JP4534161B2 - 制御装置 - Google Patents

Description

本発明は制御装置に係り、特に、複数個配列してプログラマブルコントローラやシステムコントローラ等の制御機器を構成する個々の制御装置の改良に関する。

従来、プログラマブルコントローラ等の制御機器としては、支持ベース板に複数の箱型制御ユニットをスタック状に配列するとともに、それらを着脱可能に接続して装着した構成が知られており、使用者側でプログラマブルコントローラ等のシステム規模に応じた制御ユニット数を拡張又は変更可能になっていた。

ところが、このような構成の制御装置では、制御ユニットの拡張又は変更に応じて予め複数種類の支持ベース板を用意しておく必要があり、製造や商品管理が面倒であるし、使用者が接続できる制御ユニット数に制限があってシステムの拡張要求に対して即応性が低かった。

そこで、本出願人は、既に、特開平７−２０００１１号公報（特許文献１）をもって新規の構成を提案した。

この構成は、絶縁性のベース基台と、このベース基台に両側面側に向けて配置されたベース間接続コネクタと、そのベース基台に形成されたユニット接続用コネクタと、そのベース基台に装着されるとともにそのユニット接続用コネクタに接続されるユニット基板を内蔵した制御ユニットとを有し、そのベース間接続コネクタは、隣合うベース基台が側面側方向に互いに接続可能に形成されてなるものである。

そして、特許文献１のような構成の制御装置では、ベース間接続コネクタ等の接続手段の配列数を異ならせた複数の支持ベース板を予め用意することなく、制御機器を構成する個々の制御装置の接続構成を簡単に変更可能であり、任意のシステム規模の構成が容易となる利点がある。
特開平７−２０００１１号公報

しかしながら、特許文献１のような構成の制御装置では、両側面側に向けて配置した２個のベース間接続コネクタおよび制御ユニットに内蔵したユニット基板に接続される１個のユニット接続用コネクタの３個の接続コネクタが必要であり、部品点数の減少および製造の簡素化を図ってコストダウンを達成する観点から、改良の余地がある。

本発明はそのような課題を解決するためになされたもので、部品点数の減少および製造の簡素化を図ってコストダウンが可能であり、制御機器を構成する個々の制御装置の接続構成を簡単に変更可能な制御装置の提供を目的とする。

このような課題を解決するために本発明の制御装置は、ベース基台と、このベース基台に重ねられたベース回路基板と、このベース回路基板において一方の側面側に向けて配置されたベース間接続コネクタと、そのベース回路基板において対向側面側に向けて形成されたベース間接続端子と、そのベース基台に形成された上記ユニット基板接続コネクタと、そのベース基台に装着されるとともにその上記ユニット基板接続コネクタに接続されるユニット基板を内蔵した制御ユニットとを具備し、そのベース間接続コネクタは、隣合うベース基台のベース回路基板に形成されたベース間接続端子が側面側方向から挿入接続可能に形成されて構成されている。

そして、本発明では、上記ベース間接続端子としてそのベース回路基板に形成された端子電極とする構成である。

また、本発明では、上記上記ユニット基板接続コネクタをそのベース間接続コネクタに形成する構成である。

さらに、本発明では、上記上記ユニット基板接続コネクタとして、その制御ユニットに形成された接続電極が挿入接続可能に上記ベース間接続コネクタを形成する構成も可能である。

そのような手段を備えた本発明では、ベース基台にベース回路基板を重ね、そのベース回路基板において一方の側面側に向けてベース間接続コネクタを配置し、そのベース回路基板において他方の対向側面側に向けてベース間接続端子を形成し、そのベース基台にユニット基板に接続用コネクタを形成し、そのベース基台に装着されるとともにその上記ユニット基板接続コネクタに接続されるユニット基板を内蔵した制御ユニットとを具備し、隣合うベース基台のベース回路基板に形成されたそのベース間接続端子をそのベース間接続コネクタに側面側方向から挿入接続可能に構成したから、コネクタ類の部品点数の減少および製造の簡素化を図ってコストダウンが可能で、更に、制御機器を構成する個々の制御装置の接続構成を簡単に変更できる。

そして、上記ベース間接続端子としてそのベース回路基板に形成された端子電極とするから、構成がより簡素化されるとともに製造も簡単となる。

また、上記上記ユニット基板接続コネクタがそのベース間接続コネクタに形成されるから、構成がより簡素化されるとともに組立も簡単となる。

さらに、その制御ユニットに形成された接続電極が挿入接続可能に上記ベース間接続コネクタを形成する構成では、ベース回路基板のコネクタを更に減少可能となり、構成や組立の簡素化を図って安価となる。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。

