JPH06251815A - 入出力ユニット - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 小型でありながら十分な放熱が行えると共
に、多数の信号線を狭隘な空間で処理する場合にも配線
・組立作業が円滑に行える入出力ユニットを提供するこ
と。 【構成】 工業用制御機器と被制御対象となるフィール
ド機器との間の信号授受を仲介する入出力ユニットにお
いて、この工業用制御機器で取り扱う信号形式とフィー
ルド機器で取り扱う信号形式との変換を行う入出力カー
ド５０が収容されるスロット１２が一列に設けられたカ
ード収容室１０と、このスロット毎に２端子若しくは３
端子が配置され、フィールド機器と接続された信号線が
結線される端子台部２０と、各スロットと各端子とが対
応する状態で、これらカード収容室と端子台部とが前面
に設けられるケース部３０とを具備している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は工業用の制御機器に用い
られるフィールド機器と入出力信号の授受を行う入出力
ユニットに係り、特に高密度実装を実現すると共に組立
容易で計装作業が容易な構造の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】本出願人は、例えば実開平４−８８０９
３号公報で入出力ユニットを提案している。このような
入出力ユニットは、流量計や圧力計等の検出端や電動バ
ルブ等の操作端と信号を授受して上位の中央制御装置に
繋げるもので、特に４−２０ｍＡ等のアナログ計装信号
や熱電対からの信号を利用する用途のものである。従来
の信号変換を行う回路はＩＣの集積度が低く、そのため
一ユニット当たりで処理できる信号数が少なく、また入
出力ユニットの各スロットに収容される入出力カードの
形状も比較的大きなものであった。

【０００３】また、このような入出力ユニットの冷却
は、実開平２−７９０９１号公報に開示されている様
に、数段入出力ユニットを積み重ねると共に、この入出
力ユニットの後方にダクトを設けて、強制空冷により行
っていた。そのため、入出力ユニットを構成するキャビ
ネットが大型になると共に、付加価値の少ないダクトの
占有領域が多く、コスト高になるという課題があった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、電子部
品の集積度が高まると、従来よりも小型の入出力カード
でより多くの信号点数を取り扱える。この場合、単純に
入出力信号の数を増大させると、一点当たりの信号処理
に必要な電力はさほど変化しないから、従来よりも高い
冷却能力を持つ放熱構造が必要になるという課題があ
る。また、狭隘な空間で多数の信号線を取り扱うことか
ら、配線作業を迅速かつ正確に行うと共に、端子台を装
着する場合には各信号線の視認性と配線作業が円滑に行
える構造とするという課題があった。更に、小型化した
入出力カードには取扱いの容易なものが望まれている。
本発明はこのような課題を解決したもので、小型であり
ながら十分な放熱が行えると共に、多数の信号線を狭隘
な空間で処理する場合にも配線・組立作業が円滑に行え
る入出力ユニットを提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明は、工業用制御機器と被制御対象となるフィールド機
器との間の信号授受を仲介する入出力ユニットにおい
て、この工業用制御機器で取り扱う信号形式とフィール
ド機器で取り扱う信号形式との変換を行う入出力カード
５０が収容されるスロット１２が一列に設けられたカー
ド収容室１０と、このスロット毎に２端子若しくは３端
子が配置され、フィールド機器と接続された信号線が結
線される端子台部２０と、各スロットと各端子とが対応
する状態で、これらカード収容室と端子台部とが前面に
設けられるケース部３０とを具備することを特徴として
いる。

【０００６】

【作用】カード収容室には、入出力カードを収容するス
ロットが数個一列に設けられている。端子台部は信号線
を接続するものである。入出力カードは信号変換を行う
もので、上位のシステム側と接続されると共に、端子台
部を介してフィールド機器と電気的に接続される。

