KR101850792B1 - 여분의 파워 서플라이 머더보드 어셈블리 - Google Patents

Abstract

여분의 파워 서플라이 머더보드 어셈블리는 필드버스 유형 제어 시스템의 제어 세그먼트들을 호스트 컴퓨터에 연결한다. 이 어셈블리는 파워 서플라이 모듈들의 쌍들이 머더보드 상의 네스트들 내에 장착된 콤팩트한 디자인을 갖는다. 네스트들은 진동, 충격 및 취급으로 인한 콘택트 손상을 방지하기 위해 모듈들을 단단히 유지한다. 네스트들은 또한 머더보드 상의 컴포넌트에 대한 터치 보호를 제공한다.

Description

여분의 파워 서플라이 머더보드 어셈블리{REDUNDANT POWER SUPPLY MOTHERBOARD ASSEMBLY}

본 특허 출원은 다음의 미국 특허 출원에 대한 WTO 조약하의 우선권을 주장한다: 2014년 6월 16일자로 출원된 출원 번호 제62/012,469호, 2015년 4월 1일자로 출원된 출원 번호 제14/676,301호, 및 2015년 4월 24일자로 출원된 출원 번호 제14/695,547호.
배경기술
복잡한 산업 시스템들은 전형적으로 HMI를 사용하여 호스트 컴퓨터에 연결된 다수의 제어 세그먼트를 가진 필드버스 유형 시스템들에 의해 작동된다. 산업 컴포넌트들은 제어 세그먼트들을 따라 이격된다. 컴포넌트들은 산업 시스템에서 사용되는 밸브, 히터, 스위치, 모터, 센서 등을 포함할 수 있다. 세그먼트들은 호스트와 각각의 세그먼트의 컴포넌트들 간에 AC 신호를 전달하고 컴포넌트들에 DC 전력을 공급한다.

머더보드 어셈블리들은 세그먼트들을 호스트에 연결하고 세그먼트들에 DC 전력을 공급하는 데 사용된다. 이 어셈블리들은 하나 이상의 벌크 파워 서플라이(bulk power supply)에 연결되며 전형적으로 여분의(redundant) 파워 서플라이 모듈들 및 진단 모듈들을 포함한다. 파워 서플라이 모듈들은 정전의 경우 각각의 제어 세그먼트에 백업 전력을 제공한다. 여분의 파워 서플라이 모듈들은 벌크 파워 서플라이의 고장 또는 세그먼트에 대한 2개의 파워 서플라이 모듈 중 하나의 고장에도 불구하고 각각의 세그먼트에 무정전 전력(uninterrupted power)이 공급되도록 보장한다. 고장난 파워 서플라이 모듈들은 교체를 위해 어셈블리가 벌크 파워 서플라이로부터 분리되는 것을 요구함이 없이 물리적으로 교체될 수 있다.

진단 모듈은 머더보드 어셈블리, 파워 서플라이 모듈 및 제어 세그먼트들의 작동에 관한 정보를 호스트에 제공한다.

머더보드 어셈블리들에 사용되는 파워 서플라이 및 진단 모듈들은 머더보드 어셈블리의 최소 길이를 결정하는 고정 폭을 갖는다. 머더보드 어셈블리는 파워 서플라이 모듈들의 4개의 여분의 쌍 및 단일의 진단 모듈을 지지할 수 있다. 모듈들은 어셈블리의 길이가 9개 모듈의 폭보다 약간 크도록 어셈블리의 길이를 따라 나란히 장착된다.
미국 특허 제8,123,545호는 DIN 레일(16) 상에 장착된 베이스(base)(14)를 개시한다. 베이스는 2개의 나란한 모듈(18)을 지지한다. 각각의 모듈은 베이스 내의 회로 보드 상의 모듈 커넥터와 결합하는 콘택트 노즈(contact nose)를 갖는다.
모듈이 상승된 위치로부터 도 1에 도시된 하강 위치로 베이스 상에 장착된다. 하강 위치로의 움직임은 모듈과 베이스 사이의 클램프 결합 없이 대향 모듈 에지들을 베이스의 인접한 측부들에 있는 얕은 리세스들(recesses) 내로 연장시킨다. 베이스는 모듈의 충격, 진동 또는 취급으로 인한 전기 연결들의 손상에 대항하여 모듈을 지지하지 않는다.
[발명의 내용]

개시된 머더보드 어셈블리에서, 각각의 모듈은 머더보드의 상부에 고정된 네스트(nest)에 장착된다. 네스트들은 머더보드의 길이를 따라 나란히 이격된다. 네스트들의 중앙 부분들은 모듈들 상의 콘택트 노즈들(contact noses)을 위한 넓은 개구들로 인해 약화된다. 네스트들의 약화된 중앙 부분들에도 불구하고 네스트들을 뒤틀리게 함이 없이 네스트들이 머더보드에 장착된다. 네스트들의 뒤틀림은 네스트들 내에 모듈들이 제대로 삽입되지 못하게 할 수 있고 모듈들의 컴포넌트들과 머더보드 상의 컴포넌트들 간의 전기 연결들을 손상시킬 수 있다.

네스트들은 머더보드 상에 납땜된 컴포넌트들 및 콘택트 테일들(contact tails)에 걸쳐 연장되고 머더보드 위에 터치 방지 실드(touch-prevention shield)를 제공하여 모듈이 네스트 내로 삽입되거나 삽입되지 않을 때 머더보드 상의 컴포넌트들 및 테일들을 부주의한 접촉으로부터 보호한다.

