JP2020010295A - 入出力装置 - Google Patents

Abstract

【課題】入出力装置について、入出力形態の変更をより簡易に実現可能にする。【解決手段】信号の入出力を行う入出力装置５は、制御部７と、制御部７から出力された信号を外部に出力する出力回路２０とを備える。出力回路２０は、制御部７から出力された信号を受けるフォトカプラ２５を少なくとも含む共通部２１と、共通部２１から受けた信号を外部に出力する個別部２２とを備え、オープンコレクタ方式またはオープンエミッタ方式の一方に対応する。個別部２２を第２個別部２２Ａに取り替えたとき、オープンコレクタ方式またはオープンエミッタ方式の他方に対応する。【選択図】図１

Description

本発明は、異なる機器間で信号の受け渡しを行うために用いる入出力装置に関する。

異なる機器間を接続して使用する場合、汎用の入出力回路を用いて信号の受け渡しを行うことがある。ところが、使用する機器によって入出力形態が異なっていると、信号の受け渡しを行うことができない。例えば、出力回路として、オープンコレクタ出力回路と、オープンエミッタ出力回路とがあり、オープンコレクタ出力回路に対してはそれに対応した入力回路が必要となり、オープンエミッタ出力回路に対してはそれに対応した入力回路が必要となる。

特許文献１には、入出力回路の共通回路と、回路形態により異なる個別対応部とを分け、個別対応部を複数設けることにより、回路形態の変更を可能とする構成が提案されている。

特開２００３−１０８２０８号公報

入出力回路では一般に、フォトカプラを用いて、入力側と出力側とを絶縁している。例えば出力回路では、従来、オープンコレクタ出力では、フォトカプラの出力側を電源にプルアップさせる一方、オープンエミッタ出力では、フォトカプラの出力側を基準電位にプルダウンさせていた。このため、出力形態を変更する場合には、フォトカプラを含む大部分の回路を取り替える必要があった。

本発明はかかる点に鑑みなされたもので、その目的は、入出力装置について、入出力形態の変更を、より簡易に実現可能にすることにある。

上記目的を達成するために、本発明では、オープンコレクタ出力対応とオープンエミッタ出力対応とで、フォトカプラを含む回路部分を共通化することによって、入出力形態の変更を簡易にするものである。

具体的には、信号の入出力を行う入出力装置は、制御部と、前記制御部から出力された信号を、外部に出力する出力回路とを備え、前記出力回路は、前記制御部から出力された信号を受けるフォトカプラを少なくとも含む、共通部と、前記共通部から受けた信号を外部に出力する個別部とを備え、オープンコレクタ方式またはオープンエミッタ方式のいずれか一方に対応しており、かつ、前記個別部を、第２個別部に取り替えたとき、オープンコレクタ方式またはオープンエミッタ方式の他方に対応するように構成されている。

この構成によれば、入出力装置における出力回路は、制御部から出力された信号を受けるフォトカプラを少なくとも含む共通部を備えている。そして、共通部から受けた信号を外部に出力する個別部を用いると、オープンコレクタ方式またはオープンエミッタ方式のいずれか一方に対応でき、個別部を第２個別部に取り替えると、オープンコレクタ方式またはオープンエミッタ方式の他方に対応できる。これにより、出力形態の変更を、簡易に行うことができる。

また、信号の入出力を行う入出力装置は、制御部と、外部から入力された信号を受け、前記制御部に供給する入力回路とを備え、前記入力回路は、前記制御部に信号を与えるフォトカプラを少なくとも含む、共通部と、外部から入力された信号を前記共通部に与える個別部とを備え、オープンコレクタ方式またはオープンエミッタ方式のいずれか一方に対応しており、かつ、前記個別部を、第２個別部に取り替えたとき、オープンコレクタ方式またはオープンエミッタ方式の他方に対応するように構成されている。

この構成によれば、入出力装置における入力回路は、制御部に信号を与えるフォトカプラを少なくとも含む共通部を備えている。そして、外部から入力された信号を共通部に与える個別部を用いると、オープンコレクタ方式またはオープンエミッタ方式のいずれか一方に対応でき、個別部を第２個別部に取り替えると、オープンコレクタ方式またはオープンエミッタ方式の他方に対応できる。これにより、入力形態の変更を、簡易に行うことができる。

