JP2017055655A - サーボシステムおよびセーフティユニット - Google Patents

Abstract

【課題】電源を遮断する前にサーボモータの動作状態を報知する。【解決手段】サーボシステムは、サーボモータと、セーフティユニットとを備える。セーフティユニットは、サーボモータの速度、位置、加速度、移動量、移動方向、トルクのうちの少なくともいずれか１つが第１動作範囲外にあると、サーボモータへの給電を遮断する。また、セーフティユニットは、速度、位置、加速度、移動量、移動方向、トルクのうちの少なくともいずれか１つが第１動作範囲に含まれ、かつ第１動作範囲よりも狭い第２動作範囲外にあると、警告を出力する。【選択図】図２

Description

本発明は、駆動制御装置に関し、特に、駆動部への給電を遮断する前に、警告を出力する機能を備えた駆動制御装置に関する。

従来より、工作機械や産業用ロボットなどの各種機械と作業者とが共存する生産現場などにおける安全を確保するために、種々の安全システムが提案されている。

特許第４８１７０８４号公報（特許文献１）は、第８５段落等において、産業機械の周囲に設けられた安全柵が開かれた場合において、産業機械を駆動するモータの減速制御または停止制御を行なうモータ駆動システムを開示する。また、特許第４８１７０８４号公報の第９７段落には、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、モータへの給電を遮断することが記載されている。

また、ＩＥＣ６１８００のＰａｒｔ５−２（以下「ＩＥＣ６１８００−５−２」と呼ぶ）は、２００７年の７月に発行され、機能面での安全要求、すなわちセーフティモーション機能に関する要求事項が規定されている。

特許第４８１７０８４号公報

ＩＥＣ６１８００−５−２

しかしながら、上記の文献に記載の技術では、モータ等の駆動部の動作状態が所定の範囲を超えると何ら予告されること無しにモータへの給電が遮断される。そのため、たとえば、点検あるいは修理作業のために作業者がスイッチ等を操作して装置を動かしているときに、モータへの給電が突然遮断され得る。モータへの給電が遮断されると、装置の再起動に所定の時間を要するため、作業が中断され得る。したがって、モータへの給電を遮断しないようにすることが好ましい。そのためには、モータへの給電が遮断される前に何らかの処置を行なうことができるように、給電を遮断する前にモータ等の駆動部の動作状態を報知することが望まれる。

本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、その目的は、給電を遮断する前に駆動部の動作状態を報知することである。

ある実施例において、駆動制御装置は、駆動部の動きを表す物理量として速度、位置、加速度、移動量、移動方向、トルクのうちの少なくともいずれか１つを検出する検出部と、検出された物理量が第１の上限から第１の下限までの第１の範囲外にあると、駆動部への給電を遮断する遮断部と、を有する。この駆動制御装置は、検出部からの信号を入力として、検出された物理量が第１の範囲に含まれ、かつ第２の上限から第２の下限までの、第１の範囲よりも狭い第２の範囲外にあると、警告を出力する。

別の実施例において、駆動制御装置は、物理量の監視の有効期間と無効期間とを切り替え、監視有効期間内に警告を出力する。

さらに別の実施例において、駆動制御装置は、警告信号として警告を出力する。
さらに別の実施例において、駆動制御装置は、光および音のうちの少なくともいずれか一方として警告を出力する。

さらに別の実施例において、警告信号は物理信号と論理信号のうちの少なくとも１つである。

さらに別の実施例において、駆動制御装置は、駆動部を制御する制御部をさらに備える。警告信号は、制御部に向けて出力される。制御部は、警告信号を受信した後、駆動部の作動を許容しつつ、警告信号を受信する前に比べて、駆動部の作動を制限する。

さらに別の実施例において、駆動制御装置は、警告信号を受信して警告を表示する表示器をさらに備える。

さらに別の実施例において、駆動制御装置は、第２の範囲を利用者の操作に応じて設定する。

さらに別の実施例において、駆動制御装置は、第２の範囲の上限と下限との各々に対応する警告を出力する。

駆動部の速度、位置、加速度、移動量、移動方向、トルクのうちの少なくともいずれか１つが第１の範囲から外れて駆動部への給電が遮断される前に、駆動部の速度、位置、加速度、移動量、移動方向、トルクのうちの少なくともいずれか１つが、第１の範囲よりも狭い第２の範囲から外れたことが警告によって示される。これにより、駆動部への給電が遮断される前に、駆動部の動作状態を示す物理量が第１の範囲の上限あるいは下限に近付いていることを報知できる。

