JP2023111274A - 電気機械システムの指示設備 - Google Patents

Abstract

【課題】電気機械システムの指示設備を提供する。【解決手段】電気機械システムの指示設備は電気機械設備の非常停止ループに接続され、多段キースイッチ、エネルギースイッチおよび安全制御装置を備える。多段キースイッチは第一モードおよび第二モードを有し、かつ第一モジュールおよび第二モジュールを交代する切換機能を有する。多段キースイッチは切換機能が作動すると同時に切換信号を発する。エネルギースイッチは非常停止ループに接続される。安全制御装置は多段キースイッチに接続されて多段キースイッチからの切換信号をキャッチする。安全制御装置は一時停止回路および中断時間を有する。一時停止回路は非常停止ループに接続される。安全制御装置は切換信号に基づいて非常停止ループを非常停止モードに維持する。非常停止モードは一時停止回路を介して非常停止ループを中断し、中断時間が満了すると非常停止ループを再開することである。【選択図】図１

Description

本発明は、電気機械システムに関し、詳しくは電気機械システムの指示設備に関するものである。

自動製造、搬送または別の作業に応じてロボットを使用する需要状況において、作業中のロボットに誤動作、故障または指令変更が発生する際、ロボットの非常停止スイッチを押してロボットに作動を停止させた後、現場の作業員の安全を確保したうえでメンテナンスを行うことが一般的である。

ロボットまたは電気機械設備は製造自動化またはテスト作業の流れが指示設備の指示プログラムに基づいて構築される。現在のロボットの非常停止スイッチと指示設備のそれぞれの開閉装置は別々に単独で作動し、かつハードウェアまたは配線によって接続されることがない。このため、指示設備のそれぞれの開閉装置を作動させてロボットに作動を非常停止させるか否かを通知するには、ソフトウェアに頼らなければならない。

指示設備の３段キースイッチおよびエネルギースイッチはソフトウェアによって作業位置を確認したうえで電気機械の稼働を制御する。３段キースイッチは作動モードを切り替えるものである。エネルギースイッチは中間状態、押す状態および完全解放状態などの三段式スイッチである。中間状態および圧迫状態はそれぞれ異なる作業モードに対応する。作業が進む際、３段キースイッチまたはエネルギースイッチに故障が発生するか、ソフトウェアに誤判が発生することが原因でエネルギースイッチを押す可能性がある。
また、電気機械設備は３段キースイッチによってロック状態に切り替えられるか、エネルギースイッチを完全に解放して作動を停止することができない。さらに、作業員が誤ってエネルギースイッチを中間状態から押す状態または完全解放状態に切り替えることで電気機械設備の稼働を連続するか停止する可能性があるため、ソフトウェアによる後続作業は危険を冒す可能性がある。

本発明はハードウェアの回路によって指示設備のそれぞれのスイッチと非常停止ループとを接続し、ソフトウェアの誤判を避けることができる電気機械システムの指示設備を提供することを主な目的とする。

上述した課題を解決するための電気機械システムの指示設備は、電気機械設備の非常停止ループに接続され、多段キースイッチ、エネルギースイッチおよび安全制御装置を備える。多段キースイッチは第一モードおよび第二モードを有し、かつ第一モジュールおよび第二モジュールを交代する切換機能を有する。多段キースイッチは切換機能が作動すると同時に切換信号を発する。エネルギースイッチは非常停止ループに接続される。安全制御装置は多段キースイッチに接続されて多段キースイッチからの切換信号をキャッチする。安全制御装置は一時停止回路および中断時間を有する。一時停止回路は非常停止ループに接続される。安全制御装置は切換信号に基づいて非常停止ループを非常停止モードに維持する。非常停止モードは一時停止回路を介して非常停止ループを中断し、中断時間が満了すると非常停止ループを再開する。

