JP3598530B2 - 活栓挿抜装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は稼動中のシステムに複数の稼動中の負荷が存在する構成において、システム稼動中にその一部の負荷を交換あるいは増設する活栓挿抜方式に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、システムを構成するパッケージ（プリント基板）や各種機器を故障や保守のために交換したり、システム拡張のために増設する場合、システムを一旦停止して電源を落としてから行っていた。近年、システムの可用性向上を目的として無停止運転あるいは長時間連続運転の要求が高まり、パッケージや各種機器を活栓状態で挿抜することが必要になっている。しかし、活栓状態で負荷を挿抜すると誤動作等が発生する可能性がある。すなわち、活栓挿抜するパッケージ等の負荷が複数有り、同一の電源から給電される場合、パッケージ挿入時、挿入するパッケージの電源とグランド間のバイパスコンデンサにより、過大な突入電流が流れる。これにより他パッケージの電源電圧が低下するため、誤動作等が発生する。このため、例えば特開平３−１７１２１４号公報記載の印刷配線板とその活線挿入用コネクタでは、コネクタに突入電流用電源端子と主電源端子とを設け、突入電流用電源端子の長さを主電源端子より長くしている。そして、挿入時にまず突入電流用電源端子が接続され、さらにチョークコイルを設けて突入電流を制限しながら流し、その後主電源端子が接続されるようにしている。これにより、突入電流による他の負荷の電源電圧降下を防止している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来技術では、１種類の電源に最低２端子以上必要であり、複数種の電源を有する負荷であれば電源端子数は増大する。複数種の電源を要し、電源端子数が制限されていて、最小限の端子数での実装を要する形態には向いていない。
また、図１０に示すように、システムが電源Ｅおよび活栓挿抜する複数の負荷２ａ〜２ｄを有する場合、電源Ｅと負荷２ａ〜２ｄの間には実際は小さいながらも給電側およびグランド側のいずれも抵抗ｒ１〜ｒ６およびインダクタンスＬ１〜Ｌ６があり、例えば負荷２ｂを挿入すると負荷２ｂに過大な突入電流が流れ、電源Ｅまたは負荷２ａ、２ｅ、２ｄから負荷２ｂに電流が流れることになる。これと抵抗ｒ１〜ｒ３、インダクタンスＬ１〜Ｌ３で電圧降下し、各負荷の電位が降下する。また、負荷２ｂのグランド側から電源Ｅに電流が同じく流れるため、抵抗ｒ５およびｒ６、並びにインダクタンスＬ５およびＬ６で負荷２ａ〜２ｄのグランドレベルが上昇する。さらに、負荷２ａ〜２ｄの電源が複数種あれば、突入電流がグランドに集中するためグランドレベルの上昇は激しくなる。これにより、挿入する負荷２ｂ以外の負荷２ａ、２ｃ、２ｄは電源／グランドのレベルが変動し、誤動作する可能性がある。
また、複数の負荷から構成されると、活栓挿抜対象負荷を誤る場合もある。
さらに、活栓挿抜の嵌合の時に最も移動の衝撃による振動が大きく、負荷が磁気ディスクのような場合、活栓挿抜時の振動により他の磁気ディスクが誤動作する場合がある。
本発明の目的は上記問題点を除去し、システムが誤動作することなく活栓挿抜可能な活栓挿抜方式を提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
複数の負荷と該複数の負荷に対する電源とを有するシステムにおいて、活栓挿抜する負荷の一つの電源端子について、通常動作時に負荷に電源を供給するための電源給電経路の他に、負荷挿入時の電源立上時のみ突入電流を流す回路を設けるとともに、負荷挿入時、電源給電経路を開けずに、突入電流を流す回路で少しずつ突入電流を流し、突入電流を流し終えた後に前記電源給電経路を開くようにした。
