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Die Erfindung betrifft eine in den Patentansprüchen 1 oder 2 angegebene Haltevorrichtung zum spielfreien Fixieren von Leiterplatten auf einer eindimensional gekrümmten Fläche.
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Beim Bau von elektrischen und elektronischen Geräten werden in der Regel bestückte Leiterplatten im oder am Gehäuse der Geräte angeordnet und fixiert. In manchen Fällen müssen lange, ausgedehnte Leiterplatten auf der Mantelfläche eines Zylinders oder auf der Innenfläche eines Hohlzylinders fixiert werden. Insbesondere für die berührungslose Signalübertragung in der Computertomographie müssen Leiterplatten mit Längen von über zwei Metern an der Innen- bzw. Außenseite von Ringen mit einem Durchmesser von größer 1,6 m fixiert werden. Für gewöhnlich werden die Leiterplatten dazu auf die Ringe geklebt und/oder mit diesen verschraubt.
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Die
DE 103 12 158 A1 offenbart ein Hochfrequenzgerät für eine Fahrzeugantenneneinrichtung zur Montage auf einer Fläche eines Fahrzeuges, das eine Schaltungsplatine mit Leiterbahnen und Schaltungsbauteilen sowie Zuführmittel, wie Leitungen bzw. Steckverbinder oder dergleichen, aufweist, wobei die Schaltungsplatine zumindest eine quer zu einer gewölbten Flächeverlaufende Vertiefung zum annähernden Ausgleich der Wölbung aufweist.
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In der
DE 44 29 983 C1 wird ein elektrisches oder elektronisches Gerät für ein Kraftfahrzeug mit einer biegsamen Leiterplatte beschrieben, die zumindest abschnittsweise mit elektrischen und/oder elektronischen Bauteilen bestückt ist. Die biegsame Leiterplatte ist um einen Tragekörper herum angeordnet und befestigt. Durch mindestens ein mit der Leiterplatte verbundenes Gehäuseteil und mittels Einzugshaken am Tragekörper, entlang derer das Gehäuseteil beim Verbinden mit dem Tragekörper geführt wird, wird neben einer besonders einfachen und kostengünstigen Montage ein besonders kompakter und funktionssicherer Geräteaufbau erzielt.
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Die
DE 43 43 127 A1 offenbart eine verschlussfeste Elektronik-Baugruppe, mit wenigstens einer mit Leiterbahnen versehenen Leiterplatte, auf der mindestens ein elektronisches Bauteil befestigt ist, dessen elektrische Anschlüsse mit den zugehörigen Leiterbahnen kontaktiert sind. Damit die Elektronik-Baugruppe unter extremen Beschleunigungen funktionstüchtig in entsprechender Position verschließbar ist, wird die Leiterplatte über eine elastische Klebstoffschicht über punktförmige Klebestellen aus einem elastischen Kleber oder über eine elastische Folie mit einem Auflager verbunden.
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Die
DE 103 41 884 B4 offenbart eine Schaltungsträgeranordnung mit einem Tragelement und einem am Tragelement zur Anlage bringbaren Schaltungsträger, der zumindest einen mit dem Schaltungsträger verbundenen Fortsatz und zumindest ein auf dem Schaltungsträgerfortsatz angeordnetes elektronisches Bauelement aufweist. Die Verbindung zwischen Schaltungsträger und Fortsatz umfasst einen flexiblen Verbindungsbereich, wobei der Schaltungsträgerfortsatz an einer Positionierfläche des Tragelements zur Anlage bringbar ist und wobei der flexible Verbindungsbereich zwischen Schaltungsträger und Schaltungsträgerfortsatz bei am Tragelement zur Anlage gebrachtem Schaltungsträger einen Vorratsbogen bildet. Am Tragelement ist ein Justierelement befestigbar, durch dessen Montage am Tragelement das auf dem Schaltungsträgerfortsatz angeordnete elektronische Bauelement ausrichtbar ist, wobei am Justierelement ein Justiervorsprung angeordnet ist, der mit einer im Schaltungsträgerfortsatz vorgesehenen Justierausnehmung formschlüssig und eine spielfreie Passung bildend in Eingriff bringbar ist.
