JP4715676B2

JP4715676B2 - 入出力制御部用回路基板

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Publication number: JP4715676B2
Application number: JP2006219312A
Authority: JP
Inventors: 智一高山; 宏行高原
Original assignee: JTEKT Corp
Current assignee: JTEKT Corp
Priority date: 2006-08-11
Filing date: 2006-08-11
Publication date: 2011-07-06
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Description

本発明は、ＰＬＣ（ＰｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅＬｏｇｉｃＣｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）の出力ユニットが装着される入出力制御部用回路基板に関する。

例えば、ＣＮＣ（ＣｏｍｐｕｔｅｒＮｕｍｅｒｉｃａｌＣｏｎｔｒｏｌｌｅｄ）旋盤やＣＮＣ研削盤やマシニングセンタなどの工作機械の周辺機器は、ＰＬＣにより制御されている（例えば特許文献１参照）。図６に、従来の工作機械の周辺機器制御用の入出力制御部の回路図を示す。

図６に示すように、入出力制御部１００は、回路基板１０１と、入出力カード１０２〜１０４と、ＰＬＣ１０５と、直流安定化電源１０６と、安全コントローラ１０７と、を備えている。

入出力カード１０２は、回路基板１０１の所定のスロット（図略）に装着されている。入出力カード１０２の出力側には、１点のコモン端子１０２ＣＭと、８点の出力端子１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ〜と、が配置されている。なお、入出力カード１０２の入力側には、図示しない１点のコモン端子と、８点の入力端子とが配置されている。

１点のコモン端子１０２ＣＭは、電源ラインＬ１００に接続されている。８点の出力端子１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ〜のうち、５点の出力端子１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ〜は、各々、外部出力機器１０８ａ、１０８ｂ、１０８ｃ〜に接続されている。

入出力カード１０３は、入出力カード１０２と同様の構成を有している。入出力カード１０３のコモン端子１０３ＣＭは、運転準備ラインＬ１０１に接続されている。また、入出力カード１０３の有する８点の出力端子のうち、全ての出力端子１０３ａ、１０３ｂ、１０３ｃ〜は、各々、外部出力機器１０９ａ、１０９ｂ、１０９ｃ〜に接続されている。

入出力カード１０４は、入出力カード１０２と同様の構成を有している。入出力カード１０４のコモン端子１０４ＣＭは、動力供給ラインＬ１０２に接続されている。また、入出力カード１０４の有する８点の出力端子のうち、全ての出力端子１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃ〜は、各々、外部出力機器１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃ〜に接続されている。

入出力カード１０２〜１０４の入力端子の入力動作と、出力端子１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ〜、１０３ａ、１０３ｂ、１０３ｃ〜、１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃ〜の出力動作とは、ＰＬＣ１０５に格納されたプログラムにより、関連付けられている。このため、入力動作に対応した外部出力機器１０８ａ、１０８ｂ、１０８ｃ〜、１０９ａ、１０９ｂ、１０９ｃ〜、１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃ〜が駆動される。
特開２００３−９４２６５号公報特開２０００−２４２３０８号公報特開平８−２４９０２７号公報

しかしながら、従来は、入出力カード１０２〜１０４毎に、対応するコモンラインが固定されていた。すなわち、入出力カード１０２は電源ラインＬ１００に、入出力カード１０３は運転準備ラインＬ１０１に、入出力カード１０４は動力供給ラインＬ１０２に、それぞれ固定されていた。このため、任意の出力端子のコモンラインを切り替えることはできなかった。言い換えると、一つのコモンラインあたりの出力点数を変更することはできなかった。

この点、特許文献２には、一つのコモン端子あたりの出力点数を変更可能な出力回路を持つＰＬＣが紹介されている。しかしながら、同文献記載の出力回路を前出図６の入出力制御部１００に転用する場合、別途、回路基板１０１にコモンラインの配線加工を施す必要がある。すなわち、同記載の共通コモン端子を前出図６の電源ラインＬ１００に接続する場合、残りの二つの運転準備ラインＬ１０１、動力供給ラインＬ１０２には対応することができない。このため、運転準備ラインＬ１０１、動力供給ラインＬ１０２に関しては、出力端子１点ごとに逐一配線する必要がある。

また、特許文献３には、一つのコモン端子あたりの出力点数を変更可能な出力回路を持つ出力カードが紹介されている。しかしながら、同文献記載の出力回路の場合も、やはり別途、回路基板１０１にコモンラインの配線加工を施す必要がある。また、同文献記載の出力回路は、２点／コモンを複数並設することにより構成されている。このため、一つのコモン端子あたりの出力点数が多い場合、回路構成が複雑になる。

本発明の入出力制御部用回路基板は、上記課題に鑑みて完成されたものである。したがって、本発明は、任意のユニット側出力端子のコモンラインを実質的に切り替え可能であり、回路構成が単純で、追加配線の必要性が小さい入出力制御部用回路基板を提供することを目的とする。

