(57)【要約】【課題】リレー数など出力の増加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】安全リレーシステムは、マスタユニット５Ｂと、一以上の出力増設ユニット１６を接続部を介して互いに直列に連結している。各安全コンポーネントから入力状態をマスタユニット５Ｂが取得し、取得した入力状態に基づき制御信号生成部が安全リレーの開閉を制御する開閉制御部を動作させるための制御信号を生成する。生成された制御信号を出力増設ユニット１６側に出力し、各出力増設ユニット１６が、制御信号を出力ユニット出力側接続部から他のユニットに出力すると共に、制御信号に基づいて開閉制御部を動作させて安全リレーを開閉し、安全リレーに接続された外部接続機器の駆動を制御する。【選択図】  図１５
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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、安全リレーシステムは、
一以上の安全コンポーネントから各々入力状態を取得するためのマスタユニット入力側接続部と、取得した入力状態に基づき生成される制御信号を出力するためのマスタユニット出力側接続部とを備えるマスタユニットと、
制御信号を入力するための出力ユニット入力側接続部と、制御信号を出力するための出力ユニット出力側接続部と、安全リレーの開閉を制御する開閉制御部とを備える一以上の出力増設ユニットと、
を備え、
前記出力増設ユニットは出力ユニット入力側接続部を前記マスタユニットのマスタユニット出力側接続部と、出力ユニット出力側接続部を他の出力増設ユニットの出力ユニット入力側接続部にそれぞれ接続可能で、前記マスタユニットと一以上の出力増設ユニットとが各接続部を介して互いに直列に連結されており、
各安全コンポーネントから入力状態をマスタユニット入力側接続部からマスタユニットが取得し、取得した入力状態に基づき安全リレーの開閉を制御する開閉制御部を動作させるための制御信号を生成し、生成された制御信号をマスタユニット出力側接続部から出力増設ユニット側に出力し、各出力増設ユニットが出力ユニット入力側接続部から制御信号を入力し、制御信号を出力ユニット出力側接続部から他のユニットに出力すると共に、制御信号に基づいて開閉制御部を動作させて安全リレーを開閉し、安全リレーに接続された外部接続機器の駆動を制御することを特徴とする安全リレーシステム。
【請求項２】
請求項１の安全リレーシステムであって、前記出力増設ユニットは、出力ユニット入力側接続部が、マスタユニットから出力される制御信号を分岐して、出力ユニット出力側接続部を構成する一の接続端子と、前記開閉制御部にそれぞれ出力するよう接続されてなる制御信号端子を含むことを特徴とする安全リレーシステム。
【請求項３】
請求項１または２の安全リレーシステムであって、前記出力増設ユニットは、出力ユニット入力側接続部が、出力増設ユニットに関する安全確認情報を送出する安全確認情報出力部と接続された安全確認情報端子を含むことを特徴とする安全リレーシステム。
【請求項４】
請求項３の安全リレーシステムであって、前記出力増設ユニットの出力ユニット入力側接続部および出力ユニット出力側接続部は複数のパラレル端子を備えており、出力ユニット入力側接続部および出力ユニット出力側接続部は、
出力増設ユニット内部で出力ユニット入力側接続部側と出力ユニット出力側接続部側を構成するパラレル端子同士を、それぞれ対応する端子番号から一以上シフトして接続するシフト端子を含み、
前記一以上の出力増設ユニットと前記マスタユニットとが直列に連結された状態で、各出力増設ユニットの安全確認情報端子はシフト端子に接続されて、各出力増設ユニットの安全確認情報端子から前記マスタユニット側に向かって伝達される際、出力増設ユニットを経る毎にシフト端子でパラレル端子間をシフトしながら伝達され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の安全リレーシステムであって、前記出力増設ユニットの出力ユニット入力側接続部および出力ユニット出力側接続部はさらに、対応する端子番号同士の出力ユニット入力側接続部側と出力ユニット出力側接続部側とを接続する非シフト端子とを含み、
前記制御信号端子は非シフト端子に接続されることを特徴とする安全リレーシステム。
【請求項６】
請求項１から５のいずれかの安全リレーシステムであって、前記出力増設ユニットは、前記制御信号端子および制御信号端子に接続される開閉制御部を複数備えており、これらが同一の動作を行っていることを確認するよう構成されてな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５または６の安全リレーシステムであって、さらに
前記一以上の出力増設ユニットが一方の端面で前記マスタユニットと直列に連結された状態で、前記一以上の出力増設ユニットの他方の端面において連結される出力エンドユニットを備え、
前記出力エンドユニットは、前記出力増設ユニットの出力増設ユニット出力側接続部と接続するための複数のパラレル端子を備える出力エンドユニット接続部を備えており、
前記出力エンドユニット接続部は、隣接する出力増設ユニットの非シフト端子に接続される接続端子と、該出力増設ユニットのシフト端子に接続される接続端子とを接続する切替端子と、接地される接地端子とを含むことを特徴とする安全リレーシステム。
【請求項８】
請求項３から７のいずれかの安全リレーシステムであって、さらに、
出力増設ユニットと接続するための出力ブロック化入力側接続部と、他の出力増設ユニットと接続するための出力ブロック化出力側接続部を備える出力ブロック化ユニットを備えており、
前記出力ブロック化ユニットは出力ブロック化出力側接続部を介して接続された一以上の出力増設ユニットの安全確認情報をそれぞれ取得し、一にブロック化した出力ブロック化状態として出力ブロック化入力側接続部から一以上の出力増設ユニットを介して前記マスタユニットに伝達し、前記マスタユニットはマスタユニット出力側接続部を介して接続された一以上の前記出力増設ユニットの安全確認情報および前記出力ブロック化ユニットの出力ブロック化状態を取得し、これに基づいて出力増設ユニットに関する安全確認情報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９】
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出力増設ユニットであって、前記出力増設ユニットは、
制御信号を入力するための出力ユニット入力側接続部と、
制御信号を出力するための出力ユニット出力側接続部と、
安全リレーの開閉を制御する開閉制御部とを備える一以上の出力増設ユニットと、
を備えており、
前記出力増設ユニットは出力ユニット入力側接続部をマスタユニットのマスタユニット出力側接続部と、出力ユニット出力側接続部を他の出力増設ユニットの出力ユニット入力側接続部にそれぞれ接続可能で、マスタユニットと一以上の出力増設ユニットとが各接続部を介して互いに直列に連結可能であり、
マスタユニットから出力される、マスタユニットが各安全コンポーネントから取得した入力状態に基づき生成される、安全リレーの開閉を制御する開閉制御部を動作させるための制御信号を出力ユニット入力側接続部から取得し、制御信号を出力ユニット出力側接続部から他のユニットに出力すると共に、制御信号に基づいて開閉制御部を動作させて安全リレーを開閉し、安全リレーに接続された外部接続機器の駆動を制御す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９の安全リレーシステム用出力増設ユニットであって、前記出力増設ユニットは、出力ユニット入力側接続部が、マスタユニットから出力される制御信号を分岐して、出力ユニット出力側接続部を構成する一の接続端子と、前記開閉制御部にそれぞれ出力するよう接続されてなる制御信号端子を含むことを特徴とする安全リレーシステム用出力増設ユニット。
【請求項１１】
請求項９または１０の安全リレーシステム用出力増設ユニットであって、前記出力増設ユニットは、出力ユニット入力側接続部が、出力増設ユニットに関する安全確認情報を送出する安全確認情報出力部と接続された安全確認情報端子を含むことを特徴とする安全リレーシステム用出力増設ユニット。
【請求項１２】
請求項１１の安全リレーシステム用出力増設ユニットであって、前記出力増設ユニットの出力ユニット入力側接続部および出力ユニット出力側接続部は、複数のパラレル端子を備えており、
出力ユニット入力側接続部および出力ユニット出力側接続部は、出力増設ユニット内部で出力ユニット入力側接続部側と出力ユニット出力側接続部側を構成するパラレル端子同士を、それぞれ対応する端子番号から一以上シフトして接続するシフト端子を含み、
