專利名稱：伺服系統(tǒng)以及安全控制設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及伺服系統(tǒng)以及提高該伺服系統(tǒng)安全性的最佳的安全控制設(shè)備。
背景技術(shù)：
伺服系統(tǒng)用于各種機械中的可動部的定位控制等。 作為這種伺服系統(tǒng)，具有如下裝置，S卩，該伺服系統(tǒng)具有用于驅(qū)動各種機械裝置 的伺服馬達、安裝于該伺服馬達上的編碼器、用于控制伺服馬達動作的伺服放大器、對該伺 服放大器輸出位置指令信息的可編程序控制器(PLC)等上位控制器。伺服放大器控制向伺 服馬達流過的驅(qū)動電流，以使來自編碼器的位置(角度)信息與從上位控制器提供的位置 指令信息一致。 作為這樣的伺服系統(tǒng)，例如在專利文獻1中公開了一種水輪機用電動伺服裝置，
該水輪機用電動伺服裝置具有伺服馬達和伺服放大器，并且驅(qū)動水輪機的導(dǎo)流葉片(guide
vane)。在該伺服裝置中，監(jiān)視伺服放大器的輸出電壓波形，當(dāng)檢測到伺服放大器異常時，發(fā)
出警報，并且使備用(back up)的導(dǎo)流葉片鎖定裝置工作，從而使水輪機停止。 然而，該專利文獻1涉及水輪機用的驅(qū)動裝置，并不適用于各種伺服系統(tǒng)，而且只
是監(jiān)視伺服放大器的輸出電壓波形異常，其安全功能不完善。 還有一種具有在發(fā)生故障時控制為安全方面的安全功能的伺服控制器，但是在利 用該伺服控制器的情況下，需要與專用的伺服放大器、伺服馬達以及編碼器一起整體更換 伺服系統(tǒng)。 這樣，若整體更換伺服系統(tǒng)，則成本上升，并且還存在如下問題，S卩，儲存在用戶開 發(fā)的專用的現(xiàn)有伺服系統(tǒng)中的經(jīng)驗(know-how)等變得無用，必須重新構(gòu)建新的伺服系統(tǒng)。
專利文獻1 :JP專利第3525401號公報

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明要解決的問題 本發(fā)明是鑒于上述問題而形成的，其目的在于，無需將已有的伺服系統(tǒng)整體更換 為具有安全功能的系統(tǒng)，就能夠確保安全。
解決課題的方法 (1)本發(fā)明的伺服系統(tǒng)具有伺服馬達和伺服放大器，一種伺服系統(tǒng)，具有伺服馬達 和伺服放大器，該伺服放大器基于安裝在該伺服馬達上的編碼器的輸出信息，對上述伺服 馬達的驅(qū)動進行控制，該伺服系統(tǒng)的特征在于，具有安全控制設(shè)備，上述編碼器的輸出被分 路輸入到該安全控制設(shè)備，并且該安全設(shè)備對設(shè)置于上述伺服放大器和上述伺服馬達之間 的驅(qū)動電力的供給線上的開閉單元，提供用于控制其開閉的安全輸出信息；上述安全控制 設(shè)備基于上述編碼器的輸出信息，監(jiān)視是否發(fā)生了異常，當(dāng)發(fā)生了異常時，斷開上述開閉單 元，從而切斷向上述伺服馬達的驅(qū)動電力的供給。 異常是基于編碼器的輸出信息能夠檢測出的異常，例如，優(yōu)選伺服馬達的旋轉(zhuǎn)速度、旋轉(zhuǎn)角度(位置)或者旋轉(zhuǎn)方向等異常。 異常是指超出通常的值或范圍，例如，是指伺服馬達的旋轉(zhuǎn)速度、旋轉(zhuǎn)角度(位 置)或者旋轉(zhuǎn)方向等超出預(yù)先設(shè)定的伺服馬達的旋轉(zhuǎn)速度、旋轉(zhuǎn)角度(位置)或者旋轉(zhuǎn)方 向等的界限值或界限范圍。該界限值或界限范圍優(yōu)選由用戶設(shè)定。
伺服馬達以及伺服放大器不僅限于一組，也可以是多組。 作為該安全輸出信息，有禁止由伺服馬達驅(qū)動的機械裝置工作的危險方面的安全 輸出信息、許可上述機械裝置工作的安全方面的安全輸出信息，根據(jù)危險方面的安全輸出 信息而斷開上述開閉單元，根據(jù)安全方面的安全輸出信息而閉合上述開閉單元。當(dāng)發(fā)生了 異常時，根據(jù)危險方面的安全輸出信息斷開開閉單元，從而切斷向伺服馬達的驅(qū)動電力的供給。 若使用本發(fā)明的伺服系統(tǒng)，則通過在伺服系統(tǒng)中追加安全控制設(shè)備，基于編碼器 的輸出信息，監(jiān)視是否發(fā)生了如伺服馬達的旋轉(zhuǎn)速度的異常等的異常，當(dāng)發(fā)生了異常時，能 夠切斷向伺服馬達的驅(qū)動電力的供給，使伺服馬達停止，因此無需將伺服系統(tǒng)整體更換為 具有安全功能的系統(tǒng)就能夠確保安全。 而且，使編碼器的輸出線分路，將編碼器的輸出信息提供給安全控制設(shè)備，由此能
夠監(jiān)視是否發(fā)生了異常，而且，當(dāng)發(fā)生了異常時，根據(jù)安全控制設(shè)備的安全輸出信息，斷開