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Die
DE 101 61 173 C1 offenbart eine Vorrichtung zur lagerichtigen Befestigung einer Leiterplatte. Die Leiterplatte liegt an einem senkrecht zur Ebene der Leiterplatte verlaufenden Anschlag an und wird durch federnde Stifte gegen den Anschlag gedrückt. Die federnden Stifte liegen unter Vorspannung in Richtung des Anschlages an Aufnahmen in der Leiterplatte an. Dadurch ist die Leiterplatte in der Ebene der Leiterplatte fixiert und kann im Bereich des Anschlages nah an ein Messelement mit einer ihrer schmalen Seitenflächen herangeführt werden.
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Es ist Aufgabe der Erfindung eine weitere Haltevorrichtung für Leiterplatten anzugeben, mit welcher lange Leiterplatten einfach und schnell spielfrei montierbar sind, Fliehkräfte aufgenommen werden können, die Leiterplatten einfach austauschbar sind, unterschiedliche Wärmeausdehnungskoeffizienten kompensierbar sind, Toleranzen ausgleichbar sind und die Signalübertragungseigenschaften nicht negativ beeinflusst werden.
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Gemäß der Erfindung wird die gestellte Aufgabe mit der Vorrichtung der unabhängigen Patentansprüche 1 oder 2 gelöst. Gemeinsam ist den unabhängigen Patentansprüchen, dass Zug- oder Druckkräfte in Krümmungsrichtung einer eindimensional gekrümmten Fläche mittels einer Zug- oder Druckfeder aufgebracht werden, so dass eine Leiterplatte der konkaven oder konvexen Fläche angepasst wird.
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Die Erfindung umfasst eine Haltevorrichtung zum spielfreien Fixieren von Leiterplatten auf einer eindimensional gekrümmten Fläche. In Krümmungsrichtung der eindimensional gekrümmten Fläche wirkt eine Zug- oder Druckkraft einer Zug- oder Druckfeder auf die Leiterplatte oder auf mindestens ein mit dieser verbundenes erstes Mittel ein. Dadurch wird die Leiterplatte gekrümmt und an die gekrümmte Fläche gepresst.
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Eine Kraft in Krümmungsrichtung bedeutet, dass eine Kraftkomponente tangential in Richtung der Krümmung der Fläche wirkt.
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Die Erfindung umfasst auch eine Haltevorrichtung zum spielfreien Fixieren von Leiterplatten auf einer eindimensional gekrümmten Fläche, wobei in Krümmungsrichtung der eindimensional gekrümmten Fläche eine Zug- oder Druckkraft einer Zug- oder Druckfeder auf mindestens ein mit der Leiterplatte lösbar fest verbundenes erstes Mittel einwirkt. Dadurch werden das erste Mittel und die Leiterplatte gekrümmt und das erste Mittel wird an die gekrümmte Fläche gepresst.
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Vorteilhaft daran ist, dass Leiterplatten einfach und schnell montiert und demontiert werden können, dass bei einer entsprechenden Auslegung der Kräfte im System auftretende Fliehkräfte aufgenommen werden können, ohne dass diese einen Einfluss auf die Leiterplatten-Position haben und dass gespannte Leiterplatten großflächig eng am gekrümmten Körper mit einer durch die Spannung einstellbaren Kraft anliegen, wodurch eine Bewegung/Vibration der Leiterplatten in rotierenden Systemen verhindert wird. Des Weiteren ist vorteilhaft, dass bei einer Änderung der Umgebungstemperatur ein eingebrachter Längenunterschied aufgrund von unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten der verwendeten Materialien kompensiert werden kann, dass Toleranzen, beispielsweise der Leiterplattenlänge und des Durchmessers eines gekrümmten Träger, kompensiert werden können, und dass es bei der Anwendung in Datenübertragungssystemen zu keiner negativen Auswirkung auf die Übertragungseigenschaften kommt, da keine störenden metallischen Elemente im Bereich der Leiterbahnen zur Fixierung dieser erforderlich sind.
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In einer weiteren Ausführungsform kann die Leiterplatte oder das erste Mittel in Krümmungsrichtung an einem Ende von einem Fixierelement, das beispielsweise mit der Fläche verbunden ist, gehalten werden. Das andere, freie Ende der Leiterplatte oder des ersten Mittels kann mit dem der Zug- oder Druckfeder verbunden sein.
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Vorteilhaft daran ist die spielfreie Pressung der Leiterplatte oder des ersten Mittels auf die gekrümmte Fläche.
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In einer Weiterbildung kann die Zug- oder Druckfeder über mindestens ein Koppelelement mit der Leiterplatte oder mit dem ersten Mittel verbunden sein.
