JP7439468B2

JP7439468B2 - プログラマブルコントローラモジュール及びプログラマブルコントローラシステム

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Publication number: JP7439468B2
Application number: JP2019209673A
Authority: JP
Inventors: 裕史宮下
Original assignee: Fuji Electric Co Ltd
Current assignee: Fuji Electric Co Ltd
Priority date: 2019-11-20
Filing date: 2019-11-20
Publication date: 2024-02-28
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Description

本発明は、プログラマブルコントローラモジュール及びプログラマブルコントローラシステムに関する。

プログラマブルコントローラ（Programmable Logic Controller：ＰＬＣ）は、ラダープログラムと呼ばれるシーケンスプログラムを実行することで、モータ、センサ等の制御対象機器の動作を制御する。このようなプログラマブルコントローラが採用されたシステム（以下、プログラマブルコントローラシステムと呼ぶ）は、例えば工場設備等において使用され、外部機器に対する入出力制御を行う（特許文献１参照）。

この種のプログラマブルコントローラシステムにおいては、一般に、ＣＰＵユニット、電源ユニット、Ｉ／Ｏユニット等の複数のユニット（モジュール）を組み合わせて構成される。その例として、制御回路や入出力回路等を備えて構成されるモジュールユニット（以下、ＰＬＣモジュールと呼ぶことがある）と、モジュールユニットが取り付けられるベースユニット（以下、ベースボードと呼ぶことがある）とを別体に構成し、それらを着脱可能に結合することが行われている。

特許文献１に記載のモジュールユニットは、内部に回路基板を有し、回路基板にはＣＰＵ等の発熱部品が配置されている。また、複数のモジュールユニットが取り付けられるベースユニットの背面には、アルミニウム等で形成された放熱フィン（ヒートシンク）が設けられている。発熱部品で発生した熱は、ベースユニットを介して放熱フィンから外気に放出される。

特開平４－１８８７９６号公報

ところで、近年ＰＬＣは、演算処理及び通信速度の高速化や、機能の複合化が進むことで単位モジュール当たりの発熱量の増大が懸念される。その一方で、上記のような、いわゆるビルディングブロックタイプのＰＬＣでは、取り付けの観点から既存製品との設置互換性が求められる。このため、ＰＬＣ内部に搭載される部品を許容動作温度内に収めることが困難になってきている。

ＰＬＣモジュールの放熱対策として、例えば特許文献１のようにヒートシンクを取り付けることが考えられる。また、ＰＬＣモジュールの筐体自体を放熱性の高い金属材料として放熱面積を拡大することも考えられる。

しかしながら、空間が限られたビルディングブロックタイプのＰＬＣ筐体内では、取り付けられるヒートシンクのサイズが制限される。場合によっては、回路基板に実装された部品に対する空気の流れが妨げられ、必要な放熱性能が得られないことが考えられる。また、金属筐体に熱を逃がす手法は、広い表面積が確保でき放熱には有利だが、金属筐体はプラスチック筐体に比べ材料費・加工費が高価であり、製品重量も重くなる。このため、製品コスト面と耐振動・耐衝撃性を両立することが困難である。

本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、サイズを大きくすることなく、放熱性・耐振動性・耐衝撃性を確保することが可能なプログラマブルコントローラモジュール及びプログラマブルコントローラシステムを提供することを目的の１つとする。

本発明の一態様のプログラマブルコントローラモジュールは、一方の面に発熱部品が配置されたプリント基板と、前記プリント基板を収容して支持する筐体部と、を備え、前記筐体部は、前記プリント基板の一方の面を覆うように設けられる金属板と、前記プリント基板の一方の面を除いて前記プリント基板を覆うように設けられる樹脂ケースと、を有し、前記金属板は、前記発熱部品に放熱シートを介して接触し、前記発熱部品とは反対側の面に放熱フィンが形成されており、前記プリント基板及び前記樹脂ケースは、前記金属板に固定されることを特徴とする。

本発明によれば、ＰＬＣモジュールにおいて、サイズを大きくすることなく、放熱性・耐振動性・耐衝撃性を確保することができる。

本実施の形態に係るＰＬＣシステムの一例を示す斜視図である。本実施の形態に係るＰＬＣモジュールの一例を示す分解斜視図である。ＰＬＣモジュールの組み立て途中の様子を示す斜視図である。ＰＬＣモジュールの組み立て途中の様子を示す斜視図である。ＰＬＣモジュールの組み立て途中の様子を示す斜視図である。ＰＬＣモジュールの組み立て途中の様子を示す斜視図である。ＰＬＣモジュールとベースボードの結合部を示す部分断面図である。

