DE2137027C3 - Baugruppenträger zur Aufnahme und gegenseitigen elektrischen Verbindung elektronischer Baugruppen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Baugruppenträger zur Aufnahme und gegenseitigen elektrischen Verbindung steckbarer elektronischer Baugruppen, insbesondere Flachbaugruppen, mit Mitteln zur Führung und Halterung der Baugruppen und einer auf der Einsteckrichtung der Baugruppen senkrecht stehenden gemeinsamen Verdrahtungsplatte.

Größere elektronische Schaltungskomplexe werden zumeist in steckbare Baugruppen, vorwiegend Flachbaugruppen, aufgeteilt. Es ist bekannt. Gehäuse vorzusehen, die zur Aufnahme von einer oder mehreren Reihen pa; allel zueinander gesteckter Flachbaugruppen geeignet sind. Die Flachbaugruppen sind gewöhnlich hochkant stehend mit horizontaler Einsteckrichtung angeordnet, um das Durchströmen von Kühlluft zu erleichte! n.

Die Gehäuse bestehen dementsprechend beispielsweise aus zwei vertikalen Seitenblechen, deren Breite etwa gleich der in Einsteckrichunig gemessenen Tiefe der Baugruppen ist. Zwischen den Seitenblechen sind je Baugruppenreihe eine obere und eine untere Baugruppenführung horizontal liegend angeordnet, die die Einführung der Baugruppen erleichtern und zu ihrer Halterung in horizontaler und vertikaler Richtung dienen (Baugruppenführungseinheit).

Die Baugruppenführungen sind so ausgebildet, daß sie die Strömung der Kühlluft möglichst wenig behindern. (Vergl. »Siemens-Zeitschrift«, Juli 1966, Heft 7, Seiten 562-566).

Die Verdrahtung der Flachbaugruppen untereinander und mit den Anschlußpunkten für ankommende und abgehende Leitungen erfolgt in einer zur Einsteckrichtung senkrecht stehenden Verdrahtungsebene. Die Verdrahtungsebene besteht beispielsweise aus einer mehrlagigen, an den übrigen Gehäuseteilen befestigten Leiterplatte, in die vielpolige Stiftleisten als Gcgenstük ke zu den an den Flachbaugruppen angebrachter Kontaktfederleisten eingelötet sind. Die erforderlicher Betriebsspannungen, insbesondere auch die Betriebserde (Bezugspotential, Nullpotential) werden über suge nannte Potentiallagen der mehrlagigen Leiterplatte ar die Steckverbinderelemente bzw. an die Flachbaugrup pen herangeführt. Signalverbindungen und sonstig« Verbindungen werden, soweit möglich und zweckmä Big, in die Signallagen der mehrlagigen Leiterplatu verlegt. Darüber hinaus muß zumeist von der Möglich keit Gebrauch gemacht werden, Drahtverbindungei zwischen den über die Leiterplatte hinausragende! Anschlußstiften der auf ihr befestigten Steckverbinder elemente herzustellen.

Für viele Anwendungsfällc, besonders im Zusammen hang mit Datenverarbeitungsanlagen, ist es notwendig die das Nullpotential führende Potentialebene de

mehrlagigen Verdrahtungsplatte einer Baueinheit extrem niederohmig mit den entsprechenden Potentialebenen der Verdrahtungsplatten anderer Baueinheiten und mit der Nullpotentialklemme der Stromversorgungseinheit zu verbinden.