本発明の実施の形態に係るサーボシステムの概略構成図である。 サーボモータの回転速度の動作範囲を示す図（その１）である。 サーボモータの回転速度の動作範囲を示す図（その２）である。 サーボモータの回転速度の動作範囲を示す図（その３）である。 サーボモータの回転速度の動作範囲を示す図（その４）である。 図１に示したサーボドライバおよびセーフティユニットの一例を示す図である。 図１に示したサーボドライバおよびセーフティユニットの構成を説明するための機能ブロック図である。 サーボシステムが実行する処理を示すフローチャートである。

以下、この発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰返さない。

図１は、本発明の実施の形態に係るサーボシステム１００の概略構成図である。図１を参照して、サーボシステム１００は、図示しない各種の機械装置（たとえば産業用ロボットのアーム）を駆動するためのシステムとして用いられる。サーボシステム１００は、ネットワーク１と、サーボモータ２と、エンコーダ３と、サーボドライバ４と、コントローラ５と、セーフティユニット１０とを備える。

サーボモータ２は、たとえばＡＣサーボモータである。エンコーダ３は、サーボモータ２の動作状態を示す物理量を検出するためにサーボモータ２に取り付けられる。エンコーダ３は、検出された物理量を示すフィードバック信号を生成するとともに、そのフィードバック信号をサーボドライバ４に送信する。フィードバック信号は、たとえばサーボモータ２の回転軸の回転位置（角度）についての位置情報、その回転軸の回転速度の情報等を含む。すなわち、本実施の形態においては、サーボモータ２の動作状態を示す物理量としてサーボモータ２の回転軸の回転位置および回転速度が検出される。なお、回転位置および回転速度に加えてもしくは代わりに、加速度、変化量（移動量）、変化方向（移動方向）等を検出するようにしてもよい。さらに、エンコーダ３とは別にトルク検出器を設けてサーボモータ２のトルクを検出してもよい。

エンコーダ３には一般的なインクリメンタル型エンコーダ、アブソリュート型エンコーダを適用することができる。その他、エンコーダ３には、サーボモータ２に付属のエンコーダ、サーボモータ２に付属のレゾルバ、外付けのエンコーダ、外付けのレゾルバ、近接センサと歯車、リニアエンコーダ等の種々のエンコーダあるいはレゾルバを用いることができる。なお、エンコーダ３の種類は上記したものに限定されない。また、電流計を設けてサーボモータ２の電流を検出し、検出された電流からサーボモータ２の回転速度を検出するようにしてもよい。さらに、検出された電流からサーボモータ２のトルクを算出してもよい。

サーボドライバ４は、ネットワーク１を介してコントローラ５から指令信号を受けるとともに、エンコーダ３から出力されたフィードバック信号を受ける。サーボドライバ４は、コントローラ５からの指令信号およびエンコーダ３からのフィードバック信号に基づいて、サーボモータ２を駆動する。また、サーボドライバ４は、内部の異常を示す異常情報を、ネットワーク１を通じてコントローラ５に送信する。

サーボドライバ４は、コントローラ５からの指令信号に基づいて、サーボモータ２の動作に関する指令値を設定する。さらにサーボドライバ４は、サーボモータ２の動作が指令値に追従するようにサーボモータ２を駆動する。具体的には、サーボドライバ４は、その指令値に従って、サーボモータ２の駆動電流を制御する。

さらに、サーボドライバ４は、フィードバック信号から得られたフィードバック値をセーフティユニット１０に送信する。一例として、上記フィードバック値は、サーボモータ２の回転速度であるが、フィードバック値はこれに限定されず、変化量（移動量）、回転位置、加速度、トルクおよび変化方向（移動方向）等であってもよい。

