JP5009830B2 - プログラマブルコントローラ - Google Patents

Description

本発明は、筐体内に、複数枚の回路基板を収容して構成されるプログラマブルコントローラに関する。

例えば工場設備等において使用され、外部機器に対する入出力制御を行うプログラマブルコントローラ（Ｉ／Ｏモジュール）は、例えば、矩形箱状をなすプラスチック製の筐体内に、制御回路や入出力回路部等が実装された回路基板を備え、前記筐体の例えば前面部に、外部機器（例えば、モータ、ベルトコンベア、電磁弁、表示装置、ランプ等の負荷、スイッチやセンサ等の入力機器）との電気的接続を行うためのコネクタや端子台を備えて構成されている。

そして、プログラマブルコントローラは、その筐体の背面側が、制御盤内の背面部にねじ止めにより取付けられたり、あるいは設備の壁に設けられたＤＩＮレールに支持されるようになっている。このとき、前記筐体の内壁面には、前記回路基板のグランドパターンに電気的に接続されるＦＧプレートと称される金属板が設けられており、そのＦＧプレートが、例えばねじを介して外部（制御盤のフレームやＤＩＮレール）に電気的に接続され、グランド電位とされる（アース接続される）ようになっている。

ところで、この種のプログラマブルコントローラにあっては、近年、筐体を大形化し、その内部に複数枚の回路基板を設ける、つまり、複数のモジュール（ユニット）を１つに集約することが考えられている。このような大形のプログラマブルコントローラにあっては、複数枚の回路基板のグランドパターンを全てグランド接続するために、上記ＦＧプレートを、筐体内の全体に渡って延びる大形（長尺）なものとすると共に、各回路基板毎に個別にプレート（接続用の金具）を設けるようにすれば良い。

この場合、前記個別のプレート（接続用の金具）には、回路基板のグランドパターンに電気的に接続（接触）される接続部と、前記ＦＧプレートに接触される接触片とが一体に設けられることになる。この種の接続用金具にあっては、ばね性をもたせるように接触片を湾曲させると共に、その接触片の中心部（接触部）に突起を一体的に設け、ばね力によってその突起をＦＧプレートの表面に弾性的に接触させる構成とすることにより、ＦＧプレートに対する接触片の確実な接触を図ることが行われる（例えば特許文献１参照）。
実開昭６１−１６１９７０号公報

しかしながら、上記のように、接続用金具の接触片に突起を設け、その突起をＦＧプレートに接触させる構成では、接続用金具とＦＧプレートとがいわば一点のみで点接触するものであるため、例えば接触片のばね性が劣化してきたり、あるいは、ＦＧプレートの突起が接触する部分の表面に汚れ（不純物）が生じたりすると、電気的接続が不十分となる虞がある。従って、大形の筐体内に、グランド接続用の共通のＦＧプレートと、回路基板毎の個別のプレートとを設ける場合には、各個別プレートと共通プレートとの間の確実な電気的接続を確保することが課題となるのである。

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、その目的は、筐体内に複数枚の回路基板を収容して構成されるものにあって、グランド接続用のプレートにおける電気的接続を確実に行うことができるプログラマブルコントローラを提供するにある。

上記目的を達成するために、本発明のプログラマブルコントローラは、筐体内に複数枚の回路基板を収容して構成されるものにあって、前記筐体内には、グランド接続用の共通プレートが設けられると共に、その共通プレートと前記各回路基板のグランドパターンとを電気的に接続するための複数個の個別プレートが設けられ、前記各個別プレートは、前記回路基板のグランドパターンに電気的に接続される接続部と、前記共通プレートの表面の一部に重なるように接触される面接触部と、前記回路基板の端縁部に弾性的に接触する弾性接触片と、該弾性接触片の根元部を折り曲げた線状の折曲部により形成され前記共通プレートの表面に線接触する線接触部であって前記回路基板の端縁部からの押付け力による前記弾性接触片の変形に伴う応力を受けることが可能な位置に設けられた線接触部とを一体に有して構成されているところに特徴を有する（請求項１の発明）。

