DE2913937C2

DE2913937C2 - Leiterplatte mit Steckverbinder

Info

Publication number: DE2913937C2
Application number: DE2913937A
Authority: DE
Inventors: Hans Ing.(Grad.) 6908 Wiesloch Erndt
Original assignee: Frankl & Kirchner & Co KG Fabrik fur Elektromotoren U Elektrische Apparate 6830 Schwetzingen De GmbH
Current assignee: Frankl & Kirchner & Co KG Fabrik fur Elektromotoren U Elektrische Apparate 6830 Schwetzingen De GmbH
Priority date: 1979-04-06
Filing date: 1979-04-06
Publication date: 1986-08-21
Also published as: GB2049312B; FR2453511A1; US4324448A; JPS6343874B2; DE2913937B1; SG60683G; JPS55139774A; IT8021122A0; ES249833U; FR2453511B1; PT71061A; IT1140811B; PH16440A; HK10284A; GB2049312A; ES249833Y; BR8002069A

Description

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Bauelemente der Leistungsversorgung und dem Anschluß von Steuerungseinrichtungen und Verbrauchern dient Am Boden 3 des Gehäuses 2 sind großvolumige Bauelemente und Schaltungseinheiten 4 wie Metztransformatoren, Gleichrichterbausätze und Kondensatoren befestigt Die übrigen elektronischen Bauelemente und Schaltungsteile sind auf einer Leiterplatte 5 für Verdrahtung in gedruckter Schaltung angeordnet Die Leiterplatte 5 erstreckt sich parallel zu einer Trennebene 6, in der das Gehäuse 2 durch Abnahme einer als Deckel dienenden Verschlußhaube 7 geöffnet werden kann. Die Festlegung der Verschlußhaube 7 am Gehäuse 2 erfolgt durch eine Befestigungseinrichtung 8. Mittels eines schaftmutterähnlichen Schraubelementes 9, das nach formschlüssiger Verbindung mit dem Gehäuse 2 über eine Schraubenfeder 10 die Verschlußhaube 7 in der Trennebene 6 gegen die Stirnfläche der Gehäuse-Seitenwände 11 andrückt, erfolgt ein Andruck der Leiterplatte 5 gegen ein gehäusefestes Widerlager 12. Ein aus diesem Widerlager 12 hervorragender Zentrierkörper 13 bewirkt eine Festlegung der Leiterplatte 5 in beiden Koordinatenrichtungen der Leiterplatten-Hauptebene schon vor Aufsetzen der Verschlußhaube 7, so daß nach Anziehen der Befestigungseinrichtung 8 die Leiterplatte 5 dreidimensional in bezug auf das umgebende Gehäuse 2 justiert und fixiert ist.

Zur Erhöhung der Stabilität der Anordnung der Leiterplatte 5 im Gehäuse 2 kann in Randbereichen der Leiterplatte 5 eine Verschraubung mit der Stirnfläche von Stützrippen 14 nach Lagejustierung der Leiterplatten-Hauptebene durch den Zentrierkörper 13 zusätzlich vorgesehen sein.

Der direkje oder über die großvolumigen Schaltungseinheiten 4 erfolgende Anschluß eines Speisekabels 15 an die Schaltung auf der Leiterplatte 5 erfolgt über ein gehäusefestes Kupplungsstück 16 und einen mechanisch sowie elektrisch an die Leiterplatte 5 angeschlossenen Steckverbinder 17. Dieser ist auf der der Verschlußhaube 7 zugewandten Oberfläche der Leiterplatte 5 an einem Rand befestigt. Er besteht aus einem in einem in Steckrichtung verlaufenden Querschnitt (Fig.2) im wesentlichen L-förmigen Isolierkörper 18, dessen längerer L-Schenkel 19 mit seinem freien Stirnende 20 unter Zwischenlage einer durchbrochenen Kühlplatte

21 auf der Leiterplatte 5 steht Sein kürzerer L-Schenkel

22 verläuft parallel zur Leiterplatte 5 und überragt den Rand 23 der Leiterplatte 5. Auf der parallel zur Hauptebene der Leiterplatte 5 sich erstreckenden freien Außenfläche 24 des kürzeren L-Schenkels 22 ist ein abgesetzter, erhabener Teil 25 ausgebildet und so weit über das freie Stirnende 20 des längeren L-Schenkels 19 hochgezogen, daß er bei gegebener Höhe der auf das Gehäuse 2 montierten Verschlußhaube 7 in bezug auf das gehäusefeste Widerlager 12 in eine entsprechend dem Querschnitt dieses erhabenen Teiles 25 profilierte Öffnung 26 in der Stirnfläche 27 der Verschlußhaube 7 bündig abschließend hineinrart.