（１）上記課題を解決するため、本発明の入出力制御部用回路基板は、コモン端子と、該コモン端子に共通接続される複数のユニット側出力端子と、を持つ出力ユニットが装着される入出力制御部用回路基板であって、いずれか一つのラインが前記コモン端子に接続される複数のコモンラインと、複数の前記ユニット側出力端子のうち、所定数の該ユニット側出力端子の各々に接続されるリレーコイルと、該リレーコイルにより駆動されるリレー接点と、を持つリレー部と、該リレー接点の一端側と、複数の該コモンラインのうちいずれか一つの該コモンラインと、を切り替えて接続可能な切り替え部と、該リレー接点の他端側と、制御対象となる外部出力機器と、を接続する基板側出力端子を持つ切り替え出力部と、を備え、複数の該コモンラインと、該リレーコイルが実装されるコイル側ラインと、該切り替え部と該切り替え出力部との間に配線され、該リレー接点が実装される接点側ラインと、はプリント配線化されていることを特徴とする（請求項１に対応）。ここで、「接続」とは、電気的に接続されていることをいう。すなわち、接続対象となる構成要素間に素子などが介在していてもよい。

本発明の入出力制御部用回路基板によると、出力ユニットの所定数のユニット側出力端子（つまりコイル側ライン）は、共通のコモンラインに接続されている。一方、入出力制御部用回路基板の基板側出力端子（つまり接点側ライン）は、切り替え部により、複数のコモンラインのうちいずれか一つのコモンラインに、選択的に接続されている。

ここで、コイル側ラインと接点側ラインとは、リレー部により関連付けられている。このため、ユニット側出力端子のコモンラインと、基板側出力端子のコモンラインと、が異なっていても、ユニット側出力端子を通電することにより、基板側出力端子を通電させることができる。したがって、基板側出力端子に所望の外部出力機器を接続しておけば、切り替え部でコモンラインを適宜切り替えることにより、外部出力機器のコモンラインを切り替えることができる。すなわち、所定数のユニット側出力端子のコモンラインを、実質的に切り替えることができる。

また、コモンラインの切り替えが可能だと、出力ユニットの複数のユニット側出力端子において、使用していない端子数を削減することができる。すなわち、余剰のユニット側出力端子と基板側出力端子とを連動させることにより、余剰のユニット側出力端子（つまり基板側出力端子）を所望のコモンラインで使用することができる。

また、本発明の入出力制御部用回路基板によると、特殊な出力ユニット（例えば前出特許文献３の出力カード）を装着しなくても、外部出力機器のコモンラインを切り替えることができる。すなわち、汎用の出力ユニットを使用することができる。

また、本発明の入出力制御部用回路基板によると、複数のコモンライン、コイル側ライン、接点側ラインは、いずれも予めプリント配線化されている。このため、使用開始後の追加配線の必要性が小さい。また、ハードワイヤードロジックで回路を作製した場合と比較して、製造時における配線工数が少なくて済む。

また、本発明の入出力制御部用回路基板によると、リレー部におけるリレーコイルとリレー接点との絶縁性を利用して、基板側出力端子のコモンラインを切り替えている。このため、例えばディップスイッチなどによりコモンラインを切り替える場合と比較して（前出特許文献３参照）、回路構成が単純である。

（２）好ましくは、上記（１）の構成において、前記切り替え部は、前記リレー接点の一端側と、複数の前記コモンラインのうちいずれか一つの該コモンラインと、を切り替えて短絡可能なジャンパーピンを備えている構成とする方がよい（請求項２に対応）。

本構成によると、コモンラインの切り替え状態を、比較的堅固に保持することができる。このため、例えば隣接機器や作業者などが切り替え部に干渉した場合であっても、基板側出力端子のコモンラインが誤って切り替えられるおそれが小さい。

（３）好ましくは、上記（１）または（２）の構成において、複数種類の工作機械において共通化されている構成とする方がよい（請求項３に対応）。工作機械の種類が異なると、当該工作機械の周辺機器の配置数も異なる。このため、コモンライン毎に接続する外部出力機器の数（つまり同一コモンラインに接続されるユニット側出力端子の数）も異なる。また、工作機械の仕様を変更すると、特定の外部出力機器においてコモンラインを切り替えたい場合がある。前述したように、従来の回路基板の場合、全てのユニット側出力端子のコモンラインは固定されていた。したがって、このような場合、出力ユニットを増設するなどして対応していた。

例えば、前出図６の回路基板１０１の場合、電源ラインＬ１００に５点、運転準備ラインＬ１０１に８点、動力供給ラインＬ１０２に８点の外部出力機器が固定されている。一方、仮に、電源ラインＬ１００に５点、運転準備ラインＬ１０１に８点、動力供給ラインＬ１０２に１０点（８点＋２点）の外部出力機器を要する別種類の工作機械があるとする。

この場合、当該回路基板１０１を別種類の工作機械の転用しようとしても、動力供給ラインＬ１０２の点数が２点不足してしまう。このため、電源ラインＬ１００の出力端子１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ〜が３点（８点−５点）余っているにもかかわらず、別途、動力供給ラインＬ１０２に接続された出力ユニットを増設する必要がある。