これによれば、各回路基板のグランドパターンは、各個別プレート及びそれら個別プレートが共通に接触する共通プレートを介してグランド接続される。このとき、各個別プレートは、弾性接触片の根元部の線接触部が、回路基板により押付けられるようにして、共通プレートの表面に線接触し、これと共に、面接触部によって面接触する。このように、線接触部及び面接触部によって複数個所で接触（電気的接続）が図られることにより、個別プレートの曲り変形や、弾性接触片のばね性の劣化、共通プレートの表面の一部の汚れなどによって一部で接触が阻害されることがあっても、他の部分で、個別プレートと共通プレートとの接触を確保することができる。

本発明のプログラマブルコントローラにおいては、前記各個別プレートに、さらに前記回路基板の端縁部からの押付け力による前記弾性接触片の変形に伴う応力を受けることが可能な位置に前記共通プレートの表面に点接触する点接触部を複数個設けることができる（請求項２の発明）。前記点接触部が、共通プレートと個別プレートとが重なり合う部分に設けられることは勿論である。更にこのとき、前記弾性接触片の幅方向の少なくともどちらか一方に、尖り形状をなしその先端が前記共通プレートの表面に点接触する点接触部を設けることもできる（請求項３の発明）。これらによれば、上記線接触部及び面接触部による接触に加えて、個別プレートは共通プレートに対して複数の点接触部により複数箇所で点接触されるので、一部において電気的接続が阻害されても、他の部分で接触を確保する機能により優れるものとなり、個別プレートの共通プレートに対する接触を確保するにより効果的となる。

本発明のプログラマブルコントローラによれば、筐体内に複数枚の回路基板を収容して構成されるものにあって、筐体内にグランド接続用の共通プレートを設けると共に、その共通プレートと各回路基板のグランドパターンとを電気的に接続するための複数個の個別プレートを設け、それら各個別プレートに、共通プレートの表面に接触する複数の接触部（面接触部や線接触部や点接触部）を設けるようにしたので、グランド接続用のプレートにおける電気的接続を確実に行うことができるという優れた効果を得ることができる。

以下、本発明を具体化した一実施例について、図１ないし図７を参照して説明する。まず、図７は、本実施例に係るプログラマブルコントローラ１（Ｉ／Ｏモジュール）の外観を示している。このプログラマブルコントローラ１は、例えば工場設備等において使用され、外部機器（例えば、モータ、ベルトコンベア、電磁弁、表示装置、ランプ等の負荷、スイッチやセンサ等の入力機器）に対する入出力制御を行うものである。尚、このプログラマブルコントローラ１は、必要に応じて、他のモジュール（ＣＰＵモジュール、電源モジュール、別のＩ／Ｏモジュール等）と組合せられて使用される。

このプログラマブルコントローラ１は、全体として横長な矩形箱状をなす合成樹脂製の筐体２内に、制御回路や入出力回路部等が実装された複数枚（例えば６枚）の回路基板２３（図１に１枚のみ図示）を備えている。このとき、筐体２は、アッパーケース３とロアケース４（図１，図３，図４参照）とを結合して構成されており、後述するように、前記回路基板２３は、ロアケース４内に組付けられるようになっている。また、前記筐体２の図で前面側には、外部機器のケーブル（配線）が接続される端子台５（あるいはコネクタ）が設けられている。前記筐体２（アッパーケース３）の表面部（図１で上面部）には、前記外部機器の動作情況をＬＥＤの点灯，消灯により表示するための表示部６が設けられている。

このプログラマブルコントローラ１は、例えば、制御盤（或いはラック）内の壁面に、ねじ止め、あるいはＤＩＮレールに支持されて取付けられるようになっている。このとき、筐体２の図で下面側（ロアケース４）には、図３、図４に示すように、ロアケース４の後辺部の左右両端部及び中央部の３箇所に位置して、ねじ挿通穴７ａを有するねじ止め部７が一体に設けられていると共に、図４に示すように、ロアケース４の底面部に横方向全体に延びて、前記ＤＩＮレールに係合可能な係合溝部８が形成されている。

また、プログラマブルコントローラ１（各回路基板２３）は、前記制御盤のフレーム或いはＤＩＮレールを介してグランド電位（アース）に接続されるようになっている。尚、プログラマブルコントローラ１は、係合溝部８のある面を背面として制御盤に対して組付けられる、つまり図７で上面側を正面として配設される場合があるが、以下の説明では、便宜上、図７における方向（上下、前後、左右）に従うこととする。

