JPH09312484A - ブロック連結式の電子機器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】設計の標準化、装置の拡張性、機能等を損なわ
ずに、電子回路をより効率良く高密度に実装した電子機
器を提供するものである。 【解決手段】個々の機能分割単位はプリント配線基板
と、プリント配線基板の外周を取り囲み、機能分割単位
を連結した際に隙間無く組合わさることによりそのまま
装置全体の筐体となる外枠と、プリント配線基板に実装
されて前段及び後段の機能分割単位と接続するコネクタ
とを有し、前段と接続するコネクタと後段と接続するコ
ネクタの対応する各接続素子同士は結線若しくは一体化
されている。全機能分割単位の連結後、各コネクタの接
続によりシステムバスが構築され、各機能分割単位間の
信号授受はこのバスの規格を満たすものとする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複数に分割された
機能分割単位を接続して全体を１つの装置として動作さ
せる電子機器に関する。

【０００２】

【従来の技術】通常、電子機器を構成するための電子回
路は、電子部品をプリント配線基板に実装して構成され
る。その際、プリント配線基板の大きさは電子機器の筐
体の大きさにより制限されるため、１枚のプリント配線
基板にて全ての回路を構成できない場合には回路全体を
複数のプリント配線基板（機能分割単位）に分割し、こ
れらを電気的に接続して全体としての機能を満たしてい
る。従来、このようなプリント配線基板を接続する方法
としては各プリント配線基板を接続するためのコネクタ
を有したバックプレーンを使用し、各プリント配線基板
はこのバックプレーンに接続され、バックプレーン上に
構築されたシステムバスを使用して各プリント配線基板
間ではバスの規格に従って信号を授受する、という方法
が一般的に用いられている。この場合の装置のブロック
図を図１３に示す。設計者はどのプリント配線基板を設
計する場合でも唯一定められたシステムバスの規格を満
足するよう設計すればよい。このバックプレーン方式を
適用した例は特開昭５４−１２９８０１号公報、特開昭
６１−１６８９９８号公報等多数ある。

【０００３】これとは別に、プリント配線基板同士を直
接接続して、これら基板同士でそれぞれ規格を定め、必
要な信号を随時授受するという方法もある。この場合の
装置のブロック図を図１４に示す。しかしながら設計の
標準化、設計変更の容易さ、装置の拡張性等を重視する
と、共通の規格に基づくシステムバスを使用した前述の
バックプレーン方式の方がはるかに有利である。

【０００４】しかしながらバックプレーン方式には以下
のような問題がある。以下図１５を用いて説明する。バ
ックプレーン方式では、バックプレーン１９とプリント
配線基板２１との接続がコネクタ２０（バックプレーン
側）とコネクタ２２（プリント配線基板側）の接続によ
るものだけでは外部応力に対して極めて弱いので、筐体
２４にガイドレール２３を設けてプリント配線基板２１
の両側をそのガイドレール２３にて支えている場合が多
い。航空機搭載機器のように高い耐振性能を要求される
ような場合には、ガイドレール２３とプリント配線基板
２１との接触面積をより大きくし、さらにその接触を密
にしてプリント配線基板２１を筐体２４に強固に固定し
なければならない。航空機搭載機器の場合にはさらに装
置の小型化が要求されるため、ガイドレール２３と接触
する部分の面積がプリント配線基板２１全体の面積に対
して占める割合が大きくなり、部品実装面積が著しく縮
小される。なお、この問題はプリント配線基板同士を直
接接続する場合でも存在するものである。またバックプ
レーン１９及びバックプレーンを収容、固定するための
容積は電子部品を実装できない領域であり、小型化を要
する装置においては装置内全領域に対してその領域が占
める割合が大きくなる。