さらに、サーボドライバ４は、停止信号としてのＳＴＯ信号がサーボドライバ４に入力された場合に、サーボモータ２によるトルクの出力を停止させる。具体的には、サーボドライバ４にＳＴＯ信号が入力された場合、サーボドライバ４は、サーボモータ２への給電を停止する。

なお、サーボドライバ４への給電停止機能を、サーボドライバ４とは別体で設けられた外部遮断装置によって実現するようにしてもよい。

コントローラ５は、たとえばプログラマブルコントローラ（ＰＬＣ）、位置制御ユニット等を含んで、サーボモータ２を制御するように構成され、サーボモータ２の駆動制御（たとえば位置決め制御など）のための指令信号を送る。

また、本実施の形態において、コントローラ５は、セーフティユニット１０から後述する警告信号を受信した後は、サーボモータ２の作動を許容しつつ、警告信号を受信する前に比べてサーボモータ２の作動を制限する。より具体的には、サーボモータ２の回転速度、加速度、可動範囲（移動可能量）、トルクおよび変化方向（移動方向）のうちの少なくともいずれか１つが低減された状態でサーボモータ２が駆動される。ここで、「制限する」とは、サーボモータ２の回転速度を零にして、静止させることも含み得る。

セーフティユニット１０は、監視機能が有効にされた状態において、サーボドライバ４から送られたフィードバック値により示される、サーボモータ２の動作状態を示す物理量が所定の第１動作範囲外にあると、上述したＳＴＯ信号を発生させるとともに、そのＳＴＯ信号をサーボドライバ４に送信する。

また、セーフティユニット１０は、サーボモータ２の動作状態を示す物理量が上記の第１動作範囲に含まれ、かつ第１動作範囲よりも狭い第２動作範囲外にあると、警告を出力する。一例として、コントローラ５に向けた警告信号として警告が出力される。例えば、サーボドライバ４を介して、セーフティユニット１０からコントローラ５に向けて警告信号が送信される。警告信号は、物理信号と論理信号のうちの少なくとも１つである。より具体的には、警告信号は、外部出力、インターフェース（コントローラ５あるいは後述する安全コントローラ５０のＩ／Ｏマップのビット）、あるいは通信メッセージとして出力される。なお、警告信号の形式はこれらに限定されない。

その他、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）またはＬＣＤ（Liquid Crystal Display）を利用して、光として警告を出力したり、スピーカからの音として警告を出力してもよい。また、警告信号を受信して警告を表示する表示器を設けるようにしてもよい。

図２に、検出されるサーボモータ２の物理量を回転速度としたときの一例について説明する。図２においては、時間ｔ１からｔ２までの間において監視機能が有効にされていると想定する。

図２に示すように、時間ｔ１からｔ２までの間において、サーボモータ２の回転速度の絶対値がしきい値を超えると、サーボモータ２の回転速度が第２動作範囲外にあるとして警告が出力される。すなわち、図２においては、第２動作範囲の上限のみが定められている。なお、しきい値よりも大きい制限値を、サーボモータ２の回転速度の絶対値が超えると、回転速度が第１動作範囲外にあるとしてＳＴＯ信号が出力される。

図３に示すように第２動作範囲（ならびに第１動作範囲）の上限および下限を設定し、サーボモータ２の回転速度が第２動作範囲の上限を超えた場合、あるいは第２動作範囲の下限を下回った場合に警告を出力するようにしてもよい。このとき、第２動作範囲の上限と下限との各々に対応する警告を出力するようにしてもよい。すなわち、サーボモータ２の回転速度が第２動作範囲の上限を超えた場合と、第２動作範囲の下限を下回った場合とを区別して警告を出力するようにしてもよい。たとえば、警告信号に、回転速度が上限を超えたことを示す情報、あるいは回転速度が下限を下回ったことを示す情報が含められる。

また、サーボモータ２の回転速度が第２動作範囲の上限を超えた場合と、第２動作範囲の下限を下回った場合とで、ＬＥＤあるいはＬＣＤの発光パターンを異ならせたり、スピーカから発せられる音の変化パターンを異ならせてもよい。