Die Nullpotentialebene wird daher mehrfach mit vertikalen, elektrisch gut leitenden Nullschienen verbunden, die gegen die übrigen Teile eines Einbaugestells, z. B. eines Schrankgestells, elektrisch isoliert sind. Zur Aufnahme der Befestigungsschrauben werden entlang den seitlichen Rändern der Verdrahtungsplatte Bohrungen vorgesehen, die auf beiden Außenflächen von elektrisch leitenden Kontaktflecken umgeben sind, welche über Metallisierungen der Bohrungsinnenwände mit der für die Zuführung des Nullpotentials vorgesehenen Potentiallage in Verbindung ste'ien. Es ist bekannt, die Verdrahtungsplatte mit den aufgesteckten Flachbaugruppen ohne zusätzliche Gehäuse a-f die Nullschienen zu setzen, wobei diese bei genügend stabiler Ausführung gleichzeitig als mechanische Träger wirken. (Rechnerfamilie Siemens 4004).

Mehrlagige Leiterplatten sind verhältnismäßig empfindliche und bei der hier zur Verwendung kommenden Größe auch teure Bauelemente, besonders dann, wenn sie schon mit den Steckverbinderelementen bestückt sind. Es ist also bedenklich, alle an der Baugruppenaufnahmevorrichtung auftretenden Kräfte, wie Gewicht und sonstige Beschleunigungskräfte, die beispielsweise bei einer Rüttelbeanspruchung auftreten können, über die Verdrahtungsplatte auf den Gestellrahmen zu übertragen. Besonders gefährdet sind dabei die Metallisierungen der Innenwände der Bohrungen zur Aufnahme der Befestigungsschrauben, die vor allem bei mehrmaligem Ein- und Ausbau der Aufnahmevorrichtung bzw. beim Auftreten von Rüttelkräften durch die Schraubengewinde sehr leicht beschädigt werden können.

Die Erfindung geht aus von einem Baugruppenträger zur Aufnahme und gegenseitigen elektrischen Verbindung steckbarer elektronischen Baugruppen, insbesondere Flachbaugruppen, mit einer aus mindestens einem Paar von horizontal liegenden Baugruppenführungen und zwei vertikalen Seitenblechen bestehenden Baugruppenführungseinheit zur Führung und Halterung der Baugruppen und mit einer auf der Einsteckrichtung der Baugruppen senkrecht stehenden, an der Baugruppenführungseinheit befestigten und aus einer mehrlagigen Leiterplatte gebildeten Verdrahtungsplatte, die innerhalb der von der Baugruppenführungseinheit begrenzten Fläche mit einer Vielzahl von zum Zusammenwirken mit Steckverbinderelementen der Baugrupper, geeigneten Steckverbinderelementen bestückt ist.

Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung der vorstehend beschriebenen Art so auszubilden, daß die Verdrahtungsplatte, deren Nullpctentialebene niederohmig mit einer oder mehreren Nullschienen verbunden sein soll, von in vertikaler Richtung wirkenden Kraftkomponenten zumindest weitgehend entlastet ist. Weiterhin soll es möglich sein, die Verdrahtungsplatte auszuwechseln, ohne daß die eigentliche Baugruppenführungseinheit aus dem Gestellrahmen herausgenommen werden muß und ohne daß die Baugruppen aus ihr entfernt werden müssen.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Verdrahtungsplatte in an sich bekannter Weise auf zwei gegenüberliegenden, über die Baugruppenführungseinheit überstehenden vertikalen Randstreifen Bohrungen aufweist, die von geätzten, über Metallisierungen der Bohrungsinnep.wände mit einer für die Zuführung des Nullpotentials (Betriebserde) vorgesehenen Potentiallage der Verdrahtungsplatte in Verbindung stehenden Kontaktflecken umgeben sind, welche Bohrungen sowohl zur mechanischen Befestigung des Baugruppenträgers an Nullpotential führenden Schienen (Nullschienen) eines Gestellrahmens als auch zur mehrfachen elektrischen Verbindung der Nullschienen mit der Nullpotentiallage der Verdrahtungsplatte dienen und daß auf beiden Seitenblechen mit geringen vertikalen Maßtoleranzen gegenüber den Bohrungen in der Verdrahtungsplatte Führungsmittel senkrecht über dem Schwerpunkt des Baugruppenträgers angeordnet sind, die in entsprechende, am Gestellrahmen befestigte und gegenüber den mit den Bohrungen in der Verdrahtungsplatte korrespondierenden Bohrungen in der Nullschiene ebenfalls nur geringe Maßtoleranzen aufweisende Führungen horizontal verschiebbar eingreifen.

