JP7490947B2

JP7490947B2 - Expansion module, module system, and computer system

Info

Publication number: JP7490947B2
Application number: JP2019207232A
Authority: JP
Inventors: 雅紀大井田; 佳奈山本
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2019-04-08
Filing date: 2019-11-15
Publication date: 2024-05-28
Anticipated expiration: 2039-11-15
Also published as: JP2020173773A

Description

本発明は、拡張モジュール、モジュールシステム、及びコンピュータシステムに関する。 The present invention relates to an expansion module, a module system, and a computer system.

近年、ＩｏＴ（Internet of Things）を用いた技術が発達しつつある。ＩｏＴシステムでは、各種センサを搭載したＩｏＴ機器に組み込まれたエッジ端末より収集されたデータが、クラウドサーバに送信される。しかし、ＩｏＴシステムでは、エッジ端末により収集した全てのデータをクラウドサーバに送信すると、データトラフィックが膨大となり、ネットワークに遅延が発生する恐れがある。このようなデータトラフィックを軽減するために、エッジ端末側に情報処理機能を持たせ、必要最小限のデータのみをクラウドサーバへ送信する、いわゆるエッジコンピューティング方式が主流となりつつある。 In recent years, technology using the Internet of Things (IoT) has been developing. In IoT systems, data collected by edge terminals built into IoT devices equipped with various sensors is sent to a cloud server. However, in IoT systems, if all data collected by edge terminals is sent to a cloud server, data traffic will become huge, and there is a risk of network delays. In order to reduce such data traffic, the so-called edge computing method, in which the edge terminal is equipped with information processing capabilities and only the minimum necessary data is sent to the cloud server, is becoming mainstream.

ＩｏＴ機器は大きさが様々であるので、エッジ端末は、各種のＩｏＴ機器に対応可能とするために、可能な限り小型であることが望ましい。しかし、エッジ端末を小型化すると、通信等のインターフェースの種類及び数が制限されてしまう。 Since IoT devices come in a variety of sizes, it is desirable for edge terminals to be as small as possible so that they can be compatible with a variety of IoT devices. However, miniaturizing edge terminals limits the types and number of interfaces for communication, etc.

そこで、インターフェースの種類及び数を必要最小限とした小型のベースモジュールと、必要に応じてベースモジュールに接続される１以上の拡張モジュールとで構成されるモジュールシステムをエッジ端末として使用することが考えられる。ベースモジュールに、各種の機能を有する拡張モジュールを接続することで、必要に応じて機能を追加することができる。 One possible solution is to use a module system as an edge terminal, which is made up of a small base module with the minimum number and types of interfaces, and one or more expansion modules that are connected to the base module as needed. By connecting expansion modules with various functions to the base module, functions can be added as needed.

このようなモジュールシステムとして、ベースモジュールに搭載されるコントローラボードに、拡張ボード接続用のコネクタを複数設け、要求される機能に応じて拡張ボードを接続することを可能としたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。 One such module system known is one in which a controller board mounted on a base module is provided with multiple connectors for connecting expansion boards, making it possible to connect expansion boards according to the required functions (see, for example, Patent Document 1).

しかしながら、特許文献１に記載の装置のように、コントローラボードに拡張ボード接続用のコネクタを設ける方式では、コントローラボードに接続可能な拡張ボードの数は、コネクタの数に制限されてしまう。したがって、拡張ボードの接続可能数を増やすには、コントローラボードのコネクタの数を増やす必要があり、これに伴ってコントローラボードの基板サイズが大きくなる。このように、従来のモジュールシステムでは、小型化と拡張性との両立を図ることが難しい。 However, in a method in which a controller board is provided with connectors for connecting expansion boards, as in the device described in Patent Document 1, the number of expansion boards that can be connected to the controller board is limited by the number of connectors. Therefore, in order to increase the number of connectable expansion boards, it is necessary to increase the number of connectors on the controller board, which increases the board size of the controller board. As such, it is difficult to achieve both compactness and expandability with conventional module systems.

開示の技術は、上記事情に鑑みてこれを解決すべくなされたものであり、小型化及び拡張性を両立させることを可能とする拡張モジュール、モジュールシステム、及びコンピュータシステムを提供することを目的としている。 The disclosed technology has been developed in consideration of the above circumstances to solve this problem, and aims to provide an expansion module, module system, and computer system that can achieve both compactness and scalability.

開示の技術は、上流側コネクタ及び下流側コネクタを有する拡張モジュールであって、１つの上流側ポートと、２以上の下流側ポートとを有し、前記上流側ポート及び前記２以上の下流側ポートの間で送受信されるデータを適切な接続先に振り替えるデータ分配部と、１以上のデバイスと、を備え、前記上流側ポートは前記上流側コネクタに接続されており、前記２以上の下流側ポートのうち１つは前記下流側コネクタに接続されており、他の下流側ポートは前記デバイスに接続されており、当該拡張モジュールは、さらに、前記上流側コネクタ、前記下流側コネクタ、前記データ分配部、及び前記デバイスが実装された基板と、前記基板を収容する筐体と、を備え、前記筐体は、前記上流側コネクタを露出させる第１開口部が形成された第１接続面と、前記第１接続面に対向し、前記下流側コネクタを露出させる第２開口部が形成された第２接続面と、を有し、前記第１接続面には、ネジ部材が挿通される第１貫通孔が形成されており、前記第２接続面には、他の拡張モジュールが備える前記ネジ部材が螺合するネジ孔が形成されており、前記基板は、前記第１接続面と前記第２接続面との間に配置されており、前記基板には、前記第１貫通孔と前記ネジ孔とを結ぶ直線上に、第２貫通孔が形成されており、前記ネジ部材は、ネジ頭が前記基板と前記筐体との間に位置し、全長が前記基板と前記筐体との間隔よりも長く、前記ネジ頭の径が前記第１貫通孔の径及び前記第２貫通孔の径よりも大きく、前記ネジ孔は、当該拡張モジュールを前記第１接続面側の他の拡張モジュールに接続する際に、該ネジ孔からドライバーを前記筐体の内部に挿入させ、前記第１貫通孔に挿通されて前記筐体の内部側に前記ネジ頭が配置されている前記ネジ部材の前記ネジ頭に前記ドライバーの先端部を当接させて、前記ドライバーにより前記ネジ部材を回転させることにより、前記ネジ部材を該他の拡張モジュールのネジ孔に螺合させるために用いられることを特徴とする拡張モジュールである。
The disclosed technology is an expansion module having an upstream connector and a downstream connector, the expansion module having one upstream port and two or more downstream ports, a data distribution unit that redirects data transmitted and received between the upstream port and the two or more downstream ports to an appropriate connection destination, and one or more devices, the upstream port being connected to the upstream connector, one of the two or more downstream ports being connected to the downstream connector, and the other downstream ports being connected to the device, the expansion module further comprising: a substrate on which the upstream connector, the downstream connector, the data distribution unit, and the device are mounted; and a housing that accommodates the substrate, the housing having a first connection surface on which a first opening portion that exposes the upstream connector is formed, and a second connection surface facing the first connection surface and on which a second opening portion that exposes the downstream connector is formed, the first connection surface being formed with a first through hole through which a screw member is inserted, The second connection surface has a screw hole into which the screw member provided on another expansion module is screwed, the substrate is arranged between the first connection surface and the second connection surface, the substrate has a second through hole formed on a straight line connecting the first through hole and the screw hole, the screw member has a screw head located between the substrate and the housing, a total length longer than the distance between the substrate and the housing, and a diameter of the screw head larger than the diameters of the first through hole and the second through hole, and the screw hole is used when connecting the expansion module to another expansion module on the first connection surface side by inserting a screwdriver into the inside of the housing through the screw hole, abutting the tip of the screwdriver against the screw head of the screw member inserted into the first through hole and located on the inside of the housing, and rotating the screw member with the screwdriver, thereby screwing the screw member into the screw hole of the other expansion module.

本発明によれば、小型化及び拡張性を両立させることを可能とする拡張モジュール、モジュールシステム、及びコンピュータシステムを提供することができる。 The present invention provides an expansion module, a module system, and a computer system that can achieve both compactness and expandability.

一実施形態に係るモジュールシステムの全体構成を示す図である。1 is a diagram showing an overall configuration of a module system according to an embodiment; 種々のモジュールシステムを例示する図である。FIG. 1 illustrates various module systems. 拡張モジュールの接続方法を説明する図である。1A and 1B are diagrams illustrating a method for connecting an extension module. ＰＣＩｅシステムの構成例を示す図である。FIG. 1 is a diagram illustrating an example of the configuration of a PCIe system. 拡張モジュールの構成を示す分解斜視図である。FIG. 2 is an exploded perspective view showing the configuration of an extension module. 第１側面部材、第２側面部材、及び基板を接合した状態を示す斜視図である。1 is a perspective view showing a state in which a first side member, a second side member, and a substrate are joined together; FIG. 第１側面部材、第２側面部材、及び基板を接合した状態をＹ方向から見た図である。13 is a view showing the first side member, the second side member, and the substrate joined together as viewed from the Y direction. FIG. 図７の部分拡大図である。FIG. 8 is a partially enlarged view of FIG. 7 . 第２側面部材のネジ孔及び基板の貫通孔にドライバを挿入した状態を示す図である。13 is a diagram showing a state in which a screwdriver is inserted into the screw hole of the second side member and the through hole of the circuit board. FIG. ドライバが傾斜した状態を示す図である。FIG. 13 is a diagram showing a state in which the driver is tilted. ベースモジュールの外観を示す斜視図である。FIG. 2 is a perspective view showing the appearance of a base module. ヒートシンクの一例を示す斜視図である。FIG. 2 is a perspective view illustrating an example of a heat sink. 押出材の一例を示す斜視図である。FIG. 2 is a perspective view showing an example of an extruded material. ベースモジュールの構成を示す分解斜視図である。FIG. 2 is an exploded perspective view showing the configuration of a base module. 実施形態のモジュールシステムが適用されるコンピュータシステムの一例を示す図である。FIG. 1 illustrates an example of a computer system to which a module system according to an embodiment is applied. インターフェースにＵＳＢを用いた場合のシステム構成図である。FIG. 11 is a diagram showing a system configuration in which a USB is used as an interface.

以下、図面を参照して発明を実施するための形態について説明する。各図面において、同一構成部分には同一符号を付し、重複した説明を省略する場合がある。 Below, a description of the embodiment of the invention will be given with reference to the drawings. In each drawing, the same components are given the same reference numerals, and duplicated explanations may be omitted.

以下に、本発明の一実施形態について説明する。 The following describes one embodiment of the present invention.

＜全体構成＞
図１は、本発明の一実施形態に係るモジュールシステム１の全体構成を示す図である。モジュールシステム１は、例えば、ＩｏＴ機器に組み込まれ、エッジコンピューティングを行うエッジ端末として用いられる。 <Overall composition>
1 is a diagram showing an overall configuration of a module system 1 according to an embodiment of the present invention. The module system 1 is incorporated in, for example, an IoT device and used as an edge terminal that performs edge computing.