図１および図２は本発明に係る制御装置の実施の形態を示す要部分解斜視図および要部正面図である。なお、図１および図２では、便宜上、複数の制御装置を連結する構成を含めて示している。

図１および図２において、ベース基台１は絶縁性の合成樹脂から長方形の板状に成型されており、縦置きした状態で上端辺（短辺）から左右の側辺（長辺）に沿ってコ字状の低いガイド壁３が一体的に立設され、このガイド壁３で主面側をコ字状に囲うとともに、下端辺（短辺）側が開放されている。

ガイド壁３の上端辺側には２本のスリット５が形成され、その間が係止片７となっており、この係止片７の外側面すなわちベース基台１の上端辺側には係止突起９が一体的に突設されている。

ベース基台１のガイド壁３内側には、ガイド壁３内側形状より僅かに大きな長方形のベース回路基板１１が圧入するようして嵌め込まれ、ベース回路基板１１が適当な公知の支持手段、例えばガイド壁３内壁に挟持されてベース基台１上に固定されている。

ベース基台１のガイド壁３には、図３に示すように、左右の長手方向の中央部が切り欠かれて切欠部１３、１５が形成されている。

一方（図中右側）の切欠部１３からは、ベース回路基板１１に載置固定されたベース間接続コネクタ１７がベース基台１の外側まで突出しており、他方（図中左側）の切欠部１５からは、ベース回路基板１１の端部に外部に向けて細長く並行に形成された端子電極からなるベース間接続端子１９が、ガイド壁３より外側に突出しないよう形成されている。ベース間接続コネクタ１７については後述する。

図１および図２中で、ベース回路基板１１における中央部から若干下がった位置および下端部には、従来公知のねじ式の端子台２１が固定されている。

ベース回路基板１１には図示しない回路パターンが形成されており、ベース間接続端子１９、ベース間接続コネクタ１７および端子台２１その他が接続されている。

ベース間接続コネクタ１７は、図３に示すように、絶縁性合成樹脂から横断面Ｌ字の細長いブロック状に成型されたコネクタ本体２３と、このコネクタ本体２３内に所定の間隔で埋設された複数の導電性端子板２５から形成されており、横断面Ｌ字のコネクタ本体２３の両先端には細長い挿入孔２７、２９が形成され、それら挿入孔２７、２９内に個々の端子板２５が露出している。

ベース間接続コネクタ１７は、図４に示すように、コネクタ本体２３の両端部から垂下する支持突起３１と、個々の端子板２５から垂下する接続片２５ａを有し、それら支持突起３１および接続片２５ａがベース回路基板１１の挿入孔３３ａ、３３ｂに挿入され、適当な公知手段、例えば溶着や半田付けによって固定され、接続片２５ａが上述した回路パターンに接続されている。図５はベース間接続コネクタ１７の側面図である。

ベース間接続コネクタ１７の挿入孔２７には、図６に示すように、隣合う制御機器のベース間接続端子１９が例えば水平方向から挿入されて端子板２５に電気的に接続されるとともに、挿入孔２９にはユニット基板３５の接続電極３７が、ベース間接続端子１９とは直交する例えば上方向から挿入されて端子板２５に電気的に接続されるようになっている。

すなわち、ベース間接続コネクタ１７の各端子板２５は、隣合うベース基台１のベース間接続端子１９と、当該ベース基台１に嵌るユニット基板３５の接続電極３７との双方に共通接続可能になっており、ベース間接続コネクタ１７がユニット基板３５の接続電極３７に対するユニット基板接続コネクタとして機能している。

ベース基台１は、図１、図７および図８に示すように、背面側において公知のＤＩＮレール３９（図７および図８では図示省略）等にはまる上下の係合溝４１ａ、４１ｂを有しており、例えば下側の係合溝４１ｂはスライド片４３を付勢力に抗して下方へ引下げることによってレール３９への着脱を容易にしている。スライド片４３は適当な手段によって上方向へ付勢力を持たせた状態で上下にスライド可能に支持されている。

ベース基台１に嵌る制御ユニット４５のケース４７は、図８および図９に示すように、絶縁性合成樹脂を箱型に成形されてなり、ベース基台１に設けたガイド壁３の外側に嵌るような形状の開口部を有するとともに、両側面部には開口部からコ字状に切り欠かれた切欠部４９、５１を有している。

制御ユニット４５のケース４７をベース基台１に嵌めたとき、切欠部４９、５１の存在により、ベース間接続端子１９およびベース間接続コネクタ１７をケース４７が塞がないように、かつベース間接続端子１９が外部から覗けるようになっている。

