WO2020195353A1 - 安全機器 - Google Patents

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WO2020195353A1
WO2020195353A1 PCT/JP2020/006300 JP2020006300W WO2020195353A1 WO 2020195353 A1 WO2020195353 A1 WO 2020195353A1 JP 2020006300 W JP2020006300 W JP 2020006300W WO 2020195353 A1 WO2020195353 A1 WO 2020195353A1
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WO
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circuit
failure detection
output
contactor
safety
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PCT/JP2020/006300
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Inventor
翔平 中野
典史 大杉
Original Assignee
Idec株式会社
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    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B9/00—Safety arrangements
    • G05B9/02—Safety arrangements electric

Definitions

  • the present invention relates to a safety device that permits the supply of electric power to a load in a state where safety is ensured.
  • Patent Document 1 discloses a safety device conforming to Category 2 of ISO13849-1.
  • Category 2 safety equipment includes a failure detection circuit (TE) that detects failures in input devices and output devices, and a failure detection output circuit (OTE) that performs appropriate control output that works on the safe side when a failure is detected. is necessary.
  • TE failure detection circuit
  • OTE failure detection output circuit
  • the safety device of Patent Document 1 realizes TE and OTE by using a general-purpose PLC (Programmable logic controller).
  • PLC Programmable logic controller
  • Patent Document 1 The safety device of Patent Document 1 is provided with a general-purpose PLC in addition to the relay unit. Therefore, the user needs to create a PLC program in advance and manage the program.
  • An object of the present invention is to realize a safety device conforming to Category 2 of ISO13849-1 without using a general-purpose PLC.
  • the safety device of the present invention is a safety device conforming to Category 2 of ISO13849-1, and is a failure detection circuit that detects a failure of a switching circuit that permits or prohibits the supply of electric power to a load, and a failure of the failure detection circuit. It is characterized by incorporating a failure detection output circuit that performs failure detection output in conjunction with detection in one module.
  • the present invention realizes a safety device conforming to ISO13849-1 category 2 without using a general-purpose PLC by incorporating a failure detection circuit (TE) and a failure detection output circuit (OTE) in one module. can do. Therefore, the user does not need to create a PLC program and does not need to manage the program.
  • TE failure detection circuit
  • OFT failure detection output circuit
  • the input circuit, logic circuit, and output circuit may be separate modules, but by incorporating these circuits as one module, the configuration becomes simpler.
  • the safety device of the present invention can also connect a plurality of switching circuits (contactors) and output an output signal to each of them. Further, the safety device of the present invention may include an off-delay circuit that outputs an output signal with a predetermined time difference.
  • the safety device of the present invention may output a failure detection output in conjunction with a failure detection result from another safety device.
  • FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a safety circuit.
  • the safety circuit includes a relay module 10, an AC power supply 11, a contactor 12, a contactor 13, a load 14, a door switch 15, and a display 16.
  • the relay module 10 is an example of the safety device of the present invention.
  • the door switch 15 is, for example, an interlock switch.
  • the door switch 15 inputs a safety input signal to the relay module 10 by opening and closing the door.
  • the contactor 12 and the contactor 13 are inserted into the power supply path between the AC power supply 11 and the load 14.
  • the contactor 12 and the contactor 13 are examples of switching circuits that allow or prohibit the supply of electric power to the load 14.
  • the load 14 is, for example, a motor.
  • the relay module 10 turns the contactor 12 on or off according to the safety output signal generated based on the safety input signal received from the door switch 15.
  • the relay module 10 turns on the contactor 12 and turns on the contactor 13, the supply of electric power from the AC power supply 11 to the load 14 is permitted.
  • the relay module 10 has a function of detecting a failure of the door switch 15 and the contactor 12.
  • the relay module 10 detects a failure of the contactor 12 or the door switch 15, the relay module 10 outputs a failure detection output.
  • the relay module 10 turns off the contactor 13 by the failure detection output Y2.
  • the contactor 13 is turned off, the power supply from the AC power supply 11 to the load 14 is stopped.
  • the relay module 10 becomes a safety device conforming to ISO13849-1 category 2 and performance level d (PLd).
  • the relay module 10 outputs the failure detection output Y1 to the display 16.
  • the display 16 is, for example, an LED.
  • the display 16 turns on the LED when the failure detection output is received from the relay module 10.
  • the relay module 10 outputs a failure detection output to at least one of the contactor 13 and the display 16.
  • the relay module 10 complies with the performance level c (PLc) when the failure detection output is output only to the display 16.
  • the failure detection output is not limited to the example of outputting to a display such as an LED.
  • the failure detection output may be output to a speaker that emits an alarm sound.
  • FIG. 2 is a block diagram showing the main configuration of the relay module 10.
  • the relay module 10 includes a safety input / logic circuit 101, a safety output circuit 102, a failure detection circuit 103, and a failure detection output circuit 104.
  • the safety input / logic circuit 101 receives the safety input signal from the door switch 15. Further, the safety input / logic circuit 101 receives the start input signal.
  • the start input signal may be input from a switch (not shown) or the like.
  • the safety output circuit 102 is connected to the contactor 12.
  • the safety output circuit 102 outputs a safety output signal that turns the contactor 12 on or off according to the operation of the safety input / logic circuit 101.
  • the safety input / logic circuit 101, the safety output circuit 102, and the failure detection circuit 103 are composed of a forced guide type relay and a logic circuit.
  • FIG. 3 is a circuit diagram of a forced guide type relay.
  • the forced guide relay of this example has three a-contacts and one b-contact. Of the three a-contacts, the a-contact 50 is inserted into the safety input / logic circuit 101, and the a-contact 51 is inserted into the safety output circuit 102. In this example, one of the three a-contacts is not utilized (NC), but may be utilized as part of the second safety output circuit. Further, one b-contact 52 is inserted into the failure detection circuit 103.
