(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
筐体（１ａ）内に配置された機能回路モジュール（１）と、
筐体（２ａ）内に配置され、フィールド側との接続方式が異なる複数の接続モジュール（２）を備え、前記接続モジュールのそれぞれと前記機能回路モジュールを任意に組合わせて接続するに際しては一種類のコネクタを用いて接続する入出力ユニットであって、
前記機能回路モジュールは、コネクタ（１ｄ）が配置された側にそのコネクタに沿って設けられた凹部（１ｂ）と、
この凹部の一方の側面を仕切って配置された窓（１ｃ）を有する仕切り板（１ｈ）を有し、
前記接続モジュールは、コネクタ（２ｄ）が配置された側のプリント基板に取り付けられた電子部品と、この電子部品を覆い前記コネクタ（２ｄ）に沿って設けられた凸状のカバーを有し、
前記機能回路モジュールに設けた凹部に前記凸状のカバー部を挿入したことを特徴とする入出力ユニット。
【請求項２】
前記凸状のカバーを挿入することにより前記窓が塞がるように構成したことを特徴とする請求項１に記載の入出力ユニット。
【請求項３】
前記窓は機能回路モジュールのプリント基板上に設けた設定ピンを操作するための操作窓として機能することを特徴とする請求項１または２に記載の入出力ユニット。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
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の入出力信号の授受を行う入出力ユニットの構成に関する。
【０００２】
【従来の技術】
制御機器において、フィールド機器からの信号ケーブルを接続するインターフェースには、通常、端子を有する入出力ユニットが用いられている。
【０００３】
図４は、従来用いられている入出力ユニットの１例を示すものである。図において、ブリント基板３０には回路素子（図示せず）が搭載されている。
リアケース４０は前面パネル５０と組合わせて、大略箱形状の筐体を構成するもので、ブリント基板３０を保持するリブ形状のコネクタ支持部４１を側面内側に有している。
【０００４】
ガイドレール４３はコネクタ支持部４１が設けられた側面に取付けられており、プリント基板３０の挿入を案内している。前面パネル５０はプリント基板３０と直交する状態でリアケース４０に取付けられるもので、矩形状の開口部５２と、この開口部５２の上下側
に一個づつ設けられた貫通孔５１を有している。
【０００５】
移動コネクタ部７０と固定コネクタ部６０とはツーピースコネクタを成し、固定コネクタ部６０の上下両側にはねじ穴６１が設けられている。リブ当接面６２はリブ４１に接触して固定コネクタ部６０の位置決めを行なう。
【０００６】
プラグ部６３は端子を有しており、各端子の他端はリードを介してプリント基板２０に接続されている。保護板６４はプラグ部６３を保護すると共に移動コネクタ部７０との接続を容易にする。移動コネクタ部７０には信号ケーブル接続端子（図示せず）を覆うカバー部７５が取付けられている。
【０００７】
この入出力ユニットは前面パネル５０をリアケース４０に取付けると共に、移動コネクタ部７０を固定コネクタ部６０に接続して、ねじ７４を用いて固定コネクタ部６０、移動コネクタ部７０及び前面パネル５０を一体に固定する。
【０００８】
図５は他の従来例を示す構成図である。図において、入出力ネスト２１は内部に２枚の入出力カード２２を収容する室を２室有するもので、例えばプラスチック樹脂で成形される。
【０００９】
インターフェイス部２３は、フィールド機器側の信号線を接続して、入出力カード２２に信号を送受するもので、信号線がバラ線の場合には端子台が用いられ、多芯のケーブルの場合にはコネクタが用いられる。入出力カード２２には、回路素子（図示せず）の他インターフェイス部２３との接続に用いる前コネクタ２４が設けられ、入出力ネスト２１との接続に用いる後コネクタ２５が設けられている。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、図４に示す従来例においては、移動コネクタ部７０はプリント基板に搭載された固定コネクタ部６０によって特定されるため接続形態に応じた移動コネクタ部７０とそれに対応する固定コネクタ部６０を有するプリント基板とを対にしたユニットとして開発する必要があった。
【００１１】
