JP5068394B1

JP5068394B1 - 制御システム、制御装置、接続線および駆動装置

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Publication number: JP5068394B1
Application number: JP2012509414A
Authority: JP
Inventors: 耕太郎杉澤
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2011-11-30
Filing date: 2011-11-30
Publication date: 2012-11-07
Anticipated expiration: 2031-11-30
Also published as: TW201321909A; WO2013080337A1; TWI457732B; JPWO2013080337A1; CN103959182B; DE112011105896T5; US20140297000A1; CN103959182A

Abstract

駆動装置（３）の動作を制御する制御装置（１）と、前記制御装置（１）と前記駆動装置（３）とを接続する接続線（２）と、を備えた制御システムであって、前記制御装置（１）は、前記駆動装置（３）の動作を許可するレディオン信号を出力するレディオン部（１１）と、前記レディオン部（１１）から入力した前記レディオン信号と前記接続線（２）との接続状態とに基づいて、当該レディオン信号の出力を制御する安全装置（１２）と、前記安全装置（１２）から入力したレディオン信号に基づいて、前記駆動装置（３）に対して電源を供給し、当該駆動装置（３）の動作を制御する制御部（１３）と、を備え、前記接続線（２）は、前記安全装置（１２）から入力した信号を折り返し当該安全装置（１２）へ出力する着脱判別線（２１）、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、駆動装置の動作を制御する制御システムに関する。

従来、産業用ロボット等の駆動装置を制御するシステムでは、制御装置が、駆動装置へ供給する電源を制御して、駆動装置の動作を制御している。下記特許文献１では、オペレータ保護のため、制御装置に教示操作盤を接続し、教示操作盤から駆動装置の制御を行う技術が開示されている。制御装置は、教示操作盤の接続状態を確認して制御装置から教示操作盤へ電源供給を制御でき、また、駆動装置の動作を停止することなく教示操作盤の着脱を行うことができる。

特開２００２−１２７０７５号公報

しかしながら、上記従来の技術によれば、制御装置は、自装置と駆動装置とを接続する接続線が未接続であっても制御可能であると判断することができる。接続線が未接続の場合、制御装置では、接続線との接続部において、駆動装置へ電源を供給する高電圧の端子部分が露出する。そのため、高電圧の端子部分に人が接触するおそれがある、という問題があった。特に、制御装置側の接続部のコネクタ形状や位置によっては人が接触し易い場合がある。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、制御装置において駆動装置との接続線が未接続のため接続部が露出した場合に、接続部が高電圧の状態になることを防止可能な制御システムを得ることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、駆動装置の動作を制御する制御装置と、前記制御装置と前記駆動装置とを接続する接続線と、を備えた制御システムであって、前記制御装置は、前記駆動装置の動作を許可するレディオン信号を出力するレディオン手段と、前記レディオン手段から入力した前記レディオン信号と前記接続線との接続状態とに基づいて、当該レディオン信号の出力を制御する安全装置と、前記安全装置から入力したレディオン信号に基づいて、前記駆動装置に対して電源を供給し、当該駆動装置の動作を制御する制御手段と、を備え、前記接続線は、前記安全装置から入力した信号を折り返し当該安全装置へ出力する着脱判別線、を備えることを特徴とする。

本発明にかかる制御システムは、制御装置において駆動装置との接続線が未接続のため接続部が露出した場合に、接続部が高電圧の状態になることを防止できる、という効果を奏する。

図１は、実施の形態１の制御システムの構成例を示す図である。図２は、制御装置においてレディオン状態に移行する処理を示すフローチャートである。図３は、実施の形態１の安全装置の構成例を示す図である。図４は、実施の形態２の制御システムの構成例を示す図である。図５は、実施の形態３の制御システムの構成例を示す図である。図６は、実施の形態３の安全装置の構成例を示す図である。図７は、実施の形態４の制御システムの構成例を示す図である。

