EZ-Japan BLOG since 2017 真・MFC千夜一夜物語

EZ-Japanブログは、真・MFC千夜一夜物語という流体制御機器=マスフローコントローラ(MFC)の解説記事をメインに、闘病復帰体験、猫達との生活が主なコンテンツです

MFM

真・MFC千夜一夜物語 第319話 MFCに互換性はあるの?その5

マスフローコントローラー(MFC)マスフローメーター(MFM)のメーカー間での互換性に関するお話です。

アナログ信号でやり取りをするマスフロー(MFCMFMの総称)の場合、そのコネクターやピンアサイン、あげくは勘合ネジ腫に至るまで問題になる箇所が多いというお話を前回はさせて頂きました。

 

では、デジタルはどうなのだというと・・・

これもフィールドバス仕様が出てくるまでは、群雄割拠状態でした。

RS232CRS485RS422もありましたね)といったシリアル通信が多かったデジタル黎明期は、接続コネクターも独立した丸型コネクターだったり、前回のブロンコストさんのようにアナログ通信用D-ub9ピンの内2本分をRS232に割り振ったりと各社様々な仕様なのです。

 

でも、それ以上に問題なのは、プロトコルなのです。

いわゆる通信コマンド体系が各社ごとに異なるのです。

人間で言えば、日本語とドイツ語で話しているくらいの差があるのです。(いや、それ以上かもしれません・・・)

これでは互換性なんかある訳がありませんね?

(なぜか異なる2社で同じプロトコルを使っていたりしましたが、それは大人の事情ですw)

 

これに一石を投じたのが、前述のフィールドバスへの対応です。

例えばDeviceNetの場合、通信ケーブルはM12 DeviceNet コネクタケーブルを使うことになっています。

当然、プロトコルも共通の通信仕様が用意されています。

これで上述の互換性の問題は解消されましたね!


200720_01

 

出典:ブロンコスト・ジャパン(株)

 

ただ、互換性があるのは同じフィールドバスの中だけです。

DeviceNet と Profibus、そしてCC-Link の間には互換性は無いのです。

以前にも見てもらった統計を再度見てもらいましょう。

 

 200720_02

出典:産業用ネットワーク市場シェア動向 2019”” HMS 社統計)by Andrea Jacobson | 5 07, 2019

 

これだけの数のフィールドバスがあり、更に産業用イーサーネットが伸びてきているのです。

マスフローの本体性能には関係ないところなのですが、対応しないわけにもいかないですよね。

やはりマスフローの互換性を確保するのは、難しい事なのですね・・・

【あなたにMFCの夜が来る~真・MFC千夜一夜物語】by Deco EZ-Japan

真・MFC千夜一夜物語 第318話 MFCに互換性はあるの?その4

マスフローコントローラー(MFC)マスフローメーター(MFM)のメーカー間での互換性に関するお話です。

前回は電気接続コネクターのカードエッジタイプに関して、ご説明しましたが、今回は今の世代のマスフロー(MFCとMFMの総称)のアナログ信号動作タイプで一番多く使われているであろうD-subコネクター(D-subminiatureが正式名称で、D-sub、ディサブは通称です)に関してお話ししましょう。


D-subコネクターはピンがアルファベットのDの字に似た形状の金属シールドに囲まれた形状をしているのが語源だそうです。
ピン数により、9ピン用のDE-9(RS232通信用)、15ピン用DA-15(2列配置)/DE-15(3列配置 VGA端子)、25ピン用DB-25等、色々な種類があります。


マスフローでよく使われるのは、国産ですと9ピンUSですと15ピンです。

EUのブロンコストは9ピンですね。(写真参照)

200713_01


元写真出典:ブロンコスト・ジャパン(株)、作図:EZ-Japan


 Decoのデビューしたマスフロー黎明期にはカードエッジ、丸型コネクター、D-subコネクターもピン数が色々あって、しかも各社間でピンアサイン(配線表)も統一されていなかった為、A社のMFCをB社に置き換えようとすると色々と大変でした。
置き換えキット=変換ケーブルなるものを各社が用意して。例えばカードエッジからD-subへと置換をする必要がある場合に、マスフローと装置側のケーブルコネクターとの間に挟んで、コネクター形状と配線を正常に接続できるようにしたのものです。
 


