JP4995959B2 - 電子部品の装着方法を複数経路設けた筐体 - Google Patents

Description

本発明は、電子部品を機器本体に装着した電子機器装置に関し、特に、電子部品を機器本体と着脱可能な分離ユニットとして構成する場合、該電子部品の機器への装着方法を複数経路設けたことを特徴とする電子部品と機器本体の構造に関する。

電子部品や電子部品を装着する筐体に関する技術は特許文献１〜特許文献６に開示されるように種々のものがある。特許文献１および特許文献２には、取り扱いが容易であり、メインテナンス性の向上や構造の標準化が可能な空冷ファンユニットの技術が開示されている。特許文献３には、筐体にファンユニットを組み込むと同時に、電源端子から配線されるコネクタとファンモータから配線されるコネクタとが接続可能となる数値制御装置の技術が開示されている。特許文献４には、組み立ての作業性および保守点検の整備の作業性が良好な電源ユニットであって、通信装置の筐体内に電源ユニットを挿入するのにともなって電源ユニットのコネクタと筐体に取り付けられたコネクタとがプラグイン接続される技術が開示されている。特許文献５には、パワー半導体素子ならびにアブソーバ回路を内蔵したパワーカートリッジを継電器本体側に対して着脱可能な構成とする技術が開示されている。特許文献６には、内部にプリント基板を収容し、ファンを取り付ける開口部を有する筐体に取り付けられるファンユニットが開示されている。

上述した特許文献に開示されるように、電子機器の組み立て工程や保守性の簡素化を考慮し、機器本体と着脱可能な分離ユニットとして構成される電子部品の装着方法は、電子機器の筐体の１つの方向から行うのみである。

特開２００９−４４１９３号公報 特開２００５−５１０８５号公報 特開２０００−３１６７８号公報 特開平６−３５０２７４号公報 特開平１−１２８５９４号公報 実開平６−２９１９３号公報

電子機器によっては、ユーザがオプションとして制御基板やメモリ基板などを、後付けで該電子機器に装着できるようになっている。この場合、後付け基板の存在によって、着脱自在であった電子部品を電子機器から取り外すことができなくなる問題がある。あるいは、前記後付け基板を電子機器本体の製造工場で取り付ける場合には、あらかじめ電子部品を電子機器本体に取り付けておく必要があり、製造工程の順序に制約が生じる問題がある。
そこで、本発明の目的は、電子機器本体への電子部品の装着方法に複数の選択肢を設けることにより、電子機器の組み立て方法の自由度が増し、顧客のオプション構成上、電子機器の組み立て順序が異なる状況が発生しても、分解、再組み立ての煩わしさを回避し最適で容易な組み立て方法を選択することができる電子機器の筐体および該電子機器の筐体に着脱される電子部品を提供することである。

本願の請求項１に係る発明は、電子部品を搭載した電子部品ユニットが着脱可能な電子機器の筐体において、前記電子部品ユニットを装着するためのガイドおよび案内経路を前記筺体に複数種類設け、前記案内経路のうちの少なくとも１つの案内経路に前記電子部品ユニットを装着する方向とは逆方向への該電子部品ユニットの移動を規制する移動規制手段を有することを特徴とする電子機器の筐体である。
請求項２に係る発明は、前記電子部品ユニットを電子機器の筐体から取り外す時に該電子部品ユニットを引き出す方向に対して該電子部品ユニットが抜け出る方向を変える誘導案内機構を前記移動規制手段に設けたことを特徴とする請求項１に記載の電子機器の筐体である。
請求項３に係る発明は、前記移動規制手段による規制を解除する解除手段を備えたことを特徴とする請求項１または２の何れか１つに記載の電子機器の筐体である。
請求項４に係る発明は、請求項１〜３のいずれか一つに記載された前記電子機器の筐体に装着される際に前記移動規制手段によって移動を規制される返し構造を備えた前記電子部品ユニットである。

本発明により、電子機器本体への電子部品の装着方法に複数の選択肢を設けることにより、電子機器の組み立て方法の自由度が増し、顧客のオプション構成上、電子機器の組み立て順序が異なる状況が発生しても、分解、再組み立ての煩わしさを回避し最適で容易な組み立て方法を選択することができる。