以下に、本発明にかかる制御システムの実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

実施の形態１．
図１は、本実施の形態の制御システムの構成例を示す図である。制御システムは、制御装置１と、接続線２と、駆動装置３と、を備える。

制御装置１は、接続線２を介して駆動装置３の動作を制御する。制御装置１は、従来のレディオン回路と同等の回路構成であって、駆動装置３の動作を許可するレディオン信号を出力するレディオン部１１と、レディオン部１１からのレディオン信号および接続線２の接続状態に基づいて、制御部３に出力するレディオン信号を制御する安全装置１２と、従来の制御を行う主回路と同等の回路構成であって、安全装置１２から入力したレディオン信号に基づいて、駆動装置３に対して電源を供給して動作を制御する制御部１３と、を備える。レディオン部１１および制御部１３は、従来同等の構成を用いることができる。

接続線２は、制御装置１と駆動装置３とを接続し、制御装置１から駆動装置３への電源供給線を備えたケーブルである。接続線２は、制御装置１の安全装置１２において接続線２の接続状態を確認するために用いる着脱判別線２１、を備える。着脱判別線２１は、制御装置１の安全装置１２から入力した信号を折り返し制御装置１の安全装置１２へ出力する。

駆動装置３は、本システムにおける制御対象の装置である。

つづいて、制御装置１におけるレディオン状態の制御について説明する。図２は、制御装置１においてレディオン状態に移行する処理を示すフローチャートである。まず、レディオン部１１において、駆動装置３の動作を許可する場合、安全装置１２へレディオン信号を出力する。安全装置１２では、レディオン部１１からレディオン信号を入力するまで待機し（ステップＳ１：Ｎｏ）、レディオン信号を入力した場合（ステップＳ１：Ｙｅｓ）、つぎに、接続線２が接続されているかどうかを確認する（ステップＳ２）。

ここで、安全装置１２の具体的な構成について説明する。図３は、本実施の形態の安全装置の構成例を示す図である。安全装置１２は、電源部１２１と、抵抗部１２２と、論理反転部１２３と、出力判定部１２４と、ＧＮＤ部１２５と、を備える。

電源部１２１は、出力判定部１２４へ入力される接続判定信号に所定の電圧を与える。電源部１２１では、論理反転部１２３を経由して出力判定部１２４に入力された接続判定信号がＨｉのときの電圧が、出力判定部１２４に入力されたレディオン信号の電圧と同程度になる電圧を与えることが望ましい。抵抗部１２２は、電源部１２１と論理反転部１２３との間に配置されたプルアップ抵抗である。論理反転部１２３は、接続線２側からの接続判定信号を論理反転して出力判定部１２４へ出力する。出力判定部１２４は、レディオン部１１および論理反転部１２３からの入力に対して論理積演算を行う。ＧＮＤ部１２５は、安全装置１２における基準電圧であるグラウンドである。

安全装置１２では、出力判定部１２４が、レディオン部１１からのレディオン信号が入力されたときにＨｉを検出する。また、出力判定部１２４は、図３に示す接続線２が接続された状態では、論理反転部１２３の入力端が接続線２の着脱判別線２１経由でＧＮＤ部１２５と接続してＬｏｗであることから、論理反転部１２３においてＬｏｗからＨｉに反転された接続判定信号を入力する。一方、出力判定部１２４は、接続線２が接続されていない状態では、論理反転部１２３の入力端はＨｉであることから、論理反転部１２３においてＨｉからＬｏｗに論理反転された接続判定信号を入力する。このように、安全装置１２では、出力判定部１２４において、論理反転部１２３からの信号に基づいて、接続線２が接続されているかどうかを確認することができる（ステップＳ２）。

安全装置１２では、出力判定部１２４において論理反転部１２３からＬｏｗを検出しているときは接続線２が接続されていないとして待機し（ステップＳ２：Ｎｏ）、出力判定部１２４において論理反転部１２３からＨｉを検出したときは接続線２が接続されているとして（ステップＳ２：Ｙｅｓ）、出力判定部１２４から制御部１３へレディオン信号を出力し、レディオン状態にする（ステップＳ３）。