네스트들은 머더보드 위에 리세스들(recesses)이 있는 측벽들을 가지며, 리세스들은 네스트의 측벽들 아래에 머더보드 상에 컴포넌트들 및 납땜 테일들을 장착하기 위한 공간을 제공한다. 이는 머더보드 크기를 줄이도록 머더보드 상에 컴포넌트들을 배치하는 것을 용이하게 한다.

모듈들은 네스트들 위로 소정 거리만큼 연장되어, 어셈블리로 전달되는 진동이나 충격이 어셈블리와 모듈들을 상대적으로 이동시키고 모듈 콘택트들과 머더보드 상의 콘택트들 사이의 전기 연결을 손상시킬 수 있다. 손상된 연결들은 시스템이 제대로 작동하지 않게 한다. 탄성 간섭 끼워맞춤(elastic interference fit) 연결들은 모듈들을 네스트들에 고정하여 진동, 충격, 또는 취급으로 인해 전기 연결들이 손상되는 것을 방지한다.

본 개시의 다른 목적들 및 특징들은 설명이 진행됨에 따라, 특히 하나 이상의 비한정적인 실시예를 도시하는 첨부 도면들과 관련하여 취해질 때 명백해질 것이다.

도 1은 모듈들이 장착된 여분의 파워 서플라이 머더보드 어셈블리의 사시도이다.
도 2는 모듈들이 제거된 어셈블리의 평면도이다.
도 3 및 도 4는 각각 어셈블리의 필드버스와 호스트 측들의 도면들이다.
도 5는 모듈이 어셈블리 상에 장착될 위치에 있는 어셈블리의 단부도(end view)이다.
도 6은 어셈블리의 분해도이다.
도 7, 도 8 및 도 9는 모듈 네스트의 평면도, 측면도 및 저면도이다.
도 10은 모듈들이 설치된 어셈블리의 평면도이다.
도 11은 도 10의 선 11--11을 따른 수직 단면도이다.
도 12는 어셈블리 상의 네스트 내로 삽입되기 이전의 모듈을 보여주는 사시도이다.
도 13은 모듈의 네스트 아암 및 인접한 간섭 끼워맞춤 부분을 통한 수평 단면 분해도이다.
도 14는 관통 개구들 내에 안착된 네스트 상의 위치결정 포스트를 보여주는 머더보드의 저면도이다.
도 15는 머더보드가 제거된 상태로 머더보드 상에 장착된 바와 같은 네스트의 저부의 도면이다.
도 16은 네스트의 저부의 사시도이다.
도 17은 머더보드가 제거되고 머더보드 상에 장착된 인덕터들의 위치가 도시된 어셈블리 내의 네스트들의 저면도이다.

여분의 파워 서플라이 머더보드 어셈블리(10)는 DIN 레일(12) 상에 제거 가능하게 장착되고, 동일한 파워 서플라이 모듈들(14)의 4개의 여분의 쌍과 어셈블리의 한쪽 단부에 장착된 유사한 기하학적 구조의 진단 모듈(16)을 지지한다. 전형적으로 DIN 레일은 제어 캐비닛의 후방 표면을 따라 수직 또는 수평으로 연장된다.

각각의 어셈블리(10)에서, 모듈들(14)의 인접한 여분의 쌍들은 어셈블리에 연결된 4개의 파운데이션 필드버스 세그먼트 각각에 DC 전력을 공급한다. 하나의 파워 서플라이 모듈이 고장나면, 알람 회로가 파워 서플라이 고장을 표시할 것이고 다른 파워 서플라이 모듈은 고장난 모듈이 교체될 때까지 세그먼트로의 전력을 유지할 것이다. 필드버스 데이터 신호들은 세그먼트들과 종래의 호스트 컴퓨터 시스템 사이에 어셈블리를 통해 통신된다. 데이터 신호들은 인덕터들에 의해 파워 서플라이 모듈들로부터 격리된다.

도 6에 도시된 바와 같이, 어셈블리(10)는 정사각형 머더보드(18)를 포함하고, 이 머더보드의 대향 에지들에서 상부 표면에 입력 및 출력 커넥터들이 장착되어 있고, 9개의 모듈 입력/출력 커넥터(20)가 머더보드의 상부에 장착되고 머더보드의 길이를 따라 이격되어 있다. 커넥터들(20)은 서로 가깝게 위치하여 머더보드의 길이를 최소화하고 인접한 모듈들 사이에 최소의 여유(clearance)로 머더보드 상에 모듈들을 나란히 장착하는 것을 용이하게 한다. 밀접하게 이격된 커넥터들(20)은 머더보드의 길이를 최소화한다. 머더보드의 폭은 최소화되어 어셈블리의 크기를 줄이고 어셈블리들에 대한 캐비닛들의 크기를 최소화한다.

머더보드(18)는 직사각형 베이스(base)(22)의 상부에 장착된다. 베이스(22)는 적절한 열가소성 수지로부터 성형된다. 베이스는 각이 있는 측벽들(26)에 의해 결합되는 대향 수직 단부 벽들(24)을 갖는다. 단부 모듈들은 베이스 단부 벽들(24)로부터 짧은 거리만큼 이격되어 어셈블리의 길이를 최소화하고 어셈블리 크기를 감소시킨다. 어셈블리(10)는 180 mm의 길이 및 폭을 갖는 정사각형이다.

