JP5831561B2 - プリント基板の接続構造、電子装置、サーボモータ - Google Patents

Description

この発明は、プリント基板の接続構造（互いに垂直に配置されて電気的に接続された複数枚のプリント基板が、筐体内に固定されている構造）と、この接続構造を有する電子装置（複数枚のプリント基板が、互いに垂直に配置され電気的に接続された状態で、筐体内に固定されている電子装置）と、この電子装置を備えたサーボモータに関する。

近年の電子装置の高密度化に伴い、サーボモータの制御装置等として使用される電子装置では、複数のプリント基板を互いに平行に配置するだけでなく、互いに垂直に配置することが多くなってきている。
例えば、サーボモータ用の制御装置では、メインのプリント基板であるパワーアンプ基板とコントロール基板は、筐体を構成する前面パネルに対して垂直に配置される。しかし、サブのプリント基板は、前面パネルにＬＥＤ表示、コネクタ、モニター端子等の機能部品を多数配置するために、前面パネルと平行に配置しなければならない場合がある。その場合には、メインのプリント基板とサブのプリント基板を、互いに垂直な配置でコネクタにより電気的に接続する必要がある。

また、互いに垂直に配置されたプリント基板を筐体内に固定する場合は、両プリント基板のコネクタ同士が電気的に接続された状態で、両プリント基板を筐体の前面パネルおよび底板にそれぞれ固定した後に、前面パネルと底板を固定することが一般的である。
図４に示す従来例では、電子装置１３０の筐体５０内に、第一のプリント基板１と第二のプリント基板３が互いに垂直に配置されている。第二のプリント基板３は前面パネル７と平行に配置され、第一のプリント基板１は前面パネル７と垂直に配置されている。

筐体５０を構成する前面パネル７に、第二のプリント基板３がスペーサ６，８を介して固定されている。筺体５０の底板５に第三のプリント基板１５が固定されている。第一のプリント基板１は、スペーサ４で第三のプリント基板１５と固定されている。つまり、第一のプリント基板１は、第三のプリント基板１５を介して筐体５０の底板５に固定されている。

第一のプリント基板１と第二のプリント基板３は、各々に実装されたコネクタ２１，２３により電気的に接続されている。第一のプリント基板１と第三のプリント基板１５は、各々に実装された各ケーブル用コネクタ１６，１７を結合するケーブル１８で、電気的に接続されている。
図４の従来例において、電子装置１３０を組み立てる際には、先ず、垂直に配置されてコネクタ２１，２３により電気的に接続されているプリント基板１，３を、筐体５０の前面パネル７および底板５にそれぞれ固定する。次に、小ねじ１２で、前面パネル７を底板５に固定する。

この従来例では、図５に示すように、前面パネル７のボルト挿通穴７１にクリアランスを設けることにより、前面パネル７の取付位置を調節可能にしている。これにより、プリント基板１，３のコネクタ接続部２に生じるストレスをできる限り除こうとしている。
一方、特許文献１には、パソコン等でオプション基板の装着等のためにメイン基板から垂直に立てたプリント基板を、ストレスを掛けることなく固定することができるプリント基板固定金具が記載されている。

特開平１０−１５０２８１号公報

互いに垂直に配置されたプリント基板同士が、各基板に実装されたコネクタのみで接続されていると、両プリント基板を精密に垂直な配置で電子装置の筐体内に固定することは難しい。そのため、コネクタ接続部にストレスが加わった状態となることが避けられない。
そして、コネクタ接続部にストレスが加わった状態が続くと、接触不良や導通不良が生じて、電子装置が正常に機能しなくなる恐れがある。よって、互いに垂直に配置されてコネクタで接続されたプリント基板が、電子装置の筐体内に固定された状態で、コネクタ接続部にストレスが加わらないようにすることが求められている。
上述の図４に示す接続構造では、図５に示すように、前面パネル７の底板５に対する取付位置を調節可能にすることで、互いに垂直に配置されたプリント基板１，３のコネクタ接続部２にストレスがかからない状態で組み立てることも可能である。しかし、この場合でも、組み立て精度に問題があると、コネクタ接続部２にストレスが残る恐れがある。

