DE9005147U1

DE9005147U1 - Compact industrial computer

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Publication number: DE9005147U1
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Original assignee: Vision Tools Bildanalyse Software 6837 St Leon-Rot De GmbH
Current assignee: Vision Tools Bildanalyse Software 6837 St Leon-Rot De GmbH
Priority date: 1990-03-10
Filing date: 1990-05-07
Publication date: 1990-07-19
Anticipated expiration: 2000-05-08

Description

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Bildanalyse Software GmbH Kirrlacher Str. 14 6837 St.LeonImage Analysis Software GmbH Kirrlacher Str. 14 6837 St.Leon

Kompakt-IndustriecomputerCompact industrial computer Stand der TechnikState of the art

Unter der Bezeichnung ⁿIndustriecomputer^M werden heute Personalcomputer angeboten, die für den Einsatz; unter harten Industriebed±n§*.2is$en konzipiert sind. Hauptmerkmal ist Sie Fähigkeit, *&udigr;** Computer in 19"-Gehäuse einzubauen; daneben wird bei Lüftung, Stromversorgung, Störspannungsschui - und mechanischem Aufbau auf besondere Robustkeit geachtet.Personal computers designed for use under tough industrial conditions are now offered under the name ^' industrial computer ^' . The main feature is the ability to install computers in 19"housings; in addition, particular attention is paid to robustness in terms of ventilation, power supply, interference protection and mechanical construction.

Iridustri©r?ossButer «.efr^uen sich zunehmertitsr Beliebtheit, da sie dia Möglichkeit eröfii·«^«, It sehr preiswerten Hard'w-rakomponen- ·«. &eegr; und unter Verwendung von Software aus dem riesigen Angebot des PersonalcomputerbereicL;■··., indur-. rielle Aufgaben (Stauarungs-&ofgabe»>, ProcJctlonsdatenerfassun;;, Qualitätskontrolle, komplexe Sensoren etc.) zu realisieren.Industrial computers are becoming increasingly popular because they offer the possibility of carrying out industrial tasks (storage tasks, process data acquisition, quality control, complex sensors, etc. ) using very inexpensive hardware components and software from the huge range of personal computers available .

Personalcomputer wurden zunächst nur für den Bürobereich entwickelt und sind deshalb als Tischgeräte konzipiert; daraus hat sich das bei Personalcomputern übliche, lange Kartenformat ergeben. Auch Industriecomputer sind zur Aufnahme von Karten dieses Formats konzipiert, obwohl heute bereits sehr viele Karten mit geringerer Länge angeboten werden. Das lange Kartenformat bringt für den Industrieeinsatz jedoch verschiedene Nachteile, insbesondere:Personal computers were initially developed only for office use and are therefore designed as desktop devices; this resulted in the long card format that is common in personal computers. Industrial computers are also designed to accommodate cards of this format, although many cards with a shorter length are already available today. However, the long card format has various disadvantages for industrial use, in particular:

- Geringe Servicefreundlichkeit: Zum Kartentausch muß der ganze Computer aus dem Schaltschrank herausgezogen werden; die Karten werden dann nach oben herausgenommen.- Low serviceability: To replace the cards, the entire computer must be pulled out of the control cabinet; the cards are then removed upwards.

- Das übliche PC-Kartenfonrat führt zu einer großen Einbautiefe, insbesondere wenn noch zusätzlich Lüfter montiert sind. Die große Einbautiefe ist bei vielen Anwendungen, in denen z. B. nur 400 oder 500 mm tiefe Schaltschränke zur Verfügung stehen, sehr hinderlich; selbst bei den verbreiteten 500 mm tiefen Schaltschränken muß in der Regel die Montageplatte ausgesägt werden.- The usual PC card format results in a large installation depth, especially if fans are also installed. The large installation depth is very cumbersome in many applications in which, for example, only 400 or 500 mm deep control cabinets are available; even with the common 500 mm deep control cabinets, the mounting plate usually has to be sawed out.