なお、図３においては、第２動作範囲（ならびに第１動作範囲）の上限が正の値として設定され、下限が負の値として設定されている。

図４に示すように、第２動作範囲（ならびに第１動作範囲）の上限および下限は共に正の値であってもよい。この場合、サーボモータ２の回転速度が第２動作範囲の上限を超えた場合と、第２動作範囲の下限を下回った場合とを区別せずに警告を出力するようにしてもよい。

一方、図５に示すように、サーボモータ２の回転速度が第２動作範囲の上限を超えた場合と、第２動作範囲の下限を下回った場合とを区別して警告を出力するようにしてもよい。

なお、図４，５に示す例において、第２動作範囲（ならびに第１動作範囲）の上限および下限は共に負の値であってもよい。また、図２〜５に示す例において、回転速度の代わりにもしくは加えて回転位置、加速度、変化量（移動量）、変化方向（移動方向）、トルクのうちの少なくともいずれか１つを用いるようにしてもよい。

本実施の形態において、セーフティユニット１０は、国際規格ＩＥＣ６１８００−５−２において規定された下記の機能に対応可能であるように構成される。

SS2: Safe Stop 2
SOS: Safe Operating Stop
SLA: Safely-Limited Acceleration
SAR: Safe Acceleration Range
SLS: Safely-Limited Speed
SSR: Safe Speed Range
SLT: Safely-Limited Torque
STR: Safe Torque Range
SLP: Safely-Limited Position
SLI: Safely-Limited Increment
SDI: Safe DIrection
SMT: Safe Motor Temperature
また、規格で規定されてはいないSMS (Safe Maximum Speed)機能にもセーフティユニット１０が対応可能であるように構成される。

図６は、図１に示したサーボドライバ４およびセーフティユニット１０の一形態を示した図である。図６を参照して、本実施の形態では、サーボドライバ４およびセーフティユニット１０は、個別の装置として実現される。図示しないが、セーフティユニット１０はコネクタ、ケーブル等の接続手段を介してサーボドライバ４に接続されることによって、サーボドライバ４から指令値およびフィードバック値を受けるだけでなく、サーボドライバ４にＳＴＯ信号も送信する。

サーボドライバ４のオプションユニットとして、サーボドライバ４のスロットにセーフティユニット１０を差し込むようにしたり、サーボドライバ４の横にセーフティユニット１０を取り付けるようにしてもよい。

セーフティユニット１０がサーボドライバ４と一体化されていてもよい。たとえば１つの筐体にサーボドライバ４およびセーフティユニット１０が収納されていてもよい。セーフティユニット１０を、サーボドライバ４から独立した監視ユニットとして構成してもよい。モーションコントローラにセーフティユニット１０を内蔵するようにしてもよい。

図７は、図１に示したサーボドライバおよびセーフティユニットの構成を説明するための機能ブロック図である。図７を参照して、サーボドライバ４は、フィードバック処理部２１と、指令部２２と、停止部２３と、ＰＷＭ（Pulse Width Modulation）駆動部２４と、インバータ回路部２５とを備える。

フィードバック処理部２１は、エンコーダ３からのフィードバック信号に基づいてフィードバック値を生成する。たとえばエンコーダ３からパルスが出力される場合、フィードバック処理部２１は、そのパルスをカウントすることによりサーボモータ２の回転速度を算出するとともに、その速度を示す値を含むフィードバック値を生成する。フィードバック値は、サーボモータ２の回転速度だけでなく、サーボモータ２の回転軸の回転位置（角度）に関する値を含んでいてもよい。

フィードバック処理部２１はそのフィードバック値を指令部２２に送るとともに、サーボドライバ４の外部に出力する。サーボドライバ４から出力されたフィードバック値はセーフティユニット１０に送られる。

指令部２２は、コントローラ５から指令信号を受けるとともに、フィードバック処理部２１からフィードバック値を受ける。指令部２２は、指令信号およびフィードバック値に基づくフィードバック制御により、位置制御、速度制御およびトルク制御を実行するための指令値を生成する。なお、以下では速度制御について説明する。指令部２２は、指令信号およびフィードバック値（回転速度）に基づくフィードバック制御により、速度指令値を生成する。速度指令値は停止部２３に送られる。

