特許 7230538 産業機器のコントローラ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-02-20

(45)【発行日】2023-03-01

(54)【発明の名称】産業機器のコントローラ

(51)【国際特許分類】

   G05B 19/048 20060101AFI20230221BHJP

   B25J 19/06 20060101ALI20230221BHJP

【ＦＩ】

G05B19/048

B25J19/06

【請求項の数】 10

(21)【出願番号】P 2019013558

(22)【出願日】2019-01-29

(65)【公開番号】P2020123066

(43)【公開日】2020-08-13

【審査請求日】2021-10-04

(73)【特許権者】

【識別番号】501428545

【氏名又は名称】株式会社デンソーウェーブ

(74)【代理人】

【識別番号】100121821

【弁理士】

【氏名又は名称】山田 強

(74)【代理人】

【識別番号】100125575

【弁理士】

【氏名又は名称】松田 洋

(72)【発明者】

【氏名】倉谷 健治

(72)【発明者】

【氏名】西野 秀幸

【審査官】大古 健一

(56)【参考文献】

【文献】特開平１０－１２２９００（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１１－６９６９４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００８－２９８４２６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００５－１５７６６５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０５Ｂ １９／０４ －１９／０５

Ｂ２５Ｊ １９／０６

Ｇ０５Ｂ ９／００ － ９／０５

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

スイッチと、
前記スイッチを介して電源に接続された外部接続端子と、
前記スイッチをオンパルス信号により駆動する駆動部と、
前記スイッチと前記外部接続端子との間の検出点の電圧を検出する電圧検出部と、
前記駆動部により前記スイッチが駆動された際に前記電圧検出部により検出された前記電圧に基づいて、前記スイッチの異常及び前記外部接続端子に接続された外部機器の異常を検知する検知部と、
を備え、
前記検知部は、前記駆動部により前記スイッチが駆動された際に前記電圧検出部により検出された前記電圧が、前記外部接続端子に印加される電圧に等しいとみなせることを判定する第１電圧未満である場合に、前記外部機器が短絡していると検知する、産業機器のコントローラ。

【請求項2】

前記検知部は、前記駆動部により前記スイッチが駆動された際に前記電圧検出部により検出された前記電圧が、前記外部接続端子に印加される電圧よりも高く設定された第３電圧を、前記電圧検出部により検出された前記電圧の立ち上がりと同時に超えた場合に、前記外部接続端子に外部機器が接続されていないと検知する、請求項１に記載の産業機器のコントローラ。

【請求項3】

スイッチと、
前記スイッチを介して電源に接続された外部接続端子と、
前記スイッチをオンパルス信号により駆動する駆動部と、
前記スイッチと前記外部接続端子との間の検出点の電圧を検出する電圧検出部と、
前記駆動部により前記スイッチが駆動された際に前記電圧検出部により検出された前記電圧に基づいて、前記スイッチの異常及び前記外部接続端子に接続された外部機器の異常を検知する検知部と、
を備え、
前記検知部は、前記駆動部により前記スイッチが駆動された際に前記電圧検出部により検出された前記電圧が、前記外部接続端子に印加される電圧よりも高く設定された第３電圧を、前記電圧検出部により検出された前記電圧の立ち上がりと同時に超えた場合に、前記外部接続端子に外部機器が接続されていないと検知する、産業機器のコントローラ。

【請求項4】

前記検知部は、前記駆動部により前記スイッチが駆動された際に前記電圧検出部により検出された前記電圧が、前記外部接続端子に印加される電圧よりも高く設定された第２電圧を、前記電圧検出部により検出された前記電圧の立ち上がりよりも遅れて超えた場合に、前記外部機器が断線していると検知する、請求項１～３のいずれか１項に記載の産業機器のコントローラ。

【請求項5】

スイッチと、
前記スイッチを介して電源に接続された外部接続端子と、
前記スイッチをオンパルス信号により駆動する駆動部と、
前記スイッチと前記外部接続端子との間の検出点の電圧を検出する電圧検出部と、
前記駆動部により前記スイッチが駆動された際に前記電圧検出部により検出された前記電圧が、前記外部接続端子に印加される電圧よりも高く設定された第３電圧を、前記電圧検出部により検出された前記電圧の立ち上がりと同時に超えた場合に、前記外部接続端子に外部機器が接続されていないと検知する検知部と、
を備える、産業機器のコントローラ。

【請求項6】

スイッチと、
前記スイッチを介して電源に接続された外部接続端子と、
前記スイッチをオンパルス信号により駆動する駆動部と、
前記スイッチと前記外部接続端子との間の検出点の電圧を検出する電圧検出部と、
前記駆動部により前記スイッチが駆動された際に前記電圧検出部により検出された前記電圧に基づいて、前記スイッチの異常及び前記外部接続端子に接続された外部機器の異常を検知する検知部と、
を備え、
前記スイッチと前記検出点との間に可変抵抗が接続されており、
前記検知部は、
前記駆動部により前記スイッチが駆動された際に前記電圧検出部により検出された前記電圧が、前記外部接続端子に印加される電圧よりも高く設定された第４電圧を、前記電圧検出部により検出された前記電圧の立ち上がりよりも遅れて超えた場合に、前記可変抵抗の抵抗値を初期値よりも増大させて、前記駆動部により前記スイッチが駆動された際に前記電圧検出部により検出された前記電圧の最大値を基準値として設定し、
前記基準値の設定後に、前記駆動部により前記スイッチが駆動された際に前記電圧検出部により検出された前記電圧の最大値が、前記基準値を下回った量が第１所定値よりも大きい場合に、前記外部機器が短絡したと検知する、産業機器のコントローラ。

