(57)【要約】【課題】安全コンポーネントの増加に容易に対応可能な安全リレーシステム等を提供する。【解決手段】入力増設ユニットは、他の入力増設ユニットと接続するための複数の端子を備える入力側端子群と出力側端子群を備えており、入力側端子群と出力側端子群を構成する各端子は、該入力増設ユニット内部で少なくとも１以上シフトして入力側と出力側とが接続されたシフト端子と、安全コンポーネントに接続可能な安全コンポーネント接続端子とを含む。安全コンポーネント端子は、該入力増設ユニットとマスタユニットとの間に接続された入力増設ユニットのシフト端子を介して端子間をシフトしながらマスタユニットに送出され、これによって入力増設ユニットで安全コンポーネントからの入力状態を取得し、マスタユニットがリレーの制御を行う。【選択図】  図８
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
安全コンポーネントからの入力状態に基づいて安全か否かを判断し、安全でないと判断した場合に接続機器の内少なくとも危険箇所の動作を直接的または間接的に停止させるためのリレーを制御する安全リレーシステムであって、
前記リレーを備え、リレーの動作を制御するマスタユニットと、
前記マスタユニットと接続可能で、安全コンポーネントからの入力状態を取得するための一以上の入力増設ユニットと、
を備え、
前記入力増設ユニットで安全コンポーネントからの入力状態を取得し、各々が入力状態を前記マスタユニット側に送出することで、前記マスタユニットがリレーの制御を行うことを特徴とする安全リレーシステム。
【請求項２】
安全コンポーネントからの入力状態に基づいて安全か否かを判断し、安全でないと判断した場合に接続機器の内少なくとも危険箇所の動作を直接的または間接的に停止させるためのリレーを制御する安全リレーシステムであって、
前記リレーを備え、リレーの動作を制御するマスタユニットと、
前記マスタユニットと接続可能で、安全コンポーネントからの入力状態を取得するための一以上の入力増設ユニットと、
を備え、
前記入力増設ユニットは、他の入力増設ユニットと接続するための複数の端子を備える入力側端子群と、他の入力増設ユニットまたはマスタユニットと接続するための複数の端子を備える出力側端子群を備えており、入力側端子群と出力側端子群を構成する各端子は、該入力増設ユニット内部で少なくとも１以上シフトして入力側と出力側とが接続されるシフト端子と、安全コンポーネントに接続可能な安全コンポーネント接続端子とを含んでおり、
前記マスタユニットは、前記入力増設ユニットのと接続するための複数の端子を備えるマスタユニット端子を備えており、
これによって前記入力増設ユニットで安全コンポーネントからの入力状態を取得し、各々が入力状態を前記マスタユニット側に送出することで、前記マスタユニットがリレーの制御を行うことを特徴とする安全リレーシステム。
【請求項３】
安全コンポーネントからの入力状態に基づいて安全か否かを判断し、安全でないと判断した場合に接続機器の内少なくとも危険箇所の動作を直接的または間接的に停止させるためのリレーを制御する安全リレーシステムであって、
前記リレーを備え、リレーの動作を制御するマスタユニットと、
前記マスタユニットと接続可能で、安全コンポーネントからの入力状態を取得するための一以上の入力増設ユニットと、
を備え、
前記入力増設ユニットは、他の入力増設ユニットと接続するための複数の端子を備える入力側端子群と、他の入力増設ユニットまたはマスタユニットと接続するための複数の端子を備える出力側端子群を備えており、入力側端子群と出力側端子群を構成する各端子は、該入力増設ユニット内部で少なくとも１以上シフトして入力側と出力側とが接続されたシフト端子と、安全コンポーネントに接続可能な安全コンポーネント接続端子とを含んでおり、
前記マスタユニットと入力増設ユニットが直列に接続されており、各入力増設ユニットの安全コンポーネント端子は、該入力増設ユニットと前記マスタユニットとの間に接続された入力増設ユニットのシフト端子を介して端子間をシフトしながら前記マスタユニットに送出されるよう構成されてなり、これによって前記入力増設ユニットで安全コンポーネントからの入力状態を取得し、各々が入力状態を前記マスタユニット側に送出することで、前記マスタユニットがリレーの制御を行うことを特徴とする安全リレーシステム。
【請求項４】
安全コンポーネントからの入力状態に基づいて安全か否かを判断し、安全でないと判断した場合に接続機器の内少なくとも危険箇所の動作を直接的または間接的に停止させるためのリレーを制御する安全リレーシステムであって、
前記リレーを備え、リレーの動作を制御するマスタユニットと、
前記マスタユニットと接続可能で、安全コンポーネントからの入力状態を取得するための一以上の入力増設ユニットと、
前記入力増設ユニットの端部であって、前記マスタユニットの接続面と反対側に接続されるエンドユニットと、
を備え、
前記入力増設ユニットは、他の入力増設ユニットと接続するための複数の端子を備える入力側端子群と、他の入力増設ユニットまたはマスタユニットと接続するための複数の端子を備える出力側端子群を備えており、入力側端子群と出力側端子群を構成する各端子は、該入力増設ユニット内部で少なくとも１以上シフトして入力側と出力側とが接続されたシフト端子と、安全コンポーネントに接続可能な安全コンポーネント接続端子とを含んでおり、
前記エンドユニットは、前記入力増設ユニットと接続するためのエンドユニット端子を備えており、
各ユニットは、前記マスタユニットとエンドユニットを挟んで入力増設ユニットが位置するよう直列に接続されており、各入力増設ユニットの安全コンポーネント端子は、該入力増設ユニットと前記マスタユニットとの間に接続された入力増設ユニットのシフト端子を介して端子間をシフトしながら前記マスタユニットに送出されるよう構成されてなり、これによって前記入力増設ユニットで安全コンポーネントからの入力状態を取得し、各々が入力状態を前記マスタユニット側に送出することで、前記マスタユニットがリレーの制御を行い、
一方前記エンドユニットは、前記マスタユニットに接続された入力増設ユニットの台数を認識するための認識信号を、該エンドユニットと前記マスタユニットとの間に接続された入力増設ユニットのシフト端子を介して端子間をシフトしながら前記マスタユニットに送出し、前記マスタユニットは認識信号が検出される端子番号に基づいて、マスタユニットに接続された入力増設ユニットの台数を検知することを特徴とする安全リレーシステム。
【請求項５】
請求項４に記載の安全リレーシステムであって、前記エンドユニットは、認識信号を発生させるための認識信号発生回路を備えることを特徴とする安全リレーシステム。
【請求項６】
安全コンポーネントからの入力状態に基づいて安全か否かを判断し、安全でないと判断した場合に接続機器の内少なくとも危険箇所の動作を直接的または間接的に停止させるためのリレーを制御する安全リレーシステムであって、
前記リレーを備え、リレーの動作を制御するマスタユニットと、
前記マスタユニットと接続可能で、安全コンポーネントからの入力状態を取得するための一以上の入力増設ユニットと、
前記入力増設ユニットの端部であって、前記マスタユニットの接続面と反対側に接続されるエンドユニットと、
を備え、
前記入力増設ユニットで安全コンポーネントからの入力状態を取得し、各々が入力状態を前記マスタユニット側に送出することで、前記マスタユニットがリレーの制御を行うよう構成されてなり、
前記入力増設ユニットは、他の入力増設ユニットと接続するための複数の端子を備える入力側端子群と、他の入力増設ユニットまたはマスタユニットと接続するための複数の端子を備える出力側端子群を備えており、入力側端子群と出力側端子群を構成する各端子は、該入力増設ユニット内部で少なくとも１以上シフトして入力側と出力側とが接続されたシフト端子と、シフトなしで入力側と出力側とが接続された非シフト端子と、安全コンポーネントに接続可能な安全コンポーネント接続端子とを含んでおり、
各ユニットは、前記マスタユニットとエンドユニットを挟んで入力増設ユニットが位置するよう直列に接続されており、各入力増設ユニットの安全コンポーネント端子は、該入力増設ユニットと前記マスタユニットとの間に接続された入力増設ユニットのシフト端子を介して端子間をシフトしながら前記マスタユニットに送出されるよう構成され、
前記エンドユニットは、前記入力増設ユニットの非シフト端子に接続される端子と、前記入力増設ユニットのシフト端子に接続される端子とを、内部で接続しており、
前記マスタユニットは前記入力増設ユニット側に非シフト端子から認識信号を送出し、認識信号は前記入力増設ユニットの非シフト端子を通じて前記エンドユニットに到達すると、エンドユニット内部でシフト端子に接続され、該エンドユニットと前記マスタユニットとの間に接続された入力増設ユニットのシフト端子を介して端子間をシフトしながら前記マスタユニットに返送され、前記マスタユニットは認識信号が検出される端子番号に基づいて、マスタユニットに接続された入力増設ユニットの台数を検知することを特徴とする安全リレーシステム。