この点、本発明の入出力制御部用回路基板によると、所定数のユニット側出力端子（に対応する基板側出力端子）のコモンラインを、自在に切り替えることができる。このため、工作機械の種類によるコモンライン毎の外部出力機器接続数の相違、工作機械の仕様の変更に伴うコモンラインの切り替えの可能性などを考慮して、基板側出力端子の配置数を最適化しておくことにより、入出力制御部用回路基板を複数種類の工作機械において共通化することができる。本構成によると、入出力制御部用回路基板延いては複数種類の工作機械の製造コストを削減することができる。

（４）好ましくは、上記（３）の構成において、複数の前記コモンラインは、電源ラインと、該電源ラインがオン状態のときにオンオフ制御可能な運転準備ラインと、該電源ラインおよび該運転準備ラインがオン状態のときにオンオフ制御可能な少なくとも一つの動力供給ラインと、からなり、前記コモン端子は、該電源ラインに接続されている構成とする方がよい（請求項４に対応）。

本構成の入出力制御部用回路基板には、複数種類の工作機械の周辺機器において多用されているコモンライン構成が、予めプリント配線化されている。このため、より多くの種類の工作機械において、入出力制御部用回路基板を共通化することができる。

本発明によると、任意のユニット側出力端子のコモンラインを実質的に切り替え可能であり、回路構成が単純で、追加配線の必要性が小さい入出力制御部用回路基板を提供することができる。

以下、本発明の入出力制御部用回路基板を、工作機械の周辺機器制御用として具現化した実施の形態について説明する。

＜第一実施形態＞
まず、本実施形態の入出力制御部用回路基板が配置された工作機械の主な構成について説明する。図１に、本実施形態の入出力制御部用回路基板が配置された工作機械の概略図を示す。図１に示すように、工作機械９は、本体９６と操作パネル９７とを備えている。操作パネル９７は、本体９６の正面に配置されている。操作パネル９７には、後述する電源ライン固定機器９０、非常停止ボタン９４が配置されている。本体９６には、加工機の主軸９６１やテーブル９６２や制御盤９６３などの部品が配置されている。ワークＷは、テーブル９６２に載置されている。制御盤９６３には、入出力制御部８が配置されている。並びに、制御盤９６３には、工作機械自体を駆動制御するためのサーボ制御部（図略）が配置されている。主軸９６１やテーブル９６２がサーボ制御部で駆動制御されることにより、ワークＷに所定の加工が施される。

次に、本実施形態の入出力制御部用回路基板が配置された入出力制御部の構成について説明する。図２に、本実施形態の入出力制御部用回路基板が配置された入出力制御部の回路図を示す。図２に示すように、入出力制御部８は、主に、回路基板１と、三枚の入出力カード２０〜２２と、ＰＬＣ６０と、直流安定化電源６１と、安全コントローラ６２と、を備えている。このうち、回路基板１は、本発明の入出力制御部用回路基板に含まれる。また、入出力カード２０〜２２は、本発明の出力ユニットに含まれる。

回路基板１には、主に、電源ラインＬ１、運転準備ラインＬ２、動力供給ラインＬ３、コイル側ラインＬ４０〜Ｌ４２、接点側ラインＬ５０〜Ｌ５２がプリント配線されている。また、回路基板１は、リレー部３と切り替え部４と切り替え出力部７と後述する安全リレー部５０、５１とを備えている。

入出力カード２０〜２２は、各々、回路基板１の所定のスロット（図略）に装着されている。入出力カード２０〜２２は、入力８点／コモン、出力８点／コモンの入出力兼用カードである。

入出力カード２０は、１点のコモン端子２０ＣＭと、８点のカード側出力端子２００ｂ、２０１ｂ、２０２ｂ〜と、を備えている。カード側出力端子２００ｂ、２０１ｂ、２０２ｂ〜は、本発明のユニット側出力端子に含まれる（残りの入出力カード２１、２２についても同様である）。コモン端子２０ＣＭは、電源ラインＬ１に接続されている。また、入出力カード２０の有する８点のカード側出力端子のうち、５点のカード側出力端子２００ｂ、２０１ｂ、２０２ｂ〜は、各々、外部出力機器９００、９０１、９０２〜に接続されている。言い換えると、これら外部出力機器９００、９０１、９０２〜は、電源ラインＬ１に固定された電源ライン固定機器９０である。なお、前出図１に示すように、電源ライン固定機器９０は、操作パネル９７に配置された表示ランプである。

入出力カード２０の有する残りの３点のカード側出力端子は、コイル側ラインＬ４０〜Ｌ４２に接続されている。すなわち、これら３点のカード側出力端子は、コモンライン切り替え用である。これらコモンライン切り替え用のカード側出力端子に関する回路構成については、後で詳しく説明する。

入出力カード２１は、入出力カード２０と同様の構成を有している。入出力カード２１のコモン端子２１ＣＭは、運転準備ラインＬ２に接続されている。また、入出力カード２１の有する８点のカード側出力端子のうち、全てのカード側出力端子２１０ｂ、２１１ｂ、２１２ｂ〜は、各々、外部出力機器９１０、９１１、９１２〜に接続されている。言い換えると、これら外部出力機器９１０、９１１、９１２〜は、運転準備ラインＬ２に固定された運転準備ライン固定機器９１である。なお、前出図１に示すように、外部出力機器９１０は、切削油を処理するためのクーラント装置である。また、外部出力機器９１１は、主軸９６１に潤滑油を供給する潤滑装置である。

