JP4279583B2 - アクチュエータ - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、アクチュエータに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、アクチュエータとして、電磁弁によって流体の給排切換を行うことで多数の流体圧シリンダ等を駆動させる電磁弁マニホールド(特許文献1参照)が知られている。電磁弁マニホールドは、一対の出力ポートを有する複数のマニホールドブロックが連設され、各マニホールドブロックに設けた電磁弁の開閉によって各出力ポートに対する流体の給排が切り換えられる。複数のマニホールドブロックのうち連設方向端部に配置されたマニホールドブロックには、信号伝送装置(非特許文献1参照)が設けられる。
【0003】
信号伝送装置は、各電磁弁の駆動を制御する子局制御ユニットを備えている。子局制御ユニットに設けられたマイクロコンピュータ(以下、マイコンと言う。)で入出力信号を制御できるようになっている。マイコンの入力制御においては、流体圧シリンダに取り付けられる位置検出センサ等の外部の入力機器を増設できるようになっている。又、出力制御においては、制御可能な端子数よりも電磁弁ソレノイド数の方が少なければ、電磁弁マニホールド等の作動状態を表示する表示ランプや、電磁弁マニホールド以外の電磁弁といった外部の出力機器を増設できるようになっている。入力機器や出力機器を増設するには、入力機器から出力される信号を子局制御ユニットに中継する入力ブロックや、子局制御ユニットから出力される信号を出力機器に中継する出力ブロックが用いられる。入力ブロック、出力ブロック及び子局制御ユニットは、マニホールド化され、それぞれがブロック用コネクタを介して電気的に接続されている。
【0004】
この種の信号伝送装置としては、仕様の異なる複数機種の電磁弁マニホールドに対応させるために、入力ブロック及び出力ブロックの接続数は増減自在になっている。例えば、マイコンで制御可能な端子数が32点ある場合において、電磁弁マニホールドの機種としては、図5に示す16点入力/16点出力型と、図6に示す32点出力型とがある。端子数32点のマイコン71において、16点分は入力ブロック75が接続可能な第1端子72となっており、残りの16点分は出力ブロック76が接続可能な第2端子73となっている。
【0005】
上述したように出力ブロック76を増設する場合としては、例えば図5に示される16点入力/16点出力型と、図6に示される32点出力型とが考えられる。図5に示す16点入力/16点出力型では、入力側となる第1端子72に入力ブロック75が接続され、出力側となる残りの第2端子73に電磁弁74と出力ブロック76とが接続される。一方、図6に示す32点出力型では、入力ブロック75が接続されず全てが出力点数となっており、出力側となる第1端子72に電磁弁74が接続され、出力側となる第2端子73に出力ブロック76が接続される。
【0006】
【特許文献1】
特開2000−257736号公報
【非特許文献1】
「プラグイン ブロックマニホールド」2002年10月、シーケーディ株式会社、86頁
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
従来技術に示す信号伝送装置を用いた電磁弁マニホールドでは、32点出力型と16点入力/16点出力型とのいずれの機種にも対応できるようにするために、マイコン71には第1端子72が16点、第2端子73が16点、合計で32点分の端子数を有している。子局制御ユニット70におけるマイコン71の各端子72,73と各ブロック75,76とは、図5,図6に示すブロック用コネクタ77を介して接続されるが、このブロック用コネクタ77の端子数もマイコン71の端子数と同数の32点となっている。
【0008】
ここで、入力ブロック75が接続される第1端子72と、出力ブロック76が接続される第2端子73とに着目した場合、16点入力/16点出力型の電磁弁マニホールドのように、第1端子72と第2端子73とが使用される端子合計数は24点しかなく、残りの8点分が第2端子73として接続されていない。つまり、信号伝送装置が32点出力型と16点入力/16点出力型とのいずれにも対応できるようにするために、実質的に使用される端子数よりもブロック用コネクタ77の端子数を多く設けておく必要があるため、ブロック用コネクタ77の大型化を招く。この結果、信号伝送装置が大型化し、ひいては電磁弁マニホールドの大型化を招いている。