停止部２３は、セーフティユニット１０からＳＴＯ信号を受けた場合において、電気的にＰＷＭ信号を通過させないことで、インバータ回路部２５を停止する。これにより、サーボモータ２への給電が遮断されて、サーボモータ２によるトルクの出力が停止する。一方、停止部２３にＳＴＯ信号が入力されない場合、停止部２３は指令部２２から出力された速度指令値を通過させる。

インバータ回路部２５は、停止部２３を介して、ＰＷＭ駆動部２４からの信号を受ける。図示しないが、インバータ回路部２５は、たとえばＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）等の半導体スイッチング素子で構成される。ＰＷＭ駆動部２４は、その速度指令値に基づいて、スイッチング素子をＰＷＭ方式に従ってオン・オフさせるための信号を生成するとともに、インバータ回路部２５は、その信号に従ってスイッチング素子をオン・オフさせる。これによりサーボモータ２に電力が供給されるとともに、速度指令値に従ってサーボモータ２が駆動される。一方、停止部２３が作動している場合、ＰＷＭ駆動部２４からの信号がオフに固定される。これによりサーボモータ２への電力供給が停止されるので、サーボモータ２が停止する。サーボモータ２が停止することでサーボモータ２からのトルクの出力が停止する。

セーフティユニット１０は、固定値記憶部３１と、比較部３２と、信号発生部３３と、監視有効部３４とを備える。固定値記憶部３１は、上述した第１動作範囲と第２動作範囲とを予め記憶する。

第１動作範囲および第２動作範囲は、利用者の操作に応じて設定することができる。たとえば、利用者がコンピュータのディスプレイ上に表示されたユーザーインターフェースを用いて第１動作範囲の上限および下限と、第２動作範囲の上限および下限とが設定され得る。なお、第１動作範囲および第２動作範囲の設定方法はこれに限定されず、その他、セーフティユニット１０に設けられたスイッチを操作することによってなど、様々は方法を用いて設定することができる。

比較部３２は、サーボドライバ４からフィードバック値を受ける。比較部３２は、フィードバック値を第１動作範囲および第２動作範囲と比較して、その比較結果を出力する。

信号発生部３３は、比較部３２の出力に基づいて、フィードバック値、すなわちサーボモータ２の動作状態を示す物理量が第１動作範囲外にあるか否か、ならびに第２動作範囲外にあるか否かを判断する。

一例として、安全コントローラ５０から入力された信号によって監視機能が有効にされ、監視有効部３４の動作状態が監視中の状態に設定された場合、信号発生部３３は、サーボモータ２の動作状態を示す物理量が第１動作範囲外にあるか否か、ならびに第２動作範囲外にあるか否かを判断する。上述したように、サーボモータ２の動作状態を示す物理量が第１動作範囲外にあればＳＴＯ信号が生成され、ＳＴＯ信号がサーボドライバ４に出力される。サーボモータ２の動作状態を示す物理量が第１動作範囲内にあるものの、第２動作範囲外にあれば、警告信号が生成され、警告信号がコントローラ５に出力される。

監視有効部３４の監視機能が無効である場合には、信号発生部３３は、サーボモータ２の動作状態を示す物理量が第１動作範囲外にあってもＳＴＯ信号を生成せず、第２動作範囲外にあっても警告信号を生成しない。

監視有効部３４は、監視機能が有効であるかまたは無効であるかを示すフラグを信号発生部３３に出力する。監視有効部３４が監視中である場合（すなわち監視機能が有効である場合）にはフラグが０となり、監視有効部３４の監視機能が無効である場合（監視中ではない場合）にフラグが１となる。

安全コントローラ５０には、ライトカーテン４１、非常停止スイッチ４２、ドアセンサ４３（ドアセンサ４３本体に着脱可能なキー４４を含む）、ジョグスイッチ４５等から信号が入力され、安全コントローラ５０から監視有効部３４に信号が入力される。安全コントローラ５０から監視有効部３４への入力信号は、非常停止（Ｅ−ＳＴＯＰ）、安全停止１（ＳＳ１）、安全停止２（ＳＳ２）、ＳＯＳ、ＳＬＳ等である。

