CN106488682B - 控制单元 - Google Patents

Abstract

控制单元具备：设置有槽(16)的基座单元(12)；具备印刷电路基板(22)并安装于上述基座单元(12)的模块(14)；一方设置于基座单元(12)，另一方设置于模块(14)的一对公母连接器(28)；以及用于使上述模块(14)相对于上述基座单元(12)能够转动的转动支点(18)结构。而且，防止误组装用的一对凹部(24)和凸部26的一方设置于基座单元(12)，另一方设置于模块(14)。上述凹部(24)和凸部(26)的设置位置根据模块(14)的种类的不同而不同。

Description

控制单元

技术领域

本发明涉及在组装于基座单元的模块具备多种的情况下，防止错误地组装模块的控制单元。

背景技术

控制单元是所谓的可编程序逻辑控制器(Programmable Logic Controller：PLC)，根据预先确定的顺序或者程序，依次进行控制的各阶段的控制装置。例如有时在加工工件的机床的周围，为了确保作业者的安全设置有将机床和作业者之间隔开的安全门，在稍微离开该安全门的位置设置有指示机床开始加工的加工开始按钮，在加工开始按钮旁边设置有紧急停止按钮。另外在安全门设置有检测门是打开状态还是关闭状态的限位开关，在机床设置有检测加工结束的规定的传感器。

在该情况下，来自限位开关的信号、来自加工开始按钮的信号、来自紧急停止按钮的信号以及来自规定的传感器的信号输入控制单元，从控制单元输出使机床开始动作的动作开始控制信号，和使机床停止动作的动作停止控制信号。而且仅在控制单元检测到了预先确定的顺序的情况下(例如，安全门被关闭之后，检测到加工开始按钮被接通的情况下)，进行控制的各阶段(例如，使机床开始动作，若检测到加工结束，则使机床停止动作)。另外例如在控制单元检测到紧急停止按钮被按压的情况下、或者是安全门成为打开状态的情况下，在机床处于动作过程中强制使机床停止。

控制单元具备基座单元和模块。模块具备印刷电路基板和将该印刷电路基板内装的壳体。在基座单元设置有作为用于安装该模块的空间的槽，多种模块安装于基座单元的槽。通过使一方设置于基座单元而另一方设置于模块的公母一对连接器嵌合来进行安装。此外，作为模块的种类有电源模块、CPU模块、通信模块、输入模块以及输出模块等。

若弄错模块的种类地安装到基座单元上，则有可能破坏模块所具备的搭载于印刷电路基板的电子电路部件。即，模块向基座单元的安装通过连接连接器来进行，每个模块连接的信号以及排列不同。因此每个槽安装的模块被确定，为了避免错误的模块的安装引起的电气故障，作为防止误插入的构造，基于其他模块改变使连接器的大小(引脚数)，或者连接器的安装位置。例如，切换电源模块和其他模块，若向应该安装电源模块以外的模块的基座单元的槽安装电源模块，则有向该模块的电子电路部件施加过度的电压，有电子电路部件破坏的可能性。因此为了防止弄错模块安装，从以往有各种提案。例如参照实开平4－55184号公报，日本特开2009－276894号公报。

然而，作为模块向基座单元的安装方式，有在基座单元与模块之间具备能够装卸的转动支点结构，通过使模块相对于基座单元转动，使模块所具备的连接器与基座单元所具备的连接器嵌合的安装方式。

上述的以往提出的防止误组装的安装形式并不是使模块转动地安装的方式，而是直线状地将模块压入槽而将模块组装安装于基座单元的方式。在通过转动进行安装的方式中，因为具有转动支点且模块转动，由于该转动操作即使是错误的模块，也有即使不是完全嵌入也能够强行使连接器的一部分嵌入的情况。在作业者没有发觉模块的组装位置的错误，误认为连接器的插入口硬或者插入有些倾斜而插入不顺等情况下，会强行插入，从而使连接器破损。因此，即使对于转动的安装方式，也有有效的防止误组装的提案的要求。