また、図５に示す従来例においては、インターフェース部２３は入出力ネスト２１に固定されることにより入出力カード２２と接続されるため、入出カードを１枚のみ使用するような場合でも入出力ネスト２１が必要となり装置をコンパクトにまとめることが困難であった。
【００１２】
また、システムを実装する際や保守作業を行う際には作業者は直接プリント基板を取り扱うことになるため、取り扱いに十分な注意が要求された。
【００１３】
また、上記図４，図５に示す従来例の機器は多様な機能や入出力レンジの異なるユニットを数種類の機種に分類し、必要に応じて機能を切り替えて使用するために各種設定を行うための設定ピンなどがプリント基板上に配置されることが多く、それら設定ピンは外部から操作するために筐体前面に配置するか、筐体側面に取り外し可能な蓋を構成し、操作時に蓋を取り外して操作していた。
【００１４】
前面に設定ピンを設けるためには機能回路部と接続モジュール部とを一体化したユニット構成とするか、機能回路部の切り替えに必要な信号線を入出力カード２２から前面のインターフェース部に渡す必要があり、コネクタピンの２４のピン数が増加したり、別途ケーブル等による配線が必要となり構成が非常に複雑になるばかりでなく、それらを分離した際に設定内容を保持することができなくなる他、動作中にも変更が可能なため不用意に変更してしまうなど信頼性や安定性に大きな問題となっていた。
【００１５】
また、設定ピンを側面に配する場合、筐体の一部に取り外し可能な窓を設けなければならず、筐体の強度を著しく低下させたり、また窓の着脱を可能にするための構造を作りこむ必要があった。その一方で、これら制御機器には更なる高機能化と小型化が求められつつあるが、機能を追加するための部品を実装するための空間の確保は非常に困難であるため限られた空間に必要な部品を有効に活用するかが大きな課題となっていた。
【００１６】
本発明は多様な機能と接続形態の組み合わせにより、入出力ユニットの小型化、多機能化を安価に実現するとともに、保守性、拡張性，オープン化に対応した入出力ユニットを実現することを目的とする。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
このような目的を達成するために本発明では、請求項１の入出力ユニットにおいては、  筐体（１ａ）内に配置された機能回路モジュール（１）と、
筐体（２ａ）内に配置され、フィールド側との接続方式が異なる複数の接続モジュール（２）を備え、前記接続モジュールのそれぞれと前記機能回路モジュールを任意に組合わせて接続するに際しては一種類のコネクタを用いて接続する入出力ユニットであって、
前記機能回路モジュールは、コネクタ（１ｄ）が配置された側にそのコネクタに沿って設けられた凹部（１ｂ）と、
この凹部の一方の側面を仕切って配置された窓（１ｃ）を有する仕切り板（１ｈ）を有し、
前記接続モジュールは、コネクタ（２ｄ）が配置された側のプリント基板に取り付けられた電子部品と、この電子部品を覆い前記コネクタ（２ｄ）に沿って設けられた凸状のカバーを有し、
前記機能回路モジュールに設けた凹部に前記凸状のカバー部を挿入したことを特徴とする。
【００１８】
請求項２においては請求項１記載の入出力ユニットにおいて、
前記凸状のカバーを挿入することにより前記窓が塞がるように構成したことを特徴とする。
【００１９】
請求項３においては請求項１または２に記載の入出力ユニットにおいて、
前記窓は機能回路モジュールのプリント基板上に設けた設定ピンを操作するための操作窓として機能することを特徴とする。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下図面を用いて本発明を詳しく説明する。
図１（ａ）は本発明に係る実施の形態の１例を示す入出力ユニットの分解斜視図である。図において、1は機能回路モジュールであり、この機能回路モジュールは従来の機能回路カードのようなプリント基板の形態と異なり単独のモジュールとすることにより取扱いが容易で作業性の大幅な改善が期待できる構造となっている。
【００２３】
１ａは例えばプラスチック樹脂からなる筐体で内部にプリント基板（図示省略）が格納されている。この筐体１ａの前面には筐体の幅aの略半分程度の位置に前面および側面が開放された矩形状の凹部１ｂが形成されており、この凹部の一方の側面は仕切り板１ｈにより仕切られて非開放側面とされている。この非開放側面の一部（実施例では上下）に矩形状の窓１ｃが形成されている。この窓１ｃはプリント基板上の設定ピンなどを操作するためのものである。
