CN104822236B

CN104822236B - 电子装置

Info

Publication number: CN104822236B
Application number: CN201510062187.2A
Authority: CN
Inventors: 泉隼人; 仓石洋辉; 大胁康裕; 堤隆弘; 岛村浩郎; 岛村浩一郎
Original assignee: Yokogawa Electric Corp
Current assignee: Yokogawa Electric Corp
Priority date: 2014-02-05
Filing date: 2015-02-05
Publication date: 2018-01-23
Anticipated expiration: 2035-02-05
Also published as: US20150223362A1; EP2906029A3; JP5971268B2; EP2906029A2; JP2015149353A; EP2906029B1; CN104822236A; US9521773B2

Abstract

本发明提供一种电子装置，其包括：基板；多个模块，其可拆卸地适配和连接至基板；多个安装构件，其被配置为可拆卸地将基板安装至DIN导轨；以及操作杆，其设置在基板上并且被配置为与安装构件啮合且能够从基板的正面操作。当操作该操作杆时，安装构件与DIN导轨之间的啮合状态被释放。

Description

电子装置

技术领域

本公开涉及电子装置，更具体地，涉及被配置为通过多个安装构件将与多个模块可拆卸地适配和连接的基板可拆卸地安装至DIN导轨的电子装置。

背景技术

已知这样一种电子装置，其被配置为通过多个安装构件将与多个模块可拆卸地适配和连接的基板可拆卸地安装至DIN导轨。

图10是示出使用电子装置来配置的控制系统的示例的框图。在图10中，现场控制站10包括多个输入/输出模块11以及各种功能模块12，诸如电源模块、被配置为控制将各种信号发送至上位系统以及从上位系统接收各种信号的控制模块等。输入/输出模块11和功能模块12可拆卸地适配且连接至针对基板(未示出)提供的第一接线端子板(terminalboard)。

现场控制站10通过线缆20连接至第二接线端子板30。第二接线端子板30设置有连接器31、接线盒(terminal block)32、断开构件33等。系统侧的线缆20通过连接器(未示出)可拆卸地适配和连接至连接器31。现场侧的现场装置(诸如，感测装置、电机、阀等(未示出))的配线连接至接线盒32。断开构件33被配置为按照需要机械地断开信号系统，该信号系统用于机械地且电气地连接连接器31和接线盒32。

设置断开构件33用于例如在激活或维护系统时单独检查每个信号系统的系统侧或现场侧的状态。通过从第二接线端子板30中取出相应的信号系统的断开构件33，机械地断开被配置为在系统侧与现场侧之间发送和接收信号的信号输入/输出系统。

现场控制站10和接线端子板30可拆卸地安装至DIN导轨。图10示出了接线端子板30的背面安装至DIN导轨40的状态。

图11A和图11B示出了电子装置60通过安装构件50安装至DIN导轨40的状态，其中图11A是立体图，图11B是图11A的示意性截面图。在图11B中，DIN导轨40是具有扁平的截面形状、尺寸根据DIN标准来标准化的大礼帽状导轨构件。DIN导轨40具有凹部40a和凸缘边40b、40c。凹部40a具有底面相对浅的矩形截面。凸缘边40b、40c中的每一个均是通过使凹部40a的彼此面对的两个侧面中的每一个以L形状向外弯曲而形成的，并且具有相对窄的宽度。

安装构件50通过螺钉固定至电子装置60的背面，并且具有基部构件51和通过弹簧(未示出)可滑动地附接至基部构件51的释放杆(releas ing lever)52。

基部构件51形成有用于与DIN导轨40的凸缘边40b、40c啮合的凹部51a。

可滑动地附接释放杆52以打开和关闭凹部51a的一侧(下侧)并且在正常状态通过弹簧(未示出)驱使释放杆52关闭凹部51a的该一侧。释放杆52的深度端部形成有锥形表面，使得当释放杆被按压至DIN导轨40时，作为操作部，其克服弹簧的弹力向下滑动，并且拉出侧的端部被形成为从基部构件51的端部突出长度L。