发明内容

本发明的目的之一是可靠地实现通过转动将多种模块安装于基座单元的方式中的防止误组装，实现防止连接器的破损。

作为本发明的一方式控制单元，具备：基座单元，其设置有槽，上述槽是用于安装模块的空间；模块，其被安装于上述基座单元的槽中，并具备印刷电路基板；一对公母连接器，为了电连接上述基座单元和上述模块，上述一对公母连接器中的一方设置于基座单元，另一方设置于模块；以及转动支点结构，其是为了通过模块相对于基座单元的转动来进行上述一对连接器的连接，而使上述模块相对于上述基座单元能够转动的嵌合结构。而且，对于上述基座单元和上述模块而言，在上述一对连接器连接之前啮合的一对凹部和凸部的一方设置于基座单元，另一方设置于模块，上述凹部和凸部设置于与设置于上述基座单元和上述模块的上述一对连接器的设置位置分离的位置，上述凹部以及凸部的设置位置与上述一对连接器的设置位置的分离间隔根据上述槽与上述模块形成为不可连接的组合的种类的不同而不同。

根据上述方式的控制单元，一对凹部和凸部的一方设置于基座单元，另一方设置于模块，在模块的正常的安装中处于凹部与凸部能够嵌合的位置关系。在模块的误组装安装中凹部和凸部处于不能嵌合的位置关系。而且，该凹部与凸部的嵌合，在基座单元和模块所具备的一对连接器通过模块的转动开始连接之前进行。因此，在弄错模块而要通过转动安装于基座单元时，在一对连接器由于该转动开始连接之前，凹部与凸部的嵌合被阻止，进一步的转动被可靠地阻止。由此不会进行错误的一对连接器的连接，能够实现防止由于错误的连接器的连接引起的连接器的破损。

在上述方式的控制单元中，上述凹部和凸部的设置位置位于上述转动支点结构的设置位置与上述连接器的设置位置之间也可以。由此能够容易地配置凹部和凸部，与从转动支点观察在离连接器远的位置形成凹凸部的情况相比较，因为能够以更小的凹凸部在连接器连接前阻止凹凸部的嵌合，所以能够设为比较的小型化的结构。

在上述方式的控制单元中，使上述凹部与凸部能够嵌合的组合中的上述凹部与凸部的嵌合位置关系，和一对公母连接器的嵌合位置关系配设为，在上述槽和要组装于该槽的模块处于不可连接的关系的情况下，上述凹部与凸部的嵌合的错位接触与一对公母连接器的接触相比先进行的关系也可以。由此，停止模块的转动的作用用凹部于凸部的嵌合的错位接触来进行，进行电连接的连接器不会受到转动带来的负载。因此，能够实现进行电连接的连接器的保护。

在上述方式的控制单元中，上述模块构成为在壳体内配设有印刷电路基板，上述凹部是形成于模块的部分，并通过在壳体形成孔并且将与该孔位置对应的印刷电路基板的边缘切为凹形状来形成上述凹部也可以。由此凹部的形成通过模块的壳体与印刷电路基板的组合能够容易地形成。

在上述方式的控制单元中，开设于上述模块的壳体的孔形成为与可连接的组合的种类数相同的数量，在上述印刷电路基板的边缘形成的凹形状，仅相对于上述孔中的与应该在该模块形成的凹部对应的孔形成也可以。由此即使模块的种类不同壳体也能够总是使用相同的壳体，能够实现壳体的共用化。与模块的种类相对应地仅改变在印刷电路基板形成的凹形状的位置，能够通过上述孔之一与凹形状的组合来形成该模块的凹部。

在上述方式的控制单元中，上述凹部的开口入口形成为比里侧大也可以。根据涉及的凹部的结构，在通过转动使凸部向凹部插入时的动作顺利地进行。即，是因为当凸部插入凹部时，在转动的情况下需要其入口附近的插入宽度比里侧大，另外，是因为从插入后的保持稳定性的观点来看优选里侧的大小设为能够保持凸部的前端部的程度。

在上述方式的控制单元中，以离开上述转动支点的距离观察的上述一对连接器的设置位置设于同一位置而与上述模块的种类无关也可以。由此连接器设置排列为一条直线状，其配置设计变得容易。即，以往用于防止误插入的连接器位置在每个槽不同，没有成为一条直线，其配置设计麻烦。