設(shè)置于伺服放大器和伺服馬達之間的驅(qū)動電力的供給線上的開閉單元，從而切斷向伺服馬
達的驅(qū)動電力的供給，因此對于已有的伺服系統(tǒng)能夠容易地追加安全控制設(shè)備。
(2)在本發(fā)明的伺服系統(tǒng)的其他實施方式中，上述安全控制設(shè)備具有設(shè)定輸入部，
該設(shè)定輸入部用于接受設(shè)定信息的輸入，上述設(shè)定信息包括監(jiān)視是否發(fā)生所述異常時的監(jiān)
視內(nèi)容，上述安全控制設(shè)備根據(jù)上述設(shè)定信息來進行監(jiān)視。 作為監(jiān)視的內(nèi)容，有要監(jiān)視的項目，例如，有伺服馬達的旋轉(zhuǎn)速度、旋轉(zhuǎn)角度(位 置)、旋轉(zhuǎn)方向等。 另外，作為監(jiān)視的內(nèi)容，有作為判斷是否發(fā)生了異常的參數(shù)，例如，若要監(jiān)視的項 目為伺服馬達的旋轉(zhuǎn)速度，則監(jiān)視旋轉(zhuǎn)速度的界限值或界限范圍，若要監(jiān)視的項目為旋轉(zhuǎn) 角度(位置)，則監(jiān)視旋轉(zhuǎn)角度的界限值或界限范圍等。 在有多臺伺服馬達的情況下，優(yōu)選對每個伺服馬達輸入監(jiān)視內(nèi)容的設(shè)定信息。
另外，在有多臺伺服馬達的情況下，設(shè)定信息也可以包含這樣的信息，S卩，該信息 是在某一伺服馬達發(fā)生了異常時指定要切斷驅(qū)動電力的供給的其他伺服馬達的信息。
關(guān)于設(shè)定信息，可以由用戶對設(shè)定用開關(guān)等進行手動操作來進行設(shè)定，也可以利 用專用的工具來進行設(shè)定。 根據(jù)該實施方式，由于按照包含監(jiān)視的內(nèi)容的設(shè)定信息來進行監(jiān)視，因此能夠根 據(jù)設(shè)定信息來選擇監(jiān)視的內(nèi)容，例如，根據(jù)設(shè)定信息來選擇伺服馬達的旋轉(zhuǎn)速度的監(jiān)視、旋 轉(zhuǎn)角度的監(jiān)視等監(jiān)視的內(nèi)容。 (3)在本發(fā)明伺服系統(tǒng)的一個實施方式中，上述安全控制設(shè)備具有監(jiān)視控制輸入 部，該監(jiān)視控制輸入部接受用于切換上述監(jiān)視的有效/無效的監(jiān)視控制輸入；當(dāng)上述監(jiān)視 控制輸入為使監(jiān)視有效的輸入時，進行上述監(jiān)視，當(dāng)上述監(jiān)視控制輸入為使監(jiān)視無效的輸 入時，不進行上述監(jiān)視。 監(jiān)視控制輸入是用于使監(jiān)視有效或無效的輸入，優(yōu)選能夠針對每個要監(jiān)視的項對每個要監(jiān)視的伺服馬達，來控制有效/無效。該監(jiān)視控制輸入例如可以利用 來自安全光幕、安全門開關(guān)等安全傳感器的輸入。在這樣的情況下，例如，當(dāng)通過安全傳感 器檢測到操作員侵入到由伺服馬達驅(qū)動的機械裝置周圍的檢測區(qū)域時，也可以根據(jù)來自該 安全傳感器的輸入而使監(jiān)視功能有效，從而開始監(jiān)視伺服馬達的旋轉(zhuǎn)速度是否為低速的界 限速度以下。另外，也可以不將來自安全傳感器的輸入作為監(jiān)視控制輸入，而例如將與來自 控制面板的設(shè)定開關(guān)的有效/無效對應(yīng)的輸入作為監(jiān)視控制輸入。 根據(jù)該實施方式，能夠根據(jù)監(jiān)視控制輸入來切換監(jiān)視的有效/無效，因此無需始 終進行監(jiān)視，而例如在操作員接近由伺服馬達驅(qū)動的機械裝置時能夠利用來自安全傳感器 的輸入來開始監(jiān)視。 (4)在本發(fā)明伺服系統(tǒng)的其他實施方式中，上述安全控制設(shè)備具有安全輸入部，該 安全輸入部用于接受緊急停止輸入；上述安全控制設(shè)備響應(yīng)上述緊急停止輸入，切斷向上 述伺服馬達的驅(qū)動電力的供給。 緊急停止輸入優(yōu)選來自緊急停止開關(guān)等的輸入。 根據(jù)該實施方式，緊急時響應(yīng)緊急停止輸入，能夠切斷向伺服馬達的驅(qū)動電力的 供給，從而使伺服馬達停止。 (5)在本發(fā)明伺服系統(tǒng)的另一實施方式中，具有控制器，其對上述伺服放大器輸入 控制指令；當(dāng)切斷了向上述伺服馬達的驅(qū)動電力的供給時，上述安全控制設(shè)備向上述控制 器傳遞切斷的信息。根據(jù)該實施方式，在向伺服馬達的驅(qū)動電力的供給被切斷的信息下，通 過安全控制設(shè)備向用于對伺服放大器提供控制指令的控制器傳遞切斷的信息，因此，識別 該信息，能夠?qū)λ欧糯笃魈峁┻m當(dāng)?shù)目刂浦噶睢?br> (6)在本發(fā)明伺服系統(tǒng)的其他實施方式中，上述編碼器是輸出為多路的增量型編
