JP2022042064A - Housing structure of electronic device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電子機器の電子部品を収納する筐体の構造に関する。 The present invention relates to a structure of a housing for accommodating electronic components of an electronic device.
電子機器の筐体構造として、例えば特許文献1が公知となっている。特許文献1の筐体は、箱型の筐体本体を主体に構成されている。
For example,
前記筐体本体は、前方開口部を有するように左右の側面板,背面板,底面板,天面板を箱型に接合して構成されている。また、前方開口部からプリント板(プリント配線基板)が前記筐体本体内に収納され、各プリント板の前面端部には略コ字状の前面プレートが取り付けられている。 The housing body is configured by joining the left and right side plates, the back plate, the bottom plate, and the top plate in a box shape so as to have a front opening. Further, a printed board (printed wiring board) is housed in the housing body from the front opening, and a substantially U-shaped front plate is attached to the front end of each printed board.
前記各プリント板には、例えばCPUやハードディスクドライブ装置(以下、HDDとする。)などの電子部品が搭載されている。この電子部品の性能向上は著しく、年々その処理速度が向上している。 Electronic components such as a CPU and a hard disk drive device (hereinafter referred to as HDD) are mounted on each printed circuit board. The performance of these electronic components has improved remarkably, and the processing speed has been improving year by year.
ところが、処理速度が向上している反面、振動に対する電子機器の脆弱性が助長されている。特に産業用コンピュータは、工場の生産ラインや車両など振動が発生する場所で使用されるため、振動により故障が生じるおそれがある。 However, while the processing speed is improved, the vulnerability of electronic devices to vibration is promoted. In particular, industrial computers are used in places where vibrations occur, such as factory production lines and vehicles, so vibrations may cause malfunctions.
本発明は、このような従来の問題を解決するためになされ、電子機器の筐体に複数方向からの振動を抑制することで効果的な振動対策を施すことを解決課題としている。 The present invention has been made to solve such a conventional problem, and an object of the present invention is to provide an effective vibration countermeasure by suppressing vibration from a plurality of directions in a housing of an electronic device.
(1)本発明は、電子機器の部品を収納し、前方開口部を有する筐体の構造であって、
前記筐体は、一対の側面板と、
前記両側面板の下端部間を閉塞する底面板と、
前記側面板の上端部間を閉塞する天面板と、
前記側面板の後端部間を閉塞する背面板と、
前記両側面板の各コーナ部内周縁間を連結するフレームと、
を備え、
前記背面板は、前記フレームではなく、前記両側面板に固定されていることを特徴としている。
(1) The present invention is a structure of a housing for accommodating parts of an electronic device and having a front opening.
The housing has a pair of side plates and
A bottom plate that closes between the lower ends of both side plates and
A top plate that closes between the upper ends of the side plate and
A back plate that closes between the rear ends of the side plate and
A frame connecting the inner peripheral edges of each corner of the both side plates,
Equipped with
The back plate is characterized in that it is fixed to both side plates instead of the frame.
(2)前記背面板を固定する一態様において、
前記各側面板の後端部に互いに対向する方向に折曲された取付片が形成され、前記背面板は前記取付片に固定される。
(2) In one aspect of fixing the back plate,
A mounting piece bent in a direction facing each other is formed at the rear end of each side plate, and the back plate is fixed to the mounting piece.
(3)前記背面板を固定する他の態様において、
前記各取付片には、それぞれ一対の雌ねじ孔が形成され、
前記背面板は、前記各取付片の雌ねじ孔にねじ止めすることで前記取付片に固定される。
(3) In another aspect of fixing the back plate,
A pair of female screw holes are formed in each of the mounting pieces.
The back plate is fixed to the mounting piece by screwing it into the female screw hole of each mounting piece.
(4)前記部品の一態様には、プリント板上に実装された電子部品と専用電源とが含まれ、前記プリント板および前記専用電源は前記フレームに固定される。 (4) One aspect of the component includes an electronic component mounted on a printed circuit board and a dedicated power supply, and the printed circuit board and the dedicated power supply are fixed to the frame.