【００２４】
１ｄは筐体１ａの前面（凹部の横）に設けられたコネクタで、筐体１ａ内に格納されたプリント基板に固定され、脚部１ｆの先端が筐体に設けた窓１ｅと略面一になるように配置されている。１ｇは後に述べる接続モジュール２が固定されるねじ穴である。
【００２５】
２は接続モジュールであり、機能回路モジュール１に実装されたコネクタ１ｄを通じてプリント基板の電子部品に電気的に接続され各種フィールドの機器との間で入出力信号のやり取りが行われる。この接続モジュール２は２個の押し締め端子２ｃと背面にコネクタ２dおよびこれらを機械的、電気的に接続するプリント基板（図示省略）を有している。
【００２６】
これら押し締め端子２ｃ，コネクタ２d，プリント基板（図示省略）は機能回路モジュール１と同様の幅aに形成され、前面および背面に矩形状の開口を有するプラスチック樹脂からなる筐体２ａに収納されており、押し締め端子のねじ部が境界２eで隔離され筐体前面の縁部と略平行に、コネクタ２ｄが背面の開口から突き出た状態となるようにプリント基板（図示省略）に固定されている。
【００２７】
２ｂは筐体背面に形成されたプラスチックカバーからなる凸部であり、このプラスチックカバー２ｂは筐体２ａの内部に収納された図示しないプリント基板に取り付けられた抵抗，コンデンサ，ノイズ対策部品等の電子部品を覆うためのものである。
【００２８】
この接続モジュール２はプラスチックカバーからなる凸部２ｂが機能回路モジュール１の凹部１ｂに嵌め合わされ、同時にコネクタ２ｄがコネクタ１ｄに挿入される。その状態で接続モジュール２の上下の中央付近に形成された固定孔３と機能回路モジュール１の上下の中央部に形成された固定ねじ穴１ｇが１対１で対向し図示しないねじによりこれらモジュールを固定する。４は押し締め端子２ｃに一端が挿入されてねじ止めされるフィールドケーブルであり、他端は図示しないフィールド機器の出力端が接続されている。
【００２９】
図１（ｂ）は接続モジュールの他の実施例を示すもので、この例では図１（ａ）に示す押し締め端子２ｃの替わりにねじ端子１０が取り付けられている。この場合筐体２aの形状は一部異なるが、機能回路モジュール１との接続部分は同様であり、機能回路モジュール１内のプリント基板の配線や筐体２a内のプリント基板の配線の内容も同じものとなる。
【００３０】
図２は更に他の実施例を示すもので、この例では集合ケーブルまたはフラットケーブル１１に接続されたケーブル用コネクタ１２が図１（ａ）に示す機能モジュール１のコネクタ１ｄに直接接続される。
【００３１】
１３はコネクタカバーであり、上下に図１（a）に示す接続モジュール2に形成された固定孔３と同様の固定孔３が形成され、背面に凸部13aが形成されている。
図３はこの集合ケーブル１１を図１に示す機能回路モジュール1に接続した断面図を示すものである。
【００３２】
ケーブル用コネクタ１２をコネクタ１ｄに接続し、コネクタカバー１３を取り付けると機能回路モジュール１に接続した凹部１ｂが覆われた状態となり、ケーブル用コネクタ１２の脱落を防止すると共に図１（a）に示す設定ピンなどを操作するための操作窓１ｃから異物などが侵入するのを防止する。なお、１４はコネクタ１ｄに機械的、電気的に接続されたプリント基板である。
【００３３】
上述の構成によればフィールド機器からの多様な入出力信号に対応した機能回路モジュールと様々な接続形態に対応した接続モジュールを選び出して組み合わせることによりユニットを構成することができる。
その結果、入出力信号と接続形態それぞれのすべてを組み合わせた機器を個別のユニットとして開発する必要がなくなる。
【００３４】
また、機能回路モジュール１のコネクタ１ｄと直接接続するケーブル用コネクタ１２を用いることにより、特別な接続モジュールを用意することなく集合ケーブルやフラットケーブル１１を直接接続することが可能となる。
【００３５】
その結果、本発明の入出力ユニットがフィールドから遠距離に配置された場合、上記ケーブルを介して複数のフィールドケーブルを一括して配線することができ、ケーブルの長距離に及ぶ引き回しを必要とする場合には配線コストを大幅に削減することができる。また、ケーブルを介することにより様々な汎用の端子台や市販されている各種接続モジュールにも接続でき、システム全体のオープン化を図ることが可能となる。
