JP5009742B2 - プログラマブルコントローラにおけるバス拡張構造 - Google Patents

Description

本発明は、箱形のケースを備えた複数の制御ユニットを並列配備して、その対向重合されるケース壁において制御ユニット同士をコネクタ接続してバスの拡張を図るよう構成したプログラマブルコントローラにおけるバス拡張構造に関する。

バス拡張構造においては、各種機能の制御ユニットを順次並列して接続するために、各制御ユニットのユニット並列方向に向かうケース側壁に、対をなす雌雄のコネクタを背中合わせに位置させる必要があり、そのための一例として、ケースに組み込んだ基板の一端辺の一部をケース側壁から突設して雄型のコネクタを形成するとともに、基板の一端辺に雌型のコネクタを装備したカードエッジ型のコネクタを利用するよう構成したものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

カードエッジ型のコネクタを利用する場合、基板をユニット並列方向に沿った姿勢に組み込む必要があり、基板の大きさは制御ユニットのユニット並列方向での幅によって決められる。一般に、積層拡張方式（スタッカブル）の制御ユニットは、ユニット並列方向に幅の狭いものが利用されることが多く、上記のようなカードエッジ型のコネクタを利用するとコネクタを構成する基板は幅が小さい実装面積の小さいものになってしまう。従って、制御ユニットに多量の制御部品を実装して容量の大きい制御回路を構築するためには、大きい面積の基板を別途組み込んでカードエッジ型のコネクタを装備した基板と回路接続を行う必要があり、構造が複雑でコスト高になるものであった。
特開２００１−２６５４１０号公報

本発明は、このような実情に着目してなされたものであって、構造簡単で安価に製作することができるものでありながら、対をなす雌雄のコネクタをユニット並列方向のケース側壁に背中合わせ状態で配備することができる制御ユニットのバス拡張構造を提供することを目的とするものである。

上記目的を達成するために、本発明は以下のように構成した。

本発明は、箱形のケースを備えた複数の制御ユニットを並列配備して、その対向接合されるケース側壁において制御ユニット同士をコネクタ接続する構成のプログラマブルコントローラにおけるバス拡張構造において、
上記制御ユニットは、主制御ユニットと、この主制御ユニットおよび互いに対して並列方向順次にコネクタ接続される複数の拡張用制御ユニットとからなり、
主制御ユニットは、ケース本体と前ケースとをユニット並列方向と直交する方向に接合連結してユニット並列方向に幅広の箱形に形成され、
主制御ユニットのケース内には、縦向き姿勢で複数の第１基板がユニット並列方向に配置されると共に、これら複数の第１基板のうち、拡張用制御ユニット側に配置した第１基板にケーブル接続された雌型の入出力用コネクタがケース内側面に設けられ、
各拡張用制御ユニットは、ユニット並列方向左右２つの分割ケースが接合連結されてユニット並列方向に幅狭の扁平箱形に構成されると共に、それら連結された両分割ケース内に縦向き姿勢で第２基板が配置されてなり、
各拡張用制御ユニット内には、上記第２基板の主制御ユニット側の一方の面に雄型の第１コネクタを設けると共に該雄型の第１コネクタの接続ピンを該一方の面から左分割ケースから外方に突出させ、上記第２基板における他方の面には第２基板にケーブル接続された雌型の第２コネクタを、右分割ケースの開口を介して、隣接する拡張用制御ユニット内の雄型の第１コネクタの接続ピンに接続可能に設け、
各拡張用制御ユニットのうち主制御ユニットにコネクタ接続される拡張用制御ユニットの雄型の第１コネクタの接続ピンを主制御ユニットの入出力用コネクタに接続し、
各拡張用制御ユニット同士は、自身の雌型の第２コネクタを隣接する拡張用制御ユニットの雄型コネクタの接続ピンに接続し、
各拡張用制御ユニットの右分割ケースにおけるケース側壁の奥端部から奥壁にかけて切欠き部が形成されるとともに、この切欠き部を閉塞するようにＬ形の壁面ピースが脱着自在に止着され、
上記壁面ピースは、上記切欠き部の開口縁に設けた上下一対の突条と、当該壁面ピースの上下端縁に形成された案内溝とを介して横外方からスライド案内され、上下の連結爪でケース側壁に止着されるようになっていると共に、
この壁面ピースの内側に、雌型の第２コネクタが、上下の位置決め片および上下の連結爪を介して一定姿勢で嵌合止着され、壁面ピースに形成された開口を上記右分割ケースの上記開口としてこれに雌型の第２コネクタが臨設されるようになっている、
ことを特徴とするプログラマブルコントローラにおけるバス拡張構造である。