入出力カード２２は、入出力カード２０と同様の構成を有している。入出力カード２２のコモン端子２２ＣＭは、動力供給ラインＬ３に接続されている。また、入出力カード２２の有する８点のカード側出力端子のうち、全てのカード側出力端子２２０ｂ、２２１ｂ、２２２ｂ〜は、各々、外部出力機器９２０、９２１、９２２〜に接続されている。言い換えると、これら外部出力機器９２０、９２１、９２２〜は、動力供給ラインＬ３に固定された動力供給ライン固定機器９２である。なお、前出図１に示すように、外部出力機器９２０は、油圧ポンプ９６０用の電磁開閉器（コンタクタ）である。また、外部出力機器９２１は、油圧バルブ９２１を駆動するためのソレノイドである。

ＰＬＣ６０は、回路基板１の所定のスロット（図略）に装着されている。ＰＬＣ６０に格納されたプログラムにより、入出力カード２０〜２２の入力動作と出力動作とが、関連付けられて制御される。直流安定化電源６１は、回路基板１の所定のスロット（図略）に装着されている。直流安定化電源６１は、２００Ｖまたは１００Ｖの交流電流を２４Ｖの直流電流に交−直変換している。

安全コントローラ６２は、回路基板１の所定のスロット（図略）に装着されている。安全コントローラ６２は、安全リレー部５０、５１を制御することにより、運転準備ラインＬ２、動力供給ラインＬ３の通電を制御している。

このように、入出力制御部８は、回路基板１の所定の各スロットに、入出力カード２０〜２２、ＰＬＣ６０、直流安定化電源６１、安全コントローラ６２が装着されることにより、モジュール化されている。

次に、入出力カード２０の有するコモンライン切り替え用のカード側出力端子に関する回路構成について詳しく説明する。図３に、本実施形態の入出力制御部用回路基板の部分拡大回路図を示す。図３に示すように、リレー部３は、三つのリレーコイル３０ａ〜３２ａと、三つのリレー接点３０ｂ〜３２ｂと、を備えている。リレーコイル３０ａによりリレー接点３０ｂが、リレーコイル３１ａによりリレー接点３１ｂが、リレーコイル３２ａによりリレー接点３２ｂが、各々、駆動可能である。

リレーコイル３０ａ〜３２ａは、各々、コイル側ラインＬ４０〜Ｌ４２に実装されている。また、これらコイル側ラインＬ４０〜Ｌ４２には、各々、入出力カード２０の三つのカード側出力端子２０５ｂ〜２０７ｂが接続されている。一方、リレー接点３０ｂ〜３２ｂは、各々、接点側ラインＬ５０〜Ｌ５２に実装されている。

安全リレー部５０は、電源ラインＬ１と運転準備ラインＬ２との分岐接続部に実装されている。安全リレー部５０は、二つのリレー５００、５０１を備えている。リレー５００、５０１各々のリレーコイルは、前出図２の安全コントローラ６２により通電制御される。双方のリレーコイルが共に通電した場合に限り、双方のリレー接点が共に閉成する。二つのリレー接点が共に閉成すると、リレー５００、５０１を介して、電源ラインＬ１から運転準備ラインＬ２に電流が流れる。

同様に、安全リレー部５１は、電源ラインＬ１と動力供給ラインＬ３との分岐接続部に実装されている。安全リレー部５１は、二つのリレー５１０、５１１を備えている。リレー５１０、５１１各々のリレーコイルは、前出図２の安全コントローラ６２により通電制御される。双方のリレーコイルが共に通電した場合に限り、双方のリレー接点が共に閉成する。二つのリレー接点が共に閉成すると、リレー５１０、５１１を介して、電源ラインＬ１から動力供給ラインＬ３に電流が流れる。

切り替え部４は、三つの切り替え端子部４０〜４２を備えている。このうち、切り替え端子部４０は六つの切り替え端子４００ａ、４００ｂを備えている。六つの切り替え端子４００ａ、４００ｂのうち、一端側に配置された三つの切り替え端子４００ａは、各々、電源ラインＬ１、運転準備ラインＬ２、動力供給ラインＬ３に接続されている。一方、他端側に配置された残りの三つの切り替え端子４００ｂは、接点側ラインＬ５０の一端に共通接続されている。これら一端側の三つの切り替え端子４００ａと、他端側の三つの切り替え端子４００ｂとの間は、ジャンパーピン４００により、切り替え可能に接続されている。すなわち、一端側の三つの切り替え端子４００ａを切り替えることにより、他端側の切り替え端子４００ｂつまり接点側ラインＬ５０に接続されるコモンラインを、電源ラインＬ１、運転準備ラインＬ２、動力供給ラインＬ３の中から選択することができる。なお、図３では、電源ラインＬ１が接点側ラインＬ５０に接続されている。

切り替え端子部４１、４２の構成は、上記切り替え端子部４０の構成と同様である。したがって、ここでは説明を割愛する。切り替え端子部４１においては、ジャンパーピン４１０を介して、運転準備ラインＬ２が接点側ラインＬ５１の一端に接続されている。切り替え端子部４２においては、ジャンパーピン４２０を介して、動力供給ラインＬ３が接点側ラインＬ５２の一端に接続されている。