碼器，該編碼器的輸出包括A相信號、B相信號、反轉(zhuǎn)A相信號以及反轉(zhuǎn)B相信號。 根據(jù)該實施方式，用于監(jiān)視是否發(fā)生異常的編碼器的輸出為多路，因此能夠以高
可靠性監(jiān)視是否發(fā)生了異常。 (7)在本發(fā)明伺服系統(tǒng)的另一實施方式中，上述編碼器是輸出為多路的增量型編 碼器，該編碼器的輸出包括正弦(sin)信號、余弦(cos)信號、反轉(zhuǎn)正弦信號以及反轉(zhuǎn)余弦 信號。 根據(jù)該實施方式，用于監(jiān)視是否發(fā)生了異常的編碼器的輸出為多路，因此能夠以 高可靠性監(jiān)視是否發(fā)生了異常。 (8)在本發(fā)明伺服系統(tǒng)的一實施方式中，在上述伺服馬達上，與上述編碼器分別獨 立地安裝有追加的編碼器；上述安全控制設(shè)備基于上述編碼器以及上述追加的編碼器的輸 出信息，監(jiān)視是否發(fā)生了異常。 根據(jù)該實施方式，即使在編碼器的輸出不是多路的情況下，也由于追加安裝追加
的編碼器，利用兩個編碼器的輸出，從而能夠以高可靠性監(jiān)視是否發(fā)生了異常。
(9)本發(fā)明涉及一種安全控制設(shè)備，安裝在伺服馬達上的編碼器的輸出分路輸入
到該安全控制設(shè)備，并且該安全控制設(shè)備對開閉單元輸出用于控制其開閉的安全輸出信
息，上述開閉單元設(shè)置在上述伺服馬達和對上述伺服馬達的驅(qū)動進行控制的伺服放大器之
間的驅(qū)動電力的供給線上，上述安全控制設(shè)備的特征在于，基于上述編碼器的輸出信息，監(jiān)
視是否發(fā)生了異常，當(dāng)發(fā)生了異常時，根據(jù)上述安全輸出信息來斷開上述開閉單元，從而切
6斷向上述伺服馬達的驅(qū)動電力的供給。 若使用本發(fā)明的安全控制設(shè)備，則通過在伺服系統(tǒng)中追加安全控制設(shè)備，基于編 碼器的輸出信息，監(jiān)視是否發(fā)生了如伺服馬達的旋轉(zhuǎn)速度的異常等異常，當(dāng)發(fā)生了異常時， 能夠切斷向伺服馬達的驅(qū)動電力的供給，從而使伺服馬達停止，因此無需將伺服系統(tǒng)整體 更換為具有安全功能的系統(tǒng)就能夠確保安全。 而且，使編碼器的輸出線分路，將編碼器的輸出提供給安全控制設(shè)備，由此能夠監(jiān)
視是否發(fā)生了異常，而且，當(dāng)發(fā)生了異常時，根據(jù)安全控制設(shè)備的安全輸出信息，斷開設(shè)置
于伺服放大器和伺服馬達之間的驅(qū)動電力的供給線上的開閉單元，從而切斷向伺服馬達的
驅(qū)動電力的供給，因此對于已有的伺服系統(tǒng)能夠容易地追加安全控制設(shè)備。
(10)在本發(fā)明的安全控制設(shè)備的其他實施方式中，具有設(shè)定輸入部和監(jiān)視控制輸
入部，上述設(shè)定輸入部用于接受包含上述監(jiān)視的內(nèi)容的設(shè)定信息的輸入，上述監(jiān)視控制輸
入部接受用于切換上述監(jiān)視的有效/無效的監(jiān)視控制輸入；當(dāng)上述監(jiān)視控制輸入為使監(jiān)視
有效的輸入時，根據(jù)上述設(shè)定信息來進行監(jiān)視，另一方面，當(dāng)上述監(jiān)視控制輸入為使監(jiān)視無
效的輸入時，不進行上述監(jiān)視。 根據(jù)該實施方式，由于按照包含監(jiān)視的內(nèi)容的設(shè)定信息來進行監(jiān)視，因此能夠根 據(jù)設(shè)定信息來選擇監(jiān)視的內(nèi)容，例如，根據(jù)設(shè)定信息來選擇伺服馬達的旋轉(zhuǎn)速度的監(jiān)視、旋 轉(zhuǎn)角度的監(jiān)視等監(jiān)視的內(nèi)容。 而且，通過監(jiān)視控制輸入能夠切換監(jiān)視的有效/無效，因此無需始終進行監(jiān)視，而 例如在操作員接近借助伺服馬達而驅(qū)動的機械裝置時能夠利用來自安全傳感器的輸入來 開始監(jiān)視。 (11)在本發(fā)明安全控制設(shè)備的另一實施方式中，具有安全輸入部，其接受緊急停 止輸入，該安全輸入部響應(yīng)上述緊急停止輸入，斷開上述開閉單元，從而切斷向上述伺服馬 達的驅(qū)動電力的供給；當(dāng)切斷了向上述伺服馬達的驅(qū)動電力的供給時，向?qū)ι鲜鏊欧糯?器輸入控制指令的控制器，傳遞切斷了上述驅(qū)動電力的供給的信息。 根據(jù)該實施方式，緊急時響應(yīng)緊急停止輸入，能夠切斷向伺服馬達的驅(qū)動電力的 供給，從而使伺服馬達停止。另外，在向伺服馬達的驅(qū)動電力的供給被切斷的信息下，通過 安全控制設(shè)備向用于對伺服放大器提供控制指令的控制器傳遞切斷的信息，因此，識別該 情況，能夠?qū)λ欧糯笃魈峁┻m當(dāng)?shù)目刂浦噶睢?