本発明によれば、入出力装置において、オープンコレクタ出力対応とオープンエミッタ出力対応との切り替えを、簡易に行うことができる。

実施形態に係る入出力回路を備えたロボット制御装置の構成例 （ａ）は出力回路の回路構成例、（ｂ）は（ａ）における個別部と取り替える第２個別部の回路構成例 （ａ）は入力回路の回路構成例、（ｂ）は（ａ）における個別部と取り替える第２個別部の回路構成例 （ａ）は出力回路の他の回路構成例、（ｂ）は（ａ）における個別部と取り替える第２個別部の回路構成例 （ａ）は入力回路の他の回路構成例、（ｂ）は（ａ）における個別部と取り替える第２個別部の回路構成例 （ａ）〜（ｄ）は出力回路の個別部の回路構成例であり、（ａ），（ｂ）は図２（ａ）における共通部に対する個別部、（ｃ），（ｄ）は図４（ａ）における共通部に対する個別部 （ａ），（ｂ）は入力回路の個別部の回路構成例であり、（ａ）は図３（ａ）における共通部に対する個別部、（ｂ）は図５（ａ）における共通部に対する個別部

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものでは全くない。

図１は実施形態に係る入出力装置を備えたロボット制御装置とその周辺の構成例である。図１において、ロボット本体１は、ロボット制御装置２が備えるロボットアーム制御部３によって駆動される。そして、ロボット本体１と協同して作業を行う周辺機器４は、ロボット制御装置２が備えるシーケンサ制御装置５によって制御される。シーケンサ制御装置５は、入出力装置の一例である。

シーケンサ制御装置５は、入出力回路１０と、制御部７とを備える。入出力回路１０は、周辺機器４の動作状態を示す信号を入力し、またロボット本体１の動作状態に応じて周辺機器４へ制御信号を出力する。制御部７は、周辺機器４からの信号と、ロボットアーム制御部３からの信号を処理して制御を行う。入出力回路１０は、制御部７から出力された信号を、外部に出力する出力回路２０と、外部から入力された信号を受け、制御部７に供給する入力回路３０とを備える。

本実施形態では、出力回路２０は、共通部２１と、共通部２１から受けた信号を外部に出力する個別部２２とを備える。後述するように、共通部２１は、制御部７から出力された信号を入力側に受けるフォトカプラを少なくとも含む。出力回路２０は、オープンコレクタ方式に対応している。そして、個別部２２を別の個別部に取り替えることによって、簡単に、オープンエミッタ方式に対応させることができる。

また、入力回路３０は、共通部３１と、外部から入力された信号を共通部３１に与える個別部３２とを備える。後述するように、共通部３１は、制御部７に信号を与えるフォトカプラを少なくとも含む。入力回路３０は、オープンコレクタ方式に対応している。そして、個別部３２を別の個別部に取り替えることによって、簡単に、オープンエミッタ方式に対応させることができる。

以下、具体的な回路構成について、説明する。

図２（ａ）は出力回路２０の回路構成例であり、図２（ｂ）は個別部２２と取り替える個別部（第２個別部）２２Ａの回路構成例である。図２（ａ）に示す出力回路２０はオープンコレクタ出力に対応している。また、個別部２２を図２（ｂ）に示す個別部２２Ａに取り替えたとき、出力回路２０はオープンエミッタ出力に対応する。

共通部２１は、フォトカプラ２５を備える。Ｒ２１は抵抗素子である。フォトカプラ２５は、フォトダイオード２５１およびフォトトランジスタ２５２を含み、入力側すなわちフォトダイオード２５１側に信号が与えられる。フォトトランジスタ２５２のコレクタは電源端ＶＣＣと接続されており、プルアップされている。