벽들(24 및 26)의 하부 단부들 사이에 저부 벽(28)이 연장된다. DIN 레일 리세스(30)가 저부 벽에 형성되고 단부 벽들(24)들 사이에서 연장된다. 베이스(22)의 저부 벽상의 장착 하드웨어(도시되지 않음)는 DIN 레일(12) 상에 베이스를 제거 가능하게 장착한다. 통기 슬롯들(32)이 벽들(24 및 26) 내에 형성된다.

모듈들의 두께는 17.5 mm이다. 모듈들(14 및 16)은 동일한 형상이고 미국 특허 제8,123,545호에 도시된 것과 유사한 몸체들 및 래치들(latches)을 갖는다.

9개의 동일한 나란한 모듈 네스트들(34)이 머더보드(18)의 상부에 장착된다. 네스트들은 열가소성 수지로부터 성형된다. 모듈 네스트들(34)은 도 7, 도 8, 도 9, 도 12, 도 15 및 도 16에 도시되어 있다. 각각의 네스트(34)는 편평한 상부 벽 (36), 상부 벽(36)의 양측에 아래로 연장되는 대향 수직 측벽들(38), 및 네스트의 대향 단부들에 2개의 동일한 수직 연장 모듈 지지 아암들(40, 42)을 갖는다. 아암들(40)은 어셈블리의 필드버스 측(44)에 있다. 아암들(42)은 어셈블리의 호스트 측(46)에 있다. 아암들(40 및 42)은 벽(36) 위로 연장된다. 각각의 지지 아암들(40, 42)은 2개의 수직 내부 결합 리브들(engagement ribs)(48) 및 리브들(48)의 외측에 한 쌍의 클램프 리브들(clamp ribs)(50)을 갖는다. 클램프 리브들은 벽(36)으로부터 아암의 높이를 따라 아암의 상부까지 수직으로 연장된다. 리브들(50)은 서로 마주보고, 도 13에 도시되고 후술되는 바와 같이, 모듈이 네스트에 삽입될 때 모듈 리브의 대향 측들과 마찰식으로 결합한다.

직사각형 모듈 커넥터 개구(52)가 아암들(40 및 42) 사이의 벽(36)을 통해 연장된다. 개구들(52)은 머더보드 상의 커넥터들(20)을 수용하도록 크기설정된다. 네스트 폭과 모듈 두께는 본질적으로 동일하다.

개구(52)의 어느 하나의 단부로의 네스트(34)의 부분들은 개구(52)에서 벽들(38) 내의 스트립들(56)에 의해 연결된다. 스트립들은 얇고 구부러질 수 있다. 2개의 래치 개구들(58)이 벽(36)을 통해 아암들(40 및 42)로부터 안쪽으로 짧은 거리만큼 연장된다.

커넥터 개구(52)는 지지 아암(40)에보다 지지 아암(42)에 더 가까이 위치한다. 결과적으로, 네스트(34)는 개구(52)의 단부로부터 아암(42)까지 연장되는 짧은 강성 부분(60) 및 개구(52)로부터 지지 아암(40)까지 연장되는 긴 강성 부분(62)을 포함한다. 각각의 강성 부분(60, 62)은 2개의 측벽(38)의 부분들, 상부 벽(36)의 부분, 및 벽들(38)과 상부 벽(36) 사이에 네스트 내에 위치하는 강화 구조 특징부들을 포함한다. 강성 부분들(60 및 62)은 개구(52)에서 벽들(38) 내의 스트립들(56)에 의해 연결된다. 개구(52)의 에지들은 좁은 숄더들(shoulders)(64)에 의해 스트립들(56)의 상부로부터 이격된다. 숄더들(64)은 스트립을 부분적으로 보강한다.

모듈 네스트(34)는 지지 아암들(40, 42) 아래의 2개의 U자형 단부 풋들(end feet)(66), 및 풋들(66) 사이의 벽들(38) 상의 중간 풋들(68, 70 및 72)을 포함한다. 풋들(66과 68, 68과 70, 70과 72, 및 72과 66) 사이의 네스트 측벽들의 저부에 수직 리세스들(74)이 제공된다. 풋들은 머더보드(18)의 상부 표면 상에 동일 평면으로 놓인다.

각각의 네스트(34)는 2개의 장착 나사(76 및 78)에 의해 머더보드(18)의 상부에 장착된다. 나사들(76 및 78)은 머더보드의 구멍들(80 및 82)을 통해 연장되고 네스트의 장착 필러들(mounting pillars)(84 및 86)의 구멍들 내로 나사 결합된다. 장착 필러(84)는 짧은 강성 부분(60)의 외부 단부에서 네스트 지지 아암(42)의 내부 에지 아래에 위치한다. 장착 필러(86)는 긴 강성 부분(62)에서 네스트 아암(40)으로부터 안쪽에 위치한다. 필러들(84 및 86)은 네스트 측벽들(38) 사이에 중앙에 위치한다.

2개의 인접한 네스트의 강성 부분들(62) 아래의 머더보드의 저부에 인덕터들(88)이 장착된다. 필러들(86)은 인덕터들을 지나 연장되는 공구에 의해 머더보드(18) 상에 네스트들을 장착하는 나사들(78)에 접근하고 그것을 조이도록 허용하는 위치들에 아암들(40)로부터 배치된다. 인덕터들을 머더보드의 저부에 직접 장착하면 공간을 절약하고 종래의 머더보드 어셈블리들, 장착 하드웨어, 스탠드오프 컴포넌트들, 및 납땜 및 조립 작업들에서 인덕터들을 지지하기 위해 이전에 사용된 종속 회로 보드들을 제거한다.

