一种机箱门铰链结构及机箱门开闭方法与流程

1.本发明涉及机箱技术领域，尤其涉及一种机箱门铰链结构及机箱门开闭方法。


背景技术：

2.19英寸标准机箱前面板两侧为安装耳片，用于与机柜连接固定，连接紧固件常用不脱落螺钉。前面板夹在两侧安装耳片中间。前面板关闭后，前面板通过螺钉与箱体紧固。
3.机箱铰链结构既要保证前面板完全打开以方便机箱内部维护，同时前面板打开后不能与机箱侧面的安装耳片以及其上的不脱落螺钉干涉，又要保证前面板关闭后与箱体完全贴合保证前面板与箱体电气连续实现电磁屏蔽。另外，要求铰链在前面板打开的整个路径上所占面积尽量小，以提供更多空间用于放置电气元件。机箱内部常并排安装有多个电气模块。由于多个模块并排相邻安装，因此只能前后直线抽出。为了方便模块抽出，要求前面板打开后，铰链占用空间小，方便模块抽出。而且，由于前面板嵌在两侧的安装耳片中间，铰链应保证前面板在闭合时可以前后平移以及左右平移以适应加工和安装误差。另外，为了防止面板在开启状态时被风吹动或由于放置面倾斜导致面板意外关闭，铰链应具有前面板开启状态保持锁定功能。
4.常用的单轴铰链难以满足要求。滑轨加单轴铰链成本高、占用空间大，且不具备面板开启状态锁定保持功能。
5.因此，需要提供一种新的铰链结构，用于实现前面板开启状态的保持锁定功能，同时满足标准19英寸电气设备机箱嵌入式前面板的安装使用要求，使前面板可以完全打开移出，方便机箱内部维护，同时前面板闭合以及开启状态铰链占用空间小，方便内部元器件的放置以及内部模块的直线抽出。


技术实现要素：

6.鉴于上述的分析，本发明旨在提供一种机箱门铰链结构及机箱门开闭方法，用以解决现有机箱门铰链结构占用空间大、内部电气模块拔出不便、对箱体和机箱门的加工安装精度要求高以及箱门打开后难以保持打开状态容易意外关闭的问题。
7.本发明的目的主要是通过以下技术方案实现的：
8.一种机箱门铰链结构，包括：箱体安装板、第一连接板、第二连接板和面板安装板；箱体安装板固定安装在箱体内侧，面板安装板固定安装在机箱门内侧；箱体安装板、第一连接板、第二连接板和面板安装板依次铰接连接，构成三自由度铰链结构。
9.进一步地，箱体安装板与第一连接板通过第一轴铰接；第一连接板与第二连接板通过第二轴铰接；第二连接板与面板安装板通过第三轴铰接。
10.进一步地，箱体安装板、第一连接板、第二连接板和面板安装板均为u型板件。
11.进一步地，第一连接板的一端设置止动平面，另一端设置斜角平面；止动平面用于限制第一连接板相对于箱体安装板的运动范围；斜角平面用于限制第二连接板相对于第一连接板的运动范围。
12.进一步地，铰链结构还包括锁定机构，锁定机构用于锁定铰链结构完全打开状态的位置和姿态。
13.进一步地，锁定机构包括：第一导向轮、第二导向轮、钢丝绳和弹簧；第一导向轮安装在第一连接板上，第二导向轮安装在第二轴上；钢丝绳一端固定在箱体安装板的铰接端，另一端与弹簧固定连接；弹簧的一端固定在面板安装板上；且钢丝绳依次绕过第一导向轮和第二导向轮与弹簧的另一端连接。
14.进一步地，面板安装板的铰接端设置的钢丝导向孔，钢丝绳绕过第二导向轮并穿过钢丝导向孔。
15.进一步地，面板安装板上设置钢丝锁紧螺钉，钢丝锁紧螺钉能够将钢丝绳固定在面板安装板上。
16.一种机箱门开闭方法，采用上述机箱门铰链结构，机箱门的打开过程包括以下步骤：
17.步骤s1：卸下机箱门和箱体之间的锁紧螺钉；
