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Einsatz zur Halterung von mit Steckverbindern versehenen, gedruckten
Leiterplatten Die Erfindung bezieht sich auf einen Einsatz zur Halterung von mit
Steckverbindern versehenen, gedruckten Leiterplatten, auf denen elektrische Bauelemente
angeordnet sind, mit Seitenteilen, zwischen denen vier Profilschienen befestigt
sind, die mit Halteelementen für die Leiterplatten verbunden sind.
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Derartige Einsätze werden für nachrichtenverarbeitende Geräte, Steuer-
und Pegelanlagen verwendet, um die auf Leiterplatten befestigten elektrischen Bauelemente
zu grf)ßeren Funktionsgruppen zusammenzufassen.
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Bei einem bekannten Einsatz sind die Halteelemente für die Leiterplatten
als Leisten ausgebildet, die T-förmige Nuten aufweisen.
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Die Leisten sind mit ihren, die T-förmigen Nuten enthaltenden Wänden
durch Federn an denjenigen Seiten der Profilschienen befestigt, die dem für die
Aufnahme der Leiterplatten dienenden Innenraum zugewandt sind. Die Leiterplatten
werden in zusätzliche Nuten der Leisten eingeschoben, die auf einer Seite angeordnet
sind, die der Wand mit den T-förmigen Nuten entgegengesetzt ist (DT-AS 14 90 515).
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Beim Einsetzen von Leiterplatten in die Nuten der Leisten müssen die
Steckerleisten, die vorwiegend als Messerleisten ausgebildet sind, in die auf der
rückwärtigen Seite des Einsatzes
angeordneten Federleisten eingedrückt
werden. Durch die weit verbreitete Verwendung integrierter Schaltkreise auf den
Leiterplatten sind hochpolige Steckerverbinder erforderlich, bei denen in senkrechter
Richtung zur Leiterplattenoberfläche nur ein geringes Spiel zur Verfügung steht,
innerhalb dem ein Zusammenstecken von Messer- und Federleiste möglich ist. Die paarweise
angeordneten Leisten für die Führung der Leiterplatten müssen deshalb genau auf
die Federleisten ausgerichtet sein.
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Um die Leiterplatten einfach und schnell in die Paare von Leisten
einstecken zu können, beginnen diese Führungsleisten nahe an der vorderen Öffnung
des Einschubs. Aufgrund der notwendigen Ausrichtung der Steckverbinder erstrecken
sich die bekannten Führungsleisten bis kurz vor die rückwärtigen Federleisten.
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Um eine gute Raumausnutzung in der Höhe des Einsatzes zu erzielen,
wird angestrebt, den von den Profilschienen und den Führungsleisten beanspruchten
Raum in vertikaler Richtung gegenüber dem von den Leiterplatten eingenommenen Raum
möglichst klein zu halten. Neben dieser Bedingung wird zusätzlich gefordert, daß
die Einsätze eine hinreichende Festigkeit aufweisen, die nur durch eine starke Ausbildung
der Profilschienen und Führungshalter erreicht wird. Bei dem bekannten Einsätzen
werden deshalb aus Metall bestehende Profalssee verwendet, die in der Höhe des Einsatzes
eine kleine und in der Tiefe des Einsatzes eine große Ausdehnung aufweisen. Aufgrund
der auf beiden Seiten angeordneten Nuten und einer notwendigen Mindeststärke des
Materials zwischen den Nuten beanspruchen die Führungsleisten bei der bekannten
Anordnung in der Höhe des Einsatzes zumindest den gleichen-Raum wie die Profilschienen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Einsatz der eingangs
erwähnten Gattung so zu verbessern, daß durch eine besondere Ausgestaltung der Profilschienen
und Halteelemente deren Herstellung aus Kunsstoff möglich ist, ohne daß gegenüber
einem Metallprofilschienen enthaltenden Einsatz bei gleichen äußeren Abmessungen
eine Verminderung des in der Höhe des Einsatzes
für die Leiterplatten
verfügbaren Raums oder eine wesentliche Verminderung der Festigkeit eintritt.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die aus Kunststoff
bestehenden Profilschienen als Leisten mit L-förmig angesetzten Enden ausgebildet
sind, daß zwischen den einander zugewandtenLeisten zweier Profilschienen die Leiterplatten
einschiebbarvsind, die durch Vorsprünge anoden Leisten in Abständen voneinander
gehalten sinus und daß in Nuten der einander zugewandten Lbförmigen Enden zweier
Profilschienen Vorsprünge von Leisten einsetzbar sind, die mit den Enden von im
Abstand voneinander sorgesehenen, in Aussparungen die Leiterplattenränder aufnehmenden
Führungshaltern als Einheit ausgebildet sind.
