(57)【要約】【課題】多様なシステム構成の産業機械に汎用的に対応して安全規格の準拠を容易に確保可能にする。【解決手段】モータ制御装置１３とセーフティモジュール１４は、所定の駆動制御指令に従ってモータ２への給電制御を行うモータ制御回路部３１と、安全要求信号が入力された際に、コントローラ１１から入力された所定の上位制御用動作パターンに沿った上位制御指令を駆動制御指令としてモータ制御回路部３１に入力してモータ２の減速・停止を行うコントローラ減速モード、又は、所定の自己制御用動作パターンに沿ってモータ制御装置１３内で生成した内部減速指令を駆動制御指令としてモータ制御回路部３１に入力してモータ２の減速・停止を行うアクティブ減速モード、のいずれか一方を選択して実行する機能と、安全要求信号が入力された際に、駆動状態量が所定の動作監視パターンを超過したか否かを監視する比較監視部４１と、を備えている。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
負荷機械を駆動するためのモータと、
前記モータに機械接続され、当該モータに係わる駆動状態量を検出する駆動状態量検出器と、
当該モータへの給電制御を行うモータ制御部と、
前記モータ制御部に上位制御指令を出力し、前記モータ制御部による前記給電制御を制御可能な上位制御部と、
前記モータを減速又は停止すべき所定の条件を満たした際に安全要求信号を前記モータ制御部に入力する安全要求部と、
を有するモータ駆動システムであって、
前記モータ制御部は、
前記駆動状態量をフィードバック信号として参照しつつ、所定の駆動制御指令に従って前記給電制御を行うモータ制御回路部と、
前記安全要求信号が入力された際に、所定の上位制御用動作パターンに沿った前記上位制御指令を前記駆動制御指令として前記モータ制御回路部に入力することで前記モータの減速制御又は停止制御を行う第１安全機能モード、又は、所定の自己制御用動作パターンに沿って前記モータ制御部内で生成した内部減速指令を前記駆動制御指令として前記モータ制御回路部に入力することで前記モータの減速制御又は停止制御を行う第２安全機能モード、のいずれか一方を選択して実行するモード選択実行部と、前記安全要求信号が入力された際に、前記駆動状態量と所定の動作監視パターンとを比較して、前記駆動状態量が前記動作監視パターンを超過したか否かを監視する比較監視処理部と、を備えていることを特徴とするモータ駆動システム。
【請求項２】
請求項１記載のモータ駆動システムにおいて、
前記モータ制御部は、
給電遮断信号が入力された際に、前記モータ制御回路部から前記モータへの給電を遮断する給電遮断部を備えていることを特徴とするモータ駆動システム。
【請求項３】
請求項２記載のモータ駆動システムにおいて、
前記比較監視処理部は、前記駆動状態量が前記動作監視パターンを超過した際に、前記給電遮断部に前記給電遮断信号を出力することを特徴とするモータ駆動システム。
【請求項４】
請求項３記載のモータ駆動システムにおいて、
前記動作監視パターンは、前記安全要求信号が入力された後の所定のタイミングで、前記給電遮断部に前記給電遮断信号を出力することを特徴とするモータ駆動システム。
【請求項５】
請求項３又は４記載のモータ駆動システムにおいて、
前記上位制御部の前記上位制御用動作パターン、及び、前記モータ制御部の前記自己制御用動作パターン、及び、前記比較監視処理部の前記動作監視パターンは、いずれも同じ複数の種類の動作パターンを適用可能であることを特徴とするモータ駆動システム。
【請求項６】
請求項５記載のモータ駆動システムにおいて、
前記安全要求部は前記安全要求信号を複数出力可能であり、
前記上位制御部、及び、前記モータ制御部、及び、前記比較監視処理部は、いずれも前記複数の安全要求信号にそれぞれ同じ種類の動作パターンを対応させて適用し、当該適用した複数の動作パターンをそれぞれ並行させつつ個別に処理することを特徴とするモータ駆動システム。
【請求項７】
請求項６記載のモータ駆動システムにおいて、
前記上位制御部、及び、前記モータ制御部、及び、前記比較監視処理部は、いずれも前記複数の動作パターンを同時に処理する場合、予め設定した優先度の高い方を適用することを特徴とするモータ駆動システム。
【請求項８】
請求項６記載のモータ駆動システムにおいて、
前記上位制御部、及び、前記モータ制御部、及び、前記比較監視処理部は、いずれも前記複数の動作パターンを同時に処理する場合、安全度の高い方を適用することを特徴とするモータ駆動システム。
【請求項９】
請求項６乃至請求項８のいずれか１項記載のモータ駆動システムにおいて、
前記上位制御部、及び、前記モータ制御部、及び、前記比較監視処理部は、いずれも前記複数の動作パターンを同時に処理する場合、当該複数の動作パターンのうちいずれか一つでも前記給電遮断部に前記給電遮断信号を入力する際には優先的に適用することを特徴とするモータ駆動システム。
【請求項１０】
請求項５乃至請求項９のいずれか１項記載のモータ駆動システムにおいて、
動作パターンの種類の一つが、時間経過を待たずに前記給電遮断部へ前記給電遮断信号を入力して前記モータ制御回路部から前記モータへの給電を遮断する、安全ベースブロック機能を実現可能な動作パターンであることを特徴とするモータ駆動システム。
【請求項１１】
請求項４乃至請求項１０のいずれか１項記載のモータ駆動システムにおいて、
動作パターンの種類の一つが、規定時間までに前記モータを減速停止させ、前記規定時間の経過後に前記給電遮断部へ前記給電遮断信号を入力して前記モータ制御回路部から前記モータへの給電を遮断する、遅延付き安全ベースブロック機能を実現可能な動作パターンであることを特徴とするモータ駆動システム。
【請求項１２】
請求項４乃至請求項１１のいずれか１項記載のモータ駆動システムにおいて、
動作パターンの種類の一つが、規定時間までに前記モータを減速停止させ、前記規定時間の経過後に前記モータの移動量を所定範囲内に維持させる、遅延付き安全位置監視機能を実現可能な動作パターンであることを特徴とするモータ駆動システム。
【請求項１３】
請求項４乃至請求項１２のいずれか１項記載のモータ駆動システムにおいて、
動作パターンの種類の一つが、規定時間までに前記モータを減速させ、前記規定時間の経過後に前記モータの速度を所定範囲内に維持させる、遅延付き安全制限速度監視機能を実現可能な動作パターンであることを特徴とするモータ駆動システム。
【請求項１４】
請求項４乃至請求項１３のいずれか１項記載のモータ駆動システムにおいて、
前記上位制御用動作パターン、又は、前記自己制御用動作パターン、又は、前記動作監視パターンのそれぞれにどの機能の動作パターンを適用するかの選択、及び選択した動作パターンに係わる所定のパラメータ値を任意に設定可能な設定部を備えていることを特徴とするモータ駆動システム。
【請求項１５】
上位制御部から入力される上位制御指令に基づいてモータへの給電制御を行い、前記モータに機械接続された駆動状態量検出器が検出する当該モータに係わる駆動状態量と、前記モータを減速又は停止すべき所定の条件を満たした際に安全要求部から出力される安全要求信号と、を入力されるモータ制御装置であって、
前記駆動状態量をフィードバック信号として参照しつつ、所定の駆動制御指令に従って前記給電制御を行うモータ制御回路部と、
前記安全要求信号が入力された際に、所定の上位制御用動作パターンに沿った前記上位制御指令を前記駆動制御指令として前記モータ制御回路部に入力することで前記モータの減速制御又は停止制御を行う第１安全機能モード、又は、所定の自己制御用動作パターンに沿って前記モータ制御部内で生成した内部減速指令を前記駆動制御指令として前記モータ制御回路部に入力することで前記モータの減速制御又は停止制御を行う第２安全機能モード、のいずれか一方を選択して実行するモード選択実行部と、
を備えていることを特徴とするモータ制御装置。
【請求項１６】
負荷機械を駆動するためのモータへの給電制御を行うモータ制御回路部と、給電遮断信号が入力された際にモータへの給電を遮断する給電遮断部と、を備えたモータ制御部に接続される安全機能拡張器であって
当該安全機能拡張器は、
前記モータに機械接続された駆動状態量検出器が検出する当該モータに係わる駆動状態量と、前記モータを減速又は停止すべき所定の条件を満たした際に安全要求部から出力される安全要求信号と、を入力され、
前記安全要求信号が入力された際に、前記駆動状態量と所定の動作監視パターンとを比較し、前記駆動状態量が前記動作監視パターンを超過した際に、前記給電遮断部に前記給電遮断信号を出力する比較監視処理部を備えていることを特徴とする安全機能拡張器。
【請求項１７】
上位制御部から入力される上位制御指令に基づいてモータへの給電制御を行い、前記モータに機械接続された駆動状態量検出器が検出する当該モータに係わる駆動状態量と、前記モータを減速又は停止すべき所定の条件を満たした際に安全要求部から出力される安全要求信号と、を入力されるモータ制御装置であって、
前記駆動状態量をフィードバック信号として参照しつつ、所定の駆動制御指令に従って前記給電制御を行うモータ制御回路部と、
前記安全要求信号が入力された際に、所定の上位制御用動作パターンに沿った前記上位制御指令を前記駆動制御指令として前記モータ制御回路部に入力することで前記モータの減速制御又は停止制御を行う第１安全機能モード、又は、所定の自己制御用動作パターンに沿って前記モータ制御部内で生成した内部減速指令を前記駆動制御指令として前記モータ制御回路部に入力することで前記モータの減速制御又は停止制御を行う第２安全機能モード、のいずれか一方を選択して実行するモード選択実行部と、
前記安全要求信号が入力された際に、前記駆動状態量と所定の動作監視パターンとを比較して、前記駆動状態量が前記動作監視パターンを超過したか否かを監視する比較監視処理部と、を備えていることを特徴とするモータ制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、産業機械における負荷機械の駆動源となるモータを駆動制御するためのモータ駆動システム、モータ制御装置、及び安全機能拡張器に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば工作機械等の産業機械の分野において、その安全性を確保するために、駆動源であるモータを制御する技術が以下のように多数提案されている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、停止動作の際に発生する可能性のある大きなトルクの変動を抑制することができるサーボモータ制御装置が記載されている。これは、サーボモータを停止させることを指令する停止指令が発生したときに、そのときの速度指令を停止指令時速度指令として速度指令記憶手段に記憶した後、所定時間計数手段が計数する所定時間、停止指令時速度指令に従って一定速度制御を行い、その後徐々に減速を行うために減速指定演算手段で演算した減速指令に従って減速制御を行うものである。
【０００４】
また例えば、特許文献２には、ロボットの関節を駆動するモータに即時停止の機能を持たせたものが記載されている。これは、関節駆動モータの加速動作、等速動作及び減速動作を規定する加速時間、減速時間、最大速度、加速距離、等速距離、及び減速距離のデータをレジスタにセットしておくとともに、正規化された指令値パターンから求めた指令値データをメモリに格納しておき、モータ動作中に即時停止信号が発生したときに、パラメータ演算手段は、レジスタにセットしておいたデータをそのときのモータの動作状態に応じて書き替え、その後、レジスタのデータとメモリに格納しておいた正規化した指令値データをもとに減速動作を行う指令値を算出し、この指令値でモータに滑らかな即時停止動作を行わせるものである。
【０００５】
また例えば、特許文献３には、異常検出後に可及的速やかにモータを停止させるサーボモータ駆動装置が記載されている。これは、異常信号が異常信号検出回路で検出された場合、その出力をリレー回路に投入して、ドライバ内部で速度指令信号を無条件に停止指令信号とするものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−０１１７３０号公報（第４−７頁、図１）
【特許文献２】特開平０５−０５３６３１号公報（第２−４頁、図１）
【特許文献３】特開平０６−０８６４４８号公報（第２頁、図１）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
一方、近年においては、例えば国際規格ＩＥＣ６１５０８（電気式／電子式／プログラマブル電子式安全関連システムの機能安全性）などの安全規格が制定され、使用国によっては製造された産業機械がこのような安全規格の基準を満たしていることを立証できなければ使用できない状況になりつつある。このような安全規格は、例えば、必要時に所定の工程を経てモータを減速・停止させるといった具体的なモータの動作等を要求している。
【０００８】
しかし、実際の産業機械のシステム構成は、ユーザの要望に合わせて多様に構成されるものである。つまり、一例としてモータを減速・停止すべき所定状態の発生を検出する構成だけを取り上げても、その所定状態の検出を知らせる信号をモータ駆動装置だけに入力するか、もしくはさらに上位制御装置であるコントローラにも入力するかを選択できるように、産業機械全体の規模や使用用途、又は当該産業機械を構成する各機器の性能などの関係によって多様なシステム構成を取り得る。このため、そのような設計自由度を確保したまま、完成した産業機械全体が上述の安全規格を準拠していることを立証するためには、個々の産業機械の設計を詳細に審査するといった非常に煩雑な手続きが必要となっていた。
【０００９】
そして、上記に例示したいずれの従来技術も、それぞれ限定されたシステム構成を前提として、単に停止信号が入力された後にモータを停止させるための技術でしかなく、上記安全規格が要求する所定の減速・停止動作の工程を具体的に実現できるものではない。
【００１０】
そこで、多様に構成されるシステムの安全性を容易に確保できる、更に産業機械全体が安全規格に準拠していることを容易に確保できるモータ駆動システムが要望されていた。