Ein Problem bei Industriecomputern ist die Lüftung: Werden die Lüfter im Gehäuse an der Vorderseite angebracht, so führt das zu noch größerer Bautiefe; werden sie seitlich angebracht, so widerspricht dies den strömungstechnischen Anforderungen (quer zu den Platinen), werden sie unten angebracht, so liegt die Busplatine quer zur Strömungsrichtung.One problem with industrial computers is ventilation: If the fans are mounted on the front of the housing, this leads to an even greater installation depth; if they are mounted on the side, this contradicts the flow requirements (perpendicular to the boards); if they are mounted at the bottom, the bus board is perpendicular to the flow direction.

Ein kleineres Nebenproblem bei Industriecomputern besteht im folgenden: Bei vielen industriellen Anwendungen besteht die Aufgabe, den Schaltzustand von Parallel-Eingängen und Parallelausgängen in Echtzeit zu visualisieren. Konventionelle Steuerungen arbeiten mit Leuchtdioden, die direkt auf den Platinen angebracht sind, und die in eingebautem Zustand von vorne sichtbar sind. Bei den konventionellen Industriecomputern, deren Platinen, wie bei Personalcomputern üblich eingebaut werden, besteht diese Möglichkeit nicht; der Schaltzustand der Leitungen muß durch außerhalb angebrachte Leuchtdioden angezeigt werden, was mit dem entsprechenden Vevdt**h-hu««ea»i£t;»a>n£i verbunden ist.A minor side problem with industrial computers is the following: In many industrial applications, the task is to visualize the switching status of parallel inputs and parallel outputs in real time. Conventional controls work with LEDs that are attached directly to the circuit boards and are visible from the front when installed. With conventional industrial computers, whose circuit boards are installed as is usual with personal computers, this option is not available; the switching status of the lines must be displayed by LEDs attached externally, which is linked to the corresponding Vevdt**h-hu««ea»i£t;»a>n£i.

Um diese Nachteile und Probleme zu umgehen, bieten verschiedene Firmen Industriecomputer ein, die nur softwaremäßig mit Personalcomputern kompatibel sind, im elekromechanischen Aufbau aber einem konventxoneilen Steckkartensystem auf einem anderen Bussystem entsprechen. Nachteil dieser Vorgehensweise ist, daß der Kun.Ie dann nur auf die wenigen, von dieser Firma angebotenen Zusatzkarten zurückgreifen kann; das riesige Angebot PC-kompatibler Zusatzkarten bleibt solchen Systemen verschlossen.In order to avoid these disadvantages and problems, various companies offer industrial computers that are only compatible with personal computers in terms of software, but whose electromechanical structure corresponds to a conventional plug-in card system on a different bus system. The disadvantage of this approach is that the customer can then only use the few additional cards offered by this company; the huge range of PC-compatible additional cards is closed to such systems.

Die fornventionelien Industrifecc·^:. ter sind nur in einer einzigen EÖglicher- Lage einbaubar, s-.ij unter beengten Verhältnissen (Schaltschrank mit vorgegebenen Maßen; Montage im Untergestell t?iner Proauktionsmaschine etc.) oft zu Schwierigkeiten führt oder dogar zu Akzep^anzproblemen gegenüber der gesamten Industriecomputer-Technik .The conventional industrial computers can only be installed in one position, which often leads to difficulties in cramped conditions (control cabinet with specified dimensions, installation in the base of a production machine, etc.) or even to problems of acceptance of the entire industrial computer technology.

In der Einbautiefe reduzierte Industriecomputer m\fc konventionellem Bussystem für Erweiterungskarten ('freie Slots') sind nicht
auf dem Markt.Industrial computers with reduced installation depth and a conventional bus system for expansion cards ('free slots') are not
on the market.

AufgabeTask

Aufgabe ist es, eine Anordnung der Teile eines Industriecomputers zu finden, die sich unter Beibehaltung der Hardwarekompatibilität zu Personalcomputern auszeichnet durch besondere Flexibilität der Montagemöglichkeiten, durch besondere Servicefreundlichkeit, durch geringe Einbautiefe und durch sehr gute Lüftung.The task is to find an arrangement of the parts of an industrial computer that, while maintaining hardware compatibility with personal computers, is characterized by particularly flexible mounting options, by particular ease of service, by low installation depth and by very good ventilation.

Gestaltung:Layout:

Die Aufgabe wird durch die in Fig. 1 dargestellt« Anordnung gelöst (Draufsicht).The task is solved by the arrangement shown in Fig. 1« (top view).