また、他の手段として、活栓挿抜する負荷に対する電源を複数の電源から構成し、複数電源の各々の突入電流の流れだす時間をずらすようにした。
さらに、活栓挿抜する負荷に該負荷の抜き取りの許可を示すための抜き取り許可表示手段を設けた。望ましくは、抜き取り許可表示手段は、活栓挿抜する負荷のドライバーゲートがディセーブル状態のときに、抜き取り許可を表示する。
活栓挿抜のための構造としては、挿抜時の前記負荷の移動速度及び挿抜瞬間の振動を抑制し、他の稼動中の前記負荷の振動影響を抑えるための負荷挿抜手段を設けた。負荷挿抜手段としては、活栓挿抜する負荷の挿抜構造にテコの原理を用いたスライド機構を有するようにした。
さらに、活栓挿抜のための構造として、負荷を挿入する際の嵌合時の過大振動を抑制し、他の稼動中の前記負荷の振動影響を抑えるための接栓取付け手段を設けた。接栓取付け手段は、活栓挿抜する負荷の接栓として、上下、左右または前後の移動機構の一つあるいはそれ以上を組み合わせたものを有するフローティング取付け構造とした。
【０００５】
【作用】
活栓挿抜する負荷の挿入時、電源の突入電流を制限して、少しずつ流し、突入電流が流れた後に、本来の給電経路を用いるため、過大な電流は流れることはない。したがって、他の負荷の電源電圧降下はなく、影響は与えず、１つの電源に最低１電源端子でよい。
また、複数の電源があっても、突入電流が流れる時間をずらすので、突入電流集中による他の負荷のグランドレベルが大きく変動することは回避でき、他の負荷の誤動作を回避できる。
活栓挿抜する負荷の抜取り許可表示を行うので、誤って別の負荷を抜き取るというミスを回避でき、さらに抜取り許可表示は抜取り対象負荷のドライバ−ゲ−トがディセ−ブル状態（ハイインピ−ダンス状態）のときであるため、抜取り時は確実に他の負荷へ抜取りノイズによる影響を与えない。
また、活栓挿抜する負荷の移動速度を制御することができるので、ゆっくりと挿抜可能であり、挿抜による振動で他の負荷に影響を与えない。
さらに、活栓挿抜する負荷の接栓部がシステムと嵌合する時が、最も振動が発生しやすいが、接栓がフロ−ティング取付け構造になっていれば、嵌合性が向上するので振動を抑制でき、振動で他の負荷に影響を与えることがない。
【０００６】
【実施例】
本発明の実施例を図面を参照して説明する。
図１は本発明の実施例の全体構成図である。図１において、１は活栓挿抜ユニットであり、負荷２を活栓挿抜させるため、コネクタ１１、ケーブル１２ａおよび１２ｂ、レバー１３、抜取り許可表示用ＬＥＤ１５等を一体化させてある。３は活栓挿抜ユニット１を複数台実装する装置であり、複数の活栓挿抜ユニット１の間を接続するための複数のコネクタ３２、コネクタ３２を実装するプリント基板３３、活栓挿抜ユニット１をスムーズに搭載／挿抜するためのガイドレール３１から構成される。ガイドレール３１は溝構造になっており、この溝を活栓挿抜ユニットの突起部材１４がスライドする。なお、プリント基板３３にはコネクタ３２の他に電源、さらに各負荷２を制御するプロセッサ等の制御回路が搭載される。コネクタ３２は、グランドピン３２ａ、電源ピン３２ｂおよび信号ピン３２ｃを有し、ピン長がグランドピン３２ａ、電源ピン３２ｂ、信号ピン３２ｃの順に短くなっている。このため、コネクタ３２の接続時、この順に接続される。活栓挿抜ユニット１側のコネクタ１１の受ピンはすべて等長であり、コネクタ１１からケーブル１２ａ、１２ｂ、さらにコネクタ２４、２５を介して負荷２に接続される。