JP2008034259A - 制御機器のインターフェイスユニット及び制御機器のインターフェイスシステム - Google Patents

Abstract

【課題】多数の信号線を効率良く接続できるようにする。
【解決手段】インターフェイスユニット１は、第１の接続部２５、第２の接続部２６、第３の接続部２７、第４の接続部２８、電源供給部３０及び選択部３１を有する。各接続部２５，２６，２７，２８はコネクタ接続可能に構成されており、電源供給部３０は、各接続部２５，２６，２７，２８を通してＰＬＣ４や外部機器６に電力供給することができる。電力供給するための端子配置が異なる場合には、選択部３１のジャンパースイッチを切り替えることでインターフェイスユニット１内での配線を切り替える。
【選択図】図１

Description

本発明は、制御機器と外部機器とを繋ぐインターフェイスユニット、インターフェイスユニットを含むインターフェイスシステムに関する。

ＰＬＣ（Programmable Logic Controller）などの制御機器とソレノイドのような外部機器を接続する場合には、端子台などのインターフェイスユニットを介して配線ケーブルで接続することが知られている。端子には、多数の信号用の接続端子が配列されている。接続端子に配線するときは、端部が線材ごとにばらばらになっている配線ケーブルを使用し、各線材を接続端子に１つずつ結線していた（例えば、特許文献１参照）。
特開２００４−２８０３４５号公報

ところで、制御機器側の接続端子の配列は、メーカごとや機種ごとに異なるので、配線ケーブルを端子台に結線するときは、どの線材が制御機器の接続端子に接続されているかテスタなどを使って１本ずつ調べなければならなかった。調べた線材は見分けが付くようにマーキングしておき、順次端子台に結線する。しかしながら、このような配線作業は非常に手間がかかるものであり、配線ミスの原因になる。
また、制御機器側の接続端子数が外部機器側の接続端子数より多い場合、接続端子の数が接続機器側に合うように端子台の端子数を選択すると、余剰の端子が発生してしまって効率が悪かった。
この発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、多数の信号線を効率良く接続できるようにすることを主な目的とする。

上記の課題を解決する本発明の請求項１に係る発明は、制御機器の出力側に配線ケーブルを介して接続されるコネクタを有する第１の接続部と、前記制御機器の入力側に配線ケーブルを介して接続されるコネクタを有する第２の接続部と、前記制御機器を使って制御する外部機器に配線ケーブルを介して接続されるコネクタを有し、前記第１の接続部又は前記第２の接続部の対応する接続端子に電気的に接続された第３の接続部と、前記制御機器を使って制御する外部機器に配線ケーブルを介して接続されるコネクタを有し、前記第１の接続部又は前記第２の接続部の対応する接続端子に電気的に接続された第４の接続部と、電源に接続可能で、４つの前記接続部を通して前記制御機器及び前記外部機器に電力供給が可能な電源供給部と、を有することを特徴とする制御機器のインターフェイスユニットとした。
この制御機器のインターフェイスユニットは、コネクタ接続によって制御機器と外部機器とを制御可能に接続する。この際に、電源供給部と、第１〜第４の接続部の端子とを接続し、配線ケーブルを通して制御機器や外部機器に電力を供給することができ、配線構造を簡略化できる。

請求項２に係る発明は、請求項１に記載の制御機器のインターフェイスユニットにおいて、前記第１の接続部及び前記第２の接続部のコネクタ内の複数の接続端子の中から前記電源供給部に接続される接続端子の組み合わせを切り換える電源選択部を有することを特徴とする
このインターフェイスユニットでは、制御機器側の電源用の端子の配置が異なる場合に、それに合わせて電源選択部を切り替えることで電力供給が可能になる。

請求項３に係る発明は、請求項１又は請求項２に記載の制御機器のインターフェイスユニットにおいて、前記第３の接続部及び前記第４の接続部の接続端子の合計数は、前記第１の接続部及び前記第２の接続部の接続端子の合計数より多く、前記第３の接続部及び前記第４の接続部の余った接続端子を切り替えて前記第１の接続部及び前記第２の接続部の接続端子に接続するための配線選択部を有することを特徴とする。
この制御機器のインターフェイスユニットは、外部機器用の接続端子数と、制御機器用の接続端子数が異なり、配線選択部で配線を切り替えることで必要な信号のやり取りができるようにする。

