JP2020102116A - 安全入力装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】監視装置の受信ポートでの受信レベルがハイレベル又はローレベルで一定となる故障を検出可能とする。【解決手段】ノーマルクローズである複数の接点11を有する入力装置と、1つの接点11に接続され、パルス信号を常時送信するシリアル通信用の送信ポート21、及び他の1つの接点11に接続されたシリアル通信用の受信ポート22を有し、当該受信ポート22での受信状態に応じて対象となる機器を緊急停止可能とする複数の監視装置とを備えた。【選択図】図1
Description
この発明は、対象となる機器を緊急停止可能とする安全入力装置に関する。
ロボット分野では、ロボットを緊急停止可能とする安全入力装置が導入されている。安全入力装置は、接点を有する入力装置と、当該接点に接続された受信ポートを有し、当該受信ポートでの受信状態に応じてロボットを緊急停止可能とする監視装置とを備えている。入力装置としては例えば非常停止スイッチが挙げられ、監視装置としては例えばマイコンが挙げられる。また、従来の安全入力装置では、安全化のため、入力装置が有する接点及び監視装置が2重化構成とされている(例えば特許文献1参照)。
特許文献1に開示された装置では、一方のマイコンが、非常停止スイッチが有する2つの接点のうちの一方を介して入力された信号を監視し、他方のマイコンが、当該2つの接点のうちの他方を介して入力された信号を監視している。そのため、この装置では、2つの接点のうちの一方が故障した場合でも、他方を介して入力された信号から非常停止スイッチの作動を検出可能であり、マイコンは対象となる機器を確実に緊急停止可能である。なお、マイコンが有する受信ポートでの受信レベルは、正常動作時にはハイレベル又はローレベルで一定となっている。
また、この装置では、非常停止スイッチとマイコンとの間の配線に加え、マイコン間も配線を行い、マイコン間で相互監視を行っている。そのため、この装置では、一方のマイコンで異常が発生した場合に、他方のマイコンがこれを検出してシステムエラーとして対象となる機器を緊急停止できる。
上記のような従来装置では、マイコンが有する受信ポートでの受信レベルが、正常動作時にはハイレベル又はローレベルで一定となっている。そのため、マイコンの受信ポート故障で受信レベルがハイレベル又はローレベルに固着した場合、或いはケーブルの短絡故障が発生した場合等のように、受信レベルがハイレベル又はローレベルで一定となる故障が生じた場合にはマイコンはこの故障を検出できない。
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、監視装置の受信ポートでの受信レベルがハイレベル又はローレベルで一定となる故障を検出可能な安全入力装置を提供することを目的としている。
この発明に係る安全入力装置は、ノーマルクローズである複数の接点を有する入力装置と、接点のうちの1つの接点に接続され、パルス信号を常時送信するシリアル通信用の送信ポート、及び当該接点のうちの他の1つの接点に接続されたシリアル通信用の受信ポートを有し、当該受信ポートでの受信状態に応じて対象となる機器を緊急停止可能とする複数の監視装置とを備えたことを特徴とする。
この発明によれば、上記のように構成したので、監視装置の受信ポートでの受信レベルがハイレベル又はローレベルで一定となる故障を検出可能となる。
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。
実施の形態1.
図1は実施の形態1に係る安全入力装置の構成例を示す図である。
安全入力装置は、対象となる機器(不図示)を緊急停止可能とする。対象となる機器としては、例えばロボットが挙げられる。安全入力装置は、図1に示すように、非常停止スイッチ(入力装置)1及び複数のマイコン(監視装置)2を備えている。以下では、同一の構成要素が複数系統存在する場合には、その構成要素を示す符号に系統毎の接尾記号(−1,−2,・・・)を付すものとし、また、特に区別する必要がない場合には接尾記号を付さずに説明を行う。
実施の形態1.
