JP2005250924A - 製造設備 - Google Patents

Abstract

【課題】 制御盤の小型化により、面積生産性の向上が見込める製造設備を提供する。
【解決手段】 製造設備１００は、ＰＬＣ１０を使用して産業機械（エレクトロプレス１３、コンベアモータ３１，３３等）の制御を行なうように構成されている。ＰＬＣ１０は、個別に持ち運び可能なメインコントロールユニット９、Ｉ／Ｏユニット１９，２１，２３および通信ユニット１７を含む。メインコントロールユニット９は、産業機械とは別体の第一制御盤１に収納される。Ｉ／Ｏユニット１９，２１，２３および通信ユニット１７は、第一制御盤１とは別の第二制御盤３に取り付けられる。そして、この第二制御盤３を、工場内における当該製造設備１００の専有スペースであって第一制御盤１外の空きスペースに配置する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、搬送装置や加工装置などの産業機械を備えた製造設備に関する。

近年、工場の製造設備における機械制御は、従前のワイヤードロジック制御から、ソフトウェアロジック制御が主流となっている（下記特許文献１）。ソフトウェアロジック制御は、通常、ＰＬＣ（Programmable Logic Controller）を用いて行なわれる。ＰＬＣは、シーケンサと呼ばれることもある。また、現在では、メインコントロールユニット（ＣＰＵユニットともいう）、Ｉ／Ｏユニット、電源ユニットなどが各々別体に構成されたビルトイン型のＰＬＣが普及している。メインコントロールユニットとＩ／Ｏユニットは、電源ユニットとともに制御盤と呼ばれる収納ケースに取り付けられる（下記非特許文献１）。各ユニットを別体で構成すると、Ｉ／Ｏ端子の増設をともなったりする設計変更にも対応しやすく、汎用性が高いＰＬＣを実現できる。
特開平１０−１４９２０６号公報 木村陽一著 改訂新版「シーケンサ ここがポイント・制御のしくみ ｐ１２０」 電気書院

ところで昨今、産業機械の自動化や高機能化にともない、その産業機械に備え付けられるセンサ類やアクチュエータなどの電気機器の数が増大してきている。こうした電気機器の数が増えると、当然ながらＰＬＣ側のＩ／Ｏ端子数を増やす必要があり、Ｉ／Ｏユニットも大きくなる。すると、Ｉ／Ｏユニットを収納する制御盤に大きなものを使用せざるを得なくなる。この結果、産業機械よりも制御盤の専有面積が大きくなるといった一種の逆転現象が発生し、ワークスペースの効率的な利用の問題が浮上してきた。

また、制御盤の大型化の原因は他にもある。その原因とは、次のようなものである。センサ類やアクチュエータといった電子機器には、個別に電源線を取る必要があるが、従来は制御盤内の電源ユニットに電源端子台を接続し、該電源端子台から電源線を取るようにしていた。つまり、電源ユニットとは別個独立の電源端子台が、制御盤内で比較的大きなスペースを専有していた。

本発明の目的は、制御盤の小型化により、面積生産性の向上が見込める製造設備を提供することにある。

課題を解決するための手段および発明の効果

上記課題を解決するための本発明の第一は、プログラマブルロジックコントローラ（ＰＬＣという)を使用して産業機械の制御を行なうようにした製造設備において、ＰＬＣは個別に持ち運び可能なメインコントロールユニット、Ｉ／ＯユニットおよびそれらメインコントロールユニットとＩ／Ｏユニットに介在する通信ユニットを含んで構成され、メインコントロールユニットを産業機械とは別体の制御盤に収納する一方で、Ｉ／Ｏユニットおよび通信ユニットを、工場内における当該製造設備の専有スペースであって制御盤外の空きスペースに配置するようにしたことを主要な特徴する。

上記本発明によれば、Ｉ／Ｏユニットを制御盤外に持っていくことで制御盤の小型化を図ることが可能となる。また、制御盤内のスペースを考慮することなく、Ｉ／Ｏユニットの増設が可能である。また、メインコントロールユニットとＩ／Ｏユニットとに通信ユニットを介在させるので、Ｉ／Ｏユニットと電子機器との配線を短くすることができる。結果、設備全体として省配線化できる。

また、課題を解決するための本発明の第二は、産業機械の制御装置を該産業機械とは別体の制御盤に収容するとともに、その産業機械に備え付けられたセンサ類やアクチュエータ等の複数の電気機器に給電を行なうための電源ユニットを制御盤内に配置するようにした製造設備において、電源ユニットから各電気機器への電源線としてコネクタ付き分岐ケーブルを用いたことを特徴とする。

上記本発明によれば、従来の電源用端子台の代わりに、コネクタ付き分岐ケーブルを使用することから、制御盤から上記電源用端子台を廃することが可能になり、制御盤の小型化を図れる。また、コネクタ付きの分岐ケーブルを使用することから、接続先の増設にも容易に対応できるし、増設作業に工具が不要なので作業の迅速化に寄与する。また、コネクタ付き分岐ケーブルは再利用ができるという利点もある。