  • FIG. 4 is a schematic diagram for explaining the configuration of the main part of the contactor 12.
  • the contactor 12 is composed of a contact and is inserted into a power supply path between the AC power supply 11 and the load 14, and allows or prohibits the supply of power to the load 14. Further, the contactor 12 is separately provided with a b contact 121. When the b-contact 121 is input to the failure detection circuit 103, the relay module 10 can detect the failure of the contactor 12.
  • the b-contact 52 of the forced guide type relay and the b-contact 121 of the contactor 12 are both closed, and the forced guide is received by receiving the start input signal in a state where the safety input signal is input from the door switch 15.
  • the expression relay works.
  • the forced guide type relay operates, the a-contact 50 of the safety input / logic circuit 101 and the a-contact 51 of the safety output circuit 102 close.
  • the safety output circuit 102 turns on the contactor 12 with the door switch 15 closed.
  • the safety output circuit 102 turns the contactor 12 on or off and outputs a safety output signal for permitting or disabling the supply of electric power to the load 14.
  • the safety input / logic circuit 101 functions as an input circuit that receives an input instruction for causing the safety output circuit 102 to output a safety output signal.
  • the b-contact 52 of the failure detection circuit 103 opens when the forced guide type relay operates. As shown in FIGS. 2 and 4, the b-contact 52 of the failure detection circuit 103 is connected to the b-contact 121 of the contactor 12. Therefore, when the contacts are welded by the contactor 12 after the operation of the forced guide type relay, the input side of the failure detection circuit 103 is opened. Further, even when the a contact 50 or the a contact 51 is welded, the b contact 52 is in the open state, so that the input side of the failure detection circuit 103 is in the open state. The failure detection circuit 103 performs failure detection when the safety input side is in the open state and the failure detection input side is in the open state.
  • the failure detection circuit 103 receives a switch monitor input signal according to the opening and closing of the door switch.
  • the failure detection circuit 103 detects a failure of the door switch 15 when the safety input signal is input and the switch monitor input signal is input even though the door switch 15 is open.
  • the failure detection output circuit 104 performs a failure detection output in conjunction with the failure detection of the failure detection circuit 103.
  • the failure detection output circuit 104 outputs the failure detection output Y1 to the display 16. Further, the failure detection output circuit 104 outputs the failure detection output Y2 to the contactor 13.
  • FIG. 5 is a timing chart for explaining the operation when the contactor 12 fails.
  • the outputs of the safety input / logic circuit 101 and the safety output circuit 102 become H signals, and the contactor 12 is turned on. As a result, electric power is supplied to the load 14. At this time, the failure detection input becomes an L signal.
  • the failure detection output Y2 of the failure detection output circuit 104 is an H signal. At this time, the failure detection input returns to the H signal.
  • the failure detection circuit 103 notifies the failure detection output circuit 104 of failure detection when the L input state continues even after the lapse of a predetermined time T1.
  • the failure detection output circuit 104 turns off the contactor 13 with the failure detection output Y2 as the L output.
  • the relay module 10 realizes the operation of the safety device conforming to the category 2 of ISO13849-1.
  • the relay module 10 of the present embodiment realizes the operation of a safety device conforming to Category 2 without using a general-purpose PLC. Therefore, the user does not need to create a PLC program and does not need to manage the program. Further, the relay module 10 of the present embodiment does not require a general-purpose PLC, and thus saves space. Further, the user does not need to wire the PLC. Therefore, wiring is easy. Further, the relay module 10 of the present embodiment can be realized at a lower cost than the relay modules of category 3 and category 4.
  • the relay module 10 of the present embodiment incorporates the safety input / logic circuit 101, the safety output circuit 102, the failure detection circuit 103, and the failure detection output circuit 104 as one module.
  • the failure detection circuit 103 and the failure detection output circuit 104 may be incorporated as one module, and the safety input / logic circuit 101 and the safety output circuit 102 may be separate modules.
  • the relay module 10 has a simpler configuration and more space saving by incorporating these as one module. In addition, the number of devices managed by the user can be reduced.
  • FIG. 6 is a timing chart for explaining the operation when the door switch 15 fails.
  • the operation is the same as that shown in FIG.
  • the failure detection circuit 103 detects the failure when the switch monitor signal is input even when the door switch 15 is closed.
  • the failure detection circuit 103 notifies the failure detection output circuit 104 of failure detection when the switch monitor signal is input even after the lapse of the predetermined time T2.
  • the failure detection output circuit 104 turns off the contactor 13 with the failure detection output Y2 as the L output.
  • the door switch 15 which is an interlock switch is shown as the input device, but the input device may be, for example, a forced release type emergency stop switch.
  • FIG. 7 is a block diagram showing the configuration of the safety circuit according to the first modification.
  • the configurations common to those in FIG. 1 are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted.
  • the safety circuit according to the first modification further includes an AC power supply 21, a contactor 22, and a load 24.
  • the contactor 22 is an example of a switching circuit that is inserted into the power supply path between the AC power supply 21 and the load 24 to allow or prohibit the supply of power to the load 24.
  • the switching circuit includes a first switching circuit and a second switching circuit.
  • the contactor 12 is an example of the first switching circuit
  • the contactor 22 is an example of the second switching circuit.
  • the load 24 is, for example, a motor.
  • the relay module 10 turns the contactor 22 on or off based on the safety input signal received from the door switch 15. When the relay module 10 turns on the contactor 22 and turns on the contactor 13, the supply of electric power from the AC power supply 21 to the load 24 is permitted.
  • the relay module 10 has a function of detecting a failure of the contactor 22.
  • the relay module 10 also outputs a failure detection output when a failure of the contactor 22 is detected. Even when the relay module 10 detects a failure of the contactor 22, the relay module 10 turns off the contactor 13 by the failure detection output. When the contactor 13 is turned off, the power supply from the AC power supply 21 to the load 24 is stopped.
