安全機器教育用ツール及びその組み立てキット
【課題】容易に安全機器の機能を理解できると共に、安全回路の構築を容易に習得できる安全機器教育用ツール及びその組み立てキットを提供する。
【解決手段】安全機器教育用ツール１は、制御対象物の駆動制御を司る制御駆動系と、制御駆動系運転時の安全確保を司る安全系とから構成される制御システムの前記安全系に用いられる安全機器の機能や、安全機器を備えた安全回路の構築等を学習・教育するために使用されるものである。安全機器教育用ツール１は、安全入力機器Ａと、安全出力機器Ｂと、安全判断機器Ｃと、報知機器Ｄと、各安全機器にそれぞれ起こりうる不具合と同等の状態を模擬的に出現させる不具合発生機器Ｅとを備えている。そして、配線ケーブルにより、各機器は、国際安全規格上で分類される所定の回路が構成されるように配線されている。
【解決手段】安全機器教育用ツール１は、制御対象物の駆動制御を司る制御駆動系と、制御駆動系運転時の安全確保を司る安全系とから構成される制御システムの前記安全系に用いられる安全機器の機能や、安全機器を備えた安全回路の構築等を学習・教育するために使用されるものである。安全機器教育用ツール１は、安全入力機器Ａと、安全出力機器Ｂと、安全判断機器Ｃと、報知機器Ｄと、各安全機器にそれぞれ起こりうる不具合と同等の状態を模擬的に出現させる不具合発生機器Ｅとを備えている。そして、配線ケーブルにより、各機器は、国際安全規格上で分類される所定の回路が構成されるように配線されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般的な制御システムに組み込まれる安全機器の機能、安全機器を備えた安全回路の構築等を学習・教育するために使用される安全機器教育用ツール及びその組み立てキットに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、工場等での作業者の安全確保の要請が強まっており、産業機器の制御システムには安全機器を組み込んで回路設計を行うようになっている。この種の安全機器として例えば、安全スイッチが存在する。（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−２０７９７９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、安全機器の重要性が増しているにも拘らず、安全機器の機能等を教育するためのツールが存在しておらず、そのような安全機器教育用ツールが所望されていた。
【０００５】
本発明は、上記の実情を鑑みて考え出されたものであり、その目的は、容易に安全機器の機能を理解できると共に、安全回路の構築を容易に習得できる安全機器教育用ツール及びその組み立てキットを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために請求項１記載の発明は、制御対象物の駆動制御を司る制御駆動系と、制御駆動系運転時の安全確保を司る安全系とから構成される制御システムの前記安全系に用いられる安全機器の教育用ツールであって、安全な状態が確保されていることを示す安全確認信号を送出する安全入力機器と、前記制御対象物の運転を許可する運転許可信号を出力する安全出力機器と、前記制御駆動系からの始動信号及び前記安全入力機器からの安全確認信号がそれぞれ入力され、始動信号が入力され且つ安全確認信号が入力された場合に限り、制御対象物の運転を許可する運転許可信号を前記安全出力機器に出力すると共に、前記運転許可信号の出力をフィードバックして信号伝達の確認を行い不一致の場合は出力を遮断する機能を有する安全判断機器と、制御対象物が運転状態であることを報知する報知機器と、前記安全入力機器、安全判断機器、及び安全出力機器にそれぞれ起こりうる不具合と同等の状態を模擬的に出現させる不具合発生機器と、を備え、前記各機器は、国際安全規格上で分類される所定の回路が構成されるように配線されていることを特徴とする。
【０００７】
上記の如く、不具合発生機器を備えることにより、安全入力機器、安全判断機器、及び安全出力機器の不具合（故障に相当）を、各機器に現実に発生させるのではなく、その不具合が発生したのと同様の回路的状態を発生させることができる。そのため、不具合を目視でき、且つ必要に応じて何度も不具合を発生させることができるので、安全機器の機能、安全回路の構築等を解り易く学習者に教示することができる。
なお、安全入力機器、安全判断機器、及び安全出力機器は、一般的な制御システムに備えられている安全機器であり、そのため、実機の制御システムに即した安全機器の教育が可能である。
【０００８】
