JP5926077B2 - コネクタ装置およびコネクタの嵌合方法 - Google Patents

Description

本発明は、コネクタ装置の駆動機構およびその駆動機構を用いたコネクタ装置およびコネクタの嵌合方法に関する。

スーパーコンピュータなどの大型コンピュータシステムでは、膨大な情報量の信号をコンピュータ間で授受する必要がある。このような大型コンピュータシステムでは、計算処理を複数の装置で分担して行わせるため、コンピュータシステムを構成するコンピュータや周辺機器などの情報処理装置を、コネクタを有するケーブルによって接続する。

一般に、コンピュータシステムなどで使用されるコネクタは、情報処理装置を搭載した基板からの信号をまとめるためのヘッドコネクタと、情報処理装置を別のユニットに接続するためのケーブルを有するケーブルコネクタとが対となっている。

図７および８に示した特許文献１では、コネクタ装置の一例が開示されている。特許文献１のコネクタ装置８０は、ケーブルコネクタ８１を保持する操作部材８４、８５を、両コネクタの嵌合・離脱方向へ移動可能に収容するインナーフレーム８２を備えている。インナーフレーム８２は、駆動力を伝達する駆動力伝達装置８６を有する。また、特許文献１のコネクタ装置８０は、インナーフレーム８２を、嵌合・離脱方向と直交する方向に沿って移動可能に支持するアウターフレーム８３を備えている。ヘッドコネクタ９１は、基板９３に実装されており、アウターフレーム８３を案内する連結部材９２によって、ケーブルコネクタ８１と嵌合する位置に設置される。

アウターフレーム８３のガイド溝８７が連結部材９２に嵌合し始め、インナーフレーム８２が初期位置から嵌合完了位置へ移動したとき、操作部材８４、８５は、ヘッドコネクタ９１の方へ案内され、ケーブルコネクタ８１とヘッドコネクタ９１とが嵌合する。

特許文献１のコネクタ装置では、一方のコネクタの嵌合・離脱方向に十分な作業スペースがなくとも、コネクタ同士を高精度に嵌合することができる。

一般に、大型コンピュータシステムを構成する装置の筐体は、装置を設置した後にサイズなどを変更することは難しい。また、計算速度を向上させるためには、ユニット間の接続部を増加させることが求められる。すなわち、筐体サイズを変更することなく、信号数の増大に対応しなければならない。そのため、信号数の増加に伴い、ユニットあたりのコネクタ数を増加することが求められている。

特開２０１０−００３５７５号公報

特許文献１のコネクタ装置において、信号数の増大に対応するためには、コネクタ装置を複数設けることになる。

しかしながら、上述した特許文献１のコネクタ装置を複数設ける場合、コネクタの嵌合力が大きくなるという問題点があった。

本発明は、上述した課題である、コネクタ装置を複数設ける場合にコネクタの嵌合力が大きくなるという問題点を解決するコネクタ装置を提供することにある。

本発明は、駆動機構を複数備えたコネクタ装置であって、駆動機構と、駆動機構を嵌合する連結部材とが嵌合し始める位置が異なるように駆動機構を配置することを特徴とするコネクタ装置に関する。

本発明によれば、複数の駆動機構を設けた場合の嵌合力を低減できるため、一つのユニットに対して複数の駆動機構を設けたコネクタ装置を提供することができる。

本発明の第１の実施形態のコネクタ装置の正面図である。 本発明の第１の実施形態のコネクタ装置の斜視図である。 本発明の第１の実施形態のユニットの模式図である。 本発明の第１の実施形態のアウターフレームとインナーフレームの構成および動作を説明するための図である。 本発明の第１の実施形態のコネクタの嵌合の動作を説明するための図である。 本発明の第２の実施形態において、ユニットをラックに搭載する動作を説明するための図である。 本発明の第３の実施形態において、ユニットをラックに搭載する動作を説明するための模式図である。 特許文献１のコネクタ装置の斜視図である。 特許文献１のヘッドコネクタ部分の正面図である。