Im Inneren des längeren L-Schenkels 19 verlaufen parallel zu dessen Längserstreckung Steckbuchsen 28, die im Bereich des erhabenen Teiles 25 des Isolierkörpers 18 für Steckstifte (in der Zeichnung nicht dargestellt) zugänglich sind, insbesondere beispielsweise für Anschlußstecker von über die Schaltung auf der Leiterplatte 5 anzusteuernde Kupplungs- und Bremsspulen eines Industrienähmaschinen-Positionierantriebes.

Dem elektrischen Anschluß der gedruckten Schaltung auf der dem Innern des Gehäuses 2 zugewandten

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55 Unterseite der Leiterplatte 5 an Buchsen 29 des Kupplungsstückes 16 dienen ungleichschenklig U-förmig ausgebildete Stifte 30. Deren jeweils längerer Schenkel 31 verläuft an der Innenfläche 32 (vgl. F i g. 2) des längeren L-Schenkels 19 des Isolierkörpers 18. Das Joch 33 des U-Stiftes 30 verläuft durch das Innere des kürzeren L-Schenkels 22, um nahe dessen freiem Stirnende 34 als kürzerer U-Schenkel 35 wieder in Richtung auf die Hauptebene der Leiterplatte 5 auszutreten, wobei er aber noch oberhalb der Hauptebene der Kühlplatte 21 endet Der längere U-Schenkel 31 ragt frei durch die Kühlplatte 21 hindurch und in eine Bohrung 36 in der Leiterplatte 5 hinein, um austrittsseitig mit der dort aufkaschierten gedruckten Schaltung verlötet werden zu können. In vergleichbarer Weise ragen Lötfahnen 37, die am innenliegenden Ende der hohlzylindrisch ausgebildeten Steckbuchsen 28 einstückig angeformt sind, durch einen Sackloch-Boden 38 hindurch, um ebenfalls infolge Verlötung auf der Rückseite der Leiterplatte 5 mit diesem, ohne mit der Kühlplatte 21 in Berührung zu geraten, verbunden werden zu können, wie es in F i g. 1 und, detailierter, in F i g. 2 dargestellt ist

Die Halterung der U-förmigen Stifte 30 ist dadurch gewährleistet, daß sie mit jeweils einem Teil der Schenkel 31,35 und dem Joch 33 in Nuten 39 verlaufen, die in den Innenflächen 32 bzw. 40 des längeren bzw. des kürzeren L-Schenkels 19,22 ausgebildet sind und in die sie jeweils mit dem Joch 33 voran vom Stirnende 20 des längeren L-Schenkels 19 aus einschiebbar sind. Die Arretierung der U-Stifte 30 im Isolierkörper 18 erfolgt dann im Bereich des Joches 33 durch Verstemmen mittels Warmverformungs-Quetschstellen 41 an den Trennwänden 42 zwischen zwei einander benachbarten Nuten 39. Zweckmäßigerweise sind Nuten 39 unterschiedlichen Querschnittes vorgesehen, um am Isolierkörper 18 U-förmige Stifte 30 unterschiedlicher Stärke einsetzen zu können. Dadurch kann eine Anpassung des Leiter-Querschnittes an die elektrische Belastung der einzelnen Steckstellen vorgenommen werden, und die zugleich durch entsprechende Verteilung dickerer und dünnerer Stifte 30 am Isolierkörper 18 eine Kodierung darstellt, die eine Zuordnung einer mit einem solchen Steckverbinder 17 ausgestatteten Leiterplatte 5 zu einem Gehäuse 2 verhindert, das mit anders kodiertem Kupplungsstück 16 versehen ist.

Wie aus der Ansicht des Isolierkörpers 18 gegen die freie Stirnfläche 20 bzw. die Innenfläche 40 des längeren L-Schenkels 19 bzw. des kürzeren Schenkels 22 gemäß F i g. 3 ersichtlich, ist es zweckmäßig, die an der Innenfläche 40 des kürzeren L-Schenkels 22 verlaufenden Nuten 39 in bezug auf eine Mittelquerlinie 43 derart auszurichten, daß sie jeweils paarweise einander zugeordnet die Schmalseiten eines Trapezes darstellen, dessen Grundseiten parallel zur stirnseitigen Berandung der Außenfläche 24 des kürzeren L-Schenkels 22 verlaufen. Die größere Grundseite dieses Trapezes liegt also jeweils im Bereich des Überganges vom kürzeren L-Schenkel 22 zum längeren L-Schenkel 19. Diese Anordnung erbringt einerseits den Vorteil dicht beieinanderliegender kurzer U-Schenkel 35, was ein am Gehäuse 2 montiertes Kupplungsstück 16 entsprechend geringer Längsabmessung zur Folge hat, während andererseits die Enden der längeren U-Schenkel 31 große Querabstände zwischeneinander aufweisen und dadurch ohne die Gefahr unerwünschter Leiterbrücken auf der kaschierten Rückseite der Leiterplatte 5 verlötet werden können.