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Mit dieser Anordnung wurde eine Form für die Profilschienen gefunden,
die bei festgelegter Höhe des Einsatzes und gegebener Höhenausdehnung der Leiterplatten
die volle Ausnutzung der Höhendifferenz für die Profilschiene zuläßt. Daher können
Profilschienen erzeugt werden, die hohe Widerstandsmomente aufweisen, die dem Einsatz
eine hinreichende Festigkeit verleihen. Die Leiterplatten werden bei der vorstehend
erläuterten Anordnung durch die Vorsprünge und die Führungshalter getragen und auf
die an der rückwärtigen Seite des Einsatzes angeordneten Teile der Steckverbinder
ausgerichtet. Die genaue Führung der Leiterplatten bleibt daher gewährleistet. Ein
wesentlicher Vorteil der Anordnung besteht darin, daß die Profilschienen und Führungshalter
schnell und wirtschaftlich mit einem entsprechenden Werkzeug aus Kunststoff hergestellt
werden können. Die Profilschienen und die aus Führungshaltern bestehende Einheit
lassen sich mit wenigen Handgriffen zusammenfügen. Ein weiterer Vorteil der Anordnung
ergibt sich aus dem geringen Aufwand für die Montage. Durch Zwischenräume in der
aus Führungshaltern bestehenden Einheit wird eine ausreichende Kühlung der Leiterplatten
bzw. der auf den Platten befestigten elektrischen Bauelementen erzielt. Die Einheit
bildet dabei eine Art Gitter, das die zur
Verîiicclmg stehende Kühlluft
gleichmäßig über die Bodenfläche des Einsatzes verteilt, auch wenn einzelne Leiterplattenplätze
nicht besetzt sind.
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Vorzugsweise sind die Führungshalter etwa in der Mitte durch eine
Verstärkungsleiste miteinander verbunden. Durch diese Verstärkungsleiste werden
überwiegend diejenigen Querkräfte aufgenommen, die entstehen, wenn die Leiterplatten
schräg zur Richtung der Nut eingeschoben werden. Dadurch werden die Wände der Führungshalter
von diesen Kräften entlastet. Es ist deshalb möglich,1 die Stärke der Seitenwände
der Führungshalter zu vermindern. Neben einer Materialeinsparung ergibt sich daraus
noch der Vorteil, daß ein größerer Querschnitt für den Luftdurchlaß vorhanden ist.
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Bei einer zweckmäßigen Ausführungsform sind die Profilschienen und
die aus Führungshaltern zusammengesetzte Einheit mit einem galvanischen Überzug
versehen. Dieser Uberzug kann über die Seitenwände an Massepotential gelegt sein.
Dadurch wird eine gute Abschirmung des Einsatzinneren gegen elektromagnetische Felder
erzielt.
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Vorzugsweise ist in etwa in der Mitte der Leiste zwischen den L-förmigen
Enden ein sich über die Länge der Leiste erstreckender Verstärkungsvorsprung angeordnet.
Durch diese Maßnahme wird die Festigkeit der Profilschienen verbessert.
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Bei einer günstigen Ausführungsform ist vorgesehen, daß innerhalb
des von den L-förmigen Enden umgebenen Raums an der Leiste vorspringende, federnde
Zapfen vorgesehen sind, daß zwischen den längs eines L-förmigen Endes angeordneten
Zapfen und der Innenwand des L-förmigen Endes Gewindeleisten in Klemmverbindung
haltbar sind, in denen Gewindebohrungen angeordnet sind, in die über Löcher in dem
L-förmigen Ende Schrauben einfügbar sind, mit denen Frontplatten der Leiterplatten
anschraubbar sind. Die Gewindeleiste, die bei dieser Anordnung leicht und schnell
montiert werden kann, erlaubt die Befestigung der Frontplatten der Leiterplatten,
die dadurch gegen Verschiebung in Längsrichtung der Führungshalter gesichert sind.