發(fā)明的效果 根據(jù)本發(fā)明，通過在伺服系統(tǒng)中追加安全控制設(shè)備，基于編碼器的輸出信息，監(jiān)視 是否發(fā)生了如伺服馬達的旋轉(zhuǎn)速度異常，當(dāng)發(fā)生了異常時，能夠切斷向伺服馬達的驅(qū)動電 力的供給，從而使伺服馬達停止，因此無需將伺服系統(tǒng)整體更換為具有安全功能的系統(tǒng)就 能夠確保安全。因此，能夠?qū)崿F(xiàn)低成本，而且能夠有效利用專用的已有的伺服系統(tǒng)。


圖1是本發(fā)明實施方式的伺服系統(tǒng)的概略結(jié)構(gòu)圖。
圖2是圖1的安全控制設(shè)備的功能框圖。
圖3是初始設(shè)定時的流程圖。
圖4是運用時的流程圖。
7
圖5是常駐處理的流程圖。 圖6是普通控制時的流程圖。 圖7是監(jiān)視控制時的流程圖。 圖8是本發(fā)明其他實施方式的伺服系統(tǒng)的概略結(jié)構(gòu)圖。 圖9是本發(fā)明另一實施方式的伺服系統(tǒng)的概略結(jié)構(gòu)圖。
具體實施例方式
下面，根據(jù)附圖詳細說明本發(fā)明的實施方式。
(第一實施方式) 圖1是本發(fā)明實施方式的伺服系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖。 該實施方式的伺服系統(tǒng)1具有伺服馬達2，其對如產(chǎn)業(yè)用機器人等各種機械裝置 進行驅(qū)動；編碼器3，其直接連結(jié)于該伺服馬達2的軸上；伺服放大器4，其對伺服馬達2的 動作進行控制；可編程序控制器(PLC)等上位控制器5，其對伺服放大器4輸出位置指令信 息并且從伺服放大器4接收反饋信息，伺服系統(tǒng)1還具有本發(fā)明的安全控制設(shè)備6。
伺服放大器4基于作為編碼器2的輸出信息的位置(角度)信息以及來自上位控 制器5的位置指令信息，控制向伺服馬達2流過的驅(qū)動(馬達)電流。
安全控制設(shè)備6用于確保伺服系統(tǒng)的安全，將來自編碼器3的輸出信息以分路的 方式提供給該安全控制設(shè)備6，該安全控制設(shè)備6基于該輸出信息來監(jiān)視是否發(fā)生了異常。
該編碼器3是輸出為多路(二重化)的公知的增量型編碼器 (incrementalencoder)，其輸出包括相位差為90度的A相信號和B相信號，并且包括反轉(zhuǎn) 后的反轉(zhuǎn)A相信號和反轉(zhuǎn)B相信號，將這些四種矩形波信號提供給伺服放大器4，并且還提 供給安全控制設(shè)備6。 這樣，由于編碼器3的輸出為多路，因此，例如當(dāng)A相信號或B相信號發(fā)生了異常 時，對其信號進行反轉(zhuǎn)而得的信號與反轉(zhuǎn)A相信號或反轉(zhuǎn)B相信號不一致，因此能夠檢測異 常。此外，編碼器并不僅限于輸出矩形波信號的矩形波類型，也可以使用輸出正弦信號、余 弦信號、反轉(zhuǎn)正弦信號以及反轉(zhuǎn)余弦信號這四種正弦波信號的正弦波類型的輸出為多路的 編碼器。 對于該安全控制設(shè)備6，提供來自外部的緊急停止開關(guān)(switch)等的緊急停止輸 入、包括用于監(jiān)視是否發(fā)生異常的監(jiān)視內(nèi)容的設(shè)定信息、以及將監(jiān)視切換為有效/無效的 監(jiān)視控制輸入，該安全控制設(shè)備6基于這些，監(jiān)視是否有緊急停止輸入以及是否發(fā)生了異 常，并對設(shè)置在伺服放大器4和伺服馬達2之間的接觸器(contactor) 7提供用于控制其接 點開閉的安全輸出信息。 作為該安全輸出信息，有禁止由伺服馬達2驅(qū)動的機械裝置工作的危險方面的安 全輸出信息、許可上述機械裝置工作的安全方面的安全輸出信息。根據(jù)危險方面的安全輸 出信息，例如根據(jù)低級別(low level)的安全輸出信息，斷開接觸器7的接點，切斷向伺服 馬達2的驅(qū)動電力的供給，另一方面，根據(jù)安全方面的安全輸出信息，例如根據(jù)高級別的安 全輸出信息，閉合接觸器7的接點以向伺服馬達2供給驅(qū)動電力。當(dāng)有緊急停止輸入或異 常時，向接觸器7輸出危險方面的安全輸出信息以斷開接點，從而切斷向伺服馬達2的驅(qū)動 電力的供給。
關(guān)于設(shè)定信息，可以由用戶對裝備于安全控制設(shè)備6上的雙列直插開關(guān)(DIP switch)等進行操作來設(shè)定，或者也可以使用專用的工具來設(shè)定。作為包含在該設(shè)定信息中 的監(jiān)視內(nèi)容，例如有伺服馬達2的旋轉(zhuǎn)速度、旋轉(zhuǎn)角度(位置)或者旋轉(zhuǎn)方向等監(jiān)視項目。 另外，有作為判斷是否發(fā)生了異常的基準的旋轉(zhuǎn)速度的界限值、界限范圍或者旋轉(zhuǎn)角度的
界限值、界限范圍等。 當(dāng)有多臺伺服馬達時，優(yōu)選對各個伺服馬達輸入監(jiān)視內(nèi)容的設(shè)定信息。 另外，當(dāng)有多臺伺服馬達時，設(shè)定信息也可以包含這樣的信息，該信息是，在某一
伺服馬達發(fā)生了異常的情況下指定要切斷驅(qū)動電力供給的其他伺服馬達的信息。即，在某
一伺服馬達發(fā)生了異常的情況下，也可以在切斷該伺服馬達的同時切斷向指定的其他伺服
