JP5188427B2 - モジュール取付構造 - Google Patents

Description

この発明は、Ｉ／Ｏモジュールをベースユニットの基板に取り付けて固定する取付構造に関するものである。

プラント等の制御に用いる制御盤は、一般的に、各種機器を必要に応じて組み合わせて構成されている。制御盤に用いられる電子機器の一つであるＩ／Ｏモジュールは、従来、制御盤ベースユニット側の基板に穿設された穴にねじ止めによって固定されていた（例えば、特許文献１参照）。または、ベースユニット側におねじ部材が突設され、Ｉ／Ｏモジュール側のめねじ部材がベースユニット側のめねじ部材に螺合することによって、Ｉ／Ｏモジュールが固定されていた。このような従来の取付構造においては、先ず、Ｉ／Ｏモジュール内部に収容された電子回路基板端部のコネクタ部をベースユニット側のコネクタ差込口に差し込むと同時に、Ｉ／Ｏモジュールの取付穴におねじ部材を挿入し、その後、めねじ部材を取付穴に挿入しながらおねじ部材と螺合させて、ねじ止めしていた。

特開２００１−０７７５５３号公報

従来のモジュール取付構造は以上のように構成されているので、ねじ止めの際のねじせん断方向の過剰応力により、薄い基板が破損しやすいという課題があった。
また、コネクタ部をコネクタ口に差し込んだ後でねじ止めするため、過剰応力によってコネクタ部およびコネクタ差込口が破損してしまう恐れもあった。さらに、挿入時におねじ部材が取付穴の内周面を削って削りカスが出てしまい、Ｉ／Ｏモジュール等の電子機器内部への異物侵入を引き起こす恐れもあった。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、モジュールを基板にねじ止めする際に基板の破損が起こらない取付構造を提供することを目的とする。

この発明に係るモジュール取付構造は、ベースユニットに重ねて固定した基板に、電子回路基板を収容したモジュールを取り付けるモジュール取付構造において、ベースユニットに取り付けられて基板を貫通して突出し、当該突出側にめねじ部を有するスタッドと、モジュールに形成された取付穴と、取付穴の基板へ取り付けられる側に形成され、内部にスタッドを収容するスタッド収容部と、スタッドのめねじ部に螺合するおねじ部を有するおねじ部材とを備え、モジュールの取付穴に挿通したおねじ部材が、スタッド収容部内のスタッドにねじ止めされるようにしたものである。

本発明の別の形態の発明に係るモジュール取付構造は、おねじ部材が、一端側のおねじ部と他端側の頭部との間に当該おねじ部より細径の軸部を備え、モジュールの取付穴は、スタッド収容部が形成された側とは逆の一端に、おねじ部と螺合する抜け防止めねじ部を備えるようにしたものである。

本発明の別の形態の発明に係るモジュール取付構造は、スタッドが、基板から突出する一端に開口径がめねじ部より広径のガイド穴部を備えるようにしたものである。

本発明の別の形態の発明に係るモジュール取付構造は、モジュールの電子回路基板がコネクタ部を備え、ベースユニットの基板は、電子回路基板のコネクタ部が差し込まれるコネクタ挿入部を備え、コネクタ挿入部の高さは、基板から突出したスタッドの高さより低くしたものである。

本発明の別の形態の発明に係るモジュール取付構造は、ベースユニットが、スタッドを取り付けるための打ち込みねじインサート部を複数備え、複数の打ち込みねじインサート部のうち、モジュールを取り付ける位置に相当する打ち込みねじインサート部にスタッドを取り付けるようにしたものである。

この発明によれば、モジュール側から挿通したおねじ部材をスタッドにねじ止めするようにしたので、モジュールを基板にねじ止めする際に基板の破損が起こらない取付構造を提供することができる。また、スタッドをスタッド収容部に挿入する際、スタッド外周面にねじ溝がないためにスタッド収容部の内周面を削ってしまうことがなくなり、削りカスの発生を防止できる。

本発明の別の形態の発明によれば、モジュールの取付穴が抜け防止めねじ部を備えるようにしたので、取付穴に挿通したおねじ部材のおねじ部が抜け防止めねじ部に引っかかるため脱抜が防止できる。この結果、おねじ部材をモジュールと一体で取り扱うことができ、モジュール取り付けの利便性が増す。