詳しく言えば、本発明による電気機械システムの指示設備の多段キースイッチを切り換える際、安全制御装置は非常停止モードを起動する。エネルギースイッチは非常停止ループを中断すると同時に非常停止信号を発する。上述した技術的特徴により、使用中の電気機械設備の安全性および信頼性を向上させることができる。

本発明による電気機械システムの指示設備の詳細な構造、特徴、組み立てまたは使用方法について、以下の実施形態の詳細な説明を通して明確にする。なお、以下の詳細な説明および本発明により開示された実施形態は本発明を説明するための一例に過ぎず、本発明の請求範囲を限定できないことは、本発明にかかわる領域において常識がある者ならば理解できるはずである。

本発明の一実施形態による電気機械システムを示す模式図である。 電気機械システム内の非常停止スイッチ、非常停止ループおよび指示設備の組み合わせを示す模式図である。 電気機械システム内の受信回路、判定回路、一時停止スイッチおよびブリッジ回路を示す回路図である。

以下、本発明による電気機械システムの指示設備を図面に基づいて説明する。なお、明細書において、接続または電気的接続とは一般的に接続または電気伝導を表示する用語であるため、本発明の請求範囲を限定することはできない。

（一実施形態）
図１に示すように、本発明の一実施形態による指示設備５０は電気機械システム１０に配置される。電気機械システム１０は電気機械設備３０および指示設備５０から構成される。指示設備５０は電気機械設備３０に接続されることで電気機械設備３０の稼働を制御する。
電気機械設備３０はロボットアーム３１および非常停止ループ３３を有する。非常停止ループ３３はロボットアーム３１に接続され、非常停止スイッチ３５および安全継電器モジュール３７を有する。非常停止スイッチ３５は非常停止ループ３３を非常停止モードに維持し、ロボットアーム３１の作動を中断または一時停止する安全保護機能を有する。安全継電器モジュール３７はロボットアーム３１の停止、励起およびリセットを行う。

指示設備５０は電気機械設備３０に接続されることで電気機械設備３０の稼働、例えば電気機械設備３０の作業の流れ、稼働および状態を調整または設定する。

指示設備５０は多段キースイッチ５１、エネルギースイッチ５３および安全制御装置５５を備える。多段キースイッチ５１は第一モードおよび第二モードを有し、かつ第一モジュールおよび第二モジュールを交代する切換機能を有する。多段キースイッチ５１は第一モードを第二モードに切り換えたり、第二モードを第一モードに切り換えたりすると同時に切換信号を発する。

本実施形態において、第一モードは手動または指示のブログラムである。第二モードは自動（ＡＵＴＯ）プログラムである。手動のプログラムは稼働速度に応じる第一手動モードおよび第二手動モードを有する。第一手動モードは電気機械設備３０のポイントティーチング、試行およびプログラムの作成を執行する。第二手動モードは電気機械設備３０のプログラムを確認する。自動プログラムは電気機械設備３０に製造自動化または作業自動化を達成させる。別の実施形態において、多段キースイッチ５１は第一モードおよび第二モードのほかに閉鎖（ＯＦＦ）モードや協調モードなどを有する。

エネルギースイッチ５３は非常停止ループ３３に接続されることで非常停止ループ３３と連動する。

安全制御装置５５は多段キースイッチ５１に接続されて多段キースイッチ５１からの切換信号をキャッチし、多段キースイッチ５１の切換機能を検知する。多段キースイッチ５１の切換機能が作動する際、安全制御装置５５は切換信号に基づいて多段キースイッチ５１の切換モードを判断する。多段キースイッチ５１の切換機能が静止する際、安全制御装置５５は現在の多段キースイッチ５１に対応するモードを検知できる。

安全制御装置５５は一時停止回路５５１および中断時間を有する。一時停止回路５５１は非常停止ループ３３に接続される。安全制御装置５５は切換信号に基づいて非常停止ループ３３を非常停止モードに維持する。非常停止モードは一時停止回路５５１を介して非常停止ループ３３を中断し、中断時間が満了すると非常停止ループ３３を再開することである。上述した技術的特徴により、電気機械システム１０を非常停止モードに維持することができる。電気機械システム１０が非常停止モードであれば、電気機械設備３０を稼働または励起させることができない。