請求項４に係る発明は、前記制御機器の入力側及び出力側のそれぞれのコネクタに接続される第１のコネクタと、前記第１のコネクタより接続端子の数が少ない第２のコネクタが設けられ、前記第１のコネクタの所定の接続端子と前記第２のコネクタの所定の接続端子を電気的に接続した分岐ユニットを有し、前記分岐ユニットの第２のコネクタと前記第１の接続部又は前記第２の接続部を配設ケーブルで接続したことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のインターフェイスユニットを含む制御機器のインターフェイスシステムとした。
この制御機器のインターフェイスシステムは、分岐ユニットで端子数を減らすことで、多数の端子を有する制御機器であっても端子数の少ないコネクタで配線することが可能になる。分岐ユニット内で接続端子の配置を変更することで、接続端子の配列の異なる制御機器であってもコネクタ接続が可能になる。

本発明によれば、４つの接続部を有し、各接続部のコネクタ内の対応する接続端子を電気的に接続したので、従来は線材を端子台で１つずつ結線しなければならなかったのに対してコネクタ接続を使ってインターフェイスユニットを介した配線が可能になり、配線工数を削減できると共に配線ミスを防止できる。配線コードを介して電源供給部から制御機器に電力供給することが可能になるので、配線を簡略化できる。さらに、外部機器用に２つの接続部を設けたので、多様な制御が可能になる。

発明を実施するための最良の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、各実施の形態で同じ構成要素には同一の符号を付してある。また、実施の形態中で重複する説明は省略する。

（第１の実施の形態）
図１に示すように、インターフェイスシステムは、インターフェイスユニット１を配線ケーブル２，３を介してＰＬＣ４（制御機器）に接続すると共に、配線ケーブル５，１３を介して外部機器６に接続して構築されている。この実施の形態で外部機器６は、コントローラ７と単軸ロボットシリンダ８を２つずつ有する２軸のロボットシリンダであるが、これに限定されずにソレノイドなどの他の複数の入力信号と出力信号を必要とする制御形態の外部機器、又は他メーカーのロボシリンダ同等品の外部機器でも良い。さらに、インターフェイスユニット１は、電源コード９を介して不図示の電源に接続されている。

単軸ロボットシリンダ８は、コントローラ７の指令に応じて回転するステップモータやサーボモータが内蔵されており、スライダ８Ａの位置を任意に制御可能に構成されている。コントローラ７は、単軸ロボットシリンダ８にケーブル１０，１１で接続されると共に、ＰＬＣ４と通信するための２６ピン型のコネクタ１２を有する。
ＰＬＣ４は、作業者の操作を受け付けるコンソールやディスプレイが前面に配置されており、背面にＩ／Ｏ（Input/Output）ユニット１５を有する。Ｉ／Ｏユニット１５には、入力用のコネクタ１６と出力用のコネクタ１７とが２つずつ設けられている。これらコネクタ１６，１７は、それぞれ２０ピン型のＭＩＬ規格のコネクタである。コネクタ１６には配線ケーブル３の同タイプのコネクタ３Ｂが接続され、コネクタ１７には配線ケーブル２のコネクタ２Ｂが接続されている。なお、制御機器は、ＰＬＣに限定されない。

図１から図３に示すように、インターフェイスユニット１は、ユニット本体２１を有する。ユニット本体２１の背面側にはコントロールボックスなどに固定する際に使用可能な固定部２２が設けられている。前面側には、第１の接続部２５と、第２の接続部２６と、第３の接続部２７と、第４の接続部２８と、電源供給部３０と、選択部３１とが配設されている。

