JP2020009563A - 通信ユニット、および安全システム - Google Patents

Abstract

【課題】安全システムの構築に際し初期費用の増大を抑制する。【解決手段】本発明の通信ユニット（１０）では、２つの入出力部（３，４）は、複数のユニット本体（１）が直列接続されたとき、互いに直接接続するように構成されており、ユニット本体（１）の端部（１ｂ）には、少なくともケーブル（８）の接続部側端子（８ａ）の配置空間を形成する切欠部（５）が設けられている。【選択図】図１

Description

本発明は、通信ユニット、および安全システムに関する。

共通バスラインを介して複数の安全入力機器（例えば安全センサ、非常停止スイッチ等）が接続され、バスラインを介して安全入力機器間でデータ通信または情報の送信を可能にする安全システムが提案されている。例えば特許文献１に開示された安全システムは、安全入力機器がケーブル接続されたハブとしての通信ユニット同士が共通のバスラインにより直列接続（カスケード接続）した構成となっている。

欧州特許出願公開第２７２０４１４号明細書

しかしながら、上述のような従来技術では、安全システムを実際に設置し構築するに際し、以下の問題がある。

すなわち、特許文献１に開示された安全システムを構築する場合、通信ユニット間を接続する共通のバスラインを構築するため、専用の接続ケーブルが必要であった。このため、専用の接続ケーブルの購入、および当該接続ケーブルによる通信ユニット間の接続といった工数の増加等により、初期費用が増大するという問題がある。

本発明の一態様は、安全システムの構築に際し初期費用の増大を抑制し得る通信ユニット、および安全システムを実現することを目的とする。

上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係る通信ユニットは、ユニット本体と、前記ユニット本体に設けられ、安全入力機器とケーブルを介して接続する接続部と、前記ユニット本体における前記接続部側の第１の端部に設けられた第１の入出力部と、前記ユニット本体における前記第１の端部と反対側の第２の端部に設けられた第２の入出力部と、を備え、前記第１および第２の入出力部は、複数の前記ユニット本体が直列接続されたとき、互いに直接接続するように構成されており、前記ユニット本体の前記第２の端部には、少なくとも前記ケーブルの前記接続部側の端子の配置空間を形成する切欠部が設けられていることを特徴としている。

上記の構成によれば、前記第１および第２の入出力部は、複数の前記ユニット本体が直列接続されたとき、互いに直接接続するように構成されているので、通信ユニット同士を接続するために、専用の接続ケーブルを必要としない。また、前記ユニット本体の前記第２の端部には、少なくとも前記ケーブルの前記接続部側の端子の配置空間を形成する切欠部が設けられているので、通信ユニット同士を直列接続するに際し、前記ケーブルの前記接続部側の端子が隣接する別のユニット本体に干渉することない。このため、上記の構成によれば、前記ケーブルの前記接続部側の端子がユニット本体からはみ出ることがなく、ユーザの接触による通信ユニットの破損を防止できる。

たがって、上記の構成によれば、安全システムの構築に際し初期費用の増大を抑制することができる。

また、前記一態様に係る通知ユニットにおいて、前記安全入力機器は、前記ユニット本体の直列方向からずれて配されているとともに、前記ケーブルは、前記接続部側で屈曲するように配されており、前記切欠部は、前記ケーブルの屈曲部分の設置空間を形成する面を有することが好ましい。

上記の構成によれば、通信ユニット同士を直列接続するに際し、ユニット本体に接続したケーブルの屈曲部分が隣接する別のユニット本体に干渉することがない。

また、前記一態様に係る通知ユニットにおいて、前記ケーブルにおける少なくとも前記接続部側の端子は、前記ユニット本体の接続方向に伸長した直線形状であることが好ましい。