【0009】
本発明は、このような従来の技術に存在する問題点に着目してなされたものである。その目的は、小型化を実現することが可能なアクチュエータを提供することにある。
【0014】
(請求項1の発明)
請求項1に記載の発明では、流体の供給又は排出がなされる出力ポートを有するとともに、この出力ポートに対する流体の給排を切り換えるアクチュエータ本体と、アクチュエータ本体に駆動信号を出力して制御する制御手段を備え、この制御手段に、入力機器からの入力信号を中継する入力ブロックと、同制御手段からの出力信号を出力機器に中継する出力ブロックとのうち少なくともいずれか一方を、ブロック用コネクタを介して接続したアクチュエータにおいて、前記制御手段に、前記入力ブロックが接続される第1端子と、前記出力ブロックとが接続される第2端子とを設け、前記制御手段に接続される前記各ブロックの接続態様に応じて、前記第1端子と第2端子とのうちいずれか一方を前記ブロック用コネクタに設けた共通端子に対して選択的に接続する選択手段を備え、前記制御手段が実装されているプリント配線基板上には、前記ブロック用コネクタの共通端子に接続される共通信号線が、前記第1端子に接続される分岐入力信号線と第2端子に接続される分岐出力信号線とに分けられ、前記分岐入力信号線及び分岐出力信号線には、それぞれ前記選択手段を実装するための実装領域が形成され、前記選択手段は、これら実装領域のうち、いずれか一方の実装領域のみに実装されることによって、前記分岐入力信号線及び分岐出力信号線のいずれか一方のみ信号伝送が有効化されるとともに、前記分岐入力信号線及び分岐出力信号線のいずれか他方では前記選択手段が実装されない実装領域によって電気的に断絶されていることを要旨とする。
【0015】
この構成によれば、選択手段によってブロック用コネクタの共通端子に対する接続が第1端子であるか或いは第2端子であるかが選択される。これにより、ブロック用コネクタには、第1端子と第2端子にそれぞれ対応する個別の端子を設けずに共通端子を設けておけば済むため、ブロック用コネクタの端子数を少なくすることができる。よってブロック用コネクタの小型化を図ることができ、アクチュエータの小型化を実現することができる。
(請求項2の発明)
請求項2に記載の発明では、前記選択手段は、前記プリント配線基板上に実装されるジャンパー抵抗であることを要旨とする。この構成にすれば、汎用性の高い部材によって、入力ブロックが接続される第1端子と、出力ブロックが接続される第2端子とのうちいずれか一方が有効化されるため、更なる低コスト化を実現することができる。
【0016】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を電磁弁マニホールドに具体化した一実施形態について、図面を参照して説明する。
【0017】
図1に示すように、アクチュエータとしての電磁弁マニホールド11は、一方向に連設された複数のマニホールドブロック12を備えており、このマニホールドブロック12の前面には、それぞれ第1出力ポート13及び第2出力ポート14が設けられている。第1出力ポート13及び第2出力ポート14からは、そこに接続される図示しない外部流体配管を介して、エアシリンダを駆動するための流体が給排される。流体としては、エアシリンダであれば圧縮エアを用いているが、エアシリンダ以外の流体圧機器を用いる場合には、油等の液体に適用することも可能である。
【0018】
端部に配置されているマニホールドブロック12には、1つの給排ブロック15が隣接配置されている。この給排ブロック15の前面には、共通供給ポート17と共通排出ポート18とが設けられている。共通供給ポート17は、各マニホールドブロック12が連設された状態で内部に形成される図示しない共通供給流路に通じている。共通供給ポート17に流体が供給されると、共通供給流路を介して各マニホールドブロック12内に流体が供給される。共通排出ポート18は、各マニホールドブロック12が連設された状態で内部に形成される図示しない共通排出流路に通じている。共通排出ポート18を経由して共通排出流路内の流体が排出される。