なお、ケース４７の材質は、合成樹脂には限定されず、金属等加工可能なものであれば任意である。

ケース４７の上面における開口部近傍には、ベース基台１の係止片７の係止突起９が係止される係止孔５３が貫通形成され、下面における開口部近傍はベース基台１の端子台２１が収まるような空所になっている。

ケース４７内には、図８および図９に示すように、この開口部から形成された係合孔５５に係合されるようにして１枚以上のユニット基板３５が内蔵されており、少なくとも１枚のユニット基板３５には端子電極としての接続電極３７がその端部に形成されている。なお、図７は、便宜上、制御ユニット４５をベース基台１に嵌めた状態で図示されている。

このユニット基板３５は、入出力ユニットや主制御ユニット等に合わせた機能を達成する電子回路が形成された回路基板である。

ユニット基板３５は、ケース４７をベース基台１へ嵌めたとき、接続電極３７をベース間接続コネクタ１７の挿入孔２７に挿入するとともに、ケース４７がベース基台１のガイド壁３の外側に嵌るようになっている。

そのため、ケース４７の内側をベース基台１のガイド壁３に合わせ、接続電極３７をベース間接続コネクタ１７の挿入孔２９に挿入するようにして押込めば、図１、図８および図１０に示すように、ベース基台１の係止突起９が係止孔５３に係止され、制御ユニット４５がベース基台１に装着される一方、ユニット基板３５がベース間接続コネクタ１７に接続され、ベース回路基板１１を介してベース間接続端子１９およびベース間接続コネクタ１７に接続される。

そして、ベース基台１の係止片７を押して係止突起９と係止孔５３の係止状態その他の係合状態を解除すれば、ケース４７をベース基台１から外すことができる。

本発明では、ベース基台１に装着される制御ユニット４５のケース４７は、図１０に示すように、前面側に外部接続用の端子台５７を形成したり、ロータリスイッチ操作用の操作孔５９や通信回線への接続モジュール６１を形成する等、任意である。

次に、上述した本発明に係る制御装置の使用方法を簡単に説明する。

例えば、図１、図８および図１０に示すように、３個のベース基台１をレール３９に嵌めて隣合うベース基台１のベース間接続端子１９をベース間接続コネクタ１７の挿入孔２９に挿入接続して固定し、これらベース基台１に制御ユニット４５を嵌めて運転する。

そして、別の制御ユニット４５を装着する必要があるときには、レール３９に同種のベース基台１を嵌めて追加接続し、この追加したベース基台１に図示しない別の制御ユニット４５を嵌めれば制御機器のシステムが拡張するし、場合によっては同種のベース基台１を追加接続しなくとも、制御ユニット４５のみを交換してシステムを変更することも可能である。

このように本発明に係る制御装置では、ベース基台１に支持させたベース回路基板１１にベース間接続コネクタ１７およびベース間接続端子１９を背面的な位置関係で配置し、ベース間接続コネクタ１７には挿入孔２７、２９を形成し、隣合うベース基台１のベース間接続コネクタ１７をその挿入孔２７に挿入接続可能にそのベース間接続端子１９を形成し、ユニット基板３５を有する制御ユニット４５をベース基台１に嵌めて装着するとともに、制御ユニット４５内のユニット基板３５に設けた接続電極３７をベース間接続コネクタ１７の挿入孔２９に挿入接続可能に構成した。

そのため、ベース基台１が任意の制御ユニット４５に対して共通化されるとともに、ベース回路基板１１上には１個のベース間接続コネクタ１７を配置するだけで、隣合うベース基台１の接続と制御ユニット４５内のユニット基板３５の接続が可能となり、部品点数が大幅に減少する。

しかも、ベース基台１間が直接多段接続および分離が容易となり、個々のベース基台１へ任意の制御ユニット４５を装着することが可能となるとともにその着脱も容易で、組立が容易である。

そのため、メーカー側では、使用者の要望に応じて何種類かの支持ベース板１を用意する必要がなくなり、取扱いや商品管理が簡単になる。

他方、使用者側では、共通化されたベース基台１自体で任意に多段接続又は分離できるから、制御機器を構成する制御ユニット４５の数が限定されず、使用者側において随時システムの拡張又は変更が簡単に行えることなり、システムの拡張性および変更容易性が向上する。

しかも、ベース間接続端子１９はベース回路基板１１の端部に形成された端子電極であるから、ベース回路基板１１の形成過程でベース間接続端子１９も形成され、ベース間接続端子１９の形成が簡素化されるし、部品点数が減少して小型化するうえ組立も簡単となる。

