CN103309377A - 动力源的控制装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种动力源的控制装置，在多样的状况下执行伺服电动机的工作限制的执行和解除。安全单元具备位置判断部、速度判断部、逻辑与部和停止部。位置判断部在与伺服电动机的旋转轴联动旋转的编码器的旋转量（位置数据）处于规定的限制范围内时，对逻辑与部输出电动机停止指令。速度判断部在与伺服电动机的旋转轴联动旋转的编码器的旋转速度处于规定的限制范围内时，对逻辑与部输出电动机停止指令。逻辑与部仅在从位置判断部和速度判断部的两方接收到电动机停止指令的情况下，对停止部输出用于停止伺服电动机的指令。停止部接受来自逻辑与部的指令，对控制器发送用于停止伺服电动机的指令。

Description

动力源的控制装置

技术领域

本发明涉及动力源的控制装置，特别涉及在满足规定的条件时限制动力源的工作的技术。

背景技术

在产业领域中使用的机械装置中，制定了例如IEC61508（电气式/电子式/可编程电子式安全相关***的功能安全性）和IEC61800-5-2（可变速电气式驱动器***的功能安全要求）等国际标准。在这些标准中，为了确保作业员的安全，规定了在作业员靠近规定区域时停止动力源等。作为执行这样的动作限制的一例，以往通过安全开关或安全光幕（safety light curtain）等输入设备检测作业员的靠近，或者通过安全速度传感器等监视动力源的驱动部的速度，从而在必要时停止动力源。

但是，存在如下的情况：在机械的各种运转状态下，即使在来自某一安全传感器的安全监视量超过阈值的状况下，不停止动力源而能够确保作业员的安全。因此，不会无用地限制动力源的工作的技术也是必要的。作为满足这种需要的一个策略，例如如日本特开2005-25479号公报所记载的那样，临时使特定的安全传感器无效（静默，muting）。

现有技术文献

专利文献1：日本特开2005-25479号公报

安全传感器的无效只不过是对来自被无效的安全传感器的安全监视量进行无视。因此，如果来自未被无效的其他的安全传感器的安全监视量超过阈值则停止动力源的工作的点上没有变化。例如，即使检测动力源的驱动轴的旋转速度的安全传感器被无效，如果驱动轴的旋转角超过规定的阈值，则也停止动力源的工作。但是，存在如下的情况：即使驱动轴的旋转角超过规定的阈值，根据动力源的驱动轴的旋转速度，不停止动力源而能够确保作业员的安全。如此，能够确保作业员的安全的状况是多样的，因此即使简单地使特定的安全传感器无效，也在如此多样的状况下无法解除动力源的工作限制。因此，在不停止动力源而能够确保作业员的安全的状况下，无用地停止动力源。

发明内容

本发明为了解决上述的课题而完成，其目的在于，在多样的状况下能够解除动力源的工作限制。

在某一实施例中，动力源的控制装置具备：检测部件，用于检测通过动力源驱动的动力体的多个物理量和动力源的多个物理量中的至少2个物理量；安全范围设定部件，用于设定作业员不会与动力体接触的物理量的安全范围；限制范围设定部件，用于设定与安全范围不同的物理量的限制范围；判断部件，用于判断各物理量处于安全范围内还是限制范围内；以及限制部件，用于仅在检测出的至少2个物理量处于各自的物理量的限制范围内的情况下，限制动力源的工作。

在其他的实施例中，动力源的控制装置具备：检测部件，用于检测至少通过2个动力源驱动的动力体的至少2个轴的物理量；安全范围设定部件，用于设定作业员不会与动力体接触的至少2个轴的物理量的组合的安全范围；限制范围设定部件，用于设定与安全范围不同的至少2个轴的物理量的组合的限制范围；判断部件，用于判断至少2个轴的物理量的组合处于安全范围内还是限制范围内；以及限制部件，用于仅在至少2个轴的物理量的组合处于限制范围内的情况下，限制至少2个动力源的动作。

在进而其他的实施例中，动力源的控制装置具备：检测部件，用于检测驱动动力体的至少2个动力源的驱动部的至少2个轴的物理量；安全范围设定部件，用于设定作业员不会与动力体接触的至少2个轴的物理量的组合的安全范围；限制范围设定部件，用于设定与安全范围不同的至少2个轴的物理量的组合的限制范围；判断部件，用于判断至少2个轴的物理量的组合处于安全范围内还是限制范围内；以及限制部件，用于仅在至少2个轴的物理量的组合处于限制范围内的情况下，限制至少2个动力源的动作。

作为一例，如果动力体的位置和速度的两方满足各自的规定的条件，则能够限制动力源的工作。另一方面，即使动力体的位置满足规定的条件，如果动力体的速度不满足规定的条件，则能够预先不限制动力源的工作。作为其他的一例，2个以上的动力源的驱动部的位置全部满足各自的规定的条件，则能够限制动力源的工作。另一方面，即使1个动力源的驱动部的位置满足规定的条件，如果其他的动力源的驱动部的位置不满足规定的条件，则能够预先不限制这些动力源的工作。在这些例子中，在不能同时满足多个规定的条件的情况下不执行动力源的工作限制，从而能够在多样的状况下解除动力源的动作限制。因此，在多样的状况下能够解除动力源的工作限制。

