JP6112066B2 - モジュール式電子機器連結用収納部材 - Google Patents

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Description

本発明はモジュール式電子機器を連結するモジュール式電子機器連結用収納部材に関する。
計測機器等の電子機器では、測定対象からの測定信号取り込み処理、測定値を用いた演算処理、測定結果の出力処理等種々の処理が行なわれるが、それぞれの処理を行なう装置をモジュール化して、必要なモジュールを組み合わせて連結し、1つのシステムを構成する方式が実用化されている。電子機器のモジュール化を行なうことで、取り込む信号線の数や行なう処理内容に適した規模のシステムを構築することができるようになる。
モジュールを連結してシステムを構成する場合には、各モジュールを電気的に接続するとともに、システムとしての剛性を得るために、各モジュールを固定するための仕組みが必要になる。モジュールを連結する方式として、従来からいくつかのタイプが採用されている。
図10は、ラック411を利用してモジュール412を固定的に連結するラック方式の例である。ラック411には、モジュール412を収納するためのスペースが設けられており、各スペースには、モジュール412と電気的に接続するためのコネクタ(不図示)が配置されている。
ラック411は、構成するシステムの規模に応じて複数のサイズが用意されており、サイズによって収納可能なモジュール412の台数が定められる。モジュール収納スペースは空けておくこともできるため、システムとしてのサイズは、連結するモジュール412の台数ではなく、選定したラック411の大きさに依存する。
ラック方式では、各モジュール412は、隣接する他のモジュール412と干渉することなく、独立して挿抜が可能であり、システムとしての剛性は、ラック411が確保する。このため、高い剛性を得ることができる。
図11は、ベースプレート421を利用してモジュール422を固定的に連結するベースプレート方式の例である。ベースプレート421には、モジュール422を取り付けるためのスペースが設けられており、各スペースには、モジュール422と電気的に接続するためのコネクタ423が配置されている。
ベースプレート421は、構成するシステムの規模に応じて複数のサイズが用意されており、サイズによって収納可能なモジュール422の台数が定められる。モジュール取り付けスペースは空けておくこともできるため、システムとしてのサイズは、連結するモジュール422の台数ではなく、選定したベースプレート421の大きさに依存する。
ベースプレート方式では、各モジュール422は、隣接する他のモジュール422と干渉することなく、独立して挿抜が可能であり、システムとしての剛性は、ベースプレート421が確保する。
図12は、モジュール431同士を左右に連結するモジュール連結方式の例である。モジュール431の左右面には、モジュール431同士を電気的に接続するためのコネクタ432が配置されている。
モジュール連結方式では、連結するモジュール431の台数でシステムサイズが決まるが、モジュール431を挿抜する際には、左右のモジュール431との連結を解除する必要がある。また、システムとしての剛性は、モジュール431が確保する。
図13は、連結用部材441を利用してモジュール442を固定的に連結する連結用部材方式の例である。連結用部材441には、モジュール442と電気的に接続するためのコネクタ443と、連結用部材441同士を電気的に接続するためのコネクタ444が配置されている。
連結用部材方式では、連結するモジュール442の台数でシステムサイズが決まる。各モジュール442は、隣接する他のモジュール442と干渉することなく、独立して挿抜が可能であり、システムとしての剛性は、モジュール442と連結用部材441とが確保する。
特開2010−9264号公報
図10に示したラック方式は、モジュール412を独立して挿抜でき、剛性も高いが、モジュール412の数ではなく、ラック411の大きさでシステムの大きさが決まってしまう。また、ラック411の収納可能数以上のモジュール412を連結することができず、システム拡張の柔軟性に欠ける。
図11に示したベースプレート方式は、モジュール422を独立して挿抜できるが、モジュール422の数ではなく、ベースプレート421の大きさでシステムの大きさが決まってしまう。また、ベースプレート421の収納可能数以上のモジュール422を連結することができず、システム拡張の柔軟性に欠ける。
図12に示したモジュール連結方式は、モジュール431の数でシステムのサイズが定まるが、モジュール431自身が左右に連結しているため、独立してモジュール431の挿抜ができない。特に、壁取り付けやDINレール取付の場合は、システム全体を取り外してからモジュール431の挿抜を行なわなければならない。
図13に示した連結用部材方式は、モジュール442の数でシステムのサイズが定まり、独立してモジュール442の挿抜が可能であるが、プレート状の連結用部材444のみで連結することになるため、システムとしての剛性が低くなる。