【請求項７】
請求項４から６のいずれかに記載の安全リレーシステムであって、前記エンドユニットは、前記入力増設ユニットと接続するためのエンドユニット端子を構成する端子の内、前記入力増設ユニットの非シフト端子に接続される端子と、前記入力増設ユニットのシフト端子に接続される端子とを、該エンドユニット内部で接続し、その他の端子を接地していることを特徴とする安全リレーシステム。
【請求項８】
請求項１から７のいずれかに記載の安全リレーシステムであって、前記入力増設ユニットは安全コンポーネントに接続可能な安全コンポーネント接続端子を複数備えることを特徴とする安全リレーシステム。
【請求項９】
請求項１から８のいずれかに記載の安全リレーシステムであって、前記マスタユニットは、複数のリレーを備えることを特徴とする安全リレーシステム。
【請求項１０】
請求項１から９のいずれかに記載の安全リレーシステムであって、前記入力増設ユニットはリレーを内蔵しないことを特徴とする安全リレーシステム。
【請求項１１】
請求項１から１０のいずれかに記載の安全リレーシステムであって、前記入力増設ユニットは、隣接する入力増設ユニットと、コネクタにより入力側端子群と出力側端子群とを接続することを特徴とする安全リレーシステム。
【請求項１２】
請求項４から１１のいずれかに記載の安全リレーシステムであって、前記マスタユニットは、検知された入力増設ユニットの接続台数を記憶するためのメモリを備えることを特徴とする安全リレーシステム。
【請求項１３】
安全コンポーネントからの入力状態に基づいて安全か否かを判断し、安全でないと判断した場合に接続機器の内少なくとも危険箇所の動作を直接的または間接的に停止させるためのリレーを制御する安全リレーシステムに使用される入力増設ユニットであって、
前記入力増設ユニットは、前記マスタユニットまたは他の入力増設ユニットと接続可能で、
他の入力増設ユニットと接続するための複数の端子を備える入力側端子群と、
他の入力増設ユニットまたは前記リレーの動作を制御するマスタユニットと接続するための複数の端子を備える出力側端子群とを備えており、
入力側端子群と出力側端子群を構成する各端子は、該入力増設ユニット内部で少なくとも１以上シフトして入力側と出力側とが接続されるシフト端子と、安全コンポーネントに接続可能な安全コンポーネント接続端子とを含んでおり、
これによって前記入力増設ユニットで安全コンポーネントからの入力状態を取得し、前記マスタユニットとの間に接続された入力増設ユニットのシフト端子を介して端子間をシフトしながら前記マスタユニットに送出可能に構成してなることを特徴とする安全リレーシステム用入力増設ユニット。
【請求項１４】
請求項１３に記載の安全リレーシステム用入力増設ユニットであって、前記入力側端子群と出力側端子群を構成する各端子はさらに、入力側と出力側とがシフトすることなく接続された非シフト端子を含んでおり、
前記マスタユニットと入力増設ユニットが直列に接続されると、各入力増設ユニットの安全コンポーネント端子は、該入力増設ユニットと前記マスタユニットとの間に接続された入力増設ユニットのシフト端子を介して端子間をシフトしながら前記マスタユニットに送出されるよう構成でき、
一方前記入力増設ユニットの非シフト端子に接続される端子と、前記入力増設ユニットのシフト端子に接続される端子とを、内部で接続するエンドユニットに接続され、
前記マスタユニットに接続された入力増設ユニットの台数を認識するための認識信号を、前記マスタユニットが前記入力増設ユニット側に非シフト端子から送出すると、認識信号は前記入力増設ユニットの非シフト端子を通じて前記エンドユニットに到達すると、エンドユニット内部でシフト端子に接続され、該エンドユニットと前記マスタユニットとの間に接続された入力増設ユニットのシフト端子を介して端子間をシフトしながら前記マスタユニットに返送され、前記マスタユニットは認識信号が検出される端子番号に基づいて、マスタユニットに接続された入力増設ユニットの台数を検知することを可能にしてなることを特徴とする安全リレーシステム用入力増設ユニット。
【請求項１５】
請求項１３または１４に記載の安全リレーシステム用入力増設ユニットであって、前記入力増設ユニットは安全コンポーネントに接続可能な安全コンポーネント接続端子を複数備えることを特徴とする安全リレーシステム用入力増設ユニット。
【請求項１６】
安全コンポーネントからの入力状態に基づいて安全か否かを判断し、安全でないと判断した場合に接続機器の内少なくとも危険箇所の動作を直接的または間接的に停止させるためのリレーを制御する安全リレーシステムに使用されるマスタユニットであって、
前記マスタユニットは、前記リレーと、
安全コンポーネントからの入力状態を取得するための入力増設ユニットと接続するための複数の端子を備える入力側端子群と、
を備え、
前記入力側端子群を介して前記入力増設ユニットが一以上直列に連結されて、各々が安全コンポーネントからの入力状態を取得し、各入力状態を前記マスタユニット側に送出することで、前記マスタユニットがリレーを制御可能とすることを特徴とする安全リレーシステム用マスタユニット。
【請求項１７】
請求項１６に記載の安全リレーシステム用マスタユニットであって、前記マスタユニットはさらに、該マスタユニットに接続された入力増設ユニットの台数を認識するための認識信号を発生させるための認識信号発生回路を備えてなり、
前記マスタユニットは一以上直列に連結された前記入力増設ユニットの一端に接続された状態で認識信号を送出し、認識信号は前記入力増設ユニット内部で入力側と出力側とがシフトなしで接続された非シフト端子を通じて、前記入力増設ユニットの他端に接続されたエンドユニットに到達すると、前記非シフト端子から、前記入力増設ユニット内部で少なくとも１以上シフトして入力側と出力側とが接続されたシフト端子に、前記エンドユニットによって切り換えられ、認識信号は前記エンドユニットと前記マスタユニットとの間に接続された入力増設ユニットのシフト端子を介して端子間をシフトしながら前記マスタユニットに返送され、前記マスタユニットは認識信号が検出される端子番号に基づいて、マスタユニットに接続された入力増設ユニットの台数を検知可能であることを特徴とする安全リレーシステム用マスタユニット。
【請求項１８】
安全コンポーネントからの入力状態に基づいて安全か否かを判断し、安全でないと判断した場合に接続機器の内少なくとも危険箇所の動作を直接的または間接的に停止させるためのリレーを制御する安全リレーシステムに使用されるエンドユニットであって、前記エンドユニットは、
前記リレーを備えリレーの動作を制御するマスタユニットが、安全コンポーネントからの入力状態を取得するための一以上の入力増設ユニットと直列に連結された状態で、前記入力増設ユニットと前記マスタユニットとが接続される側と反対側で前記入力増設ユニットの端部に接続するための複数の端子を備える出力側端子群を備えており、
前記エンドユニットは、前記マスタユニットに接続された入力増設ユニットの台数を認識するための認識信号を、出力側端子群を構成する端子から、該エンドユニットと前記マスタユニットとの間に接続された入力増設ユニットのシフト端子を介して端子間をシフトしながら前記マスタユニットに送出することで、前記マスタユニットは認識信号が検出される端子番号に基づいて、マスタユニットに接続された入力増設ユニットの台数を検知可能であることを特徴とする安全リレーシステム用エンドユニット。
【請求項１９】
請求項１８に記載の安全リレーシステム用エンドユニットであって、前記エンドユニットは、前記入力増設ユニットと接続するためのエンドユニット端子を構成する端子の内、前記入力増設ユニットの非シフト端子に接続される端子と、前記入力増設ユニットのシフト端子に接続される端子とを、該エンドユニット内部で接続し、その他の端子を接地していることを特徴とする安全リレーシステム用エンドユニット。
【請求項２０】
請求項１８または１９に記載の安全リレーシステム用エンドユニットであって、さらに認識信号を発生させるための認識信号発生回路を備えることを特徴とする安全リレーシステム用エンドユニット。
【請求項２１】
安全コンポーネントからの入力状態に基づいて安全か否かを判断し、安全でないと判断した場合に接続機器の内少なくとも危険箇所の動作を直接的または間接的に停止させるためのリレーを制御する安全リレーシステムにおける安全リレーの制御方法であって、
安全コンポーネントを接続する入力増設ユニットが入力状態を取得するステップと、
一以上の入力増設ユニットで取得された入力状態を、入力増設ユニットと複数のバスラインで接続されたマスタユニットが、一の入力増設ユニットを経る毎にバスラインを所定の間隔でシフトさせながら伝達される入力状態を取得するステップと、
所定の故障検出期間に、入力増設ユニットからの信号を反転させるテスト信号をマスタユニットが各入力増設ユニットに送出し、反転状態を確認することで異常検出を行うステップと、