馬達的驅(qū)動電力的供給，其中，上述指定的其他伺服馬達是預(yù)先通過設(shè)定信息指定的伺服馬達。 該設(shè)定信息還包括與上位控制器5進行通信的通信種類、內(nèi)容，例如，包括判斷是 否為遵照特定的通信協(xié)議的通信，以及判斷是否為利用多根信號線的0N/0FF (接通/斷開) 信號等的信息。 監(jiān)視控制輸入用于切換監(jiān)視功能的有效/無效的輸入，用于切換是否對根據(jù)設(shè)定 信息所設(shè)定的監(jiān)視項目進行監(jiān)視的輸入。關(guān)于該監(jiān)視控制輸入，可以設(shè)為能夠按照監(jiān)視項 目來設(shè)定有效/無效，也可以設(shè)為能夠一并設(shè)定。 作為該監(jiān)視控制輸入，能夠使用來自各種安全傳感器(safety sensor)例如安全 光幕(Safety light curtains)、安全門開關(guān)、安全地毯(safety mat)的輸入，例如，能夠通 過安全光幕來檢測操作員侵入到由伺服馬達2驅(qū)動的機械裝置的周圍的檢測區(qū)域，從而使 監(jiān)視功能有效，例如，開始監(jiān)視伺服馬達的旋轉(zhuǎn)速度是否為低速的界限速度以下，或者當(dāng)打 開門并且操作員在上述機械裝置周圍進行調(diào)整或維護時，將來自用于檢測上述門開放的安 全門開關(guān)的輸入作為監(jiān)視控制輸入，從而使監(jiān)視功能有效，并開始監(jiān)視伺服馬達的旋轉(zhuǎn)速 度是否為低速的界限速度以下。 此外，也可以不將來自安全傳感器的輸入用作為監(jiān)視控制輸入，而對沒個監(jiān)視項 目設(shè)定監(jiān)視功能的有效/無效，例如，通過控制面板的設(shè)定開關(guān)來設(shè)定有效/無效，并將來 自設(shè)定開關(guān)的輸入用作為監(jiān)視控制輸入。 在該安全控制設(shè)備6中，基于來自編碼器3的輸出信息，監(jiān)視因監(jiān)視控制輸入而有 效的監(jiān)視項目，例如進行伺服馬達2的旋轉(zhuǎn)速度的監(jiān)視，當(dāng)超過所設(shè)定的界限值時，判斷為 發(fā)生了異常，向接觸器7輸出用于禁止機械裝置工作的危險方面的安全輸出信息來斷開接 點，從而切斷向伺服馬達2的驅(qū)動電流，使伺服馬達2停止。 另外，不論異常的監(jiān)視結(jié)果如何，安全控制設(shè)備6當(dāng)接受到來自緊急停止開關(guān)等 的緊急停止輸入時，都向接觸器7輸出危險方面的安全輸出信息，斷開接觸器7的接點，從 而切斷向伺服馬達2的通電，使伺服馬達2停止。當(dāng)切斷了向伺服馬達2的驅(qū)動電流時，安 全控制設(shè)備6將該情況作為動作信息反饋給上位控制器5。由此，上位控制器5能夠識別伺 服馬達2因緊急停止輸入或發(fā)生異常而被停止。從安全控制設(shè)備6向上位控制器5反饋的 動作信息也可以包括表示是否有緊急停止輸入的信息、表示是否有監(jiān)視控制輸入的信息， 即表示是否正在進行監(jiān)視的信息。而且，向上位控制器5反饋的動作信息也可以包括用于 監(jiān)視安全控制設(shè)備6的內(nèi)部功能異常的、基于后述安全監(jiān)視部的監(jiān)視結(jié)果的信息。
該安全控制設(shè)備6內(nèi)置有CPU，該安全控制設(shè)備6具有圖2所示的功能。
如圖2所示，安全控制設(shè)備6具有安全輸入部8，其接受來自外部的緊急停止輸 入；監(jiān)視控制輸入部9，其接受用于切換監(jiān)視功能的有效/無效的監(jiān)視控制輸入；傳感器輸 入部10，其接受編碼器3的輸出信息；設(shè)定輸入部ll，其接受輸入設(shè)定，所述輸入設(shè)定用于 輸入包含監(jiān)視內(nèi)容的設(shè)定信息。 安全輸入部8接受來自緊急停止開關(guān)等的緊急停止輸入；監(jiān)視控制輸入部9例如 接受來自安全光幕等安全傳感器的輸入。 傳感器輸入部10例如通過專用的配件(attachment) 19來分路接收編碼器3的輸 出信息。在如后所述那樣具有多臺伺服馬達的系統(tǒng)中，該傳感器輸入部io接受與各伺服馬 達對應(yīng)的編碼器的輸出信息，另外，在如后所述那樣對于一臺伺服馬達安裝了追加的編碼 器的情況下，還接受追加的編碼器的輸出信息。 在該實施方式中，傳感器輸入部10從輸出為多路的編碼器3接受A相信號、B相 信號、反轉(zhuǎn)A相信號以及反轉(zhuǎn)B相信號這四種信號。 對于設(shè)定輸入部11，設(shè)定輸入上述設(shè)定信息，該設(shè)定信息包含應(yīng)監(jiān)視的項目、成為 判斷是否發(fā)生了異常的基準的界限值等。 針對輸入到傳感器輸入部10的編碼器3的輸出信息，由傳感器輸入運算部12進 行整形，并計算編碼器信號的周期和位置。 監(jiān)視判定部13基于監(jiān)視控制輸入部9、傳感器輸入部10以及設(shè)定輸入部11的輸 入，進行監(jiān)視，從而判斷是否發(fā)生了異常，或者不進行監(jiān)視。即，當(dāng)根據(jù)監(jiān)視控制輸入部9的 監(jiān)視控制輸入而使監(jiān)視有效時，監(jiān)視判定部13對通過設(shè)定輸入部11設(shè)定輸入的監(jiān)視內(nèi)容 進行監(jiān)視，判斷是否發(fā)生了異常。另外，當(dāng)根據(jù)監(jiān)視控制輸入部9的監(jiān)視控制輸入而使監(jiān)視 無效時，監(jiān)視判定部13不進行監(jiān)視，因此，不判斷是否發(fā)生了異常。 當(dāng)根據(jù)監(jiān)視控制輸入部9的監(jiān)視控制輸入而使監(jiān)視有效時，監(jiān)視判定部13基于來 自傳感器輸入部10的編碼器3的輸出信息，針對通過設(shè)定輸入部11設(shè)定輸入的應(yīng)監(jiān)視的 項目判斷是否發(fā)生了異常。例如，在監(jiān)視項目為伺服馬達2的旋轉(zhuǎn)速度的情況下，基于來自 編碼器3的輸出信息來進行判斷，當(dāng)伺服馬達2的旋轉(zhuǎn)速度超過所設(shè)定的界限速度時，判斷 為發(fā)生了異常，當(dāng)伺服馬達2的旋轉(zhuǎn)速度為所設(shè)定的界限速度以下時，判斷為正常。