【請求項7】

前記検知部は、前記駆動部により前記スイッチが駆動された際に前記電圧検出部により検出された前記電圧が、前記外部接続端子に印加される電圧よりも高く設定された第４電圧を、前記電圧検出部により検出された前記電圧の立ち上がりよりも遅れて超えた場合に、前記外部接続端子に外部機器が接続されていると検知する、請求項１～５のいずれか１項に記載の産業機器のコントローラ。

【請求項8】

スイッチと、
前記スイッチを介して電源に接続された外部接続端子と、
前記スイッチをオンパルス信号により駆動する駆動部と、
前記スイッチと前記外部接続端子との間の検出点の電圧を検出する電圧検出部と、
前記駆動部により前記スイッチが駆動された際に前記電圧検出部により検出された前記電圧に基づいて、前記スイッチの異常及び前記外部接続端子に接続された外部機器の異常を検知する検知部と、
を備え、
前記検知部は、前記駆動部により前記スイッチが駆動された際に前記電圧検出部により検出された前記電圧が、前記外部接続端子に印加される電圧よりも高く設定された第４電圧を、前記電圧検出部により検出された前記電圧の立ち上がりよりも遅れて超えた場合に、前記外部接続端子に外部機器が接続されていると検知する、産業機器のコントローラ。

【請求項9】

前記検知部は、前記基準値の設定後に、前記駆動部により前記スイッチが駆動された際に前記電圧検出部により検出された前記電圧の最大値が前記基準値を、前記電圧検出部により検出された前記電圧の立ち上がりよりも遅れて上回った量が第２所定値よりも大きい場合に、前記外部機器が断線したと検知する、請求項６に記載の産業機器のコントローラ。

【請求項10】

前記検知部は、前記基準値の設定後に、前記駆動部により前記スイッチが駆動された際に前記電圧検出部により検出された前記電圧の最大値が前記基準値を、前記電圧検出部により検出された前記電圧の立ち上がりと同時に上回った量が第３所定値よりも大きい場合に、前記外部接続端子から前記外部機器が外れたと検知する、請求項６又は９に記載の産業機器のコントローラ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、産業機器をコントロールするコントローラに関する。

【背景技術】

【0002】

従来、ロボット（産業機器）のサーボモータの駆動電流を遮断する電源遮断用リレーの溶着を検知し、溶着検知信号を安全ＰＬＣ（外部機器）へ出力するコントローラがある（特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特許第５８３０７５５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところで、特許文献１に記載のコントローラは、内部のスイッチ（例えば電源遮断用リレー）の異常を検知することができるものの、コントローラに接続された外部機器の異常を検知することができない。

【0005】

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その主たる目的は、産業機器のコントローラにおいて、内部のスイッチの異常を検知する回路を利用して、接続された外部機器の異常を検知することにある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記課題を解決するための第１の手段は、産業機器のコントローラであって、
スイッチと、
前記スイッチを介して電源に接続された外部接続端子と、
前記スイッチをオンパルス信号により駆動する駆動部と、
前記スイッチと前記外部接続端子との間の検出点の電圧を検出する電圧検出部と、
前記駆動部により前記スイッチが駆動された際に前記電圧検出部により検出された前記電圧に基づいて、前記スイッチの異常及び前記外部接続端子に接続された外部機器の異常を検知する検知部と、
を備える。

【0007】

上記構成によれば、外部接続端子は、スイッチを介して電源に接続されている。このため、駆動部がスイッチをオンパルス信号により駆動すると、外部接続端子には電源からの電圧がパルス状に印加される。そして、電圧検出部により、スイッチと外部接続端子との間の検出点の電圧が検出される。

【0008】

駆動部がオンパルス信号によりスイッチを駆動した際に、スイッチが正常である場合は、電圧検出部により検出される電圧はパルス状となる。一方、スイッチがオン固着（オン状態で固定されて動かない異常発生）している場合は、電圧検出部により検出される電圧は一定の所定電圧（＞０）となる。また、スイッチがオフ固着（オフ状態で固定されて動かない異常発生）している場合は、電圧検出部により検出される電圧は０で一定となる。したがって、検知部は、駆動部によりスイッチが駆動された際に電圧検出部により検出された電圧に基づいて、スイッチの異常を検知することができる。

【0009】

さらに、駆動部がオンパルス信号によりスイッチを駆動した際に、外部接続端子に外部機器が接続されている場合は、外部接続端子に印加された電圧が、外部機器の抵抗で反射される。このため、電圧検出部により検出される電圧は、外部接続端子に印加される電圧に、外部機器の抵抗で反射された電圧が重ね合わされた電圧となる。また、外部機器が短絡している場合は、外部接続端子に印加された電圧が反射されない。このため、電圧検出部により検出される電圧は、外部接続端子に印加される電圧となる。したがって、検知部は、内部のスイッチの異常を検知する回路を利用して、駆動部によりスイッチが駆動された際に電圧検出部により検出された電圧に基づいて、外部接続端子に接続された外部機器の異常を検知することができる。しかも、スイッチと外部接続端子との間の検出点の電圧を電圧検出部により検出しているため、１つの検出点の電圧に基づいて、スイッチ及び外部機器の双方の異常を検知することができる。

【0010】

第２の手段では、前記検知部は、前記駆動部により前記スイッチが駆動された際に前記電圧検出部により検出された前記電圧が、前記外部接続端子に印加される電圧に等しいとみなせることを判定する第１電圧未満である場合に、前記外部機器が短絡していると検知する。

【0011】

駆動部がオンパルス信号によりスイッチを駆動した際に、外部接続端子に接続された外部機器が短絡している場合は、外部接続端子に印加された電圧が反射されない。このため、電圧検出部により検出される電圧は、外部接続端子に印加される電圧に略等しい電圧となる。したがって、検知部は、駆動部によりスイッチが駆動された際に電圧検出部により検出された電圧が、外部接続端子に印加される電圧に等しいとみなせることを判定する第１電圧未満である場合に、外部機器が短絡していると検知することができる。

