(57)【要約】【課題】サーボシステム全体を、安全機能を有するサーボシステムに入れ替えることなく、サーボシステムの安全化を図る。【解決手段】サーボモータ２と、サーボモータ２に取り付けられたエンコーダ３の出力に基づいて、サーボモータ２の駆動を制御するサーボアンプ４とを備えるサーボシステムにおいて、エンコーダ３の出力に基づいて、異常の有無を監視し、異常が有るときには、サーボモータ２への駆動電力の供給を遮断する安全制御機器６を設けており、監視する内容を設定情報として設定できるようにしている。【選択図】図１
2010152595.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
サーボモータと、該サーボモータに取り付けられたエンコーダの出力に基づいて、前記サーボモータの駆動を制御するサーボアンプとを備えるサーボシステムにおいて、
前記エンコーダの出力が分岐されて与えられるとともに、前記サーボアンプと前記サーボモータとの間の駆動電力の供給ラインに設けられた開閉手段に対して、その開閉を制御する安全出力を与える安全制御機器を備え、
前記安全制御機器は、前記エンコーダの出力に基づいて、異常の有無を監視し、異常が有るときには、前記開閉手段を開成して前記サーボモータへの駆動電力の供給を遮断することを特徴とするサーボシステム。
【請求項２】
前記安全制御機器は、前記異常の有無を監視するに当たっての監視内容を含む設定情報が入力される設定入力部を備え、前記設定情報に応じた監視を行なう請求項１に記載のサーボシステム。
【請求項３】
前記安全制御機器は、前記監視の有効／無効を切換える監視制御入力が与えられる監視制御入力部を備え、前記監視制御入力が監視を有効にする入力であるときには、前記監視を行い、前記監視制御入力が監視を無効にする入力であるときには、前記監視を行わない請求項１または２に記載のサーボシステム。
【請求項４】
前記安全制御機器は、非常停止入力が与えられる安全入力部を備え、前記非常停止入力に応答して、前記サーボモータへの駆動電力の供給を遮断する請求項１ないし３のいずれか一項に記載のサーボシステム。
【請求項５】
前記サーボアンプに対して制御指令を与えるコントローラを備え、
前記安全制御機器は、前記サーボモータへの駆動電力の供給を遮断したときには、遮断したことを前記コントローラに伝達する請求項１ないし４のいずれか一項に記載のサーボシステム。
【請求項６】
前記エンコーダは、出力が二重化されたインクリメンタル型のエンコーダであって、該エンコーダの出力には、Ａ相信号、Ｂ相信号、反転Ａ相信号および反転Ｂ相信号を含む請求項１ないし５のいずれか一項に記載のサーボシステム。
【請求項７】
前記エンコーダは、出力が二重化されたインクリメンタル型のエンコーダであって、該エンコーダの出力には、ｓｉｎ信号、ｃｏｓ信号、反転ｓｉｎ信号および反転ｃｏｓ信号を含む請求項１ないし５のいずれか一項に記載のサーボシステム。
【請求項８】
前記サーボモータには、前記エンコーダとは別に、追加のエンコーダが取り付けられ、
前記安全制御機器は、前記エンコーダおよび前記追加のエンコーダの出力に基づいて、異常の有無を監視する請求項１ないし５のいずれか一項に記載のサーボシステム。
【請求項９】
サーボモータに取付けられたエンコーダの出力が分岐されて与えられるとともに、前記サーボモータと該サーボモータの駆動を制御するサーボアンプとの間の駆動電力の供給ラインに設けられた開閉手段に対して、その開閉を制御する安全出力を出力する安全制御機器であって、
前記エンコーダの出力に基づいて、異常の有無を監視し、異常が有るときには、前記安全出力によって、前記開閉手段を開成して前記サーボモータへの駆動電力の供給を遮断することを特徴とする安全制御機器。
【請求項１０】
前記監視の内容を含む設定情報が入力される設定入力部と、前記監視の有効／無効を切換える監視制御入力が与えられる監視制御入力部とを備え、前記監視制御入力が監視を有効とする入力であるときには、前記設定情報に応じた監視を行う一方、前記監視制御入力が監視を無効とする入力であるときには、前記監視を行わない請求項９に記載の安全制御機器。
【請求項１１】
非常停止入力が与えられる安全入力部を備え、前記非常停止入力に応答して、前記開閉手段を開成して前記サーボモータへの駆動電力の供給を遮断するものであり、
前記サーボモータへの駆動電力の供給を遮断したときには、前記サーボアンプに制御指令を与えるコントローラ対して、前記駆動電力の供給を遮断したことを伝達する請求項９または１０に記載の安全制御機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、サーボシステムおよび該サーボシステムの安全性を向上させるのに好適な安全制御機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
サーボシステムは、各種機械における可動部の位置決め制御などに用いられている。
【０００３】