Der Industriecomputer verwendet ausschließlich Platinen, die kürzer sind als die üblichen Karten (ca. 340 mm Länge), bis zu den sogenannten 3/4-langen Karten von ca. 250 mm Länge. Aufgrund der rasch voranschreitenden Miniaturisierung lassen sich bereits heute ohne Schwierigkeiten komplette Computersysteme mit nur 3 Höheneinheiten aus 3/4 langen und kürzeren Karten aufbauen. Aus der Beschränkung auf kürzere Karten ergibt sich trotz der frontal eingebauten Lüfter auch bei konventioneller Einbauweise eine geringe Bautiefe; außerdem eröffnet sich dadurch die bequeme Quer-Montage, vorzugsweise in Schwenk-rahmen (mit üblichen Industrie-PCs nur bei sehr breiten Schaltschränken möglich).The industrial computer only uses boards that are shorter than the usual cards (approx. 340 mm long), up to the so-called 3/4-length cards of approx. 250 mm long. Due to the rapid advance of miniaturization, complete computer systems with only 3 height units can now be built without difficulty from 3/4-length and shorter cards. The restriction to shorter cards results in a low installation depth even with conventional installation, despite the front-mounted fans; this also opens up convenient horizontal installation, preferably in swivel frames (with conventional industrial PCs only possible with very wide control cabinets).

Beschränkt man die Länge des Fartenschachts, so eröffnet sich - unter bewußter Inkaufnahme des Nachteils, daß nicht mehr alle auf aem Markt angebotenen Karten eingesetzt werden können - eine Vielzahl von technisch vorteilhaften Möglichkeiten, die unten im einzelnen aufgeführt sind.If the length of the card slot is limited, a number of technically advantageous options open up - while knowingly accepting the disadvantage that not all cards available on the market can be used - which are listed in detail below.

Ein optimaler Wert für die Länge des Kaitenschachts ist ca. 250
mm; dann kann einerseits der Computer, auch bei zusätzlich angebrachten Lüftern, sowohl konventionell als auch in QuerJage
problemlos in die verbreiteten 400 mm tiefen, 19" breiten
Schaltechränke eingebaut werden (s.u.). Die Vorteile bleiben
prinzipiell bis zu einer Obergrenze von 310 mm erhalten; kleinere Einbauprobleme können dann wegen der Steckverbindungen an
der Hinterseite des Computers auftreten. Eine Kartenschachtlänge
unter hai',} 155 mm ist für AT-basierte Induatriecownutör A
Busanschlüsse nicht sinnvoll. *"An optimal value for the length of the quay shaft is approx. 250
mm; then the computer can be used both conventionally and in QuerJage, even with additional fans attached
easily into the common 400 mm deep, 19" wide
Switch cabinets can be installed (see below). The advantages remain
in principle up to an upper limit of 310 mm; minor installation problems can then occur due to the plug connections on
the back of the computer. A card slot length
under hai',} 155 mm is for AT-based Induatriecownutör A
Bus connections do not make sense. *"

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Wählt man für die Höhe des Geräts drei Höheneinheiten und für die Breite sechs Höheneinheiten, so lassen sich vorne handelsübliche
Lüfteiaufsätze bündig montieren, wobei die Filteraufsätze außerhalb des Schranke, d.h. vor der Frontplatte, montiert werden können, für servicefreundliches Wechseln der Filtermatten. Die bündige Bauweise aufgrund dieser Maße führt zur Beibehaltung aller &psgr; Montagemöglichkeiten. &ohgr;If you choose three height units for the height of the device and six height units for the width, you can use standard
Install the ventilation attachments flush, whereby the filter attachments can be installed outside the cabinet, ie in front of the front panel, for easy maintenance of the filter mats. The flush design due to these dimensions means that all &psgr; installation options are retained. &ohgr;

Die Einzelteile sind:The individual parts are:

1: Luftfilter (optional)1: Air filter (optional)

2: Lüfter2: Fan

3: Platinen3: Circuit boards

4: Festplatte und/oder Floppy4: Hard disk and/or floppy

5: Netzgerät5: Power supply

Die Luftfilter sind optional. Die Lüfter können je nach Einbauweise wahlweise in die gleiche Richtung oder in entgegengesetzte Richtung blasen. Die Platinen sitzen vorzugsweise auf einer passiven Busplatine (Servicefreundlichkeit). Das Netzgerät ist vorzugsweise vorne und hinten offen, sodaß die Luft ungehindert hindurchströmen kann.The air filters are optional. Depending on the installation, the fans can either blow in the same direction or in the opposite direction. The boards are preferably located on a passive bus board (ease of service). The power supply unit is preferably open at the front and back so that the air can flow through unhindered.

