具有散熱體的可編程控制器的製造方法

2023-09-18 00:50:35

具有散熱體的可編程控制器的製造方法
【專利摘要】本發明涉及一種設計用於在自動化領域中使用的用於工業過程自動化的可編程控制器（1），具有基殼（2）、前罩（3）、用於排出微處理器（30）的熱量的主散熱體（20），前罩（3）能插在基殼（2）上並且組合成封閉的殼體，該殼體包圍主散熱體（20），主散熱體（20）在基殼（2）的底側（4）藉助固定支座（11，12，13，14）與所述基殼（2）剛性地連接，前罩（3）在內側（5）上具有突出的保持件（10a，10b），在主散熱體（20）的上側布置凹口（20a，20b），在封閉的殼體中保持件（10a，10b）嵌接在該凹口中，在突出的保持件（10a，10b）與凹口（20a，20b）之間布置彈性的成形件（40），彈性的成形件（40）設計用於截住在三個空間軸（x，y，z）上的、主散熱體（20）的振動力。
【專利說明】具有散熱體的可編程控制器
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種設計用於在自動化領域中使用的用於工業過程自動化的可編程控制器，具有基殼、前罩、用於排出微處理器的熱量的主散熱體，其中前罩能插在基殼上並且組合成封閉的殼體，該殼體包圍主散熱體，主散熱體在基殼的底側藉助固定支座與基殼剛性地連接，前罩在內側上具有突出的保持件，在主散熱體的上側布置凹口，在封閉的殼體中保持件壓入在該凹口中，其中在突出的保持件與凹口之間布置彈性的成形件，其中彈性的成形件設計用於截住在三個空間軸上的、主散熱體的振動力。
【背景技術】
[0002]由於電子元件的微型化，越來越多地實現在集成電路板、例如被裝配的印刷電路板上的電子部件/元件上實現更高的充填密度/功能密度。這導致功率損耗的增高，特別是在微處理器中，因為微處理器的有效功率逐漸升高並且由此損耗熱量也升高。例如現代微處理器的使用，例如其用於個人電腦領域，在可編程控制器中導致可編程控制器中的功率損耗極大地升高。
[0003]在可編程控制器中為了排出由於功率損耗的熱量不一定要使用主動的散熱部件，例如徑向通風機，因為該主動的散熱部件是不易維修的、易受幹擾的。但是儘管如此為了可以有效率地排出損耗熱量，被動的散熱部件，即散熱體被用於排出熱量的，與在個人電腦技術中的散熱體相比，該散熱部件具有更加大的尺寸和更加大的重量。因此在本發明意義上提出的可編程控制器中散熱體達到大約Ikg的重量。

【發明內容】

[0004]鑑於這種大的散熱體本發明的目的在於將散熱體這樣集成在可編程控制器中，以使得可編程控制器經受住對於自動化技術工業已知的振動負荷和衝擊負荷。
[0005]通過具有權利要求1的特徵的可編程控制器實現該目的。
[0006]主散熱體可以利用一個或多個固定支座足夠牢固地固定在一側上，這裡固定在基殼的底側上。然而，相反的，在主散熱體的相對的一側，在這種情況下，這一側是對準前罩的，在該側上的牢固的剛性固定是不可能的或者在技術上沒有意義的，因為這將導致在封閉的殼體中發生扭曲。兩個面對的固定支座將導致一種完全一致的系統並且將阻礙幾何形狀的或符合加工要求的設計。
[0007]如果主散熱體唯一地和單獨地利用固定支座固定在基殼的底側上，則因此在振動負荷和衝擊負荷中發生明顯地、不容許的過高的主散熱體的振動方向幅度。由於例如殼體開裂或電子元件的損壞或散熱面從微處理器脫離能導致儀器出毛病。
[0008]通過在前罩中的突出的保持件的設計方案，其中保持件附加地支撐彈性的成形件並且保持件和成形件一起插入主散熱體的凹口，截住(abgefangen)在三個空間軸上的、主散熱體的振動力。
[0009]此外彈性的成形件設計為，用來補償公差並且由此優化地截住在所有三個空間軸上的振動力。為此有利的是，當基殼在其外部的底側這樣設計，使得基殼能固定在成型軌道上並且前罩連同其保持件又這樣設計，使得主散熱體的振動力傳遞到前罩上並且前罩將主散熱體的振動力傳遞到基殼上並且基殼將主散熱體的振動力傳遞到成型軌道上。