この種のサーボシステムとして、各種の機械装置を駆動するサーボモータと、このサーボモータに取り付けられたエンコーダと、サーボモータの動作を制御するサーボアンプと、このサーボアンプに対して位置指令情報を出力するプログラマブルコントローラ（ＰＬＣ）などの上位コントローラとを備えたものがある。サーボアンプは、エンコーダからの位置（角度）情報が、上位コントローラから与えられる位置指令情報に一致するように、サーボモータへの駆動電流を制御する。
【０００４】
かかるサーボシステムとして、例えば、特許文献１には、サーボモータとサーボアンプとを備え、水車のガイドベーンを駆動する水車用電動サーボ装置が開示されている。このサーボ装置では、サーボアンプの出力電圧波形を監視し、サーボアンプの異常を検出したときには、警報を発するとともに、バックアップ用のガイドベーン閉鎖装置を作動させて、水車を停止させるようにしている。
【０００５】
しかしながら、この特許文献１は、水車用の駆動装置に係るものであって、様々なサーボシステムに適用できるものではなく、また、サーボアンプの出力電圧波形の異常を監視するだけであって、安全機能としては不十分である。
【０００６】
故障が生じた場合に安全側に制御する安全機能を備えたサーボコントローラもあるが、かかるサーボコントローラを用いる場合には、専用のサーボアンプ、サーボモータおよびエンコーダと共にサーボシステム全体を入れ替える必要がある。
【０００７】
このようにサーボシステム全体を入れ替えると、コストが高くつくとともに、ユーザが開発し、カスタマイズされている既存のサーボシステムに蓄積されているノウハウ等が無駄となり、新たなサーボシステムを再構築しなければならないという課題がある。
【特許文献１】特許第３５２５４０１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、上述のような点に鑑みて為されたものであって、既存のサーボシステム全体を、安全機能を有するシステムに入れ替えることなく、安全化を図れるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
（１）本発明のサーボシステムは、サーボモータと、該サーボモータに取り付けられたエンコーダの出力に基づいて、前記サーボモータの駆動を制御するサーボアンプとを備えるサーボシステムにおいて、前記エンコーダの出力が分岐されて与えられるとともに、前記サーボアンプと前記サーボモータとの間の駆動電力の供給ラインに設けられた開閉手段に対して、その開閉を制御する安全出力を与える安全制御機器を備え、前記安全制御機器は、前記エンコーダの出力に基づいて、異常の有無を監視し、異常が有るときには、前記開閉手段を開成して前記サーボモータへの駆動電力の供給を遮断するものである。
【００１０】
異常は、エンコーダの出力に基づいて検出できる異常であり、例えば、サーボモータの回転速度、回転角度（位置）、あるいは、回転方向などの異常であるのが好ましい。
【００１１】
異常とは、通常の値や範囲から外れていることをいい、例えば、サーボモータの回転速度、回転角度（位置）、あるいは、回転方向などが、予め設定されているサーボモータの回転速度、回転角度（位置）、あるいは、回転方向などの制限値や制限範囲から外れていることをいう。この制限値や制限範囲は、ユーザが設定するのが好ましい。
【００１２】
サーボモータおよびサーボアンプは、１組に限らず、複数組であってもよい。
【００１３】
安全出力には、サーボモータによって駆動される機械装置の稼動を禁止する危険側の安全出力と、前記機械装置の稼動を許容する安全側の安全出力とがあり、危険側の安全出力によって前記開閉手段を開成し、安全側の安全出力によって、前記開閉手段を閉成する。異常が有るときには、危険側の安全出力によって開閉手段を開成して、サーボモータへの駆動電力の供給を遮断するものである。
【００１４】
本発明のサーボシステムによると、安全制御機器をサーボシステムに追加することによって、エンコーダの出力に基づいて、例えば、サーボモータの回転速度の異常などの異常の有無を監視し、異常が有るときには、サーボモータへの駆動電力の供給を遮断してサーボモータを停止させることができるので、サーボシステム全体を、安全機能を有するシステムに入れ替えることなく、安全化を図ることができる。
【００１５】
しかも、エンコーダの出力ラインを分岐して、エンコーダの出力を安全制御機器に与えることによって、異常の有無を監視することができるとともに、異常が有るときには、安全制御機器の安全出力によって、サーボアンプとサーボモータとの間の駆動電力の供給ラインに設けた開閉手段を開成してサーボモータへの駆動電力の供給を遮断するので、既存のサーボシステムに、安全制御機器を容易に追加することが可能となる。
【００１６】
（２）本発明のサーボシステムの他の実施形態では、前記安全制御機器は、前記異常の有無を監視するに当たっての監視内容を含む設定情報が入力される設定入力部を備え、前記設定情報に応じた監視を行なうものである。
【００１７】
監視の内容には、監視する項目、例えば、サーボモータの回転速度、回転角度（位置）、回転方向などがある。
【００１８】