前記一以上の出力増設ユニットと前記マスタユニットとが直列に連結された状態で、各出力増設ユニットの安全確認情報端子はシフト端子に接続されて、各出力増設ユニットの安全確認情報端子から前記マスタユニット側に向かって伝達される際、出力増設ユニットを経る毎にシフト端子でパラレル端子間をシフトしながら伝達されることを特徴とする安全リレーシステム用出力増設ユニット。
【請求項１３】
請求項１２の安全リレーシステム用出力増設ユニットであって、前記出力増設ユニットの出力ユニット入力側接続部および出力ユニット出力側接続部はさらに、対応する端子番号同士の出力ユニット入力側接続部側と出力ユニット出力側接続部側とを接続する非シフト端子とを含み、
前記制御信号端子は非シフト端子に接続されることを特徴とする安全リレーシステム用出力増設ユニット。
【請求項１４】
請求項９から１３のいずれかの安全リレーシステム用出力増設ユニットであって、前記出力増設ユニットは、前記制御信号端子および制御信号端子に接続される開閉制御部を複数備えており、これらが同一の動作を行っていることを確認するよう構成されてなることを特徴とする安全リレーシステム用出力増設ユニット。
【請求項１５】
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出力エンドユニットであって、
前記出力エンドユニットは、一以上の出力増設ユニットが一方の端面で前記マスタユニットと直列に連結された状態で、一以上の出力増設ユニットの他方の端面において連結可能で、
出力増設ユニットの出力増設ユニット出力側接続部と接続するための複数のパラレル端子を備える出力エンドユニット接続部を備えており、
前記出力エンドユニット接続部は、隣接する出力増設ユニットの非シフト端子に接続される接続端子と、該出力増設ユニットのシフト端子に接続される接続端子とを接続する切替端子と、接地される接地端子とを含んでなることを特徴とする安全リレーシステム用出力エンドユニット。
【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、
一以上の安全コンポーネントから各々入力状態を取得するためのマスタユニット入力側接続部と、
取得した入力状態に基づき生成される制御信号を出力するためのマスタユニット出力側接続部と、
を備えており、
各安全コンポーネントから入力状態をマスタユニット入力側接続部から取得し、取得した入力状態に基づき外部接続機器の動作を制御するための制御信号を生成し、生成された制御信号をマスタユニット出力側接続部から出力増設ユニット側に出力し、各出力増設ユニットが制御信号を出力ユニット出力側接続部から他のユニットに出力すると共に、制御信号に基づいて開閉制御部を動作させて安全リレーを開閉し、安全リレーに接続された外部接続機器の駆動を制御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】
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出力ブロック化ユニットであって、前記出力ブロック化ユニットは、
出力増設ユニットと接続するための出力ブロック化入力側接続部と、他の出力増設ユニットと接続するための出力ブロック化出力側接続部を備える出力ブロック化ユニットを備えており、
前記出力ブロック化ユニットは出力ブロック化出力側接続部を介して接続された一以上の出力増設ユニットの安全確認情報をそれぞれ取得し、一にブロック化した出力ブロック化状態として出力ブロック化入力側接続部から一以上の出力増設ユニットを介して前記マスタユニットに伝達し、前記マスタユニットはマスタユニット出力側接続部を介して接続された一以上の前記出力増設ユニットの安全確認情報および前記出力ブロック化ユニットの出力ブロック化状態を取得し、これに基づいて出力増設ユニットに関する安全確認情報を検知することを特徴とする安全リレーシステム用出力ブロック化ユニット。
【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おける安全リレーの制御方法であって、
一以上の安全コンポーネントからマスタユニットが各々入力状態を取得し、取得した入力状態に基づき、安全リレーの開閉を制御する開閉制御部を動作させるための制御信号を生成するステップと、
生成された制御信号をマスタユニットが、マスタユニットに連結された一以上の出力増設ユニットに出力するステップと、
各出力増設ユニットが入力される制御信号を他のユニットに出力すると共に、制御信号に基づいて開閉制御部を動作させて安全リレーを開閉し、安全リレーに接続された外部接続機器の駆動を制御するステップと、
を備えることを特徴とする安全リレーの制御方法。
【請求項１９】
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、
一以上の出力増設ユニットとマスタユニットとが直列に連結された状態で、各出力増設ユニットが出力増設ユニットに関する安全確認情報を、安全確認情報出力部から複数のパラレル端子を備える接続部を介してマスタユニット側に送出するステップと、
安全確認情報がマスタユニット側に伝達される過程において、出力増設ユニットを経る毎に安全確認情報がパラレル端子間をシフトされるステップと、
マスタユニットが安全確認情報を受信することで、安全確認情報が検出されるパラレル端子の番号に基づき、いずれの出力増設ユニットの情報であるかを検知するステップと、
を備えることを特徴とする安全リレーの制御方法。
【請求項２０】
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、
一以上の出力増設ユニットが一方の端面でマスタユニットと直列に連結されており、かつ一以上の出力増設ユニットの他方の端面において出力エンドユニットが連結されており、各ユニット間の接続は複数のパラレル端子を備える接続部を介して行われている状態で、マスタユニットに接続された出力増設ユニットの台数を認識するための認識信号を、出力エンドユニットから一以上の出力増設ユニットを介してマスタユニットに向けて送出するステップと、
認識信号がマスタユニットまで伝達される過程において、一の出力増設ユニットを経る毎に、認識信号はパラレル端子間をシフトされながら伝達されるステップと、
マスタユニットが認識を受信することで、認識信号が検出されるパラレル端子の番号に基づき、マスタユニットに接続された出力増設ユニットの接続台数を検知するステップと、
を備えることを特徴とする安全リレーの制御方法。
【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出力増設ユニット、安全リレーシステム用出力エンドユニット、安全リレーシステム用マスタユニット、安全リレーシステム用出力ブロック化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。このため、一のリレーで複数の安全コンポーネントを接続可能な安全リレーシステムが求められていた。
【００１０】
一方で、安全／非安全の検出結果を受けて動作を制御したい制御対象機器が複数ある場合、すなわち出力を複数設置したい場合は、安全出力ユニットの出力側も複数必要となる。しかしながら、安全出力ユニットの出力側においても、接続可能な出力数は限られているため、固定の出力数を超えて出力を追加することはできなかった。出力数の多い安全リレーシステムを構築するには、専用の回路構成を設計し直す必要があり、極めて煩雑であった。
【００１１】
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、出力側での追加が可能な安全リレーシステム、安全リレーシステム用出力増設ユニット、安全リレーシステム用出力エンドユニット、安全リレーシステム用マスタユニット、安全リレーシステム用出力ブロック化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。
【００１２】
【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、安全リレーシステムは、一以上の安全コンポーネントから各々入力状態を取得するためのマスタユニット入力側接続部と、取得した入力状態に基づき生成される制御信号を出力するためのマスタユニット出力側接続部とを備えるマスタユニットと、制御信号を入力するための出力ユニット入力側接続部と、制御信号を出力するための出力ユニット出力側接続部と、安全リレーの開閉を制御する開閉制御部とを備える一以上の出力増設ユニットとを備え、前記出力増設ユニットは出力ユニット入力側接続部を前記マスタユニットのマスタユニット出力側接続部と、出力ユニット出力側接続部を他の出力増設ユニットの出力ユニット入力側接続部にそれぞれ接続可能で、前記マスタユニットと一以上の出力増設ユニットとが各接続部を介して互いに直列に連結されており、各安全コンポーネントから入力状態をマスタユニット入力側接続部からマスタユニットが取得し、取得した入力状態に基づき安全リレーの開閉を制御する開閉制御部を動作させるための制御信号を生成し、生成された制御信号をマスタユニット出力側接続部から出力増設ユニット側に出力し、各出力増設ユニットが出力ユニット入力側接続部から制御信号を入力し、制御信号を出力ユニット出力側接続部から他のユニットに出力すると共に、制御信号に基づいて開閉制御部を動作させて安全リレーを開閉し、安全リレーに接続された外部接続機器の駆動を制御することを特徴とする。