切り替え出力部７は、３点の基板側出力端子７０〜７２を備えている。３点の基板側出力端子７０〜７２は、各々、接点側ラインＬ５０〜Ｌ５２の他端に接続されている。また、３点の基板側出力端子７０〜７２は、回路基板１外部において、各々、外部出力機器９３０〜９３２に接続されている。ここで、３点の基板側出力端子７０〜７２は、切り替え部４の三つの切り替え端子部４０〜４２により、自由にコモンラインを切り替えることができる。したがって、外部出力機器９３０〜９３２は、切り替え可能機器９３である。

以上、簡単にまとめると、回路基板１には、コイル側ラインＬ４０〜Ｌ４２と、接点側ラインＬ５０〜Ｌ５２とが、プリント配線されている。このうち、コイル側ラインＬ４０〜Ｌ４２には、各々、入出力カード２０の３点のカード側出力端子２０５ｂ〜２０７ｂが接続されている。また、コイル側ラインＬ４０〜Ｌ４２には、各々、リレーコイル３０ａ〜３２ａが配置されている。

一方、接点側ラインＬ５０〜Ｌ５２の一端には切り替え部４が、他端には切り替え出力部７が、それぞれ接続されている。切り替え部４により、接点側ラインＬ５０〜Ｌ５２は、各々、電源ラインＬ１、運転準備ラインＬ２、動力供給ラインＬ３の中から選択的に接続される。また、接点側ラインＬ５０〜Ｌ５２には、各々、リレー接点３０ｂ〜３２ｂが配置されている。リレー接点３０ｂ〜３２ｂは、各々、リレーコイル３０ａ〜３２ａにより、駆動される。

次に、本実施形態の入出力制御部用回路基板により周辺機器が制御される工作機械の行う作業工程について簡単に説明する。一例として、図４に、本実施形態の入出力制御部用回路基板が配置された工作機械の工程図を示す。図４に示すように、電源をオンにすると（Ｓ１＝ＳＴＥＰ１、以下同じ）、前出図２の直流安定化電源６１により、電源ラインＬ１が通電する。このため、前出図２に示すように、電源ラインＬ１に接続された電源ライン固定機器９０、および切り替え可能機器９３のうち外部出力機器９３０が、駆動可能になる。

次いで、運転準備ボタンをオンにすると（Ｓ２）、前出図２の安全コントローラ６２により、安全リレー部５０、５１が駆動される。このため、運転準備ラインＬ２、動力供給ラインＬ３が通電する。したがって、前出図２に示すように、運転準備ラインＬ２に接続された運転準備ライン固定機器９１、および切り替え可能機器９３のうち外部出力機器９３１が、駆動可能になる。並びに、動力供給ラインＬ３に接続された動力供給ライン固定機器９２、および切り替え可能機器９３のうち外部出力機器９３２が、駆動可能になる。

作業者が前出図１のワークＷをテーブル９６２に載置する際は、載置前にライトカーテン９５を遮光する（Ｓ３）。この際、動力供給ラインＬ３の通電が遮断される。このため、動力供給ラインＬ３に接続された動力供給ライン固定機器９２、および切り替え可能機器９３のうち外部出力機器９３２が、駆動不可能になる。載置後に再びライトカーテンを通光する（Ｓ４）と、再び動力供給ラインＬ３が通電する。このため、動力供給ライン固定機器９２、外部出力機器９３２が、再び駆動可能になる。

その後、予め設定された加工サイクルにより（Ｓ５）、ワークＷに所定の加工を施す。加工完了後のワークＷをテーブル９６２から取り出す際は、再び前出図１のライトカーテン９５を遮光し（Ｓ６）、通光する（Ｓ７）。この際、動力供給ラインＬ３の通電が一旦遮断され、復帰する。それに伴って、動力供給ライン固定機器９２、外部出力機器９３２も一旦駆動不可能となり、復帰する。

加工完了後に、前出図２の非常停止ボタン９４を押すと（Ｓ８）、安全コントローラ６２により、安全リレー部５０、５１が停止される。このため、運転準備ラインＬ２、動力供給ラインＬ３の通電が遮断される。したがって、運転準備ライン固定機器９１、外部出力機器９３１、動力供給ライン固定機器９２、外部出力機器９３２が、駆動不可能になる。最後に、電源をオフにすると（Ｓ９）、電源ラインＬ１の通電が遮断される。このため、電源ライン固定機器９０、外部出力機器９３０が、駆動不可能になる。このようにして、工作機械の作業が実行される。

次に、基板側出力端子７０〜７２が導通する場合の動きについて説明する。一例として、基板側出力端子７２が導通する場合について説明する。前出図２のＰＬＣ６０に格納されたプログラムにより、前出図３のカード側接点２０７ａが閉成すると、コモン端子２０ＣＭとカード側出力端子２０７ｂとが導通する。このため、コイル側ラインＬ４２つまりリレーコイル３２ａが通電する。リレーコイル３２ａが通電すると、リレー接点３２ｂが閉成する。このため、動力供給ラインＬ３から、切り替え端子部４２のジャンパーピン４２０を介して、接点側ラインＬ５２が通電する。したがって、基板側出力端子７２も通電し、外部出力機器９３２が駆動される。

