JP4420772B2 - 回路基板固定機構 - Google Patents

Description

本発明は、電気回路が形成されるとともに回路部品が実装される回路基板が、メイン基板（コネクタ基板）とこのメイン基板（コネクタ基板）に対して固定されるサブ基板とから構成される回路基板構成において、メイン基板（コネクタ基板）に対してサブ基板を固定するための回路基板固定機構に、関する。

上記のような回路基板構成は、例えば、タワー型のパソコンにおけるマザーボードとＳＩＭＭ（Single Inline Memory Module）やＤＩＭＭ（Dual Inline Memory Module）のように、マザーボード上に形成された主たる回路に対してサブ基板上に実装されたオプションの回路部品を任意に追加できるようにするため、また、ボリウムのように調整が必要な回路部品をサブ基板上に実装するとともにこのサブ基板をコネクタ基板に対して着脱自在に構成することによって、当該回路部品に対する調整作業をケース外にて行えるようにするため、また、機能が互いに異なる回路が夫々実装された複数のサブ基板を任意に交換できるようにするために、採用されている。

このような回路基板構成においては、通常、サブ基板の端に、多数の端子（ランド）が直接プリントされてなるコネクタが形成されるか、多数の端子（ピン）が一方向に並べて植設されてなるコネクタが実装され、他方、コネクタ基板には、サブ基板のコネクタに接続されるソケットが実装される。例えば、下記特許文献１では、サブ基板２の端にコネクタ１０が実装されている一方、コネクタ基板１には、このコネクタ１０に接続するソケット（コネクタ９）が実装されている。また、下記特許文献２では、主基板３に接続されているコネクタ基板８には、拡張基板１９に形成された回路に接続するソケット（コネクタ１１）実装されている。

このように、サブ基板は、コネクタ基板上に実装されているソケットを介してコネクタ基板に接続されるのであるから、このソケットにおける装着方向（即ち、端子の方向）とサブ基板のコネクタにおける端子の方向とを一致させて、同方向に差し込まなければならない。もし、ソケットにおける装着方向に対してサブ基板の端子を斜めに向けて装着した場合には、本来予定された端子以外に導通してしまうことによって回路がショートしたり、ソケットが機械的に破損してしまう危険があるからである。このように、サブ基板の装着方向には制限があるので、強制的にサブ基板をガイドするためのレールが備えられる場合も多い。例えば、下記特許文献１では、断面Ｈ字型の一対のレールを互いに対向させて配置するとともに、両レールの間にサブ基板２を挿入する構成が、採用されている。また、下記特許文献２では、一対のスロット側板６，７における互いに対向する面に夫々拡張基板挿入ガイド９，１０を形成し、両拡張基板挿入ガイド９，１０の間にサブ基板１９を挿入する構成が、採用されている。
特開平１１−２０４９６２号公報 実公平６−３１５３８号公報

しかしながら、レールによってサブ基板の姿勢及び挿入方向の規制をする構成においては、サブ基板は、そのレールによって規制される挿入方向から差し込まれなければならないので、その挿入方向におけるコネクタ基板が在る側とは反対側に、外部からケース内にサブ基板を入れるための開口部が形成されてなければならい。従って、ケースにおける開口の位置に依存して、回路基板のレイアウトが制限されてしまうか、回路基板のレイアウトを優先したためにケースの開口部位置が決められてしまうという問題があった。なお、レールを使用しなければ、回路基板のレイアウトとケースの開口部位置とを比較的自由に設定することができるが、その場合には、上述した回路のショートやコネクタの破損といった事故が生じ得る他、ケース内に差し込んだ指先に無理な力を掛けることによって作業者の身体に健康上の被害が生じ得るという問題がある。

そこで、本発明は、サブ基板の挿入方向に依存することなく、サブ基板の装着方向を任意の方向に設定できるようになり、しかも、作業者の指先に無理な力を掛けることなく確実にサブ基板をコネクタ基板に固定できるようになる回路基板固定機構の提供を、課題とする。