【００１３】
また、請求項２の安全リレーシステムは、請求項１の安全リレーシステムであって、前記出力増設ユニットは、出力ユニット入力側接続部が、マスタユニットから出力される制御信号を分岐して、出力ユニット出力側接続部を構成する一の接続端子と、前記開閉制御部にそれぞれ出力するよう接続されてなる制御信号端子を含むことを特徴とする。
【００１４】
さらに、請求項３の安全リレーシステムは、請求項１または２の安全リレーシステムであって、前記出力増設ユニットは、出力ユニット入力側接続部が、出力増設ユニットに関する安全確認情報を送出する安全確認情報出力部と接続された安全確認情報端子を含むことを特徴とする。
【００１５】
さらにまた、請求項４の安全リレーシステムは、請求項３の安全リレーシステムであって、前記出力増設ユニットの出力ユニット入力側接続部および出力ユニット出力側接続部は複数のパラレル端子を備えており、出力ユニット入力側接続部および出力ユニット出力側接続部は、出力増設ユニット内部で出力ユニット入力側接続部側と出力ユニット出力側接続部側を構成するパラレル端子同士を、それぞれ対応する端子番号から一以上シフトして接続するシフト端子を含み、前記一以上の出力増設ユニットと前記マスタユニットとが直列に連結された状態で、各出力増設ユニットの安全確認情報端子はシフト端子に接続されて、各出力増設ユニットの安全確認情報端子から前記マスタユニット側に向かって伝達される際、出力増設ユニットを経る毎にシフト端子でパラレル端子間をシフトしながら伝達されることを特徴とする。
【００１６】
さらにまた、請求項５の安全リレーシステムは、請求項４の安全リレーシステムであって、前記出力増設ユニットの出力ユニット入力側接続部および出力ユニット出力側接続部はさらに、対応する端子番号同士の出力ユニット入力側接続部側と出力ユニット出力側接続部側とを接続する非シフト端子とを含み、前記制御信号端子は非シフト端子に接続されることを特徴とする。
【００１７】
さらにまた、請求項６の安全リレーシステムは、請求項１から５のいずれかの安全リレーシステムであって、前記出力増設ユニットは、前記制御信号端子および制御信号端子に接続される開閉制御部を複数備えており、これらが同一の動作を行っていることを確認するよう構成されてなることを特徴とする。
【００１８】
さらにまた、請求項７の安全リレーシステムは、請求項５または６の安全リレーシステムであって、さらに前記一以上の出力増設ユニットが一方の端面で前記マスタユニットと直列に連結された状態で、前記一以上の出力増設ユニットの他方の端面において連結される出力エンドユニットを備え、前記出力エンドユニットは、前記出力増設ユニットの出力増設ユニット出力側接続部と接続するための複数のパラレル端子を備える出力エンドユニット接続部を備えており、前記出力エンドユニット接続部は、隣接する出力増設ユニットの非シフト端子に接続される接続端子と、該出力増設ユニットのシフト端子に接続される接続端子とを接続する切替端子と、接地される接地端子とを含むことを特徴とする。
【００１９】
さらにまた、請求項８の安全リレーシステムは、請求項３から７のいずれかの安全リレーシステムであって、さらに、出力増設ユニットと接続するための出力ブロック化入力側接続部と、他の出力増設ユニットと接続するための出力ブロック化出力側接続部を備える出力ブロック化ユニットを備えており、前記出力ブロック化ユニットは出力ブロック化出力側接続部を介して接続された一以上の出力増設ユニットの安全確認情報をそれぞれ取得し、一にブロック化した出力ブロック化状態として出力ブロック化入力側接続部から一以上の出力増設ユニットを介して前記マスタユニットに伝達し、前記マスタユニットはマスタユニット出力側接続部を介して接続された一以上の前記出力増設ユニットの安全確認情報および前記出力ブロック化ユニットの出力ブロック化状態を取得し、これに基づいて出力増設ユニットに関する安全確認情報を検知することを特徴とする。
【００２０】
また、請求項９の安全リレーシステム用出力増設ユニットは、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出力増設ユニットであって、前記出力増設ユニットは、制御信号を入力するための出力ユニット入力側接続部と、制御信号を出力するための出力ユニット出力側接続部と、安全リレーの開閉を制御する開閉制御部とを備える一以上の出力増設ユニットとを備えており、前記出力増設ユニットは出力ユニット入力側接続部をマスタユニットのマスタユニット出力側接続部と、出力ユニット出力側接続部を他の出力増設ユニットの出力ユニット入力側接続部にそれぞれ接続可能で、マスタユニットと一以上の出力増設ユニットとが各接続部を介して互いに直列に連結可能であり、マスタユニットから出力される、マスタユニットが各安全コンポーネントから取得した入力状態に基づき生成される、安全リレーの開閉を制御する開閉制御部を動作させるための制御信号を出力ユニット入力側接続部から取得し、制御信号を出力ユニット出力側接続部から他のユニットに出力すると共に、制御信号に基づいて開閉制御部を動作させて安全リレーを開閉し、安全リレーに接続された外部接続機器の駆動を制御することを特徴とする。
【００２１】
さらに、請求項１０の安全リレーシステム用出力増設ユニットは、請求項９の安全リレーシステム用出力増設ユニットであって、前記出力増設ユニットは、出力ユニット入力側接続部が、マスタユニットから出力される制御信号を分岐して、出力ユニット出力側接続部を構成する一の接続端子と、前記開閉制御部にそれぞれ出力するよう接続されてなる制御信号端子を含むことを特徴とする。
【００２２】
さらにまた、請求項１１の安全リレーシステム用出力増設ユニットは、請求項９または１０の安全リレーシステム用出力増設ユニットであって、前記出力増設ユニットは、出力ユニット入力側接続部が、出力増設ユニットに関する安全確認情報を送出する安全確認情報出力部と接続された安全確認情報端子を含むことを特徴とする。
【００２３】
さらにまた、請求項１２の安全リレーシステム用出力増設ユニットは、請求項１１の安全リレーシステム用出力増設ユニットであって、前記出力増設ユニットの出力ユニット入力側接続部および出力ユニット出力側接続部は、複数のパラレル端子を備えており、出力ユニット入力側接続部および出力ユニット出力側接続部は、出力増設ユニット内部で出力ユニット入力側接続部側と出力ユニット出力側接続部側を構成するパラレル端子同士を、それぞれ対応する端子番号から一以上シフトして接続するシフト端子を含み、前記一以上の出力増設ユニットと前記マスタユニットとが直列に連結された状態で、各出力増設ユニットの安全確認情報端子はシフト端子に接続されて、各出力増設ユニットの安全確認情報端子から前記マスタユニット側に向かって伝達される際、出力増設ユニットを経る毎にシフト端子でパラレル端子間をシフトしながら伝達されることを特徴とする。
【００２４】
さらにまた、請求項１３の安全リレーシステム用出力増設ユニットは、請求項１２の安全リレーシステム用出力増設ユニットであって、前記出力増設ユニットの出力ユニット入力側接続部および出力ユニット出力側接続部はさらに、対応する端子番号同士の出力ユニット入力側接続部側と出力ユニット出力側接続部側とを接続する非シフト端子とを含み、前記制御信号端子は非シフト端子に接続されることを特徴とする。
【００２５】
さらにまた、請求項１４の安全リレーシステム用出力増設ユニットは、請求項９から１３のいずれかの安全リレーシステム用出力増設ユニットであって、前記出力増設ユニットは、前記制御信号端子および制御信号端子に接続される開閉制御部を複数備えており、これらが同一の動作を行っていることを確認するよう構成されてなることを特徴とする。
【００２６】
また、請求項１５の安全リレーシステム用出力エンドユニットは、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出力エンドユニットであって、前記出力エンドユニットは、一以上の出力増設ユニットが一方の端面で前記マスタユニットと直列に連結された状態で、一以上の出力増設ユニットの他方の端面において連結可能で、出力増設ユニットの出力増設ユニット出力側接続部と接続するための複数のパラレル端子を備える出力エンドユニット接続部を備えており、前記出力エンドユニット接続部は、隣接する出力増設ユニットの非シフト端子に接続される接続端子と、該出力増設ユニットのシフト端子に接続される接続端子とを接続する切替端子と、接地される接地端子とを含んでなることを特徴とする。