モジュールシステム１は、ベースモジュール１００と、１以上の拡張モジュール２００とを含む。ベースモジュール１００は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）を含むマスターユニットである。ベースモジュール１００のインターフェース面１１０には、例えば、電源ケーブルを接続するための電源コネクタ１０１と、ディスプレイケーブルを接続するためのディスプレイコネクタ１０２と、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）ケーブルを接続するためのＵＳＢコネクタ１０３と、メモリカードを装着するためのメモリスロット１０４とが設けられている。 The module system 1 includes a base module 100 and one or more expansion modules 200. The base module 100 is a master unit that includes a CPU (Central Processing Unit). The interface surface 110 of the base module 100 is provided with, for example, a power connector 101 for connecting a power cable, a display connector 102 for connecting a display cable, a USB connector 103 for connecting a USB (Universal Serial Bus) cable, and a memory slot 104 for inserting a memory card.

拡張モジュール２００には、例えば、インターフェースの種類及び／又は数が異なる各種拡張モジュール２００ａ～２００ｃが含まれる。図１において、拡張モジュール２００ａはシリアルモジュールであり、拡張モジュール２００ｂはＬＡＮ（Local Area Network）モジュールであり、拡張モジュール２００ｃはＵＳＢモジュールである。 The expansion module 200 includes various expansion modules 200a to 200c having different types and/or numbers of interfaces, for example. In FIG. 1, the expansion module 200a is a serial module, the expansion module 200b is a LAN (Local Area Network) module, and the expansion module 200c is a USB module.

拡張モジュール２００ａのインターフェース面２１０には、ＲＳ－２３２Ｃケーブルを接続するための２つのＲＳ－２３２Ｃコネクタ２０１が設けられている。拡張モジュール２００ｂのインターフェース面２１０には、ＬＡＮケーブルを接続するための２つのＬＡＮコネクタ２０２が設けられている。拡張モジュール２００ｃのインターフェース面２１０には、ＵＳＢケーブルを接続するための３つのＵＳＢコネクタ２０３が設けられている。 The interface surface 210 of the expansion module 200a is provided with two RS-232C connectors 201 for connecting RS-232C cables. The interface surface 210 of the expansion module 200b is provided with two LAN connectors 202 for connecting LAN cables. The interface surface 210 of the expansion module 200c is provided with three USB connectors 203 for connecting USB cables.

以下において、拡張モジュールの種類を区別しない場合には、単に拡張モジュール２００という。 In the following, when there is no need to distinguish between types of expansion modules, they will simply be referred to as expansion modules 200.

ベースモジュール１００、及び各拡張モジュール２００は、同一の形状及び大きさの筐体により構成されている。ベースモジュール１００、及び各拡張モジュール２００の接続面としての側面同士を接続することにより、スタック状のモジュールシステム１が構成される。 The base module 100 and each expansion module 200 are constructed from housings of the same shape and size. The stacked module system 1 is constructed by connecting the sides of the base module 100 and each expansion module 200 as connection surfaces.

図２は、ベースモジュール１００に、１以上の拡張モジュール２００を接続したスタック状のモジュールシステム１を例示する図である。図２（Ａ）は、ベースモジュール１００に、３つの種類の異なる拡張モジュール２００ａ～２００ｃを順に接続することにより構成されたモジュールシステム１を示す。図２（Ｂ）は、ベースモジュール１００に、３つの同種の拡張モジュール２００ａを順に接続することにより構成されたモジュールシステム１を示す。 Figure 2 is a diagram illustrating a stacked module system 1 in which one or more expansion modules 200 are connected to a base module 100. Figure 2 (A) shows a module system 1 configured by connecting three different types of expansion modules 200a to 200c in sequence to a base module 100. Figure 2 (B) shows a module system 1 configured by connecting three expansion modules 200a of the same type in sequence to a base module 100.

このように、ベースモジュール１００に接続する拡張モジュール２００の種類及び／又は数は限定されず、ベースモジュール１００に接続する拡張モジュール２００の種類及び／又は数を必要に応じて選択することができる。 In this way, the type and/or number of expansion modules 200 to be connected to the base module 100 are not limited, and the type and/or number of expansion modules 200 to be connected to the base module 100 can be selected as needed.

図３は、拡張モジュール２００の接続方法を説明する図である。図３には、３つの拡張モジュール２００ｃを互いに接続する例を示している。拡張モジュール２００ｃの第１接続面２１１には、上流側のモジュール（拡張モジュール２００又はベースモジュール１００）と電気的な接続を行うための上流側コネクタ２２１が設けられている。 Figure 3 is a diagram explaining a method of connecting the expansion modules 200. Figure 3 shows an example of connecting three expansion modules 200c to each other. The first connection surface 211 of the expansion module 200c is provided with an upstream connector 221 for electrical connection with the upstream module (the expansion module 200 or the base module 100).

拡張モジュール２００ｃの第１接続面２１１に対向する第２接続面２１２には、下流側のモジュール（拡張モジュール２００）と電気的な接続を行うための下流側コネクタ２２２が設けられている。例えば、上流側コネクタ２２１がヘッダ（オス側）であり、下流側コネクタ２２２がレセプタクル（メス側）である。上流側コネクタ２２１及び下流側コネクタ２２２として、例えば、「ヒロセ電機製のＦＸ２０シリーズ」などのフローティングコネクタを用いることができる。 A downstream connector 222 for electrical connection with the downstream module (expansion module 200) is provided on the second connection surface 212 opposite the first connection surface 211 of the expansion module 200c. For example, the upstream connector 221 is a header (male side), and the downstream connector 222 is a receptacle (female side). For example, floating connectors such as the "FX20 series manufactured by Hirose Electric" can be used as the upstream connector 221 and the downstream connector 222.

上流側コネクタ２２１及び下流側コネクタ２２２は、シリアルインターフェースである。このシリアルインターフェースは、例えば、ＰＣＩＥｘｐｒｅｓｓ（登録商標）（以下「ＰＣＩｅ」という。）規格を用いた高速シリアルインターフェースである。高速シリアルバスとは、１本の伝送路を用いて直列伝送により高速にデータをやり取りするバスである。 The upstream connector 221 and the downstream connector 222 are serial interfaces. This serial interface is, for example, a high-speed serial interface that uses the PCI Express (registered trademark) (hereinafter referred to as "PCIe") standard. A high-speed serial bus is a bus that uses a single transmission line to exchange data at high speed by serial transmission.

図３に示すように、ある拡張モジュール２００ｃの第１接続面２１１に設けられた上流側コネクタ２２１と、他の拡張モジュール２００ｃの第２接続面２１２に設けられた下流側コネクタ２２２とを接続することにより、第１接続面２１１と第２接続面２１２とが接触した状態で、両者が電気的に接続される。 As shown in FIG. 3, by connecting an upstream connector 221 provided on the first connection surface 211 of one expansion module 200c with a downstream connector 222 provided on the second connection surface 212 of another expansion module 200c, the first connection surface 211 and the second connection surface 212 are electrically connected with each other in contact with each other.

また、拡張モジュール２００ｃの第１接続面２１１には、２つの第１ネジ部材２３１と、２つの第２ネジ部材２３２とが設けられている。第１ネジ部材２３１は、第１接続面２１１の左上部及び右下部に配置されている。第２ネジ部材２３２は、第１接続面２１１の右上部及び左下部に配置されている。 In addition, two first screw members 231 and two second screw members 232 are provided on the first connection surface 211 of the expansion module 200c. The first screw members 231 are arranged on the upper left and lower right of the first connection surface 211. The second screw members 232 are arranged on the upper right and lower left of the first connection surface 211.

第１ネジ部材２３１は、第１接続面２１１に設けられた貫通孔２５５（図５参照）に、軸方向（第１接続面２１１に直交する方向）に移動可能に挿通されている。すなわち、第１ネジ部材２３１は貫通孔には螺合されていない。なお、本実施形態で用いる「螺合」とは、ねじにより嵌め合わせることを意味する。また、「挿通」とは、孔に刺し通すことを意味する。 The first screw member 231 is inserted into a through hole 255 (see FIG. 5) provided in the first connection surface 211 so as to be movable in the axial direction (a direction perpendicular to the first connection surface 211). In other words, the first screw member 231 is not screwed into the through hole. Note that in this embodiment, "screwed" means to fit together with a screw. Also, "inserted" means to pierce a hole.

第２ネジ部材２３２は、第１接続面２１１に設けられたネジ孔２５６（図５参照）に螺合されており、先端部が第１接続面２１１から突出している。この第２ネジ部材２３２の先端部は、位置決め用の突起部として機能する。 The second screw member 232 is screwed into a screw hole 256 (see FIG. 5) provided in the first connection surface 211, and the tip portion protrudes from the first connection surface 211. The tip portion of the second screw member 232 functions as a protrusion for positioning.

第２接続面２１２には、第１ネジ部材２３１に対応する位置に、第１ネジ部材２３１が螺合するネジ孔２４１が設けられている。すなわち、第２接続面２１２の右上部及び左下部にネジ孔２４１がそれぞれ設けられている。 The second connection surface 212 has screw holes 241 into which the first screw member 231 screws at positions corresponding to the first screw member 231. That is, the screw holes 241 are provided in the upper right and lower left parts of the second connection surface 212.

また、第２接続面２１２には、第２ネジ部材２３２に対応する位置に、貫通孔２４２が形成されている。貫通孔２４２は、第２ネジ部材２３２の先端部が嵌入するように、径が突起部よりも僅かに大きい。貫通孔２４２は、突起部としての第２ネジ部材２３２が嵌入する嵌入部として機能する。なお、本実施形態で用いる「嵌入」とは、形が合った物どうしで一方を他方に嵌め入れることを意味する。 In addition, a through hole 242 is formed in the second connection surface 212 at a position corresponding to the second screw member 232. The through hole 242 has a diameter slightly larger than the protrusion so that the tip of the second screw member 232 can fit into it. The through hole 242 functions as an insertion portion into which the second screw member 232 as a protrusion fits. Note that "insertion" as used in this embodiment means that two objects with matching shapes are inserted into one another.

２つの拡張モジュール２００ｃの上流側コネクタ２２１と下流側コネクタ２２２とを接続するように、第１接続面２１１と第２接続面２１２と当接させた場合に、第２ネジ部材２３２の先端部（突起部）が貫通孔２４２に嵌入する。これにより、２つの拡張モジュール２００ｃを、上流側コネクタ２２１と下流側コネクタ２２２とが接続し、かつ第１接続面２１１と第２接続面２１２とが当接した状態で位置決めすることができる。このとき、第１ネジ部材２３１が、対応するネジ孔２４１上に位置する。 When the first connection surface 211 and the second connection surface 212 are abutted to connect the upstream connector 221 and the downstream connector 222 of the two expansion modules 200c, the tip (protrusion) of the second screw member 232 fits into the through hole 242. This allows the two expansion modules 200c to be positioned with the upstream connector 221 and the downstream connector 222 connected and the first connection surface 211 and the second connection surface 212 abutting. At this time, the first screw member 231 is positioned over the corresponding screw hole 241.

