JP2016162908A

JP2016162908A - 回路基板の接続構造

Info

Publication number: JP2016162908A
Application number: JP2015041039A
Authority: JP
Inventors: 耕一郎村田; Koichiro Murata
Original assignee: Azbil Corp
Current assignee: Azbil Corp
Priority date: 2015-03-03
Filing date: 2015-03-03
Publication date: 2016-09-05
Also published as: CN105939588A; EP3065517A1; US20160261058A1

Abstract

【課題】ノイズの影響を受け難くする。接続が容易で保守性・生産性に優れるものとする。断線や破損の可能性を低くする。小型化を図る。
【解決手段】筐体１の内周壁１−２の一部に電極構造体４を着脱可能に嵌入保持させる。電極構造体４は、絶縁材を基材４０とし、この絶縁材４０の上下方向に貫通して複数の貫通電極４１−１〜４１−ｎを備えている。筐体１内の各種電気部品３との接続用の電極３ａに電極構造体４の下面に露出している下面電極面４１ｂを接触させる。回路基板２に形成されている電極２ａに電極構造体４の上面に露出している上面電極面４１ａを接触させる。
【選択図】図１

Description

この発明は、筐体に収容されている各種電気部品と回路基板との間を接続する回路基板の接続構造に関するものである。

従来より、調節弁に対してポジショナを設け、このポジショナによって調節弁の弁開度を調整するようにしている。

このポジショナは、上位装置から送られてくる弁開度設定値と調節弁からフィードバックされてくる実開度値との偏差を求め、この偏差に応じた電気信号を制御出力として生成する演算部と、この演算部が生成した制御出力をノズル背圧に変換する電空変換部と、この電空変換部が変換したノズル背圧を増幅し出力空気圧として調節弁の操作器へ出力するパイロットリレー等を備えている。

このようなポジショナには、角度センサや圧力センサなどの電気部品も設けられており、電空変換部などの電気部品と合わせて筐体（ケース）に収容されており、これら各種電気部品は筐体内において回路基板と接続されている。

この筐体内における各種電気部品と回路基板との接続は、ハーネス（ケーブル＋コネクタ）や接続ピンを回路基板またはセンサ側に設け、このハーネスや接続ピンを相手側のコネクタと接続することによって行われることが一般的である（例えば、特許文献１参照）。

なお、このようなポジショナにおいて、筐体内における各種電気部品と回路基板との接続は、製造時や保守点検の時、回路基板の脱着が容易であることが求められる。また、ポジショナには、耐ノイズ性、小型化、防爆構造が常に求められる。

特開２０１４−１９９８４２号公報

しかしながら、筐体内における各種電気部品と回路基板との接続をハーネスや接続ピンを用いて行う一般的な方式では、次のような問題があった。

(１)ハーネスは筐体から伝わるノイズに対して不安定になる(耐ノイズ性の低下)。
・筐体と信号ライン間の容量結合でノイズの影響を受ける場合がある。
この時、ハーネスの筐体との距離が一定ではないため、ノルマルモードのノイズの影響を受けやすい。

(２)ハーネスは組み付け方法が複雑となる（保守性・生産性の低下）。
・ハーネスは長いと収納時に苦労し、短いと接続時のスペースが確保できない。
・組付け時にハーネスや接続ピンの破断が発生する可能性がある。

(３)ハーネスや接続ピンを用意するため小型化が困難である（小型化難）。
・ハーネスは収容場所を考慮し、防爆構造として回路基板と離す工夫が必要である。
・接続する空間が必要となり、一定の大きさが必要になる。

本発明は、このような課題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、ノイズの影響を受け難く、接続が容易で保守性・生産性に優れ、断線や破損の可能性が低く、小型化を図ることが可能な回路基板の接続構造を提供することにある。