本発明によれば、電子機器の筐体に複数方向からの振動が抑制されるため、効果的な振動対策を施すことができる。 According to the present invention, vibration from a plurality of directions is suppressed in the housing of the electronic device, so that effective vibration countermeasures can be taken.
以下、本発明の実施形態に係る電子機器の筐体構造を説明する。ここでは本発明の適用される電子機器の一例として、工場の生産ラインなどに設置される産業用コンピュータの実施例を説明する。 Hereinafter, the housing structure of the electronic device according to the embodiment of the present invention will be described. Here, as an example of the electronic device to which the present invention is applied, an example of an industrial computer installed in a production line of a factory or the like will be described.
産業用コンピュータとしては、主にデスクトップ型とラックマウント型とが用いられている。デスクトップ型産業用コンピュータは、設置場所の制約が比較的少なく、かつ筐体サイズに対する制約も少ないため、筐体外部に制振構造体を設けることが可能である。 As industrial computers, desktop type and rack mount type are mainly used. Since the desktop type industrial computer has relatively few restrictions on the installation location and few restrictions on the housing size, it is possible to provide a vibration damping structure outside the housing.
一方、ラックマウント型産業用コンピュータは、規格により筐体外形寸法がすべて定まっており、同様の構造設計となることが少なくない。また、ラックの収納スペースが産業用コンピュータの筐体の外形寸法とほぼ同じなため、筐体外部に制振構造体を設けることは難しく、さらに前記収納スペースは振動対策が施されていない場合が多い。 On the other hand, rack-mounted industrial computers have all the external dimensions of the housing determined by the standard, and often have the same structural design. Further, since the storage space of the rack is almost the same as the external dimensions of the housing of the industrial computer, it is difficult to provide a vibration damping structure outside the housing, and the storage space may not be provided with vibration countermeasures. many.
そこで、実施例の構造では、ラックマウント型産業用コンピュータの筐体を構成する板金に改良を加えることで筐体内の電子部品の振動を低減させ、筐体内に増幅して伝わる振動の抑制を図った。 Therefore, in the structure of the embodiment, the vibration of the electronic components in the housing is reduced by improving the sheet metal constituting the housing of the rack-mounted industrial computer, and the vibration transmitted by amplification in the housing is suppressed. rice field.
図1~図11に基づき実施例に係る前記産業用コンピュータの筐体(ケース)1を説明する。なお、図中に示す「上」・「下」・「前」・「後」「右」・「左」の矢印は、それぞれ筐体1の上方・下方・前方(正面方向)・後方(背面方向)・右方向・左方向を示している。
