JP2015230627A - 拡張式制御ユニット - Google Patents

Abstract

【課題】システムの自動化レベルに対応して容易に制御ユニットを構成できる拡張式制御ユニットを提供する。
【解決手段】メインコントローラ１１と、小型アクチュエータ用コントローラ１２と、を備え、リニアゲージ５２、近接スイッチ５３と、小型モーター５４と、が接続される基本制御ユニット１０と、安全装置用コントローラ２２と、開閉機器２６と、遮断機器２５と、を備え、ドアスイッチ５５と、外部電源Ｅと、が接続される動力／安全制御ユニット２０と、大型アクチュエータ用コントローラ３１を備え、大型モーター５６が接続される増設モーション制御ユニット３０と、を具備し、基本制御ユニット１０、動力／安全制御ユニット２０及び増設モーション制御ユニット３０は、密閉構造に構成され、それぞれが標準コネクタ付きケーブル７５で接続され、小型モーター５４又は大型モーター５６と被駆動部との間にクラッチ６１が介される。
【選択図】図１

Description

本発明は、拡張式制御ユニットの技術に関する。

制御ユニットとは、何らかのシステムを制御する装置である。拡張式制御ユニットとは、システムを統合的に制御する基本ユニットに複数の拡張ユニットを追加可能とする構成の制御ユニットである（例えば、特許文献１）。

例えば、自動車工場におけるエンジン組付設備を一つのシステムとしたときには、エンジン組付設備が備えるセンサー、アクチュエータ、安全装置等を統合的に制御する制御ユニットが必要となる。そして、実際の自動車工場におけるエンジンの組付設備は、エンジンの生産台数、エンジンの種類等の状況によって、設備（システム）の自動化レベルが異なる。

従来の拡張式制御ユニットでは、システムの拡張に対応できるように構成されているものの、システムの自動化レベルに対応するように構成されていない。そこで、例えば自動車工場におけるエンジン組付設備のように、システムの自動化レベルが状況によって異なる場合には、システムの自動化レベルに対応して容易に制御ユニットを構成できる拡張式制御ユニットが必要となる。

特開２０１４−０５２６７２号公報

本発明の解決しようとする課題は、システムの自動化レベルに対応して容易に制御ユニットを構成できる拡張式制御ユニットを提供することである。

本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。

即ち、請求項１においては、メインコントローラと、小型アクチュエータ用コントローラと、を備え、センサーと、小型アクチュエータと、が接続される基本制御ユニットと、安全装置用コントローラと、開閉機器と、遮断機器と、を備え、安全装置と、外部電源と、が接続される動力／安全制御ユニットと、大型アクチュエータ用コントローラを備え、大型アクチュエータが接続される増設モーション制御ユニットと、を具備し、前記基本制御ユニット、前記動力／安全制御ユニット及び前記増設モーション制御ユニットは、密閉構造に構成され、それぞれがコネクタ付きケーブルで接続され、前記小型アクチュエータ又は前記大型アクチュエータがモーターの場合には、該モーターと被駆動部との間にクラッチが介されるものである。

本発明の拡張式制御ユニットによれば、システムの自動化レベルに対応して容易に制御ユニットを構成できる。また、モーターと被駆動部とをクラッチを介して接続するため、モーターを容易に取り付け又は取り外しでき、制御ユニットを容易に構成できる。

拡張式制御ユニットの構成を示したブロック図。 手動設備時の拡張式制御ユニットの構成を示した平面図。 自動設備時の拡張式制御ユニットの構成を示した平面図。 多軸自動設備時の拡張式制御ユニットの構成を示した平面図。

図１を用いて、拡張式制御ユニット１００の構成について説明する。なお、図１では、拡張式制御ユニット１００の構成についてブロック図にて模式的に表している。

拡張式制御ユニット１００は、本発明の拡張式制御ユニットに係る実施形態である。拡張式制御ユニット１００は、自動車工場におけるエンジン組付設備Ｓ（図２〜図４参照）を統合的に制御する装置であって、基本制御ユニット１０に複数の拡張ユニットとしての動力／安全制御ユニット２０及び増設モーション制御ユニット３０を追加して構成されるものである。