附图说明

图1是本发明的实施方式的伺服***的概略结构图。

图2是表示图1所示的伺服驱动器和安全单元的一例的图。

图3是用于说明第一实施方式中的安全单元的结构的功能方框图。

图4是表示在第一实施方式中将伺服***应用到目视检查装置的例子的图。

图5是用于说明第二实施方式中的安全单元的结构的功能方框图。

图6是用于说明第三实施方式中的安全单元的结构的功能方框图。

图7是用于说明第四实施方式中的安全单元的结构的功能方框图。

图8是用于说明第五实施方式中的安全单元的结构的功能方框图。

图9是用于说明第六实施方式中的安全单元的结构的功能方框图。

图10是用于说明第七实施方式中的安全单元的结构的功能方框图。

图11是表示在第七实施方式中限制伺服电动机的工作的区域的图。

图12是表示在2个伺服电动机中的其中一个的旋转轴的旋转位置处于规定范围内时限制伺服电动机的工作的例子中、伺服电动机的工作被限制的区域的图。

图13是用于说明第八实施方式中的安全单元的结构的功能方框图。

图14是表示在第八实施方式中限制伺服电动机的工作的区域的图。

标号说明

2、2A、2B伺服电动机；3、3A、3B编码器；4、4A、4B伺服驱动器；5、7控制器；10、14、15安全单元；30、30A、30B、30C位置设定部；32、32A、32B、32C位置判断部；34、34A、34B变换部；36、36A、36B速度设定部；38、38A、38B速度判断部；40、50、90逻辑与部；42停止部；44运动方向检测部；46运动方向设定部；48运动方向判断部；52加速度检测部；54加速度设定部；56加速度判断部；60变化量检测部；62变化量设定部；64变化量判断部；70扭矩传感器；72扭矩设定部；74扭矩判断部；80温度传感器；82温度设定部；84温度判断部；92A、92B限制部；100伺服***；200目视检查装置；202检查台；203作业开关；204可动区域；206作业员。

具体实施方式

以下，参照附图来详细说明本发明的实施方式。其中，对附图中相同或者相当的部分附加相同的符号，不重复其说明。

[第一实施方式]

图1是本发明的实施方式的伺服***的概略结构图。参照图1，伺服***100作为用于驱动未图示的各种机械装置（例如为产业用机器人的臂）的***而使用。伺服***100具备伺服电动机2、编码器3、伺服驱动器4、控制器5和安全单元10。

伺服电动机2例如为AC伺服电动机。编码器3为了检测伺服电动机2的动作而直接安装在伺服电动机2，或者为了检测通过伺服电动机2驱动的动力体的动作而安装在该动力体。一般，编码器的旋转量通过编码器计数值来规定，使用对编码器旋转1次量的计数值乘上编码器旋转的次数（也可以是小数）的值。编码器3将编码器计数值作为位置数据发送到伺服驱动器4和安全单元10。因此，伺服驱动器4和安全单元10知道来自编码器的位置数据（编码器计数值），从而能够得到通过伺服电动机2驱动的动力体的位置信息。其中，对编码器3能够应用一般的增量型编码器、绝对型编码器。

伺服驱动器4从控制器5接受指令信号，并且接受从编码器3输出的编码器计数值。伺服驱动器4基于来自控制器5的指令信号和来自编码器3的编码器计数值，驱动伺服电动机2。

伺服驱动器4基于来自控制器5的指令，控制向伺服电动机2供给的电力和频率，使得伺服电动机2的动作追随来自控制器5的指令值。

控制器5例如为可编程控制器（PLC）、位置控制单元等，为了进行位置决定控制、速度控制、扭矩控制等，发送伺服电动机2的动作指令信号。

安全单元10基于来自编码器3的编码器计数值来监视伺服电动机2和通过伺服电动机2驱动的机械元件的动作（位置、速度和扭矩等），与此同时，在所监视的机械元件的动作处于决定的范围内时产生用于停止伺服电动机2的停止信号并将该停止信号发送到控制器5。

图2是表示的图1所示的伺服驱动器4和安全单元10的一个方式的图。伺服电动机4和安全单元10构成用于驱动伺服电动机的伺服电动机驱动装置。

参照图2，在本实施方式中，伺服驱动器4和安全单元10作为单独的装置实现。虽然未图示，安全单元10经由连接器、电缆等连接到伺服驱动器4。

安全单元10也可以与伺服驱动器4一体化。例如，在一个壳体上容纳伺服驱动器4和安全单元10。

图3是用于说明图1所示的安全单元10的结构的功能方框图。安全单元10具备位置设定部30、位置判断部32、交换部34、速度设定部36、速度判断部38、逻辑与部40和停止部42。

位置设定部30预先设定伺服电动机2或者通过伺服电动机2驱动的动力体的位置的安全范围和限制范围。即，基于用户的操作，对位置设定部30设定编码器3的编码器计数值，从而设定动力体的位置的范围。

安全范围意味着作业员不会与机器人的臂等动力体接触的范围。此外，限制范围决定为与安全范围不同。通过表格来规定安全范围和限制范围，该表格被存储到安全单元10内。

位置判断部32判断伺服电动机2或者通过伺服电动机2驱动的动力体的位置处于由位置设定部30决定的安全范围内还是限制范围内。如果满足动力体的位置处于由位置设定部30决定的限制范围内的条件，则位置判断部32对逻辑与部40输出电动机停止指令。

变换部34通过对来自编码器3的位置数据例如进行微分，从而计算动力体的速度。即，变换部34将位置变换为速度。

速度设定部36基于用户的操作，预先设定关于动力体的速度的安全范围和限制范围。

速度判断部38判断动力体的速度处于由速度设定部36决定的安全范围内还是限制范围内。如果满足动力体的速度处于由速度设定部36决定的限制范围内的条件，则速度判断部38对逻辑与部40输出电动机停止指令。