以下、本発明を適用可能なプログラマブルコントローラシステム（以下、ＰＬＣシステムと呼ぶ）について説明する。図１は、本実施の形態に係るＰＬＣシステムの一例を示す斜視図である。図２は、本実施の形態に係るＰＬＣモジュールの一例を示す分解斜視図である。図３から図６は、ＰＬＣモジュールの組み立て途中の様子を示す斜視図である。図７は、ＰＬＣモジュールとベースボードの結合部を示す部分断面図である。なお、以下に示すＰＬＣシステム（ＰＬＣモジュール及びベースボード）はあくまで一例にすぎず、これに限定されることなく適宜変更が可能である。

また、以下の図において、直方体のＰＬＣモジュールが複数個並ぶ方向（ＰＬＣモジュールの短手方向）をＸ方向、ＰＬＣモジュールの長手方向をＹ方向、コネクタ（ＰＬＣモジュール）の挿抜方向をＺ方向と定義することにする。また、場合によっては、Ｘ方向を左右方向、Ｙ方向を上下方向、Ｚ方向を前後方向と呼ぶことがある。これらの方向（前後左右上下方向）は、説明の便宜上用いる文言であり、ＰＬＣシステムの取付姿勢によっては、ＸＹＺ方向のそれぞれとの対応関係が変わることがある。

図１及び図２に示すように、本実施の形態に係るＰＬＣシステム１は、ベースボード２に複数のＰＬＣモジュール３を取り付けて構成される。ＰＬＣモジュール３は、全体として略直方体形状を有し、Ｚ方向からみてＹ方向に長い矩形状を有している。すなわち、本実施の形態において、Ｘ方向がＰＬＣモジュール３の短手方向で、Ｙ方向がＰＬＣモジュール３の長手方向である。また、Ｚ方向は、ベースボード２に対するＰＬＣモジュール３の挿抜方向（取付方向と呼ばれてもよい）を示している。

具体的にＰＬＣモジュール３は、直方体形状の筐体部３０内に、一方の面（右側面）に発熱部品（後述する電子部品Ｃ）が配置されたプリント基板６を収容及び支持して構成される。筐体部３０は、プリント基板６の一方の面（右側面）を覆うように設けられる金属板３１と、プリント基板６の一方の面を除いて当該プリント基板６を覆うように設けられる樹脂ケース３２と、によって構成される。

プリント基板６は、Ｘ方向からみて矩形状を有している。プリント基板６は、複数の基板を厚み方向（Ｘ方向）に並べて構成される。具体的にプリント基板６は、左右に並んで配置された２枚の回路基板（第１回路基板６０及び第２回路基板６１）を有している。右側（Ｘ方向負側）に位置する第１回路基板６０の主面には、所定の発熱部品を含む複数の電子部品Ｃが配置されている。第１回路基板６０及び第２回路基板６１は、四隅に設けられるスペーサ６２により、厚み方向に所定隙間を空けて配置されている。

プリント基板６の前面側（Ｚ方向正側）には、種々のケーブル（不図示）を接続するためのジャック６３が配置されている。ジャック６３は、第１回路基板６０及び第２回路基板６１の間で上下方向（Ｙ方向）に複数並んで配置されている。プリント基板６の後面側（Ｚ方向負側）には、ベースボード２への電気的な接続部としてコネクタ部６４が配置されている。コネクタ部６４は、先端が後方を向くように、第１回路基板６０の後縁部の主面上に実装されている。コネクタ部６４は、プリント基板６のＹ方向中央よりも上側に位置している。また、第２回路基板６１には、四隅に対応する箇所に金属板３１を固定するためのネジ部６５が設けられている。なお、発熱部品には、例えばＣＰＵが挙げられるが、これに限定されず、種々の回路部品を適用可能である。また、発熱部品の配置箇所、配置数、形状等は適宜変更が可能である。