自動車工場におけるエンジン組付設備Ｓは、搬送装置１１０によってエンジンＷが搬送され、自動又は手動によって部品（図示略）が組み付けられるものとする（図２〜図４参照）。

拡張式制御ユニット１００は、基本制御ユニット１０と、動力／安全制御ユニット２０と、増設モーション制御ユニット３０と、具備している。

基本制御ユニット１０は、エンジン組付設備Ｓを統合的に制御するものである。基本制御ユニット１０は、密閉構造に構成され、防滴及び防塵の機能を有したケースを備えている。基本制御ユニット１０は、前記ケース内に、メインコントローラ１１と、小型アクチュエータ用コントローラ１２と、を備えている。

メインコントローラ１１は、エンジン組付設備Ｓを統合的に制御する機能を有している。メインコントローラ１１は、操作盤５１と、センサーとしてのリニアゲージ５２と、センサーとしての近接スイッチ５３と、に接続されている。また、メインコントローラ１１は、小型アクチュエータ用コントローラ１２と、電気回路２１と、安全装置用コントローラ２２と、大型アクチュエータ用コントローラ３１と、に接続されている。

操作盤５１は、作業者が拡張式制御ユニット１００によって制御されるエンジン組付設備Ｓに操作指令を入力するものである。リニアゲージ５２及び近接スイッチ５３について、詳しくは後述する。

小型アクチュエータ用コントローラ１２は、小型モーター５４を制御する機能を有している。小型アクチュエータ用コントローラ１２は、小型モーター５４に接続されている。また、小型アクチュエータ用コントローラ１２は、メインコントローラ１１に接続されている。

小型モーター５４と被駆動対象である減速機（後述するシャッター１２０を開閉するための機構）とは、クラッチ６１を介して接続されている。

動力／安全制御ユニット２０は、エンジン組付設備Ｓが自動化された場合に追加されるものであって、密閉構造に構成され、防滴及び防塵の機能を有したケースを備えている。動力／安全制御ユニット２０は、前記ケース内に、電気回路２１と、安全装置用コントローラ２２と、を備えている。

電気回路２１は、外部電源Ｅから供給される電流を、遮断機器２５及び開閉機器２６を介して、小型モーター５４、ドアスイッチ５５又は大型モーター５６に導くものである。電気回路２１は、外部電源Ｅと接続されている。また、遮断機器２５及び開閉機器２６は、メインコントローラ１１に接続されている。

安全装置用コントローラ２２は、ドアスイッチ５５を制御する機能を有している。安全装置用コントローラ２２は、安全装置としてのドアスイッチ５５と接続されている。また、安全装置用コントローラ２２は、メインコントローラ１１と接続されている。ドアスイッチ５５について、詳しくは後述する。

増設モーション制御ユニット３０は、エンジン組付設備Ｓが自動化され、組付ロボット１４０が増設された場合に追加されるものであって、密閉構造に構成され、防滴及び防塵の機能を有したケースを備えている。増設モーション制御ユニット３０は、前記ケース内に、大型アクチュエータ用コントローラ３１を備えている。

大型アクチュエータ用コントローラ３１は、大型モーター５６を制御する機能を有している。大型アクチュエータ用コントローラ３１は、大型モーター５６と接続されている。大型アクチュエータ用コントローラ３１は、メインコントローラ１１と接続されている。

大型モーター５６と被駆動対象である減速機（後述する組付ロボット１４０を駆動するための機構）とは、クラッチ６２を介して接続されている。

図２を用いて、エンジン組付設備Ｓが手動設備である場合の拡張式制御ユニット１００の構成について説明する。なお、図２では、エンジン組付設備Ｓが手動設備である場合の拡張式制御ユニット１００の構成を平面視にて模式的に表している。

エンジン組付設備Ｓが手動設備である場合には、作業者Ｆがエンジン組付設備ＳにおいてエンジンＷに部品の取り付け作業を行う。なお、上述したように、搬送装置１１０は、エンジンＷを搬送するものである。

エンジン組付設備Ｓが手動設備である場合には、拡張式制御ユニット１００は、基本制御ユニット１０のみの構成として用いられる。

エンジン組付設備Ｓが手動設備である場合には、エンジン組付設備Ｓでは、リニアゲージ５２及び近接スイッチ５３が用いられる。リニアゲージ５２及び近接スイッチ５３は、集約ターミナル７０を介して基本制御ユニット１０と接続されている。