また、請求項２記載の発明は、制御対象物の駆動制御を司る制御駆動系と、制御駆動系運転時の安全確保を司る安全系とから構成される制御システムの前記安全系に用いられる安全機器の教育用ツールであって、安全な状態が確保されていることを示す安全確認信号を送出する安全入力機器と、前記制御駆動系からの始動信号及び前記安全入力機器からの安全確認信号がそれぞれ入力され、始動信号が入力され且つ安全確認信号が入力された場合に限り、制御対象物の運転を許可する運転許可信号を前記制御対象物に出力すると共に、前記運転許可信号の出力をフィードバックして信号伝達の確認を行い不一致の場合は出力を遮断する機能を有する安全判断機器と、制御対象物が運転状態であることを報知する報知機器と、前記安全入力機器及び安全判断機器にそれぞれ起こりうる不具合と同等の回路状態を模擬的に出現させる不具合発生機器と、を備え、前記各機器は、国際安全規格上で分類される所定の回路が構成されるように配線されていることを特徴とする。
【０００９】
上記の如く、安全出力機器を省略した構成とすることもできる。
【００１０】
また、請求項３記載の発明は、制御対象物の駆動制御を司る制御駆動系と、制御駆動系運転時の安全確保を司る安全系とから構成される制御システムの前記安全系に用いられる安全機器の教育用ツールであって、安全な状態が確保されていることを示す安全確認信号を送出する安全入力機器と、前記制御対象物の運転を許可する運転許可信号を出力する安全出力機器と、制御対象物が運転状態であることを報知する報知機器と、前記安全入力機器、及び安全出力機器にそれぞれ起こりうる不具合と同等の状態を模擬的に出現させる不具合発生機器と、を備え、前記各機器は、国際安全規格上で分類される所定の回路が構成されるように配線されていることを特徴とする。
【００１１】
上記の如く、安全判断機器を省略した構成とすることもできる。
【００１２】
また、請求項４記載の発明は、請求項１乃至３のいずれかに記載の安全機器教育用ツールであって、前記報知機器に代えて、制御対象物自体を設けたことを特徴とする。
【００１３】
また、請求項５記載の発明は、安全機器教育用ツールの組み立てキットであって、請求項１乃至４のいずれかに記載の安全機器教育用ツールを構成する各機器と、各機器を取付ける取付台と、各機器を配線接続する配線ケーブルとを含むことを特徴とする。
【００１４】
また、請求項６記載の発明は、請求項５記載の安全機器教育用ツールの組み立てキットであって、取扱説明が印刷された印刷物及び取扱説明が記憶された記憶媒体の少なくともいずれかの形式で表現された取扱説明書を備えたことを特徴とする。
【００１５】
ここで、取扱説明とは、配線の仕方、安全回路の考え方、不具合のシュミレーション等を含む。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、安全入力機器、安全判断機器、及び安全出力機器の不具合（故障に相当）を、各機器に現実に発生させるのではなく、その不具合が発生したのと同様の回路的状態を不具合発生機器により発生させることができる。そのため、不具合を目視でき、且つ必要に応じて何度も不具合を発生させることができるので、安全機器の機能、安全回路の構築等を解り易く学習者に教示することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明に係る安全機器教育用ツールを、実施の形態に基づいて詳述する。なお、本発明は、以下の実施の形態に限定されるものではない。
先ず、本発明に係る安全機器教育用ツールの概念構成について説明し、その後に具体的な実施の形態について説明する。
【００１８】
［本発明に係る安全機器教育用ツールの概念構成］
図１は本発明に係る安全機器教育用ツールの概念構成図である。本発明に係る安全機器教育用ツール１は、制御対象物の駆動制御を司る制御駆動系と、制御駆動系運転時の安全確保を司る安全系とから構成される制御システムの前記安全系に用いられる安全機器の機能や、安全機器を備えた安全回路の構築等を学習・教育するために使用されるものである。安全機器教育用ツール１は、基本的には、安全な状態が確保されていることを示す安全確認信号を送出する安全入力機器Ａと、前記制御対象物の運転を許可する運転許可信号を出力する安全出力機器Ｂと、前記制御駆動系からの始動信号及び前記安全入力機器Ａからの安全確認信号がそれぞれ入力され、始動信号が入力され且つ安全確認信号が入力された場合に限り、制御対象物の運転を許可する運転許可信号を前記安全出力機器Ｂに出力すると共に、前記運転許可信号の出力をフィードバックして信号伝達の確認を行い不一致の場合は出力を遮断する機能を有する安全判断機器Ｃと、制御対象物が運転状態であることを報知する報知機器Ｄと、前記安全入力機器Ａ、安全判断機器Ｃ、及び安全出力機器Ｂ（以下、総称して安全機器と称する場合もある。）にそれぞれ起こりうる不具合と同等の状態を模擬的に出現させる不具合発生機器Ｅとを備えている。そして、配線ケーブルにより、前記各機器は、国際安全規格上で分類される所定の回路が構成されるように配線されている。