【0012】

第３の手段では、前記検知部は、前記駆動部により前記スイッチが駆動された際に前記電圧検出部により検出された前記電圧が、前記外部接続端子に印加される電圧よりも高く設定された第２電圧を、前記電圧検出部により検出された前記電圧の立ち上がりよりも遅れて超えた場合に、前記外部機器が断線していると検知する。

【0013】

駆動部がオンパルス信号によりスイッチを駆動した際に、外部接続端子に外部機器が接続されていない場合は、外部接続端子に印加された電圧が外部接続端子で反射される。このため、電圧検出部により検出される電圧は、外部接続端子に印加される電圧にその立ち上がりと同時に、外部接続端子で反射された電圧が重ね合わされた電圧となる。一方、外部接続端子に接続された外部機器が断線している場合は、外部接続端子に印加された電圧が、外部接続端子よりも離れた外部機器の断線部で反射される。このため、電圧検出部により検出される電圧は、外部接続端子に印加される電圧にその立ち上がりよりも遅れて、外部機器の断線部で反射された電圧が重ね合わされた電圧となる。したがって、検知部は、駆動部によりスイッチが駆動された際に電圧検出部により検出された電圧が、外部接続端子に印加される電圧よりも高く設定された第２電圧を、電圧検出部により検出された電圧の立ち上がりよりも遅れて超えた場合に、外部機器が断線していると検知することができる。

【0014】

第４の手段では、前記検知部は、前記駆動部により前記スイッチが駆動された際に前記電圧検出部により検出された前記電圧が、前記外部接続端子に印加される電圧よりも高く設定された第３電圧を、前記電圧検出部により検出された前記電圧の立ち上がりと同時に超えた場合に、前記外部接続端子に外部機器が接続されていないと検知する。

【0015】

駆動部がオンパルス信号によりスイッチを駆動した際に、外部接続端子に外部機器が接続されていない場合は、外部接続端子に印加された電圧が外部接続端子で反射される。このため、電圧検出部により検出される電圧は、外部接続端子に印加される電圧にその立ち上がりと同時に、外部接続端子で反射された電圧が重ね合わされた電圧となる。したがって、検知部は、駆動部によりスイッチが駆動された際に圧検出部により検出された電圧が、外部接続端子に印加される電圧よりも高く設定された第３電圧を、電圧検出部により検出された電圧の立ち上がりと同時に超えた場合に、外部接続端子に外部機器が接続されていないと検知することができる。

【0016】

第５の手段は、産業機器のコントローラであって、
スイッチと、
前記スイッチを介して電源に接続された外部接続端子と、
前記スイッチをオンパルス信号により駆動する駆動部と、
前記スイッチと前記外部接続端子との間の検出点の電圧を検出する電圧検出部と、
前記駆動部により前記スイッチが駆動された際に前記電圧検出部により検出された前記電圧が、前記外部接続端子に印加される電圧よりも高く設定された第３電圧を、前記電圧検出部により検出された前記電圧の立ち上がりと同時に超えた場合に、前記外部接続端子に外部機器が接続されていないと検知する検知部と、
を備える。

【0017】

上記構成によれば、第４の手段と同様の作用効果を奏することができる。

【0018】

第６の手段では、前記スイッチと前記検出点との間に可変抵抗が接続されており、前記検知部は、前記駆動部により前記スイッチが駆動された際に前記電圧検出部により検出された前記電圧が、前記外部接続端子に印加される電圧よりも高く設定された第４電圧を、前記電圧検出部により検出された前記電圧の立ち上がりよりも遅れて超えた場合に、前記可変抵抗の抵抗値を初期値よりも増大させて、前記駆動部により前記スイッチが駆動された際に前記電圧検出部により検出された前記電圧の最大値を基準値として設定し、前記基準値の設定後に、前記駆動部により前記スイッチが駆動された際に前記電圧検出部により検出された前記電圧の最大値が、前記基準値を下回った量が第１所定値よりも大きい場合に、前記外部機器が短絡したと検知する。

【0019】

駆動部がオンパルス信号によりスイッチを駆動した際に、外部接続端子に外部機器が接続されている場合は、電圧検出部により検出される電圧は、外部接続端子に印加される電圧にその立ち上がりよりも遅れて、外部機器の抵抗で反射された電圧が重ね合わされた電圧となる。外部機器の抵抗で反射される電圧の大きさは、外部機器の抵抗が、スイッチと電圧検出部の検出点との間の抵抗に対して、相対的に小さいほど小さくなり、相対的に大きいほど大きくなる。

【0020】

上記構成によれば、外部接続端子に外部機器が接続されていると推定できる場合に、可変抵抗の抵抗値が初期値よりも増大されて、駆動部によりスイッチが駆動された際に電圧検出部により検出された電圧の最大値が基準値として設定される。その後に外部機器が短絡した場合は、駆動部によりスイッチが駆動された際に電圧検出部により検出される電圧の最大値が基準値よりも小さくなる。したがって、検知部は、基準値の設定後に、駆動部によりスイッチが駆動された際に電圧検出部により検出された電圧の最大値が、基準値を下回った量が第１所定値よりも大きい場合に、外部機器が短絡したと検知することができる。

【0021】

第７の手段では、前記検知部は、前記駆動部により前記スイッチが駆動された際に前記電圧検出部により検出された前記電圧が、前記外部接続端子に印加される電圧よりも高く設定された第４電圧を、前記電圧検出部により検出された前記電圧の立ち上がりよりも遅れて超えた場合に、前記外部接続端子に外部機器が接続されていると検知する。こうした構成によれば、外部接続端子に外部機器が接続されていることを検出することができる。

