CN102265721B - 输入输出单元 - Google Patents

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Abstract

一种输入输出单元，其具有与在控制装置的背板单元上配置的背板单元连接器嵌合的前侧连接器，对控制装置和现场设备之间的信号发送/接收进行中继，并且具有：输入输出子单元，其由输入输出卡和卡座构成，在该输入输出卡中，将前侧连接器安装在基板的前缘，将与现场设备的连接器嵌合的后侧连接器安装在基板的后缘，并安装有对信号发送/接收进行中继的电子电路，该卡座在前侧具有向背板单元的引导孔中插入的引导轴，对输入输出卡进行保持；以及壳体，其形成为后面开放的箱状，该壳体构成为，形成使输入输出子单元以与其内表面之间留有间隙的方式插入的插入槽，在前板上，形成使背板单元连接器以与其内表面之间留有间隙的方式从外侧插入的长孔、以及使引导轴以与其内表面之间留有间隙的方式从内侧插入的轴孔，在将输入输出子单元保持于插入槽内的状态下，安装在背板单元上。

Description

输入输出单元
技术领域
本发明涉及一种将工作机械的数控装置等控制装置与传感器、电动阀及灯等现场设备连接而进行输入输出信号的发送/接收的输入输出单元。 
背景技术
当前，在对工业用控制设备和成为被控制对象的现场设备之间的信号发送/接收进行中继的输入输出单元中，具有下述输入输出单元，其具有：输入输出组件，其与上述工业用控制设备进行总线连接；输入输出卡，其收容在该输入输出组件中，并且，进行该工业用控制设备所采用的信号形式和现场设备所采用的信号形式之间的变换；以及接口部，其机械地安装在该输入输出组件上，在该接口部上连接与现场设备连接的信号线，并且，使该信号线与输入输出卡电连接(例如，参照专利文献1)。 
在该输入输出单元中，在输入输出卡和工业用控制设备的背板单元(back unit)之间设置中继基板(背板：back board)，在该中继基板上安装有：与背板单元上的连接器连接的连接器(1个)、以及与多个(4个)输入输出卡连接的多个(4个)连接器。 
在输入输出子单元与背板单元连接时，中继基板保持在作为树脂成型品的输入输出组件内，首先，将输入输出组件利用螺钉安装在背板单元上。与此同时，输入输出组件内的中继基板的连接器与背板单元上的连接器嵌合。 
在安装于背板单元上的输入输出组件内，配置与输入输出卡连接的中继基板的多个连接器，沿由树脂成型品形成的输入输出组件的卡插入槽，各插入一个输入输出卡，并进行连接器连接。 
专利文献1：日本特开平06-244570号公报 
发明内容
但是，在上述现有的输入输出子单元中，存在下述问题，即，在将输入输出组件安装于背板单元上后，还必须将多个(4个)输入输出卡逐个地插入并进行连接器连接，组装工时多。另外，存在下述问题，即，需要用于将输入输出卡和背板单元连接的中继基板(背板)，电连接的可靠性低，并且使成本增加。 
本发明就是鉴于上述情况而提出的，其目的在于，得到一种组装工时少、电气连接的可靠性高、成本低的输入输出单元。 
为了解决上述课题，达到目的，本发明提供一种输入输出单元，其具有与在控制装置的背板单元上并列配置的多个背板单元连接器分别嵌合的前侧连接器，对所述控制装置和多个现场设备之间的信号发送/接收进行中继，其特征在于，具有：多个输入输出子单元，其由输入输出卡和卡座构成，在该输入输出卡中，将所述前侧连接器安装在基板的前缘，将与所述现场设备的连接器嵌合的多个后侧连接器安装在所述基板的后缘，并安装有对所述信号发送/接收进行中继的电子电路，该卡座在前侧具有向所述背板单元的引导孔中插入的多个引导轴，并对所述输入输出卡进行保持；以及壳体，其形成为后面开放的箱状，该壳体构成为，形成多个使所述输入输出子单元以与其内表面之间留有间隙的方式插入的插入槽，在前板上，形成使所述背板单元连接器以与其内表面之间留有间隙的方式从外侧插入的长孔、以及使所述引导轴以与其内表面之间留有间隙的方式从内侧插入的轴孔，该壳体在将所述多个输入输出子单元保持于所述各个插入槽内的状态下，安装在所述背板单元上。 