この構成によると、ケーブルを介して基板に接続された第２コネクタはケース側壁に対する設置位置を任意に設定することができるので、第１コネクタと第２コネクタとを対向するケース側壁のそれぞれに互いに背中合わせ状態に設置することができる。

第２コネクタとして、安価に入手することができる既成のケーブルコネクタを利用することができ、制御ユニットのコスト低減に有効となる。

この構成によると、ユニット並列方向に面するケース側壁の面積に近い大型の基板を組み込むことが可能となり、大容量のバスを構築することができる。

この構成によると、制御ユニットの組み立てにおいて、ケース側壁から取外しておいた壁面ピースに第２コネクタを装着した後、壁面ピースをケース側壁に連結することができるので、ケーブルを極力短いものにしても、容易に第２コネクタをケース側壁に内方から装着することができる。

この構成によると、ケーブルを大きく引き回す必要がないので、短いケーブルを使用することができる。

この構成によると、フェライトリングによってケーブルでのノイズ除去を行うことができ、好適な信号伝達が可能となる。

この構成によると、保持部材によってフェライトリングとケーブルの位置保持がなされ、フェライトリングおよびケーブルが不当に振れ動いて基板上の他の電子部品に接触することを回避することができる。

本発明によれば、構造簡単で安価に製作することができるものでありながら、対をなす雌雄のコネクタをユニット並列方向のケース側壁に背中合わせ状態で配備することができるプログラマブルコントローラにおけるバス拡張構造を提供することができる。

以下、添付した図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明する。

図１にビルディングブロックタイプのプログラマブルコントローラの全体を前方から見た斜視図、図２に同プログラマブルコントローラの全体を後方から見た斜視図、図３に同プログラマブルコントローラの平面図、図４に同プログラマブルコントローラの側面図、図５に拡張用制御ユニットを左側から見た斜視図、図６に拡張用制御ユニットの横断平面図、図７に拡張用制御ユニットの縦断正面図を示す。また、図８にコネクタを備えた基板と壁面ピースとの斜視図、図９に壁面ピース取付け箇所の分解斜視図、図１０に壁面ピースに保持された第２コネクタの斜視図を示す。以下では理解の便宜のため参照図番を適宜挿入して説明する。

これらの図を参照して、図１で示すように、実施の形態のプログラマブルコントローラは、主制御ユニット１と、２個の拡張用制御ユニット２(1)，２(2)を左右方向順次並列して、図示略の制御盤などに横架固定された支持レール３に装着されている。

主制御ユニット１のケース４は、ケース本体４ａと前ケース４ｂとを接合連結して左右方向に幅広の箱形に形成され、拡張用制御ユニット２(1)，２(2)の各ケース５は、左分割ケース５ａと右分割ケース５ｂとを接合連結して左右方向（ユニット並列方向）に幅狭の扁平箱形に形成されている。

図２で示すように、これらケース４，５の背面に、上記支持レール３の上辺に上方から係止される下向き溝６が備えられた係合部７と、支持レール３の下辺に下方からスライド係止される可動係止片８がそれぞれ備えられており、可動係止片８を上下にスライド操作して、制御ユニット１のケース４および制御ユニット２のケース５を支持レール３の任意の位置に脱着支持することができるようになっている。

図３で示すように、主制御ユニット１のケース４の内部には２枚の基板１４が縦向き姿勢で組み込まれるとともに、ケース４の前面には、図１で示すように、縦長の入出力用のコネクタ９、入出力用ポート１０、オン/オフスイッチ１１、および、モニターランプ１２群が備えられ、また、図３で示すようにケース４のユニット接続側となる右側面に一方に基板１４にケーブル接続された雌型のコネクタ(後述する第２コネクタと同仕様のもの）１３が配備されている。

図３、図６，図７で示すように、拡張用制御ユニット２(1)，２(2)におけるケース５の内部には１枚の基板２１が縦向き姿勢で組み込まれるとともに、ケース５の前面には、図１で示すように縦長の入出力用コネクタ２２、モニターランプ２３群が備えられている。また、図３ないし図７で示すように、ケース５における左側面の奥側箇所に、多数の接続ピン２４ａを備えた雄型の第１コネクタ２４が配備されるとともに、ケース５における右側面の奥側箇所には、上記第１コネクタ２４と対をなす雌型の第２コネクタ２５が互いに背中合わせ状態でそれぞれ配備されている。

