CN115529774B - 模块化输入输出模组以及电子电气设备 - Google Patents

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Abstract

本申请公开一种模块化输入输出模组。所述输入输出模块包括外壳以及电路板。所述外壳具有设置有至少一个弹性夹具的第一侧壁，以及具有与所述弹性夹具实现卡接的至少一个容置卡槽的第二侧壁，所述第一侧壁与所述第二侧壁平行且位于所述外壳的相反两侧。所述电路板设置于所述外壳内部，通过电连接的连接组件与外部设备连接；其中，所述第一侧壁和所述第二侧壁上分别设置有连通通道，所述连接组件经由所述连通通道与所述外部设备连接。

Description

模块化输入输出模组以及电子电气设备
技术领域
本申请涉及工业设备领域，特别是涉及一种模块化输入输出模组，以及具有该模块化输入输出模组的电子电气设备。
背景技术
工业自动化中使用到了控制设备(例如，工业电脑)。一些控制设备可以有内置的输出输出模组(I/O)，也可以插接多个外接输出输出模组。但不同规格的输出输出模组插接不便，相同规格的输出输出模组的插接则由于现有的物理连接方式和/或通路电气连接方式导致连接不方便、成本高，稳定性不足的问题。
发明内容
本申请实施例所要解决的技术问题在于，如何实现输入输出模组的插接方便以及插接后的高稳定性。
为了解决上述问题，本申请公开一种模块化输入输出模组，包括外壳以及电路板。所述外壳具有设置有至少一个弹性夹具的第一侧壁，以及具有与所述弹性夹具实现卡接的至少一个容置卡槽的第二侧壁，所述第一侧壁与所述第二侧壁平行且位于所述外壳的相反两侧。所述电路板设置于所述外壳内部，通过电连接的连接组件与外部设备连接；其中，所述第一侧壁和所述第二侧壁上分别设置有连通通道，所述连接组件经由所述连通通道与所述外部设备连接。
在一个可行的实现方式中，所述连接组件包括排针排母组合和/或带有长针的穿针排母。所述排针排母组合的排针和/或所述穿针排母的长针通过所述连通通道***所述外部设备的电路板上的排母实现插针连接。或者，所述排针排母组合的排母和/或所述穿针排母通过所述连通通道接受所述外部设备的电路板上的排针实现插针连接
在一个可行的实现方式中，所述第一侧壁上开设的连通通道包括突出的中空通道，所述排针排母组合的排针和/或所述穿针排母的长针容置于所述中空通道内，且不露出所述中空通道。
在一个可行的实现方式中，所述第二侧壁上开设的连通通道包括中空窗口，所述排针排母组合的排母和/或所述穿针排母的插针孔通过所述中空窗口外露。
在一个可行的实现方式中，所述电路板的信号端口与所述排针排母组合电连接，通信端口与所述穿针排母电连接。
在一个可行的实现方式中，所述外壳具有与所述第一侧壁和所述第二侧壁垂直连接的第三侧壁，所述第三侧壁形成向所述外壳内部凹陷的卡口，所述卡口两端分别设有弹性卡扣；所述外壳通过所述卡口机械地卡接外部部件，并通过所述弹性卡扣与所述外部部件的抵接固定。
在一个可行的实现方式中，所述第三侧壁的远离所述卡口的两端形成倒角。
在一个可行的实现方式中，所述外壳具有与所述第三侧壁平行相对的第四侧壁，所述第四侧壁与所述第一侧壁或所述第二侧壁形成的棱角倒角，倒角面上设置有指示灯。
在一个可行的实现方式中，所述外壳具有平行相对设置的第五侧壁和第六侧壁，所述第五侧壁和所述第六侧壁与所述第一侧壁、所述第二侧壁、所述第三侧壁和所述第四侧壁分别垂直，且设置有散热孔。
在一个可行的实现方式中，所述外部设备包括所述模块化输入输出模组。
本申请另一方面公开一种电子电气设备。所述电子电气设备包括如上所述的模块化输入输出模组。
本申请所披露的模块化输入输出模组，通过弹性夹具与容置卡槽之间的弹性卡接实现固定连接，拆装方便。电源通路使用长针的穿针排母，直接穿焊在电路板上，电流无需通过电路板转接，成本降低，稳定性升高。
附图说明