【００１１】
本発明の目的は、多様なシステム構成の産業機械に汎用的に対応して安全性を容易に確保可能、更に安全規格の準拠を容易に確保可能なモータ駆動システム、モータ制御装置、及び安全機能拡張器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するために、本願第１発明は、負荷機械を駆動するためのモータと、前記モータに機械接続され、当該モータに係わる駆動状態量を検出する駆動状態量検出器と、当該モータへの給電制御を行うモータ制御部と、前記モータ制御部に上位制御指令を入力し、前記モータ制御部による前記給電制御を制御可能な上位制御部と、前記モータを減速又は停止すべき所定の条件を満たした際に安全要求信号を前記モータ制御部に入力する安全要求部と、を有するモータ駆動システムであって、前記モータ制御部は、前記駆動状態量をフィードバック信号として参照しつつ、所定の駆動制御指令に従って前記モータへの給電制御を行うモータ制御回路部と、前記安全要求信号が入力された際に、所定の上位制御用動作パターンに沿った前記上位制御指令を前記駆動制御指令として前記モータ制御回路部に入力することで前記モータの減速制御又は停止制御を行う第１安全機能モード、又は、所定の自己制御用動作パターンに沿って前記モータ制御部内で生成した内部減速指令を前記駆動制御指令として前記モータ制御回路部に入力することで前記モータの減速制御又は停止制御を行う第２安全機能モード、のいずれか一方を選択して実行するモード選択実行部と、前記安全要求信号が入力された際に、前記駆動状態量と所定の動作監視パターンとを比較して、前記駆動状態量が前記動作監視パターンを超過したか否かを監視する比較監視処理部と、を備えていることを特徴とする。
【００１３】
本願第１発明において、通常運転時には、上位制御部が所望の駆動動作を指示する上位制御指令をモータ制御部に入力し、当該モータ制御部は入力された上位制御指令をそのまま駆動制御指令として内部のモータ制御回路部に入力する。そして、モータ制御回路部が、駆動状態量検出器から検出された駆動状態量をフィードバック信号として参照しつつ、駆動制御指令に従って前記モータへの給電制御を行うことで、モータ駆動システム全体が上位制御部の上位制御指令に従ったモータの駆動を高い精度で安定的に行うことができる。
【００１４】
また、モータの減速・停止を必要とする所定の状態が発生した際には、安全要求部が安全要求信号を前記モータ制御部に入力し、当該モータ制御部が備えるモード選択実行部が、第１安全機能モードか第２安全機能モードのいずれかを選択して実行する。なお、このモード選択実行部によるモード選択は、例えば、予めユーザによる設定操作によりどちらのモードを選択して実行するか設定できるようにするとよい。
【００１５】
上記第１安全機能モードでは、モータの減速・停止を必要とする所定状態においても、上位制御部からの上位制御指令をそのまま駆動制御指令としてモータ制御回路部に入力し、つまり上位制御部からの上位制御指令にしたがってモータの減速制御又は停止制御を行う。但しこの場合には、上位制御部にも安全要求部からの安全要求信号が入力されるシステム構成が必要であり、さらに上位制御部自体においても安全要求信号が入力された際に安全規格の基準を満たせる上位制御用動作パターンに沿って上位制御指令を出力できる機能が必要となる。
【００１６】
また、上記第２安全機能モードでは、モータの減速・停止を必要とする所定状態の場合だけ、安全規格の基準を満たせる自己制御用動作パターンに沿った内部減速指令をモータ制御部の内部で生成し、これをモータ制御回路部に駆動制御指令として入力する。つまり、上位制御部に代えてモータ制御部自体が自律的にモータの減速制御又は停止制御を行う。この場合には、上位制御部に安全要求信号を入力するシステム構成や、上位制御部自体に上位制御用動作パターンに対応した上位制御指令を出力する機能は必要ない。
【００１７】
以上により、上位制御部へ安全要求信号を入力するシステム構成の有無や、上位制御部自体の上位制御用動作パターンに対応した上位制御指令を出力する機能の有無に係わらず、モータ制御部は、モータの減速・停止を必要とする所定状態には所定の減速・停止動作の工程を確実に行うことができ、すなわち安全規格の準拠をモータ制御部だけで集約的に確保できる。
【００１８】
しかし、例えば、上記第１安全機能モードにおいて上位制御部が上位制御用動作パターンに沿って上位制御指令を出力する際や、上記第２安全機能モードにおいてモータ制御部が自己制御用動作パターンに沿って内部減速指令を生成する際には、モータ速度が上位制御指令や内部減速指令に対して追従せずにモータ制御回路部が実際に安全規格の基準を満たせる程度にモータの減速・停止動作の工程を実行できない場合がある。この要因は、例えばモータまたは駆動状態量検出器の異常や故障、もしくは上位制御指令や内部減速指令とは関係なくモータに接続される負荷側から受ける何らかの作用、などが考えられる。
【００１９】
これに対して、モータ制御部が備える比較監視処理部が、安全規格の基準を満たせる所定の動作監視パターンとモータの駆動状態量とを比較して、駆動状態量が動作監視パターンを超過したか否かを監視する。これにより、実際のモータの駆動状態量が動作監視パターンを超過して安全規格から外れるような動作状態が発生した際には、これを検出して適宜の処置を講じることできるため、より確実に安全規格の準拠を確保できる。
【００２０】
以上の結果、本願第１発明は、多様なシステム構成の産業機械に汎用的に対応して安全性を容易に確保可能、更に安全規格の準拠を容易に確保できる。
【００２１】
第２発明は、上記第１発明において、前記モータ制御部は、給電遮断信号が入力された際に、前記モータ制御回路部から前記モータへの給電を遮断する給電遮断部を備えていることを特徴とする。
【００２２】
本願第２発明においては、モータ制御部が給電遮断部を備えることにより、モータへの給電を遮断する工程を含む動作パターンの処理や、安全規格から外れるような動作状態が発生した場合などに、上記給電遮断部を作動させてモータへの給電を遮断し、最も確実かつ早急にモータを減速・停止させることが可能となる。
【００２３】
第３発明は、上記第２発明において、前記比較監視処理部は、前記駆動状態量が前記動作監視パターンを超過した際に、前記給電遮断部に前記給電遮断信号を出力することを特徴とする。
【００２４】
本願第３発明においては、上記第１安全機能モード又は上記第２安全機能モードにおいてモータ速度が上位制御指令又は内部減速指令に対して追従せずにモータの駆動状態量が動作監視パターンを超過した際には、比較監視処理部がこれを検出して安全規格から外れるような動作状態が発生したとみなし、モータへの給電を遮断して最も確実かつ早急にモータを減速・停止させることができるため、より確実に安全規格の準拠を確保できる。
【００２５】
第４発明は、上記第３発明において、前記動作監視パターンは、前記安全要求信号が入力された後の所定のタイミングで、前記給電遮断部に前記給電遮断信号を出力することを特徴とする。
【００２６】
本願第４発明においては、比較監視処理部による給電遮断信号の出力とは別に、動作監視パターンが独自に安全要求信号が入力された後の所定のタイミングで給電遮断信号を出力できる。これにより、安全要求信号が入力された後直ちにモータへの給電を遮断して最も早急かつ確実にモータを減速・停止させる動作パターンや、安全要求信号の入力後にモータを一旦減速・停止させてから給電を遮断する動作パターンを実現できる。
【００２７】
第５発明は、上記第３又は第４発明のいずれかにおいて、前記上位制御部の前記上位制御用動作パターン、及び、前記モータ制御部の前記自己制御用動作パターン、及び、前記比較監視処理部の前記動作監視パターンは、いずれも同じ複数の種類の動作パターンを適用可能であることを特徴とする。
【００２８】
まず、上位制御用動作パターン、自己制御用動作パターン、及び動作監視パターンは、いずれも同じ複数の種類に類型化された動作パターンが存在する。そこで本願第５発明においては、前記上位制御部、前記モータ制御部、及び前記比較監視処理部がそれぞれ複数の種類の動作パターンを処理できるようにすることで、モータの減速・停止を必要とする所定の状態の内容に応じた動作パターンの切り替えが可能となり、さらに各部に同じ種類の動作パターンを適用させることにより、各部間の不整合を回避することができる。
【００２９】
第６発明は、上記第５発明において、前記安全要求部は前記安全要求信号を複数出力可能であり、前記上位制御部、及び、前記モータ制御部、及び、前記比較監視処理部は、いずれも前記複数の安全要求信号にそれぞれ同じ種類の動作パターンを対応させて適用し、当該適用した複数の動作パターンをそれぞれ並行させつつ個別に処理することを特徴とする。
【００３０】
本願第６発明においては、モータの減速・停止を必要とする所定の状態が複数種類で発生し得る場合に、安全要求部がそれぞれの状態に対応して安全要求信号を出力することができる。そして、上位制御部、モータ制御部、及び比較監視処理部がそれぞれ安全要求信号の区別、つまりモータの減速・停止を必要とする状態の区別に対応した動作パターンを処理することができる。またモータの減速・停止を必要とする状態が複数重複して発生した場合でも、各状態に対応する複数の動作パターンを合成するように処理できる。これにより、モータの減速・停止を必要とする所定の状態が複数種類で発生し得る場合に対し、それぞれにリアルタイムに対処可能なシステム構成を実現できる。
【００３１】
第７発明は、上記第６発明において、前記上位制御部、及び、前記モータ制御部、及び、前記比較監視処理部は、いずれも前記複数の動作パターンを同時に処理する場合、予め設定した優先度の高い方を適用することを特徴とする。
【００３２】
本願第７発明においては、モータの減速・停止を必要とする状態が複数重複して発生した場合でも、それらの発生順序に関係なく動作パターンの間の優先度を任意に設定できることで、モータの減速・停止動作をユーザが所望する動作態様で行わせることができる。
【００３３】
第８発明は、上記第６発明において、前記上位制御部、及び、前記モータ制御部、及び、前記比較監視処理部は、いずれも前記複数の動作パターンを同時に処理する場合、安全度の高い方を適用することを特徴とする。
【００３４】
本願第８発明においては、モータの減速・停止を必要とする状態が複数重複して発生した場合でも、それらの発生順序に関係なく、例えば最もモータの速度を低下させるなどの安全度の高い方の動作パターンを優先的に処理させることで、モータの減速・停止動作を最も安全に行わせることができる。
【００３５】
第９発明は、上記第６乃至第８発明のいずれかにおいて、前記上位制御部、及び、前記モータ制御部、及び、前記比較監視処理部は、いずれも前記複数の動作パターンを同時に処理する場合、当該複数の動作パターンのうちいずれか一つでも前記給電遮断部に前記給電遮断信号を入力する際には優先的に適用することを特徴とする。
【００３６】
給電遮断によるモータの減速・停止動作は、次に通常動作を行うまでの復帰容易性を犠牲にしてまで、強制的にモータを減速・停止させるものである。本願第９発明においては、同時に処理している複数の動作パターンのうちいずれか一つでも給電遮断による減速・停止を要求している場合には、その必要性を考慮して優先的に実行させることで、より確実に安全規格の準拠を確保できる。
【００３７】
第１０発明は、上記第５乃至第９発明のいずれかにおいて、動作パターンの種類の一つが、時間経過を待たずに前記給電遮断部へ前記給電遮断信号を入力して前記モータ制御回路部から前記モータへの給電を遮断する、安全ベースブロック機能を実現可能な動作パターンであることを特徴とする。
【００３８】
本願第１０発明においては、直ちにモータへの給電を遮断して最も早急かつ確実にモータを減速・停止させる安全ベースブロック機能（ＳＢＢ）を実現できるため、当該モータ駆動システムを備えた産業機械等において外部に対する安全性を最も高く確保できる。
【００３９】
第１１発明は、上記第４乃至第１０発明のいずれかにおいて、動作パターンの種類の一つが、規定時間までに前記モータを減速停止させ、前記規定時間の経過後に前記給電遮断部へ前記給電遮断信号を入力して前記モータ制御回路部から前記モータへの給電を遮断する、遅延付き安全ベースブロック機能を実現可能な動作パターンであることを特徴とする。
【００４０】
本願第１１発明においては、急激なモータのトルク消失による負荷機械への影響を少なくするよう、モータを一旦減速・停止させてから給電を遮断する遅延付き安全ベースブロック機能（ＳＢＢ−Ｄ）を実現できるため、当該モータ駆動システムを備えた産業機械等の機能保全を考慮しつつ、外部に対する安全性を高く確保できる。
【００４１】
第１２発明は、上記第４乃至第１１発明のいずれかにおいて、動作パターンの種類の一つが、規定時間までに前記モータを減速停止させ、前記規定時間の経過後に前記モータの移動量を所定範囲内に維持させる、遅延付き安全位置監視機能を実現可能な動作パターンであることを特徴とするモータ駆動システム。
【００４２】
本願第１２発明においては、負荷機械に対してモータのトルクを完全に消失させることができない場合を考慮して、モータを一旦減速・停止させてからモータの保持トルクと駆動位置をほぼそのまま維持させる遅延付き安全位置監視機能（ＳＰＭ−Ｄ）を実現できるため、当該モータ駆動システムを備えた産業機械等の機能保全を考慮しつつ、外部に対する安全性を確保できる。
【００４３】
第１３発明は、上記第４乃至第１２発明のいずれかにおいて、動作パターンの種類の一つが、規定時間までに前記モータを減速させ、前記規定時間の経過後に前記モータの速度を所定範囲内に維持させる、遅延付き安全制限速度監視機能を実現可能な動作パターンであることを特徴とする。
【００４４】
本願第１３発明においては、当該モータ駆動システムを備えた産業機械等の外部に対する影響が比較的低い場合を考慮して、モータを一旦減速させてから比較的低い制限速度に維持させる遅延付き安全制限速度監視機能（ＳＬＳ−Ｄ）を実現できるため、当該モータ駆動システムを備えた産業機械等が次に通常動作を行うまでの復帰容易性を維持しつつ、外部に対する安全性を確保できる。