【0019】
前記各マニホールドブロック12の上部には、それらの第1及び第2出力ポート13,14に対する流体の給排を切り換える電気的駆動手段としての電磁弁19が搭載されている。すなわち、電磁弁19の開閉が一方に切り換えられると、共通供給ポート17及び第1出力ポート13と、共通排出ポート18及び第2出力ポート14とが互いに連通される。電磁弁19の開閉が他方に切り換えられると、共通供給ポート17及び第2出力ポート14と、共通排出ポート18及び第1出力ポート13とが互いに連通される。なお、本実施形態では、電磁弁19とマニホールドブロック12とを合わせてアクチュエータ本体が構成されている。
【0020】
各マニホールドブロック12に連設状態で形成される前記共通供給流路及び共通排出流路は、それらの両端部がエンドブロック21により閉塞され、一方のエンドブロック21には信号伝送装置20が並設されている。電磁弁マニホールド11は、以上のマニホールドブロック12、給排ブロック15、電磁弁19、エンドブロック21及び信号伝送装置20によって構成されている。そして、これら各部品からなる電磁弁マニホールド11は、取付部材を構成するリテーナ23によって組付けレール24上に固定されている。
【0021】
信号伝送装置20には、電磁弁19以外の外部機器である入力機器や出力機器が接続される入力ブロック25及び出力ブロック26が、マニホールドブロック12の配列方向と同じ方向に沿って連設されている。各ブロック25,26は、上面に入力機器や出力機器が接続される端子25a,26aを有している。各ブロック25,26の端子25a,26aは4つずつ設けられているが、この数に限定されることなく任意の数に変更することが可能である。
【0022】
各ブロック25,26は、それらが対峙する側面に設けられた図示しないコネクタを介して着脱可能に接続されており、出力ブロック26の数と入力ブロック25の数は自在に変更可能になっている。なお、図1中には、入力ブロック25と出力ブロック26とをそれぞれ1つずつしか描いていないが、実際には各ブロック25,26とも複数個設けられている。
【0023】
複数ある各ブロック25,26のうち端部に位置するブロックには、子局制御ユニット22が並設されている。子局制御ユニット22の側面には、並設するブロックに接続されるブロック用コネクタ27が設けられ、このブロック用コネクタ27が設けられている側面と反対側の側面には、電磁弁19に接続される図示しない電磁弁用コネクタ(図3に示す部材番号30)が設けられている。
【0024】
図2に示すように、電磁弁マニホールド11は、例えば生産工場内の適宜の位置に多数配置される。これらの電磁弁マニホールド11の子局制御ユニット22は、信号線28を介して親局29に接続されている。親局29は、プログラマブルコントローラよりなる制御装置であって、親局29と子局制御ユニット22との間では通信信号が信号線28を介してシリアル伝送されるようになっている。
【0025】
次に、電磁弁マニホールド11の電気的構成について図3,図4に基づいて説明する。なお、図3,図4に描かれている前記電磁弁19、入力ブロック25、及び出力ブロック26は、それぞれ複数設けられるものであるが、説明を分かりやすくするために一括して描いている。
【0026】
図3,図4に示すように、子局制御ユニット22は、電磁弁19の駆動を制御する制御手段としての子局マイコン(子局マイクロコンピュータ)31を備えている。子局マイコン31は、親局29からシリアル伝送される通信信号を、パラレル伝送による電磁弁駆動信号に変換し、この電磁弁駆動信号をそれぞれの電磁弁19に出力する。電磁弁駆動信号は、各電磁弁19に個別に対応した信号であって、この電磁弁駆動信号に基づいて各電磁弁19は開閉するようになっている。
【0027】