发明的效果 
本发明所涉及的输入输出单元具有组装工时少、电连接的可靠性高、成本低的效果。 
附图说明
图1是表示本发明的输入输出单元的实施方式的输入输出卡的斜视图。 
图2是表示实施方式的卡座的斜视图。 
图3是表示实施方式的输入输出子单元向壳体插入前的状态的斜视图。 
图4是表示实施方式的输入输出子单元插入至壳体中的状态的前方斜视图。 
图5是表示实施方式的输入输出单元向背板单元安装前的状态的斜视图。 
图6是表示实施方式的输入输出单元的后视图。 
图7是沿图6的A-A线的剖面图。 
图8是图7的D部放大图。 
图9是沿图6的B-B线的剖面图。 
图10是图9的E部放大图。 
图11是沿图6的C-C线的剖面图。 
符号的说明 
10输入输出卡 
11基板 
11a基准孔 
11b纵长基准孔 
11c紧固孔 
12前侧连接器 
13后侧连接器 
14电子电路 
20卡座 
20a后板 
20b长孔 
20c顶板 
20d底板 
20e卡扣 
20f握持部 
20g侧板 
20h定位销 
20i前板 
20j切口部 
20k引导轴 
20m卡止爪 
20n凸条(凸起部) 
20p台座 
20r螺纹孔 
20s卡扣 
30输入输出子单元 
40壳体 
40a顶板 
40b底板 
40c槽 
40d插入槽 
40e引导部 
40f卡扣嵌合部 
40g卡止孔 
40h支撑槽 
40i前板 
40j长孔 
40k轴孔 
40m、40n螺钉通孔 
40p侧板 
40s间隙 
40t间隙 
41螺钉 
50背板单元 
50a引导孔 
50b螺纹孔 
51背板单元连接器 
91输入输出单元 
具体实施方式
下面，基于附图，详细说明本发明所涉及的输入输出单元的实施方式。此外，本发明并不由本实施方式限定。 
实施方式 
图1是表示本发明的输入输出单元的实施方式的输入输出卡的斜视图。如图1所示，输入输出卡10具有：矩形的基板11；前侧连接器12，其安装在基板11的表面的前缘，与后述的背板单元连接器51(参照图5)嵌合；多个后侧连接器13，其安装在基板11的表面的后缘，与未图示的各现场设备(传感器、电动阀以及灯等)的连接器嵌合；以及电子电路14，其安装在基板11上，将前侧连接器12和后侧连接器13之间电连接，进行未图示的控制装置所采用的信号形式和现场设备所采用的信号形式之间的变换。 
在基板11的前缘下部设置将输入输出卡10定位于后述的卡座20(参照图2)上的基准孔11a，在前缘上部设置有纵长基准孔11b。另外，在基板11的后部上下部设置有紧固孔11c。 
图2是表示实施方式的卡座的斜视图。如图2所示，卡座20利用树脂成型为一个侧面开放的薄型长方体箱状。在后板20a上形成长孔20b，其使输入输出卡10的多个后侧连接器13露出头部。 
在顶板20c以及底板20d的后部外侧，设置有大致L字形的卡扣20e。在卡扣20e上设置有卡止爪20m。在顶板20c以及底板20d的后部的两侧部，设置有作为凸起的凸条20n(参照图3)。在顶板20c以及底板20d的后端部设置有握持部20f。 
在侧板20g的前缘上下部，形成用于设置输入输出卡10的台座20p，在台座20p上设置有定位销20h，其与基板11的基准孔11a以 及纵长基准孔11b嵌合，将输入输出卡10定位在卡座20上。在定位销20h前方的前板20i的后侧设置有卡扣20s，其将与定位销20h嵌合的输入输出卡10的前缘卡合，防止输入输出卡10脱离。另外，在侧板20g的后部上下部，在台座上设置有螺纹孔20r。 
前板20i的除了上部以及下部之外的大部分形成切口部20j，其使输入输出卡10的前侧连接器12露出头部。在前板20i的上部以及下部设置有2根前端较细的引导轴20k，其向背板单元连接器51(参照图5)的上下附近的背板单元50上所设置的引导孔50a插入。在侧板20g、顶板20c以及底板20d上设置有多个风孔。 
