JP3625451B2 - ユニット形プログラマブルコントローラ - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は小形プログラマブルコントローラの組み立て構造に関し、特に入出力編成の自由度を向上したユニット形プログラマブルコントローラに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
プログラムメモリとマイクロプロセッサを備えたＣＰＵ部と、外部入出力機器と接続される入出力部とを備え、上記外部入力信号の動作状態とプログラムメモリの内容に応動して外部出力機器を制御するプログラマブルコントローラにおいて、入出力点数規模の変動や入出力仕様の変化に対応するためには様々な構造形式のものが広く実用されている。
特開平１１−３５４１７６号公報「端子台を備えたユニット」は俗にビルディングブロックタイプと呼ばれる形式のものであり、この形式のものではＣＰＵユニットや入出力ユニットを接続・一体化するためにマザーボードが使用され、各種大きさのマザーボードを使用することによって要求された入出力点数規模の制御に対応するようになっている。
【０００３】
特開平７−３０６７０２号公報記載の「プログラマブルコントローラ」は俗に連結ブロックタイプと呼ばれる形式のものであり、この形式のものではＣＰＵユニットや入出力ユニットを順次連結し、その連結個数によって要求された入出力点数規模の制御に対応するようになっていて、マザーボードが使用されていない特徴がある。
その他、ＣＰＵ部と入出力部を一体化した基本ユニットに対して増設ユニットを順次ケーブルで接続して入出力部を追加するような形式のものも実用されており、この形式は上記連結ブロックタイプの変形態様となっている。
【０００４】
一方、特開平８−３０５４１２号公報記載の「プログラマブルコントローラ用オプションユニットケース」は俗にユニットタイプと呼ばれる形式のものであり、この形式のものは入出力点数を増減する機能は持たず、入出力点数規模に応じた大きさのユニットが準備されるようになっていて、入出力点数規模が極めて小さい領域のプログラマブルコントローラとして広く実用されているものである。なお、プログラマブルコントローラのＣＰＵ部にはプログラムツールとの接続用コネクタが設けられたり、マンマシンインタフェース機器等の外部オプション機器に対する通信ユニット等が接続されるのが一般的である。
【０００５】
また、プログラマブルコントローラの電源仕様としてはＡＣ１００〜２４０ＶのものやＤＣ２４Ｖのものがあり、入力仕様としては、ＤＣ２４Ｖ入力のもののほかにＡＣ１００Ｖ系、ＡＣ２００Ｖ系入力のものがある。
更に、主な出力仕様としては有接点のリレー出力のもののほかにＤＣ負荷用の無接点トランジスタ出力のものや、ＡＣ負荷用の無接点トライアック出力のものがある。
従って、上記ビルディングブロックタイプや連結ブロックタイプのプログラマブルコントローラにおいては、単に入出力点数規模の調整を行うだけでなく、各種仕様の入出力部や電源ユニットを選択使用することによって、混合入出力仕様のプログラマブルコントローラを編成することができるようになっている。
これに対し、ユニットタイプのものでは任意の入出力仕様の組合わせに対応することは困難であり、メーカによって限定された組合わせのプログラマブルコントローラが準備されるようになっている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
以上で述べた従来技術において、ビルディングブロックタイプは極小規模のプログラマブルコントローラに対しては不適切であり、マザーボードを必要として高価かつ大型となる欠点がある。
連結ブロックタイプの場合にはマザーボードが不要となる反面で、入出力部を増設する都度に接続コネクタが増加して接触信頼性が低下する欠点があるほか、ユニットタイプに比べて製品としての一体感がなく取扱性が悪くなる欠点がある。
従来のユニットタイプでは、元来は入出力点数規模の調整概念がなく、ユニットサイズを変更して要求された入出力点数に対応するものであるが、そのためには各種ユニットサイズの製品を準備しなければならないだけでなく、各種入出力仕様に応じて多数の製品を準備する必要がある。
【０００７】
この発明は上記のような問題を解消するためになされたものであり、一体・簡便なユニットタイプでありながら、入出力点数規模の若干の調整機能を備え、各種入出力仕様のものを混在させることができるプログラマブルコントローラを提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
この発明によれば、上述の課題を解決するための手段は次の通りである。
（１）マイクロプロセッサとプログラムメモリと入出力インタフェース回路部とを搭載した電子基板を筐体に収納し、上記入力インタフェース回路部に接続された外部入力信号の動作状態と上記プログラムメモリの内容に応動して、上記出力インタフェース回路部に接続された外部負荷を制御するユニット形プログラマブルコントローラにおいて、
入出力基板と、ＣＰＵ基板と、増設基板と、インタフェース基板とを備え、
上記入出力基板は電源回路部と入出力インタフェース回路部と電源端子台と入出力端子台と入出力コネクタの一方と中継コネクタの一方を搭載していて、上記筐体のベース部材に固定される第一の電子基板であり、
上記ＣＰＵ基板はマイクロプロセッサと各種メモリと上記入出力インタフェース回路部にバス接続される入出力コネクタの他方と増設入出力コネクタの一方とを搭載していて、上記筐体内で上記入出力基板と対向設置される第二の電子基板であり、
上記増設基板は上記ＣＰＵ基板にバス接続される増設入出力コネクタの他方と入力インタフェース回路部と入力端子台又は／及び出力インタフェース回路部と出力端子台を搭載していて、上記筐体内で上記ＣＰＵ基板の側部に並行設置される第三の電子基板であり、
上記インタフェース基板は上記入出力基板を介して上記ＣＰＵ基板に接続される中継コネクタの他方と信号インタフェース回路部を搭載していて、上記筐体内で上記入出力基板と上記増設基板との間に設置される第四の電子基板であり、
上記ＣＰＵ基板を中心として入出力基板を中継しながら上記各電子基板を相互に一体接続したことを特徴とするユニット形プログラマブルコントローラ。
【０００９】
（２）上記インタフェース基板は、パーソナルコンピュ−タ又は専用モニタ表示装置等の外部マンマシンインタフェース機器に対してシリアル通信を行うためのものであって、シリアル通信のための直並列変換素子は上記ＣＰＵ基板又はマイクロプロセッサ自体に内蔵されている。
【００１０】
（３）上記ＣＰＵ基板と入出力基板に設けられた入出力コネクタは、フレキシブルケーブルによって相互に接続されると共に、該入出力コネクタとフレキシブルケーブル内には上記シリアル通信用信号線が包含されている。
【００１１】
（４）上記ＣＰＵ基板はアダプタ接続用コネクタを備え、上記アダプタ接続用コネクタにはプログラミングツールをシリアル接続するための簡易脱着式アダプタが装着される。
【００１２】
（５）上記筐体は樹脂成形されたベース部材と本体カバー部材と増設カバー部材とインタフェースカバー部材によって構成され、上記ベース部材は製品全体を取付け固定する基礎部材とし、上記本体カバー部材は上記入出力基板とＣＰＵ基板とを包囲して、上記ベース部材に固定される主外郭部材とし、上記増設カバー部材には上記増設基板が収納固定されて、上記本体カバー部材の棚部材面に追加装着される副外郭部材とし、上記インタフェースカバー部材には上記インタフェース基板が収納固定され、上記本体カバー部材の棚部材面に設けられた窓穴部に嵌装される中間部材とし、上記増設カバー部材は上記本体カバー部材に設けられた雌ねじ部材に螺合する固定ねじによって上記本体カバー部材と一体化される。
【００１３】
（６）上記増設カバー部材は上記固定ねじが挿入されるねじ穴部を備え、上記ねじ穴部は雌ねじが生成される第一・第二の小径部と該第一・第二の小径部間に位置する大径部を有し、上記大径部は上記固定ねじの先端部に設けられた雄ねじ部が遊嵌する関係に構成されている。
【００１４】
（７）上記第一・第二の小径部は互いに位相を異にする歯形凸面部によって構成され、該歯形凸面部には上記固定ねじが螺合する雌ねじが生成されるものである。
【００１５】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