（実施形態１）
本発明の実施形態について図面を参照して説明する。なお、一部の図面は、構成要素の位置関係を明確にするため、透過図として示した。

（構成）
図１は、本発明の第１の実施形態のコネクタ装置１０の正面図である。図２は、本発明の第１の実施形態のコネクタ装置１０の斜視図である。図１および図２は、第１の実施形態のコネクタ装置１０の駆動機構の構成を説明するための図である。

図３は、本発明の第１の実施形態のユニットの正面図および斜視図である。図３は、第１の実施形態におけるコネクタ装置１０のヘッドコネクタ３１周辺部の構成を説明するための図である。

図４は、本発明の第１の実施形態のインナーフレーム１とアウターフレーム２との位置関係を明確にするための図である。図４ａは、インナーフレーム１が初期位置にある図である。図４ｂは、インナーフレーム１が嵌合位置にある図である。また、図４ｃは、インナーフレーム１を取り除いた場合のアウターフレーム２の内側面の図である。なお、本実施形態の図においては、インナーフレーム１が嵌合位置にあるように図示しているが、実際の動作においては、嵌合が開始されるまではインナーフレーム１は初期位置に位置している。

本発明の第１の実施形態のコネクタ装置１０において、第１の駆動機構１１と第２の駆動機構１２とは、嵌合方向に直行する第１の方向（図２のＤＣ方向）に沿って、ギャップｇずれるようにパネル７に実装される。第１および第２の駆動機構１１、１２は、同一平面上にあることを想定しているが、同一のコネクタ装置における異なる平面上に実装されてもよい。また、パネル７は、駆動機構を実装さえできれば平面状ではなく曲面状であってもよい。なお、ラックなどに駆動機構を直接実装する場合は、パネル７は必ずしも必須の構成ではない。

第１および第２の駆動機構１１、１２は、それぞれ単体では、特許文献１の駆動機構と同様の構成・動作を示す。これ以降、第１および第２の駆動機構１１、１２の区別をしない場合は、駆動機構と記載する。また、第１および第２の連結部材２１、２２についても、区別をしない場合は、連結部材と記載する。なお、第１の実施形態の駆動機構は、必ずしも特許文献１の駆動機構と一致なくてもよく、駆動機構をずらすことによって、嵌合力を分散することができればよい。

第１の実施形態のコネクタ装置１０の駆動機構は、ケーブルコネクタ５を保持する第１および第２の操作部材３、４を、両コネクタを嵌合・離脱する第２の方向（図２のＤＦ方向）へ移動可能に収容するインナーフレーム１を備えている。第１および第２の操作部材３、４は、ヘッドコネクタ３１とケーブルコネクタ５を嵌合するように、ＤＦ方向に移動可能に設置されている。

第１の実施形態の駆動機構は、インナーフレーム１に駆動力を伝達する駆動力伝達部６を備えている。また、第１の実施形態の駆動機構は、インナーフレーム１がＤＣ方向に沿って移動できるように支持するアウターフレーム２を備えている。

インナーフレーム１に面するアウターフレーム２の内側面には、インナーフレーム１がＤＣ方向に移動することに連動して、操作部材３、４をＤＦ方向に移動させるように、後述するモールドボス４１ａ、４１ｂが案内される内側ガイド溝４３ａ、４３ｂが形成されている（図４ｃ）。また、アウターフレーム２の外側面には、連結部材のガイド３２に案内されるように形成されたガイド溝８が設けられている（図２）。

インナーフレーム１は、アウターフレーム２に移動可能に支持されており、両コネクタを嵌合するまでは、図４ａに示した初期位置に位置する。

第１の実施形態においては、第１の操作部材３および第２の操作部材４は、それぞれ８個の同じ部品から構成されている。これらの部品は、それぞれ独立して移動できる。なお、第１の操作部材３、第２の操作部材４は、同じ構造をした操作部材の総称である。

第１および第２の操作部材３、４を構成する部品には、それぞれ第１および第２のモールドボス４１ａ、４１ｂが両脇を挟むように付けられている。第１および第２のモールドビス４１ａ、４１ｂは、それぞれアウターフレーム２の第１および第２の内側ガイド溝４３ａ、４３ｂに案内されるように形成された凸部を有する。また、第１および第２の操作部材３、４には、それぞれ第１および第２の端子部４２ａ、４２ｂが設けられている。なお、第１の実施形態においては、それぞれの操作部材が８個からなるように構成しているが、本発明の操作部材の数を８個に限定するというわけではない。