【０００５】また、ある種の標準規格を満たすバックプ
レーンを採用すれば、使用者は用途に応じて規格を満た
す数種の機能分割単位（プリント配線基板）をバックプ
レーンに接続して所望する機能を実現できるが、機能拡
張等によりバックプレーンに接続したい機能分割単位が
増加するような場合、バックプレーンへの接続可能数に
は物理的制限があるため、それを越える数の機能分割単
位が必要ならばバックプレーン及び筐体を新たに購入或
いは製造しなければならない。また逆にバックプレーン
への接続数が少なくなった場合でも、装置全体の大きさ
は既にあるバックプレーン及び筐体の大きさで決まって
しまうため、やはりバックプレーン及び筐体をを新たに
購入或いは製造しなければ、本来小型化されるべき装置
が小型化できないことになる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、複数の機能
分割単位を接続して全体を１つの装置として使用する電
子機器が、機能はもとより、設計の標準化、設計変更の
容易さ、装置の拡張性等の面において従来のバックプレ
ーン方式と同等でありながら、航空機搭載機器のように
高い耐振性能が要求され、かつ装置の小型化が要求され
ているような場合でも、電子回路をより効率良く高密度
に実装した電子機器を提供するものである。

【０００７】さらに、機能拡張等により機能分割単位を
追加接続するような場合に、筐体等によって接続数を制
限されることなく容易に追加接続可能であり、さらに使
用者が必要としない機能部分を取り外して使用する等に
より接続数が減少するような場合には、それに応じて装
置全体を容易に小型化することが可能な電子機器を提供
するものである。

【０００８】また、機能分割単位を誤った順序で接続す
ると装置の破損や誤動作、さらには人体等に危害を及ぼ
す等の危険性のある電子機器において、使用者が接続順
序を誤ることなく常に正しい接続順序で機能分割単位を
接続できるように考慮された電子機器を提供するもので
ある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明では、個
々の機能分割単位はプリント配線基板と、プリント配線
基板の外周を取り囲み、機能分割単位を連結した際に隙
間無く組合わさることによりそのまま装置全体の筐体と
なる外枠と、プリント配線基板に実装されて前段及び後
段の機能分割単位と接続するコネクタとを有し、前段と
接続するコネクタと後段と接続するコネクタの対応する
各接続素子同士は結線若しくは一体化されている。各機
能分割単位間の信号授受は共通のバス規格を満たすもの
とする。

【００１０】請求項２の発明では、請求項１において各
機能分割単位の外枠の接合面形状を同一とし、さらに各
機能分割単位には同一種類のコネクタを使用し、さらに
外枠の接合面に対する各コネクタの嵌合位置を一致させ
る。

【００１１】請求項３の発明では、請求項２において機
能分割単位を２列又はそれ以上に連結するための折り返
し手段として、２つ又はそれ以上の機能分割単位の外枠
と同時に隙間無く組み合わさるコの字状の外枠と、２つ
又はそれ以上の機能分割単位のコネクタと同時に接続し
てそれらを電気的に接続する、２つまたはそれ以上のコ
ネクタを有するバス延長基板とを有する、折り返し手段
を使用する。

【００１２】請求項４の発明では、請求項１において各
機能分割単位の外枠の接合面形状を異なる形状とする
か、または各機能分割単位には異なる種類のコネクタを
使用するか、または外枠の接合面に対する各コネクタの
嵌合位置をそれぞれ変える。

【００１３】

【発明の実施の形態】まず請求項１を適用した装置の実
施例を説明する。本装置は電子回路からなる複数の機能
分割単位にて構成され、これらを電気的に接続すること
により１つの装置として動作する、航空機搭載用電子機
器である。

【００１４】図２及び図３に機能分割単位の構成を示
す。機能分割単位は外枠１と、プリント配線基板２と、
プリント配線基板に実装され前段の機能分割単位と電気
的接続をするためのコネクタ３と、プリント配線基板に
実装され後段の機能分割単位と電気的に接続するための
コネクタ４と、プリント配線板２を外枠に固定するため
のネジ５及びナット６で構成される。外枠１にはプリン
ト配線基板をネジ５及びナット６にて固定するためのネ
ジ穴のあいた突出部７が数カ所設けられており、プリン
ト配線基板２にはネジ５を通すためのネジ穴８が数カ所
あいている。これらによりプリント配線基板２は外枠１
に強固に固定される。

【００１５】また外枠１には複数の機能分割単位を連結
した後に固定するための長尺ボルトを通すための穴９が
数カ所あいている。さらに外枠１は前段及び後段の外枠
と完全に隙間無く接触するような形状となっている。さ
らに外枠１は前段の外枠１２及び後段の外枠１３との接
触部分には、図４に示すようにそれぞれ凹部３６、凸部
３５があり、機能分割単位連結後、振動等により機能分
割単位同士ががたつくのを抑制している。