根据上述方式的控制单元，能够实现可靠地防止通过转动将多个种类的模块安装于基座单元的方式中的误组装，并能够实现防止连接器破损。

附图说明

通过以下参照附图对本发明的优选实施方式进行的详细描述，本发明的其它特征、构件、过程、步骤、特性及优点会变得更加清楚，其中，附图标记表示本发明的要素，其中，

图1是表示本实施方式的控制单元的配置关系的平面示意图。

图2是通过转动将某种模块组装于基座单元之前的状态的图。

图3是表示图2的安装后的状态的图。

图4是表示通过转动将其他种类的模块组装于基座单元的安装前的状态的图。

图5是图4的安装后的状态的图。

图6是要将某种其他模块组装于其他种类的基座单元的情况的图。

图7是表示要将某种模块组装于其他种类模块的基座单元的情况的图。

图8表示将各种模块组装于基座单元的具体例子，是从上方观察的立体图。

图9是表示电源模块的具体例子的主视图。

图10是图9的侧视图。

图11是图9的仰视图。

图12是基座单元的俯视图。

图13是图12的侧视图。

图14是表示模块的转动中心的结构的概略图。

图15是表示使模块转动后，与基座单元卡止的结构概略图。

图16是在印刷电路基板形成的凹形状的概略图。

具体实施方式

以下，基于附图对本发明的实施方式进行说明。

为了易于说明本实施方式，示意性地图示了图1～图7。图1是表示控制单元10的配置关系的平面示意图。控制单元10由基座单元12和模块14组成。模块14由多个种类构成，由电源模块14A、CPU模块14B、通信模块14C、输入模块14D以及输出模块14E等构成。在以后的图中没有赋予任何附图标记的模块表示有多个电源模块14A以外的其他种类的模块14B～14E。在本说明中将这些模块14与基座单元12电连接的组装状态称作安装。此外，在本说明中，将基座单元12上的用于安装模块14的空间称作槽16。

在将上述模块14安装于基座单元12时，若误组装会产生电子电路部件的破坏的通常是在电源模块14A与其他模块14B～14E之间。即，其他模块的CPU模块14B、通信模块14C、输入模块14D、输出模块14E相互间的误组装不会产生电子电路部件的破坏。本发明中的模块的不可连接的组合的种类意味着若误组装则电子电路部件会产生破坏的模块14的种类。

图2～图5是表示通过转动将模块组装于基座单元的状态的侧视图。图2以及图3作为一个例子，表示通过转动将电源模块14A组装于基座单元12的状态，图2表示安装前的状态，图3表示安装后的状态。此外，在这个例子以后的说明中，对其他模块14B～14E也共通的说明中使用共用的附图标记进行说明，对于电源模块14A特有的说明在末尾赋予特有的附图标记“A”进行说明。在后面说明的其他情况也相同。

如图2以及图3所示，在基座单元12的面上设定有能够安装模块14的空间的槽16。在涉及的槽16的位置配设有电源模块14A，能够将转动支点18作为支点转动。转动支点18的详细构造后面进行说明，模块14相对于基座单元12能够取下地与基座单元12嵌合。

模块14由箱状的壳体20和印刷电路基板22构成。而且，印刷电路基板22内装配置于壳体20的内部。

在基座单元12和模块14基于转动而面连接的部位设置有连接器28。一对公母连接器28的一方设置于基座单元12，另一方设置于模块14。具体来说，在本实施方式中，在图2以及图3中观察，一方设置于基座单元12的面上，另一方设置于模块14的印刷电路基板22的下部。这一对连接器28通过如图3所示那样嵌合进行连接，从而模块14和基座单元12被电连接。

在基座单元12和模块14设置有防止误组装用的凹部24和凸部26。在本实施方式中，凹部24设置于模块14，凸部26设置于基座单元12。另外，凹部24和凸部26的设置位置设置于转动支点18与连接器28的设置位置之间。

设置于模块14的凹部24通过开设于壳体20的孔30和在印刷电路基板22的下边部形成的凹形状32形成。在壳体20开设孔30的个数与模块14的前述的种类的数量相应。在本实施方式中开两个孔。这是为了在图2以及图3所示的凹部24的设置位置与图4以及图5所示的凹部24的设置位置不同的情况下，也实现壳体20的共用化。由此能够实现部件数量的减少。另外，通过各模块14的壳体形状共用化也能够减少形成壳体20所使用的金属模的必要数量，所以能够实现制作成本的减少。

