DE4244626C2

DE4244626C2 - Anordnung zum Positionieren

Info

Publication number: DE4244626C2
Application number: DE19924244626
Authority: DE
Inventors: Stefan Wiechert; Klaus-Diter Ludwig
Original assignee: Mannesmann AG
Current assignee: ABB Training Center GmbH and Co KG
Priority date: 1992-12-29
Filing date: 1992-12-29
Publication date: 1995-02-09
Anticipated expiration: 2012-12-30
Also published as: DE4244626A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zum Positionieren einer führungslosen, mit einer Steckkontakteinrichtung versehenen ersten Leiterplatte senkrecht zu einer mit einer Steckgegenkontakteinrichtung versehenen zweiten Leiterplatte.

Es ist bekannt, Leiterplatten, auf denen elektronische Schaltungen angeordnet sind, mittels Steckkontakteinrichtungen mit einer Rückverdrahtungsleiterplatte, die senkrecht zu den Leiterplatten angeordnet ist und mit Steckgegenkontakteinrichtungen versehen ist, zu verbinden. Dabei können auf der Rückverdrahtungsleiterplatte auch elektronische Bauteile angeordnet sein z. B. EP 0194 962. Zur präzisen Positionierung der Steckkontakteinrichtungen zu den Steckgegenkontakteinrichtungen ist die Rückverdrahtungsleiterplatte starr in einem Gehäuse befestigt, dessen Wandungen Führungsnuten aufweisen, in denen die Leiterplatten gleitend geführt werden.

Insbesondere bei Geräten der Meß- und Regelungstechnik, die für den Pult- bzw. Schalttafeleinbau vorgesehen sind, besteht jedoch das Problem, daß auf eine in einem mantelförmigen Gehäuse angeordnete, erste Leiterplatte eine zu dieser senkrechtstehende, in einem Frontrahmen angeordnete, zweite Leiterplatte, auf der Bedien- und Anzeigeelemente verschaltet sind, montiert werden soll. Die im Frontrahmen angeordnete, zweite Leiterplatte ist im wesentlichen parallel zur Oberfläche des Pultes bzw. der Schalttafel ausgerichtet. Bei der Montage des Frontrahmens ist dieser in bezug auf das Gehäuse nur grob positionierbar und die Justage der Steckkontakteinrichtung auf der ersten Leiterplatte mit der Steckgegenkontakteinrichtung auf der zweiten Leiterplatte vom Monteur nicht beobachtbar.

Aus der DE 33 01 568 C2 ist eine Vorrichtung zum gegenseitigen Ausrichten zweier Steckverbinderteile bekannt, bei der Leiterplattenvorsprünge mit Führungsrillen zusammenwirken. Diese dienen aber lediglich zur Halterung.

Ferner ist aus der DE 38 01 610 A1 ein Vielfachverbinder bekannt, bei dem ein Führungszapfen, der sich an der Stirnseite der Leiterplatte befindet, formschlüssig in die Verdrahtungsplatine eingreift. Da die eigentlichen Kontaktstifte aber vor dem Führungszapfen Kontakt bekommen, kann eine Blindpositionierung hiermit nicht erfolgen.

Schließlich sei noch auf die DE 27 17 327 A1 verwiesen, die beispielsweise die Anordnung von Leiterplatten in Gehäusen zeigt, wobei eines der Gehäuse als Frontrahmen einer Meßeinrichtung eingesetzt wird.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, Mittel anzugeben, die eine Positionierung einer führungslosen, mit einer Steckkontakteinrichtung versehenen ersten Leiterplatte senkrecht zu einer mit einer Steckgegenkontakteinrichtung versehenen, zweiten Leiterplatte nach grober Vorpositionierung blind ermöglichen.

Erfindungsgemäß weist die erste Leiterplatte mindestens zwei flache Führungszapfen mit einem ersten Bereich vorgegebener, konstanter Breite auf, zwischen denen die Steckkontakteinrichtung angeordnet ist. Die Führungszapfen weisen im Anschluß an die erste Leiterplatte in dem ersten Bereich parallele Seitenflächen auf. Die freien Enden der Führungszapfen sind in einem zweiten Bereich keilformig abgeschnürt. Die Führungszapfen sind integraler Bestandteil der ersten Leiterplatte. Korrespondierend zu dem Führungszapfen der ersten Leiterplatte ist die zweite Leiterplatte mit kreisrunden Bohrungen versehen, deren Durchmesser mindestens gleich der Querschnittsdiagonale des korrespondierenden Führungszapfen im ersten Bereich ist.