第１ネジ部材２３１は、当該第１ネジ部材２３１が設けられた拡張モジュール２００ｃの第２接続面２１２に設けられたネジ孔２４１からドライバを挿入することにより、他の拡張モジュール２００ｃの第２接続面２１２に設けられたネジ孔２４１に対する締結操作が行われる。第１ネジ部材２３１が対応するネジ孔２４１に螺合することにより、２つの拡張モジュール２００ｃが接続されて固定される。 The first screw member 231 is fastened to the screw hole 241 provided in the second connection surface 212 of the other expansion module 200c by inserting a screwdriver through the screw hole 241 provided in the second connection surface 212 of the expansion module 200c in which the first screw member 231 is provided. The first screw member 231 is screwed into the corresponding screw hole 241, thereby connecting and fixing the two expansion modules 200c.

なお、他の拡張モジュール２００ａ，２００ｂの第１接続面２１１及び第２接続面２１２についても同様の構成である。したがって、種類の異なる拡張モジュール２００を、図３に示す方法で同様に接続することができる。 The first connection surface 211 and the second connection surface 212 of the other expansion modules 200a and 200b have the same configuration. Therefore, different types of expansion modules 200 can be connected in the same manner using the method shown in FIG. 3.

また、ベースモジュール１００の第１接続面１１１（図１参照）に対向する第２接続面１２０（図１１参照）は、拡張モジュール２００ｃの第２接続面２１２と同様の構成であり、下流側コネクタと、第１ネジ部材２３１が螺合するネジ孔と、第２ネジ部材２３２の先端部（突起部）が嵌入する位置決め用の貫通孔とが形成されている。したがって、各種の拡張モジュール２００を、図３に示す方法で、ベースモジュール１００に接続することができる。 The second connection surface 120 (see FIG. 11), which faces the first connection surface 111 (see FIG. 1) of the base module 100, has the same configuration as the second connection surface 212 of the expansion module 200c, and is formed with a downstream connector, a screw hole into which the first screw member 231 screws, and a positioning through hole into which the tip (protrusion) of the second screw member 232 fits. Therefore, various types of expansion modules 200 can be connected to the base module 100 by the method shown in FIG. 3.

＜内部構成＞
次に、モジュールシステム１の内部構成を概略的に説明する。 <Internal structure>
Next, the internal configuration of the module system 1 will be briefly described.

図４は、モジュールシステム１内に構成されるＰＣＩｅシステムの構成例を示す図である。ＰＣＩｅシステムには、要素として、ルートコンプレックス、スイッチ、エンドポイント（Ｉ／Ｏデバイス）が存在し、これらがツリー型の接続形態をとされている。 Figure 4 is a diagram showing an example of the configuration of a PCIe system configured within the module system 1. The PCIe system has the following elements: a root complex, a switch, and an endpoint (I/O device), which are connected in a tree-like configuration.

図４に示すように、ベースモジュール１００には、ＡＳＩＣ（Application-Specific Integrated Circuit）により構成されたルートコンプレックス１０が設けられている。ルートコンプレックス１０にはＣＰＵ（Central Processing Unit）１１が接続され、ＣＰＵ１１にはメモリ１２が接続されている。ＣＰＵ１１は、ルートコンプレックス１０及び伝送路を介してコネクタ１２１に接続されている。 As shown in FIG. 4, the base module 100 is provided with a root complex 10 configured with an ASIC (Application-Specific Integrated Circuit). A CPU (Central Processing Unit) 11 is connected to the root complex 10, and a memory 12 is connected to the CPU 11. The CPU 11 is connected to a connector 121 via the root complex 10 and a transmission path.

ルートコンプレックス１０は、ＰＣＩｅポート（ルートポート）１０ａを有している。ルートポート１０ａは、伝送路を介してコネクタ１２１に接続されている。コネクタ１２１は、前述のベースモジュール１００の第２接続面１２０（図１１参照）に設けられたコネクタであり、拡張モジュール２００の上流側コネクタ２２１に接続される。 The root complex 10 has a PCIe port (root port) 10a. The root port 10a is connected to a connector 121 via a transmission path. The connector 121 is a connector provided on the second connection surface 120 (see FIG. 11) of the base module 100 described above, and is connected to the upstream connector 221 of the expansion module 200.

拡張モジュール２００には、ＩＣ（Integrated Circuit）により構成されたパケットスイッチ２０が設けられている。パケットスイッチ２０は、複数のポートを有し、ポート間においてパケットルーティングを行う。ポートとは、物理的には同一のＩＣ内にあり、リンクを形成するトランスミッタ／レシーバの集合であり、論理的にはコンポーネント・リンク間を１対１で接続（ポイント・ツー・ポイント）するインターフェースである。 The expansion module 200 is provided with a packet switch 20 configured with an IC (Integrated Circuit). The packet switch 20 has multiple ports and performs packet routing between the ports. A port is physically located within the same IC and is a set of transmitters/receivers that form a link, and is logically an interface that provides a one-to-one connection (point-to-point) between component links.

具体的には、パケットスイッチ２０は、１つの上流側ポート２０ａと、２以上の下流側ポート２０ｂとを有している。上流側ポート２０ａは、上流側コネクタ２２１に接続されている。２以上の下流側ポート２０ｂのうち１つは、下流側コネクタ２２２に接続されており、その他の下流側ポート２０ｂは、その拡張モジュール２００を特徴付けるデバイス２１が有するポート２１ａに接続されている。 Specifically, the packet switch 20 has one upstream port 20a and two or more downstream ports 20b. The upstream port 20a is connected to an upstream connector 221. One of the two or more downstream ports 20b is connected to a downstream connector 222, and the other downstream ports 20b are connected to ports 21a of the device 21 that characterizes the expansion module 200.

デバイス２１は、上述した各種コネクタの機能を有するＩ／Ｏデバイスである。拡張モジュール２００ａは、デバイス２１としてＲＳ－２３２Ｃコネクタ２０１の機能を有する。拡張モジュール２００ｂは、デバイス２１としてＬＡＮコネクタ２０２の機能を有する。拡張モジュール２００ｃは、デバイス２１としてＵＳＢコネクタ２０３の機能を有する。なお、拡張モジュール２００内に設けられるデバイス２１の数は、１以上であればよい。 The device 21 is an I/O device that has the functions of the various connectors described above. The expansion module 200a has the function of an RS-232C connector 201 as a device 21. The expansion module 200b has the function of a LAN connector 202 as a device 21. The expansion module 200c has the function of a USB connector 203 as a device 21. The number of devices 21 provided in the expansion module 200 may be one or more.

このように、各拡張モジュール２００にパケットスイッチ２０を設け、上流側コネクタ２２１と下流側コネクタ２２２との間を、パケットスイッチ２０を介して接続しているので、隣接する２つの拡張モジュール２００は、１組の上流側コネクタ２２１及び下流側コネクタ２２２を介して接続される。 In this way, a packet switch 20 is provided in each expansion module 200, and the upstream connector 221 and downstream connector 222 are connected via the packet switch 20, so that two adjacent expansion modules 200 are connected via a pair of upstream connector 221 and downstream connector 222.

このように、本実施形態に係るモジュールシステム１では、複数の拡張モジュール２００が１組の上流側コネクタ２２１及び下流側コネクタ２２２を介して直接接続されるので、伝送される高速シリアル信号の品質劣化が抑制される。また、本実施形態に係るモジュールシステム１では、伝送線をＰＣＩｅの１レーンのみで実現することが可能であるので、フレキシブルに拡張モジュール２００を追加することができる。なお、レーンとは、差動信号ペアのセットであり、送信側の信号ペア（２本）、受信側の信号ペア（２本）からなる。リンクは、２つのポートとその間を結ぶレーンの集まりである。 In this way, in the module system 1 according to this embodiment, multiple expansion modules 200 are directly connected via a pair of upstream connectors 221 and downstream connectors 222, so degradation of the quality of the transmitted high-speed serial signal is suppressed. Furthermore, in the module system 1 according to this embodiment, the transmission line can be realized with only one PCIe lane, so expansion modules 200 can be flexibly added. Note that a lane is a set of differential signal pairs, consisting of a transmitting signal pair (2 lines) and a receiving signal pair (2 lines). A link is a collection of lanes connecting two ports.

また、各拡張モジュール２００内の上流側コネクタ２２１及び下流側コネクタ２２２と、パケットスイッチ２０とのレイアウトが同一であるので、各拡張モジュール２００で生じる信号品質の劣化の程度は同一である。このため、モジュールシステム１全体における信号品質に関する評価が容易となる。 In addition, since the layout of the upstream connector 221 and downstream connector 222 in each expansion module 200 and the packet switch 20 are the same, the degree of degradation of signal quality that occurs in each expansion module 200 is the same. This makes it easy to evaluate the signal quality of the entire module system 1.

また、特許文献１に記載の装置のように、ベースモジュールに複数のコネクタを設け、ベースモジュールの各コネクタに拡張モジュールを接続する構成では、ベースモジュールのサイズが大型化し、また、拡張モジュールの接続可能数がベースモジュールのコネクタの数に制限されてしまう。これに対して、本実施形態に係るモジュールシステム１では、ベースモジュール１００に、必要最小数の拡張モジュール２００を接続することにより構成されるので、システムサイズが最小限に抑えられる。ベースモジュール１００に接続する拡張モジュール２００の数は任意であり、要求される機能を必要に応じて追加することができる。 In addition, in a configuration in which multiple connectors are provided on a base module and an expansion module is connected to each connector of the base module, as in the device described in Patent Document 1, the size of the base module increases, and the number of expansion modules that can be connected is limited by the number of connectors on the base module. In contrast, the module system 1 according to this embodiment is configured by connecting the minimum number of expansion modules 200 required to the base module 100, thereby minimizing the system size. Any number of expansion modules 200 can be connected to the base module 100, and required functions can be added as needed.

なお、本実施形態では、ベースモジュール１００及び１以上の拡張モジュール２００を接続するインターフェースをＰＣＩｅとしているが、このインターフェースはＰＣＩｅには限定されず、ＵＳＢ等のシリアルインターフェースを用いることも可能である。 In this embodiment, the interface connecting the base module 100 and one or more expansion modules 200 is PCIe, but this interface is not limited to PCIe, and a serial interface such as USB can also be used.

図１６は、インターフェースにＵＳＢを用いた場合のシステム構成図である。図１６は、インターフェースにＰＣＩｅを用いた場合の図４のシステム構成図と対応する。 Figure 16 is a system configuration diagram when USB is used as the interface. Figure 16 corresponds to the system configuration diagram in Figure 4 when PCIe is used as the interface.