このように、従来の連結方式では、いずれも一長一短があり、モジュールの数に応じたシステムサイズ、モジュールの独立挿抜、システムの高い剛性のすべてを満足させることはできない。
そこで、本発明は、モジュールの数に応じたシステムサイズ、モジュールの独立挿抜、システムの高い剛性を実現できる連結方式を提供することを目的とする。
上記課題を解決するため、本発明は、モジュール式電子機器を連結するモジュール式電子機器連結用収納部材であって、第1のモジュール式電子機器を挿入するための開口部を前面に有する箱型筐体と、前記第1のモジュール式電子機器と電気的に接続するための第1コネクタと、一方の側面側に配置される第2のモジュール式電子機器を連結する他のモジュール式電子機器連結用収納部材と電気的に接続するための第2コネクタと、他方の側面側に配置される第3のモジュール式電子機器を連結するその他のモジュール式電子機器連結用収納部材と電気的に接続するための第3コネクタと、他のモジュール式電子機器連結用収納部材と固定的に連結するためのロック機構とを備え、前記第1のモジュール式電子機器が前記箱型筐体から挿抜可能であり、前記他のモジュール式電子機器連結用収納部材が接続された状態で、前記第2コネクタを介して前記第2のモジュール式電子機器を連結する他のモジュール式電子機器連結用収納部材から第2のモジュール式電子機器を識別するアドレスに所定値を加えたアドレスを、前記第1のモジュール式電子機器を識別するアドレスとして取得し、前記第1のモジュール式電子機器を識別するアドレスに所定値を加えたアドレスを、第3のモジュール式電子機器を連結するその他のモジュール式電子機器連結用収納部材に通知することを特徴とする
た、前記モジュール式電子機器連結用収納部材は、底面の一方の側面側のみに形成された足部を備え、他方の側面と連接された面に対向した側面にのみに形成された足部を備えた他のモジュール式電子機器連結用収納部材との連結できるようにしてもよい。
また、前記ロック機構は、凸部と、凹部と、スライドロックとを含み、前記スライドロックは、前記凹部に嵌め込まれた他のモジュール式電子機器連結用部材の凸部とかみ合うようにすることができる。
また、前記第2コネクタおよび前記第3コネクタは、前記箱型筐体に遊びを持って取り付けられているものであってもよい。
また、前記ロック機構は、一方の側面に形成されたネジ受け部を含み、前記ネジ受け部は、ナットと、前記ナットを前記箱型筐体に対して斜め方向に、遊びを持った状態で保持するナットカバーとを備えたものであってもよい。

本発明によれば、モジュールの数に応じたシステムサイズ、モジュールの独立挿抜、システムの高い剛性を実現できる連結方式が提供される。
本実施形態に係るモジュール連結構造を説明する図である。 連結用収納部材の正面図である。 連結用収納部材に収納された複数台のモジュールが連結され、さらに電源モジュールと連結している状態を示す図である。 連結用収納部材の左右斜視図である。 連結用収納部材同士を固定するスライドロックを説明する図である。 ネジ穴の構造を説明する図である。 複数台の連結用収納部材と電源モジュールを連結したときの正面図と下面図である。 モジュールのアドレス設定を説明する図である。 モジュールのアドレス設定の具体例を示す図である。 ラック方式でモジュールを連結する例を示す図である。 ベースプレート方式でモジュールを連結する例を示す図である。 モジュール同士を左右に連結するモジュール連結方式の例を示す図である。 連結用部材を利用してモジュールを連結する連結用部材方式の例を示す図である。
本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図1は、本実施形態に係るモジュール連結構造を説明する図である。本図に示すように、電子機器であるモジュール120は、連結用収納部材110に収められ、連結用収納部材110が左右に連結することで、システム100が構成される。
モジュール120は、データロガー等の計測機器、PLC(プログラマブル・ロジック・コントローラ)、温度調節器等種々のモジュール式電子機器を用いることができる。計測機器とした場合には、I/Oモジュール、データアクイジョンモジュール、通信モジュール等とすることができる。
連結用収納部材110は、1面が開口した縦長の略直方体の箱形筐体をしており、開口部からモジュール120を奥方向に差し込むことにより、1台の連結用収納部材110に付き1台のモジュール120を収納する。以下では、開口部を前面として、連結用収納部材110の前後左右上下方向を定めるものとする。
図2の正面図に示すように、連結用収納部材110は、開口部の奥に、コネクタ141が設けられており、モジュール120を収納した状態で、モジュール120のコネクタ(不図示)と、連結用収納部材110のコネクタ141とが接続されるようになっている。収納されたモジュール120は、ラッチ、ネジ等により固定される。ラッチは、モジュール120の上面に設けられ、連結用収納部材110の上面内側にはラッチ受用の溝が形成されている。また、連結用収納部材110の開口部付近に、モジュール120固定用のネジ穴118が形成されている。