第１の接続部２５は、２０ピン型のＭＩＬ規格のコネクタ２５Ａを有し、図３に「１」から「２０」で示すように２０本の接続端子を有する。第１の接続部２５には、配線ケーブル２のコネクタ２Ａをワンタッチで接続可能である。
第２の接続部２６は、その長手方向が第１の接続部２５の長手方向と略一直線上に並ぶように配置されている。第２の接続部２６は、２０ピン型のＭＩＬ規格のコネクタ２６Ａを有し、図３に「１」から「２０」で示すように２０本の接続端子を有する。第２の接続部２６には、配線ケーブル３のコネクタ３Ａをワンタッチで接続可能である。
第３の接続部２７は、ハーフピッチの２６ピン型のコネクタ２７Ａを有し、図３に示すように、「１」から「１３」までの接続端子が二列に配列されている。第３の接続部２７には、配線ケーブル５のコネクタ５Ａをワンタッチで接続可能である。第３の接続部２７は、その長手方向が第２の接続部２６の長手方向と略平行になるように配置されている。
第４の接続部２８は、ハーフタイプの２６ピン型のコネクタ２８Ａを有し、図３に示すように、「１」から「１３」までの接続端子が二列に配列されている。第４の接続部２８には、配線ケーブルのコネクタ５Ａをワンタッチで接続可能である。第３の接続部２７は、その長手方向が第３の接続部２７の長手方向と略平行になるように配置されている。

第３の接続部２７、第４の接続部２８の各接続端子は、配線基板に形成された回路を介して第１の接続部２５及び第２の接続部２６のいずれかの接続端子と、電源供給部３０の接続端子３０Ａ，３０Ｂに電気的に接続されている。
なお、図３に示すように、配線ケーブル２，３のコネクタ２Ａ，２Ｂ，３Ａ，３Ｂには、「１」から「２０」に示す接続端子が２列に配列されている。配線ケーブル５，１３のコネクタ５Ａ，５Ｂ，１３Ａ，１３Ｂには、「１」から「１３」に示す接続端子が２列に配列されている。

電源供給部３０は、電源ケーブル９が接続されるプラス接続端子３０Ａと、マイナス接続端子３０Ｂとを有する。

第１の接続部２５及び第２の接続部２６の一部の接続端子は、配線基板に形成された回路を介して第３、第４の接続部２７，２８の接続端子に接続されている。第１の接続部２５及び第２の接続部２６の残りの接続端子は、選択部３１の４つのジャンパースイッチＪＰ１，ＪＰ２，ＪＰ３，ＪＰ４（電源選択部）を介して電源供給部３０の接続端子３０Ａ，３０Ｂに切り替え可能に接続されている。
選択部３１は、６つのジャンパースイッチＪＰ１〜ＪＰ６が並列に配置されている。各ジャンパースイッチＪＰ１〜ＪＰ６は、３つの信号ピン４１，４２，４３と、ジャンパープラグ４４とをそれぞれが有し、ジャンパープラグ４４を動かすことで第１ピン４１と第２ピン４２、又は第２ピン４２と第３ピン４３のいずれか一方の電気的な接続を選択できる。

図３及び図４に示すように、ＰＬＣ４のＩ／Ｏユニット１５の入力側のコネクタ１６の端子配列が１番の接続端子及び２番の接続端子が共にマイナスで３番の接続端子及び４番の接続端子が共にプラスの場合で、かつＩ／Ｏユニット１５の出力側のコネクタ１７の端子配列が１番の接続端子及び２番の接続端子が共にプラスで３番の接続端子及び４番の接続端子が共にマイナスの場合には、１番目のジャンパースイッチＪＰ１で第１ピン４１と第２ピン４２を接続し、２番目のジャンパースイッチＪＰ２で第２ピン４２と第３ピン４３を接続する。さらに、３番目のジャンパースイッチＪＰ３で第２ピン４２と第３ピン４３を接続し、４番目のジャンパースイッチＪＰ４で第１ピン４１と第２ピン４２を接続する。
これに対して、図５に示すように、ＰＬＣ４のＩ／Ｏユニット１５の入力側のコネクタ１６の端子配列が３番の接続端子及び４番の接続端子が共にプラスで、出力側のコネクタ１７の３番の接続端子及び４番の接続端子が共にマイナスの場合、２番目のジャンパースイッチＪＰ２で第２ピン４２と第３ピン４３を接続し、４番目のジャンパースイッチＪＰ４で第１ピン４１と第２ピン４２を接続すれば良い。なお、コネクタ１６，１７のプラスマイナスが逆転した配置の場合にもジャンパースイッチＪＰ２，ＪＰ４の位置を同様にすれば良い。