図１６に示すように、ベースモジュール１００及び１以上の拡張モジュール２００を接続するインターフェースにＵＳＢを用いた場合には、モジュールシステム１内のベースモジュール１００には、ＵＳＢホストコントローラ３１０が設けられる。ＵＳＢホストコントローラ３１０にはＣＰＵ１１が接続され、ＣＰＵ１１にはメモリ１２が接続されている。ＣＰＵ１１は、ＵＳＢホストコントローラ３１０及び伝送路を介してコネクタ１２１に接続されている。 As shown in FIG. 16, when USB is used as the interface connecting the base module 100 and one or more expansion modules 200, a USB host controller 310 is provided in the base module 100 in the module system 1. A CPU 11 is connected to the USB host controller 310, and a memory 12 is connected to the CPU 11. The CPU 11 is connected to the connector 121 via the USB host controller 310 and a transmission path.

ＵＳＢホストコントローラ３１０は、ＵＳＢポート（ルートポート）３１０ａを有している。ルートポート３１０ａは、伝送路を介してコネクタ１２１に接続されている。コネクタ１２１は、拡張モジュール２００の上流側コネクタ２２１に接続される。 The USB host controller 310 has a USB port (root port) 310a. The root port 310a is connected to the connector 121 via a transmission path. The connector 121 is connected to the upstream connector 221 of the expansion module 200.

拡張モジュール２００には、ＵＳＢハブ３２０が設けられる。ＵＳＢハブ３２０は、複数のポートを有し、ポート間においてパケットルーティングを行う。ＵＳＢハブ３２０は、１つの上流側ポート３２０ａと、２以上の下流側ポート３２０ｂとを有している。上流側ポート３２０ａは、上流側コネクタ２２１に接続されている。２以上の下流側ポート３２０ｂのうち１つは、下流側コネクタ２２２に接続されており、その他の下流側ポート３２０ｂは、その拡張モジュール２００を特徴付けるデバイス２１が有するポート２１ａに接続されている。 The expansion module 200 is provided with a USB hub 320. The USB hub 320 has multiple ports and performs packet routing between the ports. The USB hub 320 has one upstream port 320a and two or more downstream ports 320b. The upstream port 320a is connected to the upstream connector 221. One of the two or more downstream ports 320b is connected to the downstream connector 222, and the other downstream ports 320b are connected to the port 21a of the device 21 that characterizes the expansion module 200.

図４のルートコンプレックス１０と、図１６のＵＳＢホストコントローラ３１０とが対応しており、両者の上位概念は例えば「ＰｅｅｒｔｏＰｅｅｒで接続されるバスを制御するコントローラ」と表現できる。また、図４のパケットスイッチ２０と、図１６のＵＳＢハブ３２０とが対応しており、両者の上位概念は例えば「コントローラによって上流側ポート及び前記２以上の下流側ポートの間で送受信されるデータを適切な接続先に振り替えるデータ分配部」と表現できる。 The root complex 10 in FIG. 4 corresponds to the USB host controller 310 in FIG. 16, and the higher-level concept of the two can be expressed, for example, as "a controller that controls a bus connected peer-to-peer." The packet switch 20 in FIG. 4 corresponds to the USB hub 320 in FIG. 16, and the higher-level concept of the two can be expressed, for example, as "a data distribution unit that redirects data sent and received between the upstream port and the two or more downstream ports by the controller to an appropriate connection destination."

＜拡張モジュールの構成＞
次に、拡張モジュール２００の構成について説明する。 <Expansion module configuration>
Next, the configuration of the extension module 200 will be described.

図５は、ＵＳＢモジュールとしての拡張モジュール２００ｃの構成を示す分解斜視図である。図５に示すように、拡張モジュール２００ｃは、第１側面部材２５０と、第２側面部材２６０と、前面部材２７０と、背面部材２８０とを組み合わせてなる箱状の筐体を有している。この筐体内には、基板２９０が収容されている。筐体は、Ｘ方向、Ｙ方向、及びＺ方向に平行な辺を有する直方体形状である。なお、Ｘ方向、Ｙ方向、及びＺ方向は互いに直交する。 Figure 5 is an exploded perspective view showing the configuration of the expansion module 200c as a USB module. As shown in Figure 5, the expansion module 200c has a box-shaped housing formed by combining a first side member 250, a second side member 260, a front member 270, and a rear member 280. A board 290 is housed inside this housing. The housing has a rectangular parallelepiped shape with sides parallel to the X, Y, and Z directions. Note that the X, Y, and Z directions are mutually perpendicular.

第１側面部材２５０は、押出形成により形成された押出材をベースとして形成されている。押出材は、アルミニウム材をＹ方向に押し出すことにより形成されたものである。第１側面部材２５０は、平板状の平板部２５１と、平板部２５１のＸ方向（長手方向）の一端に形成された第１端部２５２と、他端に形成された第２端部２５３とを有する。第１端部２５２及び第２端部２５３は、放熱性を高めるためのフィン構造を有し、Ｙ方向に垂直な断面形状が同一である。第１端部２５２及び第２端部２５３は、筐体の上面及び下面の一部を構成する。 The first side member 250 is formed based on an extrusion material formed by extrusion molding. The extrusion material is formed by extruding aluminum material in the Y direction. The first side member 250 has a flat plate portion 251, a first end portion 252 formed at one end of the flat plate portion 251 in the X direction (longitudinal direction), and a second end portion 253 formed at the other end. The first end portion 252 and the second end portion 253 have a fin structure for improving heat dissipation, and have the same cross-sectional shape perpendicular to the Y direction. The first end portion 252 and the second end portion 253 form part of the upper and lower surfaces of the housing.

平板部２５１は、平面形状が矩形状であって、外表面が上述の第１接続面２１１を構成する。平板部２５１には、上述の上流側コネクタ２２１を露出させるための開口部（第１開口部）２５４と、前述の第１ネジ部材２３１が挿通される貫通孔（第１貫通孔）２５５と、前述の第２ネジ部材２３２が螺合されるネジ孔２５６とが形成されている。また、平板部２５１には、内面側（第１接続面２１１とは反対側）に、基板２９０を取り付けるための取り付け部２５７が設けられている。 The flat plate portion 251 has a rectangular planar shape, and its outer surface constitutes the first connection surface 211. The flat plate portion 251 is provided with an opening (first opening) 254 for exposing the upstream connector 221, a through hole (first through hole) 255 through which the first screw member 231 is inserted, and a screw hole 256 into which the second screw member 232 is screwed. The flat plate portion 251 is also provided with an attachment portion 257 for attaching the substrate 290 on its inner surface (the side opposite to the first connection surface 211).

また、第１端部２５２及び第２端部２５３には、前面部材２７０及び背面部材２８０を取り付けるためのネジ孔２５２ａ，２５３ａが、フィン構造の断面がほぼ円形の溝を利用して形成されている。 In addition, screw holes 252a, 253a for attaching the front member 270 and the back member 280 are formed at the first end 252 and the second end 253 by utilizing grooves with a nearly circular cross section of the fin structure.

第２側面部材２６０は、第１側面部材２５０と同様に、押出形成により形成された押出材をベースとして形成されている。第２側面部材２６０は、第１側面部材２５０とほぼ同一の形状及び大きさであって、平板状の平板部２６１と、平板部２６１のＸ方向（長手方向）の一端に形成された第１端部２６２と、他端に形成された第２端部２６３とを有する。第１端部２６２及び第２端部２６３は、放熱性を高めるためのフィン構造を有し、Ｙ方向に垂直な断面形状が同一である。第１端部２６２及び第２端部２６３は、筐体の上面及び下面の一部を構成する。 The second side member 260, like the first side member 250, is formed using an extruded material formed by extrusion molding as a base. The second side member 260 has approximately the same shape and size as the first side member 250, and has a flat plate portion 261, a first end portion 262 formed at one end of the flat plate portion 261 in the X direction (longitudinal direction), and a second end portion 263 formed at the other end. The first end portion 262 and the second end portion 263 have a fin structure for improving heat dissipation, and have the same cross-sectional shape perpendicular to the Y direction. The first end portion 262 and the second end portion 263 form part of the upper and lower surfaces of the housing.

平板部２６１は、平面形状が矩形状であって、外表面が上述の第２接続面２１２を構成する。平板部２６１には、上述の下流側コネクタ２２２を露出させるための開口部（第２開口部）２６４と、前述の第１ネジ部材２３１が螺合するネジ孔２４１と、第２ネジ部材２３２の先端部が嵌入する貫通孔２４２とが形成されている。ネジ孔２４１は、内面にネジ溝が形成された筒状の雌ネジ部材であるクリンチングスペーサ２４１ａにより構成されている。クリンチングスペーサ２４１ａは、平板部２６１に形成された孔に挿入された状態で平板部２６１に固定されており、全長が基板２９０に向かって伸びている。 The flat plate portion 261 has a rectangular planar shape, and its outer surface constitutes the second connection surface 212. The flat plate portion 261 is provided with an opening (second opening) 264 for exposing the downstream connector 222, a screw hole 241 into which the first screw member 231 is screwed, and a through hole 242 into which the tip of the second screw member 232 is fitted. The screw hole 241 is formed of a clinching spacer 241a, which is a cylindrical female screw member with a screw groove formed on the inner surface. The clinching spacer 241a is fixed to the flat plate portion 261 while being inserted into a hole formed in the flat plate portion 261, and its entire length extends toward the substrate 290.

また、第１端部２６２及び第２端部２６３には、前面部材２７０及び背面部材２８０を取り付けるためのネジ孔２６２ａ，２６３ａが、フィン構造の断面がほぼ円形の溝を利用して形成されている。 In addition, screw holes 262a, 263a for attaching the front member 270 and the back member 280 are formed at the first end 262 and the second end 263 by utilizing grooves with a nearly circular cross section of the fin structure.

第１側面部材２５０の第１端部２５２と、第２側面部材２６０の第１端部２６２とは互いに嵌合して筐体の上面を構成する。第１側面部材２５０の第２端部２５３と、第２側面部材２６０の第２端部２６３とは互いに嵌合して筐体の下面を構成する。 The first end 252 of the first side member 250 and the first end 262 of the second side member 260 fit together to form the upper surface of the housing. The second end 253 of the first side member 250 and the second end 263 of the second side member 260 fit together to form the lower surface of the housing.

前面部材２７０は、矩形平板状の部材であって、４つの貫通孔２７１が設けられている。ネジ部材２７２を、各貫通孔２７１を介して第１側面部材２５０及び第２側面部材２６０のネジ孔２５２ａ，２５３ａ，２６２ａ，２６３ａに螺合させることにより、前面部材２７０が第１側面部材２５０及び第２側面部材２６０に結合される。 The front member 270 is a rectangular flat member with four through holes 271. The front member 270 is joined to the first side member 250 and the second side member 260 by screwing the screw members 272 into the screw holes 252a, 253a, 262a, and 263a of the first side member 250 and the second side member 260 through the respective through holes 271.