【0022】

第８の手段では、前記検知部は、前記基準値の設定後に、前記駆動部により前記スイッチが駆動された際に前記電圧検出部により検出された前記電圧の最大値が前記基準値を、前記電圧検出部により検出された前記電圧の立ち上がりよりも遅れて上回った量が第２所定値よりも大きい場合に、前記外部機器が断線したと検知する。

【0023】

基準値の設定後に、外部機器が断線した場合は、駆動部によりスイッチが駆動された際に電圧検出部により検出される電圧の最大値が基準値よりも大きくなる。したがって、検知部は、基準値の設定後に、駆動部によりスイッチが駆動された際に電圧検出部により検出された電圧の最大値が基準値を、電圧検出部により検出された電圧の立ち上がりよりも遅れて上回った量が第２所定値よりも大きい場合に、外部機器が断線したと検知することができる。

【0024】

第９の手段では、前記検知部は、前記基準値の設定後に、前記駆動部により前記スイッチが駆動された際に前記電圧検出部により検出された前記電圧の最大値が前記基準値を、前記電圧検出部により検出された前記電圧の立ち上がりと同時に上回った量が第３所定値よりも大きい場合に、前記外部接続端子から前記外部機器が外れたと検知する。

【0025】

基準値の設定後に、外部接続端子から外部機器が外れた場合は、駆動部によりスイッチが駆動された際に電圧検出部により検出される電圧の最大値が基準値よりも大きくなる。さらに、電圧検出部により検出される電圧は、外部接続端子に印加される電圧にその立ち上がりと同時に、外部接続端子で反射された電圧が重ね合わされた電圧となる。したがって、検知部は、基準値の設定後に、駆動部によりスイッチが駆動された際に電圧検出部により検出された電圧の最大値が基準値を、電圧検出部により検出された電圧の立ち上がりと同時に上回った量が第３所定値よりも大きい場合に、外部接続端子から外部機器が外れたと検知することができる。

【図面の簡単な説明】

【0026】

【図1】ロボット、コントローラ、及びＰＬＣを示す模式図。

【図2】外部接続端子の正極端子に印加される電圧を示すタイムチャート。

【図3】外部接続端子への接続なしの場合の検出電圧を示すタイムチャート。

【図4】外部接続端子への接続ありの場合の検出電圧を示すタイムチャート。

【図5】異常検知の手順を示すフローチャート。

【図6】基準値の設定後にＰＬＣが短絡した場合の検出電圧を示すタイムチャート。

【図7】基準値の設定後に外部接続端子からＰＬＣが外れた場合の検出電圧を示すタイムチャート。

【図8】基準値の設定後にＰＬＣが断線した場合の検出電圧を示すタイムチャート。

【発明を実施するための形態】

【0027】

以下、ロボットのコントローラに具現化した一実施形態について、図面を参照して説明する。

【0028】

図１に示すように、コントローラ２０はロボット１０に接続されている。ロボット１０（産業機器）は、例えば多関節型のロボットであり、ワーク等に対して作業を行う。ロボット１０の動作は、コントローラ２０によりコントロール（制御）される。

【0029】

コントローラ２０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、駆動回路、及び検出回路等を備えるコンピュータとして構成されている。コントローラ２０は、ロボット１０の状態を検出し、検出した状態に基づいてロボット１０をコントロールする。コントローラ２０により、駆動部２１、電圧検出部２２、及び検知部２３の機能が実現される。

【0030】

コントローラ２０は、電源２４、スイッチ２５、可変抵抗２６、外部接続端子２７等を備えている。電源２４は、商用電源から供給される電圧を変圧する電源回路であってもよいし、電池等であってもよい。電源２４は所定電圧（例えば２４Ｖ）を供給する。スイッチ２５は、半導体スイッチング素子であってもよいし、リレー等であってもよい。可変抵抗２６（抵抗）は、検知部２３の指令により抵抗値の大きさを変更可能である。外部接続端子２７は、外部機器を接続可能なコネクタにより構成されている。

【0031】

可変抵抗２６は、スイッチ２５を介して電源２４に接続されている。外部接続端子２７の正極端子は、可変抵抗２６を介してスイッチ２５に接続されている。すなわち、外部接続端子２７の正極端子は、スイッチ２５を介して電源２４に接続されている。外部接続端子２７の負極端子は、アースに接続されている。スイッチ２５は、電源２４と、可変抵抗２６及び外部接続端子２７の正極端子とを、接続及び遮断する。スイッチ２５は、駆動部２１により駆動される。

【0032】

駆動部２１は、スイッチ２５をオンパルス信号により駆動する。これにより、外部接続端子２７の正極端子には、図２に示すように、電源２４からの電圧Ｖ１がパルス状に印加される。駆動部２１は、スイッチ２５をオンパルス信号により周期的に、詳しくは一定周期で駆動する。

【0033】

電圧検出部２２は、スイッチ２５と外部接続端子２７の正極端子との間、詳しくは可変抵抗２６と外部接続端子２７の正極端子との間の検出点Ｐの電圧を検出する。電圧検出部２２は、検出点Ｐの電圧を逐次検出して、検出電圧を検知部２３へ出力する。

【0034】

検知部２３は、駆動部２１によりスイッチ２５が駆動された際に電圧検出部２２により検出された電圧に基づいて、スイッチ２５の異常を検知する。

【0035】

駆動部２１がオンパルス信号によりスイッチ２５を駆動した際に、スイッチ２５が正常である場合は、電圧検出部２２により検出される電圧はパルス状となる。一方、スイッチ２５がオン固着（オン状態で固定されて動かない異常発生）している場合は、電圧検出部２２により検出される電圧は上記電圧Ｖ１（一定の所定電圧）となる。このため、検知部２３は、駆動部２１によりスイッチ２５が駆動された際に電圧検出部２２により検出された電圧が電圧Ｖ１で一定である場合に、スイッチ２５がオン固着していると検知する。