また、監視の内容には、異常の有無の判定の基準となるパラメータ、例えば、監視する項目が、サーボモータの回転速度であれば、回転速度の制限値や制限範囲、監視する項目が、回転角度（位置）であれば、回転角度の制限値や制限範囲などがある。
【００１９】
複数台のサーボモータが有る場合には、サーボモータ毎に、監視内容の設定情報が入力されるのが好ましい。
【００２０】
また、複数台のサーボモータがある場合には、或るサーボモータに異常が生じたときに、駆動電力の供給を遮断する他のサーボモータを指定する情報を、設定情報に含めてもよい。
【００２１】
設定情報は、設定用スイッチなどをユーザが手動操作して設定してもよいし、専用のツールを用いて設定してもよい。
【００２２】
この実施形態によると、監視の内容を含む設定情報に応じた監視を行うので、監視の内容、例えば、サーボモータの回転速度の監視や回転角度の監視といった監視の内容を、設定情報によって選択することができる。
【００２３】
（３）本発明のサーボシステムの一つの実施形態では、前記安全制御機器は、前記監視の有効／無効を切換える監視制御入力が与えられる監視制御入力部を備え、前記監視制御入力が監視を有効にする入力であるときには、前記監視を行い、前記監視制御入力が監視を無効にする入力であるときには、前記監視を行わないものである。
【００２４】
監視制御入力は、監視を有効あるいは無効にするための入力であって、監視する項目毎に、また、監視するサーボモータ毎に、有効／無効を制御できるのが好ましい。この監視制御入力は、例えば、セーフティライトカーテンやセーフティドアスイッチ等のセーフティセンサからの入力を用いてもよい。この場合、例えば、作業者がサーボモータによって駆動される機械装置の周囲の検出領域に侵入したことをセーフティセンサで検知したときに、該セーフティセンサからの入力によって監視機能を有効にして、サーボモータの回転速度が低速の制限速度以下であるか否かの監視を開始するようにしてもよい。また、セーフティセンサからの入力を監視制御入力とするのではなく、例えば、制御盤の設定スイッチからの有効／無効に対応する入力を、監視制御入力としてもよい。
【００２５】
この実施形態によると、監視制御入力によって、監視の有効／無効を切換えることができるので、常時監視を行うのではなく、例えば、セーフティセンサからの入力を用いて、作業者がサーボモータによって駆動される機械装置に近接したような場合に、監視を開始するといったことが可能となる。
【００２６】
（４）本発明のサーボシステムの他の実施形態では、前記安全制御機器は、非常停止入力が与えられる安全入力部を備え、前記非常停止入力に応答して、前記サーボモータへの駆動電力の供給を遮断するものである。
【００２７】
非常停止入力は、非常停止スイッチなどからの入力であるのが好ましい。
【００２８】
この実施形態によると、緊急時には、非常停止入力に応答して、サーボモータへの駆動電力の供給を遮断して、サーボモータを停止させることができる。
【００２９】
（５）本発明のサーボシステムの更に他の実施形態では、前記サーボアンプに対して制御指令を与えるコントローラを備え、前記安全制御機器は、前記サーボモータへの駆動電力の供給を遮断したときには、遮断したことを前記コントローラに伝達するものである。
この実施形態によると、安全制御機器によって、サーボモータへの駆動電力の供給が遮断されたときには、サーボアンプに制御指令を与えるコントローラに、遮断されたことが伝達されるので、それを認識して、サーボアンプに対して適切な制御指令を与えることができる。
【００３０】
（６）本発明のサーボシステムの他の実施形態では、前記エンコーダは、出力が二重化されたインクリメンタル型のエンコーダであって、該エンコーダの出力には、Ａ相信号、Ｂ相信号、反転Ａ相信号および反転Ｂ相信号を含んでいる。
【００３１】
この実施形態によると、異常の有無の監視に用いるエンコーダの出力は、二重化されているので、高い信頼性で異常の有無を監視することができる。
【００３２】
（７）本発明のサーボシステムの更に他の実施形態では、前記エンコーダは、出力が二重化されたインクリメンタル型のエンコーダであって、該エンコーダの出力には、ｓｉｎ信号、ｃｏｓ信号、反転ｓｉｎ信号および反転ｃｏｓ信号を含んでいる。
【００３３】
この実施形態によると、異常の有無の監視に用いるエンコーダの出力は、二重化されているので、高い信頼性で異常の有無を監視することができる。
【００３４】
（８）本発明のサーボシステムの一つの実施形態では、前記サーボモータには、前記エンコーダとは別に、追加のエンコーダが取り付けられ、前記安全制御機器は、前記エンコーダおよび前記追加のエンコーダの出力に基づいて、異常の有無を監視するものである。
【００３５】
この実施形態によると、エンコーダの出力が二重化されていない場合であっても、追加のエンコーダを追加し、両エンコーダの出力を用いることによって、高い信頼性で異常の有無を監視することができる。
【００３６】