図3は、4つのモジュール120がそれぞれ連結用収納部材110に収納された状態で連結され、さらに電源モジュール130が連結されてシステム100を構成した状態を示している。連結用収納部材110の後面には、DINレール取り付け用の機構と壁取り付け用の機構が備えられている。連結用収納部材110の上面は、剛性を高めるために、前後方向に溝が形成されたリブ構造となっている。
図4(a)は、連結用収納部材110を前面左側から見た斜視図であり、図4(b)は、連結用収納部材110を前面右側から見た斜視図である。本図に示すように、連結用収納部材110は、隣接する連結用収納部材110と電気的に連結するためのコネクタ143、コネクタ142を左右側面に備えている。すなわち、右側に位置する連結用収納部材110のコネクタ142と左側に位置する連結用収納部材110のコネクタ143とが接続される。
コネクタ142、コネクタ143は、筐体本体にネジ止めされているが、完全には固定されておらず、上下左右前後に動けるように遊びを持って取り付けられている。この遊びにより寸法の精度誤差を吸収し、多数連結した連結用収納部材110をDINレールや壁に取り付ける際に、連結用収納部材110を強制的に真っ直ぐ整列させた場合にもコネクタ142、コネクタ143に無理な力が加わらないようにしている。
連結用収納部材110同士の固定は、右面の上下に形成された4つの凸部112を左面の対応する位置に形成された凹部113に嵌め込み、スライドロック115をロック方向にスライドさせることで行なうことができる。スライドロック115は、図5(a)に示すように、突起部115aが形成されており、図5(b)に示す状態から、図5(c)に示すようにロック方向にスライドさせると、突起部115aが凸部112とかみ合って連結用収納部材110同士が固定する。すなわち、凸部112と凹部113とスライドロック115とでロック機構を形成している。
また、凸部112の近傍にはネジ穴116が形成され、凹部113の近傍には、ネジ穴117が形成されている。これらのネジ穴116、117を利用してネジ止めすることにより、連結用収納部材110同士が頑強に固定される。なお、ネジ穴116、ネジ穴117は、ネジ止め作業を容易にするため、斜め方向にネジが進むように切られている。
図6(a)の斜視図、図6(b)の連結箇所断面図に示すように、ネジ170を受ける側のネジ穴116の奥には、ネジ締結用角ナット150が傾斜して置かれている。ネジ締結用角ナット150は、傾斜リブ160aが形成されたナットカバー160により、傾斜状態が保持されている。ナットカバー160は、ラッチ部が形成されており、ネジ穴116を覆うように嵌め込まれる。
ナットカバー160は、ネジ締結用角ナット150が連結用収納部材110に対して上下左右方向に動けるように遊びを持って形成されている。この遊びにより寸法の精度誤差を吸収し、連結用収納部材110を多数連結する際にネジ170やネジ穴116、117に無理な力が加わらないようにしている。
連結用収納部材110の底面には、足部119が形成されている。足部119は、前方に飛び出すことで安定性を高めているが、足部119は底面の左側にのみ形成されている。これは、モジュール120は、動作電源を供給する電源モジュール130と組み合わされることから、図7に示すように、電源モジュール130については底面の右側に足部131を形成することで、システムとして自立できるようにしているためである。
すなわち、連結用収納部材110単体では自立できなくても、電源モジュール130と組み合わされることで、足部119、131がシステムの両端に位置することになり、自立可能となっている。なお、図7(a)は、モジュールを収納した4台の連結用収納部材110と電源モジュールとから構成されるシステムを前方から見た図であり、図7(b)は、同じシステムを下面から見た図である。
本実施形態のモジュール120は、連結用収納部材110に収納された状態で連結されるため、使用するモジュール数に応じたシステムサイズを実現することができ、無駄のない高い空間効率を得ることができる。また、モジュール120の連結数に制約がないため、大規模システムへの拡張が容易で、無駄が生じない。
連結用収納部材110に収納されて連結されるため、モジュール120は、左右のモジュール120と干渉せず独立して挿抜可能である。このため、メンテナンス性が高く、組み合わせの自由度も高くなる。また、システムの剛性を箱形状の連結用収納部材110で確保し、連結用収納部材110同士を頑強に固定しているため、高い剛性を得ることができる。
ところで、複数台のモジュール120を連結した場合、それぞれのモジュール120を識別するためのアドレス情報が必要となる。本実施形態では、図8に示すように、連結用収納部材110に加算回路114を設け、収納されたモジュール120に連結用収納部材110から自動的にアドレスを割り当てるようにしている。