  • FIG. 8 is a block diagram showing a main configuration of the relay module 10 according to the first modification.
  • the same reference numerals are given to the configurations common to those in FIG. 2, and the description thereof will be omitted.
  • FIG. 9 is a circuit diagram of a forced guide type relay in the relay module 10 according to the first modification.
  • the forced guide relay of this example also has three a-contacts and one b-contact. Of the three a contacts, the a contact 50 is inserted into the safety input / logic circuit 101, and the a contact 51 and the a contact 53 are inserted between the safety input and the safety output in the safety output circuit 102. In this example, the a contact 51 is inserted. The contactor 12 and the contact 53 are inserted between the safety outputs to the contactor 22.
  • the configuration of the main part of the contactor 22 is the same as that of the contactor 12 shown in FIG.
  • the contactor 22 is also composed of a contact and is inserted into the power supply path between the AC power supply 21 and the load 24 to allow or prohibit the supply of power to the load 24. Further, the contactor 22 is separately provided with a b-contact 221.
  • the relay module 10 can detect the failure of the contactor 22.
  • the b-contact 52 of the forced guide type relay, the b-contact 121 of the contactor 12, and the b-contact 221 of the contactor 22 are all closed, and the start input signal is input from the door switch 15 with the safety input signal.
  • the forced guide type relay operates by accepting.
  • the a-contact 50 of the safety input / logic circuit 101, the a-contact 51 and the a-contact 53 of the safety output circuit 102 are closed.
  • the safety output circuit 102 turns on the contactor 12 and the contactor 22 with the door switch 15 closed.
  • the safety output circuit 102 turns on or off the contactor 12 and the contactor 22 to output a safety output signal for allowing or disallowing the supply of power to the load 14.
  • the safety input / logic circuit 101 functions as an input circuit that receives an input instruction for outputting the safety output signal to the safety output circuit 102.
  • one relay module can turn on, off, and detect a plurality of contactors 12 and 22.
  • FIG. 10 is a block diagram showing the configuration of the safety circuit according to the second modification.
  • the configurations common to those in FIG. 1 are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted.
  • the safety circuit according to the second modification further includes a motor controller 18.
  • the motor controller 18 is connected between the AC power supply 11 and the contactor 13. Further, the motor controller 18 is connected to the relay module 10.
  • FIG. 11 is a block diagram showing a main configuration of the relay module 10 according to the second modification.
  • the same reference numerals are given to the configurations common to those in FIG. 2, and the description thereof will be omitted.
  • the relay module 10 further includes an off-delay circuit 105.
  • FIG. 12 is a circuit diagram of a forced guide type relay in the relay module 10 according to the second modification for forming the off-delay circuit 105.
  • the forced guide relay of this example also has three a-contacts and one b-contact. Of the three a-contacts, the a-contact 55 is inserted into the safety input / logic circuit 101, and the a-contact 61 is inserted into the safety output circuit 102. In this example as well, one of the three a contacts is not used (NC). Further, one b-contact 62 is inserted into the failure detection circuit 103.
  • FIG. 13 is a timing chart for explaining the operation when welding occurs at the contact 61 corresponding to the safety output.
  • the outputs of the safety input / logic circuit 101 and the safety output circuit 102 become H signals
  • the motor controller 18 is turned on
  • the contactor 17 is turned on.
  • the failure detection input becomes an L signal.
  • the a contact 51 in the safety output circuit 102 is opened through the safety input / logic circuit 101, so that the motor controller 18 is turned off (immediate disconnection) and the load (for example, the motor) is decelerated.
  • the off-delay circuit 105 opens the a contact 61 after a predetermined delay time T3 has elapsed. Therefore, the contactor 17 is turned off by a time difference of the delay time T3 from that of the motor controller 18, and the failure detection input returns to the H signal.
  • the safety output on the off-delay side remains on even if the door switch 15 is opened.
  • the b-contact 62 remains open. Therefore, the input side of the failure detection circuit 103 remains open, and the L input state continues.
  • the failure detection circuit 103 notifies the failure detection output circuit 104 of failure detection when the L input state continues even after the elapse of the predetermined time T4.
  • the failure detection output circuit 104 turns off the contactor 13 with the failure detection output Y2 as the L output.
  • the relay module 10 according to the second modification also uses a forced guide type relay for the delay output by the off-delay circuit 105. Therefore, one relay module 10 realizes both immediate cut and off-delay operations. Therefore, in this case as well, the user does not need to program.
  • the relay module 10 outputs the first output signal to the motor controller 18 and outputs the second output signal to the contactor 17, but a larger number of contactors are connected to the contactor 17. (For example, a third output signal) may be output.
  • FIG. 14 is a block diagram showing a main configuration of the relay module 10 according to the modified example 3.
  • the same reference numerals are given to the configurations common to those in FIG. 2, and the description thereof will be omitted.
  • the relay module 10 further includes a reset input unit 171.
  • the reset input unit 171 is connected to the failure detection circuit 103 and the failure detection output circuit 104.
  • the failure detection output circuit 104 has a self-holding circuit. Therefore, the failure detection output circuit 104 continues to maintain that state when the failure detection output is performed.
  • the reset input unit 171 inputs a failure reset signal to the failure detection output circuit 104 when the user presses a reset switch (not shown).
  • FIG. 15 is a timing chart for explaining the operation when a failure occurs in the door switch 15 and the failure is subsequently removed.
  • the operation when the door switch 15 fails is the same as the operation shown in FIG.
  • the failure detection output circuit 104 maintains the failure detection output Y2 at the L output by the self-holding circuit.
  • the reset input unit 171 receives the signal from the failure detection circuit and the failure reset input signal from the reset switch (not shown), the reset input unit 171 sends a reset signal to the failure detection output circuit 104. To generate.