本申请将以示例性实施例的方式进一步说明，这些示例性实施例将通过附图进行详细描述。这些实施例并非限制性的，在这些实施例中，相同的编号表示相同的结构，其中：
图1是根据本申请的一些实施例所示的模块化输入输出模组的示例性侧视图；
图2是根据本申请的一些实施例所示的模块化输入输出模组的示例性分解图；
图3是根据本申请一些实施例所示的模块化输入输出模组的示例性组装图；
图4是根据本申请的一些实施例所示的模块化输入输出模组的电路板的示例性结构图；
图5是根据本申请的一些实施例所示的模块化输入输出模组进行组装时电路板的示例性插接图；
图6是根据本申请的一些实施例所示的模块化输入输出模组之间的示例性连接图。
具体实施方式
为使本申请的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本申请的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请。但是本申请能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本申请内涵的情况下做类似改进，因此本申请不受下面公开的具体实施例的限制。
需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中的元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请。本文所使用的术语“及/或”或“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
以下参考附图对本申请的一些优选实施例进行说明。应当注意的是，以下描述是为了说明的目的，并不旨在限制本申请的保护范围。
图1是根据本申请一些实施例所示的模块化输入输出模组的示例性侧视图。图2是根据本申请的一些实施例所示的模块化输入输出模组的示例性分解图。
如图1和图2所示，模块化输入输出模块可以包括有外壳110以及内置于外壳110内部的电路板(图中未示出)。外壳110的形状可以是类六面体的，例如，规则六面体(比如相对的面相互平行，相邻的面相互垂直的六面体)。在一些实施例中，外壳110可以具有设置有至少一个弹性夹具的第一侧壁。如图1及图2中所示的，具有四个弹性夹具(111-1、111-2、111-3以及111-4)的第一侧壁110-1。有外部施力的情况下，弹性夹具的两个臂相互靠拢，外力消失后将回复原状。当施力使得弹性夹具通过一长度小于夹具的臂的通道后，由于失去通道的抵触力，已经夹紧的弹性夹具将弹开试图回复原状，结合弹性夹的臂的前端具有的卡扣部，可以在通过通道后卡住。因此，弹性夹具可以实现外壳110与其他具有通道的部件之间的机械性连接。外壳110还可以包括具有与弹性夹具实现卡接的至少一个容置卡槽的第二侧壁。如图2中所示，具有四个容置卡槽的第二侧壁110-2。图2中所示的容置卡槽(112-1、112-2、112-3以及112-4)的形状是与弹性夹具(111-1、111-2、111-3以及111-4)的形状相匹配的。也就是，容置卡槽可以包括两个通道，一个通道允许弹性夹具的一个臂进出。可以理解，容置卡槽也可以是一整个大的通道，弹性夹具的两个臂在该通道内共同进出。第一侧壁110-1和第二侧壁110-2可以是平行设置且位于外壳110的相反两侧的。结合上述关于弹性夹具实现卡接的说明，两个模块化输入输出模组可以通过弹性夹具与容置卡槽的配合实现相互之间的机械性连接。如图3所示的，两个模块化输入输出模块机械性连接时(按照图3中箭头运动)，一个可以通过将第一侧壁110-1上的弹性夹具***至另一个的第二侧壁110-2的容置卡槽内从而实现两个模块化输入输出模块中间的连接。
