JP4845767B2 - Control device - Google Patents
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Description
本発明は、列車,自動車,船舶などの移動車輌内に設置される制御装置に関する。 The present invention relates to a control device installed in a moving vehicle such as a train, an automobile, and a ship.
近年のIT化技術により、従来のアナログ方式からデジタル方式の通信制御に切り替わり、移動車輌と地上局間で高速に大容量データを通信する移動車輌内の制御装置が急速に進歩している。移動車輌には、新幹線や在来線,大型車トラックやバス,船舶,航空機などがある。これらの移動車輌には、より安全で、より顧客サービスの向上を図るべく、地上側とのデータ通信を行うための様々な制御装置が設置されている。 With recent IT technology, the conventional analog system is switched to digital communication control, and a control apparatus in a mobile vehicle that communicates a large amount of data at high speed between the mobile vehicle and the ground station is rapidly progressing. Mobile vehicles include Shinkansen and conventional lines, large trucks and buses, ships, and aircraft. These mobile vehicles are provided with various control devices for performing data communication with the ground side in order to improve safety and customer service.
しかし、制御装置は、車輌が移動する時にレールの繋ぎ目,タイヤ,駆動装置など外部からの振動を受け、発進,停止の車輌移動、及び荷役積み下ろし作業などによる衝撃を受けるため、耐振性や耐衝撃性が要求される。 However, the control device receives vibrations from the outside such as rail joints, tires, and drive devices when the vehicle moves, and is subject to shocks caused by starting and stopping vehicle movement and loading / unloading operations. Impact properties are required.
一方、制御装置の低コスト化のニーズが高く、益々競争が激化している状況にあり、耐振,耐衝撃仕様を維持して低コスト化を実現する必要があるが、有効な解決策がない状況にある。 On the other hand, there is a strong need for cost reduction of control devices, and competition is intensifying, and it is necessary to reduce costs by maintaining vibration and shock resistance specifications, but there is no effective solution. Is in the situation.
耐振性や耐衝撃性を確保する手段としては、従来より装置筐体の板厚を厚くする、多数の部材を組み合わせ溶接する、溶接量を増やす、ネジやボルトを併用し接続力を強化する方法が主流であり、これらは、いずれも部材数が増加し、加工費が増加するものであった。 As means to ensure vibration resistance and impact resistance, methods such as increasing the plate thickness of the device casing, welding a number of members in combination, increasing the welding amount, and using screws and bolts together to strengthen the connection force However, all of these increase the number of members and increase the processing cost.
〔特許文献1〕には、コスト低減,軽量化のために、ケースが金属製の板材のプレス成形で構成し、共通の締結部材によってケース結合部の締結と、ケースとベース部材の締結を共締め構造とした自動車用の制御装置が記載されている。 In [Patent Document 1], for cost reduction and weight reduction, the case is formed by press-molding a metal plate, and the fastening of the case coupling portion and the fastening of the case and the base member are shared by a common fastening member. A control device for an automobile having a fastening structure is described.
〔特許文献1〕に記載の従来の技術は、板材の切断加工や曲げ加工によってケースを安価に成形することができるが、1枚の基板上に電子部品を配置した回路ユニットのケースに適用できるもので、複数のモジュールを搭載し、受電ユニット,インターフェースユニットを搭載するような制御装置については、配慮されていないものであった。 The conventional technique described in [Patent Document 1] can form a case at low cost by cutting or bending a plate material, but can be applied to a case of a circuit unit in which electronic components are arranged on a single substrate. However, a control device having a plurality of modules and a power receiving unit and an interface unit is not considered.
また、市販されている標準のラックを使用する場合は、ラック横幅に対してプリント板実装ピッチが定まっており、1種類のサイズのプリント板をラック幅の規定に合せ実装するしかなく、異なるサイズのプリント板を実装する場合、コストの高い特殊ラックを使用する必要があった。 In addition, when using a standard rack that is commercially available, the printed board mounting pitch is determined with respect to the width of the rack, and there is no choice but to mount one type of printed board according to the rack width regulations. When mounting this printed board, it was necessary to use a special rack with high cost.