Infolge der keilförmigen Abschnürung der freien Enden der Führungszapfen weisen diese eine sehr kleine Stirnfläche im Vergleich mit der Querschnittsfläche der Bohrungen in der zweiten Leiterplatte auf. Es genügt eine grobe Vorjustierung, damit zunächst mindestens einer der Führungszapfen der ersten Leiterplatte seine zugehörige Bohrung in der zweiten Leiterplatte findet. Durch Verschwenken einer der Leiterplatten finden alle weiteren Führungszapfen ihre zugehörigen Bohrungen auf. Die keilförmige Ausgestaltung der freien Enden der Führungszapfen bewirkt bei folgender Aufeinanderzubewegung der beiden Leiterplatten eine Lateralverschiebung des Querschnittes der ersten Leiterplatte bezüglich der Oberfläche der zweiten Leiterplatte, so daß im Verlauf des Eintauchens der Führungszapfen in die korrespondierenden Bohrungen eine selbsttätige Justage der beiden Leiterplatten zueinander in die gewünschte Position realisiert wird.

Das Verhältnis des Durchmessers jeder Bohrung in der zweiten Leiterplatte zur Diagonalen des Querschnitts der korrespondieren Führungszapfen ist abhängig von dem Eigenjustierverhalten der verwendeten Steckkontakt-/Steckgegenkontakteinrichtung. Für Steckkontakt-/Steckgegenkontakteinrichtungen ohne Eigenjustierverhalten ist der Nennwert des Durchmessers der Bohrung der zweiten Leiterplatte gleich dem Nennwert der Diagonalen des Querschnittes des korrespondierenden Führungszapfens der ersten Leiterplatte.

Für Steckkontakt- /Steckgegenkontakteinrichtungen mit Eigenjustierverhalten ist die Differenz zwischen dem Nennwert des Durchmessers der Bohrung in der zweiten Leiterplatte und dem Nennwert der Diagonalen des Querschnitts des korrespondierenden Führungszapfens der ersten Leiterplatte auf den Betrag der für das Eigenjustierverhalten maßgeblichen, zulässigen Toleranz begrenzt.

Die minimale Länge des ersten Bereiches, in dem die Führungszapfen jeweils eine konstante Breite aufweisen, ist durch den mechanischen Überlappungsbereich der verwendeten Steckkontakte-/Steckgegenkontakteinrichtung vorgegeben.

Die maximale Länge der Führungszapfen ist durch die Tiefe des zur Verfügung stehenden Raumes auf der der ersten Leiterplatte abgewandten Seite der zweiten Leiterplatte begrenzt.

In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung weisen die Führungszapfen der ersten Leiterplatte gerätespezifisch verschiedene Breiten im ersten Bereich auf. Mit zu den Breiten der Führungszapfen der ersten Leiterplatten korrespondierenden Durchmessern der Bohrungen der zugeordneten zweiten Leiterplatten sowie mit unterschiedlicher Beabstandung von Führungszapfen/Bohrungs-Paaren ist eine unverwechselbare Zuordnung von Paaren erster und zweiter Leiterplatten realisierbar.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den weiteren Unteransprüchen dargestellt.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend näher erläutert. Die dazu erforderlichen Figuren zeigen

Fig. 1 eine Draufsicht einer ersten Leiterplatte und eine Schnittdarstellung einer zweiten Leiterplatte vor dem Positionieren

Fig. 2 eine Darstellung der Elemente aus Fig. 1 nach dem Positionieren

Fig. 3 eine vergrößerte Seitenansicht eines Details aus Fig. 2

Fig. 4 eine Darstellung von ersten Leiterplatten mit Führungszapfen verschiedener Breite

Fig. 5 eine Darstellung vor erster Leiterplatten mit Führungszapfen verschiedener Beabstandung

Fig. 6 eine Darstellung einer Ausführung mit in einem Gehäuse befestigter erster Leiterplatte

Fig. 7 eine Darstellung einer Ausführung mit in einem Gehäuse befestigter zweiter Leiterplatte

Fig. 8 eine Darstellung einer Ausführung, bei der jede Leiterplatte in einem separaten Gehäuse befestigt ist.