中断時間は非常停止ループ３３が非常停止モードになるか否かを電気機械設備３０に確認させるための時間である。つまり、中断時間は電気機械設備３０の電子部品の応答感度に関わる。本実施形態において、中断時間は０．８秒である。別の実施形態は電気機械設備３０の電子部品の応答感度に応じて中断時間を増減させることによって誤って非常停止モードを起動することを抑制する。非常停止モードが起動されたことを電気機械設備３０が確認できなければ、中断時間を延長し、電気機械設備３０の待機時間を消費することが必要である。

非常停止モードを解除する際、非常停止ループ３３のリセット（Ｒｅｓｅｔ）プログラムで非常停止モードを解除すればよい。非常停止モードを解除した後、電気機械設備３０は再び稼働または励起することができる。

図２に示すように、安全制御装置５５はさらに受信回路５５３、判定回路５５５およびブリッジ回路５５７を有する。受信回路５５３は多段キースイッチ５１に接続されて切換信号をキャッチする。受信回路５５３は論理ゲートユニットによって切換信号を判断し、中断時間を調整する。本実施形態において、中断時間はパルスの導通時間Ｔに対応するため、受信回路５５３はパルスの導通時間Ｔに基づいて中断時間を調整することができる。

判定回路５５５は受信回路５５３、一時停止回路５５１およびブリッジ回路５５７に接続されることで第一モードまたは第二モードに対応する切換信号を判定する。多段キースイッチ５１の切換機能が静止する際、判定回路５５５は現在の多段キースイッチ５１に対応するモードを判定できる。

ブリッジ回路５５７は非常停止ループ５３およびエネルギースイッチ５３に接続されてエネルギースイッチ５３との間がバイパスになる。多段キースイッチ５１が第二モードに据えられる際、判定回路５５５はブリッジ回路５５７を作動させ、非常停止スイッチ３５およびブリッジ回路５５７によってバイパスループ５７を形成する。バイパスループ５７はエネルギースイッチ３３を迂回し、電気機械システム１０に手動プログラムを飛ばさせて自動プログラムを進行させる。非常停止ループ３３の四つの端点Ｎ１からＮ４は図１に示すように電気機械設備３０の安全継電器モジュール３７に接続される。

図３に示すように、受信回路５５３は二つのＮＯＲゲート５５３１、５５３２、三つのＮＯＴゲード５５３３、５５３４、５５３５、一つのＯＲゲート５５３６、二つの抵抗器Ｒ１、Ｒ２および二つのコンデンサＣ１、Ｃ２を有する。判定回路５５５は第一トランジスタＱ１、第二トランジスタＱ２、第三トランジスタＱ３を有する。一時停止回路５５１は継電器５５１１からなる。ブリッジ回路５５７は継電器５５７１からなる。

ＮＯＴゲード５５３３は入力端が多段キースイッチ５１およびＮＯＲゲート５５３１の入力端に接続され、出力端がＮＯＲゲート５５３２の出力端に接続される。ＮＯＴゲード５５３４は出力端がＮＯＲゲート５５３１の入力端に接続される。ＮＯＴゲード５５３５は出力端がＮＯＲゲート５５３２の入力端に接続される。抵抗器Ｒ１およびコンデンサＣ１は二つのＮＯＴゲード５５３３、５５３４の入力端に接続される。抵抗器Ｒ２およびコンデンサＣ２はＮＯＴゲード５５３３の出力端およびＮＯＴゲード５５３５の入力端に接続される。二つのＮＯＲゲート５５３１、５５３２は出力端がＯＲゲート５５３６の入力端に接続される。ＯＲゲート５５３６は出力端が第一トランジスタＱ１のゲート（ｇａｔｅ）に接続される。