【0036】

また、スイッチ２５がオフ固着（オフ状態で固定されて動かない異常発生）している場合は、電圧検出部２２により検出される電圧は０で一定となる。このため、検知部２３は、駆動部２１によりスイッチ２５が駆動された際に電圧検出部２２により検出された電圧が０で一定である場合に、スイッチ２５がオフ固着していると検知する。

【0037】

一般にインピーダンスの異なる境界では、電圧の反射が起きる。このため、外部接続端子２７に外部機器が接続されていない場合は、外部接続端子２７の正極端子に印加された電圧が外部接続端子２７の正極端子で反射される。このとき、電圧検出部２２により検出される電圧は、図３に示すように、外部接続端子２７の正極端子に印加される電圧Ｖ１に、外部接続端子２７の正極端子で反射された電圧Ｖ２が重ね合わされた電圧となる。ここで、インピーダンスＺ１からインピーダンスＺ２に変化する場合に、電圧が反射される際の反射係数Γは以下の式で表される。すなわち、インピーダンスＺ２で反射される電圧の大きさは、インピーダンスＺ２が、インピーダンスＺ１に対して、相対的に小さいほど小さくなり、相対的に大きいほど大きくなる。

【0038】

Γ＝（Ｚ２－Ｚ１）／（Ｚ２＋Ｚ１）
外部接続端子２７に外部機器が接続されていない場合は、外部接続端子２７の正極端子においてインピーダンスＺ２が無限大（極めて大きな値）となる。インピーダンスＺ１は可変抵抗２６の抵抗値である。このため、反射係数Γ＝１となり、図３に示すように、外部接続端子２７の正極端子に印加される電圧Ｖ１に、外部接続端子２７の正極端子で反射された電圧Ｖ２が重ね合わされた電圧は２Ｖ１となる。また、検出点Ｐと外部接続端子２７の正極端子との距離が短い（０とみなせる）ため、外部接続端子２７の正極端子に印加される電圧Ｖ１にその立ち上がりと同時に、外部接続端子２７の正極端子で反射された電圧Ｖ２が重ね合わされる。

【0039】

したがって、検知部２３は、駆動部２１によりスイッチ２５が駆動された際に電圧検出部２２により検出された電圧が、外部接続端子２７の正極端子に印加される電圧Ｖ１よりも高く設定された電圧Ｖｒ３（第３電圧）を、電圧検出部２２により検出された電圧の立ち上がりと同時に超えた場合に、外部接続端子２７の正極端子に外部機器が接続されていないと検知する。電圧Ｖｒ３は、可変抵抗２６の抵抗値に基づいて設定されており、例えば１．５Ｖ１である。

【0040】

ＰＬＣ（Programmable Logic Controller）３０は、ロボット１０の動作及び停止をコントローラ２０へ指令する。ＰＬＣ３０（外部機器）には、図示しない上位のコントローラ等が接続されている。ＰＬＣ３０は、フォトカプラ３１、抵抗３２、正極ケーブル３３Ａ、負極ケーブル３３Ｂ、及びコネクタ３４等を備えている。

【0041】

フォトカプラ３１は、発光ダイオード３１ａとフォトトランジスタ３１ｂとを備えている。発光ダイオード３１ａのアノードは、抵抗３２を介して正極ケーブル３３Ａに接続されている。発光ダイオード３１ａのカソードは、負極ケーブル３３Ｂに接続されている。正極ケーブル３３Ａ及び負極ケーブル３３Ｂの先端には、コネクタ３４が取り付けられている。

【0042】

コントローラ２０の外部接続端子２７にコネクタ３４が接続されている。これにより、外部接続端子２７の正極端子に正極ケーブル３３Ａが接続され、負極端子に負極ケーブル３３Ｂが接続されている。

【0043】

ここで、正極ケーブル３３Ａが短絡したり、ケーブル３３Ａ，３３Ｂが断線したりするおそれがある。また、見かけ上は外部接続端子２７にコネクタ３４が接続されていても、正極端子に正極ケーブル３３Ａが接続されていなかったり、負極端子に負極ケーブル３３Ｂが接続されていなかったりするおそれがある。

【0044】

本実施形態では、検知部２３は、駆動部２１によりスイッチ２５が駆動された際に電圧検出部２２により検出された電圧に基づいて、ＰＬＣ３０の異常を検知する。

【0045】

駆動部２１がオンパルス信号によりスイッチ２５を駆動した際に、外部接続端子２７にＰＬＣ３０が接続されている場合は、外部接続端子２７の正極端子に印加された電圧Ｖ１が、ＰＬＣ３０の抵抗３２で反射される。このため、電圧検出部２２により検出される電圧は、図４に示すように、外部接続端子２７の正極端子に印加される電圧Ｖ１に、ＰＬＣ３０の抵抗３２で反射された電圧Ｖ３が重ね合わされた電圧となる。そして、外部接続端子２７の正極端子に印加された電圧は、外部接続端子２７よりも離れたＰＬＣ３０の抵抗３２で反射される。このため、電圧検出部２２により検出される電圧は、外部接続端子２７の正極端子に印加される電圧Ｖ１にその立ち上がりよりも遅れて、ＰＬＣ３０の抵抗３２で反射された電圧Ｖ３が重ね合わされた電圧となる。したがって、検知部２３は、駆動部２１によりスイッチ２５が駆動された際に電圧検出部２２により検出された電圧が、外部接続端子２７の正極端子に印加される電圧よりも高く設定された電圧Ｖｒ４（第４電圧）を、電圧検出部２２により検出された電圧の立ち上がりよりも遅れて超えた場合に、外部接続端子２７にＰＬＣ３０が接続されていると検知する。電圧Ｖｒ４は、可変抵抗２６及び抵抗３２の抵抗値に基づいて設定されており、例えば１．２Ｖ１である。