Zwischen Sacklöchern 44 zur Aufnahme der Steckbuchsen 28 und der schmalseitigen Berandung des Isolierkörpers 18 sind, wie in Fig.3 berücksichtigt, zweckmäßigerweise zwei abgesetzte Bohrungen 45 in Längsrichtung durch den längeren L-Schenkel 19 hindurch vorgesehen, durch die hindurch bei Bedarf, zusätzlich zur Verlötung der längeren U-Schenkel 31 und der Steckbuchsen-Lötfahnen 37, eine Befestigung des Steckverbinders 17 auf der Leiterplatte 5 mittels Schraubbolzen (in der Zeichnung nicht berücksichtigt) vorgenommen werden kann.

Zwar erfolgt über den auf der Leiterplatte 5 montierten Steckverbinder 17 und das zugeordnete, gehäusefeste Kupplungsstück 16 keine Positionierung der Leiterplatte 5 in bezug auf das Gehäuse 2, weil hierfür, wie unter Bezugnahme auf F i g. 1 schon erläutert, der Zentrierkörper 13 vorgesehen ist; dennoch erbringt es eine wünschenswerte Steigerung der Stabilität der Leiterplatte 5 selbst und der Anordnung des Steckverbinders 17 auf der Leiterplatte 5, daß im Umgebungsbereich zwischen Steckverbinder 17 und Leiterplatte 5 die stabile Kühlplatte 21 angeordnet ist Auf ihr sind Bauelemente 46 der Leistungselektronik angeordnet, deren Verlustwärme über die Kühlplatte 21 und eine Anschlußrippe 47, vgl. F i g. 4, großflächig an das als Wärmesenke wirkende metallische Gehäuse 2 abgeführt wird und die über kurze Leitungsverbindungen auf der kaschierten Rückseite der Leiterplatte 5 in ihren jeweiligen Leistungskreisen die Stifte 30 bzw. die Steckbuchsen 28 eingeschaltet haben. Durch diese unmittelbare räumliche Zuordnung der Bauelemente 46 der Leistungselektronik zum Anschluß an die Leistungskreise ist sichergestellt, daß thermische und/oder elektrische Störeinwirkungen auf die übrigen Teile der auf der Leiterplatte 5 angeordneten Schaltung so gut wie ausgeschlossen sind. Nachdem die Leiterplatte 5 mittels der Zentrierkörper 13 in bezug auf das Gehäuse 2 und damit auch in bezug auf die Gehäuse-Seitenwände 11 in Richtung der Erstreckung ihrer Hauptebene ausgerichtet ist, kann sie über die seitlich vorstehende Kühlplatte 21 mittels Maschinenschrauben 48 an der dem thermischen Anschluß, aber auch der seitlichen Leiterplattenabstützung dienende Rippe 47 befestigt, nämlich auf deren Stirnfläche 49 aufgeschraubt, werden.

Im Bereich des Steckverbinders 17 weist der den Rand 23 der Leiterplatte 5 überragende Teil der Kühlplatte 21 eine Aussparung 50 auf, der in der Anschlußrippe 47 eine Ausnehmung 51 zugeordnet ist An den stirnseitigen Rändern dieser Ausnehmung 51 ist das gestreckte Kupplungsstück 16 nur locker befestigt, so daß es sich beim Herstellen der Steckverbindung selbst relativ zum Steckverbinder 17 zentriert Hierzu ist das Kupplungsstück 16 mittels Schrauben 52 am Gehäuse 2 angebracht, die im Durchmesser größere Durchbrechungen 53 durchsetzen und nicht festgeschraubt sind, so daß das Kupplungsstück zwar verliersicher am Gehäuse 2 befestigt ist, aber allseitig Spiel hat