図1は実施の形態1に係る安全入力装置の構成例を示す図である。
安全入力装置は、対象となる機器(不図示)を緊急停止可能とする。対象となる機器としては、例えばロボットが挙げられる。安全入力装置は、図1に示すように、非常停止スイッチ(入力装置)1及び複数のマイコン(監視装置)2を備えている。以下では、同一の構成要素が複数系統存在する場合には、その構成要素を示す符号に系統毎の接尾記号(−1,−2,・・・)を付すものとし、また、特に区別する必要がない場合には接尾記号を付さずに説明を行う。
非常停止スイッチ1は、ノーマルクローズである複数の接点11を有する。図1では、非常停止スイッチ1が2つの接点11−1,11−2を有している。この非常停止スイッチ1は、一定の条件(図1ではボタンの押下)で作動して、接点11がオープンされる。
マイコン2は、非常停止スイッチ1が有する接点11に接続された受信ポート22を有し、当該受信ポート22での受信状態に応じて対象となる機器を緊急停止可能とする。図1では、複数のマイコン2として2つのマイコン2−1,2−2が用いられている。
マイコン2−1は、シリアル通信用の送信ポート(TXDポート)21−1、シリアル通信用の受信ポート(RXDポート)22−1、出力ポート(DOポート)23−1、信号生成部24−1及び制御部25−1を有する。
送信ポート21−1は、ケーブル4−1を介して、接点11−1の一端(S1A)に接続されている。
受信ポート22−1は、ケーブル4−2を介して、接点11−2の他端(S2B)に接続されている。
なお、送信ポート21−1及び受信ポート22−1は、図1に示すように互いに異なるポートでもよいし、共通の単一のポートでもよい。
受信ポート22−1は、ケーブル4−2を介して、接点11−2の他端(S2B)に接続されている。
なお、送信ポート21−1及び受信ポート22−1は、図1に示すように互いに異なるポートでもよいし、共通の単一のポートでもよい。
信号生成部24−1は、パルス信号を常時生成して送信ポート21−1から送信させる。
制御部25−1は、受信ポート22−1での受信状況に応じて出力ポート23−1から信号を出力させることで、電源スイッチ3−1を制御する。具体的には、制御部25−1は、受信ポート22−1での受信レベルがハイレベルとローレベルに周期的に変化している場合(パルス信号が受信されている場合)には、電源スイッチ3−1をクローズさせる。一方、制御部25−1は、受信ポート22−1での受信レベルがハイレベル又はローレベルの状態を継続している場合(パルス信号が受信されていない場合)には、電源スイッチ3−1をオープンさせる。なお、電源スイッチ3−1は、電源5と対象となる機器が有するモータ等の負荷6とを繋ぐ給電線路7上に設けられている。
制御部25−1は、受信ポート22−1での受信状況に応じて出力ポート23−1から信号を出力させることで、電源スイッチ3−1を制御する。具体的には、制御部25−1は、受信ポート22−1での受信レベルがハイレベルとローレベルに周期的に変化している場合(パルス信号が受信されている場合)には、電源スイッチ3−1をクローズさせる。一方、制御部25−1は、受信ポート22−1での受信レベルがハイレベル又はローレベルの状態を継続している場合(パルス信号が受信されていない場合)には、電源スイッチ3−1をオープンさせる。なお、電源スイッチ3−1は、電源5と対象となる機器が有するモータ等の負荷6とを繋ぐ給電線路7上に設けられている。
マイコン2−2は、シリアル通信用の送信ポート(TXDポート)21−2、シリアル通信用の受信ポート(RXDポート)22−2、出力ポート(DOポート)23−2、信号生成部24−2及び制御部25−2を有する。
送信ポート21−2は、ケーブル4−3を介して、接点11−2の一端(S2A)に接続されている
受信ポート22−2は、ケーブル4−4を介して、接点11−1の他端(S1B)に接続されている。
なお、送信ポート21−2及び受信ポート22−2は、図1に示すように互いに異なるポートでもよいし、共通の単一のポートでもよい。
受信ポート22−2は、ケーブル4−4を介して、接点11−1の他端(S1B)に接続されている。
なお、送信ポート21−2及び受信ポート22−2は、図1に示すように互いに異なるポートでもよいし、共通の単一のポートでもよい。
信号生成部24−2は、パルス信号を常時生成して送信ポート21−2から送信させる。
制御部25−2は、受信ポート22−2での受信状況に応じて出力ポート23−2から信号を出力させることで、電源スイッチ3−2を制御する。具体的には、制御部25−2は、受信ポート22−2での受信レベルがハイレベルとローレベルに周期的に変化している場合(パルス信号が受信されている場合)には、電源スイッチ3−2をクローズさせる。一方、制御部25−2は、受信ポート22−2での受信レベルがハイレベル又はローレベルの状態を継続している場合(パルス信号が受信されていない場合)には、電源スイッチ3−2をオープンさせる。なお、電源スイッチ3−2は、給電線路7上に設けられている。