選択部３１の２つのジャンパースイッチＪＰ５，ＪＰ６（配線選択部）は、第３の接続部２７及び第４の接続部２８側の接続端子をユーザに選択によって切り替えて接続できるように設けられている。これによって、ＰＬＣ４側の第１、第２の接続部２５，２６の端子数が、外部機器６側の第３、第４の接続部２７，２８の端子数に対して少ないことから、少ない端子数でも制御に必要な接続を確保できる。
ジャンパースイッチＪＰ５は、第３の接続部２７において７番の接続端子と８番の接続端子とを選択的に使用するために設けられている。ジャンパースイッチＪＰ６は、第４の接続部２８において７番の接続端子と８番の接続端子とを選択的に使用するために設けられている。例えば、外部機器６の使用目的によっては、７番の接続端子の信号を使用しなくても良い場合がある。このような場合には、８番の接続端子が第１、第２の接続部２５，２６に接続されるようにジャンパースイッチＪＰ５，ＪＰ６を切り替える。

このように結線した場合、電源からの電力の一部が電源供給部３０から第２の接続部２６の対応する端子から配線ケーブル３を通ってＩ／Ｏユニット１５の入力側のコネクタ１６に入力され、ＰＬＣ４に供給される。また、電源からの電力の一部は電源供給部３０から第３の接続部２７、第４の接続部２８の対応する端子から配線ケーブル５，１３を通って２つのコントローラ７のそれぞれに供給される。

ＰＬＣ４で作成した指令信号は、Ｉ／Ｏユニット１５の出力側のコネクタ１７から出力される。指令信号は、配線ケーブル２を通って第１の接続部２５からインターフェイスユニット１に入力され、第３の接続部２７の対応する接続端子から配線ケーブル５を通してコントローラ７に入力される。コントローラ７は、単軸ロボットシリンダ８のスライダ８Ａを指令されたポジジョンに移動させる。スライダ８Ａの位置は、コントローラ７にフィードバックされる。スライダ８Ａが目標位置に到達したことを示す信号が、コントローラ７から出力され、配線ケーブル５を通ってインターフェイスユニット１の第３の接続部２７から第２の接続部２６に至り、配線ケーブル３を通ってＩ／Ｏユニット１５の入力側のコネクタ１６からＰＬＣ４に入力される。この信号を受けてＰＬＣ４が次の処理を実行する。同様に、ＰＬＣ４が作成した指令信号に従ってインターフェイスユニット１の第４の接続部２８から第２の単軸ロボットシリンダ８のスライダ８Ａが指令されたポジションに移動する。移動結果は、インターフェイスユニット１を通してＰＬＣ４にフィードバックされる。

この実施の形態によれば、４つの接続部２５，２６，２７，２８のそれぞれのコネクタを使用して一括に配線することが可能になるので、従来のように配線ケーブルの線材を１本ずつ確認しながら結線する場合に比べて、配線に要する工数を削減でき、配線ミスを防げる。第１、第２の接続部２５，２６の２０ピン型のＭＩＬ規格のコネクタ２５Ａ，２６Ａを使用したので、汎用性を高めることができる。
電源供給部３０を設けたので、ＰＬＣ４及びコントローラ７に電力供給することが可能になる。例えば、ＰＬＣ４及びコントローラ７が２４Ｖの電源を必要とする場合には、電源供給部３０を使用すれば容易に電源を確保できる。
選択部３１のジャンパースイッチＪＰ１〜ＪＰ４を操作することで、ＰＬＣ４の端子配列に合わせて、第１、第２の接続部２５，２６で電源供給用に使用する端子の配置を切り替えることができる。したがって、電源用の配線を別途行うことなく選択部３１の操作のみで済み、配線工数の削減や配線ミスの防止が図れる。
選択部３１のジャンパースイッチＪＰ５，ＪＰ６を操作することで、ＰＣＬ４と外部機器６のそれぞれの接続端子として用意されているが実際には使用しないで済む接続端子をＰＬＣ４に接続しないようにできる。したがって、インターフェイスユニット１の端子数を増やすことなく、複数の外部機器の制御を行うことができる。