なお、上記カード側接点２０７ａが閉成した場合と同様に、カード側接点２０５ａが閉成すると基板側出力端子７０が導通する。並びに、カード側接点２０６ａが閉成すると基板側出力端子７１が導通する。

次に、本実施形態の入出力制御部用回路基板の作用効果について説明する。本実施形態の回路基板１によると、入出力カード２０のカード側出力端子２０５ｂ〜２０７ｂ（つまりコイル側ラインＬ４０〜Ｌ４２）は、電源ラインＬ１に共通接続されている。一方、回路基板１の基板側出力端子７０〜７２（つまり接点側ラインＬ５０〜Ｌ５２）は、切り替え部４により、電源ラインＬ１、運転準備ラインＬ２、動力供給ラインＬ３のうちいずれか一つのコモンラインに、選択的に接続されている。

ここで、コイル側ラインＬ４０〜Ｌ４２と接点側ラインＬ５０〜Ｌ５２とは、リレー部３により関連付けられている。このため、基板側出力端子７０〜７２が電源ラインＬ１、運転準備ラインＬ２、動力供給ラインＬ３のいずれのコモンラインに接続されていても、カード側出力端子２０５ｂ〜２０７ｂの通電により、基板側出力端子７０〜７２を通電させることができる。したがって、基板側出力端子７０〜７２に所望の外部出力機器９３０〜９３２を接続しておけば、切り替え部４でコモンラインを適宜切り替えることにより、外部出力機器９３０〜９３２のコモンラインを切り替えることができる。つまり、カード側出力端子２０５ｂ〜２０７ｂのコモンラインを実質的に切り替えることができる。

また、コモンラインの切り替えが可能だと、入出力カード２０におけるカード側出力端子２００ｂ〜２０２ｂ、２０５ｂ〜２０７ｂにおいて、使用していない端子数を削減することができる。すなわち、カード側出力端子の点数効率が高くなる。

また、本実施形態の回路基板１によると、特殊な出力カード（例えば前出特許文献３の出力カード）を装着しなくても、外部出力機器９３０〜９３２のコモンラインを切り替えることができる。すなわち、汎用の入出力カード２０〜２２を使用することができる。

また、本実施形態の回路基板１によると、電源ラインＬ１、運転準備ラインＬ２、動力供給ラインＬ３、コイル側ラインＬ４０〜Ｌ４２、接点側ラインＬ５０〜Ｌ５２は、いずれも予めプリント配線化されている。このため、使用開始後の追加配線は不要である。また、ハードワイヤードロジックで回路を作製した場合と比較して、製造時における配線工数が少なくて済む。

また、本実施形態の回路基板１によると、リレー部３におけるリレーコイル３０ａ〜３２ａとリレー接点３０ｂ〜３２ｂとの絶縁性を利用して、基板側出力端子７０〜７２のコモンラインを切り替えている。このため、例えばディップスイッチなどによりコモンラインを切り替える場合と比較して（前出特許文献３参照）、回路構成が単純である。

また、本実施形態の回路基板１によると、切り替え部４でのコモンラインの切り替えに、ジャンパーピン４００〜４２０が使用されている。このため、コモンラインの切り替え状態を、比較的堅固に保持することができる。したがって、例えば隣接機器や作業者などが切り替え部４に干渉した場合であっても、基板側出力端子７０〜７２のコモンラインが誤って切り替えられるおそれが小さい。

また、本実施形態の回路基板１は、複数種類の工作機械９の周辺機器制御用として共通化されている。具体的には、コモンラインとして電源ラインＬ１、運転準備ラインＬ２、動力供給ラインＬ３を要し、かつコモンライン切り替え可能なカード側出力端子数が３点である複数種類の工作機械９において、共通化されている。このため、回路基板１延いては複数種類の工作機械９の製造コストを削減することができる。

＜第二実施形態＞
本実施形態の入出力制御部用回路基板と第一実施形態の入出力制御部用回路基板との相違点は、動力供給ラインがもう一つ増設されている点である。また、入出力カードが四枚配置されている点である。また、入出力カードの入出力回路構成が、入力１６点／コモン、出力１６点／コモンとなっている点である。したがって、ここでは相違点についてのみ説明する。

図５に、本実施形態の入出力制御部用回路基板の部分拡大回路図を示す。なお、図３と対応する部位については同じ符号で示す。図５に示すように、回路基板１には、電源ラインＬ１、運転準備ラインＬ２、動力供給ラインＬ３に加えて、もう一つの動力供給ラインＬ４がプリント配線されている。

電源ラインＬ１、運転準備ラインＬ２、動力供給ラインＬ３、Ｌ４には、各々、入力１６点／コモン、出力１６点／コモンの入出力カード８０〜が、合計四枚接続されている。運転準備ラインＬ２に接続されている入出力カード（図略）の１６点全てのカード側出力端子は、所定の外部出力機器に固定されている。同様に、動力供給ラインＬ３に接続されている入出力カード（図略）の１６点全てのカード側出力端子も、所定の外部出力機器に固定されている。同様に、動力供給ラインＬ４に接続されている入出力カード（図略）の１６点全てのカード側出力端子も、所定の外部出力機器に固定されている。

