JP3921948B2 - ユニット装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、連結可能にユニット化された装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
現在のスイッチング電源等においては、工場の各種機械設備等に多用されており、その種類も各種であり、同一出力電圧であっても電源容量(出力W)が異なる複数の電源シリーズが使用されている現状となっている。
【0003】
このような電源の使用現状において、メーカー側にとっては例えば同一出力電圧の電源シリーズとして異なる容量のものを個別に開発製造し、また、シリーズ毎にもそれぞれの容量に対応したものを個別に開発製造している。
【0004】
しかしながら、同一シリーズであっても容量が異なると、それぞれの容量に対応して回路基板構成やトランスの配置やその他を新たに開発設計する必要があってそれぞれに開発コストがかかるものとなっていた。
【0005】
また、それらシリーズの電源を購入して使用するユーザーにとっても同一シリーズであっても使用負荷などの各種用途に応じてそのシリーズ内の各種電源を個別に購入する必要があり電源台数も増え、購入コストがかかるものとなる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、本件出願人は、特願2000−304602号「電源モジュールおよびこれに用いる電源ユニット」平成12年10月4日提出において、同一シリーズ内において或る容量の電源ユニットをモジュール化し、このモジュール化された電源ユニットを任意の台数で増減組み合わせ可能として任意の容量の電源を得られるようにすれば、メーカーにとっては或る容量を有する電源ユニットの開発コストだけですみ、また、ユーザーにとっては用途に応じてその容量を有する電源ユニットを一つ、あるいは、複数、安価に購入して使用できるものとなる、という提案を行った。
【0007】
かかる提案に基づく電源装置の一例が図16および図17に示されている。この電源装置は、モジュール化された電源ユニット61の一つあるいは複数をDINレール62に並列して装着支持するようになっており、電源ユニット61単体に、交流入力端子63、直流出力端子64、交流入力を直流出力に変換する電源回路65、交流入力側のバスラインL(i)、直流出力側のバスラインL(o)、などが装備されている。そして、複数の電源ユニット61を並列して接続するとともに、端部の電源ユニット61を、交流電源に接続されるマスタ電源ユニットとすることにより、共通の交流入力が交流入力側のバスラインL(i)を介して各電源ユニット61に供給されるとともに、直流出力が直流出力側のバスラインL(o)を介して並列に接続されるようになっている。
【0008】
このようにモジュール化された電源装置によれば、複数の電源ユニット61を増設することによって、電源容量を任意に拡張することができ、これによって、同一出力電圧で異なる電源容量の電源を個別に開発する必要がなくなるものとなり、コスト低減などに有効となるものであるが、実用化においては、小型化が重要な課題となる。
【0009】
つまり、この種の装置は主として制御盤などの限られたスペース内に収納設置されることが多く、多くのユニットを左右に並列設置するためには横幅(左右)方向の薄型化が特に要求される。
【0010】
ところが、上記構造のユニットにおいては、並列された各ユニットのバスラインを接続する必要から、各ユニットの左右にバスラインコネクタが必要になるとともに、左右のバスラインコネクタを接続するための回路パターンを形成する必要もあり、左右方向の薄型化を阻む一因となる。
【0011】
本発明は、このような点に着目してなされたものであって、ユニット装置の小型化、特に横幅方向の薄型化を図ることをを主たる目的としている。
【0012】
【課題を解決するための手段】
本発明では、上記目的を達成するために、次のように構成している。
【0013】