取得された一以上の入力状態または反転状態に基づき、異常が検出されると、マスタユニットがリレーの制御を行うことを特徴とする安全リレーの制御方法。
【請求項２２】
請求項２１に記載の安全リレーの制御方法であって、さらに
マスタユニットが一以上の入力増設ユニットと直列に連結された状態で、前記入力増設ユニットと前記マスタユニットとが接続される側と反対側の前記入力増設ユニットの端部から、マスタユニットに接続された入力増設ユニットの台数を認識するための認識信号を、一のバスラインからマスタユニット側に向かって、一の入力増設ユニットを経る毎にバスラインを所定の間隔でシフトさせながら伝達し、マスタユニットは認識信号が検出されるバスラインの位置に基づいて、マスタユニットに接続された入力増設ユニットの台数を検知するステップを備えることを特徴とする安全リレーシステムの制御方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば安全確認等に関わる複数の入力条件が全て成立した場合に限り対象となる負荷を駆動する等の用途に好適な信頼性の高い安全リレーシステム、安全リレーシステム用入力増設ユニット、安全リレーシステム用マスタユニット、および安全リレーの制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
各方面における安全対策の必要性から、安全対策機器が利用されている。例えば、製造現場においては工作機械やプレス機械、ロボット、包装機械、昇降装置等が使用されており、これらの機器から作業者を保護するために様々な安全対策が必要となる。例えば、安全でない状態または異常発生時に機器への電源供給を断つことで機械的な動作を停止させ、作業者の安全を確保する。このようなシステムの構築においては、安全リレー装置が利用されている。
【０００３】
安全リレー装置は、電気接点を開閉して通電を制御する。安全リレー装置には、例えば強制ガイド付リレーを複数個内蔵し、加えて自己保持機能、リレー接点の二重化、リレーのＮＣ接点によるバックチェック機能、異種構造等を備えるものがある。強制ガイド付リレーは、一の常開接点（ＮＯ接点）が溶着した場合、コイル無励磁状態で他の常閉接点（ＮＣ接点）が開路となり、また一の常閉接点が溶着した場合でも、コイル励磁状態で他の常開接点が開路となるようなリレーである（例えば特許文献１）。また自己保持機能とは、非常停止スイッチ等の操作等安全情報の入力後、これを復帰（リセット）させてもシステムが再起動しないよう構成されたものである。さらにリレー接点の二重化は、冗長化とも呼ばれるもので、接点を並列に設けることにより、万一一方が接点溶着しても並列に設けられた他方の接点によって機能させることを可能にする。さらにまたリレーのＮＣ接点によるバックチェック機能とは、リレーやコンタクタ（接触器）の接点溶着等の故障を検出し、接点の状態をチェックするものである。異種構造（ダイバシティ構造）とは、複数種類の部材を組み合わせて使用することで、万一特定の部材にバグ等の不具合が生じた場合でも、種固有の不具合であれば同時に同じ不具合が生じないので、他の部材により機能させることを可能とするものである。
【０００４】
近年は、安全対策基準が法制化された国や地域が多くなり、特にこのような安全対策の標準規格に適合した仕様の安全リレー装置やシステムが求められている。安全規格としては対象や地域に応じてＩＳＯ、ＩＥＣ、ＥＮ、ＪＩＳ等が規定されている。例えば欧州規格の機械安全に関する規格であるＥＮ９５４−１に基づく最も高い安全レベルであるカテゴリ４の認証を受けるためには、冗長構造であること、異種構造であること、常に回路または部品の保全性に対するデータの自己点検を行うこと等が要求される。
【０００５】
図１に、安全を確保する対象である一の安全コンポーネントで機器を停止させるシステムを構成した一例を示す。ここで安全コンポーネントとは、作業者の安全を確保すべき具体的な動作を受けて、所望の機器への電源供給を遮断する指令を送る要素である。例えば作業者が機器の段取り替えやティーチング、調整のために駆動モータの動作を停止させるための非常停止スイッチや、機器の作業エリアに作業者が入るためにセーフティドアを解放したことを検知するセーフティドアスイッチ、あるいは作業者が危険区域に接近したことを光学的に検知するライトカーテンの出力等が該当する。安全コンポーネント１は、安全リレー装置を構成する安全出力ユニット２と組み合わせて安全回路を構成する。図１に示す安全回路は、常閉のブレーク式の安全コンポーネントスイッチ３を接続している。安全回路が閉じているとき、安全出力ユニット２は正常と判断し、リレー４を閉じて接続機器への電力供給が維持される。一方、作業者やユーザが手動で操作もしくはセンサ等の出力で安全コンポーネントスイッチ３を操作することにより、安全回路が開放されると、安全出力ユニット２は安全ではない状態と判断し、リレー４を解放して接続機器への電力供給を断ち、動作を停止させる。
【０００６】
このシステムは冗長性を持たせるため、図１に示すように二重の安全回路を構成しており、安全コンポーネントスイッチ３を操作することで両方の安全回路が解放される。これによって、いずれか一方の安全回路が接点溶着等で不良又は故障となっても、他方の安全回路が機能するので、機械を停止可能である。さらに、自己点検を行うことで、接点溶着等の異常を検出することが可能であり、故障の累積を防止できる。また、このシステムでは異種構造を採用しており、同じ不良が同時に起こることを防止している。
【０００７】
【特許文献１】
特開平１１−１６２３１７号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
図１に示す安全リレーシステムにおいては、一の安全コンポーネント１に対して一の安全出力ユニット２が接続されており、上述したＥＮ９５４−１のカテゴリ４の仕様に対応可能である。カテゴリ４では、単一故障に対する安全システムの設計として「単一故障により安全機能が失われないこと、かつ、単一故障を安全システムの次回の要求時またはその前に検出されること。もしそれが不可能な場合には、故障の蓄積により安全機能が失われないこと」が、要求されている。上述した図１の場合、いずれか一方の安全回路で接点溶着あるいは短絡が生じた場合（単一故障の場合）においても、安全コンポーネントスイッチ３を操作することで他方の安全回路により接続機器を停止することが可能（安全機能が失われていない）であり、かつ各安全回路の論理（ＯＮ／ＯＦＦの状態）が異なるため故障を検出できる。一方、複数の安全コンポーネント１を使用する場合、図２に示すように各安全コンポーネントスイッチ３を直列に接続する方法が考えられる。この接続方法では、正常時にはいずれかの安全コンポーネントスイッチ３を操作することで接続機器を停止させることができる。しかしながら、図２の接続形態では上記のカテゴリ４には対応できない。それは、いずれか一方の安全コンポーネントスイッチ３で接点溶着が発生した場合でも、他方の安全コンポーネントスイッチ３を操作すると各安全回路の論理が同一になるので故障を検出できないからである（安全機能を低下させる故障の累積）。したがって、複数の安全コンポーネントで一の接続機器を停止させる場合は、図３に示すように安全コンポーネント１毎に安全出力ユニット２を接続しなければならなかった。
【０００９】
しかしながら、図３の方法では接続する安全コンポーネント数が増えると、それに応じて多くのリレーを用意しなければならず、システムが複雑で高価になるという問題があった。安全出力ユニット２に使用されるリレー４は機械的駆動部分を含んでおり、駆動系統も複雑で高価であるため、必要なリレーの数が多くなると回路も複雑となり、配線の手間もコストもかかる。
【００１０】
一方で、予め複数の安全コンポーネントの入力に対応した安全出力ユニットが開発されている。しかしながらこのような安全出力ユニットでは、接続できる入力数が予め固定されており、この入力数を超えて接続することができなかった。
【００１１】
また一般に、安全コンポーネントに安全出力ユニットを接続して安全リレーシステムを設計するのは容易でない。例えばシステム内でショート、地絡、断線等の事態が生じた場合を考慮するが必要あるため、非常に複雑となって専門知識がなければ正しく理解できないという問題もあった。加えてＥＮ９５４−１に基づくカテゴリ４等の基準を満たすためには更に知識が要求され、専門家でない者には極めて難解であった。
【００１２】
本発明は、このような問題点を解決するためになされたものである。本発明の目的は、複数の安全コンポーネントに対しても容易に対応可能で設計も容易に行える安全リレーシステム、安全リレーシステム用入力増設ユニット、安全リレーシステム用マスタユニット、および安全リレーの制御方法を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の請求項１に記載される安全リレーシステムは、安全コンポーネントからの入力状態に基づいて安全か否かを判断し、安全でないと判断した場合に接続機器の内少なくとも危険箇所の動作を直接的または間接的に停止させるためのリレーを制御する安全リレーシステムであって、前記リレーを備え、リレーの動作を制御するマスタユニットと、前記マスタユニットと接続可能で、安全コンポーネントからの入力状態を取得するための一以上の入力増設ユニットとを備える。この安全リレーシステムは、前記入力増設ユニットで安全コンポーネントからの入力状態を取得し、各々が入力状態を前記マスタユニット側に送出することで、前記マスタユニットがリレーの制御を行うことを特徴とする。