Weitere Einzelheiten sind den Unteransprüchen und der Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnung zu entnehmen. Es zeigt

Fig. 1 eine vereinfachte Darstellung des Baugruppenträgers,

Fig.2 einen Ausschnitt aus der Seitenwand der Baugruppenführungseinheit mit einem Führungsmittel gemäß der Erfindung,

Fig. 3 einer. Ausschnitt aus dem Gestellrahmen mit einer Führung,

F i g. 4, 5 einen horizontalen Schnitt durch die Führung nach Fig. 3 mit eingeschobenem Baugruppenträger ohne bzw. mit eingesetztem Handgriff.

Der Baugruppenträger zur Aufnahme und gegenseitigen elektrischen Verbindung elektronischer Baugruppen nach F i g. 1 ist für zwei Reihen von Flachbaugruppen ausgebildet.

Die Flachbaugruppe 1, die nach der Darstellung in F i g. 1 noch nicht völlig eingesteckt ist, trägt an ihrer vorderen Schmalseite ein vielpoliges Steckverbinderelement 2, beispielsweise eine Federleiste. Das entsprechende Gegenstück 3 (Stiftleiste) ist an einer Verdrahtungsplatte 4 durch Verlöten der Anschlußfahnen bzw. der Anschlußstifte befestigt.

Als Einführhilfe und zur Halterung der Baugruppen sind für jede Baugruppenreihe eine obere und eine untere Baugruppenführung vorgesehen. Jede Baugruppenführung besteht aus zwei Schienen 5, 6, zwischen denen U-förmige Stege 7 als die eigentlichen Führungselemente angeordnet sind. Seitenbleche 8 und 9. mit denen die Enden der Schienen 5 und 6 aller Baugruppenführungen verschraubt sind, vervollständigen die Baugruppenführungseinheit.

Die Verdrahtungsplatte 4 ist eine mehrlagige Leiterplatte mit geätzten oder gedruckten Leiterbahnen. In solchen Leiterplatten wechseln, wie schon erwähnt, großflächige Potentiallagen zur Zuführung der Betriebsspannungen und des Nullpotentials mit den Signallagen, die eine Vielzahl von diskreten Leiterbahnen für die Weiterleitung von Signalen enthalten, ab. Die Verdrahtungsplatte 4 mit den eingesetzten Steckverbinderelementen 3 ist an der Baugruppenführungseinheit befestigt. Zweckmäßig erfolgt die Befestigung durch mehrfache Verschraubung mit den vorderen Schienen 5 aller Baugruppenführungen. Damit werden auch Durchbiegungen der Verdrahtungsplatte beim Stecken oder Ziehen der Baugruppen weitgehend vermieden.

Zur Erleichterung der Montage beim ersten Zusam·

menbau oder bei einem späteren Wiedereinsetzen der Verdrahtungsplatte, die beispielsweise zurr. Zweck einer gegebenenfalls notwendigen Reparatur oder Verdrahtungsänderung abgenommen oder gegen eine andere ausgetauscht werden mußte, ist es zweckmäßig, gegenüber einer der vorderen Schienen 5 der Baugruppenführungen vorzugsweise gegenüber der Schiene 5 der obersten Baugruppenführung, zwei Paßstifte 10, 11 in die Verdrahtungsplatte 4 einzupressen. Diese Stifte greifen in ein Paßloch bzw. einen Paßschlitz der betreffenden Schiene 5 ein und gewährleisten damit einen genauen Sitz der Verdrahtungsplatte 4 auf der Baugruppenführungseinheit ohne Verwendung von Einbaulehren.