第１の実施形態のコネクタ装置１０において、ヘッドコネクタ３１は、ユニット３０の中に収納された情報処理装置の基板３５の裏面に設置されている。ヘッドコネクタ３１は、アウターフレーム２を案内する連結部材によって、ケーブルコネクタ５と嵌合する位置に設置される。ハンドル３６は、ユニット３０を抜き差しする際に使用する。

連結部材には、インナーフレーム１を案内するように設置されたガイド片３３が設けられている。さらに、連結部材には、両コネクタを嵌合する際に、インナーフレーム１の移動を止める押圧片３４が設けられている。なお、第１および第２の連結部材２１、２２の位置は、ずれていてもよく、ずれていなくてもよい。

（動作）
図４および図５を用いて、第１の実施形態のコネクタ装置１０において、ケーブルコネクタ５とヘッドコネクタ３１が嵌合する動作を説明する。

図５に示したように、駆動機構を搭載したパネル７が固定されたラックなどに向けて、ユニット３０を移動させることによって、両コネクタを嵌合させる。なお、駆動機構が固定されていない場合は、駆動機構を移動させて両コネクタを嵌合させてもよい。

図５（ａ）のユニット３０の窓孔５２の位置には、第１および第２の駆動機構１１、１２と対応するように第１および第２の連結部材２１、２２が設置されている。第１および第２の駆動機構１１、１２を、それぞれ第１および第２の連結部材２１、２２に完全に嵌合させると、両コネクタは嵌合される。両コネクタを離脱するためには、ユニット３０を嵌合方向とは反対向きに移動させる。

第１の実施形態においては、図１のように第１および第２の駆動機構１１、１２をずらして実装している。そのため、まず、第１の駆動機構１１が第１の連結部材２１に到達し、第１の駆動機構１１と第１の連結部材２１の嵌合が開始される。その後、第２の駆動機構１２が第２の連結部材２２に到達し、第２の駆動機構１２と第２の連結部材２２との嵌合が開始される。

この際、第１の駆動機構１１と第１の連結部材２１の嵌合力のピークと、第２の駆動機構１２と第２の連結部材２２との嵌合力のピークがずれる。そのため、全体的な嵌合力のピーク値は、両駆動機構と両連結部材の嵌合が同時に起こる場合と比較して小さな値となる。なお、本発明に係る駆動機構のずらし方については、第１の実施形態のようなずらし方に限定されず、２つのコネクタ部分の嵌合力のピークがずれればよい。

第１の駆動機構１１と第１の連結部材２１、第２の駆動機構１２と第２の連結部材２２のコネクタ部分の嵌合の動作は同様であるため、以下においてまとめて説明する。

インナーフレーム１は、駆動力伝達部６が押圧片３４に押されることによって、初期位置（図４（ａ））から嵌合完了位置（図４（ｂ））へ移動する。インナーフレーム１が初期位置から嵌合完了位置まで移動する間、第１および第２のモールドビス４１ａ、４１ｂはそれぞれ第１および第２の内側ガイド溝４３ａ、４３ｂに案内されて移動する。第１および第２のモールドビス４１ａ、４１ｂの動きに連動し、第１および第２の操作部材３、４は両コネクタが嵌合する方向へと移動する。ケーブルコネクタ５の第１および第２の端子部４２ａ、４２ｂは、第１および第２の操作部材３、４と連結されているため、ヘッドコネクタ３１の端子部と接続され、コネクタの嵌合が完了する。

前段落の動作において、両コネクタ部分の端子部は、一度に嵌合されるわけではなく、順次嵌合されていく。すなわち、図４においては、第２の操作部材４の端子部が順次嵌合されていき、第１の操作部材３の端子部が順次嵌合されていく。

第１の実施形態のコネクタ装置１０では、２つの駆動機構１１、１２が、ＤＣ方向にギャップｇずれている。そのため、第１の駆動機構１１が第１の連結部材２１と嵌合し始める時期と、第２の駆動機構１２が第２の連結部材２２と嵌合し始める時期にずれが生じる。そのため、本実施形態の駆動機構では、全体的な嵌合力のピークが分散される。そのため、ギャップを設けない場合の嵌合力のピークと比較して、本実施形態の嵌合力のピークはより小さな値となる。