【００１４】
また、請求項２に記載される安全リレーシステムは、安全コンポーネントからの入力状態に基づいて安全か否かを判断し、安全でないと判断した場合に接続機器の内少なくとも危険箇所の動作を直接的または間接的に停止させるためのリレーを制御する安全リレーシステムであって、前記リレーを備え、リレーの動作を制御するマスタユニットと、前記マスタユニットと接続可能で、安全コンポーネントからの入力状態を取得するための一以上の入力増設ユニットとを備える。前記入力増設ユニットは、他の入力増設ユニットと接続するための複数の端子を備える入力側端子群と、他の入力増設ユニットまたはマスタユニットと接続するための複数の端子を備える出力側端子群を備えており、入力側端子群と出力側端子群を構成する各端子は、該入力増設ユニット内部で少なくとも１以上シフトして入力側と出力側とが接続されるシフト端子と、安全コンポーネントに接続可能な安全コンポーネント接続端子とを含んでおり、前記マスタユニットは、前記入力増設ユニットのと接続するための複数の端子を備えるマスタユニット端子を備えており、これによって前記入力増設ユニットで安全コンポーネントからの入力状態を取得し、各々が入力状態を前記マスタユニット側に送出することで、前記マスタユニットがリレーの制御を行うことを特徴とする。
【００１５】
さらに、請求項３に記載される安全リレーシステムは、安全コンポーネントからの入力状態に基づいて安全か否かを判断し、安全でないと判断した場合に接続機器の内少なくとも危険箇所の動作を直接的または間接的に停止させるためのリレーを制御する安全リレーシステムであって、前記リレーを備え、リレーの動作を制御するマスタユニットと、前記マスタユニットと接続可能で、安全コンポーネントからの入力状態を取得するための一以上の入力増設ユニットとを備え、前記入力増設ユニットは、他の入力増設ユニットと接続するための複数の端子を備える入力側端子群と、他の入力増設ユニットまたはマスタユニットと接続するための複数の端子を備える出力側端子群を備えており、入力側端子群と出力側端子群を構成する各端子は、該入力増設ユニット内部で少なくとも１以上シフトして入力側と出力側とが接続されたシフト端子と、安全コンポーネントに接続可能な安全コンポーネント接続端子とを含んでおり、前記マスタユニットと入力増設ユニットが直列に接続されており、各入力増設ユニットの安全コンポーネント端子は、該入力増設ユニットと前記マスタユニットとの間に接続された入力増設ユニットのシフト端子を介して端子間をシフトしながら前記マスタユニットに送出されるよう構成されてなり、これによって前記入力増設ユニットで安全コンポーネントからの入力状態を取得し、各々が入力状態を前記マスタユニット側に送出することで、前記マスタユニットがリレーの制御を行うことを特徴とする。
【００１６】
さらにまた、請求項４に記載される安全リレーシステムは、安全コンポーネントからの入力状態に基づいて安全か否かを判断し、安全でないと判断した場合に接続機器の内少なくとも危険箇所の動作を直接的または間接的に停止させるためのリレーを制御する安全リレーシステムであって、前記リレーを備え、リレーの動作を制御するマスタユニットと、前記マスタユニットと接続可能で、安全コンポーネントからの入力状態を取得するための一以上の入力増設ユニットと、前記入力増設ユニットの端部であって、前記マスタユニットの接続面と反対側に接続されるエンドユニットとを備え、前記入力増設ユニットは、他の入力増設ユニットと接続するための複数の端子を備える入力側端子群と、他の入力増設ユニットまたはマスタユニットと接続するための複数の端子を備える出力側端子群を備えており、入力側端子群と出力側端子群を構成する各端子は、該入力増設ユニット内部で少なくとも１以上シフトして入力側と出力側とが接続されたシフト端子と、安全コンポーネントに接続可能な安全コンポーネント接続端子とを含んでおり、前記エンドユニットは、前記入力増設ユニットと接続するためのエンドユニット端子を備えており、各ユニットは、前記マスタユニットとエンドユニットを挟んで入力増設ユニットが位置するよう直列に接続されており、各入力増設ユニットの安全コンポーネント端子は、該入力増設ユニットと前記マスタユニットとの間に接続された入力増設ユニットのシフト端子を介して端子間をシフトしながら前記マスタユニットに送出されるよう構成されてなり、これによって前記入力増設ユニットで安全コンポーネントからの入力状態を取得し、各々が入力状態を前記マスタユニット側に送出することで、前記マスタユニットがリレーの制御を行い、一方前記エンドユニットは、前記マスタユニットに接続された入力増設ユニットの台数を認識するための認識信号を、該エンドユニットと前記マスタユニットとの間に接続された入力増設ユニットのシフト端子を介して端子間をシフトしながら前記マスタユニットに送出し、前記マスタユニットは認識信号が検出される端子番号に基づいて、マスタユニットに接続された入力増設ユニットの台数を検知することを特徴とする。
【００１７】
さらにまた、請求項５に記載される安全リレーシステムは、請求項４に記載の安全リレーシステムであって、前記エンドユニットは、認識信号を発生させるための認識信号発生回路を備えることを特徴とする。
【００１８】
さらにまた、請求項６に記載される安全リレーシステムは、安全コンポーネントからの入力状態に基づいて安全か否かを判断し、安全でないと判断した場合に接続機器の内少なくとも危険箇所の動作を直接的または間接的に停止させるためのリレーを制御する安全リレーシステムであって、前記リレーを備え、リレーの動作を制御するマスタユニットと、前記マスタユニットと接続可能で、安全コンポーネントからの入力状態を取得するための一以上の入力増設ユニットと、前記入力増設ユニットの端部であって、前記マスタユニットの接続面と反対側に接続されるエンドユニットとを備え、前記入力増設ユニットで安全コンポーネントからの入力状態を取得し、各々が入力状態を前記マスタユニット側に送出することで、前記マスタユニットがリレーの制御を行うよう構成されてなり、前記入力増設ユニットは、他の入力増設ユニットと接続するための複数の端子を備える入力側端子群と、他の入力増設ユニットまたはマスタユニットと接続するための複数の端子を備える出力側端子群を備えており、入力側端子群と出力側端子群を構成する各端子は、該入力増設ユニット内部で少なくとも１以上シフトして入力側と出力側とが接続されたシフト端子と、シフトなしで入力側と出力側とが接続された非シフト端子と、安全コンポーネントに接続可能な安全コンポーネント接続端子とを含んでおり、各ユニットは、前記マスタユニットとエンドユニットを挟んで入力増設ユニットが位置するよう直列に接続されており、各入力増設ユニットの安全コンポーネント端子は、該入力増設ユニットと前記マスタユニットとの間に接続された入力増設ユニットのシフト端子を介して端子間をシフトしながら前記マスタユニットに送出されるよう構成され、前記エンドユニットは、前記入力増設ユニットの非シフト端子に接続される端子と、前記入力増設ユニットのシフト端子に接続される端子とを、内部で接続しており、前記マスタユニットは前記入力増設ユニット側に非シフト端子から認識信号を送出し、認識信号は前記入力増設ユニットの非シフト端子を通じて前記エンドユニットに到達すると、エンドユニット内部でシフト端子に接続され、該エンドユニットと前記マスタユニットとの間に接続された入力増設ユニットのシフト端子を介して端子間をシフトしながら前記マスタユニットに返送され、前記マスタユニットは認識信号が検出される端子番号に基づいて、マスタユニットに接続された入力増設ユニットの台数を検知することを特徴とする。
【００１９】
さらにまた、請求項７に記載される安全リレーシステムは、請求項４から６のいずれかに記載の安全リレーシステムであって、前記エンドユニットは、前記入力増設ユニットと接続するためのエンドユニット端子を構成する端子の内、前記入力増設ユニットの非シフト端子に接続される端子と、前記入力増設ユニットのシフト端子に接続される端子とを、該エンドユニット内部で接続し、その他の端子を接地していることを特徴とする。
【００２０】
さらにまた、請求項８に記載される安全リレーシステムは、請求項１から７のいずれかに記載の安全リレーシステムであって、前記入力増設ユニットは安全コンポーネントに接続可能な安全コンポーネント接続端子を複数備えることを特徴とする。
【００２１】
さらにまた、請求項９に記載される安全リレーシステムは、請求項１から８のいずれかに記載の安全リレーシステムであって、前記マスタユニットは、複数のリレーを備えることを特徴とする。