Wie aus der Darstellung in Fig.5 ersichtlich, weist das Kupplungsstück 16 an einer Schmalseite eine Orientierungsnase 54 auf, über die bei entsprechender gehäuseseitiger Profilierung neben der Ausnehmung 51 eine eindeutige Orientierung des Kupplungsstückes 16 sichergestellt ist Das ist insbesondere dann von Bedeutung, wenn einer vorgegebenen Verteilung von Stiften 30 unterschiedlicher Stärke eine entsprechende Verteilung von Buchsen 29 unterschiedlichen Durchmessers für die Zuordnung bestimmter Leiterplatten 5 zu einer bestimmten Verdrahtung des Kupplungsstükkes 16 eindeutig zugeordnet sein soll.
Wie aus den F i g. 1, 2 und 4 hervorgeht, kann auf der Außenfläche 24 des kürzeren L-Schenkels 22 neben dem erhaben ausgebildeten Teil 25 ein Informationsträger-Körper 56 angebracht sein, der angeklebt, abgeschweißt oder auch mittels einer Rastverbindung wieder lösbar befestigt ist, dessen Außenfläche etwa mit der Außenfläche 55 fluchtet, und der sich auch insoweit durch die entsprechend angepaßte öffnung 26 der Verschlußhaube 7 erstreckt. Auf dieser Außenfläche können insbesondere Angaben des Inhalts angebracht werden, welche spezifische Steuer- und Regelschaltung

rs auf der Leiterplatte 5, auf der der Isolierkörper 18 befestigt ist, schaltungsmäßig verwirklicht ist. Das ist insbesondere dann von Interesse, wenn es sich um prinzipiell gleichartige, im Detail aber unterschiedlich ausgelegte Schaltungen für den Betrieb elektromotorischsr Positionierantriebe für Industrienähmaschinen handelt, die in sehr vielfältigen Varianten im Einsatz sind und folglich durch entsprechend modifizierte Schaltungen anzusteuern sind. Aus der Darbietung am Informationsträger ist somit sowohl bei geschlossenem Gehäuse 2, als auch bei für Servicezwecke abgenommener Verschlußhaube 7, stets ersichtlich, ob die momentan in das Gehäuse 2 eingesetzte Leiterplatte 5 überhaupt zu dem Positionierantrieb paßt, der durch die Angaben auf dem Typenschild des Motorgehäuses 1, an dem dieses Gehäuse 2 montiert ist, individualisiert ist.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. In einem mit einer Verschlußhaube verschließbaren Gehäuse anzuordnende Leiterplatte mit einem Steckverbinder, der Stecker-Stifte für den elektrischen Anschluß der auf der Leiterplatte angebrachten Schaltung an ein gehäusefestes Kupplungsstück aufweist, wobei der Steckverbinder am Rand der Leiterplatte befestigt ist, und wobei Steckbuchsen mit der Leiterplatte fest verbunden sind, die in derselben Richtung wie die Stecker-Stifte verlaufen und deren Öffnungen in die entgegengesetzte Richtung wie die Stecker-Stifte weisen, dadurch gekennzeichnet, daß der Steckverbinder (17) auf einer der Verschlußhaube (7) zugewandten Seite der Leiterplatte (5) mit senkrecht zur Hauptebene dieser Leiterplatte verlaufenden Steckbuchsen (28) ,und Stecker-Stiften (30) angeordnet ist, daß sich die rSteckbuchsen (28) zu der der Leiterplatte (5) abgewandten Außenfläche (55) des Steckverbinders (17) hin öffnen, wobei diese Außenfläche (55) in einer angepaßten öffnung (26) der Verschlußhaube (7) liegt, daß der Steckverbinder (17) als im Querschnitt im wesentlichen L-förmiger Isolierkörper (18) mit auf der Leiterplatte (5) stehenden freiem Stirnende (20) des längeren L-Schenkels (19) und über den benachbarten Leiterplatten-Rand (23) hinausweisenden kürzeren L-Schenkel (22) ausgebildet ist, daß der Steckverbinder (17) U-förmige Stecker-Stifte (30) aufweist, und daß jeweils ein Schenkel (31) der Stecker-Stifte (30) längs des längeren L-Schenkels (19) des Isolierkörpers (18), das Joch (33) längs des kürzeren L-Schenkels (22) und der andere Schenkel (35) vom kürzeren L-Schenkel (22) frei herausstehend am Isolierkörper (18) festgelegt sind.

2. Leiterplatte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stecker-Stifte (30) jeweils L-Schenkel (31 bzw. 35) unterschiedlicher Länge aufweisen, von denen nur der längere U-Schenkel (31) das Stirnende (20) des längeren L-Schenkels (19) des Isolierkörpers (18) überragt.

3. Leiterplatte nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Joch (33) und der jeweils angrenzende Bereich der U-Schenkel (31 bzw. 35) in einer auf den Innenflächen (32 bzw. 40) der L-Schenkel (19 bis 22) ausgebildeten Nut (39) angeordnet und im Bereich des kürzeren L-Schenkels (22) zwischen benachbarten Nut-Trennwänden (42) befestigt sind.