本発明の別の形態の発明によれば、スタッドにガイド穴部を設けるようにしたので、取付穴に挿通したおねじ部材がガイド穴部によってめねじ部へガイドされるため、モジュール取付の利便性が増す。

本発明の別の形態の発明によれば、コネクタ挿入部の高さをスタッドの高さより低くしたので、ねじ止めを行った後でコネクタ差し込みを行うことができ、モジュール内の電子回路基板のコネクタ部およびベースユニット側の基板のコネクタ挿入部の破損を回避できる。

本発明の別の形態の発明によれば、複数の打ち込みねじインサート部のうちから任意の打ち込みねじインサート部にスタッドを取り付けるようにしたので、基板に取り付けられる各種機器の配置が異なる場合にも同一ベースユニットを用いることができる。

実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１に係る制御盤の構成を示す斜視図である。図２はＩ／Ｏモジュール１０の取付構造の構成を示す斜視図であり、図３は図２のＡＡ線に沿った断面図である。図２および図３ではＩ／Ｏモジュール１０の取付構造を構成する主要部を図示し、取付構造に関係しない端子台３０等の図示を省略する。また、図２は、図１に示す２つのＩ／Ｏモジュール１０のうち、奥側のＩ／Ｏモジュール１０は取り付けられ、手前のＩ／Ｏモジュール（不図示）は取り付けられる前の状態を示す。

制御盤において、ベースユニット５０に固定された基板２０の上には、外部との通信を行うＩ／Ｏモジュール１０、不図示のセンサおよび制御対象機器等を接続する端子台３０、端子台３０と連接してセンサ等とＩ／Ｏモジュール１０とを接続するシグナルユニット４０が取り付けられている。基板２０の上に取り付ける機器類は用途に応じて種類・数を任意に組み合わせればよく、また配置も任意であり、図１では配置の一例を示す。なお、図１に示す制御盤は、Ｉ／Ｏモジュール１０を介して上位制御システムに接続される。

Ｉ／Ｏモジュール１０は、略矩形箱状の筐体と、筐体内部に収容されたＩ／Ｏ電子回路基板１１とを有する。このＩ／Ｏ電子回路基板１１のベースユニット５０側の端部にはコネクタハウジング１６およびコネクタ部１２が設けられている。筐体には、Ｉ／Ｏ電子回路基板１１が発する熱を放熱するための開口部が複数穿設されている。また、筐体側面のベースユニット５０側の下端部には、おねじ部材７０を挿入するための取付穴１３がそれぞれ形成されている。取付穴１３の上端開口の内周面は螺刻され、挿入されたおねじ部材７０（特におねじ部７１）の抜けを防止するための抜け防止めねじ部１４が形成されている。また、取付穴１３のベースユニット５０側下端部にはスタッド６０を収容するためのスタッド収容部１５が設けられている。

おねじ部材７０の一端側には頭部７３が設けられ、他端側にはその外周が螺刻されたおねじ部７１が設けられている。おねじ部７１と頭部７３とをつなぐ軸部７２は、おねじ部７１より細径に形成されている。

基板２０の所定位置には、スタッド６０を貫通させるためのスタッド貫通穴２１が穿設されている。基板２０上には、Ｉ／Ｏ電子回路基板１１のコネクタ部１２を差し込んで電気的に接続するためのコネクタ挿入部２２が取り付けられている。

ベースユニット５０上には基板２０が重なり合うようにねじ止めされている。また、ベースユニット５０の所定位置に打ち込みねじインサート部５１が凹設され、そこへスタッド６０が圧入固定されている。

スタッド６０は、打ち込みねじインサート部５１に圧入固定されると共に、基板２０のスタッド貫通穴２１を貫通して上方へ突出している。また、スタッド６０のベースユニット５０側の下端部は拡径されて圧入固定時のストッパになると共に、その肩部は基板２０を支持するための基板支持部６３になる。スタッド６０の内周面は螺刻されてめねじ部６１が設けられ、めねじ部６１がおねじ部材７０のおねじ部７１と螺合する。また、スタッド６０の上端開口に、内径をおねじ部７１の外径より広くしたガイド穴部６２を設けて、おねじ部７１挿入時のガイドとする。なお、基板２０から突出したスタッド６０の高さＨｓは、コネクタ挿入部２２の挿入高さＨｃより高くする。