以下この発明の第一の実施形態のユニット形プログラマブルコントローラを上面図である図１ａと、その側面図である図１ｂについて説明する。
図１ａおよび図１ｂにおいて、１０は筐体の一部を構成する成形樹脂製のベース部材、１１は該ベース部材の底面部に設けられた取付け用のＤＩＮレール溝、２０は筐体の一部を構成する成形樹脂製の本体カバー部材、２１は該本体カバー部材に設けられた透明カバー、２２ａ、２２ｂは対角線上に配置された一対の取付け穴であり、該取付け穴は図示しない取付けねじによって本体カバー部材２０とベース部材１０を共締めして図示しない被取付け壁に取付け固定するためのものであり、取付け穴２２ａ、２２ｂを用いて取付けする場合にはＤＩＮレール溝１１は使用されないようになっている。
２５は後述の増設カバー部材３１を本体カバー部材２０に固定するための固定ねじであり、該固定ねじは図２ａで後述する雌ねじ部材２８に螺合するようになっている。
【００１６】
３０は増設部、３１は該増設部を収納する成形樹脂製の増設カバー部材、３２は後述の増設基板３４に設けられた出力端子台である。４０は簡易脱着式アダプタ、４１は該簡易脱着式アダプタを収納し、本体カバー部材２０に対して嵌合取付けされるアダプタカバー、５１は後述のＣＰＵ基板５３に設けられ透明カバー２１の内面に対向する小形表示器、５２はＣＰＵ基板５３に生成されているスイッチパターンに対して、細隙を置いて対向する弾性導体を押圧する操作キー、６７ａ、６７ｂ、６９ａは後述の入出力基板６１に設けられた入力端子台と出力端子台と電源端子台であり、電源６９ａおよび入出力端子台６７ａ、６７ｂは多数の端子ねじを有し、本体カバー部材２０に設けられた多数のドライバ操作穴を介して締付け操作されるようになっている。
【００１７】
図１のものにおいて、増設部３０を取り外した状態を示す上面図である図２ａとその側面図である図２ｂに関し、２３は本体カバー部材２０に設けられた棚部材面、２４ａは壁面部であり、棚部材面２３上には増設部３０が設置されるようになっている。２４ｂは後述の増設基板３４に設けられた増設入出力コネクタ３５を挿入する挿入窓であり、該挿入窓は後述のＣＰＵ基板５３に設けられた増設入出力コネクタ５５が覗く位置に設けられている。
２６は後述のインタフェース部７０が挿入される窓穴部、２７ａ、２７ｂは増設カバー部材３１に対する取付け誘導壁であり、増設部３０は該誘導壁２７ａ、２７ｂに沿って図２ａの右から左方向に挿入され、増設入出力コネクタ３５、５５が挿入接続されるようになっている。
７５ａはインタフェース部７０の引出しケーブル、７５ｂは該引出しケーブルの先端に設けられた外部接続コネクタである。
【００１８】
図１ａのＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図を示す図３において、ベース部材１０は底面部１２、環状壁１３、取付け座１４ａ、１４ｂ、断面がＬ字形状のスタッド１５ａ、１５ｂを一体的に成形して構成されている。
増設部３０は増設カバー部材３１に設けられたスタッド３３と、該スタッドに取付け固定される増設基板３４によって構成され、増設基板３４には前述の出力端子台３２と増設入出力コネクタ３５と出力インタフェース回路部３６が設けられている。
簡易脱着式アダプタ４０はアダプタカバー４１に内蔵固定されたアダプタ基板４２と該アダプタ基板に設けられたアダプタ接続用コネクタ４３によって構成されている。
【００１９】
５０はＣＰＵ部であり、該ＣＰＵ部は小形表示器５１や操作キー５２が設けられたＣＰＵ基板５３と、該ＣＰＵ基板に設けられた入出力コネクタ５４、増設入出力コネクタ５５、アダプタ接続用コネクタ５７を備え、ＣＰＵ基板５３はスタッド１５ａ、１５ｂに取付け固定されるようになっている。
６０は入出力部であり、該入出力部は入出力基板６１に設けられた入力インタフェース回路部６２ａ、出力インタフェース回路部６２ｂ、入出力コネクタ６３、中継コネクタ６４、電源回路部６９ｂ等によって構成されていて、入出力基板６１は取付け座１４ａ、１４ｂに取付け固定されると共に、入出力コネクタ５４、６３間はフレキシブルケーブル６８によって互いに接続されている。
インタフェース部７０は、インタフェースカバー部材７１内に収納されたインタフェース基板７２と該インタフェース基板に設けられ中継コネクタ６４と接続される中継コネクタ７３、信号インタフェース回路部７４とを備えている。
【００２０】
図１のもののシステム構成図を示す図４において、前記ＣＰＵ部５０はマイクロプロセッサＣＰＵ、マスクＲＯＭ等の不揮発システムメモリＲＯＭ、不揮発プログラムメモリＥＥＰＲＯＭ、演算処理用ＲＡＭメモリＲＡＭ、第一・第二の直並列変換器ＰＳ１・ＰＳ２、小形表示器５１、操作キー５２によって構成されている。
増設部３０は出力端子３２、出力インタフェース回路部３６によって構成され、ＣＰＵ部５０と増設部３０は増設入出力コネクタ３５、５５（図３参照）によって直接接続されていると共に、出力端子３２には外部負荷６６ｂが接続されている。
簡易脱着式アダプタ４０は第二の直並列変換器ＰＳ２を介してマイクロプロセッサＣＰＵと接続されるものであるが、アダプタ基板４２とＣＰＵ基板５３はアダプタ接続用コネクタ４３、５７（図３参照）によって直接接続されている。
【００２１】
入出力部６０は入出力基板６１に設けられた入力インタフェース回路部６２ａ、出力インタフェース回路部６２ｂ、入力端子台６７ａ、出力端子台６７ｂ、電源端子台６９ａ、電源回路部６９ｂによって構成され、ＣＰＵ基板５３と入出力基板６１は入出力コネクタ５４、６３とフレキシブルケーブル６８（図３参照）によって相互に接続されていて、外部入力６５は入力端子６７ａに接続され、外部負荷６６ａは出力端子６７ｂに接続されるようになっている。
インタフェース部７０は第一の直並列変換器ＰＳ１を介してマイクロプロセッサＣＰＵと接続されるものであるが、インタフェース基板７２は中継コネクタ６４、７３（図３参照）によって入出力基板６１に接続され、入出力コネクタ５４、６３とフレキシブルケーブル６８（図３参照）を経由してＣＰＵ基板５３に接続されるようになっている。
【００２２】
８０はインタフェース部７０を介してマイクロプロセッサＣＰＵと交信する設定表示装置等のマンマシンインタフェース機器であり、インタフェース部７０内の信号インタフェース回路部７４は０／５Ｖレベルの論理信号をシリアル通信用の正負の電圧レベルに変換したり、光絶縁を行う機能を受持っている。
９０は適時に脱着使用される簡易脱着式アダプタ４０を介してマイクロプロセッサＣＰＵと交信するパーソナルコンピュータ等のプログラミングツールであり、簡易脱着式アダプタ４０内には０／５Ｖレベルの論理信号をシリアル通信用の正負の電圧レベルに変換したり、光絶縁を行うインタフェース回路部が設けられている。
【００２３】
以上のとおり構成されたものにおいて、まず図４のシステム構成図に基づいて作用・動作を説明する。
図４において、電源端子台６９ａにＡＣ１００〜２４０Ｖ又はＤＣ２４Ｖの電源を印加すると、電源回路部６９ｂによってＤＣ２４Ｖ、ＤＣ５Ｖ等の安定化制御電源出力が生成され、マイクロプロセッサや各種インタフェース回路部に給電される。
マイクロプロセッサＣＰＵは、システムメモリＲＯＭとプログラムメモリＥＥＰＲＯＭと協動して、外部入力６５の動作状態に応じて外部負荷６６ａ・６６ｂを制御するようになっている。
なお、プログラムメモリＥＥＰＲＯＭにはプログラミングツール９０によって作成されたシーケンスプログラムが簡易脱着式アダプタ４０を介して転送書込みされており、通常運転状態にあってはプログラミングツール９０は取り外されている。
また、オプション装備された外部マンマシンインタフェース機器８０は、通常運転状態においてもインタフェース部７０を介してマイクロプロセッサＣＰＵと交信するようになっている。
【００２４】
次に、図１ａ、図１ｂおよび図２ａ、図２ｂを参照しながら、図３の構造断面図に基づいて説明する。
ベース部材１０に取付け固定された入出力基板６１とＣＰＵ基板５３は入出力コネクタ５４・６３とフレキシブルケーブル６８によって相互にバス接続されている。
増設基板３４は増設入出力コネクタ３５・５５を介してＣＰＵ基板５３と直結バス接続されている。
簡易脱着式アダプタ４０はアダプタ接続用コネクタ４３・５７を介してＣＰＵ基板５３と直結シリアル接続されている。
インタフェース部７０は中継コネクタ６４・７３を介して一旦入出力基板６１に接続され、入出力コネクタ５４・６３とフレキシブルケーブル６８を介してＣＰＵ基板５３と間接シリアル接続されている。
