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

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。
また、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。