【０００７】

【実施例】以下、図面を用いて本発明を詳細に説明す
る。図１は本発明の一実施例を示す構成図で、（Ａ）は
平面図、（Ｂ）は正面図、（Ｃ）は側面図である。図に
おいて、カード収容室１０は入出力カード５０を収容す
るスロット１２が複数設けられたもので、ここでは１６
個のスロットが一列に配置してある。各スロット１２は
挿入方向に向かって上部案内溝１２ａと下部案内溝１２
ｂが一対設けられている。バックボード１４はカード収
容室１０の奥に設けられたもので、各スロット１２に対
応して接続コネクタ１６が設置されている。接続コネク
タ１６は入出力カード５０の背面に設けられたコネクタ
５６が接続されるもので、ある極は端子台部２０と接続
され、他の極はシステム側と接続されるバスが接続され
ている。

【０００８】端子台部２０は２端子若しくは３端子を一
組とし、この一組の端子が各スロット１２に対応して設
けられたものである。ここでは３端子を一組としている
ので、下段端子２１、中段端子２２及び上段端子２３が
設けられている。中段端子２２を下段端子２１並びに上
段端子２３と比較して半ビッチずらしているのは、フィ
ールド機器の信号線を接続する作業の便宜を考慮したた
めである。好ましくは、これらの端子にネジ落下防止機
構付き端子（実開平４−１０２５６８号公報参照）を用
いると、作業性が高まる。

【０００９】端子カバー２４は下段端子２１、中段端子
２２及び上段端子２３を覆うもので、軸部２７を中心に
して開閉することができ、結線作業時は開き、通常の動
作状態では閉じて各端子を保護している。予備端子２８
は、端子台部２０のカード収容室１０側に設けられたも
ので、信号線が熱電対の場合に温度補償を行うＲＪＣユ
ニットの装着や、制御装置が半自動状態のときバックア
ップ用の機器を接続するのに用いる。端子カバー２４に
は、スロット表示シート２５と端子表示シート２６がそ
れぞれ表側と裏側に貼付してあるが、詳細は後で説明す
る。コネクタ接続部２９は、端子台部２０と同一信号若
しくはこれと異なる別信号を取扱うもので、第２出力と
も呼ばれている。

【００１０】ケース部３０は前面にカード収容室１０と
端子台部２０が設けられたもので、背面にはシステム側
コネクタ４０が設けられている。ここでは、入出力カー
ド５０で発生した熱を効率的に外気に放熱するため、ア
ルミニューム等の熱伝導性の良好な材料を用いると共
に、適宜通風孔を設けている。システム側コネクタ４０
は図示しないバックユニットと接続されるもので、位置
決めのため一対の突起部４２がケース部３０背面に設け
られている。取付けネジ４４はケース部３０の四隅に設
けられたもので、ケース部３０をバックユニットに固定
するために用いる。バックユニットはキャビネット等に
収容されたもので、システム側の中央制御装置と接続さ
れるバスが設けられている。

【００１１】図２は端子台部２０とバックボード１４の
接続を説明する図である。端子台部２０の一組の端子
は、バックボード１４の接続コネクタ１６であって対応
するスロット１２の極に接続される必要がある。そこ
で、端子台部２０の背面に設けられた端子ボード部２８
とバックボード１４の各端子とを一括して接続できれば
配線作業が円滑に行える。ここでは、折り曲げ可能な剛
性のプリント基板（フレックスリジッド基板）４６を用
いて端子ボード部２８とバックボード１４を一体に構成
すると共に、両者の配線パターンを予めプリント基板に
印刷している。尚、端子ボード部２８とバックボード１
４をそれぞれ独立したプリント基板で構成し、両者の間
を多芯のフレキシブルケーブルで接続しても差し支えな
い。

【００１２】図３は端子カバー２４に貼付するシートの
展開図である。スロット表示シート２５と端子表示シー
ト２６は、折り目線２６３を挟んで印刷されており、こ
の折り目線２６３で二つ折りして端子カバー２４の表裏
を覆うように貼付する。スロット表示シート２５は、タ
グ表示欄２５１とスロット番号欄２５２よりなり、タグ
表示欄２５１には各スロットに挿入される入出力カード
５０のタグ名を記載する。端子表示シート２６は、タグ
表示欄２６１と端子番号欄２６２よりなり、タグ表示欄
２６１には接続されるフィールド機器のタグ名を記載す
る。端子番号欄２６２には、端子台部２０の下段端子２
１、中段端子２２及び上段端子２３に応じて表示がなさ
れ、例えば１番スロットでは１Ａ，１Ｂ，１Ｃが表示さ
れる。尚、タグ名とは計装において、制御対象を識別す
るため、各制御対象毎に定められた名称である。