【００４５】
第１４発明は、上記第４乃至第１３発明のいずれかにおいて、前記上位制御用動作パターン、又は、前記自己制御用動作パターン、又は、前記動作監視パターンのそれぞれにどの機能の動作パターンを適用するかの選択、及び選択した動作パターンに係わる所定のパラメータ値を任意に設定可能な設定部を備えていることを特徴とする。
【００４６】
本願第１４発明においては、設定部を用いて動作パターンの選択と、各動作パターンの処理工程における具体的なタイミングや量を規定するパラメータ値を任意に設定できることにより、負荷機械の構成や当該モータ駆動システムを備えた産業機械等のシステム構成などに適した動作パターンを設定することが可能となり、確実に安全規格の準拠を確保できる。
【００４７】
上記目的を達成するために、本願第１５発明は、上位制御部から入力される上位制御指令に基づいてモータへの給電制御を行い、前記モータに機械接続された駆動状態量検出器が検出する当該モータに係わる駆動状態量と、前記モータを減速又は停止すべき所定の条件を満たした際に安全要求部から出力される安全要求信号と、を入力されるモータ制御装置であって、前記駆動状態量をフィードバック信号として参照しつつ、所定の駆動制御指令に従って前記モータへの給電制御を行うモータ制御回路部と、前記安全要求信号が入力された際に、所定の上位制御用動作パターンに沿った前記上位制御指令を前記駆動制御指令として前記モータ制御回路部に入力することで前記モータの減速制御又は停止制御を行う第１安全機能モード、又は、所定の自己制御用動作パターンに沿って前記モータ制御部内で生成した内部減速指令を前記駆動制御指令として前記モータ制御回路部に入力することで前記モータの減速制御又は停止制御を行う第２安全機能モード、のいずれか一方を選択して実行するモード選択実行部と、を備えていることを特徴とする。
【００４８】
本願第１５発明において、通常運転時には、上位制御部が所望の駆動動作を指示する上位制御指令をモータ制御装置に入力し、当該モータ制御装置は入力された上位制御指令をそのまま駆動制御指令として内部のモータ制御回路部に入力する。そして、モータ制御回路部が、駆動状態量検出器から検出された駆動状態量をフィードバック信号として参照しつつ、駆動制御指令に従って前記モータへの給電制御を行うことで、モータ制御装置が上位制御部の上位制御指令に従ったモータの駆動を安定的に行うことができる。
【００４９】
また、モータの減速・停止を必要とする所定の状態が発生した際には、安全要求部が安全要求信号を前記モータ制御装置に入力し、当該モータ制御装置が備えるモード選択実行部が、第１安全機能モードか第２安全機能モードのいずれかを選択して実行する。なお、このモード選択実行部によるモード選択は、例えば、予めユーザによる設定操作によりどちらのモードを選択して実行するか設定できるようにするとよい。
【００５０】
上記第１安全機能モードでは、モータの減速・停止を必要とする所定状態においても、上位制御部からの上位制御指令をそのまま駆動制御指令としてモータ制御回路部に入力し、つまり上位制御部からの上位制御指令にしたがってモータの減速制御又は停止制御を行う。但しこの場合には、上位制御部にも安全要求部からの安全要求信号が入力されるシステム構成が必要であり、さらに上位制御部自体においても安全要求信号が入力された際に安全規格の基準を満たせる上位制御用動作パターンに沿って上位制御指令を出力できる機能が必要となる。
【００５１】
また、上記第２安全機能モードでは、モータの減速・停止を必要とする所定状態の場合だけ、安全規格の基準を満たせる自己制御用動作パターンに沿った内部減速指令をモータ制御装置の内部で生成し、モータ制御回路部に駆動制御指令として入力する。つまり、上位制御部に代えてモータ制御装置自体が自律的にモータの減速制御又は停止制御を行う。この場合には、上位制御部に安全要求信号を入力するシステム構成や、上位制御部自体に上位制御用動作パターンに対応した上位制御指令を出力する機能は必要ない。
【００５２】
以上により、上位制御部へ安全要求信号入力するシステム構成の有無や、上位制御部自体の上位制御用動作パターンに対応した上位制御指令を出力する機能の有無に係わらず、モータ制御装置は、モータの減速・停止を必要とする所定状態には安全規格の基準を満たせる動作パターンに従った所定の減速・停止動作の工程を確実に行うことができ、すなわち安全規格の準拠をモータ制御装置だけで集約的に確保できる。
【００５３】
以上の結果、本願第１５発明は、多様なシステム構成の産業機械に汎用的に対応して安全規格の準拠を容易に確保できる。
【００５４】
上記目的を達成するために、本願第１６発明は、負荷機械を駆動するためのモータへの給電制御を行うモータ制御回路部と、給電遮断信号が入力された際にモータへの給電を遮断する給電遮断部と、を備えたモータ制御部に接続される安全機能拡張器であって、当該安全機能拡張器は、前記モータに機械接続された駆動状態量検出器が検出する当該モータに係わる駆動状態量と、前記モータを減速又は停止すべき所定の条件を満たした際に安全要求部から出力される安全要求信号と、を入力され、前記安全要求信号が入力された際に、前記駆動状態量と所定の動作監視パターンとを比較し、前記駆動状態量が前記動作監視パターンを超過した際に、前記給電遮断部に前記給電遮断信号を出力する比較監視処理部を備えていることを特徴とする。
【００５５】
上記目的を達成するために、本願第１６発明は、モータ制御回路部の給電制御に対してモータ速度が追従しないために、モータ制御回路部が実際に安全規格の基準を満たせる程度にモータの減速・停止動作の工程を実行できない場合に対して、安全機能拡張器が備える比較監視処理部が、安全規格の基準を満たせる所定の動作監視パターンとモータの駆動状態量とを比較して、駆動状態量が動作監視パターンを超過したか否かを監視する。これにより、実際のモータの駆動状態量が動作監視パターンを超過した際に、比較監視処理部がこれを検出して安全規格から外れるような動作状態が発生したとみなし、給電遮断部に給電遮断信号を出力してモータへの給電を遮断し、最も確実かつ早急にモータを減速・停止させることができる。すなわち安全規格の準拠を安全機能拡張器だけで集約的に確保できる。
【００５６】
以上の結果、本願第１６発明は、多様なシステム構成の産業機械に汎用的に対応して安全規格の準拠を容易に確保できる。
【００５７】
上記目的を達成するために、本願第１７発明は、上位制御部から入力される上位制御指令に基づいてモータへの給電制御を行い、前記モータに機械接続された駆動状態量検出器が検出する当該モータに係わる駆動状態量と、前記モータを減速又は停止すべき所定の条件を満たした際に安全要求部から出力される安全要求信号と、を入力されるモータ制御装置であって、前記駆動状態量をフィードバック信号として参照しつつ、所定の駆動制御指令に従って前記給電制御を行うモータ制御回路部と、前記安全要求信号が入力された際に、所定の上位制御用動作パターンに沿った前記上位制御指令を前記駆動制御指令として前記モータ制御回路部に入力することで前記モータの減速制御又は停止制御を行う第１安全機能モード、又は、所定の自己制御用動作パターンに沿って前記モータ制御部内で生成した内部減速指令を前記駆動制御指令として前記モータ制御回路部に入力することで前記モータの減速制御又は停止制御を行う第２安全機能モード、のいずれか一方を選択して実行するモード選択実行部と、前記安全要求信号が入力された際に、前記駆動状態量と所定の動作監視パターンとを比較して、前記駆動状態量が前記動作監視パターンを超過したか否かを監視する比較監視処理部と、を備えていることを特徴とする。
【００５８】
本願第１７発明において、通常運転時には、上位制御部が所望の駆動動作を指示する上位制御指令をモータ制御装置に入力し、当該モータ制御装置は入力された上位制御指令をそのまま駆動制御指令として内部のモータ制御回路部に入力する。そして、モータ制御回路部が、駆動状態量検出器から検出された駆動状態量をフィードバック信号として参照しつつ、駆動制御指令に従って前記モータへの給電制御を行うことで、モータ制御装置が上位制御部の上位制御指令に従ったモータの駆動を安定的に行うことができる。
【００５９】
また、モータの減速・停止を必要とする所定の状態が発生した際には、安全要求部が安全要求信号を前記モータ制御装置に入力し、当該モータ制御装置が備えるモード選択実行部が、第１安全機能モードか第２安全機能モードのいずれかを選択して実行する。なお、このモード選択実行部によるモード選択は、例えば、予めユーザによる設定操作によりどちらのモードを選択して実行するか設定できるようにするとよい。
【００６０】
上記第１安全機能モードでは、モータの減速・停止を必要とする所定状態においても、上位制御部からの上位制御指令をそのまま駆動制御指令としてモータ制御回路部に入力し、つまり上位制御部からの上位制御指令にしたがってモータの減速制御又は停止制御を行う。但しこの場合には、上位制御部にも安全要求部からの安全要求信号が入力されるシステム構成が必要であり、さらに上位制御部自体においても安全要求信号が入力された際に安全規格の基準を満たせる上位制御用動作パターンに沿って上位制御指令を出力できる機能が必要となる。
【００６１】
また、上記第２安全機能モードでは、モータの減速・停止を必要とする所定状態の場合だけ、安全規格の基準を満たせる自己制御用動作パターンに沿った内部減速指令をモータ制御装置の内部で生成し、モータ制御回路部に駆動制御指令として入力する。つまり、上位制御部に代えてモータ制御装置自体が自律的にモータの減速制御又は停止制御を行う。この場合には、上位制御部に安全要求信号を入力するシステム構成や、上位制御部自体に上位制御用動作パターンに対応した上位制御指令を出力する機能は必要ない。
【００６２】
以上により、上位制御部へ安全要求信号入力するシステム構成の有無や、上位制御部自体の上位制御用動作パターンに対応した上位制御指令を出力する機能の有無に係わらず、モータ制御装置は、モータの減速・停止を必要とする所定状態には安全規格の基準を満たせる動作パターンに従った所定の減速・停止動作の工程を確実に行うことができ、すなわち安全規格の準拠をモータ制御装置だけで集約的に確保できる。
【００６３】
しかし、例えば、上記第１安全機能モードにおいて上位制御部が上位制御用動作パターンに沿って上位制御指令を出力する際や、上記第２安全機能モードにおいてモータ制御部が自己制御用動作パターンに沿って内部減速指令を生成する際には、モータ速度が上位制御指令や内部減速指令に対して追従せずにモータ制御回路部が実際に安全規格の基準を満たせる程度にモータの減速・停止動作の工程を実行できない場合がある。この要因は、例えばモータまたは駆動状態量検出器の異常や故障、もしくは上位制御指令や内部減速指令とは関係なくモータに接続される負荷側から受ける何らかの作用、などが考えられる。
【００６４】
これに対して、モータ制御部が備える比較監視処理部が、安全規格の基準を満たせる所定の動作監視パターンとモータの駆動状態量とを比較して、駆動状態量が動作監視パターンを超過したか否かを監視する。これにより、実際のモータの駆動状態量が動作監視パターンを超過して安全規格から外れるような動作状態が発生した際には、これを検出して適宜の処置を講じることできるため、より確実に安全規格の準拠を確保できる。
【００６５】
以上の結果、本願第１７発明は、多様なシステム構成の産業機械に汎用的に対応して安全性を容易に確保可能、更に安全規格の準拠を容易に確保できる。
【発明の効果】
【００６６】
本発明によれば、多様なシステム構成の産業機械に汎用的に対応して安全規格の準拠を容易に確保できる。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】本発明の実施形態に係るモータ駆動システムの機能的構成を表す機能ブロック図である。
【図２】センサとセーフティコントローラの接続構成の一例を表す機能ブロック図である。
【図３】通常運転時に対応するモータ駆動システム中の信号の流れを説明する図である。
【図４】コントローラ減速モードの実行時に対応するモータ駆動システム中の信号の流れを説明する図である。
【図５】アクティブ減速モードの実行時に対応するモータ駆動システム中の信号の流れを説明する図である。
【図６】動作監視パターンの詳細と比較監視部の周辺の信号の流れを説明する図である。
【図７】ＨＷＢＢの詳細構成を表す機能ブロック図である。
【図８】コントローラ減速モードで実行するＳＢＢの動作パターンのタイムチャートを表す図である。
【図９】コントローラ減速モードで実行するＳＢＢ−Ｄの動作パターンのタイムチャートを表す図である。
【図１０】コントローラ減速モードで実行するＳＰＭ−Ｄの動作パターンのタイムチャートを表す図である。
【図１１】コントローラ減速モードで実行するＳＰＭ−Ｄの動作パターンの他のタイムチャートを表す図である。
【図１２】コントローラ減速モードで実行するＳＬＳ−Ｄの動作パターンのタイムチャートを表す図である。
【図１３】コントローラ減速モードにおいて、ＳＬＳ−Ｄ動作パターンとＳＢＢ−Ｄ動作パターンとを複合的に適用した場合のタイムチャートを表す図である。
【図１４】位置指令形態でのアクティブ減速モードで実行する自己制御用動作パターンのタイムチャートを表す図である。
【図１５】速度指令形態でのアクティブ減速モードで実行する自己制御用動作パターンのタイムチャートを表す図である。
【発明を実施するための形態】
【００６８】
以下、本発明の実施形態を図面を参照しつつ説明する。
【００６９】
図１は、本発明の一実施形態であるモータ駆動システムの機能的構成を表す機能ブロック図である。
【００７０】
図１において、モータ駆動システム１は、モータ２と、位置検出器３と、モータ制御装置１３と、セーフティモジュール１４と、コントローラ１１と、セーフティコントローラ１２と、エンジニアリングツール２２とを有している。
【００７１】