Auf dem in der F i g. 1 rechts liegenden, über die Baugruppenführungseinheit seitlich überstehenden Randstreifen der Verdrahtungsplatte 4 sind die Bohrungen 12 und 15 erkennbar, deren Innenwände metallisiert sind, um eine elektrisch leitende Verbindung zwischen der Nullpotentiallage der als mehrlagige Leiterplatte ausgebildeten Verdrahiungsplatte mit den Kontaktflekken 16 bis 19 herzustellen. In gleicher Weise ist der gegenüberliegende Randstreifen der Verdrahtungsplatte ausgebildet.

Mit Hilfe von Schrauben, die durch die Bohrungen geführt sind, werden die Kontaktflecken gegen (in der F i g. 1 nicht dargestellte) Nullschienen angedrückt. Wie schon eingangs beschrieben wurde, hat es sich als zweckmäßig erwiesen, diese Verschraubungen gleichzeitig zur mechanischen Befestigung der Baugruppenaufnahmevorrichtung zu verwenden, wobei natürlich eine genügend stabile Ausführung der Nullschiene vorauszusetzen ist. Zur Entlastung der Verdrahtungsplatte von vertikalen Kraftkomponenten, insbesondere auch zum Schutz der verhältnismäßig leicht verletzlichen Metallisierungen der Bohrungsinnenwände (12-15) sind an den Seitenwänden 8 und 9 der Baugruppenführungseinheit Führungsmittel, nach F i g. 1 zylindrische Platten 20 befestigt Als Gegenstükke hierzu sind am Gestellrahmen Führungen vorgesehen, in denen die Führungsmittel horizontal verschiebbar gleiten können.

Das Ausführungsbeispiel einer derartigen Führung nach F i g. 2 besteht im wesentlichen aus einem massiven Metallblock 21 mit einer Führungsnut 22, deren Seitenwände in der Nähe des offenen Endes der Nut zur leichteren Einführung geringfügig abgeschrägt sind. Der Metallblock ist an der Nullschiene 23 angeflanscht

Als Führungen können auch gabelförmige Teile oder U-förmige Schienen Verwendung finden. Es ist zweckmäßig, die Führungen an der Nullschiene isoliert zu befestigen, da es im allgemeinen erwünscht bzw. erforderlich ist, die Metallteile der Baugruppenführungseinheit ebenso wie den Gestellrahmen mit Ausnahme der Nullschienen mit der Schutzerde des Energieversorgungsnetzes zu verbinden und eine Verbindung des Nullpotentials (der Betriebserde) mit der Schutzerde höchstens an einem Punkt des ganzen Systems beizustellen.

Um die gewünschte Entlastung der Verdrahtungsplatte von vertikalen Klüften zn erreichen, ist es natürlich notwendig, auf die Einhaltung ausreichend geringer Toleranzen für die Lage der Führungsmittel an der Baugruppenfflhrungseinheit, bezogen anf die Bohrungen (z. B. 12 bis IS) in der Verdrahtungsplatte bzw. der Führungen am Gesteflrahmen, bezogen auf die mit den eben erwähnten Bohrungen korrespondierenden Bohrungen in der Nullschiene, jeweils in vertikaler Richtung gemessen, zu achten. Die Größe der zulässigen Toleranzen hängt von dem Unterschied zwischen dem Durchmesser der Bohrungen und dem Schaftdurchmesser der Befestigungsschrauben ab. Zur Entlastung der Verdrahtungsplatte auch gegen nach oben wirkende Kräfte (Rüttelbeanspruchung) ist in vertikaler Richtung ein nur geringes Spiel dei Führungsmittel in den Führungen anzustreben.