【００１９】
国際安全規格とは、例えば、ＩＳＯ１３８４９−１：１９９９（ＪＩＳ Ｂ ９７０５−１）である。所定の分類とは、上記国際安全規格において、安全に関わる制御システム「安全関連部」が故障した場合の安全機能の維持能力を分類したカテゴリのことを意味する。安全機器教育用ツール１で構築される回路は、カテゴリＢ、１、２、３、４のいずれであってもよい。教育用の観点からはカテゴリ２、３、４のいずれかであることが好ましく、特に、カテゴリ３、４であるのが最も好ましい。なお、所定の分類としては、カテゴリに代えて、パフォーマンスレベルを用いてもよい。また、安全機器教育用ツール１では、配線を代えて、複数のカテゴリに属する回路を構築することも可能であり、例えば、カテゴリ３の回路とカテゴリ４の回路のいずれかを容易に出現させることができる。
【００２０】
安全機器教育用ツール１の主たる特徴は不具合発生機器Ｅを備えていることである。即ち、安全入力機器Ａ、安全判断機器Ｃ、及び安全出力機器Ｂの不具合（故障に相当）を、各機器Ａ，Ｂ，Ｃに現実に発生させるのではなく、その不具合が発生したのと同様の回路的状態を不具合発生機器Ｅにより発生させることができることである。そのため、不具合を目視でき、且つ必要に応じて何度も不具合を発生させることができるので、安全機器の機能、安全回路の構築等を解り易く学習者に教示することができる。
【００２１】
ここで、不具合としては、接点の溶着・接点の短絡等の接点系の不具合、電磁波による不具合、熱による不具合等のいずれの不具合も含まれる。従って、対象とする不具合に応じて不具合発生機器Ｅの具体的構成も異なる。例えば、接点系の不具合の場合には、不具合発生機器Ｅとしてターミナルブロック（端子台）が用いられる。即ち、安全機器の配線上にターミナルブロックを介在させ、ターミナルブロックの接点を変えることにより、安全機器の接点の溶着・接点の短絡等の接点系の不具合を発生させることができる。
【００２２】
安全入力機器Ａとしては、安全スイッチ（セーフティドアスイッチ）、セーフティプラグ、非接触安全スイッチ、セーフティライトカーテン、非常停止用押ボタンスイッチ、イネーブルスイッチ、グリップスイッチ、ティーチングペンダント、レーザースキャナー、セーフティリミットスイッチ、セーフティマット、両手押ボタンスイッチ、フットスイッチ、セーフティ光センサ、ロープスイッチ、セーフティカメラ等が含まれる。
安全出力機器Ｂとしては、安全コンタクタ、安全リレー等が含まれる。
安全判断機器Ｃとしは、安全リレーモジュール、セーフティコントローラ、安全ＰＬＣ等が含まれる。
不具合発生機器Ｅとしては、ターミナルブロック、電子ブロック、表示器（例えば、小 型プログラマブル表示器）、外乱光発生器、電磁波発生器等が含まれる。
報知機器Ｄとしては、表示灯、ブザー、制御対象物が運転状態であることを文字等で表示する表示器等が含まれる。
【００２３】
安全機器教育用ツール１には、制御駆動系からの始動信号を発生させる始動スイッチを設けてもよく、また、ＰＬＣから始動信号を出力させるようにしてもよい。さらに、例えば電源を投入した時に自動的に始動信号を出力する自動モード構成のものであってもよい。
なお、安全判断機器Ｃが安全出力機器Ｂの機能を有する場合には、安全出力機器Ｂを省略した構成であってもよい。また、安全入力機器Ａと安全出力機器Ｂで構成し、安全判断機器Ｃを省略するようにしてもよい。また、報知機器Ｄに代えて、制御対象物（例えば、モータ）自体を設けるようにしてもよい。
【００２４】
（実施の形態）
以下に、安全機器教育用ツール１の具体的構成、使用方法等について実施の形態に即して説明する。なお、以下の実施の形態に係る安全機器教育用ツール１には、安全入力機器Ａとして安全スイッチ及び非常停止用スイッチ、安全判断機器Ｃとして安全リレーモジュール、安全出力機器Ｂとして安全コンタクタ、不具合発生機器Ｄとしてターミナルブロック、及び、報知機器Ｄとして表示灯が使用されている。
【００２５】
図２は本発明の実施の形態に係る安全機器教育用ツールの平面図、図３は本発明の実施の形態に係る安全機器教育用ツールの側面図である。なお、図２及び図３は配線を省略して描いている。安全機器教育用ツール１は、スイッチングパワーサプライ２、サーキットプロテクタ３、安全リレーモジュール４、安全コンタクタ５，６、ターミナルブロック７、安全スイッチ８、アクチュエータ９、非常停止用スイッチ１０、始動スイッチ１１、出力表示灯１２、電源用スイッチ１３、ＤＩＮレール１４、取付台１５等を含んで構成されている。ＤＩＮレール１４には、スイッチングパワーサプライ２、サーキットプロテクタ３、安全リレーモジュール４、コンタクタ５，６、及びターミナルブロック７が装着されている。そして、スイッチングパワーサプライ２等が装着されたＤＩＮレール１４、安全スイッチ８、アクチュエータ９、非常停止用スイッチ１０、始動スイッチ１１、出力表示灯１２、及び電源用スイッチ１３は、取付台１５の上面に取付けられている。また、取付台１５には電源プラグ１６が取付けられている。