なお、この図１においては、上記各構成部間の接続および各構成部間で授受する信号の流れを矢印で示しており、それぞれの詳細な内部構成については後に詳述する。また図中において破線で示している信号線は、場合によっては該当する構成部間の接続をすることを示す。以下、上記の各構成部について概略的に説明する。
【００７２】
モータ２は、例えば工作機械やロボット等の産業機械を構成する負荷機械４に接続されてその駆動を行う３相交流モータなどのアクチュエータである。
【００７３】
位置検出器３は、例えば上記モータ２に機械的に接続されたエンコーダで構成されており、当該モータ２の駆動位置などの駆動状態量を検出するよう機能する。
【００７４】
モータ制御装置１３は、内部に備えた後に詳述するモータ制御回路部により上記モータ２の給電制御を行って当該モータ２の駆動を制御するよう機能する。
【００７５】
セーフティモジュール１４は、上記モータ制御装置１３に付加的に接続する機能拡張器であり、後に詳述するように内部に備えた比較監視部がモータ２の駆動状態量を監視して、この監視状態から外れるような動作状態が発生した際、又は後述のセーフティコントローラ１２から安全要求信号が入力された後の所定のタイミングで、モータ制御装置１３に給電遮断信号を出力してモータ２を強制的に減速・停止させるよう機能する。
【００７６】
コントローラ１１は、モータ２に所望の駆動動作を行わせるための上位制御指令をモータ制御装置１３に出力し、モータ制御装置１３による給電制御を介してモータ２の駆動を制御するよう機能する。なお、上位制御指令は、位置指令又は速度指令のいずれか一つの形態で生成され、出力される。
【００７７】
セーフティコントローラ１２は、後に詳述するように、産業機械に設けた各種センサ１５，１６などからモータ２を減速・停止させるべき所定状態の発生を検出した際に、その検出内容に応じて少なくとも上記セーフティモジュール１４乃至場合によっては上記コントローラ１１に安全要求信号を出力するよう機能する（安全要求信号の出力先については後に詳述する）。
【００７８】
エンジニアリングツール２２は、必要に応じて上記モータ制御装置１３に接続され、モータ制御装置１３の内部における各種モータ制御機能などの選択設定や各種パラメータ値などの表示・設定・更新などを行うインターフェース機器である。
【００７９】
なお、特に図示しないが、上記のモータ制御装置１３、セーフティモジュール１４、コントローラ１１、及びセーフティコントローラ１２はそれぞれ個別にＣＰＵ、ＲＯＭ、及びＲＡＭ等を備え、独自にソフトウェア処理を実行可能な構成となっている。
【００８０】
なお、上記位置検出器３が各請求項記載の駆動状態量検出器に相当し、モータ制御装置１３とセーフティモジュール１４とを一体に接続した構成全体がモータ制御部に相当し、コントローラ１１が上位制御部に相当し、セーフティコントローラ１２が安全要求部に相当する。また、エンジニアリングツール２２が設定部に相当し、セーフティモジュール１４単体が安全機能拡張器に相当する。
【００８１】
図２は、センサ１５，１６とセーフティコントローラ１２の接続構成の一例を表す機能ブロック図である。なお、図中において太線で示している信号線は信号が伝達されている状態を表し、細線で示している信号線は信号が出力されていない状態を表している（以下の各図において同様とする）。また、図２においては、コントローラ１１とエンジニアリングツール２２の図示を省略している。
【００８２】
この図２において、この例ではモータ２が駆動する負荷機械４で構成される産業機械Ｓの周囲に安全柵１７，１８が２重に設置されており、各安全柵１７，１８の通過扉１９，２０にそれぞれ開閉状態を検出するセンサ１５，１６が設けられている。産業機械Ｓから遠い方の外側安全柵１７の外側通過扉１９にセンサＡ１５が設けられ、産業機械Ｓに近い方の内側安全柵１８の内側通過扉２０にセンサＢ１６が設けられている。
【００８３】
例えば急な確認作業などのために作業者Ｈが産業機械Ｓへ近づく際には、まず遠い方の外側安全柵１７の外側通過扉１９だけが開いてセンサＡ１５だけがその検出信号をセーフティコントローラ１２に出力し（図２が示す状態）、その後に近い方の内側安全柵１８の内側通過扉２０も開いてさらにセンサＢ１６も追加的に検出信号をセーフティコントローラ１２に出力する。すなわちこのような場合には、センサＡ１５とセンサＢ１６がそれぞれ検出信号を出力するタイミングに時間差が生じることになる。また、もし２つの安全柵１７，１８の間が十分に離間して配置されている場合であって作業者Ｈの確認作業の内容によっては、遠い方の外側安全柵１７だけを通過し、つまりセンサＡ１５だけが検出信号を出力してセンサＢ１６は検出信号を出力しない場合もある。
【００８４】
セーフティコントローラ１２は、このような各センサ１５，１６の検出状態にそれぞれ対応する２つの安全要求信号を、それら各センサ１５，１６の検出信号の出力タイミングにそのまま従ってセーフティモジュール１４に出力する。なお、特に図示しないが、セーフティモジュール１４は安全要求信号の入力を確認した際に、対応する返信信号をセーフティコントローラ１２に返信し、セーフティコントローラ１２がこの返信信号の入力を確認することで安全要求信号の送受が完了することになる。また、特に図示しないが、各安全要求信号を２重で伝達する構成（一つの安全要求信号を２系統の配線で伝達する構成）とすることで、例えば電機、電子、電磁部品等の単一な偶発故障により、両系統で異なる安全要求信号をセーフティモジュール１４で検出し、部品等の故障を検出及び警告すると共に、モータ２の制御を停止させることも可能となる。
【００８５】
そして、本実施形態におけるセーフティモジュール１４とモータ制御装置１３は、いずれのセンサ１５，１６が検出信号を出力しても、産業機械Ｓは作業者Ｈに対する安全性を考慮してモータ２の減速又は停止を行う必要があるが、図示する例のように、センサＡ１５が検出信号を出力する場合（遠い方の外側安全柵１７の外側通過扉１９が開いた場合）と、センサＢ１６が検出信号を出力する場合（近い方の内側安全柵１８の内側通過扉２０が開いた場合）とでは、安全対策上の対応に違いが生じることになる。つまり、遠い方の外側安全柵１７の外側通過扉１９だけが開いた場合には、産業機械Ｓの動作により作業者Ｈが危険に曝される可能性が比較的低いため、例えば後に詳述するように、通常運転への復帰が容易となるようにモータ２を所定の速度以下に減速するだけでよい。一方、近い方の内側安全柵１８の内側通過扉２０が開いた場合には、産業機械Ｓの動作により作業者Ｈが危険に曝される可能性が比較的高くなるため、例えば後に詳述するように、復帰容易性を犠牲にしてまで確実かつ早急にモータ２を減速停止させる必要がある。
【００８６】
本実施形態におけるセーフティモジュール１４とモータ制御装置１３は、このように２つの安全要求信号の入力にそれぞれ対応して、制御内容に違いを持たせたモータ２の減速・停止制御を行うものである。さらに、モータ制御装置１３は、このようなモータ２の減速・停止制御を必要とする作業者Ｈが危険に曝される状態の発生に対して、コントローラ１１からの上位制御指令に従ってモータ２の減速・停止制御を行うコントローラ減速モードと、モータ制御装置１３自体が生成した内部減速指令に従ってモータ２の減速・停止制御を行うアクティブ減速モードのいずれかを択一的に選択して実行する。
【００８７】
図３〜図５は、モータ駆動システム１中の信号の流れを説明する図であり、図３は通常運転時に対応し、図４はコントローラ減速モードの実行時に対応し、図５はアクティブ減速モードの実行時に対応している。なお、図３〜図５中において、モータ制御装置１３が内部に備えるモータ制御回路部３１とＨＷＢＢ３２はハードウェア回路で構成されているが、それ以外でモータ制御装置１３、セーフティモジュール１４、及びコントローラ１１の内部に示す機能部分は、それぞれに備えられたＣＰＵが実行するソフトウェアブロックとして示している。
【００８８】
図３〜図５において、上述したように、モータ制御装置１３はその内部にハードウェア回路で構成するモータ制御回路部３１とＨＷＢＢ（Ｈａｒｄ  Ｗｉｒｅ  Ｂａｓｅ  Ｂｒｏｃｋ；但し、図３では不図示）３２を備えている。
【００８９】
モータ制御回路部３１は、上記位置検出器３で検出されるモータ２の駆動状態量をフィードバック信号として参照しつつ、所定の駆動制御指令（例えば、コントローラ１１からの上位制御指令に相当）に従ってモータ２への給電制御を行うよう機能する。
【００９０】
ＨＷＢＢ３２は、ＨＷＢＢ起動信号が入力された際に、上記モータ制御回路部３１からモータ２への給電を遮断するよう機能する（詳細な構成については後述の図７で説明する）。なお、このＨＷＢＢ３２が、各請求項記載の給電遮断部に相当し、ＨＷＢＢ起動信号が給電遮断信号に相当する。
【００９１】
まず、産業機械Ｓの通常運転時には、図３に示すように、例えばコントローラ１１が、所望の駆動動作を指示するように、予め格納されたプログラムの実行によって生成された上位制御指令をモータ制御装置１３に出力し、当該モータ制御装置１３は入力された上位制御指令をそのまま駆動制御指令として内部のモータ制御回路部３１に入力する。そして、モータ制御回路部３１が、位置検出器３で検出された駆動状態量をフィードバック信号として参照しつつ、駆動制御指令に従ってモータ２への給電制御を行うことで、モータ駆動システム１全体がコントローラ１１の上位制御指令に従ったモータ２の駆動を安定的に行うことができる。そしてこの通常運転時には、２つのセンサ１５，１６のいずれからも検出信号は出力されず、またそれらに対応する２つの安全要求信号もセーフティコントローラ１２から出力されない（図中の破線参照）。
【００９２】
そして、このような産業機械Ｓの通常運転中において、上記図２に示した各安全柵１７，１８の通過扉１９，２０が開いた場合には、少なくともセンサＡ１５乃至場合によってはセンサＢ１６が検出信号を出力し、これを受けたセーフティコントローラ１２は、産業機械Ｓのモータ２を減速・停止させるべき状態が発生したとみなして、図４又は図５に示すように、各検出信号に対応する安全要求信号を少なくともセーフティモジュール１４乃至場合によってはコントローラ１１に出力する。
【００９３】
このようにして安全要求信号を入力されたセーフティモジュール１４乃至場合によってはコントローラ１１を介して、産業機械Ｓのモータ２を減速・停止させるモータ制御装置１３は、図４に示すコントローラ減速モードか、図５に示すアクティブ減速モードのいずれかを選択して実行する。なお、本実施形態の例においてこのモード選択は、上記図１に示したエンジニアリングツール２２を用いたユーザの設定操作によりどちらのモードを選択して実行するか予め設定できるようにするとよい。
【００９４】
図４に示すコントローラ減速モードでは、安全柵１７，１８の通過扉１９，２０が開いてモータ２の減速・停止を必要とする所定状態においても、コントローラ１１が上位制御指令をそのまま駆動制御指令としてモータ制御回路部３１に出力し、つまりコントローラ１１からの上位制御指令にしたがってモータ２の減速制御又は停止制御を行う。但しこの場合には、コントローラ１１にもセーフティコントローラ１２からの安全要求信号が入力されるシステム構成（つまりセーフティコントローラ１２からコントローラ１１へ安全要求信号を伝達するための配線や、コントローラ１１自体において安全要求信号を受け付ける機能）が必要であり、さらにコントローラ１１自体においても安全要求信号が入力された際に安全規格の基準を満たせる上位制御用動作パターンに沿って上位制御指令を出力できる機能が必要となる。
【００９５】
また、図５に示すアクティブ減速モードでは、安全柵１７，１８の通過扉１９，２０が開いてモータ２の減速・停止を必要とする所定状態の場合だけ、安全規格の基準を満たせる自己制御用動作パターンに沿った内部減速指令をモータ制御装置１３の内部で生成し、これをモータ制御回路部３１に駆動制御指令として入力する。つまり、コントローラ１１に代えて、モータ制御装置１３自体が自律的にモータ２の減速制御又は停止制御を行う。この場合には、コントローラ１１に安全要求信号を入力するシステム構成や、コントローラ１１は上位制御用動作パターンに対応した上位制御指令を出力する必要ない。
【００９６】
なお、上記コントローラ減速モードにおける上位制御用動作パターンと、上記アクティブ減速モードにおける自己制御用動作パターンのいずれにおいても、各動作パターンの工程中でモータ２への給電を遮断できるよう、モータ制御装置１３に接続するセーフティモジュール１４が直接的に上記ＨＷＢＢ３２へＨＷＢＢ起動信号を出力可能となっている。
【００９７】
モータ制御装置１３に接続するセーフティモジュール１４には、比較監視部４１が備えられている。この比較監視部４１は、セーフティコントローラ１２から安全要求信号が入力された際に、モータ２の駆動状態量と所定の動作監視パターンとを比較し、駆動状態量が動作監視パターンを超過した際に、ＨＷＢＢ３２にＨＷＢＢ起動信号を出力してモータ制御回路部３１からモータ２への給電を遮断するよう機能する。または、後に詳述するように、適用する動作監視パターンの種類（後述するＳＢＢ、ＳＢＢ−Ｄ）によっては、セーフティコントローラ１２から安全要求信号が入力された後の所定のタイミングで、当該動作監視パターンが独自にＨＷＢＢ３２にＨＷＢＢ起動信号を出力してモータ制御回路部３１からモータ２への給電を遮断するよう機能する。なお、この比較監視部４１が、各請求項記載の比較監視処理部に相当する。
【００９８】
ここで、セーフティモジュール１４が処理する動作監視パターンの詳細について図６を用いて説明する。図６は動作監視パターンの詳細と比較監視部４１の周辺の信号の流れを説明する図である。なお、図中では図示の煩雑を避けるために、第１動作監視パターンとそれに対応する比較監視部４１や信号の流れのみを示している。
【００９９】
この図６において、セーフティモジュール１４が処理する動作監視パターンは、その内部にＨＷＢＢ起動タイミングとモータ速度・位置変化チャートの２つの工程要素の少なくともいずれか一方が含まれている。ＨＷＢＢ起動タイミングの工程要素は、セーフティコントローラ１２から安全要求信号が入力された後の所定のタイミングで、ＨＷＢＢ起動信号を上記ＨＷＢＢ３２へ直接出力するよう機能する。また、モータ速度・位置変化チャートの工程要素は、セーフティコントローラ１２から安全要求信号が入力された際に、所定の工程で変化又は一定に維持するモータ２の速度のモデル値、もしくは所定のタイミングから一定に維持されるモータ２の相対位置のモデル値を、比較監視部４１へ出力するよう機能する。上記比較監視部４１がモータ２の駆動状態量と比較するのは、このモータ速度・位置変化チャートが出力するモデル値である。