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Dadurch ist eine einfache, lösbare und sichere Verbindung zwischen dem zweiten Mittel und der Leiterplatte, insbesondere bei Leiterplatten aus einem weichen bzw. flexiblen Material, gewährleistet.
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In einer weiteren Ausführungsform kann das mindestens eine erste Mittel stabförmig, fadenförmig oder drahtförmig ausgebildet sein und durch das Innere der Leiterplatte oder in Nuten der Leiterplatte geführt werden.
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Dies bietet den Vorteil, dass Spannungen in der Leiterplatte minimiert werden, wodurch elastische und plastische Verformungen der Leiterplatte verringert werden.
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In einer Weiterbildung kann die Leiterplatte oder das erste Mittel in Krümmungsrichtung so geführt werden, dass ein seitliches verrutschen verhindert wird.
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Die Führung kann durch eine Vertiefung in der gekrümmten Fläche, durch mindestens eine in der Fläche angeordnete seitliche Nut oder durch auf der Fläche angeordnete seitliche Begrenzungselemente erfolgen.
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Dadurch wird die Leiterplatte senkrecht zur Zug- oder Druckrichtung geführt und hat in dieser Richtung einen sicheren Halt.
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Eine weitere Ausführungsform umfasst einen Computertomographen mit einer erfindungsgemäßen Haltevorrichtung.
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Dies bietet den Vorteil, dass lange Leiterplatten auf den Ringen des Computertomographen sicher und spielfrei montierbar sind.
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Weitere Besonderheiten und Vorteile der Erfindung werden aus den nachfolgenden Erläuterungen mehrerer Ausführungsbeispiele anhand von schematischen Zeichnungen ersichtlich.
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Es zeigen:
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1: eine Schnittansicht einer Haltevorrichtung mit Zugfeder,
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2: eine Schnittansicht einer Haltevorrichtung mit Druckfeder,
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3: eine Schnittansicht einer weiteren Haltevorrichtung mit Zugfeder,
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4: eine Schnittansicht einer Haltevorrichtung mit Zugfeder und Koppelelement,
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5: eine Schnittansicht einer Haltevorrichtung mit Zugfeder, Koppelelement und Zug aufnehmendem Element,
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6: eine weitere Schnittansicht einer Haltevorrichtung mit einem Zug aufnehmenden Element,
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7: eine Schnittansicht einer Haltevorrichtung mit zwei Zug aufnehmenden Elementen,
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8: eine Schnittansicht einer Haltevorrichtung mit drei Zug aufnehmenden Elementen,
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9a: eine Schnittansicht einer Haltevorrichtung mit in die Leiterplatte integrierten Zug aufnehmenden Elementen,
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9b: eine abgewickelte Draufsicht der Haltevorrichtung nach 9a,
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10: eine Schnittansicht einer weiteren Haltevorrichtung mit in der Leiterplatte integrierten Zug aufnehmenden Elementen,
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11a: eine Schnittansicht einer weiteren Haltevorrichtung mit in der Leiterplatte integrierten Zug aufnehmenden Elementen,
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11b: eine abgewickelte Draufsicht der Haltevorrichtung nach 11a,
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12: eine Schnittansicht einer Haltevorrichtung mit unterhalb der Leiterplatte angeordneten Zug aufnehmenden Elementen,
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13: eine Schnittansicht einer Haltevorrichtung mit zwei Leiterplatten und
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14: eine Schnittansicht einer weiteren Haltevorrichtung mit zwei Leiterplatten.
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1 zeigt einen Schnitt durch einen Träger 2 in Form eines Kreiszylindersegments, auf dessen gekrümmter Oberfläche 8 eine Leiterplatte 1 angeordnet ist. Die Leiterplatte 1 ist an einem Ende in einem Fixierelement 4 eingespannt. Das Fixierelement 4 ist fest mit der Oberfläche 8 des Trägers 2 verbunden. Durch ein zweites Mittel 3, dargestellt ist eine Zugfeder, wird eine Zugkraft F auf das freie Ende der Leiterplatte 1 aufgebracht. Dadurch entsteht im Inneren der Leiterplatte 1 eine Zugspannung, durch die die Leiterplatte 1 an die Oberfläche 8 des Trägers 2 gepresst wird. Zugkräfte können alternativ auch zusätzlich an weiteren Stellen zwischen den beiden Enden der Leiterplatte 1 aufgebracht werden.