ジョグスイッチ４５は、例えばサーボモータ２を手動操作するために利用者により操作されるスイッチであり、ジョグスイッチ４５が操作されると、その間だけサーボモータ２が駆動するとともに、ＳＬＳ信号が監視有効部３４に入力されて、監視機能が有効にされる。

図８を参照して、サーボシステム１００が実行する処理について説明する。この処理は、たとえば、指令値が生成される制御周期（特に限定されないが、たとえば２ｍｓｅｃ）で繰り返して実行される。

ステップ（以下ステップをＳと略す）１にて、セーフティユニット１０は、サーボドライバ４から送られたフィードバック値が、第１動作範囲外であるかどうかが判断される。フィードバック値が第１動作範囲外であると（Ｓ１にてＹＥＳ）、Ｓ２にて、ＳＴＯ信号が生成される。その後、Ｓ３にて、サーボモータ２への給電が遮断される。

フィードバック値が第１動作範囲内であると（Ｓ１にてＮＯ）、Ｓ４にて、フィードバック値が第２動作範囲外であるかどうかが判断される。フィードバック値が第２動作範囲外であると（Ｓ４にてＹＥＳ）、Ｓ５にて、警告信号が生成される。その後、Ｓ６にて、サーボモータ２の駆動が許容される一方で、警告信号が生成される前に比べてサーボモータ２の駆動が制限される。

なお、ステップＳ１〜Ｓ６の処理は図４に示した順序に従って実行されるものと限定されるものではなく、その順番を適宜入れ替えてもよい。また、ステップＳ１〜Ｓ６の処理が並行で実行されてもよい。

以上のように、本実施の形態においては、サーボモータ２の動作状態を示す物理量が第１動作範囲から外れてサーボモータ２への給電が遮断される前に、サーボモータ２の動作状態を示す物理量が、第１動作範囲よりも狭い第２動作範囲から外れたことが警告によって示される。これにより、サーボモータ２の電源が遮断される前に、サーボモータ２の動作状態を示す物理量が第１動作範囲の上限あるいは下限に近付いていることを報知できる。

そのため、たとえばラダーなどのユーザプログラムを利用することでサーボモータ２の電源が遮断される前に動作を停止させたり、サーボモータ２の電源が遮断される前に利用者がジョグスイッチ４５から手を離して、動作を停止させたりできる。そのため、電源が遮断される頻度を減らすことができる。よって、電源遮断による再立ち上げの回数を減らすことができる。よって、メンテナンス時などにおいて作業が中断される回数を減らし、作業効率を向上できる。

また、通常の作動条件下ではＳＴＯ信号が生成されることが滅多にない装置においてＳＴＯ信号が生成された場合は装置が故障したと考えられるため、修理のために製造ライン等を長期間停止する必要があるが、ＳＴＯ信号が生成される前に警告信号が生成されることで、装置の劣化を検知し、故障する前に、ある程度の余裕を持って前もって部品等の交換をすることができる。そのため、製造ラインを長期間停止させずに、予防保全を実現できる。

さらに、ノイズ耐性に余裕がないために今にも誤動作し得る状態や、設定が誤ってなされたまま作動しているために今にも意図しない態様で動作し得る状態を、警告信号が生成されることによって検知して、ＳＴＯを信号が生成されて装置が停止する前に事前に対策を施すことができる。

さらに、警告信号が生成される動作状態では、装置の可動部位の位置、速度、トルク、温度などついて種々の安全基準を満たすことが可能である。そのため、警告信号が生成された後も装置を継続して作動させても、安全を確保しつつ効率的なメンテナンスを行なうことができる。メンテナンスを実施するに際し、大きさの異なる２つ以上のしきい値を用いて警告信号を生成するか否かを判断するようにし、駆動部の動作状態を表す物理量があるしきい値を超えるまでは装置を作動させ、別のしきい値を超えると装置を停止させてもよい。

さらに、サーボモータ等の駆動部を停止させる際に駆動部を制動する外部ブレーキ装置を備えた装置においては、警告信号が生成された後に駆動部を軽めに制動することで、駆動部の作動速度が過剰になってＳＴＯ信号が生成される前に、駆動部の作動速度を下げることができる。

