лицевая поверхность платы электроники, плата электроники и способ вставления такой платы в корпус или извлечения ее оттуда

Формула изобретения

1. Лицевая поверхность (2) платы электроники (1), предназначенная для вставления в корпус (4) через отверстие (8), причем, по меньшей мере, один из краев этого отверстия снабжен полосой (9, 10) с пазами, отличающаяся тем, что края (23, 24) упомянутой лицевой поверхности, которая расположена вблизи от упомянутой полосы, снабжена, по меньшей мере, одной опорной поверхностью (26-29) для упора движущего элемента (30), выполненного с возможностью зацепления через один из упомянутых пазов (9а), при вставлении упомянутой платы в упомянутый корпус прилагается сила (F ₁-F₃) или при извлечении ее оттуда прилагается сила (F₄-F₅).

2. Лицевая поверхность по п.1, отличающаяся тем, что она имеет две опорных поверхности (26, 27-28, 29), которые наклонены () в разных направлениях относительно продольной плоскости Р упомянутой лицевой поверхности (2), причем одна (27, 29) из упомянутых опорных поверхностей выполнена с возможностью взаимодействия с упомянутым движущим элементом (30) для вставления упомянутой платы (1) в корпус, другая поверхность (26, 28) выполнена с возможностью взаимодействия с упомянутым движущим элементом для извлечения упомянутой платы.

3. Лицевая поверхность по п.2, отличающаяся тем, что две опорные поверхности (26-29) наклонены относительно друг друга под углом (), лежащем в диапазоне 60-90°, предпочтительно около 70°.

4. Лицевая поверхность по п.3, отличающаяся тем, что упомянутые опорные поверхности (26-29) имеют размер и расположены относительно упомянутой лицевой поверхности (2) таким образом, что общий край (35), который является общим для упомянутых опорных поверхностей, расположен существенно против внутреннего края (9b) паза (9а) упомянутой полосы (9, 10), когда упомянутая плата (1) вставлена в упомянутый корпус (4).

5. Лицевая поверхность по любому из предшествующих пунктов, отличающаяся тем, что она снабжена, по меньшей мере, одной опорной поверхностью (26-29) на каждом из своих краев (23, 24).

6. Лицевая поверхность по любому из предшествующих пунктов, отличающаяся тем, что упомянутая опорная поверхность (26-29) сформирована во время формования упомянутой лицевой поверхности (2).

7. Лицевая поверхность по любому из предшествующих пунктов, отличающаяся тем, что упомянутая опорная поверхность (26-29) выполнена с отступом (h) от верхнего края (23) или нижнего края (24) упомянутой лицевой поверхности, в пределах толщины (е) упомянутой лицевой поверхности (2).

8. Плата электроники (1), предназначенная для установки на место в корпусе (4), причем упомянутая плата электроники отличается тем, что она снабжена лицевой поверхностью (2) по любому из предшествующих пунктов.

9. Способ вставления платы электроники (1) в корпус (4) или извлечения ее оттуда, через отверстие (8), по меньшей мере один край которого снабжен полосой (9, 10) с пазами, причем упомянутый способ отличается тем, что осуществляют вставление движущего элемента (30) через один из пазов (9а) в упомянутой полосе до упора элемента в опорную поверхность (26-29), обеспеченную на крае (23, 24) лицевой поверхности (2) упомянутой платы, при этом этот край располагают вблизи упомянутой полосы, прилагают силу (F₂, F₄) поворота вокруг точки опоры к упомянутому движущему элементу и осуществляют поворот его относительно оси около его зоны упора (30b), через которую он упирается в край (9b) упомянутого паза, так что сила (F₃, F ₅) передается к упомянутой лицевой поверхности, у упомянутой опорной поверхности в направлении, соответствующем вставлению упомянутой платы или извлечению упомянутой платы.

10. Способ по п.9, отличающийся тем, что используют в качестве движущего элемента отвертку (30) для затягивания фиксирующего винта (32), для прикрепления упомянутой платы (1) к упомянутому корпусу (4).