18.步骤s2：平移拉开机箱门，并旋转机箱门使其完全打开；
19.步骤s3：旋紧钢丝锁紧螺钉锁定钢丝绳，保持机箱门处于打开状态。
20.进一步地，机箱门的关闭过程为机箱门打开过程的逆过程。
21.本发明至少具有如下有益效果之一：
22.1.本发明的机箱门铰链结构设置钢丝绳和钢丝锁紧螺钉用于固定铰链完全开启状态的铰链结构的形状，实现了前面板(机箱门)开启状态的锁紧保持，防止前面板意外关闭，方便机箱内部维护调试操作。
23.2.本发明的铰链零件结构简单，加工成本较低，结构紧凑，闭合状态所占空间即为其运动过程所需最大空间，占用空间小，可以提供更多空间用于放置电气元件。该铰链可以实现机箱门的完全移出，面板打开后，与侧壁距离小，方便内部模块的直线抽出，方便机箱内部维护。
24.3.本发明的铰链可以使前面板开启或闭合时沿垂直于前面板的方向直线拉出或闭合，且左右位置可以调整，因此可以使前面板与两侧安装耳片之间的预留间隙足够小，同时可以保证前面板闭合后与箱体完全贴合，有助于实现电磁屏蔽。
25.本发明中，上述各技术方案之间还可以相互组合，以实现更多的优选组合方案。本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分优点可从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过说明书以及附图中所特别指出的内容中来实现和获得。
附图说明
26.附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本发明的限制，在整个附图中，相同的参考符号表示相同的部件。
27.图1为机箱结构示意图；
28.图2为箱门关闭状态结构示意图；
29.图3为箱门打开状态结构示意图；
30.图4为铰链结构主视图；
31.图5为铰链结构侧视图；
32.图6为铰链结构a-a方向剖视图；
33.图7为铰链结构打开状态剖视图；
34.图8为机箱门打开状态剖视图；
35.图9为箱体安装板俯视图；
36.图10为箱体安装板左视图；
37.图11为箱体安装板主视图；
38.图12为第一连接板俯视图；
39.图13为第一连接板左视图；
40.图14为第一连接板主视图；
41.图15为第二连接板俯视图；
42.图16为第二连接板左视图；
43.图17为第二连接板主视图；
44.图18为面板安装板俯视图；
45.图19为面板安装板左视图；
46.图20为面板安装板主视图。
47.附图标记：
48.1-箱体安装板；2-第一连接板；3-第二连接板；4-面板安装板；5-第一轴；6-第二轴；7-第三轴；8-第一导向轮；9-第二导向轮；10-钢丝绳；11-弹簧；12-钢丝锁紧螺钉；13-箱体；14-机箱门；15-固定螺钉；41-钢丝导向孔；42-钢丝锁紧孔。
具体实施方式
49.下面结合附图来具体描述本发明的优选实施例，其中，附图构成本发明一部分，并与本发明的实施例一起用于阐释本发明的原理，并非用于限定本发明的范围。
50.在本发明实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接可以是机械连接，也可以是电连接可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
51.全文中描述使用的术语“顶部”、“底部”、“在
……
上方”、“下”和“在
