JP2010198216A

JP2010198216A - プログラマブルコントローラの電磁シールド

Info

Publication number: JP2010198216A
Application number: JP2009041170A
Authority: JP
Inventors: Hideki Noda; 英毅野田
Original assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 2009-02-24
Filing date: 2009-02-24
Publication date: 2010-09-09

Abstract

【課題】複数の複雑な形状の電磁シールドを電気的及び物理的に分離しながらも、１枚の電磁シールド上に形成可能であり、安価なプログラマブルコントローラの電磁シールドの提供を目的とする。
【解決手段】プリント基板１は、片面基板２の上に銅箔４が施され、銅箔４の上にレジストインク５（絶縁材）が塗布されている。２枚のプリント基板１にて、プログラマブルコントローラ用基板３１を挟むように平行に対向配置することにより、プリント基板１の銅箔４が遮蔽効果のある電磁シールド１０として機能し、プログラマブルコントローラ３０への電気的ノイズの影響を解消できる。
【選択図】図１

Description

本発明は、プログラマブルコントローラの電磁シールドに関するものである。

工作機械や製造ライン等の制御装置には、汎用品であるプログラマブルコントローラ３０が使用される。プログラマブルコントローラ３０は、電源ユニット５１（６１）、ＣＰＵユニット５２（６２）、及びＩ／Ｏユニット５３（６３）等から構成される。図６（ａ）に示すラックタイプのプログラマブルコントローラ５０は、各ユニットをマザーボード５４に接続する。図６（ｂ）に示すスタッキングタイプのプログラマブルコントローラ６０は、各ユニットが隣接して接続される。

各ユニットには電子部品が多数搭載されており、隣接するユニット同士で電磁波の干渉が起こることがある。また、工作機械や製造ライン等に配置されている大型リレーや電動アクチュエータ等は、放射ノイズや誘導ノイズ等を発生する。

電磁波、放射ノイズ、及び誘導ノイズ等の電気的ノイズは、プログラマブルコントローラ３０の誤作動を招く恐れがある。特許文献１には、遮蔽効果のある部材でシールド（電磁シールド）を施すことにより、電気的ノイズの影響を解消できることが開示されている。

特開平５−２３３０３５号公報

電磁シールドには、金属板、金網（ワイヤ・メッシュ、パンチング・メタル等）、導電性プラスチック等、用途に適したものが用いられる。

プログラマブルコントローラ３０用の電磁シールド１０には、絶縁処理が施されたアルミや銅等の金属板や、金属板の両面にプラスチック製の絶縁シートを貼付したものがある。例えば、図７（ａ）に示す通り、絶縁処理が施された金属板の電磁シールド１５で、Ｉ／Ｏユニット６３内のプリント基板６６（電子回路）を両側から挟むように、平行に対向配置することで、電気的ノイズを遮蔽できる。

ところが、プリント基板７６には、図７（ｂ）に示す通り、電位の異なる回路Ａ，Ｂが形成されていることがあり、回路Ａ，Ｂ毎に電磁シールドを電気的及び物理的に分離することが望ましい。回路の形状によっては、電磁シールド板の形状が複雑になる。複雑な形状の電磁シールド板を複数枚作成するためには、多数の抜き型が必要となり、加工単価が高くなる。さらに、複数の複雑な形状の電磁シールド板を、プリント基板と平行に対向配置することは困難であり、機構的な保持が難しい。

また、金属板の両面にプラスチック製の絶縁シートを貼付する電磁シールド２０では、金属板２１の縁から静電気が放電することを防ぐ必要がある。詳しく説明すると、図８（ａ）に示すように、絶縁シート２２より金属板２１を小さくし、金属板の周囲にプラスチックの縁を設けて、金属板２１が他の部品と接触しない対策が必要である。このため、絶縁シート２２と金属板２１との位置合わせに時間が掛かり、組立工程で時間を要する。

さらに、図８（ｂ）に示すように、フェライト等の磁気シールド２５を、絶縁シートを貼付する電磁シールド２０に、部分的に貼付する場合には、磁気シールド２５の位置決めに治具が必要であり、手間が掛かる。

そこで、本発明は、複数の複雑な形状の電磁シールドを電気的及び物理的に分離しながらも、１枚の電磁シールド上に形成可能であり、安価なプログラマブルコントローラの電磁シールドの提供を目的とする。