すなわち、コネクタ142を介して連結された連結用収納部材110から取得したアドレスNを、自身に収納されているモジュール120にコネクタ141を介して割り当てる。そして、加算回路114がアドレスNに1加算して、コネクタ143を介して接続された連結用収納部材110にアドレスN+1を通知する。
最端に配置されコネクタ142に他の連結用収納部材110が連結されていない連結用収納部材110については、初期アドレスとして0、1等を設定するようにする。これにより、連結用収納部材110は、連結されたモジュール120に対して一意のアドレスを設定することができる。
このため、ディップスイッチやジャンパーピン、ダイヤル等を用いた手動のアドレス設定や、管理ソフトウェア等の設定ツールを用いたアドレス設定を行なうことなく、各モジュール120に対して適切にアドレスを設定することができる。なお、加算回路114が加算する値は1に限られず、所定の他の値であってもよい。
アドレスは、連結用収納部材110毎に自動的に設定されるため、あるモジュール120を挿抜したとしても、他のモジュール120のアドレス情報は変化しない。例えば、図9(a)に示すように、モジュールA〜モジュールFについて、アドレス001〜008がそれぞれ設定されている場合に、図9(b)に示すように、モジュールDを取り外しても、他のモジュールのアドレスは変化しない。また、図9(c)に示すように、モジュールCとモジュールDとを入れ替えた場合には、モジュールDにアドレス003が設定され、モジュールCにアドレス004が設定されることになる。
110…連結用収納部材、112…凸部、113…凹部、114…加算回路、115…スライドロック、116…ネジ穴、117…ネジ穴、118…ネジ穴、119…足部、120…モジュール、130…電源モジュール、131…足部、141…コネクタ、142…コネクタ、143…コネクタ、150…ネジ締結用角ナット、160…ナットカバー

Claims (5)

  1. モジュール式電子機器を連結するモジュール式電子機器連結用収納部材であって、
    第1のモジュール式電子機器を挿入するための開口部を前面に有する箱型筐体と、
    前記第1のモジュール式電子機器と電気的に接続するための第1コネクタと、
    一方の側面側に配置される第2のモジュール式電子機器を連結する他のモジュール式電子機器連結用収納部材と電気的に接続するための第2コネクタと、
    他方の側面側に配置される第3のモジュール式電子機器を連結するその他のモジュール式電子機器連結用収納部材と電気的に接続するための第3コネクタと、
    他のモジュール式電子機器連結用収納部材と固定的に連結するためのロック機構と、
    を備え、
    前記他のモジュール式電子機器連結用収納部材が接続された状態で、前記第1のモジュール式電子機器が前記箱型筐体から挿抜可能であり、
    前記他のモジュール式電子機器連結用収納部材が接続された状態で、前記第2コネクタを介して前記第2のモジュール式電子機器を連結する他のモジュール式電子機器連結用収納部材から第2のモジュール式電子機器を識別するアドレスに所定値を加えたアドレスを、前記第1のモジュール式電子機器を識別するアドレスとして取得し、前記第1のモジュール式電子機器を識別するアドレスに所定値を加えたアドレスを、第3のモジュール式電子機器を連結するその他のモジュール式電子機器連結用収納部材に通知すること
    を特徴とするモジュール式電子機器連結用収納部材。
  2. 底面の一方の側面側のみに形成された足部を備え、他方の側面と連接された面に対向した側面にのみに形成された足部を備えた他のモジュール式電子機器連結用収納部材との連結を可能とすること
    を特徴とする請求項1に記載のモジュール式電子機器連結用収納部材。
  3. 前記ロック機構は、凸部と、凹部と、スライドロックとを含み、
    前記スライドロックは、前記凹部に嵌め込まれた他のモジュール式電子機器連結用部材の凸部とかみ合うことを特徴とする請求項1または請求項2に記載のモジュール式電子機器連結用収納部材。
  4. 前記第2コネクタおよび前記第3コネクタは、前記箱型筐体に遊びを持って取り付けられていることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載のモジュール式電子機器連結用収納部材。
  5. 前記ロック機構は、一方の側面に形成されたネジ受け部を含み、
    前記ネジ受け部は、
    ナットと、
    前記ナットを前記箱型筐体に対して斜め方向に、遊びを持った状態で保持するナットカバーと、を備えたことを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載のモジュール式電子機器連結用収納部材。
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