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Leiterplattenkassette
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Die Erfindung bezieht sich auf eine Kassette für großflächige Leiterplatten,
die in Betriebslage in einem U-förmigen Gehäuserahmen parallel zueinander arretiert
und m Fehlerfall ohne Lösen von Steckverbindern für Signal- und Potentialanschlüsse
über Flachband bzw. Einzelkabel für eine Fehlersuche und/oder Reparatur voll zugänglich
sind.
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Es sind vielfältige Formen von Aufbautechniken für elektronische Geräte
bekannt, in denen eine Mehrzahl von mit Bauelementen bestückten Leiterplatten in
einem eng bemessenen Sicherheitsabstand parallel zueinander in einem Gehäuserahmen
angeordnet sind. In vielen Anwendungsfällen werden dabei aus elektrischen Gründen
auch Leiterplatten in Großformaten verwendet, insbesondere um bei hoher Packungsdichte
kurze Signallaufzeiten zu erreichen. Trotz unterschiedlicher konstruktiver Ausbildungen
haben die bekannten Aufbautechniken für elektronische Geräte folgendes Prinzip gemeinsam:
Die fertig bestückten Leiterplatten werden nach einer Funktionsprüfung in dem Gehäuserahmen
montiert und dabei in Halterungen eingeschoben und arretiert oder unmittelbar mit
dem Gehäuserahmen verschraubt. Signal- bzw. Potentialanschlüsse für die Leiterplatten
werden diesen über direkt oder indirekt steckbare, an ihrer Rückseite angeordnete
Steckverbindungen zugeführt, die ebenfallsvielfach auch an der Rückwand des Gehäuserahmens
starr festgelegt sind.
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Diesen Aufbautechniken ist eine Eigenschaft gemeinsam: Sobald eine
Leiterplatte im Gehäuse montiert ist, sind ihre Bauelemente nicht mehr frei zugänglich.
Um Bauteile auf Leiterplatten justieren, auswechseln oder prüfen zu können, müssen
deshalb die Leiterplatten gezogen, abgeschraubt und/oder auf Adapter gesteckt werden.
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Mit einer wachsenden Vielzahl von Signalanschlüssen bedeutet dies
steigende Steck- bzw. Ziehkräfte und erfordert damit auch die Leiterplatte mit ihren
Halterungsteilen zu einem stabilen Rahmen zu verbinden, der diesen Kräften gewachsen
ist. Dies bedeutet aber auch erhöhte Kosten auch für Adapter und zusätzliche Montagezeiten,
ohne daß Beschädigungen an der Leiterplatte oder Verwechslungen von Steckplätzen
beim Aufsetzen der Adapter vollkommen ausgeschlossen werden können. Um wenigstens
gewisse Grundfunktionen einer Leiterplatte auch im gesteckten Zustand prüfen zu
können, sind deshalb bei bekannten Aufbautechniken zum Teil auch PrüSbauz gruppen
vorgesehen, die an bestimmten Einbauplätzen der rückwärtigen Verdrahtung der Leiterplatten
fest eingebaut sind. Auch durch diese Maßnahme läßt sich aber nicht vermeiden, daß
eine Leiterplatte mit einem defekten Bauteil zur Reparatur oder Justierung gezogen
oder abgeschraubt werden muß.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Kassette für
großflächige Leiterplatten der eingangs genannten Art zu schaffen, die es bei enger
Packungsdichte erlaubt, die Leiterplatten wartungs- und bedienungsfreundlich in
ein elektronisches Gerät einzubauen, d.h. insbesondere eine volle Zugänglichkeit
der beiden Seiten einer Leiterplatte ohne ein Lösen der Steckverbindungen, also
im Betriebszustand.
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Bei einer Kassette für .großflächige Leiterplatten der eingangs genannten
Art wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß jede Leiterplatte mit
zwei parallelen Seitenkanten auf Plattenhaltern festgelegt ist, die paarweise miteinander
fluchtende, parallel zur Leiterplatte nach außen ragende Stifte aufweisen, die als
Führungsstifte, jeweils nahe einer der Ecken der Leiterplatte angeordnet, in den
parallelen Seitenteilen des Gehäuserahmens in Lagerbohrungen drehbeweglich gelagert
sind bzw. als wahlweise in eine von zwei Raststellungen einrastende Raststifte ausgebildet
sind, die in weitere Ausnehmungen der Seitenteile eingreifen, die bei gleichem Abstand
von der zugehörigen Lagerbohrung derart angeordnet sind, daß die Leiterplatte aus
dem Gehäuserahmen schwenkbar ist, daß die Lagerbohrungen bzw. die weiteren Ausnehmungen
in den
Seitenteilen um jeweils einen von der Einbauhöhe einer Leiterplatte
abgeleiteten Teilungsabstand gegeneinander horizontal und vertikal versetzt sind
und daß die Seitenkante nahe der Schwenkachse der Leiterplatte die Steckverbinder
zum Zuführen der Signal- und Potentialanschlüsse trägt.