【００２６】
上記機器は所定の配線ケーブルにより、安全機器の教育用としての所定の回路が構成されている。なお、後述するように、配線等を変えることにより、国際安全規格（ＩＳＯ１３８４９−１：１９９９）で規定されるカテゴリ３の分類に属する回路と、国際安全規格（ＩＳＯ１３８４９−１：１９９９）で規定されるカテゴリ４の分類に属する回路とを、選択的に構成することが可能となっている。
【００２７】
図４は安全機器教育用ツールの配線図、図４Ａ及び図４Ｂは図４の一部拡大図、図４Ｃは安全機器教育用ツールが想定する一般的な制御システムの配線図である。図４の配線図の回路構成は国際安全規格（ＩＳＯ１３８４９−１：１９９９）で規定されるカテゴリ３の分類に属する回路構成となっている。安全機器教育用ツールは、例えば図４Ｃに示す一般的な制御システムに用いられる安全機器を備えたものであり、安全機器教育用必要な回路構成を実現するために、図４ＣのＰＬＣ、リレー等（制御駆動系）は省略され、且つモータ（制御対象物）に代えて出力表示灯を備える構成となっている。
【００２８】
上記の安全機器教育用ツールの使用方法の概略は以下の通りである。
１．通常時の動作の確認（故障のない場合）、２．単一故障が発生（動作中にコンタクタのＮＯ接点が溶着）した場合の動作確認、３．単一故障が発生（動作中に安全入力部の異極間が短絡）した場合の動作確認、４．単一故障が発生（動作中に安全入力部のいずれかが断線）した場合の動作確認、５．単一故障が発生（動作中に安全スイッチの接点端子間が短絡）した場合の動作確認、６．図３の回路がカテゴリ３，４である理由の理解等について、所定の操作を行うことにより学習できるようになっている。
【００２９】
以下、上記各学習事項についての操作方法（安全機器教育用ツールの使用方法に相当）の概略について説明する。
【００３０】
１．通常時の動作の確認（故障のない場合）
図５は通常時の動作の確認用配線図である。
安全機器教育用ツールを以下のように使用することにより、通常時の動作確認を学習できる。
【００３１】
１−１．システムを動かすための安全条件の確認
電源コードをコンセントへ差し込んで、電源用スイッチ１３をＯＮにする。これにより、スイッチングパワーサプライ２へ電源が供給される。次いで、サーキットプロテクタ３をＯＮにする。これにより、スイッチングパワーサプライ２の電源表示がＯＮになり、安全リレーモジュール４へ電源が供給される。次いで、アクチュエータ９が安全スイッチ８に差し込んであること、非常停止用押ボタンスイッチ１０が押されていないことを確認する。即ち、アクチュエータ９が安全スイッチ８に差し込んである状態では、扉が閉じていて安全スイッチ８のＮＣ接点が閉路している状態であり、また、非常停止用押ボタンスイッチ１０が押されていない状態では、非常停止用押ボタンスイッチ１０のＮＣ接点が閉路している状態である。そして、このような状態での安全スイッチ８と非常停止用押ボタンスイッチ１０は、安全リレーモジュール４の安全入力部に安全状態を伝えている。つまり、安全状態は、2重の閉回路（Ｓ１１−Ｓ１２、Ｓ２１−Ｓ２２)で構成され、両回路ともに各電流が流れていることで安全状態が確認される。
【００３２】
１−２．システムの動作
次いで、始動スイッチ１１を押すと出力表示灯１２が点灯します。システムが起動したことを表しています。
【００３３】
１−３．システムの停止
アクチュエータ９を抜くか又は非常停止用押ボタンスイッチ１０を押す。何れの場合も出力表示灯１２が消灯します。システムが停止したことを表しています。
【００３４】
１−４．システムの再起動
アクチュエータ９を差し込み且つ、非常停止用押ボタンスイッチ１０を復帰（リセット）させる。このとき、出力表示灯１２は消灯したままです。上記操作の後、始動スイッチ１１を押すと出力表示灯１２が点灯します。システムが起動したことを表しています。
上記の操作を行うことにより、通常時の動作を確認し、安全機器の機能を学習できることになります。
【００３５】
なお、非常停止用押ボタンスイッチ１０の復帰（リセット）方法は、押ボタン部を右に回して復帰させるか、押ボタン部を引っ張って復帰させます。
【００３６】
ここで、図５の回路はカテゴリ３に分類されます。このカテゴリ３における安全機能の維持能力の概略は以下の通りです。