制御部１３は、安全装置１２からのレディオン信号に基づいてレディオン状態となり、接続線２を介して、駆動装置３に対して電源を供給して動作を制御する。なお、制御部１３が駆動装置３の動作を制御する方法については、特に限定せず、従来同様の方法を用いることができる。

このように、制御装置１では、接続線２が接続されている場合にのみ、接続線２を介して駆動装置３の動作の制御を行う。すなわち、制御装置１は、接続線２が接続されていない状態では駆動装置３の動作を制御することはないことから、接続線２が未接続で接続部が露出していても、接続部に駆動装置３を制御するための電流は流れず、高電圧にはならない。そのため、高電圧状態の接続部に人が接触することを防止することができる。

なお、安全装置１２では、出力判定部１２４において論理反転部１２３からＬｏｗを検出、すなわち接続線２が接続されていない場合（ステップＳ２：Ｎｏ）、待機せずにエラー状態と判定して処理を終了することも可能である。

また、図３において安全装置１２の具体的な回路構成について説明したが、一例であり、これに限定するものではない。レディオン信号の入力と接続線２の接続状態に対して同等の条件で信号を出力できれば、他の論理回路の構成、または論理回路以外の構成等を用いてもよい。

また、制御装置１は、従来の制御装置（レディオン部１１、制御部１３）に安全装置１２を追加したものであるので、簡易に制御装置１を構成することができる。

以上説明したように、本実施の形態では、制御装置１において、安全装置１２が、レディオン信号と接続線２の接続状態とを確認し、レディオン信号を入力し、かつ、接続線２が接続されている場合に制御部１３へレディオン信号を出力し、制御部１３が、入力したレディオン信号に基づいて、駆動装置３に対して電源を供給して動作を制御することとした。これにより、制御装置１では、接続線２が未接続の場合、制御部１３がレディオン状態にならず、駆動装置３へ電源を供給しないことから、接続線２との接続部が高電圧の状態で露出することを防止できる。

実施の形態２．
本実施の形態では、駆動装置が着脱判別線を備える。実施の形態１と異なる部分について説明する。

図４は、本実施の形態の制御システムの構成例を示す図である。制御システムは、制御装置１と、接続線２ａと、駆動装置３ａと、を備える。制御装置１の構成は、実施の形態１（図３参照）と同一である。

接続線２ａは、制御装置１と駆動装置３ａとを接続し、制御装置１から駆動装置３ａへの電源供給線を備えたケーブルである。

駆動装置３ａは、本システムにおける制御対象の装置である。駆動装置３ａは、制御装置１の安全装置１２において接続線２ａの接続状態を確認するために用いる着脱判別線３１、を備える。着脱判別線３１は、接続線２ａ経由で制御装置１の安全装置１２から入力した信号を折り返し制御装置１の安全装置１２側へ出力する。

安全装置１２では、出力判定部１２４は、図４に示す接続線２ａが接続された状態では、論理反転部１２３の入力端が接続線２ａおよび駆動装置３ａの着脱判別線３１経由でＧＮＤ部１２５と接続してＬｏｗであることから、論理反転部１２３においてＬｏｗからＨｉに反転された接続判定信号を入力する。一方、出力判定部１２４は、接続線２ａが接続されていない状態では、論理反転部１２３の入力端はＨｉであることから、論理反転部１２３においてＨｉからＬｏｗに論理反転された接続判定信号を入力する。その他の動作については、実施の形態１と同様である。

このように、制御装置１におけるレディオン状態の制御は実施の形態１と同様である。本実施の形態では、接続線２ａは一般的なケーブルであり、駆動装置３ａが着脱判別線３１を備えている。そのため、制御装置１では、接続線２ａが未接続の場合のほか、接続線２ａが断線している場合も接続線２ａが未接続と判断し、レディオン状態にはならない。

以上説明したように、本実施の形態では、駆動装置３ａが着脱判別線３１を備えることとした。これにより、実施の形態１の効果に加えて、接続線２ａが断線している場合についても制御装置１はレディオン状態にはならず、駆動装置３ａへ電源を供給しないことから、断線部が高電圧の状態で露出することを防止できる。