【００２７】
また、請求項１６の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、一以上の安全コンポーネントから各々入力状態を取得するためのマスタユニット入力側接続部と、取得した入力状態に基づき生成される制御信号を出力するためのマスタユニット出力側接続部とを備えており、各安全コンポーネントから入力状態をマスタユニット入力側接続部から取得し、取得した入力状態に基づき外部接続機器の動作を制御するための制御信号を生成し、生成された制御信号をマスタユニット出力側接続部から出力増設ユニット側に出力し、各出力増設ユニットが制御信号を出力ユニット出力側接続部から他のユニットに出力すると共に、制御信号に基づいて開閉制御部を動作させて安全リレーを開閉し、安全リレーに接続された外部接続機器の駆動を制御することを特徴とする。
【００２８】
また、請求項１７の安全リレーシステム用出力エンドユニットは、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出力ブロック化ユニットであって、前記出力ブロック化ユニットは、出力増設ユニットと接続するための出力ブロック化入力側接続部と、他の出力増設ユニットと接続するための出力ブロック化出力側接続部を備える出力ブロック化ユニットを備えており、前記出力ブロック化ユニットは出力ブロック化出力側接続部を介して接続された一以上の出力増設ユニットの安全確認情報をそれぞれ取得し、一にブロック化した出力ブロック化状態として出力ブロック化入力側接続部から一以上の出力増設ユニットを介して前記マスタユニットに伝達し、前記マスタユニットはマスタユニット出力側接続部を介して接続された一以上の前記出力増設ユニットの安全確認情報および前記出力ブロック化ユニットの出力ブロック化状態を取得し、これに基づいて出力増設ユニットに関する安全確認情報を検知することを特徴とする。
【００２９】
また、請求項１８の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、一以上の安全コンポーネントからマスタユニットが各々入力状態を取得し、取得した入力状態に基づき、安全リレーの開閉を制御する開閉制御部を動作させるための制御信号を生成するステップと、生成された制御信号をマスタユニットが、マスタユニットに連結された一以上の出力増設ユニットに出力するステップと、各出力増設ユニットが入力される制御信号を他のユニットに出力すると共に、制御信号に基づいて開閉制御部を動作させて安全リレーを開閉し、安全リレーに接続された外部接続機器の駆動を制御するステップとを備えることを特徴とする。
【００３０】
さらに、請求項１９の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、一以上の出力増設ユニットとマスタユニットとが直列に連結された状態で、各出力増設ユニットが出力増設ユニットに関する安全確認情報を、安全確認情報出力部から複数のパラレル端子を備える接続部を介してマスタユニット側に送出するステップと、安全確認情報がマスタユニット側に伝達される過程において、出力増設ユニットを経る毎に安全確認情報がパラレル端子間をシフトされるステップと、マスタユニットが安全確認情報を受信することで、安全確認情報が検出されるパラレル端子の番号に基づき、いずれの出力増設ユニットの情報であるかを検知するステップとを備えることを特徴とする。
【００３１】
さらにまた、請求項２０の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、一以上の出力増設ユニットが一方の端面でマスタユニットと直列に連結されており、かつ一以上の出力増設ユニットの他方の端面において出力エンドユニットが連結されており、各ユニット間の接続は複数のパラレル端子を備える接続部を介して行われている状態で、マスタユニットに接続された出力増設ユニットの台数を認識するための認識信号を、出力エンドユニットから一以上の出力増設ユニットを介してマスタユニットに向けて送出するステップと、認識信号がマスタユニットまで伝達される過程において、一の出力増設ユニットを経る毎に、認識信号はパラレル端子間をシフトされながら伝達されるステップと、マスタユニットが認識を受信することで、認識信号が検出されるパラレル端子の番号に基づき、マスタユニットに接続された出力増設ユニットの接続台数を検知するステップとを備える。
【００３２】
【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出力増設ユニット、安全リレーシステム用出力エンドユニット、安全リレーシステム用マスタユニット、安全リレーシステム用出力ブロック化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出力増設ユニット、安全リレーシステム用出力エンドユニット、安全リレーシステム用マスタユニット、安全リレーシステム用出力ブロック化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。
【００３３】
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。
【００３４】
なお本明細書においては、「入力側」、「出力側」等の表現は説明のために使用しており、必ずしも入力、出力機能のみを果たすことを意味しない。後述のように、入力側の端子が出力、あるいは出力側の端子が入力を行うこともできる。特に、ユニット間に通信機能を設けず、配線パターンのみで認識信号を伝達する場合は、接続端子は入力、出力のいずれをも果たす。
【００３５】
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。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。
【００３６】
［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。
【００３７】
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。
【００３８】
［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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
［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６Ａに入力増設ユニット６Ｂを追加する。入力増設ユニット６Ｂは上述した入力増設ユニット６Ａと同様のものが利用できる。また入力増設ユニット６Ｂ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。
【００４３】
［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や入力エンドユニット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と入力エンドユニット１２との接続も同様にして実現できる。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
［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６Ａ〜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６Ａの入力側の接続端子１は入力増設ユニット６Ｂの出力側の接続端子１と、入力増設ユニット６Ａの入力側の接続端子２は入力増設ユニット６Ｂ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６Ａ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と接続するための入力側端子群に相当するマスタユニット入力側接続部のみを備えている。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接続部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。
【００４７】
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６Ａの入力状態（入力Ａ）は、入力増設ユニット６Ａ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６Ｂの入力状態（入力Ｂ）は、入力増設ユニット６Ｂの出力側の接続端子１から入力増設ユニット６Ａ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。