また、図４に示す接続構造では、正しく組み立てられた場合でも、外部からの振動等により電子装置全体が揺れると、プリント基板１，３のコネクタ接続部２にストレスが加わる。よって、図４に示す接続構造では、使用状態で常にコネクタ接続部２にストレスが加わらないようにすることは困難である。
特許文献１に記載されている固定金具は形状が複雑であるとともに、この固定金具による一箇所だけでの固定では不十分で、固定金具が多数必要になる場合が多い。また、この固定金具の場合でも、組み立て精度に問題があると、互いに垂直に配置されたプリント基板の接続部にストレスが残る恐れがある。さらに、多数の固定金具を使用することで部品点数が多くなると、全てを精度良く取り付けることが困難であるため、組み立て精度の点で問題が残る。
この発明の課題は、互いに垂直に配置されたプリント基板の接続構造において、部品点数を少なくしながら、筐体内に固定された状態で両プリント基板のコネクタ接続部にストレスが加わらないようにすることである。

上記課題を解決するために、この発明の第一態様に係るプリント基板の接続構造は、下記の構成(1) 〜(3) を有することを特徴とする。
(1) 互いに垂直に配置されて電気的に接続された第一および第二のプリント基板が、筐体内に固定されている。
(2) 前記第一のプリント基板の電気配線と前記第二のプリント基板の電気配線はコネクタで接続されている。
(3) 前記コネクタ接続部の近傍で、前記両プリント基板がＬ形金具により固定されている。
この態様の接続構造によれば、互いに垂直に配置されたプリント基板が、コネクタ接続部の近傍でＬ形金具により固定されているため、筐体内に固定された状態で、前記コネクタ接続部の近傍で両プリント基板の互いに垂直な配置が保持される。よって、筐体内に固定された状態で、両プリント基板のコネクタ接続部にストレスが加わらないようにすることができる。

また、特許文献１に記載されている固定金具より形状が簡単なＬ形金具を使用しているため、両プリント基板を精度良く固定でき、一箇所だけでの固定でも十分な固定を行うことができる。そのため、特許文献１に記載されている固定金具を用いた場合よりも少ない部品点数で、筐体内に固定された状態で前記コネクタ接続部にストレスが加わらないようにすることができる。

互いに垂直に配置されて電気的に接続された第一および第二のプリント基板は、例えば、以下の方法で、筐体内に固定された状態にすることができる。
先ず、両プリント基板をＬ形金具により固定する。次に、壁板と底板を有する筐体内に、一方のプリント基板を前記壁板と平行に配置し、他方のプリント基板を前記壁板と垂直に配置し、前記一方のプリント基板を前記壁板に固定し、前記他方のプリント基板を前記筐体の前記壁板以外の部分に固定する。

第一態様の接続構造は、下記の構成(a) 〜(c) を更に有することができ、下記の構成(a) (b) (d) を更に有することもできる。
(a) 前記筐体は壁板と底板を有し、前記第一のプリント基板は前記壁板と垂直に配置され、前記第二のプリント基板は前記壁板と平行に配置されている。
(b) 前記第一のプリント基板は、前記底板に対して所定間隔を保持する第一のスペーサを介して、前記底板に固定されている。前記第二のプリント基板は、前記壁板に対して所定間隔を保持する第二のスペーサを介して、前記壁板に固定されている。
(c) 前記第一のスペーサの長さと前記第二のスペーサの長さが異なる。
(d) 前記第一のスペーサの長さが前記筐体の高さの二分の一以上である。

この発明の第二態様に係る電子装置は、下記の構成(4) 〜(7) または下記の構成(4) 〜(8) を有することを特徴とする。
(4) 前面パネルと底板を有する筐体と、前記筐体内に前記前面パネルと垂直に配置された第一のプリント基板と、前記筐体内に前記前面パネルと平行に配置された第二のプリント基板と、を有する。
(5) 前記第二のプリント基板は前記前面パネルに固定され、前記第一のプリント基板は前記筐体の前記前面パネル以外の部分に固定されている。
(6) 前記第一のプリント基板の電気配線と前記第二のプリント基板の電気配線は互いに隣接するコネクタで接続されている。
(7) 前記第一のプリント基板と前記第二のプリント基板は、前記コネクタ接続部の近傍で、Ｌ形金具により固定されている。
(8) 前記前面パネルと前記底板とは互いに垂直であり、前記第一のプリント基板は前記底板に固定され、前記前面パネルと前記底板は別部材からなり、両者は前記前面パネルから挿通されたねじで固定されている。