実施の形態３．
本実施の形態では、安全装置のグラウンドと接続線のＦＧ（Frame Ground）が同一の場合について説明する。実施の形態１と異なる部分について説明する。

図５は、本実施の形態の制御システムの構成例を示す図である。制御システムは、制御装置１ａと、接続線２ｂと、駆動装置３と、を備える。

制御装置１ａは、接続線２ｂを介して駆動装置３の動作を制御する。制御装置１ａは、レディオン部１１と、レディオン部１１からのレディオン信号および接続線２ｂの接続状態に基づいて、制御部３に出力するレディオン信号を制御する安全装置１２ａと、制御部１３と、を備える。制御装置１ａでは、自身の筐体等を介してＦＧと接続しており、安全装置１２ａ内のグラウンドとＦＧが同一であるとする。

接続線２ｂは、制御装置１ａと駆動装置３とを接続し、制御装置１ａから駆動装置３への電源供給線を備えたケーブルである。接続線２ｂは、制御装置１ａの安全装置１２ａにおいて接続線２ｂの接続状態を確認するために用いる着脱判別線２２、を備える。また、接続線２ｂは、ケーブル全体がシールド２３で覆われており、シールド２３を介してＦＧと接続しているものとする。着脱判別線２２は、一方が制御装置１ａの安全装置１２ａと接続し、他方がシールド２３経由でＦＧと接続する。

図６は、本実施の形態の安全装置の構成例を示す図である。安全装置１２ａは、電源部１２１と、抵抗部１２２と、論理反転部１２３と、出力判定部１２４と、を備える。安全装置１２（図３参照）からＧＮＤ部１２５を削除したものである。

安全装置１２ａでは、出力判定部１２４は、図６に示す接続線２ｂが接続された状態では、論理反転部１２３の入力端が接続線２ｂの着脱判別線２２経由でＦＧと接続してＬｏｗであることから、論理反転部１２３においてＬｏｗからＨｉに反転された接続判定信号を入力する。一方、出力判定部１２４は、接続線２ｂが接続されていない状態では、論理反転部１２３の入力端はＨｉであることから、論理反転部１２３においてＨｉからＬｏｗに論理反転された接続判定信号を入力する。その他の動作については、実施の形態１と同様である。

以上説明したように、本実施の形態では、制御装置１ａの安全装置１２ａのグラウンドと接続線２ｂのＦＧが同一の場合は、着脱判別線２２の一方を制御装置１ａの安全装置１２ａと接続し、他方は制御装置１ａの安全装置１２ａへ返さずＦＧと接続することとした。この場合においても、実施の形態１と同様の効果を得ることができる。

実施の形態４．
本実施の形態では、安全装置のグラウンドと駆動装置のＦＧが同一の場合について説明する。実施の形態２、３と異なる部分について説明する。

図７は、本実施の形態の制御システムの構成例を示す図である。制御システムは、制御装置１ａと、接続線２ｃと、駆動装置３ｂと、を備える。

接続線２ｃは、制御装置１ａと駆動装置３ｂとを接続し、制御装置１ａから駆動装置３ｂへの電源供給線を備えたケーブルである。

駆動装置３ｂは、本システムにおける制御対象の装置である。駆動装置３ｂは、制御装置１ａの安全装置１２ａにおいて接続線２ｃの接続状態を確認するために用いる着脱判別線３２、を備える。また、駆動装置３ｂは、自身の筐体等を介してＦＧと接続しているものとする。着脱判別線３２は、一方が接続線２ｃ経由で制御装置１ａの安全装置１２ａと接続し、他方が駆動装置３ｂの筐体等を介してＦＧと接続する。