【0046】

駆動部２１がオンパルス信号によりスイッチ２５を駆動した際に、ＰＬＣ３０の正極ケーブル３３Ａが短絡している場合は、外部接続端子２７の正極端子に印加された電圧Ｖ１が反射されない。このため、電圧検出部２２により検出される電圧は、外部接続端子２７の正極端子に印加される電圧Ｖ１となる。したがって、検知部２３は、駆動部２１によりスイッチ２５が駆動された際に電圧検出部２２により検出された電圧が、外部接続端子２７の正極端子に印加される電圧Ｖ１に等しいとみなせることを判定する電圧Ｖｒ１（第１電圧）未満である場合に、ＰＬＣ３０の正極ケーブル３３Ａが短絡していると検知する。電圧Ｖｒ１は、可変抵抗２６の抵抗値に基づいて設定されており、例えば１．２Ｖ１である。

【0047】

外部接続端子２７に接続されたＰＬＣ３０の正極ケーブル３３Ａ及び負極ケーブル３３Ｂの少なくとも一方が断線している場合は、外部接続端子２７の正極端子に印加された電圧Ｖ１が、外部接続端子２７の正極端子よりも離れたＰＬＣ３０の断線部で反射される。このため、電圧検出部２２により検出される電圧は、外部接続端子２７の正極端子に印加される電圧にその立ち上がりよりも遅れて、ＰＬＣ３０の断線部で反射された電圧が重ね合わされた電圧となる。したがって、検知部２３は、駆動部２１によりスイッチ２５が駆動された際に電圧検出部２２により検出された電圧が、外部接続端子２７の正極端子に印加される電圧Ｖ１よりも高く設定された電圧Ｖｒ２（第２電圧）を、電圧検出部２２により検出された電圧の立ち上がりよりも遅れて超えた場合に、ＰＬＣ３０が断線していると検知することができる。電圧Ｖｒ２は、可変抵抗２６及び抵抗３２の抵抗値に基づいて設定されており、例えば１．５Ｖ１である。

【0048】

図５は、異常検知の詳細な手順を示すフローチャートである。この一連の処理は、駆動部２１によるスイッチ２５の周期的な駆動に同期して、検知部２３によって実行される。

【0049】

まず、駆動部２１によりスイッチ２５が駆動される（Ｓ１０）。駆動部２１は、スイッチ２５をオンパルス信号により一定周期で駆動している。電圧検出部２２により検出点Ｐの電圧を検出させる（Ｓ１１）。電圧検出部２２は、検出電圧を検知部２３へ出力する。

【0050】

検出電圧に基づいて、反射電圧が検出電圧の立ち上がりよりも遅れているか否か判定する（Ｓ１２）。具体的には、図４に示すように、検出電圧が上記電圧Ｖｒ４を、検出電圧の立ち上がりよりも遅れて超えた場合に、反射電圧Ｖ３が検出電圧の立ち上がりよりも遅れていると判定する。一方、図３に示すように、検出電圧が電圧Ｖｒ３（＞Ｖｒ４）を、検出電圧の立ち上がりと同時に超えた場合に、反射電圧Ｖ２が検出電圧の立ち上がりよりも遅れていないと判定する。なお、図２に示すように、検出電圧が電圧Ｖｒ４を超えない場合は、ＰＬＣ３０の正極ケーブル３３Ａが短絡していると検知し、この一連の処理を終了してもよい。

【0051】

Ｓ１２の判定において、反射電圧が検出電圧の立ち上がりよりも遅れていないと判定した場合（Ｓ１２：ＮＯ）、外部接続端子２７に外部機器（ＰＬＣ３０）が接続されていないと検知する（Ｓ１３）。そして、この一連の処理を終了する（ＥＮＤ）。

【0052】

一方、Ｓ１２の判定において、反射電圧が検出電圧の立ち上がりよりも遅れていると判定した場合（Ｓ１２：ＹＥＳ）、可変抵抗２６の抵抗値を所定抵抗値だけ増大させる（Ｓ１４）。可変抵抗２６の抵抗値の初期値は、可変抵抗２６が取り得る抵抗値の最小値に設定されている。上記所定抵抗値は、可変抵抗２６の抵抗値の初期値及び抵抗３２の抵抗値に基づいて、予め設定されている。駆動部２１によりスイッチ２５が駆動され（Ｓ１５）、電圧検出部２２により検出点Ｐの電圧を検出させる（Ｓ１６）。

【0053】

続いて、検出電圧から算出される反射電圧が、Ｓ１１の処理で検出された初期反射電圧から半減したか否か判定する（Ｓ１７）。反射電圧は、検出電圧の最大値から、外部接続端子２７の正極端子に印加される電圧Ｖ１を引くことにより算出する。この判定において、反射電圧が初期反射電圧から半減していないと判定した場合（Ｓ１７：ＮＯ）、Ｓ１４の処理から再度実行する。

【0054】

一方、Ｓ１７の判定において、反射電圧が初期反射電圧から半減したと判定した場合（Ｓ１７：ＹＥＳ）、その時の検出電圧の最大値を基準値に設定する（Ｓ１８）。駆動部２１によりスイッチ２５が駆動され（Ｓ１９）、電圧検出部２２により検出点Ｐの電圧を検出させる（Ｓ２０）。