【００２２】
さらにまた、請求項１０に記載される安全リレーシステムは、請求項１から９のいずれかに記載の安全リレーシステムであって、前記入力増設ユニットはリレーを内蔵しないことを特徴とする。
【００２３】
さらにまた、請求項１１に記載される安全リレーシステムは、請求項１から１０のいずれかに記載の安全リレーシステムであって、前記入力増設ユニットは、隣接する入力増設ユニットと、コネクタにより入力側端子群と出力側端子群とを接続することを特徴とする。
【００２４】
さらにまた、請求項１２に記載される安全リレーシステムは、請求項４から１１のいずれかに記載の安全リレーシステムであって、前記マスタユニットは、検知された入力増設ユニットの接続台数を記憶するためのメモリを備えることを特徴とする。
【００２５】
また、請求項１３に記載される安全リレーシステム用入力増設ユニットは、安全コンポーネントからの入力状態に基づいて安全か否かを判断し、安全でないと判断した場合に接続機器の内少なくとも危険箇所の動作を直接的または間接的に停止させるためのリレーを制御する安全リレーシステムに使用される入力増設ユニットであって、前記入力増設ユニットは、前記マスタユニットまたは他の入力増設ユニットと接続可能で、他の入力増設ユニットと接続するための複数の端子を備える入力側端子群と、他の入力増設ユニットまたは前記リレーの動作を制御するマスタユニットと接続するための複数の端子を備える出力側端子群とを備えており、入力側端子群と出力側端子群を構成する各端子は、該入力増設ユニット内部で少なくとも１以上シフトして入力側と出力側とが接続されるシフト端子と、安全コンポーネントに接続可能な安全コンポーネント接続端子とを含んでおり、これによって前記入力増設ユニットで安全コンポーネントからの入力状態を取得し、前記マスタユニットとの間に接続された入力増設ユニットのシフト端子を介して端子間をシフトしながら前記マスタユニットに送出可能に構成してなることを特徴とする。
【００２６】
さらに、請求項１４に記載される安全リレーシステム用入力増設ユニットは、請求項１３に記載の安全リレーシステム用入力増設ユニットであって、前記入力側端子群と出力側端子群を構成する各端子はさらに、入力側と出力側とがシフトすることなく接続された非シフト端子を含んでおり、前記マスタユニットと入力増設ユニットが直列に接続されると、各入力増設ユニットの安全コンポーネント端子は、該入力増設ユニットと前記マスタユニットとの間に接続された入力増設ユニットのシフト端子を介して端子間をシフトしながら前記マスタユニットに送出されるよう構成でき、一方前記入力増設ユニットの非シフト端子に接続される端子と、前記入力増設ユニットのシフト端子に接続される端子とを、内部で接続するエンドユニットに接続され、前記マスタユニットに接続された入力増設ユニットの台数を認識するための認識信号を、前記マスタユニットが前記入力増設ユニット側に非シフト端子から送出すると、認識信号は前記入力増設ユニットの非シフト端子を通じて前記エンドユニットに到達すると、エンドユニット内部でシフト端子に接続され、該エンドユニットと前記マスタユニットとの間に接続された入力増設ユニットのシフト端子を介して端子間をシフトしながら前記マスタユニットに返送され、前記マスタユニットは認識信号が検出される端子番号に基づいて、マスタユニットに接続された入力増設ユニットの台数を検知することを可能にしてなることを特徴とする。
【００２７】
さらにまた、請求項１５に記載される安全リレーシステム用入力増設ユニットは、請求項１３または１４に記載の安全リレーシステム用入力増設ユニットであって、前記入力増設ユニットは安全コンポーネントに接続可能な安全コンポーネント接続端子を複数備えることを特徴とする。
【００２８】
また、請求項１６に記載される安全リレーシステム用マスタユニットは、安全コンポーネントからの入力状態に基づいて安全か否かを判断し、安全でないと判断した場合に接続機器の内少なくとも危険箇所の動作を直接的または間接的に停止させるためのリレーを制御する安全リレーシステムに使用されるマスタユニットであって、前記マスタユニットは、前記リレーと、安全コンポーネントからの入力状態を取得するための入力増設ユニットと接続するための複数の端子を備える入力側端子群とを備え、前記入力側端子群を介して前記入力増設ユニットが一以上直列に連結されて、各々が安全コンポーネントからの入力状態を取得し、各入力状態を前記マスタユニット側に送出することで、前記マスタユニットがリレーを制御可能とすることを特徴とする。
【００２９】
さらに、請求項１７に記載される安全リレーシステム用マスタユニットは、請求項１６に記載の安全リレーシステム用マスタユニットであって、前記マスタユニットはさらに、該マスタユニットに接続された入力増設ユニットの台数を認識するための認識信号を発生させるための認識信号発生回路を備えてなり、前記マスタユニットは一以上直列に連結された前記入力増設ユニットの一端に接続された状態で認識信号を送出し、認識信号は前記入力増設ユニット内部で入力側と出力側とがシフトなしで接続された非シフト端子を通じて、前記入力増設ユニットの他端に接続されたエンドユニットに到達すると、前記非シフト端子から、前記入力増設ユニット内部で少なくとも１以上シフトして入力側と出力側とが接続されたシフト端子に、前記エンドユニットによって切り換えられ、認識信号は前記エンドユニットと前記マスタユニットとの間に接続された入力増設ユニットのシフト端子を介して端子間をシフトしながら前記マスタユニットに返送され、前記マスタユニットは認識信号が検出される端子番号に基づいて、マスタユニットに接続された入力増設ユニットの台数を検知可能であることを特徴とする。
【００３０】
また、請求項１８に記載される安全リレーシステム用エンドユニットは、安全コンポーネントからの入力状態に基づいて安全か否かを判断し、安全でないと判断した場合に接続機器の内少なくとも危険箇所の動作を直接的または間接的に停止させるためのリレーを制御する安全リレーシステムに使用されるエンドユニットであって、前記エンドユニットは、前記リレーを備えリレーの動作を制御するマスタユニットが、安全コンポーネントからの入力状態を取得するための一以上の入力増設ユニットと直列に連結された状態で、前記入力増設ユニットと前記マスタユニットとが接続される側と反対側で前記入力増設ユニットの端部に接続するための複数の端子を備える出力側端子群を備えており、前記エンドユニットは、前記マスタユニットに接続された入力増設ユニットの台数を認識するための認識信号を、出力側端子群を構成する端子から、該エンドユニットと前記マスタユニットとの間に接続された入力増設ユニットのシフト端子を介して端子間をシフトしながら前記マスタユニットに送出することで、前記マスタユニットは認識信号が検出される端子番号に基づいて、マスタユニットに接続された入力増設ユニットの台数を検知可能であることを特徴とする。
【００３１】
さらに、請求項１９に記載される安全リレーシステム用エンドユニットは、請求項１８に記載の安全リレーシステム用エンドユニットであって、前記エンドユニットは、前記入力増設ユニットと接続するためのエンドユニット端子を構成する端子の内、前記入力増設ユニットの非シフト端子に接続される端子と、前記入力増設ユニットのシフト端子に接続される端子とを、該エンドユニット内部で接続し、その他の端子を接地していることを特徴とする。
【００３２】
さらにまた、請求項２０に記載される安全リレーシステム用エンドユニットは、請求項１８または１９に記載の安全リレーシステム用エンドユニットであって、さらに認識信号を発生させるための認識信号発生回路を備えることを特徴とする。
【００３３】
また、請求項２１に記載される安全リレーの制御方法は、安全コンポーネントからの入力状態に基づいて安全か否かを判断し、安全でないと判断した場合に接続機器の内少なくとも危険箇所の動作を直接的または間接的に停止させるためのリレーを制御する安全リレーシステムにおける安全リレーの制御方法であって、安全コンポーネントを接続する入力増設ユニットが入力状態を取得するステップと、一以上の入力増設ユニットで取得された入力状態を、入力増設ユニットと複数のバスラインで接続されたマスタユニットが、一の入力増設ユニットを経る毎にバスラインを所定の間隔でシフトさせながら伝達される入力状態を取得するステップと、所定の故障検出期間に、入力増設ユニットからの信号を反転させるテスト信号をマスタユニットが各入力増設ユニットに送出し、反転状態を確認することで異常検出を行うステップと、取得された一以上の入力状態または反転状態に基づき、異常が検出されると、マスタユニットがリレーの制御を行うことを特徴とする。
【００３４】