外壳110的内部可以是放置模块化输入输出模组的电路板。电路板可以通过电连接在其上的连接组件与外部设备连接。通过连接组件与外部设备的电路板实现电源导通和信息/数据导通。参考图4，图4是根据本申请的一些实施例所示的模块化输入输出模组的电路板的示例性结构图。如图4中(a)所示，电路板120上电连接有连接组件122。连接组件122可以包括排针排母组合和/或带有长针的穿针排母。如图4中的(b)所示，当连接组件122为排针排母组合时，排针与排母可以通过焊接，焊贴在电路板120的对应位置。当连接组件122为带有长针的穿针排母时，电路板122的对应位置可以进行开孔，穿针排母的长针穿焊在电路板122之上。无论是排针排母组合还是带有长针的穿针排母，当模块化输入输出模块与外部设备进行电连接时，排针或长针可以作为插针连接的***方，或者，排母可以作为插针连接的接收方。示例性的，排针排母组合的排针和/或穿针排母的长针可以通过连通通道***到外部设备的电路板上的排母实现插针连接。或者，排针排母组合的排母和/或所述穿针排母通过连通通道接受外部设备的电路板上的排针实现插针连接。参考图5，图5是根据本申请的一些实施例所示的模块化输入输出模组进行组装时电路板的示例性插接图。如图5所示，当两个模块化输入输出模组相互连接时，机械连接可以通过弹性夹具与容置卡槽实现，电连接可以通过排针排母组合和/或穿针排母实现。例如，一个模块化输入输出模组的电路板上的排针***到另一个模块化输入输出模组的电路板上的排母内。或者，一个模块化输入输出模组的电路板上的穿针排母的长针***到另一个模块化输入输出模组的电路板上的穿针排母内。
返回参考图1和图2，第一侧壁110-1和第二侧壁110-2上可以分别开设有连通通道。例如，连通通道113以及114。排针排母组合和/或穿针排母可以通过连通通道111和连通通道113与外部设备进行电连接。如图1所示，连通通道113开设于第一侧壁110-1之上，可以是一个突出的中空通道。排针排母组合的排针和/或穿针排母的长针可以容置于该突出的中空通道内，并且不露出该中空通道。可以知道的是，排针需要有足够的长度以***排母内，且本身是脆弱且易折的。通过突出的中空通道以容纳排针，可以起到保护的作用。连通通道114开设于第二侧壁110-2之上，可以是一个中空窗口。排针排母组合的排母和/或穿针排母的插针孔通过所述中空窗口外露。排针可以直接通过中空窗口***到排母的插针孔内，实现电连接。
电路板120的主要端口可以包括有电源端口和通信端口。这些端口可以同时采用排针排母组合或穿针排母，或者其中一者采用排针排母组合，另一者采用穿针排母。可选地或优选的，电路板的信号端口可以与排针排母组合电连接，通信端口与穿针排母电连接。
外壳110还可以具有与第一侧壁110-1和第二侧壁110-2垂直且连接的第三侧壁110-3。第三侧壁110-3上可以形成有向外壳110内部凹陷的卡口115。通过卡口115，模块化输入输出模块100可以卡入到外部部件例如嵌入式轨道之上。此时，卡口115也可以被称为导槽。在卡口115的两端可以分别设有弹性卡扣116。当卡口115机械地卡接上外部部件后，弹性卡扣116通过自身弹性可以向外部部件施加一个抵触力，与外部部件实现抵接固定。
第三侧壁110-3在远离卡口115的两段可以形成倒角。一方面，倒角可以使得弹性卡扣116更便利地运动，方便解锁。另一方面，可以通过倒角实现模块化输入输出模组的整体平整性。
外壳110还可以具有与第三侧壁110-3平行相对的第四侧壁110-4。第四侧壁110-4与第一侧壁110-1或第二侧壁110-2形成的棱角(例如，90°直角)倒角。倒角面上可以设置有指示灯。指示灯可以是用于表明整个模组的当前状态。例如，工作状态或故障提示。通过倒角可以增大指示灯的被观察范围。当使用者(模块化输入输出模块100的使用者比如工程师)在正对第四侧壁110-4或处于第四侧壁110-4的侧面时，都可以观察到指示灯。