１、単一の故障では安全機能を損なわないこと。(停止すべきときに、確実に停止できること）２、全てではないが、故障の検出ができること。（検出した場合は安全に停止できること。）しかし、３、検出できない故障もあり、その故障の蓄積によって安全機能を損なう場合がある。(停止すべきときに、停止できなくなる）
次いで、これらを元に、システム故障時の動作検証を行なってみます。
【００３７】
２．単一故障が発生（動作中にコンタクタのＮＯ接点が溶着）した場合の動作確認
図６は単一故障が発生（動作中にコンタクタのＮＯ接点が溶着）した場合の動作確認用配線図である。
具体的には、コンタクタのＮＯ接点の溶着検出はできるか。非常停止用押ボタンスイッチ１０を押したとき、または安全スイッチ８のアクチュエータ９を抜いたとき、システムは安全に停止できるか。を確認します。
先ず、上記１−２の項で、始動スイッチ１１を押してシステムを動作（出力表示灯１２を点灯)させ、その後コンタクタを溶着させた状態（以下の２−２の項参照）で、以降の動作の検証を行ないます。
【００３８】
２−１．「システムは安全に停止できるか。」
安全スイッチ８のアクチュエータ９を抜く。または、非常停止用押ボタンスイッチ１０を押す。これにより、安全入力部に安全状態を伝えていた２重の閉回路が両方とも開（ＯＦＦ）状態となります。これにより、安全リレーモジュール４は、安全確認信号がなくなったと判断します。そのため、安全リレーモジュール４の出力（Ｋ１，Ｋ２：ＮＯ接点）は開（ＯＦＦ）となり、出力は停止します。このとき、両コンタクタは無励磁状態となります。ＮＯ接点は全て開（ＯＦＦ）となるべきだが、コンタクタ５の接点は溶着して閉（ＯＮ）のままの状態です。一方、コンタクタ６のＮＯ接点は開（ＯＦＦ）となり出力を遮断する。（コンタクタの一方が溶着しても、残る一方で出力を遮断します。）このようして、システムは安全に停止します（安全は確保できる。）。即ち、単一故障（コンタクタの溶着）での安全機能は喪失されない、つまり安全に停止できることが確認されます。
【００３９】
２−２．「安全機器教育用ツールにおいて、模擬的にコンタクタの溶着状態を出現させる方法」
システムを動作させた状態で、図７に示すように、指若しくは細い工具でコンタクタ５のレバー２０を左側で固定すると、コンタクタ５のＮＯ接点が閉じた状態となり、溶着した場合と同じ状態になります。なお、参考までに述べると、コンタクタ操作レバー位置は、無通電時は、右側（ＮＯ接点：開、ＮＣ接点：閉）、通電時は、左側（ＮＯ接点：閉、ＮＣ接点：開）となります。
【００４０】
２−３．「システムを再起動させるには？」
システムを再起動させるには、以下の方法を行います。
コンタクタ５のＮＯ接点が溶着した状態なので、そのバックチェック用のＮＣ接点は開（ＯＰＥＮ）の状態になっています。この状態では、始動スイッチ１１を押しても安全リレーモジュール４の起動入力部が閉回路にならず、その入力は有効にならないので、再起動できません。この時点で、システムに故障があることが検出できます。即ち、単一故障（コンタクタ５）は検出できるので、システムの起動を許可せず、安全状態を維持できることが確認できます。
次いで、コンタクタ５の溶着を修正する（実機の場合は、電源を切ってコンタクタ５を取り替える）と再起動できる状態になります。安全機器教育用ツールでは、コンタクタ５の左側に固定していたレバーを解除します。次いで、始動スイッチ１１を押すと、起動入力部が閉回路を構成できるので入力が有効となり、安全リレーモジュール４の出力が出て（Ｋ１、Ｋ２がＯＮ）、両方のコンタクタ出力もＯＮになります。このとき、出力表示灯１２が点灯します。
【００４１】
３．単一故障が発生（動作中に安全入力部の異極間が短絡）した場合の動作確認
図８は単一故障が発生（動作中に安全入力部の異極間が短絡）した場合の動作確認用配線図である。
（Ｓ１１−Ｓ１２）回路と、（Ｓ２１−Ｓ２２）回路間で、異極間短絡した場合には、短絡の検出はできるか。非常停止用押ボタンスイッチ１０を押したとき、または安全スイッチ８のアクチュエータ９を抜いたとき、システムは安全に停止できるか。を確認します。
先ず、上記１−２の項で、始動スイッチ１１を押してシステムを動作（出力表示灯を点灯）させ、その後異極間を短絡（以下の３−２項参照）させた状態で、以降の動作の検証を行ないます。
【００４２】
３−１．「システムは安全に停止できるか？」
この短絡は、直ちに安全リレーモジュール４内部で検出されて、出力（Ｋ１，Ｋ２）は開（ＯＦＦ）となり、出力は停止します。即ち、安全入力部に入る２重の閉回路の電圧は、互いに異なっています。そのため短絡すると異極の回路間に過電流が流れ、それを内部で検出して出力を停止します。このとき、両コンタクタ５，６は無励磁となり、ＮＯ接点が全て開（ＯＦＦ）となって出力を遮断します。このようにして、システムは安全に停止します(安全は確保できる。）。即ち、単一故障（異極間短絡）では、安全機能は喪失されない（安全に停止できる）ことが確認できます。