【００１３】図４は端子カバー２４に対するシート貼付
の説明図で、（Ａ）は端子カバーを閉じた状態、（Ｂ）
は開いた状態を表している。端子カバー２４を開いた状
態では、スロット表示シート２５が表れている。この場
合、各スロット１２に対応する入出力カード５０を差し
込むのであるが、タグ表示欄２５１と入出力カード５０
に付されたタグ名とは一致するのが原則である。そこ
で、保守作業等で入出力カード５０をスロット１２から
引き抜いた場合でも、タグ表示欄２５１を参照すること
で保守対象となっているタグが判別でき、入出力カード
５０を一々参照する必要がなくなり、保守作業が円滑に
行えるという効果がある。

【００１４】次に、端子カバー２４を開いた状態では、
端子表示シート２６が表れている。ここでは、端子台部
２０の各端子組に隣接して端子表示シート２６による表
示がなされている。そこで、計装作業時にネジ端子と端
子番号欄２６２とが近接していて、端子番号の確認が容
易になる。また、結線作業が一応完了した後スタートア
ップがなされるが、このスタートアップ時にネジ端子と
端子番号の接続堪忍が容易に行えると共に、入出力カー
ド５０がスロット１２に装着されていなくても確認作業
が行える。

【００１５】図５は入出力カード５０の構成図で、
（Ａ）は平面図、（Ｂ）はカバー部５５を装着した状態
の側面図、（Ｃ）はカバー部５５を取外した状態の側面
図である。図において、プリント基板５１は、信号変換
を行う電子部品が実装されるもので、例えば両面に表面
実装部品を搭載して薄型化する。ケース部５２は入出力
カード５０の基本形状を定めるもので、プリント基板５
１が取り付けられてプリント基板５１の一方の面を保護
する。フィン部５３は冷却をおこなうもので、好ましく
はケース部５２と一体にアルミダイキャスト等で製造す
ると、熱伝導が円滑に行える。抜去部５４はケース部５
２の正面側端部に取り付けられたもので、入出力カード
５０をカード収容室１０から取り出す際に用いる。カバ
ー部５５は、プリント基板５１の他方の面を保護するも
ので、ケース部５２に取付けられる。コネクタ５６は入
出力カード５０の背面に設けられたもので、接続コネク
タ１６と嵌合する。導光部５７は、フィン部５３に設け
られたもので、プリント基板５１に搭載された入出力カ
ード５０の動作状態を表示する発光素子５８の放射する
光を入出力カード５０の正面に導く。

【００１６】このように構成された装置の組立手順を次
に説明する。まず、ケース部５２に抜去部５３を取り付
ける。次に、導光部５７をフィン部５３に形成された取
付け溝に挿入する。そして、プリント基板５１をケース
部５２の所定位置に位置決めしてネジ止めする。この際
に矢印ｂ，ｃ方向に移動させることで、円滑に位置決め
が行われる。最後にカバー部５５をケース部５２に取り
付ける。必要に応じて、ケース部の正面にタグを表示す
る銘板を貼付する。

【００１７】このように、プリント基板５１をケース部
５２とカバー部５５で全周にわたって覆っているので、
露出している電子部品がなく信頼性が高まるという効果
がある。例えば、導電物が落下しても電子部品に短絡が
生ずる虞がなく、またハンドリングにおいても直接部品
に外力が作用することがない。また、入出力カード５０
はカード収容室１０に収容されるが、フィン部５３は外
気に露出するので、プリント基板５１での発熱はケース
部５２とカバー部５５により伝熱されてフィン部５３に
送られ、外気に放出され、放熱効率が良いという効果が
ある。

