JP2022137661A - 処理装置、及びサーボシステムの安全機能の向上方法 - Google Patents

Abstract

【課題】既存のサーボシステムの基本的な構成を生かしつつ、サーボシステム全体としては安全機能を付加する。【解決手段】上位装置からの指令に従ってモータを駆動制御するとともにその駆動電流を遮断可能に構成されたサーボドライバと、該モータとを含むサーボシステムに、該モータにより駆動される駆動対象の変位を検出する複数の検出部を有する安全エンコーダとともに追加的に組み込み可能に構成された処理装置であって、安全エンコーダから複数の検出部による検出信号を受信し、その検出信号に基づいてモータの異常判定を行い、その判定結果に基づいて、サーボドライバに対してモータへの駆動電流の供給を遮断するための非常停止指令を出力する。また、サーボシステムに組み込まれたときに、受信部による安全エンコーダからの検出信号の受信可否を判断するとともに、出力部による非常停止指令の出力先であるサーボドライバを特定する。【選択図】図３

Description

本発明は、処理装置及びサーボシステムの安全機能の向上方法に関する。

一般に、サーボシステムは、各種の機械装置を駆動するサーボモータと、このサーボモータに取り付けられたエンコーダと、サーボモータの動作を制御するサーボドライバと、このサーボドライバに対して位置指令等を出力するＰＬＣ（プログラマブルコントローラ）等の上位装置とを備えたものがある。サーボドライバは、エンコーダからの位置（角度）情報が、上位コントローラから与えられる位置指令情報に一致するように、サーボモータへの駆動電流を制御する。そして、近年では、コスト削減、生産性の向上とともに、作業者に対する安全性確保の取り組みが重要な要件となっている。このため、サーボシステムについても、相応の安全規格に適合させることが要求されつつある。

そこで、例えば、特許文献１には、既存のサーボシステム全体を、安全機能を有するシステムに入れ替えることなく、安全化を図れるようにする技術が開示されている。当該技術では、エンコーダの出力が分岐されて安全制御機器に与えられる。当該安全制御機器は、その分岐されたエンコーダの出力に基づいて、サーボモータの異常の有無を監視し、異常が有るときには、サーボドライバとサーボモータとの間の駆動電力の供給ラインに設けられた開閉手段に対して指令を出し、駆動電力の供給を遮断する。

特開２０１０－１５２５９５号公報 特再表２００２／０９７５４３号公報

上記の特許文献１に示す技術によれば、既存のサーボシステム全体を、安全機能を有するシステムに入れ替えることなく、ある程度のシステムの安全性の確保が図られる。一方で、作業者に対する安全性をより好適に確保する観点から、システムにおいて故障が生じた場合に安全側に制御する安全機能そのものをサーボシステムに備えるのが好ましい。しかし、既存のサーボシステムに安全機能を付加しようとすると、その安全機能を実現するために構成されたサーボドライバを、当該安全機能を有するサーボドライバに対応するエンコーダを有するサーボモータとともに既存のものと入れ替えなければならず、コストが高くつく恐れがある。また、入れ替えにより既存のサーボシステムをベースに蓄積されたユーザのノウハウ等が有効利用できなくなる恐れもある。

本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、既存のサーボシステムの基本的な構成を生かしつつ、サーボシステム全体としては安全機能を付加することを可能とする技術を提供することを目的とする。

本発明の一側面に係る処理装置は、上位装置からの指令に従ってモータを駆動制御するとともにその駆動電流を遮断可能に構成されたサーボドライバと、該モータとを含むサーボシステムに、該モータにより駆動される駆動対象の変位を検出する複数の検出部を有する安全エンコーダとともに追加的に組み込み可能に構成された処理装置であって、前記安全エンコーダと通信可能に接続され、該安全エンコーダから前記複数の検出部による検出
信号を受信する受信部と、前記受信部により受信された前記検出信号に基づいて前記モータの異常判定を行い、その判定結果に基づいて、前記サーボドライバに対して前記モータへの駆動電流の供給を遮断するための非常停止指令を出力する出力部と、前記サーボシステムに組み込まれたときに、前記受信部による前記安全エンコーダからの前記検出信号の受信可否を判断するとともに、前記出力部による前記非常停止指令の出力先である前記サーボドライバを特定する処理部と、を備える。

本願の処理装置は、サーボドライバとモータとを含む既存のサーボシステムに対して、安全エンコーダとともに追加的に組み込まれる装置である。なお、既存のサーボシステムにおいては、サーボドライバとモータに搭載されるエンコーダは、ともに安全機能を有していないものである。また、安全エンコーダは複数の検出部を有するように構成されており、安全エンコーダがサーボシステムに組み込まれることで、モータにより駆動される駆動対象の変位を、その複数の検出部で検出されることになる。したがって、本願の処理装置と安全エンコーダは、安全機能に対応していないサーボドライバとモータの構成を維持したまま、サーボシステムに安全機能を付加するものである。

そして、処理装置は安全エンコーダからの検出信号を受信する受信部とサーボドライバに対して非常停止指令を出力する出力部を備えている。したがって、処理装置がサーボシステムに追加的に組み込まれると、処理装置は、受信部により安全エンコーダの検出信号を受信し、その検出信号を用いた異常判定処理を通して、モータや駆動対象の駆動制御上の異常の有無を監視する。そして、何らかの異常が発見された場合には、出力部がサーボドライバに対して非常停止指令を出力することで、速やかにモータの駆動が停止され、これにより安全が図られる。