The housing (case) 1 of the industrial computer according to the embodiment will be described with reference to FIGS. 1 to 11. The "up", "down", "front", "rear", "right", and "left" arrows shown in the figure are above, below, forward (front direction), and rear (rear) of the
≪筐体1の構成≫
筐体1は、図1に示すように、前方開口部2を有する箱型(ボックス型)に形成されている。この筐体1に収納される電子部品、例えばCPU・RAM・ハードディスクドライブ装置(以下、HDDとする。)などの大部分は、図1(a)に示す各プリント板(プリント基板)3に実装されている。
<< Configuration of
As shown in FIG. 1, the
このプリント板3は、前方開口部2から図示省略のレールに沿って内部に収納される。なお、筐体1に収納される電子部品のうち専用電源(図示省略)は、プリント板3を用いることなく、筐体1内に収納されている。
The printed board 3 is housed inside from the
具体的には筐体1は、5枚の金属板(天面板4・底面板5・背面板6・左右の側面板7)と、図2および図3に示す4本の金属製のフレーム8とを主体に構成されている。このとき図1(a)~(c)に示すように、天面板4は両側面板7の上端部間を閉塞し、底面板5は両側面板7の下端部間を閉塞し、背面板6は両側面板7の後端部間を閉塞している。この背面板6の両端部には、それぞれ一対の取付孔6a(図1(c)参照)が貫通形成されている。
Specifically, the
また、図2に示すように、両側面板4間の上下にはそれぞれ一対の前記フレーム8が左右方向に配置されている。すなわち、両側面板4の各コーナ部7aの内周縁が各フレーム8により連結され、各フレーム8の両端部は前記内周縁にねじ止めにより固定されている。
Further, as shown in FIG. 2, a pair of the
ここでは図3に示すように、上方に配置された2本のフレーム8の上面に天面板4がねじ止めで固定されている一方、下方に配置された2本のフレーム8の下面に底面板5がねじ止めで固定されている。なお、フレーム8には筐体1に収納されたプリント板3・前記専用電源が、ねじ止めにより直接固定されている。
Here, as shown in FIG. 3, the
側面板7は、図4に示すように、下端部を内方向に折曲形成した取付片7bと、後端部側から内方向に折曲形成された取付片7cとを有している。すなわち、右側の側面板7は左方向に取付片7b,7cが折曲形成されている一方、左側の側面板7は右方向に取付片7b,7cが折曲形成され、左右の側面板7の取付片7b,7cが対向している。
As shown in FIG. 4, the
また、各取付片7b,7cには、それぞれ一対の雌ねじ孔7d,7eが貫通形成されている。この取付片7bは、ボルトなどの雄ねじ部材を雌ねじ孔7dにねじ止めすることにより、図示省略のラック収納スペースの筐体設置面に固定されている。一方、取付片7cの雌ねじ孔7eは背面板6の取付孔6aと連通し、取付孔6aを介して雌ねじ孔7eにねじ止めすることで背面板6の両端部が取付片7cに固定される。
Further, a pair of
≪防振効果≫
図5~図11に基づき筐体1の防振効果を説明する。ラックマウント型産業用コンピュータの筐体1には、前述の筐体設置面から上下方向・左右方向・前後方向の多方面の振動が加わることが予想されるため、方面毎に個別に説明する。
≪Vibration isolation effect≫
The anti-vibration effect of the
(1)上下方向の振動について
まず、図5中の矢印P1に示す上下方向の振動が、筐体設置面から筐体1に加わった場合を説明する。この振動P1は、各側面板7にとって面内力(応力ベクトルがX-Y座標系の面内にある。)なため、側面板7内で増幅されることは、ほぼ無い(応答倍率が「1」を越えない。)。
(1) Vertical Vibration First, a case where the vertical vibration shown by the arrow P1 in FIG. 5 is applied to the
ところが、上下それぞれのフレーム8間の面、即ち天面板4・底面板5にとって矢印P1の振動は面外力(応力ベクトルがX-Y座標系の面外にある。)となる。そのため、天面板4と底面板5とには、筐体設置面から伝わる振動を増幅する矢印P2の面振動が個々に発生する。特に面振動の個々の共振は、天面板4と底面板5とで構造・質量がほぼ同じ場合にお互いに近い周波数で発生し易い。