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In 2 ist ein Schnitt durch einen Träger 2 in Form eines Kreiszylindersegments dargestellt, auf dessen gekrümmter Oberfläche 8 eine Leiterplatte 1 angeordnet ist. Die Leiterplatte 1 ist an einem Ende in einem Fixierelement 4 eingespannt. Das Fixierelement 4 ist fest mit der Oberfläche 8 des Trägers 2 verbunden. Durch ein zweites Mittel 3, dargestellt ist eine Druckfeder, wird eine Druckkraft F auf das freie Ende der Leiterplatte 1 aufgebracht. Dadurch entsteht im Inneren der Leiterplatte 1 eine Druckspannung, durch die die Leiterplatte 1 an die Oberfläche 8 des Trägers 2 gepresst wird. Druckkräfte können alternativ auch zusätzlich an weiteren Stellen zwischen den beiden Enden der Leiterplatte 1 aufgebracht werden.
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3 zeigt eine Weiterbildung der Haltevorrichtung aus 1. Die Kraft aufbringende Spannfeder 3 ist in einer entsprechend gestalteten Aussparung 7 der Leiterplatte 1 eingehängt und kann so die Zugkraft F in die Leiterplatte 1 einbringen. Die in dem Fixierelement 4 befestigte Leiterplatte 1 wird dadurch auf die Oberfläche 8 des Trägers 2 gepresst.
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In 4 ist eine weitere Ausführungsform der Vorrichtung aus 1 dargestellt. Ein Koppelelement 5, welches lösbar fest mit der Leiterplatte 1 verbunden ist, wird mit der Zugfeder 3 verbunden. Durch die Zugkraft F wird die an einem Ende im Fixierelement 4 fixierte Leiterplatte 1 an die Oberfläche 8 des Trägers 2 gepresst. Das Koppelelement 5 ist vorzugsweise erforderlich, wenn das Material der Leiterplatte 1 relativ weich und/oder flexibel ist. Es können auch mehrere Koppelelemente 5 an der Leiterplatte 1 angebracht werden. Das Koppelelement 5 kann beispielsweise mit der Leiterplatte 1 verklebt, geschraubt, gelötet, genietet oder geklemmt sein.
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Im Unterschied zu den vorigen Ausführungsformen greift bei der Haltevorrichtung gemäß 5 eine Zug- oder Druckkraft nicht an der Leiterplatte 1 selbst sondern an ein mit dieser verbundenes erstes Mittel 6 an. 5 zeigt einen Schnitt durch eine Haltevorrichtung mit einem gekrümmten Träger 2, auf dessen Oberfläche 8 eine Leiterplatte 1 mit Hilfe eines ersten Mittels 6 angepresst wird. Durch ein zweites Mittel 3, beispielsweise eine Zugfeder, wird eine Zugkraft F an das erste Mittel 6 übertragen. Die Verbindung von erstem Mittel 6 und zweitem Mittel 3 erfolgt über ein schon bekanntes Koppelelement 5. Am dem dem Koppelelement 5 gegenüberliegenden Ende ist das erste Mittel 6 in einem Fixierelement 4 fest angeordnet. Vorteilhafte Materialien für das erste Mittel 6 sind Kevlar-, Glas- oder Kohlefasern oder mit solchen Fasern verstärkte Kunststoffe. Das erste Mittel 6 kann in dünner Form, beispielsweise faden- oder drahtförmig, oder in flächiger Form, zum Beispiel als Folie oder Band, ausgeführt sein. Auch dauerelastische Materialien, wie beispielsweise ein Gummiband, können verwendet werden.
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Das bzw. die ersten Mittel 6 können unterschiedlich angeordnet sein. Die 6 bis 8 zeigen drei Ausführungsbeispiele in einer Schnittansicht senkrecht zur Ansicht der 5. 6 zeigt den Träger 2 mit einer Vertiefung, in welcher die Leiterplatte 1 gegen seitliches Verrutschen gesichert ist. Ein erstes Mittel 6 liegt direkt auf der Leiterplatte 1 und presst diese gegen den Träger 2. 7 zeigt zwei erste Mittel 6, welche auf den Randbereichen der Leiterplatte 1 angeordnet sind, wodurch die Leiterplatte 1 gegen den Träger 2 gedrückt wird. In 8 ist eine gleichzeitige Fixierung von zwei Leiterplatten 1 durch drei erste Mittel 6 dargestellt. Die Leiterplatten 6 liegen parallel in Vertiefungen des Trägers 2 und werden an den Randbereichen durch die drei ersten Mittel 6 an den Träger 2 gepresst.
