(57)【要約】【課題】非常停止信号などを直接接続入力する第１安全装置に、安全に関する情報を含むシリアル信号の授受可能なシリアルバスインターフェースを有する第２安全装置を接続することのできると共に、大規模システムを簡単に構築できるように安全信号の入力及び入力切り替え装置を提供する。【解決手段】第１安全装置にはシリアルバスインターフェースを持つ第２安全装置を装着可能なコネクタを備え、前記第２安全装置の接続されたことを検出する回路を備え、直接接続入力される安全信号を入力するか、前記第２安全装置からの安全信号を入力とするか、又は両方の信号を入力するか、入力の選択手段をもつ。これにより、生産システムの仕様に左右されにくいフレキシブルな安全システムを構築することができると共に、システムコントローラとの接続の省配線化が出来る。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動装置を備える装置の駆動電源を遮断するローカル安全信号を直接接続で入力して前記ローカル安全信号入力の論理演算結果に基づき駆動電源を遮断する制御手段を備える第１の安全装置と、
前記第1の安全装置は、前記装置の駆動電源を遮断するリモート安全信号を含むシリアル信号の送受信を行なうインターフェースを備える第２の安全装置が付加接続される接続手段とを備え、
前記制御手段は、前記第２の安全装置が接続された時に前記ローカル安全信号と、前記受信した前記シリアル信号の前記リモート安全信号と、を入力とする論理演算結果に基づき前記駆動電源を遮断することを特徴とする産業用制御コントローラ。
【請求項２】
前記第１の安全装置と前記第２の安全装置はコネクタにより接続され、前記第１の安全装置には前記第２の安全装置が接続されたことの検出を行ない、その結果を前記制御手段に出力する装置検出手段を備えることを特徴とする請求項１記載の産業用制御コントローラ。
【請求項３】
前記第1の安全装置には、前記ローカル安全信号の入力の有効又は無効の選択と、前記リモート前記安全信号の入力の有効又は無効の選択とを設定すると共に、該設定された情報を前記制御手段へ出力する選択手段を備え、前記制御手段は、前記選択手段に設定された情報と前記装置検出手段の出力に基づき、前記ローカル安全信号の有効又は無効を選択するローカル安全信号選択手段と、前記リモート安全信号の有効又は無効を選択するリモート安全信号選択手段と、を備えることを特徴とする請求項２記載の産業用制御コントローラ。
【請求項４】
前記制御手段は、論理演算素子あるいはＣＰＵで構成されることを特徴とする請求項１乃至請求項３記載の産業用制御コントローラ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、産業用の制御コントローラに組み込まれる安全装置で、前記安全装置に直接入力されるローカルな安全信号と、該安全装置に安全に関する情報を含むシリアル信号のインターフェースを備える付加安全装置を装着することで、前記付加安全装置からのリモートの安全信号を入力することのできる安全装置の、安全信号の入力及び入力切り替え装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、一般に電動機を使った工作機械において、工作機械の運転中に近傍の操作者あるいは作業者の安全が損なわれるような状況となった場合、電動機駆動用の駆動電源を遮断し、工作機械の運転を停止させるといった安全機構をとっている。工作機械の運転を停止させる要因としては、非常停止スイッチが押される、安全防護柵の扉開検知、ペンダントの備わるイネーブルスイッチの操作、操作者あるいは作業者の接近を検出する安全マットスイッチの作動やライトカーテンの遮光、工作機械の動作限界検出、制御コントローラの異常検出がされた場合である。
【０００３】
産業用の工作機械の例として産業用ロボットで説明する。図６は、従来の産業用ロボットの生産システム構成例である。
図において、４１はロボットであり、ロボットコントローラ４２に接続されている。ロボット４１の手首部先端には作業を行なうための作業ツールが取り付けられている。ロボットコントローラ４２には、教示の際の操作でロボット４１を動作させ、位置登録を行ない、あるいは作業の登録を行なうことで作業プログラムの登録、あるいは登録済み作業プログラムの変更、などの編集を行ない、診断のためにロボットの状態表示を行なうペンダント４３が接続されている。また、ロボット４１の動作領域を囲む安全防護柵４４、安全防護柵４４内への出入り口の防護柵扉４５、防護柵扉４５の開閉状態を検知する扉開閉検出装置４６が装備されており、扉開閉検出装置４６はロボットコントローラ４２に接続されている。ロボットコントローラ４２には操作パネル４７が装備されており、非常停止ボタンやロボットシステムのモード変更や動作開始指令、及び停止指令をロボットコントローラ４２に与える。４８は外部操作装置であり、ロボットコントローラ４２に接続されており、操作パネル４７同様に非常停止ボタンやロボットシステムのモード変更や動作開始指令、及び停止指令をロボットコントローラ４２に与える。１０はモータによって旋回するターンテーブルでありロボットコントローラ４２に接続されている。