上記の構成によれば、前記ケーブルの前記接続部側の端子がユニット本体１からはみ出るのを確実に防止できる。

また、上記の課題を解決するために、本発明の他の態様に係る安全システムは、互いに直列接続された複数の前記通信ユニットと、各通信ユニットに接続された前記安全入力機器と、前記通信ユニットからの入力情報のコントローラへの伝送を中継する入力ユニットと、を備え、前記通信ユニット同士は、互いに直接接続していることを特徴としている。

上記の構成によれば、構築に際し初期費用の増大を抑制し得る安全システムを実現できる。

本発明の一態様によれば、安全システムの構築に際し初期費用の増大を抑制することができる。

本発明の実施形態に係る安全システムの構成を示す側面図である。 本発明の実施形態に係る安全システムの構成を示す斜視図である。 本発明の実施形態に係る安全システムの概略構成を示す機能ブロック図である。 （ａ）および（ｂ）は、本発明の実施形態に係る通信ユニットにおけるユニット本体の切欠部の変形例を示す側面図である。 本発明の実施形態に係る通信ユニットにおけるユニット本体の取付穴部の構成を示す側面図である。

§１ 適用例
以下、本発明の一実施形態について、詳細に説明する。図１は、本実施形態に係る安全システム１００の構成を示す側面図である。図２は、図１に示す安全システム１００の構成を示す斜視図である。図３は、本実施形態に係る安全システム１００の概略構成を示す機能ブロック図である。

まず、図３に示されるように、安全システム１００は、直列接続した複数の通信ユニット１０と、コントローラ２０と、入力ユニット３０と、を備えている。直列接続した複数の通信ユニット１０は、入力ユニット３０を介して、コントローラ２０と接続している。

コントローラ２０は、第１に、複数の通信ユニット１０からの情報を、入力ユニット３０を介して、入力データとして取得する。コントローラ２０は、第２に、予め組み込まれたユーザプログラムに従って、取得した入力データを用いて演算処理を実行する。コントローラ２０は、前記演算処理を実行して、複数の通信ユニット１０への制御内容を決定する。

入力ユニット３０は、通信ユニット１０とコントローラ２０との間でデータの送受信を行なうための中継装置である。入力ユニット３０は、コントローラ２０が入力元の通信ユニット１０の状態等に係る情報（入力情報および付加情報）を取り込むためのデバイス通信管理ユニットである。入力ユニット３０には、デバイス通信ケーブルを介して、１つ以上の通信ユニット１０が接続される。入力ユニット３０は、直列に接続された１つ以上の通信ユニット１０と通信するためのデバイス通信ケーブルが接続されるデバイス通信ポートを備えている。

安全システム１００においては、コントローラ２０が、入力ユニット３０を介して、通信ユニット１０が検出した情報等（入力情報）の受信を行う。なお、コントローラ２０には、例えばＵＳＢ（Universal Serial Bus）ケーブルを介して、ＨＭＩ（Human MachineInterface）を接続させてもよい。ＨＭＩは、人間と機械とが情報をやり取りするための手段であり、具体的には、人間が機械を操作したり（機械に指示を与えたり）、機械が現在の状態・結果を人間に知らせたりする手段である。ＨＭＩについて、人間が機械に指示を与える手段は、例えば、スイッチ、ボタン、ハンドル、ダイヤル、ペダル、リモコン、マイク、キーボード、マウスなどを含む。また、機械が現在の状態・結果等に係る情報を人間に伝える手段は、例えば、液晶画面、メーター、ランプ、スピーカーなどを含む。

図１および図２に示されるように、本実施形態に係る安全システム１００は、複数の通信ユニット１０が直列接続された構成である。通信ユニット１０は、ユニット本体１を備えている。安全システム１００においては、複数のユニット本体１が直列接続しており、それぞれのユニット本体１には、安全入力機器７がケーブル８を介して接続している。

ユニット本体１は、ケーブル８と接続するケーブル接続部２（接続部）と、入出力部３（第１の入出力部）と、入出力部４（第２の入出力部）と、切欠部５と、ステータス表示部６と、取付穴部９と、を有している。