네스트 측벽들 사이의 중앙에 네스트 풋들의 저부 아래로 네스트 위치결정 포스트들(90, 92, 94 및 96)이 연장된다. 위치결정 포스트(90)는 네스트 짧은 부분(60) 상에 아암(42)의 외부 단부 벽 아래에 있다. 포스트(92)는 필러(84)와 개구(52) 사이에 위치한다. 포스트(94)는 개구(52)에 인접한 긴 부분(62)의 내부 단부에 위치한다. 포스트(96)는 네스트 긴 부분(62) 상에 아암(40)의 외벽에 위치한다.

도 2는 머더보드 상에 장착된 모듈 네스트들(34) 및 어셈블리의 필드버스 측(44)에 머더보드 상에 장착된 다수의 전기 컴포넌트 및 커넥터를 갖는 머더보드(18)의 상부를 도시한다. 네스트들(34)은 나란히 함께 있고 단부 벽들(24) 사이에서 어셈블리의 길이를 따라 연장된다. 긴 강성 네스트 아암들(40)에 인접한 필드버스 측(44)에 머더보드(18) 상에 4개의 파운데이션 필드버스 세그먼트 커넥터들(98)이 장착된다. 커넥터들(98)의 일측에 접지 단자들(100)이 제공된다.

다수의 커넥터가 네스트 아암들(42)에 인접한 머더보드(18)의 호스트 측(46)에 장착된다. 어셈블리 내의 모듈에 여분의 벌크 파워 서플라이를 공급하기 위해 벌크 파워 입력 단자들(102)의 2개의 쌍이 머더보드의 하나의 코너에 제공된다. 머더보드 상의 2개의 호스트 케이블 커넥터(104)는 어셈블리로부터 떨어져 위치하는 파운데이션 필드버스 호스트 컴퓨터 시스템에 여분의 케이블 연결들을 제공한다. 대안적으로, 비-여분의(non-redundant) 케이블 연결을 이용하는 시스템에 대해서는 단일의 호스트 케이블 커넥터가 제공될 수 있다.

5개의 알람 모니터 단자들(106)은 아래에 설명되는 알람 회로들과 파워 서플라이 모듈(14)의 고장을 나타내는 모니터 사이의 전기 연결을 제공한다. 진단 RJ45 이더넷 잭(108)은 진단 모듈(16)로부터 호스트 컴퓨터 시스템으로 진단 정보를 공급한다.

어셈블리(10)의 작동에 필요한 전기 컴포넌트들은 머더보드(18)의 상부 및 저부 표면 상의 회로에 납땜된다. 머더보드의 저부에 장착된 컴포넌트들은 보드의 구멍들을 통해 연장되는 납땜 테일들을 가질 수 있으며 보드의 상부 위로 소정 거리만큼 돌출할 수 있다. 양쪽 네스트 측벽들(38) 상의 수직 리세스들(74)은 이들 컴포넌트 및 테일에 대해 회로 보드 위에 공간을 제공한다. 리세스들은 풋들(66, 68, 70 및 72) 사이에서 이격된다. 머더보드 상의 컴포넌트들 및 테일들은 풋들의 위치를 제외하고는 네스트 측벽들(38) 아래에 자유롭게 배치될 수 있다. 머더보드 상에 네스트들(34)을 장착하는 것은 공간적 및 전기적 효율성과 머더보드의 크기의 최소화를 위해 원하는 위치들에서 머더보드 상에 컴포넌트들을 효율적으로 위치시키는 것을 실질적으로 제한하지 않는다. 리세스들(74) 및 개구들(52)은 머더보드(18)와 위에 놓인 네스트들(34) 사이의 공간으로부터 공기를 배출시켜 열 축적을 감소시킨다.

도 2 및 도 11에 도시된 바와 같이, 모듈 네스트들(34)은 머더보드(18)의 상부 표면 상의 모든 납땜된 전자 컴포넌트들 및 테일들 위에 놓인다. 네스트 상부 벽들(36)은 함께 가깝게 배치되어 머더보드의 길이를 가로질러 연장되고 머더보드의 상부의 컴포넌트들 및 테일들 위에 놓이는 편평한 다중 세그먼트 루프(roof)(110)를 형성한다. 루프(110)는 도 2 및 도 11에 도시되어 있고 머더보드의 상부 표면 위로 높이(112)에 위치한다. 높이(112)는 약 9 mm일 수 있다. 모듈 커넥터들(20)이 머더보드 상에 장착되고 머더보드 위로 거리(112)만큼 상향 연장된다. 커넥터들(20)은 네스트들의 개구들(52)을 통해 돌출하여 모듈들 상의 노즈들(54)과 결합한다.

거리(112)는 머더보드의 상부에 장착된 컴포넌트들 및 머더보드를 통해 연장되는 머더보드의 저부에 장착된 컴포넌트들의 테일들에 대해 루프 아래 공간을 제공한다. 루프(110)는 컴포넌트들 및 테일들에 대한 상부 터치 보호를 제공하여 머더보드의 상부의 회로의 부주의한 접촉을 방지한다. 어셈블리의 대향 단부들에 위치하는 단부 네스트들의 단부 벽들은 머더보드의 상부의 컴포넌트들에 대한 측면 터치 보호를 제공한다.