[0010]優選地保持件設計為具有環形的凹槽的緊固拱頂(Bef est i gungsdom)並且彈性的成形件設計為O型環，環狀物位於凹槽中。在前罩中可以壓製出牢固的塑料拱頂，在其上模壓出用於O型環的凹槽。O型環確保在所有三個空間軸上的支撐。在將前罩安裝在基殼上後這個拱頂件(Dom)和O型環一起重回到在主散熱體中的、圓錐形的凹口中，其中一直確保O型環在所有三個方向上緊貼在主散熱體上。
[0011]為此在主散熱體上的凹口設計為圓錐形的。
[0012]在可編程控制器的另一個設計方案具有第一印刷電路板、第二印刷電路板和附加散熱體，其中第一印刷電路板布置在主散熱體的底側與基殼的底側之間，其中第一印刷電路板具有用於固定支座的通孔，該固定支座用來將基殼與主散熱體連接，此外第二印刷電路板垂直於第一印刷電路板地布置並且在第二印刷電路板的一側承載微處理器並且在第二印刷電路板的另一側承載附加散熱體，此外主散熱體的側面平放在微處理器上，以使得附加散熱體和主散熱體形成包圍微處理器的散熱箱。
[0013]由此對於在主散熱體旁的微處理器的支承表面儘可能好地緊貼在微處理器上，將在主散熱體中的凹口布置在主散熱體的對準附加散熱體的邊緣區域中。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]附圖示出實施例，其中示出
[0015]圖1是在三維視圖中的可編程控制器，
[0016]圖2是在三維視圖中的打開的可編程控制器，
[0017]圖3是在三維視圖中的沒有主散熱體的可編程控制器，
[0018]圖4是在三維視圖中的主散熱體，
[0019]圖5是前罩，
[0020]圖6是在內側的視向上的前罩，以及
[0021]圖7是通過前罩、保持件和在凹口位置的主散熱體的截面圖。
【具體實施方式】
[0022]根據圖1示出設計用於在自動化領域中使用的用於工業過程自動化的可編程控制器。因為可編程控制器承受惡劣的環境條件、例如溼度、溫差、振動負荷和衝擊負荷，可編程控制器必須設計為特別牢固的。所示的可編程控制器I具有基殼2和前罩3，其中附加地示出具有集成顯示器6a和集成操作面板的前蓋6。
[0023]可編程控制器I的右側示出三個空間軸X，y, Z0在衝擊負荷、振動負荷(Riittelbeanspruch)或振動負荷(Vibrationbeanspruch)時可編程控制器I和特別是可編程控制器I的內部結構在空間軸X，y, z上移動。
[0024]圖2示出由圖1已知的、在打開狀態下中的可編程控制器1，其中移去了前罩3。明顯地看出此時的主散熱體，其設置在第一印刷電路板31。第一印刷電路板31又平放在基殼2的底側4上。第二印刷電路板32垂直於第一印刷電路板31地豎放著並且布置在主散熱體20與附加散熱體21之間。主散熱體20和附加散熱體21形成一個散熱箱。在圖2的說明中特別明顯地看出通常的(附加散熱體)與設計為特別大的散熱體(主散熱體)的尺寸比較。由於現代的微處理器產生越來越多的損耗熱量，主散熱體的更大的結構的裝置是必要的，其中其重量已經處於若干千克的範圍。
[0025]圖3示出具有移去的主散熱體20的可編程控制器I。此外第二印刷電路板32示出，其承載微處理器30。第一印刷電路板31具有第一通孔51、第二通孔52、第三通孔53和第四通孔54。各一個螺栓通過該通孔突伸出來，並且因此主散熱體與相應的螺栓的螺栓連接形成第一固定支座11、第二固定支座12、第三固定支座13和第四固定支座14。
[0026]根據圖4在詳細圖示中描述了主散熱體20。主散熱體20具有對準附加散熱體21(見圖2)的邊緣區域、第一凹口 20a、和第二凹口 20b。主散熱體利用底側23立在第一印刷電路板31上。
[0027]利用圖5和圖6示出前罩3，其中圖5示出前罩3在外側上的俯視圖並且圖6示出前罩3在內側上的俯視圖。此外特別是利用圖6示出第一保持件IOa和第二保持件10b。在將前罩3安放在基殼2上時第一保持件IOa嚙合在主散熱體20的第一凹口 20a中並且第二保持件IOb嚙合在主散熱體20的第二凹口 20b中。因此在前罩3中分別壓製出第一牢固的塑料拱頂和第二牢固的塑料拱頂，在其上附加地裝入用於O型環的凹槽41。
