所述圆环中的键。

25.根据权利要求24所述的装置，其还包括位于所述第一突起的中心孔中的销和位于所述第二突起的中心孔中的键。

26.根据权利要求25所述的装置，其中所述销和键为锥形。

27.根据权利要求25所述的装置，其中，当所述销位于所述第一突起的中心孔中时，所述第一突起的瓣相应地放射状伸展，当所述键放入所述第二突起的中心孔时，所述第二突起的瓣相应地放射状伸展。

28.一种将一板子定位在外壳内的方法，所述外壳包括第一突起和第二突起，所述第一和第二突起各包括放射状的可伸展瓣和中心孔，该方法包括：

将板子放在所述外壳中，所述板子包括第一和第二间隙孔，所述第一突起位于所述第一间隙孔中，所述第二突起位于所述第二间隙孔中；

引入第一紧固件到所述第一突起的中心孔中，从而使所述第一突起的瓣放射状扩展；

引入第二紧固件到所述第二突起的中心孔中，从而使所述第二突起的瓣放射状扩展。

29.根据权利要求28所述的方法，其中所述第一紧固件和所述第二紧固件为带有螺纹的螺钉。

30.根据权利要求29所述的方法，其中所述第一突起的中心孔和所述第二突起的中心孔都是光滑的，从而当插入所述第一和第二紧固件时，其能够切入所述中心孔的表面。

31.根据权利要求28所述的方法，其中Y方向由连接所述第一和第二突起的轴线限定，X方向由垂直Y方向的方向限定，所述第一突起将所述板定位在X和Y方向。

32.根据权利要求31所述的方法，其中所述第二突起将所述板定位在其绕所述第一突起转动的方向上。

33.一种蜂窝电话，其包括：

外壳；

位于所述外壳中的大致为圆柱形的第一突起，所述第一突起包括多个挠性瓣和一个中心孔，所述中心孔与所述大致呈圆柱形的第一突起基本同轴；

位于所述外壳中的大致为圆柱形的第二突起，所述第二突起包括多个挠性瓣和一个中心孔，所述中心孔与所述大致呈圆柱形的第二突起基本同轴；

位于所述外壳中的板子，包括第一间隙孔和第二间隙孔，所述第一突起位于所述第一间隙孔中，所述第二突起位于所述第二间隙孔中；

位于所述第一突起的中心孔中的第一紧固件，其中，使所述第一突起的瓣放射状向外扩展，与所述板子的第一间隙孔相接触；和

位于所述第二突起的中心孔中的第二紧固件，其中，使所述第二突起的瓣放射状向外扩展，与所述板子的第二间隙孔相接触。

34.根据权利要求33所述的蜂窝电话，其中所述板为印刷电路板。

35.根据权利要求33所述的蜂窝电话，其中所述板的第二间隙孔是一个狭槽。

36.一种将板定位并紧固在外壳中的装置，该装置包括：

外壳；

定位销；

大致为圆柱形的第二突起，其包括被第一和第二槽所分开的第一和第二挠性瓣，和一个与所述突起基本同轴的中心孔；

由连接所述销到所述突起的线所限定的轴线，其限定了北方向；

所述第一和第二瓣分别位于所述突起的东边和西边，所述突起沿东西向的直径大于其沿南北向的直径；

位于所述外壳中的板子，具有第一间隙孔和第二间隙孔，所述定位销位于所述第一间隙孔中，所述突起位于所述第二间隙孔中；和

位于所述第二突起的中心孔的紧固件，使所述第二突起的第一和第二瓣朝着所述板子的间隙孔沿东西向伸展，从而将所述板子绕所述销转动方向对准。

37.一种蜂窝电话，其包括：

外壳；

位于所述外壳中的第一突起，其包括多个可放射状伸展的挠性瓣和一个中心孔。

38.根据权利要求37所述的蜂窝电话，所述外壳还包括销。

39.根据权利要求37所述的蜂窝电话，所述外壳还包括第二突起，所述突起包括多个挠性瓣和一个中心孔。

40.根据权利要求39所述的蜂窝电话，所述外壳还包括多个定位销。

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