루프(110)는 어셈블리가 머더보드의 상부 표면 상의 컴포넌트들과의 터치 보호 요건을 충족시키도록 허용한다. 이는 컴포넌트들의 콤팩트한 위치 및 머더보드 및 어셈블리의 크기의 감소를 용이하게 한다. 모듈들은 루프(110) 위에 네스트들 내에 유지된다. 루프와 머더보드 사이의 거리(112)는 머더보드의 상부에 전자 컴포넌트들을 효율적으로 배치하기 위한 공간을 제공한다.

도 17에 개략적으로 도시된 8개의 인덕터(88)는 인덕터의 크기에도 불구하고 나사들(78)에 의해 머더보드 상에 네스트들(34)을 장착하도록 허용하는 위치들에서 머더보드의 저부에 장착된다. 인덕터들(88)은 네스트들(34)의 폭보다 큰 최소 횡방향 치수를 가져서 각각의 인덕터는 2개의 네스트 아래로 연장된다. 2개의 인덕터(88)는 2개의 인접한 네스트의 긴 강성 부분(62) 아래에 배치된다. 인덕터들의 위치는 장착 나사들(78)이 네스트의 인접 단부로부터 안쪽으로 위치할 것을 요구한다. 각각의 인덕터는 하나의 파워 서플라이 모듈(14)에 전기적으로 연결된다. 인덕터들(88)은 필드버스 파운데이션 표준에 의해 요구되는 바와 같이, 필드버스 데이터 신호가 파워 서플라이 모듈로 들어가는 것을 차단한다.

인덕터들(88)은 장착 나사들(78)과 결합하고 그것을 조이는 데 사용되는 공구에 의해 머더보드의 아랫면에의 접근을 허용하기 위하여 도 17에 표시된 위치들에서 머더보드의 저부에 장착된다. 나사들은 머더보드(18)의 나사 구멍들(82)을 통하여 장착 필러들(86)의 원통형 개구들 안으로 연장되어 머더보드의 상부 표면에 대해 네스트들을 고정시킨다.

각각의 네스트(34)는 모듈 커넥터(20) 위에 모듈 커넥터 개구(52)를 배치하고 머더보드의 상부 표면 상에 네스트를 하강시켜 풋들(66, 68, 70 및 72)이 머더보드의 상부에 높이고 위치결정 포스트들(90, 92, 94 및 96)이 머더보드를 통해 연장되는 원형 포스트 개구(114, 116, 118 및 120) 내로 연장되게 함으로써 머더보드(18) 상에 장착된다. 포스트들과 개구들은 도 14에 도시되어 있다.

주된 위치결정 포스트(92)는 포스트 둘레에 이격된 4개의 90°- 이격된 정렬 리브들(122)을 포함한다. 포스트는 포스트 개구(116) 내에 꼭 끼워맞춤된다. 리브들(122)과 개구(116) 사이의 결합은 머더보드의 대향 측면들(124) 사이와, 그리고 머더보드의 대향 측면들(125) 사이에 네스트를 정확하게 위치시킨다.

편평한 위치결정 포스트들(90, 94 및 96)은 머더보드 상의 네스트의 원하는 배향을 보장하고 또한 개구들(114, 118 및 120) 내에서의 위치결정 포스트들의 약간의 종방향 움직임을 허용하기 위해 각자의 포스트 개구의 대향 측면들 상의 표면들과 마찰식으로 결합하는 대향하는 둥근 표면들(126)을 갖는다. 편평한 포스트들(90, 94 및 96)은 옆으로 구부러질 수 있다. 함께, 포스트(92) 상의 둥근 표면들 및 포스트들(90, 94, 96)의 유연성은 각각의 위치 허용오차(tolerance)로 인해 포스트들과 개구들 사이의 오정렬을 수용하여, 머더보드 상의 네스트의 종방향 위치가 포스트(92)에 의해 결정되는 것을 보장한다.

머더보드 상의 모듈 네스트들의 적절한 위치는 네스트들이 정확한 나란한 정렬을 이루고 회로 보드 제조 및 성형된 플라스틱 네스트의 제조에 내재적인 허용오차에도 불구하고 삽입된 모듈들 상의 커넥터들이 모듈 커넥터들(20)과 적절히 결합하는 것을 보장한다.

네스트들은 장착 나사들(76 및 78)에 의해 머더보드 상에 유지된다. 나사들(76)은 머더보드 구멍들(80)을 통해 삽입되고 짧은 강성 네스트 부분들(60) 상의 장착 필러들(84) 내의 보어들 내로 나사 결합된다. 나사들(78)은 머더보드 구멍들(82)을 통하여 연장되고 긴 강성 네스트 부분들(62)의 필러들(86) 내의 보어들 내로 나사식으로 삽입된다.