安全装置１２ａでは、出力判定部１２４は、図７に示す接続線２ｃが接続された状態では、論理反転部１２３の入力端が接続線２ｃおよび駆動装置３ｂの着脱判別線３２経由でＦＧと接続してＬｏｗであることから、論理反転部１２３においてＬｏｗからＨｉに反転された接続判定信号を入力する。一方、出力判定部１２４は、接続線２ｃが接続されていない状態では、論理反転部１２３の入力端はＨｉであることから、論理反転部１２３においてＨｉからＬｏｗに論理反転された接続判定信号を入力する。その他の動作については、実施の形態２と同様である。

以上説明したように、本実施の形態では、制御装置１ａの安全装置１２ａのグラウンドと駆動装置３ｂのＦＧが同一の場合は、着脱判別線３２の一方を接続線２ｃ経由で制御装置１ａの安全装置１２ａと接続し、他方は制御装置１ａの安全装置１２ａへ返さずＦＧと接続することとした。この場合においても、実施の形態２と同様の効果を得ることができる。

１、１ａ制御装置
２、２ａ、２ｂ、２ｃ接続線
３、３ａ、３ｂ駆動装置
１１レディオン部
１２、１２ａ安全装置
１３制御部
２１、２２、３１、３２着脱判別線
２３シールド
１２１電源部
１２２抵抗部
１２３論理反転部
１２４出力判定部
１２５ＧＮＤ部