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Bei einer anderen zweckmäßigen Ausführungsform sind an die L-förmigen
Enden der steckverbinderseitigen Profilschienen Platten für die Befestigung von
Messerleisten anschraubbar. Neben der Halterung der Federleisten von Steckverbindern
bewirken die Platten eine zusätzliche Versteifung, mit der die durch die Profilschienen
erzielbare
Festigkeit des Einsatzes verbessert wird.
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Eine andere bevorzugte Ausfühnlngsform besteht darin, daß die Platten
an den zur Halterung der Federleisten vorgesehenen Stellen Haken aufweisen, in die
federnde Enden von Klammern einrastbar sind, die mit zylindrischen Vorsprüngen in
Bohrungen an den Federleisten und den Platten einschiebbar sind. Die als Federleisten
ausgebildeten Gegenstücke der Steckverbinder können bei dieser Anordnung mit wenigen
Handgriffen an den Plattenrahmen befestigt werden. Die mit Federleisten bestücken
Platten lassen sich anschließend schnell und einfach an den steckerseitigen Profilschienen
montieren. Durch diese Anordnung wird daher die Montage wesentlich erleichtert.
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Vorzugsweise verjüngen sich die Vorsprjjnge auf den Profilschienen
konisch in Richtung auf die Enden. Durch diese Maßnahme wird das Einschieben von
Leiterplatten in die paarweise vorgesehenen Fiihrungshalter erleichtert. Zwischen
den von den Vorsprüngen gebildeten Führungen und den Nuten der Führungshalter treten
durch Herstellungstoleranzen bedingte seitliche Verschiebungen auf. Durch die konisch-
sich verjüngenden Enden werden bei nicht vollständig fluchtenden Führungen und Nuten
die Leiterplatten im Rahmen ihrer Flexibilität in die richtige Bahn gebogen, so
daß ein genaues Zusammenfügen der Teile der Steckverbinder möglich ist.
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Vorzugsweise sind auf den an den Seitenteilen anliegenden Stirnflächen
der Profilschienen Vorsprünge angeordnet, die in Aussparungen der Seitenteile eindrückbar
sind. Diese Vorsprünge erleichtern die Zentrierung der Profilschienen. Besondere
Maßnahmen zum Ausrichten der Profilschienen in bezug auf die Seitenteile sind daher
nicht mehr erforderlich. Lediglich einige Befestigungsschrauben müssen noch in die
Seitenteile und Profilschienen eingeschraubt werden. Damit ergeben sich besonders
kurze
Montagezeiten.
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Die Erfindung wird im folgenden an Hand eines in einer Zeichnung dargestellten
Ausführungsbeispiels näher erläutert, aus dem sich weitere Merkmale sowie Vorteile
ergebe.
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Es zeigen: Fig. 1 ein Einsatz von vorne, Fig. 2 einen Schnitt längs
der Linien I-I der Anordnung gemäß Fig. l, Fig. 3 einen Schnitt längs der Linien
II-II der Anordnung gemäß Fig. 1.
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Ein Einsatz l, der zur Halterung von gedruckten Leiterplatten 2 dient,
enthält zwei gleiche Seitenteile 3, zwischen denen vier gleich lange Profilschienen
4, 5, 6, 7 angeordnet sind. Die Seitenteile 3 sind mit abgewinkelten Enden 8 versehen,
in denen sich Aussparungen 9 befinden, an denen die Seitenteile 3 mittels Schrauben
in nicht dargestellten Schränken oder Gestellen befestigt werden.
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Die Profilschienen 4 bis 7 bestehen jeweils aus einer Leiste 101 an
die zwei L-förmig ausgebildete Enden ll, 12 angesetzt sind.
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Die Leiste 10 enthält auf ihrer, den Enden 11, 12 abgewandten Seite
Vorsprung 13, die in gleichen A.bständen, in einem vorgegebenen Rastermaß nebeneinander
angeordnet sind. Zwischen benachbarten Vorsprüngen 13 befindet sich jeweils eine
Lücke 14, die so breit ist, daß Leiterplatten von der Stärke der Leiterplatte 2
hindurchgeschoben werden können.