필러들(84 및 86) 내로의 나사들(76 및 78)의 조임은 나사들의 나사산을 필러들 내의 보어 내로 회전시키고 나사의 회전 방향으로 필러들에 토크를 가한다. 이 토크는 도 15에 도시된 화살표들(128)로 표시된다. 토크는 장착 필러들(84 및 86)을 중심으로 시계 방향으로 강성 모듈 부분들(60 및 62) 각각을 회전시키는 경향이 있다. 개구들(114 및 116) 내의 위치결정 포스트들(90 및 92)은 나사들(76)의 조임 중에 강성 부분(60)의 회전을 방지한다. 개구들(118 및 120) 내의 위치결정 포스트들(94 및 96)은 나사들(78)의 조임 중에 강성 부분들(62)의 회전을 방지한다. 이러한 방식으로, 나사들(76 및 78)은 부분들(60 및 62)의 회전 없이 머더보드 상에 네스트들을 장착하기 위해 조여질 수 있다. 회전 방지 포스트들(90 내지 96)이 없는 경우, 나사들의 조임은 부분들(60 및 62)에 충분한 토크를 가하여 부분들을 회전시키고, 커넥터 개구들(52)에서 스트립들(56)을 구부리고 보드 상의 네스트들을 비뚤어지게 할 수 있다. 보드 상의 네스트들의 비뚤어짐은 커넥터 개구(52)와 시프트 아암들(40 및 42)을 오정렬시킬 수 있어, 모듈들을 네스트 내에 장착하는 것을 어렵거나 불가능하게 만들 수 있다. 회전 방지 포스트들은 도 15에 도시된 화살표들(130)의 방향으로의 회전에 저항하는 포스트 개구들의 측면들에 대해 편의된다.

짧은 강성 부분(60)의 내부는 필러(84)에서 횡방향 보강 벽(132) 및 포스트(92)에서 횡방향 벽(134)을 포함한다. 긴 부분(62)은 포스트(94)에서 내부 보강 횡방향 벽(136), 필러(86)에서 벽(138), 및 래치 개구(58)를 둘러싸는 한 쌍의 횡방향 벽들(140) 및 각이 있는 마름모꼴 브레이싱 벽들(bracing walls)(142)을 포함한다. 이들 벽은 나사들(76 및 78)이 조여지거나 모듈들(14, 16)이 진동, 충격 또는 취급에 응답하여 화살표(144) 방향으로 움직일 때 부분들 및 스트립들(56)의 구부러짐을 방지 또는 감소시키도록 강성 부분들(60 및 62)의 강직성을 증가시킨다. 도 1을 참조한다.

모듈들(14 및 16)은 머더보드(18) 상에 장착된 네스트들 및 모듈 커넥터들(20)과 결합하기 위한 동일한 플라스틱 몸체들 및 동일한 콘택트 노즈들(54)을 갖는다. 도 12에 도시된 대향 하부 모듈 에지들(146)은 형상이 동일하고 모듈로부터 바깥쪽을 향하는 편평한 정렬 표면들(152)을 갖는 일련의 수직으로 이격된 수평 리브들(148 및 150)을 포함한다. 리브들(148)은 리브들의 양측에 마찰 결합 표면들(154)을 갖는다. 표면들(154)은 두께 거리(156)만큼 이격되어 있다.

아암들(40 및 42) 상의 리브들(48)은 안쪽으로 향하는 결합 표면들(158)을 갖는다. 리브들(50)은 거리(162)만큼 이격된 결합 표면들(160)을 갖는다.

리브들(148) 상의 모듈 마찰 결합 표면들(154) 사이의 두께 거리(156)는 모듈을 네스트 내로 삽입하기 전에 결합 표면들(160) 사이의 응력이 가해지지 않은 거리(162)보다 0.13 mm 더 크다. 모듈들을 네스트 내로 삽입하는 동안, 클램프 리브들(50)은 유지 리브들(148)에 의해 약 0.13 mm만큼 바깥쪽으로 탄성적으로 움직인다.

리브들(150)은 아암들(40 및 42) 상의 클램프 리브들(50) 사이에 활주 끼워맞춤(sliding fit)을 갖는다. 이것은 아암 리브들(50) 사이에서 자유롭게 움직일 수 있는 하부의 2개의 리브(150)로, 네스트 아암들(40 및 42) 내로의 모듈의 삽입 단부의 초기 자유로운 조종(piloting)을 용이하게 한다.

네스트(34) 내로의 모듈(14, 16)의 초기 삽입은 각각의 모듈 에지 상의 하부의 2개의 리브(150)를 각각의 아암(40, 42) 상의 2개의 클램프 리브(50) 사이의 아래로 이동시킨다. 추가의 삽입은 유지 리브들(148)을 클램프 리브들(50) 사이로 이동시킨다. 리브들(50) 사이에 리브들(148)을 탄성적으로 비파괴적으로 삽입하는 것은 리브들(50)을 바깥쪽으로 구부러지게 한다. 구부러진 리브들(50)은 리브들(148)을 아암들(40 및 42)에 클램프하고 모듈을 제자리에 유지한다. 표면들(158)은 노즈(54)와 커넥터(20) 사이의 적절한 종방향 결합을 위해 모듈을 정렬시킨다. 표면들(160)이 또한 노즈(54)와 커넥터(20) 사이의 적절한 측방향 결합을 위해 모듈을 정렬시킨다.

모듈과 네스트 사이의 비파괴적인 탄성 클램프 연결(220)은 그 2개가 함께 유지되는 것을 보장하고 어셈블리의 충격 및 진동 또는 모듈의 부적절한 취급으로 인해 화살표(144)의 방향으로 모듈이 움직이는 것을 방지한다. 클램프된 연결들은 노즈(54)와 커넥터(20) 내의 콘택트들의 상대적인 움직임 및 전기 연결들의 손상을 방지한다.