このように、増設基板３４を含む各基板は原則としてＣＰＵ基板５３に直結接続されていて、例外となるインタフェース基板７２も入出力基板６１を流用してＣＰＵ基板５３に間接接続することにより、接続専用マザーボード基板が排除されている。
【００２５】
入出力部６０に関する最も一般的な仕様は、例えばＡＣ１００〜２４０Ｖ電源、ＤＣ２４Ｖ入力８点、リレー接点出力６点であるが、特殊仕様として例えばＤＣ２４Ｖ電源、ＡＣ１００Ｖ入力６点、トランジスタ出力８点のものなど数種類の典型的準標準仕様のものがある。
増設部３０に関する最も一般的な仕様は、リレー接点出力４点或いはトランジスタ出力８点、或いはトライアック出力８点等の出力専用タイプ、ＤＣ２４Ｖ入力８点、或いはＡＣ１００Ｖ入力４点等の入力専用タイプなどの他に、入出力混合タイプなど様々な入出力仕様のものが標準設定されている。
なお、増設部３０の品種として、増設基板３４を内蔵せず、増設カバー部材３１のみで構成されたダミーカバーが予め装着されていて、ユーザによって選択された各種形式の増設部３０はダミーカバーを取り外した後、本体カバー部材２０の棚部材面２３上に設置され、全体として一体化されたユニット形プログラマブルコントローラを構成するようになっている。
【００２６】
必要に応じて装着されるインタフェース部７０は、本体カバー部材２０の棚部材面２３に設けられた窓穴部２６に収納され、増設部３０又はダミーカバーによって抜止め保持されることによって常設使用に対する信頼性向上が図られている。
ＣＰＵ基板５３上に一体設置された小形表示器５１と操作キー５２は、マイクロプロセッサＣＰＵの動作状態をモニタしたり、運転定数の選択設定を行ったり、シーケンスプログラムの簡単な変更操作等を行うための便利機能として使用されている。
【００２７】
このように、本発明のユニット形プログラマブルコントローラは、入出力基板６１と、ＣＰＵ基板５３と、増設基板３４と、インタフェース基板７２とを備えたものである。
【００２８】
入出力基板６１は、電源回路部６９ｂと、入出力インタフェース回路部６２と、電源端子台６９ａと、入出力端子台６７ａと入出力コネクタ６３の一方と中継コネクタ６４の一方を搭載していて、筐体のベース部材１０に固定される第一の電子基板である。
【００２９】
ＣＰＵ基板５３は、マイクロプロセッサＣＰＵと各種メモリＲＯＭ、ＲＡＭ、ＥＥＰＲＯＭと、入出力インタフェース回路部６２にバス接続される入出力コネクタ６３の他方と増設入出力コネクタ６４の一方とを搭載していて、筐体内で入出力基板６１と対向設置される第二の電子基板である。
【００３０】
増設基板３４は、ＣＰＵ基板５３にバス接続される増設入出力コネクタ６４の他方と入力インタフェース回路部６２と入力端子台６７ａおよび／または出力インタフェース回路部３６と出力端子台６７ｂを搭載していて、筐体内でＣＰＵ基板５３の側部に並行設置される第三の電子基板である。
【００３１】
また、インタフェース基板７２は、入出力基板６１を介してＣＰＵ基板５３に接続される中継コネクタ６４の他方と信号インタフェース回路部７４を搭載していて、筐体内で入出力基板６１と増設基板３４との間に設置される第四の電子基板である。
【００３２】
本発明のユニット形プログラマブルコントローラは、ＣＰＵ基板５３を中心として入出力基板６１を中継しながら各電子基板６１、５３、３４、７２を相互に一体接続したものである。
【００３３】
また、インタフェース基板７２はパーソナルコンピュ−タ又は専用モニタ表示装置等の外部マンマシンインタフェース機器に対してシリアル通信を行うためのものであって、シリアル通信のための直並列変換素子ＳＰ１、ＳＰ２はＣＰＵ基板５３又はマイクロプロセッサＣＰＵ自体に内蔵されている。
【００３４】
更に、ＣＰＵ基板５３と入出力基板６１に設けられた入出力コネクタ６３は、フレキシブルケーブル６８によって相互に接続されると共に、該入出力コネクタ６３とフレキシブルケーブル６８内にはシリアル通信用信号線が包含されている。
【００３５】
また、ＣＰＵ基板５３はアダプタ接続用コネクタ４３を備え、アダプタ接続用コネクタ４３にはプログラミングツールをシリアル接続するための簡易脱着式アダプタ４０が装着されている。
【００３６】
実施の形態２．
この発明の第二の実施形態のユニット形プログラマブルコントローラの一部断面図を示す図５ａ、図５ｂにおいて、本体カバー部材２０の棚部材面２３にはインサート成形された埋金ブッシュ等による雌ねじ部材２８が設けられている。増設カバー部材３１はねじ穴部３９を有し、該ねじ穴部は開口部３９ａ、大径部３９ｂ、第一の小径部３７、第二の小径部３８によって構成されている。固定ねじ２５は頭部２５ａと先端部の雄ねじ部２５ｂと座金２５ｃによって構成されている。
【００３７】
図５ｂのＶＩ−ＶＩ線断面図を示す図６およびＶＩＩ−ＶＩＩ線断面図を示す図７において、第一の小径部３７は一対の歯形凸面部３７ａ、３７ｂによって構成され、同様に第二の小径部３８は一対の歯形凸面部３８ａ、３８ｂによって構成されているが、各歯形部は互いに異なる角度位置に設けられ、一対の突き合わせ金型によって成形されるようになっている。
【００３８】
このように構成されたものにおいて、固定ねじ２５をねじ穴部３９に挿入して押し込み圧力を加えながらねじ込むことによって、第一、第二の小径部３７、３８の内径面（歯形凸面部３７ａ、３７ｂ、３８ａ、３８ｂの表面）には雌ねじ部がタッピング生成され、やがて固定ねじ２５の雄ねじ部２５ｂが雌ねじ部材２８に螺合して増設カバー部材３１を本体カバー部材２０に締付け固定するようになっている。
増設カバー部材３１を取り外す時には、固定ねじ２５を緩め方向に回転させ、雄ねじ部２５ｂが雌ねじ部材２８から抜けきる位置まで緩めてから、増設カバー部材３１を図５ａの左方向（図１ａの右方向）に引抜けばよい。
【００３９】
この時、誤って固定ねじ２５を緩め過ぎても、雄ねじ部２５ｂが大径部３９ｂ内で空回りして固定ねじ２５がねじ穴部３９から脱落、紛失することがないようになっている。
なお、第二の小径部３８を設けていない状態では、固定ねじ２５を緩めておいても、雄ねじ部２５ｂの先端部が雌ねじ部材２８の入口部に接触して、増設カバー部材３１を左方向に引抜く操作の邪魔になる。
第二の小径部３８を設けると、雄ねじ部２５ｂが第二の小径部３８の内径面に生成された雌ねじ部と螺合していることによって、雌ねじ部材２８との接触を防止することができるようになっている。
【００４０】
以上で説明した実施例のものの変形形態として、ＣＰＵ基板４３はベース部材１０のスタッド１５ａ、１５ｂに取付ける替わりに、本体カバー部材２０の内面に取付け固定するようにしても良い。
また、ＣＰＵ基板５３と入出力基板６１間を接続するフレキシブルケーブル６８の一端はどちらかの基板に直接半田付けして、他方の基板側にコネクタを設けるようにしても良い。
更に、直並列変換器ＰＳ１およびＰＳ２はマイクロプロセッサＣＰＵ自体に内蔵された形式のものを使用したり、小形表示器５１や操作キー５２を除外した製品にすることも可能である。
【００４１】
増設部３０の製品形態としては、入力専用タイプ・出力専用タイプ・入出力混合タイプ等多様性に富んだ品揃えを行うことができる。
インタフェース部７０は引出しケーブル７５ａによって外部接続するようになっているが、インタフェースカバー部材７１に対して外部接続用コネクタを取付け固定するような構造に変更することも可能である。
更に、簡易脱着式アダプタ４０内には、仲介用のＥＥＰＲＯＭメモリを内蔵させ、プログラミングツール９０によってシーケンスプログラムを仲介用ＥＥＰＲＯＭに転送書込みした後に、簡易脱着式アダプタ４０を本体カバー部材２０に装着し、仲介用ＥＥＰＲＯＭからマイクロプロセッサＣＰＵを介してプログラムメモリＥＥＰＲＯＭに転送書込みする等のプログラミング操作に対する利便性を向上することもできる。
【００４２】
このように、本発明によれば、筐体は樹脂成形されたベース部材１０と、本体カバー部材２０と、増設カバー部材３１と、インタフェースカバー部材７１とによって構成され、ベース部材１０は製品全体を取付け固定する基礎部材であり、本体カバー部材２０は入出力基板６１とＣＰＵ基板５３とを包囲して、ベース部材１０に固定される主外郭部材であり、増設カバー部材３１には増設基板３４が収納固定されて、本体カバー部材２０の棚部材面に追加装着される副外郭部材である。インタフェースカバー部材７１にはインタフェース基板７２が収納固定され、本体カバー部材２０の棚部材面に設けられた窓穴部に嵌装される中間部材である。増設カバー部材３１は、本体カバー部材２０に設けられた雌ねじ部材２８に螺合する固定ねじ２５によって本体カバー部材２０と一体化されている。