However, for the surface between the upper and
このとき天面板4の面振動P2は、上方に配置された2本のフレーム8の曲げ振動(図6中の矢印P3)に発展する。これと同時に底面板5の面振動P2は、下方に配置された2本のフレーム8の曲げ振動P3に発展する。
At this time, the surface vibration P2 of the
図7に示す比較例の筐体11は、背面板6を後方に配置された上下のフレーム8固定した構造を呈している。図7中の8aはフレーム8に形成された雌ねじ孔を示し、6bは雌ねじ孔8aに連通する取付孔を示している。ここでは取付孔6bを介して雌ねじ孔8aにねじ止めすることで背面板6が上下のフレーム8に固定されている。
The
筐体11の場合、矢印P1の振動は側面板7の面内力であるものの、固定対象となる上下のフレーム8に対して背面板6が個別の曲げ振動を伝達する役割を果たしてしまう。そのため、4本のフレーム8の曲げ振動の固有周周波数が近似している場合には、お互いの振動加速度を増幅させるおそれがある。
In the case of the
そうすると筐体1内のプリント板3と前記専用電源が4本のフレーム8に直接固定されていることを考慮すると、各フレーム8の曲げ振動が直接に伝わるおそれがある。この場合に、フレーム8に伝わる曲げ振動を小さく抑えられれば、プリント板3に実装されるCPUやHDDなどへの悪影響を低減することができる。
Then, considering that the printed circuit board 3 in the
そこで、筐体1は、図8に示すように、背面板6を左右の側面板7に形成された取付片7cにねじ止めで固定する構造を採用した。この構造によれば、後方に配置された上下フレーム8の曲げ振動から背面板6を乖離することができ、この点で前記曲げ振動の増幅を防ぐことができた。実測値として前記曲げ振動の加速度を50%低減する結果が得られ、またプリント板3に搭載されたHDDのRW特性を10倍以上向上させることができた。
Therefore, as shown in FIG. 8, the
(2)左右方向の振動について
つぎに図9中の矢印P4に示す左右方向の振動(横振動)が、筐体設置面から筐体1に加わった場合を説明する。この振動P4は、左右の側面板7にとって面外力なため、両側面板7内で面振動が発生し、共振を起こすおそれがある。
(2) Vibration in the left-right direction Next, a case where the vibration in the left-right direction (lateral vibration) shown by the arrow P4 in FIG. 9 is applied to the
このとき側面板7の下端部は、筐体設置面に近いため、振動P4を増幅することが殆どない。一方、側面板7の上端部は、筐体設置面から遠く、振動P4を大きく増幅するおそれがある。
At this time, since the lower end portion of the
その結果、4本のフレーム8群のうち上方に配置された2本のフレーム8の振動P4が増幅され、増幅された振動P4がそれぞれのフレーム8を介して筐体1内のプリント板3および前記専用電源に伝達されるおそれがある。この振動P4は、左右の側面板7と4本のフレーム8との間の対角線X1,X2(図10参照)の長さを変化させる。
As a result, the vibration P4 of the two
比較例の筐体11のように背面板6を上下のフレーム8にねじ止めした場合には、筐体11の前記対角線X1,X2の長さを変化させる振動P4を抑える拘束力が強まる。言い換えれば、筐体11の振動P4に対する剛性が強くなる。この振動P4は、共振状態で最も大きくなる。
When the
ここで筐体設置面から受ける振動「u」は、式(1)で表し、「a=加速度」・「ω=角加速度」・「t=時間」とし、「M=筐体の質量」・「K=筐体の剛性」・「c=筐体の粘性」と置くと、筐体の共振時の加速度「A」の値は式(2)と計算できる。 Here, the vibration "u" received from the housing installation surface is expressed by the equation (1), "a = acceleration", "ω = angular acceleration", "t = time", and "M = mass of the housing". If "K = rigidity of the housing" and "c = viscosity of the housing" are set, the value of the acceleration "A" at the time of resonance of the housing can be calculated by the equation (2).