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In einer weiteren Ausführungsform können die ersten Mittel 6 in der Leiterplatte 1 integriert sein. Die 9a bis 11b zeigen bevorzugte Ausgestaltungen. 9a gibt eine Leiterplatte 1 mit mehreren ersten Elementen 6 wieder, welche bereits bei der Herstellung der Leiterplatte 1 in diese eingebracht wurden. Bevorzugte Materialien für die ersten Mittel 6 sind Kevlar- oder Glasfasern. Diese ragen in Längsrichtung der Leiterplatte 1 heraus, wie in 9b in einer Draufsicht dargestellt. 10 zeigt eine Variante, bei der zwei erste Mittel 6 in seitlichen Längsnuten der Leiterplatte 1 angeordnet sind. 11a zeigt die Anordnung von zwei ersten Mitteln 6 in Nuten an der Oberfläche der Leiterplatte 1. 11b zeigt die dazugehörige Draufsicht. Zu erkennen sind die Leiterplatte 1 mit den beiden ersten Mitteln 6, an dessen einen Enden die zweiten Mittel 3 und an dessen anderen Enden die Fixierelemente 4 angebracht sind.
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Die ersten Mittel 6 können sich auch örtlich abwechselnd auf Ober- und Unterseite der Leiterplatte 1 befinden, wobei der Wechsel zwischen Ober- und Unterseite bevorzugt an Kerben oder Bohrungen erfolgen kann.
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12 zeigt eine Schnittansicht eines gekrümmten Trägers 2 mit einer gekrümmten Leiterplatte 1, wobei die Leiterplatte 1 nun nicht direkt an den Träger 2 angepresst wird, sondern kraftschlüssig auf einem ersten Mittel 6 angeordnet ist. Das erste Mittel 6 wird durch eine Zugkraft F an die Oberfläche 8 des Trägers 2 gepresst. Die Zugkraft F wird über ein mit dem ersten Mittel 6 verbundenes Koppelelement 5 aufgebracht. Die Zugkraft F entsteht durch ein mit dem Koppelelement 5 und dem Träger 2 verbundenes zweites Mittel 3, beispielsweise eine Zugfeder. Die dauerhafte Verbindung zwischen Leiterplatte 1 und erstem Mittel 6 erfolgt zum Beispiel durch Kleben, Schrauben, Löten, Nieten oder Klemmen.
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Eine mechanische Kopplung mehrere Leiterplatten 1 auf einem Träger 2 ist in den 13 und 14 dargestellt. 13 zeigt eine Schnittansicht eines zylindrischen Trägers 2 auf dessen Oberfläche 8 zwei Leiterplatten 1 angeordnet sind. Die beiden Leiterplatten 1 sind mittels eines Koppelelements 5 miteinander verbunden. Durch ein zweites Mittel 3 wird über ein weiteres Koppelelement 5 eine Zugkraft F in die erste Leiterplatte 1 aufgebracht. Die zweite Leiterplatte 1 wird in einem Fixierelement 4 auf der Oberfläche des Trägers 2 gehalten. Alternativ können auch jeweils ein Ende jeder Leiterplatte 1 mit einem zweiten Mittel 3 versehen werden.
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In 14 ist ein ringförmiger Träger 2 mit zwei Leiterplatten 1 im Schnitt dargestellt. Die beiden Leiterplatten 1 sind an einem Ende mit einem Koppelelement 5 verbunden. Die beiden anderen Enden sind mit einem zweiten Mittel 3 verbunden. Dadurch werden die beiden Leiterplatten 1 unter Zug auf die Oberfläche 8 des Trägers 2 gepresst.
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Die 13 und 14 zeigen Ausführungsformen, wie sie auch bei Computertomographen zur Anwendung kommen können.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Leiterplatte
- 2
- Träger mit gekrümmter Oberfläche 8
- 3
- zweites Mittel/Zug- bzw. Druckfeder
- 4
- Fixierelement
- 5
- Koppelelement
- 6
- erstes Mittel/Kraft aufnehmendes Element
- 7
- Aussparung in der Leiterplatte 1
- 8
- gekrümmte Oberfläche des Trägers 2
- F
- Zug- oder Druckkraft