すなわち、本発明のユニット装置は、正面に臨むようにケーシングに内装されたフロント基板には、接続金具が取り付けられ、該接続金具の左右の両端部は、隣接するユニット装置とコネクタを介して接続するための接触片とされ、前記ケーシングの左右の両側面には、前記コネクタを連結するためのコネクタ連結部が凹入形成され、前記接触片は、前記コネクタ連結部の端子挿入孔から前記ケーシング内に挿入される前記コネクタの接続端子を弾性挟持するものである。
【0014】
本発明によると、フロント基板に接続金具を取付けるだけで、入力用のバスラインや出力用のバスラインを形成するとともに、左右の接触片をバスラインのコネクタ端子とすることができる。また、例えば、舌片状あるいはピン状に形成されたコネクタの接続端子を、弾性挟持して的確に導通することになり、入力用バスラインや出力用バスラインなどの電力ラインの接続に好適となる。
【0015】
本発明の一実施態様においては、前記コネクタ連結部は、前記コネクタが、隣接するユニット装置のコネクタ連結部との間で、没入する深さに形成され、前記コネクタ連結部は、当該ユニット装置の仕様に対応した前記コネクタのみの連結を許容するように、前記仕様に対応したコネクタのピンのみが挿入可能なピン挿入孔を有するものである。
【0017】
本発明の他の実施態様においては、前記接続金具は、バネ性を有する導電金属板が屈曲されて各屈曲片部分にフロント基板に対する接続用ピンが形成されるとともに、両屈曲片部分の左右両端部に、互いに対向する一対の前記接触片が形成されている。
【0018】
本発明によると、接続金具は屈曲されているために自体の剛性が高いものになるとともに、複数本の接続用ピンを介してフロント基板に強固に連結される。また、両屈曲片部分を延長するだけで相手接続端子を挟持する一対の接触片が形成される。
【0019】
本発明の更に他の実施態様においては、 側面に臨むようにケーシングに内装された主基板を、前記フロント基板と直交するように配備し、前記接続金具に前記主基板に対する接続用ピンを形成して該接続金具を介して前記主基板とフロント基板とを接続するものである。
【0020】
本発明によると、接続金具はフロント基板と主基板との回路を接続する所期機能のみならず、両基板を機械的に連結する部材としての機能をも発揮し、両基板を強固に直交状態に維持する。
【0021】
本発明の好ましい実施態様においては、前記接続金具の一方の接触片が、前記主基板に形成した開口を通して相手側の接続端子に接触作用するものである。
【0022】
本発明によると、接続金具の一方の接触片を避けるために主基板を大きく切り欠くような必要はなく、主基板を大きいものにして、開口の周辺にも回路を形成して部品を搭載することができ、その分、フロント基板の狭小化がが可能となり、ユニット装置全体の薄型化に有効となる。
【0023】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を、増設可能な電源ユニットに適用した実施態様の一例を図面に基づいて説明する。
【0024】
図1に、電源ユニットを正面側から見た斜視図が、図2に、電源ユニットを背面側から見た斜視図が、図3に、分解された電源ユニット1を底面側から見た斜視図がそれぞれ示されている。
【0025】
各電源ユニット1は同一の仕様に構成されており、そのケーシング2は、正面から見て左側に位置する主ケース2aと、右側に位置するサイドカバーケース2bと、これらの正面に位置するフロントケース2cとを互いに嵌合連結して、左右に小幅で上下および前後に深い箱形に構成され、その内部に電源回路等の回路部分3が組み込まれている。
【0026】
また、図2に示すように、ケーシング2の背面には、DINレール4に係合される上下幅広の装着溝5が左右水平に形成されるとともに、DINレール4の下縁に係合離脱自在な取付け片6が上下スライド操作可能に装着されている。また、ケーシング2の左右側面の上下には、隣接する電源ユニット1同士を機械的に連結するためのフック7とこれが挿入される係合孔8が備えられ、係合孔8に隣接する電源ユニット1のフック7を挿入した状態で、ケーシング上面に装備したロックノブ9をスライド操作することで、フック7の抜け出しが阻止されるようになっている。