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Die Profilschienen 4 bis 7 sind mit ihren schmalen Stirnflächen nahe
an den Ecken der Seitenteile 3 befestigt. Die beiden Profilschienen 5, 7 sind an
der rückwärtigen Seite der Seitenteile 3 angebracht. In die Lücken 14 der übereinander
angeordneten Profilschienen 4, 6 bzw. 5, 7, deren Vorsprünge 13 einander zugewandt
sind, werden Leiterplatten 2 eingesetzt.
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Die L-förmigen Enden li, 12 laufen in Randabschnitten 15, 16 aus,
deren Querschnitte stärker ausgebildet sind als die an die Leiste 10 angeschlossenen
Teile, die nicht näher bezeichnet sind. In den Randabschnitten 15 sind Nuten 17
enthalten, die sich längs der L-förmigen Enden ll erstrecken. Von je zwei Profilschienen
4,
5 bzw. 6, 7 sind die Nuten 17 der Randabschnitte 1 5 einander zugekehrt Neben den
Vorsprüngen 13 sind als Halteelemente für Leiterplatten 2 Führungshalter 18 vorgesehen,
die aus einer Schiene mit U-förmigem Querschnitt bestehen. Die Führungshalter 18
sind an ihren beiden Enden mit Listen 19 verbunden. Während die Führungshalter 18
in etwa parallel zu den Wänden der Seitenteile 3 verlaufen, sind die Leisten 19
senkrecht zu diesen Wänden ausgerichtet. Führungshalter 18 und Leisten 19 sind als
Einheit ausgebildet, die aus einem Kunststoff besteht. Die Einheit kann im Spritzgußverfahren
hergestellt werden. An den Enden der Leisten 19 befinden sich Vorsprünge 20, die
in die Nuten 17 eingesetzt sind. Die aus den Führungshaltern 18 und den Leisten
19 bestehende Einheit wird dadurch von den Randabschnitten 15 gehalten, die gleichzeitig
verhindern, daß sich diese Einheit in Längsrichtung der Führungshalter 18 um eine
die Fertigungstoleranzen überschreitende Strecke verschieben kann.
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Gegen Verschiebung in Längsrichtung der Leisten 19 ist die Einheit
durch die beiden Seitenteile 3 gesichert.
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Die U-förmigen Öffnungen der Führungshalter 18 sind zu den auf den
Leisten 4 bis 7 durch die Vorsprünge 13 und die Lücken 14 gebildeten Öffnungen fluchtend
angeordnet. Leiterplatten 2 werden deshalb sowohl von den Leisten 4'bis 7 als auch
von Führungshaltern 18 in Ebenen gehalten, die etwa parallel zu den Wänden der Seitenteile
3 verlaufen.
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An einer Stirnseite der Leiterplatte 2 ist eine Frontplatte 21 befestigt,
die gegenüber der Ebene der Leiterplatte 2 in etwa senkrecht verläuft. Die Frontplatte
21 enthält eine Griffleiste 22. Die Leiterplatte 2 trägt an dem der Frontplatte
21 entgegengesetztem Ende eine Messerleiste 23 eines Steckverbinders. Bei vollständig
in den Einsatz eingeschobener Leiterplatte 2 sind die Messer der Messerleiste 23
in eine Federleiste 24 eingesteckt, die auf ihrer, dem Innern des Einsatzes 1 abgewandten
Seite Pfosten 25 zum Anschluß von nicht näher dargestellten Drähten enthält, die
zu anderen Federleisten des Einsatzes l
oder zu anderen Einsätzen
verlaufen können.