金属板３１は、熱伝導性の良好なアルミニウムや銅等の金属材料により形成される。金属板３１は、Ｘ方向からみてプリント基板６に対応した略矩形状を有している。詳細は後述するが、金属板３１は、電子部品Ｃに対向する面が放熱シートＳを介して所定の電子部品Ｃ（発熱部品）に接触するように配置される。

より具体的に金属板３１は、電子部品Ｃとは反対側の面に複数の放熱フィン３３が形成された矩形状の放熱部３４と、放熱部３４の前縁部（Ｚ方向正側の端部）から前方（Ｚ方向正側）に向かって延びる平板部３５と、放熱部３４の後縁部（Ｚ方向負側の端部）から左方（Ｘ方向正側）に屈曲する屈曲部３６と、を有している。

放熱フィン３３は、例えば、Ｘ方向負側に突出してＹ方向に延びる突起部で形成される。放熱フィン３３は、Ｚ方向に複数並べて配置される。これら複数の放熱フィン３３により、放熱部３４の表面は凹凸形状を成している。なお、放熱フィン３３の形状はこれに限定されず、適宜変更が可能である。例えば、放熱フィン３３は、Ｚ方向に延び、Ｘ方向に並んで複数設けられてもよい。

放熱部３４の四隅には、プリント基板６のネジ部６５に対応して貫通穴３４ａが形成されている。これらの貫通穴３４ａは、プリント基板６を固定するための固定穴を構成する。また、平板部３５の上下端部には、後述する樹脂ケース３２（フロントケース７）を固定するための貫通穴３５ａが形成されている。

屈曲部３６は、コネクタ部６４に対応する箇所が切欠き部３７によって切欠かれている。これにより、屈曲部３６が上下２つに分割されている。各屈曲部３６には、後述する樹脂ケース３２（バックケース８）を固定するためのネジ穴３６ａが形成されている。ネジ穴３６ａは、屈曲部３６の厚み方向（Ｚ方向）に貫通するように形成される。また、屈曲部３６は、コネクタ部６４を除いたプリント基板６の側方（後方）の少なくとも一部を覆っている。詳細は後述するが、下側に位置する屈曲部３６には、接地用の接地金具９が設けられる。

樹脂ケース３２は、合成樹脂等の樹脂材料によって成形される。樹脂ケース３２は、プリント基板６の厚み方向に対して交差（直交）する方向（前後方向）に分割可能なフロントケース７（第１ケース）及びバックケース８（第２ケース）によって構成される。フロントケース７及びバックケース８は、例えばスナップフィットにより結合される。

フロントケース７は、プリント基板６の略前半部を覆うように形成される。具体的にフロントケース７は、前壁部７０と、前壁部７０の上端から後方に延びる上壁部７１と、前壁部７０の下端から後方に延びる下壁部７２と、前壁部７０の左右両端から後方に延びる一対の側壁部７３と、によって構成される。

前壁部７０には、プリント基板６のジャック６３に対応して複数の矩形穴７０ａが形成されている。上壁部７１には、筐体部３０内の空気排出用のスリット７１ａが複数形成されている。下壁部７２にも同様に、筐体部３０内の空気排出用のスリット７２ａが複数形成されている。右側に位置する側壁部７３は、放熱部３４が外部に露出するように大きく切欠き部７４が形成されている。切欠き部７４の内側には、ネジ固定用のネジ受け部７５が形成されている。ネジ受け部７５は、金属板３１の貫通穴３５ａに対応して上下に２つ設けられている。また、上壁部７１、下壁部７２、及び左側に位置する側壁部７３の各後縁部には、バックケース８に係合するための係合片７６及び被係合部７７が形成されている。

バックケース８は、プリント基板６の略後半部を覆うように形成される。具体的にバックケース８は、後壁部８０と、後壁部８０の上端から前方に延びる上壁部８１と、後壁部８０の下端から前方に延びる下壁部８２と、後壁部８０の左右両端から前方に延びる一対の側壁部８３とによって構成される。

後壁部８０には、プリント基板６のコネクタ部６４に対応して上下方向に長い矩形穴８０ａが形成されている。また、矩形穴８０ａの下方には、筐体部３０内の空気排出用のスリット８０ｂが複数形成されている。上壁部８１及び下壁部８２にも同様に、それぞれ複数のスリット８１ａ、８２ａが形成されている。右側に位置する側壁部８３は、放熱部３４が外部に露出するように大きく切欠き部８４が形成されている。詳細は後述するが、フロントケース７側の切欠き部７４とバックケース８側の切欠き部８４により、放熱フィン３３を外部に露出させる開口部が形成される。また、上壁部８１、下壁部８２、及び左側に位置する側壁部８３の各前縁部には、フロントケース７に係合するための係合片８５及び被係合部８６が形成されている。