最近ではひとまず国内のマスフロー用D-Sub9のピンアサインは、SEMIで統一の動きもあったので、下記のようなスタイルに収斂されつつあります。


200713_02


 

⑥と⑧はMFCのみで使用し、MFMでは配線不要です。

また、赤字の部分は必ずしも全てのMFCメーカーで採用されているわけではありません。


これも電源仕様で24VDC単相仕様が主力になってきたり、RS232通信に2ピン割り振ったりすると変わってきます。

例えば同じD-sub9でも、デジタル通信対応のブロンコスト製品は以下のようなアサインになります。

200713_03


出典:ブロンコスト・ジャパン(株)


更に厄介なことがあって、それはD-subコネクター固定用の勘合ネジ規格です。

Decoが知っている限り、M3、M2.6、UNC#4-40 の3種類が存在しています。

UNC#4-40を採用しているのは海外メーカーで仕方ないのですが、M3とM2.6は・・・

D-subコネクターの勘合ネジ、勘合台の解説はエイム電子株式会社さんの記事を参照下さい。


このように配管パーツの一つであるマスフローですが、互換性を完全に確保するのは難しいものなのです・・・



【あなたにMFCの夜が来る~真・MFC千夜一夜物語】by Deco EZ-Japan

 

真・MFC千夜一夜物語 第317話 MFCに互換性はあるの?その3

 

マスフローコントローラー(MFC)マスフローメーター(MFM)のメーカー間での互換性に関するお話です。


前回、“カードエッジコネクターでリボンケーブルを使っていたりすると、この問題はよく生じます。(USマスフローメーカーでよく見られたカードエッジモデルは、RoHs対応に伴い廃盤になっている筈です。)”という表現をしたら、

「カードエッジってなに?知らないよ・・・」 という反応を頂きました。


 

そうですね、最近ではあまり見かけなくなってきましたよね。

こんなコネクターのことです。(下写真)

200706_01

カードエッジ、基板(カード)の端という言葉でわかるように、カードスロットにモジュールカードをそのまま差し込んで使用するもので、有名なところではパソコンのマザーボードとの接続をはじめ、さまざまな拡張カードとの接続に使われています。


マスフロー(MFCとMFMの総称)のケースを外してみると、こんな感じです。

200706_02


基板と一体化しているが、わかりますね?


PCの中身を知らない方も、スーパーファミコンのカセットの差し込み部を除いたことがあったら、同様のカードエッジコネクターを見たことがあるかもしれませんね?


参照記事 分解できてしまうのです。その3 


 

このコネクターが無くなったとDecoは言いたいのではありません。
産業機器の電気接続コネクターとしては使われなくなったという意味です。

 

なぜカードエッジコネクターがMFCから無くなっていったかと言うと・・・

 


① RoHS以降、対応が難しくなったから


② リボンケーブルはノイズ耐性が低かったから


③ 抜けやすく、トラブルの元だったから


実はDecoは③だと思っています。
(あと、④ 作っていたメーカーが全部なくなってしまったし‥あ、これはブルックスさんに失礼か・・・)


上の写真のようにコネクター左右に固定ネジの無いタイプのカードエッジコネクターは、よくケーブルを引っ張った際にコネクターが浮いて、接触不良を起こしていました。


脱落防止に下の写真のような左右に固定ネジを配したモデルを一貫して販売していたメーカーさんもいましたね。

200706_03

 

今日は少し脱線しましたが、マスフローのカードエッジコネクターに関してのお話でした。


 

【あなたにMFCの夜が来る~真・MFC千夜一夜物語】by Deco EZ-Japan

真・MFC千夜一夜物語 第316話 MFCに互換性はあるの?その2

マスフローコントローラー(MFC)マスフローメーター(MFM)のメーカー間での互換性に関するお話です。
まずは寸法上、それも取り付け寸法=面間寸法に関して取り上げましたが、高さ方向に関してはあえて前回はお話ししませんでした。
マスフロー(MFCとMFMの総称)の高さ方向には接続する配管は無いので安心だと思いがちですが、ここにも見過ごしてはいけない点があります。
実験用途などでマスフローを含むガス配管ユニットが開放系で組まれており、ガスボックスに入っていない場合、つまり天井が無い場合は問題ないです。