Описание изобретения к патенту

Настоящее изобретение относится к лицевой поверхности платы электроники, к плате электроники, предназначенной для вставления в корпус, и к способу вставления такой платы в корпус и извлечения ее оттуда.

Известно, что возможно изготовлять корпуса, в которых платы электроники могут быть расположены рядом, при этом такие корпуса служат, чтобы составлять управляющие или контролирующие блоки для управления или контроля различного электронного оборудования. Такой корпус может быть стационарным или он может составлять секцию, и в общем, его лицевая сторона имеет отверстие, через которое вставляются платы, в то время как его задняя сторона снабжена средствами соединения для взаимодействия с каждой из плат.

Ввиду современного развития техники соединения, используемой для присоединения плат, причем такая техника включает устройства типа "компактная шина PCI (интерфейса периферийных устройств)" или разъемы, спроектированные по стандарту IEC (международной электротехнической комиссии) 1076-4-101, усилия, требуемые для установки таких плат на место в соответствующем корпусе или для извлечения их оттуда, велики, поскольку такие платы трудно передвигать, особенно в конце вставления или в начале извлечения.

Для уменьшения этого недостатка, известно, например, из патента США А-5504656, что нижняя часть лицевой поверхности платы электроники может быть шарнирно прикреплена к устройству, снабженному ушками, созданными таким образом, чтобы входить в пазы в полосе, расположенной на краю отверстия в корпусе. Рычаг для перемещения делает возможным поворачивать устройство относительно пазов. Такое устройство занимает много места на лицевой поверхности платы, и когда множество плат устанавливаются рядом в корпусе, соответствующие устройства образуют относительно объемный набор деталей, и их стоимость на единицу изделия высока по сравнению со стоимостью платы. В частности, чтобы вставить движущее устройство в каждую лицевую поверхность, необходимо выполнить упомянутую лицевую поверхность из множества частей и подгонять множество дополнительных деталей, таких как оси и винты для сборки, которые и сложны, и дороги. К сожалению, такое устройство должно быть установлено на каждой из плат, что увеличивает на соответствующую величину стоимость управляющего или контрольного блока, оборудованного множеством плат. Кроме того, когда ушки зацеплены пазами полосы, устройство закрывает один из винтов для фиксации платы к корпусу, таким образом повышая риск того, что можно забыть закрепить этот винт по вставлении платы, при этом затем плата не сможет скользить относительно корпуса. В частности, оператор не может непосредственно проверить, надежно ли затянут винт для закрепления платы. Кроме того, такое устройство уменьшает доступную область на лицевой поверхности платы, что делает невозможными использование стандартизованных разъемов, которые соответствуют стандарту DIN (института стандартизации Германии) и имеют невысокую стоимость, и установку центрирующего устройства, делая невозможным образовать "извлекаемую" секцию, как описанная в документе FR-A-2743977. Наконец, такое устройство должно быть адаптировано в качестве функции соединителя между платой и задней поверхностью корпуса, так что может случиться, что один и тот же корпус оборудован разными типами лицевых поверхностей и разными типами таких устройств, что делает такой корпус относительно сложным в обслуживании, особенно для выполнения обслуживания блока электроники.

В основу настоящего изобретения положена задача более конкретного устранения этих недостатков путем предложения новой структуры для лицевой поверхности платы электроники, делая плату легко вставляемой и извлекаемой, без необходимости использования сложного специального устройства, такого как устройства, известного из предшествующей техники.

Этой задачей, решаемой изобретением, является обеспечение лицевой поверхности платы электроники, предназначенной вставляться в корпус через отверстие, в котором, по меньшей мере, один из краев снабжен полосой с пазами, причем упомянутая лицевая поверхность отличается тем, что та часть упомянутой лицевой поверхности, которая должна быть расположена вблизи упомянутой полосы, снабжена, по меньшей мере, одной опорной поверхностью для опоры на движущий элемент, зацепленный через один из упомянутых пазов при вставлении упомянутой платы в упомянутый корпус или при извлечении ее оттуда.