  • the failure detection output circuit 104 returns the failure detection output Y2 to the H output. Therefore, the relay module 10 according to the third modification is in a state where power can be supplied to the load when the user determines that the failure has been eliminated and gives a reset instruction.
  • FIG. 16 is a block diagram showing the configuration of the safety circuit according to the modified example 4.
  • the configurations common to those in FIG. 1 are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted.
  • the safety circuit according to the fourth modification further includes an AC power supply 71, a contactor 72, a load 74, a door switch 75, and a relay module 76.
  • the contactor 72 is inserted into the power supply path between the AC power supply 71 and the load 74.
  • the contactor 72 permits or disallows the supply of power to the load 74.
  • the load 74 is also, for example, a motor.
  • the relay module 76 turns the contactor 72 on or off based on the safety input signal received from the door switch 75.
  • the relay module 76 turns on the contactor 72 and the relay module 10 turns on the contactor 13, the supply of electric power from the AC power supply 71 to the load 74 is permitted.
  • the relay module 76 has a function of detecting a failure of the door switch 75 or the contactor 72.
  • the relay module 76 detects a failure of the door switch 75 or the contactor 72, the relay module 76 outputs a failure detection output to the relay module 10. That is, the relay module 76 is an example of the second failure detection circuit.
  • the relay module 10 is an example of the first failure detection circuit.
  • the failure detection output circuit 104 turns off the contactor 13 by the failure detection output Y2 even when the failure detection is received from the relay module 76.
  • the contactor 13 is turned off, the supply of electric power from the AC power source 11 and the AC power source 71 to the load 14 and the load 74 is stopped.
  • the failure detection output circuit 104 is linked to the failure detection of at least one of the failure detection circuit 103 of the relay module 10 which is the first failure detection circuit or the relay module 76 which is the second failure detection circuit. , Performs failure detection output.

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Abstract

本発明の安全機器（１０）は、ＩＳＯ１３８４９－１のカテゴリ２に準拠する安全機器（１０）であって、負荷に対する電力の供給を許可または禁止する切換回路（１２，１３）の故障を検出する故障検出回路（１０３）と、前記故障検出回路（１０３）の故障検出に連動して故障検出出力を行なう故障検出出力回路（１０４）と、を１つのモジュールに内蔵したことを特徴とする。

Description

安全機器
　本発明は、安全が確保されている状態において負荷に電力の供給を許可する安全機器に関する。
　例えば特許文献１には、ＩＳＯ１３８４９－１のカテゴリ２に準拠する安全機器が開示されている。
　カテゴリ２の安全機器は、入力機器および出力機器の故障を検出する故障検出回路（ＴＥ）、および故障を検出した場合に安全側に働く適切な制御出力を行う故障検出出力回路（ＯＴＥ）、が必要である。