ίο Es wurde bereits angegeben, daß die Führungsmitte senkrecht über dem Schwerpunkt des Baugruppenträgers angeordnet werden sollen. Dies kann allerdings nui näherungsweise geschehen, da die tatsächliche Lage des Schwerpunktes in horizontaler Richtung, die hier

>5 praktisch allein interessiert, nicht nur von dei Bestückung des Baugruppenträgers mit Baugruppen sondern auch von deren Bestückung mit Bauelementer abhängt. In der Regel wird daher der Baugruppenträger um einen gewissen Winkel aus der Vertikaler herausschwenken, solange er noch nicht mit der Nullschiene verschraubt ist. Um auch in extremen Fäller das Verschwenken auf ein zulässiges Maß zu beschränken, ist es vorteilhaft, den Führungsmitteln eine längliche Form zu geben, so daß ihre horizontale Ausdehnung wesentlich größer als ihre vertikale Ausdehnung ist. Die F i g. 3 zeigt eine Führungsplatte 24 mit im wesentlichen parallelen Längskanten unc abgerundeten Enden. In der Mitte weisen die Längskan ten leichte Ausbuchtungen 25, 26 nach oben und unter auf, die die eigentlichen Gleitkörper bilden.

Zur Abnahme der Verdrahtungsplatte ist es nichi erforderlich, den Baugruppenträger aus dem Gestell rahmen herauszunehmen. Auch brauchen die Baugruppen aus der Baugruppenführungseinheit nicht entfern!

zu werden, sondern müssen lediglich soweit herausgezogen werden, daß die Steckverbinderelemente nicrr mehr miteinander in Eingriff stehen. Damit wird jegliche Verwechslungsgefahr der Baugruppen und die Gefahi der Beschädigung der herausgenommenen Baugrupper

vermieden. Es sind dann nur noch die Verschraubunger der Verdrahtungspiattc gegen die Nullschienen unc gegen die Baugruppenführungseinheit zu lösen und die Verdrahtungsplatte kann abgenommen werden. Ir diesem Zustand besteht jedoch die Möglichkeit, daß die Baugruppenführungseinheit aus ihrer Aufhängung her ausfällt und beschädigt oder zerstört wird. Gemät weiterer Erfindung sind daher Handgriffe mit einen annähernd U-förmigen Befestigungsbügel und einen daran angesetzten Griffteil vorgesehen. Die Handgriffe

werden, je einer zu beiden Seiten der Baugruppenfüh rungseinheit. mit Hilfe der Befestigungsbügel sowoh mit den Seitenblechen als auch mit den Nullschiener verschraubt. Zum besseren Verständnis ist in F ig.4 eij Abschnitt des Baugruppenträgers mit der Verdrah

tungsplatte 4, dem Seitenblech 9, der Baugruppenfüh rung 5, 6, 7 und der Föftrungsplatte 24 sowie di< NuHschiene 23 mit der Führung 21 vereirifaca dargestellt Die Verdrahömgsplaae 4 ist mittels de Schrauben 27 an der Nullschiene 23 befestigt, d.h. d«

Darstellung nach Fi g. 4 zeigt den Baugruppenträger η seinem normalen Embauzustand. Die ψ ig. S zeig¹ denselben Ausschnitt, jedoch mit dem Unterschied, däi nunmehr der Baugruppenträger so weit aus den Gestellrahmen herausgezogen ist, daß zwischen dei

*5 Verdrahtungsplatite 4 and der Nnllschiene IB 4&

Befestigungsbügel ist mil dem Seftenbiecn 9 and nmt«fe) NuHschiene 23 verschraubt and gewährJeistet <äüm

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sicheren Halt des Baugruppenträgeis im Gcstellrahmcn. In Verbindung mit dem Griffteil 30 erleichtern die Handgriffe nach dem Lösen der Schraubverbindung mit der Nullschiene das Einführen und Herausnehmen des Baugruppenträger in den bzw. aus dem Gestcllrahmcn und bieten zudem bei herausgenommenem Baugruppenträger einen gewissen Schutz für die Verdrahiungsplatte und die auf ihrer Vorderseite überstehenden Verdrahtungsstiftc.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