第二態様の電子装置は、前記構成(4) 〜(8) と下記構成(e) (f) を有することができ、前記構成(4) 〜(8) と下記構成(e) (g) を有することもできる。
(e) 前記第一のプリント基板は、前記底板に対して所定間隔を保持する第一のスペーサを介して固定され、前記第二のプリント基板は、前記前面パネルに対して所定間隔を保持する第二のスペーサを介して固定されている。
(f) 前記第一のスペーサの長さと前記第二のスペーサの長さが異なる。
(g) 前記第一のスペーサの長さが前記筐体の高さの二分の一以上である。
第一態様の接続構造および第二態様の電子装置は、下記構成(h) を有することができる。
(h) 前記第二のスペーサの長さが前記筐体の高さの二分の一未満である。
この発明の第三態様に係るサーボモータは、第二態様の電子装置を制御装置として有することを特徴とする。

この発明によれば、部品点数を少なくしながら、互いに垂直に配置されたプリント基板のコネクタ接続部に、筐体内に固定された状態でストレスが加わらないようにすることができる。

この発明の実施形態に相当するプリント基板の接続構造を示す図であって、電子装置の側断面図である。 図１のＡ−Ａ断面図である。 この発明の実施形態に相当するサーボモータを示す概略構成図である。 プリント基板の接続構造の従来例を示す図であって、電子装置の側断面図である。 図４の部分拡大断面図である。

以下、この発明の実施形態について説明するが、この発明はこの実施形態に限定されない。
この実施形態の電子装置１３は、筐体５０と、第一のプリント基板１と、第二のプリント基板３と、第三のプリント基板１５を有する。これらのプリント基板１，３，１５は、筐体５０内に配置されている。筐体５０は、別部材からなる前面パネル７と底板５を有する。前面パネル７と底板５は互いに垂直である。前面パネル７と底板５は、前面パネル７から挿通された小ねじ１２で固定されている。

第二のプリント基板３は、前面パネル７と平行に配置されて、前面パネル７に対してスペーサ（第二のスペーサ）６，８を使用して固定されている。
第一のプリント基板１と第三のプリント基板１５は、前面パネル７と垂直に配置されている。第三のプリント基板１５は筐体５０の底板５に固定されている。第一のプリント基板１は、スペーサ（第一のスペーサ）４で第三のプリント基板１５と固定されている。つまり、第一のプリント基板１は、第三のプリント基板１５を介して筐体５０の底板５に固定されている。また、スペーサ４の長さが筐体５０の高さの二分の一以上である。

第一のプリント基板１の電気配線と第二のプリント基板３の電気配線は、互いに隣接するコネクタ２１，２３で接続されている。第一のプリント基板１と第二のプリント基板３は、コネクタ２１，２３によるコネクタ接続部２の近傍で、Ｌ形金具９により固定されている。Ｌ形金具９は互いに垂直な二片９１，９２からなり、一方の片９１が小ねじ１１で第一のプリント基板１に固定され、他方の片９２が小ねじ１０で第二のプリント基板３に固定されている。

第一のプリント基板１と第三のプリント基板１５は、各ケーブル用コネクタ１６，１７を結合するケーブル１８で電気的に接続されている。
電子装置１３は、以下の方法で組み立てることができる。
先ず、Ｌ形金具９の一方の片９１を小ねじ１１で第一のプリント基板１に固定し、他方の片９２を小ねじ１０で第二のプリント基板３に固定する。その際に、コネクタ２１，２３による電気的な接続を同時に行う。これによリ、その後は、第一のプリント基板１と第二のプリント基板３を一体のＬ形の基板として扱うことができる。

次に、このＬ形の基板の第一のプリント基板１を、スペーサ４を使用して、底板５に固定された第三のプリント基板１５に固定し、第二のプリント基板３をスペーサ６，８を使用して前面パネル７に固定する。次に、小ねじ１２を前面パネル７のねじ挿通穴に挿通し、底板５の雌ねじに螺合することで、前面パネル７と底板５を一体化する。
次に、筐体５０内に他の電子部品などを取り付けた後に、Ｌ形の蓋部５１を被せて底板５と前面パネル７に固定することで、筐体５０を閉塞する。
この実施形態の電子装置によれば、第一のプリント基板１と第二のプリント基板３をＬ形金具９で結合することにより、筐体５０に固定された状態で、第一のプリント基板１と第二のプリント基板３のコネクタ接続部２にストレスが加わらないようにすることができる。