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Die Federleiste 24 ist an ihren Enden mit nicht näher dargestellten
Bohrungen versehen, die in etwa parallel zu den Pfosten 25 verlaufen. Im Bereich
dieser Bohrungen sind die Federleisten 24 gegen Platten 26 angedrüc, die ebenfalls
nicht näher dargestellte Bohrungen aufweisen. In die Bohrungen der Federleisten
24 und Platten 26 sind zylindrische Vorsprünge 27 von Klammern 28 eingefügt. Die
Vorsprünge 27 fixieren die Federleisten' 24 in den für den Anschluß von Messerleisten
23 geeigneten Lagen. Jede Klammer 28 tragt einen federnden Arm 29 mit einem abgewillkelten
Ende 30. Durch die Klammern 28 werden die Federleisten 24 gegen die Platten 26 gedrückt,
wenn die abgebogenen Enden 30 der Arme 29 in Haken 31 eingerastet sind, die von
den Platten 26 vorspringen. Die Platten 26 sind mittels Schrauben 32 an den verstärkten
Randabschnitten 16 der Profilschienen 5 und 7 befestigt. Die beiden Platten 26 können
nach Art eines Rahmens miteinander verbunden sein. Mit Hilfe der Klammern 28 werden
die Federleisten 24 einfach und schnell mit den Platten 26 verbunden.
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Um eine gute Ausnutzung des Raums innerhalb eines Einsatzes 1 zu erzielen,
muß für die Leiterplatte 2 ein möglichst großer Teil der Höhe des Einsatzes 10 zur
Verfügung stehen. Eine weitere Bedingung, die von einem Einsatz l zu erfüllen ist,
besteht in einer hinreichenden Festigkeit bei Beansjruchungen, die enteder von äußeren
Einwirkungen stammen, oder durch das Einschieben von Leiterplatten 2 erzeugt werden.
Da durch die Form der Profilschienen 4 bis 7 eine große Festigkeit des Einsatzes
1 erreicht wird, lassen sich die Schienen 4 bis 7 aus einem Kunststoff herstellen.
Die Festigkeit eines aus derartigen Kunststoffprofilsohienen und Kunststofführungshaltern
zusammengesetzten Einsatzes l wird nicht in unzulässiger Weise vermindert.
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Die aus kunststoff hergestellten Profilschienen 4 bis 7 nehmen nahezu
den gesamten Raum ein, der sich aus der Differenz der Höhe des Einsatzes 1 und der
Höhe der Leiterplatte 2 ergibt.
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Durch die ausreichende räumliche Ausdehnung der Profilschienen 4 bis
7 wird ein großes Widerstandsmoment erzielt, das
eine hohe Festigkeit
des Einsatzes 1 ermöglicht. Die Profilschienen 4 bis 7 lassen sich aus Kunststoff
einfach und wirtschaftlich mit einem entsprechenden Werkzeug herstellen.
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Die Führungsleisten 18 sind etwa in der Mitte durch eine Verstärkungsleiste
33 miteinander verbunden. Die Verstärkungsleiste 33 bildet mit den Führuflgshaltern
18 und den Leisten 19 eine Einheit, die mit einem Werkzeug als Kunststoffteil, z.B.
im Spritzgußverfahren hergestellt werden kann. Zwischen den Fiihrunagshaltern 18
befinden sich Öffnungen 34, durch die Kühlluft strömen kann.
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Die Teilung zwischen zwei benachbarten Vorsprüngen 13 bzw.
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Führungshaltern 18 ist kleiner als die einer Leiterplatte 2 zugeordnete
Teilung, die sich im wesentlichen nach der Stärke der auf der Leiterplatte angeordneten
elektrischen Bauteile richtet, die in der Zeichnung nicht dargestellt sind. Die
einer Leiterplatte 2 zugeordnete Teilung entspricht der Stärke der Frontplatte 21.
Die Teilung für eine Leiterplatte 2 kann etwa doppelt so groß sein wie die Teilung
zwischen zwei benachbarten Vorsprüngen 13. Zwischen nebeneinander angeordneten Leiterplatten
2 bleibt daher immer eine Reihe von Öffnungen 34 frei, durch die Kühlluft zu den
Bauelementen auf der Leiterplatte strömt. Der gitterartige Aufbau der aus den Leisten
19, 33 und den Führungshaltern 18 bestehenden Einheit sorgt für eine gleichmäßige
Verteilung der Kühlluft über die Breite des Einsatzes i. Daher werden die Leiterplatten
2 gut gekühlt, auch wenn einige Abschnitte des Einsatzes 1 nicht mit Leiterplatten
bestückt sind.
