一种基于四连杆机构的前插式机箱面板开合装置制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种基于四连杆机构的前插式机箱面板开合装置，包括机箱、面板和连接所述机箱与面板的开合装置，其特征在于：所述开合装置包括两套对称的四连杆机构及平衡杆；所述四连杆机构包括架空板、面板支架和连接所述面板支架与架空板的连杆装置；所述连杆装置包括第一连杆、第二连杆和位于所述第二连杆上的锁定装置。本发明的有益之处在于：两套四连杆机构控制面板的开合，面板打开的时候第一连杆上的锁定挂钩可以挂到第二连杆上的滑动销轴上，从而对整个结构进行锁定，解锁的时候也只需手动向上提，锁定及解锁稳定便捷，具有面板打开自动上锁功能。平衡杆可以使得两边的四连杆机构旋转同步，面板在开合过程中更加的平稳。
【专利说明】一种基于四连杆机构的前插式机箱面板开合装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种前插式机箱面板开合装置，具体涉及一种基于四连杆机构的前插式机箱面板开合装置。
【背景技术】
[0002]前插式机箱的一般形式为，人机交互面板架空于机箱前方，通过架空板连接机箱，面板可开合，面板打开后，插件从机箱正前方插入与拔出，架空部分提供插件接线、走线空间。面板包含液晶显不器等零部件，具有一定的厚度(约35mm)。插件左右排列，布满左右架空板之间的区域，插件高度约小于机箱高度。架空板内测紧贴插件，架空板外侧平齐于人机交互面板左右端面，架空板自身厚度不足10mm。前插式机箱的设计要求，面板闭合时，面板与机柜中面板封板平齐；面板打开时，既不与机柜内其他零部件(如面板封板)干涉，又不阻挡插件的插拔(即打开时面板不落在插件正前方区域)。这就要求在自身厚度不足一公分的架空板上，设计安装一个合理的面板开合装置来实现这一功能，但国内现有技术都没能彻底解决这一难题。
[0003]目前，前插式机箱人机交互面板的结构安装形式主要有以下几种:
方案1:上下翻转式。
[0004]面板被架空，通过左右架空板连接机箱，因此，铰链只能对称安装于架空板上，向上或向下旋转打开面板。
[0005]缺点:1.旋转打开后，面板不落在插件正前方区域，其必将与面板封板干涉。该问题可通过将机柜内本来与人机交互面板平齐安装的面板封板向后平移一端距离(即面板突出于面板封板)来解决，但这样影响机柜的整体美观，也减少了机箱前部的接线空间。2.人机交互面板打开后，操作调试人员无法从机柜前方直视面板，不便测试、调试。3.铰链不便锁定，需要在面板支架与架空板之间设置撑杆，解锁需拿掉撑杆，再闭合面板。
[0006]方案2:侧翻式。
[0007]铰链安装在单侧架空板上，向左、或向右旋转打开面板。
[0008]缺点:1.面板侧翻，旋转半径很大，面板打开后大部分伸出到柜门外侧，占据大量空间，不便操作；2.在机柜中面板打开角度只能略大于90°，影响紧靠支撑侧架空板的插件的插拔。3.力劈过长，单侧架空板承受重力，架空板易变型、晃动。
[0009]方案3:平移式机构。
[0010]平移结构形式，要求机构能完成两个方向上的移动。第一步，面板从正前方平移一段距离(大于面板厚度)，并锁定；然后，面板向上或向下平移一段距离(大于面板高度)，并锁定。只有这两个条件都满足才不致引起运动干涉。
[0011]缺点:1平移导轨结构复杂占据空间多，且需要两个方向上的平移导轨，在架空板上难以实现；2面板打开到目标位置后，需锁定两个方向上的平移导轨，锁定及解锁难以实现。
[0012]方案4:分离式。
[0013]不设架空板，机箱与面板之间没有机械连接关系，两者相互独立，面板直接安装在机柜中，与机柜中面板封板平齐。