なお、このように処理装置により安全機能が発揮されるために、処理装置がサーボシステムに組み込まれたときに、処理部による安全エンコーダからの検出信号の受信可否の判断と、非常停止指令の出力先であるサーボドライバの特定に関する処理が行われる。当該処理部の処理により、追加的にサーボシステムに組み込まれた安全エンコーダと、安全機能により遮断すべき駆動電流を供給するサーボドライバとを関連付けることができる。この結果、サーボシステムにおける既存の構成、すなわち、安全機能に対応していないモータとサーボドライバの構成は維持しながら、処理装置の安全機能により安全エンコーダとサーボドライバが関連付けられ、システム全体として安全機能が付与された状態となる。したがって、サーボシステムの安全機能の向上に要するコストを抑制でき、また、既存の構成が維持されるためそれらに化体しているノウハウ等も引き継ぐことができる。

ここで、サーボシステムへの処理装置の組み込みに関する形態について言及する。先ず、第１の形態に関し、前記サーボシステムにおいて、前記上位装置および前記サーボドライバはフィールドバスにて接続されてもよく、その場合、前記処理装置は、前記フィールドバスにおける新たなノードとして前記サーボシステムに組み込まれてもよい。なお、複数のサーボドライバが、それぞれに対応するモータを駆動するために、フィールドバスに接続されていてもよい。この場合、処理装置がサーボシステムに組み込まれたときに、処理部により非常停止指令の出力先であるサーボドライバが、その複数のサーボドライバの中から特定される。

次に、第２の形態に関し、前記サーボシステムにおいて、前記上位装置および前記サーボドライバはフィールドバスにて接続されてもよく、前記処理装置は、前記フィールドバスにおける別のノードであって、所定の異常判定処理によって前記サーボドライバに対して前記モータへの駆動電流の供給を遮断するための別の非常停止指令を出力する安全制御装置に直接通信可能に接続されることで前記サーボシステムに組み込まれてもよい。この場合、既にサーボシステムに組み込まれている安全制御装置により出力される別の非常停
止指令の出力先であるサーボドライバが、処理部により非常停止指令の出力先として特定される。なお、当該構成においては、前記処理装置は、前記安全制御装置の内部において前記処理装置と電気的に接続する第１経路を介して、前記出力部による前記非常停止指令の出力を制御するトリガ信号を受け付ける手段と、前記第１経路を介さずに前記処理装置の外部から直接前記トリガ信号を受け付ける手段の何れかを選択可能に構成されてもよい。トリガ信号は、処理装置による安全機能の発揮、すなわち監視結果に基づく非常停止指令の出力を制御する信号である。このようにトリガ信号の受付手段を選択できる構成とすることで、サーボシステムにおけるモータの駆動制御と安全性の確保のための処理装置の機能発揮を、ユーザの要望に応じて好適に調整することができる。

また、上述までの処理装置において、前記出力部は、前記フィールドバスを介して前記非常停止指令を前記サーボドライバに送信する手段と、前記フィールドバスを介さずに前記処理装置と前記サーボドライバとを直接繋ぐ通信ケーブルを介して前記非常停止指令を前記サーボドライバに送信する手段の何れかを選択可能に構成されてもよい。非常停止指令の送信に関して、フィールドバスを介して送信する場合には配線の作業を省略できるためユーザの配線負荷は軽減されるが、出力部から出された非常停止指令がサーボドライバに到達するのに要する時間が長くなる。一方で、フィールドバスを介さずに通信ケーブルでサーボドライバに直接送信する場合は、サーボドライバへの到達時間は短くできるがユーザは配線作業を要することになる。そこで、上記のように非常停止指令の送信手段を選択できる構成とすることで、ユーザの要望に好適に応じたサーボシステムを構成できる。

次に、第３の形態に関し、前記サーボシステムにおいて、前記上位装置および前記サーボドライバはフィールドバスにて接続されてもよく、その場合、前記処理装置は、前記フィールドバスを介さずに前記サーボドライバに直接通信可能に接続されることで前記サーボシステムに組み込まれてもよい。この場合、直接通信可能に接続されているサーボドライバが、処理部により非常停止指令の出力先として特定される。なお、当該構成においては、前記出力部は、前記サーボドライバの内部において前記処理装置と電気的に接続する内部通信経路を介して前記非常停止指令を前記サーボドライバに送信する手段と、前記処理装置と前記サーボドライバとを直接繋ぐ通信ケーブルを介して前記非常停止指令を前記サーボドライバに送信する手段の何れかを選択可能に構成されてもよい。その結果、ユーザの要望に好適に応じたサーボシステムを構成できる。

また、上記第１及び第３の形態において、前記サーボシステムにおいて、前記上位装置および前記サーボドライバはフィールドバスにて接続され、更に前記フィールドバスに、所定の異常判定処理によって前記サーボドライバに対して前記モータへの駆動電流の供給を遮断するための別の非常停止指令を出力する安全制御装置が接続されてもよい。その場合、前記処理装置は、前記安全制御装置から前記フィールドバスを介して前記出力部による前記非常停止指令の出力を制御するトリガ信号を受け付ける手段と、前記フィールドバスを介さずに前記処理装置の外部から直接前記トリガ信号を受け付ける手段の何れかを選択可能に構成されてもよい。この構成により、サーボシステムにおけるモータの駆動制御と安全性の確保のための処理装置の機能発揮を、ユーザの要望に応じて好適に調整することができる。