逻辑与部40求位置判断部32和速度判断部38的逻辑与。因此，逻辑与部40仅在从位置判断部32和速度判断部38的两方接收电动机停止指令的情况下，对停止部42输出用于停止伺服电动机2的指令。

停止部42接受来自逻辑与部40的指令，执行用于停止伺服电动机2的处理。因此，仅在同时满足动力体的位置（例如为产业用机器人的臂的位置）处于规定的限制范围内的条件和动力体的速度（例如为产业用机器人的臂的速度）处于规定的限制范围内的条件的情况下，停止作为动力源的伺服电动机2。作为用于停止伺服电动机2的处理的一例，示出了对控制器5输出停止信号的图，但是也可以对伺服驱动器4输出停止信号，也可以使用了连接器等来切断对伺服电动机2的供电。

图4说明将第一实施方式的伺服***100应用到目视检查装置200的例子。目视检查装置200是用于通过作业员206的目视来检查检查对象物（产品）时的机械。在目视检查装置200中构成为，将搭载检查对象物的检查台202通过伺服电动机旋转，从而能够不接触检查对象物地通过目视来检查检查对象物的两面。如果作业员206操作作业开关203，检查台202通过伺服电动机低速旋转。检查台的位置（旋转角度）和旋转速度通过在伺服电动机2的轴上连结的编码器3来检测。

在图4中以斜线表示的区域表示检查台202的可动区域204。其中，在图4中，为了便于说明，改变斜线的方向而区分表示可动区域204的右半侧的区域和左半侧的区域。

在图4中，如果检查台202处于可动区域204的左半侧的范围内，并且检查台202的速度大于设定值，则作业员206与检查台202接触，检查对象物可能损伤。

另一方面，在检查台202处于可动区域的右半侧时，检查台202与作业员206分离，因此作业员206与检查台202不会接触，而与检查台202的速度无关。

此外，检查台202的速度比设定值小时，即使检查台处于可动区域204的左半侧的范围内，由于检查台的移动速度低，因此作业员206与检查台202不会接触。

因此，在图4所示的例子中，为了防止作业员206与检查台206接触，以检查台202处于可动区域204的左半侧的范围内且检查台202的速度超过为前提限制伺服电动机2的工作即可。在除此之外的状况下，能够与位置和速度无关地不预先限制工作。

如上所述，在本实施方式中，如果动力体的位置和速度的两方满足各自的规定的条件，则限制并停止动力源的工作。另一方面，即使动力体的位置满足规定的条件，如果动力体的速度不满足规定的条件，则能够不预先限制动力源的工作。即，在本实施方式中，在如果仅考虑位置则认为优选停止动力体的情况下，在如果还考虑与位置不同的种类的物理量即速度则不停止动力体也能够确保作业员的安全时，不预先限制作为动力源的伺服电动机2的工作。相反，在如果仅考虑速度则认为优选停止动力体的情况下，在如果还考虑与速度不同的种类的物理量即位置则不停止动力体也能够确保作业员的安全时，不预先限制作为动力源的伺服电动机2的工作。如此，在没有同时满足多个规定的条件的情况下不执行动力源的工作限制，从而能够在多样的状况下设定动力源的工作限制。

此外，例如，能够设定成在特定的速度下在任何位置也不限制动力源的工作、或者与此相反地在特定的位置在任何速度下也不限制动力源的工作，因此不用如以往那样单独设置用于无效特定的传感器的开关。即，特定的传感器的无效化实质上自动执行。因此，能够省去用于无效化的开关的导入所需的程序和结构，简化机械装置。

[第二实施方式]

以下，说明本发明的第二实施方式。在本实施方式中，在除了监视位置和速度之外还监视运动方向的点上，与上述的第一实施方式不同。其他的结构与上述的第一实施方式相同。因此，在这里不重复这些的详细的说明。

参照图5说明本实施方式中的安全单元10的结构。对与上述第一实施方式相同的结构附加相同的参考标号，在这里不重复这些的详细的说明。

安全单元10还具备运动方向检测部44、运动方向设定部46、运动方向判断部48。运动方向检测部44基于来自编码器3的位置数据来检测动力体的运动方向（伺服电动机2的旋转方向）。

基于用户的操作，对运动方向设定部46预先设定动力体的运动的安全方向和限制方向。安全方向范围意味着作业员不会与机器人的臂等的动力体接触的方向。此外，限制方向被决定为与安全方向不同。通过表格来规定安全方向和限制方向，该表格存储在安全单元10内。

运动方向判断部48判断动力体的运动方向是由运动方向设定部46设定的安全方向还是限制方向。如果满足动力体的运动方向是由运动方向设定部46设定的限制方向的条件，则运动方向判断部48对逻辑与部50输出电动机停止指令。

在本实施方式中，逻辑与部50除了位置判断部32和速度判断部38之外，还求与运动方向判断部48的逻辑与。因此，逻辑与部50仅在从位置判断部32、速度判断部38和运动方向判断部48的全部接收电动机停止指令的情况下，对停止部42输出用于停止伺服电动机2的指令。

因此，在本实施方式中，仅在全部同时满足动力体的位置（例如为机器人的臂的位置）处于规定的限制范围内的条件、动力体的速度（例如为机器人的臂的速度）处于规定的限制范围内的条件、以及动力体的运动方向（例如为机器人的臂的运动方向）是规定的限制方向的条件的情况下，停止作为动力源的伺服电动机2。