[0014]缺点:1.功能完整的产品一分为二，在生产、调试、运输过程中，难以保证机箱与面板的对应关系；2.在机柜中测试、调试时,需卸下面板,但面板又需电气连接，因此，不便摆放及固定面板。
【发明内容】
[0015]为解决现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种基于四连杆机构的可以自动锁定并且结构稳固的前插式机箱面板开合装置。
[0016]为了实现上述目标，本发明采用如下的技术方案:
一种基于四连杆机构的前插式机箱面板开合装置，包括机箱、面板和连接所述机箱与面板的开合装置，其特征在于:所述开合装置包括两套对称的四连杆机构和平衡杆；所述四连杆机构包括架空板、面板支架和连接所述架空板与面板支架的连杆装置；所述连杆装置包括第一连杆、第二连杆和安装于所述第二连杆上的锁定装置；所述第一连杆上设置有与所述锁定装置相匹配的圆弧形锁定挂钩。
[0017]前述的一种基于四连杆机构的前插式机箱面板开合装置，其特征在于:所述架空板安装于机箱前侧左右两端；所述架空板与第一连杆、第二连杆通过铰链连接；所述面板支架与第一连杆、第二连杆通过铰链连接；所述面板支架与面板两端通过螺钉固定连接。
[0018]前述的一种基于四连杆机构的前插式机箱面板开合装置，其特征在于:所述架空板、第一连杆、第二连杆、面板支架构成四连杆机构的四要素；所述四连杆机构包含平行四连杆机构，平行四连杆机构为其特殊情况。
[0019]前述的一种基于四连杆机构的前插式机箱面板开合装置，其特征在于:所述第一连杆、第二连杆采用板材结构；所述第一连杆和第二连杆相互平行；位于同一所述架空板上的第一连杆和第二连杆之间设置有间隙。
[0020]前述的一种基于四连杆机构的前插式机箱面板开合装置，其特征在于:所述架空板设置有收纳所述第一连杆的第一收纳台阶和收纳所述第二连杆的第二收纳台阶。
[0021]前述的一种基于四连杆机构的前插式机箱面板开合装置，其特征在于:所述平衡杆的两端分别固定在两套四连杆机构对应的第一连杆上；所述平衡杆两端在所对应的第一连杆的固定位置相对称；所述平衡杆采用焊接或螺钉固定在所述第一连杆上。
[0022]前述的一种基于四连杆机构的前插式机箱面板开合装置，其特征在于:所述第二连杆上设置有转动中心孔和以所述转动中心孔为曲率中心的滑动圆弧槽。
[0023]前述的一种基于四连杆机构的前插式机箱面板开合装置，其特征在于:所述锁定装置包括可转动锁定杆、扭簧、转动销轴、滑动销轴及连接螺钉；所述可转动锁定杆的中部通过所述转动销轴和连接螺钉安装于所述转动中心孔上，另一端通过所述滑动销轴和连接螺钉安装于所述滑动圆弧槽上；所述可转动锁定杆绕转动中心孔转动；所述滑动销轴在滑动圆弧槽中滑动；所述扭簧安装在所述转动销轴上、介于第二连杆与可转动锁定杆之间，所述扭簧一脚固定在第二连杆上，另一脚固定在可转动锁定杆上。
[0024]前述的一种基于四连杆机构的前插式机箱面板开合装置，其特征在于:所述可转动锁定杆与第二连杆之间的间隔空间大于所述第一连杆的厚度；所述第一连杆位于所述可转动锁定杆与第二连杆中间。
[0025]前述的一种基于四连杆机构的前插式机箱面板开合装置，其特征在于:所述扭簧安装在转动销轴上、介于第二连杆与可转动锁定杆之间，一脚固定在第二连杆上，另一脚固定在可转动锁定杆上。
[0026]前述的一种基于四连杆机构的前插式机箱面板开合装置，其特征在于:四连杆机构运动过程中，所述滑动圆弧槽上端圆弧中心点的运动轨迹与所述锁定挂钩圆弧中心点的运动轨迹相交；当所述四连杆机构处于该交点位置时，锁定挂钩与滑动销轴相匹配，锁定四连杆机构的运动。
[0027]前述的一种基于四连杆机构的前插式机箱面板开合装置，其特征在于，所述可转动锁定杆的一端设置有操作把手。