709 614/183

Claims (6)

2! 37 Patentansprüche:

1. Baugruppenträger zur Aufnahme und gegenseitigen elektrischen Verbindung steckbarer elektronischer Baugruppen, insbesondere Flachbaugruppen, mit einer aus mindestens einem Paar von horizontal liegenden Baugruppenführungen und zwei vertikalen Seitenblechen bestehenden Baugruppenführungseinheit zur Führung und Halterung der Baugruppen, mit einer auf der Einsteckrichtung der Baugruppen senkrecht stehenden, an der Baugruppenführungseinheit befestigten und aus einer mehrlagigen Leiterplatte gebildeten Verdrahtungsplatte, die innerhalb der von der Baugruppenführungseinheit begrenzten Fläche mit eine.· Vielzahl von zum Zusammenwirken mit Steckverbinderelementen der Baugruppen geeigneten Steckverbinderelementen bestückt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Verdrahtungsplatte (4) in an sich bekannter Weise auf zwei gegenüberliegenden, über die Baugruppenführungseinheit überstehenden vertikalen Randstreifen Bohrungen (12—15) aufweist, die von geätzten, über Metallisierungen der Bohrungsinnenwände mit einer für die Zuführung des Nullpotentials (Betriebserde) vorgesehenen Potentiallage der Verdrahtungsplatte (4) in Verbindung stehenden Kontaktflecken (16-19) umgeben sind, welche Bohrungen (12—15) sowohl zur mechanischen Befestigung des Baugruppenträgers an Nullpotential führenden Schienen (23) (Nullschienen) eines Gestellrahmens als auch zur mehrfachen elektrischen Verbindung der Nullschienen (23) mit der Nullpotentiallage der Verdrahtungsplatte (4) dienen und daß auf beiden Seitenblechen (8, 9) mit geringen vertikalen Maßtoleranzen gegenüber den Bohrungen (12-15) in der Vcrdrahtungsplatte (4) Führungsmittel (20,24) senkrecht über dem Schwerpunkt des Baugruppenträgers angeordnet sind, die in entsprechende, am Gestellrahmen befestigte und gegenüber den mit den Bohrungen (12-15) in der Verdrahtungsplatte (4) korrespondierenden Bohrungen in der Nullschiene (23) ebenfalls nur geringe Maßtoleranzen aufweisende Führungen (22) horizontal verschiebbar eingreifen.

2. Baugruppenträger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsmittel (20, 24) in den Führungen (22) in vertikaler Richtung ein nur geringes Spiel aufweisen.

3. Baugruppenträger nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsmittel (20, 24) als längliche Platten (24) ausgebildet sind, die in der Mitte der oberen und unteren Längskanten je eine ballige Ausbuchtung (25,26) aufweisen.

4. Baugruppenträger nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Handgriffe (29) mit einem annähernd U-förmigen Befestigungsbügel (28) und einem an dessen einem Schenkel senkrecht angesetzten Griffteil (30) vorgesehen sind, daß die Basen der U-förmigen Befestigungsbügel (28) mit den Seitenblechen (8, 9) der Baugruppenführungseinheit verschraubt werden, wenn die Schraubverbindungen zwischen der Verdrahtungsplatte (4) und der Nullschiene (23) des Gestellrahmens gelöst sind und daß zusätzlich die freien Schenkel der U-förmigen Befestigungsbügel (28) mit der Nullschiene (23) verschraubt werden, wenn eine vollständige Entnahme der Baugruppenführungseinheit aus dem Gestellrahmen nicht beabsichtigt ist

5. Baugruppenträger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungen (22) isoliert an den Nullschienen (23) befestigt sind.

6. Baugruppenträger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an der mehrlagigen Leiterplatte nahe dem oberen Rand zwei Paßstifte (10,11) angeordnet sind, die in ein Paßloch und in einen Paßschlitz in der obersten Baugruppenführung (5) eingreifen.