【００１６】プリント配線基板２は、形状及び大きさを
外枠１の内側ぎりぎりまで広げてあり、外枠１の突出部
７と重なる部分及びコネクタ３とコネクタ４を実装する
部分を除く全ての領域に電子部品を実装可能である。

【００１７】なお、コネクタ３は前段の機能分割単位の
コネクタ４と嵌合できる位置に前段向きに実装されてお
り、同様にコネクタ４は後段の機能分割単位のコネクタ
３と嵌合できる位置に後段向きに実装されている。また
図５に示すように、コネクタ３とコネクタ４の対応する
各接続素子間はプリント配線基板２上の配線により結線
されている（図中３１に該当）。またこれらは必要によ
りプリント配線基板２上の電子回路とも結線されている
（図中３２に該当）。これにより各機能分割単位が連結
された状態において、装置内には図１４のブロック図の
ように全機能分割単位にわたるシステムバスが構築され
る。従って設計者は各機能分割単位の電子回路を、バッ
クプレーン上のシステムバスに各プリント配線基板を接
続する方式と全く同様に設計することができるから、従
来の基板を直接接続する場合のように、設計の標準化、
設計変更の容易さ、装置の拡張性等の面でバックプレー
ン方式より劣るということはない。

【００１８】以上のような構成の機能分割単位の接続形
態について図１に示す。最前段の機能分割単位１４の前
面は外枠若しくはフロントパネルで覆われており、最後
段の機能分割単位１５の背面は外枠若しくはリアパネル
で覆われている。各機能分割単位は前段及び後段とのコ
ネクタの嵌合によって電気的に接続される。さらに各機
能分割単位の外枠にあけられた穴９に最前段側から長尺
ボルト１０を通し、最後段側にてナット１１で締めつけ
る。この状態で各機能分割単位内の電子回路は外部から
隔離された状態となる。よって各機能分割単位の外枠に
筐体としての使用に耐えられるだけの強度を持たせてお
くことにより、他に全体を収容する筐体を必要とせず、
各機能分割単位の外枠が装置全体の筐体を形成する。こ
れは即ち筐体の内側ぎりぎりまで電子部品を実装できる
ということを意味する。

【００１９】以上により、プリント配線基板同士を直接
接続する方式でありながら、設計の標準化、設計変更の
容易さ、装置の拡張性等の面でバックプレーン方式と同
等であり、かつ耐振性が高く、かつ装置の容積を極めて
効率良く部品実装領域として使用した電子機器を提供で
きる。

【００２０】次に請求項２を適用した実施例を説明す
る。

【００２１】図６に各機能分割単位の外枠１を示す。各
機能分割単位の外枠１の形状は全て同一である。さらに
前段の外枠との接続面と後段の外枠との接続面には、が
たつき抑制のために凹部３６及び凸部３５があり、連結
すると完全に隙間無く組合わさるようになっている。さ
らに外枠１の外側にはネジ穴のあいた突出部３３があ
り、図７に示すように各機能分割単位同士はこの突出部
３３同士を重ね合わせてネジ穴にボルト３７を通し、こ
れをナット３８で締め付けることにより強固に接続され
る。また外枠１の内側には、プリント配線基板２をネジ
止めするためのネジ穴のあいた突出部７がある。また、
外枠１にはフロントパネル３９とリヤパネル４０を取り
付けることが可能であり、連結したとき最前段にある機
能分割単位にはフロントパネル３９を、最後段にある機
能分割単位にはリヤパネル４０を取り付けて使用する。
全ての機能分割単位を連結した状態で、外枠１は装置全
体の筐体となる。

【００２２】図８にプリント配線基板２及びコネクタ３
４を示す。プリント配線基板２は外枠１の内側ぎりぎり
まで広げられた大きさ及び形状をしており、各機能分割
単位のプリント配線基板２の大きさ及び形状は同一であ
る。また外枠１にネジ止めするための穴８があいてい
る。コネクタ３４はプリント配線基板２に実装されてお
り、各機能分割単位ともコネクタ３４の実装位置は一致
している。