In Fig. 1 ist eine erste Leiterplatte 1 dargestellt, die mit einer Steckkontakteinrichtung 5 versehen ist und die zwei Führungszapfen 6 aufweist. Die Führungszapfen 6 sind integraler Bestandteil der Leiterplatte 1 und weisen in einem ersten Bereich eine vorgegebene, konstante Breite auf. Die freien Enden der Führungszapfen 6 sind in einem zweiten Bereich keilförmig abgeschnürt. Daneben ist eine zweite Leiterplatte 2 im Schnitt dargestellt, die mit einer Steckgegenkontakteinrichtung 3 versehen ist und Bohrungen 4 aufweist, die korrespondierend zu den Führungszapfen 6 der ersten Leiterplatte 1 angeordnet sind. Die Steckkontakteinrichtung 5 ist als Buchsenleiste und die Steckgegenkontakteinrichtung 3 ist als Steckerleiste eines indirekten Steckverbinders gezeigt. Die Steckerleiste 3 weist eine Mehrzahl von Kontaktstiften 8 auf. Bei einem derartigen Steckverbinder gibt es im gesteckten Zustand, wie in Fig. 2 dargestellt, einen mechanischen Überlappungsbereich, der sich mindestens über die freie Länge der Kontaktstifte 8 erstreckt. Demgemäß weist der erste Bereich der Führungszapfen 6 mindestens eine Länge auf, die gleich der freien Länge der Kontaktstift 8 ist. Die Führungszapfen 6 weisen eine Stirnfläche 7 auf, die wesentlich kleiner ist als die Querschnittsfläche der Führungszapfen.

In Fig. 3 ist eine vergrößerte Darstellung der Detailansicht A dargestellt. Es ist ein Ausschnitt aus der zweiten Leiterplatte 2 gezeigt, der eine kreisrunde Bohrung aufweist. In der Bohrung 4, ist einer der Führungszapfen 6 der ersten Leiterplatte 1 dargestellt. Es ist zu erkennen, daß die Querschnittsfläche der Bohrung 4 ein vielfaches der Stirnfläche 7 des dargestellten Führungszapfens 6 beträgt. Das Verhältnis der Querschnittsfläche der Bohrung 4 zur Stirnfläche 7 des zugehörigen Führungszapfens 6 ist ein Maß für die Auffindbarkeit der korrespondierenden Positionierelemente.

In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist in Fig. 4a eine zweite Leiterplatte 2 dargestellte die neben der Steckgegenkontakteinrichtung 3 mit zwei Bohrungen unterschiedlichen Durchmessers ausgestattet ist. Darüber hinaus ist eine erste Leiterplatte 1 gezeigt, die zwei Führungszapfen 6 unterschiedlicher Breite aufweist. Die Breite jedes Führungszapfens 6 korrespondiert mit dem Durchmesser der zugehörigen Bohrung 4 in der zweiten Leiterplatte 2. Auf der ersten Leiterplatte 1 ist eine Steckkontakteinrichtung 5 angeordnet, deren Lage zwischen den Führungszapfen 6 mit der Steckgegenkontakteinrichtung 3 auf der zweiten Leiterplatte 2 korrespondiert.

In Fig. 4b ist eine weitere erste Leiterplatte 1 dargestellt, die jedoch zwei Führungszapfen 6 gleicher Breite aufweist. Die Breite der beiden Führungszapfen 6 der ersten Leiterplatte 1 gemäß Fig. 4b weisen die gleiche Breite auf wie der breitere Führungszapfen 6 der ersten Leiterplatte 1, die in Fig. 4a gezeigt ist. Da die zweite Leiterplatte 2 gemäß Fig. 4a eine Bohrung 4 mit verringertem Durchmesser aufweist ist eine erste Leiterplatte 1 nach Fig. 4b mit der zweiten Leiterplatte 2 nach Fig. 4a nicht verbindbar, weil der breite, in der Zeichnung unten dargestellte Führungszapfen 6 nicht in die zugehörige Bohrung 4 paßt.

Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung ist in den Fig. 5a und 5b gezeigt. Gemäß Fig. 5a ist eine erste Leiterplatte 1 vorgesehen, die drei Führungszapfen 6 gleicher Breite aufweist. Korrespondierend dazu ist die zweite Leiterplatte 2 mit drei Bohrungen 4 gleichen Durchmessers versehen. Die Anordnung der Steckkontakteinrichtung 5 und Steckgegenkontakteinrichtung 3 ist gegenüber der Ausführung gemäß Fig. 4a unverändert geblieben.

Demgegenüber ist in Fig. 5b eine erste Leiterplatte 1 dargestellt, die ebenfalls drei Führungszapfen 6 gleicher Breite aufweist, wobei die der Steckkontakteinrichtung 5 benachbarten Führungszapfen 6 einen größeren Abstand aufweisen als die entsprechenden Führungszapfen 6 in Fig. 5a. Demzufolge ist die in Fig. 5b gezeigte erste Leiterplatte 1 mit der in Fig. 5a gezeigten zweiten Leiterplatte 2 nicht verbindbar, weil die Führungszapfen 6 nicht mit den zugehörigen Bohrungen 4 korrespondieren.

Vorteilhafterweise ist mit den in den Fig. 4 und 5 dargestellten Ausführungen der Erfindung eine jeweils paarige, unverwechselbare Zuordnung erster und zweiter Leiterplatten 1 und 2 unter Verzicht auf separate Kodierungsmittel realisierbar.

Vorteilhafterweise wird die erfindungsgemäße Anordnung zum Positionieren in elektrischen Geräten, beispielsweise Geräten der Meß- und Regelungstechnik, verwendet, bei deren Montage eine visuelle Kontrolle der exakten Positionierung einer Steckkontakteinrichtung 5 zu einer Steckgegenkontakteinrichtung 3 durch mindestens ein umgebendes Gehäuse ausgeschlossen ist.

In Fig. 6 ist dazu eine Schnittdarstellung durch ein mantelartiges Gehäuse 11, das in einem Ausschnitt einer Schalttafel 10 befestigt ist, dargestellt. In dem Gehäuse 11 ist eine erste, mit Führungszapfen 6 versehene Leiterplatte 1 angeordnet. Auf der ersten Leiterplatte 1 ist eine Steckgegenkontakteinrichtung 5 vorgesehen. Das Gehäuse 11 ist schalttafelseitig offen und wird durch einen Frontrahmen 12 verschlossen. Der Frontrahmen 12 ist mit nicht dargestellten Bedien- und/oder Beobachtungseinrichtungen versehen, die an eine zweite Leiterplatte 2, die schwimmend in dem Frontrahmen 12 gelagert ist, angeschlossen sind. Der Frontrahmen 12 ragt teilweise in das Gehäuse 11 hinein. Die zweite Leiterplatte 2 steht senkrecht zur ersten Leiterplatte 1, verläuft im wesentlichen parallel zur Oberfläche der Schalttafel 10 und ist mit einer Steckkontakteinrichtung 3 ausgestattet. Die erste Leiterplatte 1 ist im wesentlichen senkrecht zur Oberfläche der Schalttafel 10 ausgerichtet. Wie auch der Fig. 6 entnommen werden kann, ist eine visuelle Kontrolle der exakten Positionierung der ersten zur zweiten Leiterplatte 1 und 2 ausgeschlossen.

Jedoch ist die zweite Leiterplatte 2 durch ihre Lagerung im Frontrahmen 12 bezüglich der ersten Leiterplatte 1 grob vorpositioniert. Durch Einschieben des Frontrahmens 12 in das Gehäuse 11 trifft mindestens einer der Führungszapfen 6 eine der Bohrungen in der zweiten Leiterplatte 2 und durch weiteres Einschieben wird die Lage der zweiten Leiterplatte 2 bezüglich der ersten Leiterplatte 1 soweit lateral im Frontrahmen 12 verschoben, bis sich die Steckkontakteinrichtung 5 und die Steckgegenkontakteinrichtung 3 exakt gegenüberstehen und in Verbindung gebracht werden können.