4. Leiterplatte nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die auf der Innenfläche (40) des kürzeren L-Schenkels (22) ausgebildeten Nuten (39) auf den Schmalseiten von ineinander angeordneten Trapezen gelegen sind, auf deren längeren Grundseiten die am längeren L-Schenkel (19) ausgebildeten Nuten (39) enden.

5. Leiterplatte nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Steckbuchsen (28) in Sacklöchern (44) im Isolierkörper (18) angeordnet sind und mit angeformten Lötfahnen (37) den Sackloch-Boden (38) durchgreifen und die der Leiterplatte zugewandte Fläche (20) des Isolierkörpers (18) überragen.

Die Erfindung betrifft eine Leiterplatte mit Steckverbinder gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Bei üblichen derartigen Leiterplatten-Bestückungen mit Steckverbindern erstreckt sich deren Isolierkörper längs eines Schmalrandes der Leiterplatte, und die Stekker-Stifte erstrecken sich in der oder parallel zu der Hauptebene der Leiterplatte. Derart mit Steckverbindern ausgestattete Leiterplatten werden im Regelfalle hochkant in Buchsen-Kupplungsstücke eingesetzt, die im rückwärtigen Bereich eines Gestellrahmen-Gehäuses angeordnet sind. Die Steckverbindung dient dabei nicht nur dem elektrischen Anschluß der auf der Leiterplatte ausgebildeten Schaltung an die im Gehäuse vorgesehene Verdrahtung, sondern auch als ein Mittel zur is Orientierung der Leiterplatte in bezug auf das Gehäuse, zumal im Hinblick darauf, daß häufig an der gegenüberliegenden Schmalseite der Leiterplatte Eingriffselemente für verstellbare Bauteile, wie etwa Trimmpotentiometer-Achsen, angeordnet sind, die ebenfalls parallel zur Hauptebene der Leiterplatte ausgerichtet sind, um an dieser vorstehenden Stirnseite der nebeneinander im Rahmen angeordneten Leiterplatten zugänglich zu sein.

Aus der GB-PS 14 41 344 ist eine Leiterplatte mit Steckverbinder der gattungsgemäßen Art bekannt. Bei einer Unterbringung dieser Leiterplatte in einem ihr zugeordneten Gehäuse sind die daran vorgesehenen Steckbuchsen von außen nicht mehr zugänglich.

Hiervon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Leiterplatte mit Steckverbinder der gattungsgemäßen Art so auszubilden, daß die Steckbuchsen der auf der Leiterplatte ausgebildeten Schaltung mit möglichst geringem konstruktivem oder montagetechnischem Aufwand bei geschlossenem Gehäuse von außen zugänglich sind.

Diese Aufgabe wird gelöst durch den kennzeichnenden Teil von Anspruch 1.

Durch diese Konstruktion wird unter Wahrung des Vorteils, daß das stirnseitige Ende des Isolierkörpers, das über die Stirnfläche der Verschlußhaube nicht vorsteht, gegen mechanische Beschädigungen wirksam geschützt ist, erreicht, daß die im Isolierkörper angeordneten, in Ausgangssteuerkreisen der Schaltung liegenden Steckbuchsen von außen leicht zugänglich sind.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen 2 bis 5. Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung beschrieben. In der Zeichnung zeigt

F i g. 1 einen an einem elektromotorischen Positionierantrieb angebrachten Steuerkasten in teilweise aufgebrochenes Querschnittsdarstellung,

Fig.2 einen Schnitt durch einen Steckverbinder gemäß der Schnittlinie H-II in F i g. 3,

Fig.3 eine Unteransicht des Steckverbinders entsprechend dem Sichtpfeil III in F i g. 2,

Fig.4 eine Stirnansicht des Steckverbinders und einer ihn tragenden Leiterplatte bei am Gehäuse des Steuerkastens festgelegter Leiterplatte und abgenommener Verschlußhaube entsprechend den Sichtpfeilen IV in F i g. 1 und F i g. 2 und

F i g. 5 eine teilweise aufgebrochene Seitenansicht eines dem Steckverbinder zugeordneten, am Gehäuse befestigten Kupplungsstückes.

Seitlich unterhalb eines Motorgehäuses 1, beispielsweise eines Positionierantriebes für Industrienähma_b5 schinen, ist das Gehäuse 2 eines Steuerkastens angeordnet, der der Aufnahme von elektromechanischen oder elektronischen Schaltern und elektronischen Steuer- und Regelschaltungen sowie der zugehörigen