【0027】
図4に示すように、電源回路等の回路部分3には、左右に面する大型の主基板11と、その前側寄り箇所に直交して連結された小型のフロント基板12が備えられている。主基板11には、交流入力を直流出力に変換する電源回路を構成する主要な電子部品が搭載されるとともに、フロント基板12には、モニターランプおよび出力電圧調整ボリュームなどの電子部品の他に、入力側ソケット13、出力側ソケット14、および、両基板11,12の回路を電気的に接続する接続金具15などが装着されており、電源ユニット1単体として図5に示す電気回路構造が構成されている。
【0028】
ここで、前記接続金具15は、バネ性を有する導電金属板を打抜いて一対の屈曲片部分が対向されたU形にプレス形成されたものであり、その一端に主基板11に挿入されハンダ付け連結される接続用ピン15aが形成されるとともに、各屈曲片部分の遊端辺に、フロント基板12に挿入されハンダ付け連結される接続用ピン15bが2本づつ形成され、さらに、各屈曲片部分の左右に、横方向に向かう弾性接触片15c,15dが片持ち状に延出されて対向された構造となっている。
【0029】
そして、これら接続金具15群のうちの上方の2個の接続金具15は、入力側ソケット13の交流入力端子16に接続された交流入力用バスラインL(i)を形成するものであり、それぞれの弾性接触片15c,15dは、隣接する電源ユニット1の各交流入力用バスラインL(i)同士を接続するコネクタ端子として機能する。
【0030】
また、接続金具15群のうちの下方の4個の接続金具15は、出力側ソケット14の直流出力端子17に接続された一対の直流出力側バスラインL(o)と、入力側ソケット13のグランド端子18に接続されたグランドバスラインL(g)と、交流を直流に変換する電源回路19に接続された制御信号ラインL(c)を形成するものであり、それぞれの弾性接触片15c,15dは、隣接する電源ユニット1の各バスラインL(o),L(g),(c)同士を接続するコネクタ端子として機能する。
【0031】
上記のように構成された電源ユニット1は単体としても利用できるが、1台をマスタ電源ユニットとして、これに任意の台数の電源ユニット1を並列増設して、所望の電源容量の電源装置を構成することができる。
【0032】
図6は、連結姿勢に配置した2台の電源ユニット1を示し、また、図7は、左端の電源ユニット1を交流電源に接続されるマスタ電源ユニットとして、これに拡張用の3台の電源ユニット1を並列増設し、同一電圧で多数の出力を行うことのできる電源装置を構成してDINレール4に組付けた場合を示し、その回路接続構造が図8に示されている。また、図10には、電源ユニットを並列増設した電源装置の一部を縦断した正面図が、図11および図12には、図10のa−a線およびb−b線の各断面図がそれぞれ示されている。
【0033】
上記のような電源装置を構成するに際しては、各電源ユニット1同士の電気的な接続に、図9に示すコネクタ21が利用される。このコネクタ21は、上側の2個の接続金具15における弾性接触片15c,15dに挿入接触される接続端子22と、下側の4個の接続金具15における弾性接触片15c,15dに挿入接触される接続端子23が、縦長形状に樹脂成形されたボディ24の左右側面から突設されるとともに、接続端子22の上下に保護突片25が突設され、さらに、ボディ24における左右側面の上下中間箇所から牽制ピン26が突設された構造となっている。また、ボディ24における前面の上下中間箇所から前方に向けて左右に薄い脚部27が突設されるとともに、その前端に正面に向けて扁平な表示部28が形成されている。
【0034】
他方、各電源ユニット1の左右側面には、上記コネクタ21が没入する深さのコネクタ連結部31がそれぞれ凹入形成されるとともに、このコネクタ連結部31の底に、前記接続端子22,23群を挿入する端子挿入孔32,33、保護突片25群を挿入するガイド孔34、および、牽制ピン26を挿入するピン挿入孔35が形成されている。そして、端子挿入孔32,33の内奥に、前記接続金具15の弾性接触片15c,15dが臨設配備されており、コネクタ21をコネクタ連結部31に係入装着することで、各接続端子22,23が対応する弾性接触片15c,15dに差込み挟持されるようになっている。