第一トランジスタＱ１はソース（ｓｏｕｒｃｅ）が電源に接続され、ドレイン（Ｄｒａｉｎ）が一時停止回路５５１の継電器５５１１に接続されることで継電器５５１１の開閉動作を制御する。継電器５５１１のノーマルオープン接点は非常停止ループ３３に直列に繋ぐ。

第二トランジスタＱ２はゲートがＮＯＴゲード５５３３の出力端に接続され、ソースがアース端子に接続され、ドレインが第三トランジスタＱ３のドレイン、第一トランジスタＱ１のゲートおよび電源に接続される。第三トランジスタＱ３はソースがアース端子に接続され、ゲートがアース端子および継電器５５７１のノーマルオープン接点に接続される。継電器５５７１のノーマルオープン接点は非常停止ループ３３に電気的に接続されてエネルギースイッチ５３との間がバイパスになる。継電器５５７１は第二トランジスタＱ２のゲートを介してＮＯＴゲード５５３３の出力端に接続され、多段キースイッチ５１の第二モードに基づいて継電器５５７１の開閉動作を制御する。

本実施形態において、多段キースイッチ５１が第二モードを第一モードに切り換え、切換信号の脈波が高次レベル（例えば１）に反応する際、ＯＲゲート５５３６は出力端によって第一トランジスタＱ１に切換信号を出力して動作を停止させるため、継電器５５１１はノーマルオープン接点がＯＮになり、非常停止ループ３３を遮断することで非常停止モードを起動する。
遮断した時間すなわち中断時間は脈波が高次レベルから低次レベル（例えば０）まで下がる間に抵抗器Ｒ１、Ｒ２およびコンデンサＣ１、Ｃ２のパラメータを調整する時間である。中断時間が満了する際、第一トランジスタＱ１が導通し、継電器５５１１のノーマルオープン接点がＯＦＦになれば非常停止ループ３３が導通する。

多段キースイッチ５１が第一モードを第二モードに切り換え、切換信号の脈波が低次レベル（例えば０）に反応する際、ＯＲゲート５５３６は出力端によって第一トランジスタＱ１に切換信号を出力して動作を停止させるため、継電器５５１１はノーマルオープン接点がＯＮになり、非常停止ループ３３を遮断することで非常停止モードを起動する。
中断時間が満了する際、第一トランジスタＱ１が導通し、継電器５５１１のノーマルオープン接点がＯＦＦになれば非常停止ループ３３が導通する。切換信号の脈波が低次レベルに反応する際、ＮＯＴゲード５５３３は出力端によって高次レベル信号（例えば１）を出力し、第二トランジスタＱ２を導通させ、第三トランジスタＱ３に動作を停止させるため、継電器５５７１はノーマルオープン接点がＯＦＦになり、バイパスループ５７を導通させる。

多段キースイッチ５１が切換をせず、現在の作動モードを維持する際、切換信号は高次レベルおよび低次レベルの変化によって脈波を生じさせることがない。ＯＲゲート５５３６は出力端によって切換信号を出力し、第一トランジスタＱ１を開通させるため、非常停止事態は発生しない。

本発明に関連する回路は図３に限定されず、上述した論理およびスイッチの説明により、別の実施形態において別の電子部品を使用し、部品の数を変えることができる。

第二モードにおいてエネルギースイッチ５３は非常停止事態を引き起こすことがない。多段キースイッチ５１を切り換えるか、非常停止スイッチ３５を作動させることが発生しても、非常停止スイッチ３５、ブリッジ回路５５７および一時停止回路５５１からなるバイパスループ５７に非常停止モードを起動させる。