また、後壁部８０には、金属板３１のネジ穴３６ａに対応して２つの貫通穴８０ｃが形成されている（図６参照）。更に、後壁部８０の後面下端側には、後述するベースボード２のベース側ヒンジ部２５に支持されるモジュール側ヒンジ部８７が形成されている。モジュール側ヒンジ部８７は、矩形穴８０ａとスリット８０ｂの間に設けられている。また、後壁部８０の後面上端には、ベースボード２のロック機構５に固定される係合突起部８８が形成されている。係合突起部８８は、ロック機構５に対する被係合部を構成する。係合突起部８８は、Ｘ方向からみてコネクタ部６４を挟んでモジュール側ヒンジ部８７の反対側に設けられている。

モジュール側ヒンジ部８７は、後壁部８０の後面下端から後方に向かって突出した板状体で形成される。モジュール側ヒンジ部８７の下端には、円弧状の切欠き部８７ａ（図７参照）が形成されている。当該切欠き部８７ａは、後述するベース側ヒンジ部２５に対する被係合部を構成する。係合突起部８８は、後壁部８０の後面上端から後方に向かって突出しており、Ｘ方向の側面視において略三角形状を有している。係合突起部８８は、後方に向かうに従って先端が先細りとなるように形成されている。また、係合突起部８８には、上下方向（Ｙ方向）に貫通する貫通穴８８ａが形成されている。当該貫通穴８８ａは、後述するロック機構５に対する被係合部を構成する。

次に図３から図６を参照して、ＰＬＣモジュールの組み立て順序について説明する。図３に示すように、先ずプリント基板６に金属板３１を取り付ける。その際、発熱部品であるＣＰＵ等の所定の電子部品Ｃの表面には、放熱シートＳが配置される。放熱シートＳは、電子部品Ｃの熱の拡散範囲を考慮して、電子部品Ｃよりも大きい例えば矩形状に形成される。

金属板３１は、放熱部３４がプリント基板６の右側面を覆うように配置される。金属板３１の裏面（放熱フィン３３とは反対側の平坦面）は、放熱シートＳを介して所定の電子部品Ｃの表面に接触する。金属板３１は、貫通穴３４ａがプリント基板６のネジ部６５に対応するように配置される。そして、図４に示すように、各貫通穴３４ａにネジＢを挿通し、ネジＢの先端をネジ部６５に締結することでプリント基板６と金属板３１とが一体的に固定される。

次に図５に示すように、プリント基板６の後方からバックケース８を取り付けると共に、プリント基板６の前方からフロントケース７を取り付ける。プリント基板６とフロントケース７、並びにプリント基板６とバックケース８は、図示しないスナップフィットにより、固定される。また、フロントケース７とバックケース８は、互いの係合片７６、８５、が対応する被係合部７７、８６に係合することで一体的に固定される。フロントケース７とバックケース８が一体化された１つの樹脂ケース３２の右側面には、切欠き部７４、８４が協働して放熱フィン３３を外部に露出させる開口部が形成される。

また、図６に示すように、開口部から露出された平板部３５の各貫通穴３５ａにネジＢを挿通し、ネジＢの先端をフロントケース７のネジ受け部７５（図５参照）に締結することで、金属板３１とフロントケース７とが一体的に固定される。また、バックケース８の後面側において、後壁部８０の各貫通穴８０ｃにネジＢを挿通し、ネジＢの先端を金属板３１（屈曲部３６）のネジ穴３６ａに締結することで、金属板３１とバックケース８とが一体的に固定される。

このように構成されるＰＬＣモジュール３は、ベースボード２に取り付けられる。ここで、ベースボード２の概略構成について説明する。図１に示すように、ベースボード２は、ＸＹ平面上に配置された金属板２０の前面にベース基板２１を配置して構成される。金属板２０は、Ｚ方向からみてＸ方向に長い矩形状を有しており、アルミニウム等の金属材料によって形成されている。ベース基板２１は、金属板２０のＹ方向中央に配置されており、Ｘ方向に長い矩形状を有している。ベース基板２１の前面には、取り付けられるＰＬＣモジュール３のコネクタ部６４に対応した複数の接続部２２が設けられている。接続部２２には、上記したＰＬＣモジュール３のコネクタ部６４が接続される。複数の接続部２２は、Ｘ方向に並んで配置されている。なお、接続部２２の個数は、取り付けられるＰＬＣモジュール３の個数に応じて適宜変更が可能である。