[0028]前述的一种基于四连杆机构的前插式机箱面板开合装置，其特征在于:锁定装置具有自动上锁和手动解锁的功能。自动上锁:四连杆机构接近锁定位置时，所述第一连杆锁定挂钩前部接触并压迫滑动销轴，使其滑向滑动圆弧槽下部；到达锁定位置时，所述扭簧驱动可转动锁定杆旋转，使滑动销轴复位于滑动圆弧槽上端，并与锁定挂钩匹配，实现自动锁定。手动解锁:手动旋转所述可转动锁定杆，使滑动销轴滑向滑动圆弧槽下部，实现手动解锁。
[0029]本发明的有益之处在于:两套四连杆机构对面板进行开合的控制，打开的时候第一连杆上的锁定挂钩可以挂到滑动销轴上，从而对整个结构进行了锁定，解锁的时候也只需手动向上提，锁定及解锁稳定便捷，具有面板打开自动上锁功能，解锁也相当方便。平衡杆可以使得两边的四连杆机构旋转同步，面板在开合过程中更加的平稳，结构紧凑。面板打开后，操作人员可从机柜前方直视人机交互面板，方便测试、调试工作。
【专利附图】
【附图说明】
[0030]图1是本发明的一个实施例的结构示意图；
图2是开合装置的结构示意图；
图3是四连杆机构的内侧图；
图4是四连杆机构的外侧图；
图5是锁定装置的结构示意图；
图6是四连杆机构的运动轨迹图；
图7是四连杆机构锁定状态示意图；
图8是四连杆机构的锁定及解锁过程示意图；
图9是四连杆机构闭合状态下的截面结构示意图；
图10是四连杆机构打开并锁定状态下的截面结构示意图；
图11是面板闭合状态下的机箱结构示意图；
图12是面板打开并锁定状态下的机箱结构示意图；
图13是安装有前插式机箱的机柜在面板闭合时的示意图；
图14是安装有前插式机箱的机柜在面板打开时的示意图；
图中附图标记的含义:
1-架空板，2-可转动锁定杆，3-面板支架，4-连杆装置，401-第一连杆，402-第二连杆，501-第一收纳台阶，502-第二收纳台阶，6-扭簧，7-滑动圆弧槽，8-滑动销轴，9-转动销轴，10-连接螺钉，11-平衡杆，12-锁定挂钩，13-转动中心孔，14-螺钉，15-机箱，16-面板,17-面板封板,18-插件,al-关闭位置,a2-中间位置I, a3_中间位置2, a4_锁定位置。
【具体实施方式】
[0031]以下结合附图和具体实施例对本发明作具体的介绍。
[0032]如图1, 一种基于四连杆机构的前插式机箱面板开合装置,包括机箱15、面板16和开合装置。开合装置连接机箱15与面板16。
[0033]开合装置包括两套对称的四连杆机构和平衡杆11，如图2。四连杆机构包括与机箱15前侧相连的架空板1、与面板16相连的面板支架3和连接面板支架3与架空板I的连杆装置4。
[0034]如图1?4，连杆装置4包括第一连杆401、第二连杆402和安装于第二连杆402上的锁定装置。第一连杆401和第二连杆402由钢板切割而成，具有特定轮廓，该轮廓保证运动过程中不与其它零件干涉。第一连杆401上设置有与锁定装置相匹配的锁定挂钩12。如图5，第二连杆402上设置有转动中心孔13及滑动圆弧槽7。锁定装置的中部铰接于转动中心孔13上，另一端安装于滑动圆弧槽7上。
[0035]如图4，架空板I设置有收纳第一连杆401的第一收纳台阶501和收纳第二连杆402的第二收纳台阶502。第一收纳台阶501和第二收纳台阶502位于不同平面。第一连杆401和第二连杆402安装于各自的台阶内，第一连杆401位于第二连杆402的内侧，两者相互平行，中间留有间隙，互不干涉。
[0036]架空板I与第一连杆401、第二连杆402通过铰链连接。面板支架3与第一连杆401、第二连杆402通过铰链连接。面板支架3与面板16通过螺钉固定连接。
[0037]如图2，平衡杆11用于保持两套四连杆机构的同步运动，两端对称焊接(或螺钉固定)于对称的两套四连杆机构的第一连杆401上。