電源ラインＬ１に接続されている入出力カード８０の１６点のカード側出力端子のうち、８点のカード側出力端子は、所定の外部出力機器に固定されている。一方、残りの８点のカード側出力端子８０８ｂ、８０９ｂ〜８１６ｂ、８１７ｂは、電源ラインＬ１に接続されているものの、実質的にコモンライン切り替え可能である。

コイル側ラインＬ４０、Ｌ４１〜Ｌ４６、Ｌ４７は、各々、カード側出力端子８０８ｂ、８０９ｂ〜８１６ｂ、８１７ｂに導通している。コイル側ラインＬ４０、Ｌ４１〜Ｌ４６、Ｌ４７には、各々、リレー部３のリレーコイル３０ａ、３１ａ〜３６ａ、３７ａが実装されている。

安全リレー部５２は、安全リレー部５０、５１と同様の構成を有している。安全リレー部５２は、電源ラインＬ１と動力供給ラインＬ４との間に、実装されている。安全リレー部５２により、動力供給ラインＬ４の通電が制御されている。

切り替え部４には、合計八つの切り替え端子部４０、４１〜４６、４７が配置されている。切り替え端子部４０はジャンパーピン４００により、切り替え端子部４１はジャンパーピン４１０により、切り替え端子部４６はジャンパーピン４６０により、切り替え端子部４７はジャンパーピン４７０により、それぞれ電源ラインＬ１、運転準備ラインＬ２、動力供給ラインＬ３、Ｌ４を切り替え可能である。

接点側ラインＬ５０、Ｌ５１〜Ｌ５６、Ｌ５７は、各々、切り替え端子部４０、４１〜４６、４７と、基板側出力端子７０、７１〜７６、７７と、を接続している。接点側ラインＬ５０、Ｌ５１〜Ｌ５６、Ｌ５７には、各々、リレー部３のリレー接点３０ｂ、３１ｂ〜３６ｂ、３７ｂが実装されている。リレー接点３０ｂ、３１ｂ〜３６ｂ、３７ｂは、各々、リレーコイル３０ａ、３１ａ〜３６ａ、３７ａにより駆動される。基板側出力端子７０、７１〜７６、７７には、各々、外部出力機器９３０、９３１〜９３６、９３７が接続されている。

本実施形態の回路基板１は、第一実施形態の入出力制御部用回路基板と同様の作用効果を有する。すなわち、８点のカード側出力端子８０８ｂ、８０９ｂ〜８１６ｂ、８１７ｂは、電源ラインＬ１に接続されているものの、実質的に、電源ラインＬ１、運転準備ラインＬ２、動力供給ラインＬ３、Ｌ４の中から、コモンラインを選択することができる。また、本実施形態の回路基板１は、動力供給ラインＬ３、Ｌ４が二つプリント配線されている。このため、運転中に作業者がパレット交換などを行う必要があるマシニングセンタなどに用いるのに好適である。

＜その他＞
以上、本発明の入出力制御部用回路基板の実施の形態について説明した。しかしながら、実施の形態は上記形態に特に限定されるものではない。当業者が行いうる種々の変形的形態、改良的形態で実施することも可能である。

例えば、上記実施形態においては、一部のカード側出力端子２０５ｂ〜２０７ｂ、８０８ｂ、８０９ｂ〜８１６ｂ、８１７ｂを実質的にコモンライン切り替え可能とした。しかしながら、全てのカード側出力端子を実質的にコモンライン切り替え可能としてもよい。

また、上記実施形態においては、一枚の入出力カード２０（８０：括弧内は第二実施形態）に接続されるように、コイル側ラインＬ４０〜Ｌ４２（Ｌ４０、Ｌ４１〜Ｌ４６、Ｌ４７）が配置されている。しかしながら、複数枚の入出力カードに接続されるように、コイル側ラインＬ４０〜Ｌ４２（Ｌ４０、Ｌ４１〜Ｌ４６、Ｌ４７）を配置してもよい。こうすると、複数枚の入出力カードに、切り替え可能なカード側出力端子を割り付けることができる。

また、入出力カードの枚数、コモンラインの配置数、入出力カード一枚あたりのコモン数、同一コモンラインに接続されるカード側出力端子の点数などは、特に限定しない。また、勿論、出力カードと入力カードとを別々に配置してもよい。また、外部出力機器としては、リレー、ソレノイド、モータ、表示ランプ、電磁開閉器などを適宜用いることができる。また、電源の種類も特に限定しない。例えば、直流１２Ｖ、交流１００Ｖ、交流２２０Ｖなどであってもよい。また、切り替え部４の構成も特に限定しない。例えば、ジャンパースイッチなどを用いてコモンラインを切り替える構成でもよい。また、切り替え出力部７の構成も特に限定しない。例えば、コネクタや端子台などであってもよい。また、本発明の入出力制御部用回路基板は、工作機械の周辺機器制御以外の様々な用途（例えばエンジン制御装置、通信制御システム、エレベータ制御装置など）に用いることができる。