（９）本発明の安全制御機器は、サーボモータに取付けられたエンコーダの出力が分岐されて与えられるとともに、前記サーボモータと該サーボモータの駆動を制御するサーボアンプとの間の駆動電力の供給ラインに設けられた開閉手段に対して、その開閉を制御する安全出力を出力する安全制御機器であって、前記エンコーダの出力に基づいて、異常の有無を監視し、異常が有るときには、前記安全出力によって、前記開閉手段を開成して前記サーボモータへの駆動電力の供給を遮断するものである。
【００３７】
本発明の安全制御機器によると、当該安全制御機器をサーボシステムに追加することによって、エンコーダの出力に基づいて、例えば、サーボモータの回転速度の異常などの異常の有無を監視し、異常が有るときには、サーボモータへの駆動電力の供給を遮断してサーボモータを停止させることができるので、サーボシステム全体を、安全機能を有するシステムに入れ替えることなく、安全化を図ることができる。
【００３８】
しかも、エンコーダの出力ラインを分岐して、エンコーダの出力を安全制御機器に与えることによって、異常の有無を監視することができるとともに、異常が有るときには、安全制御機器の安全出力によって、サーボアンプとサーボモータとの間の駆動電力の供給ラインに設けた開閉手段を開成してサーボモータへの駆動電力の供給を遮断するので、既存のサーボシステムに、安全制御機器を容易に追加することが可能となる。
【００３９】
（１０）本発明の安全制御機器の他の実施形態では、前記監視の内容を含む設定情報が入力される設定入力部と、前記監視の有効／無効を切換える監視制御入力が与えられる監視制御入力部とを備え、前記監視制御入力が監視を有効とする入力であるときには、前記設定情報に応じた監視を行う一方、前記監視制御入力が監視を無効とする入力であるときには、前記監視を行わないものである。
【００４０】
この実施形態によると、監視の内容を含む設定情報に応じた監視を行うので、監視の内容、例えば、サーボモータの回転速度の監視や回転角度の監視といった監視の内容を、設定情報によって選択することができる。
【００４１】
しかも、監視制御入力によって、監視の有効／無効を切換えることができるので、常時監視を行うのではなく、例えば、セーフティセンサからの入力を用いて、作業者がサーボモータによって駆動される機械装置に近接したような場合に、監視を開始するといったことが可能となる。
【００４２】
（１１）本発明の安全制御機器の更に他の実施形態では、非常停止入力が与えられる安全入力部を備え、前記非常停止入力に応答して、前記開閉手段を開成して前記サーボモータへの駆動電力の供給を遮断するものであり、前記サーボモータへの駆動電力の供給を遮断したときには、前記サーボアンプに制御指令を与えるコントローラ対して、前記駆動電力の供給を遮断したことを伝達するものである。
【００４３】
この実施形態によると、緊急時には、非常停止入力に応答して、サーボモータへの駆動電力の供給を遮断して、サーボモータを停止させることができる。また、サーボモータへの駆動電力の供給が遮断されたときには、サーボアンプに制御指令を与えるコントローラに、遮断されたことが伝達されるので、コントローラは、それを認識して、サーボアンプに対して適切な制御指令を与えることができる。
【発明の効果】
【００４４】
本発明によれば、安全制御機器をサーボシステムに追加することによって、エンコーダの出力に基づいて、例えば、サーボモータの回転速度の異常の有無を監視し、異常があるときには、サーボモータへの駆動電力の供給を遮断してサーボモータを停止させることができるので、サーボシステム全体を、安全機能を有するシステムに入れ替えることなく、安全化を図ることができる。したがって、低いコストで、しかも、カスタマイズされている既存のサーボシステムを有効に利用することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４５】
以下、図面によって本発明の実施の形態について詳細に説明する。
【００４６】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施形態に係るサーボシステムの構成図である。
【００４７】
この実施形態のサーボシステム１は、各種の機械装置、例えば、産業用ロボットなどを駆動するサーボモータ２と、このサーボモータ２の軸に直結されたエンコーダ３と、サーボモータ２の動作を制御するサーボアンプ４と、サーボアンプ４に対して位置指令情報を出力するとともに、サーボアンプ４からフィードバック情報が与えられるプログラマブルコントローラ（ＰＬＣ）などの上位コントローラ５とを備え、更に、本発明に係る安全制御機器６を備えている。
【００４８】
サーボアンプ４は、エンコーダ２の出力である位置（角度）情報と、上位コントローラ５からの位置指令情報とに基づいて、サーボモータ２への駆動（モータ）電流を制御する。
【００４９】
安全制御機器６は、サーボシステムの安全化を図るものであり、この安全制御機器６には、エンコーダ３からの出力が分岐して与えられ、この出力に基づいて、異常の有無を監視する。
【００５０】