【００４８】
このようにしてマスタユニット５は、入力増設ユニット６Ａ〜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。
【００４９】
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。
【００５０】
［入力エンドユニット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６Ｅにさらに入力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。入力エンドユニット１２は、一面（図において左側）に入力増設ユニット６と接続するための入力エンドユニット接続部のみを備えている。入力エンドユニット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。この入力エンドユニット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。入力エンドユニット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。
【００５１】
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６Ａ〜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、入力エンドユニット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、入力エンドユニット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６Ｅ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６Ｄ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６Ｃ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６Ｂ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６Ａ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、入力エンドユニット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。
【００５２】
このように、入力エンドユニット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。
【００５３】
［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。
【００５４】
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。
【００５５】
このように、入力エンドユニット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。
【００５６】
［認識信号発生回路１１を内蔵する入力エンドユニット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、入力エンドユニット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は入力エンドユニット１２の出力側の接続端子１に接続されており、図９と同様に入力エンドユニット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から入力エンドユニット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。
【００５７】
また、図９および図１０の入力エンドユニット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、入力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６Ｅと入力エンドユニット１２を一体にした構造とすることで、入力増設ユニットと入力エンドユニットの機能を果たすユニットを構成できる。図１１に、図９の構成に基づく入力エンドユニット機能を備える入力エンドユニット１３の一例を示す。図１１の入力エンドユニット１３は、安全コンポーネントを接続可能な入力エンドユニット、あるいは入力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。また入力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。
【００５８】
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問題が生じても他方が動作することで安全性が維持できる。
【００５９】
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。
【００６０】
［複数入力に対応した入力増設ユニット６］
さらに本発明の他の実施の形態として、一の入力増設ユニット６に複数の安全コンポーネントを接続可能とした入力増設ユニット６を使用する例を図１２に示す。図において入力増設ユニット６Ｃは、２個の安全コンポーネントを接続でき、それぞれの入力状態を入力Ｃ、入力Ｃ’とする。この例において、入力Ｃを入力増設ユニット６Ｃの出力側の接続端子１へ、また入力Ｃ’を出力側の接続端子２に送出する。この結果、入力Ｃはシフト端子である入力増設ユニット６Ｂの入力側の接続端子１から出力側の接続端子２へ、入力Ｃ’は入力側の接続端子２から出力側の接続端子３へ、それぞれ伝達される。一方、入力増設ユニット６Ｃの入力側の接続端子１は出力側の接続端子２でなく出力側の接続端子３へ、同様に入力側の接続端子２は出力側の接続端子４へと、２つシフトして接続される。このように、入力増設ユニット６Ｃは２つシフトする２シフト端子で構成される。２つの入力を接続可能な入力増設ユニット６Ｃは、他の入力増設ユニット２台分の扱いとなる。この構成によって、一台の入力増設ユニットで複数台分の機能を果たすことができ、省スペース化、省配線化、低コスト化が実現される。なおこの例においては、認識信号は図９と同様にマスタユニット５側から送出する構成としているが、図１０のように入力エンドユニット１２側に認識信号発生回路１１を備える構成とすることもできることはいうまでもない。
【００６１】
上記の実施の形態で例示した各入力増設ユニットは、端子群を構成する入力側の接続端子と出力側の接続端子の接続状態を任意に切り換え可能としてもよい。例えば図８の入力増設ユニット６Ａのように、すべての端子を１ずつシフトさせる１シフト接続、あるいは図９の入力増設ユニット６Ａのように、入力側の接続端子と出力側の接続端子の７のみをそのまま接続する非シフト接続として残りの端子を１ずつシフトさせるシフト接続、あるいはまた図１２の入力増設ユニット６Ｃのように、７のみを非シフト接続として残りの端子を２ずつシフトさせる２シフト接続等、一の入力増設ユニットで入力側の接続端子と出力側の接続端子の接続状態やシフト量を任意に変更できるように構成してもよい。回路の切換にはディップスイッチ等が利用できる。
【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】
［入力ブロック化ユニット１４］
上述した構成では、マスタユニットに接続可能な入力増設ユニット６の台数は、バスラインの数に制限を受ける。バスラインを予め多く備えるよう設計することで、多数の入力増設ユニット６を接続できるが、バスラインがパラレルであるためライン数の増加はスペースやコストの面で不利となる。また、一旦バスライン数が固定されてしまうと接続可能な入力増設ユニット６の台数も固定されてしまうため、上記の構成ではそれ以上の入力増設ユニット６を接続することができない。バスラインの本数よりも入力増設ユニット６の数が多くなると、オーバーした入力増設ユニット６の情報や入力エンドユニット１２の情報が受け取れなくなり、正常に動作できなくなるからである。そこで、バスラインの数よりも多くの入力増設ユニット６を接続可能とした構成を図１３に示す。
【００６５】