制御部25−2は、受信ポート22−2での受信状況に応じて出力ポート23−2から信号を出力させることで、電源スイッチ3−2を制御する。具体的には、制御部25−2は、受信ポート22−2での受信レベルがハイレベルとローレベルに周期的に変化している場合(パルス信号が受信されている場合)には、電源スイッチ3−2をクローズさせる。一方、制御部25−2は、受信ポート22−2での受信レベルがハイレベル又はローレベルの状態を継続している場合(パルス信号が受信されていない場合)には、電源スイッチ3−2をオープンさせる。なお、電源スイッチ3−2は、給電線路7上に設けられている。
なお、図1に示すように、送信ポート21−1及び受信ポート22−1が互いに異なるポートであり且つ送信ポート21−2及び受信ポート22−2が互いに異なるポートである場合には、マイコン2−1,2−2は、半二重通信を行ってもよいし、全二重通信を行ってもよい。
一方、送信ポート21−1及び受信ポート22−1が単一のポートであり且つ送信ポート21−2及び受信ポート22−2が単一のポートである場合には、マイコン2−1,2−2は半二重通信を行う。
一方、送信ポート21−1及び受信ポート22−1が単一のポートであり且つ送信ポート21−2及び受信ポート22−2が単一のポートである場合には、マイコン2−1,2−2は半二重通信を行う。
次に、図1に示す安全入力装置の動作例について説明する。
図1に示す安全入力装置では、非常停止スイッチ1が有する接点11−1の一端にマイコン2−1が有する送信ポート21−1が接続され、接点11−1の他端にマイコン2−2が有する受信ポート22−2が接続されて、パルス信号を用いたアップロード通信を常時行う。また、この安全入力装置では、非常停止スイッチ1が有する接点11−2の一端にマイコン2−2が有する送信ポート21−2が接続され、接点11−2の他端にマイコン2−1が有する受信ポート22−1が接続されて、パルス信号を用いたダウンロード通信を常時行う。すなわち、この安全入力装置では、非常停止スイッチ1とマイコン2−1,2−2との間で接続されるケーブル4がクロス配線されることで、シリアル通信路が構築されている。
図1に示す安全入力装置では、非常停止スイッチ1が有する接点11−1の一端にマイコン2−1が有する送信ポート21−1が接続され、接点11−1の他端にマイコン2−2が有する受信ポート22−2が接続されて、パルス信号を用いたアップロード通信を常時行う。また、この安全入力装置では、非常停止スイッチ1が有する接点11−2の一端にマイコン2−2が有する送信ポート21−2が接続され、接点11−2の他端にマイコン2−1が有する受信ポート22−1が接続されて、パルス信号を用いたダウンロード通信を常時行う。すなわち、この安全入力装置では、非常停止スイッチ1とマイコン2−1,2−2との間で接続されるケーブル4がクロス配線されることで、シリアル通信路が構築されている。
この安全入力装置は、図1に示すように、正常動作時には、非常停止スイッチ1が有する接点11−1,11−2は共にクローズとなっているため、アップロード通信路及びダウンロード通信路が形成され、マイコン2−1,2−2は相互通信可能な状態となっている。そして、マイコン2−1では、受信ポート22−1でパルス信号が受信されるため、制御部25−1は電源スイッチ3−1をクローズさせる。同様に、マイコン2−2では、受信ポート22−2でパルス信号が受信されるため、制御部25−2は電源スイッチ3−2をクローズさせる。よって、正常動作時には、図1に符号101で示すように、電源5から負荷6へ給電可能な状態となっている。
一方、この安全入力装置は、図2に示すように、作業者等により非常停止スイッチ1が作動した場合には、非常停止スイッチ1が有する接点11−1,11−2が共にオープンとなるため、アップロード通信路及びダウンロード通信路が切断され、マイコン2−1,2−2は相互通信が不能となる。そして、マイコン2−1では、受信ポート22−1でパルス信号が受信されなくなるため、制御部25−1は電源スイッチ3−1をオープンさせる。同様に、マイコン2−2では、受信ポート22−2でパルス信号が受信されなくなるため、制御部25−2は電源スイッチ3−2をオープンさせる。よって、非常停止スイッチ1が作動した場合には、給電線路7が切断されて対象となる機器が緊急停止する。
また、この安全入力装置は、図3に示すように、非常停止スイッチ1が有する接点11−1に故障が発生してオープンとなった場合、アップロード通信路が切断され、マイコン2−1,2−2は片側通信となる。そして、マイコン2−2では、受信ポート22−2でパルス信号が受信されなくなるため、制御部25−2はシステムエラーとして電源スイッチ3−2をオープンさせる。よって、接点11−1に故障が発生した場合には、給電線路7が切断されて対象となる機器が緊急停止する。