另外，在監(jiān)視判定部13中，還判斷編碼器3的輸出本身是否正常。S卩，如上所述， 編碼器3的輸出包括A相信號、B相信號以及反轉(zhuǎn)A相信號、反轉(zhuǎn)B信號這四種信號，監(jiān)視 判定部13判斷A相信號和B相信號是否分別對應(yīng)于反轉(zhuǎn)A相信號和反轉(zhuǎn)B相信號，在不對 應(yīng)時，判斷為編碼器3的輸出異常。 在該監(jiān)視判定部13中，在如后所述那樣具有多臺伺服馬達的系統(tǒng)中，對每個伺服
馬達判斷是否發(fā)生了異常，并且對每個編碼器判斷輸出是否發(fā)生了異常。 輸出控制部14基于安全輸入部8、監(jiān)視內(nèi)部功能的異常的安全監(jiān)視部17以及監(jiān)視
判定部13的各輸出信息，對輸出安全輸出信息的安全輸出部15以及輸出監(jiān)視器輸出的監(jiān)
視器輸出部16進行控制。在具有多臺伺服馬達的系統(tǒng)中，該輸出控制部14以與各個伺服
馬達分別對應(yīng)的方式，對輸出多個安全輸出信息的安全輸出部15以及輸出多個監(jiān)視器輸
出信息的監(jiān)視器輸出部16進行控制。 安全監(jiān)視部17自行判斷內(nèi)部的各功能是否發(fā)生了異常，例如，監(jiān)視CPU的時鐘、各構(gòu)件的電壓、內(nèi)部存儲器等。 當(dāng)安全輸入部8接受到緊急停止輸入時，輸出控制部14對于安全輸出部15以及 監(jiān)視器輸出部16，與監(jiān)視判定部13的判定結(jié)果無關(guān)地將安全輸出信息以及監(jiān)視器輸出信 息控制為禁止機械裝置工作的危險方面。另外，當(dāng)基于安全監(jiān)視部17的監(jiān)視結(jié)果來檢測到 內(nèi)部功能的異常時，輸出控制部14對于安全輸出部15以及監(jiān)視器輸出部16，與監(jiān)視判定 部13的判斷結(jié)果無關(guān)地將安全輸出信息以及監(jiān)視器輸出信息控制為禁止機械裝置工作的 危險方面。 在該實施方式中，如后所述，在通過緊急停止輸入以及安全監(jiān)視部17而檢測到內(nèi) 部功能的異常時將安全輸出信息控制為危險方面的處理為常駐處理。 另外，當(dāng)沒有來自安全輸入部8的緊急停止輸入，而且安全監(jiān)視部17未檢測出內(nèi) 部功能的異常時，輸出控制部14根據(jù)監(jiān)視判定部13的判斷結(jié)果對安全輸出信息以及監(jiān)視 器輸出信息進行控制。具體而言，當(dāng)監(jiān)視判定部13判斷為異常時，將安全輸出信息以及監(jiān) 視器輸出信息控制為禁止機械裝置工作的危險方面；當(dāng)判斷為正常時，將安全輸出信息以 及監(jiān)視器輸出信息控制為許可機械裝置工作的安全方面。此外，在未進行監(jiān)視時，將安全輸 出信息以及監(jiān)視器輸出信息控制為許可機械裝置工作的安全方面。 安全輸出部15按照輸出控制部14的控制，將禁止機械裝置工作的危險方面的安 全輸出信息提供給接觸器7以斷開接點，從而切斷向伺服馬達2的驅(qū)動電流，使伺服馬達2 停止，或者，將許可機械裝置工作的安全方面的安全輸出信息提供給接觸器7以閉合接點， 從而向伺服馬達2供給驅(qū)動電流。 監(jiān)視器輸出部16例如向表示燈等提供監(jiān)視器輸出信息，點亮顯示切斷了向伺服 馬達2的驅(qū)動電流。 上位設(shè)備連接部18將內(nèi)部的動作信息作為反饋信號傳輸給上位控制器5，其中，
上述內(nèi)部的動作信息表示是否切斷了向伺服馬達2的驅(qū)動電流。 圖3是用于說明本發(fā)明實施方式的初始設(shè)定時的動作的流程圖。 首先，進行各種動作設(shè)定。具體而言，將監(jiān)視的內(nèi)容、監(jiān)視的內(nèi)容中所需的參數(shù)、監(jiān)
視的內(nèi)容和輸出控制之間的關(guān)聯(lián)等作為設(shè)定信息來進行設(shè)定輸入，并且對于上位控制器5
進行通信數(shù)據(jù)、通信方法等的通信設(shè)定(步驟n100)。然后，對上位控制器5發(fā)送設(shè)定內(nèi)容，
結(jié)束處理(步驟nl01)。 圖4是用于說明本發(fā)明實施方式的運用時的動作的流程圖。 首先，進行安全常駐處理(步驟n200)，在該安全常駐處理中，判斷是否有緊急停 止輸入以及判斷內(nèi)部功能是否異常。如圖5所示，該安全常駐處理判斷是否檢測出該安全 控制設(shè)備6的內(nèi)部功能的異常(步驟n200-l)，當(dāng)檢測出異常時，向接觸器7輸出與禁止機 械裝置工作的危險方面對應(yīng)的安全輸出信息，以斷開接觸器7的接點，從而切斷向伺服馬 達2的通電(步驟n200-2)，設(shè)置表示切斷了向伺服馬達2的通電的通信信息并結(jié)束處理 (步驟n200-3)。在步驟n200-l中，當(dāng)未檢測出安全控制設(shè)備6的內(nèi)部功能的異常時，判斷 是否有緊急停止輸入，即，判斷是否有緊急停止操作(步驟n200-4)，當(dāng)沒有緊急停止操作 時，結(jié)束處理。在步驟n200-4中，當(dāng)有緊急停止操作時，設(shè)置表示有緊急停止操作的通信信 息(步驟n200-5)，并轉(zhuǎn)移至步驟n200-2，切斷向伺服馬達2的通電。 再次參照圖4，判斷是否通過上述安全常駐處理切斷了向伺服馬達2的通電(步驟n201)，在已被切斷時，轉(zhuǎn)移至步驟n204，向上位控制器5發(fā)送在上述步驟n200-3或步驟 n200-5中設(shè)置的信息以及表示當(dāng)前的控制是不進行監(jiān)視的普通控制還是監(jiān)視控制的信息， 并結(jié)束處理。 