実際に、本実施形態のようにギャップｇを設けた場合と、ギャップを設けない場合とを比較検証したところ、本実施形態の嵌合力のピークは３０％程度低減できることを確認できた。

また、コネクタの嵌合と同様に、コネクタを離脱する際にも離脱力を分散させることができる。ただし、嵌合時と離脱時における力の分散の程度は、駆動機構の設計によって影響を受ける。そのため、同一の駆動機構を用いても、必ずしも嵌合時と離脱時とで同様の効果が得られるわけではない。

このように、第１の駆動機構１１と第２の駆動機構１２の実装位置をＤＣ方向にずらす事により、第１の駆動機構１１の嵌合力・離脱力のピークが、第２の駆動機構１２の嵌合力・離脱力のピークと重ならない様にすることができる。

すなわち、本実施形態のコネクタ装置によれば、一つのユニットに対して２つの駆動機構を設ける際に、嵌合力のピークを低減することができる。

スーパーコンピュータなどの大型コンピュータシステムにおいては、多くのユニットを短時間で交換するような場面も想定される。本実施形態のコネクタ装置によれば、嵌合力を低減できるために、ユニット交換の作業性を向上することができる。

また、一つのユニットに対して２つのコネクタ装置を設けることができると、異なるユニット間で一度に授受できる信号量が増大する。そのため、情報処理速度を向上させることができる。

実際のケーブルコネクタ５には、図４に示したようにケーブル５１が接続されている。スーパーコンピュータでは、膨大な信号処理を行うため、ケーブル５１自体の重みも無視できず、コネクタ部分に応力をかけることになる。その結果、コネクタ部がケーブル５１の自重によって歪むため、コネクタのかみ合わせが悪くなり、コネクタの嵌合力が大きくなることが予想される。

本実施形態のコネクタ装置では、ケーブルの自重によって嵌合力が大きくなった場合であっても、嵌合力を分散させることができるため、実装位置をずらさない場合と比べるとコネクタ部分の嵌合・離脱を円滑に行うことができる。

また、２つの駆動機構の嵌合力を低減させる方法は他にも考えうるが、そのためには駆動機構ごとに異なる金型を作製するなどのコストが発生する。本発明の第１の実施形態によれば、２つの駆動機構として同一のものを用いることができる。そのため、駆動機構の製造コストを増大させることなく、コネクタの端子数を増大させることが可能となる。

（第２の実施形態）
図６には、第２の実施形態を示した。第２の実施形態は、２つのコネクタ装置６１、６２をラック６５に搭載し、第１のユニット６３と第２のユニット６４を収容できるラックシステム６０に関する。

第２の実施形態のラックシステム６０には、２つコネクタ装置（第１および第２のコネクタ装置６１、６２）が搭載されている。なお、第２の実施形態のラックシステム６０に設置された第１および第２のコネクタ装置６１、６２は、第１の実施形態のコネクタ装置１０と同様である。

また、第２の実施形態のラックシステム６０には、第１および第２のユニット６３、６４を支える役割をする棚板６６が設置されている。なお、棚板６６に関しては、ラック６５の内側にコネクタ装置を支えるようなガイド機構さえあれば省略可能である。

第１のユニット６３と第２のユニット６４は、それぞれ２つのヘッドコネクタを有し、それぞれ第１および第２のコネクタ装置６１、６２の駆動機構と嵌合可能に構成されている。第１および第２のユニット６３、６４を出し入れすることによって、コネクタを嵌合することができる。

本実施形態によれば、２つのコネクタ装置を備えたラックシステムを構成することが可能となる。また、本実施形態によれば、ラックに３つ以上の複数のコネクタ装置を備えさせることも可能である。さらに、本実施形態のラックシステムを複数設けることにより、入れ替えたい情報処理装置を迅速に交換することができ、作業性に優れたコンピュータシステムを構築することが可能である。