また、上記第一発明と第二発明とを組み合わせることができる。すなわち、本発明の第三は、プログラマブルロジックコントローラ（ＰＬＣという)を使用して産業機械の制御を行なうように構成され、産業機械に備え付けられたセンサ類やアクチュエータ等の複数の電気機器に給電を行なうための電源ユニットを制御盤内に配置するようにした製造設備において、ＰＬＣは個別に持ち運び可能なメインコントロールユニット、Ｉ／ＯユニットおよびそれらメインコントロールユニットとＩ／Ｏユニットに介在する通信ユニットを含んで構成され、メインコントロールユニットを産業機械とは別体の上記制御盤に収納する一方で、Ｉ／Ｏユニットおよび通信ユニットは工場内における当該製造設備の専有スペースであって上記制御盤外の空きスペースに配置し、さらに、電源ユニットから各電気機器への電源線としてコネクタ付き分岐ケーブルを用いたことを特徴とする。

上記本発明によれば、前述した第一発明および第二発明を組み合わせたものであるから、第一発明の効果と第二発明の効果とが重畳され、制御盤の小型化を劇的に進めることが可能になる。

以下、添付の図面を参照しつつ本発明の実施形態について説明する。
図１は、本発明にかかる製造設備１００を概念的に表したブロック図である。製造設備１００は、ＰＬＣ１０によりエレクトロプレス１３、コンベアモータ３１，３３、シリンダ機構３５，３７といった産業機械の制御を行なうように構成されている。ＰＬＣ１０は、メインコントロールユニット９（ＣＰＵユニットともいう）、電源ユニット１１、通信ユニット１７および複数のＩ／Ｏユニット１９，２１，２３を含むものである。メインコントロールユニット９、電源ユニット１１、通信ユニット１７およびＩ／Ｏユニット１９，２１，２３は個別に持ち運び可能とされている。

メインコントロールユニット９および電源ユニット１１は、第一制御盤１に収納されている。第一制御盤１は、比較的大きな収納ケースであり、上記産業機械のほとりに設置される。他方、通信ユニット１７およびＩ／Ｏユニット１９，２１，２３は、第一制御盤１とは別の第二制御盤３に取り付けられている。第二制御盤３は、通信ユニット１７およびＩ／Ｏユニット１９，２１，２３を取り付けるだけなので、第一制御盤１よりも容積が小さいものを使用している。あるいは、通信ユニット１７およびＩ／Ｏユニット１９，２１，２３を固定する支持台のようなものを第二制御盤３として利用可能である。

Ｉ／Ｏユニット１９，２１，２３には、エレクトロプレス１３（サーボプレス）の入出力や光電センサやリミットスイッチ等のセンサ１５の出力が接続される。また、複数のＩ／Ｏユニット１９，２１，２３が通信ユニット１７に直列に接続されており、各Ｉ／Ｏユニット１９，２１，２３はこの通信ユニット１７を介してメインコントロールユニット９との間でデータの送受信を行なうようになっている。通信ユニット１７とメインコントロールユニット９とは、たとえばシリアル通信にてデータの送受信を行なう。この構成により、第一制御盤１と第二制御盤３とは比較的離れた場所に設置することができるようになっている。

たとえば、第二制御盤３を、制御対象であるエレクトロプレス１３などの産業機械に近いところに設置し、それよりもやや離れた作業性のよい場所に第一制御盤１を設置する。このように、Ｉ／Ｏユニット１９，２１，２３を第一制御盤１の外に持っていくことで、該第一制御盤１の小型化を図れる。また、第一制御盤１の大きさを考慮することなく、Ｉ／Ｏユニットを増設できる。

具体的には、Ｉ／Ｏユニット１９，２１，２３および通信ユニット１７を、工場内における当該製造設備１００の専有スペースであって、第一制御盤１外の空きスペースに設置する。図４に示すのは、各制御盤１，３と産業機械のレイアウトの模式図である。図４の製造設備１００では、ロボット６０やコンベア６２などの産業機械の制御を行なうＰＬＣ１０は、制御盤１，３に収納されている。そのうち第一制御盤１は、作業性を考慮してロボット６０が稼動中でも操作可能な位置に設置されている。他方、第二制御盤３は、ロボット６０の可動域ＳＡから外れているが、該ロボット６０やコンベア６２が稼動中は操作しにくい（第一制御盤１よりも）、もしくは操作できないところに設置される。

要するに、産業機械の作業区域であるが実質的に該産業機械の可動域から外れている空きスペースに、第二制御盤３を設置するようにすればよいのである。これにより、空いているにも関わらず、有効利用が難しい区域を積極的に活用でき、ひいては工場内の遊休区域を減らすことができ、面積生産性を高めることにつながる。なお、箱型の第一制御盤１の上に、第二制御盤３を載せるといったことも考え得る。