【0035】
そして、各電源ユニット1における左側のコネクタ連結部31の奥には主基板11が位置しており、左側の弾性接触片15cは、主基板11に形成された開口36を通してコネクタ連結部31の端子挿入孔32,33に臨んでいる。
【0036】
ここで、前記牽制ピン26は、出力電圧が同一の電源ユニット1同士のみの接続を可能にし、出力電圧が異なる電源ユニット1の接続を牽制阻止するためのものであり、牽制ピン26の位置を選択移動することで、複数種の仕様に対応することができるようになっている。
【0037】
すなわち、図9に示すように、前記牽制ピン26は、ボディ24に形成した案内溝41に上下スライド可能に装着された可動片42から突設されており、可動片42に備えた小突起43を案内溝41の上下3箇所に形成した位置決め凹部44のいずれかに選択係入することで、牽制ピン26を上下3個所のいずれかに選択保持することが可能となっている。
【0038】
これに対して、各電源ユニット1における各コネクタ連結部31に形成されたピン挿入孔35は、牽制ピン26の移動位置に対応して3個形成されるとともに、主基板7にも左側のコネクタ連結部31のピン挿入孔35に対向して3個のピン挿入孔45が形成されている。
【0039】
そして、前記フロント基板12の左右にブロック状の閉塞部材46を取付けて、主基板11の3個のピン挿入孔45のうちの2箇所、および、左側のコネクタ連結部31の3個のピン挿入孔35のうちの2箇所をそれぞれ閉塞し、牽制ピン26と同じ高さ位置の1箇所のピン挿入孔45,35のみを開放しておくことで、一種の仕様のコネクタ21のみをコネクタ連結部31連結することができるよう構成されている。なお、図示した例の場合は、最下方位置に設定された牽制ピン26に対応して、最下方のピン挿入孔45,35のみが開放されている。
【0040】
以上のように、コネクタ21に牽制ピン26を備えるとともに、電源ユニット側に牽制ピン26の位置に対応したピン挿入孔45,35を設定することで、同一仕様(同一出力電圧)の電源ユニット1のみを増設することが可能となっているのである。
【0041】
なお、各電源ユニット1の左右側面には、各コネクタ連結部31に連通する浅溝47が形成されており、この浅溝47を通してコネクタ21の脚部27が左右に隣接する電源ユニット1の間から前方に挿通されて、表示部28が正面に露出されるようになており、これによってコネクタ21が適正に装着されているか否かを容易に目視確認することができるようになっている。
【0042】
上記のようにして連結された複数の電源ユニット1のうち、マスタ電源ユニットとしての左端の電源ユニット1の前面上部には、入力用ソケット13にネジ止めされた入力用端子台49が配備されるとともに、各電源ユニット1の前面下部には、出力用ソケット14にネジ止めされた出力用端子台50が配備されて、交流電源および負荷装置に配線接続できるようになっている。
【0043】
なお、本発明は、以下のような形態で実施することもできる。
【0044】
(1)図13に示すように、右端の電源ユニット1に通信ユニット51を接続して、この通信ユニット51に内臓したマイクロコンピュータ52に電源ユニット1の制御信号ラインL(c)を接続することにより、外部との通信内容に従って各電源ユニット1の電源制御を行うことができる。
【0045】
(2)図14に示すように、牽制ピン26および出力用の接続端子23を取外したコネクタ21Aを利用することで、図15に示すように仕様(出力電圧)の異なる電源ユニット1Aを、交流入力のみを共用する状態で接続することもできる。
【0046】
(3)前記接続金具15を信号ラインの接続に利用する場合には、接続金具15の両端に設ける接触片15c,15dを、弾性変形可能な1枚の舌片状に形成して、ケーシング2内に挿入された接続端子22,23に片面から弾性接触する形態で実施することもできる。
【0047】