……
上”是相对于装置的部件的相对位置，例如装置内部的顶部和底部衬底的相对位置。可以理解的是装置是多功能的，与它们在空间中的方位无关。
52.实施例1
53.本发明的一个具体实施例，公开了一种机箱门铰链结构，如图1-20所示，铰链结构包括：箱体安装板1、第一连接板2、第二连接板3、面板安装板4和锁定机构；其中，箱体安装板1、第一连接板2、第二连接板3、面板安装板4依次铰接，且锁定机构用于锁定铰链完全打开时铰链结构的形状，进一步，通过铰链结构的固定保持机箱门的打开状态。
54.本发明的铰链结构安装在机箱的箱体13的内侧壁面和机箱门14(前面板)的内侧面之间。本发明的机箱门铰链结构为安装于机箱内侧的隐藏式铰链，应用于需要电磁屏蔽的标准19英寸电气设备机箱的隐藏式铰链，用于连接前面板(机箱门14)和箱体13，标准19
英寸电气设备机箱结构如图1所示。
55.箱体安装板1固定安装在箱体13的内侧面上，面板安装板4固定安装在机箱门14的内侧面上。
56.其中，箱体安装板1和第一连接板2通过第一轴5铰接；第一连接板2和第二连接板3通过第二轴6铰接；第二连接板3和面板安装板4通过第三轴7铰接。
57.也就是说，箱体安装板1通过第一轴5与第一连接板2的一端铰接，第一连接板2的另一端通过第二轴6与第二连接板3的一端铰接，第二连接板3的另一端通过第三轴7与面板安装板4铰接。
58.本发明的铰链结构通过箱体安装板1、第一连接板2、第二连接板3、面板安装板4的相互铰接构成一个三自由度铰链，能够实现机箱门14(前面板)相对于箱体13的平移和旋转，具体地，机箱门14具有在水平方向的两个移动自由度，即前后平移和左右平移；机箱门14关闭的状态如图2所示，打开箱门时，使机箱门14相对于箱体13前后移动，向外拉出前面板；进一步，机箱门14能够相对于箱体13转动，调整到图3所示的姿态。
59.进一步地，箱体安装板1、第一连接板2、第二连接板3和面板安装板4均为u形结构，便于实现相互之间的铰接安装，u形结构可以采用钣金件折弯、铸造或者机加方法制造。
60.进一步地，第一轴5，第二轴6，第三轴7的结构完全相同。
61.进一步地，第一连接板2上开有长缺口，用以避让箱体内侧凸出部分。
62.进一步地，本发明的铰链结构既可以安装于箱体左侧，也可以安装于箱体右侧。为达到机箱门14(前面板)打开时所需的刚度，可以根据箱体高度以及机箱门14的重量来并列安装不同数量的铰链结构。
63.另外，为了防止前面板(机箱门14)在开启状态时被风吹动或由于放置面倾斜导致面板意外关闭，影响工作人员操作，铰链结构应具有前面板开启状态保持锁定功能。因此，本发明的铰链结构设置锁定机构。
64.进一步地，锁定机构包括：钢丝绳10、第一导向轮8、第二导向轮9、弹簧11、钢丝锁紧螺钉12和固定螺钉15。
65.进一步地，第一连接板2上设置第一导向轮8，第二轴6上设置第二导向轮9。第一导向轮8转动安装在第一连接板2上，第二导向轮9安装在第二轴6上。面板安装板4的端部设置固定螺钉15，如图8所示，弹簧11与固定螺钉15固定连接。
66.面板安装板4上设置有钢丝导向孔41以及钢丝锁紧孔42。
67.进一步地，钢丝绳10的一端与箱体安装板1的端部固定连接，钢丝绳10依次绕过第一导向轮8、第二导向轮9，并穿过设置于面板安装板4上靠近轴孔一端的钢丝导向孔41，然后再穿过设置于面板安装板4上的钢丝绳锁紧孔42，最后，钢丝绳10的另一端与弹簧11的一端固定连接；弹簧11的另一端与面板安装板4的另一端部固连，如图6-8所示。