ベース基板２１の下側（一端側）及び上側（他端側）において、金属板２０には、一対のレール部２３、２４が形成されている。一対のレール部２３、２４は、Ｘ方向に延びるように形成されている。また、一対のレール部２３、２４は、ベース基板２１を上下で挟むように配置されている。下側（ベース基板２１の一端側）のレール部２３（第１レール部）には、モジュールホルダ４が配置され、上側（ベース基板２１の他端側）のレール部２４（第２レール部）には、ロック機構５が配置される。モジュールホルダ４及びロック機構５は、１つのＰＬＣモジュール３につき、１つずつ配置される。すなわち、本実施の形態において、モジュールホルダ４及びロック機構５は、複数のＰＬＣモジュール３に対応して複数配置される。なお、ＰＬＣモジュール３、モジュールホルダ４及びロック機構５の個数は、適宜変更が可能である。

レール部２３の下端には、モジュール側ヒンジ部８７に係合可能なベース側ヒンジ部２５が形成されている。ベース側ヒンジ部２５は、レール部２３の下端から上方に向かって突出しており、レール部２３に沿ってＸ方向に延びている。ベース側ヒンジ部２５は、モジュール側ヒンジ部８７を回動可能に支持する。詳細は後述するが、ベース側ヒンジ部２５は、アースに接地されるフレームグランドを構成する。

モジュールホルダ４は、レール部２３に係合するブロック体であり、例えば合成樹脂により形成される。ロック機構５は、ＰＬＣモジュール３の上端側（他端側）を固定するものである。モジュールホルダ４は、レール部２３に沿って複数配置される。

ロック機構５は、レール部２４に係合し、レール部２４に沿ってＸ方向にスライドさせることでレール部２４のＸ方向の所定箇所に配置される。モジュールホルダ４及びロック機構５は、ベース基板２１上のコネクタ部６４とＹ方向で一列に並ぶように配置される。

ＰＬＣモジュール３は、モジュール側ヒンジ部８７をベース側ヒンジ部２５に係合させ、ベース側ヒンジ部２５を支点に全体を回転移動させる。そして、上端側の係合突起部８８（貫通穴８８ａ）をロック機構５に係合させることで、コネクタ部６４と接続部２２が接続されると共に、ＰＬＣモジュール３がベースボード２に結合される。

ところで、昨今のＰＬＣにおいては、ＣＰＵの処理能力の向上により、発熱に対する冷却対策が求められている。その一方で、ビルディングブロックタイプのＰＬＣは、既存製品との設置互換性を確保する観点から、そのサイズに制限が課せられる。

例えば、ＰＬＣの筐体部全体を金属材料にして放熱面積を確保することが考えられるが、コストや重量の増大の観点からあまり好ましくはない。また、金属材料の場合、高剛性が得られるものの、振動に対する影響を受けやすくなってしまう。

そこで、本件発明者は、放熱性を確保しつつも、サイズを大きくすることなく、耐振動性及び耐衝撃性を得ることを目的として本発明に想到した。具体的に本実施の形態では、プリント基板６を収容する筐体部３０を金属板３１と樹脂ケース３２で構成している。金属板３１は、プリント基板６の一方の面（右側面）を覆うように設けられる。樹脂ケース３２は、プリント基板６の一方の面を除いてプリント基板６を覆うように設けられる。また、プリント基板６の一方の面には、発熱部品（電子部品Ｃ）が配置されており、放熱シートＳを介して当該発熱部品を金属板３１の裏面に接触させている。また、金属板３１の表面には、複数の放熱フィン３３が形成されている。更に、プリント基板６及び樹脂ケース３２は、ネジＢを介して金属板３１に固定されている。