【００４３】
また、増設カバー部材３１は固定ねじ２５が挿入されるねじ穴部３９を備え、ねじ穴部３９は雌ねじが生成される第一、第二の小径部３７、３８と該第一、第二３７、３８の小径部間に位置する大径部３９ｂとを有し、大径部３９ｂは固定ねじ２５の先端部に設けられた雄ねじ部２５ｂが遊嵌する関係に構成されている。
【００４４】
更に、第一、第二の小径部３７、３８は互いに位相を異にする歯形凸面部３７ａ、３７ｂ、３８ａ、３８ｂによって構成され、該歯形凸面部３７ａ、３７ｂ、３８ａ、３８ｂには固定ねじ２５が螺合する雌ねじが生成されている。
【００４５】
【発明の効果】
以上説明した通り、この発明のユニット形プログラマブルコントローラによる効果は次の通りである。
（１）マイクロプロセッサとプログラムメモリと入出力インタフェース回路部とを搭載した電子基板を筐体に収納し、上記入力インタフェース回路部に接続された外部入力信号の動作状態と上記プログラムメモリの内容に応動して、上記出力インタフェース回路部に接続された外部負荷を制御するユニット形プログラマブルコントローラにおいて、入出力基板とＣＰＵ基板と増設基板とインタフェース基板とを備え、ＣＰＵ基板を中心として入出力基板を中継しながら各基板を相互に一体接続するようになっている。
従って、接続専用中継マザーボードを用いないので小形・安価となり、コネクタ個数も少なくなって接触信頼性が向上する効果がある。
【００４６】
（２）上記インタフェース基板は外部機器に対してシリアル通信を行うためのものであって、シリアル通信のための直並列変換素子は上記ＣＰＵ基板又はマイクロプロセッサ自体に内蔵されている。
従って、インタフェース基板とＣＰＵ基板との接続に対して入出力基板が介在していても、信号線数が少なくなって小形コネクタが使用できたり、入出力基板上のパターン設計が容易となる効果がある。
【００４７】
（３）上記ＣＰＵ基板と入出力基板に設けられた入出力コネクタはフレキシブルケーブルによって相互に接続されると共に、該入出力コネクタとフレキシブルケーブル内には上記シリアル通信用信号線が包含されているので、入出力基板とＣＰＵ基板との間にシリアル信号を伝達するための専用コネクタや専用ケーブルが不要となり、小形・安価となる効果がある。
【００４８】
（４）上記ＣＰＵ基板はアダプタ接続用コネクタを備え、上記アダプタ接続用コネクタにはプログラミングツールをシリアル接続するための簡易脱着式アダプタが装着されるようになっているので、設備の立上げ、保守点検等を行う時に一時的に接続されるアダプタは、簡易な脱着構造の小形コネクタを用いることができる効果がある。
【００４９】
（５）上記筐体は樹脂成形されたベース部材と本体カバー部材と増設カバー部材とインタフェースカバー部材によって構成され、上記増設カバー部材は上記本体カバー部材の棚部材面に設けられた雌ねじ部材に螺合する固定ねじによって上記本体カバー部材と一体化されるようになっているので、増設カバー部材はユーザによって手軽に脱着交換が行えて、耐振信頼性を損なうことがない効果があると共に、製品全体の取付けはベース部材を介して行われるので、一体形状のまとまりの良いユニット形製品を得ることができる効果がある。
【００５０】
（６）上記増設カバー部材は上記固定ねじが挿入されるねじ穴部を備え、上記ねじ穴部は雌ねじが生成される第一、第二の小径部と該第一、第二の小径部間に位置する大径部を有し、上記大径部は上記固定ねじの先端部に設けられた雄ねじ部が遊嵌する関係に構成されているので、増設カバー部材の着脱において固定ねじが邪魔をしたり、固定ねじの脱落、紛失がない効果がある。
【００５１】
（７）上記第一、第二の小径部は互いに位相を異にする歯形凸面部によって構成され、該歯形凸面部には上記固定ねじが螺合する雌ねじが生成されているので、上記増設カバー部材に設けられたねじ穴部の大径部を構成する上で、雄型と雌型の金型を突き合わせることによって簡単に樹脂成形することができて、金型が簡単、安価となる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施形態のユニット形プログラマブルコントローラを示し、（ａ）はその概略上面図、（ｂ）はその側面図である。
【図２】図１のユニット形プログラマブルコントローラの一部を除外した図で、（ａ）はその上面図、（ｂ）はその側面図である。
【図３】図１（ａ）のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った断面図である。
【図４】図１のユニット形プログラマブルコントローラのシステム構成図である。
【図５】この発明の第二の実施形態のユニット形プログラマブルコントローラを示し、（ａ）はその一部の断面図、（ｂ）はその部分断面図である。
【図６】図５（ｂ）のＶＩ−ＶＩ線に沿った断面図である。
【図７】図５（ｂ）のＶＩＩ−ＶＩＩ線に沿った断面図である。
【符号の説明】
２３ 棚部材面、２５ 固定ねじ、２５ｂ 雄ねじ部、２６ 窓穴部、２８ 雌ねじ部材、３０ 増設部、３１ 増設カバー部材、３２ 出力端子台、３４ 増設基板（第三の電子基板）、３５ 増設入出力コネクタ、３６ 出力インタフェース回路、３７ 第一の小径部、３７ａ 歯形凸面部、３７ｂ 歯形凸面部、３８ 第二の小径部、３８ａ 歯形凸面部、３８ｂ 歯形凸面部、３９ ねじ穴部、３９ｂ 大径部、４０ 簡易脱着式アダプタ、４３ アダプタ接続用コネクタ、５０ ＣＰＵ部、５３ ＣＰＵ基板（第二の電子基板）、５４ 入出力コネクタ、５５ 増設入出力コネクタ、５７ アダプタ接続用コネクタ、６２ａ 入力インタフェース回路、６２ｂ 出力インタフェース回路、６３ 入出力コネクタ、６４ 中継コネクタ、６５ 外部入力、６６ａ 外部負荷、６６ｂ 外部負荷、６７ａ 入力端子台、６７ｂ 出力端子台、６８ フレキシブルケーブル、６９ａ 電源端子台、６９ｂ 電源回路部、７０ インタフェース部、７１ インタフェースカバー部材、７２ インタフェース基板（第四の電子基板）、７３ 中継コネクタ、７４ 信号インタフェース回路、８０ 外部マンマシンインタフェース機器、９０ プログラミングツール、ＣＰＵ マイクロプロセッサ、ＥＥＰＲＯＭ プログラムメモリ（各種メモリ）、ＰＳ１ 第一の直並列変換素子、ＰＳ２ 第二の直並列変換素子、ＲＡＭ 演算処理用メモリ（各種メモリ）、ＲＯＭ システムメモリ（各種メモリ）。
【発明の属する技術分野】
この発明は小形プログラマブルコントローラの組み立て構造に関し、特に入出力編成の自由度を向上したユニット形プログラマブルコントローラに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
プログラムメモリとマイクロプロセッサを備えたＣＰＵ部と、外部入出力機器と接続される入出力部とを備え、上記外部入力信号の動作状態とプログラムメモリの内容に応動して外部出力機器を制御するプログラマブルコントローラにおいて、入出力点数規模の変動や入出力仕様の変化に対応するためには様々な構造形式のものが広く実用されている。
特開平１１−３５４１７６号公報「端子台を備えたユニット」は俗にビルディングブロックタイプと呼ばれる形式のものであり、この形式のものではＣＰＵユニットや入出力ユニットを接続・一体化するためにマザーボードが使用され、各種大きさのマザーボードを使用することによって要求された入出力点数規模の制御に対応するようになっている。
【０００３】
特開平７−３０６７０２号公報記載の「プログラマブルコントローラ」は俗に連結ブロックタイプと呼ばれる形式のものであり、この形式のものではＣＰＵユニットや入出力ユニットを順次連結し、その連結個数によって要求された入出力点数規模の制御に対応するようになっていて、マザーボードが使用されていない特徴がある。
その他、ＣＰＵ部と入出力部を一体化した基本ユニットに対して増設ユニットを順次ケーブルで接続して入出力部を追加するような形式のものも実用されており、この形式は上記連結ブロックタイプの変形態様となっている。
【０００４】
一方、特開平８−３０５４１２号公報記載の「プログラマブルコントローラ用オプションユニットケース」は俗にユニットタイプと呼ばれる形式のものであり、この形式のものは入出力点数を増減する機能は持たず、入出力点数規模に応じた大きさのユニットが準備されるようになっていて、入出力点数規模が極めて小さい領域のプログラマブルコントローラとして広く実用されているものである。なお、プログラマブルコントローラのＣＰＵ部にはプログラムツールとの接続用コネクタが設けられたり、マンマシンインタフェース機器等の外部オプション機器に対する通信ユニット等が接続されるのが一般的である。