また、Ｌ形金具９は形状が簡単で、この実施形態のように、一箇所だけでの固定でも十分な固定を行うことができる。そのため、特許文献１に記載されている固定金具を用いた場合よりも少ない部品点数で、筐体５０内に固定された状態でコネクタ接続部２にストレスが加わらないようにすることができる。
また、この実施形態の電子装置１３は、スペーサ（第一のスペーサ）４とスペーサ（第二のスペーサ）６，８の長さが異なり、スペーサ４の長さが筐体５０の高さの二分の一以上である。そのため、外部からの振動でスペーサ４および第一のプリント基板１が揺れ易いが、第一のプリント基板１と第二のプリント基板３がＬ形金具９で固定されているため、プリント基板１，３のコネクタ接続部２にストレスが加わらないようにすることができる。

これに対して、図４に示す従来例の電子装置１３０のように、第一のプリント基板１と第二のプリント基板３をＬ形金具９で固定しないと、外部からの振動でスペーサ４および第一のプリント基板１が揺れ易くなって、プリント基板１，３のコネクタ接続部２にストレスが加わり易くなる。
なお、電子装置１３の組み立て方法は上述の方法に限定されない。例えば、Ｌ形金具９による第一のプリント基板１と第二のプリント基板３の取付順序が逆であってもよい。また、スペーサ４，６，８としては、市販されている六角スペーサを用いることができるが、これに限定されない。例えば、スペーサ４，６，８が、筐体５０の底板５および前面パネル７とそれぞれ一体に形成されていてもよい。

また、小ねじ１２による前面パネル７と底板５との結合は、図５に示す方法で行うこともできる。
この発明の実施形態に相当するサーボモータは、図３に示すように、この実施形態の電子装置１３からなる制御装置（ドライバ）と、モータ１４と、配線ケーブル１９ａ，１９ｂを有する。この場合、第一のプリント基板１はコントロール基板であり、第二のプリント基板３はインターフェース基板であり、第三のプリント基板１５はパワーアンプ基板である。

この発明のプリント基板の接続構造は、高密度にプリント基板を配置する必要があるサーボモータ用ドライバなどの電子装置に好適に適用できる。また、振動が発生する環境で使用されるが、その機能上、筐体内に、複数のプリント基板を互いに垂直に配置する必要がある電子装置にも好適に適用できる。また、プリント基板を筐体内に固定するためのスペーサが長尺の場合（例えば、スペーサの長さが、筐体の高さまたは奥行きの二分の一以上である場合）にも特に有用である。

１ 第一のプリント基板
２ コネクタ接続部
２１，２３ コネクタ
３ 第二のプリント基板
４ スペーサ（第一のスペーサ）
５ 底板（筐体の前面パネル以外の部分）
５０ 筐体
５１ 蓋部
６ スペーサ（第二のスペーサ）
７ 前面パネル（壁板）
７１ 前面パネルのボルト挿通穴
８ スペーサ（第二のスペーサ）
９ Ｌ形金具
９１，９２ Ｌ形金具の互いに垂直な二片
１２ 小ねじ
１３ 電子装置
１４ モータ
１３０ 電子装置
１５ 第三のプリント基板
１６，１７ ケーブル用コネクタ
１８ ケーブル
１９ａ，１９ｂ 配線ケーブル

Claims (3)

1. 前面パネルと底板を有する筐体と、
   前記筐体内に前記前面パネルと垂直に配置された第一のプリント基板と、
   前記筐体内に前記前面パネルと平行に配置された第二のプリント基板と、
   前記筐体内に前記前面パネルと垂直に配置された第三のプリント基板と、
   を有し、
   前記前面パネルと前記底板とは互いに垂直であり、
   前記第三のプリント基板は前記底板に固定され、
   前記第一のプリント基板は、前記第三のプリント基板に対して所定間隔を保持する第一のスペーサを介して、前記第三のプリント基板に固定され、
   前記第二のプリント基板は、前記前面パネルに対して所定間隔を保持する第二のスペーサを介して固定され、
   前記第一のスペーサの長さが前記筐体の高さの二分の一以上であり、
   前記第二のスペーサの長さが前記筐体の高さの二分の一未満であり、
   前記第一のプリント基板の電気配線と前記第二のプリント基板の電気配線は互いに隣接するコネクタで接続され、
   前記第一のプリント基板と前記第二のプリント基板は、前記コネクタ接続部の近傍で、互いに垂直な二片からなるＬ形金具により一箇所のみで固定され、前記Ｌ形金具の一方の片が前記第一のプリント基板に固定され、他方の片が前記第二のプリント基板に固定されている電子装置。
2. 前記前面パネルと前記底板は別部材からなり、両者は前記前面パネルから挿通されたねじで固定されている請求項１記載の電子装置。
3. 請求項１または２に記載の電子装置を制御装置として有するサーボモータ。

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