（第２の実施の形態）
この実施の形態は、中大規模のＰＬＣでコネクタのピン数が多い場合のインターフェイスシステムの接続構造に関する。
図６に示すように、インターフェイスユニット１が接続される制御機器は、ピン数の多い中型・大型のＰＬＣ５１である。ＰＬＣ５１は、Ｉ／Ｏユニット５２の入力側のコネクタ５３と出力側のコネクタ５４とが共に４０ピン型が使用されている。これらコネクタ５３，５４には分岐ユニット６１（分岐ユニット）が装着されている。

図７に示すように、分岐ユニット６１は、カバー６２の一端部側にＰＬＣ５１のＩ／Ｏユニット５２のコネクタ５３，５４が接続される第１のコネクタ６３を１つ備える。カバー６２の他端部側には、２つの第２のコネクタ６４Ａ，６４Ｂが設けられている。第１のコネクタ６３は、Ｉ／Ｏユニット５２の接続端子の配列に合わせて２０本の接続端子が長手方向に沿って２列、合計４０本配列されている。各第２のコネクタ６４Ａ，６４Ｂは、１０本の接続端子が長手方向に沿って２列、合計２０本の間隔が狭く配列された２０ピン型のハーフピッチ規格のコネクタである。カバー６２内には、配線基板（不図示）が収容されている。なお、コネクタは、ＭＩＬ規格のコネクタであっても良い。

分岐ユニット６１内部の配線基板は、第１のコネクタ６３側の所定の接続端子が２つの第２のコネクタ６４Ａ，６４Ｂのそれぞれの所定の接続端子に電気的に接続されるように配線が形成されている。配線基板は、ＰＬＣ５１のＩ／Ｏユニット５２の側の接続端子の配列がメーカや機種によって異なる場合であっても第２のコネクタ６４Ａ，６４Ｂ側の接続端子の配列が常に同じになるように製造されている。

例えば、特定のＰＬＣ５１の端子配列が、１２番ピン及び１３番ピンが指令信号の出力に使用される場合、分岐ユニット６１は第１のコネクタ６３の１２番及び１３番から入力された指令信号が第２のコネクタ６４Ａの１０番及び１１番から出力されるような配線構造を有するものが使用される。また、他のＰＬＣ５１の端子配列が、１６番ピン及び１８番ピンが指令信号の出力に使用される場合、分岐ユニット６１は第１のコネクタ６３の１６番及び１８番から入力された指令信号が第２のコネクタ６４Ａの１０番及び１１番から出力されるような配線構造を有するものが使用される。
このようにすると、インターフェイスユニット１からみた接続端子の配列は、ＰＬＣ５１が異なっても一定になる。したがって、メーカや機種に合わせた分岐ユニット６１を装着すれば、インターフェイスユニット１からみた接続端子の配列を常に一定のものとして取り扱うことが可能になる。

Ｉ／Ｏユニット５２の出力側のコネクタ５４に装着された分岐ユニット６１の第２のコネクタ６４Ａには、配線ケーブル２のコネクタ２Ｂが接続されている。配線ケーブル２は、インターフェイスユニット１の第１の接続部２５のコネクタ２５Ａに接続される。一方、Ｉ／Ｏユニット５２の入力側のコネクタ５３に装着された分岐ユニット６１の第２のコネクタ３５Ａには、配線ケーブル３のコネクタ３Ｂが接続されている。配線ケーブル３は、インターフェイスユニット１の第２の接続部２６のコネクタ２６Ａにコネクタ接続されている。インターフェイスユニット１の第３の接続部２７のコネクタ２７Ａには、配線ケーブル５がコネクタ接続されており、配線ケーブル５を介してコントローラ７に接続されている。電源供給部３０には、電源が接続される。