ここで、本発明を、上位装置からの指令に従ってモータを駆動制御するサーボドライバと、該モータとを含むサーボシステムの安全機能の向上させる方法の側面から捉えることもできる。当該方法は、前記モータにより駆動される駆動対象の変位を検出する複数の検出部を有する安全エンコーダを前記サーボシステムに組み込む第１ステップと、前記安全エンコーダと通信可能に接続され、該安全エンコーダから前記複数の検出部による検出信号を受信する受信部と、前記受信部により受信された前記検出信号に基づいて前記モータの異常判定を行い、その判定結果に基づいて、前記サーボドライバに対して前記モータへ
の駆動電流の供給を遮断するための非常停止指令を出力する出力部と、を有する処理装置を前記サーボシステムに組み込む第２ステップと、前記サーボシステムに組み込まれたときに、前記受信部による前記安全エンコーダからの前記検出信号の受信可否を判断するとともに、前記出力部による前記非常停止指令の出力先である前記サーボドライバを特定する第３ステップと、を含む。当該方法によれば、サーボシステムにおける既存の構成、すなわち、安全機能に対応していないモータとサーボドライバの構成は維持しながら、処理装置を介して、システムに組み込まれた安全エンコーダとサーボドライバが関連付けられ、システム全体に安全機能を付与することができる。なお、上記の処理装置に関して開示した技術思想は、齟齬が生じない限りにおいて当該方法にも適用することができる。

また、上記方法に関して、サーボシステムへの処理装置の組み込みの方法について言及する。第１に、前記サーボシステムにおいて、前記上位装置および前記サーボドライバはフィールドバスにて接続され、その場合、前記第２ステップで、前記処理装置は、前記フィールドバスにおける新たなノードとして前記サーボシステムに組み込まれてもよい。また、第２に、前記サーボシステムにおいて、前記上位装置および前記サーボドライバはフィールドバスにて接続され、その場合、前記第２ステップで、前記処理装置は、前記フィールドバスにおける別のノードであって、所定の異常判定処理によって前記サーボドライバに対して前記モータへの駆動電流の供給を遮断するための別の非常停止指令を出力する安全制御装置に直接通信可能に接続されることで前記サーボシステムに組み込まれてもよい。第３に、前記サーボシステムにおいて、前記上位装置および前記サーボドライバはフィールドバスにて接続され、前記第２ステップで、前記処理装置は、前記フィールドバスを介さずに前記サーボドライバに直接通信可能に接続されることで前記サーボシステムに組み込まれてもよい。なお、サーボシステムへの処理装置の組み込みは、上記以外の手法により実現されても構わない。

既存のサーボシステムの基本的な構成を生かしつつ、サーボシステム全体としては安全機能を付加することができる。

本発明の処理装置が組み込まれる前のサーボシステムの概略構成を示す図である。 本発明の処理装置が組み込まれた後のサーボシステムの概略構成を示す第１の図である。 図２に示すサーボシステムの機能をイメージ化した図である。 本発明の処理装置をサーボシステムに組み込むための方法の流れを示すフローチャートである。 本発明の処理装置が組み込まれた後のサーボシステムの概略構成を示す第２の図である。 図５に示すサーボシステムの機能をイメージ化した図である。 本発明の処理装置が組み込まれた後のサーボシステムの概略構成を示す第３の図である。 図７に示すサーボシステムの機能をイメージ化した図である。 本発明の処理装置が組み込まれた後のサーボシステムの概略構成を示す第４の図である。 本発明の処理装置が組み込まれた後のサーボシステムの概略構成を示す第５の図である。

＜第１の実施形態＞
図１は、本願開示の処理装置５０が組み込まれる前のサーボシステムの概略構成図であり、図２は、当該処理装置５０が組み込まれた後のサーボシステム１００の概略構成図である。ここで、組み込み前のサーボシステムは、ネットワーク（フィールドバス）１と、モータ２と、サーボドライバ４と、ＰＬＣ(Programmable Logic Controller)５と、安全
コントローラ６とを備える。モータ２は、モータ本体２１とエンコーダ２２を有している。モータ本体２１はサーボドライバ４から駆動電流の供給を受け、出力軸を駆動回転させる。エンコーダ２２は、その出力軸の変位を検出するように構成されるが、安全機能を有する安全エンコーダとしては構成されていない（安全エンコーダの構成については後述する）。

モータ２の出力軸はボールねじ１５に接続され、ボールねじ１５が駆動されることでそこに取り付けられているテーブル１６が変位するように構成される。なお、このような形態以外にも、モータ２は、例えば、産業用ロボットのアームや搬送装置のアクチュエータとして当該装置内に組み込まれてもよい。例えば、モータ２は、ＡＣモータである。そして、エンコーダ２２は、検出されたモータ２の動作（モータ本体２１の出力軸の変位）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。エンコーダ２２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。

サーボドライバ４は、ネットワーク１を介してＰＬＣ５からモータ２の動作（モーション）に関する動作指令信号を受けるとともに、エンコーダ２２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、ＰＬＣ５からの動作指令信号およびエンコーダ２２からのフィードバック信号に基づいて、モータ２の駆動に関するサーボ制御を実行し、駆動電流をモータ２に供給する。なお、この供給電流は、交流電源１１からサーボドライバ４に対して送られる交流電力が利用される。本実施例では、サーボドライバ４は三相交流を受けるタイプのものであるが、単相交流を受けるタイプのものでもよい。

また、サーボドライバ４はネットワーク１を介して安全コントローラ６と接続されている。これにより、サーボドライバ４は、安全コントローラ６から受ける監視指令信号に基づいて、モータ２やサーボドライバ４に関する異常発生の監視に必要な情報を安全コントローラ６に返す。安全コントローラ６は、その監視の結果、モータ２やサーボドライバ４に異常が発生していると判断した場合には、サーボドライバ４に対して非常停止指令を出すことでモータ２への駆動電流の供給を遮断し、モータ２を停止させる。