電子機器の外観斜視図である。 電子機器の筐体に設けられるガイド構造を説明する図である（その１）。 電子機器の筐体に設けられるガイド構造を説明する図である（その２）。 電子機器の筐体に設けられるガイド構造によって案内されるファンユニットに設けられる被ガイド構造を説明する図である。 返し構造を説明する図である。 第１の経路および第２の経路の２つのファンユニットの装着および脱着の経路を説明する図である。 電子機器の筐体へのファンユニットの第１の経路の装着方法を説明する図である。 電子機器の筐体にファンユニットを装着した状態を説明する図である。 ファンユニットをファンユニット収納空間に挿入開始した状態を説明する図である。 ファンユニットを電子機器の筐体に装着する際に返し構造が該ファンユニットの本体側に撓むことを説明する図である。 ファンユニットの返し構造が移動規制手段から離れる直前の状態を示す図である。 ファンユニットの返し構造が移動規制手段を通過すると該返し構造の撓みがなくなることを説明する図である。 ファンユニットを電子機器の筐体から脱着開始したときの状態を説明する図である。 ファンユニットをファンユニット収納空間から脱着する際に返し構造と移動規制手段とが突き当たる状態を説明する上面図である。 返し構造と移動規制手段とが突き当たった状態を説明する図である。 図１５のときの電子機器の縦断面図である。 ファンユニットを電子機器の筐体から取り外し時に引き出す方向に対して該ファンユニットが抜け出る方向が変わることを説明する図である。 電子機器の筐体へのファンユニットの第２の経路の装着方法を説明する図である。 移動規制手段によるファンユニットの移動規制を解除する手段を備えた実施形態を説明する図である。

以下、本発明の実施形態を図面と共に説明する。なお、本明細書において、装着は取り付けを意味し、脱着は取り外しを意味する。着脱は装着（取り付け）および脱着（取り外し）を意味する。
図１は、電子機器の外観斜視図である。電子機器１は、例えば機械を制御する数値制御装置である。電子機器の筐体２は内部に電源基板、制御用基板、種々のコネクタおよび配線などが収納され、裏面カバー３などが装着される箱形状のものである。電子機器の筐体２にはファンユニット２０を収納するファンユニット収納空間４が形成されている。ファンユニット２０は電子機器の筐体２に対して取り付けおよび取り外しが可能とされており、ファンユニット２０は電子機器１から分離可能な分離ユニットとして構成されている。ファンユニット２０を電子機器１の本体から分離できる分離ユニットとして構成することによって、ファンユニット２０の電子機器１の組み立て時および保守時の取り外しおよび取り付けが容易である。

第１の基板５および第２の基板６をユーザの選択として、電子機器の筐体２に付加的に制御用のオプション基板（第１の基板５，第２の基板６）を設置することができる。電子機器１の外形の寸法を最小限にするために、図１や図１６に示されるように第１の基板５や第２の基板６がファンユニット２０の直下に配置されている。

図２および図３は、電子機器の筐体に設けられるガイドを説明する図である。電子機器の筐体２には、ガイドによって案内されるファンユニット２０を収納するファンユニット収納空間４が形成されている。電子機器の筐体２にはファンユニット収納空間４の側に突出する移動規制手段１１が設けられている。移動規制手段１１は、ファンユニット収納空間４に装着されたファンユニット２０をファンユニット収納空間４から取り出す際に、ファンユニット２０の取り出し方向を規制するために設けられる。

ガイド１４，１６は第１の経路におけるガイドである。ガイド１３，１５は第２の経路におけるガイドである。ガイド孔７，９は第１の経路および第２の経路の共通最終ガイドである。第１の経路および第２の経路についてはより詳細に後述する（図６参照）。ファンユニット２０を電子機器の筐体２から取り出すときに、ファンユニット２０に設けられた返し構造２２が移動規制手段１１に突き当たる。返し構造２２については図４および図５を用いて説明する。

図４は、電子機器の筐体２に設けられるガイド構造によって案内されるファンユニット２０に設けられる被ガイド構造を説明する図である。ファンユニット２０は、ファンカバー２１の下面にファンモータ２７を装着して構成される。ファンカバー２１の両側部には被ガイド構造として、第１の経路におけるガイド１４，１６に案内される部位２４，２６、第１の経路と第２の経路における共通最終ガイドであるガイド孔７，９に案内されるピン２３，２５が設けられている。ピン２３，２５は、第１の経路と第２の経路における被ガイド構造に共通する部位である。そして、ピン２３と部位２４の投影形状２３４ならびにピン２５と部位２６の投影形状２５６は、第２の経路におけるガイド１３，１５に沿ってガイドされる。なお、第１の経路および第２の経路については後述して説明する。