この構成によれば、筐体部３０を金属と樹脂のハイブリッド構造とし、プリント基板６及び樹脂ケース３２を高剛性の金属板３１に固定したことで、放熱性を確保しつつも、耐振動性及び耐衝撃性を得ることが可能である。より具体的に電子部品Ｃで発生した熱は、放熱シートＳを介して金属板３１から外部に放出することが可能である。また、比較的高剛性な金属板３１により耐衝撃性を得ることができると共に、樹脂ケース３２により耐振動性を得ることが可能である。更に、電子部品Ｃが金属板３１によって覆われることで、インバータやサーボ、各種通信器等の外部機器からのノイズを遮蔽することが可能である。よって、ＰＬＣモジュール３の近くにノイズ発生源が存在しても、金属板３１でノイズの影響を受け難くすることが可能である。すなわち、本実施の形態に係る金属板３１は、ヒートシンクとしての役割と、筐体としての役割と、ノイズ遮蔽用のシールド板としての役割を果たす。

このように、金属板３１に複数の役割を持たせ、放熱が必要な所を優先して金属板３１で覆う構成としたことにより、金属板３１の重量を最小限にしてＰＬＣ全体のサイズを大きくすることなく、放熱性、耐衝撃性等を両立することができる。また、コストへの影響も抑えることが可能である。

また、本実施の形態では、樹脂ケース３２が、プリント基板６の厚み方向に対して交差する方向に分割可能なフロントケース７（第１ケース）及びバックケース８（第２ケース）によって構成されている。フロントケース７及びバックケース８は、放熱フィン３３を外部に露出させる開口部（切欠き部７４、８４）を有している。

この構成によれば、プリント基板６を所定方向（Ｚ方向）で挟み込むことでフロントケース７及びバックケース８を連結することができ、組付性を向上することが可能である。また、樹脂ケース３２から放熱フィン３３が外部に露出されることで、発熱部品からの熱を外部に排出し易くすることが可能である。

また、本実施の形態では、プリント基板６が厚み方向に所定隙間を空けて配置された第１回路基板６０及び第２回路基板６１を有している。上記した発熱部品は、第１回路基板６０に配置されている。更に、金属板３１は、第１回路基板６０側に設けられている。

この構成によれば、プリント基板６の一方側に熱源である発熱部品（電子部品Ｃ）を集中して配置し、その熱源側にヒートシンクとしての金属板３１を配置したことで、熱を効果的に外部に排出することが可能である。

また、本実施の形態では、プリント基板６が側方（後方）にコネクタ部６４を有している。更に、金属板３１は、プリント基板６の側方（後方）の少なくとも一部を覆うように屈曲した屈曲部３６を有している。

この構成によれば、金属板３１をＬ字状に形成したことで、金属板３１自体の剛性を高めると共に、ＰＬＣモジュール３全体の剛性を高めることが可能である。また、屈曲部３６の分だけ放熱面の面積を拡大することができ、放熱性を更に向上することが可能である。

また、本実施の形態では、ＰＬＣモジュール３が取り付けられるベースボード２に筐体部３０の一部（モジュール側ヒンジ部８７）が係合するベース側ヒンジ部２５を有している。ベース側ヒンジ部２５は、アースに接地されるフレームグランドを構成する。また、ＰＬＣモジュール３は、金属板３１とベース側ヒンジ部２５とを電気的に接続する接地金具９を備えている。

より具体的には、図７に示すように、接地金具９は、ステンレス等の金属板を折り曲げて形成される。接地金具９は、屈曲部３６の後面に当接する平面部９０と、平面部９０に連なってベース側ヒンジ部２５の先端に当接する切片部９１と、を有する。平面部９０は、後方から見て略矩形状を有し、屈曲部３６と後壁部８０の間に配置される。切片部９１は、平面部９０の上端から後方に屈曲した後、上方へ僅かに屈曲した側面視Ｌ字形状を有している。

後壁部８０には、モジュール側ヒンジ部８７（切欠き部８７ａ）に対応する箇所に扁平形状のスリット８０ｄが形成されている。スリット８０ｄは、後方から見てモジュール側ヒンジ部８７と少なくとも一部が重なる位置に形成されている。上記した切片部９１は、後面がスリット８０ｄから露出する箇所に位置している。

図７に示すように、接地金具９は、平面部９０の前面が屈曲部３６の後面に当接する一方、切片部９１の後面がベース側ヒンジ部２５の先端に当接するように配置されている。上記したように、ベース側ヒンジ部２５は、アースに接地されるフレームグランドを構成するため、金属板３１の電位が接地金具を介してアースに落とされる。この結果、プリント基板６が外来ノイズの影響を受け難くすることが可能である。このように、金属板３１を外部のアースに接地したのは、外来ノイズの通るルートをできる限りプリント基板６から離したいという趣旨によるものである。