さらに、警告信号を生成するか否かを判断するために用いられるしきい値を、上限および下限等の制限値に対する百分率で設定することにより、制限値が変更されたときにしきい値を連動させて自動的に警告範囲を変更することができる。例えば、装置の作動速度についての上限値が高くなると、警告信号が生成される警告範囲が自動的に広くされる。

さらに、大きさの異なる２つ以上のしきい値を用いて警告信号を生成するか否かを判断すれば、駆動部の動作状態を表す物理量があるしきい値と別のしきい値との間にあれば部品を交換したり、物理量があるしきい値を超えると交換部品を確保し（発注し）、別のしきい値を超えると部品を交換したりするといった態様で、装置の予防保全を行なうことができる。

さらに、大きさの異なる２つ以上のしきい値を用いて警告信号を生成するか否かを判断するようにし、駆動部の動作状態を表す物理量があるしきい値を超えると自動で駆動部の作動速度およびトルクを下げれば（制限すれば）、安全を確保しつつ効率的なメンテナンスを行うことができる。

今回開示された実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１ ネットワーク、２ サーボモータ、３ エンコーダ、４ サーボドライバ、５ コントローラ、１０ セーフティユニット、２１ フィードバック処理部、２２ 指令部、２３ 停止部、２４ ＰＷＭ駆動部、２５ インバータ回路部、３１ 固定値記憶部、３２ 比較部、３３ 信号発生部、３４ 監視有効部、４１ ライトカーテン、４２ 非常停止スイッチ、４３ ドアセンサ、４４ キー、４５ ジョグスイッチ、５０ 安全コントローラ、１００ サーボシステム。

本発明は、サーボシステムおよびセーフティユニットに関する。

本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、その目的は、給電を遮断する前にサーボモータの動作状態を報知することである。

ある実施例において、サーボシステムは、サーボモータと、コントローラと、エンコーダと、サーボドライバと、セーフティユニットと、安全コントローラとを備える。コントローラは、サーボモータの駆動制御のための指令信号を出力する。エンコーダは、サーボモータの動きを表す物理量として速度、位置、加速度、移動量、移動方向、トルクのうちの少なくともいずれか１つを検出するとともに、検出された物理量を示すフィードバック信号を出力する。サーボドライバは、コントローラにネットワークを介して接続され、コントローラからの指令信号と、エンコーダからのフィードバック信号を処理して得られるフィードバック値に基づいて、サーボモータを駆動する。セーフティユニットは、サーボドライバに接続手段を介して接続され、サーボドライバからフィードバック値を受ける。安全コントローラは、安全入力機器から信号の入力を受けてセーフティユニットに信号を出力する。フィードバック値により示される物理量が、第１の上限から第１の下限までの第１の範囲外にある場合、セーフティユニットは、停止信号をサーボドライバに送信する。サーボドライバは、セーフティユニットから停止信号を受けることによって、サーボモータへの給電を停止する。一方、フィードバック値により示される物理量が、第１の範囲に含まれ、かつ第２の上限から第２の下限までの、第１の範囲よりも狭い第２の範囲外にある場合、セーフティユニットは、警告を出力する。セーフティネットは、さらに、安全コントローラから信号が入力されると、物理量の監視機能を有効にし、監視機能が有効にされている期間内に警告を出力するように構成される。

別の実施例において、安全入力機器は、サーボモータを手動操作するために利用者により操作されるスイッチを少なくとも含む。
さらに別の実施例において、セーフティユニットは、監視無効期間内には、停止信号および警告を出力しない。

さらに別の実施例において、セーフティユニットは、コントローラに向けた警告信号として警告を出力する。コントローラは、セーフティユニットから警告信号を受信した後、警告信号を受信する前に比べて、速度、位置、加速度、移動量、移動方法、トルクのうちの少なくともいずれか１つが低減された状態でサーボモータを作動する。

さらに別の実施例において、セーフティユニットは、コントローラに向けた警告信号として警告を出力する。コントローラは、セーフティユニットから警告信号を受信した後、警告信号を受信する前に比べて、速度、位置、加速度、移動量、移動方法、トルクのうちの少なくともいずれか１つが低減された状態でサーボモータを作動する。