另外，通过本实施方式的孔30和凹形状32形成的凹部24形成为孔30在图2以及图3中观察的左右方向的孔30的大小比凹形状32的大小大。这是因为转动时，在供凸部26插入时凹部24在入口一方需要比里侧更大的转动宽度。使里侧比入口宽度窄，能够使插入凸部26时的保持稳定性变好。通过设为这样的形状能够顺畅地进行凸部26向凹部24的插入。

另外，在本实施方式中，凹部24与凸部26的嵌合位置关系和一对连接器28的嵌合的位置关系，配设为凹部24和凸部26的嵌合的错位接触与一对连接器28的接触相比先进行的关系。在这里错位接触是指凸部26与凹部24以外的部分接触而转动不能继续进行，转动被阻止的状态。由此，停止模块14的转动的作用通过凹部24与凸部26的嵌合错位接触来进行，进行电连接的连接器28不会承受转动带来的负载。因此，能够实现进行电连接的连接器28的保护。

此外，对于为了阻止误插入时的连接器接触前的转动所必须的凹部24和凸部26的高度(转动位置)可以如下那样决定。首先，能够通过CAD上的模拟等来求出。接下来，能够下述数学式求出。将一对连接器28由于模块14的转动而接触时壳体20的边缘与基座单元12的上表面所成的角度设为θ1，将设置于基座单元12的凸部26与模块14的印刷电路基板22的边缘抵接时壳体20的边缘与基座单元12的上表面所成的角度设为θ2时，能够求出θ1≤θ2。

图4以及图5是表示作为其他例子，通过转动将通信模块14C组装于基座单元12的状态，图4表示安装前的状态，图5表示安装后的状态。在该图4以及图5中，对于与前述的图2以及图3所示的电源模块14A实际上结构相同的位置赋予相同的符号，并省略详细的说明。

通信模块14C与上述的电源模块14A结构上的不同是连接器28的设置位置与用于防止误组装的凹部24以及凸部26的设置位置的配置间隔。在上述的图2以及图3所示的电源模块14A的情况下，凹部24以及凸部26的配置位置是转动支点18与连接器28大致中间位置，两者28和24，26的配置间隔为X1。与此相对，在通信模块14C中，凹部24以及凸部26的配置位置为靠近转动支点18的位置，其配置间隔被设为X2。即，X2配置为间隔比X1大。设为X1＜X2的关系。

根据从上述的图2以及图3所示的电源模块14A的连接器28的设置位置和从图4以及图5所示的通信模块14C的连接器28的设置位置可知，本实施方式的连接器28的设置位置设为全部相同的位置。因此，根据模块14的种类不同而不同的仅仅是为了防止误组装而设置的凹部24以及凸部26的设置位置。由此连接器28设置为一条直线状地排，该配置设计变得容易。

接下来，对上述实施方式中模块14的组装进行说明。首先，说明正常组合中的模块14向基座单元12的组装。图2表示电源模块14A向基座单元12的正常组装状态的安装前的状态。图4是表示通信模块14C向基座单元12的正常的组装状态的安装前的状态。无论是那种情况，防止误组装用的凹部24和凸部26都处于能够嵌合的对应的位置。因此，通过模块14以转动支点18为支点的转动能够使设置于模块14的凹部24与设置于基座单元12的凸部26如图3以及图5所示那样嵌合。由此连接器28也连接，模块14与基座单元12成为电连接的状态。