図１３に示す安全リレーシステムは、図９の構成において入力増設ユニット６Ｄと６Ｅの間に入力ブロック化ユニット１４を追加したものである。入力ブロック化ユニット１４は、他ユニットと接続するための複数の端子で構成される入力ブロック化出力側接続部および入力ブロック化入力側接続部を備えている。入力ブロック化出力側接続部は入力ブロック化ユニット出力側端子群を構成し、入力増設ユニット６またはマスタユニット５と接続される。同様に入力ブロック化入力側接続部は入力ブロック化ユニット入力側端子群を構成し、入力増設ユニット６または入力エンドユニット１２と、それぞれ接続される。入力ブロック化ユニット１４は、マスタユニット５に順次接続される入力増設ユニット６の最後が接続される位置に接続され、さらに入力ブロック化ユニット１４の後段に入力増設ユニット６を追加接続でき、最後に入力エンドユニット１２を接続する。
【００６６】
さらに入力ブロック化ユニット１４は入力ブロック化状態出力部１５を接続している。入力ブロック化状態出力部１５は、入力ブロック化入力側接続部を構成する接続端子の内、入力ブロック化入力側接続部に接続される入力増設ユニットの安全コンポーネント接続端子と接続される可能性のある端子と電気的に接続されており、すべての端子のＡＮＤをとる形で入力ブロック化状態を生成する。すなわち、後段に接続されたすべてのユニットで正常信号を確認したときにのみ、リレーを閉路して接続された外部機器を動作させ、これ以外の場合、例えばいずれか一の安全コンポーネントで安全でない状態または異常が検出された場合はリレーを開放して電源供給を断ち、動作を停止させる。また入力ブロック化ユニット１４は、入力ブロック化出力側接続部のシフト端子である接続端子１と接続されており、マスタユニット５側に入力ブロック化状態を送出する。なお、入力ブロック化状態出力部１５は入力ブロック化ユニット１４に内蔵あるいは外付けのいずれでもよい。
【００６７】
この入力ブロック化ユニット１４は、入力エンドユニットとマスタユニットの機能を併せ持つ。すなわち、入力ブロック化ユニット１４の前段（図１３において入力ブロック化ユニット１４より左側）において、入力エンドユニットの機能を果たす。このため、入力ブロック化出力側接続部を構成する接続端子は、非シフト端子とシフト端子に接続される。図１３の例では、接続端子７は入力エンドユニット１２と同様に非シフト端子に接続されており、入力ブロック化ユニット１４内部でシフト端子に切り換える。ただ、接続端子７は接続端子１でなく、接続端子２に接続されており、これによって認識信号は入力ブロック化ユニット１４の接続端子２から、入力増設ユニット６Ｄの入力側の接続端子２を通って出力側の接続端子３へと順次シフト端子を介して伝達されるので、図９と同様にマスタユニット入力側接続部の接続端子６に返され、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。ここで検出される接続台数は、入力増設ユニット６Ｄの入力側の接続端子１でなく２に返されたため、端子番号よりも２少ない数となり、図１３の例では接続端子６−２＝４台となる。
【００６８】
一方、入力ブロック化ユニット１４は後段（図１３において入力ブロック化ユニット１４より右側）において、マスタユニットの機能を果たす。すなわち、入力ブロック化ユニット１４は入力ブロック化入力側接続部をインターフェースとして複数の入力増設ユニット６を直列に連結し、各入力増設ユニット６からシフト端子を介して入力状態を取得する。取得された入力状態は入力ブロック化状態出力部１５にまとめられて、入力ブロック化ユニット１４の入力状態、すなわち入力ブロック化状態として入力ブロック化出力側接続部の接続端子１から出力される。入力ブロック化状態出力部１５は、後段すなわち入力ブロック化ユニット１４の入力ブロック化入力側接続部に接続された入力増設ユニット６の入力状態をモニタし、いずれかの安全コンポーネントで安全でない状態または異常が検出されると、これを入力ブロック化出力側接続部の接続端子１からシフト端子を介してマスタユニット５に向けて送出する。マスタユニット５側では、入力ブロック化ユニット１４からの入力状態をマスタユニット入力側接続部の接続端子５で取得する。そして、マスタユニット５に接続された他の入力増設ユニット６と同様にこの入力状態に基づいてリレーを制御する。このように、マスタユニット５に接続可能な上限の入力増設ユニット６の位置に入力ブロック化ユニット１４を接続することにより、さらに（上限台数）−１台の入力増設ユニット６の増設が可能となる。
【００６９】
これによって、入力ブロック化ユニット１４に接続された複数の入力増設ユニット６の出力を一にまとめて、一の入力増設ユニット６と同様に扱うことで、入力増設ユニット６の増加に対応でき、バスライン数よりも多くの入力増設ユニット６を接続した安全リレーシステムを構築できる。特に安全コンポーネントを利用した安全の確保においては、すべての安全コンポーネントで安全が確認される必要がある。言い換えると、すべての入力状態が揃う状態、すなわちＡＮＤをとって出力が得られる状態で安全と判断できるという性質上、上記のように各ブロック毎に接続された安全コンポーネントの入力状態を集積して積を得、さらに他のブロックで取得された入力状態と積算し、順次積算を重ねながら最終的な結果を得るという構成は適しているということができる。しかも積算を積み重ねる構成とすることで、システムの構成を単純化できる。
【００７０】
さらに、入力ブロック化ユニット１４においても認識信号に基づき、入力ブロック化ユニット１４に接続された入力増設ユニット６の台数を検知できる。入力ブロック化出力側接続部の接続端子７は、同接続端子２と接続されると共に、入力ブロック化入力側接続部の接続端子７とも接続されている。これによって、マスタユニット５から非シフト端子を介して伝達された検出信号は、入力ブロック化入力側接続部の接続端子７から同様に非シフト端子を介して入力エンドユニット１２に伝達され、入力エンドユニット１２内部でシフト端子に切り換えられて入力ブロック化入力側接続部の接続端子のいずれかで検知される。端子番号は上記の例と同様にシフト数、すなわち入力増設ユニット６の接続台数に依存するので、端子番号によって接続台数を検知することができる。図１３の例では、認識信号は入力エンドユニット１２の接続端子１から入力増設ユニット６Ｅの入力側の接続端子１、出力側の接続端子２を介して入力ブロック化入力側接続部の接続端子２に伝達される。これを入力ブロック化状態出力部１５が受領して、２−１＝１台の入力増設ユニット６が接続されていることを検知する。なお、図１３のマスタユニット５では、上述のように入力ブロック化ユニット１４の入力エンドユニット機能の関係上、（認識信号が返された端子番号）−２が接続台数となるのに対し、入力エンドユニット１２が接続された入力ブロック化ユニット１４においては、図９の例と同様に（認識信号が返された端子番号）−１が接続台数となる。
【００７１】
［入力ブロック化ユニット１４を複数連結］
さらに図１４に示すように、一の安全リレーシステムに複数の入力ブロック化ユニット１４を連結することもできる。この図においては、マスタユニット５に４台の入力増設ユニット６Ａ〜Ｄと入力ブロック化ユニット１４Ａを接続し、さらに入力ブロック化ユニット１４Ａにも４台の入力増設ユニット６Ｅ〜Ｈと入力ブロック化ユニット１４Ｂを接続し、さらに入力ブロック化ユニット１４Ｂに１台の入力増設ユニット６Ｉと入力エンドユニット１２を接続している。この例において、入力ブロック化ユニット１４Ａは、４台の入力増設ユニット６Ｅ〜Ｈを、入力ブロック化ユニット１４Ｂは１台の入力増設ユニット６Ｉを、それぞれ一ブロックとして入力状態を監視する。すなわち、入力ブロック化ユニット１４Ｂは入力増設ユニット６Ｉの入力状態を第２の入力ブロック化ユニット接続部の接続端子１で監視し、入力ブロック化状態出力部１５に出力する。入力ブロック化状態出力部１５は、入力ブロック化ユニット１４Ｂに接続された入力増設ユニットＩの入力状態をブロック化して入力ブロック化状態とし、第１の入力ブロック化ユニット接続部の接続端子１から、入力増設ユニット６Ｈの第２のユニット接続部の接続端子１に送出する。
【００７２】
一方、入力ブロック化ユニット１４Ａは、後段に接続されたユニット、すなわち入力増設ユニット６Ｅ〜Ｈ、および入力ブロック化ユニット１４Ｂの入力状態を監視する。具体的には、入力ブロック化ユニット１４Ａは入力増設ユニット６Ｅの入力状態を第２の入力ブロック化ユニット接続部の接続端子１で、入力増設ユニット６Ｆの入力状態を接続端子２で、入力増設ユニット６Ｇの入力状態を接続端子３で、入力増設ユニット６Ｈの入力状態を接続端子４で、入力ブロック化ユニット１４Ｂの入力ブロック化状態を接続端子５で、それぞれ受けて入力ブロック化状態出力部１５に送出する。入力ブロック化状態出力部１５は、入力ブロック化ユニット１４Ａより後段に接続されたユニットの入力状態をブロック化して入力ブロック化状態とし、同様に第１の入力ブロック化ユニット接続部の接続端子１から、入力増設ユニット６Ｄの第２のユニット接続部の接続端子１に出力する。
【００７３】