【００４３】
３−２．「安全機器教育用ツールにおいて、模擬的に安全入力部の異極間短絡状態を出現させる方法」
短絡箇所をターミナルブロック７上で実演することができます。具体的には、システムを動作させた状態で、端子台の端子Ｎｏ３３−３４間（図９参照）を短絡させます。
【００４４】
３−３．「システムを再起動させるには？」
安全リレーモジュール４は、安全入力部の異極間が短絡していることを検知しているので、始動スイッチ１１を押しても再起動を許可しません。このように、単一故障（異極間短絡）は検出できるので、システムの起動を許可せず、安全状態を維持できることが確認できます。
次いで、サーキットプロテクタ３で、一旦安全リレーモジュール４の電源を落とします。
次いで、短絡部分（端子Ｎｏ．３３−３４）を修正します。これにより、再起動できる状態になります。次いで、始動スイッチ１１を押すと、安全リレーモジュール４の出力が出て（Ｋ１，Ｋ２がＯＮ）、コンタクタ５，６出力もＯＮになり、出力表示灯１２が点灯します。
【００４５】
４．単一故障が発生（動作中に安全入力部のいずれかが断線）した場合の動作確認
図１０は単一故障が発生（動作中に安全入力部のいずれかが断線）した場合の動作確認用配線図である。
Ｓ１１，Ｓ１２，Ｓ２１，Ｓ２２の内のいずれかが断線した場合には、断線の検出はできるか。非常停止用押ボタンスイッチ１０を押したとき、または安全スイッチ８のアクチュエータ９を抜いたとき、システムは安全に停止できるか。を確認します。
始動スイッチ１１を押してシステムを動作（出力表示灯１２を点灯）させ、その後、Ｓ１１を断線させた状態で、以降の動作の検証を行ないます。
【００４６】
４−１．「稼働中に断線（Ｓ１１）するとシステムは安全に停止できるか？」
安全入力（２重化の閉回路）の内1箇所が断線すると、片側の回路が開の状態となり、もう片方の正常な閉回路と比較して不一致の状態が起こります。この状態は安全リレーモジュール４内で異常として検出され、出力（Ｋ１，Ｋ２）は開（ＯＦＦ）となり出力は停止します。（安全リレーモジュール４は、安全状態の確認ができなくなる。）このとき、両コンタクタ５，６は無励磁となり、ＮＯ接点が全て開（ＯＦＦ）となって、出力を遮断します。これにより、システムは安全に停止します（安全は確保できます。）。従って、単一故障（断線）での安全機能は喪失されない、つまり、安全に停止できることが確認されます。
【００４７】
４−２．「安全機器教育用ツールでの模擬的な断線方法」
断線箇所をターミナルブロック７上で実演することができます。システムを動作させた状態で、（端子Ｎｏ．３２）の配線を外します（図１１参照）。
【００４８】
４−３．「システムを再起動させるには？」
安全入力の２重化不一致状態（端子Ｎｏ．３２が断線状態）を検出している為、始動スイッチ１１を押しても安全リレーモジュール４のＫ１，Ｋ２はＯＮになりません（出力はＯＦＦのままを保持する。）。従って、単一故障（断線）は検出できることが確認されます。また、これにより、システムの起動を許可せず、安全状態を維持できることが確認されます。
次いで、サーキットプロテクタ３で、一旦安全リレーモジュール４の電源を落とし、断線部分（部品Ｎｏ．３２）を接続し直して再び電源を投入すると、再起動できる状態になります。この状態で、始動スイッチ１１を押すと、出力が出ます（出力表示灯１２が点灯します。）。
【００４９】
５．単一故障が発生（動作中に安全スイッチの接点端子間が短絡）した場合の動作確認
図１２は単一故障が発生（動作中に安全スイッチの接点端子間が短絡）した場合の動作確認用配線図である。安全スイッチ８のアクチュエータ９を抜いて出力を停止させる場合安全スイッチ８の短絡の検出はできるか。システムは安全に停止できるか。を確認してみます。
先ず、始動スイッチ１１を押してシステムを動作（出力表示灯１２を点灯)させ、その後に、安全スイッチ８の接点端子間を短絡させた状態で、以降の動作の検証を行ないます。
【００５０】
５−１．「安全スイッチ８のアクチュエータ９を抜いて出力を停止させる場合」
動作中に上記NC接点の端子間が短絡しても、元来導通している端子間なので、即座の短絡検出はできません。アクチュエータ９を抜くと、安全スイッチ８の接点端子（端子Ｎｏ．１−２）間は短絡して閉回路のままですが、もう一方の接点端子（端子Ｎｏ．３−４）間のＮＣ接点は、開（ＯＦＦ）となります。安全リレーモジュール４の安全入力（２重化）の内、Ｓ１１−Ｓ１２間は閉回路のままですが、Ｓ２１−Ｓ２２間は開の状態となるので、２重化不一致状態となります。この状態では安全リレーモジュール４は安全状態の確認が出来なくなり、出力Ｋ１，Ｋ２は開（ＯＦＦ）となり停止します。このとき、両コンタクタ５，６は無励磁となり、ＮＯ接点が全て開（ＯＦＦ）となって、出力を遮断します。従って、システムは安全に停止し、出力表示灯１２は消灯します。このようにして、安全は確保できます。