In einer besonderen Ausgestaltung befindet sich das Netzgerät auf der rechten Seite im Gehäuse direkt neben der rechten Gehäusewand (Fig. 1) und ist links und oben geschlossen und ist vorne und hinten offen. Nach unten und nach rechts bildet die Gehäusewand selbst die Abgrenzung des Netzgeräts. Dann kann einerseitsdie Luft von vorne nach hinten (oder umgekehrt) ungehindert hindurchtreten, und es entsteht ein wohl definierter Luftstrom durch das Netzgerät, andererseits läßt sich das Netzgerät sehr elegant durch eine schlitzartige Führung (am Gehäuseboden) für die linke Netzgerätewand montieren. Entsprechendes gilt natürlich für die spiegelverkehrte Anordnung.In a special design, the power supply unit is located on the right side of the housing directly next to the right housing wall (Fig. 1) and is closed on the left and top and open at the front and back. The housing wall itself forms the boundary of the power supply unit at the bottom and to the right. This allows the air to flow unhindered from front to back (or vice versa) and creates a well-defined air flow through the power supply unit, and the power supply unit can be very elegantly mounted using a slot-like guide (on the housing base) for the left power supply unit wall. The same applies, of course, to the mirror-image arrangement.

Üblicherweise ist bei Industriecomputern die Floppystation an der Frontseite angebracht. Im Gegensatz dazu ist in einer weiteren Ausgestaltung die Floppystation an der Geräterückseite angebracht. Dies hat in Verbindung mit an der Frontseite montierten &lgr; Lüftern (s.u.) den Vorteil, daß eine insgesamt schmalere Bauweise möglich ist (eine vorne montierte Floppystation wäre nur bei größerer Baubreite von vorne zugänglich). Daß - je nach Einbaulage die Floppystation hinten nur nach Herausschieben oder Herausschwenken des Computers oder zugänglich ist, wird für Industrieanwendungen in der Regel akzeptiert, da nur im Servicefalle Taten gesichert und geladen werden müssen; außerdem stellt dies eine gewisse Sicherung gegen unbeabsichtigtes Kopieren dar.Usually, the floppy station is mounted on the front of industrial computers. In contrast, in another design, the floppy station is mounted on the back of the device. In conjunction with the &lgr; fans mounted on the front (see below), this has the advantage that an overall narrower design is possible (a floppy station mounted at the front would only be accessible from the front if the device was wider). The fact that - depending on the installation position - the floppy station at the back is only accessible after sliding or swinging out the computer is generally accepted for industrial applications, since files only need to be saved and loaded in the event of servicing; this also provides a certain level of protection against accidental copying.

Die Anordnung eröffnet eine Vielfalt von Montagemögiichkeiten für ' unterschiedliche Randbedingungen; durch den Verzicht auf die Einsetzbarkeit der üblichen, langen Karten, wird es möglich, das Gerät auch quer (liegend oder hochkant) in ein 19"-Gehäuse einzubauen und trotzdem strömungstechnisch günstig zu belüften und, #i falls erforderlich, zu filtern. |The arrangement opens up a variety of mounting options for ' different boundary conditions; by dispensing with the use of the usual, long cards, it is possible to install the device horizontally (horizontally or vertically) in a 19" housing and still ventilate it in a flow-efficient manner and, #i if necessary, filter it. |

Bei Schaltschrankmontage und bei Hontage in sauberer Umgebung blasen die Lüfter in die gleiche Richtung. Die Luft tritt vorne (ggf. über Filter) ein und hinten aus. Bei freier Montage in unsauberer Umgebung ist in der Regel eine Schutzart mit abgedichtetes Gehäuse erforderlich. Die Abdichtung wird erreicht durch « den Einsatz der Filter (1) und Aufsetzen einer Haube (6) an der Hinterseite (unter Verwendung von konventionellen Methoden zurWhen mounted in a control cabinet and when assembling in a clean environment, the fans blow in the same direction. The air enters at the front (via filters if necessary) and exits at the back. When mounted freely in an unclean environment, a protection class with a sealed housing is usually required. Sealing is achieved by « using the filters (1) and placing a cover (6) on the rear (using conventional methods for