外壳110还可以具有对设置的第五侧壁110-5和第六侧壁110-6。第五侧壁110-5和第六侧壁110-6连接第一侧壁110-1、第二侧壁110-2、第三侧壁110-3和第四侧壁110-4，使六个侧壁连成一体，共同形成外壳110。第五侧壁110-5和第六侧壁110-6可以是相互平行设置的。此时，第五侧壁110-5和第六侧壁110-6可以与第一侧壁110-1、第二侧壁110-2、第三侧壁110-3和第四侧壁110-4分别垂直。外壳110可以是一个规则的六面体。第五侧壁110-5和第六侧壁110-6也可以是折面，例如，两个或三个面相互连接共同形成第五侧壁110-5或第六侧壁110-6。当然，以上说明仅仅是示例性的，并非限制性的。
第五侧壁110-5和第六侧壁110-6上可以设置有散热孔。电路板120在工作时产生的热量可以部分通过散热孔散出，有益于电路板120的安全性。
以下通过方位词对模块化输入输出模组的外形进行示例性的说明。例如，第一侧壁110-1和第二侧壁110-2可以是模块化输入输出模组的前侧壁和后侧壁。
第三侧壁110-3和第四侧壁110-4可以是模块化输入输出模组的上侧壁和下侧壁。
第五侧壁110-5和第六侧壁110-6可以是模块化输入输出模组的左侧壁和右侧壁。应当理解，上述方位的给出仅仅是为了理解方便，并不限定本申请请求保护的范围。
模块化输入输出模组可以与外部设备连接，该外部设备可以是另一个模块化输入输出模组。结合之前的描述，两个模块化输入输出模组之间的机械连接通过弹性夹具与容置卡槽实现，电连接通过排针排母组合和/或穿针排母实现。如图6所示，图6是根据本申请的一些实施例所示的模块化输入输出模组之间的示例性连接图。可以理解，一个模块化输入输出模组可以连接到另一个模块化输入输出模组之上，也可以接受另一个模块化输入输出模组的连接。因此，如果积木搭接一般，多个模块化输入输出模组可以相互连接或分离(例如，按照图6中的双箭头实现模块化输入输出模组之间的连接和拆离)，根据具体使用场景调整模块化输入输出模组的数量。
本申请所公开的模块化输入输出模组，可以通过弹性夹具和容置卡槽便利性地实现与其他外部设备的机械性连接。在电连接方面，通过使用长脚针的穿针排母穿焊在电路板上，针脚充当排针的功能，电流无需通过电路板转接，直接在组合中形成通路，在整个通路中只使用排母。成本和工序大大降低，且稳定性增加。
本申请另一方面公开了一种电子电气设备。所述电子电气设备可以包括一个或以上如上所述的模块化输入输出模组。示例性的，所述电子电气设备可以包括现场总线***(比如，EtherCAT)等。该现场总线***可以包括一个控制装置，和一个或以上所述模块化输入输出模组。
本文已对基本概念做了描述，显然，对于本领域技术人员来说，上述详细披露仅仅作为示例，而并不构成对本说明书的限定。虽然此处并没有明确说明，本领域技术人员可能会对本说明书进行各种修改、改进和修正。该类修改、改进和修正在本说明书中被建议，所以该类修改、改进、修正仍属于本说明书示范实施例的精神和范围。
同时，本说明书使用了特定词语来描述本说明书的实施例。如“一个实施例”、“一实施例”、和/或“一些实施例”意指与本说明书至少一个实施例相关的某一特征、结构或特点。因此，应强调并注意的是，本说明书中在不同位置两次或多次提及的“一实施例”或“一个实施例”或“一个替代性实施例”并不一定是指同一实施例。此外，本说明书的一个或多个实施例中的某些特征、结构或特点可以进行适当的组合。
应当注意的是，为了简化本说明书披露的表述，从而帮助对一个或多个发明实施例的理解，前文对本说明书实施例的描述中，有时会将多种特征归并至一个实施例、附图或对其的描述中。但是，这种披露方法并不意味着本说明书对象所需要的特征比权利要求中提及的特征多。实际上，实施例的特征要少于上述披露的单个实施例的全部特征。