图3是表示实施方式的输入输出子单元向壳体插入前的状态的斜视图。如图3所示，输入输出子单元30具有下述部分而构成，即：卡座20，其形成为一个侧面开放的薄型长方体箱状；以及输入输出卡10，其定位固定在卡座20的侧板20g上。 
输入输出卡10设置在形成于卡座20的侧板20g上的台座20p上，使基板11的基准孔11a以及纵长基准孔11b与定位销20h嵌合，前缘与卡扣20s卡止，利用未图示的螺钉通过紧固孔11c与螺纹孔20r紧固。 
输入输出卡10通过设置在台座20p上，从而进行与卡座20之间的垂直方向上的定位，通过使基准孔11a以及纵长基准孔11b与定位销20h嵌合，从而进行前后方向以及上下方向的定位。纵长基准孔11b吸收定位销20h间的间距和基准孔11a、11b间的间距的制作误差。 
在将输入输出卡10定位固定于卡座20上的状态下，输入输出卡10的多个后侧连接器13从形成于卡座20的后板20a上的长孔20b露出头部。前侧连接器12从卡座20的前板20i的切口部20j露出头部。 
图4是表示实施方式的输入输出子单元插入至壳体中的状态的前方斜视图，图5是表示实施方式的输入输出单元安装在背板单元上之前的状态的斜视图，图6是表示实施方式的输入输出单元的后视图，图7是沿图6的A-A线的剖面图，图8是图7的D部放大图， 图9是沿图6的B-B线的剖面图，图10是图9的E部放大图，图11是沿图6的C-C线的剖面图。 
如图3及图4所示，壳体40利用树脂成型为后面开放的长方体箱状。在顶板40a以及底板40b的宽度方向中央，在前后方向全长上形成U字状的槽40c。壳体40的内部空间被槽40c分割为2个插入槽40d。 
在各个插入槽40d的上下处，形成对输入输出子单元30的插入进行引导的U字状的引导部40e。插入槽40d的纵横内表面尺寸形成为比卡座20的纵横外形尺寸大大致2mm，在插入槽40d(引导部40e)的内表面和卡座20之间，在整个周向上形成大致1mm的间隙40s(参照图8、图10)。 
在引导部40e的后端部形成卡扣嵌合部40f，其与卡座20的卡扣20e嵌合，并弹性地保持输入输出子单元30的后部。在卡扣嵌合部40f上设置有卡止孔40g，其将设置在卡扣20e上的卡止爪20m卡止，防止输入输出子单元30从插入槽40d脱离。 
如图3及图10所示，在引导部40e的后部的两侧部设置有多个支撑槽40h，其与设置在卡座20后部的作为凸起的多个凸条20n嵌合，并对输入输出子单元30的后部进行点支撑。 
如图4所示，在壳体40的前板40i上设置有：2个长孔40j，其与2个插入槽40d分别对应，可以使背板单元连接器51(参照图5)插入；以及合计4个轴孔40k，其使输入输出子单元30的引导轴20k插入。轴孔40k设置在长孔40j的上下附近。 
长孔40j的纵横内表面尺寸形成为比背板单元连接器51的外形尺寸沿纵横大大致2mm，在长孔40j的内表面和插入至长孔40j中的背板单元连接器51之间，在整个周向上形成大致1mm的间隙。另外，轴孔40k的内径尺寸形成为比引导轴20k的外径尺寸大大致2mm，在轴孔40k的内表面和引导轴之间，在整个周向上形成大致1mm的间隙40t(参照图8)。 
另外，在槽40c前方的前板40i上设置有螺钉通孔40m、40n，其使用于将壳体40向背板单元50的螺纹孔50b紧固的螺钉41插入。 在壳体40的顶板40a、底板40b以及侧板40p上设置有多个风孔。 
如图6～图11所示，如果在壳体40的2个插入槽40d中分别插入输入输出子单元30，并使卡座20的前板20i与壳体40的前板40i的内表面抵接，则输入输出子单元30的引导轴20k插入至前板40i的轴孔40k中。此时，在插入槽40d(引导部40e)的内表面和输入输出子单元30之间，存在大致1mm的间隙40s(参照图8、图10)，在轴孔40k的内表面和引导轴20k之间存在大致1mm的间隙40t(参照图8)。 
另外，设置在卡座20的顶板20c以及底板20d的后部外侧的卡扣20e与在壳体40的插入槽40d(引导部40e)的后端上下处形成的卡扣嵌合部40f嵌合，并弹性地支撑，设置在卡扣20e上的卡止爪20m与设置在卡扣嵌合部40f上的卡止孔40g卡止，防止输入输出子单元30从壳体40脱离。 