[0038]在运动过程中，面板16通过左右两套对称的四连杆机构来支撑，如果两套四连杆机构旋转不同步，面板16则会发生明显的左右歪斜现象，导致面板16开合过程摇晃不稳，歪斜还会引起连杆机构卡死的问题。焊接平衡杆11后，平衡杆11及与之左右相连的第一连杆401组成一个刚体，左右对称的四连杆机构将始终保持同步运动。
[0039]平衡杆11在第一连杆401上的焊接位置需满足以下几点:
1.如图9，面板16闭合时，平衡杆11靠近面板16背部，不影响接线空间；
2.面板16打开到锁定位置a4的过程中，平衡杆11不与面板16产生干涉；
3.如图10,在锁定状态,平衡杆11最低点在铅垂方向上闻于插件18最闻点，不影响插件18插拔。
[0040]如图5，锁定装置包括可转动锁定杆2、转动销轴9、滑动销轴8、连接螺钉10、和位于转动中心孔13与可转动锁定杆2之间的扭簧6 ;可转动锁定杆2的中部通过转动销轴9和连接螺钉10铰接在转动中心孔13上，另一端通过滑动销轴8和连接螺钉10安装在滑动圆弧槽7上。可转动锁定杆2的一端设置有操作把手。可转动锁定杆2的一端设置有操作把手，把手可以控制可转动锁定杆2的旋转，实现解锁。滑动销轴8与锁定挂钩12相匹配，实现四连杆机构的锁定。
[0041]四连杆机构的运动轨迹如图6所示，四连杆机构通过向上旋转实现面板16打开，运动起始位置为面板16关闭位置al，经中间位置la2、中间位置2a3，最终停在锁定位置a4。在锁定位置a4,面板16最低点在铅垂方向上应高于插件18最高点,才能实现插件18从机箱前方插入与拔出。面板16闭合时,过程相反。
[0042]在四连杆机构的设计中，锁定装置的定位至关重要。首先，根据四连杆机构的锁定位置a4，来选择一合适的锁定点，该点即为滑动销轴8与锁定挂钩12配合的位置，如图7 ；然后，在第一连杆401上以该锁定点位置为圆心切割圆弧形的锁定挂钩12 ;最后，在第二连杆402上以该锁定点位置为端点切割滑动圆弧槽7，并在滑动圆弧槽7的曲率中心处切割转动中心孔13。
[0043]本发明设计的四连杆锁定装置具有自动上锁和手动解锁的功能，锁定及解锁过程为如图8所示。自动上锁过程:四连杆机构在向上旋转接近锁定位置a4时，第一连杆401上的锁定挂钩12前部轮廓接触并压迫第二连杆402上的滑动销轴8，滑动销轴8受迫滑向滑动圆弧槽7下部；当四连杆机构到达锁定位置a4时，滑动销轴8已越过锁定挂钩12前部轮廓，在扭簧6的驱动下滑向滑动圆弧槽上端，回归锁定点位置，并与锁定挂钩12配合，实现自动上锁。手动解锁过程:手动转动可转动锁定杆2，使滑动销轴8滑向滑动圆弧槽7下部，并保持不放；然后向下旋转四连杆机构一定角度，并松手，完成解锁。
[0044]本发明设计的前插式机箱面板开合装置，对比【背景技术】中所介绍的几种现有技术方案优点如下:
1.机构稳定、结构紧凑。方案2，面板16左右翻转，旋转半径过大，占用大量空间，且单侧架空板I支撑，受力大，不稳定；方案3，平移机构自身结构相对复杂、尺寸较大，在架空板I内侧很小的空间上难以实现；
2.锁定及解锁稳定便捷，具有面板16打开自动上锁功能，解锁也相当方便。方案1，面板16上下翻转，结构的锁定需要在面板支架3与架空板I之间设置撑杆，解锁需拿掉撑杆，再闭合面板16。方案3，需锁定水平、竖直两个方向上的平移导轨，锁定及解锁难以实现；
3.面板16闭合时，面板16与机柜中的面板封板17平齐，整齐美观，如图13;面板16打开并锁定后，面板不落在插件正前方区域，完全让出插件18的插拔空间，如图14。方案1，面板16上下翻转，面板16突出于机柜中的面板封板17 —定距离，影响美观、且减少了架空部分接线空间；方案2，面板16左右翻转，旋转半径过大，在机柜中面板打开角度只能略大于90°，影响紧靠支撑侧架空板I的插件18的插拔；