【０００４】
作業者４９はターンテーブル５０に加工すべきワーク５１の装着あるいはロボット４１による作業後のワーク５１の取り外しを図示しない安全防護柵４４の開口部より行なうが、この際、作業者４９はターンテーブル５０に直接触れることがあり、また、作業者４９の体の少なくとも一部はロボット４１の可動範囲に入る事がある。作業者４９の安全確保のため、これら段取り作業は外部操作装置４８の非常停止ボタンの操作などでロボット４１及びターンテーブル５０のモータ駆動電源を遮断した後に行なう。作業者４９による段取り作業後、作業者はロボット４１及びターンテーブル５０の動作範囲より退避して外部操作装置４８の操作でモータ駆動電源の投入及び動作開始指令の入力で作業プログラムに基づく動作の起動を行ないワーク５１に対する作業を行なう。
【０００５】
図示しない安全装置はロボットコントローラ４２に装備されており、ペンダント４３、操作パネル４７、外部操作装置４８の非常停止ボタン、扉開閉検出装置４６、図示しない作業者の接近を検出する安全マットスイッチ、安全防護柵４４の開口部に装備される作業者４９の段取り作業中を検出するライトカーテンの出力などのローカル安全信号が接続されている。作業者４９が段取りのため安全マットスイッチを閉路あるいはライトカーテンを遮光するとロボット４１の動作を停止するため駆動電源を遮断するようになっている。
複数のロボット及びターンテーブルでワーク５１に対する作業を協調して行なう場合、作業を行なうステーション毎、すなわちターンテーブル毎にロボットの動作を停止あるいは動作の起動を行なうが、各ステーション毎に作業するロボットが異なり、生産システムが複雑になるに従い各々のロボットの停止する要因数は増加する。そのため、生産システム全体を統括するＰＬＣなどの制御装置での制御方法や、各々のロボットを停止するための条件設定を中継部で制御する方法が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
また、ロボットコントローラ間の省配線接続のため制御用のネットワークに安全に関する情報を載せて、ネットワークによる安全対策も出現してきた（例えば、非特許文献１参照）。
【０００６】
【特許文献１】特開２００３−３９３７５号公報（第３−４頁、図１）
【非特許文献１】向田政男著「機械の安全」２００３０１０８日本機械学会誌、Ｖｏｌ．１０６，Ｎｏ．１０１２，ｐｐ．４０−４１，２００３−３（「５．ネットワークを用いた安全対策」）より
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記従来例では、一般的に直接配線となる安全信号は小規模システムでは問題ないが、大規模なシステムになると安全信号の配線が格段に多くなり、複雑になるという問題があった。また、工作機器の設置においては、操作方案、工作機器の周辺設備仕様に基づきコントローラ間の接続を行なうが、コントローラ安全装置を柔軟に設計することでコントローラの共通化や配線が可能となり、導入における費用圧縮が望まれる。この費用圧縮は使用者側よりの要望でもある。
そこで本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、コントローラの安全装置に直接接続され入力されるローカルな安全信号と、安全に関する情報を含むシリアル信号のインターフェースを接続することでリモートの安全信号を入力して、ローカルな安全信号とリモートの安全信号を選択することが可能な制御手段をもつ。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記問題を解決するため、本発明は、次のようにしたのである。
請求項１に記載の発明は、駆動装置を備える装置の駆動電源を遮断するローカル安全信号を直接接続で入力して前記ローカル安全信号入力の論理演算結果に基づき駆動電源を遮断する制御手段を備える第１の安全装置と、前記第1の安全装置は、前記装置の駆動電源を遮断するリモート安全信号を含むシリアル信号の送受信を行なうインターフェースを備える第２の安全装置が付加接続される接続手段とを備え、前記制御手段は、前記第２の安全装置が接続された時に前記ローカル安全信号と、前記受信した前記シリアル信号の前記リモート安全信号と、を入力とする論理演算結果に基づき前記駆動電源を遮断することを特徴とすることを特徴とするものである。
【０００９】