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Die Profilschienen 4 bis 7 und die aus den Führungshaltern 18 und
den Leisten 19, 33 bestehende Einheit können mit einem galvanischen Überzug versehen
sein. Diese Überzüge lassen sich über metallische Seitenteile 3 mit Massepotential
verbinden.
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Eine derartige Anordnung bietet eine gute Abschirmung des Inneren
des Einsatzes 1 gegen elektromagnetische Felder.
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Etwa in der Mitte der Leiste 10 der Profilschienen 4 bis 7 ragt ein
Verstärkungsvorsprung 35 in den von der Leiste 10 und den L-förmigen Enden 11, 12
eingeschlossenen Raum. Der Verstärkungsvorsprung 35 erstreckt sich über die Länge
der Leisten 10. Durch den Verstärkungsvorsprung 35 wird die Festigkeit des Einsatzes
1 erhöht.
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In den Von der Leiste 10 und den L-förmigen Enden 11, 12 eingeschlossenen
Raum ragen zu beiden Seiten des Vorsprungs 35 weiterhin federnde Zapfen 36, von
denen jeweils zwei in einer Ebene angeordnet sind, die etwa parallel zu den Innenseiten
der L-förmigen Enden 11, 12 verlaufen. Zwischen die, dem Ende 12 zugewandten Zapfen
36 und die Innenseite des Endes 12 der Profilschiene 4 ist eine Leiste 37 eingeklemmt,
die in gleichmäßigen Abständen mit Gewindebohrungen versehen ist. Die Gewindebohrungen
sind über nicht näher bezeichnete Löcher im Randabschnitt 16 des L-förmigen Endes
12 zugänglich. Die Frontplatte 21 ist mittels einer Schraube 38, die durch die Bohrungen
im Randabschnitt 16 ragg an der Leiste 37 angeschraubt. Die Leiterplatten 2 ist
dadurch gegen eine Verschiebung im Längsrichtung des Führungshalters 18 gesichert.
Die Frontplatte 21 kann mit einer weiteren Schraube 39, die am oberen Ende in eine
nicht näher bezeichnete Bohrung eingesetzt ist, am Randabschnitt 16 der Profilschiene
6 befestigt ist.
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Die Vorsprünge 13 verjüngen sich konisch in Richtung auf ihre Enden.
Diese Maßnahme erleichtert das Einschieben von Leiterplatten 2. Aufgrund von Herstellungstoleranzen
können die von den Vorsprüngen 13 umgebenen Lücken gegen die zugehörigen U-förmigen
Aussparungen an den Führungshaltern geringfügig verschoben sein. Die konischen Enden
der Vorsprünge 13 verhindern, daß die Kanten der Leiterplatten 2 beim Einschieben
an den Stirnseiten der Vorsprünge anstoßen. Durch die Vorsprünge 13 werden die Leiterplatten
2 bei nicht genau fluchtenden Lücken und U-förmigen Aussparungen im Rahmen ihrer
Flexibilität gebogen. Die Leiterplatten 2 können daher einfach und schnell zwischen
die Vorsprünge und die Aussprarungen der Führungshalter 18 eingeschoben werden.
Damit ist auch ein genaues Zusanimenfügen
der Messerleiste 23
und der Federleiste 24 des Steckverbinders gewährleistet.
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An den Stirnseiten der L-förmigen Vorsprünge 11, 12 der Profilschienen
4 bis 7 sind zylindrische Vorsprünge 40 angeordnet, die in nicht näher dargestellte
Bohrungen der Seitenteile 3 eingefijgt werden. Durch die Vorsprünge 40 werden die
Profilschienen 4 bis 7 in Bezug auf die Seitenteile 3 zentriert. Durch diese Maßnahme
wird die Montage des Einsatzes 1 erleichtert. Die Montage besteht im wesentlichen
aus dem Einfügen der die Leisten 19, 13 und die Fiihrungshalter 18 umfassenden Einheit
in die Nuten 17 der Profilschienen 4 bis 7 und das Einrasten der Vorsprünge 40 der
Profilschienen in die Seitenteile 3. Diese Maßnahmen erfordern nur wenige Handgriffe,
die ohne Werkzeug ausgeführt werden können. Anschließend werden die Profilschienen
4 bis 7 mittels Schrauben 41 an den Seitenteilen 3 befestigt.