4.面板16打开后，操作人员可从机柜前方直视人机交互面板16，方便测试、调试工作。方案1、方案2，从机柜前方不能直视人机交互面板16 ;方案4,面板16与机箱15分离,单独放置，不便测试、调试。
[0045]以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，上述实施例不以任何形式限制本发明，凡采用等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围内。
【权利要求】
1.一种基于四连杆机构的前插式机箱面板开合装置，包括机箱、面板和连接所述机箱与面板的开合装置，其特征在于:所述开合装置包括两套对称的四连杆机构和平衡杆；所述四连杆机构包括架空板、面板支架和连接所述架空板与面板支架的连杆装置；所述连杆装置包括第一连杆、第二连杆和安装于所述第二连杆上的锁定装置；所述第一连杆上设置有与所述锁定装置相匹配的圆弧形锁定挂钩。
2.根据权利要求1所述的一种基于四连杆机构的前插式机箱面板开合装置，其特征在于:所述架空板安装于机箱前侧左右两端；所述架空板与第一连杆、第二连杆通过铰链连接；所述面板支架与第一连杆、第二连杆通过铰链连接；所述面板支架与面板两端通过螺钉固定连接。
3.根据权利要求2所述的一种基于四连杆机构的前插式机箱面板开合装置，其特征在于:所述第一连杆、第二连杆米用板材结构；所述第一连杆和第二连杆相互平行；位于同一所述架空板上的第一连杆和第二连杆之间设置有间隙。
4.根据权利要求1所述的一种基于四连杆机构的前插式机箱面板开合装置，其特征在于:所述架空板设置有收纳所述第一连杆的第一收纳台阶和收纳所述第二连杆的第二收纳台阶。
5.根据权利要求1所述的一种基于四连杆机构的前插式机箱面板开合装置，其特征在于:所述平衡杆的两端分别固定在两套四连杆机构对应的第一连杆上；所述平衡杆两端在所对应的第一连杆的固定位置相对称；所述平衡杆采用焊接或螺钉固定在所述第一连杆上。
6.根据权利要求1所述的一种基于四连杆机构的前插式机箱面板开合装置，其特征在于:所述第二连杆上设置有转动中心孔和以所述转动中心孔为曲率中心的滑动圆弧槽。
7.根据权利要求6所述的一种基于四连杆机构的前插式机箱面板开合装置，其特征在于:所述锁定装置包括可转动锁定杆、扭簧、转动销轴、滑动销轴及连接螺钉；所述可转动锁定杆的中部通过所述转动销轴和连接螺钉安装于所述转动中心孔上，另一端通过所述滑动销轴和连接螺钉安装于所述滑动圆弧槽上；所述可转动锁定杆绕转动中心孔转动；所述滑动销轴在滑动圆弧槽中滑动；所述扭簧安装在所述转动销轴上、介于第二连杆与可转动锁定杆之间，所述扭簧一脚固定在第二连杆上，另一脚固定在可转动锁定杆上。
8.根据权利要求7所述的一种基于四连杆机构的前插式机箱面板开合装置，其特征在于:所述可转动锁定杆与第二连杆之间的间隔空间大于所述第一连杆的厚度；所述第一连杆位于所述可转动锁定杆与第二连杆中间。
9.根据权利要求8所述的一种基于四连杆机构的前插式机箱面板开合装置，其特征在于:四连杆机构运动过程中，所述滑动圆弧槽上端圆弧中心点的运动轨迹与所述锁定挂钩圆弧中心点的运动轨迹相交；当所述四连杆机构处于该交点位置时，所述锁定挂钩与滑动销轴相匹配，锁定所述四连杆机构的运动。
10.根据权利要求9所述的一种基于四连杆机构的前插式机箱面板开合装置，其特征在于，所述可转动锁定杆的一端设置有操作把手。
【文档编号】H05K5/02GK104185394SQ201410176841
【公开日】2014年12月3日 申请日期:2014年4月29日 优先权日:2014年4月29日
【发明者】唐建国, 包安群, 顾锦书, 童星星, 杭仁萍, 金铃, 袁涤非, 俞春林 申请人:南京国电南自电网自动化有限公司