図１，図３，図４は、前記ロアケース４の構成を示すものである。ここで、このロアケース４は、全体として、上面（及び前面の上部）が開口した矩形箱状をなし、その内部の前後方向の寸法が、回路基板２３の長さ寸法にほぼ一致している。複数枚の回路基板２３は、長手方向を前後に向けて立てた状態で、ロアケース４の前後の壁部の内面部に前後両端縁部が支持され、左右方向に間隔をもって並んで配設される。

このとき、図１及び図３に一部示すように、ロアケース４の前後の壁部の内面部には、前記各回路基板２３が上方から差込まれることにより、それら回路基板２３を保持する差込溝９が設けられている。これら差込溝９は、上下方向に延び、上端が開放した形態で設けられているのであるが、その上端部の差込み部分は、上方にやや拡開する形態とされている。尚、これら差込溝９は、必要に応じた高さ（長さ）で形成されている。

さて、筐体２（ロアケース４）の内底部には、図１〜図３に示すように、グランド接続用の金属製の共通プレート１０が設けられると共に、その共通プレート１０と前記各回路基板２３のグランドパターン（図示省略）とを電気的に接続するための金属製の複数個（この場合６個）の個別プレート１１が設けられる。これら共通プレート１０及び個別プレート１１は、例えば金属薄板をプレスにて打抜くと共に、所定の折曲げ（切起し）を行って形成される。

そのうち、共通プレート１０は、図１、図３、図６に示すように、全体として、ロアケース４の内底面の後辺部に沿って、左右方向全体に延びる細幅な板状をなしている。そして、図６に示すように、共通プレート１０の左右両端部及び中央部には、ねじ挿通孔１２ａを有し、後方に向けて突出するねじ止め片部１２が一体に設けられている。これと共に、共通プレート１０の前辺側には、前方に凸となる複数個の凸片部１３が一体に設けられている。

この共通プレート１０は、図１、図３に示すように、ロアケース４に３箇所のねじ止め部７に対応して形成された第１のスリット４ａに、各ねじ止め片部１２を差込むようにして取付けられる。これにより、各ねじ止め片部１２（ねじ挿通孔１２ａ）が、ロアケース４の各ねじ止め部７（ねじ挿通穴７ａ）にラップするようになり、ねじ止め部７おいてねじ止めがなされることによって、ねじを介して共通プレート１０と外部との電気的な接続（アース接続）が図られ、グランド電位とされるようになっている。前記各凸片部１３は、各個別プレート１１（回路基板２３）に夫々対応して設けられており、後述するように、その上面に各個別プレート１１（次に述べる後辺部１１ｂ）が重ねられた状態で、電気的な接続（接触）がなされるようになっている。

前記各個別プレート１１は、図１、図３、図５に示すように、全体として、開口部を囲むように、前辺部１１ａ、後辺部１１ｂ、左側辺部１１ｃ、右側辺部１１ｄを一体に有し、そのうち前辺部１１ａの右半部が前方に突出した形態のほぼ矩形枠状をなしていると共に、次に述べるような各部分を更に一体に有して構成される。

即ち、図５に示すように、前記左側辺部１１ｃは、その左側縁部が下方に折曲げられた形態とされ、左差込片１４が一体に設けられている。また、前辺部１１ａの前辺には、左側部位に位置して、前方に延び、一旦上に延びてから下方に向けて湾曲するように折曲げられた、レール接触片部１５が一体に設けられている。

また、前記開口側（左側）の縁部に沿って、図２（ａ）にも示すように、回路基板２３のグランドパターンに電気的に接続される前後２個の接続部１６が一体に設けられている。これら接続部１６は、上方に立上がる（起こされる）ように折曲げられると共に、上部側が正面くの字形に折曲げられた形態とされてばね性が付与され、そのくの字の折曲げ部分において、回路基板２３のグランドパターンに対して弾性的に接触（圧接）するようになっている。さらに、この右側辺部１１ｄには、図５に示すように、その右側縁部が下方に折曲げられた形態とされた右差込部１７、及びその前後に位置する２個の湾曲状のばね部１８が一体に設けられている。