Eine weitere Ausführung ist in der Fig. 7 dargestellt. In einem Gehäuse 11, das in einem Ausschnitt einer Schalttafel 10 befestigt ist, ist eine zweite Leiterplatte 2 parallel zur Oberfläche der Schalttafel 10 angeordnet. In einem Frontrahmen 12 ist eine erste Leiterplatte senkrecht zur Oberfläche der Schalttafel 10 vorgesehen. Bei Einschieben des Frontrahmens 12 in das Gehäuse 11 trifft mindestens einer der Führungszapfen 6 in eine Bohrung in der zweiten Leiterplatte 2 und durch weiteres Einschieben wird die Lage der ersten Leiterplatte 1 zur zweiten Leiterplatte 2 soweit korrigiert, daß sich die Steckkontakteinrichtung 5 und die Steckgegenkontakteinrichtung 3 exakt gegenüberstehen.

Eine weitere Ausführungsform ist in Fig. 8 dargestellt. Die erste Leiterplatte 1 befindet sich in einem Modulgehäuse 13, das beispielsweise als Abschirmung gegen hochfrequente Störstrahlung dient. Die zweite Leiterplatte 2 ist senkrecht zur ersten Leiterplatte 1 in einem Gehäuse 11 angeordnet. Beim Einsetzen des Modulgehäuses 13 wird dieses zunächst manuell grob vorpositioniert, bis einer der Führungszapfen 6 eine der Bohrungen in der zweiten Leiterplatte 2 findet. Durch Verschwenken des Modulgehäuses 13 finden weitere Führungszapfen 6 ihre zugehörigen Bohrungen. Beim weiteren Einschieben wird das Modulgehäuse 13 mit der ersten Leiterplatte 1 soweit bezüglich der zweiten Leiterplatte 2 lateral verschoben, bis sich die Steckkontakteinrichtung 5 und die Steckgegenkontakteinrichtung 3 exakt gegenüberstehen.

Die erfindungsgemäße Anordnung ist besonders vorteilhaft, weil auf zusätzliche Bauteile verzichtet wird und die vorteilhaften Wirkungen bereits durch besondere Formgestaltung der zu verbindenden Leiterplatten eintreten.

Bezugzeichenliste

1 erste Leiterplatte
2 zweite Leiterplatte
3 Steckgegenkontakteinrichtung
4 Bohrung
5 Steckkontakteinrichtung
6 Führungszapfen
7 Stirnfläche
8 Kontaktstifte
10 Schalttafel
11 Gehäuse
12 Frontrahmen
13 Modulgehäuse

Claims

1. Anordnung zum blinden Positionieren einer führungslosen, mit einer Steckkontakteinrichtung (5) versehenen, ersten Leiterplatte (1) senkrecht zu einer mit einer Steckgegenkontakteinrichtung (3) versehenen, zweiten Leiterplatte (2), wobei die erste Leiterplatte (1) mindestens zwei flache Führungszapfen (6) aufweist, die integraler Bestandteil der ersten Leiterplatte (1) sind und zwischen denen die Steckkontakteinrichtung (5) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungszapfen (6) in einem ersten sich an die erste Leiterplatte (1) anschließenden Bereich eine durch Bohrungen (4) in der zweiten Leiterplatte vorgegebene konstante Breite und parallele Seitenflächen aufweisen und deren freie Enden in einem zweiten Bereich keilförmig abgeschnürt sind und die zweite Leiterplatte (2) zu den Führungszapfen (6) der ersten Leiterplatte (1) korrespondierende kreisrunde Bohrungen (4) aufweist, deren Durchmesser mindestens gleich der Querschnittsdiagonalen des korrespondierenden Führungszapfens (6) ist.

2. Anordnung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß die Führungszapfen (6) unterschiedliche Breiten aufweisen.

3. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 und 2 dadurch gekennzeichnet, daß die Führungszapfen (6) für verschiedene Zuordnungen erster und zweiter Leiterplatten (1, 2) verschieden beabstandet sind.

4. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3 dadurch gekennzeichnet, daß die erste Leiterplatte (1) in einem Gehäuse (11) befestigt ist.

5. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3 dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Leiterplatte (2) in einem Gehäuse (11) befestigt ist.

6. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3 dadurch gekennzeichnet, daß die erste und die zweite Leiterplatte (1, 2) in separaten Gehäusen (11, 13) befestigt sind.

7. Anordnung nach Anspruch 4 dadurch gekennzeichnet, daß eines der Gehäuse (11, 13) ein Frontrahmen (12) einer Meß- und Regelungseinrichtung ist.

8. Anordnung nach einem der Ansprüche 1-7, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungszapfen (6) senkrecht auf der ersten Leiterplatte (1) angeordnet sind.