С помощью настоящего изобретения возможно прекратить движение вставки платы или начать движение извлечения платы путем упора на поверхность, обеспеченную для этой цели, так что упомянутая поверхность подвергается большому усилию, направленному к задней части корпуса или от него. Движущий элемент может быть сделан такого размера, чтобы он давал возможность перемещать плату без чрезмерного усилия, в частности, с помощью рычажного механизма. Никакого постоянного движущего элемента не предусмотрено на лицевой поверхности, таким образом значительно снижая стоимость такой лицевой поверхности. Наконец, лицевая поверхность настоящего изобретения может быть выполнена из одной части, что дает ей хорошую жесткость.

В выгодных аспектах настоящего изобретения лицевая поверхность включает одну или более из следующих характеристик.

- Она имеет две опорных поверхности, которые наклонены в разных направлениях около продольной плоскости, причем одна из этих опорных поверхностей пригодна для взаимодействия с упомянутым движущим элементом для вставления упомянутой платы в упомянутый корпус, другая поверхность пригодна для взаимодействия с упомянутым движущим элементом для извлечения упомянутой платы. В этом случае, упомянутые две опорные поверхности наклонены относительно друг друга на угол, лежащий в диапазоне от 60° до 90°, и предпочтительно около 70°. Возможно также обеспечить для упомянутых опорных поверхностей такой размер и положение относительно упомянутой лицевой поверхности, чтобы общий край, который является общим для упомянутых опорных поверхностей, располагался существенно напротив внутреннего края паза полосы, когда упомянутая плата вставлена в упомянутый корпус. Таким образом, возможно вставлять движущий элемент через паз, чтобы взаимодействовать с одной или другой из ее опорных поверхностей, как функции желаемого направления силы, которая должна быть приложена к лицевой поверхности и к плате.

- Лицевая поверхность снабжена, по меньшей мере, одной опорной поверхностью на каждом из ее концов, а именно, ее верхнем конце и ее нижнем конце, что делает возможным получать вышеупомянутые преимущества на обоих краях отверстия в корпусе, когда оба из упомянутых краев снабжены полосами с пазами.

- Опорные поверхности формируются во время формования упомянутой лицевой поверхности. Лицевая поверхность предпочтительно изготовляется из Замака (цинкового сплава), потому что этот материал обладает хорошими формовочными характеристиками, хорошей жесткостью и хорошей проводимостью, даже после покрытия никелем. Таким образом, предельная стоимость такой опорной поверхности равна нулю, потому что она получается без каких-либо дополнительных затрат относительно формования современной лицевой поверхности.

- Опорная поверхность установлена слегка позади верхнего края или нижнего края упомянутой лицевой поверхности, в пределах толщины упомянутой лицевой поверхности.

Изобретение также обеспечивает плату электроники, предназначенную для вставления на место в корпусе, и которая снабжена лицевой поверхностью, как описанная выше. Такой платой электроники легче манипулировать, чем платами электроники предшествующего уровня техники, в то же время они более прочные и имеют стоимость, которая ниже, чем у плат, снабженных устройствами такими, как устройства, известные из документа US-A-5504656.

Изобретение также обеспечивает способ вставления платы электроники в корпус или извлечения ее оттуда, причем в корпусе обеспечено отверстие, снабженное полосой с пазами. Способ состоит в вставлении движущего элемента через один из пазов в упомянутой полосе, в принуждении упомянутого элемента упираться в опорную поверхность, обеспеченную на части лицевой поверхности упомянутой платы, которая должна быть расположена вблизи упомянутой полосы, и в приложении поворотной силы к упомянутому движущему элементу, чтобы повернуть его около его опорной зоны, через которую он упирается в край упомянутого паза, так чтобы сила передавалась к упомянутой лицевой поверхности, у упомянутой опорной поверхности, в направлении, соответствующем вставлению упомянутой платы или извлечению упомянутой платы.