在图11B所示的状态下，当将电子装置60可拆卸地安装至DIN导轨40时，DIN导轨40的凸缘边40b与固定至电子装置60的背面的安装构件50的凹部51a的上侧啮合，然后，安装构件50的凹部51a的下侧被按压至DIN导轨40的凸缘边40c。

安装构件50被按压至DIN导轨40的凸缘边40c，使得形成在释放杆52的深度端部处的锥形表面沿着凸缘边40的端面滑动，释放杆52向下滑动并且凹部51a的下侧逐渐地打开。

当DIN导轨40的凸缘边40c架在释放杆52的深度端部处形成的锥形表面之上时，其适配于安装构件50的凹部51a，弹簧再次驱使释放杆52关闭凹部51a的一侧，并且DIN导轨40的凸缘边40c与安装构件50的凹部51a的下侧啮合。

当卸下安装至DIN导轨40的电子装置60时，向下拉安装构件50的释放杆52以从安装构件50的凹部51a的下侧拉出DIN导轨40的凸缘边40c并且释放DIN导轨40的凸缘边40b与安装构件50的凹部51a之间的啮合状态。

图12A至图12C例示了图10的输入/输出模块11的具体配置。图12A示出了这样的示例：准备了被配置为可拆卸地附接至输入/输出模块11的正面的多个接线盒11a、11b、11c，然后将其对应于使用而替代并附接至输入/输出模块11。图12B示出了线缆通过连接器11d连接至输入/输出模块11的示例。图12C示出了提供了具有用于将信号线连接至输入/输出模块11的盖部分的接线端子板11e的示例。输入/输出模块11也安装至DIN导轨(未示出)。

图13A至图13C示出了图10的输入/输出模块11的另一具体配置。图13A和图13B示出了发热量大的输入/输出模块11的壳体11f、11g由具有高导热率的铝材料制成的配置，图13C示出了套(外壳)11h全部由铝材料制成的配置。输入/输出模块11也安装至DIN导轨(未示出)。

专利文献1公开了要安装在DIN导轨上的接线端子板的配置，该接线端子板可以在不侧滑的情况下以最小空间固定至DIN导轨，并且在该接线端子板中，基底容纳于金属壳体内。

[现有技术文献]

[专利文献]

[专利文献1]日本专利申请公开第2012-134352A号

然而，根据图11A和图11B所示的DIN导轨的安装结构，为了卸下安装至DIN导轨40的电子装置60，应该使释放杆52的作为操作端的端部从基部构件51的端部突出预定长度L，使得操作员可以直接操作可滑动地附接至安装构件50的基部构件51的释放杆52的端部。结果，扩大了外部尺寸。

此外，当将具有较宽安装宽度的电子装置60安装至DIN导轨40时，使用了具有相同尺寸且固定于电子装置60的背面的多个安装构件50。为了卸下安装至DIN导轨40的电子装置60，应该同时拉出固定于电子装置60的背面的所有安装构件50的释放杆52。因而，执行对应的操作非常困难。

此外，根据接线盒11a、11b、11c附接至输入/输出模块11的正面的配置，如图12A所示，当接近输入/输出模块11的正面时，接线盒11a、11b、11c变成障碍物，使得可操作性降低。

具体地，当将现场配线连接至接线盒11a、11b、11c时，现场配线的张应力被施加至输入/输出模块11，使得输入/输出模块11可能损坏。因此，如图10所示，在一些情况下单独地设置用于连接现场配线的接线端子板30。

另外，如图13A至图13C所示，作为对抗热的对策，当壳体的构成部件都由铝材料制成时，成本增加。

发明内容

本发明的示例性实施例提供了一种可操作性高的电子装置，该电子装置被配置为：仅仅通过从基板的正面接近来将可拆卸地适配和连接有多个功能模块的基板安装至DIN导轨以及从DIN导轨卸下，在没有相互干扰的情况下将功能模块附接至安装至DIN导轨的基板以及从该基板卸下，在没有外力的影响的情况下将现场装置的配线连接至基板，有效地从发热量大的功能模块辐射热并且通过小型化来节省空间。