さらに、請求項２２に記載される安全リレーの制御方法は、請求項２１に記載の安全リレーの制御方法であって、さらにマスタユニットが一以上の入力増設ユニットと直列に連結された状態で、前記入力増設ユニットと前記マスタユニットとが接続される側と反対側の前記入力増設ユニットの端部から、マスタユニットに接続された入力増設ユニットの台数を認識するための認識信号を、一のバスラインからマスタユニット側に向かって、一の入力増設ユニットを経る毎にバスラインを所定の間隔でシフトさせながら伝達し、マスタユニットは認識信号が検出されるバスラインの位置に基づいて、マスタユニットに接続された入力増設ユニットの台数を検知するステップを備えることを特徴とする。
【００３５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施の形態は、本発明の技術思想を具体化するための安全リレーシステム、安全リレーシステム用入力増設ユニット、安全リレーシステム用マスタユニット、および安全リレーの制御方法を例示するものであって、本発明は安全リレーシステム、安全リレーシステム用入力増設ユニット、安全リレーシステム用マスタユニット、および安全リレーの制御方法を以下のものに特定しない。
【００３６】
また、本明細書は特許請求の範囲に示される部材を、実施の形態の部材に特定するものでは決してない。なお、各図面が示す部材の大きさや位置関係等は、説明を明確にするため誇張していることがある。さらに以下の説明において、同一の名称、符号については同一もしくは同質の部材を示しており、詳細説明を適宜省略する。さらに、本発明を構成する各要素は、複数の要素を同一の部材で構成して一の部材で複数の要素を兼用する態様としてもよいし、逆に一の部材の機能を複数の部材で分担して実現することもできる。
【００３７】
図４に、本発明の一実施の形態に係る安全リレーシステムの構成例を示す。この図は制御システムの安全関連部分を示している。この例においては、２つの安全コンポーネント１として、非常停止スイッチである安全コンポーネントスイッチ３を安全リレーシステムに接続している。非常停止スイッチはそれぞれ直接開路動作機能（強制開離機構）を備えており、かつ接点を二重化しており、各々の接点において安全回路を構成している。安全リレーシステムは、安全コンポーネントからの入力状態に基づいて安全か否かを判断し、安全を確認する。もし安全が確認できない場合は、安全でないと判断し、接続機器の内で危険を及ぼす箇所の動作を停止させる。停止は、リレーを直接制御して開放し電力供給を遮断して停止させる他、コンタクタ等を介して間接的に停止させることもできる。あるいは、電力供給の遮断以外にも、停止命令を接続機器に送り、その命令に基づいて機器の中で危険箇所を能動的に制御しながら停止させてもよい。以下の例においては、リレーによる電力供給の遮断について説明するが、本発明はこの構成に限られず、他の方法による接続機器の停止手段を採用することもできる。図４の安全リレーシステムは、安全リレー装置としてリレー４を備えるマスタユニット５と、リレーを含まない入力増設ユニット６を備える。
【００３８】
［マスタユニット５］
マスタユニット５は、安全コンポーネント１を接続するための入力部を備える。さらにマスタユニット５はリレー４を内蔵しており、接続機器への停止命令を検知してリレー４の切り替えを行う。リレー４には、電磁リレー、ソリッドステートリレー、強制ガイド機構付きの電磁リレー等が適宜利用できる。リレー接点は二重化されており、いずれかのリレー接点が万一溶着しても他方のリレー接点が開放されるので、確実に接続機器を停止できる。リレー４は、コンタクタを介してモータ等の接続機器の通電を制御する。あるいはコンタクタを介さず直接接続機器に接続することもできる。コンタクタも同様に二重化して、一方のコンタクタ接点が溶着しても他方のコンタクタ接点の開放により接続機器を停止させるよう構成できる。この場合、一方のコンタクタ接点が溶着したままでも他方のコンタクタ接点を開放させることができため、接続機器の停止後に始動スイッチをＯＮしても再起動できず、バックチェック機能を実現できる。
【００３９】
なお、マスタユニット５は安全コンポーネントを接続する入力部を省略して、入力増設ユニット６側に安全コンポーネントを接続する構成としてもよい。またマスタユニット５はリレーを内蔵するのでなく、外付けのリレーを制御するように構成してもよい。
【００４０】
［入力増設ユニット６］
入力増設ユニット６は、同じく安全コンポーネントを接続するための入力部を備える。この入力増設ユニット６はマスタユニット５と異なりリレーを内蔵しないので、回路を簡単に構成して安価にすることができる。リレーは機械的動作部分を含み、駆動のための制御回路等が必要で、また大電流の通電に耐えうる接点や繰り返し開閉動作しても機能する耐久性も要求され、一般に複雑で高価となる。このため、上述した図３のように安全コンポーネント１を接続するユニット毎にリレー４を設ける構成では、入力数に応じてコストも高くなる。これに対して本発明の実施の形態に係る図４の構成では、リレーを省略した入力増設ユニット６を増設可能とすることで、入力数に応じて増設するユニットを簡単にして、コストを安価にすることができる。さらにリレーを含まない入力増設ユニット６においては、リレーに通電する大電流も流れないため、大電流用の配線接続が不要であり、より安価で接続の容易な信号線の接続で足りる。しかもコネクタ式にできるので、連結も簡単かつ容易に行える。さらに配線数も少なくなるので、省スペース化にも寄与する。
【００４１】
各ユニットに接続された安全コンポーネント１の安全コンポーネントスイッチ３は、常閉（ＮＣ）接点である。通常時は安全回路はそれぞれ閉路されて通電しており、ユニット側はこれを安全情報としてモニタし、リレー４を閉じてモータ等の接続機器に通電する。一方、非常時に非常停止スイッチを押下すると、対応する２つの安全コンポーネントスイッチ３の常閉接点がそれぞれブレークされて安全回路が開放されるので、ユニット側は安全情報が失われたことを検知し、リレー４を開いて接続機器への通電を遮断する。
【００４２】
この安全リレーシステムは、マスタユニット５もしくは入力増設ユニット６に接続された安全コンポーネント１の安全コンポーネントスイッチ３のいずれかが操作されると、該当する安全回路が開放されるので安全ではない状態または異常を検出できる。しかも、各安全回路は独立しているので、いずれかの安全コンポーネントスイッチ３に不良または故障が生じても検出することができる。マスタユニット５による安全コンポーネントスイッチ３の自己点検は、例えば所定の周期毎にテスト信号を送出して開閉のチェックを行う。
【００４３】
この構成によって、リレー接点の二重化、コンタクタ接点のバックチェック機能、安全コンポーネントスイッチの自己点検が実現され、ＥＮ９５４−１に基づくカテゴリ４等の安全基準に対応可能な安全リレーシステムが実現可能となる。
【００４４】
［入力増設ユニット６の増設］
図４では２つの安全コンポーネントを接続する例を示したが、さらに安全コンポーネントを追加して３つの安全コンポーネントを入力するには、図５に示すように入力増設ユニットＢを追加する。入力増設ユニットＢは上述した入力増設ユニット６と同様のものが利用できる。また入力増設ユニットＢに接続された安全コンポーネント１の安全コンポーネントスイッチ３の操作も上記と同様で、非常停止スイッチ等の動作によってマスタユニット５のリレー４が操作される。これによって、新たにシステムを設計し直したり回路を組み替えることなく、入力増設ユニット６を追加することで簡単に安全コンポーネントの増設に対応できる。また、各入力増設ユニット６の出力をマスタユニット５でまとめることができるので、ユニット間の配線も簡素化でき、この点においても省配線に寄与する。
【００４５】
［コネクタ］
ユニット間の接続には、コネクタを使用する。コネクタは複数の接続端子を電気的に接続する。入力増設ユニット６は、入力側端子群と出力側端子群を備えており、入力側端子群は他の入力増設ユニット６やエンドユニット１２と、出力側端子群は他の入力増設ユニット６やマスタユニット５とそれぞれ接続する。一例として、入力増設ユニット６をマスタユニット５に接続する様子を図６に示す。図６では相互にコネクタ７を挿入し、フックで係止してユニット同士を連結している。上述のように入力増設ユニット６にはリレーを含まないので、リレーを流れる大電流用の配線が不要となり、簡易なコネクタ式の接続で足りる。各ユニットには、接続用のコネクタ７が側面の略中央に設けられており、対向する接合面で一方が雄型７Ａ、他方が雌型７Ｂとなるように対応する位置にそれぞれのコネクタ７が配置される。またユニットの接合面において、一方の面の端部付近で両側に一対の係止用のフック８と、フックに対応する対抗面の位置にこのフックを係止するための係止溝９がそれぞれ設けられる。マスタユニット５は入力増設ユニット６を接合する一面のみにこれらコネクタ７、フック８あるいは係止溝９を設けているが、入力増設ユニット６は両面にユニットを接続できるよう、両面にこれらのコネクタ７やフック８等を設けている。この図はマスタユニット５と入力増設ユニット６の接続例を示しているが、入力増設ユニット６同士や入力増設ユニット６とエンドユニット１２との接続も同様にして実現できる。
【００４６】