個別部２２は、ＮＰＮ型のバイポーラトランジスタ２６を備える。Ｄ２１はダイオード、Ｒ２２，Ｒ２３は抵抗素子である。バイポーラトランジスタ２６は、ベースが、共通部２１におけるフォトカプラ２５の出力側、すなわちフォトトランジスタ２５２のエミッタと接続される。バイポーラトランジスタ２６のベースはまた、抵抗素子Ｒ２３を介して接地端ＧＮＤと接続されている。バイポーラトランジスタ２６のコレクタは、抵抗素子Ｒ２２を介して電源端ＶＣＣと接続されており、かつ、ダイオードＤ２１を介して出力端と接続されている。ダイオードＤ２１は、出力端に向かう向きを逆方向としている。バイポーラトランジスタ２６のエミッタは接地端ＧＮＤと接続されている。

一方、個別部２２Ａは、ＮＰＮ型のバイポーラトランジスタ２７を備える。Ｄ２２はダイオードである。バイポーラトランジスタ２７は、ベースが、共通部２１におけるフォトカプラ２５の出力側、すなわちフォトトランジスタ２５２のエミッタと接続される。バイポーラトランジスタ２７のコレクタは、電源端ＶＣＣと接続されている。バイポーラトランジスタ２７のエミッタは、ダイオードＤ２２を介して出力端と接続されている。ダイオードＤ２２は、出力端に向かう向きを順方向としている。

図３（ａ）は入力回路３０の回路構成例であり、図３（ｂ）は個別部３２と取り替える個別部（第２個別部）３２Ａの回路構成例である。図３（ａ）に示す入力回路３０はオープンコレクタ入力に対応している。また、個別部３２を図３（ｂ）に示す個別部３２Ａに取り替えたとき、入力回路３０はオープンエミッタ入力に対応する。

共通部３１は、フォトカプラ３５を備える。Ｒ３１，Ｒ３２は抵抗素子である。フォトカプラ３５は、フォトダイオード３５１およびフォトトランジスタ３５２を含み、入力側すなわちフォトダイオード３５１側に個別部３２，３２Ａからの信号を受ける。フォトダイオード３５１のアノードは、電源端ＶＣＣと接続されており、プルアップされている。フォトトランジスタ３５２のコレクタは、抵抗素子Ｒ３１を介して制御部７と接続されており、かつ、抵抗素子Ｒ３２を介して電源端ＶＣＣと接続されている。フォトトランジスタ３５２のエミッタは、接地端ＧＮＤと接続されている。

個別部３２において、Ｄ３１はダイオード、Ｒ３３は抵抗素子である。抵抗素子Ｒ３３は、一端が、共通部３１におけるフォトカプラ３５の入力側、すなわちフォトダイオード３５１のカソードと接続される。抵抗素子Ｒ３３の他端は、ダイオードＤ３１を介して出力端と接続されている。ダイオードＤ３１は、出力端に向かう向きを順方向としている。

一方、個別部３２Ａは、ＰＮＰ型のバイポーラトランジスタ３６を備える。Ｄ３２はダイオード、Ｒ３４，Ｒ３５，Ｒ３６は抵抗素子である。バイポーラトランジスタ３６は、エミッタが、抵抗素子Ｒ３４を介して、共通部３１におけるフォトカプラ３５の入力側、すなわちフォトダイオード３５１のカソードと接続される。バイポーラトランジスタ３６のコレクタは接地端ＧＮＤと接続されている。バイポーラトランジスタ３６のベースは、抵抗素子Ｒ３５およびダイオードＤ３２を介して出力端と接続されている。ダイオードＤ３２は、出力端に向かう向きを逆方向としている。バイポーラトランジスタ３６のベースはまた、抵抗素子Ｒ３６を介して接地端ＧＮＤと接続されている。

以上のように本実施形態によると、出力回路２０は、制御部７から出力された信号を受けるフォトカプラ２５を少なくとも含む共通部２１を備えている。そして、共通部２１から受けた信号を外部に出力する個別部２２を用いると、オープンコレクタ方式に対応でき、個別部２２を第２個別部２２Ａに取り替えると、オープンエミッタ方式に対応できる。これにより、出力形態の変更を、簡易に行うことができる。また、入力回路３０は、制御部７に信号を与えるフォトカプラ３５を少なくとも含む共通部３１を備えている。そして、外部から入力された信号を共通部３１に与える個別部３２を用いると、オープンコレクタ方式に対応でき、個別部３２を第２個別部３２Ａに取り替えると、オープンエミッタ方式に対応できる。これにより、入力形態の変更を、簡易に行うことができる。