リニアゲージ５２は、エンジンＷに部品を組み付けた後に、エンジンＷに対する部品の組付位置を計測し、組付精度を確認するものである。近接スイッチ５３は、搬送装置１１０によって搬送されるエンジンＷがエンジン組付設備Ｓに近接したことを検知するものである。

なお、小型モーター５４は、基本制御ユニット１０に接続されるものであるが、エンジン組付設備Ｓが手動設備である場合には使用されない。

図３を用いて、エンジン組付設備Ｓが自動設備である場合の拡張式制御ユニット１００の構成について説明する。なお、図３では、エンジン組付設備Ｓが自動設備である場合の拡張式制御ユニット１００の構成を平面視にて模式的に表している。

エンジン組付設備Ｓが自動設備である場合には、エンジン組付設備Ｓでは、無人状態で組付装置（図示略）によって自動でエンジンＷに部品が取り付けられる。また、エンジン組付設備Ｓが自動設備である場合には、エンジン組付設備Ｓは、カバー１５０によって略密閉されている。

エンジン組付設備Ｓが自動設備である場合には、拡張式制御ユニット１００は、基本制御ユニット１０に対して動力／安全制御ユニット２０を追加した構成として用いられる。基本制御ユニット１０と動力／安全制御ユニット２０とは、標準コネクタ付きケーブル７５によって接続されている。

基本制御ユニット１０および動力／安全制御ユニット２０は、基本制御ユニット１０と動力／安全制御ユニット２０とを接続する標準コネクタ付きケーブル７５に対応するコネクタを有している。例えば、標準コネクタ付きケーブル７５のコネクタがオス型コネクタである場合は、基本制御ユニット１０および動力／安全制御ユニット２０は当該オス型コネクタに対応するメス型コネクタを有している。

エンジン組付設備Ｓが自動設備である場合には、エンジン組付設備Ｓでは、エンジン組付設備Ｓが自動設備である場合に用いられたリニアゲージ５２及び近接スイッチ５３に追加して、小型モーター５４及びドアスイッチ５５が用いられる。小型モーター５４は、集約ターミナル７０を介して基本制御ユニット１０と接続されている。ドアスイッチ５５は、集約ターミナル７０を介して動力／安全制御ユニット２０と接続されている。

小型モーター５４は、カバー１５０で覆われているエンジン組付設備Ｓにおいて、搬送設備１１０の入口及び出口に設けられるシャッター１２０を開閉するものである。

ドアスイッチ５５は、カバー１５０で覆われているエンジン組付設備Ｓにおいて、作業者が設備点検のためにエンジン組付設備Ｓに入退出するための保安用ドア１３０に設けられている。ドアスイッチ５５は、エンジン組付設備Ｓが自動運転中に保安用ドア１３０が開とされた場合を検知して、自動運転中のエンジン組付設備Ｓ１５０を停止させる機能を有している。

図４を用いて、エンジン組付設備Ｓが多軸自動設備である場合の拡張式制御ユニット１００の構成について説明する。なお、図４では、エンジン組付設備Ｓが多軸自動設備である場合の拡張式制御ユニット１００の構成を平面視にて模式的に表している。

エンジン組付設備Ｓが多軸自動設備である場合には、エンジン組付設備Ｓでは、無人状態で組付ロボット１４０によって自動でエンジンＷに大型の部品が取り付けられる。また、エンジン組付設備Ｓが多軸自動設備である場合には、エンジン組付設備Ｓは、カバー１５０によって略密閉されている。

エンジン組付設備Ｓが多軸自動設備である場合には、拡張式制御ユニット１００は、基本制御ユニット１０に対して動力／安全制御ユニット２０及び増設モーション制御ユニット３０を追加した構成として用いられる。基本制御ユニット１０と増設モーション制御ユニット３０とは、標準コネクタ付きケーブル７５によって接続されている。

基本制御ユニット１０および増設モーション制御ユニット３０は、基本制御ユニット１０と増設モーション制御ユニット３０とを接続する標準コネクタ付きケーブル７５に対応するコネクタを有している。例えば、標準コネクタ付きケーブル７５のコネクタがオス型コネクタである場合は、基本制御ユニット１０および増設モーション制御ユニット３０は当該オス型コネクタに対応するメス型コネクタを有している。