接下来，对弄错模块14的种类而要组装于基座单元12的槽16的情况进行说明。图6是错误地要将通信模块14C组装于与电源模块14A对应的基座单元12的槽16A的情况。图7是错误地要将电源模块14A组装于与通信模块14C对应的基座单元12的槽16C的情况。无论是那种情况，防止误组装用的凹部24和凸部26都处于不能嵌合的分离的位置。而且，在本实施方式中凹部24与凸部26的嵌合的错位接触配置为在连接器28的连接之前进行。因此，设置于模块14的凹部24和设置于基座单元12的凸部26不能够通过模块14以转动支点18为支点的转动如图6以及图7所示那样嵌合。具体来说，设置于基座单元12的凸部26的前端与内置于模块14的印刷电路基板22的边缘部碰撞，进一步的转动被阻止，连接器28的错误的连接被防止。由此能够实现连接器28的保护。在图6、7中凸部26与印刷电路基板22的凹部24以外的边缘部接触而错位接触，错位接触只要是与凹部24以外的接触即可以，也可以与印刷电路基板22的边缘部以外的接触。例如，也可以是与壳体20的接触。另外，如果是在模块14侧形成凸部26，在基座单元1两侧形成凹部24的话，也可以是与基座单元12的除凹部24以外的部分的接触。

此外，图6以及图7的误组装时的凸部26以与开设于模块14的壳体20的成为正常的嵌合的以外的孔30嵌合的状态阻止转动。这样以插入嵌合于壳体20的孔30的状态，阻止转动的是成为凸部26被孔30引导的状态，能够防止凸部26的折损。

接下来，上述实施方式的具体结构进行说明。图8表示安装于基座单元12的状态。在该图中虽然不了解其结构，单各模块14通过转动组装于基座单元12。

图9至图11表示电源模块14A的具体结构。图9是俯视图，图10是侧视图，图11表示仰视图。电源模块14A构成为在箱形状的壳体20的内部内置有印刷电路基板22(在图9～图11中不图示)。在壳体20的底面如图11所示那样贯穿设置有孔30。孔30设置有两个30a、30b。孔30a是用于电源模块14A的孔，孔30b使将该壳体20应用于其他模块14B～14E的情况下的孔。因此，在本实施方式的电源模块14A中，在与孔30a对应的位置设定有印刷电路基板22的凹形状32。

另外，在壳体20的底面中，如图10以及图11所示那样，在一方侧设置有构成转动支点18的支承部件34。而且，在另一方侧设置有使转动卡止的卡止部件38。对于这些的作业结构，用后述的图14以及图15进行说明。此外，如图11所示那样一对公母连接器28的一方设置于底面。

图12以及图13表示基座单元12的具体结构。图12表示俯视图，图13表示侧视图。如图12所示那样，一对公母连接器28的另一方配设于基座单元12的上表面。连接器28的配设与模块14的种类无关地设为同一位置。因此，连接器28配设为一条直线状。

另外，在基座单元12的上表面设置有防止误组装用的凸部26。对于凸部26的设定位置而言，用于电源模块14A的凸部26A与其他的用于模块14B～14E的凸部26B～26E设为不同的位置。其中，其他模块14B～14E彼此的设定位置相同。

另外，在基座单元12中，在一方侧设置有能够嵌入前述的模块14的转动支点18的支承部件34的支承孔36。而且，在另一方侧设定有卡止用于使前述的模块14的转动卡止的卡止部件的卡止孔40。接下来对这些作业结构进行说明。

图14将转动支点18的结构的概念作为分解图表示。在基座单元12的上表面开设有支承孔36，在模块14的下表面设置有支承部件34。支承部件34的剖面形状成为J字状，通过插入并嵌入支承孔36，来构成转动支点18，使模块14相对于基座单元12能够转动。由此使模块14转动而安装于基座单元12。

图15将使模块14转动地安装于基座单元12时的卡止结构的概念作为分解图表示。在基座单元12的上表面开设有卡止孔40，在模块14的下部沿箭头方向能够移动地配设有卡止部件38。卡止部件38在前端具有卡止爪38A，总是被弹簧部件44推压。具有卡止爪38A的卡止部件38伴随着模块14的转动插入卡止孔40。于是，卡止部件38的卡止爪38A被卡止孔40卡止，模块14的恢复转动被阻止。在使模块14恢复转动，从基座单元12的安装取下时，通过使图15所示的卡止部件38克服弹簧部件44的作用力向后方移动，解除卡止部件38的卡止状态来进行。

图16表示在模块14形成的凹部24的具体结构。凹部24由开设于壳体20的孔30和在印刷电路基板22形成的凹形状32形成。在印刷电路基板22形成的凹形状32形成为入口为锥形状且入口宽。开设于壳体20的孔30的大小为与凹形状32的入口的大小相同或者更大。这是因为插入该凹部24的凸部26通过转动插入。