図５で示すように、入出力用コネクタ２２は基板２１の前端辺に装着固定され、基板２１をケース５に組み付けた状態で入出力用コネクタ２２がケース前面に露出されるようになっている。

図３で示すように、第１コネクタ２４は、基板２１の左側面に縦長姿勢で装着固定されるとともに、基板２１の右側面における適所からはケーブル２６が導出され、このケーブル２６の先端に上記第２コネクタ２５が連結支持されている。

図６で示すように、基板２１がケース５に組み付けられた状態において、上記第１コネクタ２４は、左分割ケース５ａにおけるケース側壁に形成された開口２７に挿通されてケース外に突出される。他方、上記第２コネクタ２５は、右分割ケース５ｂにおけるケース側壁に形成された開口２８に突出することなく臨設するよう配備される。

図８、図９、図１０に示すように、右分割ケース５ｂにおけるケース側壁の奥端部から奥壁にかけて切欠き部２９が形成されるとともに、この切欠き部２９を閉塞するようにＬ形の壁面ピース３０が脱着自在に止着されている。壁面ピース３０は、切欠き部２９の開口縁に形成された上下一対の突条３１と、壁面ピース３０の上下端辺に形成された案内溝３２を介して横外方からスライド案内されて、上下一対の連結爪３３で右分割ケース５ｂのケース側壁に止着されるようになっている。この壁面ピース３０の内側に、上記第２コネクタ２５が上下の位置決め片３４および上下の連結爪３５を介して一定姿勢で嵌合止着され、壁面ピース３０に形成された上記開口２８に第２コネクタ２５が右外方に向けて臨設されるようになっている。

図１、図３で示すように、このようにしてケース５の対向する左右のケース側壁に装着された第１コネクタ２４と第２コネクタ２５は、互いが背中合わせに位置するよう設置されており、主の制御ユニット１の右に拡張用の制御ユニット２を並列接合することで、制御ユニット２の左側面に突設された第１コネクタ２４が制御ユニット１の右側面に臨設されたコネクタ１３に差込み接続される。また、制御ユニット１に接続された拡張用の制御ユニット２の右側面に次の制御ユニットを接合することで、左側の制御ユニット２(1)の第２コネクタ２５が、右側の制御ユニット２(2)の第１コネクタ２４が差込み接続されることになる。

図３、図４、図５で示すように、制御ユニット２における左側面の上下には鉤形に形成された連結片３６が突設されるとともに、右側面の四隅には位置決めピン３７が設けられ、また、制御ユニット１，２における右側面には、上記連結片３６を挿入可能な連結孔３８と上記位置決めピン３７を嵌入可能なピン孔３９がそれぞれ備えられており、隣接する制御ユニット１，２を位置決めピン３７とピン孔３９を介して位置決めして並列接合した後、各ケース４，５の上下に装備したロック片４０をスライド操作して、連結孔３８に挿入された連結片３６に係止することで、連結孔３８からの連結片３６の抜け出しが阻止されて制御ユニット１，２同士の連結状態が維持されるようになっている。

制御ユニット２の組み立てに際しては、先ず、図７、図９、図１０に示すように、ケース壁から取外されている壁面ピース３０に第２コネクタ２５を嵌め付け装着し、第２コネクタ２５が装着された壁面ピース３０を右分割ケース５ｂの切欠き部２９に装着する。次いで、左分割ケース５ａの開口２７に第１コネクタ２４を挿入しながら基板２１の周辺をケース内に設けられた支持リブ４１に係止位置決めし、左右分割ケース５ａ，５ｂを接合連結して爪連結することで制御ユニット２の組み立てが完了する。

本発明は、以下のような形態で実施することもできる。

図１１，図１２で示すように、上記ケーブル２６にフェライトリング４２を外嵌装着してノイズ除去を行うようにするのもよい。この場合、フェライトリング４２を保持部材４３で抱き込み支持するとともに、保持部材４３に備えた連結爪４４を右分割ケース５ｂのケース側壁に係止することで、フェライトリング４２およびケーブル２６を振れ動くことなく保持することができる。

また、ケーブル２６を、第１コネクタ２４が装着された基板面（左面）に接続し、ケーブル２６を、基板２１の端辺に回り込ませるか、基板２１に形成したスリットや切欠きを通して基板２１の反対側（右側）に延出させる形態で実施することもできる。