以上のように構成された本発明による回路基板固定機構は、複数の電極を一方向に並べてなるソケットがその表面上に実装されている第１の基板上に、前記ソケットの各電極に夫々対応した複数の電極からなるコネクタがその下端縁に沿って設けられている第２の基板を、前記ソケットと前記コネクタとを接続することによって固定するための回路基板固定機構であって、前記第１の基板の上方に設置された枠と、前記第１の基板の表面からの高さが同一となる位置において、前記ソケットにおける前記電極が並ぶ方向に直交する方向を向き且つ前記電極が列ぶ方向に並んで前記枠に設けられた第１及び第２の軸と、前記第１及び第２の軸によって、夫々の基端近傍が回転自在に支持されているとともに、前記第１及び第２の軸からの距離が互いに同一となる箇所において、これら各軸と平行な第３の軸によって互いに回転自在に連結された第１及び第２のアームと、前記第１及び第２のアームの先端近傍における前記第３の軸からの距離が互いに同一となる箇所に夫々設けられた第１及び第２の係合部とからなる回路基板固定装置を備えるとともに、前記第２の基板には、前記下端縁からの距離が互いに同一となる箇所において、前記第１の係合部に対して回転のみ可能な状態で係合する第１の被係合部と、前記第２の係合部に対して回転及び前記下端縁の方向への相対移動のみが可能な状態で係合する第２の被係合部とが設けられていることを、特徴とする。

このように構成された回路基板固定機構を用いた場合、第２の基板における第１及び第２の被係合部を回路基板固定装置の第１及び第２の係合部に夫々係合させると、この第２の基板の移動は、この回路基板固定装置における第１及び第２の係合部の動きのみによって規制されることになる。そして、第１のアームにおける第１の軸から第３の軸までの距離と第３の軸から第１の係合部までの距離は、第２のアームにおける第２の軸から第３の軸までの距離と第３の軸から第２の係合部までの距離と夫々一致しており、且つ、第１及び第２の軸の第１の基板からの高さが互いに同一であるために、第１及び第２の係合部の第１の基板からの高さは、常に、互いに同一である。従って、第２の基板は、第１及び第２のアームの回転に応じて、その下端を第１の基板と平行な姿勢を保ったまま、一定の移動軌跡に沿って、第１の基板に対して接近し又は離反することになる。従って、この移動軌跡の下端において第２の回路基板のコネクタが第１の基板のソケットに接続するように、ソケットが位置決めされていれば、ソケットに対してコネクタを、一定の方向から一定の姿勢で接続させることができる。従って、電子機器内部においてどのような方向にソケットが設けられている場合であっても、作業者の指先に過度の負荷を掛けることなく、第２の基板のコネクタを第１の基板のソケットに確実に接続することができる。

なお、機械的なフリクションを吸収するには、第１及び第２の軸の一方を第１の基板と平行な方向に移動できるように構成するか、第１及び第２のアームの一方をそのアームを支持している軸に対してそのアーム自身の長手方向へ相対移動できるように構成するか、第１及び第２のアームの一方を第３の軸に対してそのアーム自身の長手方向へ相対移動できるように構成する必要がある。

本発明の回路基板固定機構によると、第２の基板の挿入方向に依存することなく、第２の基板の装着方向，即ち、第１の基板におけるソケットの方向を任意の方向に設定できるようになり、しかも、作業者の指先に無理な力を掛けることなく確実に第２の基板を第１の基板に固定できるようになる。

以下、図面に基づいて、本発明を実施するための形態を、説明する。

図２は、本発明による回路基板固定機構が実施された電子機器である内視鏡用プロセッサ装置を示す斜視図である。この内視鏡用プロセッサ装置は、これに接続された電子内視鏡に対して照明光を供給するとともに、電子内視鏡から入力された映像信号を処理してビデオ信号に変換することを主機能とする電子機器である。図２及び図３に示されるように、この内視鏡プロセッサ装置は、平面形状が矩形のベースフレーム１上に構築されたボックス型フレーム２と、ベースフレーム１の前端縁から直立するように取り付けられて内視鏡プロセッサ装置の前面をなすとともに、各種スイッチや内視鏡接続用のソケットが組み込まれているフロントパネル３と、ベースフレーム１の後端縁から直立するように取り付けられて内視鏡プロセッサ装置の背面をなすバックパネル４と、フロントパネル３とバックパネル４との間，並びに、ベースフレーム１の両側縁の間に掛け渡され、これらフロントパネル３，バックパネル４及びベースフレーム１とともに箱形のケーシングを構成するカバー５とを、主たる構造部品として構成されている。ちなみに、図２は、カバー５を取り付けた状態を示し、図３は、カバー５を取り外した状態を示している。