また、前面部材２７０には、基板２９０に設けられたＵＳＢコネクタ２０３を露出させるための開口部２７３が形成されている。前面部材２７０の外表面は、上述のインターフェース面２１０を構成する。 The front member 270 also has an opening 273 for exposing the USB connector 203 provided on the substrate 290. The outer surface of the front member 270 constitutes the interface surface 210 described above.

背面部材２８０は、前面部材２７０とほぼ同一の形状及び大きさであって、４つの貫通孔２８１が設けられている。ネジ部材２８２を、各貫通孔２８１を介して第１側面部材２５０及び第２側面部材２６０のネジ孔２６２ａ，２６３ａ、２５２ａ、２５３ａに螺合させることにより、背面部材２８０が第１側面部材２５０及び第２側面部材２６０に結合される。 The rear member 280 has approximately the same shape and size as the front member 270, and is provided with four through holes 281. The rear member 280 is joined to the first side member 250 and the second side member 260 by screwing the screw members 282 into the screw holes 262a, 263a, 252a, and 253a of the first side member 250 and the second side member 260 through the respective through holes 281.

また、背面部材２８０には、拡張モジュール２００ｃをＤＩＮレール等に取り付け可能とする部品を取り付けるためのネジ孔２８３が形成されている。 In addition, the rear member 280 has screw holes 283 for attaching components that allow the expansion module 200c to be mounted on a DIN rail or the like.

基板２９０は、例えば矩形状のプリント基板であって、上流側コネクタ２２１と、下流側コネクタ２２２と、パケットスイッチ２０と、デバイス２１と、ＵＳＢコネクタ２０３とが実装されている。なお、図５では、デバイス２１を、１つのＩＣチップとして表している。 The board 290 is, for example, a rectangular printed circuit board, and has an upstream connector 221, a downstream connector 222, a packet switch 20, a device 21, and a USB connector 203 mounted thereon. Note that in FIG. 5, the device 21 is shown as a single IC chip.

また、基板２９０には、各取り付け部２５７に対応する位置に、貫通孔２９１が形成されている。ネジ部材２９２を、各貫通孔２９１を介して取り付け部２５７に形成されたネジ溝に螺合させることにより、基板２９０が第１側面部材２５０に結合される。 The substrate 290 also has through holes 291 formed at positions corresponding to the mounting portions 257. The substrate 290 is joined to the first side member 250 by screwing the screw members 292 into the threaded grooves formed in the mounting portions 257 through the through holes 291.

また、基板２９０には、第１ネジ部材２３１が挿通される貫通孔２５５に対応する位置に貫通孔（第２貫通孔）２９３が形成されている。貫通孔２９３は、上述のようにドライバで第１ネジ部材２３１を操作する際に、クリンチングスペーサ２４１ａのネジ孔２４１から挿入したドライバを挿入するための孔である。 The substrate 290 also has a through hole (second through hole) 293 formed at a position corresponding to the through hole 255 through which the first screw member 231 is inserted. The through hole 293 is a hole for inserting the driver inserted through the screw hole 241 of the clinching spacer 241a when operating the first screw member 231 with a driver as described above.

図６は、第１側面部材２５０、第２側面部材２６０、及び基板２９０を接合した状態を示す斜視図である。図７は、第１側面部材２５０、第２側面部材２６０、及び基板２９０を接合した状態をＹ方向から見た図である。図８は、図７の部分拡大図である。 Figure 6 is a perspective view showing the first side member 250, the second side member 260, and the substrate 290 joined together. Figure 7 is a view from the Y direction showing the first side member 250, the second side member 260, and the substrate 290 joined together. Figure 8 is a partially enlarged view of Figure 7.

図６及び図７に示すように、基板２９０は、第１側面部材２５０上に、取り付け部２５７を介して平板部２５１にほぼ平行に取り付けられる。このように基板２９０が第１側面部材２５０に取り付けられると、ネジ孔２４１、貫通孔２９３、貫通孔２５５（図５参照）が直線上に並ぶ。基板２９０と平板部２５１との間隔Ｓは、取り付け部２５７の長さに依存して決まる。 As shown in Figures 6 and 7, the substrate 290 is attached to the first side member 250 via the attachment portion 257, approximately parallel to the flat plate portion 251. When the substrate 290 is attached to the first side member 250 in this manner, the screw hole 241, the through hole 293, and the through hole 255 (see Figure 5) are aligned in a straight line. The distance S between the substrate 290 and the flat plate portion 251 is determined depending on the length of the attachment portion 257.

第１ネジ部材２３１は、例えば、「Ｍ５」規格の低頭ネジ（以下、Ｍ５ネジという。）である。第１ネジ部材２３１の全長Ｌは、間隔Ｓよりも長い。このため、第１ネジ部材２３１は、図８に示すように筐体の内部へ押し込まれたとしても、貫通孔２５５（図５参照）から抜け出ることはない。また、第１ネジ部材２３１として、ネジ頭の厚みが小さい低頭ネジを用いることで、第１ネジ部材２３１を貫通孔２５５に押し込んだ際の第１接続面２１１からの突出量を可能な限り大きくしている。 The first screw member 231 is, for example, a low head screw of the "M5" standard (hereinafter referred to as an M5 screw). The overall length L of the first screw member 231 is longer than the interval S. Therefore, even if the first screw member 231 is pushed into the inside of the housing as shown in FIG. 8, it will not come out of the through hole 255 (see FIG. 5). In addition, by using a low head screw with a small head thickness as the first screw member 231, the amount of protrusion from the first connection surface 211 when the first screw member 231 is pushed into the through hole 255 is made as large as possible.

なお、平板部２５１の厚みをＴとした場合、第１ネジ部材２３１の全長Ｌは、「Ｓ＜Ｌ≦Ｓ＋Ｔ」の範囲内であることが好ましい。全長Ｌがこの範囲内である場合には、第１ネジ部材２３１は貫通孔２５５から抜け出ることはなく、また、第１ネジ部材２３１は、図８に示すように筐体の内部へ押し込また場合に、第１接続面２１１から突出することはない。理想的には、「Ｌ＝Ｓ＋Ｔ」である。 When the thickness of the flat plate portion 251 is T, it is preferable that the overall length L of the first screw member 231 is within the range of "S<L≦S+T". When the overall length L is within this range, the first screw member 231 will not slip out of the through hole 255, and when the first screw member 231 is pushed into the housing as shown in FIG. 8, it will not protrude from the first connection surface 211. Ideally, "L=S+T".

また、第１ネジ部材２３１のネジ頭はほぼ円盤状であり、そのネジ頭の直径Ｄは、基板２９０の貫通孔２９３の直径Ｗ（図１０参照）よりも大きい。これにより、第１ネジ部材２３１が貫通孔２９３に入り込むことが防止される。 The screw head of the first screw member 231 is substantially disk-shaped, and the diameter D of the screw head is larger than the diameter W of the through-hole 293 of the substrate 290 (see FIG. 10). This prevents the first screw member 231 from entering the through-hole 293.

図９は、第２側面部材２６０のネジ孔２４１及び基板２９０の貫通孔２９３にドライバ３００を挿入した状態を示す図である。ネジ孔２４１は、例えば上述のＭ５ネジが螺合するものであり、第１ネジ部材２３１のネジ径とほぼ同一の径を有する。ドライバ３００は、例えば「Ｎｏ．１」規格のドライバである。ドライバ３００は、軸径がネジ孔２４１の径よりも小さく、ネジ孔２４１に挿通可能である。基板２９０の貫通孔２９３の直径Ｗ（図１０参照）は、ネジ孔２４１の径よりも大きいことが好ましい。 Figure 9 is a diagram showing the state in which the driver 300 is inserted into the screw hole 241 of the second side member 260 and the through hole 293 of the substrate 290. The screw hole 241 is, for example, for receiving the above-mentioned M5 screw, and has a diameter approximately the same as the screw diameter of the first screw member 231. The driver 300 is, for example, a "No. 1" standard driver. The shaft diameter of the driver 300 is smaller than the diameter of the screw hole 241, and can be inserted into the screw hole 241. It is preferable that the diameter W (see Figure 10) of the through hole 293 of the substrate 290 is larger than the diameter of the screw hole 241.

拡張モジュール２００ｃを、他の拡張モジュール２００又はベースモジュール１００に接続する際には、ドライバ３００をクリンチングスペーサ２４１ａから挿入し、ドライバ３００の先端部を第１ネジ部材２３１のネジ頭に当接させ、第１ネジ部材２３１を第１接続面２１１から突出させる。第１ネジ部材２３１の突出部分を、他の拡張モジュール２００のネジ孔２４１やベースモジュール１００のネジ孔１２２（図１１参照）に螺合させるように、ドライバ３００で第１ネジ部材２３１を回転させることにより、拡張モジュール２００ｃが他の拡張モジュール２００又はベースモジュール１００に接続される。 When connecting the expansion module 200c to another expansion module 200 or the base module 100, the driver 300 is inserted through the clinching spacer 241a, the tip of the driver 300 is brought into contact with the screw head of the first screw member 231, and the first screw member 231 is caused to protrude from the first connection surface 211. The first screw member 231 is rotated with the driver 300 so that the protruding portion of the first screw member 231 is screwed into the screw hole 241 of the other expansion module 200 or the screw hole 122 of the base module 100 (see FIG. 11), thereby connecting the expansion module 200c to the other expansion module 200 or the base module 100.

図１０は、ドライバ３００が傾斜した状態を示す図である。ドライバ３００をクリンチングスペーサ２４１ａに挿入した際のドライバ３００の最大傾斜角は、ネジ孔２４１の径と、ドライバ３００の径とに加えて、クリンチングスペーサ２４１ａの全長Ｈに依存する。クリンチングスペーサ２４１ａの全長Ｈは、ドライバ３００の最大傾斜角を小さくするように、平板部２６１の厚みより大きく、かつクリンチングスペーサ２４１ａの端部が基板２９０に接触することのない範囲で設定されている。 Figure 10 shows the driver 300 in an inclined state. The maximum inclination angle of the driver 300 when inserted into the clinching spacer 241a depends on the diameter of the screw hole 241, the diameter of the driver 300, and the overall length H of the clinching spacer 241a. The overall length H of the clinching spacer 241a is set to be greater than the thickness of the flat plate portion 261 so as to reduce the maximum inclination angle of the driver 300, and within a range in which the end of the clinching spacer 241a does not come into contact with the substrate 290.

貫通孔２９３の直径Ｗは、ドライバ３００が最大限傾斜した状態において、ドライバ３００が基板２９０に接触することのない大きさに設定することが好ましい。 It is preferable that the diameter W of the through hole 293 is set to a size such that the driver 300 does not come into contact with the substrate 290 when the driver 300 is in the maximum tilted state.