【００３６】
コネクタ１ｄは汎用性の高い規格化されたコネクタを選択することが望ましい。この実施例では、接続モジュールを固定するねじを用いて固定するコネクタカバー１３を用いているので、機能回路モジュール１に接続されたケーブル用コネクタ１２が不用意に脱落することがない。
【００３７】
また機能回路モジュール１の前面には、コネクタ１ｄに沿って凹部１ｄを設け、この凹部1dに勘合するよう接続モジュール２側に凸部２ｂを設けている。そのため接続モジュール側ではその空間を利用してコンデンサや抵抗，ノイズ対策部品などの部品を搭載するためのスペースとして有効に活用できる。
【００３８】
さらに上記凹部の側面に形成した仕切り板１ｈに機能回路モジュール１のプリント基板上の設定ピンなどを操作する窓１ｃを設けている。通常、モジュールの側面に窓を設ける場合、広い平面部分に窓を開けるため筐体の強度を著しく低下させるが、本発明によればユニット全体の剛性を損なうことがない。
【００３９】
また、本発明では、使用時にはユニットとして接続モジュール２の凸部２ｂが挿入されるので、窓から異物が侵入することを目的として別途窓を塞ぐための部品とその取付構造を作りこむ必要がない。
【００４０】
なお、本発明の以上の説明は、説明および例示を目的として特定の好適な実施例を示したに過ぎない。したがって本発明はその本質から逸脱せずに多くの変更、変形をなし得ることは当業者に明らかである。
【００４１】
例えば、凹凸部や端子の形状、端子の数などは任意に設計変更が可能である。特許請求の範囲の欄の記載により定義される本発明の範囲は、その範囲内の変更、変形を包含するものとする。
【００４２】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、
筐体（１ａ）内に配置された機能回路モジュール（１）と、
筐体（２ａ）内に配置され、フィールド側との接続方式が異なる複数の接続モジュール（２）を備え、前記接続モジュールのそれぞれと前記機能回路モジュールを任意に組合わせて接続するに際しては一種類のコネクタを用いて接続する入出力ユニットであって、
前記機能回路モジュールは、コネクタ（１ｄ）が配置された側にそのコネクタに沿って設けられた凹部（１ｂ）と、この凹部の一方の側面を仕切って配置された窓（１ｃ）を有する仕切り板（１ｈ）を有し、前記接続モジュールは、コネクタ（２ｄ）が配置された側のプリント基板に取り付けられた電子部品と、この電子部品を覆い前記コネクタ（２ｄ）に沿って設けられた凸状のカバーを有し、前記機能回路モジュールに設けた凹部に前記凸状のカバー部を挿入したので、多機能化を安価に実現するとともに、保守性、拡張性，オープン化に優れた入出力ユニットを実現することができる。また、コネクタに沿って設けた凹部を有効利用し機能回路モジュール側のコネクタと凹部の間に仕切り板を設け、その仕切り板に窓を設けたので、窓を塞ぐ部品とその取付け構造の作り込みが不要となり小型化とともに調整の容易な入出力ユニットを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る実施の形態の１例を示す斜視図である。
【図２】接続モジュールの１例を示す斜視図である。
【図３】図２の接続モジュールを機能回路モジュールに接続した状態を示す断面図である。
【図４】従来例を示す要部分解斜視図である。
【図５】他の従来例を示す要部分解斜視図である。
【符号の説明】
１      機能回路モジュール
１ａ，2ａ    筐体
１ｂ        凹部
１ｃ        窓
１ｄ，2ｄ    コネクタ
１ｅ        窓
１ｇ        固定ねじ
１ｆ        脚部
２          接続モジュール
２ｂ，１３ａ  凸部
２ｃ        押し締め端子
２ｅ        境界
３          固定孔
４          フィールドケーブル
１０        ねじ端子
１１        集合ケーブル（フラットケーブル）
１２        ケーブル用コネクタ
１３        コネクタカバー
【図１】
0003812244.tif 000002
【図２】
0003812244.tif 000003
【図３】
0003812244.tif 000004
【図４】
0003812244.tif 000005
【図５】
0003812244.tif 000006