根据示例性实施例的电子装置包括：

基板；

多个模块，其可拆卸地适配和连接至基板；

多个安装构件，其被配置为可拆卸地将基板安装至DIN导轨；以及

操作杆，其设置在基板上并且被配置为与安装构件啮合且能够从基板的正面操作，

其中，当操作该操作杆时，安装构件与DIN导轨之间的啮合状态被释放。

所述多个模块可以根据其功能被划分成多组，并且所述多个模块可以布置在基板上，使得构成每组的各模块的端面以组为单位形成阶梯形状。

模块组中的任一个可以包括用于热辐射的管道，并且其他相邻模块组可以紧密地接触所述管道。

模块组可以分别具有输入/输出模块、每一个均具有预定的可选功能的插入模块以及接线盒。

根据上述配置，可以实现如下可操作性高的电子装置，该电子装置被配置为：仅仅通过从基板的正面接近来将可拆卸地适配和连接有多个功能模块的基板安装至DIN导轨以及从DIN导轨卸下，在没有相互干扰的情况下以及在没有卸下安装至DIN导轨的基板的情况下附接和卸下附接在基板上的各个功能模块，在没有外力的影响的情况下将现场装置的配线连接至基板，有效地从发热量大的功能模块辐射热并且通过小型化来节省空间。

附图说明

图1A至图1D示出了根据本发明的实施例的电子装置的配置。

图2是图1A至图1D所示的电子装置的组装图示。

图3是基板100的背面的透视图。

图4示出了安装构件160的配置。

图5A至图5C示出了从下面观察时将并入有图3所示的操作杆150和安装构件160的基板安装至DIN导轨140的顺序。

图6A至图6D示出了卸下安装至DIN导轨140的基板100的操作。

图7示出了接线盒130的配置。

图8A至图8C示出了接线盒130的配置。

图9A至图9F示出了板弹簧135的功能。

图10是示出了现有技术的控制系统的示例的框图。

图11A和图11B示出了电子装置60通过安装构件50安装至DIN导轨40的状态。

图12A至图12C示出了图10的输入/输出模块11的具体配置示例。

图13A至图13C示出了图10的输入/输出模块11的其他具体配置示例。

具体实施方式

下文中，将参照附图详细地描述本发明的示例性实施例。图1A至图1D示出了根据本发明的实施例的电子装置的配置，其中，图1A是顶视图，图1B是正视图，图1C是侧视图，图1D是整体的立体图。图2是图1A至图1D所示的电子装置的组装图示。

在图1A至图1D以及图2中，两个输入/输出模块110通过连接器CN1、CN2适配和连接至基板100的正面。多个插入模块120通过连接器CN3适配和连接至基板100的正面。多个接线盒130通过连接器CN4适配和连接至基板100的正面。两个输入/输出模块110具有相同功能。多个插入模块120用作具有预定的可选功能的功能模块。可以通过从基板的正面接近来相对简单地附接和拆卸构成部件(模块/块)。同时，基板100的背面可拆卸地安装至DIN导轨140，如下所述。

两个输入/输出模块110、多个插入模块120和多个接线盒130在深度方向上的长度被设计成使得在输入/输出模块110、插入模块120和接线盒130附接至基板100的状态下，其各个端面从基板100的一侧朝向另一侧形成阶梯形状。

两个输入/输出模块110a、110b被配置为以主/从关系进行操作。即，当作为主装置进行操作的一个输入/输出模块(例如，输入/输出模块110a)发生故障时，作为从装置进行操作的另一输入/输出模块(例如，输入/输出模块110b)替代地作为主装置进行操作，使得输入/输出模块被双重操作。由此，可以将由于输入/输出模块110的故障而引起的操作停止抑制到最小。

插入模块120被配置为向每个信号系统添加在输入/输出模块110中未实现的继电器的可选功能，诸如信号转换功能、绝缘功能、断开功能、保险丝功能等。每个插入模块120具有正面杆121，其被设置成覆盖插入模块的正面并且可旋转地附接至在其一端附近的轴。