（第３の実施形態）
図７には、第３の実施形態を示した。第３の実施形態は、３つの駆動機構が搭載されたコネクタ装置７０に関する。

第３の実施形態のコネクタ装置７０は、３つの駆動機構が備えられている。第１の実施形態の駆動機構と同様に、３つの駆動機構の実装位置はそれぞれずらしてある。そのため、３つのコネクタ部が嵌合する際の嵌合力のピークを分散させることができる。その結果、総合的な嵌合力のピークが小さくなるため、コネクタ装置７０に向けてラック装置７１を移動させることによって、コネクタを嵌合することができる。

本実施形態によれば、３つの駆動機構を備えたコネクタ装置を構成することが可能となる。また、本実施形態によれば、４つ以上の複数の駆動機構を備えさせることも可能である。

以上のように、本発明の実施形態によれば、複数の駆動機構を設けた場合の嵌合力を低減できるため、一つのユニットに対して複数の駆動機構を設けたコネクタ装置を提供することができる。

また、本発明の実施形態のコネクタ装置は、ケーブルコネクタとヘッドコネクタからなるコネクタに関して記載したが、複数のコネクタ部を有するコネクタであれば、本発明の実施形態を同様の構成と効果を得ることができる。そのため、本発明は本実施形態によって限定されるものではない。

１ インナーフレーム
２ アウターフレーム
３ 第１の操作部材
４ 第２の操作部材
５ ケーブルコネクタ
６ 駆動力伝達部
７ パネル
８ ガイド溝
１０ コネクタ装置
１１ 第１の駆動機構
１２ 第２の駆動機構
２１ 第１の連結部材
２２ 第２の連結部材
３０ ユニット
３１ ヘッドコネクタ
３２ ガイド
３３ ガイド片
３４ 押圧片
３５ 基板
３６ ハンドル
４１ａ 第１のモールドビス
４１ｂ 第２のモールドビス
４２ａ 第１の端子部
４２ｂ 第２の端子部
４３ａ 第１の内側ガイド溝
４３ｂ 第２の内側ガイド溝
５１ ケーブル
５２ 窓孔
６０ ラックシステム
６１ 第１のコネクタ装置
６２ 第２のコネクタ装置
６３ 第１のユニット
６４ 第２のユニット
６５ ラック
６６ 棚板
７０ コネクタ装置
７１ ユニット
８０ コネクタ装置
８１ ケーブルコネクタ
８２ インナーフレーム
８３ アウターフレーム
８４、８５ 操作部材
８６ 駆動力伝達装置
８７ ガイド溝
９１ ヘッドコネクタ
９２ 連結部材
９３ 基板

Claims (8)

1. ケーブルに接続された一方のコネクタを移動可能に保持する駆動機構と、
   前記駆動機構と嵌合することによって基板側に設置された他方のコネクタに前記一方のコネクタを導いて嵌合させ、前記一方のコネクタと前記他方のコネクタとを電気的に接続させる連結部材とのペアを複数備え、
   前記駆動機構および前記連結部材の複数のペアは、前記駆動機構と前記連結部材とが嵌合し始める位置およびタイミングがペアごとに異なるように配置されることを特徴とするコネクタ装置。
2. 前記駆動機構と前記連結部材とが嵌合する第１の方向と、
   前記一方のコネクタと前記他方のコネクタとが嵌合する第２の方向とが異なることを特徴とする請求項１に記載のコネクタ装置。
3. 前記第１の方向と前記第２の方向とが直交することを特徴とする請求項２に記載のコネクタ装置。
4. 前記複数の駆動機構を前記第１の方向に沿ってずらして配置することを特徴とする請求項２または３に記載のコネクタ装置。
5. 前記駆動機構は、
   前記一方のコネクタを前記第２の方向に移動可能に支持するインナーフレームと、
   前記インナーフレームを前記第１の方向に移動可能に支持するアウターフレームを有することを特徴とする請求項２乃至４のいずれか一項に記載のコネクタ装置。
6. 前記複数の駆動機構が同一平面上に配置されていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載のコネクタ装置。
7. 請求項１乃至６のいずれか一項に記載のコネクタ装置が搭載されたことを特徴とするラックシステム。
8. 請求項７に記載のラックシステムが設けられていることを特徴とするコンピュータシステム。

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