（他の回路構成例）
（その１）
上述の実施形態では、共通部のフォトカプラの出力側または入力側をプルアップするものとしたが、この代わりに、共通部のフォトカプラの出力側または入力側をプルダウンするようにしてもかまわない。

図４（ａ）は出力回路２０の他の回路構成例であり、図４（ｂ）は個別部２２と取り替える個別部（第２個別部）２２Ａの回路構成例である。図４（ａ）に示す出力回路２０はオープンコレクタ出力に対応している。また、個別部２２を図４（ｂ）に示す個別部２２Ａに取り替えたとき、出力回路２０はオープンエミッタ出力に対応する。

共通部２１は、フォトカプラ２５を備える。Ｒ２１は抵抗素子である。フォトカプラ２５は、フォトダイオード２５１およびフォトトランジスタ２５２を含み、入力側すなわちフォトダイオード２５１側に信号が与えられる。フォトトランジスタ２５２のエミッタは接地端ＧＮＤと接続されており、プルダウンされている。

個別部２２は、ＰＮＰ型のバイポーラトランジスタ２８を備える。Ｄ２１はダイオード、Ｒ２２は抵抗素子である。バイポーラトランジスタ２８は、ベースが、共通部２１におけるフォトカプラ２５の出力側、すなわちフォトトランジスタ２５２のコレクタと接続される。バイポーラトランジスタ２８のベースは、また、抵抗素子Ｒ２２を介して電源端ＶＣＣと接続されている。バイポーラトランジスタ２８のエミッタは、ダイオードＤ２１を介して出力端と接続されている。ダイオードＤ２１は、出力端に向かう向きを逆方向としている。バイポーラトランジスタ２８のコレクタは接地端ＧＮＤと接続されている。

一方、個別部２２Ａは、ＰＮＰ型のバイポーラトランジスタ２９を備える。Ｄ２２はダイオード、Ｒ２３，Ｒ２４は抵抗素子である。バイポーラトランジスタ２９は、ベースが、共通部２１におけるフォトカプラ２５の出力側、すなわちフォトトランジスタ２５２のコレクタと接続される。バイポーラトランジスタ２９のベースは、また、抵抗素子Ｒ２３を介して電源端ＶＣＣと接続されている。バイポーラトランジスタ２９のエミッタは、電源端ＶＣＣと接続されている。バイポーラトランジスタ２９のコレクタは、ダイオードＤ２２を介して出力端と接続されている。ダイオードＤ２２は、出力端に向かう向きを順方向としている。バイポーラトランジスタ２９のコレクタは、また、抵抗素子Ｒ２４を介して接地端ＧＮＤと接続されている。

図５（ａ）は入力回路３０の回路構成例であり、図５（ｂ）は個別部３２と取り替える個別部（第２個別部）３２Ａの回路構成例である。図５（ａ）に示す入力回路３０はオープンコレクタ入力に対応している。また、個別部３２を図５（ｂ）に示す第２個別部３２Ａに取り替えたとき、入力回路３０はオープンエミッタ入力に対応する。

共通部３１は、フォトカプラ３５を備える。Ｒ３１，Ｒ３２は抵抗素子である。フォトカプラ３５は、フォトダイオード３５１およびフォトトランジスタ３５２を含み、入力側すなわちフォトダイオード３５１側に個別部３２，３２Ａからの信号を受ける。フォトダイオード３５１のカソードは、接地端ＧＮＤと接続されており、プルダウンされている。フォトトランジスタ３５２のコレクタは、抵抗素子Ｒ３１を介して制御部７と接続されており、かつ、抵抗素子Ｒ３２を介して電源端ＶＣＣと接続されている。フォトトランジスタ３５２のエミッタは、接地端ＧＮＤと接続されている。

個別部３２は、ＰＮＰ型のバイポーラトランジスタ３７を備える。Ｄ３１はダイオード、Ｒ３３は抵抗素子である。バイポーラトランジスタ３７は、コレクタが、共通部３１におけるフォトカプラ３５の入力側、すなわちフォトダイオード３５１のアノードと接続される。バイポーラトランジスタ３７のエミッタは、抵抗素子Ｒ３３を介して電源端ＶＣＣと接続されている。バイポーラトランジスタ３７のベースは、ダイオードＤ３１を介して出力端と接続されている。ダイオードＤ３１は、出力端に向かう向きを順方向としている。