另外，逻辑与部50也可以求位置判断部32、速度判断部38和运动方向判断部48中的至少2个的逻辑与。即，也可以是，仅在同时满足动力体的位置（例如为机器人的臂的位置）处于规定的限制范围内的条件、动力体的速度（例如为机器人的臂的速度）处于规定的限制范围内的条件、以及动力体的运动方向（例如为机器人的臂的运动方向）是规定的限制方向的条件中的至少2个条件的情况下，停止作为动力源的伺服电动机2。

[第三实施方式]

以下，说明本发明的第三实施方式。在本实施方式中，在除了监视位置和速度之外还监视加速度的点上，与上述的第一实施方式不同。其他的结构与上述的第一实施方式相同。因此，在这里不重复这些的详细的说明。

参照图6说明本实施方式中的安全单元10的结构。对与上述第一实施方式相同的结构附加相同的参考标号，在这里不重复这些的详细的说明。

安全单元10还具备加速度检测部52、加速度设定部54、加速度判断部56。加速度检测部52基于来自变换部34的速度数据检测动力体的加速度。即，通过对变换部34的速度数据进行微分，求加速度。

加速度设定部54预先设定动力体的加速度的安全范围和限制范围。作为一例，基于用户的操作，设定动力体的加速度的范围。通过表格来规定安全范围和限制范围，该表格存储在安全单元10内。

加速度判断部56判断动力体的加速度处于由加速度设定部54决定的安全范围内还是限制范围内。如果满足动力体的加速度处于规定的限制范围内的条件，加速度判断部56对逻辑与部50输出电动机停止指令。

在本实施方式中，逻辑与部50除了位置判断部32和速度判断部38之外，还求与加速度判断部56的逻辑与。因此，逻辑与部50仅在从位置判断部32、速度判断部38和加速度判断部56的全部接收电动机停止指令的情况下，对停止部42输出用于停止伺服电动机2的指令。

因此，在本实施方式中，仅在全部同时满足动力体的位置（例如为机器人的臂的位置）处于规定的限制范围内的条件、动力体的速度（例如为机器人的臂的速度）处于规定的限制范围内的条件、以及动力体的加速度（例如为机器人的臂的加速度）处于规定的限制范围内的条件的情况下，停止作为动力源的伺服电动机2。

另外，逻辑与部50也可以求位置判断部32、速度判断部38和加速度判断部56中的至少2个的逻辑与。即，也可以是，仅在同时满足动力体的位置（例如为机器人的臂的位置）处于规定的限制范围内的条件、动力体的速度（例如为机器人的臂的速度）处于规定的限制范围内的条件、以及动力体的加速度（例如为机器人的臂的加速度）处于规定的限制范围内的条件中的至少2个条件的情况下，停止作为动力源的伺服电动机2。

[第四实施方式]

以下，说明本发明的第四实施方式。在本实施方式中，在除了监视位置和速度之外还监视位置的变化量的点上，与上述的第一实施方式不同。其他的结构与上述的第一实施方式相同。因此，在这里不重复这些的详细的说明。

参照图7说明本实施方式中的安全单元10的结构。对与上述第一实施方式相同的结构附加相同的参考标号，在这里不重复这些的详细的说明。

安全单元10还具备变化量检测部60、变化量设定部62和变化量判断部64。变化量检测部60基于来自编码器3的位置数据检测动力体的位置的变化量。

变化量设定部62预先设定动力体的位置变化量的安全范围和限制范围。作为一例，基于用户的操作，设定动力体的位置变化量的范围。通过表格来规定安全范围和限制范围，该表格存储在安全单元10内。

变化量判断部64判断动力体的位置变化量处于由变化量设定部62决定的安全范围内还是限制范围内。如果满足动力体的位置变化量处于规定的限制范围内的条件，变化量判断部64对逻辑与部50输出电动机停止指令。

在本实施方式中，逻辑与部50除了位置判断部32和速度判断部38之外，还求与变化量判断部64的逻辑与。因此，逻辑与部50仅在从位置判断部32、速度判断部38和变化量判断部64的全部接收电动机停止指令的情况下，对停止部42输出用于停止伺服电动机2的指令。

因此，在本实施方式中，仅在全部同时满足动力体的位置（例如为机器人的臂的位置）处于规定的限制范围内的条件、动力体的速度（例如为机器人的臂的速度）处于规定的限制范围内的条件、以及动力体的位置变化量（例如为机器人的臂的位置的变化量）处于规定的限制范围内的条件的情况下，停止作为动力源的伺服电动机2。

另外，逻辑与部50也可以求位置判断部32、速度判断部38和变化量判断部64中的至少2个的逻辑与。即，也可以是，仅在同时满足动力体的位置（例如为机器人的臂的位置）处于规定的限制范围内的条件、动力体的速度（例如为机器人的臂的速度）处于规定的限制范围内的条件、以及动力体的位置变化量（例如为机器人的臂的位置的变化量）处于规定的限制范围内的条件中的至少2个条件的情况下，停止作为动力源的伺服电动机2。

[第五实施方式]

以下，说明本发明的第五实施方式。在本实施方式中，在除了监视位置和速度之外还监视扭矩的点上，与上述的第一实施方式不同。其他的结构与上述的第一实施方式相同。因此，在这里不重复这些的详细的说明。