標準ラックに異なる2種類のサイズのプリント板を実装する場合、従来は、ラックサイズにあったプリント板上に異なるサイズのプリント体を積層しているが、振動や衝撃に対し信頼性が低くなり、1段の積層が限度である。このため、移動車輌内のような過酷な環境下では、1段に積層したプリント板を多数ラックに実装することになり、制御装置は大型になり、コストも増加するという問題があった。 When two different types of printed boards are mounted on a standard rack, conventionally, printed bodies of different sizes are stacked on the printed board that matches the rack size, but the reliability against vibration and impact is reduced. One layer stack is the limit. For this reason, in a harsh environment such as in a moving vehicle, a large number of printed boards stacked in one stage are mounted on a rack, and there is a problem that the control device becomes large and costs increase.
本発明の目的は、相反するニーズである低コスト化と耐振化設計に有効な実装構造の移動車輌内に設置する制御装置を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a control device that is installed in a mobile vehicle having a mounting structure effective for cost reduction and vibration resistance design, which are conflicting needs.
上記目的を達成するために、本発明の制御装置は、1枚の部材を数箇所折り曲げ加工し、曲げ部に設けたリベット締結用孔を組み合わせリベット締結することにより、部材の断面係数をあげ筐体の剛性力を強化すると共に、リベット締結により外部衝撃を吸収し、移動車輌における様々な振動や衝撃を緩和させる構造とし、内部実装機器、それらを固定する部材をリベット締結するものである。 In order to achieve the above object, the control device of the present invention increases the section modulus of a member by bending a single member at several places and combining rivet fastening holes provided in the bent portion. In addition to strengthening the rigidity of the body, it absorbs external shocks by rivet fastening and relaxes various vibrations and shocks in the mobile vehicle, and rivet fastens internal mounting devices and members that fix them.
また、異なるサイズのプリント板を多段積層して、振動や衝撃に強いサンドイッチ実装構造によりラックに取り付け、制御装置の耐振化と低コスト化を両立させたものである。 Also, printed boards of different sizes are stacked in multiple layers and attached to a rack with a sandwich mounting structure that is resistant to vibrations and impacts, and both vibration resistance and cost reduction of the control device are achieved.
本発明によれば、移動車両内における過酷な振動や衝撃などに対し、耐久性や信頼性の高い制御装置を実現すると共に、使用部材の削減と加工費の低減、および安価な市販機器を耐久性の高い実装方式により製品コストを概ね1/3に抑えることが可能となる。 According to the present invention, it is possible to realize a highly durable and reliable control device against severe vibrations and shocks in a moving vehicle, reduce the number of members used, reduce processing costs, and endure inexpensive commercial equipment. It is possible to reduce the product cost to about 1/3 by a highly efficient mounting method.
本発明の一実施例を図1〜図6を用いて説明する。図1は、本実施例の制御装置の正面扉を外した状態を示す斜視図である。 An embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a perspective view showing a state in which the front door of the control device of this embodiment is removed.
内部機器を実装する筐体1内には、市販されているプリント板収納用のPCI規格準拠のラック3が取り付けられ、筐体1内の上部に設置され、ラック3に装着される制御ユニット20,筐体1内の下部に設置され、外部からの電源を受電する受電ユニット8,外部へ通信制御信号を出力するインターフェースユニット9が装着されている。
A commercially available PCI standard-
制御ユニット20には、CPUが搭載されているCPU用モジュール5(制御用プリント板5ともいう),通信用モジュール6(通信用プリント板6ともいう),受電ユニット8から供給された電源を受け、CPU用モジュール5及び通信用モジュール6用に電源電圧を変換する電源用モジュール4(電源プリント板4ともいう),保守や通信切り替え用のHUB用モジュール7(HUBプリント板7ともいう)が、各々2系統ずつ実装されている。
The
筐体1は、図2に示すように、1枚の平面部材を折り曲げ加工して製作される。本実施例の例では、筐体1の外形は、幅(W)600×奥行き(D)300×高さ(H)600であり、筐体1を成形するために、1枚の部材を図2に示す矢印17の方向に合計12箇所で折り曲げ加工している。筐体1の背面を基準として、天井折り曲げ面10,左側面折り曲げ面11,右側面折り曲げ面12,底面折り曲げ面13により、箱型の筐体1を成形している。底面折り曲げ面13には、配線を行うための開口部45が形成されている。
As shown in FIG. 2, the