(4)前記接続金具15の両端に設ける接触片15c,15dを、弾性変形しない1枚の舌片状あるいはピン状の接続端子に構成するとともに、コネクタ21側の接続端子22,23を弾性変形可能に構成することもできる。この場合、コネクタ21側の接続端子22,23をケーシング2に挿入して接触片15c,15dに接触導通させる形態と、接触片15c,15dをケーシング2から突設してコネクタ21側の接続端子22,23に接触導通させる形態とが考えられる。
【0048】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、接続金具が内部のバスラインを形成する回路形成部材であるとともに、バスラインのコネクタとしても機能するので、フロント基板上にバスラインの回路パターンを形成したり、バスライン用の一対のコネクタを搭載連結する必要がなくなり、フロント基板の小型化、特に横幅を小さくすることが可能となり、ユニット全体の薄型化に有効となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】電源ユニット単体を正面側から見た斜視図
【図2】電源ユニット単体を背面側から見た斜視図
【図3】分解された電源ユニットの斜視図
【図4】回路部分の斜視図
【図5】電源ユニット単体の電気回路構成図
【図6】接続姿勢に配置された2台の電源ユニットおよびコネクタを示す斜視図
【図7】4台の電源ユニットを並列接続してDINレールに装着した電源装置の斜視図
【図8】4台の電源ユニットを並列接続した電源装置の電気回路構成図
【図9】電源ユニット接続に利用されるコネクタの斜視図および正面図
【図10】電源ユニットを並列接続した電源装置の一部を縦断した正面図
【図11】図10におけるa−a線断面図
【図12】図10におけるb−b線断面図
【図13】別の実施形態の電源装置の電気回路構成図
【図14】他の実施形態のコネクタの斜視図
【図15】他の実施形態の電源装置の電気回路構成図
【図16】比較例の増設型電源装置の正面図
【図17】比較例の増設型電源装置の電気回路構成図
【符号の説明】
1 ユニット(電源ユニット)
2 ケーシング
11 主基板
12 フロント基板
15 接続金具
15a 接続用ピン
15b 接続用ピン
15c 接触片
15d 接触片
21 コネクタ
22 接続端子
23 接続端子
36 開口
Claims (5)
- 正面に臨むようにケーシングに内装されたフロント基板には、接続金具が取り付けられ、該接続金具の左右の両端部は、隣接するユニット装置とコネクタを介して接続するための接触片とされ、
前記ケーシングの左右の両側面には、前記コネクタを連結するためのコネクタ連結部が凹入形成され、
前記接触片は、前記コネクタ連結部の端子挿入孔から前記ケーシング内に挿入される前記コネクタの接続端子を弾性挟持することを特徴とするユニット装置。 - 請求項1記載のユニット装置において、
前記コネクタ連結部は、前記コネクタが、隣接するユニット装置のコネクタ連結部との間で、没入する深さに形成され、
前記コネクタ連結部は、当該ユニット装置の仕様に対応した前記コネクタのみの連結を許容するように、前記仕様に対応したコネクタのピンのみが挿入可能なピン挿入孔を有するユニット装置。 - 請求項2記載のユニット装置において、
前記接続金具は、バネ性を有する導電金属板が屈曲されて各屈曲片部分にフロント基板に対する接続用ピンが形成されるとともに、両屈曲片部分の左右両端部に、互いに対向する一対の前記接触片が形成されるユニット装置。 - 請求項1〜3のいずれかに記載のユニット装置において、
側面に臨むようにケーシングに内装された主基板を、前記フロント基板と直交するように配備し、前記接続金具に前記主基板に対する接続用ピンを形成して該接続金具を介して前記主基板とフロント基板とを接続するユニット装置。 - 請求項4記載のユニット装置において、
前記接続金具の一方の接触片が、前記主基板に形成した開口を通して相手側の接続端子に接触作用するユニット装置。
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