また、請求項２に記載の発明は、前記第１の安全装置と前記第２の安全装置はコネクタにより接続され、前記第１の安全装置には前記第２の安全装置が接続されたことの検出を行ない、その結果を前記制御手段に出力する装置検出手段を備えることを特徴とするものである。
【００１０】
また、請求項３に記載の発明は、前記第1の安全装置には、前記ローカル安全信号の入力の有効又は無効の選択と、前記リモート前記安全信号の入力の有効又は無効の選択とを設定すると共に、該設定された情報を前記制御手段へ出力する選択手段を備え、前記制御手段は、前記選択手段に設定された情報と前記装置検出手段の出力に基づき、前記ローカル安全信号の有効又は無効を選択するローカル安全信号選択手段と、前記リモート安全信号の有効又は無効を選択するリモート安全信号選択手段と、を備えることを特徴とするものである。
【００１１】
また、請求項４に記載の発明は、前記制御手段は、論理演算素子あるいはＣＰＵで構成されることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１２】
請求項１乃至請求項３に記載の発明の発明によると、シリアル通信で受信するための第２の安全装置２を付加できる構成となっており、第２の安全装置２を付加した時は、ローカル安全信号とリモート安全信号のそれぞれを有効化と無効化の設定ができるので、産業用制御コントローラの生産者にとって生産システムの規模を始めとする仕様に左右されない共通のハードウェア仕様の安全システムを提供することができる。
また、請求項４に記載の発明によると、装置の安全システムを左右する論理演算回路を集積回路で構築することができるので、産業用制御コントローラの小型化が実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の装置の具体的実施例について、図に基づいて説明する。
【実施例１】
【００１４】
図１は、本発明の第1の実施形態である安全システムの構成を示す。図において、１は第１の安全装置であり、２は第２の安全装置である。前記２つの安全装置１、２はコネクタ３で接続することができる。第１の安全装置１にはペンダント４３、操作パネル４７、外部操作装置４８の各非常停止ボタン、扉開閉検出装置４６、図示しない安全マットスイッチ、ライトカーテンの出力などのローカル安全信号９が接続されている。図示しない駆動装置は、図示しない駆動電源装置より駆動に必要な電源の供給を受けるが、駆動電源装置への電源は、第１の安全装置１より制御される継電器１０で投入と遮断が行なわれる。
【００１５】
第２の安全装置２には、図示しないＰＬＣなどの制御装置に入力された非常停止、安全防護柵２８の他の扉開閉検出装置、駆動電源遮断指令などのリモート安全信号を含むシリアル信号を、シリアルバス１１で送信と受信を行なうインターフェース１２が備わり、送受信情報はコネクタ３を介して第１の安全装置１に接続される。
第１の安全装置には論理演算回路４と、第２の安全装置２がコネクタ３を介して接続されているかを検出する装置検出回路７と、ローカル安全信号９とリモート安全信号の有効または無効の切替情報を設定する切替設定器８が備わっており、装置検出回路７の出力情報及び切替設定器８の設定情報は論路回路４へ接続されている。
【００１６】
論理演算回路４にはローカル安全信号９及びリモート安全信号の入力有効又は入力無効を選択するローカル安全信号選択回路５と、リモート安全信号選択回路６とが含まれており、装置検出回路７出力情報と切替設定器８の設定情報で、リモート安全信号９とローカル安全信号の入力有効または入力無効の選択切替を行なう。さらに、論理演算回路４は、諸入力より論理演算で求められた駆動電源の投入／遮断制御信号を、第１の安全装置１より出力され、継電器１０を継電、遮断する。尚、継電器１０駆動のための増幅回路は図示していない。
【００１７】
図２は論理演算回路４の一部である非常停止信号の論理演算回路図である。
図において、１３及び１４はＯＲ回路、１５及び１６はＡＮＤ回路、１７は継電器１３駆動回路である。ローカル非常停止とリモート非常停止の双方とも非常停止スイッチが操作されていない状態を論理１、非常停止スイッチ操作されている状態を論理０として入力されているものとする。ＯＲ回路１３の出力は、ローカル安全信号無効が論理０、すなわち入力有効であればローカル非常停止の論理状態を出力し、ローカル安全信号無効が論理１、すなわち入力無効であれば論理１が出力される。同様に、ＯＲ回路１４の出力は、リモート安全信号無効が論理０、すなわち入力有効であればリモート非常停止の論理状態を出力し、リモート安全信号無効が論理１、すなわち入力無効であれば論理１が出力される。
【００１８】
ＯＲ回路１３、１４の出力はＡＮＤ回路１５に入力され、その出力は、他の信号である安全マットスイッチ、ライトカーテンなどの論理演算回路の出力と共にＡＮＤ回路１６に入力され、全ての入力が論理１のときに論理１を出力して継電器１０を通電励磁するため継電器駆動回路１７で増幅される。