電源受電回路２１ａ、２１ｂは挿入時に通常動作時の本来の給電経路を開かず、別の回路で突入電流を少しずつ流し、ほぼ突入電流を流しおえた後に本来の給電経路を開き、負荷２全体に給電する回路である。電源受電回路２１ａは負荷２全体を制御する制御回路２３用で５Ｖ電圧用であり、電源受電回路２１ｂは負荷２に磁気ディスク等がある場合のモータ用で１２Ｖ電圧用である。制御回路２３は機能の１つとして、負荷が抜取り可能な時に、コネクタ２６、ケーブル１４を介して、抜取り許可表示用ＬＥＤ１５を点灯させる。レバー１３はテコの原理で活栓挿抜ユニット１を装置３の上下に取り付けられたガイドレール３１間をスライドして移動させるものである。
【０００７】
図２は図１の負荷２が複数（２ａ〜２ｃ）あってそれらが共通バス４で接続され、負荷２ａ〜２ｃとそれらを制御するプロセッサ５からなるシステムの論理ブロック図である。各負荷２で共通バス４を制御するのは制御回路２３である。図１の装置３は図２のシステムをすべて実装するか、またはプロセッサ５以外を実装し、プロセッサ５との接続はケーブルで行う構成になる。
【０００８】
以下、実施例を詳細に説明する。
図３は図１の電源受電回路２１ａ、２１ｂの詳細図である。右側のトランジスタＴｒ１、Ｔｒ２、抵抗Ｒ１、コンデンサＣ１、ダイオードＤ１の回路が挿入時突入電流を流すためのものであり、左側のＭＯＳＦＥＴ Ｔｒ４、トランジスタＴｒ３、抵抗Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５、コンデンサＣ２が通常動作時の本来の給電経路となるための回路である。図４（ａ）は電源受電回路２１の出力２１２の波形である。図１の活栓挿抜ユニット１が挿入されると、図３の電源受電回路２１ａ、２１ｂの入力２１１に電源ＶＩＮが印加される。これにより、抵抗Ｒ１とコンデンサＣ１の回路が積分回路となり、接点２１３は積分波形でゆるやかに上昇してゆく。そして、ダイオードＤ１とトランジスタＴｒ１のべース−エミッタ間の順方向電圧より上昇すると、ダイオードＤ１とトランジスタＴｒ１がオン動作となり、トランジスタＴｒ１のコレクタに電流が流れる。これによりトランジスタＴｒ２もオン動作となり、電源受電回路２１の入力２１１と出力２１２の間に電流が流れ始める。接点２１３の上昇とともに出力２１２も入力２１１の電位に向かって上昇する。抵抗Ｒ２とＲ３の接点２１４の電位は出力２１２の電位と抵抗Ｒ２、Ｒ３の分圧で決まるが、出力２１２の電位が図４（ａ）のＶ１に達したとき接点２１４の電位がＴｒ３のベース−エミッタ間電圧の順方向電圧に達すると、トランジスタＴｒ３がオン動作となり、抵抗Ｒ４およびコンデンサＣ２に電流が流れ始める。Ｃ２およびＲ５は微分回路であり、接点２１５はゆるやかに入力２１１の電位ＶＩＮより降下してゆき、ＭＯＳトランジスタＴｒ４のソースＳ−ゲートＧ間にオン動作となる電位が生じると、ＭＯＳＦＥＴ Ｔｒ４はオン動作となり、ドレインＤの電位は入力２１１の電位ＶＩＮとほぼ同じになる。これにより本来の給電経路が開く。ＭＯＳＦＥＴ Ｔｒ４がオン動作になる頃には出力２１２にトランジスタＴｒ２が突入電流をほぼ流し終えている。なお、トランジスタＴｒ２から出力２１２へ流す電流はトランジスタＴｒ１のベース電流にトランジスタＴｒ１、Ｔｒ２の電流増幅率を各々かけた値であるが、この電流値を突入電流値でなく通常動作時の電流値ぐらいになる電流増幅率のトランジスタを使用すれば、突入電流を抑えられる。
【０００９】
電源受電回路２１ａ、２１ｂで突入電流の流れ出す時間をずらすには、図３の抵抗Ｒ１、コンデンサＣ１の値を各々変えて、回路の動作する時間をずらすか、またはダイオードＤ１の直列接続数を変えて、接点２１３の電位がもっと上昇しないと動作を開始しないようにするか、電源受電回路２１ａ、２１ｂは各々同じで、図１のコネクタ１１の電圧ピン１１ｂの長さを電源毎に変えて接続される時間をずらすことにより、各々の電源の突入電流の流れ出す時間をずらすことができる。