返し構造２２はファンユニット先端部２８に対してファンカバー２１の側面部の少なくとも一方に設けられる。本明細書では、ファンカバー２１の１つの側面部に返し構造２２が設けられている構成を例として説明する。なお、ファンユニット２０を電子機器の筐体２に装着した際には、図示省略したコネクタと配線により、電子機器１の本体と接続され、電子機器１の本体側からファンユニット２０に電力が供給され、種々の指令や情報が両者間で交換される。

図５は、図４に示される返し構造２２をファンユニット２０の上側から見た概略図である。返し構造２２はファンユニット２０の本体から延在した部材である。返し構造２２は、その延在方向には剛性を有し、返し構造２２の根本部位である符号２２２で示される部位を中心として撓み方向３０に示される方向に弾性変形可能である。ファンユニット２０をファンユニット収納空間４に図７に示される第１の装着経路１００から挿入する際に、返し構造２２の外側面２２４が移動規制手段１１である凸部に押される。これによって、返し構造２２はファンユニット２０の本体側に撓む。

次に、電子機器の筐体２へのファンユニット２０の装着方法と脱着方法について説明する。先述の第１の経路と第２の経路について図６を用いて説明する。第１の経路は第１の装着経路１００と第１の脱着経路１０２からなる。第２の経路は第２の装着経路１２０と第２の脱着経路１２２からなる。なお、前述したように、装着は取り付けを意味し、脱着は取り外しを意味する。
図６は、第１の経路および第２の経路の２つのファンユニットの装着および脱着の経路を説明する図である。図６（ａ）は第１の装着経路１００に沿ってファンユニット２０を電子機器の筐体２に取り付けることを図示している。ファンユニット２０を第１の装着経路１００と反対方向である脱着経路１０２に沿って移動させる。地点１０３は、移動規制手段１１と返し構造２２の先端面である返し構造先端面２２６とが突き当たり、これ以上、符号１０４に示される方向にファンユニット２０を電子機器の筐体２から引っ張り出せない位置を表す。つまり、脱着経路１０２ではファンユニット２０をファンユニット収納空間４から取り出すことはできない。図６（ｂ）は第２の装着経路１２０に沿ってファンユニット２０を電子機器の筐体２に取り付け、第２の脱着経路１２２に沿ってファンユニット２０を電子機器の筐体２から取り外すことを図示している。

図７は、電子機器の筐体へのファンユニットの第１の経路の装着方法を説明する図である。図７に示される電子機器の筐体２には、ユーザのオプションとして選択可能な第１の基板５および第２の基板６が取り付けられていない。この場合には、ファンユニット先端部２８を電子機器の筐体２のファンユニット収納空間４に符号１００に示される方向にガイドに沿って挿入し、ファンユニット２０を電子機器の筐体２のファンユニット収納空間４に装着することができる。図８は、電子機器の筐体にファンユニットを装着した状態を説明する図である。

ここで図９，図１０，図１１，および図１２を用いて、図７に示される、電子機器の筐体２にファンユニット２０を装着するときの移動規制手段１１と返し構造２２の状態について説明する。図９はファンユニット２０をファンユニット収納空間４に挿入開始した状態を説明する図である。符号３１の２点鎖線は移動規制手段１１のファンユニット収納空間４の方向の先端位置を示す。図示されるように、返し構造２２の先端位置は、移動規制手段１１の先端位置より電子機器の筐体２の側に位置している。

図１０はファンユニット２０を電子機器の筐体２に装着する際に、返し構造２２がファンユニット２０の本体側に撓むことを説明する図である。図１０は、図９に示される状態より更にファンユニット２０をファンユニット収納空間４に挿入した状態を示す図である。ファンユニット２０を符号１００の方向に押し続けると返し構造２２の外側面２２４が移動規制手段１１の先端点あるいは先端面１１３が接触するようになる。この後、返し構造２２は符号３２の方向に撓み始め、そして、遂には、返し構造２２と移動規制手段１１とが離れる状態に移行する。
図１１はファンユニット２０の返し構造２２が移動規制手段から離れる直前の状態を示す図である。図１２は、ファンユニット２０の返し構造２２が移動規制手段１１を通過すると返し構造２２の撓みがなくなることを説明する図である。図１２の状態では、図９と同様に図示されるように、返し構造２２の先端位置は、移動規制手段１１の先端位置より電子機器の筐体２の側に位置している。このように、第１の装着経路１００に沿ってファンユニット２０をファンユニット収納空間４に挿入するときは、ファンユニット２０を挿入する方向の力で、返し構造２２は容易に弾性変形して移動規制手段１１を抵抗なく通過できる。