【０１００】
第１動作監視パターンが適用するパターンの種類によって、上記２つの工程要素のうちのいずれか一方または両方が当該第１動作監視パターンに含まれる。図示するように２つの工程要素の両方が含まれる場合には、それぞれセーフティコントローラ１２からの安全要求信号が同時に入力され、それぞれの工程を並行させつつ個別に処理可能となっている。なお、特に図示しないが、コントローラ１１及びモータ制御装置１３がそれぞれ処理する上位制御用動作パターン及び自己制御動作パターンには、上記モータ速度・位置変化チャートの工程要素のみが含まれており、ＨＷＢＢ起動タイミングの工程要素が含まれることはない。つまり、上記図４に示したコントローラ減速モードでは、上位制御用動作パターン中のモータ速度・位置変化チャートが出力するモデル値が、そのまま上位制御指令としてコントローラ１１から出力される。また、上記図５に示したアクティブ減速モードでは、自己制御用動作パターン中のモータ速度・位置変化チャートが出力するモデル値が、そのまま内部減速指令として生成される。
【０１０１】
これにより、実際のモータ２の駆動状態量が動作監視パターン（詳しくはモータ速度・位置変化チャートが出力するモデル値）を超過して安全規格から外れるような動作状態が発生した際には、比較監視部４１がＨＷＢＢ３２を介してモータ２への給電を遮断し、確実かつ早急にモータ２を減速・停止させることができる。なおこの場合の減速・停止は、後に詳述するように、モータ２の端子間に抵抗を接続して制動トルクを得るダイナミックブレーキによる減速・制動停止、又は惰性動作による減速・停止となる。
【０１０２】
また、本実施形態においては、コントローラ１１、モータ制御装置１３、及びセーフティモジュール１４の比較監視部４１がそれぞれ後述する４つの種類（コントローラ減速モード：ＳＢＢ、ＳＢＢ−Ｄ、ＳＰＭ−Ｄ、ＳＬＳ−Ｄ；後述する図８〜図１２参照）の上位制御用動作パターンまたは動作監視パターンのいずれも処理可能となっている。更に、モータ制御装置１３、及びセーフティモジュール１４の比較監視部４１がそれぞれ後述する自己制御用動作パターンまたは動作監視パターンのいずれも処理可能となっている（アクティブ減速モード；後述する図１４，１５参照）。
【０１０３】
さらに、上述したように、セーフティコントローラ１２は２つの安全要求信号を個別に出力する構成であり、コントローラ１１、モータ制御装置１３、及びセーフティモジュール１４の比較監視部４１はいずれも２つの安全要求信号にそれぞれ同じもしくは異なる種類の動作パターン（図中の第１動作パターン、第２動作パターン、第１動作監視パターン、第２動作監視パターン）を対応させて適用し、当該適用した第１、第２の動作パターンをそれぞれ並行させつつ個別に処理可能となっている。それら第１、第２の動作パターンは、上記図１に示したエンジニアリングツール２２を用いたユーザの設定操作により、それぞれどの種類の動作パターンを適用するか予め設定可能であり、同じ種類で設定してもよいし、異なる種類で設定してもよい。また、同じ安全要求信号に対応する第１動作パターン（又は第２動作パターン）でも、上位制御用動作パターン、自己制御用動作パターン、及び動作監視パターンの間で、当該動作パターン中における各種タイミングや駆動速度・駆動位置などのパラメータを上記エンジニアリングツール２２により適宜設定できる。
【０１０４】
なお、上記コントローラ減速モードが、各請求項記載の第１安全機能モードに相当し、アクティブ減速モードが第２安全機能モードに相当する。また、モータ制御装置１３内部において、図４に示すコントローラ減速モードと、図５に示すアクティブ減速モードとの選択と実行に関する機能部分全体が、各請求項記載のモード選択実行部に相当する。
【０１０５】
そして、コントローラ１１、モータ制御装置１３、及びセーフティモジュール１４の比較監視部４１は、安全要求信号が２つとも重複して入力されている間は、各安全要求信号にそれぞれ対応する第１動作パターンと第２動作パターンをそれぞれ並行させつつ個別に処理し、最後にそれらを合成した結果を、上位制御指令、又は内部減速指令として生成する、もしくは比較監視の対象とする。
【０１０６】
図７は、ＨＷＢＢ３２の詳細構成を表す機能ブロック図である。なお、図７においては、ＨＷＢＢ３２に関係する構成部だけを図示し、他の関係の薄い構成部の図示を省略している。
【０１０７】
この図７において、モータ制御装置１３は、モータ制御回路部３１の他にも整流器１３１と、平滑器１３２と、スイッチング素子１３３と、２つの阻止スイッチ１３６，１３７と、２つのフォトカプラ１３４，１３５とを備えている（上記図１、図３〜図６では不図示）。
【０１０８】
整流器１３１は、例えばダイオードブリッジで構成されており、外部の交流電源６の交流電圧を直流電圧に変換（整流）するよう機能する。
【０１０９】
平滑器１３２は、例えばコンデンサで構成されており、上記整流器１３１で変換（整流）された直流電圧を平滑するよう機能する。
【０１１０】
スイッチング素子１３３は、例えば６つのＩＧＢＴ素子のブリッジで構成されており、上記モータ制御回路部３１からのＰＷＭ制御信号（オンオフ信号）によりＰＷＭ制御され、３相交流電力をモータ２に出力する。上記モータ制御回路部３１は、このスイッチング素子１３３をＰＷＭ制御することでモータ２への給電制御を行う。
【０１１１】
２つの阻止スイッチ１３６，１３７は、上述したモータ制御回路部３１からスイッチング素子１３３へのＰＷＭ制御信号を伝達する配線上に直列に接続されており、それぞれＰＷＭ制御信号の導通と遮断を切り替えるよう機能する。
【０１１２】
２つのフォトカプラ１３４，１３５は、光学的手段を介してＯＮ・ＯＦＦ信号を伝達するよう機能するものであり、それぞれにＨＷＢＢ起動信号が入力された際に、対応する阻止スイッチ１３６，１３７に対してＰＷＭ制御信号を遮断させる信号を出力する。
【０１１３】
ＨＷＢＢ３２は、上記２つの阻止スイッチ１３６，１３７と、上記２つのフォトカプラ１３４，１３５で構成されており、このＨＷＢＢ３２に各構成部からＨＷＢＢ起動信号が入力された際には、モータ制御回路部３１からスイッチング素子１３３へのＰＷＭ制御信号の伝達が遮断され、すなわちモータ制御回路部３１によるモータ２への給電制御が遮断（スイッチング素子１３３からモータ２への給電が遮断）される。そして、上述したフォトカプラ１３４，１３５を使用していることにより、コントローラ１１、モータ制御装置１３、及びセーフティモジュール１４のそれぞれのＣＰＵ制御系と上記ＰＷＭ制御系との間の電気的絶縁を確保したまま、ＨＷＢＢ３２におけるＰＷＭ制御信号の導通と遮断の切り替えを安全に行うことができる。
【０１１４】
また、上記図４〜図６では特に図示していなかったが、ＨＷＢＢ起動信号を伝達する配線は２分されており、それぞれフォトカプラ１３４，１３５を介して２つの直列接続された阻止スイッチ１３６，１３７の切り替えを行っているため、どちらか一方の阻止スイッチまたはフォトカプラが偶発的な故障により遮断状態に切り替えられなかった場合でも、他方の阻止スイッチで遮断を行えるようになる。つまり、阻止スイッチ１３６，１３７、またはフォトカプラ１３４，１３５における単一の偶発故障が発生した場合、確実にＰＷＭ制御信号の遮断が行えるようになっている。
【０１１５】
ここで、本実施形態の各構成部が適用する上記４つの動作パターンについて説明する。なお、国際規格ＩＥＣ６１８００−５−２では多数の動作パターンが提示されているが、本実施形態においては、以下に示す安全ベースブロック機能（以下ＳＳＢという）、遅延付き安全ベースブロック機能（以下ＳＳＢ−Ｄという）、遅延付き安全位置監視機能（以下ＳＰＭ−Ｄという）、遅延付き安全制限速度監視機能（以下ＳＬＳ−Ｄという）の４つの種類の動作パターン（各名称は本実施形態における通称）を適用するものとする。また、以下においては、モータ制御装置１３が上記コントローラ減速モードを実行する場合で、４つの動作パターンを順次詳細に説明する。
【０１１６】
まず、図８はコントローラ減速モードで実行するＳＢＢの動作パターンのタイムチャートを表す図である。なお、このＳＢＢの動作パターンを適用したセーフティモジュール１４の動作監視パターンには、上記図６で示したＨＷＢＢ起動タイミングの工程要素のみが含まれることになる。
【０１１７】
この図８において、まず通常運転時には、安全要求信号が低レベルの“ＩＮＡＣＴ”状態を維持し、所定のモータ速度でモータ２が駆動されている。この間、上記図７に示したスイッチング素子１３３からモータ２への電力が供給されており、モータ制御装置１３のスイッチング素子１３３は通常にＰＷＭ制御される状態であり、コントローラ１１は通常の動作指令を上位制御指令として出力する状態となっている。
【０１１８】
そして、セーフティコントローラ１２がセンサ１５，１６を介して上記通過扉１９，２０が開かれたなどの作業者が危険に曝される状態を検出し、安全要求信号を高レベルの“ＡＣＴ”状態に切り替えた際には、これを受けたセーフティモジュール１４（詳しくは動作監視パターン中のＨＷＢＢ起動タイミングの工程要素）が直ちにＨＷＢＢ３２へのＨＷＢＢ起動信号を出力する。これにより、ＨＷＢＢ３２の阻止スイッチがＰＷＭ制御信号を遮断してＨＷＢＢ状態となり、スイッチング素子１３３がモータ２への電力供給を遮断する。この結果、モータ速度が急速に低下して、完全停止する。このときモータ２が完全停止する際には、モータ２の端子間に抵抗を接続して制動トルクを得るダイナミックブレーキによる減速・制動停止、又は惰性動作による減速・停止となる。なお、このＳＳＢ動作パターンを実行する場合には、セーフティモジュール１４の比較監視部４１による監視は行われない。また、停止した際にはモータ２のトルクも完全に消失するため、産業機械Ｓにおいて当該モータ２が垂直方向に部材を駆動している場合には、適宜の機械的なブレーキを設けて部材の落下を防ぐなどの処置を施すとよい。
【０１１９】
その後に、上記通過扉１９，２０が閉められるなどにより作業者が危険に曝される状態が解除された際には、セーフティコントローラ１２が安全要求信号を低レベルの“ＩＮＡＣＴ”状態に戻し、これを受けたコントローラ１１は、復帰動作を経て再び通常の動作指令をモータ制御装置１３に出力する。この復帰動作以降においては、ＨＷＢＢ起動信号が解除されてスイッチング素子１３３が通常にＰＷＭ制御され、モータ２への電力が供給される状態となる。
【０１２０】
このようなタイムチャートを実行するＳＢＢの動作パターンは、国際規格ＩＥＣ６１８００−５−２で定義されている“Ｓａｆｅ  Ｔｏｒｑｕｅ  Ｏｆｆ（ＳＴＯ）”に相当する、いわゆる安全ベースブロック機能（ＳＢＢ）を実現する。このＳＢＢの動作パターンでは、作業者が危険に曝される状態が検出された際に直ちにＨＷＢＢ３２を起動させてモータ２への給電を遮断し、早急かつ確実にモータ２を減速・停止させることができる。
【０１２１】
このようにＳＢＢの動作パターンでは、モータ２が完全停止する際には、ダイナミックブレーキによる減速・制動停止、又は惰性動作による減速・停止となるため、例えば所望の時間内での停止、所望の減速率での減速をさせることはできない。これに対処するため、初期段階において規定された時間まで一定の減速率でモータ２を能動的に減速させ、停止させた後にＨＷＢＢ３２を起動させるＳＢＢ−Ｄの動作パターンがある。
【０１２２】
図９は、コントローラ減速モードで実行するＳＢＢ−Ｄの動作パターンのタイムチャートを表す図である。なお、このＳＢＢ−Ｄの動作パターンを適用したセーフティモジュール１４の動作監視パターンには、上記図６で示したＨＷＢＢ起動タイミングとモータ速度・位置変化チャートの両方の工程要素が含まれることになる。
【０１２３】
この図９において、安全要求信号が低レベルの“ＩＮＡＣＴ”状態から高レベルの“ＡＣＴ”状態に切り替わった際には、これを受けたコントローラ１１（詳しくは上位制御用動作パターン中のモータ速度・位置変化チャートの工程要素）が直ちにモータ制御装置１３のモータ制御回路部３１に対し、モータ２を所定の減速率で減速させる減速指令を上位制御指令として出力する。そして、モータ速度の減速が進んで停止した際には、コントローラ１１はモータ制御回路部３１への動作指令の出力を停止して待機状態となる。このとき、モータ速度の減速を開始してから停止するまでの規定時間ｔ３は、予めコントローラ１１側の上位制御用動作パターン（詳しくはモータ速度・位置変化チャートの工程要素）に対してユーザにより設定されるパラメータであり、通常運転時にどのようなモータ速度であってもこの規定時間ｔ３の間に０まで減速させるよう減速率が算出される。
【０１２４】
そして、このコントローラ減速モードにおいて、上述したように、コントローラ１１が上位制御用動作パターンに沿って上位制御指令（減速指令）を出力する際、モータ速度がこの上位制御指令（減速指令）に対して追従しない場合がある。この要因は、例えばモータ２または位置検出器３の異常や故障、もしくは上位制御指令（減速指令）とは関係なくモータ２に接続される負荷側から受ける何らかの作用、などが考えられる。これに対して、本実施形態では、セーフティモジュール１４に同じ安全要求信号が入力された際に、比較監視部４１が予めユーザによりパラメータ設定された動作監視パターン（詳しくはモータ速度・位置変化チャートの工程要素が出力するモデル値）を処理し、これと位置検出器３が検出した駆動状態量に基づく実際のモータ速度とを比較して監視する。そして、特に図示していないが、モータ速度が動作監視パターンの監視速度を超過した際には、コントローラ１１による減速制御中であっても、上記通過扉１９，２０を通過した作業者Ｈの安全を優先して比較監視部４１が直ちにＨＷＢＢ起動信号を出力し、モータ２への電力供給を遮断して強制的に停止させる。