ここで、サーボシステムの安全機能について説明する。一般にシステムは入力構成、演算構成、出力構成に大別できる。入力構成は、例えば、サーボドライバ４への入力に関するサブシステムであり、一般的にその安全機能はエンコーダ２２の安全機能に大きく依拠する。演算構成は、サーボドライバ４内での入力から出力を算出するための演算に関するサブシステムであり、例えば、マイクロプロセッサ（ＭＰＵ）を用いた演算回路の安全機能に依拠する。出力構成は、サーボドライバ４からの出力に関するサブシステムであり、後述するようにモータ制御部４２から駆動部４４への駆動信号の伝達を遮断する遮断部４３の安全機能に依拠する。そして、サーボシステム全体の安全機能は、入力構成、演算構成、出力構成のそれぞれの安全機能を踏まえて決定されるが、仮に2つの構成の安全機能
が比較的高くても、残り１つの構成の安全機能が低くなると、その影響を受けてシステム全体の安全機能は低下してしまう。

特に、入力構成に関連するエンコーダ２２については、その内部で同時にスキャニングを行なうことにより独立した検出信号の出力が可能となるように二重化された回路を有する安全エンコーダを採用すると、サーボシステムのコスト増加を招くことになるため、図
１のエンコーダ２２のように、安全エンコーダでないエンコーダを採用してサーボシステムが構築される場合がある。このような場合、入力構成の安全機能の影響を受けて、サーボシステム全体の安全機能が低くならざるを得ない。

一方で、サーボシステムを稼働していく中で、安全性の確保の観点からサーボシステムの安全機能の向上を図る必要が生じ、その再構築が求められる場合がある。そのような場合、エンコーダ２２を安全エンコーダに取り替えるとともに、サーボドライバ４そのものも安全エンコーダからの出力に対応できるように取り替える必要があり、結果として、サーボシステムにおける主要な構成を取り替えることになり、そのコストは小さくはない。また、サーボドライバ４そのものを取り替えてしまうと、それまでのサーボシステムの稼働に基づくノウハウ等が消失してしまう。

そこで、本願開示の実施形態では、図２に示すように、モータ２のエンコーダ２２とサーボドライバ４は取り替えずにそのまま維持し、安全エンコーダ７０と処理装置５０とをサーボシステムに組み込み新しいサーボシステム１００を形成することで、システム全体の安全機能の向上が図られる。具体的には、安全エンコーダ７０は、モータ２により駆動されるボールねじ１５の変位（回転角度）を検出可能なエンコーダであって、その内部に変位検出のための検出部を２つ有し、その２つの検出部によって同時にスキャニングを行なうことにより独立した検出信号の出力が可能となるように二重化された回路を有している。なお、別法として、モータ２により駆動され変位するテーブル１６の変位を検出可能なリニアエンコーダを安全エンコーダ７０として形成してもよい。

そして、安全エンコーダ７０による検出信号は処理装置５０に入力される。処理装置５０は、サーボドライバ４、ＰＬＣ５、安全コントローラ６が接続されているネットワーク１に追加的に接続され、ネットワーク１上で、他の機器と通信が可能に構成される。ここで、図３に示す機能ブロックに基づいて、処理装置５０が組み込まれたサーボシステム１００の概略構成について、以下に説明する。

サーボドライバ４は、モータ制御部４２、遮断部４３、駆動部４４を有している。なお、図３においては、ネットワーク１の記載は省略している。モータ制御部４２は、ＰＬＣ５から動作指令信号を受けるとともに、エンコーダ２２からフィードバック信号を受ける。モータ制御部４２は、動作指令信号およびフィードバック信号に基づいて、位置フィードバック制御、速度フィードバック制御を実行するための指令値を生成する。例えば、モータ制御部４２は、動作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、位置指令値及び速度指令値を生成する。なお、当該フィードバック制御で採用されるフィードバック方式は、モータ２が組み込まれる機械装置（搬送装置等）の所定の目的（例えば、荷物の搬送）に好適なサーボループが形成される方式であり、適宜設計することができる。そして、モータ制御部４２で生成されたこれらの指令値は、駆動信号として遮断部４３に送られる。

次に、遮断部４３は、安全コントローラ６や後述する処理装置５０から非常停止指令を受けた場合において、後述する駆動部４４にモータ制御部４２からの駆動信号を電気的に通過させないことで、駆動部４４を停止させる。これによりモータ制御部４２が駆動信号を送出したとしても、モータ２によるトルクの出力が停止することになる。一方、遮断部４３に非常停止指令が入力されない場合には、遮断部４３はモータ制御部４２から出力された指令値を伴う駆動信号をそのまま駆動部４４に通過させる。

駆動部４４は、遮断部４３を介して、モータ制御部４２からの駆動信号を受ける。駆動部４４は、例えば、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）等の半導体スイッ
チング素子で構成される回路を有し、モータ制御部４２からの駆動信号に基づいて、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、その信号に従ってスイッチング素子をオン・オフさせるインバータ装置である。これによりモータ２に交流の駆動電流が供給され、モータ２が駆動される。一方、遮断部４３が作動し駆動信号の駆動部４４への伝達が遮断されると、駆動部４４からの出力がオフに固定される。これによりモータ２への電力供給が停止されるので、モータ２からのトルクの出力が停止することになる。このようにモータ制御部４２、遮断部４３、駆動部４４は、いわばモータ２の駆動制御に直接関連する機能部であり、サーボドライバ４は、安全エンコーダ７０に直接対応する機能部は有していないことが理解できる。