図１に戻って説明する。製造設備１００は第三制御盤５を備える。第三制御盤５は、マグネットスイッチ・リレー２５とＩ／Ｏユニット２７とを収納している。本実施形態では、これらマグネットスイッチ・リレー２５とＩ／Ｏユニット２７は、ＰＬＣ１０を構成するものとして設けられている。マグネットスイッチ・リレー２５やＩ／Ｏユニット２７は、コンベアモータ３１，３３のドライバ、さらにはラインに異常が生じた場合に点灯する警告灯２４の制御手段を構成する。マグネットスイッチ・リレー２５はＩ／Ｏユニット２７を介してメインコントロールユニット９によって制御されるようになっている。また、シリンダ機構３５，３７はメインコントロールユニット９と通信可能に接続されており、このメインコントロールユニット９によって動作制御される。また、第一制御盤１に収納された電源ユニット１１には、ブレーカＢＯＸ７よりＡＣ電力が供給されるようになっている。ブレーカＢＯＸからのＡＣ電力は、第三制御盤５やエレクトロプレス１３にも供給されるようになっている。なお、第三制御盤は設備構成により不要な場合もある。

次に、図２に示すのは、第一制御盤１の詳細な正面模式図である。こうした制御盤は、図１で示した産業機械とは別個独立に用意される。第一制御盤１には、メインコントロールユニット９と電源ユニット１１のほか、サーキットプロテクタ３９、運転準備ユニット４１、その運転準備ユニット４１用のＩ／Ｏユニット４３、パワーリレー４５が取り付けられている。これらの機器もＰＬＣ１０を構成するものである。なお、メインコントロールユニット９は、第一制御盤１の扉１ｂに取り付けられ、その他は本体ケース１ａに収納されている。また、第一制御盤１内には、配線が嵩張ることを防ぐための配線ダクト４７，４９が設けられる。

ところで、既に説明したとおり、本製造設備１００では、ＰＬＣ１０のＩ／Ｏユニット１９，２１，２３がメインコントロールユニット９を収納する第一制御盤１の外に出されているほか、センサ１５等の電気機器の電源端子台が設けられていない。その代わりに、それら電気機器用の電源線として、コネクタ付き分岐ケーブル５１が用いられている。

すなわち、図３に示すごとく、第一制御盤１内の電源ユニット１１に接続された一系統の電源線（ＤＣ２４Ｖ）に、コネクタ付き分岐ケーブル５１を多段に接続することで、複数系統の電源線を設ける。これによれば、第一制御盤１に電源端子台を設ける必要性がなくなるので、第一制御盤１の小型化に資する。また、センサ１５等の電気機器の数が増大して多数の電源経路を確保する必要性が生じても、コネクタ付き分岐ケーブル５１の増設にて容易に対処できる。

本発明の製造設備のブロック図。 第一制御盤の詳細な正面模式図。 電源線の説明図。 制御盤と産業機械のレイアウトを示す模式図。

符号の説明

１ 第一制御盤
９ メインコントロールユニット
１０ ＰＬＣ
１１ 電源ユニット
１３ エレクトロプレス
１７ 通信ユニット
１９，２１，２３ Ｉ／Ｏユニット
５１ コネクタ付き分岐ケーブル
６０ ロボット
６２ コンベア
１００ 製造設備

Claims (4)

1. プログラマブルロジックコントローラ（ＰＬＣという)を使用して産業機械の制御を行なうようにした製造設備において、前記ＰＬＣは個別に持ち運び可能なメインコントロールユニット、Ｉ／ＯユニットおよびそれらメインコントロールユニットとＩ／Ｏユニットに介在する通信ユニットを含んで構成され、前記メインコントロールユニットを前記産業機械とは別体の制御盤に収納する一方で、前記Ｉ／Ｏユニットおよび前記通信ユニットを、工場内における当該製造設備の専有スペースであって前記制御盤外の空きスペースに配置するようにしたことを特徴とする製造設備。
2. 産業機械の制御装置を該産業機械とは別体の制御盤に収容するとともに、その産業機械に備え付けられたセンサ類やアクチュエータ等の複数の電気機器に給電を行なうための電源ユニットを前記制御盤内に配置するようにした製造設備において、前記電源ユニットから各電気機器への電源線としてコネクタ付き分岐ケーブルを用いたことを特徴とする製造設備。
3. プログラマブルロジックコントローラ（ＰＬＣという)を使用して産業機械の制御を行なうように構成され、前記産業機械に備え付けられたセンサ類やアクチュエータ等の複数の電気機器に給電を行なうための電源ユニットを制御盤内に配置するようにした製造設備において、前記ＰＬＣは個別に持ち運び可能なメインコントロールユニット、Ｉ／ＯユニットおよびそれらメインコントロールユニットとＩ／Ｏユニットに介在する通信ユニットを含んで構成され、前記メインコントロールユニットを前記産業機械とは別体の前記制御盤に収納する一方で、前記Ｉ／Ｏユニットおよび前記通信ユニットは前記工場内における当該製造設備の専有スペースであって前記制御盤外の空きスペースに配置し、さらに、前記電源ユニットから各電気機器への電源線としてコネクタ付き分岐ケーブルを用いたことを特徴とする製造設備。
4. 前記空きスペースは、前記産業機械の作業区域であるが実質的に該産業機械の可動域から外れているスペースである請求項１または３記載の製造設備。

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