Abdichtung der Leitungseinführung). Die Lüfter blasen in diesem Fall in entgegengesetzte Richtungen, wie durch die Pfeile in Fig. 1 angedeutet. Das führt innerhalb des Computers zu einer definierten Luftzirkulation; ggf. werden zum Herbeiführen einer definierten Luftströmung Luftleitbleche eingebaut. Durch die Anordnung ist z.B. bei Einsetzen von Filtermatten die Schutzart IP 54 erreichbar. In einer weiteren Ausgestaltung werden die Filtermatten durch einen Wärmetauscher ersetzt. Der Wärmetauscher besteht aus einer vorne anstelle der Filtermatte aufgesetzten Haube (wie Haube 6), die mit Kühlblechen oder Kühlkörpern versehen ist. Aufgrund der nur inneren Luftzirkulation und aufgrund der völligen Abdichtung lä/3t sich so prinzipiell eine beliebig hohe Schutzart erreichen. Aufgrund der starken, definierten inneren Luftzirkulation, die durch die gegeneinender geschalteten Lüfter erzwungen wird, ist in der Regel ein Wärmetauscher zur Kühlung ausreichend.Sealing of the cable entry). In this case, the fans blow in opposite directions, as indicated by the arrows in Fig. 1. This leads to a defined air circulation inside the computer; if necessary, air baffles are installed to bring about a defined air flow. The arrangement means that protection class IP 54 can be achieved, for example, by using filter mats. In a further embodiment, the filter mats are replaced by a heat exchanger. The heat exchanger consists of a hood (like hood 6) placed at the front instead of the filter mat, which is equipped with cooling plates or heat sinks. Due to the only internal air circulation and due to the complete sealing, in principle any degree of protection can be achieved. Due to the strong, defined internal air circulation, which is forced by the fans running in opposite directions, a heat exchanger is usually sufficient for cooling.

Die vorgeschlagene Anordnung hat u.a. den Vorteil, da/3 mit denselben Komponenten sowohl eine konventionelle Schaltschrankmontage als auch eine freie, staub-/wasserdichte Montage möglich ist.The proposed arrangement has the advantage, among other things, that both conventional control cabinet mounting and free, dust/waterproof mounting are possible with the same components.

Die vorgeschlagene Anordnung hat bei Quermontage (liegend oder hochkant) den Vorteil, daß Leuchtdioden, die auf einer der Platinen angebracht sind, von vorne sichtbar sind; hierzu ist lediglich an der betreffenden Seite ein Sichtfenster anzubringen. In Fig. 1 sind die Leuchtdioden (7) auf der ersten Platine in Reihe so angeordnet, da/3 sie sowohl von oben als auch von der Seite sichtbar sind. In konseguenter Weiterführung des Gedankens kann man auf dieser ersten Platine auch komplexere Anzeigen (z.B. LCD Displays) und sogar indirekt betätigte Bedienelemente anbringen. Dies führt zu extrem kompakt aufgebauten Industriecomputern, die komplett mit einer einfachen Bedienerführung (Anzeige und Tastatur) mit geringstem Verdrahtungsaufwand realisierbar sind.The proposed arrangement has the advantage of being mounted horizontally (horizontally or vertically) that LEDs mounted on one of the boards are visible from the front; all that is required is to install a viewing window on the relevant side. In Fig. 1, the LEDs (7) on the first board are arranged in a row so that they are visible from both above and from the side. In a logical continuation of the idea, more complex displays (e.g. LCD displays) and even indirectly operated control elements can be mounted on this first board. This leads to extremely compact industrial computers that can be implemented completely with simple user guidance (display and keyboard) with minimal wiring effort.

Die verschiedenen Montagemöglichkeiten sind im folgenden zusammengefaßt in Fig. 2 bis 4 dargeteilt:The various mounting options are summarized below in Fig. 2 to 4:

1. konventionelle Montage im Schaltschrank, ggf. mit Gleitschienen (8) im 19^M-Rahmen (Fig. 2).1. Conventional mounting in the control cabinet, if necessary with slide rails (8) in the 19 ^M frame (Fig. 2).