参照图8说明本实施方式中的安全单元10的结构。对与上述第一实施方式相同的结构附加相同的参考标号，在这里不重复这些的详细的说明。

伺服***100还具备扭矩传感器70。安全单元10还具备扭矩设定部72和扭矩判断部74。扭矩传感器70检测伺服电动机2的扭矩或者安装在动力体直接检测动力体的扭矩。

扭矩设定部72预先设定伺服电动机2的扭矩或者动力体的扭矩的安全范围和限制范围。作为一例，基于用户的操作，设定伺服电动机2的扭矩或者动力体的扭矩的范围。通过表格来规定安全范围和限制范围，该表格存储在安全单元10内。

扭矩判断部74判断伺服电动机2的扭矩或者动力体的扭矩处于由扭矩设定部72决定的安全范围内还是限制范围内。如果满足伺服电动机2的扭矩或者动力体的扭矩处于规定的限制范围内的条件，则扭矩判断部74对逻辑与部50输出电动机停止指令。

在本实施方式中，逻辑与部50除了位置判断部32和速度判断部38之外，还求与扭矩判断部74的逻辑与。因此，逻辑与部50仅在从位置判断部32、速度判断部38和扭矩判断部74的全部接收电动机停止指令的情况下，对停止部42输出用于停止伺服电动机2的指令。

因此，在本实施方式中，仅在全部同时满足动力体的位置（例如为机器人的臂的位置）处于规定的限制范围内的条件、动力体的速度（例如为机器人的臂的速度）处于规定的限制范围内的条件、以及伺服电动机2的扭矩或者动力体的扭矩（例如为机器人的臂的扭矩）处于规定的限制范围内的条件的情况下，停止作为动力源的伺服电动机2。

另外，逻辑与部50也可以求位置判断部32、速度判断部38和扭矩判断部74中的至少2个的逻辑与。即，也可以是，仅在同时满足动力体的位置（例如为机器人的臂的位置）处于规定的限制范围内的条件、动力体的速度（例如为机器人的臂的速度）处于规定的限制范围内的条件、以及伺服电动机2的扭矩或者动力体的扭矩（例如为机器人的臂的扭矩）处于规定的限制范围内的条件中的至少2个条件的情况下，停止作为动力源的伺服电动机2。

此外，代替扭矩传感器70，扭矩判断部74的输入也可以是用于检测伺服电动机2的扭矩的设备，因此也可以利用由伺服驱动器4检测的伺服电动机2的产生扭矩的数据。

[第六实施方式]

以下，说明本发明的第六实施方式。在本实施方式中，在除了监视位置和速度之外还监视温度的点上，与上述的第一实施方式不同。其他的结构与上述的第一实施方式相同。因此，在这里不重复这些的详细的说明。

参照图9说明本实施方式中的安全单元10的结构。对与上述第一实施方式相同的结构附加相同的参考标号，在这里不重复这些的详细的说明。

伺服***100还具备温度传感器80。安全单元10还具备温度设定部82和温度判断部84。温度传感器80检测伺服电动机2的温度。

温度设定部82预先设定伺服电动机2的温度的安全范围和限制范围。作为一例，基于用户的操作，设定伺服电动机2的温度的安全范围和限制范围。通过表格来规定安全范围和限制范围，该表格存储在安全单元10内。

温度判断部84判断伺服电动机2的温度处于由温度设定部82决定的安全范围内还是限制范围内。如果满足伺服电动机2的温度处于规定的限制范围内的条件，则温度判断部84对逻辑与部50输出电动机停止指令。

其中，在本实施方式中，代替检测动力体（例如为产业用机器人的臂）的任意的位置的温度并判断伺服电动机2的温度处于规定的安全范围内还是限制范围内，也可以判断作为动力体的臂的温度处于规定的安全范围内还是限制范围内。

在本实施方式中，逻辑与部50除了位置判断部32和速度判断部38之外，还求与温度判断部84的逻辑与。因此，逻辑与部50仅在从位置判断部32、速度判断部38和温度判断部84的全部接收电动机停止指令的情况下，对停止部42输出用于停止伺服电动机2的指令。

因此，在本实施方式中，仅在全部同时满足动力体的位置（例如为机器人的臂的位置）处于规定的限制范围内的条件、动力体的速度（例如为机器人的臂的速度）处于规定的限制范围内的条件、以及伺服电动机2的温度（或者作为动力体例如为机器人的臂的温度）处于规定的限制范围内的条件的情况下，停止作为动力源的伺服电动机2。

另外，逻辑与部50也可以求位置判断部32、速度判断部38和温度判断部84中的至少2个的逻辑与。即，也可以是，仅在同时满足动力体的位置（例如为机器人的臂的位置）处于规定的限制范围内的条件、动力体的速度（例如为机器人的臂的速度）处于规定的限制范围内的条件、以及伺服电动机2的温度（或者作为动力体的例如为机器人的臂的温度）处于规定的限制范围内的条件中的至少2个条件的情况下，停止作为动力源的伺服电动机2。

进而，也可以任意组合上述的第一~六实施方式。即，也可以是，检测位置、速度、运动方向、加速度、位置的变化量、扭矩、温度中的至少2个物理量，仅在检测出的物理量满足各个物理量的规定的条件的情况下，停止伺服电动机2。

[第七实施方式]

以下，说明本发明的第七实施方式。本实施方式与上述的第一实施方式不同点在于，通过2个伺服电动机的旋转量来监视动力体的位置，且仅在各个位置满足规定的条件的情况下限制2个伺服电动机的两方的工作。其他的结构与上述的第一实施方式相同或大致相同，因此在这里不重复其详细的说明。此外，对与第一实施方式相同的结构附加相同的参考标号，在这里不重复这些详细的说明。