모듈 래치들(164)이 래치 개구들(58)을 통해 연장되어 모듈을 네스트에 고정시킬 때까지 모듈은 네스트 내로 삽입된다. 동시에, 콘택트 노즈(54)는 네스트 내의 커넥터 개구(52)를 통해 연장되고 머더보드(18) 상의 모듈 커넥터(20)와 결합한다.

모듈이 네스트 위로 소정 거리만큼 연장되기 때문에 모듈을 네스트에 고정시키기 위해서는 견고한 간섭 끼워맞춤 연결이 요구된다. 모듈의 높이는 아암들(40 및 42)의 높이의 약 5배이다. 도 5를 참조한다. 이것은 물리적 연결이 화살표(144)의 방향으로의 네스트들 내에서의 하이 모듈들의 옆으로의 움직임 및 결과로서 생기는 잠재적인 전기 연결의 열화를 방지해야 함을 의미한다. 물리적 연결은 또한 래치 유극(play)으로 인한 네스트들 내에서의 모듈들의 수직 움직임을 방지한다.

측부 표면들(154 및 160) 사이의 0.13 mm 간섭 끼워맞춤은 도 13에 도시된 우측 및 좌측 모듈 쉘들(shells)(166) 및 네스트들(34)에 대한 성형 허용오차에도 불구하고 모듈들이 삽입될 때 리브들(50)의 탄성 변형을 보장한다. 아암들(40 및 42) 상의 리브들(50)의 영구적이지 않은 탄성 변형을 갖는 간섭 끼워맞춤들은 모듈을 네스트 내에 견고하게 유지하면서 모듈을 네스트들 내로 그리고 네스트들로부터 반복적으로 삽입 및 제거할 수 있게 한다.

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본 개시는 상세히 설명된 하나 이상의 예시적인 실시예를 포함하지만, 그 하나 이상의 실시예는 각각 수정될 수 있고, 본 개시의 범위는 본 명세서에 설명된 정확한 세부 사항들로 한정되는 것이 아니라 관련 기술 분야의 통상의 기술자에게 명백하고 하기 청구범위의 범위 내에 속할 그러한 수정을 포함하는 것이 이해된다.

Claims (42)