【００１０】
次に、図５および図６を参照して、図１の活栓挿抜ユニット１の抜取り許可表示を説明する。図５は負荷２の制御回路２３内に図２の共通バス４を制御するバス制御回路２３４と抜取り許可フリップフロップ２３４ａを有し、バス制御回路２３４が許可時論理‘１’にするとインバータ２３４ｂ、抵抗Ｒ６１と電源受電回路２１の間のコネクタ２６を介して、抜取り許可表示用ＬＥＤ１５を点灯させる。図１の活栓挿抜ユニット１を抜取る前に図２のプロセッサ５は共通バス４を介して図５の制御回路２３内のバス制御回路２３４に動作停止指示を出す。これをトリガーにバス制御回路２３４は抜取り許可フリップフロップ２３４ａを論理‘１’にする。
【００１１】
図６は制御回路２３が上記の抜取り許可表示機能を有しない場合を説明する図であり、負荷２に磁気ディスク２８等を有する場合に抜取り許可表示を行う実施例の構成図である。前述のように抜取り前に図２のプロセッサ５より共通バス４を介して図６の制御回路２３へ動作停止指示を出す。これにより制御回路２３は磁気ディスク２８の制御インタフェース２７を介して磁気ディスク２８を停止させ、モータがストップする。磁気ディスク２８はモータが回転している状態からストップ状態になるとモータ電源電流が減少する。電源受電回路２１ｂと磁気ディスク２８の電源端子２８１の間に抵抗Ｒ７１を接続すると、Ｒ７１の電圧降下がモータ回転時とストップ時で異なる。そこで、抵抗Ｒ７１の電源受電回路２１側に抵抗Ｒ７２、Ｒ７３の回路を設け、接点２３７と抵抗Ｒ７１の反対側の接点２３８を電位コンパレータ２３６に接続し、接点２３７は抵抗Ｒ７２、Ｒ７３の分圧で一定の電位にし、磁気ディスク２８のモータ回転時の電流で接点２３８の電位が接点２３７より低くなるようにし、モータストップ時電流が減少して接点２３８の電位が接点２３７より高くなるようにする。これによりモータストップ時電位コンパレータ２３６は条件成立により高レベル出力となり、抵抗Ｒ７４、コネクタ２６を介して抜取り許可表示用ＬＥＤ２６に電流を流し点灯させる。
【００１２】
図７は負荷２の制御回路２３内の他の負荷とのバスに接続されるドライバ／レシーバゲート周辺を示す。負荷２のコネクタ２５から制御回路２３に共通バス４が接続されており、制御回路２３中のドライバ／レシーバゲート２３１、２３２に接続される。ドライバゲート２３１のイネーブル端子にはフリップフロップ２３２が接続され、このフリップフロップ２３２および、ドライバゲート／レシーバゲート２３１、２３２を制御するバス制御回路２３４がある。図１の活栓挿抜ユニット１を抜き取る場合は、前述のように図２のプロセッサ５から共通バス４を介して動作停止指示を出す。これにより図７の負荷２の制御回路２３内のバス制御回路２３４がフリップフロップ２３２を論理‘０’にし（動作停止指示前に既に‘０’にしている場合もある）、ドライバゲート２３１をディセーブル状態（ハイインピーダンス状態）にする。
【００１３】
また、図５あるいは図６においていずれも抜取り時、図２のプロセッサ５より制御回路２３への動作停止指示をトリガーにして抜取り許可表示用ＬＥＤ１５を点灯させる。図７のように制御回路２３内のバス制御回路２３４は動作停止指示が出されると、前述のようにドライバゲート２３１のイネーブル制御用フリップフロップ２３２を論理‘０’にする（動作停止指示前に‘０’になっている場合もある）ため、ドライバゲート２３１をディセーブル状態（ハイインピーダンス状態）にして抜取り許可表示をすることになる。
【００１４】