さらに別の実施例において、セーフティユニットは、光および音のうちの少なくともいずれか一方として警告を出力する。
さらに別の実施例において、警告信号は物理信号と論理信号のうちの少なくとも１つである。

さらに別の実施例において、サーボシステムは、警告信号を受信して警告を表示する表示器をさらに備える。

さらに別の実施例において、サーボシステムは、第２の範囲を利用者の操作に応じて設定する。

さらに別の実施例において、サーボシステムは、第２の範囲の上限と下限との各々に対応する警告を出力する。
別の実施例において、サーボシステムに用いられるセーフティユニットであって、サーボシステムは、サーボモータと、サーボモータの駆動制御のための指令信号を出力するコントローラと、サーボモータの動きを表す物理量として速度、位置、加速度、移動量、移動方向、トルクのうちの少なくともいずれか１つを検出するとともに、検出された物理量を示すフィードバック信号を出力するエンコーダと、コントローラにネットワークを介して接続され、コントローラからの前記指令信号と、エンコーダからのフィードバック信号を処理して得られるフィードバック値に基づいて、サーボモータを駆動するサーボドライバとを備える。サーボドライバは、セーフティユニットから停止信号を受けることによって、サーボモータへの給電を停止するように構成される。セーフティユニットは、フィードバック値により示される物理量が第１の上限から第１の下限までの第１の範囲外にある場合、停止信号を前記サーボドライバに送信する。セーフティユニットは、フィードバック値により示される物理量が、第１の範囲に含まれ、かつ第２の上限から第２の下限までの、第１の範囲よりも狭い第２の範囲外にある場合、警告を出力するように構成される。サーボシステムは、安全入力機器から信号の入力を受けてセーフティユニットに信号を出力する安全コントローラをさらに備える。セーフティユニットは、安全コントローラから信号が入力されると、物理量の監視機能を有効にし、監視機能が有効にされている期間内に停止信号または警告を出力するように構成される。

サーボモータの速度、位置、加速度、移動量、移動方向、トルクのうちの少なくともいずれか１つが第１の範囲から外れてサーボモータへの給電が遮断される前に、サーボモータの速度、位置、加速度、移動量、移動方向、トルクのうちの少なくともいずれか１つが、第１の範囲よりも狭い第２の範囲から外れたことが警告によって示される。これにより、サーボモータへの給電が遮断される前に、サーボモータの動作状態を示す物理量が第１の範囲の上限あるいは下限に近付いていることを報知できる。

Claims (7)

1. 駆動部の動きを表す物理量として速度、位置、加速度、移動量、移動方向、トルクのうちの少なくともいずれか１つを検出する検出部と、
   検出された物理量が第１の上限から第１の下限までの第１の範囲外にあると、前記駆動部への給電を遮断する遮断部と、を有する駆動制御装置であって、
   前記検出部からの信号を入力として、検出された物理量が前記第１の範囲に含まれ、かつ第２の上限から第２の下限までの、前記第１の範囲よりも狭い第２の範囲外にあると、警告信号として警告を出力するように構成され、
   前記駆動部を制御する制御部をさらに備え、
   前記警告信号は、前記制御部に向けて出力され、
   前記制御部は、前記警告信号を受信した後、前記速度、前記位置、前記加速度、前記移動量、前記移動方向、前記トルクのうちの少なくともいずれか１つが低減された状態で前記駆動部を作動する、駆動制御装置。
2. 物理量の監視の有効期間と無効期間とを切り替え、監視有効期間内に前記警告を出力する、請求項１に記載の駆動制御装置。
3. 前記警告信号は物理信号と論理信号のうちの少なくとも１つである、請求項１または２に記載の駆動制御装置。
4. 前記警告信号を受信して警告を表示する表示器をさらに備える、請求項１に記載の駆動制御装置。
5. 前記第２の範囲を利用者の操作に応じて設定する設定部をさらに備える、請求項１から４のいずれか１項に記載の駆動制御装置。
6. 前記第２の範囲の上限と下限とが設定される、請求項５に記載の駆動制御装置。
7. 前記出力部は、前記第２の範囲の上限と下限との各々に対応する警告を出力する、請求項６に記載の駆動制御装置。

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