コネクタは、入力側端子群と出力側端子群とを個別に構成して、各ユニット間で入力側端子群と出力側端子群のコネクタ同士を直接係合する方式とする他、入力側端子群と出力側端子群を一体にしたコネクタとすることもできる。例えば、図７においては、接続用ボード１０に各ユニットを装着する形態としている。図７の例では、各ユニットの一面に入力側端子群と出力側端子群を一体にした雄型コネクタが設けられ、接続用ボード１０にはこの雄型コネクタに係合可能な雌型コネクタ７Ｃが設けられる。雌型コネクタ７Ｃは一定間隔で接続ボード１０上に複数設けられ、各ユニットを装着した状態でユニットが略一直線に並ぶよう雌型コネクタ７Ｃの間隔が設定される。
【００４７】
これら雄型、雌型コネクタの雄型、雌型はユニットとボードで逆にしてもよく、またコネクタの形状は、複数のピンを配置するタイプやベローズ状に面に接点を配置するタイプ等が適宜利用できる。またコネクタの位置も、略中央に限られず、偏心位置や端部等所望の位置に設定できる。またコネクタ自体にフック等の係止部材を設け、電気的接続と機械的連結を兼用する構成としてもよい。あるいはユニット同士の接続は、ユニットに設けられたコネクタ同士を直接係合する方式の他、別部材のコネクタやコード等を介して接続する形態とすることもできる。
【００４８】
［複数のユニットを連結したシステム］
この入力増設ユニット６は、安全リレーシステムに接続すべき安全コンポーネントの数が増加しても、入力増設ユニット６を増設するだけで容易に対応できる。図８に、マスタユニット５に５つの入力増設ユニットＡ〜Ｅを追加した例を示す。この構成では７つのバスラインを備えており、それぞれの入力増設ユニット６は入力側（図８において右側）と出力側（図８において左側）に７つのバスラインの接続端子１〜７を設けている。各入力増設ユニット６の内部では、入力側の接続端子は１つシフトして出力側の接続端子と接続されている。例えば入力側の接続端子１は出力側の接続端子２と、入力側の接続端子２は出力側の接続端子３と、それぞれ接続されており、シフト端子を構成している。また出力側の接続端子１は、安全コンポーネントと接続される。一方入力増設ユニット６同士の接続においては、コネクタ等により入力側の接続端子と出力側の接続端子がそのまま接続され、例えば入力増設ユニットＡの入力側の接続端子１は入力増設ユニットＢの出力側の接続端子１と、入力増設ユニットＡの入力側の接続端子２は入力増設ユニットＢの出力側の接続端子２と、それぞれ接続される。さらに入力増設ユニットＡの出力側の接続端子は、マスタユニット５の入力側の接続端子とそれぞれ接続される。マスタユニット５は、一面（図において右側）に入力増設ユニット６と接続するためのマスタユニット入力側端子群のみを備えている。またマスタユニット５は、リレー４を備えており、マスタユニット入力側端子群から取得される安全コンポーネントからの入力状態に基づいてリレー４の制御を行う。このように、マスタユニット５は複数段に連結された入力増設ユニット６の一端で、各入力増設ユニット６に接続された安全コンポーネントからの入力状態を集積して、これに基づきリレー４を動作させる。なお、図８のマスタユニット５は安全コンポーネントを接続していない。ただ、図４と同様に安全コンポーネントを接続するための入力部を備える構成としてもよい。
【００４９】
各入力増設ユニット６は、安全コンポーネントから受けた入力をマスタユニット５側に送出する。例えば、入力増設ユニットＡの入力状態（入力Ａ）は、入力増設ユニットＡの出力側の接続端子１からバスラインを通ってマスタユニット５の入力側の接続端子１に入力される。同じく、入力増設ユニットＢの入力状態（入力Ｂ）は、入力増設ユニットＢの出力側の接続端子１から入力増設ユニットＡのシフト端子である入力側の接続端子１、出力側の接続端子２を通って、マスタユニット５の入力側の接続端子２に入力される。以下同様にして、各入力増設ユニット６の入力状態は、間に介在する入力増設ユニット６を介してシフト端子を経る毎に端子番号を増加させながら伝達されていき、マスタユニット５に送出される。
【００５０】
このようにしてマスタユニット５は、入力増設ユニットＡ〜Ｅの入力状態を入力側の接続端子１〜５をモニタすることで確認できる。いずれかの入力側の接続端子で安全ではない状態または異常が検出されると、内蔵するリレー４を動作させてシステムを安全に停止する。マスタユニット５は入力側の接続端子の番号から、何番目に接続された入力増設ユニット６の入力状態かを認識することが可能となる。なお本明細書において「安全ではない状態」とは、安全コンポーネントが正常に動作して危険領域に入ろうとする人を検出する状態等を指し、一方「異常」とは、安全コンポーネントまたは安全リレー装置等が故障した状態等を指す。
【００５１】
図８に示すマスタユニット５は入力側の接続端子を７つ備えているので、入力増設ユニット６を７台まで接続することが可能である。端子数を増やすことで、更に多くの入力増設ユニット６を接続することができる。
【００５２】
［エンドユニット１２］
次に、本発明の他の実施の形態として、端部に位置する入力増設ユニットＥにさらにエンドユニットを接続した例を図９に示す。この図に示す各入力増設ユニット６は図８と異なり、入力側の接続端子７と出力側の接続端子７とがシフトすることなく接続された非シフト端子となっており、他の端子は図８と同様に入力側の接続端子と出力側の接続端子がシフトした接続となっている。エンドユニット１２は、一面（図において左側）に入力増設ユニット６と接続するためのエンドユニット出力側端子群のみを備えている。エンドユニット１２の出力側の接続端子１と７は接続されており、残りの２〜６は接地されている。このエンドユニット１２は、配線パターンのみのユニットとすることができ、安価に構成できる。エンドユニット１２を接続することで、入力増設ユニット６の接続数を検知することができる。
【００５３】
図９に示すように、マスタユニット５の入力側の接続端子７から認識信号として所定の周期毎に認識可能なパルス信号を出力する。認識信号は、マスタユニット５に内蔵あるいは外部に接続された認識信号発生回路１１により生成される。マスタユニット５から出力された認識信号は各入力増設ユニットＡ〜Ｅの非シフト端子である出力側の接続端子７から入力側の接続端子７を通り、エンドユニット１２の出力側の接続端子７に伝達される。さらに認識信号は、エンドユニット１２の出力側の接続端子７から出力側の接続端子１を通って再び入力増設ユニット６に伝達され、入力増設ユニットＥのシフト端子である入力側の接続端子１から出力側の接続端子２を通り、さらに入力増設ユニットＤの入力側の接続端子２から出力側の接続端子３、入力増設ユニットＣの入力側の接続端子３から出力側の接続端子４、入力増設ユニットＢの入力側の接続端子４から出力側の接続端子５、入力増設ユニットＡの入力側の接続端子５から出力側の接続端子６へと伝達され、マスタユニット５の入力側の接続端子６に入力される。このとき、マスタユニット５は入力側の接続端子６で認識信号を認識することにより、入力増設ユニット６の接続台数が５台であることを検知できる。例えばマスタユニット５に入力増設ユニット６が２台接続されているのであれば、マスタユニット５の入力側の接続端子７から出力した認識信号はマスタユニット５の入力側の接続端子３で検出されることになる。あるいは、入力増設ユニットが接続されていない状態では、マスタユニット５の入力側の接続端子７から出力された認識信号が、エンドユニット１２の出力側の接続端子７から１に伝達されてマスタユニット５の入力側の接続端子１で検出される。このように、マスタユニット５の入力側の接続端子７から出力した認識信号が、何番の入力側の接続端子に返されたかを検知すれば、その番号よりも１少ない台数の入力増設ユニットが接続されていると認識できる。マスタユニット５は、入力増設ユニットの接続台数を記憶するためのメモリ等の記憶部を備えている。認識された入力増設ユニットの接続台数は、記憶部に保持される。
【００５４】
このように、エンドユニット１２を付加することによって、マスタユニット５は入力増設ユニット６の接続台数を検知できる。このため、各入力増設ユニット６に固有のＩＤ番号やアドレスを持たせなくとも、マスタユニット５側で入力増設ユニット６の接続台数を検知することができる。特にユニット間で通信等を行うことなく、配線のみの簡単な構成で入力増設ユニット数の計数が実現される。入力増設ユニット６の接続数を知ることは、安全システムで要求される故障検出に重要となる。すなわち、信号のない端子について接続されている入力増設ユニット６が故障しているのか、あるいは入力増設ユニット自体が接続されていないのかを区別する必要があるからである。
【００５５】
［故障検出］