また、接地金具９を放熱板としても活用することが可能である。例えば、金属板３１の熱は、接地金具９を経由してベース側ヒンジ部２５に伝わる。そして、当該熱は、ベース側ヒンジ部２５を構成する金属板２０にも伝わる。このように、ＰＬＣモジュール３で発生した熱を接地金具９でベースボード２側に伝達することにより、ＰＬＣシステム１全体として熱を外部に放出することが可能である。

以上説明したように、本実施の形態によれば、ＰＬＣモジュール３のサイズを大きくすることなく、放熱性・耐振動性・耐衝撃性を確保することが可能である。

また、上記実施の形態において、ベース基板２１の下端側にモジュールホルダ４が配置され、ベース基板２１の上端側にロック機構５が配置される場合について説明したが、この構成に限定されない。これらの配置は上下逆であってもよい。ＰＬＣモジュール３の係合突起部８８とモジュール側ヒンジ部８７の配置関係も同様に、上下逆であってよい。

また、上記実施の形態において、モジュールホルダ４がレール部２３に取り付けられ、ロック機構５がレール部２４に取り付けられる場合について説明したが、この構成に限定されない。モジュールホルダ４はレール部２３と一体的に形成されてもよく、ロック機構５もレール部２４と一体的に形成されてもよい。

また、上記実施の形態において、樹脂ケース３２が前後に分割可能な構成としたが、これに限定されない。樹脂ケース３２は、左右に分割可能であってもよい。

また、上記実施の形態において、金属板３１は、プリント基板６の全面を覆う大きさに形成される構成としたが、この構成に限定されない。金属板３１は、放熱対象となる発熱部品に応じて大きさを適宜変更することが可能である。

また、本実施の形態及び変形例を説明したが、他の実施の形態として、上記実施の形態及び変形例を全体的又は部分的に組み合わせたものでもよい。

また、本実施の形態は上記の実施の形態及び変形例に限定されるものではなく、技術的思想の趣旨を逸脱しない範囲において様々に変更、置換、変形されてもよい。さらに、技術の進歩又は派生する別技術によって、技術的思想を別の仕方で実現することができれば、その方法を用いて実施されてもよい。したがって、特許請求の範囲は、技術的思想の範囲内に含まれ得る全ての実施態様をカバーしている。

下記に、上記実施の形態における特徴点を整理する。
上記実施の形態に記載のプログラマブルコントローラモジュールは、一方の面に発熱部品が配置されたプリント基板と、前記プリント基板を収容して支持する筐体部と、を備え、前記筐体部は、前記プリント基板の一方の面を覆うように設けられる金属板と、前記プリント基板の一方の面を除いて前記プリント基板を覆うように設けられる樹脂ケースと、を有し、前記金属板は、前記発熱部品に放熱シートを介して接触し、前記発熱部品とは反対側の面に放熱フィンが形成されており、前記プリント基板及び前記樹脂ケースは、前記金属板に固定されることを特徴とする。

また、上記実施の形態に記載のプログラマブルコントローラモジュールにおいて、前記樹脂ケースは、前記プリント基板の厚み方向に対して交差する方向に分割可能な第１ケース及び第２ケースによって構成され、前記第１ケース及び前記第２ケースは、前記放熱フィンを外部に露出させる開口部を有することを特徴とする。

また、上記実施の形態に記載のプログラマブルコントローラモジュールにおいて、前記プリント基板は、厚み方向に所定隙間を空けて配置された第１回路基板及び第２回路基板を有し、前記発熱部品は、前記第１回路基板に配置され、前記金属板は、前記第１回路基板側に設けられることを特徴とする。

また、上記実施の形態に記載のプログラマブルコントローラモジュールにおいて、前記プリント基板は、側方にコネクタ部を有し、前記金属板は、前記プリント基板の側方の少なくとも一部を覆うように屈曲した屈曲部を有することを特徴とする。