このとき、図３等に示すように、ロアケース４の底壁部には、各個別プレート１１の前記左差込片１４が差込まれる第２のスリット４ｂ、並びに、前記右差込部１７及びばね部１８が差込まれる第３のスリット４ｃが前後方向に延びて形成されていると共に、前記レール接触片部１５が差し込まれる貫通孔４ｄが形成されている。各個別プレート１１は、ロアケース４の底壁部の上面側から、左差込片１４を第２のスリット４ｂに差込み、右差込部１７及びばね部１８を第３のスリット４ｃに差込み、レール接触片部１５を貫通孔４ｄに差込むことにより、ロアケース４に取付けられる。

これにより、左差込片１４が第２のスリット４ｂに差込まれると共に、右差込部１７及び２個のばね部１８が第３のスリット４ｃに差込まれて弾性的に嵌合することにより、個別プレート１１はがたつくことなく取付けられ、ひいては、接続部１６が確実に回路基板２３のグランドパターンに接触するようになる。また、図４に示すように、前記レール接触片部１５は、貫通孔４ｄを通って係合溝部８に臨むように露出状態に位置される。これにて、ＤＩＮレールを用いた取付時にあっては、レール接触片部１５がＤＩＮレールに接触して電気的に接続される（グランド電位とされる）ようになっている。

そして、これら個別プレート１１の前記後辺部１１ｂは、前記共通プレート１０の各凸片部１３上に重ねられる（載置される）ように位置される。このとき、図２、図５等に示すように、後辺部１１ｂには、右端寄り部位に位置して、前記回路基板２３が差込溝９に差込まれて取付けられた状態でその端縁部（下縁部）が弾性的に接触する弾性接触片１９が一体に設けられると共に、共通プレート１０（凸片部１３）の表面（上面）に接触する３種類の接触部が一体に設けられる。

即ち、図２（ｂ）等に示すように、前記弾性接触片１９は、後辺部１１ｂの開口側（前側）の縁部に沿って、四角い部分を斜めに切起した形態に形成されている。この弾性接触片１９の根元部は、左右方向に直線状に延びる折曲部とされているのであるが、この折曲げ部分の下面側が、共通プレート１０の表面に線接触する線接触部２０とされている。そして、後辺部１１ｂの開口側（前側）の縁部には、前記弾性接触片１９の左右２箇所に位置して、鳥のくちばしに似た尖り形状をなし、先端がやや下向きになって共通プレート１０の表面に点接触する点接触部２１が形成されている。さらに、後辺部１１ｂのそれら以外の部位は、共通プレート１０の表面の一部（凸片部１３）に重なるように接触される面接触部２２とされている。

上記構成においては、筐体２（ロアケース４）内に複数枚の回路基板２３を収容して構成されるものにあって、ロアケース４の内底部にグランド接続用の共通プレート１０を設けると共に、各回路基板２３のグランドパターンと共通プレート１０とを電気的に接続するための複数個の個別プレート１１を設けるようにした。このとき、各個別プレート１１には、回路基板２３のグランドパターンに電気的に接続される接続部１６と、該回路基板２３に弾性的に接触する弾性接触片１９と、前記共通プレート１０（凸片部１３）に接触する、弾性接触片１９の根元部の線接触部２０と、２個の点接触部２１と、面接触部２２とが一体に設けられている。

これにより、各個別プレート１１は、弾性接触片１９の根元部の線接触部２０が、回路基板２３により押付けられるようにして、共通プレート１０の表面に線接触し、これと共に、２個の点接触部２１及び面接触部２２といった、複数種類の接触部によって、複数個所で共通プレート１０との接触（ひいては電気的接続）が図られる。従って、個別プレート１１の曲げ変形や、弾性接触片１９のばね性の劣化、共通プレート１０の表面の一部に汚れなどがあって、一部で接触が確保されない事態が生じても、個別プレート１１の他の部分において共通プレート１０との接触を確保することができるのである。

このように本実施例のプログラマブルコントローラ１によれば、筐体２内に複数枚の回路基板２３を収容して構成されるものにあって、グランド接続用の共通プレート１０と各個別プレート１１との間における電気的接続を確実に行うことができるという優れた効果を奏する。特に本実施例では、線接触部２０（弾性接触片１９）の両側に２個の点接触部２１を設けるようにしたので、個別プレート１１の共通プレート１０に対する接触を確保するに、より効果的となる。