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Diese Lösung hat den Vorteil, daß die einzelnen Leiterplatten aus
dem U-förmigen Gehäuserahmen nacheinander wie die Seiten eines Buches herausklappbar
sind und damit ohne weiteres beide Seitenflächen einer Lelterplatte für Prüfungs-
und Wartungsarbeiten auch im Betriebszustand zugänglich sind, weil die nahe der
Schwenkachse jeder Leiterplatte angeordneten Steckverbindungen bei diesem Vorgang
nicht gelöst werden. Eine erfindungsgemäß ausgebildete Leiterplattenkassette ist
daher wesentlich wartungs- und bedienungsfreundlicher, stellt geringere Anforderungen
an die Steckverbindungen,#da eine Vielzahl von Zieh- und Steckvorgängen entfallen
kann und erlaubt deshalb auch eine konstruktiv sehr einfache Halterung für die Leiterplatten
selbst. Weiterbildungen der Erfindung sind in Unteransprüchen gekennzeichnet.
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Zur näheren Erläuterung der Erfindung werden Ausftihrungsbeispiele
im folgenden anhand der Zeichnung im einzelnen beschrieben. Dabei zeigt: Fig. 1
eine Frontansicht einer erfindungsgemäß ausgebildeten Leiterplattenkassette, Fig.
2 die dazugehörige Seitenansicht, Fig. 3 einen Ausschnitt aus einem Seitenteil des
Gehäuserahmens mit einer besonders zweckmäßigen Form einer Ausnehmung für die Lagerung
der Fühnrngsstifte und Fig. 4 und Fig. 5 zwei Ansichten einer Ausführungsform, bei
der entgegen einer Federkraft entriegelbare Raststifte verwendet sind.
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Fig. 1 und Fig. 2 zeigen-zwei zueinander gehörende Ansichten einer
Leiterplattenkassette mit einem U-förmig ausgebildeten Gehäuserahmen 1, dessen zueinander
parallele Seitenteile 2 Lagerplatinen für mehrere, dicht gepackte Leiterplatten
3 bilden. Die Leiterplatten
sind an ihren Schmalseiten auf Plattenhaltern
4 mit rechtwinkligem Profil durch Schrauben 5 festgelegt. Die Plattenhalter 4 weisen
paarweise miteinander fluchtende, parallel zur Leiterplattenfläche nach außen ragende
Stifte 6, 7 bzw. 8 auf.
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Das nahe der unteren Ecke auf dem Plattenhalter 4 angeordnete Stiftpaar
bildet Führungsstifte 6, die in vertikal ausgerichteten Langlöchern der Seitenteile
2 drehbeweglich und vertikal verschiebbar geführt sind. Oberhalb der Führungsstifte
6 sind auf den Plattenhaltern 4 taststifte 7 angeordnet. Diese sind in einer in
die Seitenteile 2 eingelassenen, geschlossenen Rastkulisse 10 geführt, die in den
Seitenteilen schräg nach oben laufend angeordnet ist und jeweils senkrecht über
den Langlöchern 9 gestufte Absätze aufweist. Jeweils zwei aufeinanderfolgende Absätze
bilden dabei zwei Raststellungen für einen Raststift 7. Die Lage der Langlöcher
9 und derageschlsssenen Rastkulisse 10 ist dabei derart aufeinander abgestimmt,
daß eine Leiterplatte 3 aus einer senkrechten Betriebslage, auf die mit dem Pfeil
31 hingewiesen ist, über mit einem Pfeil 32 bezeichnete Zwischenstellungen in eine
mit einem Pfeil 33 bezeichnete horizontale Prüflage aus dem Gehäuserahmen 1 heraus
schwenkbar ist.
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Um die mit dem Pfeil 31 bezeichnete Betriebslage zu sichern, ist am
oberen Ende der Plattenhalter 4 noch ein Paar von Arretierungsstiften 8 vorgesehen,
die hier als in die Plattenhalter 4 einschraubbare Feststellschrauben 8 ausgebildet
sind. Deren Schaft klinkt beim Einrasten einer Let.'3# platte 3 in die Betriebslage,
in eine senkrecht über den Langlöchern 9 angeordnete Einkerbung am oberen Rand der
Seitenteile 2 ein. Durch Anziehen der Feststellschrauben 8 wird diese#Betriebslage
gesichert.
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Wie in Fig. 2 angedeutet, können die einzelnen Leiterplatten 3 nacheinander
wie die Seiten eines Buches aus dem Gehäuserahmen 1 herausgeschwenkt werden, so
daß bei der obersten herausgeklappten Leiterplatte 3 jeweils die auf der Rückseite
angeordneten, in Fig. 1 und Fig. 2 schematisch angedeuteten, elektrischen Bauelemente
12 frei zugänglich sind. Damit diese auch in der herausgeklappten Lage
einer
Leiterplatte 3 im Betriebszustand prüfbar sind, sind Steckverbinder 13 für Signal-
und Potentialanschlüsse an die Leiterplatte 3 an deren unterer Längskante nahe ihrer
Schwenkachse angeordnet und an flexible Flachbandkabel 14-für die Zuführung der
Signalleitungen bzw. nicht dargestellte Einzolkabel zur Stromversorgung angeschlossen,
die ihre#rseits mit einem auf dem Boden des Gehäuserahmens 1 an#geordneten Steckblock
15 verbunden sind.