安全リレーシステムでは故障検出が可能である。上記システムにおいては所定の故障検出期間を設け、各入力増設ユニットの故障検出を行う。なお、故障検出は安全機能実行前に行わせてもよい。故障検出期間中は各バスラインから正常を知らせるテスト信号パルスを出力させる。マスタユニット５は故障検出期間に各入力増設ユニット６からのテスト信号パルスを認識して、正常状態を確認する。テスト信号パルスは、リレーが機械的に検出できない程短い時間、例えば５μｓ送信される。一般にＯＮかＯＦＦかは信号のｈｉｇｈかｌｏｗかで判断される。もし地絡や断線、ショート等の事故が発生すると、信号はｈｉｇｈまたはｌｏｗで固定されることになる。このような信号の固定状態が発生していないかどうかを検出するために、テスト信号として故障検出期間外に各バスラインが出力すべき信号とは反転した信号（反転信号）を送出する。反転信号を受けると、短い時間に反転が生じなければならない。よって、もし反転しない場合は、異常が生じていることが検出される。いずれか一の端子で異常が検出されると、システムは異常と判断して必要な処理、例えばリレー４を動作させてシステム全体の停止を実行する。
【００５６】
故障検出において、マスタユニット５側で入力増設ユニット６の接続台数を認識していないと、故障検出期間に正常信号を取得できない場合に、入力増設ユニット６が故障なのか、もしくは未接続なのかを認識できないことになる。上記の構成では予め入力増設ユニット６の接続数をマスタユニット５側で検知しているため、正常信号を受信できない場合に該当する入力増設ユニット６が故障であると判断できる。この際、マスタユニット５は正常信号を受信できない入力側の接続端子の番号により、何番目の入力増設ユニット６に異常が生じたかを認識することが可能となる。
【００５７】
このように、エンドユニット１２を接続することによって何台の入力増設ユニット６がマスタユニット５に接続されているかを検出可能となる。これによって、いずれかの端子で安全ではない状態または異常が検出されると、それがユニット未接続の端子なのか、故障なのかが判別できる。すなわち、安全ではない状態または異常が検出された端子番号と接続台数とを比較することで、ユニットの故障が生じているかどうかが判別できる。
【００５８】
［認識信号発生回路１１を内蔵するエンドユニット１２］
さらに、入力増設ユニット６の接続数は図１０に示す本発明の実施の他の形態によっても検知することができる。この例では、認識信号をマスタユニット５から送出するのでなく、エンドユニット１２自体に認識信号を発生するための認識信号発生回路１１を備えている。認識信号発生回路１１はエンドユニット１２の出力側の接続端子１に接続されており、図９と同様にエンドユニット１２の出力側の接続端子１から順に各入力増設ユニット６を経由してマスタユニット５に認識信号が送出される。よって、マスタユニット５では認識信号が入力側の接続端子の何番で検出できるかによって入力増設ユニット６の接続台数を認識することが可能となる。この構成では、マスタユニット５からエンドユニット１２に認識信号を送出するためのバスラインや非シフト端子が不要となるため、図９に比べて端子数を減らすことができるというメリットがある。
【００５９】
また、図９および図１０のエンドユニット１２は、いずれも安全コンポーネントを接続していない。ただ、エンドユニットにも、安全コンポーネントを接続するための端子等の入力部を備えることはできる。例えば、図９および図１０において、入力増設ユニットＥとエンドユニット１２を一体にした構造とすることで、入力増設ユニット６とエンドユニット１２の機能を果たすユニットを構成できる。図１１に、図９の構成に基づくエンドユニット機能を備える入力増設ユニットＥの一例を示す。図１１のエンドユニット１３は、安全コンポーネントを接続可能なエンドユニット、あるいはエンドユニットの機能を備える入力増設ユニットとして機能し、いずれも入力増設ユニットとして扱われる。またエンドユニットに通信機能を持たせ、マスタユニットと通信によって認識信号をやりとりすることもできる。
【００６０】
以上の例では、安全リレーシステムの信頼性を高めるため、安全コンポーネントからの入力信号に冗長性を持たせ、入力信号用に同じバスラインを２系統持たせることも可能である。これによって、一方のバスラインに安全ではない状態または異常が生じても他方が動作することで安全性が維持できる。
【００６１】
なお上記の実施の形態においては、冗長性を持たせるため回路やリレー４を二重に構成しているが、単一の構成でも安全リレーとして動作可能であることはいうまでもない。一方で様々な安全基準や規格に対応するため、必要な場合は二重化や三重化等の構成を適宜採用できる。
【００６２】
上記の実施の形態では、リレーの動作と安全コンポーネントからの入力を行う部材をそれぞれマスタユニット５と入力増設ユニット６に分離し、マスタユニット５にリレーを設けて、入力増設ユニット６に安全コンポーネント１を接続している。そして入力増設ユニット６で安全コンポーネントからの入力状態を取得し、これをマスタユニット５側に送出してリレーの動作を行う。これによって、安全コンポーネント毎にリレーを設ける必要が無くなり、複数の安全コンポーネントを１台のマスタユニット５で集約して、ここに安全リレーを設けることで上述したＥＮ９５４−１に基づくカテゴリ４等の高度な安全基準にも対応可能なシステムを実現できる。
【００６３】
さらに入力増設ユニット６をユニット化することで、入力増設ユニット６を増設して安全コンポーネントの増加に容易に対応できる。特に、安全リレーは制御対象の負荷に直接接続されるよりも、コンタクタ（接触器）に接続されることが一般的である。この場合、コンタクタにはコンタクタの接点をモニタするための接点が設けられており、このモニタ接点の状態を安全リレーが監視することとなる。従来は、ＥＮ９５４−１に基づくカテゴリ４等の高い安全基準を満たすためには、図３のように安全コンポーネント毎に安全リレーを接続する必要があったが、この場合は複数の安全リレーで一のコンタクタを制御することとなる。このとき、モニタすべきコンタクタの接点の数が安全リレーの数よりも少なくなるため、カテゴリ４を満たすためには非常に煩雑な接続を強いられることとなる。特に、モニタ接点の接続は非常に煩雑で面倒であった。これに対し上記の実施の形態によれば、安全リレーの数を増やすことなく安全コンポーネントを増やすことが可能となるので、一のコンタクタで一の安全リレーを制御する状態が維持され、煩雑な配線を行う手間から解放され、高度な専門知識が無くとも簡単な接続で容易に安全コンポーネントの追加を行うことができる。
【００６４】
【発明の効果】
以上のように、本発明の安全リレーシステム、安全リレーシステム用入力増設ユニット、安全リレーシステム用マスタユニット、および安全リレーの制御方法によれば、安全リレーシステムに接続される安全コンポーネントの数に関わらず、必要なリレー数を減らすことができる。それは、本発明の安全リレーシステム、安全リレーシステム用入力増設ユニット、安全リレーシステム用マスタユニット、および安全リレーの制御方法が、上述のようにユニット化されたリレーを制御する部分と安全コンポーネントを接続する部分に分離し、リレーの制御を集約しているからである。この構成では、接続すべき安全コンポーネントが増えても、入力増設ユニットの増設によって容易に対応できるので、システムの再設計等を行う必要が無く、煩雑な配線の組み替えといった高度な専門知識から開放される。しかも、このシステムでは冗長構造、異種構造、故障検出等も実現可能であるので、各種の安全基準にも対応可能なシステムを構築できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】一の安全コンポーネントでリレーを動作させる安全リレーシステムの一例を示す概念図である。
【図２】二の安全コンポーネントでリレーを動作させる安全リレーシステムの一例を示す概念図である。
【図３】二の安全コンポーネントでリレーを動作させる安全リレーシステムの他の例を示す概念図である。
【図４】本発明の一実施の形態に係る安全リレーシステムの構成例を示す概念図である。
【図５】図４の安全リレーシステムに安全コンポーネントを追加する状態を示す概念図である。
【図６】入力増設ユニットをマスタユニットに接続する様子を示す概略斜視図である。
【図７】入力増設ユニットをマスタユニットに接続する他の例を示す概略斜視図である。
【図８】マスタユニットに５つの入力増設ユニットを接続した安全リレーシステムを示す概念図である。
【図９】図８の安全リレーシステムに一実施の形態に係るエンドユニットを接続した状態を示す概念図である。
【図１０】さらに他の実施の形態に係る安全リレーシステムにエンドユニットを接続した状態を示す概念図である。
【図１１】図８の安全リレーシステムに他の実施の形態に係るエンドユニットを接続した状態を示す概念図である。
【符号の説明】
１…安全コンポーネント
２…安全出力ユニット
３…安全コンポーネントスイッチ
４…リレー
５…マスタユニット
６、６Ａ、６Ｂ、６Ｃ、６Ｄ、６Ｅ…入力増設ユニット
７、７Ａ、７Ｂ、７Ｃ…コネクタ
８…フック
９…係止溝
１０…接続用ボード
１１…認識信号発生回路
１２、１３…エンドユニット
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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