式(2)によれば筐体の剛性、即ち「K」の値が小さい程、共振時の加速度を小さくすることができる。これを筐体1についてみれば、図8に示すように、背面板6を左右の側面板7の取付片7cにねじ止めすることにより、前記対角線X1,X2の長さを変化させる振動P4を抑える力、即ち剛性を低減させている
そうすると筐体1の構成によれば、式(2)に示すように、振動P4の加速度を低減でき、この点でもプリント板3に実装されるCPUやHDDなどへの悪影響を抑制することができる。実際に振動P4の加速度を「5%~10%」低減できることが確認され、また筐体1内に搭載されたHDDのRW特性を4倍程度向上できた。
According to the equation (2), the smaller the rigidity of the housing, that is, the value of "K", the smaller the acceleration at resonance can be. Looking at the
(2)前後方向の振動に対する防振
最後に図11に示す前後方向の振動P5が、筐体設置面から筐体1に加わった場合を説明する。この振動P5は、左右の側面板7を介して天面板4および底面板5に伝わる。
(2) Anti-vibration against vibration in the front-rear direction Finally, a case where the vibration P5 in the front-rear direction shown in FIG. 11 is applied to the
このとき振動P5は、前記各板4,5,7にとっては面内力なため、前記各板4,5,7の面板内で増幅されることは殆ど無い。ところが、振動P5は、背面板6に対しては面外力となるため、背面板6の面内に面振動を引き起こし増幅するおそれがある。
At this time, since the vibration P5 is an in-plane force for the
比較例の筐体1のように後方に配置された上下のフレーム8に背面板6がねじ止めで固定されている場合には、背面板6の面振動が前記上下のフレーム8に直接伝わって曲げ振動が生じる。そのため、各前記フレーム8に直接固定されたプリント板3や前記専用電源に前記上下のフレーム8を介して面振動が伝わるおそれがある。
When the
そこで、筐体1では、図8に示すように、背面板6を左右の側面板7の取付片7cにねじ止めで固定することとした。この構成によれば、背面板6の面振動を前記上下2本のフレームから隔離することができ、該面振動によるプリント板3および前記専用電源への振動伝達を抑えることが可能となる。実際には前記曲げ振動の加速度を「10%~20パーセント」程度低減することが確認され、また筐体1内に搭載されたHDDのRW性能を4倍程度向上させることができた。
Therefore, in the
したがって、筐体1の構造によれば、上下方向の振動P1,左右方向の振動P4,前後方向の振動P5によって発生する筐体1内のプリント板3・前記専用電源の振動を簡易な構造で効果的に低減することができる。この点でラックマウント型産業用コンピュータの筐体1に対して複数方向からの振動を抑制する効果的な振動対策を施すことが可能となる。
Therefore, according to the structure of the
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、各請求項に記載された範囲内で変形して実施することができる。例えば背面板6の固定方法はねじ止めに限定されず、取付片7cへのスライド嵌合など他の手段を採用してもよい。
The present invention is not limited to the above embodiment, and can be modified and implemented within the scope described in each claim. For example, the method of fixing the
1…筐体
2…前方開口部
3…プリント板
4…天面板
5…底面板
6…背面板
7…側面板
7a…コーナ部
7b,7c…取付片
7d,7e…雌ねじ孔
8…フレーム
1 ...
Claims (4)
前記筐体は、一対の側面板と、
前記両側面板の下端部間を閉塞する底面板と、
前記側面板の上端部間を閉塞する天面板と、
前記側面板の後端部間を閉塞する背面板と、
前記両側面板の各コーナ部内周縁間を連結するフレームと、
を備え、
前記背面板は、前記フレームではなく、前記両側面板に固定されていることを特徴とする電子機器の筐体構造。 It is a housing structure that stores electronic device parts and has a front opening.
The housing has a pair of side plates and
A bottom plate that closes between the lower ends of both side plates and
A top plate that closes between the upper ends of the side plate and
A back plate that closes between the rear ends of the side plate and
A frame connecting the inner peripheral edges of each corner of the both side plates,
Equipped with
The housing structure of an electronic device, wherein the back plate is fixed to both side plates instead of the frame.
前記背面板は、前記取付片に固定されることを特徴とする請求項1記載の電子機器の筐体構造。 At the rear end of each of the side plates, mounting pieces bent in directions facing each other are formed.
The housing structure for an electronic device according to claim 1, wherein the back plate is fixed to the mounting piece.
前記背面板は、前記各取付片の雌ねじ孔にねじ止めすることで前記取付片に固定される
ことを特徴とする請求項2記載の電子機器の筐体構造。 A pair of female screw holes are formed in each of the mounting pieces.
The housing structure for an electronic device according to claim 2, wherein the back plate is fixed to the mounting piece by screwing it into the female screw hole of each mounting piece.
前記プリント板および前記専用電源は、前記フレームに固定されていることを特徴とする請求項1~3のいずれかに記載の電子機器の筐体構造。 The components include electronic components mounted on a printed circuit board and a dedicated power supply.
The housing structure for an electronic device according to any one of claims 1 to 3, wherein the printed circuit board and the dedicated power supply are fixed to the frame.
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