このような目的を達成するために本発明は、筐体に収容されている各種電気部品と回路基板との間を接続する回路基板の接続構造において、筐体は、各種電気部品が収容されている空間を囲む内周壁と、内周壁の一部に着脱可能に嵌入保持された絶縁材を基材とする電極構造体とを備え、電極構造体は、筐体の内周壁の周方向に対して直交する方向に貫通して設けられた複数の貫通電極を備え、貫通電極は、一方側の端面が第１の電極面として絶縁材の一方側の面に露出し、他方側の端面が第２の電極面として絶縁材の他方側の面に露出し、回路基板は、貫通電極の第１の電極面にその回路基板に形成されている電極が接触するように筐体に取り付けられ、各種電気部品は、貫通電極の第２の電極面にその各種電気部品との接続用の電極が接触するように筐体内に収容されていることを特徴とする。

本発明において、各種電気部品と回路基板とは、筐体の内周壁の一部に着脱可能に嵌入保持された電極構造体を介して接続される。この電極構造体は、絶縁材を基材とし、筐体の内周壁の周方向に対して直交する方向（筐体の上下方向）に複数の貫通電極を備えており、一方側の端面（上側の端面）が第１の電極面（上面電極面）として絶縁材の一方側の面（上面）に露出し、他方側の端面（下側の端面）が第２の電極面（下面電極面）として絶縁材の他方側の面（下面）に露出している。筐体内において、回路基板に形成されている電極が電極構造体の一方側の面（上面）に露出している第１の電極面（上面電極面）に接触し、各種電気部品との接続用の電極が電極構造体の他方側の面（下面）に露出している第２の電極面（下面電極面）に接触する。

このように、本発明では、各種電気部品と回路基板との接続が電極構造体の一方側の面および他方側の面に露出している第１の電極面および第２の電極面への電極の接触によって行われるので、ハーネスや接続ピンを無くすことができ、信号ラインと筐体との容量結合が一定となり、ノイズの影響を受け難くなる。また、接続が容易で、保守性・生産性に優れたものとなり、断線や破損の可能性が低くなる。また、内容物を減らすことで、筐体の小型化が可能となる。

本発明において、筐体を防爆ケースとする場合、ハーネスが基板と接触する可能性がないため、構造が単純化できて、接続が容易となる。

本発明によれば、複数の貫通電極を備えた電極構造体を筐体の内周壁の一部に着脱可能に設け、この電極構造体の一方側の面および他方側の面に露出している第１の電極面および第２の電極面への電極の接触によって各種電気部品と回路基板との接続を行わせるようにしたので、信号ラインと筐体との容量結合が一定となり、ノイズの影響を受け難くすることができるようになる。また、接続が容易で保守性・生産性に優れ、断線や破損の可能性が低く、小型化を図ることができるようになる。

本発明に係る回路基板の接続構造の一実施の形態の要部を示す図である。この回路基板の接続構造に用いる電極構造体の平面図および正面図である。回路基板を筐体の上面に取り付ける前の状態を示す図である。回路基板を裏面側から見た図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。

図１は本発明に係る回路基板の接続構造の一実施の形態の要部を示す図であり、図１（ａ）は平面図、図１（ｂ）は図１（ａ）におけるＩ−Ｉ線断面図である。

図１において、１は筐体、２は回路基板、３は筐体１に収容された各種電気部品、４は電極構造体である。本実施の形態において、筐体１はポジショナのケース（防爆ケース）とされ、筐体１内に電空変換部３−１や角度センサ３−２、圧力センサ基板３−３などの各種電気部品３が収容されている。

また、回路基板２には、図示してはいないが、ＣＰＵ（Central Processing Unit）やＲＡＭ（Random Access Memory），ＲＯＭ（Read Only Memory）などの集積回路が搭載されており、電力の供給回路部や演算部などポジショナの機能として必要な各種の回路が構築されている。

この回路基板２は、円形とされ、筐体１の開口部１−１を塞ぐように、筐体１の上面に取り付けられている。すなわち、各種電気部品３の外部からの収容口である筐体１の開口部１−１を閉鎖するように、筐体１の上面に取り付けられている。

筐体１の電気部品３が収容されている空間を囲む内周壁１−２の一部には絶縁材（樹脂）を基材とする電極構造体４が嵌入保持されている。図２（ａ）に電極構造体４の平面図を、図２（ｂ）に電極構造体４の正面図を示す。

電極構造体４は、筐体１の内周壁１−２の壁面のカーブに沿った円弧状の部材を基材４０とし、この基材４０の内周壁１−２の周方向に対して直交する方向（上下方向）に複数の貫通電極４１−１〜４１−ｎが貫通して設けられている。