【０１２５】
このときのセーフティモジュール１４の動作監視パターン（詳しくはモータ速度・位置変化チャートの工程要素）は、予めユーザによりパラメータ設定されたものである。具体的には、上位制御指令（減速指令）に対して、初期段階の監視速度をモータ２の最大速度ｓ１と、監視速度の減速を開始するタイミングｔ１と、監視速度の減速を終了させるタイミングｔ２と、を安全規定上で許容可能な程度に遅らせるよう設定するとよい。これら監視速度における最大速度ｓ１、減速開始タイミングｔ１、減速終了タイミングｔ２のパラメータ値は、産業機械Ｓの設計を考慮して設定されるべき値であり、ユーザがエンジニアリングツール２２を用いて任意に設定可能となっている。
【０１２６】
そして、安全要求信号が“ＡＣＴ”状態に切り替わってから減速終了タイミングｔ２に到達して監視速度が０になった際には、動作監視パターン（詳しくはＨＷＢＢ起動タイミングの工程要素）に従ってＨＷＢＢ起動信号を出力してモータ２への電力供給を遮断しＨＷＢＢ状態とする。その後に、セーフティコントローラ１２が安全要求信号を低レベルの“ＩＮＡＣＴ”状態に戻った際には、上記図８のＳＢＢ動作パターンと同様の復帰動作を経てモータ２の通常運転が再開される。
【０１２７】
このようなタイムチャートを実行するＳＢＢ−Ｄの動作パターンは、国際規格ＩＥＣ６１８００−５−２で定義されている“Ｓａｆｅ  Ｓｔｏｐ  １（ＳＳ１）”に相当する、いわゆる遅延付き安全ベースブロック機能（ＳＢＢ−Ｄ）を実現する。このＳＢＢ−Ｄの動作パターンでは、作業者が危険に曝される状態の検出に対して最終的にＨＷＢＢ３２を起動しモータ２の給電を遮断するものの、その前に規定された時間まで一定の減速率でモータ２を能動的に減速させるため、システムにおける安全性の要求に応じて上記ＳＢＢとの使い分けをすることができる。なお、減速率は一定に限られず、負荷機械４への負担軽減を考慮して時間変化させるようにしてもよい。
【０１２８】
このように上記ＳＢＢ、ＳＢＢ−Ｄでは、ＨＷＢＢ３２を起動してモータ２の給電を遮断するため、モータ２の駆動位置またはモータ２の速度を維持させることはできない。これに対処するため、規定時間までに減速した後にモータ２の駆動位置を維持させるＳＰＭ−Ｄの動作パターンと、規定時間までに減速した後にモータ２の速度を比較的低く維持させるＳＬＳ−Ｄの動作パターンがある。
【０１２９】
図１０は、コントローラ減速モードで実行するＳＰＭ−Ｄの動作パターンのタイムチャートを表す図である。なお、このＳＰＭ−Ｄの動作パターンを適用したセーフティモジュール１４の動作監視パターンには、上記図６で示したモータ速度・位置変化チャートの工程要素のみが含まれることになる。
【０１３０】
この図１０において、安全要求信号が低レベルの“ＩＮＡＣＴ”状態から高レベルの“ＡＣＴ”状態に切り替わった際には、上記図９のＳＢＢ−Ｄの場合と同様に、コントローラ１１が規定時間ｔ３までにモータ２を減速・停止させるよう減速指令を出力する。そして、規定時間ｔ３到達時にモータ速度を停止した際には、コントローラ１１（詳しくは上位制御用動作パターン中のモータ速度・位置変化チャートの工程要素）はモータ制御回路部３１に対してモータ２の駆動位置を維持させるよう指示した後、モータ制御回路部３１に動作指令の出力を停止して待機状態となる。
【０１３１】
また、セーフティモジュール１４の比較監視部４１は、上記図９のＳＢＢ−Ｄの場合と同様に、初期段階で最大速度ｓ１に設定された監視速度で実際のモータ速度を監視し、その後に減速開始タイミングｔ１で減速を開始した監視速度を監視し、監視速度は減速終了タイミングｔ２で減速を終了する。その後に、比較監視部４１は実際のモータ駆動位置（位置検出器３が検出した駆動状態量）が相対的に所定の監視移動量ｐ１を超過したか否かを監視する。このようにセーフティモジュール１４における動作監視パターン（詳しくはモータ速度・位置変化チャートの工程要素）は、減速終了タイミングｔ２までの間の監視速度パターンと、それ以降の監視移動量ｐ１との組み合わせで構成される。この監視移動量ｐ１もまた産業機械Ｓの設計を考慮して設定されるべきパラメータ値であり、ユーザがエンジニアリングツール２２を用いて任意に設定可能となっている。
【０１３２】
このようなタイムチャートを実行するＳＰＭ−Ｄの動作パターンは、国際規格ＩＥＣ６１８００−５−２で定義されている“Ｓａｆｅ  Ｓｔｏｐ  ２（ＳＳ２）”に相当する、いわゆる遅延付き安全位置監視機能（ＳＰＭ−Ｄ）を実現する。このＳＰＭ−Ｄ動作パターンでは、安全要求信号が“ＡＣＴ”状態となっている間でも、実際のモータ２の速度と駆動位置が動作監視パターンを超過しない限りＨＷＢＢ３２が起動することがないため、モータ制御装置１３のスイッチング素子１３３は通常にＰＷＭ制御を維持し、モータ２への電力が供給され続ける。したがって、安全要求信号が低レベルの“ＩＮＡＣＴ”状態に戻った際には、コントローラ１１による復帰動作を経ることなく直ぐに動作指令を出力して通常運転に復帰できる。また、ＨＷＢＢ３２を起動させることがないため、システムにおける安全性の要求に応じて上記ＳＢＢ、ＳＢＢ−Ｄとの使い分けをすることができる。
【０１３３】
ここで、上記ＳＰＭ−Ｄにおいて、実際のモータ速度またはモータ位置が動作監視パターンにおける監視速度または監視移動量ｐ１を超過した際には、比較監視部４１が直ちにＨＷＢＢ起動信号を出力し、モータ２への電力供給を遮断して強制的に停止させる。
【０１３４】
図１１は、コントローラ減速モードで実行するＳＰＭ−Ｄの動作パターンの他のタイムチャートを表す図である。
【０１３５】
この図１１において、安全要求信号が低レベルの“ＩＮＡＣＴ”状態から高レベルの“ＡＣＴ”状態に切り替わった際には、図１０に示した通り、コントローラ１１が規定時間ｔ３までにモータ２を減速・停止させるよう減速指令を出力する。しかしながら、この減速中に実際のモータ速度が動作監視パターンにおける監視速度を超過した際には、コントローラ１１による減速制御中であっても、比較監視部４１が直ちにＨＷＢＢ起動信号を出力し、モータ２への電力供給を遮断して強制的に停止させる。
【０１３６】
図１２は、コントローラ減速モードで実行するＳＬＳ−Ｄの動作パターンのタイムチャートを表す図である。なお、このＳＬＳ−Ｄの動作パターンを適用したセーフティモジュール１４の動作監視パターンには、上記図６で示したモータ速度・位置変化チャートの工程要素のみが含まれることになる。
【０１３７】
この図１２において、安全要求信号が低レベルの“ＩＮＡＣＴ”状態から高レベルの“ＡＣＴ”状態に切り替わった際には、上記図９、図１０のＳＢＢ−Ｄ、ＳＰＭ−Ｄの場合と同様に、コントローラ１１が規定時間ｔ３までにモータ２を減速させるよう減速指令を出力する。但しこのＳＬＳ−Ｄの場合は、規定時間ｔ３の時点で完全に停止させる必要はなく、比較的低い制限速度ｓ３まで減速させるだけでよい。そして、規定時間ｔ３到達時にはコントローラ１１（詳しくは上位制御用動作パターン中のモータ速度・位置変化チャートの工程要素）はモータ制御回路部３１に速度制限付きの動作指令を出力して、モータ速度を制限速度ｓ３に維持させる。
【０１３８】
また、セーフティモジュール１４の比較監視部４１は、上記図９、図１０のＳＢＢ−Ｄ、ＳＰＭ−Ｄの場合と同様に、初期段階で最大速度ｓ１に設定された監視速度で実際のモータ速度を監視し、その後に減速開始タイミングｔ１で減速を開始した監視速度を監視し、監視速度は減速終了タイミングｔ２で減速を終了する。その後に、比較監視部４１は実際のモータ速度が比較的低い監視速度ｓ２を超過したか否かを監視する。ここで実際のモータ速度が監視速度ｓ２を超過した際には、上記図１１の場合と同様に、比較監視部４１が直ちにＨＷＢＢ起動信号を出力し、モータ２への電力供給を遮断して強制的に停止させる。この比較的低く設定される監視速度ｓ２もまた産業機械Ｓの設計や作業者Ｈへの安全性を考慮して設定されるべきパラメータ値であり、ユーザがエンジニアリングツール２２を用いて任意に設定可能となっている。
【０１３９】
このようなタイムチャートを実行するＳＬＳ−Ｄの動作パターンは、国際規格ＩＥＣ６１８００−５−２で定義されている“Ｓａｆｅｌｙ−Ｌｉｍｉｔｅｄ  Ｓｐｅｅｄ（ＳＬＳ）”に相当する、いわゆる遅延付き安全制限速度監視機能（ＳＬＳ−Ｄ）を実現する。このＳＬＳ−Ｄ動作パターンにおいても、実際のモータ２の速度が動作監視パターンを超過しない限りＨＷＢＢ３２が起動することがないため、モータ制御装置１３が通常の制御状態を維持し、モータ２への電力が供給され続ける。したがって、コントローラ１１は復帰動作を経ることなく直ぐに通常運転に復帰できる。また、モータ速度を完全に停止させることがないため、システムにおける安全性の要求に応じて上記ＳＢＢ、ＳＢＢ−Ｄ、ＳＰＭ−Ｄとの使い分けをすることができる。
【０１４０】
そして本実施形態では、上述したように、セーフティコントローラ１２が独立した２つの安全要求信号を出力することができ、コントローラ１１、モータ制御装置１３、及びセーフティモジュール１４は、各安全要求信号のそれぞれに上記４つの種類の動作パターンのいずれかを選択的に適用することができる。言い換えると、同一の安全要求信号に対して、上位制御用動作パターン、及び動作監視パターンが２系統並行して実行される。ここで本実施形態においては、２つの安全要求信号の入力が重複し、それぞれに対応する２つの動作パターンが同時に並行して実行される場合、コントローラ１１の上位制御用動作パターン、及びセーフティモジュール１４の動作監視パターンのいずれにおいても、開始順序に関係なく最もモータ２の速度を低下させる安全度の高い方の動作パターンを優先的に適用するものとする。
【０１４１】
図１３は、コントローラ減速モードにおいて、第１安全要求信号に対応する第１動作パターンにＳＬＳ−Ｄ動作パターンを適用し、第２安全要求信号に対応する第２動作パターンにＳＢＢ−Ｄ動作パターンを適用した場合のタイムチャートを表す図である。
【０１４２】
この図１３に示す例において、最初に第１安全要求信号だけが“ＡＣＴ”状態に切り替わっている間は、コントローラ１１がＳＬＳ−Ｄの第１動作パターン（上位制御用動作パターン）に従ってすぐに減速指令Ａを出力してモータ２を減速させ、セーフティモジュール１４が第１動作監視パターン（動作監視パターン）に従って所定の減速開始タイミングで第１監視速度の減速を開始する。
【０１４３】
しかし、図示する例のように、セーフティモジュール１４が上記ＳＬＳ−Ｄの監視速度の減速・停止が終了する前に、第２安全要求信号が“ＡＣＴ”状態に切り替わった場合、コントローラ１１がＳＬＳ−Ｄの第１動作パターンに並行してＳＢＢ−Ｄの第２動作パターンの実行も開始するが、この例では第１動作パターンよりも第２動作パターンの方がモータ速度の減速率が高く設定されているため、本実施形態では上述したように第１動作パターンよりも優先して第２動作パターンが適用される。つまり、コントローラ１１は先に出力していた第１動作パターンに対応する減速指令Ａに代えて第２動作パターンに対応する減速指令Ｂをモータ制御装置１３に出力し、セーフティモジュール１４は第１動作パターンに沿った第１監視速度に代えて第２動作パターンに沿った第２監視速度で実際のモータ速度を監視する。
【０１４４】
そして、優先して適用されているＳＢＢ−Ｄの第２動作パターンで、ＳＢＢ−Ｄにおける予め設定された減速終了タイミングｔ２に到達してセーフティモジュール１４の第２監視速度が０まで減速された際には、セーフティモジュール１４が強制的にＨＷＢＢ３２を起動させてモータ２への電力供給を遮断する。このように一度ＨＷＢＢ３２を起動させた場合には、その後に２つの安全要求信号が共に“ＩＮＡＣＴ”状態に切り替わって通常運転へ復帰する際、コントローラ１１の復帰動作を経てから通常運転を再開する。
【０１４５】
なお、上記図１３に示した例では、２つの安全要求信号に対してそれぞれ異なる種類の動作パターンを適用した場合を説明したが、これに限られずに同じ種類の動作パターンを適用してもよい。その場合には、同じ種類の動作パターンでもそれぞれのパラメータ値を異ならせることで、各センサ１５，１６が検出するそれぞれの作業者が危険に曝される状態の内容に応じた減速・停止制御を使い分けることができる。
【０１４６】
以上においては、モータ制御装置１３がコントローラ減速モードを選択してモータ２の減速・停止制御を実行した場合を説明したが、次にアクティブ減速モードを実行する場合について以下に説明する。なお、前述したようにコントローラ１１の上位制御指令には、位置指令又は速度指令の２つの形態があり、モータ制御回路部３１がどの形態の上位制御指令で制御されているかによってアクティブ減速モードでの工程に相違があるため、これら上位制御指令の形態のそれぞれの場合について順次説明する。なお、いずれの形態の上位制御指令でアクティブ減速モードを実行する場合でも、モータ制御装置１３の自己制御用動作パターンには、上記図６で示したモータ速度・位置変化チャートの工程要素のみが含まれることになる。また、アクティブ減速モードにおいても、セーフティモジュール１４の監視機能は、上記コントローラ減速モードの場合と同様に機能するだけであるため、以下においては当該監視機能の図示・説明を省略する。
【０１４７】
図１４は、位置指令形態でのアクティブ減速モードで実行する自己制御用動作パターンのタイムチャートを表す図である。
【０１４８】
この図１４において、まず通常運転時には、安全要求信号が低レベルの“ＩＮＡＣＴ”状態を維持し、所定のモータ速度でモータ２が駆動されている。この間、コントローラ１１はモータ２の目標駆動位置を上位制御指令として出力しており、これを入力したモータ制御回路部３１がモータ２の駆動位置を当該目標駆動位置に追従させるよう、モータ２の駆動速度・駆動トルクを算出し、モータ２の給電制御を行う。また、このようにコントローラ１１からの上位制御指令に従う通常運転時には、モータ制御装置１３の内部信号である／ＣＯＩＮ信号（後に詳述する）は低レベルの“ＩＮＡＣＴ”状態を維持し続ける。
【０１４９】