入出力部３は、ユニット本体１におけるケーブル接続部２側の端部１ａ（第１の端部）に設けられている。また、入出力部４は、ユニット本体１における端部１ａと反対側の端部１ｂ（第２の端部）に設けられている。入出力部３および４は、複数のユニット本体１が直列接続されたとき、互いに直接接続するように構成されている。入出力部３および４は、ケーブルを介して接続する構成ではない。

ステータス表示部６は、安全システム１００内の通信ユニット１０間の通信状況を表示する。安全システム１００内の通信ユニット１０の通信状況に異常が生じた場合、異常があった通信ユニット１０のステータス表示部６が、通信の異常を表示するように構成されている。なお、ステータス表示部６の数は、図１および図２に示された構成に限定されず、任意の数でよい。

取付穴部９は、ユニット本体１をアルミフレーム１１に取り付けるための部分である。ユニット本体１は、取付穴部９を介して、締結部材９ａにより、アルミフレーム１１に固定される。

図１および図２に示されるように、安全システム１００は、通信ユニット１０が、例えば生産設備の筐体骨組みに使用されるアルミフレーム１１に装着されることにより構成される。

このような通信ユニットが直列接続された安全システムを構築するに際し、従来の構成では、複数の通信ユニット１０間を直列接続するために、専用の接続ケーブルが必要であった。しかし、本実施形態に係る安全システム１００では、複数の通信ユニット１０同士は、入出力部３および４を介して直接接続している。それゆえ、通信ユニット１０同士を接続するために、専用の接続ケーブルを必要としない。

また、通信ユニット１０同士を直列接続する場合、ケーブル８の接続部側端子８ａが、隣接する別の通信ユニット１０のユニット本体１に干渉し、ケーブル８をケーブル接続部２に装着することが困難になる。ケーブル８によるユニット本体１の干渉を防止するために、ケーブル８の接続部側端子８ａの形状をＬ字型とすることが考えられる。しかし、この場合、接続部側端子８ａがアルミフレーム１１からはみ出てしまうおそれがある。そして、ユーザがはみ出た接続部側端子８ａに接触すると、通信ユニット１０の破損により生産ラインが停止するおそれがある。

そこで、本実施形態に係る通信ユニット１０では、ユニット本体１における端部１ｂに切欠部５が設けられている。切欠部５は、平面５ａを有する。この平面５ａは、隣接する通信ユニット１０のケーブル接続部２での、少なくとも接続部側端子８ａの設置空間を構成する。それゆえ、切欠部５における平面５ａの寸法は、接続部側端子８ａの寸法よりも大きい。本実施形態に係る通信ユニット１０によれば、ユニット本体１における端部１ｂに少なくとも接続部側端子８ａの設置空間を構成する切欠部５が設けられているので、ユニット本体１同士を直接接続したとき、ユニット本体１に接続した接続部側端子８ａは、隣接する別のユニット本体１に形成された切欠部５内に収まる。このため、通信ユニット１０同士を直列接続するに際し、ユニット本体１に接続した接続部側端子８ａが隣接する別のユニット本体１に干渉することない。このため、接続部側端子８ａがアルミフレーム１１からはみ出ることがなく、ユーザの接触による通信ユニット１０の破損を防止できる。

したがって、本実施形態に係る通信ユニット１０によれば、安全システム１００の構築に際し初期費用の増大を抑制することができる。

また、図１および図２に示されるように、安全入力機器７は、ユニット本体１の直列方向からずれて配されている。そして、これにより、安全入力機器７に接続するケーブル８は、ケーブル接続部２側で屈曲するように配されている。より具体的には、ケーブル８は、ユニット本体１の直列方向に対して垂直に屈曲した屈曲部分８ｂを有する。