子局マイコン31は、第1端子33を複数有しており、各第1端子33には図1で説明した前記入力ブロック25が接続される。入力ブロック25の端子25aには、エアシリンダに設けられたピストンのストロークエンド位置を検出する位置検出センサ(入力機器)34が接続され、位置検出センサ34からの検出信号が入力ブロック25を介して子局マイコン31に入力される。従って、入力ブロック25は、子局マイコン31に、位置検出センサ34からの検出信号を中継する役割がある。電磁弁19以外の外部機器として位置検出センサ34といった入力機器を用いているが、子局マイコン31に電気信号を入力するものであれば、任意の入力機器に変更することが可能である。
【0028】
子局マイコン31は、第2端子35を複数有しており、各第2端子35には、図1で説明した出力ブロック26が接続される。出力ブロック26には、電磁弁マニホールド11の作動状態を表示する表示ランプ(出力機器)36が接続され、子局マイコン31から出力される点灯信号は出力ブロック26を介して表示ランプ36に出力される。従って、出力ブロック26は、子局マイコン31からの点灯信号を表示ランプ36に中継する役割がある。なお、電磁弁19以外の外部機器として表示ランプ36といった出力機器を用いているが、子局マイコン31から電気信号を受けるものであれば任意の出力機器に変更することが可能である。
【0029】
子局マイコン31が実装されているプリント配線基板38には、第1コモン信号線51、第2コモン信号線52及び電磁弁用出力線53が配線されている。子局マイコン31の第1端子33は、第1コモン信号線51及び電磁弁用出力線53を介して電磁弁用コネクタ30に接続されている。子局マイコン31の第2端子35は、第2コモン信号線52及び電磁弁用出力線53を介して電磁弁用コネクタ30に接続されている。
【0030】
プリント配線基板38には入力信号線41及び出力信号線42が配線されている。子局マイコン31の第1端子33は、第1コモン信号線51及び入力信号線41を介してブロック用コネクタ27に接続されている。子局マイコン31の第2端子35は、第2コモン信号線52及び出力信号線42を介してブロック用コネクタ27に接続されている。
【0031】
複数ある第1端子33及び第2端子35のうち、その半数に接続されている入力信号線41及び出力信号線42は、共通信号線43を介してブロック用コネクタ27の共通端子27aに接続されている。別の言い方をすれば、ブロック用コネクタ27からの共通信号線43が、その途中で入力信号線41と出力信号線42とに分岐されているとも言える。以下の説明では、共通信号線43から分かれている入力信号線41を分岐入力信号線41aとし、共通信号線43から分かれている出力信号線42を分岐出力信号線42aとして区別する。
【0032】
分岐入力信号線41aと、分岐出力信号線42aとのうちいずれか一方には、選択手段を構成する導通部材としてのジャンパー抵抗44が選択的に実装されている。ジャンパー抵抗44の実装位置が選択されることにより、ブロック用コネクタ27の共通端子27aに対する接続先を第1端子33或いは第2端子35のうちいずれか一方に選択できるようになっている。
【0033】
ジャンパー抵抗44が図3に示す分岐入力信号線41a上に実装されれば、その分岐入力信号線41aが接続されている第1端子33に対する信号伝送が有効化され、ジャンパー抵抗44が無い他方の分岐出力信号線42aは、電気的に断絶されているため無効化される。一方、ジャンパー抵抗44が図4に示す分岐出力信号線42a上に実装されれば、その分岐出力信号線42aが接続されている第2端子35に対する信号伝送が有効化されるが、ジャンパー抵抗44が無い他方の分岐入力信号線41aは、電気的に断絶されているため無効化される。
【0034】
ジャンパー抵抗44は、信号線を単に開閉する機能を有するものであるため、抵抗数は0Ωに設定されている。本実施形態では、複数のジャンパー抵抗44を一まとめにしたジャンパー抵抗アレイが実装されているため、ジャンパー抵抗44を1つずつ実装する場合に比べて、実装作業が短時間で済む。勿論、複数のジャンパー抵抗44を1つずつ実装することも可能である。
【0035】