さらに同様に、マスタユニット５は、後段に接続されたユニット、すなわち入力増設ユニット６Ａ〜Ｄ、および入力ブロック化ユニット１４Ａの入力状態を監視する。具体的には、マスタユニット５は入力増設ユニット６Ａの入力状態をマスタユニット入力側接続部の接続端子１で、入力増設ユニット６Ｂの入力状態を接続端子２で、入力増設ユニット６Ｃの入力状態を接続端子３で、入力増設ユニット６Ｄの入力状態を接続端子４で、入力ブロック化ユニット１４Ａの入力ブロック化状態を接続端子５で、それぞれ受けて、これに基づきリレーを制御する。この結果、安全リレーシステムに接続されたすべての安全コンポーネントの入力状態を一のマスタユニット５に集約してリレーを制御できる。
【００７４】
グループ化ユニット入力側端子群の端子数、すなわちバスラインの数は、マスタユニット５や入力エンドユニット１２と同じとする。各グループ化ユニットに接続可能な入力増設ユニット６の台数は、バスラインの数に応じて接続可能な上限の台数（図１３の例では５台）よりも１台少ない数となる。よって、マスタユニット５から（上限台数）−１台毎に入力ブロック化ユニット１４に接続すれば、理論上は上限無く入力増設ユニット６の接続台数を増やすことができる。
【００７５】
また、入力ブロック化ユニット１４にも安全コンポーネントを接続するための入力部を設けることもできる。この場合、例えば入力ブロック化入力側接続部の接続端子１に入力ブロック化ユニット１４に接続された安全コンポーネントの入力状態を、同接続端子２に入力ブロック化状態出力部１５の出力を、同接続端子３に同接続端子７を、それぞれ接続する。これによって、入力状態を他の入力増設ユニット６で取得される入力状態と同様に扱うことができる。
【００７６】
以上の構成によって、バスライン数によらず任意の安全コンポーネントの入力状態を入力できるので、より設計の柔軟性が増し、利便性は向上する。またバスライン数を多くする必要がないので、各ユニットの構成を複雑にする必要もなく、簡単かつ安価な構成とできる。
【００７７】
なお各入力ブロック化ユニットの接続端子の数は、マスタユニットの接続端子の数と異なる値に設計することもできる。ただ、各ユニットのコネクタの共通化等の観点から、好ましくは同じ数とする。
【００７８】
［出力側の増設］
以上は、安全リレーシステムの入力側を追加する構成について説明した。次に、安全リレーシステムの出力側を追加する構成について説明する。安全リレーシステムにおいて、出力側を追加したいことがある。安全でない状態または異常検出時に停止させたい機器を増やしたい場合は、この機器への電力供給を断つためのリレー等をマスタユニットの出力側に付加する必要がある。出力を増設可能とした構成を図１５に示す。この図に示す安全リレーシステムは、マスタユニット５Ｂと出力増設ユニット１６を連結している。
【００７９】
［マスタユニット５Ｂ］
マスタユニット５Ｂは、出力増設ユニット１６を接続するためのマスタユニット出力側接続部を図において左側に設けている。また入力側として、各安全コンポーネントの入力状態を取得するためのマスタユニット入力側接続部を設けている。このマスタユニット５Ｂは、安全コンポーネントの入力状態に基づいて安全／非安全を判定し、その結果に基づき制御信号生成部１９で外部接続機器の動作の決定するための制御信号を生成する。制御信号は外部接続機器の電力供給線に接続されたリレーの動作、すなわち接点の開閉を決定する。マスタユニット５Ｂは、安全コンポーネントの入力状態に基づいて制御信号を出力増設ユニット１６に向けて出力する。このマスタユニット５Ｂは、リレーやリレーを動作させる開閉制御部を省略している。ただ、図１６に示すようにマスタユニット側にもリレー２０や開閉制御部２１を備えることもできる。リレー２０等はマスタユニットに内蔵、あるいは外付けのいずれの形態で設けてもよい。
【００８０】
［出力増設ユニット１６］
一方、出力増設ユニット１６はマスタユニット５Ｂに制御されてリレーの開閉動作を行う。図１５の出力増設ユニット１６は、左右に出力ユニット入力側接続部と、出力ユニット出力側接続部を備える。これらの接続部はパラレル端子をまとめたコネクタ状に形成され、ユニット間を電気的に接続する。出力増設ユニット１６は出力ユニット入力側接続部をマスタユニット５Ｂのマスタユニット出力側接続部と接続され、出力ユニット入力側接続部に含まれる制御信号端子で制御信号を受ける。そして制御信号に基づいて、リレーを開閉させる。リレーは出力増設ユニット１６に内蔵、あるいは外付けで接続されている。
【００８１】
図１６に、リレーを出力増設ユニットに設ける例を示す。この出力増設ユニット１６は、リレーの開閉を制御する開閉制御部２１とリレー２０を備える。開閉制御部２１はＡＳＩＣやＦＰＧＡ等のゲートアレイ、ＬＳＩ等で構成される。開閉制御部２１にはリレー２０が接続され、制御信号に基づいてリレー２０の開閉を行う。リレー２０は電磁リレー、ソリッドステートリレー等が利用できる。電磁リレーはコイルと接点により接点を電気的に絶縁しており、コイルに電圧を加えて接点をＯＮ／ＯＦＦさせる。また、接点溶着対策として、リレー２０を二重化したり自己チェック機能を持たせることもできる。
【００８２】
出力増設ユニット１６は、複数を相互に連結することができる。制御信号端子を分岐させて、一方を開閉制御部２１に接続し、他方を出力ユニット出力側接続部の一の接続端子に接続している。これによって、後段（図１５において左側）に連結された出力増設ユニット１６に順次制御信号を送り出すことができる。図１５においては２台の出力増設ユニット１６Ａ、１６Ｂをマスタユニット５Ｂに連結しているが、出力増設ユニット１６Ｂの出力ユニット出力側接続部にさらに出力増設ユニット１６を追加することができる。連結された各出力増設ユニット１６には、制御信号端子によってマスタユニット５Ｂの制御信号が順次伝達されるため、これに基づき各々が開閉制御部２１を駆動して、すべての出力増設ユニット１６で同一の動作が実現される。制御信号を伝達して同一の動作をさせるという目的に関して、マスタユニット５Ｂには、出力増設ユニット１６を制限なく接続できる。
【００８３】
［多重化］
安全リレーシステムは、安全性を高めるために出力部分すなわちリレーの制御部分を多重化することができる。図１７の例では、制御信号を出力する制御信号端子を二重化し、接続端子７、８をそれぞれ制御信号端子として開閉制御部２１およびリレー２０を個別に接続している。これによって、いずれか一方に不具合が生じても、他方により正常にリレー２０を動作させることができる。図１７の開閉制御部２１は、互いのリレー２０が同一の動作を行っていることを確認するために、開閉制御部２１間でクロスチェックを行っている。なお、図１７は二重化の例を示したが、三重以上の多重化を行うこともでき、さらに信頼性が向上する。このように冗長化を行うことで、高い信頼性が要求される高度な安全基準にも対応可能となる。
【００８４】
［ステータス安全確認情報］
さらに出力増設ユニット１６は、各ユニット毎に安全確認のための情報を検知し続けてマスタユニット５Ｂ側に送出し、マスタユニット５Ｂ側で各出力増設ユニット１６の安全確認情報を常時モニタすることで安全リレーを安全側に動作させ続けることができる。すなわち、安全が確認できる状態で接続機器を動作させ、安全が確認できなくなると動作を停止させるように制御する。安全確認のための情報は、好ましくはダイナミックな信号とする。図の例においては、安全確認のための情報としてステータス安全確認情報を出力増設ユニット１６はマスタユニット５Ｂ側に送出している。出力増設ユニット１６は安全確認のための各種の安全確認情報を出力する安全確認情報出力部２３を備え、安全確認情報出力部２３は出力ユニット入力側接続部の安全確認情報端子２４と接続されている。安全確認情報端子２４は、出力増設ユニット１６でパラレル端子間をシフトしながらマスタユニット５Ｂ側に伝達される。図１５に示す出力増設ユニット１６は、出力ユニット入力側接続部と出力ユニット出力側接続部にそれぞれ接続端子１〜７を備える。この内、出力ユニット出力側接続部の接続端子１〜５は、それぞれ対応する端子番号を一ずつシフトして出力ユニット入力側接続部の接続端子２〜６と接続されており、シフト端子を構成している。また接続端子７は、シフトすることなくそのまま入力側と出力側が接続され、非シフト端子を構成している。この非シフト端子は、制御信号端子と接続されている。また出力ユニット入力側接続部の接続端子１は、安全確認情報出力部２３と接続された安全確認情報端子２４である。この状態で、出力増設ユニット１６Ａは、出力ユニット入力側接続部の接続端子１からマスタユニット５Ｂのマスタユニット出力側接続部の接続端子１に安全確認情報を送出する。また出力増設ユニット１６Ｂは、出力ユニット入力側接続部の接続端子１から、出力増設ユニット１６Ａの出力ユニット出力側接続部の接続端子１および出力ユニット入力側接続部の接続端子２を介して、マスタユニット５Ｂのマスタユニット出力側接続部の接続端子２に安全確認情報を送出する。これによってマスタユニット５Ｂは、マスタユニット出力側接続部の各接続端子をモニタして、いずれかの出力増設ユニット１６で安全が確認できない状態が発生した場合、接続端子の番号からどの出力増設ユニット１６で安全でない状態または異常が生じたかを検知することができる。このように、出力増設ユニット１６のパラレル端子にシフト端子を含めることで、安全リレーシステムに安全でない状態または異常が発生した場合に発生位置の検出が可能となる。