このエンコーダ３は、出力が二重化されている公知のインクリメンタル型のエンコーダであって、その出力には、９０度の位相差のＡ相信号及びＢ相信号を含むとともに、反転した反転Ａ相信号および反転Ｂ相信号を含んでおり、これら４種類の矩形波信号が、サーボアンプ４に与えられる一方、安全制御機器６に与えられる。
【００５１】
このように、エンコーダ３の出力は、二重化されているので、例えば、Ａ相信号またはＢ相信号に異常があると、その信号を反転した信号は、反転Ａ相信号あるいは反転Ｂ相信号とは一致しなくなるので、異常を検出することが可能である。なお、エンコーダは、矩形波信号を出力する矩形波タイプに限らず、ｓｉｎ信号、ｃｏｓ信号、反転ｓｉｎ信号および反転ｃｏｓ信号の４種類の正弦波信号を出力する正弦波タイプの出力が二重化されたエンコーダを用いてもよい。
【００５２】
この安全制御機器６には、外部の非常停止スイッチなどからの非常停止入力、異常の有無を監視する監視の内容を含む設定情報、および、監視を有効／無効に切換える監視制御入力が与えられ、これらに基づいて、非常停止入力の有無および異常の有無を監視し、サーボアンプ４とサーボモータ２との間に設けられたコンタクタ７に対して、その接点の開閉を制御する安全出力を与える。
【００５３】
この安全出力には、サーボモータ２によって駆動される機械装置の稼動を禁止する危険側の安全出力と、前記機械装置の稼動を許容する安全側の安全出力とがある。危険側の安全出力、例えば、ローレベルの安全出力によってコンタクタ７の接点を開成してサーボモータ２の駆動電力の供給を遮断する一方、安全側の安全出力、例えば、ハイレベルの安全出力によって、コンタクタ７の接点を閉成してサーボモータ２への駆動電力を供給する。非常停止入力や異常が有るときには、危険側の安全出力をコンタクタ７に出力して接点を開成し、サーボモータ２への駆動電力の供給を遮断する。
【００５４】
設定情報は、安全制御機器６に装備されたディップスイッチ等をユーザが操作して設定してもよいし、あるいは、専用のツールを用いて設定するようにしてもよい。この設定情報に含まれる監視の内容としては、例えば、サーボモータ２の回転速度、回転角度（位置）、あるいは、回転方向などの監視項目がある。また、異常の有無の判定の基準となる回転速度の制限値や制限範囲、あるいは、回転角度の制限値や制限範囲などがある。
【００５５】
複数台のサーボモータが有る場合には、サーボモータ毎に、監視内容の設定情報が入力されるのが好ましい。
【００５６】
また、複数台のサーボモータがある場合には、或るサーボモータに異常が生じたときに、駆動電力の供給を遮断する他のサーボモータを指定する情報を、設定情報に含めてもよい。すなわち、或るサーボモータに異常が生じたときには、そのサーボモータと共に、予め設定情報で指定された他のサーボモータへの駆動電力の供給を遮断するようにしてもよい。
【００５７】
この設定情報には、上位コントローラ５との通信の種類や内容、例えば、特定の通信プロトコルに従った通信であるのか、複数の信号線を用いたＯＮ／ＯＦＦ信号であるのかなどの情報も含まれる。
【００５８】
監視制御入力は、監視機能の有効／無効を切換えるための入力であり、設定情報によって設定される監視項目の監視を行うか否かを切換えるための入力である。この監視制御入力は、監視項目毎に有効／無効を設定できるようにしてもよいし、一括して設定できるようにしてもよい。
【００５９】
この監視制御入力としては、各種のセーフティセンサ、例えば、セーフティライトカーテン、セーフティドアスイッチやセーフティマットからの入力を用いることができ、例えば、セーフティライトカーテンよって作業者が、サーボモータ２によって駆動される機械装置の周囲の検出領域に侵入したことを検知して、監視機能を有効にし、例えば、サーボモータの回転速度が低速の制限速度以下であるか否かの監視を開始したり、あるいは、ドアを開放して作業者が、前記機械装置の周囲で調整やメンテナンスを行っているときに、前記ドアの開放を検知するセーフティドアスイッチからの入力を、監視制御入力として監視機能を有効にし、サーボモータの回転速度が低速の制限速度以下であるか否かの監視を開始するといったことが可能となる。
【００６０】
なお、セーフティセンサからの入力を監視制御入力として用いることなく、監視項目毎に、監視機能の有効／無効を設定してもよく、例えば、制御盤の設定スイッチによって有効／無効を設定し、設定スイッチからの入力を監視制御入力としてもよい。
【００６１】
この安全制御機器６では、監視制御入力によって有効とされた監視項目、例えば、サーボモータ２の回転速度の監視を、エンコーダ３からの出力に基づいて行い、設定された制限値を越えたときには、異常であるとして、機械装置の稼動を禁止する危険側の安全出力を、コンタクタ７に出力して接点を開成してサーボモータ２への駆動電流を遮断してサーボモータ２を停止させる。
【００６２】
また、安全制御機器６は、異常の有無の監視結果に拘らず、非常停止スイッチなどからの非常停止入力があったときには、危険側の安全出力をコンタクタ７に出力し、コンタクタ７の接点を開成してサーボモータ２への通電を遮断し、サーボモータ２を停止させる。