図８は図１の活栓挿抜ユニット１をレバー１３で挿入／抜取りする場合の機構説明図である。（ａ）レバー１３の周辺図であり、装置１の上部側を除いた図である。レバー１３で活栓挿抜ユニット１をスライドする場合は溝３４を使い、テコの原理を用いる。（ｂ）は挿入時の場合で、レバー１３が装置３に設けられた溝３４に嵌まっており、レバー１３を矢印の方向に押すと、テコの原理で支点１３１により活栓挿抜ユニット１３はガイドレール３１上を左側にスライドする。（ｃ）は抜取り時にレバー１３を矢印の方向に引くと支点１３２より活栓挿抜ユニット１はガイドレール３１上を右側へスライドする。（ｂ）（ｃ）いずれもレバー１３の移動速度で活栓挿抜ユニット１の移動速度を自由に制御できる。
【００１５】
図９は図１のコネクタ１１の活栓挿抜ユニット１への取付け構造図である。図９において、（ａ）は側面図でネジ１６はコネクタ１１に固定になっており、活栓挿抜ユニット１との間にワッシャ１７が入る。ネジ１６の締め付けを緩くし、コネクタ１１を多少前後に移動できるようにする。（ｂ）は正面図、（ｃ）はネジ１６とワッシャ１７を除いた図で、ネジ穴１８と活栓挿抜ユニット１との間に１ｍｍ〜２ｍｍ程度の間隔を設け、左右／上下に移動できるようにする。（ａ）（ｂ）（ｃ）によりフローティング取付け構造となる。
【００１６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明では、活栓挿抜する負荷の電源端子の突入電流を抑制し、その後本来の給電回路を開くため、他の負荷の電源に影響を与えず、他の負荷が誤動作することがない。複数の電源が存在する場合には、突入電流の流れる時間をずらすため、システムのグランド変動等の影響を与えず、他負荷の誤動作がない。
また、活栓挿抜対象負荷の抜取り許可表示が可能であるため、抜取り誤りをなくし、挿抜を効率良く実施できる。そして、抜取り許可等は負荷のドライバゲートがディセーブル状態（ハイインピーダンス状態）で出されるため、電気的に分離状態で確実に抜取りすることができる。
さらに、活栓挿抜する負荷を活栓挿抜ユニットなる構造にし、レバーを設けてテコの原理でスライド機構としているため、挿抜移動速度を自由に制御できる。これにより、挿抜時の振動を抑止し、他負荷に振動の影響を与えず、更に操作性が向上している。
さらに加えて、活栓挿抜する負荷の接続部をフローティング取付け構造にしているため、嵌合時のずれによるゆれ等の大きな振動が抑制でき、他の負荷に影響を与えることがないので、操作性が向上している。
【００１７】
しかも、１電源に１種の電源端子であるため、接栓部を経済的に実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例の全体構成図
【図２】活栓挿抜する負荷が接続されるシステム全体の論理ブロック図
【図３】活栓挿抜する負荷の電源受電回路
【図４】活栓挿抜する負荷の電源受電回路の出力波形
【図５】活栓挿抜する負荷の抜取り許可表示の説明図
【図６】活栓挿抜する負荷の抜取り許可表示の他の実施例の説明図
【図７】活栓挿抜する負荷のドライバゲート周辺図
【図８】活栓挿抜する負荷のスライド機構説明図
【図９】活栓挿抜する負荷の接栓コネクタ説明図
【図１０】活栓挿抜する負荷の給電経路
【符号の説明】
１…活栓挿抜ユニット ２…負荷 ３…装置 １１…コネクタ
１２ａ、１２ｂ、１４…ケーブル １３…レバー
１５…抜取り許可表示用ＬＥＤ １６…突起部材
２１…電源受電回路 ２３…制御回路 ２４、２５、２６…コネクタ
３１…ガイドレール ３２…コネクタ ３３…プリント基板
２３１…ドライバゲート ２３２…レシーバゲート
２３４ａ…フリップフロップ ２３４…バス制御回路

Claims (6)