以上、拡張モジュール２００ｃの構成について説明を行ったが、他の拡張モジュール２００は、基板２９０に実装されるデバイス２１及びコネクタの種類及び／又は数が異なり、開口部２７３の形状及び／又は数が異なること以外、拡張モジュール２００ｃと同様の構成である。 The configuration of expansion module 200c has been described above, but the other expansion modules 200 have the same configuration as expansion module 200c, except that the types and/or numbers of devices 21 and connectors mounted on the substrate 290 are different, and the shapes and/or numbers of openings 273 are different.

このように、拡張モジュール２００を種類によらず同様の構成とすることにより、複数の拡張モジュール２００を種類や数に依らずフレキシブルに接続することができる。複数のモジュールを互いに接続可能とする構成は、特許文献２でも知られているが、本実施形態の接続構造は、特許文献２に記載の構造よりも単純であって、かつより強固に接続可能である。 In this way, by making the expansion modules 200 have the same configuration regardless of the type, multiple expansion modules 200 can be flexibly connected regardless of the type or number. A configuration that allows multiple modules to be connected to each other is also known in Patent Document 2, but the connection structure of this embodiment is simpler than the structure described in Patent Document 2 and allows for a more secure connection.

なお、モジュールシステム１の最下流に位置する拡張モジュール２００は、第２接続面２１２に他の拡張モジュール２００が接続されないため、開口部２６４が開いた状態となる。このため、開口部２６４からゴミ等が入ることが懸念されるが、ネジ孔２４１を用いてプレート等の部材を第２接続面２１２に接続することにより、開口部２６４を塞ぐことが可能である。 The expansion module 200 located at the most downstream side of the module system 1 has the opening 264 open because no other expansion modules 200 are connected to the second connection surface 212. This raises concerns that dust and other foreign matter may enter through the opening 264, but it is possible to close the opening 264 by connecting a member such as a plate to the second connection surface 212 using the screw holes 241.

＜ベースモジュールの構成＞
次に、ベースモジュール１００の構成について説明する。 <Bass module configuration>
Next, the configuration of the bass module 100 will be described.

図１１は、ベースモジュール１００の構成を示す斜視図である。図１４は、ベースモジュール１００の構成を示す分解斜視図である。図１１、図１４に示すように、拡張モジュール２００と同様の箱状の筐体を有する。 Figure 11 is a perspective view showing the configuration of the base module 100. Figure 14 is an exploded perspective view showing the configuration of the base module 100. As shown in Figures 11 and 14, the base module 100 has a box-shaped housing similar to that of the expansion module 200.

図１１、図１４に示すように、第２接続面１２０を構成する第２側面部材１６０は、拡張モジュール２００の第２側面部材２６０と同様の構成であり、コネクタ１２１（図４参照）を露出させるための開口部１２４と、前述の第１ネジ部材２３１が螺合するネジ孔１２２と、第２ネジ部材２３２の先端部が嵌入する貫通孔１２３とが形成されている。 As shown in Figures 11 and 14, the second side member 160 constituting the second connection surface 120 has a configuration similar to that of the second side member 260 of the expansion module 200, and is formed with an opening 124 for exposing the connector 121 (see Figure 4), a screw hole 122 into which the aforementioned first screw member 231 screws, and a through hole 123 into which the tip of the second screw member 232 fits.

また、インターフェース面１１０を構成する前面部材１７０には、電源コネクタ１０１を露出させるための開口部１３１と、ディスプレイコネクタ１０２を露出させるための開口部１３２と、ＵＳＢコネクタ１０３を露出させるための開口部１３３と、メモリスロット１０４を露出させるための開口部１３４とが形成されている。 In addition, the front member 170 constituting the interface surface 110 is formed with an opening 131 for exposing the power connector 101, an opening 132 for exposing the display connector 102, an opening 133 for exposing the USB connector 103, and an opening 134 for exposing the memory slot 104.

また、図１、図１４に示すように、第１接続面１１１を構成する第１側面部材１５０には、開口部は設けられていないが、図１２、図１４に示すヒートシンク４００を接続するために、４つのネジ孔１１２が形成されている。図１２に示すように、ヒートシンク４００には、４つの貫通孔４０１が設けられている。図１４に示すように、ネジ部材４０２を貫通孔４０１に通してネジ孔１１２に螺合させることにより、ヒートシンク４００を第１接続面１１１に接続することができる。 As shown in Figs. 1 and 14, the first side member 150 constituting the first connection surface 111 does not have an opening, but has four screw holes 112 for connecting the heat sink 400 shown in Figs. 12 and 14. As shown in Fig. 12, the heat sink 400 has four through holes 401. As shown in Fig. 14, the heat sink 400 can be connected to the first connection surface 111 by passing the screw members 402 through the through holes 401 and screwing them into the screw holes 112.

このように、ベースモジュール１００にヒートシンク４００を接続可能とすることで、高温環境下における使用に対応することができる。 In this way, by being able to connect a heat sink 400 to the base module 100, it can be used in high temperature environments.

なお、ベースモジュール１００の筐体のその他の構成は、拡張モジュール２００の筐体と同様である。また、ベースモジュール１００の筐体内には、コネクタ１２１、ＣＰＵ１１、ルートコンプレックス１０等が実装された基板が設けられている。図１４を参照してベースモジュール１００の内部構成の一例を説明する。 The rest of the configuration of the housing of the base module 100 is the same as that of the housing of the expansion module 200. In addition, a board on which a connector 121, a CPU 11, a root complex 10, etc. are mounted is provided inside the housing of the base module 100. An example of the internal configuration of the base module 100 will be described with reference to FIG. 14.

図１４に示すように、ベースモジュール１００は、第１側面部材１５０と、第２側面部材１６０と、前面部材１７０と、背面部材１８０とを組み合わせてなる箱状の筐体を有している。この筐体内には、第１基板１９０と第２基板１９５とが収容されている。筐体は、Ｘ方向、Ｙ方向、及びＺ方向に平行な辺を有する直方体形状である。なお、Ｘ方向、Ｙ方向、及びＺ方向は互いに直交する。Ｘ方向、Ｙ方向、及びＺ方向は、図４のものと同様であり、図１などに示すベースモジュール１００と拡張モジュール２００との連結時の状態で統一している。 As shown in FIG. 14, the base module 100 has a box-shaped housing formed by combining a first side member 150, a second side member 160, a front member 170, and a rear member 180. A first board 190 and a second board 195 are housed inside this housing. The housing is a rectangular parallelepiped with sides parallel to the X, Y, and Z directions. The X, Y, and Z directions are mutually orthogonal. The X, Y, and Z directions are the same as those in FIG. 4, and are consistent with the state when the base module 100 and the extension module 200 are connected as shown in FIG. 1, etc.

第１基板１９０と第２基板１９５とは、Ｚ方向に沿って積層配置され、互いの主面同士がＺ方向に沿って対向するよう配置されている。第１基板１９０のほうが、第２基板１９５よりも第１側面部材１５０側に配置されている。言い換えると、ベースモジュール１００と拡張モジュール２００との連結時において、第１基板１９０のほうが、第２基板１９５よりも拡張モジュール２００から遠い位置に配置される。また、第１基板１９０のほうが、第２基板１９５よりもヒートシンク４００に近い位置に配置される。 The first substrate 190 and the second substrate 195 are stacked along the Z direction, and are arranged so that their main surfaces face each other along the Z direction. The first substrate 190 is arranged closer to the first side member 150 than the second substrate 195. In other words, when the base module 100 and the extension module 200 are connected, the first substrate 190 is arranged farther from the extension module 200 than the second substrate 195. Also, the first substrate 190 is arranged closer to the heat sink 400 than the second substrate 195.

第１側面部材１５０は、押出形成により形成された押出材をベースとして形成されている。押出材は、アルミニウム材をＹ方向に押し出すことにより形成されたものである。第１側面部材１５０は、平板状の平板部１５１と、平板部１５１のＸ方向（長手方向）の一端に形成された第１端部１５２と、他端に形成された第２端部１５３とを有する。第１端部１５２及び第２端部１５３は、放熱性を高めるためのフィン構造を有し、Ｙ方向に垂直な断面形状が同一である。第１端部１５２及び第２端部１５３は、筐体の上面及び下面の一部を構成する。 The first side member 150 is formed based on an extrusion material formed by extrusion molding. The extrusion material is formed by extruding aluminum material in the Y direction. The first side member 150 has a flat plate portion 151, a first end portion 152 formed at one end of the flat plate portion 151 in the X direction (longitudinal direction), and a second end portion 153 formed at the other end. The first end portion 152 and the second end portion 153 have a fin structure for improving heat dissipation, and have the same cross-sectional shape perpendicular to the Y direction. The first end portion 152 and the second end portion 153 form part of the upper and lower surfaces of the housing.

平板部１５１は、平面形状が矩形状であって、外表面が上述の第１接続面１１１を構成する。また、平板部１５１には、内面側（第１接続面１１１とは反対側）に、基板１９０を取り付けるための取り付け部１５４が設けられている。また、平板部１５１には、内面側に放熱部材１９７を取り付けるために外表面側から固定用ねじ１５６を挿通するための貫通孔１５５が設けられている。 The flat plate portion 151 has a rectangular planar shape, and its outer surface constitutes the first connection surface 111 described above. The flat plate portion 151 also has an attachment portion 154 on its inner surface (opposite the first connection surface 111) for attaching the substrate 190. The flat plate portion 151 also has a through hole 155 for inserting a fixing screw 156 from the outer surface side to attach a heat dissipation member 197 to the inner surface side.

また、第１端部１５２及び第２端部１５３には、前面部材１７０及び背面部材１８０を取り付けるためのネジ孔１５２ａ，１５３ａが、フィン構造の断面がほぼ円形の溝を利用して形成されている。 In addition, screw holes 152a, 153a for attaching the front member 170 and the back member 180 are formed at the first end 152 and the second end 153 by utilizing grooves with a nearly circular cross section of the fin structure.

第２側面部材１６０は、第１側面部材１５０と同様に、押出形成により形成された押出材をベースとして形成されている。第２側面部材１６０は、第１側面部材１５０とほぼ同一の形状及び大きさであって、平板状の平板部１６１と、平板部１６１のＸ方向（長手方向）の一端に形成された第１端部１６２と、他端に形成された第２端部１６３とを有する。第１端部１６２及び第２端部１６３は、放熱性を高めるためのフィン構造を有し、Ｙ方向に垂直な断面形状が同一である。第１端部１６２及び第２端部１６３は、筐体の上面及び下面の一部を構成する。 The second side member 160, like the first side member 150, is formed using an extruded material formed by extrusion molding as a base. The second side member 160 has approximately the same shape and size as the first side member 150, and has a flat plate portion 161, a first end portion 162 formed at one end of the flat plate portion 161 in the X direction (longitudinal direction), and a second end portion 163 formed at the other end. The first end portion 162 and the second end portion 163 have a fin structure for improving heat dissipation, and have the same cross-sectional shape perpendicular to the Y direction. The first end portion 162 and the second end portion 163 form part of the upper and lower surfaces of the housing.