次に、ファンユニット２０をファンユニット収納空間４から取り出す場合を説明する。
図１３はファンユニット２０を電子機器の筐体２から取り外し（脱着）開始したときの状態を説明する図である。これ以降、図１４に示されるようにファンユニット２０を返し構造２２の先端が移動規制手段１１に突き当たるまで引き出す。図１４はファンユニット２０をファンユニット収納空間４から脱着する際に返し構造２２と移動規制手段１１とが突き当たる状態を説明する図である。図１５は返し構造２２と移動規制手段１１とが突き当たった状態を説明する図である。

図１６は、図１４や図１５に示される状態における地点１０３（図６参照）での電子機器の縦断面図である。電子機器の筐体２には第１の基板５および第２の基板６がユーザのオプションとして取り付けられている。ファンユニット２０は、発熱部４０から発散される熱を気流の流れ方向４１に示される方向に電子機器の筐体２内に気流を発生させることによって、電子機器の筐体２内で発生する熱を外部に放出する。
図１６に示されるようにファンユニット２０が第１の基板５および第２の基板６を跨ぐように電子機器の筐体２内に配置されている。このため、図６に示されるように、地点１０３以降の符号１０４に示される方向にファンユニット２０を引き出すと、ファンユニット２０が第１の基板５と衝突し、ファンユニット２０や第１の基板５が破損してしまう。本発明ではこれを回避するために、ファンユニット２０に返し構造２２を設け、電子機器の筐体２に移動規制手段１１を設けられる。
移動規制手段１１の内側面１１１は鉛直方向に対し傾斜角θで電子機器の筐体２の上側平面に対して垂直よりややファンユニット２０の取り出し方向である後方に傾斜角θで傾いている。返し構造２２の先端面２２６も同様に鉛直方向に対し傾斜角θ（θ＞０）で電子機器の筐体２の上側平面に対して後方に傾いている。移動規制手段１１および返し構造２２は紙面に平行な方向には剛性がある。
ファンユニット２０をファンユニット収納空間４から取り出す際に、ファンユニット２０を後方に引っ張ると、移動規制手段１１と返し構造２２とが突き当たったとき、内側面１１１と先端面２２６とは面状に接する。先端面２２６は内側面１１１上を滑り、ファンユニット２０が上方向に持ち上がるようにして電子機器の筐体２から取り出される。このように、少なくとも移動規制手段１１の内側面１１１が傾斜角θで形成され誘導案内機構とすることによって容易に電子機器の筐体２からファンユニット２０を取り出すことができる。なお、傾斜角θ＝０°とすると、ファンユニット２０を電子機器の筐体２から意識的に持ち上げる手間が必要である。つまり、移動規制手段１１と返し構造２２とが突き当る位置までファンユニット２０を引き出した後に、ファンユニット２０を電子機器の筐体２の垂直上方向に取り出す動作を行わなければならない。

図１７はファンユニット２０を電子機器の筐体２から取り外す時に、引き出す方向に対してファンユニット２０が抜け出る方向が変わることを説明する図である。ファンユニット２０を符号１２２ａで示されるように後方に引っ張ると、返し構造２２の先端面２２６は移動規制手段１１の内側面１１１を滑りファンユニット収納空間４から第２の脱着経路１２２の１２２ｂを経由して、ファンユニット２０をファンユニット収納空間４の外部に取り出すことができる。移動規制手段１１の内側面１１１および返し構造２２の先端面２２６は必要に応じ円弧形状曲面であってもよい。このように円弧形状曲面にすることによって、図１６や図１７の符号１２２ｂ’で示される矢印破線に示される円弧軌道に沿って、ファンユニット２０を電子機器の筐体２から取り出すことができる。