1. 어셈블리로서,
   머더보드(18);
   상기 머더보드 상의 모듈 커넥터(20);
   상기 머더보드 상의 네스트(nest)(34) - 상기 네스트는 대향 단부들을 갖는 몸체, 상기 단부들 사이에서 연장되는 벽(36), 상기 벽 내의 커넥터 개구(52), 및 상기 벽 위로 연장되는 모듈 지지 부재(40)를 포함하고, 상기 모듈 지지 부재(40)는 상기 몸체의 하나의 단부에 있고, 상기 커넥터 개구(52)는 상기 모듈 커넥터(20)와 정렬됨 -; 및
   상기 네스트 상에 장착되고 상기 모듈 지지 부재 위로 연장되는 전자 모듈(14) - 상기 모듈은 상기 모듈 커넥터와 결합하는 콘택트 노즈(54) 및 2개의 대향 모듈 에지들(146)을 포함함 -
   을 포함하며,
   개선(improvement)은 상기 모듈 지지 부재(40) 내에 하나의 모듈 에지(146)를 제거 가능하게 장착하는 제1 물리적 연결(220)을 포함하고; 상기 제1 물리적 연결(220)은 2개의 이격된 모듈 마찰 결합 표면(154), 2개의 이격된 부재 마찰 결합 표면(160) - 각각의 부재 마찰 결합 표면은 상기 네스트 상에 상기 모듈을 장착하는 동안 상기 지지 부재를 따른 상기 모듈 에지의 활주가능 움직임(slidable movement)에 의해 모듈 마찰 결합 표면과 결합함 -, 및 그러한 마찰 결합 표면들을 함께 유지하는, 탄성적이고 비파괴적으로 응력이 가해지는 제1 탄성 부재(50)를 포함하며, 상기 물리적 연결은 상기 모듈을 상기 네스트 상에 고정시켜 상기 모듈의 취급(handling), 진동들 또는 충격들이 상기 콘택트 노즈와 상기 모듈 커넥터 내의 콘택트들 사이의 전기 연결들을 손상시키는 것을 방지하는, 어셈블리.
2. 제1항에 있어서, 상기 표면들 중 하나는 탄성 부재 상에 있는, 어셈블리.
3. 제2항에 있어서, 상기 탄성 부재는 인접한 모듈 에지를 따라 연장되는 제1 리브(rib)(50)를 포함하는, 어셈블리.
4. 제3항에 있어서, 그러한 마찰 결합 표면들을 함께 유지하는 제2 리브(50)를 포함하며, 상기 표면들 중 다른 것은 상기 제2 리브 상에 있는, 어셈블리.
5. 제3항에 있어서, 상기 리브들은 상기 리브들이 구부러지지 않을 때 거리 X만큼 이격되고, 상기 리브들 상에 있지 않은 상기 마찰 결합 표면들은 거리 Y만큼 이격되며, 상기 거리 X는 상기 거리 Y보다 작은, 어셈블리.
6. 제5항에 있어서, 거리 X와 거리 Y 간의 차이는 약 0.13 mm인, 어셈블리.
7. 제1항에 있어서, 상기 모듈의 높이는 상기 지지 부재의 높이보다 약 5배 더 큰, 어셈블리.
8. 제1항에 있어서, 상기 모듈 지지 부재 상의 결합 표면(48)을 포함하며, 상기 결합 표면은 상기 노즈와 상기 커넥터 사이의 결합을 위해 상기 모듈을 정렬시키도록 상기 모듈과 대면하는, 어셈블리.
9. 제1항에 있어서, 상기 하나의 모듈 에지는 복수의 이격된 수평 리브를 포함하며, 상기 모듈 마찰 결합 표면들은 하나의 수평 리브의 대향 측면들 상에만 있는, 어셈블리.
10. 제1항에 있어서, 상기 몸체는 2개의 강성 부분을 포함하며, 각각의 강성 부분은 상기 커넥터 개구의 일측에 있고, 2개의 스트립이 상기 커넥터 개구에서 상기 강성 부분들을 결합하는, 어셈블리.
11. 제10항에 있어서, 상기 몸체는 상기 머더보드와 결합하는 풋들(feet) 및 인접한 풋들 사이의 수직 리세스들(recesses)을 포함하는, 어셈블리.
12. 제1항에 있어서, 상기 모듈 지지 부재 내에 다른 모듈 에지(146)를 제거 가능하게 장착하는 제2 물리적 연결을 포함하는, 어셈블리.
13. 제2항 내지 제6항 및 제8항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 모듈의 높이는 상기 지지 부재의 높이보다 약 5배 더 큰, 어셈블리.
14. 제2항 내지 제7항 및 제9항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 모듈 지지 부재 상의 결합 표면(48)을 포함하며, 상기 결합 표면은 상기 노즈와 상기 커넥터 사이의 결합을 위해 상기 모듈을 정렬시키도록 상기 모듈과 대면하는, 어셈블리.
15. 제2항 내지 제8항 및 제10항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 하나의 모듈 에지는 복수의 이격된 수평 리브를 포함하며, 상기 모듈 마찰 결합 표면들은 하나의 수평 리브의 대향 측면들 상에만 있는, 어셈블리.
16. 제2항 내지 제9항 및 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 몸체는 2개의 강성 부분을 포함하며, 각각의 강성 부분은 상기 커넥터 개구의 일측에 있고, 2개의 스트립이 상기 커넥터 개구에서 상기 강성 부분들을 결합하는, 어셈블리.
17. 제16항에 있어서, 상기 몸체는 상기 머더보드와 결합하는 풋들 및 인접한 풋들 사이의 수직 리세스들을 포함하는, 어셈블리.
18. 제2항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 모듈 지지 부재 내에 다른 모듈 에지(146)를 제거 가능하게 장착하는 제2 물리적 연결을 포함하는, 어셈블리.
19. 어셈블리로서,
    머더보드;
    상기 머더보드 상의 모듈 커넥터;
    상기 머더보드 상의 네스트 - 상기 네스트는 대향 단부들을 갖는 연장된(elongate) 몸체, 상기 단부들 사이에서 연장되는 벽, 상기 모듈 커넥터와 정렬된 상기 벽 내의 커넥터 개구, 및 상기 몸체의 일 단부에 있는 제1 모듈 지지 부재를 포함함 -; 및
    상기 네스트 상의 전자 모듈 - 상기 전자 모듈은 상기 네스트 위로 연장되는 부분, 상기 모듈 커넥터와 결합하는 콘택트 노즈, 제1 모듈 에지, 및 상기 모듈 에지 상의 제1 모듈 마찰 결합 표면을 포함하고; 상기 제1 모듈 지지 부재는 제1 부재 마찰 결합 표면을 포함함 -;
    상기 모듈 에지 또는 상기 제1 모듈 지지 부재 중 어느 하나 상의 탄성적이고 비파괴적으로 유연한 부재
    를 포함하며,
    상기 제1 모듈 마찰 결합 표면 또는 상기 제1 부재 마찰 결합 표면 중 하나는 상기 유연한 부재 상에 위치되고; 상기 전자 모듈은 상기 제1 모듈 마찰 결합 표면 및 제1 부재 마찰 결합 표면이 서로 결합하는 것에 의해 상기 네스트 상에 삽입되고 상기 유연한 부재는 그러한 표면들을 함께 유지하도록 응력이 가해져 상기 전자 모듈을 상기 네스트 상에 고정시키는 마찰적 끼워맞춤(frictional fit)을 형성하고, 상기 끼워맞춤은 상기 전자 모듈의 취급, 진동들 또는 충격들이 상기 콘택트 노즈와 상기 모듈 커넥터 내의 콘택트들 사이의 전기 연결들을 손상시키는 것을 방지하는, 어셈블리.
20. 제19항에 있어서, 상기 전자 모듈의 높이는 상기 제1 모듈 지지 부재의 높이의 약 5배인, 어셈블리.
21. 제20항에 있어서, 제2 모듈 마찰 결합 표면 및 제2 부재 마찰 결합 표면을 포함하며, 그러한 표면들은 서로 결합하는, 어셈블리.
22. 제21항에 있어서, 상기 네스트는 제2 모듈 지지 부재를 포함하고, 상기 전자 모듈은 제2 모듈 에지를 포함하며, 상기 제2 모듈 에지는 상기 제2 모듈 지지 부재 내에 있는, 어셈블리.
23. 제22항에 있어서, 상기 몸체는 열가소성 수지로부터 형성되는, 어셈블리.
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