切欠部５は、ケーブル８の屈曲部分８ｂの設置空間を形成する傾斜面５ｂを有する。これにより、通信ユニット１０同士を直列接続するに際し、ユニット本体１に接続したケーブル８の屈曲部分８ｂが隣接する別のユニット本体１に干渉することがない。

なお、切欠部５は、少なくとも接続部側端子８ａの設置空間を形成する構成であればよい。例えば、ケーブル８の可撓性が非常に大きい場合、ケーブル８の屈曲部分８ｂはそれほど大きく形成されないと考えられる。それゆえ、ユニット本体１に対する屈曲部分８ｂの干渉の程度は低いと考えられる。このような場合、切欠部５は、ケーブル８の屈曲部分８ｂに沿った傾斜面５ｂが形成されていなくてもよい。

§２ 構成例
＜安全システム１００＞
本実施形態に係る安全システム１００は、少なくとも１つの通信ユニット１０の電流供給のための電圧を供給する給電ユニットを備えた構成となっている。この給電ユニットは、通信ユニット１０におけるケーブル接続部２、入出力部３および４にケーブルを介して接続し得る。それゆえ、入出力部３および４は、ユニット本体１同士の直接接続の他に、給電ユニットとの接続にも使用される。

また、直列接続した複数の通信ユニット１０に接続するコントローラ２０は、例えばＰＬＣ（Programmable Logic Controller）などの産業用の制御装置である。

また、安全入力機器７は、例えば、温度センサ、光センサなどの「検出器」、「スイッチ（押ボタンスイッチ、リミットスイッチ、圧力スイッチ、非接触スイッチなど）」、「安全機器（安全コントローラなど）」などが挙げられる。

＜ユニット本体１およびケーブル８＞
ユニット本体１の寸法は、当該ユニット本体１が設置される場所に応じて、適宜設定可能である。また、ケーブル８は、通信システムに使用される従来公知のケーブルを採用することができる。ケーブル８として、例えば、Φ５ｍｍ〜６ｍｍのケーブルであり、コネクタ部がＭ８またはＭ１２規格のものが挙げられる。また、ケーブル８の長さは、安全システム１００の設備構成等に応じて適宜設定可能である。例えば安全入力機器７として非接触スイッチを用いる場合、ケーブル８の長さは、２ｍ〜５ｍである。

ユニット本体１における入出力部３および４は、互いに直接接続できる構成であれば、特に限定されない。例えば入出力部３がオス型端子により構成されている場合、入出力部４は、このオス型端子に接続可能なメス型端子で構成されている。

また、ケーブル接続部２およびケーブル８の接続部側端子８ａは、互いに接続できる構成であれば、特に限定されない。接続部側端子８ａは、オス型端子であってもよいし、メス型端子であってもよい。また、ケーブル８の接続部側端子８ａの形状は、アルミフレーム１１からはみ出さないため、Ｌ字形状ではなく、ユニット本体１の接続方向に伸長した直線形状であることが好ましい。また、接続部側端子８ａは、オーバーモールド成形された端子であることが好ましい。

例えば、ユニット本体１の寸法が、断面形状が４０×４０ｍｍの正方形であるアルミフレーム１１に設置される程度の寸法である場合、接続部側端子８ａは、以下の寸法であることが好ましい。接続部側端子８ａがオス型端子である場合、直径が最大１６ｍｍであり、長さが５５ｍｍである。また、接続部側端子８ａがメス型端子である場合、直径が最大１６ｍｍであり、長さが４８ｍｍである。このような接続部側端子８ａは、ＩＥＣ規格６１０７６−２に準拠した寸法となっている。このような寸法であれば、接続部側端子８ａは、アルミフレーム１１からはみ出ることがない。

図１および図２に示される構成では、切欠部５は、ケーブル８の屈曲部分８ｂの設置空間を形成する傾斜面５ｂを有していた。しかし、切欠部５は、ケーブル８の屈曲部分８ｂの設置空間を形成する面であれば、傾斜面５ｂに限定されず、任意の面を有し得る。図４の（ａ）および（ｂ）は、本実施形態に係る通信ユニット１０におけるユニット本体１の切欠部の変形例を示す側面図である。