同様に、この安全入力装置は、非常停止スイッチ1が有する接点11−2に故障が発生してオープンとなった場合、ダウンロード通信路が切断され、マイコン2−1,2−2は片側通信となる。そして、マイコン2−1は、受信ポート22−1でパルス信号が受信されなくなるため、制御部25−1はシステムエラーとして電源スイッチ3−1をオープンさせる。よって、接点11−2に故障が発生した場合には、給電線路7が切断されて対象となる機器が緊急停止する。
同様に、この安全入力装置は、非常停止スイッチ1が有する接点11−2に故障が発生してオープンとなった場合、ダウンロード通信路が切断され、マイコン2−1,2−2は片側通信となる。そして、マイコン2−1は、受信ポート22−1でパルス信号が受信されなくなるため、制御部25−1はシステムエラーとして電源スイッチ3−1をオープンさせる。よって、接点11−2に故障が発生した場合には、給電線路7が切断されて対象となる機器が緊急停止する。
また、マイコン2−1,2−2の相互通信では、例えば、互いに、プロセスA、プロセスB、・・・と、プロセスを順に監視するシーケンスが組まれている。そして、マイコン2−1の制御部25−1は、上記シーケンスが崩れた場合に、マイコン2−2に異常が発生したと判定し、電源スイッチ3−1をオープンさせる。よって、マイコン2−2に異常が発生した場合には、給電線路7が切断されて対象となる機器が緊急停止する。
同様に、マイコン2−2の制御部25−2は、上記シーケンスが崩れた場合に、マイコン2−1に異常が発生したと判定し、電源スイッチ3−2をオープンさせる。よって、マイコン2−1に異常が発生した場合には、給電線路7が切断されて対象となる機器が緊急停止する。
同様に、マイコン2−2の制御部25−2は、上記シーケンスが崩れた場合に、マイコン2−1に異常が発生したと判定し、電源スイッチ3−2をオープンさせる。よって、マイコン2−1に異常が発生した場合には、給電線路7が切断されて対象となる機器が緊急停止する。
また、この安全入力装置は、マイコン2−1に受信ポート故障が発生した場合、マイコン2−1では、受信ポート22−1でパルス信号が受信されなくなるため、制御部25−1はシステムエラーとして電源スイッチ3−1をオープンさせる。よって、マイコン2−1に受信ポート故障が発生した場合には、給電線路7が切断されて対象となる機器が緊急停止する。
同様に、この安全入力装置は、マイコン2−2に受信ポート故障が発生した場合、マイコン2−2では、受信ポート22−2でパルス信号が受信されなくなるため、制御部25−1はシステムエラーとして電源スイッチ3−2をオープンさせる。よって、マイコン2−2に受信ポート故障が発生した場合には、給電線路7が切断されて対象となる機器が緊急停止する。
また、ケーブル4に短絡故障が発生した場合についても、安全入力装置は、上記と同様の動作を行う。
同様に、この安全入力装置は、マイコン2−2に受信ポート故障が発生した場合、マイコン2−2では、受信ポート22−2でパルス信号が受信されなくなるため、制御部25−1はシステムエラーとして電源スイッチ3−2をオープンさせる。よって、マイコン2−2に受信ポート故障が発生した場合には、給電線路7が切断されて対象となる機器が緊急停止する。
また、ケーブル4に短絡故障が発生した場合についても、安全入力装置は、上記と同様の動作を行う。
また、この安全入力装置では、パルス信号を用いてアップロード通信及びダウンロード通信を常時実行している。そのため、パルス信号で検出可能な故障(受信レベルがハイレベル又はローレベルで一定となる故障)以外の誤検出(例えばモータ等のノイズによる誤検出)を低減可能であり、安全性が向上する。
このように、実施の形態1に係る安全入力装置では、非常停止スイッチ1が有する接点11及びマイコン2の2重化並びにマイコン2の相互監視に加え、パルス信号を用いたパルステストを実施しているため、安全性がより向上する。すなわち、この安全入力装置では、パルス信号を用いることで、マイコン2の受信ポート故障で受信レベルがハイレベル又はローレベルに固着した場合、或いはケーブル4の短絡故障が発生した場合等のように、受信レベルがハイレベル又はローレベルで一定となる故障が生じた場合でも、この故障を検出できる。よって、この安全入力装置では、従来装置に対し、異常を見逃す確率が低くなる。
また、実施の形態1に係る安全入力装置では、マイコン2が、2重化構成された接点11を介して、相互監視を行っている。そのため、この安全入力装置では、従来装置のように非常停止スイッチ1とマイコン2との間の配線に加えてマイコン2間の配線を行う必要はなく、簡素化が可能である。
なお図1では、非常停止スイッチ1が有する接点11及びマイコン2がそれぞれ2重化構成とされた場合を示した。しかしながら、非常停止スイッチ1が有する接点11及びマイコン2はそれぞれ、2重化以上の多重化(例えば3重化)構成とされていてもよい。この場合、マイコン2が有する送信ポート21及び受信ポート22は各々、非常停止スイッチ1が有する複数の接点11のうちの互いに異なる接点11に接続される。
また図1では、入力装置として非常停止スイッチ1を用いた場合を示した。しかしながら、これに限らず、入力装置は、ノーマルクローズである複数の接点11を有する装置であればよい。入力装置として、例えばドアスイッチ又はライトカーテンを用いてもよい。