Vorteile:Advantages:

- sehr geringe Bauhöhe, bei Verwendung von nur kurzen Karten auch entsprechend geringe Bautiefe.- very low installation height, and when using only short cards, the installation depth is also correspondingly low.

2. Montage quer im 19"-Rahmen, liegend oder hochkant, ggf. in Schwenkrahmen (Fig. 3 und 4).2. Installation horizontally in the 19" frame, horizontally or vertically, if necessary in a swivel frame (Fig. 3 and 4).

Vorteile:Advantages:

- sehr geringe Bautiefe (wenn hochkant, Fig. 3)- very low installation depth (when upright, Fig. 3)

- sehr geringe Bauhöhe (wenn liegend, Fig. 4)- very low construction height (when lying down, Fig. 4)

- in beiden Varianten (hochkant oder liegend) ist das Leuchtdiodenfeld von der Frontseite zu sehen- in both versions (portrait or horizontal) the LED field can be seen from the front

- in der liegenden Variante kann auf der ersten Platine- in the horizontal version, the first board

ein komplexeres Anzeigenfeld und/oder Bedienelemente angebracht werden.a more complex display panel and/or controls can be installed.

3. offene Montage oder Montage auf der Montageplatte eines Schaltschranks, entsprechend Fig. 3 und Fig 4.3. Open mounting or mounting on the mounting plate of a control cabinet, according to Fig. 3 and Fig 4.

Vorteile wie Kr. 2; staubdichte Bauweise moglch.Advantages as Kr. 2; dust-tight construction possible.

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Claims

Claims: Claim 1:

Industrial computer with the following main parts:

- Circuit boards (3)

- Floppy and / or hard disk (4)

- Power supply (5),

which are housed in a common housing, characterized by the following length of the card slot (corresponding to the maximum card length):

250 mm, in the range + 60 now, - 95 mm

Claim 2:

Industrial computer according to claim 1, characterized by the following arrangement of the main parts:

The power supply unit is located on the right side of the housing directly next to the right housing wall (Fig. 1) and is closed on the left and top and is open at the front and back.

Claim 3:

The power supply unit is located on the left side of the housing directly next to the left housing wall and is closed on the right and top and is open at the front and back.

Claim 4:

Industrial computer according to claim 2, characterized in that the power supply unit is open downwards and to the right and is fixed by inserting the left power supply unit wall into a guide slot on the housing base.

Claim 5:

Industrial computer according to claim 3, characterized in that/3 the power supply unit is open downwards and to the left and is fixed by inserting the right power supply unit wall into a guide slot on the housing base.

Claim 6:

Industrial computer according to claim 1,

characterized by the following arrangement of the main parts:

The floppy and/or hard disk is located on the rear panel of the case, access to the floppy bay is on the rear panel of the case.

Claim 7:

Industrial computer according to claims 2 and 6, or 3 and 6.

Claim 8:

Industrial computer according to claims 1 to 7, installed in a housing with front panel, with one or two fans (2) installed on the front with filter mats (1) which are housed in a removable attachment,

characterized in that/3 the attachment is located in front of the front panel, i.e. not inside the housing.

Claim 9:

Industrial computer according to claims 1 to 8, characterized by two fans (2) mounted on the front, whose total width corresponds to the width of the housing, and whose total height corresponds to the total height of the housing (Fig. 1).

Claim 10:

Industrial computer according to claims 1 to 9,

characterized by a height of approximately 3 height units (128.4 mm) and a width of approximately 6 height units (256.8 mm).

Claim 11:

Input device with 2 fans according to claim 8 and 9, characterized in that one fan blows backwards and the other fan blows forwards.

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Claim 12:

Industrial computer according to claims 8 to 11, characterized by the use of a heat exchanger instead of filter mats.

Subsidiary claim 13:

Industrial computer, characterized in that the circuit boards are arranged transversely when the computer is installed (installation position Fig. 3 or 4) and that display elements (in particular light-emitting diodes) are mounted on one or more of the circuit boards ₍ which are visible directly from the front or through a viewing window when installed).

Claim 14:

Industrial computer according to claim 13, characterized in that, in the installation position according to Fig. 4 , displays and/or operating elements are located on the outermost circuit board. |