【０００５】
また、プログラマブルコントローラの電源仕様としてはＡＣ１００〜２４０ＶのものやＤＣ２４Ｖのものがあり、入力仕様としては、ＤＣ２４Ｖ入力のもののほかにＡＣ１００Ｖ系、ＡＣ２００Ｖ系入力のものがある。
更に、主な出力仕様としては有接点のリレー出力のもののほかにＤＣ負荷用の無接点トランジスタ出力のものや、ＡＣ負荷用の無接点トライアック出力のものがある。
従って、上記ビルディングブロックタイプや連結ブロックタイプのプログラマブルコントローラにおいては、単に入出力点数規模の調整を行うだけでなく、各種仕様の入出力部や電源ユニットを選択使用することによって、混合入出力仕様のプログラマブルコントローラを編成することができるようになっている。
これに対し、ユニットタイプのものでは任意の入出力仕様の組合わせに対応することは困難であり、メーカによって限定された組合わせのプログラマブルコントローラが準備されるようになっている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
以上で述べた従来技術において、ビルディングブロックタイプは極小規模のプログラマブルコントローラに対しては不適切であり、マザーボードを必要として高価かつ大型となる欠点がある。
連結ブロックタイプの場合にはマザーボードが不要となる反面で、入出力部を増設する都度に接続コネクタが増加して接触信頼性が低下する欠点があるほか、ユニットタイプに比べて製品としての一体感がなく取扱性が悪くなる欠点がある。
従来のユニットタイプでは、元来は入出力点数規模の調整概念がなく、ユニットサイズを変更して要求された入出力点数に対応するものであるが、そのためには各種ユニットサイズの製品を準備しなければならないだけでなく、各種入出力仕様に応じて多数の製品を準備する必要がある。
【０００７】
この発明は上記のような問題を解消するためになされたものであり、一体・簡便なユニットタイプでありながら、入出力点数規模の若干の調整機能を備え、各種入出力仕様のものを混在させることができるプログラマブルコントローラを提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
この発明によれば、上述の課題を解決するための手段は次の通りである。
（１）マイクロプロセッサとプログラムメモリと入出力インタフェース回路部とを搭載した電子基板を筐体に収納し、上記入力インタフェース回路部に接続された外部入力信号の動作状態と上記プログラムメモリの内容に応動して、上記出力インタフェース回路部に接続された外部負荷を制御するユニット形プログラマブルコントローラにおいて、
入出力基板と、ＣＰＵ基板と、増設基板と、インタフェース基板とを備え、
上記入出力基板は電源回路部と入出力インタフェース回路部と電源端子台と入出力端子台と入出力コネクタの一方と中継コネクタの一方を搭載していて、上記筐体のベース部材に固定される第一の電子基板であり、
上記ＣＰＵ基板はマイクロプロセッサと各種メモリと上記入出力インタフェース回路部にバス接続される入出力コネクタの他方と増設入出力コネクタの一方とを搭載していて、上記筐体内で上記入出力基板と対向設置される第二の電子基板であり、
上記増設基板は上記ＣＰＵ基板にバス接続される増設入出力コネクタの他方と入力インタフェース回路部と入力端子台又は／及び出力インタフェース回路部と出力端子台を搭載していて、上記筐体内で上記ＣＰＵ基板の側部に並行設置される第三の電子基板であり、
上記インタフェース基板は上記入出力基板を介して上記ＣＰＵ基板に接続される中継コネクタの他方と信号インタフェース回路部を搭載していて、上記筐体内で上記入出力基板と上記増設基板との間に設置される第四の電子基板であり、
上記ＣＰＵ基板を中心として入出力基板を中継しながら上記各電子基板を相互に一体接続したことを特徴とするユニット形プログラマブルコントローラ。
【０００９】
（２）上記インタフェース基板は、パーソナルコンピュ−タ又は専用モニタ表示装置等の外部マンマシンインタフェース機器に対してシリアル通信を行うためのものであって、シリアル通信のための直並列変換素子は上記ＣＰＵ基板又はマイクロプロセッサ自体に内蔵されている。
【００１０】
（３）上記ＣＰＵ基板と入出力基板に設けられた入出力コネクタは、フレキシブルケーブルによって相互に接続されると共に、該入出力コネクタとフレキシブルケーブル内には上記シリアル通信用信号線が包含されている。
【００１１】
（４）上記ＣＰＵ基板はアダプタ接続用コネクタを備え、上記アダプタ接続用コネクタにはプログラミングツールをシリアル接続するための簡易脱着式アダプタが装着される。
【００１２】
（５）上記筐体は樹脂成形されたベース部材と本体カバー部材と増設カバー部材とインタフェースカバー部材によって構成され、上記ベース部材は製品全体を取付け固定する基礎部材とし、上記本体カバー部材は上記入出力基板とＣＰＵ基板とを包囲して、上記ベース部材に固定される主外郭部材とし、上記増設カバー部材には上記増設基板が収納固定されて、上記本体カバー部材の棚部材面に追加装着される副外郭部材とし、上記インタフェースカバー部材には上記インタフェース基板が収納固定され、上記本体カバー部材の棚部材面に設けられた窓穴部に嵌装される中間部材とし、上記増設カバー部材は上記本体カバー部材に設けられた雌ねじ部材に螺合する固定ねじによって上記本体カバー部材と一体化される。
【００１３】
（６）上記増設カバー部材は上記固定ねじが挿入されるねじ穴部を備え、上記ねじ穴部は雌ねじが生成される第一・第二の小径部と該第一・第二の小径部間に位置する大径部を有し、上記大径部は上記固定ねじの先端部に設けられた雄ねじ部が遊嵌する関係に構成されている。
【００１４】
（７）上記第一・第二の小径部は互いに位相を異にする歯形凸面部によって構成され、該歯形凸面部には上記固定ねじが螺合する雌ねじが生成されるものである。
【００１５】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
以下この発明の第一の実施形態のユニット形プログラマブルコントローラを上面図である図１ａと、その側面図である図１ｂについて説明する。
図１ａおよび図１ｂにおいて、１０は筐体の一部を構成する成形樹脂製のベース部材、１１は該ベース部材の底面部に設けられた取付け用のＤＩＮレール溝、２０は筐体の一部を構成する成形樹脂製の本体カバー部材、２１は該本体カバー部材に設けられた透明カバー、２２ａ、２２ｂは対角線上に配置された一対の取付け穴であり、該取付け穴は図示しない取付けねじによって本体カバー部材２０とベース部材１０を共締めして図示しない被取付け壁に取付け固定するためのものであり、取付け穴２２ａ、２２ｂを用いて取付けする場合にはＤＩＮレール溝１１は使用されないようになっている。
２５は後述の増設カバー部材３１を本体カバー部材２０に固定するための固定ねじであり、該固定ねじは図２ａで後述する雌ねじ部材２８に螺合するようになっている。
【００１６】
３０は増設部、３１は該増設部を収納する成形樹脂製の増設カバー部材、３２は後述の増設基板３４に設けられた出力端子台である。４０は簡易脱着式アダプタ、４１は該簡易脱着式アダプタを収納し、本体カバー部材２０に対して嵌合取付けされるアダプタカバー、５１は後述のＣＰＵ基板５３に設けられ透明カバー２１の内面に対向する小形表示器、５２はＣＰＵ基板５３に生成されているスイッチパターンに対して、細隙を置いて対向する弾性導体を押圧する操作キー、６７ａ、６７ｂ、６９ａは後述の入出力基板６１に設けられた入力端子台と出力端子台と電源端子台であり、電源６９ａおよび入出力端子台６７ａ、６７ｂは多数の端子ねじを有し、本体カバー部材２０に設けられた多数のドライバ操作穴を介して締付け操作されるようになっている。
【００１７】
図１のものにおいて、増設部３０を取り外した状態を示す上面図である図２ａとその側面図である図２ｂに関し、２３は本体カバー部材２０に設けられた棚部材面、２４ａは壁面部であり、棚部材面２３上には増設部３０が設置されるようになっている。２４ｂは後述の増設基板３４に設けられた増設入出力コネクタ３５を挿入する挿入窓であり、該挿入窓は後述のＣＰＵ基板５３に設けられた増設入出力コネクタ５５が覗く位置に設けられている。
２６は後述のインタフェース部７０が挿入される窓穴部、２７ａ、２７ｂは増設カバー部材３１に対する取付け誘導壁であり、増設部３０は該誘導壁２７ａ、２７ｂに沿って図２ａの右から左方向に挿入され、増設入出力コネクタ３５、５５が挿入接続されるようになっている。