当插入模块120例如设置有作为可选功能的断开功能时，不需要提供为现有技术的接线端子板30设置的断开构件33，并且当插入模块120设置有保险丝功能时，不需要提供为现有技术的接线端子板30设置的保险丝。

图3是基板100的背面的透视图。基板100的背面设置有第一凹部101、第二凹部102和三个第三凹部103。第一凹部101形成在基板100的大致中心部分处，并且以相对宽的宽度在纵向上延伸，使得DIN导轨140可以适配在第一凹部101中。第二凹部102形成为与基板100的一侧邻近并且与第一凹部101平行地在纵向上延伸。第二凹部102具有比第一凹部101窄的宽度。操作杆150可滑动地适配在第二凹部102中。第三凹部103离散地形成为与第一凹部101和第二凹部102垂直。用于可拆卸地将基板100安装至DIN导轨140的安装构件160可滑动地适配于第三凹部103中。

第三凹部103的底面设置有导向槽103a，该导向槽用于在安装构件160可滑动地适配至第三凹部103的状态下引导安装构件160的滑动方向。第三凹部103的两个壁面设置有引导部103b、103c，这些引导部103b、103c被配置为可滑动地将设置在安装构件160的两侧的阶梯部160d、160e适配在其中。

可从基板100的正面对操作杆150进行操作，并且操作杆150由实质上的L形板制成。操作杆150在所述实质上的L形板的长部上以与三个凹部103的间隔相同的间隔设置有三个圆柱状突起151。三个圆柱状突起151机械地耦接至具有相同形状并且固定于三个凹部103的安装构件160。操作杆150以所述实质上的L形板的短部从基板100的背面向正面突出的状态附接至基板100。

图4示出了安装构件160的配置。安装构件160整体上由塑料制成以具有大致的矩形平板框形状，并且具有形成在其一端处的锥形表面160a以及形成在锥形表面160a的端部附近的悬臂式可移动件160b。悬臂式可移动件160b具有弹性并且用作近似板弹簧。可移动件160b的端部与圆柱状啮合部160c一体地形成，该圆柱状啮合部160c被配置为与设置在第三凹部103的底面上的导向槽103a适配。

锥形表面160a的两个侧表面形成有阶梯部160d、160e，阶梯部160d、160e被配置为可滑动地与设置在第三凹部103的两个壁面上的导轨部103b、103c适配。倾斜侧160f设置在可移动件160b固定至其上的框架部分的一侧在深度方向上的部分处。

当将操作杆150和安装构件160附接至基板100时，在操作杆150的突起151向上突出的情况下插入操作杆150直到其与第二凹部102的端部碰撞。

此后，分别将安装构件160可移动地附接至第三凹部103。具体地，将形成在安装构件160的两个侧表面上的阶梯部160d、106e可滑动地适配至设置在第三凹部103的两个壁面上的导轨部103b、103c，与可移动件106b的端部形成为一体的圆柱状啮合部160c适配到设置在第三凹部103a的底面上的导向槽103a中。

在操作杆150和安装构件160以该方式与基板100结合的状态下，通过安装构件160的可移动件160b的弹力在图3的左方向上按压操作杆150。

由此，安装构件160的形成有锥形表面160a的端部从凹部101的一个壁面101a突出并且在安装构件160的端部与第一凹部101的底面之间形成用以与DIN导轨140的凸缘边140c适配和连接的啮合凹槽101b。同时，壁面101a的开口侧的角部被斜切以具有大致弧形，使得可以平滑地附接和拆卸DIN导轨140的凸缘边140c。

具有弧部的突出侧101d形成在第一凹部101的另一壁面101c的开口侧附近，并且用于与DIN导轨140的凸缘边140b啮合的啮合凹槽101e形成在突出侧101d与凹部101的底面之间。