　特許文献１の安全機器は、汎用のＰＬＣ（Programmable logic controller）を用いてＴＥおよびＯＴＥを実現している。
特開２０１１－１４５８７７号公報
　特許文献１の安全機器は、リレーユニットとは別に汎用のＰＬＣを備える。したがって、利用者は、予めＰＬＣのプログラムを組む必要があり、かつプログラムの管理を行なう必要がある。
　本発明の目的は、汎用のＰＬＣを用いずにＩＳＯ１３８４９－１のカテゴリ２に準拠する安全機器を実現することである。
　本発明の安全機器は、ＩＳＯ１３８４９－１のカテゴリ２に準拠する安全機器であって、負荷に対する電力の供給を許可または禁止する切換回路の故障を検出する故障検出回路と、前記故障検出回路の故障検出に連動して故障検出出力を行なう故障検出出力回路と、を１つのモジュールに内蔵したことを特徴とする。
　本発明は、故障検出回路（ＴＥ）と、故障検出出力回路（ＯＴＥ）とを１つのモジュールに内蔵したことにより、汎用のＰＬＣを用いずにＩＳＯ１３８４９－１のカテゴリ２に準拠する安全機器を実現することができる。したがって、利用者は、ＰＬＣのプログラムを組む必要がなく、プログラムの管理を行なう必要もない。
　なお、入力回路、論理回路、および出力回路は、別のモジュールであってもよいが、これら回路を１つのモジュールとして内蔵することで、より簡易な構成となる。
　また、本発明の安全機器は、複数の切換回路（コンタクタ）を接続して、それぞれに出力信号を出力することもできる。さらに本発明の安全機器は、所定の時間差で出力信号を出力するオフディレイ回路を備えていてもよい。
　また、本発明の安全機器は、他の安全機器からの故障検出結果に連動して、故障検出出力を行なってもよい。
　この発明によれば、汎用のＰＬＣを用いずにＩＳＯ１３８４９－１のカテゴリ２に準拠する安全機器を実現することができる。
安全回路の構成を示すブロック図である。 リレーモジュール１０の主要構成を示すブロック図である。 強制ガイド式リレーの回路図である。 コンタクタ１２の主要部の構成を説明するための模式図である。 コンタクタ１２に故障が生じた場合の動作を説明するためのタイミングチャートである。 ドアスイッチ１５に故障が生じた場合の動作を説明するためのタイミングチャートである。 変形例１に係る安全回路の構成を示すブロック図である。 変形例１に係るリレーモジュール１０の主要構成を示すブロック図である。 変形例１に係るリレーモジュール１０における強制ガイド式リレーの回路図である。 変形例２に係る安全回路の構成を示すブロック図である。 変形例２に係るリレーモジュール１０の主要構成を示すブロック図である。 変形例２に係るオフディレイ回路１０５を構成するための強制ガイド式リレーの回路図である。 変形例２に係るリレーモジュール１０の接点６１に溶着が生じた場合の動作を説明するためのタイミングチャートである。 変形例３に係るリレーモジュール１０の主要構成を示すブロック図である。 ドアスイッチ１５に故障が生じ、かつその後に故障が除去された場合の動作を説明するためのタイミングチャートである。 変形例４に係る安全回路の構成を示すブロック図である。 変形例４に係るリレーモジュール１０の主要構成を示すブロック図である。
　図１は、安全回路の構成を示すブロック図である。安全回路は、リレーモジュール１０、交流電源１１、コンタクタ１２、コンタクタ１３、負荷１４、ドアスイッチ１５、および表示器１６を備えている。リレーモジュール１０は、本発明の安全機器の一例である。
　ドアスイッチ１５は、例えばインターロックスイッチである。ドアスイッチ１５は、ドアの開閉により安全入力信号をリレーモジュール１０に対して入力する。
　コンタクタ１２およびコンタクタ１３は、交流電源１１と負荷１４との間の電力供給経路に挿入される。コンタクタ１２およびコンタクタ１３は、負荷１４に対する電力の供給を許可または禁止する切換回路の一例である。負荷１４は、例えばモータである。
　リレーモジュール１０は、ドアスイッチ１５から受け付けた安全入力信号に基づいて生成された安全出力信号により、コンタクタ１２をオンまたはオフする。リレーモジュール１０がコンタクタ１２をオンし、かつコンタクタ１３をオンすると、交流電源１１から負荷１４への電力の供給が許可される。
　また、リレーモジュール１０は、ドアスイッチ１５およびコンタクタ１２の故障を検出する機能を有する。リレーモジュール１０は、コンタクタ１２またはドアスイッチ１５の故障を検出した場合、故障検出出力を行なう。リレーモジュール１０は、故障検出出力Ｙ２により、コンタクタ１３をオフする。コンタクタ１３がオフになると、交流電源１１から負荷１４への電力の供給が停止する。これにより、リレーモジュール１０は、ＩＳＯ１３８４９－１のカテゴリ２かつパフォーマンスレベルｄ（ＰＬｄ）に準拠する安全機器となる。
　また、リレーモジュール１０は、表示器１６に故障検出出力Ｙ１を出力する。表示器１６は、例えばＬＥＤである。表示器１６は、リレーモジュール１０から故障検出出力を受け付けた場合に、ＬＥＤを点灯する。なお、リレーモジュール１０は、コンタクタ１３または表示器１６の少なくともいずれかに故障検出出力を行なう。リレーモジュール１０は、故障検出出力を表示器１６にのみ行なう場合には、パフォーマンスレベルｃ（ＰＬｃ）に準拠する。なお、故障検出出力は、ＬＥＤ等の表示器に出力する例に限らない。例えば、故障検出出力は、アラーム音を発するスピーカに出力してもよい。
　図２は、リレーモジュール１０の主要構成を示すブロック図である。リレーモジュール１０は、安全入力・ロジック回路１０１、安全出力回路１０２、故障検出回路１０３、および故障検出出力回路１０４を備えている。
　安全入力・ロジック回路１０１は、ドアスイッチ１５から安全入力信号を受け付ける。また、安全入力・ロジック回路１０１は、スタート入力信号を受け付ける。スタート入力信号は、スイッチ（不図示）などから入力されてもよい。
　安全出力回路１０２は、コンタクタ１２に接続されている。安全出力回路１０２は、安全入力・ロジック回路１０１の動作に応じて、コンタクタ１２をオンまたはオフする安全出力信号を出力する。