上記より、単一故障（短絡）による安全機能は喪失されない。即ち、安全機能は維持していることが確認できます。
【００５１】
５−２．「安全機器教育用ツールでの安全スイッチの接点端子間（Ｎｏ．１−２）の模擬的な短絡方法」
短絡箇所をターミナルブロック７上で実演することができます。具体的には、システムを動作させた状態で、（端子Ｎｏ．３６−４０間）を短絡させます（図１３参照）。
【００５２】
５−３．「システムを再起動させるには？」
アクチュエータ９を差し込む。このとき、２重化不一致状態が安全リレーモジュール４に記憶されているため、始動スイッチ１１を押しても再起動しません。このようにして、単一故障（短絡）は検出できる。即ち、システムの起動を許可せず、安全状態を維持できることが確認できます。
次いで、サーキットプロテクタ３で電源を落とし短絡部分（端子Ｎｏ．３６−４０間）を修正して、再び電源を投入すると再起動できる状態になります。次いで、始動スイッチ１１を押すと出力が出ます。そして、出力表示灯１２が点灯します。
【００５３】
６．非常停止用押ボタンスイッチ１０を押して出力を停止させる場合
図１２を参照して説明します。
安全スイッチ８の短絡の検出はできるか。システムは安全に停止できるか。を確認してみます。先ず、始動スイッチ１１を押してシステムを動作（出力表示灯１２を点灯)させ、その後に安全スイッチ８の接点端子間を短絡させた状態で、以降の動作の検証を行ないます。
【００５４】
６−１．「システムは安全に停止できるか？」
動作中に安全スイッチ８のNC接点の端子間が短絡しても、元来導通している端子間なので、即座の短絡検出はできません。非常停止用押ボタンスイッチ１０を押すと、安全入力部に安全状態を伝えていた2重化の閉回路が両方とも開（ＯＦＦ）状態となります。安全リレーモジュール４は、安全確認信号がなくなったと判断します。このとき安全スイッチ８の短絡検出（端子Ｎｏ．１−２）はできていない。安全リレーモジュール４の出力（Ｋ１，Ｋ２：ＮＯ接点）は開（ＯＦＦ）となり、出力は停止します。このとき、両コンタクタ５，６は無励磁となり、NO接点が全て開（ＯＦＦ）となって、出力を遮断します。システムは停止します。出力表示灯１２は消灯します（安全は確保できる。）。
この時点では、単一故障（短絡）による安全機能は喪失されない。しかし、故障は検出できていないことが確認できます。
【００５５】
６−２．「安全スイッチ８の端子間が短絡したままでシステムを再起動できるか？」
非常停止用押ボタンスイッチ１０を復帰（リセット）すると、２重の安全入力部は共に閉回路となり、安全状態を入力してしまいます。よって、再起動できる状態になります。
始動スイッチ１１を押すと出力が出ます（出力表示灯１２が点灯します）。このように、単一故障（内部短絡）を検出できないまま、システムは再起動できてしまうことが確認できます。
【００５６】
６−３．「短絡検出ができないままでシステムを使用している場合」
図１４を参照して説明します。
安全スイッチ８の端子間（端子Ｎｏ．１−２間）の短絡が検出できないままでシステムを使用していると、新たな故障が発生する可能性があります。ここでは新たな故障（短絡）箇所として、同じ安全スイッチ８内で端子Ｎｏ．３−４間の短絡の発生を想定します。
新たな短絡箇所が発生した後、安全スイッチ８のアクチュエータ９を抜いて、システムを停止しようとする場合に、安全スイッチ８の短絡の検出はできるか。システムは安全に停止できるか。を確認してみます。
前の「最初の短絡箇所」の検出ができないまま始動スイッチ１１を押してシステムを動作（出力表示灯１２が点灯)させる。その後「新たな短絡箇所」を短絡させた状態で動作を検証します。
【００５７】
６−３−１．「システムは安全に停止できるか？」
安全スイッチ８のアクチュエータ９を抜いて、システムを停止しようとしても、内部端子（端子Ｎｏ．１−２及びＮｏ．３−４）間は両方とも短絡（２重故障）しているために、２重化のどちらの閉回路も開（ＯＦＦ）になりません。安全リレーモジュール４の安全入力部（Ｓ１１−Ｓ１２、Ｓ２１−Ｓ２２）には、両方とも安全状態が入力したままの状態になるので、安全リレーモジュール４の出力はＯＮのままです。このとき、コンタクタ５，６は両方とも励磁されたままであり、システムは停止しない。出力表示灯１２は点灯したままです。（危険側故障。）このようにして、故障の蓄積で安全機能は喪失されることが確認できます。
【００５８】
６−３−２．「安全機器教育用ツールでの安全スイッチ８の接点端子間（Ｎｏ．１−２、Ｎｏ．３−４）の模擬的な（２箇所）短絡方法」