图5A至图5C示出了从下面观察时将图3所示的具有操作杆150和安装构件160的基板100安装至DIN导轨140的顺序。

首先，如图5A所示，DIN导轨140的一个凸缘边140b适配并啮合至形成在凹部101的壁面的突出侧101d与凹部101的底面之间的啮合凹槽101e。

随后，如图5B所示，整个基板100被按压至DIN导轨140。由此，附接至基板100的安装构件160的锥形表面沿着DIN导轨140的另一凸缘边140c的端面滑动，并且DIN导轨140的另一凸缘边140c适配至形成在锥形表面160a与凹部101的底面之间的啮合凹槽101b。

结果，如图5C所示，基板100啮合并固定至DIN导轨140。

图6A至图6D示出了卸下安装至DIN导轨140的基板100的操作，其中，图6A示出了基板100安装至DIN导轨140的状态，图6B是图6A的局部放大视图，图6C示出了从DIN导轨140卸下基板100的状态，图6D是图6C的局部放大视图。

图6A和图6B示出了没有拉操作杆150的正常状态。在该状态下，操作杆150的三个突起151被适配为沿着对应的安装构件160的倾斜侧160f滑动，并且操作杆150被按压至预定位置，在该预定位置处操作杆150通过安装构件160的可移动件160b的弹力与第二凹部102的端部碰撞。

在该状态下，如上所述，DIN导轨140的一个凸缘边140b适配至形成在凹部101的一个壁面的突出侧101d与凹部101的底面之间的啮合凹槽101e，而DIN导轨140的另一凸缘边140c适配至形成在三个安装构件160的锥形表面160a与凹部101的底面之间的啮合凹槽101b，使得基板100稳定地安装至DIN导轨140。

图6C和图6D示出了克服三个安装构件160的可移动件160b的弹力而从第二凹部102的预定位置拉出操作杆150的状态。随着操作杆150被拉出，为操作杆150设置的三个突起151沿着对应的安装构件160的倾斜侧160f滑动，并且三个安装构件160同时也在第三凹部103上滑动，使得三个安装构件160的端部远离DIN导轨140的凸缘边140c移动。

由此，形成在三个安装构件160的锥形表面160a与凹部101的底面之间的啮合凹槽101b暂时消失，使得在安装构件160介于基板100与DIN导轨140之间的情况下基板100安装至DIN导轨140的状态被释放，因而可以从DIN导轨140上卸下基板100。

图7示出了接线盒130的配置。接线盒130被配置成使得基底132位于侧盖131与散热器133之间并且它们通过螺钉134来固定。作为接线盒130的散热器133，使用具有被形成为使冷风能够流通的方管状部分(管道)的不规则形状的铝材料。

图8A至图8C也示出了接线盒130的配置，其中，图8A是顶视图，图8B是侧视图，图8C是正视图。接线盒130的侧盖131设置有用作近似板弹簧并且弯曲成曲轴形状的弯曲部分135。

图9A至图9F示出了弯曲部分135的功能，其中，图9A是背面视图，图9B是侧视图，图9C是正视图，图9D是顶视图，图9E是沿着图9C的线A-A截取的截面视图，图9F是图9E的局部放大视图。如图9F所示，当将接线盒130附接至基板100时，弯曲部分135被配置为与基板100的壳体100a对接并且产生将接线盒130的散热器133朝向插入模块120按压的力。

通过上述结构，接线盒130的散热器133稳固地与插入模块120接触，由此改进插入模块120的热辐射效果。

可以按照需要将输入/输出模块110插入到输入/输出模块110a侧、输入/输出模块110b侧或者输入/输出模块110a、110b两侧。因此，无法确定发热量及其热辐射性能。因而，为不具有发热构件的接线盒130设置热辐射机构，使得可以一直实现稳定的热辐射效果。

此外，可以将图10所示的现有技术的现场控制站10与接线端子板30集成，使得可以节省空间。

此外，如图1A至图1D以及图2所示，在从基板100的正面接近基板100时，可以可拆卸地将输入/输出模块100、具有预定的可选功能的多个插入模块120以及多个接线盒130适配和连接至基板100，使得可以实现没有相互干扰的结构。