并且，设置在卡座20的顶板20c以及底板20d的后部的两侧部上的作为凸起部的多个凸条20n，与设置在引导部40e的后部两侧的多个支撑槽40h嵌合，凸条20n被支撑槽40h点支撑，输入输出子单元30的前部可以在插入槽40d和内表面之间的大致1mm的间隙内上下左右摆动。 
凸条20n和支撑槽40h的内表面之间的间隙设定为大致0.2mm。因此，凸条20n由于支撑槽40h而在上下左右方向均被约束，成为点支撑的状态。输入输出单元91具有以上说明的壳体40、以及插入保持在壳体40中的输入输出子单元30而构成。对于输入输出子单元30，由于设置在后部的凸条20n被支撑槽40h点支撑，前部沿上下左右摆动，所以摆动角度较小。 
如果将输入输出单元91的引导轴20k向背板单元50的引导孔50a插入，则背板单元连接器51与输入输出子单元30的前侧连接器12嵌合。 
此时，即使在背板单元50上并列配置的2个背板单元连接器51的配置位置因组装误差而偏移，但在插入槽40d内，引导轴20k以及前侧连接器12追随偏移的背板单元连接器51而以较小的倾斜角度摆 动并偏移，背板单元连接器51和前侧连接器12可以顺利地嵌合。 
在该状态下，使螺钉41通过壳体40的螺钉通孔40m、40n，并螺入背板单元50的螺纹孔50b，将输入输出单元91安装在背板单元50上。 
在本发明的实施方式中，说明了向1个壳体40中插入保持2个输入输出子单元30的例子，但也可以向1个壳体中插入保持大于或等于3个输入输出子单元30。 
如以上说明所示，由于实施方式的输入输出单元91不需要用于将输入输出卡10和背板单元50连接的中继基板，所以组装工时少，电连接的可靠性高，成本低。 
工业实用性 
如上述所示，本发明所涉及的输入输出单元作为工作机械的数控装置等的输入输出单元有用。 

Claims (4)

1.一种输入输出单元，其具有与在控制装置的背板单元上并列配置的多个背板单元连接器分别嵌合的前侧连接器，对所述控制装置和多个现场设备之间的信号发送/接收进行中继，
其特征在于，具有：
多个输入输出子单元，其由输入输出卡和卡座构成，在该输入输出卡中，将所述前侧连接器安装在基板的前缘，将与所述现场设备的连接器嵌合的多个后侧连接器安装在所述基板的后缘，并安装有对所述信号发送/接收进行中继的电子电路，该卡座在前侧具有向所述背板单元的引导孔中插入的多个引导轴，并对所述输入输出卡进行保持；以及
壳体，其形成为后面开放的箱状，该壳体构成为，形成有多个插入槽，所述输入输出子单元以与所述插入槽的内表面之间留有间隙的方式插入至所述插入槽中，在前板上形成有长孔及轴孔，所述背板单元连接器以与所述长孔的内表面之间留有间隙的方式从外侧插入至所述长孔中，所述引导轴以与所述轴孔的内表面之间留有间隙的方式从内侧插入至所述轴孔中，该壳体在将所述多个输入输出子单元保持于所述各个插入槽内的状态下，安装在所述背板单元上。
2.根据权利要求1所述的输入输出单元，其特征在于，
所述卡座在后部具有成为支撑点的多个凸起部，在所述壳体的插入槽的后部，设置对所述多个凸起部分别进行支撑的多个支撑槽，所述凸起部被所述支撑槽支撑，所述输入输出子单元的前部在所述间隙内上下左右摆动。
3.根据权利要求2所述的输入输出单元，其特征在于，
所述卡座形成为一个侧面开放的薄型长方体箱状，在后板上形成使所述输入输出卡的多个后侧连接器露出头部的长孔，在顶板以及底板的后部外侧设置卡扣，在所述卡扣上设置卡止爪，在所述顶板以及底板的后部两侧部设置作为所述凸起部的凸条。
4.根据权利要求3所述的输入输出单元，其特征在于，
在所述壳体的插入槽的后端上下处，形成与所述卡座的卡扣嵌合的卡扣嵌合部，在该卡扣嵌合部上设置有卡止孔，该卡止孔将设置在所述卡扣上的卡止爪卡止，防止所述输入输出子单元脱离。
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