左側面折り曲げ面11及び右側面折り曲げ面12の上部には折り曲げ面41が、左側面折り曲げ面11及び右側面折り曲げ面12の下部には側面下部折り曲げ面15が、左側面折り曲げ面11及び右側面折り曲げ面12の側部には折り曲げ面44が形成され、天井折り曲げ面10の先端側には折り曲げ面42が、底面折り曲げ面13の先端側には折り曲げ面43が形成されている。
A
各折り曲げ面同士をリベット結合するためにリベット穴2が、天井折り曲げ面10の両側に6箇所、左側面折り曲げ面11及び右側面折り曲げ面12の上部の折り曲げ面41に3箇所、左側面折り曲げ面11及び右側面折り曲げ面12の下部の折り曲げ面15のそれぞれに5箇所、底面折り曲げ面13の両側に10箇所設けてあり、折り曲げ成形後、組み合った折り曲げ面のリベット穴2をリベットにて締結している。
There are six
左側面折り曲げ面11及び右側面折り曲げ面12の側面下部折り曲げ面15と底面折り曲げ面13には、筐体1を移動車輌に直接固定するためのボルト孔14が設けてあり、これらのコーナ部における振動や衝撃の応力集中を緩和するために側面下部折り曲げ面15の形状は台形形状に加工されている。
このように、筐体を1枚の部材を数箇所折り曲げ加工して曲げ部同士をリベット締結しているので、筐体部材を極力小さく抑えられ、一体成形に近い構造であり、曲げることにより耐振性に必要な断面係数が高くなり筐体の剛性が強くなる。また曲げ部同士をリベット締結することにより、外部からの衝撃を吸収することができる。 In this way, since the casing is bent at several points on one member and the bent portions are riveted to each other, the casing member can be kept as small as possible and has a structure close to integral molding. The section modulus necessary for performance increases and the rigidity of the housing increases. Moreover, the impact from the outside can be absorbed by rivet-fastening the bent portions.
又、曲げ部を台形形状としているので、高さ方向に長い直方体の筐体の場合、装置を固定するボルト部である装置底面のコーナ部にかかる振動や衝撃荷重に強くなるため、曲げによる断面係数が向上でき、装置を固定するボルトやネジ部に加わる振動や衝撃力の応力緩和をすることができる。 In addition, since the bent part has a trapezoidal shape, in the case of a rectangular parallelepiped casing that is long in the height direction, it becomes strong against the vibration and impact load applied to the corner part of the bottom of the device, which is the bolt part that fixes the device. The coefficient can be improved, and the stress applied to the vibration and impact force applied to the bolt and the screw portion for fixing the apparatus can be reduced.
図3は、本実施例のプリント板収納用のラック3に制御ユニット20を装着する状態を示す斜視図である。図3に示す例では、ラック3に多段積層した2種類の異なるプリント板で構成された通信用モジュール6を実装している。
FIG. 3 is a perspective view showing a state in which the
一般に、市販されているプリント板収納のラック3は構造上、収納するプリント板のサイズは1種類であり、ラック正面よりラック3の上下に設けられたプリント板挿入レール23をガイドとしてプリント板を挿入する。このラック3に対応できないプリント板を挿入するためには、副部材を用いるか、特殊な形状のラックに変更することになりコストアップの要因になる。
Generally, the printed
そのため、本実施例では、図4に示す通信モジュールの実装構造を採用し、2種類の異なるサイズのプリント板をラック3に実装している。
Therefore, in this embodiment, the communication module mounting structure shown in FIG. 4 is adopted, and two types of printed boards of different sizes are mounted on the
ラック3に対応したプリント板28に異なるサイズのプリント板25を多段積層し、そのまま実装すると片持ち状態になり、振動や衝撃に対し弱くなるため、解決策として、プリント板28の両面に部材24と部材26を設け、部材24と部材26により積層されたプリント板25を挟み込むサンドイッチ実装構造としている。プリント板28の材料は、プラスチック材に近いものであり、鋼材などにくらべ応力に対し割れやすいため、直接応力を防ぐと同時に積層による発熱を防止するためにプリント板28の裏面に放熱板の役割をする部材24を設けている。
When the printed
プリント板28の裏面に設けられる部材24の四隅にはボルトを通すための穴が設けられ、プリント板25の対応する位置にも穴が設けられている。部材26には、積層されたプリント板25より大きい開口部21が設けられ、プリント板25を固定するための爪部
22が設けられている。部材24の四隅に設けられた穴と対応する部材26の位置に穴
29が設けられている。部材26には、プリント板28のパネルと連結させるダミーパネル27が設けられ、過酷な移動車輌内における振動や衝撃仕様に耐えるようになっている。
Holes for passing bolts are provided at four corners of the
部材24と部材26により、ラック対応のプリント板28,多段積層のプリント板25をサンドイッチ構造にし、四隅の4箇所をボルトナットで締結している。
A rack-compatible printed
ラック3に収納する時は、プリント板挿入レール23にプリント板28の底面と部材
26の底面30を挿入して両端支持にしている。
When stored in the
このように、プリント板の放熱性や耐振動,耐衝撃性を保持するサンドイッチ式の実装構造を採用しているので、2種類の異なる幾つかのプリント板を市販されている安価なユニットラックに実装できる。 In this way, the sandwich-type mounting structure that maintains the heat dissipation, vibration resistance, and shock resistance of the printed board is adopted, so two different types of printed boards can be used as inexpensive unit racks on the market. Can be implemented.