安全制御機器６は、サーボモータ２への駆動電流を遮断したときには、上位コントローラ５に対して、その旨を動作情報としてフィードバックする。これによって、上位コントローラ５は、非常停止入力あるいは異常の発生によってサーボモータ２が停止されたことを認識することができる。安全制御機器６から上位コントローラ５へフィードバックする動作情報には、非常停止入力の有無、監視制御入力の有無、すなわち、監視を行っているか否かといった情報を含ませてもよい。更に、上位コントローラ５にフィードバックする動作情報には、安全制御機器６の内部機能の異常を監視する後述の安全監視部による監視結果の情報を含ませてもよい。
【００６３】
この安全制御機器６は、ＣＰＵを内蔵しており、図２に示される機能を備えている。
【００６４】
図２に示すように、安全制御機器６は、外部からの非常停止入力が与えられる安全入力部８と、監視機能の有効／無効を切り替える監視制御入力が与えられる監視制御入力部９と、エンコーダ３の出力が与えられるセンサ入力部１０と、監視内容を含む設定情報が設定入力される設定入力部１１とを備えている。
【００６５】
安全入力部８には、非常停止スイッチなどからの非常停止入力が与えられ、監視制御入力部９には、例えば、セーフティライトカーテンなどのセーフティセンサからの入力が与えられる。
【００６６】
センサ入力部１０には、エンコーダ３からの出力が、例えば、専用のアタッチメント１９によって分岐されて与えられる。このセンサ入力部１０には、後述のようにサーボモータを複数台備えるシステムでは、各サーボモータに対応するエンコーダの出力が与えられ、また、後述のように一台のサーボモータに追加のエンコーダを取り付けた場合には、追加のエンコーダの出力も与えられる。
【００６７】
この実施形態では、センサ入力部１０は、出力が二重化されたエンコーダ３からＡ相信号、Ｂ相信号、反転Ａ相信号および反転Ｂ相信号の４種類の信号が与えられる。
【００６８】
設定入力部１１には、監視すべき項目や異常の有無の判定の基準となる制限値などを含む上述の設定情報が設定入力される。
【００６９】
センサ入力部１０に入力されるエンコーダ３の出力は、センサ入力演算部１２によって、整形されてエンコーダ信号の周期や位置が算出される。
【００７０】
監視判定部１３は、監視制御入力部９、センサ入力部１０および設定入力部１１の入力に基づいて、監視を行って異常の有無を判定し、あるいは、監視を行わない。すなわち、監視判定部１３は、監視制御入力部９の監視制御入力によって監視が有効であるとされたときには、設定入力部１１によって設定入力された監視内容の監視を行い、異常の有無を判定する。また、監視制御入力部９の監視制御入力によって監視が無効であるとされたときには、監視を行わず、したがって、異常の有無の判定を行わない。
【００７１】
監視判定部１３は、監視制御入力部９の監視制御入力によって監視が有効であるとされたときには、設定入力部１１によって設定入力された監視すべき項目について、センサ入力部１０からのエンコーダ３の出力に基づいて、異常の有無を判定する。例えば、監視項目が、サーボモータ２の回転速度である場合には、エンコーダ３からの出力に基づいて行い、設定された制限速度を越えたときには、異常であると判定し、設定された制限速度以下では、正常であると判定する。
【００７２】
また、監視判定部１３では、エンコーダ３の出力自体が正常であるか否かの判定も行う。すなわち、エンコーダ３の出力には、上述のように、Ａ相信号、Ｂ相信号および反転Ａ相信号、反転Ｂ信号の４種類があり、Ａ相信号およびＢ相信号が、反転Ａ相信号および反転Ｂ相信号にそれぞれ対応しているか否かの判定を行い、対応していないときには、エンコーダ３の出力が異常であると判定する。
【００７３】
この監視判定部１３では、後述のようにサーボモータを複数台備えるシステムでは、サーボモータ毎に異常の有無の判定を行なうとともに、エンコーダ毎に出力の異常の有無の判定を行なう。
【００７４】
出力制御部１４は、安全入力部８、内部機能の異常を監視する安全監視部１７、および、監視判定部１３の各出力に基づいて、安全出力を出力する安全出力部１５およびモニタ出力を出力するモニタ出力部１６を制御する。この出力制御部１４は、サーボモータを複数台備えるシステムでは、各サーボモータに個別的に対応するように複数の安全出力を出力する安全出力部１５および複数のモニタ出力を出力するモニタ出力部１６を制御する。
【００７５】
安全監視部１７は、内部の各機能の異常の有無を自己診断するものであり、例えば、ＣＰＵのクロック、各部の電圧、内部メモリなどの監視を行う。
【００７６】
出力制御部１４は、安全入力部８に非常停止入力があったときには、監視判定部１３の判定結果に拘らず、安全出力部１５およびモニタ出力部１６に対して、安全出力およびモニタ出力を、機械装置の稼動を禁止する危険側に制御する。また、出力制御部１４は、安全監視部１７の監視結果に基づいて、内部機能の異常が検出されたときには、監視判定部１３の判定結果に拘らず、安全出力部１５およびモニタ出力部１６に対して、安全出力およびモニタ出力を、機械装置の稼動を禁止する危険側に制御する。
【００７７】