　安全入力・ロジック回路１０１、安全出力回路１０２および故障検出回路１０３は、強制ガイド式リレーおよび論理回路により構成される。図３は、強制ガイド式リレーの回路図である。この例の強制ガイド式リレーは、３つのａ接点および１つのｂ接点を有する。３つのａ接点のうちａ接点５０は安全入力・ロジック回路１０１に、ａ接点５１は安全出力回路１０２に、それぞれ挿入される。この例では、３つのａ接点のうち１つは利用されない（ＮＣ）が、第二の安全出力回路の一部として利用されてもよい。また、１つのｂ接点５２は故障検出回路１０３に挿入される。
　図４は、コンタクタ１２の主要部の構成を説明するための模式図である。コンタクタ１２はａ接点で構成され、交流電源１１と負荷１４との間の電力供給経路に挿入され、負荷１４に対する電力の供給を許可または禁止する。また、コンタクタ１２は別途ｂ接点１２１を備える。ｂ接点１２１は故障検出回路１０３に入力されることにより、リレーモジュール１０はコンタクタ１２の故障を検出することができる。
　リレーモジュール１０は、強制ガイド式リレーのｂ接点５２およびコンタクタ１２のｂ接点１２１がともに閉じており、ドアスイッチ１５から安全入力信号が入力された状態で、スタート入力信号を受け付けることにより、強制ガイド式リレーが動作する。強制ガイド式リレーが動作すると、安全入力・ロジック回路１０１のａ接点５０および安全出力回路１０２のａ接点５１が閉じる。これにより、安全出力回路１０２は、ドアスイッチ１５が閉じた状態でコンタクタ１２をオンする。この様にして、安全出力回路１０２は、コンタクタ１２をオンまたはオフして、負荷１４に対して電力の供給を許可または禁止するための安全出力信号を出力する。また、安全入力・ロジック回路１０１は、安全出力回路１０２に対して安全出力信号を出力させるための入力指示を受け付ける入力回路として機能する。
　一方、故障検出回路１０３のｂ接点５２は、強制ガイド式リレーが動作することにより開く。図２および図４に示す様に、故障検出回路１０３のｂ接点５２は、コンタクタ１２のｂ接点１２１に接続されている。したがって、強制ガイド式リレーの動作後においてコンタクタ１２で接点が溶着した場合、故障検出回路１０３の入力側は開状態となる。また、ａ接点５０またはａ接点５１が溶着した場合も、ｂ接点５２が開状態となるため、故障検出回路１０３の入力側は開状態となる。故障検出回路１０３は、安全入力側が開状態かつ故障検出入力側が開状態となった場合に故障検出を行なう。
　さらに、故障検出回路１０３は、ドアスイッチの開閉に応じたスイッチモニタ入力信号を受け付ける。故障検出回路１０３は、ドアスイッチ１５が開いているにもかかわらず、安全入力信号が入力されていて、かつスイッチモニタ入力信号が入力されている場合に、ドアスイッチ１５の故障を検出する。
　そして、故障検出出力回路１０４は、故障検出回路１０３の故障検出に連動して故障検出出力を行なう。故障検出出力回路１０４は、表示器１６に故障検出出力Ｙ１を出力する。また、故障検出出力回路１０４は、コンタクタ１３に故障検出出力Ｙ２を出力する。
　図５は、コンタクタ１２に故障が生じた場合の動作を説明するためのタイミングチャートである。図５において、正常な状態では、ドアスイッチ１５が閉じると、安全入力・ロジック回路１０１および安全出力回路１０２の出力はＨ信号となり、コンタクタ１２はオンする。これにより、負荷１４に電力が供給される。この時、故障検出入力はＬ信号となる。
　また、正常な状態では、ドアスイッチ１５が開くと、安全入力・ロジック回路１０１および安全出力回路の出力がＬ信号となり、コンタクタ１２がオフする。正常な状態では、故障検出出力回路１０４の故障検出出力Ｙ２は、Ｈ信号である。この時、故障検出入力はＨ信号に戻る。
　ここで、仮にコンタクタ１２で接点が溶着した場合、ドアスイッチ１５が開いてもコンタクタ１２はオンしたままになる。しかし、故障検出回路１０３は、コンタクタ１２のｂ接点１２１に接続されている。したがって、故障検出回路１０３の入力側は開いたままとなり、Ｌ入力の状態が継続する。故障検出回路１０３は、所定時間Ｔ１が経過してもＬ入力の状態が継続すると、故障検出出力回路１０４に故障検出を通知する。故障検出出力回路１０４は、故障検出出力Ｙ２をＬ出力として、コンタクタ１３をオフする。
　この様にして、リレーモジュール１０は、ＩＳＯ１３８４９－１のカテゴリ２に準拠する安全機器の動作を実現する。本実施形態のリレーモジュール１０は、汎用のＰＬＣを用いずにカテゴリ２に準拠する安全機器の動作を実現している。したがって、利用者は、ＰＬＣのプログラムを組む必要がなく、プログラムの管理を行なう必要もない。また、本実施形態のリレーモジュール１０は、汎用のＰＬＣが不要であるため、省スペースである。さらに、利用者は、ＰＬＣに配線を行なう必要がない。したがって、配線が容易である。さらに、本実施形態のリレーモジュール１０は、カテゴリ３およびカテゴリ４のリレーモジュールよりも安価に実現することができる。なお、本実施形態のリレーモジュール１０は、安全入力・ロジック回路１０１、安全出力回路１０２、故障検出回路１０３、および故障検出出力回路１０４を１つのモジュールとして内蔵したが、例えば、リレーモジュール１０は、故障検出回路１０３および故障検出出力回路１０４を１つのモジュールとして内蔵し、安全入力・ロジック回路１０１および安全出力回路１０２は別のモジュールであってもよい。ただし、リレーモジュール１０は、これらを１つのモジュールとして内蔵することで、より簡易な構成となり、より省スペースとなる。また、利用者の管理する機器の数も低減できる。
　図６は、ドアスイッチ１５に故障が生じた場合の動作を説明するためのタイミングチャートである。正常な状態では、図５に示した動作と同様である。ここで、ドアスイッチ１５の接点が溶着した場合、ドアスイッチ１５が閉じたままとなるため、コンタクタ１２はオンしたままになる。しかし、故障検出回路１０３は、ドアスイッチ１５が閉じていてもスイッチモニタ信号を入力している場合に、故障検出を行なう。故障検出回路１０３は、所定時間Ｔ２が経過してもスイッチモニタ信号を入力している場合に、故障検出出力回路１０４に故障検出を通知する。故障検出出力回路１０４は、故障検出出力Ｙ２をＬ出力として、コンタクタ１３をオフする。
　なお、上記の例では、入力機器としてインターロックスイッチであるドアスイッチ１５を示したが、入力機器は、例えば強制開離型の非常停止スイッチであってもよい。
　次に、図７は、変形例１に係る安全回路の構成を示すブロック図である。図１と共通する構成は同一の符号を付し、説明を省略する。変形例１に係る安全回路は、さらに、交流電源２１、コンタクタ２２、および負荷２４を備えている。