図２に示すように、カバー５の一方の側面５ａには、メッシュ状の通気口５ｂが形成されている。そして、このカバー５を取り付けた時にこの通気口５ａの内側に当たる箇所において、ボックス型フレーム２の内部は空洞になっている。この空洞における通気口５ｂとは反対側には、通気口５ｂから外気を吸い込んで冷却風として図示せぬ光源に吹き付けるファン（図示略）が、取り付けられている。従って、この空洞は、冷却風用のダクト２ａとして機能することになる。このダクト２ａが、サブ基板（第２の基板）８の装着スペースとして用いられているのである。

但し、このダクト２ａが開口している方向（即ち、取付状態におけるカバー５の側面５ａに直交する方向）における奥には、図示せぬファンが設置されているために、サブ基板８を接続するためのコネクタ基板（第１の基板）６を設置することはできない。そこで、本例では、ダクト２ａ内部の底に、ベースフレーム１と平行に向けて、図示せぬメイン基板に接続されたコネクタ基板６が設置されているのである。

具体的には、このコネクタ基板６の上面には、ソケット７が実装されている。サブ基板８は、その背面に実装されているコネクタ９（図１０参照）がソケット７に接続されることにより、ベースフレーム１及びカバーの側面５ａに対して夫々直交する方向に向けて、固定される。その結果、サブ基板８の向きは、ダクト２ａ内を吹き抜ける冷却風の向きと平行になるので、この冷却風によってサブ基板８上の回路部品も冷却されることになる。従って、このサブ基板８は、発熱しやすい回路素子を実装するのに適するのである。また、このサブ基板８は、コネクタ基板６（従って、図示せぬメイン基板）に対して着脱自在であるので、ボリウムのように内視鏡プロセッサ装置の完成後にも調整が必要な回路部品を実装するのにも適している。また、このサブ基板８は、オプションの機能を追加するための回路を実装するのにも適している。

このようにしてサブ基板８をコネクタ基板６に取り付けるには、カバー５を取り外した後に、ダクト２ａが開口している方向（即ち、取付状態におけるカバー５の側面５ａに直交する方向）からダクト２ａ内にサブ基板８を差し込み、完全にダクト２ａ内に差し込んだ後に、サブ基板８の移動方向を９０度転換して、コネクタ７に向けて降下させて押しつけなければならない。このサブ基板８の降下の方向及び姿勢を規制して、そのコネクタ９を確実にコネクタ基板６のソケット７に接続させるために、ダクト２ａ内には、本発明の実施形態である回路基板固定装置１１が備えられているのである。

図１は、この回路基板固定装置１１及びコネクタ基板６をダクト２ａ内から取り出して、図２と同じ視点から見た状態を示す斜視図である。この図１に示されるように、コネクタ基板６上には、２枚のサブ基板８を接続するための２個のソケット７，７が、互いに平行に実装されている。これら２個のソケット７，７を覆うようにコネクタ基板６に取り付けられている機構が、回路基板固定装置１１である。この回路基板固定装置１１は、各ソケット７，７に夫々接続される２枚のサブ基板８，８をその両面（図１に示された面を「表面」とし、その裏側の面を「裏面」とする）で保持するために、表裏対称に構成されている。但し、以下の説明では、その代表として表側の構成を説明するものとする。

図４は、図１の状態から、後述するレバー１２とリンクアーム１３とを回転させた状態を、図１と同じ視点から示す斜視図である。図５は、図４とほぼ同じ視点から見た分解図（レバー１２及びリンクアーム１３を分離して示した図）であり、図６は、回路基板固定機構１１の裏面を手前側下方から見た状態を示す分解図である。これら各図に示されるように、この回路基板固定装置１１は、サブ基板８とほぼ同じ幅とサブ基板８よりも若干高い丈を持ったゲート状の本体枠１４と、この本体枠１４に対してビス１５（第１の軸）を中心に回転自在に取り付けられたレバー（第１のアーム）１２と、本体枠１４に対してビス１６（第２の軸）を中心に回転自在に取り付けられているとともにビス１７（第３の軸）によってレバー１２に連結されたリンクアーム１３（第２のアーム）とから、構成されている。