ところが多くの装置搭載用マスフローは、ガスボックスという箱に入っています。
これはもしもユニットから外部リークが発生した場合に、周囲に拡散することを防ぐ為、ガスを封じこめる、もしくは集中排気して安全に処理する為にボックスに入っているのです。

天井があるとすると、やはり高さ方向の寸法も気になってきますね。
「でも、各社マスフローの高さ寸法の差なんて10mmくらいでしょ?
Decoさんが気にするほどの差はないのでは?」
という声が聞こえてきそうですが、ここで見落としてはいけないのは、電気配線の取り合いです。
下図を見て下さい。

200630_01
 
マスフローには必ず電源供給をする必要がありますし、流量信号や設定信号のやり取りの為にケーブルで接続する必要があります。
多くのマスフローは、そのコネクターが上部にありますので、そのケーブル接続時にどれだけの余裕が必要かを考慮してやらないといけないのです。
特に昨今はノイズ耐性工場の為に、D-Subコネクターのようなメタルハウジングタイプのコネクターと太いシールド線が用いられていますので、コネクターの形状差により高さ方向への張り出しが異なりますし、ケーブルの曲げRにも限界があります。
交換対象になったマスフローが古いモデルで、カードエッジコネクターリボンケーブルを使っていたりすると、この問題はよく生じます。(USマスフローメーカーでよく見られたカードエッジモデルは、RoHS指令対応に伴い廃盤になっている筈です。)
カードエッジのコネクターはケーブル横出しですし、リボンケーブルはシールド線のような固いケーブルではないので配線が自由だったから、高さ方向にそもそも余裕をあまり見ていないガスボックス設計になっている可能性が高いのです。

こういった場合の対応方法として、D-subコネクターのケーブル横出しタイプというのがありますので、それを使う手があります。
 200630_02
絵を比較して頂ければ、一目同然ですね。
この方法は天板が低い場合だけでなく、パージ配管等がマスフローの上を渡してあったりする場合に非常に便利な方法です。

【あなたにMFCの夜が来る~真・MFC千夜一夜物語】by Deco EZ-Japan

真・MFC千夜一夜物語 第315話 MFCに互換性はあるの?その1

マスフローコントローラー(MFC)マスフローメーター(MFM)のメーカー間での互換性に関する質問をよくいただきます。

この回答は「あるようでない・・・」と、いつもDecoはお返ししています。

 

あると言えばあるのです。例えば半導体製造装置だと、6-8インチウエハー時代は、VCRタイプ継手を使った2種類の面間、300mmウエハー対応装置ではIGS(Integrated Gas System)仕様の2種という形に、どのメーカーのMFCも大方作られています。

 

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ですが、VCRタイプ継手で2種類の124mm106mmという面間が存在していたというのも、この装置に搭載されたMFCが老朽化して交換の必要があった際に、124mmタイプで106mm用の配管には取付できませんし、その逆も106mmタイプを継手配管で延長するには差が18mmしかないので難しくなります。

(そういうこともありこの“少しだけコンパクトなMFC”はあまり流行りませんでした・・・)


200622_03

IGSタイプも、1.5インチ1.125インチというMFCで言うと奥行方向の寸法差がありますし、取り付ける際のシール方式もWシールCシールがあります。(その昔はもっとありました、CSH1G・・・)

なのでやはりそこをちゃんと確認して交換用のMFCを手配しないといけないわけです。

 

これは半導体製造装置の世界だけの事で、その他の業界向けMFCでは、また異なってきます。

ま、ブロンコストさんのW:30D:20H:40mmという小さなMFCまで世の中にはあるのですから、仕方ないのですけどね。

 

200622_02

【出典:ブロンコスト・ジャパン()

互換性があるようでない=1つの配管規格に統一しきれていないのがMFCの泣き所です。

 

【あなたにMFCの夜が来る~真・MFC千夜一夜物語】by Deco EZ-Japan

 

 

EZ-Japan(イージージャパン)Deco こと 黒田です。 2014年6月開業です。流体制御機器マスフローコントローラーを中心に”流体制御関連の万(よろず)屋”として情報発信しています。 日本工業出版「計測技術」誌で”マスフロー千夜一夜物語”の連載中です。
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