また図1では、監視装置としてマイコン2を用いた場合を示した。しかしながら、これに限らず、監視装置は、入力装置が有する接点11に接続された受信ポート22を有し、当該受信ポート22での受信状態に応じて対象となる機器を緊急停止可能とする装置であればよい。監視装置として、例えばFPGA(Field−Programmable Gate Array)又はカスタムIC(Integrated Circuit)を用いてもよい。
以上のように、この実施の形態1によれば、安全入力装置は、ノーマルクローズである複数の接点11を有する入力装置と、1つの接点11に接続され、パルス信号を常時送信するシリアル通信用の送信ポート21、及び他の1つの接点11に接続されたシリアル通信用の受信ポート22を有し、当該受信ポート22での受信状態に応じて対象となる機器を緊急停止可能とする複数の監視装置とを備えた。これにより、実施の形態1に係る安全入力装置は、監視装置の受信ポートでの受信レベルがハイレベル又はローレベルで一定となる故障を検出可能となる。
なお、本願発明はその発明の範囲内において、実施の形態の任意の構成要素の変形、若しくは実施の形態の任意の構成要素の省略が可能である。
1 非常停止スイッチ(入力装置)
2 マイコン(監視装置)
3 電源スイッチ
4 ケーブル
5 電源
6 負荷
7 給電線路
11 接点
21 送信ポート
22 受信ポート
23 出力ポート
24 信号生成部
25 制御部
2 マイコン(監視装置)
3 電源スイッチ
4 ケーブル
5 電源
6 負荷
7 給電線路
11 接点
21 送信ポート
22 受信ポート
23 出力ポート
24 信号生成部
25 制御部
Claims (6)
- ノーマルクローズである複数の接点を有する入力装置と、
前記接点のうちの1つの接点に接続され、パルス信号を常時送信するシリアル通信用の送信ポート、及び当該接点のうちの他の1つの接点に接続されたシリアル通信用の受信ポートを有し、当該受信ポートでの受信状態に応じて対象となる機器を緊急停止可能とする複数の監視装置と
を備えた安全入力装置。 - 前記監視装置は各々、前記受信ポートでの受信レベルがハイレベル又はローレベルの状態を継続している場合に、前記対象となる機器を緊急停止させる
ことを特徴とする請求項1記載の安全入力装置。 - 前記監視装置は半二重通信を行う
ことを特徴とする請求項1又は請求項2記載の安全入力装置。 - 前記監視装置は全二重通信を行う
ことを特徴とする請求項1又は請求項2記載の安全入力装置。 - 前記入力装置は、非常停止スイッチ、ドアスイッチ又はライトカーテンである
ことを特徴とする請求項1から請求項4のうちの何れか1項記載の安全入力装置。 - 前記監視装置は各々、マイコン、FPGA又はカスタムICである
ことを特徴とする請求項1から請求項5のうちの何れか1項記載の安全入力装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2018241201A JP2020102116A (ja) | 2018-12-25 | 2018-12-25 | 安全入力装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2018241201A JP2020102116A (ja) | 2018-12-25 | 2018-12-25 | 安全入力装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2020102116A true JP2020102116A (ja) | 2020-07-02 |
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ID=71139684
Family Applications (1)
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JP2018241201A Pending JP2020102116A (ja) | 2018-12-25 | 2018-12-25 | 安全入力装置 |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP7484538B2 (ja) | 2020-07-31 | 2024-05-16 | ブラザー工業株式会社 | 状態判定システム、及び工作機械 |
-
2018
- 2018-12-25 JP JP2018241201A patent/JP2020102116A/ja active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP7484538B2 (ja) | 2020-07-31 | 2024-05-16 | ブラザー工業株式会社 | 状態判定システム、及び工作機械 |
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