【００１９】
この論理演算回路におけるローカル安全信号無効とリモート安全信号無効は装置検出回路７の出力情報と切替設定器８の設定情報を基づいて決められるようになっており、例えば図３の安全信号無効論理表ようになっている。この安全信号無効論理表にしたがってローカル安全信号無効及びリモート安全信号無効の論理が定められ、図２で示す安全回路に入力される。装置検出回路７の出力が論理０のとき、すなわち第２の安全装置が接続されていないときは、切替設定器８の設定に関わらず、ローカル安全信号は入力有効及びリモート安全信号は入力無効となる論理となる。装置検出回路７の出力が論理１のときでは、切替設定器８の設定に基づいてローカル安全信号無効及びリモート安全信号無効の論理が定められ、設定が０のときは、ローカル安全信号は入力有効及びリモート安全信号は入力無効、設定が１のときは、ローカル安全信号は入力無効及びリモート安全信号は入力有効、設定が２のときは。ローカル安全信号は入力有効及びリモート安全信号は入力有効となっている。
【００２０】
装置検出回路７は、コネクタ３を介して第２安全装置の０Ｖに接続された入力の電流流出で第２安全装置が接続状態である論理１を出力するものである。
【００２１】
この実施例１の本発明の実施形態で、論理演算回路４を論理素子の集合で論理演算回路を構築、あるいはＣＰＵで論理回路を構築してもよい。また、切替設定器８の代わりに制御コントローラより設定を行なってもよい。また、第２安全回路２のインターフェース１２と論理演算回路との接続は、信号を直接接続、シリアル信号の送受信による接続、ＣＰＵが採用される場合ではＣＰＵのバス接続でも同様の効果を奏することができる。
【実施例２】
【００２２】
図４は、本発明の第２の実施形態である安全システムの構成を示す。実施例２は実施例１の安全性を高めた構成となっており、第1の実施の形態と同一の構成については、同一符号を付して説明を一部略する。安全性の向上は、例えば産業用ロボットで作業者４９がロボット４１の近傍でペンダント４３を操作して動作する場合、部品の故障のために意図しないロボット１の動作で作業者４９に危害を与えない、あるいは最小にするため、単一故障においても安全システムは阻害されないように回路の２重化を行ない、片方のチャンネルに故障が発生しても故障の発生していない他方のチャンネルで電源遮断ができる構成となっている。
【００２３】
図４において、ローカル安全信号９はチャンネル１とチャンネル２の２つがあるが、これは例えば２極連動型のスイッチが挙げられ、各々は第１の安全装置に備わる第１の論理演算回路１８−１と第２の論理演算回路１８−２に入力される。第１の論理演算回路１８−１と第２の論理演算回路１８−２には各々ローカル安全信号選択回路５とリモート安全信号選択回路６が備わっており、その動作は第1の実施の形態と同一であるため説明を省く。第1の安全装置には装置検出回路７、切替設定器８が備わるが、その動作は第1の実施の形態と同一であるため説明を省く。
【００２４】
第１の論理演算回路１８−１での論理演算結果に基づき第1の継電器２０−１の継電と遮断を行ない、同様に第２の論理演算回路１８−２での論理演算結果に基づき第２の継電器２０−２の継電と遮断を行なう。
第１の論理演算回路１８−１の入力状態と出力状態及び第２の論理演算回路１８−２の入力状態と出力状態とは、所定の間隔で相互に同一状態であるかの確認を行ない、異なっていると出力を強制オフするようになっている。
駆動電源装置への電源供給は第1の継電器２０−１と第２の継電器２０−２の各接点を直列に接続して、片方の継電器が溶着などの故障が発生しても他方で電源を確実に遮断できるようになっている。
【００２５】
第２の安全装置２には図示しないＰＬＣなどの制御装置よりリモート安全信号を含むシリアル信号をシリアルバス１１で送信と受信を行なう第1のインターフェース１９−１と第２のインターフェース１９−２が備わっており、インターフェース１９−１、１９−２は受信したシリアル信号、論理演算回路１８−１、１８−２との入出力情報を相互に同一状態であるかの確認を行ない、異なっているとインターフェース１９−１、１９−２より論理演算回路１８−１、１８−２へ異常を通知して、論理演算回路１８−１、１８−２は継電器２０−１、２０−２の遮断を行なう。
インターフェース１９−１、１９−２はシリアル信号を受信のときは双方が受信して相互インターフェース間で受信情報の同一性確認を行ない、送信の時は片方が送信し、他方は受信を行ない、正しく送信されたかの確認を行なう。
【００２６】
このように、シリアルバス１１で受信するための第２の安全装置２を付加できる構成となっており、第２の安全装置２を付加した時は、ローカル安全信号とリモート安全信号をそれぞれ有効化と無効化の設定ができるので、産業用制御コントローラの生産者にとって生産システムの規模を始めとする仕様に左右されない共通のハードウェア仕様の安全システムを提供することができる。