参照图10，在本实施方式中，伺服***100具备2个伺服电动机2A、2B、2个编码器3A、3B、2个伺服驱动器4A、4B、控制器7和安全单元14。

伺服电动机2A为用于将例如托台机器人的臂向X轴方向移动的伺服电动机，伺服电动机2B是用于将臂向Y轴方向移动的伺服电动机。2个伺服电动机2A、2B的结构与上述的第一实施方式中的伺服电动机2的结构相同或者大致相同。同样，2个编码器3A、3B的结构与编码器3的结构相同或者大致相同。2个伺服驱动器4A、4B的结构与伺服电动机4的结构相同或者大致相同。控制器7的结构与控制器5的结构相同或者大致相同。因此，在这里不重复这些详细的说明。

安全单元14与第一实施方式所记载的安全单元10的不同点在于，为了监视移动的物体的位置，监视编码器3A、3B的旋转量，其中编码器3A、3B直接或者机械性联动移动地分别连接到用于驱动该物体的2个伺服电动机2A、2B的轴。

安全单元14具备位置设定部30A、30B、位置判断部32A、32B、变换部34A、34B、速度设定部36A、36B、速度判断部38A、38B、逻辑与部90、限制部92A、92B。

位置设定部30A预先设定编码器3A的旋转量的安全范围和限制范围。作为一例，基于用户的操作，设定编码器3A的旋转量的范围。

同样，位置设定部30B预先设定编码器3B的旋转量的安全范围和限制范围。作为一例，基于用户的操作，设定编码器3B的旋转量的范围。

通过表格来规定安全范围和限制范围，该表格存储在安全单元10内。

位置判断部32A判断编码器3A的旋转量处于由位置设定部30A决定的安全范围内还是限制范围内。如果满足编码器3A的旋转量处于由位置设定部30A决定的限制范围内的条件，则位置判断部32A对逻辑与部90输出用于限制伺服电动机2A、2B的工作的限制指令。

同样，位置判断部32B判断编码器3B的旋转量处于由位置设定部30B决定的安全范围内还是限制范围内。如果满足编码器3B的旋转量处于由位置设定部30B决定的限制范围内的条件，则位置判断部32B对逻辑与部90输出用于限制伺服电动机2A、2B的工作的限制指令。

逻辑与部90求位置判断部32A和位置判断部32B的逻辑与。因此，逻辑与部90仅在从位置判断部32A和位置判断部32B的两方接收到限制指令的情况下，分别对限制部92A和限制部92B输出用于限制伺服电动机的工作的限制指令。限制指令也输入到速度判断部38A、38B。

因此，仅在同时满足编码器3A的旋转量处于规定范围内的条件和编码器3B的旋转量处于规定范围内的条件的情况下，从逻辑与部90输出限制指令。

限制部92A接受来自逻辑与部90的限制指令，限制伺服电动机2A的工作。在本实施方式中，将用于使伺服电动机2A的旋转轴的旋转速度限制在规定的范围内的指令发送到控制器7。控制器7调整旋转速度，使得伺服电动机2A的旋转轴的旋转速度落入规定的范围内。因此，在从逻辑与部90对限制部92A输入了限制指令的时刻，如果旋转速度处于规定的范围外，则增加或减小旋转速度直到成为规定的范围内的值。在本实施方式中，限制旋转速度的范围与通过速度设定部36A决定的范围相同或大致相同。

同样，限制部92B接受来自逻辑与部90的限制指令，限制伺服电动机2B的工作。在本实施方式中，将用于使伺服电动机2B的旋转轴的旋转速度限制在规定的范围内的指令发送到控制器7。控制器7调整旋转速度，使得伺服电动机2B的旋转轴的旋转速度落入规定的范围内。因此，在从逻辑与部90对限制部92B输入了限制指令的时刻，如果旋转速度处于规定的范围外，则增加或减小旋转速度直到成为规定的范围内的值。在本实施方式中，限制旋转速度的范围与通过速度设定部36B决定的范围相同或大致相同。

变换部34A对编码器3A的旋转量例如进行微分，从而计算伺服电动机2A的旋转轴的旋转速度（角速度）。同样，变换部34B对编码器3B的旋转量例如进行微分，从而计算伺服电动机2B的旋转轴的旋转速度（角速度）。

速度设定部36A预先设定伺服电动机2A的旋转轴的旋转速度的范围。作为一例，基于用户的操作，设定伺服电动机2A的旋转轴的旋转速度的范围。

同样，速度设定部36B预先设定伺服电动机2B的旋转轴的旋转速度的范围。作为一例，基于用户的操作，设定伺服电动机2B的旋转轴的旋转速度的范围。

速度判断部38A在从逻辑与部90输出限制指令时，判断伺服电动机2A的旋转轴的旋转速度是否脱离由速度设定部36A决定的范围。如果满足伺服电动机2A的旋转轴的旋转速度脱离通过速度设定部36A决定的范围的条件，则速度判断部38A对控制器7输出伺服电动机2A的停止指令。控制器7如果从速度判断部38A接受伺服电动机2A的停止指令，则停止伺服电动机2A。

同样，速度判断部38B在从逻辑与部90输出限制指令时，判断伺服电动机2B的旋转轴的旋转速度是否脱离由速度设定部36B决定的范围。如果满足伺服电动机2B的旋转轴的旋转速度脱离通过速度设定部36B决定的范围的条件，则速度判断部38B对控制器7输出伺服电动机2B的停止指令。控制器7如果从速度判断部38B接受伺服电动机2B的停止指令，则停止伺服电动机2B。