７５ａはインタフェース部７０の引出しケーブル、７５ｂは該引出しケーブルの先端に設けられた外部接続コネクタである。
【００１８】
図１ａのＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図を示す図３において、ベース部材１０は底面部１２、環状壁１３、取付け座１４ａ、１４ｂ、断面がＬ字形状のスタッド１５ａ、１５ｂを一体的に成形して構成されている。
増設部３０は増設カバー部材３１に設けられたスタッド３３と、該スタッドに取付け固定される増設基板３４によって構成され、増設基板３４には前述の出力端子台３２と増設入出力コネクタ３５と出力インタフェース回路部３６が設けられている。
簡易脱着式アダプタ４０はアダプタカバー４１に内蔵固定されたアダプタ基板４２と該アダプタ基板に設けられたアダプタ接続用コネクタ４３によって構成されている。
【００１９】
５０はＣＰＵ部であり、該ＣＰＵ部は小形表示器５１や操作キー５２が設けられたＣＰＵ基板５３と、該ＣＰＵ基板に設けられた入出力コネクタ５４、増設入出力コネクタ５５、アダプタ接続用コネクタ５７を備え、ＣＰＵ基板５３はスタッド１５ａ、１５ｂに取付け固定されるようになっている。
６０は入出力部であり、該入出力部は入出力基板６１に設けられた入力インタフェース回路部６２ａ、出力インタフェース回路部６２ｂ、入出力コネクタ６３、中継コネクタ６４、電源回路部６９ｂ等によって構成されていて、入出力基板６１は取付け座１４ａ、１４ｂに取付け固定されると共に、入出力コネクタ５４、６３間はフレキシブルケーブル６８によって互いに接続されている。
インタフェース部７０は、インタフェースカバー部材７１内に収納されたインタフェース基板７２と該インタフェース基板に設けられ中継コネクタ６４と接続される中継コネクタ７３、信号インタフェース回路部７４とを備えている。
【００２０】
図１のもののシステム構成図を示す図４において、前記ＣＰＵ部５０はマイクロプロセッサＣＰＵ、マスクＲＯＭ等の不揮発システムメモリＲＯＭ、不揮発プログラムメモリＥＥＰＲＯＭ、演算処理用ＲＡＭメモリＲＡＭ、第一・第二の直並列変換器ＰＳ１・ＰＳ２、小形表示器５１、操作キー５２によって構成されている。
増設部３０は出力端子３２、出力インタフェース回路部３６によって構成され、ＣＰＵ部５０と増設部３０は増設入出力コネクタ３５、５５（図３参照）によって直接接続されていると共に、出力端子３２には外部負荷６６ｂが接続されている。
簡易脱着式アダプタ４０は第二の直並列変換器ＰＳ２を介してマイクロプロセッサＣＰＵと接続されるものであるが、アダプタ基板４２とＣＰＵ基板５３はアダプタ接続用コネクタ４３、５７（図３参照）によって直接接続されている。
【００２１】
入出力部６０は入出力基板６１に設けられた入力インタフェース回路部６２ａ、出力インタフェース回路部６２ｂ、入力端子台６７ａ、出力端子台６７ｂ、電源端子台６９ａ、電源回路部６９ｂによって構成され、ＣＰＵ基板５３と入出力基板６１は入出力コネクタ５４、６３とフレキシブルケーブル６８（図３参照）によって相互に接続されていて、外部入力６５は入力端子６７ａに接続され、外部負荷６６ａは出力端子６７ｂに接続されるようになっている。
インタフェース部７０は第一の直並列変換器ＰＳ１を介してマイクロプロセッサＣＰＵと接続されるものであるが、インタフェース基板７２は中継コネクタ６４、７３（図３参照）によって入出力基板６１に接続され、入出力コネクタ５４、６３とフレキシブルケーブル６８（図３参照）を経由してＣＰＵ基板５３に接続されるようになっている。
【００２２】
８０はインタフェース部７０を介してマイクロプロセッサＣＰＵと交信する設定表示装置等のマンマシンインタフェース機器であり、インタフェース部７０内の信号インタフェース回路部７４は０／５Ｖレベルの論理信号をシリアル通信用の正負の電圧レベルに変換したり、光絶縁を行う機能を受持っている。
９０は適時に脱着使用される簡易脱着式アダプタ４０を介してマイクロプロセッサＣＰＵと交信するパーソナルコンピュータ等のプログラミングツールであり、簡易脱着式アダプタ４０内には０／５Ｖレベルの論理信号をシリアル通信用の正負の電圧レベルに変換したり、光絶縁を行うインタフェース回路部が設けられている。
【００２３】
以上のとおり構成されたものにおいて、まず図４のシステム構成図に基づいて作用・動作を説明する。
図４において、電源端子台６９ａにＡＣ１００〜２４０Ｖ又はＤＣ２４Ｖの電源を印加すると、電源回路部６９ｂによってＤＣ２４Ｖ、ＤＣ５Ｖ等の安定化制御電源出力が生成され、マイクロプロセッサや各種インタフェース回路部に給電される。
マイクロプロセッサＣＰＵは、システムメモリＲＯＭとプログラムメモリＥＥＰＲＯＭと協動して、外部入力６５の動作状態に応じて外部負荷６６ａ・６６ｂを制御するようになっている。
なお、プログラムメモリＥＥＰＲＯＭにはプログラミングツール９０によって作成されたシーケンスプログラムが簡易脱着式アダプタ４０を介して転送書込みされており、通常運転状態にあってはプログラミングツール９０は取り外されている。
また、オプション装備された外部マンマシンインタフェース機器８０は、通常運転状態においてもインタフェース部７０を介してマイクロプロセッサＣＰＵと交信するようになっている。
【００２４】
次に、図１ａ、図１ｂおよび図２ａ、図２ｂを参照しながら、図３の構造断面図に基づいて説明する。
ベース部材１０に取付け固定された入出力基板６１とＣＰＵ基板５３は入出力コネクタ５４・６３とフレキシブルケーブル６８によって相互にバス接続されている。
増設基板３４は増設入出力コネクタ３５・５５を介してＣＰＵ基板５３と直結バス接続されている。
簡易脱着式アダプタ４０はアダプタ接続用コネクタ４３・５７を介してＣＰＵ基板５３と直結シリアル接続されている。
インタフェース部７０は中継コネクタ６４・７３を介して一旦入出力基板６１に接続され、入出力コネクタ５４・６３とフレキシブルケーブル６８を介してＣＰＵ基板５３と間接シリアル接続されている。
このように、増設基板３４を含む各基板は原則としてＣＰＵ基板５３に直結接続されていて、例外となるインタフェース基板７２も入出力基板６１を流用してＣＰＵ基板５３に間接接続することにより、接続専用マザーボード基板が排除されている。
【００２５】
入出力部６０に関する最も一般的な仕様は、例えばＡＣ１００〜２４０Ｖ電源、ＤＣ２４Ｖ入力８点、リレー接点出力６点であるが、特殊仕様として例えばＤＣ２４Ｖ電源、ＡＣ１００Ｖ入力６点、トランジスタ出力８点のものなど数種類の典型的準標準仕様のものがある。
増設部３０に関する最も一般的な仕様は、リレー接点出力４点或いはトランジスタ出力８点、或いはトライアック出力８点等の出力専用タイプ、ＤＣ２４Ｖ入力８点、或いはＡＣ１００Ｖ入力４点等の入力専用タイプなどの他に、入出力混合タイプなど様々な入出力仕様のものが標準設定されている。
なお、増設部３０の品種として、増設基板３４を内蔵せず、増設カバー部材３１のみで構成されたダミーカバーが予め装着されていて、ユーザによって選択された各種形式の増設部３０はダミーカバーを取り外した後、本体カバー部材２０の棚部材面２３上に設置され、全体として一体化されたユニット形プログラマブルコントローラを構成するようになっている。
【００２６】
必要に応じて装着されるインタフェース部７０は、本体カバー部材２０の棚部材面２３に設けられた窓穴部２６に収納され、増設部３０又はダミーカバーによって抜止め保持されることによって常設使用に対する信頼性向上が図られている。
ＣＰＵ基板５３上に一体設置された小形表示器５１と操作キー５２は、マイクロプロセッサＣＰＵの動作状態をモニタしたり、運転定数の選択設定を行ったり、シーケンスプログラムの簡単な変更操作等を行うための便利機能として使用されている。
【００２７】
このように、本発明のユニット形プログラマブルコントローラは、入出力基板６１と、ＣＰＵ基板５３と、増設基板３４と、インタフェース基板７２とを備えたものである。
【００２８】
入出力基板６１は、電源回路部６９ｂと、入出力インタフェース回路部６２と、電源端子台６９ａと、入出力端子台６７ａと入出力コネクタ６３の一方と中継コネクタ６４の一方を搭載していて、筐体のベース部材１０に固定される第一の電子基板である。
【００２９】