エンジン組付設備Ｓが多軸自動設備である場合には、エンジン組付設備Ｓでは、エンジン組付設備Ｓが自動設備である場合に用いられたリニアゲージ５２、近接スイッチ５３、小型モーター５４及びドアスイッチ５５に追加して、大型モーター５６が用いられる。大型モーター５６は、集約ターミナル７０を介して増設モーション制御ユニット３０と接続されている。

大型モーター５６は、組付ロボット１４０を駆動するものである。組付ロボット１４０は、自動でエンジンＷに対して大型の部品を取り付けるものである。

拡張式制御ユニット１００の効果について説明する。拡張式制御ユニット１００によれば、システム（エンジン組付設備Ｓ）の自動化レベルに対応して容易に制御ユニットを構成できる。

すなわち、エンジン組付設備Ｓが手動設備である場合には、拡張式制御ユニット１００において基本制御ユニット１０のみが用いられ、最小限のセンサー類（リニアゲージ５２及び近接スイッチ５３）が設けられることによって制御ユニットを構成できる。

また、エンジン組付設備Ｓが自動設備である場合には、拡張式制御ユニット１００において基本制御ユニット１０に動力／安全制御ユニット２０が追加され、最小限のセンサー類（リニアゲージ５２及び近接スイッチ５３）と、小型アクチュエータ（小型モーター５４）と、安全装置（ドアスイッチ）と、が設けられることによって制御ユニットを構成できる。

さらに、エンジン組付設備Ｓが多軸自動設備である場合には、拡張式制御ユニット１００において基本制御ユニット１０に動力／安全制御ユニット２０及び増設モーション制御ユニット３０が追加され、最小限のセンサー類（リニアゲージ５２及び近接スイッチ５３）と、小型アクチュエータ（小型モーター５４）と、安全装置（ドアスイッチ）と、大型アクチュエータ（大型モーター５６）と、が設けられることによって制御ユニットを構成できる。

拡張式制御ユニット１００によれば、エンジン組付設備Ｓが手動設備、自動設備又は多軸自動設備である場合について、基本制御ユニット１０に動力／安全制御ユニット２０又は増設モーション制御ユニット３０を、標準コネクタ付きケーブル７５を介して着脱することによって容易に構成できる。

また、小型モーター５４とシャッター１２０を開閉するための減速機とは、クラッチ６１を介して接続されているため、小型モーター５４を容易に取り付け又は取り外しでき、制御ユニットを容易に構成できる。

さらに、大型モーター５６と組付ロボット１４０を駆動する減速機とは、クラッチ６２を介して接続されているため、大型モーター５６を容易に取り付け又は取り外しでき、制御ユニットを容易に構成できる。

１０ 基本制御ユニット
１１ メインコントローラ
１２ 小型アクチュエータ用コントローラ
２０ 動力／安全制御ユニット
２１ 電気回路
２２ 安全装置用コントローラ
２５ 遮断機器
２６ 開閉機器
３０ 増設モーション制御ユニット
３１ 大型アクチュエータ用コントローラ
５４ 小型モーター
５６ 大型モーター
６１ クラッチ
６２ クラッチ
１００ 拡張式制御ユニット
Ｓ エンジン組付設備

Claims (1)

1. メインコントローラと、小型アクチュエータ用コントローラと、を備え、センサーと、小型アクチュエータと、が接続される基本制御ユニットと、
   安全装置用コントローラと、開閉機器と、遮断機器と、を備え、安全装置と、外部電源と、が接続される動力／安全制御ユニットと、
   大型アクチュエータ用コントローラを備え、大型アクチュエータが接続される増設モーション制御ユニットと、
   を具備し、
   前記基本制御ユニット、前記動力／安全制御ユニット及び前記増設モーション制御ユニットは、密閉構造に構成され、それぞれがコネクタ付きケーブルで接続され、
   前記小型アクチュエータ又は前記大型アクチュエータがモーターの場合には、該モーターと被駆動部との間にクラッチが介される、
   拡張式制御ユニット。
   

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