次に、処理装置５０について説明する。処理装置５０は、受信部５１、出力部５２、処理部５３を有している。受信部５１は、安全エンコーダ７０と通信可能に接続され、安全エンコーダ７０からの検出信号を受信する機能部である。安全エンコーダ７０は、その内部で同時にスキャニングを行なうことにより独立した検出信号の出力が可能となるように二重化された回路を有しており、二重化された検出信号を出力する。そのため、受信部５１は、エンコーダ２２から二重化されたフィードバック信号を受けるとともに、その受け取った二重化された検出信号を出力部５２に送る。また、受信部５１は、後述する出力部５２による非常停止指令の出力を制御するためのトリガ信号を、安全コントローラ６又はその他の外部の装置から受信する。なお、トリガ信号の処理の詳細については、後述する。

出力部５２は、受信部５１により受信された、二重化された安全エンコーダ７０からの検出信号に基づいてモータ２の異常判定を行い、モータ２に異常が生じていると判定される場合には、サーボドライバ４の遮断部４３に対してモータ２への駆動電流の供給を遮断するための非常停止指令を出力し、モータ２の動作を停止させ当該動作に対する安全を確保する機能部である。出力部５２による異常判定は、安全コントローラ６とは独立して行われる処理であり、例えば、モータ２の位置や速度に関する異常判定を行う。したがって、処理装置５０が組み込まれたサーボシステム１００においては、安全コントローラ６による異常判定と、処理装置５０の出力部５２による異常判定が並列して行われるが、後者の異常判定には、処理装置５０とともにサーボシステム１００に組み込まれた安全エンコーダ７０の検出信号が用いられる。したがって、この安全エンコーダと７０と処理装置５０の組合せによって、サーボシステム１００の安全機能の向上を図ることができる。

ここで、サーボシステム１００に追加的に組み込まれた安全エンコーダ７０と処理装置５０とを好適に機能させるために、処理部５３による安全エンコーダ７０とサーボドライバ４との関連付けの処理が行われる。具体的には、処理部５３は、安全エンコーダ７０と処理装置５０がサーボシステム１００に組み込まれたときに、受信部５１により安全エンコーダ７０から、二重化された検出信号の受信が可能か判断する。更に、処理部５３は、その検出信号に基づいた異常判定の結果に従って出力する非常停止指令の出力先であるサーボドライバ４を特定する。これにより、処理装置５０が、安全エンコーダ７０の検出結果に基づいてサーボシステム１００の安全を確保するように機能できるようになる。

ここで、図４に基づいて、図１に示すサーボシステムに安全エンコーダ７０と処理装置５０を追加的に組み込んで、安全機能の向上が図られた図２に示すサーボシステム１００を構築するための方法について説明する。先ず、Ｓ１０１では安全エンコーダ７０がサーボシステムに組み込まれる。なお、上述までの通り、安全エンコーダ７０は、モータ２に取り付けられているエンコーダ２２に代えて取り付けられるエンコーダではなく、あくまでもサーボシステムに追加的に取り付けられるエンコーダである。したがって、安全エンコーダ７０は、モータ２の出力軸により変位する駆動対象（本実施形態の場合は、ボールねじ１５やテーブル１６等）の変位が検出可能となるように取り付けられる。

次に、Ｓ１０２では処理装置５０がサーボシステムに組み込まれる。なお、図２に示す形態ではネットワーク１に処理装置５０を接続しているが、処理装置５０の組み込みの形態はこれに限られない。別法の取り込みの形態については後述する。なお、ネットワーク１に接続された処理装置５０に対して、安全エンコーダ７０は通信ケーブルを介して直接配線される。この状態で、次に、処理部５３によって安全エンコーダ７０との接続確認（Ｓ１０３の処理）と、非常停止指令の出力先であるサーボドライバ４の特定処理（Ｓ１０４の処理）が行われる。なお、サーボシステム１００に複数台のサーボドライバが含まれている場合には、Ｓ１０４の処理では、その複数台のサーボドライバの中から、安全エンコーダ７０によって変位が検出される駆動対象を駆動するモータに対応するサーボドライバを非常停止指令の出力先として特定する。

ここで、図３に戻り、出力部５２による非常停止指令が遮断部４３に送られる経路について説明する。図３では、当該非常停止指令が送られる経路としてＬ１とＬ２が破線で表されている。経路Ｌ１は、ネットワーク（フィールドバス）１を介して非常停止指令をサーボドライバ４に送信するための経路であり、経路Ｌ２は、ネットワーク（フィールドバス）を介さずに、処理装置５０と４サーボドライバとを直接繋ぐ通信ケーブルを介して、非常停止指令をサーボドライバ４に送信するための経路である。前者は、ネットワーク１を利用することで配線作業は必要としないが、ネットワーク１の通信環境の影響を受けるため、その状況によっては非常停止指令がサーボドライバ４に到達するまでに時間を要する場合がある。一方で、後者は非常停止指令がサーボドライバ４に到達するまでの時間を短縮できるが、ユーザによる配線作業が必要となる。そこで、本願開示では、ユーザが経路Ｌ１、経路Ｌ２の何れかを選択できるように、出力部５２が構成されている（図３における破線は、ユーザによる選択が可能であることを意味する）。これにより、ユーザの要望に応じたサーボシステム１００の構築が可能になる。