在步驟n201中，當(dāng)判斷為向伺服馬達2的通電未被切斷時，判斷是否有使監(jiān)視有 效的監(jiān)視控制輸入(步驟n202)，當(dāng)沒有使監(jiān)視有效的監(jiān)視控制輸入時，轉(zhuǎn)移至不進行監(jiān)視 的普通控制(步驟n203)。如圖6所示，在該普通控制中，繼續(xù)向接觸器7輸出與許可機 械裝置工作的安全方面對應(yīng)的安全輸出信息，繼續(xù)向伺服馬達2通電，并結(jié)束處理(步驟 n203-l)，轉(zhuǎn)移至圖4的步驟n204。 在圖4的步驟n202中，當(dāng)有使監(jiān)視有效的監(jiān)視控制輸入時，轉(zhuǎn)移至監(jiān)視控制(步 驟n205)。如圖7所示，在該監(jiān)視控制中，判斷是否為監(jiān)視容許值以內(nèi)，例如，判斷伺服馬達 2的旋轉(zhuǎn)速度是否為界限速度以下(步驟n205-l)，當(dāng)是監(jiān)視容許值以內(nèi)時，繼續(xù)向接觸器7 輸出與安全方面對應(yīng)的安全輸出信息，繼續(xù)向伺服馬達2通電，并結(jié)束處理(步驟n205-2)。
在步驟n205-l中，當(dāng)不是監(jiān)視容許值以內(nèi)時，例如，當(dāng)伺服馬達2的旋轉(zhuǎn)速度超過 界限速度時，對接觸器7輸出與危險方面對應(yīng)的安全輸出信息，以斷開接點，從而切斷向伺 服馬達2的通電(步驟n205-3)，然后設(shè)置出錯原因或?qū)ο蟮韧ㄐ判畔?，并結(jié)束處理(步驟 n205-4)，轉(zhuǎn)移至圖4的步驟n204，向上位控制器5發(fā)送所設(shè)置的信息以及表示當(dāng)前的控制 是普通控制還是監(jiān)視控制的信息，并結(jié)束處理。 如上所述，通過將安全控制設(shè)備6追加到伺服系統(tǒng)中，根據(jù)設(shè)定來監(jiān)視是否發(fā)生 了異常，當(dāng)發(fā)生了異常時，斷開接觸器7的接點，從而切斷向伺服馬達2供給驅(qū)動電力，使伺 服馬達2停止，因此能夠確保伺服系統(tǒng)的安全。 而且，無需為了確保安全而將伺服系統(tǒng)整體更換為具有安全功能的系統(tǒng)，因此，能 夠以低成本確保安全，而且能夠有效地利用專用(customize)的已有的伺服系統(tǒng)。 [owe](其他實施方式) 在上述實施方式中，應(yīng)用控制一臺伺服馬達2的系統(tǒng)來進行了說明，但是本發(fā)明
同樣能夠適用于例如圖8所示那樣控制多臺伺服馬達2-l、2-2的系統(tǒng)。 圖8的伺服系統(tǒng)具有2臺伺服馬達2-l、2-2，分別直接連結(jié)于各伺服馬達2_1、
2-2的軸的編碼器3-l、3-2，分別控制各伺服馬達2-l、2-2的動作的伺服放大器4-l、4-2，對
各伺服放大器4-l、4-2輸出位置指令信息并且從各伺服放大器4-l、4-2接收反饋信息的可
編程序控制器(PLC)等上位控制器5-l ;還具有本發(fā)明的安全控制設(shè)備6。 該實施方式的安全控制設(shè)備6也與上述實施方式同樣地接受來自外部的緊急停
止開關(guān)等的緊急停止輸入、監(jiān)視是否發(fā)生了異常的監(jiān)視項目和為了判斷是否發(fā)生了異常所
需的參數(shù)等各種設(shè)定信息、以及將監(jiān)視設(shè)定為有效/無效的監(jiān)視控制輸入。 在設(shè)定信息中，按照每個伺服馬達2-l、2-2，包括應(yīng)監(jiān)視的項目、成為判斷是否發(fā)
生了異常的判斷基準的參數(shù)等。根據(jù)該設(shè)定信息，還能夠進行如下處理，即，例如，當(dāng)一個伺
服馬達2-l發(fā)生了異常時，切斷向該伺服馬達2-l的驅(qū)動電流，并且切斷向另一伺服馬達
2-2的驅(qū)動電流。 能夠?qū)γ總€伺服馬達2-l、2-2提供使監(jiān)視有效或無效的監(jiān)視控制輸入。 在該實施方式中，安全控制設(shè)備6基于分別與各伺服馬達2-l、2-2對應(yīng)的各編碼
器3-l、3-2的輸出信息，對于每個伺服馬達2-l、2-2，監(jiān)視是否發(fā)生了異常，并輸出用于控制各接觸器7-l、7-2的接點的開閉的安全輸出信息。其他結(jié)構(gòu)與上述實施方式相同。 上述各實施方式的編碼器3、3-l、3-2是輸出為多路的增量型編碼器，但是，
如圖9所示，當(dāng)編碼器為輸出不是多路的增量型編碼器或者絕對型編碼器(absolute
encoder)3-3的情況下，只要與伺服馬達2同軸地追加要追加的增量型編碼器或絕對型編
碼器3-4，基于兩個編碼器3-3、3-4的輸出信息檢測是否發(fā)生了異常即可。 產(chǎn)業(yè)上的可利用性 本發(fā)明在確保伺服系統(tǒng)的安全時有用。
權(quán)利要求