Способ настоящего изобретения особенно прост в исполнении, потому что просто необходимо использовать один движущий элемент, чтобы успешно установить множество плат на место в корпусе или успешно извлечь множество плат из корпуса. Движущий элемент выгодно является отверткой, которая, в любом случае, должна быть использована, чтобы зажать или освободить фиксирующий винт для закрепления платы к корпусу. Поскольку применяется рычажная система путем поворота или наклона отвертки около зоны, через которую она упирается в паз полосы, большая сила может быть передана к лицевой поверхности, таким образом делая возможным преодолеть противодействующие силы, создаваемые в соединительных устройствах для присоединения платы к задней поверхности корпуса.

Изобретение будет понятно и другие преимущества изобретения станут более ясными при чтении последующего описания воплощения платы электроники настоящего изобретения и способа вставления ее в корпус и извлечения ее оттуда, данного просто в качестве примера и со ссылкой к сопровождающим чертежам, на которых:

Фиг.1 представляет фрагментарный схематический вид платы настоящего изобретения при ее вставлении в корпус;

Фиг.2 представляет фрагментарный вид сбоку платы, показанной на фиг.1, во время конечного шага вставления в корпус;

Фиг.3 представляет фрагментарный вид сбоку верхней части фиг.1 во время начального шага извлечения из корпуса; и

Фиг.4 представляет вид, аналогичный фиг.2, для второй конфигурации использования платы настоящего изобретения.

Плата электроники 1, показанная на чертежах, снабжена лицевой поверхностью 2 и средством соединения 3. Она предназначена для установки на место в корпусе 4, задняя поверхность которого 5 оборудована средством соединения 6, пригодным для взаимодействия со средством 3. Лицевая поверхность 7 корпуса 4 снабжена отверстием 8, через которое производится вставка платы 1, пока средства 3 и 6 не соединятся эффективно, а затем будет необходимо удерживать плату 1 устойчиво в этом положении. Движение вставления платы достигается по существу путем проталкивания лицевой поверхности 2 при приложении силы F₁ в направлении задней поверхности 5 корпуса 4. Это движение имеет место путем скольжения платы 1 в двух скользящих направляющих 11 и 12, прикрепленных с защелкиванием в верхней и нижней частях корпуса и приспособленных, чтобы принимать и направлять верхний и нижний края платы 1.

Верхний и нижний края отверстия 8 снабжены соответствующими полосами 9 и 10 с пазами, например, типа, определенного в стандарте IEEE (Института инженеров по электротехнике и электронике) номер Р 1101.10.

Лицевая поверхность 2 изготовлена из замака (цинкового сплава) путем формовки. Она прикреплена к плате 1 винтами, один из которых можно видеть на фиг.1 под ссылочным номером 22, так что упомянутая лицевая поверхность образует единый блок с упомянутой платой.

Верхний и нижний края лицевой панели 2 соответственно обозначены ссылочными номерами 23 и 24. Край 23 не выступает из общей ширины лицевой панели 2 и он снабжен упором 25, в котором образованы две поверхности 26 и 27, которые наклонены к продольной плоскости Р той части лицевой поверхности 2, которая содержит края 23 и 24. Поверхности 26 и 27 формируются в толщине края 23 и установлены ниже на высоту от края 23.

В своих нижних частях, т.е. там, где они присоединяют соответственно переднюю главную поверхность 2а и заднюю главную поверхность 2b лицевой поверхности 2, поверхности 26 и 27 окаймлены соответствующими плоскими ограничителями 26а и 27а, существенно перпендикулярными к поверхностям 2а и 2b.

Таким же образом, наклонные поверхности 28 и 29 созданы вблизи с нижним краем 24 лицевой поверхности 2, в ее толщине, и плоские ограничители, которые окаймляют их, обозначены 28а и 29а.

Как показано более ясно на фиг.2, каждая из поверхностей 26 и 27 наклонена относительно плоскости Р под углом , лежащим в диапазоне от 30° до 45°, и предпочтительно равным 35°. Таким образом, угол наклона, под которым поверхности 26 и 27 наклонены относительно друг друга, лежит в диапазоне от 60° до 90°, и предпочтительно равен примерно 70°. То же самое применимо к поверхностям 28 и 29.