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Eine davon etwas abgewandelte Ausführungsform ist in Fig. 3 schematisch
dargestellt. Bei im Prinzip gleichem Aufbau der Leiterplattenkassette ist die Rastkulisse
10, bei der zwei aufeinanderfolgende Absätze die beiden Raststellungen für einen
Raststift 7 bzw. 7' bilden, hier etwas steiler aus dem Seitenteil 2 ausgenommen.
Die wesentliche Änderung besteht in der Ausgestaltung der Lagerbohrung für die Führungsstifte
6 hier in Form eines stumpfwinkligen Dreiecks mit abgerundeten Ecken.
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Wie aus der Darstellung hervorgeht, ist der Krümmungsmittelpunkt der
unteren spitzwinkligen Ecke in der dargestellten Betriebslage einer Leiterplatte
3 mit dem Mittelpunkt des Führungsstiftes 6 identisch. In einem vertikalen Abstand
a dazu liegen die Krümmungsmittelpunkte für den Scheitel und die andere spitzwinklige
Ecke des Dreiecks wiederum im Abstand a voneinander. Sie liegen in gleicher Höhe
mit dem Mittelpunkt eines Raststiftes 7' in der zweiten Raststellung einer Leiterplatte
3. Die Krümmungsmittelpunkte an der unteren Ecke und im Scheitel der dreieckförmigen
Lagerbohrung 9 liegen hier nun nicht wie bei der anhand von Fig. 2 beschriebenen
Ausführungsform exakt lotrecht Cibereinander, sonderri auf einer Verbindungslinie,
die gegenüber der Vertikalen um einen kleinen Winkel X verdreht ist.
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Diese Ausführungsform ist kinematisch, gegenüber-der anhand von Fig.
2 beschriebenen Ausführungsform, zwar etwas komplizierter, wie ein Vergleich der
Darstellung in Fig. 2 und Fig. 3 zeigt. Diese Ausgestaltung der Lagerbohrung 9 ermöglicht
jedoch eine exakte Parallelität der Leiterplatten 3 in beiden Rastste#llungen bei
identischen Teilungsabstand. So erlaubt diese Ausführungsform eine be-
sonders
dichte Packung der einzelnen Leiterplatten 3, weil der aus elektrischen Gründen
erforderliche minimale Sicherheitsabstand den Teilungsabstand der Leiterplatten
3 bestimmt.
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Eine dritte Ausfühningsform ist in Fig. 4 und Fig. 5 in zwei Ansichten
schematison dargestellt. Der wesentliche Unterschied zu den vorher geschilderten
Ausführungsformen besteht hierbei darin, daß die Raststifte 7 nicht aus den Raststellungen
herausgehoben werden, sondern federnd entriegelt werden sollen. Die Rastkulisse
10 ist daher hier in den Seitenteilen 2 des Gehäuse rahmens 1 zu einfachen Rastbohrungen
101 entartet, die auf einer unter 450 geneigten Verbindungslinie angeordnet sind.
Je zwei aufeinanderfolgende Rastbohrungen 101 bilden zwei Ecken eines gleichschenkligen
Dreiecks, dessen Scheitelpunkt den Mittelpunkt einer einfachen Lagerbohrung 9 für
einen Führungsstift 6 bildet. Dieser ist hier als Feststellschraube ausgebildet,
die damit zugleich die Funktion des Arretierungsstifts 8 gemäß Fig. 2 übernimmt,
der hier nicht vorgesehen ist.
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Jeder Raststift 7 ist nun, um ihn entriegeln zu können, auf einer
Blattfeder 16 festgelegt, die ihrerseits auf den den Seitenteilen 2 zugekehrten
Schmalseiten der Plattenhalter 4 angeordnet ist. Zum Entriegeln einer Leiterplatte
3 aus einer der beiden Raststellungen werden die Feststellschrauben gelöst und die
beiden Rastklinken 7 an den Schmalseiten der Leiterplatte 3 nach innen gedrückt.
Die Leiterplatte ist dann in die andere Raststellung schwenkbar.
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Die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen bilden nur Beispiele
für eine erfindungsgemäß ausgebildete Leiterplattenkassette, denn es sind im Rahmen
der Erfindung weitere Ausgestaltungen denkbar. So ist es z.B. ohne weiteres möglich,
im Bereich der Schwenkachse der Leiterplatten Teller- oder Druckfedern einzubauen,
und damit eine bremsende Wirkung beim Schwenken der Leiterplatte zu erzielen, so
daß sich sogar Zwischenstellungen in jeder beliebigen Lage erreichen lassen. Weiterhin
können die Plattenhalter zu einem geschlossenen Rahmen ergänzt werden, der insbesondere
bei
sehr großen Leiterplattenformaten der Leiterplatte selbst eine
höhere Stabilität verleiht und damit einen weiteren Schutz gegen Beschädigungen
bietet.
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7 Patentansprüche 5 Figuren
L e e r s e i t e