次に、受信部５１へのトリガ信号の入力について説明する。トリガ信号は、上記の通り、出力部５２による非常停止指令の出力を制御する信号である。例えば、トリガ信号が入力されている場合は出力部５２による非常停止指令の出力が機能し、トリガ信号が入力されていない場合は、出力部５２の機能が停止するように出力部５２は構成されている。そして、図３では、当該トリガ信号が送られる経路としてＬ１１とＬ１２が破線で表されている。経路Ｌ１１は、ネットワーク（フィールドバス）１を介して安全コントローラ６からトリガ信号を処理装置５０に送信するための経路であり、経路２１は、ネットワーク（フィールドバス）ではなく、処理装置５０の外部から通信ケーブルを介してトリガ信号を処理装置５０に送信するための経路である。本願開示では、ユーザが経路Ｌ１１、経路Ｌ１２の何れかを選択できるように、処理装置５０が形成されている。これにより、ユーザの要望に応じて好適にサーボシステム１００を構築することが可能になる。

＜第２の実施形態＞
図５及び図６に基づいて、本願開示の第２の実施形態について説明する。図５は、第２の実施形態のサーボシステム１００の概略構成を示し、図６は、当該サーボシステム１００の機能ブロック図である。図５においても、モータ２のエンコーダ２２とサーボドライバ４は取り替えずにそのまま維持し、システム全体の安全機能を向上させるために、安全エンコーダ７０と処理装置５０とをサーボシステムに組み込むことで、サーボシステム１００が形成されている。サーボシステム１００への組み込みに関して、第１の実施形態との相違点は、処理装置５０がネットワーク１に接続されるのではなく、サーボドライバ４に直接通信可能に接続されている点である。安全エンコーダ７０の配置については第１の実施形態と同様であるが、その二重化された検出信号は、サーボドライバ４に接続された処理装置５０の受信部５１に入力されることになる。

また、サーボシステムへの安全エンコーダ７０と処理装置５０の組み込み方法について
は、基本的に図４に示す方法が適用できる。なお、処理部５３による非常停止指令の出力先であるサーボドライバの特定処理においては、処理装置５０が直接接続されているサーボドライバ４を当該出力先として特定する。また、サーボシステム１００に複数台のサーボドライバが含まれている場合には、その複数台のサーボドライバの中から、安全エンコーダ７０によって変位が検出される駆動対象を駆動するモータに対応するサーボドライバに対して、処理装置５０を通信可能に接続したうえで、当該サーボドライバを非常停止指令の出力先として特定する。

また、本実施形態における出力部５２による非常停止指令が遮断部４３に送られる経路について説明する。図６では、当該非常停止指令が送られる経路としてＬ３１とＬ３２が破線で表されている。経路Ｌ３１は、サーボドライバ４の内部において処理装置５０とサーボドライバ４とが電気的に接続される内部通信経路であり、当該内部通信経路を介して非常停止指令が処理装置５０からサーボドライバ４に送信される。なお、内部通信経路はネットワーク１の通信環境から独立して形成される。また、経路Ｌ３２は、処理装置５０とサーボドライバ４とを直接繋ぐ通信ケーブルを介して、非常停止指令をサーボドライバ４に送信するための経路である。前者は、ネットワーク１を利用しないためネットワーク１の通信環境の影響を受けにくく、非常停止指令がサーボドライバ４に到達するまでの時間を短縮できるが、ユーザにより内部通信経路を構築する（すなわち、内部通信経路のための基板等の追加）必要がある。一方で、後者も非常停止指令をサーボドライバ４に速やかに到達させることができるが、ユーザによる配線作業が必要となる。そこで、本願開示では、ユーザが経路Ｌ３１、経路Ｌ３２の何れかを選択できるように、出力部５２が構成されている（図６における破線は、ユーザによる選択が可能であることを意味する）。これにより、ユーザの要望に応じたサーボシステム１００の構築が可能になる。

次に、受信部５１へのトリガ信号の入力について説明する。本実施形態におけるトリガ信号の入力構成については、第1の実施形態と同様に、ユーザが経路Ｌ１１、経路Ｌ１２
の何れかを選択できるように、処理装置５０が形成されている。これにより、ユーザの要望に応じて好適にサーボシステム１００を構築することが可能になる。

本実施形態においても、モータ２のエンコーダ２２とサーボドライバ４は取り替えずにそのまま維持し、安全エンコーダ７０と処理装置５０とをサーボシステムに組み込んでサーボシステム１００を形成することで、システム全体の安全機能の向上を図ることができる。

＜第３の実施形態＞
図７及び図８に基づいて、本願開示の第３の実施形態について説明する。図７は、第３の実施形態のサーボシステム１００の概略構成を示し、図８は、当該サーボシステム１００の機能ブロック図である。図７においても、モータ２のエンコーダ２２とサーボドライバ４は取り替えずにそのまま維持し、システム全体の安全機能を向上させるために、安全エンコーダ７０と処理装置５０とをサーボシステムに組み込むことで、サーボシステム１００が形成されている。サーボシステム１００への組み込みに関して、第１の実施形態との相違点は、処理装置５０がネットワーク１に接続されるのではなく、安全コントローラ６に直接通信可能に接続されている点である。安全エンコーダ７０の配置については第１の実施形態と同様であるが、その二重化された検出信号は、安全コントローラ６に接続された処理装置５０の受信部５１に入力されることになる。

また、サーボシステムへの安全エンコーダ７０と処理装置５０の組み込み方法については、基本的に図４に示す方法が適用できる。なお、処理部５３による非常停止指令の出力先であるサーボドライバの特定処理においては、処理装置５０が直接接続されている安全コントローラ６による非常停止指令の出力先であるサーボドライバ４を当該出力先として
特定する。また、サーボシステム１００に複数台のサーボドライバが含まれている場合には、その複数台のサーボドライバの中から、安全エンコーダ７０によって変位が検出される駆動対象を駆動するモータに対応するサーボドライバと関連付けられた安全コントローラ６に対して、処理装置５０を通信可能に接続したうえで、当該サーボドライバを非常停止指令の出力先として特定する。