1. 一つの電源入力端子を有する負荷に対する電源を有し、稼動中の前記負荷を活栓挿抜するための活栓挿抜装置であって、
   活栓挿抜する前記電源入力端子に接続し通常動作時に前記負荷に電源を供給する電源給電経路と、
   前記電源供給経路とは別個に電流を流す回路であって一部に積分回路を有する第一の回路を有し、
   前記負荷の挿入時の電流の経路を前記第一の回路とし、その後前記第一の回路から前記電源給電経路に切り替えることを特徴とする活栓挿抜装置。
2. 一つの電源入力端子を有する負荷に対する電源を有し、稼動中の前記負荷を活栓挿抜するための活栓挿抜装置であって、
   活栓挿抜する前記電源入力端子に接続し通常動作時に前記負荷に電源を供給する電源給電経路であって、第二のトランジスタと、前記第二のトランジスタに接続され、前記入力電圧を微分する微分回路を有する前記電源供給経路と、
   前記電源供給経路とは別個に電流を流す第一の回路であって、第一のトランジスタと、前記第一のトランジスタに接続され、電源入力端子から入力された入力電圧を積分するための積分回路を含む第1の回路を有し、
   前記負荷の挿入時の電流の経路を前記第一の回路とし、その後前記第一の回路から前記電源給電経路に切り替えることを特徴とする活栓挿抜装置。
3. 一つの電源入力端子を有する負荷に対する電源を有し、稼動中の前記負荷を活栓挿抜するための活栓挿抜装置であって、
   活栓挿抜する前記電源入力端子に接続し通常動作時に前記負荷に電源を供給する電源給電経路であって、ドレインとソースとゲートを有する第二のトランジスタを含む電源給電経路と、
   前記電源供給経路とは別個に電流を流す第一の回路であって、コレクタとエミッタとベースを有する第一のトランジスタを含む第1の回路を有し、
   前記負荷の挿入時の電流の経路を前記第一の回路とし、その後前記第一の回路から前記電源給電経路に切り替変わるものであって、
   前記エミッタと前記ソースは、負荷が前記システムに挿入されるとき、
   前記電源に接続されている共通の入力に接続され、前記コレクタと前記ドレインは、共通の出力に接続されることを特徴とする活栓挿抜装置。
4. 請求項３に記載された活栓挿抜装置であって、
   前記第一のトランジスタの前記ベースに接続され、負荷が前記電源に接続されたとき、前記電源からの電力の供給を停止させるために、前記入力で電圧を積分するための積分回路と、
   前記第二のトランジスタの前記ゲートに接続され、前記負荷が前記電源に接続されたとき、前記入力で電圧を微分するための微分回路とを有することを特徴とする活栓挿抜装置。
5. 請求項３乃至４いずれか一つに記載の活栓挿抜装置であって、
   さらに負荷への電源を供給する電源出力端子であって前記電源出力端子は前記第一の回路と前記電源給電経路と接続する電源出力端子を有し、
   前記第二のトランジスタの前記ゲートに接続され、前記第一のトランジスタの処理によって供給された前記電源出力端子での電流が所定の電流値に達したとき、前記第二のトランジスタを導通させる導通開始回路とを有することを特徴とする活栓挿抜装置。
6. 請求項１乃至５のいずれか一つに記載の活栓挿抜装置であって、
   負荷が前記システムに挿入されたときに、前記システムから供給される他の電源から前記負荷に対して電力を供給する第二の回路と、
   前記負荷が前記システムに挿入された後の前記負荷の通常動作時に、前記他の電源から前負荷に対して電力を供給する第三の回路とを有し、
   前記第二の回路は、前記電源給電経路が電力を供給し始めて前記第一の回路が電力を供給することを停止するときと異なる時刻であって、かつ前記第三の回路が電力を供給し始める時刻に、電力を供給することを停止することを特徴とする活栓挿抜装置。

Images