本体枠１４は、１枚の鉄板をプレス加工することによって製造され、大きく分けて、一対の脚部１４ａ，１４ｂと、これら脚部１４ａ，１４ｂの上端同士の間を繋ぐようにコネクタ基板６と平行に配置されたブリッジ部１４ｃとに、区分される。これら両脚部１４ａ，１４ｂ及びブリッジ部１４ｃは、ともに、その両側縁がリブとして内側へ向けて直角に折り曲げられることによって、補強されている。但し、ブリッジ部１４ｃのリブにおける両脚部１４ａ，１４ｂに近接した両端部は、レバー１２及びリンクアーム１３のステー及びガイドを兼ねているので、他の部分よりも幅が広くなっている。ブリッジ部１４ｃのリブにおける幅広くなっている部分のうち、外側（側面５ａに近接する側）にあるものをアームステー部１４ｄと呼び、内側にあるものをレバーステー部１４ｅと呼ぶことにする。レバーステー部１４ｅには、ビス１５がねじ込まれるネジ孔１４ｆが形成されている。他方、アームステー部１４ｄには、ビス１６がねじ込まれるネジ孔１４ｇが形成されている。これら両ネジ孔１４ｆ，１４ｇのコネクタ基板６からの高さは同じである。さらに、レバーステー１４ｅには、リンクアーム１３の他端に設けられた後述するフック１９の先端との干渉を避けるための長円状の逃げ孔１４ｈが形成されている。さらに、ブリッジ部１４ｃのリブにおける中央部には、ビス１７との干渉を避けるための逃げ１４ｉが形成されている。

レバー１２も、１枚の鉄板をプレス加工することによって製造され、その基端を貫通したビス１５が本体枠１４のレバーステー部１４ｅのネジ孔１４ｆにねじ込まれることによって、このビス１５を中心として回動自在に支持されている。また、その先端は、外側の脚部１４ａよりも外方に突出して、この脚部１４ａの表面と略平行に９０度折り曲げられて固定部１２ａを形成している。さらに、この固定部１２ａの下縁からは、コネクタ基板６と略平行に矩形の摘部１２ｂが突出している。なお、固定部１２ａの中央には、貫通孔１２ｃが穿たれている。また、このレバー１２の先端における固定部１２ａよりも若干基端側の箇所には、円柱形状を有するボス（第１の係合部）１８が、ビス１５と平行に植設されている。また、このボス１８よりも基端側の箇所には、このレバー１２をブリッジ部１４ｃと平行にした際にビス１６との干渉を避けるための逃げ１２ｃが形成されている。

他方、リンクアーム１３も、１枚の鉄板をプレス加工することによって製造されている。このリンクアーム１３の基端には、このリンクアーム１３自体の長手方向と平行な方向に長軸を向けた長孔１３ａ（図６参照）が穿たれている。リンクアーム１３は、この長孔１３ａを貫通したビス１６がネジ孔１４ｇにねじ込まれることによって、このビス１６を中心として回動可能且つ自身の長手方向へ相対移動可能に保持されている。また、上述したフック（第２の係合部）１９は、その頭にフランジが形成された円柱形状の軸を有するネジであり、リンクアーム１３の先端に対して、その表面側から本体枠１４の逃げ孔１４ｈに向かってねじ込まれることによって、固定されている。なお、リンクアーム１３における長孔１３ａの中心からフック１９の中心までの距離は、レバーにおけるビス１５の中心からボス１８の中心までの距離と同じである。そして、これらリンクアーム１３及びレバー１２は、ブリッジ部１４ｃに対して平行に向けられた状態において両ビス１５，１６同士の中間点にねじ込まれたビス１７によって、相互に回動自在に軸支され、所謂パンタグラフの機構を構成している。