また、本実施形態における出力部５２による非常停止指令が遮断部４３に送られる経路について説明する。図８では、当該非常停止指令が送られる経路としてＬ４１とＬ４２が破線で表されている。経路Ｌ４１は、安全コントローラ６の内部において処理装置５０と安全コントローラ６とが電気的に接続される内部通信経路であり、当該内部通信経路を介して非常停止指令が処理装置５０から安全コントローラ６に渡され、更に安全コントローラ６からネットワーク１を介してサーボドライバ４に送信される。また、経路Ｌ４２は、処理装置５０とサーボドライバ４とを直接繋ぐ通信ケーブルを介して、非常停止指令をサーボドライバ４に送信するための経路である。前者は、ユーザによる内部通信経路の設置が必要であり、更に、ネットワーク１を利用するためネットワーク１の通信環境の影響を受け、非常停止指令がサーボドライバ４に到達するまでの時間を長くなり得る。一方で、後者は非常停止指令をサーボドライバ４に速やかに到達させることができるが、ユーザによる配線作業が必要となる。そこで、本願開示では、ユーザが経路Ｌ４１、経路Ｌ４２の何れかを選択できるように、出力部５２が構成されている（図８における破線は、ユーザによる選択が可能であることを意味する）。これにより、ユーザの要望に応じたサーボシステム１００の構築が可能になる。

次に、受信部５１へのトリガ信号の入力について説明する。本実施形態におけるトリガ信号の入力構成については、第１の実施形態と同様に外部からトリガ信号を受け付ける経路Ｌ１２と、安全コントローラ６の内部において形成された内部通信経路を介して安全コントローラ６から受け付ける経路１３の何れかを選択できるように、処理装置５０が形成されている。これにより、ユーザの要望に応じて好適にサーボシステム１００を構築することが可能になる。

本実施形態においても、モータ２のエンコーダ２２とサーボドライバ４は取り替えずにそのまま維持し、安全エンコーダ７０と処理装置５０とをサーボシステムに組み込んでサーボシステム１００を形成することで、システム全体の安全機能の向上を図ることができる。

＜その他の実施形態＞
図９は、安全コントローラ６が含まれていないサーボシステムに対して、安全エンコーダ７０と処理装置５０が組み込まれた形態を表している。当該形態では、上記の第１の実施形態と同様に、処理装置５０はネットワーク１に接続されている。また、図１０は、安全コントローラ６が含まれていないサーボシステムに対して、安全エンコーダ７０と処理装置５０が組み込まれた形態を表している。当該形態では、上記の第２の実施形態と同様に、処理装置５０はサーボドライバ４に通信可能に接続されている。このような形態でも、システム全体の安全機能の向上を図ることができる。

＜付記１＞
上位装置（５）からの指令に従ってモータ（２）を駆動制御するとともにその駆動電流を遮断可能に構成されたサーボドライバ（４）と、該モータ（２）とを含むサーボシステムに、該モータ（２）により駆動される駆動対象の変位を検出する複数の検出部を有する安全エンコーダ（７０）とともに追加的に組み込み可能に構成された処理装置（５０）であって、
前記安全エンコーダ（７０）と通信可能に接続され、該安全エンコーダ（７０）から前
記複数の検出部による検出信号を受信する受信部（５１）と、
前記受信部（５１）により受信された前記検出信号に基づいて前記モータの異常判定を行い、その判定結果に基づいて、前記サーボドライバ（４）に対して前記モータ（２）への駆動電流の供給を遮断するための非常停止指令を出力する出力部（５２）と、
前記サーボシステムに組み込まれたときに、前記受信部（５１）による前記安全エンコーダ（７０）からの前記検出信号の受信可否を判断するとともに、前記出力部による前記非常停止指令の出力先である前記サーボドライバ（４）を特定する処理部（５３）と、
を備える、処理装置。

＜付記２＞
上位装置（５）からの指令に従ってモータ（２）を駆動制御するサーボドライバ（４）と、該モータ（２）とを含むサーボシステムの安全機能の向上させる方法であって、
前記モータ（２）により駆動される駆動対象の変位を検出する複数の検出部を有する安全エンコーダ（７０）を前記サーボシステムに組み込む第１ステップと、
前記安全エンコーダ（７０）と通信可能に接続され、該安全エンコーダ（７０）から前記複数の検出部による検出信号を受信する受信部（５１）と、前記受信部（５１）により受信された前記検出信号に基づいて前記モータ（２）の異常判定を行い、その判定結果に基づいて、前記サーボドライバ（４）に対して前記モータ（２）への駆動電流の供給を遮断するための非常停止指令を出力する出力部（５２）と、を有する処理装置（５０）を前記サーボシステムに組み込む第２ステップと、
前記サーボシステムに組み込まれたときに、前記受信部（５１）による前記安全エンコーダ（７０）からの前記検出信号の受信可否を判断するとともに、前記出力部による前記非常停止指令の出力先である前記サーボドライバ（４）を特定する第３ステップと、
を含む、サーボシステムの安全機能の向上方法。

２ モータ
４ サーボドライバ
５ ＰＬＣ
６ 安全コントローラ
１５ ボールねじ
１６ テーブル
２２ エンコーダ
５０ 処理装置
５１ 受信部
５２ 出力部
５３ 処理部
７０ 安全エンコーダ

Claims (12)