ＣＰＵ基板５３は、マイクロプロセッサＣＰＵと各種メモリＲＯＭ、ＲＡＭ、ＥＥＰＲＯＭと、入出力インタフェース回路部６２にバス接続される入出力コネクタ６３の他方と増設入出力コネクタ６４の一方とを搭載していて、筐体内で入出力基板６１と対向設置される第二の電子基板である。
【００３０】
増設基板３４は、ＣＰＵ基板５３にバス接続される増設入出力コネクタ６４の他方と入力インタフェース回路部６２と入力端子台６７ａおよび／または出力インタフェース回路部３６と出力端子台６７ｂを搭載していて、筐体内でＣＰＵ基板５３の側部に並行設置される第三の電子基板である。
【００３１】
また、インタフェース基板７２は、入出力基板６１を介してＣＰＵ基板５３に接続される中継コネクタ６４の他方と信号インタフェース回路部７４を搭載していて、筐体内で入出力基板６１と増設基板３４との間に設置される第四の電子基板である。
【００３２】
本発明のユニット形プログラマブルコントローラは、ＣＰＵ基板５３を中心として入出力基板６１を中継しながら各電子基板６１、５３、３４、７２を相互に一体接続したものである。
【００３３】
また、インタフェース基板７２はパーソナルコンピュ−タ又は専用モニタ表示装置等の外部マンマシンインタフェース機器に対してシリアル通信を行うためのものであって、シリアル通信のための直並列変換素子ＳＰ１、ＳＰ２はＣＰＵ基板５３又はマイクロプロセッサＣＰＵ自体に内蔵されている。
【００３４】
更に、ＣＰＵ基板５３と入出力基板６１に設けられた入出力コネクタ６３は、フレキシブルケーブル６８によって相互に接続されると共に、該入出力コネクタ６３とフレキシブルケーブル６８内にはシリアル通信用信号線が包含されている。
【００３５】
また、ＣＰＵ基板５３はアダプタ接続用コネクタ４３を備え、アダプタ接続用コネクタ４３にはプログラミングツールをシリアル接続するための簡易脱着式アダプタ４０が装着されている。
【００３６】
実施の形態２．
この発明の第二の実施形態のユニット形プログラマブルコントローラの一部断面図を示す図５ａ、図５ｂにおいて、本体カバー部材２０の棚部材面２３にはインサート成形された埋金ブッシュ等による雌ねじ部材２８が設けられている。増設カバー部材３１はねじ穴部３９を有し、該ねじ穴部は開口部３９ａ、大径部３９ｂ、第一の小径部３７、第二の小径部３８によって構成されている。固定ねじ２５は頭部２５ａと先端部の雄ねじ部２５ｂと座金２５ｃによって構成されている。
【００３７】
図５ｂのＶＩ−ＶＩ線断面図を示す図６およびＶＩＩ−ＶＩＩ線断面図を示す図７において、第一の小径部３７は一対の歯形凸面部３７ａ、３７ｂによって構成され、同様に第二の小径部３８は一対の歯形凸面部３８ａ、３８ｂによって構成されているが、各歯形部は互いに異なる角度位置に設けられ、一対の突き合わせ金型によって成形されるようになっている。
【００３８】
このように構成されたものにおいて、固定ねじ２５をねじ穴部３９に挿入して押し込み圧力を加えながらねじ込むことによって、第一、第二の小径部３７、３８の内径面（歯形凸面部３７ａ、３７ｂ、３８ａ、３８ｂの表面）には雌ねじ部がタッピング生成され、やがて固定ねじ２５の雄ねじ部２５ｂが雌ねじ部材２８に螺合して増設カバー部材３１を本体カバー部材２０に締付け固定するようになっている。
増設カバー部材３１を取り外す時には、固定ねじ２５を緩め方向に回転させ、雄ねじ部２５ｂが雌ねじ部材２８から抜けきる位置まで緩めてから、増設カバー部材３１を図５ａの左方向（図１ａの右方向）に引抜けばよい。
【００３９】
この時、誤って固定ねじ２５を緩め過ぎても、雄ねじ部２５ｂが大径部３９ｂ内で空回りして固定ねじ２５がねじ穴部３９から脱落、紛失することがないようになっている。
なお、第二の小径部３８を設けていない状態では、固定ねじ２５を緩めておいても、雄ねじ部２５ｂの先端部が雌ねじ部材２８の入口部に接触して、増設カバー部材３１を左方向に引抜く操作の邪魔になる。
第二の小径部３８を設けると、雄ねじ部２５ｂが第二の小径部３８の内径面に生成された雌ねじ部と螺合していることによって、雌ねじ部材２８との接触を防止することができるようになっている。
【００４０】
以上で説明した実施例のものの変形形態として、ＣＰＵ基板４３はベース部材１０のスタッド１５ａ、１５ｂに取付ける替わりに、本体カバー部材２０の内面に取付け固定するようにしても良い。
また、ＣＰＵ基板５３と入出力基板６１間を接続するフレキシブルケーブル６８の一端はどちらかの基板に直接半田付けして、他方の基板側にコネクタを設けるようにしても良い。
更に、直並列変換器ＰＳ１およびＰＳ２はマイクロプロセッサＣＰＵ自体に内蔵された形式のものを使用したり、小形表示器５１や操作キー５２を除外した製品にすることも可能である。
【００４１】
増設部３０の製品形態としては、入力専用タイプ・出力専用タイプ・入出力混合タイプ等多様性に富んだ品揃えを行うことができる。
インタフェース部７０は引出しケーブル７５ａによって外部接続するようになっているが、インタフェースカバー部材７１に対して外部接続用コネクタを取付け固定するような構造に変更することも可能である。
更に、簡易脱着式アダプタ４０内には、仲介用のＥＥＰＲＯＭメモリを内蔵させ、プログラミングツール９０によってシーケンスプログラムを仲介用ＥＥＰＲＯＭに転送書込みした後に、簡易脱着式アダプタ４０を本体カバー部材２０に装着し、仲介用ＥＥＰＲＯＭからマイクロプロセッサＣＰＵを介してプログラムメモリＥＥＰＲＯＭに転送書込みする等のプログラミング操作に対する利便性を向上することもできる。
【００４２】
このように、本発明によれば、筐体は樹脂成形されたベース部材１０と、本体カバー部材２０と、増設カバー部材３１と、インタフェースカバー部材７１とによって構成され、ベース部材１０は製品全体を取付け固定する基礎部材であり、本体カバー部材２０は入出力基板６１とＣＰＵ基板５３とを包囲して、ベース部材１０に固定される主外郭部材であり、増設カバー部材３１には増設基板３４が収納固定されて、本体カバー部材２０の棚部材面に追加装着される副外郭部材である。インタフェースカバー部材７１にはインタフェース基板７２が収納固定され、本体カバー部材２０の棚部材面に設けられた窓穴部に嵌装される中間部材である。増設カバー部材３１は、本体カバー部材２０に設けられた雌ねじ部材２８に螺合する固定ねじ２５によって本体カバー部材２０と一体化されている。
【００４３】
また、増設カバー部材３１は固定ねじ２５が挿入されるねじ穴部３９を備え、ねじ穴部３９は雌ねじが生成される第一、第二の小径部３７、３８と該第一、第二３７、３８の小径部間に位置する大径部３９ｂとを有し、大径部３９ｂは固定ねじ２５の先端部に設けられた雄ねじ部２５ｂが遊嵌する関係に構成されている。
【００４４】
更に、第一、第二の小径部３７、３８は互いに位相を異にする歯形凸面部３７ａ、３７ｂ、３８ａ、３８ｂによって構成され、該歯形凸面部３７ａ、３７ｂ、３８ａ、３８ｂには固定ねじ２５が螺合する雌ねじが生成されている。
【００４５】
【発明の効果】
以上説明した通り、この発明のユニット形プログラマブルコントローラによる効果は次の通りである。
（１）マイクロプロセッサとプログラムメモリと入出力インタフェース回路部とを搭載した電子基板を筐体に収納し、上記入力インタフェース回路部に接続された外部入力信号の動作状態と上記プログラムメモリの内容に応動して、上記出力インタフェース回路部に接続された外部負荷を制御するユニット形プログラマブルコントローラにおいて、入出力基板とＣＰＵ基板と増設基板とインタフェース基板とを備え、ＣＰＵ基板を中心として入出力基板を中継しながら各基板を相互に一体接続するようになっている。
従って、接続専用中継マザーボードを用いないので小形・安価となり、コネクタ個数も少なくなって接触信頼性が向上する効果がある。
【００４６】
（２）上記インタフェース基板は外部機器に対してシリアル通信を行うためのものであって、シリアル通信のための直並列変換素子は上記ＣＰＵ基板又はマイクロプロセッサ自体に内蔵されている。
従って、インタフェース基板とＣＰＵ基板との接続に対して入出力基板が介在していても、信号線数が少なくなって小形コネクタが使用できたり、入出力基板上のパターン設計が容易となる効果がある。
【００４７】
（３）上記ＣＰＵ基板と入出力基板に設けられた入出力コネクタはフレキシブルケーブルによって相互に接続されると共に、該入出力コネクタとフレキシブルケーブル内には上記シリアル通信用信号線が包含されているので、入出力基板とＣＰＵ基板との間にシリアル信号を伝達するための専用コネクタや専用ケーブルが不要となり、小形・安価となる効果がある。
【００４８】