上記課題を解決するため、請求項１の発明は、プログラマブルコントローラのケース本体に収納された回路基板から発生する電気的ノイズを遮蔽するための電磁シールドにおいて、プリント基板で電磁シールドを構成したことを特徴とするプログラマブルコントローラの電磁シールドである。

請求項１のプログラマブルコントローラの電磁シールドは、プリント基板上に形成される銅箔（銅箔による配線及びパターン）を電磁シールドとすることにより、複数の複雑な形状の電磁シールドを電気的及び物理的に分離しながらも、１枚の電磁シールド（プリント基板）上に形成可能である。このため、機構的な保持が容易となり、取付性に優れている。

また、安価なプリント基板で電磁シールドを構成することにより、多数の抜き型を用いた板金加工よりも安価に仕上げることができる。さらに、プリント基板上の銅箔で形成された電磁シールドには、絶縁材（レジストインク）が塗布されているため、従来技術で行われていた絶縁シートと金属板との貼り合わせという工程が不必要となり、組立工程の時間短縮に大きく寄与する。

なお、フェライト等の磁気シールドを電磁シールドに、部分的に貼付する場合には、プリント基板上の磁気シールド貼付位置を、シルクインクの印刷によって区分することにより、位置決め治具が不要となる。

請求項２の発明は、請求項１において、プリント基板が両面基板であることを特徴とするプログラマブルコントローラの電磁シールドである。

請求項２の発明は、プリント基板が両面基板であることにより、電磁シールドの遮蔽効果を高めることが可能となる。

請求項３の発明は、請求項１において、プリント基板が多層基板であることを特徴とするプログラマブルコントローラの電磁シールドである。

請求項３の発明では、プリント基板が多層基板であることにより、電磁シールドの遮蔽効果をさらに高めることが可能となる。

本発明によれば、複数の複雑な形状の電磁シールドを電気的及び物理的に分離しながらも、１枚の電磁シールド上に形成可能であり、安価なプログラマブルコントローラの電磁シールドを提供することができる。

（ａ），（ｂ）は、各々本発明の第１実施形態のプログラマブルコントローラの電磁シールドを示す斜視図である。（ａ）は、本発明の第１実施形態のプログラマブルコントローラの電磁シールドのプリント基板を示す斜視図であり、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図である。（ａ），（ｂ）は、各々本発明の第１実施形態のプログラマブルコントローラの電磁シールドを示す正面図である。本発明の第２実施形態のプログラマブルコントローラの電磁シールドのプリント基板を示す断面図である。本発明の第３実施形態のプログラマブルコントローラの電磁シールドのプリント基板を示す断面図である。（ａ），（ｂ）は、各々プログラマブルコントローラを示す斜視図である。（ａ），（ｂ）は、各々プログラマブルコントローラのユニットを示す斜視図である。（ａ），（ｂ）は、各々プログラマブルコントローラの電磁シールドを示す正面図である。

まず、本発明の第１実施形態のプログラマブルコントローラの電磁シールドの構成について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、説明は、実施形態の理解を容易にするためのものであり、これによって、本願発明が制限して理解されるべきではない。

第１実施形態のプログラマブルコントローラの電磁シールドは、図６（ａ）に示すようなマザーボードに複数台接続されて構成されるプログラマブルコントローラの各ユニットや、図６（ｂ）に示すようなスタッキングタイプのプログラマブルコントローラの各ユニットと同様のものに配置され、図１（ａ）に示すように、各ユニットの回路基板（プログラマブルコントローラ用基板３１）の両側に設けられている。

そして、第１実施形態のプログラマブルコントローラ３０の電磁シールド１０は、図１（ｂ）に示すように、ケース本体３２に収納されたプログラマブルコントローラ用基板３１から発生する電気的ノイズを遮蔽するための電磁シールド１０であって、図１に示すように、プリント基板１を用いた電磁シールド１０である。

プリント基板１は、図２（ａ），（ｂ）に示すように、片面基板２の上に銅箔４が施され、銅箔４の上にレジストインク５（絶縁材）が塗布されている。なお、プリント基板１の素材としては、紙エポキシ基板、又はガラスエポキシ基板が望ましい。

図１（ａ），（ｂ）に示すように、２枚のプリント基板１にて、プログラマブルコントローラ用基板３１を挟むように平行に対向配置することにより、プリント基板１の銅箔４が遮蔽効果のある電磁シールド１０として機能し、プログラマブルコントローラ３０への電気的ノイズの影響を解消できる。