　コンタクタ２２は、交流電源２１と負荷２４との間の電力供給経路に挿入され、負荷２４に対する電力の供給を許可または禁止する切換回路の一例である。このように変形例１においては、切換回路は第１切換回路および第２切換回路を備えている。変形例１においては、コンタクタ１２は、第１切換回路の一例であり、コンタクタ２２は、第２切換回路の一例である。負荷２４も、負荷１４と同様に、例えばモータである。
　リレーモジュール１０は、ドアスイッチ１５から受け付けた安全入力信号に基づいて、コンタクタ２２をオンまたはオフする。リレーモジュール１０がコンタクタ２２をオンし、かつコンタクタ１３をオンすると、交流電源２１から負荷２４への電力の供給が許可される。
　また、リレーモジュール１０は、コンタクタ２２の故障を検出する機能を有する。リレーモジュール１０は、コンタクタ２２の故障を検出した場合も、故障検出出力を行なう。リレーモジュール１０は、コンタクタ２２の故障を検出した場合も、故障検出出力により、コンタクタ１３をオフする。コンタクタ１３がオフになると、交流電源２１から負荷２４への電力の供給が停止する。
　図８は、変形例１に係るリレーモジュール１０の主要構成を示すブロック図である。図２と共通する構成については同一の符号を付し、説明を省略する。
　図９は、変形例１に係るリレーモジュール１０における強制ガイド式リレーの回路図である。この例の強制ガイド式リレーも、３つのａ接点および１つのｂ接点を有する。３つのａ接点のうちａ接点５０は安全入力・ロジック回路１０１に、ａ接点５１およびａ接点５３は安全出力回路１０２において、安全入力－安全出力間に挿入され、この例では、ａ接点５１はコンタクタ１２、ａ接点５３はコンタクタ２２への安全出力間にそれぞれ挿入される。
　コンタクタ２２の主要部の構成は、図４に示したコンタクタ１２と同様である。コンタクタ２２もａ接点で構成され、交流電源２１と負荷２４との間の電力供給経路に挿入され、負荷２４に対する電力の供給を許可または禁止する。また、コンタクタ２２は別途ｂ接点２２１を備える。ｂ接点２２１は故障検出回路１０３に入力されることにより、リレーモジュール１０はコンタクタ２２の故障を検出することができる。リレーモジュール１０は、強制ガイド式リレーのｂ接点５２、コンタクタ１２のｂ接点１２１、コンタクタ２２のｂ接点２２１がともに閉じており、ドアスイッチ１５から安全入力信号が入力された状態で、スタート入力信号を受け付けることにより、強制ガイド式リレーが動作する。強制ガイド式リレーが動作すると、安全入力・ロジック回路１０１のａ接点５０、安全出力回路１０２のａ接点５１およびａ接点５３が閉じる。これにより、安全出力回路１０２は、ドアスイッチ１５が閉じた状態でコンタクタ１２およびコンタクタ２２をオンする。この様にして、安全出力回路１０２は、コンタクタ１２およびコンタクタ２２をオンまたはオフして、負荷１４に対して電力の供給を許可または禁止するための安全出力信号を出力する。また、安全入力・ロジック回路１０１は、安全出力回路１０２に対して安全出力信号を出力させるための入力指示を受け付ける入力回路として機能する。変形例１の構成によれば、１つのリレーモジュールで複数のコンタクタ１２およびコンタクタ２２のオン、オフ、および故障検出も行なうことができる。
　図１０は、変形例２に係る安全回路の構成を示すブロック図である。図１と共通する構成は同一の符号を付し、説明を省略する。変形例２に係る安全回路は、さらに、モータコントローラ１８を備えている。モータコントローラ１８は、交流電源１１およびコンタクタ１３の間に接続される。また、モータコントローラ１８は、リレーモジュール１０に接続される。
　図１１は、変形例２に係るリレーモジュール１０の主要構成を示すブロック図である。図２と共通する構成については同一の符号を付し、説明を省略する。図１１の例では、リレーモジュール１０は、さらにオフディレイ回路１０５を備えている。
　図１２は、オフディレイ回路１０５を構成するための変形例２に係るリレーモジュール１０における強制ガイド式リレーの回路図である。この例の強制ガイド式リレーも、３つのａ接点および１つのｂ接点を有する。３つのａ接点のうちａ接点５５は安全入力・ロジック回路１０１に、ａ接点６１は安全出力回路１０２に、それぞれ挿入される。この例でも、３つのａ接点のうち１つは利用されない（ＮＣ）。また、１つのｂ接点６２は故障検出回路１０３に挿入される。
　図１３は、安全出力に対応する接点６１に溶着が生じた場合の動作を説明するためのタイミングチャートである。正常な状態では、ドアスイッチ１５が閉じると、安全入力・ロジック回路１０１および安全出力回路１０２の出力はＨ信号となりモータコントローラ１８をオンし、コンタクタ１７をオンする。この時、故障検出入力はＬ信号となる。
　そして、ドアスイッチ１５が開くと、安全入力・ロジック回路１０１を通じて、安全出力回路１０２内のａ接点５１が開くことで、モータコントローラ１８をオフし（即断）、負荷（例えばモータ）を減速させる。一方で、オフディレイ回路１０５は、ドアスイッチ１５が開くと、所定の遅延時間Ｔ３の経過後に、ａ接点６１を開く。したがって、コンタクタ１７は、モータコントローラ１８よりも遅延時間Ｔ３の時間差でオフされ、故障検出入力はＨ信号に戻る。
　ここで、オフディレイ側の出力に対応するａ接点６１が溶着すると、ドアスイッチ１５が開いてもオフディレイ側の安全出力はオンしたままになる。ａ接点６１が溶着するとｂ接点６２が開いたままとなる。したがって、故障検出回路１０３の入力側は開いたままとなり、Ｌ入力の状態が継続する。故障検出回路１０３は、所定時間Ｔ４が経過してもＬ入力の状態が継続すると、故障検出出力回路１０４に故障検出を通知する。故障検出出力回路１０４は、故障検出出力Ｙ２をＬ出力として、コンタクタ１３をオフする。
　変形例２係るリレーモジュール１０は、オフディレイ回路１０５による遅延出力についても、強制ガイド式リレーを用いている。したがって、１つのリレーモジュール１０により、即断およびオフディレイの両方の動作を実現している。したがって、この場合も、利用者は、プログラムを組む必要がない。
　また、変形例２に係るリレーモジュール１０は、モータコントローラ１８に対して第１出力信号を出力し、コンタクタ１７に対して第２出力信号を出力したが、さらに多数のコンタクタを接続してさらに多数の出力信号（例えば第３出力信号）を出力してもよい。