さらに、上記実施例とは逆に、第１コネクタ２４を雌型に、第２コネクタ２５を雄型にして実施することもできる。

拡張型ユニットの全体を前方から見た斜視図である。 拡張型ユニットの全体を後方から見た斜視図である。 拡張型ユニットの全体の概略平面図である。 拡張型ユニットの側面図である。 拡張用の制御ユニットを左側から見た斜視図である。 拡張用の制御ユニットの横断平面図である。 拡張用の制御ユニットの縦断正面図である。 コネクタを備えた基板と壁面ピースとを示す斜視図である。 壁面ピース取付け箇所の分解斜視図である。 壁面ピースに保持された第２コネクタの斜視図である。 フェライトリングを装着した第２コネクタの斜視図である。 フェライトリングを組み込んだ制御ユニットの横断平面図ある。

符号の説明

１ 主制御ユニット
２ 拡張用制御ユニット
３ 支持レール
４ 主制御ユニット１のケース
４ａ 主制御ユニット１のケース本体
４ｂ 主制御ユニット１の前面ケース
５ 拡張用制御ユニット２のケース
５ａ 拡張用制御ユニット２の左分割ケース
５ｂ 拡張用制御ユニット２の右分割ケース
６ 下向き溝
７ 係合部
８ 可動係止片
９ 入出力コネクタ
１０ 入出力用ポート
１１ スイッチ
１２ モニターランプ
１３ 雌型コネクタ
１４ 基板
２１ 基板
２２ 入出力用コネクタ
２３ モニターランプ
２４ 第１コネクタ
２４ａ 接続ピン
２５ 第２コネクタ
２６ ケーブル
２７ 開口
２８ 開口
２９ 切欠き部
３０ 壁面ピース
３１ 突条
３２ 案内溝
３３ 連結爪
３４ 位置決め片
３５ 連結爪
３６ 連結片
３７ 位置決めピン
３８ 連結孔
３９ ピン孔
４０ ロック片
４１ 支持リブ
４２ フェライトリング
４３ 保持部材
４４ 連結爪

Claims (1)

1. 箱形のケースを備えた複数の制御ユニットを並列配備して、その対向接合されるケース側壁において制御ユニット同士をコネクタ接続する構成のプログラマブルコントローラにおけるバス拡張構造において、
   上記制御ユニットは、主制御ユニットと、この主制御ユニットおよび互いに対して並列方向順次にコネクタ接続される複数の拡張用制御ユニットとからなり、
   主制御ユニットは、ケース本体と前ケースとをユニット並列方向と直交する方向に接合連結してユニット並列方向に幅広の箱形に形成され、
   主制御ユニットのケース内には、縦向き姿勢で複数の第１基板がユニット並列方向に配置されると共に、これら複数の第１基板のうち、拡張用制御ユニット側に配置した第１基板にケーブル接続された雌型の入出力用コネクタがケース内側面に設けられ、
   各拡張用制御ユニットは、ユニット並列方向左右２つの分割ケースが接合連結されてユニット並列方向に幅狭の扁平箱形に構成されると共に、それら連結された両分割ケース内に縦向き姿勢で第２基板が配置されてなり、
   各拡張用制御ユニット内には、上記第２基板の主制御ユニット側の一方の面に雄型の第１コネクタを設けると共に該雄型の第１コネクタの接続ピンを該一方の面から左分割ケースから外方に突出させ、上記第２基板における他方の面には第２基板にケーブル接続された雌型の第２コネクタを、右分割ケースの開口を介して、隣接する拡張用制御ユニット内の雄型の第１コネクタの接続ピンに接続可能に設け、
   各拡張用制御ユニットのうち主制御ユニットにコネクタ接続される拡張用制御ユニットの雄型の第１コネクタの接続ピンを主制御ユニットの入出力用コネクタに接続し、
   各拡張用制御ユニット同士は、自身の雌型の第２コネクタを隣接する拡張用制御ユニットの雄型コネクタの接続ピンに接続し、
   各拡張用制御ユニットの右分割ケースにおけるケース側壁の奥端部から奥壁にかけて切欠き部が形成されるとともに、この切欠き部を閉塞するようにＬ形の壁面ピースが脱着自在に止着され、
   上記壁面ピースは、上記切欠き部の開口縁に設けた上下一対の突条と、当該壁面ピースの上下端縁に形成された案内溝とを介して横外方からスライド案内され、上下の連結爪でケース側壁に止着されるようになっていると共に、
   この壁面ピースの内側に、雌型の第２コネクタが、上下の位置決め片および上下の連結爪を介して一定姿勢で嵌合止着され、壁面ピースに形成された開口を上記右分割ケースの上記開口としてこれに雌型の第２コネクタが臨設されるようになっている、
   ことを特徴とするプログラマブルコントローラにおけるバス拡張構造。

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