この実施形態では、非常停止入力および安全監視部１７によって内部機能の異常が検出されたときに、安全出力を危険側に制御する処理は、後述のように常駐処理としている。
【００７８】
また、出力制御部１４は、安全入力部８からの非常停止入力がなく、しかも、安全監視部１７によって内部機能の異常が検出されていないときには、監視判定部１３の判定結果に応じて、安全出力およびモニタ出力を制御する。具体的には、監視判定部１３によって、異常であると判定されたときには、安全出力およびモニタ出力を、機械装置の稼動を禁止する危険側に制御し、正常であると判定されたときには、安全出力およびモニタ出力を、機械装置の稼動を許容する安全側に制御する。なお、監視を行っていないときには、安全出力およびモニタ出力を、機械装置の稼動を許容する安全側に制御する。
【００７９】
安全出力部１５は、出力制御部１４の制御に応じて、機械装置の稼動を禁止する危険側の安全出力をコンタクタ７に与えて接点を開成し、サーボモータ２への駆動電流を遮断してサーボモータ２を停止させ、あるいは、機械装置の稼動を許容する安全側の安全出力をコンタクタ７に与えて接点を閉成し、サーボモータ２へ駆動電流を供給する。
【００８０】
モニタ出力部１６は、例えば、表示灯などにモニタ出力を与え、サーボモータ２への駆動電流を遮断したことを点灯表示させる。
【００８１】
上位機器接続部１８は、サーボモータ２への駆動電流を遮断したか否かといった内部の動作情報をフィードバック信号として上位コントローラ５へ伝達する。
【００８２】
図３は、本発明の実施形態の初期設定時の動作説明に供するフローチャートである。
【００８３】
先ず、各種の動作設定を行なう。具体的には、監視の内容、監視の内容に必要なパラメータ、監視の内容と出力制御との関連付けなどを設定情報として設定入力するとともに、上位のコントローラ５に対して、通信データや通信方法などの通信設定を行う（ステップｎ１００）。その後、上位コントローラ５に対して、設定内容を送信して終了する（ステップｎ１０１）。
【００８４】
図４は、本発明の実施形態の運用時の動作説明に供するフローチャートである。
【００８５】
先ず、非常停止入力および内部機能の異常があるか否かを判断する安全常駐処理を行なう（ステップｎ２００）。この安全常駐処理は、図５に示すように、当該安全制御機器６の内部機能の異常を検出したか否かを判断し（ステップｎ２００−１）、異常を検出したときには、コンタクタ７へ機械装置の稼動を禁止する危険側に対応する安全出力を出力し、コンタクタ７の接点を開成してサーボモータ２への通電を遮断し（ステップｎ２００−２）、サーボモータ２への通電を遮断したことを示す通信情報をセットして終了する（ステップｎ２００−３）。ステップｎ２００−１において、安全制御機器６の内部機能の異常を検出していないときには、非常停止入力があったか否か、すなわち、非常停止操作があったか否かを判断し（ステップｎ２００−４）、非常停止操作がなかったときには、終了する。ステップｎ２００−４において、非常停止操作があったときには、非常停止操作があったことを示す通信情報をセットし（ステップｎ２００−５）、ステップｎ２００−２に移り、サーボモータ２への通電を遮断する。
【００８６】
再び、図４を参照して、上記の安全常駐処理によって、サーボモータ２への通電が遮断されたか否かを判断し（ステップｎ２０１）、遮断されたときには、ステップｎ２０４に移り、上述のステップｎ２００−３あるいはステップｎ２００−５でセットされた情報および現在の制御が、監視を行わない通常制御であるか、あるいは、監視制御であるかを示す情報を、上位のコントローラ５に送信して終了する。
【００８７】
ステップｎ２０１において、サーボモータ２への通電が遮断されていないと判断したときには、監視を有効とする監視制御入力があるか否かを判断し（ステップｎ２０２）、監視を有効とする監視制御入力がないときには、監視を行わない通常制御に移行する（ステップｎ２０３）。この通常制御では、図６に示すように、コンタクタ７へ機械装置の稼動を許容する安全側に対応する安全出力の出力を継続し、サーボモータ２への通電を継続して終了し（ステップｎ２０３−１）、図４のステップｎ２０４に移る。
【００８８】
図４のステップｎ２０２において、監視を有効とする監視制御入力があるときには、監視制御に移行する（ステップｎ２０５）。この監視制御では、図７に示すように、監視許容値内、例えば、サーボモータ２の回転速度が制限速度以下であるか否かを判断し（ステップｎ２０５−１）、監視許容値内であるときには、コンタクタ７に対して安全側に対応する安全出力の出力を継続し、サーボモータ２への通電を継続して終了する（ステップｎ２０５−２）。
【００８９】
ステップｎ２０５−１において、監視許容値内でないとき、例えば、サーボモータ２の回転速度が制限速度を越えているときには、コンタクタ７に対して危険側に対応する安全出力を出力して接点を開成して、サーボモータ２への通電を遮断し（ステップｎ２０５−３）、エラー原因や対象といった通信情報をセットして終了し（ステップｎ２０５−４）、図４のステップｎ２０４に移り、セットされている情報および現在の制御が、通常制御であるか監視制御であるかを示す情報を、上位のコントローラ５に送信して終了する。