多段キースイッチ５１が第一モードに据えられる際、ブリッジ回路５５７は作動しない。エネルギースイッチ５３は作動モードおよび中断モードを有する。作動モードは中間位置に据えられる。中断モードは解放位置または圧迫位置に据えられる。エネルギースイッチ５３を作動中モードから中断・再開モードに切り換える際、エネルギースイッチ５３は非常停止ループ３３を中断し、非常停止モードを起動することで電気機械設備３０に稼働を停止させるため、作業員の誤作動が原因で危険な状態が発生することを抑制することができる。

上述した内容をまとめると、本発明による指示設備は、非常停止ループ３３を中断し、非常停止事態を発生させる際、ハードウェアを介して非常停止モードを起動することで使用中の電気機械設備の安全性および信頼性を向上させることができる。

なお、本発明の技術的特徴および目的さえ達成できれば、指示設備のハードウェアに部品の数を変えるか、論理ユニットを採用してもよい。

以上、本発明は、上記実施形態になんら限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の形態で実施可能である。

１０ 電気機械システム
３０ 電気機械設備
３１ ロボットアーム
３３ 非常停止ループ
３５ 非常停止スイッチ
３７ 安全継電器モジュール
５０ 指示設備
５１ 多段キースイッチ
５３ エネルギースイッチ
５５ 安全制御装置
５５１ 一時停止回路
５５１１ 継電器
５５３ 受信回路
５５３１、５５３２ ＮＯＲゲート
５５３３、５５３４、５５３５ ＮＯＴゲード
５５３６ ＯＲゲート
５５５ 判定回路
５５７ ブリッジ回路
５５７１ 継電器
５７ バイパスループ
Ｃ１、Ｃ２ コンデンサ
Ｎ１、Ｎ２、Ｎ３、Ｎ４ 端点
Ｑ１ 第一トランジスタ
Ｑ２ 第二トランジスタ
Ｑ３ 第三トランジスタ
Ｒ１、Ｒ２ 抵抗器

Claims (5)

1. 電気機械設備の非常停止ループに接続され、多段キースイッチ、エネルギースイッチおよび安全制御装置を備え、
   前記多段キースイッチは第一モードおよび第二モードを有し、前記第一モードおよび前記第二モードを交代する切換機能を有し、
   前記多段キースイッチは前記切換機能が作動すると同時に切換信号を発し、
   前記エネルギースイッチは前記非常停止ループに接続され、
   前記安全制御装置は前記多段キースイッチに接続されて前記多段キースイッチからの切換信号をキャッチし、
   前記安全制御装置は一時停止回路および中断時間を有し、前記一時停止回路は前記非常停止ループに接続され、
   前記安全制御装置は前記切換信号に基づいて前記非常停止ループを非常停止モードに維持し、
   前記非常停止モードは前記一時停止回路を介して前記非常停止ループを中断し、前記中断時間が満了すると前記非常停止ループを再開することを特徴とする、
   電気機械システムの指示設備。
2. 前記安全制御装置はさらに受信回路および判定回路を有し、前記受信回路は前記切換信号をキャッチし、前記判定回路は前記受信回路および前記一時停止回路に接続されることで前記第一モードまたは前記第二モードに対応する切換信号を判定することを特徴とする請求項１に記載の電気機械システムの指示設備。
3. 前記受信回路は前記中断時間を調整することを特徴とする請求項２に記載の電気機械システムの指示設備。
4. 前記安全制御装置はさらにブリッジ回路を有し、前記ブリッジ回路は前記非常停止ループ、前記エネルギースイッチおよび前記判定回路に接続されて前記エネルギースイッチとの間がバイパスになり、前記第二モードにおいて、非常停止スイッチおよび前記ブリッジ回路はバイパスループを形成することを特徴とする請求項２に記載の電気機械システムの指示設備。
5. 前記多段キースイッチが前記第一モードに据えられる際、前記エネルギースイッチは作動モードおよび中断モードを有し、前記作動モードを前記中断モードに切り換える際、前記エネルギースイッチは前記非常停止ループを中断し、前記非常停止モードに維持することを特徴とする請求項１に記載の電気機械システムの指示設備。

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