【００８５】
［出力増設ユニット１６の台数検知］
さらに安全リレーシステムは、出力エンドユニット１７を連結することで、マスタユニット５Ｂに接続された出力増設ユニット１６の台数を検知できる。図１８に、図１５の安全リレーシステムに出力エンドユニット１７を連結した安全リレーシステムの一例を示す。この図に示す安全リレーシステムは、一連の出力増設ユニット１６の右端面にマスタユニット５Ｂが、左端面に出力エンドユニット１７が、それぞれ連結されている。出力エンドユニット１７は、出力増設ユニット１６の出力増設ユニット１６出力側接続部と接続するための出力エンドユニット接続部を備える。出力エンドユニット接続部は、複数のパラレル端子で構成される。パラレル端子は、隣接する出力増設ユニット１６の非シフト端子に接続される接続端子と、該出力増設ユニット１６のシフト端子に接続される接続端子とが接続された切替端子Ｃを含んでおり、残りの接続端子は接地された接地端子Ｇである。図１８の例では、出力エンドユニット１７の接続端子１と７が切替端子Ｃ、接続端子２〜６が接地端子Ｇである。
【００８６】
この安全リレーシステムは、以下のようにして出力増設ユニット１６の台数を検知する。まずマスタユニット５Ｂは接続端子７から認識信号を送出する。認識信号は非シフト端子を介して順次出力増設ユニット１６を伝達して出力エンドユニット１７の接続端子７に到達する。そして切替端子Ｃによって認識信号は接続端子１に至る。ここでシフト端子に接続されて、認識信号は出力増設ユニット１６のパラレル端子間を順次シフトしながら伝達され、マスタユニット５Ｂに返送される。マスタユニット５Ｂでは認識信号７から送出した認識信号が接続端子３で検出される。そして、この端子番号から１を引いた値が、マスタユニット５Ｂに接続された出力増設ユニット１６の接続台数となる。この例では接続端子３−１＝２台となり、２台の出力増設ユニット１６が接続されていることがマスタユニット５Ｂ側に認識される。
【００８７】
出力エンドユニット１７は、入力エンドユニットと同様の構成のものが使用でき、一のエンドユニットで出力エンドユニット、入力エンドユニットを共用することができる。また、認識信号として制御信号を用いているが、入力エンドユニットと同様に所定の周期毎に認識可能なパルス信号を制御信号とは別に送出し、当該パルス信号（認識信号）を伝送するための非シフト端子をそれぞれのユニットに設けるようにしても良い。
【００８８】
［出力ブロック化ユニット１８］
なお、出力エンドユニットを用いて台数検知を行うに際して、検知可能な最大台数はバスライン数に依存する。すなわち、図１８の構成においては（バスライン数）−１が検知可能な最大台数となる。これ以上の出力増設ユニット１６がマスタユニット５Ｂに接続されると、制御信号でリレーを動作させることはできても、マスタユニット５Ｂ側で接続台数を認識することはできない。ここでバスライン数によらず接続台数を認識可能とした構成の一例を図１９に示す。
【００８９】
図１９においては、出力エンドユニットとマスタユニットの機能を果たす出力ブロック化ユニット１８を追加している。出力ブロック化ユニット１８は複数のパラレル端子を備える出力ブロック化入力側接続部と出力ブロック化出力側接続部とを備える。また出力ブロック化出力側接続部のパラレル端子と接続され、各安全確認情報や識別信号をブロック化して出力ブロック化状態を生成する出力ブロック化状態出力部２５を備える。出力ブロック化状態出力部２５は出力ブロック化入力側接続部の接続端子１から出力ブロック化状態を出力する。接続端子１はシフト端子に接続されており、出力増設ユニット１６でパラレル端子間を順次シフトされながらマスタユニット５Ｂに送出される。これによってマスタユニット５Ｂは出力ブロック化ユニット１８でブロック化された情報を取得できるので、台数に関わらず出力増設ユニット１６を認識、監視できる。
【００９０】
［ＯＦＦディレイ動作］
また、出力増設ユニット１６にＯＦＦディレイ動作を行わせることもできる。ＯＦＦディレイ動作は、制御信号を受けると同時にリレーを動作させるのでなく、開閉制御部２１にＯＦＦディレイタイマを設けて、設定された時間経過後に動作させるようにしたものである。これによって外部接続機器の動作を停止する際の減速や停止時間を考慮した安全制御が実現される。ＯＦＦディレイタイマは、制御信号を受けると計時動作を開始し、設定時間経過後にコイルを動作させる。ＯＦＦディレイタイマはＯＦＦディレイ時間を可変式としてもよく、例えば０．１〜３０秒の範囲で任意の時間に設定できる。
【００９１】
【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出力増設ユニット、安全リレーシステム用出力エンドユニット、安全リレーシステム用マスタユニット、安全リレーシステム用出力ブロック化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の出力側の増設が可能となる。特に、出力側を構成するリレーを設けた部材をユニット式の出力増設ユニットとして、複数の出力増設ユニットを連結することで増設可能に構成している。これによって、安全コンポーネントからの入力状態を受けて動作を制御する制御対象機器を増設したい場合やリレーを増設したい場合にも対応可能な安全リレーシステムが構築できる。また増設の方法も、配線や回路設計を構築し直すことなく、ユニットの連結で行うことができるので作業も極めて容易となる。
【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開閉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開閉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開閉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入力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入力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入力エンドユニットを接続した状態を示す概念図である。
【図１２】さらに他の実施の形態に係る安全リレーシステムに入力エンドユニットを接続した状態を示す概念図である。
【図１３】本発明の他の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１４】本発明の他の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１５】マスタユニットに出力増設ユニットを連結して安全リレーシステムを構成する一例を示す概念図である。
【図１６】マスタユニットに出力増設ユニットを連結して安全リレーシステムを構成する他の例を示す概念図である。
【図１７】マスタユニットから出力増設ユニットへの制御信号端子を多重化した安全リレーシステムの一例を示す概念図である。
【図１８】出力増設ユニットに出力エンドユニットを連結した安全リレーシステムの一例を示す概念図である。
【図１９】出力増設ユニットに出力ブロック化ユニットを連結した安全リレーシステムの一例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、５Ｂ…マスタユニット
６、６Ａ〜Ｉ…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…入力エンドユニット
１４、１４Ａ、１４Ｂ…入力ブロック化ユニット
１５…入力ブロック化状態出力部
１６、１６Ａ、１６Ｂ、１６Ｃ、１６Ｄ、１６Ｅ…出力増設ユニット
１７…出力エンドユニット
１８…出力ブロック化ユニット
１９…制御信号生成部
２０…リレー
２１…開閉制御部
２２…制御信号端子
２３…安全確認情報出力部
２４…安全確認情報端子
２５…出力ブロック化状態出力部
Ｃ…切替端子
Ｇ…接地端子
【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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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