【００９０】
以上のように安全制御機器６を、サーボシステムに追加することによって、設定に応じて異常の有無を監視し、異常が有るときには、コンタクタ７の接点を開成してサーボモータ２へ駆動電力の供給を遮断してサーボモータ２を停止させるので、サーボシステムの安全化を図ることができる。
【００９１】
しかも、安全化を図るために、サーボシステム全体を、安全機能を有するシステムに入れ替える必要がなく、したがって、低いコストで安全化を図ることができるとともに、カスタマイズされている既存のサーボシステムを有効に利用することができる。
【００９２】
（その他の実施の形態）
上述の実施形態では、１台のサーボモータ２を制御するシステムに適用して説明したけれども、本発明は、例えば、図８に示すように、複数台のサーボモータ２−１，２−２を制御するシステムにも同様に適用できるものである。
【００９３】
図８のサーボシステムは、２台のサーボモータ２−１，２−２と、各サーボモータ２−１，２−２の軸にそれぞれ直結されたエンコーダ３−１，３−２と、各サーボモータ２−１，２−２の動作をそれぞれ制御するサーボアンプ４−１，４−２と、各サーボアンプ４−１，４−２に対して位置指令情報を出力するとともに、各サーボアンプ４−１，４−２からフィードバック情報が与えられるプログラマブルコントローラ（ＰＬＣ）などの上位コントローラ５−１とを備え、更に、本発明に係る安全制御機器６を備えている。
【００９４】
この実施形態の安全制御機器６も、上述の実施の形態と同様に、外部の非常停止スイッチなどからの非常停止入力、異常の有無を監視する監視項目や異常の有無の判定に必要なパラメータなどの各種の設定情報、および、監視を有効／無効に設定する監視制御入力が与えられる。
【００９５】
設定情報には、サーボモータ２−１，２−２毎に、監視すべき項目や異常の有無の判定基準となるパラメータなどが含まれる。この設定情報によって、例えば、一方のサーボモータ２−１に異常が生じた場合には、このサーボモータ２−１への駆動電流を遮断するとともに、他方のサーボモータ２−２への駆動電流を遮断するといったことも可能となる。
【００９６】
監視を有効あるいは無効とする監視制御入力を、サーボモータ２−１，２−２毎に与えることができる。
【００９７】
この実施形態では、安全制御機器６は、各サーボモータ２−１，２−２に個別的に対応する各エンコーダ３−１，３−２の出力に基づいて、サーボモータ２−１，２−２毎に異常の有無を監視し、各コンタクタ７−１，７−２の接点の開閉を制御する安全出力を与える。その他の構成は、上述の実施の形態と同様である。
【００９８】
上述の各実施形態のエンコーダ３，３−１，３−２は、出力が二重化されたインクリメンタル型のエンコーダであったけれども、エンコーダが、図９に示すように、出力が二重化されていないインクリメンタル型のエンコーダ、あるいは、アブソリュート型のエンコーダ３−３である場合には、サーボモータ２と同軸に、追加のインクリメンタル型のエンコーダあるいはアブソリュート型のエンコーダ３−４を追加し、両エンコーダ３−３，３−４の出力に基づいて、異常の有無を検出するようにすればよい。
【産業上の利用可能性】
【００９９】
本発明は、サーボシステムの安全化に有用である。
【図面の簡単な説明】
【０１００】
【図１】本発明の実施形態に係るサーボシステムの概略構成図である。
【図２】図１の安全制御機器の機能ブロック図である。
【図３】初期設定時のフローチャートである。
【図４】運用時のフローチャートである。
【図５】常駐処理のフローチャートである。
【図６】通常制御時のフローチャートである。
【図７】監視制御時のフローチャートである。
【図８】本発明の他の実施形態のサーボシステムの概略構成図である。
【図９】本発明の更に他の実施形態のサーボシステムの概略構成図である。
【符号の説明】
【０１０１】
１                                          サーボシステム
２，２−１，２−２                          サーボモータ
３，３−１，３−２，３−３，３−４          エンコーダ
４，４−１，４−２                          サーボアンプ
５，５−１                                  上位コントローラ
６                                          安全制御機器
【図１】
2010152595.tif 000003
【図２】
2010152595.tif 000004
【図３】
2010152595.tif 000005
【図４】
2010152595.tif 000006
【図５】
2010152595.tif 000007
【図６】
2010152595.tif 000008
【図７】
2010152595.tif 000009
【図８】
2010152595.tif 000010
【図９】
2010152595.tif 000011