さて、信号伝送装置20の子局マイコン31は、使用される第1端子33及び第2端子35を合わせた端子数の合計が32点まで制御可能となっている。このような信号伝送装置20では、子局マイコン31が制御可能な端子数32点よりも電磁弁19の一部を構成するソレノイドの端子数の方が少なければ、入力ブロック25を用いて位置検出センサ34や、出力ブロック26を用いて表示ランプ36等の外部機器を増設することが可能になっている。
【0036】
外部機器を増設する場合における第1の機種例としては、例えば、図3に示す16点入力/16点出力型の電磁弁マニホールド11がある。この機種は端子数が8点分に相当する電磁弁(図3に点線で示す)19の代わりに、それと同数点分の出力ブロック26が増設される。すなわち、16点入力/16点出力型の電磁弁マニホールド11では、子局マイコン31の第1端子33が入力側とされ、同第1端子33には入力ブロック25が接続される。一方、子局マイコン31の第2端子35が出力側とされ、同第2端子35には電磁弁19と出力ブロック26とが接続される。このような16点入力/16点出力型の電磁弁マニホールド11においては、共通信号線43から分かれている分岐入力信号線41aのみにジャンパー抵抗44が接続されることで、複数ある第1端子33のうち半数はブロック用コネクタ27の共通端子27aを介して入力ブロック25に接続される。
【0037】
外部機器を増設する場合における第2の機種変更例としては、図4に示す32点出力型の電磁弁マニホールド11がある。この機種は、端子数が16点分に相当する電磁弁(図4に点線で示す)19の代わりに、それと同数点分の出力ブロック26が増設される。すなわち、32点出力型の電磁弁マニホールド11では、子局マイコン31の第1端子33が出力側とされ、同第1端子33には電磁弁19が接続される。一方、第2端子35も出力側とされ、同第2端子35の全てに出力ブロック26が接続される。このような32点出力型の電磁弁マニホールド11においては、共通信号線43から分かれている分岐出力信号線42aのみにジャンパー抵抗44が接続されることで、第2端子35の半数はブロック用コネクタ27の共通端子27aを介して入力ブロック25に接続される。
【0038】
従って、本実施形態によれば以下のような効果を得ることができる。
(1)子局マイコン31の第1端子33及び第2端子35は、それらの半数が共通信号線43を介してブロック用コネクタ27の共通端子27aに接続されている。そして、各ブロック25,26の接続態様に合わせて、ジャンパー抵抗44の実装位置を変えることによって、ブロック用コネクタ27の共通端子27aに入力ブロック25或いは出力ブロック26を接続させることができる。つまり、ブロック用コネクタ27の共通端子27aは、両ブロック25,26の接続を兼ねる端子であるため、ブロック用コネクタ27の端子合計数を減らすことができる。従って、ブロック用コネクタ27の小型化を図ることができ、信号伝送装置20の子局制御ユニット22を小型化でき、ひいては電磁弁マニホールド11の小型化を実現することができる。
【0039】
(2)プリント配線基板38上でジャンパー抵抗44の実装位置を変えることにより、信号の伝送経路を簡単に切り換えることができる。しかも、汎用性がある安価なジャンパー抵抗44を用いることで、製造コストの大幅な上昇を招くことがない。
【0040】
(3)ジャンパー抵抗44は、プリント配線基板38に実装される外形形状の非常に小さい部品であるため、ブロック用コネクタ27が設けられている箇所とは別の部分で信号伝送装置20の大型化するのを防止することができる。
【0041】
(別の実施形態)
本発明の実施形態は以下のように変更してもよい。
・前記実施形態では、ジャンパー抵抗44の実装位置を切り換えることによりブロック用コネクタ27の共通端子27aに対する接続先を第1端子33か第2端子35かを選択できるようにした。これ以外に、分岐入力信号線41a及び複数の分岐出力信号線42aを開閉する切換スイッチ(バススイッチ)をプリント配線基板38上に実装し、この切換スイッチを操作することで、ブロック用コネクタ27の共通端子27aに対する接続先を切り換えるようにしてもよい。
【0042】
・前記マニホールドブロック12と電磁弁19とから構成されるアクチュエータ本体を1つだけ設けてもよい。