一些实施例中使用了描述成分、属性数量的数字，应当理解的是，此类用于实施例描述的数字，在一些示例中使用了修饰词“大约”、“近似”或“大体上”来修饰。除非另外说明，“大约”、“近似”或“大体上”表明所述数字允许有±20％的变化。相应地，在一些实施例中，说明书和权利要求中使用的数值参数均为近似值，该近似值根据个别实施例所需特点可以发生改变。在一些实施例中，数值参数应考虑规定的有效数位并采用一般位数保留的方法。尽管本说明书一些实施例中用于确认其范围广度的数值域和参数为近似值，在具体实施例中，此类数值的设定在可行范围内尽可能精确。
最后，应当理解的是，本说明书中所述实施例仅用以说明本说明书实施例的原则。其他的变形也可能属于本说明书的范围。因此，作为示例而非限制，本说明书实施例的替代配置可视为与本说明书的教导一致。相应地，本说明书的实施例不仅限于本说明书明确介绍和描述的实施例。

Claims (12)

1.一种模块化输入输出模组，其特征在于，包括：
外壳；以及
电路板；
其中，所述外壳具有设置有至少一个弹性夹具的第一侧壁，以及具有与所述弹性夹具实现卡接的至少一个容置卡槽的第二侧壁，所述第一侧壁与所述第二侧壁平行且位于所述外壳的相反两侧；
所述电路板设置于所述外壳内部，通过电连接的连接组件与外部设备连接；其中，所述第一侧壁和所述第二侧壁上分别设置有连通通道，所述连接组件经由所述连通通道与所述外部设备连接；
所述连接组件包括带有长针的穿针排母，电路板的对应位置进行开孔，所述穿针排母的长针穿焊在电路板之上，电流无需通过电路板转接，直接在连接组件中形成通路；所述穿针排母的长针通过所述连通通道***所述外部设备的电路板上的排母实现插针连接；或者所述穿针排母通过所述连通通道接受所述外部设备的电路板上的排针实现插针连接；所述第一侧壁上开设的连通通道包括突出的中空通道，所述穿针排母的长针容置于所述中空通道内，且不露出所述中空通道。
2.根据权利要求1所述的模块化输入输出模组，其特征在于，所述连接组件包括排针排母组合；
所述排针排母组合的排针通过所述连通通道***所述外部设备的电路板上的排母实现插针连接；或者
所述排针排母组合的排母通过所述连通通道接受所述外部设备的电路板上的排针实现插针连接。
3.根据权利要求2所述的模块化输入输出模组，其特征在于，所述排针排母组合的排针容置于所述中空通道内，且不露出所述中空通道。
4.根据权利要求2所述的模块化输入输出模组，其特征在于，所述第二侧壁上开设的连通通道包括中空窗口，所述排针排母组合的排母和/或所述穿针排母的插针孔通过所述中空窗口外露。
5.根据权利要求3所述的模块化输入输出模组，其特征在于，所述电路板的信号端口与所述排针排母组合电连接，通信端口与所述穿针排母电连接。
6.根据权利要求4所述的模块化输入输出模组，其特征在于，所述电路板的信号端口与所述排针排母组合电连接，通信端口与所述穿针排母电连接。
7.根据权利要求1所述的模块化输入输出模组，其特征在于，所述外壳具有与所述第一侧壁和所述第二侧壁垂直连接的第三侧壁，所述第三侧壁形成向所述外壳内部凹陷的卡口，所述卡口两端分别设有弹性卡扣；所述外壳通过所述卡口机械地卡接外部部件，并通过所述弹性卡扣与所述外部部件的抵接固定。
8.根据权利要求7所述的模块化输入输出模组，其特征在于，所述第三侧壁的远离所述卡口的两端形成倒角。
9.根据权利要求7所述的模块化输入输出模组，其特征在于，所述外壳具有与所述第三侧壁平行相对的第四侧壁，所述第四侧壁与所述第一侧壁或所述第二侧壁形成的棱角倒角，倒角面上设置有指示灯。
10.根据权利要求9所述的模块化输入输出模组，其特征在于，所述外壳具有相对设置的第五侧壁和第六侧壁，所述第五侧壁和所述第六侧壁连接所述第一侧壁、所述第二侧壁、所述第三侧壁和所述第四侧壁，且设置有散热孔。
11.根据权利要求1-10中任一项所述的模块化输入输出模组，所述外部设备包括另一个所述模块化输入输出模组。
12.一种电子电气设备，所述电子电气设备包括一个或以上如权利要求1-11中任一项所述的模块化输入输出模组。
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