以上のように構成されるため、ブリッジ部１４ｃに対して平行に向けられた状態からレバー１２の摘み１２ｂを下降させると、ビス１７の位置が下がることによって、リンクレバー１３が、表側から見てビス１６を中心として反時計方向に回転する（但し、長孔１３ａ内をビス１６が相対的に移動することにより、リンクレバー１３全体が若干内側へ移動する）。これによって、フック１９が、ボス１８と同じ高さを保ちつつ、このボス１８と一緒に下降するのである（但し、ボス１８とフック１９との間隔は徐々に狭まることになる）。

一方、サブ基板８は、図７に示すような平面形状を有しており、その表面（回路基板固定装置１１に接する面とは逆の面）に主たる回路部品が実装されているとともに、図１０に示すように、その背面（回路基板固定装置１１に接する面）における下縁に、コネクタ９が実装されている。図７に示すように、その外側の側縁における上端近傍に、ボス１８が貫通し得る貫通孔（第１の被係合部）８ａが穿たれている。他方、その内側の側縁における上端近傍には、フック１９がサブ基板８の側縁のみから係合できるように、このフックの軸よりも僅かに広い幅を有してこの側縁に開放しているスリット状の切欠（第２の被係合部）８ｂが形成されている。この切欠８ｂは、その長軸をサブ基板の下縁と平行な方向に向けており、当該下縁からの高さが貫通孔８ａと同じとなっている。そして、この切欠８ｂの深さは、この切欠８ｂをフック１９に係合させるとともに貫通孔８ａにボス１８を挿通させた状態で、上述したようにレバー１２を回転させても、その回転の間中フック１９が当該切欠８ｂ内をスライドし且つこの切欠８ｂから脱落しない深さとなっている必要がある。そして、サブ基板８の下縁から貫通孔８ａ及び切欠８ｂまでの高さは、レバー１２をブリッジ部１４ｃと平行に向けた時にはコネクタ９がソケット７から外れ、レバー１２を回転させた時にはコネクタ９がソケット７に結合する高さとなっている必要がある。

次に、本実施形態においてサブ基板８をコネクタ基板６に装着する手順を、図７乃至図１１を参照して説明する。図７は、カバー５を内視鏡プロセッサ装置から取り外し、サブ基板８を内視鏡プロセッサ装置から取り出して、そのコネクタ９とコネクタ基板６のソケット７との間をハーネス１０を通じて中継し、内視鏡プロセッサ装置の外部にてサブ基板８上に実装されている回路部品の調整を行っている状態を示している。

この調整を完了し、ハーネス１０を除去した後、作業者は、図８に示すように、ボックスフレーム２の側方から、ダクト２ａ内にサブ基板８を挿入する。このとき、レバー１２及びリンクアーム１３は、本体枠１４のブリッジ部１４ｃと平行な状態となっている。そこで、作業者は、図９に示すように、サブ基板８の切欠８ｂをフック１９に係合させるとともに、貫通孔８ａにボス１８を挿入することによって、サブ基板８を回路基板固定装置１１に取り付ける。図１０に示すように、この状態では、サブ基板８のコネクタ９は、ソケット７の上方（但し、直上ではなく、ソケット７よりも僅かにその外側）に位置している。そして、作業者は、摘み１２ｂを押し下げることによって、レバー１２を回転させて、ボス１８及びフック１９を降下させる。これにより、サブ基板１８が、コネクタ基板６と平行な状態を維持しつつサブ基板に接近し、コネクタ９がソケット７の直上に移動し、図１１に示すように、最終的に、コネクタ９がソケット７に結合する。

なお、本体枠１３の脚部１４ａには、この状態においてレバー１２の固定部１２ａに形成された貫通孔１２ｃと重なる位置に、ネジ孔１４ｊが形成されている。そこで、作業者は、貫通孔１２ｃを通じてこのネジ孔１４ｊに図示せぬビスをねじ込む。すると、レバー１２の回転が規制されるので、サブ基板８の脱落が防止されるのである。最後に、作業者は、内視鏡プロセッサ装置にカバー５を装着する。