さらに、制御ユニット４５のユニット基板３５は、接続電極３７をベース基台１のベース間接続コネクタ１７に接続されるから、ベース基台１のみならずケース４７からも取外し易くなっており、ユニット基板３５のメンテナンスが容易である。

ところで、本発明においては、ベース間接続コネクタ１７にてユニット基板３５の接続電極３７との接続を兼ねる必要はなく、図示はしないが、ユニット基板３５の接続電極３７に接続するユニット基板接続コネクタをベース回路基板１１に独立して別途配置する構成も可能である。

もっとも、上述した理由から、ベース間接続コネクタ１７およびユニット基板接続コネクタを一体的に形成して兼用させる構成の方が好ましいであろう。

また、ベース間接続コネクタ１７がベース基台１や制御ユニット４５の側面側から突出するから、隣合うベース基台１のベース間接続端子１９を挿入し易い一方、ベース基台１に形成したベース間接続端子１９の先端がベース基台１や制御ユニット４５の側面側から突出しないから、隣合うベース基台１どうしを密接配置して全体的にコンパクトに連結構成できる利点がある。

ところで、本発明に係る制御装置では、複数のユニット基板３５を内蔵して多数の機能を搭載した制御ユニット４５をベース基台１に装着する場合や、入出力端子数を多数設けたい制御ユニット４５および制御装置の構成上共通に使用されるような制御ユニット４５等に対しては、２個又はそれ以上のベース基台１をまとめて１個のベース基台として使用する構成も可能である。

図示はしないが、例えば２個連結したダブルスロットタイプのベース基台１に１個の制御ユニットのケースを嵌めることが可能である。

このような構成では、制御装置の構成上共通に使用されるような制御ユニット４５の組合せ、例えば電源ユニットやＣＰＵユニット（主制御ユニット）を予めまとめておくことも可能である。

なお、上述した本発明は、制御ユニットを横方向に配置する例を示したが、縦方向に積層するよう配置する構成でも実施可能である。

本発明に係る制御装置の実施の形態を示す要部分解斜視図である。 図１のベース基台を示す要部正面図である。 図１のベース基台を示す斜視図（一部分解して示す。）である。 本発明に用いるベース間接続コネクタを示す斜視図である。 本発明に用いるベース間接続コネクタを示す側面図である。 本発明に用いるベース間接続コネクタを示す断面図（図５中のVI−VI間断面）である。 本発明に係る制御装置の背面図である。 本発明に係る制御装置の断面図（図７中のVIII−VIII間断面）である。 本発明の制御ユニットを示す概略斜視図である。 本発明に係る制御装置の使用状態を説明する斜視図である。

１ ベース基台
３ ガイド壁
５ スリット
７ 係止片
９ 係止突起
１１ ベース回路基板
１３、１５、４９、５１ 切欠部
１７ ベース間接続コネクタ
１９ ベース間接続端子
２１、５７ 端子台
２３ コネクタ本体
２５ 端子板
２５ａ 端子片
２７、２９、３３ａ、３３ｂ 挿入孔
３１ 挿入突起
３５ ユニット基板
３７ 接続電極
３９ ＤＩＮレール
４１ａ、４１ｂ 係合溝
４３ スライド片
４５ 制御ユニット
４７ ケース
５３ 係止孔
５５ 係合孔
５９ 操作孔
６１ 接続モジュール

Claims (2)

1. ベース基台と、
   このベース基台に重ねられたベース回路基板と、
   このベース回路基板において一方の側面側に向けて配置されたベース間接続コネクタと、
   前記ベース回路基板において対向側面側にて外部に向けて形成されたベース間接続端子と、
   前記ベース基台に形成されたユニット基板接続コネクタと、
   前記ベース基台に装着されるとともに前記ユニット基板接続コネクタに接続されるユニット基板を内蔵した制御ユニットと、
   を具備し、
   前記ベース間接続コネクタは、隣合う前記ベース基台の前記ベース回路基板に形成された前記ベース間接続端子が前記側面側方向から挿入接続可能に形成され、前記ベース間接続端子は前記ベース回路基板に形成された端子電極であり、前記ユニット基板接続コネクタは前記ベース間接続コネクタに形成されてなることを特徴とする制御装置。
2. 前記ベース間接続コネクタは、前記ユニット基板接続コネクタとして、前記制御ユニットに形成された接続電極が挿入接続可能に形成されてなる請求項１記載の制御装置。

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