以上，对本发明的特定的实施方式进行了说明，本发明也能够以其他各种方式实施。

例如，在上述的实施方式中，防止误组装用的凹部24和凸部26的配置在上述的实施方式中，是凹部24设置于模块14，凸部26设置于基座单元12，但也可以是相反的配置。即，也可以将凹部24设置于基座单元12，将凸部26设置于模块14。

另外，在上述的实施方式中，连接器28的配置位置以及凹部24和凸部26的配置设为位置对齐的位置配置，但也不一定是对齐的配置。

另外，转动支点18的结构也并不局限于上述的实施方式那样嵌入的方式，只要是能够取下的方式的话也可以是轴结合方式。

Claims (8)

1.一种控制单元，具备：

基座单元，其设置有槽，上述槽是用于安装模块的空间；

模块，其被安装于上述基座单元的槽中，并具备印刷电路基板；

一对公母连接器，为了电连接上述基座单元和上述模块，上述一对公母连接器中的一方设置于基座单元，另一方设置于模块；以及

转动支点结构，其是为了通过模块相对于基座单元的转动来进行上述一对公母 连接器的连接，而使上述模块相对于上述基座单元能够转动的嵌合结构，其中，

安装于所述基座单元的所述模块以及槽的种类是所述模块的不可连接的组合的多个种类，

对于上述基座单元和上述模块而言，在上述一对公母 连接器连接之前啮合的一对凹部和凸部的一方设置于基座单元，另一方设置于模块，

上述凹部和凸部的设置位置被设为根据上述多个种类的模块和槽而不同的位置，

上述凹部和凸部设置于与设置于上述基座单元和上述模块的上述一对公母 连接器的设置位置分离的位置，上述凹部以及凸部的设置位置与上述一对公母 连接器的设置位置的分离间隔根据上述槽与上述模块形成为不可连接的组合的种类的不同而不同，

上述模块构成为在箱状的壳体内配设有印刷电路基板，上述凹部是形成于模块的部分，并通过在壳体的底面形成孔并且将与该孔位置对应的印刷电路基板的边缘切为凹形状来形成上述凹部，

在上述模块上设置的另一方的连接器，被设置于所述印刷电路基板，且处于比构成所述模块的箱状的壳体的底面凹陷的位置，

上述转动支点结构的一方的转动支点被设置于上述壳体的底面。

2.根据权利要求1所述的控制单元，其特征在于，

上述凹部和凸部的设置位置位于上述转动支点结构的设置位置与上述一对公母 连接器的设置位置之间。

3.根据权利要求1或2所述的控制单元，其特征在于，

使上述凹部与凸部形成为能够嵌合的组合中的上述凹部与凸部的嵌合位置关系，和一对公母连接器的嵌合位置关系配设为，在上述槽和要组装于该槽的模块处于不可连接的关系的情况下，上述凹部与凸部的嵌合的错位接触比一对公母连接器的接触先进行的关系。

4.根据权利要求1所述的控制单元，其特征在于，

开设于上述模块的壳体的孔形成为与可连接的组合的种类数相同的数量，在上述印刷电路基板的边缘形成的凹形状，仅相对于上述孔中的与应该在该模块形成的凹部对应的孔形成。

5.根据权利要求1或2所述的控制单元，其特征在于，

上述凹部的开口入口形成为比里侧大。

6.根据权利要求1或2所述的控制单元，其特征在于，

以离开上述转动支点的距离为基准观察的上述一对公母 连接器的设置位置设于同一位置而与上述模块的种类无关。

7.根据权利要求1或2所述的控制单元，其特征在于，

上述转动支点结构中的一方的转动支点是被设置于上述壳体的底面的支承部件，上述转动支点结构中的另一方的转动支点是被设置于上述基座单元的支承孔。

8.根据权利要求1或2所述的控制单元，其特征在于，

使上述模块转动而安装于基座单元的槽中的卡止结构的一方是被设置于上述壳体的底面的卡止部件，另一方是被设置于上述基座单元的卡止孔。

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