1. 上位装置からの指令に従ってモータを駆動制御するとともにその駆動電流を遮断可能に構成されたサーボドライバと、該モータとを含むサーボシステムに、該モータにより駆動される駆動対象の変位を検出する複数の検出部を有する安全エンコーダとともに追加的に組み込み可能に構成された処理装置であって、
   前記安全エンコーダと通信可能に接続され、該安全エンコーダから前記複数の検出部による検出信号を受信する受信部と、
   前記受信部により受信された前記検出信号に基づいて前記モータの異常判定を行い、その判定結果に基づいて、前記サーボドライバに対して前記モータへの駆動電流の供給を遮断するための非常停止指令を出力する出力部と、
   前記サーボシステムに組み込まれたときに、前記受信部による前記安全エンコーダからの前記検出信号の受信可否を判断するとともに、前記出力部による前記非常停止指令の出力先である前記サーボドライバを特定する処理部と、
   を備える、処理装置。
2. 前記サーボシステムにおいて、前記上位装置および前記サーボドライバはフィールドバスにて接続され、
   前記処理装置は、前記フィールドバスにおける新たなノードとして前記サーボシステムに組み込まれる、
   請求項１に記載の処理装置。
3. 前記サーボシステムにおいて、前記上位装置および前記サーボドライバはフィールドバスにて接続され、
   前記処理装置は、前記フィールドバスにおける別のノードであって、所定の異常判定処理によって前記サーボドライバに対して前記モータへの駆動電流の供給を遮断するための別の非常停止指令を出力する安全制御装置に直接通信可能に接続されることで前記サーボシステムに組み込まれる、
   請求項１に記載の処理装置。
4. 前記処理装置は、前記安全制御装置の内部において前記処理装置と電気的に接続する第１経路を介して、前記出力部による前記非常停止指令の出力を制御するトリガ信号を受け付ける手段と、前記第１経路を介さずに前記処理装置の外部から直接前記トリガ信号を受け付ける手段の何れかを選択可能に構成される、
   請求項３に記載の処理装置。
5. 前記出力部は、前記フィールドバスを介して前記非常停止指令を前記サーボドライバに送信する手段と、前記フィールドバスを介さずに前記処理装置と前記サーボドライバとを直接繋ぐ通信ケーブルを介して前記非常停止指令を前記サーボドライバに送信する手段の何れかを選択可能に構成される、
   請求項２から請求項４の何れか１項に記載の処理装置。
6. 前記サーボシステムにおいて、前記上位装置および前記サーボドライバはフィールドバスにて接続され、
   前記処理装置は、前記フィールドバスを介さずに前記サーボドライバに直接通信可能に接続されることで前記サーボシステムに組み込まれる、
   請求項１に記載の処理装置。
7. 前記出力部は、前記サーボドライバの内部において前記処理装置と電気的に接続する内部通信経路を介して前記非常停止指令を前記サーボドライバに送信する手段と、前記処理
   装置と前記サーボドライバとを直接繋ぐ通信ケーブルを介して前記非常停止指令を前記サーボドライバに送信する手段の何れかを選択可能に構成される、
   請求項６に記載の処理装置。
8. 前記サーボシステムにおいて、前記上位装置および前記サーボドライバはフィールドバスにて接続され、更に前記フィールドバスに、所定の異常判定処理によって前記サーボドライバに対して前記モータへの駆動電流の供給を遮断するための別の非常停止指令を出力する安全制御装置が接続され、
   前記処理装置は、前記安全制御装置から前記フィールドバスを介して前記出力部による前記非常停止指令の出力を制御するトリガ信号を受け付ける手段と、前記フィールドバスを介さずに前記処理装置の外部から直接前記トリガ信号を受け付ける手段の何れかを選択可能に構成される、
   請求項２又は請求項６に記載の処理装置。
9. 上位装置からの指令に従ってモータを駆動制御するサーボドライバと、該モータとを含むサーボシステムの安全機能の向上させる方法であって、
   前記モータにより駆動される駆動対象の変位を検出する複数の検出部を有する安全エンコーダを前記サーボシステムに組み込む第１ステップと、
   前記安全エンコーダと通信可能に接続され、該安全エンコーダから前記複数の検出部による検出信号を受信する受信部と、前記受信部により受信された前記検出信号に基づいて前記モータの異常判定を行い、その判定結果に基づいて、前記サーボドライバに対して前記モータへの駆動電流の供給を遮断するための非常停止指令を出力する出力部と、を有する処理装置を前記サーボシステムに組み込む第２ステップと、
   前記サーボシステムに組み込まれたときに、前記受信部による前記安全エンコーダからの前記検出信号の受信可否を判断するとともに、前記出力部による前記非常停止指令の出力先である前記サーボドライバを特定する第３ステップと、
   を含む、サーボシステムの安全機能の向上方法。
10. 前記サーボシステムにおいて、前記上位装置および前記サーボドライバはフィールドバスにて接続され、
    前記第２ステップで、前記処理装置は、前記フィールドバスにおける新たなノードとして前記サーボシステムに組み込まれる、
    請求項９に記載のサーボシステムの安全機能の向上方法。
11. 前記サーボシステムにおいて、前記上位装置および前記サーボドライバはフィールドバスにて接続され、
    前記第２ステップで、前記処理装置は、前記フィールドバスにおける別のノードであって、所定の異常判定処理によって前記サーボドライバに対して前記モータへの駆動電流の供給を遮断するための別の非常停止指令を出力する安全制御装置に直接通信可能に接続されることで前記サーボシステムに組み込まれる、
    請求項９に記載のサーボシステムの安全機能の向上方法。
12. 前記サーボシステムにおいて、前記上位装置および前記サーボドライバはフィールドバスにて接続され、
    前記第２ステップで、前記処理装置は、前記フィールドバスを介さずに前記サーボドライバに直接通信可能に接続されることで前記サーボシステムに組み込まれる、
    請求項９に記載のサーボシステムの安全機能の向上方法。

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