【実施例３】
【００２７】
図５は、本発明の第１の実施形態または第２の実施形態の安全システムを適用したロボットによる生産システムの構成図である。
図において、ロボット２１、２２、２３は各々ロボットコントローラ２４、２５、２６に接続されており、周辺で作業を行なう要員の安全確保のため安全防護柵２８で周囲より分離されている。尚、本図では各ロボットコントローラ２４、２５、２６より接続されるペンダントは図示していない。
安全防護柵２８の扉には扉の開閉を検出する扉開閉検出装置２９が備わり、また近傍には非常停止３２が備えられ、本生産システムのシステムコントローラ２７へ接続されている。
【００２８】
ワークをロボットの動作範囲内に搬送するワーク搬送装置３３、作業者の操作によるロボットの起動、停止や非常停止を行なう外部操作装置３０、作業者がロボットの動作範囲に入ったことを検出するライトカーテン３１が備わっており、各々は本生産システムのシステムコントローラ２７へ接続されている。ロボットコントローラ２４、２５、２６には第１の実施形態または第２の実施形態の安全システムが備わり、システムコントローラ２７よりシリアルバス１１で接続されている。尚、システムコントローラ２７はＰＬＣなどの生産システムを統括制御を行なう制御装置である。
【００２９】
生産システムの稼動では作業者がワークをワーク搬送装置３３へ載置した後、外部操作装置３０の操作でワークの搬送とロボット２１、２２、２３の起動を行なう。ロボット２１、２２、２３による作業終了すると、作業者はワークをワーク搬送装置３３より搬出、次のワークの載置、ロボットの起動を繰り返す。
作業者によるワークの載置と搬出の時には、作業者の安全を確保するため外部操作装置３０に備わる駆動電源遮断指令あるいは非常停止（図示せず）の操作でロボットの駆動電源を遮断する。駆動電源遮断操作がされなかった時は、作業者がライトカーテン３１を遮光すると、ロボット２１、２２、２３の駆動電源を遮断する。また、ロボット２１、２２、２３の動作中に作業者が不用意に安全防護柵２８の扉を開くと、ロボット２１、２２、２３の駆動電源を遮断する
【００３０】
このような生産システムで作業者の安全性確保のため扉開閉検出装置２９、非常停止３２、外部操作装置３０、ライトカーテン３１などの機器の状態をシステムコントローラ２７で判断して、リモート安全信号としてロボットの駆動電源遮断信号あるいは非常停止信号を、シリアルバス１１を介してロボットコントローラ２４、２５、２６に送信して、ロボットコントローラではこの信号に基づいてロボットの駆動電源を遮断する。
【００３１】
このように、システムコントローラ２７で生産システムの安全性の集中管理を行ない、リモート安全信号をシリアル通信で各ロボットコントローラへ送信されるため省配線化を実現することができる。
【産業上の利用可能性】
【００３２】
本実施形態では、産業用ロボットの安全システムを制御する安全装置について説明したが、本発明はこのような場合に限定されるものでなく、安全信号を扱う、プレス機、旋盤、ＮＣ装置などの工作機械の安全システムにも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の第1の実施形態である安全システムの構成図
【図２】論理演算回路の一部である非常停止信号の論理演算回路図
【図３】安全信号無効論理表
【図４】本発明の第２の実施形態である安全システムの構成図
【図５】本発明の安全システムを適用したロボットによる生産システムの構成図
【図６】従来の産業用ロボットの生産システム構成図
【符号の説明】
【００３４】
１  前記第１の安全装置
２  第２の安全装置
３  コネクタ
４、１８  論理演算回路
５  ローカル安全信号選択回路
６  リモート安全信号選択回路
７  装置検出回路
８  切替設定器
９  ローカル安全信号
１０、２０  継電器
１１  シリアルバス
１２、１９  インターフェース
１３、１４  ＯＲ回路
１５、１６  ＡＮＤ回路
１７  継電器駆動回路
２１、２２、２３、４１  ロボット
２４、２５、２６、４２  ロボットコントローラ
２７  システムコントローラ
２８、４４  安全防護柵
２９、４６  扉開閉検出装置
３０、４８  外部操作装置
３１  ライトカーテン
３２  非常停止
３３  ワーク搬送装置
４３  ペンダント
４５  防護柵扉
４７  操作パネル
４９  作業者
５０  ターンテーブル
５１  ワーク
【図１】
2005103690.tif 000003
【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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