貫通電極４１−１〜４１−ｎは、基材（絶縁材）４０に埋め込まれ、一方側の端面（上側の端面）が第１の電極面（上面電極面）４１ａとして基材４０の一方側の面（上面）に露出し、他方側の端面（下側の端面）が第２の電極面（下面電極面）４１ｂとして基材４０の他方側の面（下面）に露出している。

図３に、図１において、回路基板２を筐体１の上面に取り付ける前の状態を示す。この状態において、電極構造体４の下面に露出している下面電極面４１ｂは、筐体１内の各種電気部品３との接続用の電極３ａに接触している。

この例において、各種電気部品３は筐体１内に動かないように固定されており、筐体１の内周壁１−２の一部に電極構造体４を嵌め込む（圧入）ことによって、電極構造体４の下面に露出している下面電極面４１ｂが筐体１内の各種電気部品３との接続用の電極３ａに接触し、この電極３ａと下面電極面４１ｂとの接触状態が保たれている。なお、図３（ａ）において、各種電気部品３の平面形状は省略している。

図４に、図１において、回路基板２を裏面側から見た図を示す。回路基板２には、その基板上に各種の回路が構築されているが、この構築された各種の回路との接続用の電極２ａが形成されている。図１においては、この回路基板２を電極２ａの形成面を下として、筐体１の上面に取り付けている。この状態において、電極構造体４の上面に露出している上面電極面４１ａが回路基板２に形成されている電極２ａと接触し、この電極２ａと上面電極４１ａとの接触状態が保たれている。

このように、本実施の形態では、各種電気部品３と回路基板２との接続が電極構造体４の上面および下面に露出している上面電極面４１ａおよび下面電極面４１ｂへの電極２ａおよび電極３ａの接触によって行われるので、ハーネスや接続ピンを無くすことができ、信号ラインと筐体１との容量結合が一定となり、ノイズの影響を受け難くなる。また、接続が容易で、保守性・生産性に優れたものとなり、断線や破損の可能性が低くなる。また、内容物を減らすことで、筐体１の小型化が可能となる。

なお、本実施の形態では、筐体１をポジショナのケースとしたが、必ずしもポジショナのケースでなくてもよい。また、各種電気部品３も空変換部３−１や角度センサ３−２、圧力センサ基板３−３などに限られるものでもない。

〔実施の形態の拡張〕
以上、実施の形態を参照して本発明を説明したが、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではない。本発明の構成や詳細には、本発明の技術思想の範囲内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。

１…筐体（ケース）、１−１…開口部（収容口）、１−２…内周壁、２…回路基板、２ａ…電極、３…各種電気部品、３ａ…電極、３−１…電空変換部、３−２…角度センサ、３−３…圧力センサ基板、４…電極構造体、４０…基材（絶縁材）、４１−１〜４１−ｎ…貫通電極、４１ａ…第１の電極面（上面電極面）、４１ｂ…第２の電極面（下面電極面）。

Claims

筐体に収容されている各種電気部品と回路基板との間を接続する回路基板の接続構造において、
前記筐体は、
前記各種電気部品が収容されている空間を囲む内周壁と、
前記内周壁の一部に着脱可能に嵌入保持された絶縁材を基材とする電極構造体とを備え、
前記電極構造体は、
前記筐体の内周壁の周方向に対して直交する方向に貫通して設けられた複数の貫通電極を備え、
前記貫通電極は、
一方側の端面が第１の電極面として前記絶縁材の一方側の面に露出し、
他方側の端面が第２の電極面として前記絶縁材の他方側の面に露出し、
前記回路基板は、
前記貫通電極の第１の電極面にその回路基板に形成されている電極が接触するように前記筐体に取り付けられ、
前記各種電気部品は、
前記貫通電極の第２の電極面にその各種電気部品との接続用の電極が接触するように前記筐体内に収容されている
ことを特徴とする回路基板の接続構造。
請求項１に記載された回路基板の接続構造において、
前記筐体は、防爆ケースである
ことを特徴とする回路基板の接続構造。