　次に、図１４は、変形例３に係るリレーモジュール１０の主要構成を示すブロック図である。図２と共通する構成については同一の符号を付し、説明を省略する。リレーモジュール１０は、さらにリセット入力部１７１を備えている。リセット入力部１７１は、故障検出回路１０３および故障検出出力回路１０４に接続されている。
　変形例３に係る故障検出出力回路１０４は、自己保持回路を有する。したがって、故障検出出力回路１０４は、故障検出出力を行なった場合に、その状態を保持し続ける。リセット入力部１７１は、利用者がリセットスイッチ（不図示）を押した場合に、故障検出出力回路１０４に対して故障リセット信号を入力する。
　図１５は、ドアスイッチ１５に故障が生じ、かつその後に故障が除去された場合の動作を説明するためのタイミングチャートである。ドアスイッチ１５が故障した場合の動作は、図５に示した動作と同様である。
　この時、ドアスイッチ１５の故障が除去された場合であっても、故障検出出力回路１０４は、自己保持回路により、故障検出出力Ｙ２をＬ出力で維持する。ここで故障検出回路からの信号と、利用者がリセットスイッチ（不図示）からの故障リセット入力信号をリセット入力部１７１が受け付けると、リセット入力部１７１は、故障検出出力回路１０４に対してリセット信号を生成する。故障検出出力回路１０４は、リセット信号が入力されると、故障検出出力Ｙ２をＨ出力に戻す。したがって、変形例３に係るリレーモジュール１０は、利用者が故障を除去したと判断してリセットの指示を行なった場合に、負荷に電力を供給できる状態となる。
　図１６は、変形例４に係る安全回路の構成を示すブロック図である。図１と共通する構成は同一の符号を付し、説明を省略する。変形例４に係る安全回路は、さらに、交流電源７１、コンタクタ７２、負荷７４、ドアスイッチ７５、およびリレーモジュール７６を備えている。
　コンタクタ７２は、交流電源７１と負荷７４との間の電力供給経路に挿入される。コンタクタ７２は、負荷７４に対する電力の供給を許可または禁止する。負荷７４も、例えばモータである。
　リレーモジュール７６は、ドアスイッチ７５から受け付けた安全入力信号に基づいて、コンタクタ７２をオンまたはオフする。リレーモジュール７６がコンタクタ７２をオンし、かつリレーモジュール１０がコンタクタ１３をオンすると、交流電源７１から負荷７４への電力の供給が許可される。
　また、リレーモジュール７６は、ドアスイッチ７５またはコンタクタ７２の故障を検出する機能を有する。リレーモジュール７６は、ドアスイッチ７５またはコンタクタ７２の故障を検出した場合に、リレーモジュール１０に対して故障検出出力を行なう。すなわち、リレーモジュール７６は、第２故障検出回路の一例である。変形例４においては、リレーモジュール１０は、第１故障検出回路の一例である。
　図１７に示す様に、故障検出出力回路１０４は、リレーモジュール７６から故障検出を受け付けた場合にも、故障検出出力Ｙ２により、コンタクタ１３をオフする。コンタクタ１３がオフになると、交流電源１１および交流電源７１から負荷１４および負荷７４への電力の供給が停止する。
　この様に、故障検出出力回路１０４は、第１故障検出回路であるリレーモジュール１０の故障検出回路１０３、または第２故障検出回路であるリレーモジュール７６の少なくともいずれか１の故障検出に連動して、故障検出出力を行なう。
　なお、本実施形態の説明は、すべての点で例示であって、本発明の技術的範囲を制限するものではない。本発明の技術的範囲は、上述の実施形態ではなく、特許請求の範囲によって示される。さらに、本発明の技術的範囲には、特許請求の範囲と均等の意味及び技術的範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
１０，７６…リレーモジュール
１１，２１，７１…交流電源
１２，１３，１７，２２，７２…コンタクタ
１４，２４，７４…負荷
１５，７５…ドアスイッチ
１６…表示器
１８…モータコントローラ
１０１…安全入力・ロジック回路
１０２…安全出力回路
１０３…故障検出回路
１０４…故障検出出力回路
１０５…オフディレイ回路
１７１…リセット入力部

Claims (6)

  1. 　ＩＳＯ１３８４９－１のカテゴリ２に準拠する安全機器であって、
    　負荷に対する電力の供給を許可または禁止する切換回路の故障を検出する故障検出回路と、
    　前記故障検出回路の故障検出に連動して故障検出出力を行なう故障検出出力回路と、
    　を１つのモジュールに内蔵したことを特徴とする安全機器。
  2. 　前記切換回路に電力の供給を許可または禁止するための出力信号を出力する出力回路と、
    　前記出力回路に対して前記出力信号を出力させるための入力指示を受け付ける入力回路と、
    　を前記１つのモジュールに内蔵した請求項１に記載の安全機器。
  3. 　前記切換回路は、第１切換回路および第２切換回路を備え、
    　前記出力回路は、前記電力の供給を許可または禁止するための第１出力信号および第２出力信号を、それぞれ前記第１切換回路および前記第２切換回路に対して出力する、
    　請求項２に記載の安全機器。
  4. 　前記出力回路に対して、前記第１出力信号および前記第２出力信号を、それぞれ所定の時間差で出力させるオフディレイ回路を前記１つのモジュールにさらに内蔵した、
    　請求項３に記載の安全機器。
  5. 　前記切換回路は、第１切換回路および第２切換回路を備え、
    　故障検出回路は、前記第１切換回路の故障を検出する第１故障検出回路および前記第２切換回路の故障を検出する第２故障検出回路を備え、
    　前記故障検出出力回路は、前記第１故障検出回路または前記第２故障検出回路の少なくともいずれか１の故障検出に連動して、前記故障検出出力を行なう、
    　請求項１または請求項２に記載の安全機器。
  6. 　リセット入力部を備え、
    　前記故障検出出力回路は、前記リセット入力部によるリセット入力がなされるまで前記故障検出出力を保持する、
    　請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の安全機器。
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