[0028]利用示出截面圖的圖7描述O型環的結構。塑料拱頂在圖7中作為第一保持件IOa示出。塑料拱頂具有環形的凹槽41，在該凹槽中裝入彈性的成形件40，即O型環。暗示性地看出在主散熱體20上看到用於微處理器30的支承表面24。
[0029]將前罩3安裝在基殼2上後這個拱頂連同O型環再次回到主散熱體中的、圓錐形的凹口中，其中一直確保O型環在所有三個方向X，y, z上緊貼在主散熱體上。以這種方式確保沒有大的附加的固定損耗，在所有方向、即三個空間軸X，1，z上避免產生更大的力並且因此機械地減輕了可編程控制器I的負擔，由此該可編程控制器是非常牢固的。稱之為優點的是，在所有三個空間方向上使振動力有效率地衰減，使用簡單的、低成本的標準件、即O型環，使儀器具有高質量的更高的可能的振動負荷，對於主散熱體的附加的固定能更簡單地安裝。在大致相同的消耗下附加地可以使用更大的、更加性能卓越的散熱體。
【權利要求】
1.一種設計用於在自動化領域中使用的用於工業過程自動化的可編程控制器(1)，具有 -基殼(2)、 -前罩(3)、 -用於排出微處理器(30)的熱量的主散熱體(20)，其中所述前罩(3)能插在所述基殼(2)上並且組合成封閉的殼體，所述殼體圍繞所述主散熱體(20)，所述主散熱體(20)在所述基殼(2)的底側(4)上藉助固定支座(11，12，13，14)與所述基殼(2)剛性地連接，所述前罩(3)在內側(5)上具有突出的保持件(10a，10b)，在所述主散熱體(20)的上側布置有凹口(20a，20b)，在所述封閉的殼體中所述保持件(10a，IOb)嵌接在所述凹口中，其中在所述突出的保持件(10a，IOb)與所述凹口(20a，20b)之間布置有彈性的成形件(40)，其中所述彈性的成形件(40)設計用於截住在三個空間軸(x，y，z)上的、所述主散熱體(20)的振動力。
2.根據權利要求1所述的可編程控制器(1)，其中所述基殼(2)在所述基殼的外部的所述底側(4)上這樣設計，使得所述基殼能固定在成型軌道上並且所述前罩(3)連同所述保持件(10a，10b)這樣設計，使得所述主散熱體(20)的所述振動力傳遞到所述前罩(3)上並且所述前罩(3)將所述主散熱體(20)的所述振動力傳遞到所述基殼(2)上並且所述基殼(2)將所述主散熱體(20)的所述振動力傳遞到所述成型軌道上。
3.根據權利要求1所述的可編程控制器(1)，其中所述保持件(10a, 10b)設計為具有環形的凹槽(41)的緊固拱頂並且所述彈性的成形件(40)設計為O型環，所述O型環位於所述凹槽(41)中。
4.根據權利要求1至3中任一項所述的可編程控制器(1)，其中所述凹口(20a, 20b)設計為圓錐形的。
5.根據權利要求1至4中任一項所述的可編程控制器(1)，此外具有 -第一印刷電路板(31)、 -第二印刷電路板(32)、以及 -附加散熱體(21)， 其中所述第一印刷電路板(31)布置在所述主散熱體(20)的底側(23)與所述基殼(2)的所述底側(4)之間，其中所述第一印刷電路板(31)具有用於所述固定支座(11，12，13，14)的通孔(51，52，53，54)，所述固定支座用來將所述基殼(2)與所述主散熱體(20)連接，此外所述第二印刷電路板(32)垂直於所述第一印刷電路板(31)地布置並且在所述第二印刷電路板(32)的一側承載所述微處理器(30)並且在所述第二印刷電路板(32)的另一側承載所述附加散熱體(21)，此外所述主散熱體(20)的側面平放在所述微處理器(30)上，以使得所述附加散熱體(21)和所述主散熱體(20 )形成包圍所述微處理器(30 )的散熱箱。
6.根據權利要求1至5中任一項所述的可編程控制器(1)，其中在所述主散熱體(20)中的所述凹口(20a，20b)布置在所述主散熱體(20)的、對準所述附加散熱體(21)的邊緣區域中。
【文檔編號】H05K7/20GK103841806SQ201310611802
【公開日】2014年6月4日 申請日期:2013年11月26日 優先權日:2012年11月27日
【發明者】馬蒂亞斯·博梅爾, 尤利婭·米希爾, 于爾根·施梅爾策 申請人:西門子公司