【００２３】図９にコネクタ３４の構造を示す。各接続
素子４１は雌側素子と雄側素子が一体化したものであ
り、雌側部分は既に雌側コネクタ本体４２に固定されて
いる。雌側コネクタ本体４２に固定された接続素子４１
の雄側部分をプリント配線基板２のスルーホールに挿入
し、プリント配線基板２に電気的接続する。その後雄側
に雄側コネクタ本体４３を取り付け、最後に雌側及び雄
側コネクタ本体をネジ止めする。

【００２４】各機能分割単位の電子回路は、システムバ
スを使用するバックプレーン方式と全く同様に設計され
る。これは、各機能分割単位を連結したときに装置内に
はバックプレーン方式と同等のシステムバスが構築され
るためである。

【００２５】以上の構成の各機能分割単位は、どのよう
な順番でも接続可能であり、かつ動作可能である。ま
た、ある機能分割単位がなくても装置が動作可能な場合
には、それを取り外して装置を小型化することができ
る。また使用者が所有する装置に新たに機能分割単位を
追加接続して機能拡張するような場合でも、接続数に関
して筐体による物理的制限を一切受けずに追加接続する
ことが可能である。

【００２６】また上記の外枠１の大きさ及び形状、プリ
ント配線基板２の大きさ及び形状、コネクタ３４の種
類、コネクタ３４の実装位置、バス規格等を標準規格化
しておけば、いかなる装置を設計する際もそれを使用す
ることにより、装置専用の筐体を設計する必要がなく、
かつ装置の大きさが必要以上に大きくなることもなく、
さらに電子回路の設計も標準化され開発工数を削減する
ことができる。既存の機能分割単位をそのまま流用する
ことも可能である。

【００２７】さらに連結する機能分割単位の数が多く、
前後段方向に長くなりすぎるような場合には、図１０に
示すような２つの機能分割単位の外枠と同時に隙間無く
組み合わさるコの字状の外枠１と、２つの機能分割単位
のコネクタと同時に接続してそれらを電気的に接続す
る、コネクタ３及び４を有するバス延長基板４４とを有
する折り返し手段を使用して、全体を２列に接続するこ
とができる。さらに折り返した列の反対側に折り返し手
段を使用すれば３列以上に接続することも可能である。
また図１１に示すような折り返し手段を使用して３次元
的に接続することも可能である。これらは請求項３に該
当する。

【００２８】次に請求項４を適用した装置の実施例を説
明する。

【００２９】この実施例は、機能分割単位の接続順序を
誤って接続した状態で使用すると、誤動作、装置の故障
若しくは破損、爆発等の人体等に危害を加える現象等を
引き起こす危険性がある場合に適用する。なお、以下の
説明に記述されない事項については請求項１の実施例と
同様の構成である。

【００３０】図１２に示すように各機能分割単位におい
て、外枠１の前段との接触部分の形状は全て異なる形状
とし、同様に後段との接触部分の形状は全て異なる形状
とする。これにより全ての機能分割単位は特定の相手と
しか電気的接続を得ることができない。これは即ち、使
用者は常に正しい接続順序でしか機能分割単位を接続で
きず、誤接続による前述の危険性を回避するよう生産者
側にて考慮されていることを意味する。

【００３１】なお、上述の手段の他、各機能分割単位に
おいてコネクタ３及びコネクタ４の実装位置を変えた
り、コネクタ３及びコネクタ４の種類を変えたり、また
これらの手段を併用することによっても同様の効果が得
られる。

【００３２】

【発明の効果】請求項１の発明によれば、複数の機能分
割単位を接続して全体を１つの装置として使用する電子
機器が、機能はもとより、設計の標準化、設計変更の容
易さ、装置の拡張性等の面において従来のバックプレー
ン方式と同等でありながら、航空機搭載機器のように高
い耐振性能が要求され、かつ装置の小型化が要求されて
いるような場合でも、電子回路をより効率良く高密度に
実装した電子機器を提供できる。