在本实施方式中，在从逻辑与部90输出了限制指令的情况下，调整旋转速度使得伺服电动机2A、2B的旋转轴的旋转速度落入规定的范围内，并且监视伺服电动机2A、2B的旋转轴的旋转速度，因此作为结果，如果伺服电动机2A、2B的旋转轴的旋转速度脱离规定范围，则停止伺服电动机2A、2B。

如上所述，在本实施方式中，如果用于检测伺服电动机2A、2B的旋转轴的旋转量的编码器3A、3B的旋转量全部处于对各自决定的限制范围内，则限制伺服电动机2A、2B的旋转轴的旋转速度。另一方面，例如即使伺服电动机2A的旋转轴的旋转量处于限制范围内，如果伺服电动机2B的旋转轴的旋转量处于限制范围外，则不限制伺服电动机2A、2B的旋转轴的旋转速度。因此，能够将伺服电动机2A、2B的限制区域设定为例如图11中以斜线所示的区域。

这里，在如果伺服电动机2A的旋转轴的旋转位置或者伺服电动机2B的旋转轴的旋转位置的任何一个处于限制范围内则限制伺服电动机2A、2B的旋转轴的旋转速度的情况下，如图12中以斜线所示，旋转速度的限制区域与图11所示的区域（在图12中以虚线表示）相比扩大。但是，在本实施方式中，在图12中扩大的限制区域中也能够解除伺服电动机2A、2B的动作限制。因此，能够在多样的区域中解除伺服电动机2A、2B的工作限制。

另外，在本实施方式中，也可以将伺服电动机2A、2B的旋转轴的旋转速度置换为旋转方向或者对伺服电动机2A、2B的旋转轴的旋转速度增加旋转方向。即，也可以代替伺服电动机2A、2B的旋转轴的旋转速度或者对伺服电动机2A、2B的旋转轴的旋转速度增加，将旋转方向限制为规定的方向。因此，在限制了旋转方向之后，如果旋转方向与规定的方向不同，则也可以停止伺服电动机2A、2B。

或者，在本实施方式中，也可以将伺服电动机2A、2B的旋转轴的旋转速度置换为旋转加速度或者对伺服电动机2A、2B的旋转轴的旋转速度增加旋转加速度。即，也可以代替伺服电动机2A、2B的旋转轴的旋转速度或者对伺服电动机2A、2B的旋转轴的旋转速度增加，将旋转加速度限制在规定的范围内。因此，在限制了旋转加速度之后，如果旋转加速度脱离规定的范围，则也可以停止伺服电动机2A、2B。

此外，在本实施方式中，以托台机器人的臂向X轴方向和Y轴方向移动的例子为基础，因此表示了伺服电动机、编码器、伺服驱动器、变换部、速度设定部、速度判断部、位置设定部、位置判断部、限制部分别具有2个的例子，但是也可以对Z轴和θ轴等进行同样的动作，在该情况下也可以分别设置3个以上。

[第八实施方式]

以下，说明本发明的第八实施方式。本实施方式与上述的第七实施方式的不同点在于，对伺服电动机2A的旋转轴的旋转位置和伺服电动机2B的旋转轴的旋转位置，不会单独地监视而是相互关联地监视。其他的结构与上述的第七实施方式相同或者大致相同，因此在这里不重复其的详细的说明。此外，对与第七实施方式相同的结构附加相同的参考标号，在这里不重复这些详细的说明。

参照图13，在本实施方式中，安全单元15具备位置设定部30C和位置判断部32C。位置设定部30C预先设定表示伺服电动机2A的旋转轴的旋转位置的编码器3A的旋转量和表示伺服电动机2B的旋转轴的旋转位置的编码器3B的旋转量的组合的安全范围和限制范围。作为一例，基于用户的操作，设定伺服电动机2A、2B的旋转轴的旋转位置的范围。通过表格来规定安全范围和限制范围，该表格存储在安全单元15内。

图14表示在本实施方式中限制伺服电动机的工作的位置范围的一例。作为限制伺服电动机2A、2B的旋转轴的旋转速度、旋转加速度或旋转方向的旋转位置的限制范围，设定在图14中以斜线表示的区域。其他的区域作为安全范围设定。在这里，限制伺服电动机的工作的限制范围的设定没有仅通过各个伺服电动机的旋转轴的旋转位置决定，而是按2个伺服电动机的旋转轴的旋转位置的各个坐标设定。例如，将伺服电动机2A的旋转位置设为X坐标，将伺服电动机2B的旋转位置设为Y坐标，按各个坐标（X、Y）设定了其是限制范围还是非限制范围（安全范围）。因此，在本实施方式中，与第七实施方式相比，能够在决定得更复杂的区域中设定或解除伺服电动机2A、2B的工作限制。

返回到图13，位置判断部32C判断伺服电动机2A的旋转轴的旋转位置和伺服电动机2B的旋转轴的旋转位置的组合处于通过位置设定部30C设定的限制范围还是处于非限制范围（安全范围）。如果满足伺服电动机2A的旋转轴的旋转位置和伺服电动机2B的旋转轴的旋转位置处于通过位置设定部30C设定的限制范围内的条件，则位置判断部30C对限制部92A和限制部92B分别输出用于限制伺服电动机2A、2B的工作的限制指令，与此同时对速度判断部38A和38B分别输出用于监视速度的限制指令。