次に、Ｉ／Ｏモジュール１０を基板２０に取り付ける手順を説明する。先ず、Ｉ／Ｏモジュール１０の抜け防止めねじ部１４とおねじ部材７０のおねじ部７１とを螺合させながら、取付穴１３におねじ部材７０を挿入する。そして、ベースユニット５０の打ち込みねじインサート部５１に圧入固定されて基板２０から突出した状態のスタッド６０に、Ｉ／Ｏモジュール１０のスタッド収容部１５を嵌合させる。なお、スタッド６０の高さＨｓがコネクタ挿入部２２の挿入高さＨｃより高いため、嵌合した時点ではまだコネクタ挿入部２２にＩ／Ｏモジュール１０のコネクタ部１２は挿入されていない。

取付穴１３へ挿入されたおねじ部材７０は抜け防止めねじ部１４によって脱抜が防止されるため、Ｉ／Ｏモジュール１０とおねじ部材７０とを一体化できる。そのため、スタッド６０への取り付けの利便性が増す。ただし、スタッド６０にＩ／Ｏモジュール１０のスタッド収容部１５を嵌合させた後で取付穴１３におねじ部材７０を挿入してもよい。
また、スタッド６０の外周面にはねじ溝がないため、嵌合がスムーズとなると共にスタッド収容部１５の内周面を削ってしまうことがなく削りカスも生じない。

続いて、おねじ部７１をガイド穴部６２に挿入し、そのままめねじ部６１に螺嵌させていき、Ｉ／Ｏモジュール１０をスタッド６０にねじ止めする。そして、コネクタ部１２をコネクタ挿入部２２に差し込む。

挿入時、ガイド穴部６２がおねじ部材７０をガイドするため、取付位置が分かりやすく、取り付けの利便性が向上する。また、ねじ止めを行った後、コネクタ差し込みを行うことになるので、従来のような過剰応力によるコネクタ部１２、コネクタ挿入部２２等の破損を回避できる。さらに、スタッド６０におねじ部材７０をねじ止めするので、過剰応力による基板２０の破損も回避できる。

なお、ガイド穴部６２の内径をおねじ部７１の外径より広くして、ガイド時に隙間ができるように形成しておけば、コネクタ部１２とコネクタ挿入部２２の差し込み時の位置ずれを吸収することができる。

図４は、ベースユニット５０の構成を示す平面図である。ベースユニット５０に打ち込みねじインサート部５１ａ〜５１ｈを設けておき、任意の打ち込みねじインサート部にスタッド６０を圧入固定することにより、同一ベースユニット５０を用いて任意の位置にＩ／Ｏモジュール１０を取り付けることができる。なお、本実施の形態では縦に並んだニつの打ち込みねじインサート部を一組とし（即ち、打ち込みねじインサート部５１ａ，５１ｂで一組、打ち込みねじインサート部５１ｃ，５１ｄで一組、打ち込みねじインサート部５１ｅ，５１ｆで一組、打ち込みねじインサート部５１ｇ，５１ｈで一組）、一組の打ち込みねじインサート部を用いて一つのＩ／Ｏモジュール１０を固定する。

図５は、制御盤を上下左右方向に複数並べてキャビネット内に設置した状態を示す斜視図である。図４に示すベースユニット５０をそれぞれ用いて、左列の制御盤は打ち込みねじインサート部５１ａ〜５１ｄに二つのＩ／Ｏモジュール１０を配置したものであり、右列の制御盤は打ち込みねじインサート部５１ｅ〜５１ｈに二つのＩ／Ｏモジュール１０を配置したものである。図５に示すように、同一のベースユニット５０についてスタッド６０の固定位置を変更することにより、左列の制御盤と右列の制御盤とで各機器を左右対称に配置できるため、キャビネット内の配線引き回し等、利便性が向上する。