図１８は、電子機器の筐体２のファンユニット２０の経路の装着方法を説明する図である。電子機器１に、ユーザの選択として電子機器の筐体２に付加的に制御用のオプション基板（第１の基板５，第２の基板６）が設置されている。図７において説明した第１の経路では、ファンユニット先端部２８が第２の基板６と衝突してしまい、ファンユニット２０を電子機器の筐体２に装着することができない。そこで、第２の経路の第２の装着経路１２０に沿って、ファンユニット２０を電子機器の筐体２に装着することができる。図２、図３、図４および図６を参照しながら説明すると、第２の装着経路１２０では、ファンユニット２０の投影形状２３４，２５６で示される箇所を電子機器の筐体２のガイド１３，１５に挿入する。その後に、ファンユニット２０を前方に押してピン２３，２５がガイド孔７，９に挿入され、ファンユニット２０をファンユニット収納空間４に装着することができる。
電子機器の製造工場での組み立て時にはオプションの基板５，６を装着しないことから、図７に示される第１の装着経路１００を採用する方が、ロボットで組み立てる場合、１段階の動作でよく作業効率がよい。一方、図６や図１８に示される第２の装着経路１２０は、装着済の基板５，６を電子機器の筐体２から取り外すことなく、ファンユニット２０を装着することができ、保守によるファンユニット２０の交換作業が容易に行える。

図１９は移動規制手段１１よるファンユニット２０の移動規制を解除する手段を備えた実施形態を説明する図である。上述した本発明の実施形態では、ファンユニット２０を取り出す経路は第２の脱着経路１２２として説明した。図１９に示される実施形態では、返し構造２２にレバー５０の作用点５３を連結し支点５１を中心として符号５４の方向にレバー５０を回動することによって、ファンユニット２０をファンユニット収納空間４から取り出す際に、返し構造２２を移動規制手段１１に衝突しないように撓ませる。このようにすることで、第１の脱着経路１０２に沿ってファンユニット２０をファンユニット収納空間４から取り出すことができる。

上述の説明では、電子機器の筐体２に挿入するユニットとしてファンユニット２０を例としたが、本発明に係る着脱構造は、このファンユニット２０に限定されず、バッテリ、プリント基板、電源モジュール、端子台、ハードディスクユニット、表示ユニット、プログラマブルコントローラなど、電子機器を構成する各種ユニット（電子部品）の装着と脱着のための構造としても用いることができる。また、着脱可能なユニットを電子機器の筐体の上面側に取り付ける場合だけではなく、縦側面、下側面などに取り付ける場合でも、本発明に係る着脱構造を適用できる。

１ 電子機器
２ 電子機器の筐体
３ 裏面カバー
４ ファンユニット収納空間
５ 第１の基板
６ 第２の基板
７ ガイド孔
９ ガイド孔

１１ 移動規制手段
１１１ 内側面
１１３ 先端面
１１５ 外側面

１２ 開口

２０ ファンユニット
２１ ファンカバー
２２ 返し構造
２２２ 付け根部
２２４ 外側面
２２６ 先端面
２２８ 内側面
２３，２５ ピン
２４，２６ 第１の経路におけるガイドに案内される部位
２３４，２５６ 投影形状

２７ ファンモータ
２８ ファンユニット先端部

３０ 撓み方向
３１ 移動規制手段先端位置

４０ 発熱部
４１ 気流の流れ方向

５０ レバー
５１ 支点
５２ 操作部
５３ 作用点

１００ 第１の装着経路
１０２ 第１の脱着経路
１０３ 移動規制箇所
１０４ 移動不能箇所

１２０ 第２の装着経路
１２２ 第２の脱着経路

Claims (4)

1. 電子部品を搭載した電子部品ユニットが着脱可能な電子機器の筐体において、前記電子部品ユニットを装着するためのガイドおよび案内経路を前記筺体に複数種類設け、
   前記案内経路のうちの少なくとも１つの案内経路に前記電子部品ユニットを装着する方向とは逆方向への該電子部品ユニットの移動を規制する移動規制手段を有することを特徴とする電子機器の筐体。
2. 前記電子部品ユニットを電子機器の筐体から取り外す時に該電子部品ユニットを引き出す方向に対して該電子部品ユニットが抜け出る方向を変える誘導案内機構を前記移動規制手段に設けたことを特徴とする請求項１に記載の電子機器の筐体。
3. 前記移動規制手段による規制を解除する解除手段を備えたことを特徴とする請求項１または２の何れか１つに記載の電子機器の筐体。
4. 請求項１〜３のいずれか一つに記載された前記電子機器の筐体に装着される際に前記移動規制手段によって移動を規制される返し構造を備えた前記電子部品ユニット。

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