この実施の形態では、第１の実施の形態における効果に加えて、中型、大型のＰＬＣであっても配線接続が容易になる。
ＰＬＣ５１では、Ｉ／Ｏユニット５２の端子数に比べてコントローラ７に使用する端子数が少ないので余剰となる端子が増えるが、分岐ユニット６１で端子数を減らすことでインターフェイスユニット１に不要な端子を用意する必要がなくなる。また、４０ピン型のコネクタをそのまま使用する代わりに、２０ピン型のコネクタを使用するので、汎用性が高まる。
分岐ユニット６１を使用することで、ＰＬＣ５１のメーカや機種によらずに第２のコネクタ６４Ａ，６４Ｂ側での端子配列が一定になるようにできるので、配線ケーブル２，３及びインターフェイスユニット１の接続をＰＬＣ５１のメーカや機種に依らずに一定にすることができる。これによって、配線工数の削減や、配線ミスを防止できる。分岐ユニット６１で接続端子の配列を変換することで、ＰＬＣ５１からインターフェイスユニット１を通って外部機器６に至るハードウェハ構成が、ＰＬＣ５１のメーカや機種に依らずに固定されることになるので、外部機器６を制御するためのソフトウェアが標準化することができる。

なお、本発明は、前記の実施の形態に限定されずに広く応用することができる。
例えば、選択部３１は、ディップスイッチで切り替えを行うように構成しても良い。ジャンパースイッチＪＰ５，ＪＰ６を有しない構成でも良い。
分岐ユニットは、コネクタ６３と、他方のコネクタ６４Ａのみを有する構成でも良い。

本発明の実施の形態に係るインターフェイスシステムの概略構成を示す図である。 インターフェイスユニットの構成を示す図である。 インターフェイスシステムの配線図である。 電源選択部の選択結果の一例を示す図である。 電源選択部の選択結果の他の例を示す図である。 中型・大型のＰＬＣと接続する場合のインターフェイスシステムの概略構成を示す図である。 分岐ユニットを示す図である。

符号の説明

１ インターフェイスユニット
２，３，５，１３ 配線ケーブル
４，５１ ＰＬＣ（制御機器）
６ 外部機器
２５ 第１の接続部
２５Ａ，２６Ａ，２７Ａ，２８Ａ コネクタ
２６ 第２の接続部
２７ 第３の接続部
２８ 第４の接続部
３０ 電源供給部
３１ 選択部
６１ 分岐ユニット（補助ユニット）
６３ 第１のコネクタ
６４Ａ 第２のコネクタ
ＪＰ１，ＪＰ２，ＪＰ３，ＪＰ４ ジャンパースイッチ（電源選択部）
ＪＰ５，ＪＰ６ ジャンパースイッチ（配線選択部）

Claims (4)

1. 制御機器の出力側に配線ケーブルを介して接続されるコネクタを有する第１の接続部と、
   前記制御機器の入力側に配線ケーブルを介して接続されるコネクタを有する第２の接続部と、
   前記制御機器を使って制御する外部機器に配線ケーブルを介して接続されるコネクタを有し、前記第１の接続部又は前記第２の接続部の対応する接続端子に電気的に接続された第３の接続部と、
   前記制御機器を使って制御する外部機器に配線ケーブルを介して接続されるコネクタを有し、前記第１の接続部又は前記第２の接続部の対応する接続端子に電気的に接続された第４の接続部と、
   電源に接続可能で、４つの前記接続部を通して前記制御機器及び前記外部機器に電力供給が可能な電源供給部と、
   を有することを特徴とする制御機器のインターフェイスユニット。
2. 前記第１の接続部及び前記第２の接続部のコネクタ内の複数の接続端子の中から前記電源供給部に接続される接続端子の組み合わせを切り換える電源選択部を有することを特徴とする請求項１に記載の制御機器のインターフェイスユニット。
3. 前記第３の接続部及び前記第４の接続部の接続端子の合計数は、前記第１の接続部及び前記第２の接続部の接続端子の合計数より多く、前記第３の接続部及び前記第４の接続部の余った接続端子を切り替えて前記第１の接続部及び前記第２の接続部の接続端子に接続するための配線選択部を有することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の制御機器のインターフェイスユニット。
4. 前記制御機器の入力側及び出力側のそれぞれのコネクタに接続される第１のコネクタと、前記第１のコネクタより接続端子の数が少ない第２のコネクタが設けられ、前記第１のコネクタの所定の接続端子と前記第２のコネクタの所定の接続端子を電気的に接続した分岐ユニットを有し、前記分岐ユニットの第２のコネクタと前記第１の接続部又は前記第２の接続部を配設ケーブルで接続したことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のインターフェイスユニットを含む制御機器のインターフェイスシステム。
   
   

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