一方、個別部３２Ａにおいて、Ｄ３２はダイオード、Ｒ３４は抵抗素子である。抵抗素子Ｒ３４は、一端が、共通部３１におけるフォトカプラ３５の入力側、すなわちフォトダイオード３５１のアノードと接続される。抵抗素子Ｒ３４の他端は、ダイオードＤ３２を介して出力端と接続されている。ダイオードＤ３２は、出力端に向かう向きを逆方向としている。

このような回路構成であっても、上述の実施形態と同様に、出力形態の変更や入力形態の変更を、簡易に行うことができる。

（その２）
上述の実施形態では、個別部においてバイポーラトランジスタを用いるものとしたが、ＦＥＴ（Field Effect Transistor）を用いてもかまわない。

図６（ａ）〜（ｄ）は出力回路２０の個別部の回路構成例であり、ＦＥＴを備えたものである。図６（ａ），（ｂ）は、図２に示すようなフォトカプラ２５の出力側がプルアップされた構成の共通部２１に接続される個別部であり、図６（ａ）はオープンコレクタ出力用であり、図６（ｂ）はオープンエミッタ出力用である。また、図６（ｃ），（ｄ）は、図４に示すようなフォトカプラ２５の出力側がプルダウンされた構成の共通部２１に接続される個別部であり、図６（ｃ）はオープンコレクタ出力用であり、図６（ｄ）はオープンエミッタ出力用である。

図６（ａ）の個別部は、Ｎ型のＦＥＴ４１を備える。ＦＥＴ４１のゲートは、共通部２１におけるフォトカプラ２５の出力側すなわちフォトトランジスタ２５２のエミッタに接続される。ＦＥＴ４１のゲートは、また、抵抗素子Ｒ４１を介して接地端ＧＮＤと接続される。ＦＥＴ４１のソースは接地端ＧＮＤと接続される。ＦＥＴ４１のドレインはダイオードＤ４１を介して出力端と接続される。ダイオードＤ４１は、出力端に向かう向きを逆方向としている。

図６（ｂ）の個別部は、Ｐ型のＦＥＴ４２を備える。ＦＥＴ４２のゲートは、共通部２１におけるフォトカプラ２５の出力側すなわちフォトトランジスタ２５２のエミッタに接続される。ＦＥＴ４２のゲートは、また、抵抗素子Ｒ４２を介して接地端ＧＮＤと接続される。ＦＥＴ４２のソースは抵抗素子Ｒ４３を介して電源端ＶＣＣと接続される。ＦＥＴ４２のドレインはダイオードＤ４２を介して出力端と接続される。ダイオードＤ４２は、出力端に向かう向きを順方向としている。

図６（ｃ）の個別部は、Ｐ型のＦＥＴ４３を備える。ＦＥＴ４３のゲートは、共通部２１におけるフォトカプラ２５の出力側すなわちフォトトランジスタ２５２のコレクタに接続される。ＦＥＴ４３のゲートは、また、抵抗素子Ｒ４４を介して電源端ＶＣＣと接続される。ＦＥＴ４３のソースは、ダイオードＤ４３を介して出力端と接続される。ダイオードＤ４３は、出力端に向かう向きを逆方向としている。ＦＥＴ４３のドレインは、接地端ＧＮＤと接続される。

図６（ｄ）の個別部は、Ｐ型のＦＥＴ４４を備える。ＦＥＴ４４のゲートは、共通部２１におけるフォトカプラ２５の出力側すなわちフォトトランジスタ２５２のコレクタに接続される。ＦＥＴ４４のゲートは、また、抵抗素子Ｒ４５を介して電源端ＶＣＣと接続される。ＦＥＴ４４のソースは電源端ＶＣＣと接続される。ＦＥＴ４４のドレインはダイオードＤ４４を介して出力端と接続される。ダイオードＤ４４は、出力端に向かう向きを順方向としている。