Когда плата 1 вставлена в корпус 4 таким образом, что ее средство соединения 3 находится вблизи или в контакте со средством соединения 6, необходимо преодолеть большую противодействующую силу, чтобы привести в зацепление соединительные средства 3 и 6.

Для этого конец 30а движущего элемента отвертки 30 вставляется через паз 9а полосы 9, в то же время упираясь в поверхность 27. Конец 30а отвертки 30 вставляется в паз 9а до тех пор, пока острый край 30с отвертки 30 не упрется в ограничитель 27а. Это делает возможным установку конца 30а на место против поверхности 27 "слепым" способом. Хвостовик 30b отвертки 30 упирается в этот край 9b паза 9а, который расположен на внешней стороне паза, т.е. который находится дальше от внутреннего объема корпуса 4. Таким образом, поворот или наклон отвертки 30 около зоны упора, в которой хвостовик 30b упирается в край 9b, и, как представлено приложением силы поворота F₂, направляет силу, представленную F₃ и направленную в сторону задней поверхности 5 корпуса 4, передаваться к поверхности 27 и таким образом к лицевой поверхности 2.

Значительный рычаг получается посредством отвертки 30 по мере того, как край 9b паза 9а устанавливается вблизи поверхности 27, в то время как хвостовик 30b отвертки может быть сравнительно длинным. Вот почему сила F₃ может быть большой и в частности достаточной, чтобы преодолеть силы противодействия, препятствующие взаимному зацеплению соединительным средствам 3 и 6. Поверхности от 26 до 29 существенно компланарны с платой 1, и поэтому сила передается между отверткой 30 и платой существенно в плоскости платы, при этом не создается никакой силы скручивания на лицевой панели 2. Практически вектор силы F₃ компланарен с верхним и нижним краями платы 1, таким образом делая более легким для них скольжение в направляющих 11 и 12. Сила, прилагаемая пользователем к отвертке 30, может быть таким образом относительно мала.

Как показано более понятно на фиг.1, в лицевой панели 2 обеспечено отверстие 31 для пропуска винта 32 для прикрепления к краю 8а отверстия 8, причем винт 32 служит, чтобы проникать в сужающееся отверстие 33, обеспеченное для этой цели в полосе 34, удерживаемой в полосе 9 с помощью выемок 9с, образованных при штамповке полосы. Таким образом, установка платы 1 на место требует использования отвертки для зажатия винта 32 на месте. Поэтому для оператора естественно иметь такую отвертку, так что вышеописанный способ, делающий возможным прикладывать большую силу к лицевой панели 2, выполняется без использования каких-либо специальных инструментов.

Более того, отверстие 31 в лицевой панели 2 остается постоянно видимым оператору, который не испытывает помехи при заворачивании винта 32 и при проверке того, надежно ли он завернут.

Когда необходимо извлечь плату 1 из корпуса 4, отвертка 30 используется, как показано на фиг.3, на которой ее хвостовик 30b упирается в край 9b паза 9а на стороне, расположенной ближе к внутреннему объему корпуса 4, в то время как ее конец 30а упирается в поверхность 26. С помощью системы рычага, аналогичной вышеописанной системе рычага, наклон или поворот отвертки 30, представленный F₄, создает силу F₅ на поверхности 26, причем эта сила достаточно велика, чтобы преодолеть трение, создаваемое в соединительных средствах 3 и 6 в начале извлечения, во время которого плата 1 извлекается из корпуса 4.

Фиг.3 показывает лицевую поверхность 2, когда плата 1 находится в установленном положении, и можно наблюдать, что край 35, который является общим для поверхностей 26 и 27, расположен существенно напротив внутреннего края 9b паза 9а, на стороне, расположенной ближе к внутреннему объему корпуса 4, так что, когда плата находится в этом положении, отвертка может быть вставлена так, чтобы взаимодействовать с поверхностью 26 или поверхностью 27, в зависимости от желаемого направления приложения силы для вставления или извлечения платы 1.

Край 35 закруглен, чтобы сделать более легким установку конца 30а на место "вслепую" в положение, показанное на фиг.2, или в положение, показанное на фиг.3.