以上のように、実施の形態１によれば、Ｉ／Ｏモジュール１０側から挿通したおねじ部材７０をスタッド６０にねじ止めするようにしたので、Ｉ／Ｏモジュール１０を基板２０にねじ止めする際に基板２０の破損が起こらないモジュール取付構造を提供することができる。
また、コネクタ挿入部２２の高さＨｃをスタッド６０の高さＨｓより低くしたので、ねじ止めを行った後でコネクタ差し込みを行うことができる。よって、Ｉ／Ｏ電子回路基板１１のコネクタ部１２および基板２０のコネクタ挿入部２２の破損が回避できる。
さらに、基板２０側のスタッド６０をめねじにし、Ｉ／Ｏモジュール１０側のおねじ部材７０をおねじにしたので、取付時にＩ／Ｏモジュール１０が削られることがなく削りカスも生じない。そのため、Ｉ／Ｏモジュール１０内部への異物侵入を防止することができる。

この発明の実施の形態１に係る制御盤の構成を示す斜視図である。 この発明の実施の形態１に係るＩ／Ｏモジュール１０の取付構造の構成を示す斜視図である。 この発明の実施の形態１に係るＩ／Ｏモジュール１０の取付構造を、図２に示すＡＡ線に沿って切断した断面図である。 この発明の実施の形態１に係るベースユニット５０の構成を示す平面図である。 この発明の実施の形態１に係る制御盤を左右方向に複数並べてキャビネット内に設置した状態を示す斜視図である。

１０ Ｉ／Ｏモジュール
１１ Ｉ／Ｏ電子回路基板
１２ コネクタ部
１３ 取付穴
１４ 抜け防止めねじ部
１５ スタッド収容部
１６ コネクタハウジング
２０ 基板
２１ スタッド貫通穴
２２ コネクタ挿入部
３０ 端子台
４０ シグナルユニット
５０ ベースユニット
５１ 打ち込みねじインサート部
６０ スタッド
６１ めねじ部
６２ ガイド穴部
６３ 基板支持部
７０ おねじ部材
７１ おねじ部
７２ 軸部
７３ 頭部
Ｈｃ コネクタ挿入部２２の挿入高さ
Ｈｓ スタッド６０の開口高さ

Claims (5)

1. ベースユニットに重ねて固定した基板に、電子回路基板を収容したモジュールを取り付けるモジュール取付構造において、
   前記ベースユニットに取り付けられて前記基板を貫通して突出し、当該突出側にめねじ部を有するスタッドと、
   前記モジュールに形成された取付穴と、
   前記取付穴の前記基板へ取り付けられる側に形成され、内部に前記スタッドを収容するスタッド収容部と、
   前記スタッドの前記めねじ部に螺合するおねじ部を有するおねじ部材とを備え、
   前記モジュールの前記取付穴に挿通した前記おねじ部材が、前記スタッド収容部内の前記スタッドにねじ止めされることを特徴とするモジュール取付構造。
2. おねじ部材は、一端側のおねじ部と他端側の頭部との間に当該おねじ部より細径の軸部を備え、
   モジュールの取付穴は、スタッド収容部が形成された側とは逆の一端に、前記おねじ部と螺合する抜け防止めねじ部を備えることを特徴とする請求項１記載のモジュール取付構造。
3. スタッドは、基板から突出する一端に開口径がめねじ部より広径のガイド穴部を備えることを特徴とする請求項１または請求項２記載のモジュール取付構造。
4. モジュールの電子回路基板はコネクタ部を備え、
   前記ベースユニットの前記基板は、前記電子回路基板の前記コネクタ部が差し込まれるコネクタ挿入部を備え、
   前記コネクタ挿入部の高さは、前記基板から突出したスタッドの高さより低いことを特徴とする請求項１から請求項３のうちのいずれか１項記載のモジュール取付構造。
5. ベースユニットは、スタッドを取り付けるための打ち込みねじインサート部を複数備え、
   前記複数の打ち込みねじインサート部のうち、モジュールを取り付ける位置に相当する打ち込みねじインサート部に前記スタッドを取り付けることを特徴とする請求項１から請求項４のうちのいずれか１項記載のモジュール取付構造。

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