【００３３】さらに請求項２の発明によれば、機能拡張
等により機能分割単位を追加接続するような場合に、筐
体等によって接続数を制限されることなく容易に追加接
続可能であり、さらに使用者が必要としない機能部分を
取り外して使用する等により接続数が減少するような場
合には、それに応じて装置全体を容易に小型化すること
が可能な電子機器を提供できる。さらに設計者は外枠、
コネクタ、バス等に関する仕様を標準規格化して以後そ
れを仕様することで、装置専用の筐体を設計する必要が
なく、さらに電子回路の設計も標準化され開発工数を削
減することができる。

【００３４】請求項３の発明によれば、請求項２におい
て電子機器が一方向に長くなりすぎることを容易に回避
することができる。

【００３５】また請求項４の発明によれば、機能分割単
位を誤った順序で接続すると装置の破損や誤動作、さら
には人体等に危害を及ぼす等の危険性のある電子機器に
おいて、使用者が接続順序を誤ることなく常に正しい接
続順序で機能分割単位を接続できるように考慮された電
子機器を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】請求項１の実施例の連結の説明図。

【図２】請求項１の実施例の機能分割単位の説明図。

【図３】請求項１の実施例の機能分割単位の説明図。

【図４】請求項１の実施例の外枠の断面図。

【図５】請求項１の実施例のコネクタ３とコネクタ４と
の間の配線の説明図。

【図６】請求項２の実施例の外枠の説明図。

【図７】請求項２の実施例の外枠同士の連結の説明図。

【図８】請求項２の実施例のプリント配線基板の説明
図。

【図９】請求項２の実施例のコネクタの構造の説明図。

【図１０】請求項３の折り返し手段の説明図。

【図１１】請求項３の折り返し手段の説明図。

【図１２】請求項４の実施例の外枠の説明図。

【図１３】従来の基板同士の直接接続の場合の装置のブ
ロック図。

【図１４】バックプレーン方式及び本発明の装置のブロ
ック図。

【図１５】バックプレーン方式の説明図。

【符号の説明】

１…外枠、 ２…プリント配線基板、 ３…前段と接続するコネクタ、 ４…後段と接続するコネクタ、 ３４…前段及び後段と接続するコネクタ、 ３５…外枠の接合面の凸部、 ３６…外枠の接合面の凹部。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】複数の機能分割単位からなる電子機器にお
   いて、個々の機能分割単位はプリント配線基板と、プリ
   ント配線基板の外周を取り囲む外枠と、プリント配線基
   板に実装されて前段及び後段の機能分割単位と接続する
   コネクタとを有し、個々の外枠は機能分割単位を連結し
   た際に隙間無く組合わさることによりそのまま装置全体
   の筐体となるものであり、また前段と接続するコネクタ
   と後段と接続するコネクタの対応する各接続素子同士が
   結線若しくは一体化されていることにより、上記機能分
   割単位を連結すると装置内全域にわたるシステムバスが
   構築され、各機能分割単位間は前記システムバスの規格
   に基づき信号を授受することを特徴とするブロック連結
   式の電子機器。
2. 【請求項２】請求項１において各機能分割単位の外枠の
   接合面形状が同一であり、さらに各機能分割単位には同
   一種類のコネクタが使用され、さらに外枠接合面に対す
   る各コネクタの嵌合位置が一致していることにより、任
   意の順序で機能分割単位を連結でき、また不要な機能分
   割単位を取り外すと装置全体を容易に小型化でき、また
   接続数を制限されることなく必要な機能分割単位を容易
   に追加接続できることを特徴とするブロック連結式の電
   子機器。
3. 【請求項３】請求項２において機能分割単位を２列又は
   それ以上に連結するための折り返し手段であり、２つ又
   はそれ以上の機能分割単位の外枠と同時に隙間無く組み
   合わさるコの字状の外枠と、２つ又はそれ以上の機能分
   割単位のコネクタと同時に接続してそれらを電気的に接
   続する、２つ又はそれ以上のコネクタを有するバス延長
   基板とを有するブロック連結式の電子機器。
4. 【請求項４】請求項１において個々の機能分割単位の外
   枠の接合面形状が異なるか、または個々の機能分割単位
   には異なる種類のコネクタが使用されているか、または
   外枠接合面に対するコネクタの嵌合位置が異なっている
   ことにより、連結順序が限定され、誤接続による事故を
   防止できることを特徴とするブロック連結式の電子機
   器。