Поскольку наклонные поверхности 26, 27, 28 и 29 обеспечены вблизи с верхней и нижней поверхностями 23 и 24 лицевой поверхности 2, вышеописанный способ может быть исполнен на верхнем конце 23 и на нижнем конце 24, в зависимости от окружающей среды платы 1. В частности, когда корпус 4 содержит два наложенных друг на друга ряда плат, возможно воздействовать отверткой на верхний край лицевой поверхности платы в верхнем ряду и на нижний край лицевой поверхности платы в нижнем ряду.

Однако можно снабдить отверстие 8 в корпусе 4 одной полосой с пазами, если доступ к полосе не затруднен окружающей средой корпуса. Необходимо воздействовать просто на один из краев 23 или 24 лицевой поверхности 2, чтобы передвигать плату 1.

Поверхности от 26 до 29 и ограничители от 26а до 29а созданы в толщине краев 23 и 24 и установлены слегка позади относительно упомянутых краев, так что упомянутые поверхности и упомянутые ограничители защищены во время манипулирования платой вне корпуса, так что нет риска их повреждения. Наклонные поверхности получаются во время формовки лицевой поверхности 2, и они не изменяют единичную стоимость такой лицевой поверхности.

Как результат геометрических форм поверхностей от 26 до 29, две боковые поверхности 36 и 37 созданы соответственно вблизи поверхностей 26 и 27 и вблизи поверхностей 28 и 29, перпендикулярно краям 23 и 24. Эти поверхности 36 и 37 дают возможность направлять конец 30а отвертки 30, предотвращая расположение вкось упомянутого конца.

С помощью настоящего изобретения никакого запорного устройства или элемента не остается на лицевой поверхности платы, когда упомянутая плата установлена, и становится возможным использовать движущий элемент, такой как отвертка, для вставления или извлечения очень большого количества плат.

Изобретение предлагает особенное преимущество совместимости со всеми корпусами, которые снабжены полосами с пазами, независимо от типа и количества соединительных средств 3 и 6, таким образом делая возможным получать очень широко распространенную стандартизацию.

Кроме того, изобретение делает возможным интегрировать на поверхности 2b устройств, соответствующих применимым стандартам и таких как система клавиатуры, устройство конечного центрирования и средство разряда статического электричества без какой-либо дополнительной стоимости, потому что такие устройства могут быть сформированы путем добавления или удаления материала, поскольку лицевая поверхность 2 является единой частью.

В конфигурации, показанной на фиг.4, совмещены два корпуса 4 и 4’. В этом случае используется специальный инструмент 40, чтобы получить доступ к поверхностям 26 и 27 лицевой поверхности 2’ платы, установленной в нижнем корпусе 4’, или к нижним поверхностям 26 и 29 лицевой поверхности 2 платы, установленной в верхнем корпусе 4. Инструмент 40 содержит конец 40а, аналогичный концу отвертки 30, показанной на фиг.2 и 3, но его хвостовик 40b снабжен изгибом под прямым углом. Практически угол изгиба хвостовика 40b адаптирован так, чтобы учитывать высоту Н зазора между корпусами 4 и 4’.

В этом случае, манипуляция платами, связанными с лицевыми поверхностями 2, осуществляется главным образом путем действия в зазорах между различными корпусами, что удобно, когда верхний и нижний корпуса опираются на верхнюю или нижнюю поверхности системного блока или шкафа, так что невозможно достать верхний край платы, расположенной в верхнем корпусе, и нижний край платы, расположенной в нижнем корпусе.

Изобретение показано с опорными поверхностями от 26 до 29, которые являются плоскими, т.е. адаптированными, чтобы соответствовать форме конца 30а отвертки 30, форма которой зависит от формы головки винта 32. Если используется какой-либо другой движущий элемент, например крестовая отвертка, геометрическая форма опорных поверхностей может быть адаптирована соответствующим образом, эти поверхности могут быть вогнутыми.

Изобретение применимо ко всем типам плат электроники, предназначенных для установки в фиксированных или движущихся корпусах, в частности, в секции, системном блоке или шкафу.