（４）上記ＣＰＵ基板はアダプタ接続用コネクタを備え、上記アダプタ接続用コネクタにはプログラミングツールをシリアル接続するための簡易脱着式アダプタが装着されるようになっているので、設備の立上げ、保守点検等を行う時に一時的に接続されるアダプタは、簡易な脱着構造の小形コネクタを用いることができる効果がある。
【００４９】
（５）上記筐体は樹脂成形されたベース部材と本体カバー部材と増設カバー部材とインタフェースカバー部材によって構成され、上記増設カバー部材は上記本体カバー部材の棚部材面に設けられた雌ねじ部材に螺合する固定ねじによって上記本体カバー部材と一体化されるようになっているので、増設カバー部材はユーザによって手軽に脱着交換が行えて、耐振信頼性を損なうことがない効果があると共に、製品全体の取付けはベース部材を介して行われるので、一体形状のまとまりの良いユニット形製品を得ることができる効果がある。
【００５０】
（６）上記増設カバー部材は上記固定ねじが挿入されるねじ穴部を備え、上記ねじ穴部は雌ねじが生成される第一、第二の小径部と該第一、第二の小径部間に位置する大径部を有し、上記大径部は上記固定ねじの先端部に設けられた雄ねじ部が遊嵌する関係に構成されているので、増設カバー部材の着脱において固定ねじが邪魔をしたり、固定ねじの脱落、紛失がない効果がある。
【００５１】
（７）上記第一、第二の小径部は互いに位相を異にする歯形凸面部によって構成され、該歯形凸面部には上記固定ねじが螺合する雌ねじが生成されているので、上記増設カバー部材に設けられたねじ穴部の大径部を構成する上で、雄型と雌型の金型を突き合わせることによって簡単に樹脂成形することができて、金型が簡単、安価となる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施形態のユニット形プログラマブルコントローラを示し、（ａ）はその概略上面図、（ｂ）はその側面図である。
【図２】図１のユニット形プログラマブルコントローラの一部を除外した図で、（ａ）はその上面図、（ｂ）はその側面図である。
【図３】図１（ａ）のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った断面図である。
【図４】図１のユニット形プログラマブルコントローラのシステム構成図である。
【図５】この発明の第二の実施形態のユニット形プログラマブルコントローラを示し、（ａ）はその一部の断面図、（ｂ）はその部分断面図である。
【図６】図５（ｂ）のＶＩ−ＶＩ線に沿った断面図である。
【図７】図５（ｂ）のＶＩＩ−ＶＩＩ線に沿った断面図である。
【符号の説明】
２３ 棚部材面、２５ 固定ねじ、２５ｂ 雄ねじ部、２６ 窓穴部、２８ 雌ねじ部材、３０ 増設部、３１ 増設カバー部材、３２ 出力端子台、３４ 増設基板（第三の電子基板）、３５ 増設入出力コネクタ、３６ 出力インタフェース回路、３７ 第一の小径部、３７ａ 歯形凸面部、３７ｂ 歯形凸面部、３８ 第二の小径部、３８ａ 歯形凸面部、３８ｂ 歯形凸面部、３９ ねじ穴部、３９ｂ 大径部、４０ 簡易脱着式アダプタ、４３ アダプタ接続用コネクタ、５０ ＣＰＵ部、５３ ＣＰＵ基板（第二の電子基板）、５４ 入出力コネクタ、５５ 増設入出力コネクタ、５７ アダプタ接続用コネクタ、６２ａ 入力インタフェース回路、６２ｂ 出力インタフェース回路、６３ 入出力コネクタ、６４ 中継コネクタ、６５ 外部入力、６６ａ 外部負荷、６６ｂ 外部負荷、６７ａ 入力端子台、６７ｂ 出力端子台、６８ フレキシブルケーブル、６９ａ 電源端子台、６９ｂ 電源回路部、７０ インタフェース部、７１ インタフェースカバー部材、７２ インタフェース基板（第四の電子基板）、７３ 中継コネクタ、７４ 信号インタフェース回路、８０ 外部マンマシンインタフェース機器、９０ プログラミングツール、ＣＰＵ マイクロプロセッサ、ＥＥＰＲＯＭ プログラムメモリ（各種メモリ）、ＰＳ１ 第一の直並列変換素子、ＰＳ２ 第二の直並列変換素子、ＲＡＭ 演算処理用メモリ（各種メモリ）、ＲＯＭ システムメモリ（各種メモリ）。
Claims (7)
- マイクロプロセッサとプログラムメモリと入出力インタフェース回路部とを搭載した電子基板を筐体に収納し、上記入力インタフェース回路部に接続された外部入力信号の動作状態と上記プログラムメモリの内容に応動して、上記出力インタフェース回路部に接続された外部負荷を制御するユニット形プログラマブルコントローラにおいて、
入出力基板と、ＣＰＵ基板と、増設基板と、インタフェース基板とを備え、
上記入出力基板は電源回路部と入出力インタフェース回路部と電源端子台と入出力端子台と入出力コネクタの一方と中継コネクタの一方を搭載していて、上記筐体のベース部材に固定される第一の電子基板であり、
上記ＣＰＵ基板はマイクロプロセッサと各種メモリと上記入出力インタフェース回路部にバス接続される入出力コネクタの他方と増設入出力コネクタの一方とを搭載していて、上記筐体内で上記入出力基板と対向設置される第二の電子基板であり、
上記増設基板は上記ＣＰＵ基板にバス接続される増設入出力コネクタの他方と入力インタフェース回路部と入力端子台又は／及び出力インタフェース回路部と出力端子台を搭載していて、上記筐体内で上記ＣＰＵ基板の側部に並行設置される第三の電子基板であり、
上記インタフェース基板は上記入出力基板を介して上記ＣＰＵ基板に接続される中継コネクタの他方と信号インタフェース回路部を搭載していて、上記筐体内で上記入出力基板と上記増設基板との間に設置される第四の電子基板であり、
上記ＣＰＵ基板を中心として入出力基板を中継しながら上記各電子基板を相互に一体接続したことを特徴とするユニット形プログラマブルコントローラ。 - 請求項１記載のユニット形プログラマブルコントローラにおいて、上記インタフェース基板はパーソナルコンピュ−タ又は専用モニタ表示装置等の外部マンマシンインタフェース機器に対してシリアル通信を行うためのものであって、シリアル通信のための直並列変換素子は上記ＣＰＵ基板又はマイクロプロセッサ自体に内蔵されていることを特徴とするユニット形プログラマブルコントローラ。
- 請求項２記載のユニット形プログラマブルコントローラにおいて、上記ＣＰＵ基板と入出力基板に設けられた入出力コネクタは、フレキシブルケーブルによって相互に接続されると共に、該入出力コネクタとフレキシブルケーブル内には上記シリアル通信用信号線が包含されていることを特徴とするユニット形プログラマブルコントローラ。
- 請求項１乃至３のいずれか１項記載のユニット形プログラマブルコントローラにおいて、上記ＣＰＵ基板はアダプタ接続用コネクタを備え、上記アダプタ接続用コネクタにはプログラミングツールをシリアル接続するための簡易脱着式アダプタが装着されることを特徴とするユニット形プログラマブルコントローラ。
- 請求項１乃至４のいずれか１項記載のユニット形プログラマブルコントローラにおいて、上記筐体は樹脂成形されたベース部材と、本体カバー部材と、増設カバー部材と、インタフェースカバー部材とによって構成され、上記ベース部材は製品全体を取付け固定する基礎部材とし、上記本体カバー部材は上記入出力基板とＣＰＵ基板とを包囲して、上記ベース部材に固定される主外郭部材とし、上記増設カバー部材には上記増設基板が収納固定されて、上記本体カバー部材の棚部材面に追加装着される副外郭部材とし、上記インタフェースカバー部材には上記インタフェース基板が収納固定され、上記本体カバー部材の棚部材面に設けられた窓穴部に嵌装される中間部材とし、上記増設カバー部材は上記本体カバー部材に設けられた雌ねじ部材に螺合する固定ねじによって上記本体カバー部材と一体化されることを特徴とするユニット形プログラマブルコントローラ。
- 請求項５記載のユニット形プログラマブルコントローラにおいて、上記増設カバー部材は上記固定ねじが挿入されるねじ穴部を備え、上記ねじ穴部は雌ねじが生成される第一・第二の小径部と該第一・第二の小径部間に位置する大径部を有し、上記大径部は上記固定ねじの先端部に設けられた雄ねじ部が遊嵌する関係に構成されていることを特徴とするユニット形プログラマブルコントローラ。
- 請求項６記載のユニット形プログラマブルコントローラにおいて、上記第一・第二の小径部は互いに位相を異にする歯形凸面部によって構成され、該歯形凸面部には上記固定ねじが螺合する雌ねじが生成されるものであることを特徴とするユニット形プログラマブルコントローラ。
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