第１実施形態の発明では、図３（ａ）に示すように、複雑な形状の電磁シールド領域Ｃ，Ｄ（銅箔による配線及びパターン）を電気的及び物理的に分離しながらも、１枚のプリント基板１２（電磁シールド１０）上に形成可能である。このため、機構的な保持が容易となり、取付性に優れている。

また、安価なプリント基板１で電磁シールド１０を構成することにより、多数の抜き型を用いた板金加工よりも安価に仕上げることができる。さらに、プリント基板１上の銅箔４で形成された電磁シールド１０には、レジストインク５（絶縁材）が塗布されているため、従来技術で行われていた絶縁シートと金属板との貼り合わせという工程が不必要となり、組立工程の時間短縮に大きく寄与する。

なお、フェライト等の磁気シールドを電磁シールド１０に、部分的に貼付する場合には、図３（ｂ）に示すように、プリント基板１３上の磁気シールド貼付位置２５を、シルクインク６の印刷によって区分することにより、位置決め治具が不要となる。

次に、第２実施形態のプログラマブルコントローラの電磁シールドは、図４に示すように、プリント基板４０を用いた電磁シールド１０である。

プリント基板４０は、図４に示すように、両面基板３の両面上に銅箔４が施され、銅箔４の上にレジストインク５（絶縁材）が塗布されている。なお、プリント基板４０の素材としては、ガラスエポキシ基板が望ましい。

プリント基板４０の両面基板３の両面に銅箔４が施されていることにより、電磁シールド１０としての機能が２倍となり、さらに遮蔽効果のある電磁シールド１０として、プログラマブルコントローラ３０への電気的ノイズの影響を解消できる。さらに、両面基板３の表面と裏面とで異なった形状の電磁シールド１０を構成することも可能であり、自由度が高まる。

続いて、第３実施形態のプログラマブルコントローラの電磁シールドは、図５に示すように、プリント基板５０を用いた電磁シールド１０である。

プリント基板５０は、図５に示すように、多層基板８の内層及び両表面上に銅箔４が施され、両表面上にはレジストインク５（絶縁材）が塗布されている。なお、プリント基板５０の素材としては、ガラスエポキシ基板が望ましい。

プリント基板５０は、４層の銅箔４から構成された４層基板であるため、電磁シールド１０としての機能が４倍となり、４倍の遮蔽効果のある電磁シールド１０として、プログラマブルコントローラ３０への電気的ノイズの影響を解消できる。

なお、第３実施形態のプログラマブルコントローラの電磁シールドは、多層基板８の積層数を任意に調整可能であるため、さらに多層にすることも可能であり、電磁シールドとしての自由度がさらに高まる。

第１実施形態〜第３実施形態のプログラマブルコントローラの電磁シールドでは、電磁シールド１０にプリント基板１，１２，１３，４０，５０を用いているため、リード線やコネクタ等を実装可能であり、電子回路基板と電気的につながった電磁シールド１０を構成することができる。このことにより、電気的ノイズを電子回路のグラウンドに逃がすことができる。

また、レジストインク５及びシルクインク６の印刷は、銅箔４の絶縁が容易であり、耐静電性、耐腐食性に優れており、さらに、マーキングが容易であるので、プリント基板１，１２，１３，４０，５０に目盛を印刷することも可能であるので、組立工数の削減に寄与するような工夫が可能である。

第１実施形態〜第３実施形態のプログラマブルコントローラの電磁シールドの形状は、プリント基板１，１２，１３，４０，５０の銅箔４（配線及びパターン）により構成されるため、電磁シールド１０を区分する領域と数は任意に形成することができる。

１プリント基板
２片面基板
４銅箔
５レジストインク（絶縁材）
６シルクインク
１０電磁シールド
１２プリント基板
３０プログラマブルコントローラ
３１プログラマブルコントローラ用基板（回路基板）
３２ケース本体
Ｃ電磁シールド領域
Ｄ電磁シールド領域

Claims

プログラマブルコントローラのケース本体に収納された回路基板から発生する電気的ノイズを遮蔽するための電磁シールドにおいて、プリント基板で電磁シールドを構成したことを特徴とするプログラマブルコントローラの電磁シールド。
プリント基板が両面基板であることを特徴とする請求項１に記載のプログラマブルコントローラの電磁シールド。
プリント基板が多層基板であることを特徴とする請求項１に記載のプログラマブルコントローラの電磁シールド。