【００１８】図６は抜去部５４の説明図である。抜去力
を付与するレバー部５４１と、ケース部５２と係合する
凹部を有する係合部５４２、回動の中心となる軸部５４
３並びに抜去部５４をケース部５２に固定するロック部
５４４を有している。ロック部５４４は、ケース部５２
側に設けた凸部５２１と係合する凹部になっている。こ
のように、ロック部５４４を設けると、抜去部５４は入
出力カード５０と接続コネクタ１６とが嵌合する状態を
保持する姿勢に拘束されるから、振動等により誤って入
出力カード５０が接続コネクタ１６から脱離する事態が
防止され、信頼性が高まるという効果がある。

【００１９】図７は入出力カード５０の動作状態を表示
する装置の説明図である。プリント基板５１に発光素子
５８を搭載して、導光部５７により発光素子５８の光を
カード正面に導いているので、組立性がよい。従来は実
開平３−１５７９号公報に開示されているように、特別
な形状の発光素子を用いていたが、この実施例では導光
部５７を用いているので、組立性がよく部品点数も比較
的すくなくてすむという効果がある。

【００２０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば入
出力カード５０で発生した熱をケース部３０で効率よく
放熱するようにしているので、小型の筐体でも十分な放
熱が行えるという効果がある。また、入出力カード５０
に端子台を設置せず、別途設けた端子台部２０に信号線
を結線すると共に、バックボード１４側で入出力カード
５０とコネクタ接続しているので、信号線の引回しが少
なく配線組立作業が円滑に行えるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す構成図である。

【図２】端子台部２０とバックボード１４の接続を説明
する図である。

【図３】端子カバー２４に貼付するシートの展開図であ
る。

【図４】端子カバー２４に対するシート貼付の説明図で
ある。

【図５】入出力カード５０の構成図である。

【図６】抜去部５４の説明図である。

【図７】入出力カード５０の動作状態を表示する装置の
説明図である。

【符号の説明】

１０ カード収容室 ２０ 端子台部 ３０ ケース部 ４０ バス接続手段 ５０ 入出力カード

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】工業用制御機器と被制御対象となるフィー
   ルド機器との間の信号授受を仲介する入出力ユニットに
   おいて、 この工業用制御機器で取り扱う信号形式とフィールド機
   器で取り扱う信号形式との変換を行う入出力カード（５
   ０）が収容されるスロット（１２）が一列に設けられた
   カード収容室（１０）と、 このスロット毎に２端子若しくは３端子が配置され、フ
   ィールド機器と接続された信号線が結線される端子台部
   （２０）と、 各スロットと各端子とが対応する状態で、これらカード
   収容室と端子台部とが前面に設けられるケース部（３
   ０）と、 を具備することを特徴とする入出力ユニット。
2. 【請求項２】前記端子台部には、端子を覆う端子カバー
   （２４）が取り付けられると共に、この端子カバーが閉
   じられた状態で前記カード収容室の各スロットの番号と
   タグを表示するスロット表示シート（２５）と、この端
   子カバーが開かれた状態で各端子の番号とタグを表示す
   る端子表示シート（２６）とが取り付けられていること
   を特徴とする請求項１記載の入出力ユニット。
3. 【請求項３】前記カード収容室は、この背面に設けら
   れ、工業用制御機器とバス接続されるバックボード（１
   ４）と、このバックボードの各スロット毎に設けられ、
   当該スロットに装着される入出力カードが接続される接
   続コネクタ（１６）を有し、 前記端子台部は、この端子台部の各端子と接続されると
   共に、ケース部対向面に設けられた端子ボード部（２
   ８）を有し、 このバックボードと端子ボード並びに両者を接続する信
   号線を、折り曲げ可能な剛性を有するプリント基板（４
   ６）で一体に構成したことを特徴とする請求項１記載の
   入出力ユニット。
4. 【請求項４】前記入出力カードは、電子部品が実装され
   たプリント基板（５１）と、このプリント基板の一方の
   面を覆う状態で当該プリント基板が取付けられるケース
   部（５２）と、このケース部の正面側に設けられた空冷
   用のフィン部（５３）と、このケース部の正面側端部に
   取り付けられた、このカードを前記カード収容室から抜
   去する抜去部（５４）と、このプリント基板の他方の面
   を覆う状態でケースに取付けられるカバー部（５５）と
   を有することを特徴とする請求項１記載の入出力ユニッ
   ト。