一種伺服系統(tǒng)，具有伺服馬達和伺服放大器，該伺服放大器基于安裝在該伺服馬達上的編碼器的輸出信息，對上述伺服馬達的驅(qū)動進行控制，該伺服系統(tǒng)的特征在于，具有安全控制設(shè)備，該安全控制設(shè)備接收上述編碼器所分路輸出的輸出信息，并且該安全控制設(shè)備對開閉單元提供用于控制其開閉的安全輸出信息，上述開閉單元設(shè)置在上述伺服放大器和上述伺服馬達之間的驅(qū)動電力的供給線中；上述安全控制設(shè)備基于上述編碼器的輸出信息，監(jiān)視是否發(fā)生了異常，當(dāng)發(fā)生了異常時，斷開上述開閉單元，從而切斷向上述伺服馬達的驅(qū)動電力的供給。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的伺服系統(tǒng)，其特征在于，上述安全控制設(shè)備具有設(shè)定輸入部，該設(shè)定輸入部用于接受設(shè)定信息的輸入，上述設(shè) 定信息包括監(jiān)視是否發(fā)生所述異常時的監(jiān)視內(nèi)容，上述安全控制設(shè)備根據(jù)上述設(shè)定信息來 進行監(jiān)視。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的伺服系統(tǒng)，其特征在于，上述安全控制設(shè)備具有監(jiān)視控制輸入部，該監(jiān)視控制輸入部接受用于切換上述監(jiān)視的 有效/無效的監(jiān)視控制輸入；當(dāng)上述監(jiān)視控制輸入為使監(jiān)視有效的輸入時，進行上述監(jiān)視，當(dāng)上述監(jiān)視控制輸入為 使監(jiān)視無效的輸入時，不進行上述監(jiān)視。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項所述的伺服系統(tǒng)，其特征在于， 上述安全控制設(shè)備具有安全輸入部，該安全輸入部用于接受緊急停止輸入； 上述安全控制設(shè)備響應(yīng)上述緊急停止輸入，切斷向上述伺服馬達的驅(qū)動電力的供給。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項所述的伺服系統(tǒng)，其特征在于， 具有控制器，該控制器對上述伺服放大器輸入控制指令；當(dāng)切斷了向上述伺服馬達的驅(qū)動電力的供給時，上述安全控制設(shè)備向上述控制器傳遞 表示已切斷的信息。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項所述的伺服系統(tǒng)，其特征在于，上述編碼器是輸出為多路的增量型編碼器，該編碼器的輸出包括A相信號、B相信號、 反轉(zhuǎn)A相信號以及反轉(zhuǎn)B相信號。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項所述的伺服系統(tǒng)，其特征在于，上述編碼器是輸出為多路的增量型編碼器，該編碼器的輸出包括正弦信號、余弦信號、 反轉(zhuǎn)正弦信號以及反轉(zhuǎn)余弦信號。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項所述的伺服系統(tǒng)，其特征在于， 在上述伺服馬達上，與上述編碼器分別獨立地安裝有追加的編碼器； 上述安全控制設(shè)備基于上述編碼器以及上述追加的編碼器的輸出信息，監(jiān)視是否發(fā)生了異常。
9. 一種安全控制設(shè)備，接收安裝在伺服馬達上的編碼器所分路輸出的輸出信息，并且 該安全控制設(shè)備向開閉單元輸出用于控制其開閉的安全輸出信息，上述開閉單元設(shè)置在上 述伺服馬達和用于控制該伺服馬達的驅(qū)動的伺服放大器之間的驅(qū)動電力的供給線中，上述 安全控制設(shè)備的特征在于，基于上述編碼器的輸出信息，監(jiān)視是否發(fā)生了異常，當(dāng)發(fā)生了異常時，根據(jù)上述安全輸 出信息來斷開上述開閉單元，從而切斷向上述伺服馬達的驅(qū)動電力的供給。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的安全控制設(shè)備，其特征在于，具有設(shè)定輸入部和監(jiān)視控制輸入部，上述設(shè)定輸入部用于接受包含上述監(jiān)視的內(nèi)容的 設(shè)定信息的輸入，上述監(jiān)視控制輸入部接受用于切換上述監(jiān)視的有效/無效的監(jiān)視控制輸 入；當(dāng)上述監(jiān)視控制輸入為使監(jiān)視有效的輸入時，根據(jù)上述設(shè)定信息來進行監(jiān)視，另一方 面，當(dāng)上述監(jiān)視控制輸入為使監(jiān)視無效的輸入時，不進行上述監(jiān)視。
11. 根據(jù)權(quán)利要求9或10所述的安全控制設(shè)備，其特征在于， 具有安全輸入部，該安全輸入部用于接受緊急停止輸入，該安全控制設(shè)備響應(yīng)上述緊急停止輸入，斷開上述開閉單元，從而切斷向上述伺服馬 達的驅(qū)動電力的供給；當(dāng)切斷了向上述伺服馬達的驅(qū)動電力的供給時，該安全控制設(shè)備向用于對上述伺服放 大器輸入控制指令的控制器，傳遞已切斷上述驅(qū)動電力的供給的信息。
全文摘要
提供一種伺服系統(tǒng)以及安全控制設(shè)備。無需將伺服系統(tǒng)整體更換為具有安全功能的伺服系統(tǒng)就能夠確保伺服系統(tǒng)的安全。伺服系統(tǒng)具有伺服馬達(2)和伺服放大器(4)，該伺服放大器(4)基于安裝在該伺服馬達(2)上的編碼器(3)的輸出信息，對伺服馬達(2)的驅(qū)動進行控制，在伺服系統(tǒng)中設(shè)置有安全控制設(shè)備(6)，其基于編碼器(3)的輸出信息，監(jiān)視是否發(fā)生了異常，當(dāng)發(fā)生了異常時，切斷向伺服馬達(2)的驅(qū)動電力的供給，伺服系統(tǒng)能夠?qū)⒈O(jiān)視的內(nèi)容設(shè)定為設(shè)定信息。
文檔編號H02P6/12GK101764555SQ20091026197
公開日2010年6月30日 申請日期2009年12月23日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月25日
發(fā)明者中山晃行, 橋本實 申請人:歐姆龍株式會社