また、上記実施の形態に記載のプログラマブルコントローラシステムは、上記のプログラマブルコントローラモジュールと、前記コネクタ部が接続される接続部を有するベースボードと、を備え、前記ベースボードは、前記筐体部の一部が係合するベース側ヒンジ部を有し、前記ベース側ヒンジ部は、アースに接地されるフレームグランドを構成し、前記プログラマブルコントローラモジュールは、前記金属板と前記ベース側ヒンジ部とを電気的に接続する接地金具を備えることを特徴とする。

以上説明したように、本発明は、サイズを大きくすることなく、放熱性・耐振動性・耐衝撃性を確保することができるという効果を有し、特に、ＰＬＣモジュール及びＰＬＣシステムに有用である。

１：ＰＬＣシステム（プログラマブルコントローラシステム）
２：ベースボード
３：ＰＬＣモジュール（プログラマブルコントローラモジュール）
４：モジュールホルダ
５：ロック機構
６：プリント基板
７：フロントケース（樹脂ケース）
８：バックケース（樹脂ケース）
９：接地金具
２０：金属板
２１：ベース基板
２２：接続部
２３：レール部
２４：レール部
２５：ベース側ヒンジ部
３０：筐体部
３１：金属板
３２：樹脂ケース
３３：放熱フィン
３４：放熱部
３４ａ：貫通穴
３５：平板部
３５ａ：貫通穴
３６：屈曲部
３６ａ：ネジ穴
３７：切欠き部
６０：第１回路基板
６１：第２回路基板
６２：スペーサ
６３：ジャック
６４：コネクタ部
６５：ネジ部
７０：前壁部
７０ａ：矩形穴
７１：上壁部
７１ａ：スリット
７２：下壁部
７２ａ：スリット
７３：側壁部
７４：切欠き部
７５：ネジ受け部
７６：係合片
７７：被係合部
８０：後壁部
８０ａ：矩形穴
８０ｂ：スリット
８０ｃ：貫通穴
８０ｄ：スリット
８１：上壁部
８１ａ：スリット
８２：下壁部
８２ａ：スリット
８３：側壁部
８４：切欠き部
８５：係合片
８６：被係合部
８７：モジュール側ヒンジ部
８７ａ：切欠き部
８８：係合突起部
８８ａ：貫通穴
９０：平面部
９１：切片部
Ｂ：ネジ
Ｃ：電子部品（発熱部品）
Ｓ：放熱シート

Claims

一方の面に発熱部品が配置されたプリント基板と、
前記プリント基板を収容して支持する筐体部と、を備え、
前記筐体部は、
前記プリント基板の一方の面を覆うように設けられる金属板と、
前記プリント基板の一方の面を除いて前記プリント基板を覆うように設けられる樹脂ケースと、を有し、
前記金属板は、前記発熱部品に放熱シートを介して接触し、前記発熱部品とは反対側の面に放熱フィンが形成されており、
前記プリント基板及び前記樹脂ケースは、前記金属板に固定され、
前記樹脂ケースは、前記プリント基板の厚み方向に対して交差する方向に分割可能な第１ケース及び第２ケースによって構成され、
前記第１ケース及び前記第２ケースは、前記放熱フィンを外部に露出させる開口部を有し、
前記第１ケースは、前記プリント基板の略前半部を覆うように形成され、
前記第２ケースは、前記プリント基板の略後半部を覆うように形成されることを特徴とするプログラマブルコントローラモジュール。
前記プリント基板は、厚み方向に所定隙間を空けて配置された第１回路基板及び第２回路基板を有し、
前記発熱部品は、前記第１回路基板に配置され、
前記金属板は、前記第１回路基板側に設けられることを特徴とする請求項１に記載のプログラマブルコントローラモジュール。
前記プリント基板は、側方にコネクタ部を有し、
前記金属板は、前記プリント基板の側方の少なくとも一部を覆うように屈曲した屈曲部を有することを特徴とする請求項２に記載のプログラマブルコントローラモジュール。
請求項３に記載のプログラマブルコントローラモジュールと、
前記コネクタ部が接続される接続部を有するベースボードと、を備え、
前記ベースボードは、前記筐体部の一部が係合するベース側ヒンジ部を有し、
前記ベース側ヒンジ部は、アースに接地されるフレームグランドを構成し、
前記プログラマブルコントローラモジュールは、前記金属板と前記ベース側ヒンジ部とを電気的に接続する接地金具を備えることを特徴とするプログラマブルコントローラシステム。