【0055】

続いて、検出電圧の最大値の変化量が所定値を上回るか否か判定する（Ｓ２１）。具体的には、検出電圧の最大値が基準値を下回った量が第１所定値よりも大きい場合、又は検出電圧の最大値が基準値を上回った量が第２所定値よりも大きい場合に、検出電圧の最大値の変化量が所定値を上回ると判定する。第１所定値，第２所定値は、初期反射電圧に基づいて予め設定されており、例えば初期反射電圧の１／４に設定されている。第１所定値，第２所定値は初期反射電圧の１／４に限らず、また第１所定値と第２所定値とが異なっていてもよい。この判定において、検出電圧の最大値の変化量が所定値を上回らないと判定した場合（Ｓ２１：ＮＯ）、Ｓ１９の処理から再度実行する。

【0056】

一方、Ｓ２１の判定において、検出電圧の最大値の変化量が所定値を上回ると判定した場合（Ｓ２１：ＹＥＳ）、検出電圧の最大値が増加したか否か判定する（Ｓ２２）。この判定において、検出電圧の最大値が増加していないと判定した場合（Ｓ２２：ＮＯ）、外部機器が短絡したと検知し、その旨を報知する（Ｓ２３）。すなわち、図６に示すように、検出電圧の最大値が基準値を下回った量が第１所定値よりも大きい場合、ＰＬＣ３０の正極ケーブル３３Ａが基準値の設定後に短絡したと検知する。その後、この一連の処理を終了する（ＥＮＤ）。

【0057】

また、Ｓ２２の判定において、検出電圧の最大値が増加したと判定した場合（Ｓ２２：ＹＥＳ）、検出電圧に基づいて、反射電圧が検出電圧の立ち上がりよりも遅れているか否か判定する（Ｓ２４）。この判定において、反射電圧が検出電圧の立ち上がりよりも遅れていないと判定した場合（Ｓ２４：ＮＯ）、外部機器が外部接続端子２７から外れたと検知し、その旨を報知する（Ｓ２５）。すなわち、図７に示すように、検出電圧の最大値が基準値を上回った量が第２所定値よりも大きく、且つ反射電圧が検出電圧の立ち上がりよりも遅れていない場合、ＰＬＣ３０が外部接続端子２７から外れたと検知する。換言すれば、基準値の設定後に、駆動部２１によりスイッチ２５が駆動された際に電圧検出部２２により検出された電圧の最大値が基準値を、電圧検出部２２により検出された電圧の立ち上がりと同時に上回った量が第２所定値（＝第３所定値）よりも大きい場合に、外部接続端子２７からＰＬＣ３０が外れたと検知する。その後、この一連の処理を終了する（ＥＮＤ）。

【0058】

一方、Ｓ２４の判定において、反射電圧が検出電圧の立ち上がりよりも遅れていると判定した場合（Ｓ２４：ＹＥＳ）、外部機器が断線したと検知し、その旨を報知する（Ｓ２６）。すなわち、図８に示すように、検出電圧の最大値が基準値を上回った量が第２所定値よりも大きく、且つ反射電圧が検出電圧の立ち上がりよりも遅れている場合、ＰＬＣ３０の正極ケーブル３３Ａ及び負極ケーブル３３Ｂの少なくとも一方が断線したと検知する。換言すれば、基準値の設定後に、駆動部２１によりスイッチ２５が駆動された際に電圧検出部２２により検出された電圧の最大値が基準値を、電圧検出部２２により検出された電圧の立ち上がりよりも遅れて上回った量が第２所定値よりも大きい場合に、ＰＬＣ３０の正極ケーブル３３Ａ及び負極ケーブル３３Ｂの少なくとも一方が断線したと検知する。その後、この一連の処理を終了する（ＥＮＤ）。

【0059】

以上詳述した本実施形態は、以下の利点を有する。

【0060】

・検知部２３は、内部のスイッチ２５の異常を検知する回路（電源２４、駆動部２１、及び電圧検出部２２）を利用して、駆動部２１によりスイッチ２５が駆動された際に電圧検出部２２により検出された電圧に基づいて、スイッチ２５の異常を検知することができる。具体的には、検知部２３は、駆動部２１によりスイッチ２５が駆動された際に電圧検出部２２により検出された電圧が電圧Ｖ１で一定である場合に、スイッチ２５がオン固着していると検知することができる。また、検知部２３は、駆動部２１によりスイッチ２５が駆動された際に電圧検出部２２により検出された電圧が０で一定である場合に、スイッチ２５がオフ固着していると検知することができる。

【0061】

・駆動部２１がオンパルス信号によりスイッチ２５を駆動した際に、外部接続端子２７にＰＬＣ３０が接続されている場合は、外部接続端子２７に印加された電圧が、ＰＬＣ３０の抵抗３２で反射される。このため、電圧検出部２２により検出される電圧は、外部接続端子２７に印加される電圧Ｖ１に、ＰＬＣ３０の抵抗３２で反射された電圧が重ね合わされた電圧となる。また、ＰＬＣ３０が短絡している場合は、外部接続端子２７に印加された電圧が反射されない。このため、電圧検出部２２により検出される電圧は、外部接続端子２７に印加される電圧Ｖ１となる。したがって、検知部２３は、駆動部２１によりスイッチ２５が駆動された際に電圧検出部２２により検出された電圧に基づいて、外部接続端子２７に接続されたＰＬＣ３０の異常を検知することができる。しかも、スイッチ２５と外部接続端子２７との間の検出点Ｐの電圧を電圧検出部２２により検出しているため、１つの検出点Ｐの電圧に基づいて、スイッチ２５及びＰＬＣ３０の双方の異常を検知することができる。

【0062】

・検知部２３は、駆動部２１によりスイッチ２５が駆動された際に電圧検出部２２により検出された電圧が、外部接続端子２７に印加される電圧Ｖ１に等しいとみなせることを判定する第１電圧（基準値－第１所定値）未満である場合に、ＰＬＣ３０が短絡していると検知することができる。