又、積層されたプリント板25の重心が片側に集中することを防ぐことができる。
Further, it is possible to prevent the center of gravity of the laminated printed
図5は、本実施例の電源ユニットを裏面から見た斜視図である。受電ユニット8は、筐体1の左側面折り曲げ面11に設けたリベット穴16を用いて筐体1に直接取り付けている。このように、筐体に内部実装機器、及びそれらを取り付ける部材を直接リベット締結できる孔を設けているので、リベット締結効果により内部機器に伝達される振動や衝撃を緩和でき、且つ取り付け工数も低減することができる。
FIG. 5 is a perspective view of the power supply unit of the present embodiment as seen from the back side. The
受電ユニット8は、外部からの電源を端子台31の正面で受け、裏面側からFFB32の上部端子の一次側へ配線し、FFB32の下部端子の二次側よりFFB32の下に実装された電源分岐コネクタ33に配線している。
The
受電ユニット8は、ラック3に実装される各プリント板に給電するものであり、外部から受ける電源を受電し、FFB32を介し、各プリント板に電源を分岐するコネクタによる給電する。この際、外部からのノイズや振動,衝撃の影響を抑えるために、短い配線が望ましく、外部から受けた受電をユニット正面の端子台31で受け、端子台31を介し、ユニット裏面側にあるFFB32端子の一次側に入り、FFB32の2次側からその下部の電源分岐コネクタ33に入り、電源分岐コネクタ33から各プリント板に給電する実装配置にすることにより、短い配線を実現している。
The
このように、本実施例の配線は受電から分岐まで短い実装配置のため、繰り返し継続する移動車輌における振動や衝撃の付加が小さく、微振により断線が生じない。 As described above, since the wiring of this embodiment has a short mounting arrangement from power reception to branching, the vibration and impact applied to the mobile vehicle that continues repeatedly are small, and disconnection does not occur due to slight vibration.
図6は、本実施例のインターフェースユニット9を裏面から見た斜視図である。インターフェースユニット9は、筐体1の背面に設けたリベット穴16を用いて筐体1に直接取り付けることにより、耐久性の向上と加工工数の短縮を図っている。
FIG. 6 is a perspective view of the
インターフェースユニット9は、装置内部の多数の通信制御信号を外部に出力するためのユニットであり、配線本数も多く、端子台34とコネクタ35に配線が集約されるため、外部からの振動や衝撃による配線の損傷が生じやすい。このため、端子台34やコネクタ35の裏面接続部の近傍に配線クランブ36を設け、ユニット裏面側のコネクタや台の出口付近に配線クランプ36用の金具を取り付け、これらの配線を一括し固定することにより耐久性を向上させている。
The
1 筐体
2,16 リベット穴
3 ラック
4 電源用モジュール
5 CPU用モジュール
6 通信用モジュール
7 HUB用モジュール
8 受電ユニット
9 インターフェースユニット
10 天井折り曲げ面
11 左側面折り曲げ面
12 右側面折り曲げ面
13 底面折り曲げ面
14 ボルト孔
15 側面下部折り曲げ面
18 天井部材
19 背面部材
20 制御ユニット
23 プリント板挿入レール
24,26 部材
25,28 プリント板
27 ダミーパネル
29 穴
30 底面
31,34 端子台
32 FFB
33 電源分岐コネクタ
35 コネクタ
36 配線クランプ
DESCRIPTION OF
33 Power
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