JP3921948B2

JP3921948B2 - ユニット装置

Info

Publication number: JP3921948B2
Application number: JP2001023489A
Authority: JP
Inventors: 恒俊大場
Original assignee: Omron Corp
Current assignee: Omron Corp
Priority date: 2001-01-31
Filing date: 2001-01-31
Publication date: 2007-05-30
Anticipated expiration: 2021-01-31
Also published as: JP2002231353A

Description

【０００１】
【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

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。