68.进一步地，在钢丝锁紧孔42中安装钢丝锁紧螺钉12，通过旋紧钢丝锁紧螺钉12使钢丝绳10卡紧在面板安装板4上，限制钢丝绳10的位移。弹簧11始终处于拉伸状态，在弹簧11的作用下，钢丝绳10始终处于撑紧状态。
69.钢丝锁紧螺钉12用于锁定铰链结构的形态，进一步地，本实施例中提供钢丝锁紧螺钉12的两种安装方式：
70.钢丝锁紧螺钉12可以使用不脱落螺钉，通过旋紧钢丝锁紧螺钉12使其螺钉端面将
钢丝绳10压紧在螺钉端面和面板安装板4壁面之间。
71.或者，也可以在钢丝锁紧螺钉12上设置垂直于螺钉轴线的绳孔，钢丝绳10从垂直于钢丝锁紧螺钉12的绳孔中穿过，并通过钢丝锁紧螺钉12的旋合，使钢丝绳10夹紧在绳孔壁面和设置于面板安装板4上的钢丝锁紧孔42的壁面之间。
72.进一步地，如图9-20所示，面板安装板4以及箱体安装板1上开有长圆孔，采用螺钉螺母与前面板或箱体13固定连接。第二连接板上开有避让孔，以在闭合状态时避让螺钉头或螺母以及钢丝锁紧螺钉12。第二连接板3与面板安装板4接合处设置为台阶状。
73.进一步地，如图7、图8所示，第一连接板2的一端设置止动平面，另一端设置斜角平面；在机箱门14(前面板)完全打开状态时，止动平面与箱体安装板1面接触，第二连接板3与第一连接板2在斜角平面实现面接触；止动平面用于限制第一连接板2相对于箱体安装板1的转动范围，斜角平面用于限制第二连接板3相对于第一连接板2的转动范围。
74.本发明的铰链结构工作原理为：
75.当机箱门14(前面板)开启时：钢丝绳10松弛，弹簧11回缩，弹簧11长度减小，弹簧11处于无拉力状态或小拉力状态；当机箱门14(前面板)完全开启到位后，通过钢丝锁紧螺钉12将撑紧的钢丝绳10锁紧在面板安装板4上，防止钢丝绳10滑移，在撑紧的钢丝绳10的作用下，铰链结构的形态保持不变，使机箱门14(前面板)保持在开启状态。
76.当机箱门14(前面板)受推力闭合时：松开卡紧钢丝绳10的钢丝锁紧螺钉12，在钢丝绳10的拉动下，弹簧11受到拉力，弹簧11长度伸长。
77.在前面板闭合过程中，在箱体安装板1上的钢丝绳固定点和面板安装板4上钢丝绳导向孔41之间需要的钢丝绳10的长度逐渐增加，弹簧11在钢丝绳10的拉动下受到拉伸作用长度变长。当面板开始开启时，在箱体安装板1上的钢丝绳固定点和面板安装板4上的钢丝绳导向孔41之间需要的钢丝绳10的长度逐渐减小，弹簧11回缩，弹簧长度减小。也就是说，钢丝绳10和弹簧11组成线形限位结构，机箱门14开启过程中，弹簧11回缩，钢丝绳10和弹簧11的总长度减小；机箱门14关闭时，弹簧11拉长，钢丝绳10和弹簧11的总长度增大，关闭机箱门14需要克服弹簧11的弹力。
78.机箱门14开启或关闭的过程中，钢丝绳10相对于第一导向轮8和第二导向轮9滑移。因此，设置钢丝锁紧螺钉12将钢丝绳10卡止在面板安装板4上，能够实现对机箱门14(铰链结构)的位置控制。
79.钢丝锁紧螺钉12卡紧状态时：钢丝绳10锁紧在面板安装板4上，钢丝绳10无法相对于第一导向轮8和第二导向轮9滑动，铰链结构受到钢丝绳10的限制无法运动，钢丝绳10和弹簧11的总长保持不变。
80.钢丝锁紧螺钉12松开状态时：钢丝绳10于面板安装板4上解锁，钢丝绳10能够相对于第一导向轮8和第二导向轮9滑动，铰链结构能够正常运动，可以进行开闭机箱门14的动作。