そして、セーフティコントローラ１２がセンサ１５，１６を介して上記通過扉１９，２０が開かれたなどの作業者が危険に曝される状態を検出し、安全要求信号を高レベルの“ＡＣＴ”状態に切り替えた際には、モータ制御装置１３がそれまでのコントローラ１１からの上位制御指令に従ったモータ制御に代えて、直ちにアクティブ減速モードによる減速・停止制御を開始する。つまり、モータ制御装置１３は、予めユーザに設定されるパラメータによる自己制御用動作パターンに基づく内部減速指令によりモータ２の減速・停止制御を行う。ここで、特に図示していないが、上記自己制御用動作パターン（詳しくはモータ速度・位置変化チャートの工程要素）は、減速率、停止速度、停止継続時間のパラメータにより決定されるものである。
【０１５０】
このとき、モータ制御装置１３は、上記パラメータに基づいた位置指令形態の内部減速指令をモータ制御回路部３１に出力する。そして、ここで入力された内部減速指令における目標位置と実際のモータ位置（位置検出器３が検出した駆動状態量）との間の偏差がモータ制御上の位置偏差であり、上記／ＣＯＩＮ信号はこの位置偏差が予めユーザに設定されるパラメータの所定値以内に収束したか否か、つまり実際のモータ位置が内部減速指令における目標位置にほぼ一致したか否かを示す信号である。モータ制御装置１３がアクティブ減速モードでの減速・停止制御を開始した直後には、この／ＣＯＩＮ信号は、まだ位置偏差が上記所定値以内に収束していないことを示す高レベルの“ＩＮＡＣＴ”状態となっている。
【０１５１】
一方、コントローラ１１は、モータ制御装置１３からのアクティブ減速モード動作中信号（モータ制御装置１３がアクティブ減速モードを実行することを外部装置に示す信号であって、その状態は安全要求信号の状態に同期する）が“ＡＣＴ”状態に切り替わった後には、モータ制御回路部３１への動作指令の出力を停止して待機状態となる。またこのとき、アクティブ減速モード動作中信号の状態遷移に対してコントローラ１１の応答が遅れるために、モータ制御装置１３の内部でアクティブ減速モードが開始された後でも上位制御指令が重複して入力されることがあるが、この間はアクティブ減速モードでの内部減速指令が優先される。
【０１５２】
そして、内部減速指令によるモータ２の減速・停止制御が終了した後には、モータ制御装置１３がモータ制御回路部３１に対してモータ２の駆動位置を保持させる制御を行うよう指示する。これを契機に  ／ＣＯＩＮ信号が低レベルの“ＡＣＴ”状態に切り替わる。
【０１５３】
なお、このような位置指令形態でのモータ駆動制御では、アクティブ減速モードによるモータ停止状態から通常運転を再開する条件として、上記通過扉１９，２０が閉められるなどにより作業者が危険に曝される状態が解除されたことを示す安全要求信号の“ＩＮＡＣＴ”状態と、パラメータ設定された上記停止継続時間（停止位置保持する時間）以上の時間が経過していること、さらに位置偏差が上記所定値以内であることを示す／ＣＯＩＮ信号の“ＡＣＴ”状態が必須となる。
【０１５４】
したがって、アクティブ減速モードによるモータ停止状態から通常運転を再開する条件が全て満たされると、モータ制御装置１３からの上記アクティブ減速モード動作中信号が“ＩＮＡＣＴ”状態に切り替わった後、コントローラ１１が復帰動作を開始して通常運転を再開する。また、コントローラ１１による通常運転が再開された際には、コントローラ１１からの上位制御指令に対してモータ制御装置１３における位置制御が再開され、上位制御指令に対するモータ駆動位置の応答遅れのため、位置偏差が上記所定値から外れて／ＣＯＩＮ信号が“ＩＮＡＣＴ”状態に切り替わる。
【０１５５】
図１５は、速度指令形態でのアクティブ減速モードで実行する自己制御用動作パターンのタイムチャートを表す図である。
【０１５６】
この図１５において、安全要求信号が低レベルの“ＩＮＡＣＴ”状態を維持している通常運転時には、コントローラ１１がモータ２の目標駆動速度を上位制御指令として出力しており、これを入力したモータ制御回路部３１はモータ２の駆動速度が当該目標駆動速度と一致するようモータ２の駆動トルクを算出し、モータ２の給電制御を行う。また、このようにコントローラ１１からの上位制御指令に従う通常運転時には、モータ制御装置１３の内部信号である／Ｖ−ＣＭＰ信号（後に詳述する）は低レベルの“ＩＮＡＣＴ”状態を維持し続ける。
【０１５７】
そして、セーフティコントローラ１２が安全要求信号を高レベルの“ＡＣＴ”状態に切り替えた際には、モータ制御装置１３が直ちにアクティブ減速モードによる減速・停止制御を開始し、予めユーザに設定されるパラメータによる自己制御用動作パターンに基づく内部減速指令によりモータ２の減速・停止制御を行う。ここで、特に図示していないが、上記自己制御用動作パターンは、減速率、停止速度、停止継続時間のパラメータにより決定されるものである。
【０１５８】
このとき、モータ制御装置１３は、上記パラメータに基づいた速度指令形態の内部減速指令をモータ制御回路部３１に出力する。そしてモータ制御回路部３１は、位置検出器３が検出した駆動状態量に基づく実際のモータ駆動速度が目標駆動速度と一致するよう給電制御する。上記／Ｖ−ＣＭＰ信号は、実際のモータ速度と内部減速指令の目標速度との速度偏差が、予めユーザに設定されるパラメータの所定値以内に収束したか否か、つまり実際のモータ速度が内部減速指令における目標速度ほぼ一致したか否かを示す信号である。モータ制御装置１３がアクティブ減速モードでの減速・停止制御を開始した直後には、この／Ｖ−ＣＭＰ信号は、まだ速度偏差が上記所定値以内に収束していないことを示す低レベルの“ＩＮＡＣＴ”状態となっている。
【０１５９】
一方、コントローラ１１は、モータ制御装置１３からのアクティブ減速モード動作中信号（モータ制御装置１３がアクティブ減速モードを実行することを外部装置に示す信号であって、その状態は安全要求信号の状態に同期する）が“ＡＣＴ”状態に切り替わった後に、モータ制御回路部３１への動作指令の出力を停止して待機状態となる。またこのとき、アクティブ減速モード動作中信号の状態遷移に対してコントローラ１１の応答が遅れるために、モータ制御装置１３の内部でアクティブ減速モードが開始された後でも上位制御指令が重複して入力されることがあるが、この間はアクティブ減速モードでの内部減速指令が優先される。そして、内部減速指令によるモータ２の減速・停止制御が終了した後には、モータ制御装置１３がモータ制御回路部３１に対してモータ２の駆動位置を保持させる制御を行うよう指示する。これを契機に／Ｖ−ＣＭＰ信号が高レベルの“ＡＣＴ”状態に切り替わる。
【０１６０】
なお、このような速度指令形態でのモータ駆動制御では、アクティブ減速モードによるモータ停止状態から通常運転を再開する条件として、上記通過扉１９，２０が閉められるなどにより作業者が危険に曝される状態が解除されたことを示す安全要求信号の“ＩＮＡＣＴ”状態と、パラメータ設定された上記停止継続時間（停止位置保持する時間）以上の時間が経過していること、さらに速度偏差が上記所定値以内であることを示す／Ｖ−ＣＭＰ信号の“ＡＣＴ”状態が必須となる。
【０１６１】
したがって、アクティブ減速モードによるモータ停止状態から通常運転を再開する条件が全て満たされると、モータ制御装置１３からの上記アクティブ減速モード動作中信号が“ＩＮＡＣＴ”状態に切り替わった後、コントローラ１１が動作指令を出力して通常運転を再開する。また、コントローラ１１による通常運転が再開された際には、コントローラ１１からの上位制御指令に対してモータ制御装置１３における速度制御が再開され、上位制御指令に対するモータ駆動速度の応答遅れのため、速度偏差が上記所定値から外れて／Ｖ−ＣＭＰ信号が“ＩＮＡＣＴ”状態に切り替わる。
【０１６２】
以上説明したように、本実施形態のモータ駆動システム１によれば、コントローラ１１へ安全要求信号を入力するシステム構成の有無や、コントローラ１１自体の上位制御用動作パターンに対応した上位制御指令を出力する機能の有無に係わらず、モータ制御装置１３は、モータ２の減速・停止を必要とする所定状態には所定の減速・停止動作の工程を確実に行うことができ、すなわち安全規格の準拠をモータ制御装置１３だけで集約的に確保できる。
【０１６３】
また、実際のモータ２の駆動状態量が動作監視パターンを超過するような動作状態が発生した際には、セーフティモジュール１４が備える比較監視部４１がこれを検出して適宜の処置を講じることできるため、より確実に安全規格の準拠を確保できる。
【０１６４】
以上の結果、本実施形態のモータ制御装置１３及びセーフティモジュール１４は、多様なシステム構成の産業機械Ｓに汎用的に対応して安全性を容易に確保可能、更に安全規格の準拠を容易に確保できる。
【０１６５】
なお、上記実施形態ではモータ制御装置１３とセーフティモジュール１４がそれぞれ独自のＣＰＵを備えた別体で構成されているが、これに限られない。例えばモータ制御装置１３とセーフティモジュール１４とが一体に組み込まれて一つのＣＰＵにより制御される構成としてもよく、この場合には一体に構成されたモータ制御装置が、上位制御指令および安全要求信号の両方を入力し、動作監視パターン・自己制御用動作パターンの両方を有して比較監視部を備える。この場合でも単体で安全規格の準拠を容易に確保できる。
【０１６６】
また、上記実施形態ではコントローラ１１とセーフティコントローラ１２もそれぞれ独自のＣＰＵを備えた別体で構成されているが、これに限られない。例えばコントローラ１１とセーフティコントローラ１２とが一体に組み込まれて一つのＣＰＵにより制御される構成としてもよく、この場合には一体に構成されたコントローラが、各センサ１５，１６に接続され、上位制御指令および安全要求信号の両方を出力する。
【０１６７】
また、この実施形態では特に、モータ制御装置１３がＨＷＢＢ３２を備えることにより、モータ２への給電を遮断する工程を含む動作パターンの処理や、動作監視パターンを超過するような動作状態が発生した場合などに、当該ＨＷＢＢ３２を作動させてモータ２への給電を遮断し、確実かつ早急にモータ２を減速・停止させることが可能となる。
【０１６８】
また、この実施形態では特に、コントローラ１１、モータ制御装置１３、及び比較監視部４１がそれぞれ複数の種類の動作パターンを処理できるようにすることで、モータ２の減速・停止を必要とする作業者が危険に曝される状態の内容に応じた動作パターンの切り替えが可能となり、さらにコントローラ１１、モータ制御装置１３、及び比較監視部４１に同じ種類の動作パターンを適用させることにより、それらの間の不整合を回避することができる。
【０１６９】
また、この実施形態では特に、モータ２の減速・停止を必要とする作業者が危険に曝される状態が複数種類で発生し得る場合に、セーフティコントローラ１２がそれぞれの状態に対応して安全要求信号を出力することができる。そして、コントローラ１１、モータ制御装置１３、及び比較監視部４１がそれぞれ安全要求信号の区別、つまりモータ２の減速・停止を必要とする作業者が危険に曝される状態の区別に対応した動作パターンを処理することができる。またモータ２の減速・停止を必要とする状態が複数重複して発生した場合でも、各状態に対応する複数の動作パターンを合成するように処理できる。これにより、モータ２の減速・停止を必要とする作業者が危険に曝される状態が複数種類で発生し得る場合に対し、それぞれにリアルタイムに対処可能なシステム構成を実現できる。
【０１７０】
また、この実施形態では特に、モータ２の減速・停止を必要とする作業者が危険に曝される状態が複数重複して発生した場合でも、それらの発生順序に関係なく、最もモータ２の速度を低下させる安全度の高い方の動作パターンを優先的に処理させることで、モータ２の減速・停止動作を作業者Ｈに対して最も安全に行わせることができる。
【０１７１】
なお、本発明は、このように重複して処理する動作パターン間の適用優先度を安全度の違いだけで決定する以外にも、予めユーザにより設定した優先度で決定してもよい。このように発生順序に関係なく動作パターンの間の優先度を任意に設定できることで、モータ２の減速・停止動作をユーザが所望する動作態様で行わせることができる。
【０１７２】
また、この実施形態では特に、複数の動作パターンを同時に処理する場合、そのうちいずれか一つでもＨＷＢＢ３２を起動する際には優先的に適用して強制的にモータ２を減速・停止させるため、より確実に安全規格の準拠を確保できる。
【０１７３】
また、この実施形態では特に、コントローラ減速モードにおける上記ＳＢＢ、ＳＢＢ−Ｄ、ＳＰＭ−Ｄ、ＳＬＳ−Ｄの動作パターン、アクティブ減速モードにおけるパラメータ設定に基づく自己制御用動作パターン、これら動作パターンと共に用いるパラメータ設定に基づく動作監視パターンを、ユーザがシステムにおける安全性の要求に応じて使い分けをすることができ、当該モータ駆動システム１を備えた産業機械Ｓ等において汎用性高く、外部に対する安全性を高く確保できる。
【０１７４】
また、この実施形態では特に、エンジニアリングツール２２を用いて動作パターンの選択と各動作パターンの処理工程における具体的なタイミングや量を規定するパラメータ値を任意に設定できることにより、負荷機械４の構成や当該モータ駆動システム１を備えた産業機械Ｓ等のシステム構成などに適した動作パターンを設定することが可能となり、確実に安全規格の準拠を確保できる。また、このエンジニアリングツール２２を用いた設定・更新の操作については、パスワードなどを用いたセキュリティによって管理者以外の者が容易に行えないようにすることで、モータ駆動システム１全体の信頼性を高めることができ、安全規格に準拠していることへの確保がさらに容易となる。
【０１７５】
なお、以上においては、セーフティモジュール１４の比較監視部４１は、実際のモータ２の駆動状態量が動作監視パターンを超過したことを検出した際に、ＨＷＢＢ３２を起動してモータ２への電力供給を遮断する場合を例に取って説明したが、これに限られず、例えば単にユーザへ警告報知するだけでもよい。また、モータ制御装置１３がセーフティモジュール１４の機能を兼ね備えて、セーフティコントローラ１２からの安全要求信号を入力できるようにしてもよい。また、コントローラ１１がセーフティコントローラ１２の機能を兼ね備えて、各センサ１５，１６から検出信号を入力できるようにしてもよい。
【０１７６】