另外，与第七实施方式同样地，也可以将伺服电动机2A、2B的旋转轴的旋转速度置换为旋转方向、旋转加速度或者对伺服电动机2A、2B的旋转轴的旋转速度增加旋转方向、旋转加速度。即，也可以代替伺服电动机2A、2B的旋转轴的旋转速度或者对伺服电动机2A、2B的旋转轴的旋转速度增加，将旋转方向限制为规定的方向，或者将旋转加速度限制在规定的范围。因此，如果在限制了旋转方向之后旋转方向与规定的方向不同、或者旋转加速度不处于规定的范围，则也可以停止伺服电动机2A、2B。

此外，在本实施例的方式中，也例示了伺服电动机、编码器、伺服驱动器、变换部、速度设定部、速度判断部、限制部分别具有2个，但是也可以分别设置3个以上。

本次公开的实施方式应理解为，在所有的方面是例示而不是限制性的。本发明的范围不通过上述的说明而通过权利要求书表示，意图包含与权利要求书均等的意思和范围内的所有的变更。

Claims (15)

1.一种动力源的控制装置，具备：

检测部件，用于检测通过动力源驱动的动力体的多个物理量和所述动力源的多个物理量中的至少2个物理量；

安全范围设定部件，用于设定作业员不会与所述动力体接触的所述物理量的安全范围；

限制范围设定部件，用于设定与所述安全范围不同的所述物理量的限制范围；

判断部件，用于判断各所述物理量处于所述安全范围内还是所述限制范围内；以及

限制部件，用于仅在检测出的至少2个物理量处于各自的物理量的限制范围内的情况下，限制所述动力源的工作。

2.如权利要求1所述的动力源的控制装置，其中，

所述检测部件检测所述动力体的位置，并且根据所述动力体的位置检测所述动力体的速度、运动方向、加速度、位置的变化量中的至少其中一个，

所述限制部件仅在检测出的至少2个物理量处于各个物理量的限制范围内的情况下，停止所述动力源。

3.如权利要求1所述的动力源的控制装置，其中，

所述检测部件检测所述动力体的位置、所述动力体的速度、所述动力体的运动方向、所述动力体的加速度、所述动力体的位置的变化量、所述动力体的扭矩、所述动力体的温度、所述动力源的驱动轴的轴角度、所述动力源的扭矩、所述动力源的温度中的至少2个，

所述限制部件仅在检测出的至少2个物理量处于各个物理量的限制范围内的情况下，停止所述动力源。

4.如权利要求1至3的任一项所述的动力源的控制装置，还具备：

存储部件，用于存储规定了所述安全范围和所述限制范围的表格。

5.一种动力源的控制装置，具备：

检测部件，用于检测至少通过2个动力源驱动的动力体的至少2个轴的物理量；

安全范围设定部件，用于设定作业员不会与所述动力体接触的所述至少2个轴的物理量的组合的安全范围；

限制范围设定部件，用于设定与所述安全范围不同的所述至少2个轴的物理量的组合的限制范围；

判断部件，用于判断所述至少2个轴的物理量的组合处于所述安全范围内还是所述限制范围内；以及

限制部件，用于仅在所述至少2个轴的物理量的组合处于所述限制范围内的情况下，限制所述至少2个动力源的动作。

6.一种动力源的控制装置，具备：

检测部件，用于检测驱动动力体的至少2个动力源的驱动部的至少2个轴的物理量；

安全范围设定部件，用于设定作业员不会与所述动力体接触的所述至少2个轴的物理量的组合的安全范围；

限制范围设定部件，用于设定与所述安全范围不同的所述至少2个轴的物理量的组合的限制范围；

判断部件，用于判断所述至少2个轴的物理量的组合处于所述安全范围内还是所述限制范围内；以及

限制部件，用于仅在所述至少2个轴的物理量的组合处于所述限制范围内的情况下，限制所述至少2个动力源的动作。

7.如权利要求5或6所述的动力源的控制装置，还具备：

存储部件，用于存储规定了所述安全范围和所述限制范围的表格。

8.如权利要求5所述的动力源的控制装置，其中，

所述动力体的物理量是位置、速度、运动方向、加速度、位置的变化量、扭矩、温度中的其中一个。

9.如权利要求6所述的动力源的控制装置，其中，

所述动力源的物理量是驱动轴的轴角度、扭矩、温度中的其中一个。

10.如权利要求5至9的任一项所述的动力源的控制装置，其中，

所述限制部件将所述动力源的驱动部的速度限制在规定值范围内。

11.如权利要求10所述的动力源的控制装置，还具备：

停止部件，用于在限制了所述动力源的驱动部的速度之后，如果所述动力源的驱动部的速度脱离所述规定范围，则停止所述动力源。

12.如权利要求5至9的任一项所述的动力源的控制装置，其中，

所述限制部件将所述动力源的驱动部的加速度限制在规定值范围内。

13.如权利要求12所述的动力源的控制装置，还具备：

停止部件，用于在限制了所述动力源的驱动部的加速度之后，如果所述动力源的驱动部的加速度脱离所述规定范围，则停止所述动力源。

14.如权利要求5至10的任一项所述的动力源的控制装置，其中，

所述限制部件将所述动力源的驱动部的运动方向限制在规定方向。

15.如权利要求14所述的动力源的控制装置，还具备：

停止部件，用于在限制了所述动力源的驱动部的运动方向之后，如果所述动力源的驱动部的运动方向不是所述规定方向，则停止所述动力源。

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