平板部１６１は、平面形状が矩形状であって、外表面が上述の第２接続面１２０を構成する。また、第１端部１６２及び第２端部１６３には、前面部材１７０及び背面部材１８０を取り付けるためのネジ孔１６２ａ，１６３ａが、フィン構造の断面がほぼ円形の溝を利用して形成されている。 The flat plate portion 161 has a rectangular planar shape, and its outer surface constitutes the second connection surface 120 described above. In addition, screw holes 162a, 163a for attaching the front member 170 and the back member 180 are formed in the first end portion 162 and the second end portion 163 by utilizing grooves with a substantially circular cross section of the fin structure.

第１側面部材１５０の第１端部１５２と、第２側面部材１６０の第１端部１６２とは互いに嵌合して筐体の上面を構成する。第１側面部材１５０の第２端部１５３と、第２側面部材１６０の第２端部１６３とは互いに嵌合して筐体の下面を構成する。 The first end 152 of the first side member 150 and the first end 162 of the second side member 160 fit together to form the upper surface of the housing. The second end 153 of the first side member 150 and the second end 163 of the second side member 160 fit together to form the lower surface of the housing.

前面部材１７０は、矩形平板状の部材であって、４つの貫通孔１７１が設けられている。ネジ部材１７２を、各貫通孔１７１を介して第１側面部材１５０及び第２側面部材１６０のネジ孔１５２ａ，１５３ａ，１６２ａ，１６３ａに螺合させることにより、前面部材１７０が第１側面部材１５０及び第２側面部材１６０に結合される。前面部材１７０の外表面は、上述のインターフェース面１１０を構成する。 The front member 170 is a rectangular flat member with four through holes 171. The front member 170 is joined to the first side member 150 and the second side member 160 by screwing the screw members 172 into the screw holes 152a, 153a, 162a, and 163a of the first side member 150 and the second side member 160 through the respective through holes 171. The outer surface of the front member 170 constitutes the interface surface 110 described above.

背面部材１８０は、前面部材１７０とほぼ同一の形状及び大きさであって、４つの貫通孔１８１が設けられている。ネジ部材１８２を、各貫通孔１８１を介して第１側面部材１５０及び第２側面部材１６０のネジ孔１５２ａ、１５３ａ、１６２ａ，１６３ａに螺合させることにより、背面部材１８０が第１側面部材１５０及び第２側面部材１６０に結合される。 The rear member 180 has approximately the same shape and size as the front member 170, and is provided with four through holes 181. The rear member 180 is joined to the first side member 150 and the second side member 160 by screwing the screw members 182 into the screw holes 152a, 153a, 162a, and 163a of the first side member 150 and the second side member 160 through the respective through holes 181.

また、背面部材１８０には、ベースモジュール１００をＤＩＮレール等に取り付け可能とする部品を取り付けるためのネジ孔１８３が形成されている。 In addition, the rear member 180 has screw holes 183 for attaching components that allow the base module 100 to be mounted on a DIN rail or the like.

第１基板１９０は、例えば矩形状のプリント基板であって、図４を参照して説明したルートコンプレックス１０と、ＣＰＵ１１と、メモリ１２とが実装されている。なお、図１４では、ルートコンプレックス１０は、ＣＰＵ１１を含むＩＣチップの一部として表されている。 The first substrate 190 is, for example, a rectangular printed circuit board, and is equipped with the root complex 10, CPU 11, and memory 12 described with reference to FIG. 4. Note that in FIG. 14, the root complex 10 is shown as part of the IC chip including the CPU 11.

第２基板１９５も、第１基板１９０と同様に、例えば矩形状のプリント基板であって、電源コネクタ１０１と、ディスプレイコネクタ１０２と、ＵＳＢコネクタ１０３と、メモリスロット１０４とが実装されている。 The second board 195, like the first board 190, is, for example, a rectangular printed circuit board, and is equipped with a power connector 101, a display connector 102, a USB connector 103, and a memory slot 104.

また、第１基板１９０には、各取り付け部１５４に対応する位置に、貫通孔１９１が形成され、第２基板１９５にも、各取り付け部１５４に対応する位置に、貫通孔１９６が形成されている。第１基板１９０と第２基板１９５との対向方向（Ｚ方向）の間隙には矩形状の四隅にスペーサ１９２が配置される。スペーサ１９２は、Ｚ方向に沿って貫通孔１９２ａが設けられ、この貫通孔１９２ａが、第１基板１９０の貫通孔１９１と、第２基板１９５の貫通孔１９６と重なって連通するよう配置される。 In addition, through holes 191 are formed in the first substrate 190 at positions corresponding to the mounting portions 154, and through holes 196 are formed in the second substrate 195 at positions corresponding to the mounting portions 154. Spacers 192 are arranged at the four corners of a rectangle in the gap between the first substrate 190 and the second substrate 195 in the opposing direction (Z direction). The spacer 192 has a through hole 192a formed along the Z direction, and is arranged so that the through hole 192a overlaps and communicates with the through hole 191 of the first substrate 190 and the through hole 196 of the second substrate 195.

ネジ部材１９３を、第２基板１９５の貫通孔１９６、スペーサ１９２の貫通孔１９２ａ、第１基板１９０の貫通孔１９１を介して取り付け部１５４に形成されたネジ溝に螺合させることにより、第１基板１９０と第２基板１９５が第１側面部材１５０に結合される。 The first substrate 190 and the second substrate 195 are joined to the first side member 150 by screwing the screw member 193 into the threaded groove formed in the mounting portion 154 via the through hole 196 of the second substrate 195, the through hole 192a of the spacer 192, and the through hole 191 of the first substrate 190.

上述のように、第１側面部材１５０の平板部１５１には、内面側に放熱部材１９７が取り付けられている。放熱部材１９７は例えばアルミ製である。放熱部材１９７は、略矩形状の板材であり、第１基板１９０が第１側面部材１５０に固定されたときに第１基板１９０と第１側面部材１５０の内面との間隙に収容可能な厚さで形成されている。また、放熱部材１９７は、第１基板１９０が第１側面部材１５０に固定されたときに、第１基板１９０上のＣＰＵ１１（及びルートコンプレックス１０）と対向し、好ましくはＣＰＵ１１の表面全域と面接触するよう配置される。 As described above, the heat dissipation member 197 is attached to the inner surface of the flat plate portion 151 of the first side member 150. The heat dissipation member 197 is made of aluminum, for example. The heat dissipation member 197 is a substantially rectangular plate material, and is formed with a thickness that allows it to be accommodated in the gap between the first substrate 190 and the inner surface of the first side member 150 when the first substrate 190 is fixed to the first side member 150. In addition, the heat dissipation member 197 faces the CPU 11 (and root complex 10) on the first substrate 190 when the first substrate 190 is fixed to the first side member 150, and is preferably positioned so as to be in surface contact with the entire surface of the CPU 11.

この構成により、放熱部材１９７は、ＣＰＵ１１やルートコンプレックス１０からの発せられた熱を、第１側面部材１５０の平板部１５１を介してヒートシンク４００まで伝導させて、ヒートシンク４００から外部に放熱させることができるので、ＣＰＵ１１やルートコンプレックス１０の温度上昇を抑制できる。 With this configuration, the heat dissipation member 197 can conduct heat generated from the CPU 11 and the root complex 10 through the flat portion 151 of the first side member 150 to the heat sink 400, and dissipate the heat from the heat sink 400 to the outside, thereby suppressing the temperature rise of the CPU 11 and the root complex 10.

なお、放熱部材１９７と、第１基板１９０上のＣＰＵ１１との間に、シートタイプの放熱材である放熱シートをさらに配置してもよい。これにより、放熱部材１９７とＣＰＵ１１との間の空気溜まりを除去でき、ＣＰＵ１１から放熱部材１９７へ確実に熱伝導させることが可能となり、放熱効果を向上できる。 A heat dissipation sheet, which is a sheet-type heat dissipation material, may be further disposed between the heat dissipation member 197 and the CPU 11 on the first board 190. This can eliminate air pockets between the heat dissipation member 197 and the CPU 11, and ensures that heat is conducted from the CPU 11 to the heat dissipation member 197, improving the heat dissipation effect.

図１３は、押出材の一例を示す斜視図である。押出材は、押出方向に直交する断面形状が同一である。第２側面部材２６０は、図１３に示す押出材５００を適切なサイズに切断し、開口部や貫通孔等を形成するための加工を施すことにより形成することができる。第１側面部材２５０についても同様の押出材を用いて形成することができる。このように、押出材を用いて筐体を形成することにより、様々なサイズに対応可能であって、かつ筐体を低コストに作成することができる。 Figure 13 is a perspective view showing an example of an extruded material. The extruded material has the same cross-sectional shape perpendicular to the extrusion direction. The second side member 260 can be formed by cutting the extruded material 500 shown in Figure 13 to an appropriate size and processing it to form openings, through holes, etc. The first side member 250 can also be formed using a similar extruded material. In this way, by forming a housing using an extruded material, it is possible to accommodate a variety of sizes and to produce the housing at low cost.

＜モジュールシステムの適用分野＞
図１５を参照して、実施形態に係るモジュールシステム１が適用される分野について説明する。図１５は、実施形態のモジュールシステム１が適用されるコンピュータシステム５０の一例を示す図である。 <Application areas of module system>
A field to which the module system 1 according to the embodiment is applied will be described with reference to Fig. 15. Fig. 15 is a diagram showing an example of a computer system 50 to which the module system 1 according to the embodiment is applied.

図１５に示すように、モジュールシステム１は、典型的には、コンピュータシステム５０に組み込まれて用いられる。コンピュータシステム５０は、モジュールシステム１を一要素として含み、モジュールシステム１の演算機能を利用して、例えば情報処理や数値計算やデータ処理を行う情報システムや、制御対象機器の制御を行う制御システムなどとして機能するものであり、例えば産業用や農業用である。コンピュータシステム５０は、例えば、モジュールシステム１にそれぞれ通信可能に接続される入力装置５１と、表示装置５２と、サーバ５３と、外部機器５４とを備える。 As shown in FIG. 15, the module system 1 is typically incorporated into a computer system 50 for use. The computer system 50 includes the module system 1 as one element, and utilizes the calculation functions of the module system 1 to function as, for example, an information system that performs information processing, numerical calculation, and data processing, or a control system that controls equipment to be controlled, for example for industrial or agricultural use. The computer system 50 includes, for example, an input device 51, a display device 52, a server 53, and an external device 54, each of which is communicatively connected to the module system 1.