また、入出力制御部用回路基板に対する、入出力カード、ＰＬＣ、直流安定化電源、安全コントローラの接続方法も特に限定しない。上記実施形態にて説明したようなスロット方式の他、例えば、配線をスクリューにより固定する方式で接続してもよい。

第一実施形態の入出力制御部用回路基板が配置された工作機械の概略図である。同入出力制御部用回路基板が配置された入出力制御部の回路図である。同入出力制御部用回路基板の部分拡大回路図である。同入出力制御部用回路基板が配置された工作機械の工程図である。第二実施形態の入出力制御部用回路基板の部分拡大回路図である。従来の工作機械の周辺機器制御用の入出力制御部の回路図である。

符号の説明

１：回路基板（入出力制御部用回路基板）、２０〜２２：入出力カード（出力ユニット）、２０ＣＭ〜２２ＣＭ：コモン端子、２０５ａ〜２０７ａ：カード側接点、２００ｂ〜２０２ｂ：カード側出力端子（ユニット側出力端子）、２０５ｂ〜２０７ｂ：カード側出力端子（ユニット側出力端子）、２１０ｂ〜２１２ｂ：カード側出力端子（ユニット側出力端子）、２２０ｂ〜２２２ｂ：カード側出力端子（ユニット側出力端子）、３：リレー部、３０ａ〜３２ａ：リレーコイル、３６ａ：リレーコイル、３７ａ：リレーコイル、３０ｂ〜３２ｂ：リレー接点、３６ｂ：リレー接点、３７ｂ：リレー接点、４：切り替え部、４０〜４２：切り替え端子部、４００〜４２０：ジャンパーピン、４００ａ：切り替え端子、４００ｂ：切り替え端子、４６：切り替え端子部、４６０：ジャンパーピン、４７：切り替え端子部、４７０：ジャンパーピン、５０：安全リレー部、５００：リレー、５０１：リレー、５１：安全リレー部、５１０：リレー、５１１：リレー、５２：安全リレー部、６０：ＰＬＣ、６１：直流安定化電源、６２：安全コントローラ、７：切り替え出力部、７０〜７２：基板側出力端子、７６：基板側出力端子、７７：基板側出力端子、８：入出力制御部、８０：入出力カード（出力ユニット）、８０８ｂ：カード側出力端子（ユニット側出力端子）、８０９ｂ：カード側出力端子（ユニット側出力端子）、８１６ｂ：カード側出力端子（ユニット側出力端子）、８１７ｂ：カード側出力端子（ユニット側出力端子）、９：工作機械、９０：電源ライン固定機器、９００〜９０２：外部出力機器、９１：運転準備ライン固定機器、９１０〜９１２：外部出力機器、９２：動力供給ライン固定機器、９２０〜９２２：外部出力機器、９３：切り替え可能機器、９３０〜９３２：外部出力機器、９３６：外部出力機器、９３７：外部出力機器、９４：非常停止ボタン、９５：ライトカーテン、９６：本体、９６１：主軸、９６２：テーブル、９６３：制御盤、９７：操作パネル。
Ｌ１：電源ライン、Ｌ２：運転準備ライン、Ｌ３：動力供給ライン、Ｌ４：動力供給ライン、Ｌ４０〜Ｌ４２：コイル側ライン、Ｌ４６：コイル側ライン、Ｌ４７：コイル側ライン、Ｌ５０〜Ｌ５２：接点側ライン、Ｌ５６：接点側ライン、Ｌ５７：接点側ライン、Ｗ：ワーク。

Claims

コモン端子と、該コモン端子に共通接続される複数のユニット側出力端子と、を持つ出力ユニットが装着される入出力制御部用回路基板であって、
いずれか一つのラインが前記コモン端子に接続される複数のコモンラインと、
複数の前記ユニット側出力端子のうち、所定数の該ユニット側出力端子の各々に接続されるリレーコイルと、該リレーコイルにより駆動されるリレー接点と、を持つリレー部と、
該リレー接点の一端側と、複数の該コモンラインのうちいずれか一つの該コモンラインと、を切り替えて接続可能な切り替え部と、
該リレー接点の他端側と、制御対象となる外部出力機器と、を接続する基板側出力端子を持つ切り替え出力部と、を備え、
複数の該コモンラインと、
該リレーコイルが実装されるコイル側ラインと、
該切り替え部と該切り替え出力部との間に配線され、該リレー接点が実装される接点側ラインと、
はプリント配線化されていることを特徴とする入出力制御部用回路基板。
前記切り替え部は、前記リレー接点の一端側と、複数の前記コモンラインのうちいずれか一つの該コモンラインと、を切り替えて短絡可能なジャンパーピンを備えている請求項１に記載の入出力制御部用回路基板。
複数種類の工作機械において共通化されている請求項１または請求項２に記載の入出力制御部用回路基板。
複数の前記コモンラインは、電源ラインと、該電源ラインがオン状態のときにオンオフ制御可能な運転準備ラインと、該電源ラインおよび該運転準備ラインがオン状態のときにオンオフ制御可能な少なくとも一つの動力供給ラインと、からなり、
前記コモン端子は、該電源ラインに接続されている請求項３に記載の入出力制御部用回路基板。