その後、サブ基板８を取り外す必要が生じた場合には、作業者は、以上の手順とは逆の手順を辿ることにより、サブ基板８をコネクタ基板６から外して、内視鏡プロセッサ装置の外部に取り出すことができる。

以上説明したように、本実施形態によれば、ダクト２ａへのサブ基板８の挿入方向と、ダクト内２ａでのソケット７に対するコネクタ９の装着方向とが９０度ずれているが、回路基板固定装置１１を使用することにより、作業者は、サブ基板８をこの回路基板固定装置１１のボス１８及びフック１９に係合させてレバー１２を押し下げるという簡単な操作を行うだけで、このサブ基板８を確実にコネクタ基板６に接続することができる。従って、回路のショートやコネクタ９の破損のようなトラブルから無縁であるとともに、作業者の指に過度の負担を掛けることもない。

本発明の実施の形態である回路基板固定装置の斜視図 回路基板固定装置を内蔵した内視鏡プロセッサ装置の斜視図 内視鏡プロセッサ装置からカバーを外した状態を示す斜視図 レバーを回転させた状態を示す回路基板固定装置の斜視図 図１とほぼ同じ視点からの回路基板固定装置の分解図 図５とは別の視点からの回路基板固定装置の分解図 サブ基板上の回路部品の調整を行う状態を示す斜視図 サブ基板の固定手順を示す斜視図 サブ基板の固定手順を示す斜視図 サブ基板の固定手順を示す斜視図 サブ基板の固定手順を示す斜視図

符号の説明

２ ボックスフレーム
６ コネクタ基板
７ ソケット
８ サブ基板
９ コネクタ
１１ 回路基板固定装置
１２ レバー
１２ｂ 摘部
１３ リンクアーム
１４ 本体枠
１５ ビス
１６ ビス
１７ ビス
１８ ボス
１９ フック

Claims (4)

1. 複数の電極を一方向に並べてなるソケットがその表面上に実装されている第１の基板上に、前記ソケットの各電極に夫々対応した複数の電極からなるコネクタがその下端縁に沿って設けられている第２の基板を、前記ソケットと前記コネクタとを接続することによって固定するための回路基板固定機構であって、
   前記第１の基板の上方に設置された枠と、
   前記第１の基板の表面からの高さが同一となる位置において、前記ソケットにおける前記電極が並ぶ方向に直交する方向を向き且つ前記電極が列ぶ方向に並んで前記枠に設けられた第１及び第２の軸と、
   前記第１及び第２の軸によって、夫々の基端近傍が回転自在に支持されているとともに、前記第１及び第２の軸からの距離が互いに同一となる箇所において、これら各軸と平行な第３の軸によって互いに回転自在に連結された第１及び第２のアームと、
   前記第１及び第２のアームの先端近傍における前記第３の軸からの距離が互いに同一となる箇所に夫々設けられた第１及び第２の係合部と
   からなる回路基板固定装置を備えるとともに、
   前記第２の基板には、前記下端縁からの距離が互いに同一となる箇所において、前記第１の係合部に対して回転のみ可能な状態で係合する第１の被係合部と、前記第２の係合部に対して回転及び前記下端縁の方向への相対移動のみが可能な状態で係合する第２の被係合部とが設けられている
   ことを特徴とする回路基板固定機構。
2. 前記第１のアームは前記第１の軸に対して回転のみが可能な状態で支持されており、前記第２のアームは前記第２の軸に対して回転及び自身の長手方向への相対移動のみが可能な状態で支持されている
   ことを特徴とする請求項１記載の回路基板固定機構。
3. 前記第２のアームの基端近傍には、自身の長手方向に長軸が向き且つ前記第２の軸が挿通される長孔が形成されている
   ことを特徴とする請求項２記載の回路基板固定機構。
4. 前記第１の係合部は円柱状形状を有し、
   前記第１の被係合部は前記第１の係合部が挿通される円形孔の形状を有し、
   前記第２の係合部はその先端にフランジが設けられた円柱状形状を有し、
   前記第２の被係合部は前記第２の係合部が前記第２の基板の側縁のみから係合できる幅を有するとともに当該側縁に開放するように形成されたスリットである
   ことを特徴とする請求項１記載の回路基板固定機構。