次に、特許請求の範囲に記載された技術的思想のほかに、前述した実施形態によって把握される技術的思想を以下に示す。
【0043】
(1)流体の供給又は排出が交互になされる一対の出力ポートを有するとともに、各出力ポートに対する流体の給排を電磁弁の開閉によって切り換える複数のアクチュエータ本体を連設し、前記各アクチュエータ本体の駆動を制御する制御手段を設け、この制御手段に、入力機器からの入力信号を中継する入力ブロックと、同制御手段からの出力信号を出力機器に中継する出力ブロックとのうち少なくともいずれか一方を、ブロック用コネクタを介して接続した信号伝送装置において、前記制御手段に、前記入力ブロックが接続される第1端子と、前記出力ブロックとが接続される第2端子とを設け、前記制御手段に接続される前記各ブロックの接続態様に応じて、前記第1端子と第2端子とのうちいずれか一方を前記ブロック用コネクタに設けた共通端子に対して選択的に接続する選択手段を備えた電磁弁マニホールド。この構成にすれば、電磁弁マニホールドの小型化を実現することができる。
【0045】
【発明の効果】
請求項1、2に記載の発明によれば、アクチュエータの小型化を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】一実施形態における電磁弁マニホールドの斜視図。
【図2】電磁弁マニホールドの子局と親局との接続関係を示す説明図。
【図3】16点入力/16点出力型の電磁弁マニホールドにおける入力ブロックと出力ブロックとの接続態様を示す概略図。
【図4】32点出力型の電磁弁マニホールドにおける出力ブロックの接続態様を示す概略図。
【図5】従来の技術において、16点入力/16点出力型の電磁弁マニホールドを示す概略図。
【図6】同じく、32点出力型の電磁弁マニホールドを示す概略図。
【符号の説明】
11…電磁弁マニホールド、12…マニホールドブロック(アクチュエータ本体)、13…第1出力ポート、14…第2出力ポート、19…電磁弁(アクチュエータ本体を構成する電気的駆動手段)、20…信号伝送装置、25…入力ブロック、26…出力ブロック、27…ブロック用コネクタ、27a…共通端子、31…子局マイコン(制御手段)、33…第1端子、34…位置検出センサ(入力機器)、35…第2端子、36…表示ランプ(出力機器)、44…ジャンパー抵抗(選択手段を構成する導通部材)、38…プリント配線基板、41a…分岐入力信号線、42a…分岐出力信号線、43…共通信号線。
Claims (2)
- 流体の供給又は排出がなされる出力ポートを有するとともに、この出力ポートに対する流体の給排を切り換えるアクチュエータ本体と、アクチュエータ本体に駆動信号を出力して制御する制御手段を備え、この制御手段に、入力機器からの入力信号を中継する入力ブロックと、同制御手段からの出力信号を出力機器に中継する出力ブロックとのうち少なくともいずれか一方を、ブロック用コネクタを介して接続したアクチュエータにおいて、
前記制御手段に、前記入力ブロックが接続される第1端子と、前記出力ブロックとが接続される第2端子とを設け、前記制御手段に接続される前記各ブロックの接続態様に応じて、前記第1端子と第2端子とのうちいずれか一方を前記ブロック用コネクタに設けた共通端子に対して選択的に接続する選択手段を備え、
前記制御手段が実装されているプリント配線基板上には、前記ブロック用コネクタの共通端子に接続される共通信号線が、前記第1端子に接続される分岐入力信号線と第2端子に接続される分岐出力信号線とに分けられ、前記分岐入力信号線及び分岐出力信号線には、それぞれ前記選択手段を実装するための実装領域が形成され、前記選択手段は、これら実装領域のうち、いずれか一方の実装領域のみに実装されることによって、前記分岐入力信号線及び分岐出力信号線のいずれか一方のみ信号伝送が有効化されるとともに、前記分岐入力信号線及び分岐出力信号線のいずれか他方では前記選択手段が実装されない実装領域によって電気的に断絶されていることを特徴とするアクチュエータ。 - 前記選択手段は、前記プリント配線基板上に実装されるジャンパー抵抗であることを特徴とする請求項1に記載のアクチュエータ。
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