此外，如图5A至图5C以及图6A至图6D所示，当将基板100固定至DIN导轨140时，仅需将基板100的正面按压至DIN导轨140，并且当从DIN导轨140卸下基板100时，仅需拉出操作杆150。即，能够实现可以仅仅通过从基板100的正面接近来将基板100安装至DIN导轨140以及从DIN导轨140卸下基板100的结构。

此外，被配置为将基板100固定至DIN导轨140的安装构件160具有使得基板100能够在不从设备的外部形状突出的情况下从DIN导轨140卸下的结构，并且可以使该设备较小。此外，可以通过操作一个操作杆150来同时操作多个安装构件160。

此外，如图7所示，为了从多个插入模块120辐射热，将散热器133嵌入接线盒130中以有效地以最小空间实现抗热措施。

对于近来的控制系统，需要执行复杂的过程控制。为了执行复杂的过程控制，应该在各种现场装置与控制器之间发送和接收各种信号。

因此，需要被配置为将各种现场装置与控制器之间的信号转换成期望形式的输入/输出模块，并且需要输入/输出模块具有转换各种信号的能力。此外，由于信号线的绝对量增加，因此需要用于缩小被配置为将电子装置安装至其上的机架以及被配置为将电子装置容纳于其中的机柜的小型化。

同时，与用于过程控制系统的控制器相比，在许多情况下可以修理和改变配置本发明的电子装置的输入/输出模块。理由如下：由于包括输入/输出模块的电子装置的安装地点接近过程控制的现场，因此输入/输出模块很可能由于外部噪声等而损坏，并且例如需要在许多情况下根据现场装置的添加和/或删除来进行物理改变。

此外，由于需要在改变时抑制对控制器和其他控制目标的影响，因此优选地替换对于每个控制目标单元而言独立并且适配和连接有预定的功能模块组的基板。

上述的本发明可以实现满足上述要求且可操作性高的电子装置，该电子装置被配置为：仅仅通过从基板的正面接近来将可拆卸地适配和连接有多个功能模块的基板安装至DIN导轨以及从DIN导轨卸下，在没有相互干扰的情况下以及在未卸下安装至DIN导轨的基板的情况下附接和卸下安装在基板上的各个功能模块，在没有外力的影响的情况下将现场装置的配线连接至基板，从发热量大的功能模块有效地辐射热并且通过小型化来节省空间。

Claims

1.一种电子装置，包括：

基板，其包括设置在所述基板的背面的第一凹部、第二凹部和多个第三凹部，所述第一凹部形成为在纵向上延伸以使得DIN导轨适配在所述第一凹部中，所述第二凹部形成为与所述第一凹部平行地在纵向上延伸，所述第三凹部形成为与所述第一凹部和所述第二凹部垂直；

多个模块，其可拆卸地适配和连接至所述基板；

多个安装构件，其被配置为可拆卸地将所述基板安装至所述DIN导轨；以及

操作杆，其设置在所述基板上，并且被配置为与所述安装构件啮合并通过所述安装构件的弹力被按压至所述第二凹部的端部并且能够从所述基板的正面操作，

其中，所述多个安装构件中的每一个可滑动地适配在所述多个第三凹部中的每一个中，

其中，所述操作杆可滑动地适配在所述第二凹部中，并且

其中，当从所述第二凹部的预定位置拉出所述操作杆时，所述安装构件在所述第三凹部上滑动以移动离开所述DIN导轨，从而使得所述安装构件与所述DIN导轨之间的啮合状态被释放。

2.根据权利要求1所述的电子装置，其中，所述多个模块根据其功能被划分成多组，并且

其中，所述多个模块布置在所述基板上，使得构成每组的各模块的端面以组为单位形成阶梯形状。

3.根据权利要求2所述的电子装置，其中，所述模块组中的任一个包括用于热辐射的管道，并且其他相邻模块组紧密地接触所述管道。

4.根据权利要求2或3所述的电子装置，其中，所述模块组分别具有输入/输出模块、每一个均具有预定的可选功能的插入模块以及接线盒。

5.根据权利要求1所述的电子装置，其中，所述多个模块可拆卸地适配和连接至所述基板的正面。