入力装置５１は、例えばキーボード、マウス等、情報をモジュールシステム１に入力する装置である。 The input device 51 is a device, such as a keyboard or mouse, that inputs information into the module system 1.

表示装置５２は、例えばモニタ等、モジュールシステム１から出力された情報を表示する装置である。 The display device 52 is a device, such as a monitor, that displays information output from the module system 1.

サーバ５３は、モジュールシステム１とインターネットなどのネットワーク回線を介して接続され、モジュールシステム１との間で情報の送受信を行う。 The server 53 is connected to the module system 1 via a network line such as the Internet, and transmits and receives information between the module system 1.

外部機器５４は、例えば各種センサやバーコードリーダなど、外部から何らかの情報を取得してモジュールシステム１に提供する機器類を含む。また、外部機器５４は、例えばロボット、工作機械、プリンタなど、モジュールシステム１によって動作を制御される機器類も含む。コンピュータシステム５０が外部機器５４としてロボットを備える場合、実施形態に係るモジュールシステム１はロボットの動作を制御するためのロボットコントローラとして機能する。 The external device 54 includes devices, such as various sensors and barcode readers, that acquire some information from the outside and provide it to the module system 1. The external device 54 also includes devices, such as robots, machine tools, and printers, whose operations are controlled by the module system 1. When the computer system 50 includes a robot as the external device 54, the module system 1 according to the embodiment functions as a robot controller for controlling the operation of the robot.

なお、入力装置５１、表示装置５２、サーバ５３、外部機器５４は、コンピュータシステム５０の要素の一例である。コンピュータシステム５０は、少なくともモジュールシステム１を備えていればよく、入力装置５１、表示装置５２、サーバ５３、外部機器５４の少なくとも一部を備える構成でもよいし、別の要素を備える構成でもよい。また、コンピュータシステム５０は、複数のモジュールシステム１を備える構成でもよい。 Note that the input device 51, the display device 52, the server 53, and the external device 54 are examples of elements of the computer system 50. The computer system 50 only needs to include at least the module system 1, and may be configured to include at least some of the input device 51, the display device 52, the server 53, and the external device 54, or may be configured to include other elements. The computer system 50 may also be configured to include multiple module systems 1.

また、上記各実施形態に示した要件に本発明が限定されるものではない。これらの点に関しては、本発明の主旨をそこなわない範囲で変更することができ、その応用形態に応じて適切に定めることができる。 Furthermore, the present invention is not limited to the requirements shown in the above embodiments. These points can be changed without departing from the spirit of the present invention, and can be appropriately determined according to the application form.

例えば上記実施形態では、モジュールシステム１において、複数の拡張モジュール２００が１組の上流側コネクタ２２１及び下流側コネクタ２２２を介して直接接続され、さらにベースモジュール１００と拡張モジュール２００とがコネクタ１２１及び上流側コネクタ２２１を介して直接接続される構成を例示した。しかしながら、モジュールシステム１は、ベースモジュール１００及び１以上の拡張モジュール２００が必ずしも一体的に連結される構成でなくてもよく、例えば各モジュールの用途に応じた設置個所の制約などに応じて、一部のモジュールがケーブル等を介して離れて配置される構成でもよい。ただし、上記実施形態のように全モジュールを一体的に連結する構成とすれば、例えばモジュール間の連結部分に異物が入り難くできる、モジュール間の通信を安定化できる、などの顕著な効果を奏することができる。 For example, in the above embodiment, a configuration was exemplified in which in the module system 1, multiple expansion modules 200 are directly connected via a pair of upstream connectors 221 and downstream connectors 222, and further, the base module 100 and the expansion modules 200 are directly connected via the connector 121 and the upstream connector 221. However, the module system 1 does not necessarily have to be configured so that the base module 100 and one or more expansion modules 200 are connected together, and may be configured so that some modules are placed separately via cables or the like, for example, depending on the installation location constraints according to the application of each module. However, if all modules are connected together as in the above embodiment, significant effects can be achieved, such as making it difficult for foreign objects to enter the connection between modules and stabilizing communication between modules.

また、ベースモジュール１００や拡張モジュール２００の筐体は、例えば金属材料を用いて押し出し成形などで作成してもよいし、樹脂材料を用いてモールド成形などで作成してもよい。 The housings of the base module 100 and the expansion module 200 may be made, for example, by extrusion molding using a metal material, or by molding using a resin material.

１モジュールシステム
１０ルートコンプレックス（コントローラ）
１０ａルートポート
２０パケットスイッチ（データ分配部）
２０ａ上流側ポート
２０ｂ下流側ポート
２１デバイス
２１ａポート
１００ベースモジュール
１０１電源コネクタ
１０２ディスプレイコネクタ
１０３ＵＳＢコネクタ
１０４メモリスロット
１１０インターフェース面
１１１第１接続面
１１２ネジ孔
１２０第２接続面
１２１コネクタ
１２２ネジ孔
１２３貫通孔
１２４，１３１，１３２，１３３，１３４開口部
２００，２００ａ，２００ｂ，２００ｃ拡張モジュール
２１０インターフェース面
２１１第１接続面
２１２第２接続面
２２１上流側コネクタ
２２２下流側コネクタ
２３１第１ネジ部材
２３２第２ネジ部材
２４１ネジ孔
２４１ａクリンチングスペーサ
２４２貫通孔
２５０第１側面部材
２５１平板部
２５２第１端部
２５２ａネジ孔
２５３第２端部
２５３ａネジ孔
２５４開口部（第１開口部）
２５５貫通孔（第１貫通孔）
２５６ネジ孔
２５７取り付け部
２６０第２側面部材
２６１平板部
２６２第１端部
２６２ａネジ孔
２６３第２端部
２６３ａネジ孔
２６４開口部（第２開口部）
２７０前面部材
２７１貫通孔
２７２ネジ部材
２７３開口部
２８０背面部材
２８１貫通孔
２８２ネジ部材
２８３ネジ孔
２９０基板
２９１貫通孔
２９２ネジ部材
２９３貫通孔（第２貫通孔）
３００ドライバ４００ヒートシンク
４０１貫通孔
５００押出材
３１０ＵＳＢホストコントローラ（コントローラ）
３１０ａルートポート
３２０ＵＳＢハブ（データ分配部）
３２０ａ上流側ポート
３２０ｂ下流側ポート
５０コンピュータシステム 1. Module System 10. Root Complex (Controller)
10a Root port 20 Packet switch (data distribution section)
20a upstream port 20b downstream port 21 device 21a port 100 base module 101 power connector 102 display connector 103 USB connector 104 memory slot 110 interface surface 111 first connection surface 112 screw hole 120 second connection surface 121 connector 122 screw hole 123 through hole 124, 131, 132, 133, 134 opening 200, 200a, 200b, 200c expansion module 210 interface surface 211 first connection surface 212 second connection surface 221 upstream connector 222 downstream connector 231 first screw member 232 second screw member 241 screw hole 241a clinching spacer 242 through hole 250 first side member 251 flat plate portion 252 First end 252a Screw hole 253 Second end 253a Screw hole 254 Opening (first opening)
255 through hole (first through hole)
256 Screw hole 257 Mounting portion 260 Second side member 261 Flat plate portion 262 First end portion 262a Screw hole 263 Second end portion 263a Screw hole 264 Opening portion (second opening portion)
270 Front member 271 Through hole 272 Screw member 273 Opening 280 Rear member 281 Through hole 282 Screw member 283 Screw hole 290 Substrate 291 Through hole 292 Screw member 293 Through hole (second through hole)
300 Driver 400 Heat sink 401 Through hole 500 Extrusion material 310 USB host controller (controller)
310a Root port 320 USB hub (data distribution section)
320a: upstream port 320b: downstream port 50: computer system

特開２０１７－００４４８７号公報JP 2017-004487 A 特開２００５－１１６８７２号公報JP 2005-116872 A

Claims

An expansion module having an upstream connector and a downstream connector,
a data distributor having one upstream port and two or more downstream ports, and redirecting data transmitted and received between the upstream port and the two or more downstream ports to an appropriate connection destination;
One or more devices;
Equipped with
the upstream port is connected to the upstream connector;
one of the two or more downstream ports is connected to the downstream connector and another downstream port is connected to the device;
The extension module further comprises:
a substrate on which the upstream connector, the downstream connector, the data distribution unit, and the device are mounted;
A housing that houses the substrate;
Equipped with
The housing includes:
a first connection surface having a first opening for exposing the upstream connector;
a second connection surface facing the first connection surface and having a second opening through which the downstream connector is exposed;
having
A first through hole through which a screw member is inserted is formed in the first connection surface,
The second connection surface is formed with a screw hole into which the screw member of another expansion module is screwed,
the substrate is disposed between the first connection surface and the second connection surface,
a second through hole is formed in the substrate on a straight line connecting the first through hole and the screw hole;
the screw member has a screw head located between the substrate and the housing, a total length longer than a distance between the substrate and the housing, and a diameter of the screw head larger than a diameter of the first through hole and a diameter of the second through hole;
The screw hole is used, when connecting the expansion module to another expansion module on the first connection surface side, by inserting a screwdriver into the inside of the housing through the screw hole, abutting the tip of the screwdriver against the screw head of the screw member that is inserted into the first through hole and has the screw head positioned on the inside of the housing, and rotating the screw member with the screwdriver, thereby screwing the screw member into the screw hole of the other expansion module.
An expansion module characterized by:

The expansion module according to claim 1 , wherein the screw hole is formed by a cylindrical female screw member extending from the second connection surface toward the substrate.

The expansion module according to claim 2 , wherein the diameter of the second through hole is larger than the diameter of the first through hole and the diameter of the screw hole.

the first connecting surface is an outer surface of a first side member formed by an extrusion material,
The expansion module according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the second connection surface is an outer surface of a second side member formed from an extruded material.

an end portion of the first side surface member and an end portion of the second side surface member are connected to each other to form an upper surface and a lower surface of the housing;
The expansion module of claim 4, wherein the end portion is a fin structure.

A protrusion is formed on the first connection surface,
The expansion module according to claim 1 , wherein the second connection surface is formed with a fitting portion into which the protrusion of the other expansion module fits.

7. A module system comprising: an expansion module according to claim 1; and a base module having a connector connected to a controller that controls a bus connected in a peer-to-peer manner,
A module system comprising one or more expansion modules connected in sequence to the base module.

8. The module system according to claim 7, wherein a heat sink is connected to a surface of the base module opposite to a connection surface to which the expansion module is connected.

an interface connecting the base module and the one or more expansion modules is PCIe;
the controller is a root complex;
The data distribution unit is a packet switch.
9. A module system according to claim 7 or 8.

an interface connecting the base module and the one or more expansion modules is a USB;
the controller is a USB host controller;
The data distribution unit is a USB hub.
9. A module system according to claim 7 or 8.

A computer system comprising a module system according to any one of claims 7 to 10.