Claims

駆動装置の動作を制御する制御装置と、前記制御装置と前記駆動装置とを接続する接続線と、を備えた制御システムであって、
前記制御装置は、
前記駆動装置の動作を許可するレディオン信号を出力するレディオン手段と、
前記レディオン手段から入力した前記レディオン信号と前記接続線との接続状態とに基づいて、当該レディオン信号の出力を制御する安全装置と、
前記安全装置から入力したレディオン信号に基づいて、前記駆動装置に対して電源を供給し、当該駆動装置の動作を制御する制御手段と、
を備え、
前記接続線は、
前記安全装置から入力した信号を折り返し当該安全装置へ出力する着脱判別線、
を備えることを特徴とする制御システム。
駆動装置の動作を制御する制御装置と、接続線を介して前記制御装置と接続する前記駆動装置と、を備えた制御システムであって、
前記制御装置は、
前記駆動装置の動作を許可するレディオン信号を出力するレディオン手段と、
前記レディオン手段から入力した前記レディオン信号と前記接続線との接続状態とに基づいて、当該レディオン信号の出力を制御する安全装置と、
前記安全装置から入力したレディオン信号に基づいて、前記駆動装置に対して電源を供給し、当該駆動装置の動作を制御する制御手段と、
を備え、
前記駆動装置は、
前記接続線を介して前記安全装置から入力した信号を折り返し当該安全装置へ出力する着脱判別線、
を備えることを特徴とする制御システム。
前記安全装置は、
前記着脱判別線と接続する一方の端子へ電源を供給する電源手段と、
前記一方の端子にかかる信号電圧の論理を反転する論理判定手段と、
前記レディオン手段からのレディオン信号と前記論理判定手段からの信号とを入力し、論理積演算した結果をレディオン信号として前記制御手段へ出力する出力判定手段と、
前記着脱判別線と接続する他方の端子と接続する基準電圧であるグラウンド部と、
を備え、
前記着脱判別線は、前記制御装置と前記接続線が接続している場合、または前記制御装置と前記駆動装置が前記接続線を介して接続している場合、前記一方の端子と前記他方の端子とを接続する、
ことを特徴とする請求項１または２に記載の制御システム。
駆動装置の動作を制御する制御装置と、前記制御装置と前記駆動装置とを接続する接続線と、を備えた制御システムであって、前記制御装置内のグラウンドと前記接続線のフレームグラウンドが同一の場合に、
前記制御装置は、
前記駆動装置の動作を許可するレディオン信号を出力するレディオン手段と、
前記レディオン手段から入力した前記レディオン信号と前記接続線との接続状態とに基づいて、当該レディオン信号の出力を制御する安全装置と、
前記安全装置から入力したレディオン信号に基づいて、前記駆動装置に対して電源を供給し、当該駆動装置の動作を制御する制御手段と、
を備え、
前記接続線は、
前記安全装置から入力した信号をフレームグラウンドに接続する着脱判別線、
を備えることを特徴とする制御システム。
駆動装置の動作を制御する制御装置と、接続線を介して前記制御装置と接続する前記駆動装置と、を備えた制御システムであって、前記制御装置のグラウンドと前記駆動装置のフレームグラウンドが同一の場合に、
前記制御装置は、
前記駆動装置の動作を許可するレディオン信号を出力するレディオン手段と、
前記レディオン手段から入力した前記レディオン信号と前記接続線との接続状態とに基づいて、当該レディオン信号の出力を制御する安全装置と、
前記安全装置から入力したレディオン信号に基づいて、前記駆動装置に対して電源を供給し、当該駆動装置の動作を制御する制御手段と、
を備え、
前記駆動装置は、
前記接続線を介して前記安全装置から入力した信号をフレームグラウンドに接続する着脱判別線、
を備えることを特徴とする制御システム。
前記安全装置は、
前記着脱判別線と接続する端子へ電源を供給する電源手段と、
前記端子にかかる信号電圧の論理を反転する論理判定手段と、
前記レディオン手段からのレディオン信号と前記論理判定手段からの信号とを入力し、論理積演算した結果をレディオン信号として前記制御手段へ出力する出力判定手段と、
を備え、
前記着脱判別線は、前記制御装置と前記接続線が接続している場合、または前記制御装置と前記駆動装置が前記接続線を介して接続している場合、前記端子とフレームグラウンドとを接続する、
ことを特徴とする請求項４または５に記載の制御システム。
接続線を介して制御対象の駆動装置と接続する制御装置であって、
前記駆動装置の動作を許可するレディオン信号を出力するレディオン手段と、
前記レディオン手段から入力した前記レディオン信号と前記接続線との接続状態とに基づいて、当該レディオン信号の出力を制御する安全装置と、
前記安全装置から入力したレディオン信号に基づいて、前記駆動装置に対して電源を供給し、当該駆動装置の動作を制御する制御手段と、
を備えることを特徴とする制御装置。
前記接続線または前記駆動装置のうち少なくとも１つが、前記安全装置から入力した信号を折り返し当該安全装置へ出力する着脱判別線を備える場合に、
前記安全装置は、
前記着脱判別線と接続する一方の端子へ電源を供給する電源手段と、
前記一方の端子にかかる信号電圧の論理を反転する論理判定手段と、
前記レディオン手段からのレディオン信号と前記論理判定手段からの信号とを入力し、論理積演算した結果をレディオン信号として前記制御手段へ出力する出力判定手段と、
前記着脱判別線と接続する他方の端子と接続する基準電圧であるグラウンド部と、
を備えることを特徴とする請求項７に記載の制御装置。
前記接続線または前記駆動装置のうち少なくとも１つが、前記制御装置内のグラウンドと自身のフレームグラウンドが同一であって、前記安全装置から入力した信号をフレームグラウンドに接続する着脱判別線を備える場合に、
前記安全装置は、
前記着脱判別線と接続する端子へ電源を供給する電源手段と、
前記端子にかかる信号電圧の論理を反転する論理判定手段と、
前記レディオン手段からのレディオン信号と前記論理判定手段からの信号とを入力し、論理積演算した結果をレディオン信号として前記制御手段へ出力する出力判定手段と、
を備えることを特徴とする請求項７に記載の制御装置。
駆動装置の動作を制御する制御装置と前記駆動装置とを接続する接続線であって、前記制御装置内のグラウンドと自身のフレームグラウンドが同一の場合に、
前記制御装置から入力した信号をフレームグラウンドに接続する着脱判別線、
を備えることを特徴とする接続線。
駆動装置の動作を制御する制御装置と接続線を介して接続する前記駆動装置であって、前記制御装置内のグラウンドと自身のフレームグラウンドが同一の場合に、
前記制御装置から入力した信号をフレームグラウンドに接続する着脱判別線、
を備えることを特徴とする駆動装置。