図４の（ａ）に示されるように、切欠部５１は、平面５１ａおよび垂直平面５１ｂを有していてもよい。垂直平面５１ｂは、平面５１ａに対して垂直に形成されている。切欠部５１では、平面５１ａが接続部側端子８ａの設置空間を形成する面であり、垂直平面５１ｂがケーブル８の屈曲部分８ｂの設置空間を形成する面である。

また、図４の（ｂ）に示されるように、切欠部５２は、平面５２ａおよび曲面５２ｂを有していてもよい。切欠部５２では、平面５２ａが接続部側端子８ａの設置空間を形成する面であり、曲面５２ｂがケーブル８の屈曲部分８ｂの設置空間を形成する面である。

図５は、ユニット本体１の取付穴部９の構成を示す側面図である。図５に示されるように、取付穴部９は、長穴９ｂを有している。この長穴９ｂに締結部材９ａを挿入し、締結部材９ａとアルミフレーム１１とを締結することにより、ユニット本体１がアルミフレーム１１に固定される。締結部材９ａは、アルミフレーム１１等と締結可能な部材であればよく、例えば、プラスねじ、六角ボルト等が挙げられる。また、取付穴部９は、締結部材９ａが挿入される構成であればよく、図５に示される長穴９ｂに代えて、円形の穴を有していてもよい。

また、取付穴部９は、締結部材９ａに加え、締結を補助する補助部材を備えていてもよい。このような補助部材としては、例えば、ワッシャ、座金等が挙げられる。

本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。

１ ユニット本体
１ａ 端部（第１の端部）
１ｂ 端部（第２の端部）
２ ケーブル接続部（接続部）
３ 入出力部（第１の入出力部）
４ 入出力部（第２の入出力部）
５、５１、５２ 切欠部
５ｂ 傾斜面（ケーブルの屈曲部分の設置空間を形成する面）
７ 安全入力機器
８ ケーブル
８ａ 接続部側端子
８ｂ 屈曲部分
１０ 通信ユニット
５１ｂ 垂直平面（ケーブルの屈曲部分の設置空間を形成する面）
５２ｂ 曲面（ケーブルの屈曲部分の設置空間を形成する面）
１００ 安全システム

Claims (4)

1. ユニット本体と、
   前記ユニット本体に設けられ、安全入力機器とケーブルを介して接続する接続部と、
   前記ユニット本体における前記接続部側の第１の端部に設けられた第１の入出力部と、
   前記ユニット本体における前記第１の端部と反対側の第２の端部に設けられた第２の入出力部と、を備え、
   前記第１および第２の入出力部は、複数の前記ユニット本体が直列接続されたとき、互いに直接接続するように構成されており、
   前記ユニット本体の前記第２の端部には、少なくとも前記ケーブルの前記接続部側の端子の配置空間を形成する切欠部が設けられていることを特徴とする通信ユニット。
2. 前記安全入力機器は、前記ユニット本体の直列方向からずれて配されているとともに、前記ケーブルは、前記接続部側で屈曲するように配されており、
   前記切欠部は、前記ケーブルの屈曲部分の設置空間を形成する面を有することを特徴とする請求項１に記載の通信ユニット。
3. 前記ケーブルにおける少なくとも前記接続部側の端子は、前記ユニット本体の接続方向に伸長した直線形状であることを特徴とする請求項１または２に記載の通信ユニット。
4. 互いに直列接続された複数の請求項１〜３の何れか１項に記載の通信ユニットと、
   各通信ユニットに接続された前記安全入力機器と、
   前記通信ユニットからの入力情報のコントローラへの伝送を中継する入力ユニットと、を備え、
   前記通信ユニット同士は、互いに直接接続していることを特徴とする安全システム。

Images