81.实施例2
82.本发明所述的机箱门铰链结构，主要用于标准19英寸机箱的前面板开门上。本实施例提供一种机箱门的开闭方法，采用实施例1中的铰链结构，机箱门14打开过程的具体步骤包括：
83.步骤s1：卸下机箱门14和箱体13之间的螺钉；
84.步骤s2：平移拉开机箱门14，并旋转机箱门14使其完全打开；
85.步骤s3：旋紧钢丝锁紧螺钉12，锁定钢丝绳10，保持机箱门14处于打开状态。
86.进一步地，所述步骤s2中：
87.机箱门14开启时，机箱门14沿垂直于箱门主体的方向(平行于箱体13侧壁的方向)直线拉出；机箱门14拉出过程中，第一连接板2与第二连接板3之间的夹角逐渐增大，直到第二连接板3被第一连接板2端部的斜角平面阻挡，如图7所示；
88.然后，机箱门14向右平移，第一连接板2绕第一轴5旋转，即第一连接板2以第一轴5为转动中心相对于箱体安装板1逆时针旋转，直到第一连接板2端部的止动平面与箱体安装板1接触，如图7所示。此时，第一连接板2与箱体13的侧面平行。
89.然后，机箱门14绕第三轴7向右旋转，即机箱门14以第三轴7为转动中心相对于第二连接板3逆时针转动，直到面板安装板4的止动平面与第二连接板3上的台阶面接触，此时机箱门14完全开启，机箱门14(前面板)与箱体13的侧壁平行。
90.进一步地，所述步骤s1、s2中，钢丝锁紧螺钉12处于松开状态，钢丝绳10能够沿第一导向轮8、第二导向轮8的边缘滑移。
91.进一步地，所述步骤s2中，机箱门14打开过程中，铰链结构逐步展开；同时，钢丝绳10和弹簧11的总长度减小，弹簧11回缩，弹簧弹力减小。
92.进一步地，所述步骤s3中，由于钢丝锁紧螺钉12的锁定作用，钢丝绳10不能相对于第一导向轮8、第二导向轮8滑移，钢丝绳10接入箱体安装板1、第一连接板2和第二连接板3中的长度保持不变，铰链结构被锁定不能运动。
93.关闭机箱门14时，动作过程与机箱门14的打开过程步骤相反，具体为：拧松钢丝锁紧螺钉12，使钢丝绳10能够相对于第一导向轮8、第二导向轮8顺利滑移，钢丝绳10接入箱体安装板1、第一连接板2和第二连接板3中的长度能够保持增加，机箱门14在外力作用下逐步关闭；进一步地，安装机箱门14和箱体13之间的锁紧螺钉进行加固。
94.与现有技术相比，本实施例提供的技术方案至少具有如下有益效果之一：
95.1.本发明提供了一种安装于机箱内侧的隐藏式铰链，可以满足标准19英寸电气设备机箱嵌入式前面板的安装使用要求，可以实现前面板的完全移出，面板打开后，铰链与侧壁距离小，方便内部模块的直线抽出。该铰链结构紧凑，闭合状态所占空间即为其运动过程所需最大空间，占用空间小，可以提供更多空间用于放置电气元件。
96.2.本发明提供了一种多自由度铰链，可以使前面板开启或闭合时沿垂直于前面板的方向直线拉出或关闭，且左右可以调整；因此，可以更好地适应加工以及安装误差，可以使前面板与两侧安装耳片之间的预留间隙足够小，可以保证前面板(机箱门14)关闭后与箱体13完全贴合，保证机箱结构的密封性。
97.3.本发明的铰链结构可以实现前面板开启状态保持锁紧功能，通过钢丝锁紧螺钉12锁定钢丝绳10，进一步锁定铰链结构，能够防止前面板意外关闭，方便机箱内部维护调试操作。
98.以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。