また、以上既に述べた以外にも、上記実施形態や各変形例による手法を適宜組み合わせて利用しても良い。
【０１７７】
その他、一々例示はしないが、本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲内において、種々の変更が加えられて実施されるものである。
【符号の説明】
【０１７８】
１                モータ駆動システム
２                モータ
３                位置検出器（駆動状態量検出器）
４                負荷機械
１１              コントローラ（上記制御部）
１２              セーフティコントローラ（安全要求部）
１３              モータ制御装置（モータ制御部）
１４              セーフティモジュール（安全機能拡張器）
１５              センサＡ
１６              センサＢ
１７              外側安全柵
１８              内側安全柵
１９              外側通過扉
２０              内側通過扉
２２              エンジニアリングツール（設定部）
３１              モータ制御回路部
３２              ＨＷＢＢ（給電遮断部）
４１              比較監視部（比較監視処理部）
１３３            スイッチング素子
Ｓ                産業機械
Ｈ                作業者
【図１】
2011229359.tif 000003
【図２】
2011229359.tif 000004
【図３】
2011229359.tif 000005
【図４】
2011229359.tif 000006
【図５】
2011229359.tif 000007
【図６】
2011229359.tif 000008
【図７】
2011229359.tif 000009
【図８】
2011229359.tif 000010
【図９】
2011229359.tif 000011
【図１０】
2011229359.tif 000012
【図１１】
2011229359.tif 000013
【図１２】
2011229359.tif 000014
【図１３】
2011229359.tif 000015
【図１４】
2011229359.tif 000016
【図１５】
2011229359.tif 000017
【手続補正書】
【提出日】平成23年7月14日(2011.7.14)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
負荷機械を駆動するためのモータと、
前記モータに機械接続され、当該モータに係わる駆動状態量を検出する駆動状態量検出器と、
当該モータへの給電制御を行うモータ制御部と、
前記モータ制御部に上位制御指令を出力し、前記モータ制御部による前記給電制御を制御可能な上位制御部と、
前記モータを減速又は停止すべき所定の条件を満たした際に安全要求信号を前記モータ制御部に入力する安全要求部と、
を有するモータ駆動システムであって、
前記モータ制御部は、
前記駆動状態量をフィードバック信号として参照しつつ、所定の駆動制御指令に従って前記給電制御を行うモータ制御回路部と、
前記安全要求信号が入力された際に、所定の上位制御用動作パターンに沿った前記上位制御指令を前記駆動制御指令として前記モータ制御回路部に入力することで前記モータの減速制御又は停止制御を行う第１安全機能モード、又は、所定の自己制御用動作パターンに沿って前記モータ制御部内で生成した内部減速指令を前記駆動制御指令として前記モータ制御回路部に入力することで前記モータの減速制御又は停止制御を行う第２安全機能モード、のいずれか一方を選択して実行するモード選択実行部と、
前記安全要求信号が入力された際に、前記駆動状態量と所定の動作監視パターンとを比較して、前記駆動状態量が前記動作監視パターンを超過したか否かを監視する比較監視処理部と、
を備えていることを特徴とするモータ駆動システム。
【請求項２】
請求項１記載のモータ駆動システムにおいて、
前記モータ制御部は、
給電遮断信号が入力された際に、前記モータ制御回路部から前記モータへの給電を遮断する給電遮断部を備えていることを特徴とするモータ駆動システム。
【請求項３】
請求項２記載のモータ駆動システムにおいて、
前記比較監視処理部は、前記駆動状態量が前記動作監視パターンを超過した際に、前記給電遮断部に前記給電遮断信号を出力することを特徴とするモータ駆動システム。
【請求項４】
請求項３記載のモータ駆動システムにおいて、
前記動作監視パターンは、前記安全要求信号が入力された後の所定のタイミングで、前記給電遮断部に前記給電遮断信号を出力することを特徴とするモータ駆動システム。
【請求項５】
請求項３又は４記載のモータ駆動システムにおいて、
前記上位制御部の前記上位制御用動作パターン、及び、前記モータ制御部の前記自己制御用動作パターン、及び、前記比較監視処理部の前記動作監視パターンは、いずれも同じ複数の種類の動作パターンを適用可能であることを特徴とするモータ駆動システム。
【請求項６】
請求項５記載のモータ駆動システムにおいて、
前記安全要求部は前記安全要求信号を複数出力可能であり、
前記上位制御部、及び、前記モータ制御部、及び、前記比較監視処理部は、いずれも前記複数の安全要求信号にそれぞれ同じ種類の動作パターンを対応させて適用し、当該適用した複数の動作パターンをそれぞれ並行させつつ個別に処理することを特徴とするモータ駆動システム。
【請求項７】
請求項６記載のモータ駆動システムにおいて、
前記上位制御部、及び、前記モータ制御部、及び、前記比較監視処理部は、いずれも前記複数の動作パターンを同時に処理する場合、予め設定した優先度の高い方を適用することを特徴とするモータ駆動システム。
【請求項８】
請求項６記載のモータ駆動システムにおいて、
前記上位制御部、及び、前記モータ制御部、及び、前記比較監視処理部は、いずれも前記複数の動作パターンを同時に処理する場合、安全度の高い方を適用することを特徴とするモータ駆動システム。
【請求項９】
請求項６乃至請求項８のいずれか１項記載のモータ駆動システムにおいて、
前記上位制御部、及び、前記モータ制御部、及び、前記比較監視処理部は、いずれも前記複数の動作パターンを同時に処理する場合、当該複数の動作パターンのうちいずれか一つでも前記給電遮断部に前記給電遮断信号を入力する際には優先的に適用することを特徴とするモータ駆動システム。
【請求項１０】
請求項５乃至請求項９のいずれか１項記載のモータ駆動システムにおいて、
動作パターンの種類の一つが、時間経過を待たずに前記給電遮断部へ前記給電遮断信号を入力して前記モータ制御回路部から前記モータへの給電を遮断する、安全ベースブロック機能を実現可能な動作パターンであることを特徴とするモータ駆動システム。
【請求項１１】
請求項４乃至請求項１０のいずれか１項記載のモータ駆動システムにおいて、
動作パターンの種類の一つが、規定時間までに前記モータを減速停止させ、前記規定時間の経過後に前記給電遮断部へ前記給電遮断信号を入力して前記モータ制御回路部から前記モータへの給電を遮断する、遅延付き安全ベースブロック機能を実現可能な動作パターンであることを特徴とするモータ駆動システム。
【請求項１２】
請求項４乃至請求項１１のいずれか１項記載のモータ駆動システムにおいて、
動作パターンの種類の一つが、規定時間までに前記モータを減速停止させ、前記規定時間の経過後に前記モータの移動量を所定範囲内に維持させる、遅延付き安全位置監視機能を実現可能な動作パターンであることを特徴とするモータ駆動システム。
【請求項１３】
請求項４乃至請求項１２のいずれか１項記載のモータ駆動システムにおいて、
動作パターンの種類の一つが、規定時間までに前記モータを減速させ、前記規定時間の経過後に前記モータの速度を所定範囲内に維持させる、遅延付き安全制限速度監視機能を実現可能な動作パターンであることを特徴とするモータ駆動システム。
【請求項１４】
請求項４乃至請求項１３のいずれか１項記載のモータ駆動システムにおいて、
前記上位制御用動作パターン、又は、前記自己制御用動作パターン、又は、前記動作監視パターンのそれぞれにどの機能の動作パターンを適用するかの選択、及び選択した動作パターンに係わる所定のパラメータ値を任意に設定可能な設定部を備えていることを特徴とするモータ駆動システム。
【請求項１５】
上位制御部から入力される上位制御指令に基づいてモータへの給電制御を行い、前記モータに機械接続された駆動状態量検出器が検出する当該モータに係わる駆動状態量と、前記モータを減速又は停止すべき所定の条件を満たした際に安全要求部から出力される安全要求信号と、を入力されるモータ制御装置であって、
前記駆動状態量をフィードバック信号として参照しつつ、所定の駆動制御指令に従って前記給電制御を行うモータ制御回路部と、
前記安全要求信号が入力された際に、所定の上位制御用動作パターンに沿った前記上位制御指令を前記駆動制御指令として前記モータ制御回路部に入力することで前記モータの減速制御又は停止制御を行う第１安全機能モード、又は、所定の自己制御用動作パターンに沿って前記モータ制御部内で生成した内部減速指令を前記駆動制御指令として前記モータ制御回路部に入力することで前記モータの減速制御又は停止制御を行う第２安全機能モード、のいずれか一方を選択して実行するモード選択実行部と、
を備えていることを特徴とするモータ制御装置。
【請求項１６】
上位制御部から入力される上位制御指令に基づいてモータへの給電制御を行い、前記モータに機械接続された駆動状態量検出器が検出する当該モータに係わる駆動状態量と、前記モータを減速又は停止すべき所定の条件を満たした際に安全要求部から出力される安全要求信号と、を入力されるモータ制御装置であって、
前記駆動状態量をフィードバック信号として参照しつつ、所定の駆動制御指令に従って前記給電制御を行うモータ制御回路部と、
前記安全要求信号が入力された際に、所定の上位制御用動作パターンに沿った前記上位制御指令を前記駆動制御指令として前記モータ制御回路部に入力することで前記モータの減速制御又は停止制御を行う第１安全機能モード、又は、所定の自己制御用動作パターンに沿って前記モータ制御部内で生成した内部減速指令を前記駆動制御指令として前記モータ制御回路部に入力することで前記モータの減速制御又は停止制御を行う第２安全機能モード、のいずれか一方を選択して実行するモード選択実行部と、
前記安全要求信号が入力された際に、前記駆動状態量と所定の動作監視パターンとを比較して、前記駆動状態量が前記動作監視パターンを超過したか否かを監視する比較監視処理部と、
を備えていることを特徴とするモータ制御装置。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００１】
本発明は、産業機械における負荷機械の駆動源となるモータを駆動制御するためのモータ駆動システム及びモータ制御装置に関する。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
本発明の目的は、多様なシステム構成の産業機械に汎用的に対応して安全性を容易に確保可能、更に安全規格の準拠を容易に確保可能なモータ駆動システム及びモータ制御装置を提供することにある。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５４
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５５
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５６
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５７】
上記目的を達成するために、本願第１６発明は、上位制御部から入力される上位制御指令に基づいてモータへの給電制御を行い、前記モータに機械接続された駆動状態量検出器が検出する当該モータに係わる駆動状態量と、前記モータを減速又は停止すべき所定の条件を満たした際に安全要求部から出力される安全要求信号と、を入力されるモータ制御装置であって、前記駆動状態量をフィードバック信号として参照しつつ、所定の駆動制御指令に従って前記給電制御を行うモータ制御回路部と、前記安全要求信号が入力された際に、所定の上位制御用動作パターンに沿った前記上位制御指令を前記駆動制御指令として前記モータ制御回路部に入力することで前記モータの減速制御又は停止制御を行う第１安全機能モード、又は、所定の自己制御用動作パターンに沿って前記モータ制御部内で生成した内部減速指令を前記駆動制御指令として前記モータ制御回路部に入力することで前記モータの減速制御又は停止制御を行う第２安全機能モード、のいずれか一方を選択して実行するモード選択実行部と、前記安全要求信号が入力された際に、前記駆動状態量と所定の動作監視パターンとを比較して、前記駆動状態量が前記動作監視パターンを超過したか否かを監視する比較監視処理部と、を備えていることを特徴とする。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５８】
本願第１６発明において、通常運転時には、上位制御部が所望の駆動動作を指示する上位制御指令をモータ制御装置に入力し、当該モータ制御装置は入力された上位制御指令をそのまま駆動制御指令として内部のモータ制御回路部に入力する。そして、モータ制御回路部が、駆動状態量検出器から検出された駆動状態量をフィードバック信号として参照しつつ、駆動制御指令に従って前記モータへの給電制御を行うことで、モータ制御装置が上位制御部の上位制御指令に従ったモータの駆動を安定的に行うことができる。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６５】
以上の結果、本願第１６発明は、多様なシステム構成の産業機械に汎用的に対応して安全性を容易に確保可能、更に安全規格の準拠を容易に確保できる。