図８は、本発明の他の実施例を示すものであり、個別プレート３１の要部の構成を示している。この実施例においても、個別プレート３１の後辺部３１ｂは、前記共通プレート１０の各凸片部１３上に重ねられる（載置される）ように位置される。そして、個別プレート３１（後辺部３１ｂ）には、弾性接触片１９が一体に設けられると共に、共通プレート１０（凸片部１３）の表面に接触する線接触部２０及び面接触部２２が設けられている。そして、後辺部３１ｂの開口側（前側）部分には、前記弾性接触片１９の左右２箇所に位置して、下方に凸となる点接触部３２が形成されている。

このような構成としても、上記一実施例と同様に、各個別プレート３１は、弾性接触片１９の根元部の線接触部２０が、回路基板２３により押付けられるようにして、共通プレート１０の表面に線接触し、これと共に、２個の点接触部３２及び面接触部２２といった、複数種類の接触部によって、複数個所で共通プレート１０との接触（ひいては電気的接続）が図られる。従って、本実施例によっても、グランド接続用の共通プレート１０と各個別プレート３１との間における電気的接続を確実に行うことができるという優れた効果を奏する。

尚、本発明は、上記し且つ図面に示した各実施例に限定されるものではなく、例えば、上記各実施例では、１枚の回路基板２３に対して１個の個別プレート１１，３１を設けるようにしたが、隣り合う２枚の回路基板に対し、１個の個別プレートを共用させるように設けても良い。この場合、１個の個別プレートに２組の接続部や弾性接触片（線接触部）が設けられることになる。その他、筐体の形状や構造、回路基板の収容枚数などについても種々の変更が可能であり、また、点接触部２１，３２の個数としては、１個でも良く、あるいは３個以上設けるようにしても良く、さらには点接触部を設けなくとも良い等、本発明は要旨を逸脱しない範囲内で適宜変更して実施し得るものである。

本発明の一実施例を示すもので、右半部分を破断して示すロアケースの斜視図 １個の個別プレートの要部の斜視図（ａ）及びその弾性接触片部分を拡大して示す斜視図（ｂ） ロアケースの平面図 ロアケースの上下反転した状態の斜視図 個別プレートの斜視図 共通プレートの平面図 プログラマブルコントローラの外観を示す斜視図 本発明の他の実施例を示す図２（ｂ）相当図

符号の説明

図面中、１はプログラマブルコントローラ、２は筐体、４はロアケース、７はねじ止め部、８は係合溝部、９は差込溝、１０は共通プレート、１１，３１は個別プレート、１３は凸片部、１６は接続部、１９は弾性接触片、２０は線接触部、２１，３２は点接触部、２２は面接触部、２３は回路基板を示す。

Claims (3)

1. 筐体内に、複数枚の回路基板を収容して構成されるプログラマブルコントローラであって、
   前記筐体内には、グランド接続用の共通プレートが設けられると共に、その共通プレートと前記各回路基板のグランドパターンとを電気的に接続するための複数個の個別プレートが設けられ、
   前記各個別プレートは、前記回路基板のグランドパターンに電気的に接続される接続部と、前記共通プレートの表面の一部に重なるように接触される面接触部と、前記回路基板の端縁部に弾性的に接触する弾性接触片と、該弾性接触片の根元部を折り曲げた線状の折曲部により形成され前記共通プレートの表面に線接触する線接触部であって前記回路基板の端縁部からの押付け力による前記弾性接触片の変形に伴う応力を受けることが可能な位置に設けられた線接触部とを一体に有して構成されていることを特徴とするプログラマブルコントローラ。
2. 前記各個別プレートには、さらに前記回路基板の端縁部からの押付け力による前記弾性接触片の変形に伴う応力を受けることが可能な位置に前記共通プレートの表面に点接触する点接触部が複数個設けられていることを特徴とする請求項１記載のプログラマブルコントローラ。
3. 前記弾性接触片の幅方向の少なくともどちらか一方に、尖り形状をなしその先端が前記共通プレートの表面に点接触する点接触部を設けることを特徴とする請求項２記載のプログラマブルコントローラ。

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