【0063】

・検知部２３は、駆動部２１によりスイッチ２５が駆動された際に電圧検出部２２により検出された電圧が、外部接続端子２７に印加される電圧Ｖ１よりも高く設定された第２電圧（基準値＋第２所定値）を、電圧検出部２２により検出された電圧の立ち上がりよりも遅れて超えた場合に、ＰＬＣ３０が断線していると検知することができる。

【0064】

・検知部２３は、駆動部２１によりスイッチ２５が駆動された際に電圧検出部２２により検出された電圧が、外部接続端子２７に印加される電圧Ｖ１よりも高く設定された第３電圧（基準値＋第２所定値）を、電圧検出部２２により検出された電圧の立ち上がりと同時に超えた場合に、外部接続端子２７にＰＬＣ３０が接続されていない（外部接続端子２７からＰＬＣ３０が外れている）と検知することができる。

【0065】

・外部接続端子２７にＰＬＣ３０が接続されていると推定できる場合に、可変抵抗２６の抵抗値が初期値よりも増大されて、駆動部２１によりスイッチ２５が駆動された際に電圧検出部２２により検出された電圧の最大値が基準値として設定される。その後にＰＬＣ３０が短絡した場合は、駆動部２１によりスイッチ２５が駆動された際に電圧検出部２２により検出される電圧の最大値が基準値よりも小さくなる。したがって、検知部２３は、基準値の設定後に、駆動部２１によりスイッチ２５が駆動された際に電圧検出部２２により検出された電圧の最大値が、基準値を下回った量が第１所定値よりも大きい場合に、ＰＬＣ３０が短絡したと検知することができる。

【0066】

・基準値の設定後に、ＰＬＣ３０が断線した場合は、駆動部２１によりスイッチ２５が駆動された際に電圧検出部２２により検出される電圧の最大値が基準値よりも大きくなる。したがって、検知部２３は、基準値の設定後に、駆動部２１によりスイッチ２５が駆動された際に電圧検出部２２により検出された電圧の最大値が基準値を、電圧検出部２２により検出された電圧の立ち上がりよりも遅れて上回った量が第２所定値よりも大きい場合に、ＰＬＣ３０が断線したと検知することができる。

【0067】

・基準値の設定後に、外部接続端子２７からＰＬＣ３０が外れた場合は、駆動部２１によりスイッチ２５が駆動された際に電圧検出部２２により検出される電圧の最大値が基準値よりも大きくなる。さらに、電圧検出部２２により検出される電圧は、外部接続端子２７に印加される電圧にその立ち上がりと同時に、外部接続端子２７で反射された電圧が重ね合わされた電圧となる。したがって、検知部２３は、基準値の設定後に、駆動部２１によりスイッチ２５が駆動された際に電圧検出部２２により検出された電圧の最大値が基準値を、電圧検出部２２により検出された電圧の立ち上がりと同時に上回った量が第３所定値（＝第２所定値）よりも大きい場合に、外部接続端子２７からＰＬＣ３０が外れたと検知することができる。

【0068】

なお、上記実施形態を、以下のように変更して実施することもできる。上記実施形態と同一の部分については、同一の符号を付すことにより説明を省略する。

【0069】

・検知部２３は、ＰＬＣ３０が短絡している（基準値の設定後に短絡した）との検知、及びＰＬＣ３０が断線している（基準値の設定後に断線した）との検知の少なくとも１つを行うものであってもよい。また、検知部２３は、基準値の設定後に、駆動部２１によりスイッチ２５が駆動された際に電圧検出部２２により検出された電圧の最大値が、基準値を下回った量が第４所定値（＜第１所定値）よりも大きい場合に、ＰＬＣ３０が短絡しかけていると検知してもよい。また、検知部２３は、基準値の設定後に、駆動部２１によりスイッチ２５が駆動された際に電圧検出部２２により検出された電圧の最大値が基準値を、電圧検出部２２により検出された電圧の立ち上がりよりも遅れて上回った量が第５所定値（＜第２所定値）よりも大きい場合に、ＰＬＣ３０が断線しかけていると検知してもよい。

【0070】

・可変抵抗２６に換えて固定抵抗を用いてもよい。その場合は、図５のＳ１４～Ｓ１８の処理を省略して、固定抵抗の抵抗値及び抵抗３２の抵抗値に基づいて、基準値を予め設定しておけばよい。また、可変抵抗２６を省略することもできる。その場合であっても、検知部２３はＰＬＣ３０が短絡しているとの検知を行うことができる。

【0071】

・外部接続端子２７は、正極端子のみを備えていてもよい。そして、正極端子に発光ダイオード３１ａのアノードか接続され、ＰＬＣ３０において発光ダイオード３１ａのカソードがアースに接続されていてもよい。外部接続端子２７は、外部出力端子に限らず、外部入力端子であってもよい。その場合、検知部２３は、外部入力端子から信号が入力されない時期（期間）に、ＰＬＣ３０（外部機器）の異常を検知すればよい。

【0072】

・外部接続端子２７に接続される外部機器は、ＰＬＣ３０に限らず、ティーチングペンダント（教示操作器）や、計測器（センサ）等であってもよい。

【0073】

・コントローラ２０がコントロールする産業機器は、ロボット１０に限らず、工作機械や、種々の製造装置等であってもよい。

【符号の説明】

【0074】

１０…ロボット（産業機器）、２０…コントローラ、２１…駆動部、２２…電圧検出部、２３…検知部、２４…電源、２５…スイッチ、２６…可変抵抗、２７…外部接続端子、３０…ＰＬＣ（外部機器）、３１…フォトカプラ、３２…抵抗、３３Ａ…正極ケーブル、３３Ｂ…負極ケーブル、３４…コネクタ。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】