図７（ａ），（ｂ）は入力回路３０の個別部の回路構成例であり、ＦＥＴを備えたものである。図７（ａ）は、図３に示すようなフォトカプラ３５の入力側がプルアップされた構成の共通部３１に接続される個別部であり、オープンエミッタ入力用である。また、図７（ｂ）は、図５に示すようなフォトカプラ３５の入力側がプルダウンされた構成の共通部３１に接続される個別部であり、オープンコレクタ入力用である。

図７（ａ）の個別部は、Ｎ型のＦＥＴ５１を備える。ＦＥＴ５１のドレインは、抵抗素子Ｒ５１を介して、共通部３１におけるフォトカプラ３５の入力側すなわちフォトダイオード３５１のカソードに接続される。ＦＥＴ５１のソースは、接地端ＧＮＤと接続される。ＦＥＴ５１のゲートは、抵抗素子Ｒ５２を介して接地端ＧＮＤと接続される。ＦＥＴ５１のゲートは、また、抵抗素子Ｒ５３およびダイオードＤ５１を介して、出力端と接続される。ダイオードＤ５１は、出力端に向かう向きを逆方向としている。

図７（ｂ）の個別部は、Ｐ型のＦＥＴ５２を備える。ＦＥＴ５２のドレインは、共通部３１におけるフォトカプラ３５の入力側すなわちフォトダイオード３５１のアノードに接続される。ＦＥＴ５２のソースは、電源端ＶＣＣと接続される。ＦＥＴ５２のゲートは、抵抗素子Ｒ５４を介して電源端ＶＣＣと接続される。ＦＥＴ５２のゲートは、また、ダイオードＤ５２を介して、出力端と接続される。ダイオードＤ５２は、出力端に向かう向きを順方向としている。

このような回路構成であっても、上述の実施形態と同様に、出力形態の変更や入力形態の変更を、簡易に行うことができる。

なお、入出力回路１０は、出力回路または入力回路のいずれか一方を備えているものとしてもよい。また、入出力回路１０は、出力回路または入力回路の一方または両方を、複数、備えていてもかまわない。また、個別部および第２個別部と、オープンコレクタ方式およびオープンエミッタ方式との対応関係は、上述の実施形態と逆であってもかまわない。

また、上述の実施形態では、ロボット制御装置２が、入出力装置の一例であるシーケンサ制御装置５を備える構成を例にとって説明を行ったが、本発明に係る入出力装置は、異なる機器間で信号の受け渡しを行う他の構成にも、適用可能である。

本発明では、フォトカプラを含む回路部分を共通化することによって、入出力形態の変更を簡易にするので、例えば、入出力装置の仕様変更の簡素化に有用である。

５ シーケンサ制御装置（入出力装置）
１０ 入出力回路
２０ 出力回路
２１ 共通部
２２ 個別部
２２Ａ 第２個別部
２５ フォトカプラ
３０ 入力回路
３１ 共通部
３２ 個別部
３２Ａ 第２個別部
３５ フォトカプラ

Claims (2)

1. 信号の入出力を行う入出力装置であって、
   制御部と、
   前記制御部から出力された信号を、外部に出力する出力回路とを備え、
   前記出力回路は、
   前記制御部から出力された信号を受けるフォトカプラを少なくとも含む、共通部と、
   前記共通部から受けた信号を外部に出力する個別部とを備え、
   オープンコレクタ方式またはオープンエミッタ方式のいずれか一方に対応しており、かつ、
   前記個別部を、第２個別部に取り替えたとき、オープンコレクタ方式またはオープンエミッタ方式の他方に対応するように構成されている
   ことを特徴とする入出力装置。
2. 信号の入出力を行う入出力装置であって、
   制御部と、
   外部から入力された信号を受け、前記制御部に供給する入力回路とを備え、
   前記入力回路は、
   前記制御部に信号を与えるフォトカプラを少なくとも含む、共通部と、
   外部から入力された信号を前記共通部に与える個別部とを備え、
   オープンコレクタ方式またはオープンエミッタ方式のいずれか一方に対応しており、かつ、
   前記個別部を、第２個別部に取り替えたとき、オープンコレクタ方式またはオープンエミッタ方式の他方に対応するように構成されている
   ことを特徴とする入出力装置。

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