短絡箇所をターミナルブロック７上で実演することができます。システムを動作させた状態で、（端子Ｎｏ．４２−３７間）を短絡させます（図１５参照）。なお、（端子Ｎｏ．３６−４０間）は既に短絡状態です。
【００５９】
７．故障を除外しても良い箇所（まず故障しないと考えられる箇所）
図１６を参照して説明します。
非常停止用押ボタンスイッチ１０及び安全スイッチ８のＮＣ接点は、IEC60947-5-1
Annex K 及びIEC60947-5-5に対応しており、直接開路動作機構の為、ISO13849-2で定義される、「良く吟味された安全原則を用いた安全コンポーネント」と解釈され、ＮＣ接点の溶着の故障を除外できます。もしＮＣ接点が溶着していても、手あるいは扉の操作力で必ず溶着を外せると考えられています。
【００６０】
８．配線回路がカテゴリ３である理由
図１７を参照して説明します。このシステムでは、表１に示すように、システム起動時までに異常が検出できないケースがあるため、カテゴリ４にはなりません。
【００６１】
【表１】
【００６２】
次いで配線を変えて、図１８に示すようにしてカテゴリ４の回路構成とします。
図１８は安全機器教育用ツールの配線図、図１８Ａ及び図１８Ｂは図１８の一部拡大図である。図１８の配線図の回路構成は国際安全規格（ＪＩＳ Ｂ ９７０５−１）で規定されるカテゴリ４の分類に属する回路構成となっている。
以下、カテゴリ４の安全機器教育用ツールの動作の確認を行います。
【００６３】
９．通常時の動作の確認（故障などの無い状態）
図１９は通常時の動作の確認（故障などの無い状態）用配線図である。
９−１．「システムを動かす為の安全条件の確認」
非常停止用押ボタンスイッチ１０が押されていない。即ち、非常停止用押ボタンスイッチ１０がリセットされている状態、つまり、非常停止用押ボタンスイッチ１０のＮＣ接点が閉路している。非常停止用押ボタンスイッチ１０は、安全リレーモジュール４の安全入力部に安全状態を伝えています。安全状態は、２重の閉回路（Ｓ１１−Ｓ１２，Ｓ２１−Ｓ２２）で構成され、両回路ともに各電流が流れていることで確認されます。
９−２．システムを動作させる。始動スイッチ１１を押すと出力がでます（出力表示灯１２が点灯します。）。
９−３．次いで、システムを安全に停止させます。非常停止用押ボタンスイッチ１０を押すと出力が停止します（出力表示灯１２が消灯します。）
９−４．次いで、システムを再起動させます。非常停止用押ボタンスイッチ１０を復帰（リセット）すると出力が可能な状態となります（出力表示灯１２は消灯したままです。）。始動スイッチ１１を押すと出力が出ます（出力表示灯１２が点灯します。）。
【００６４】
なお、図１９の回路構成はカテゴリ４です。その安全機能の維持能力の概略は、以下の通りです。
不具合（障害）発生時、安全機能が常に機能する（停止すべきときに、確実に停止できること）。
不具合（障害）はやがて検出され、安全機能の喪失を防止する。（不具合は全て検出され、常に安全に停止できること。）である。
これらを元に、以下に、システム故障時の動作検証を行なってみます。
【００６５】
１０．単一故障が発生（動作中にコンタクタが溶着）した場合の動作確認
図２０は単一故障が発生（動作中にコンタクタが溶着）した場合の動作確認用配線図である。
コンタクタの接点溶着検出はできるか。非常停止用押ボタンスイッチ１０を押したとき、システムは安全に停止できるか。を確認してみます。始動スイッチ１１を押してシステムを動作（出力表示灯１２が点灯）させた後、コンタクタを溶着させた状態で、以降の動作を検証します。
【００６６】
１０−１．「システムは安全に停止できるか？」
非常停止用押ボタンスイッチ１０を押す。後は、上記と同様の操作を行う。システムは安全に停止します（安全は確保できる。）。こうして、単一故障（コンタクタの溶着）での安全機能は喪失されない。つまり、安全機能を維持していることが確認できます。
【００６７】
１０−２．「安全機器教育用ツールでの模擬的なコンタクタ溶着方法」
上記のカテゴリ３の場合と同様の操作を行う。
１０−３．システムを再起動させるには上記カテゴリ３の場合と同様の操作を行う。
こうして、単一故障（コンタクタの溶着）は検出できる。つまり、システムの起動を許可せず、安全状態を維持できることが確認できます。
【００６８】
１１．単一故障が発生（動作中に安全入力部の異極間が短絡）した場合の動作確認
図２１は単一故障が発生（動作中に安全入力部の異極間が短絡）した場合の動作確認用配線図である。「Ｓ１１−Ｓ１２」回路と、「Ｓ２１−Ｓ２２」回路間で、異極間短絡した場合には、短絡の検出はできるか。非常停止用押ボタンスイッチ１０を押したとき、または安全スイッチ８のアクチュエータ９を抜いたとき、システムは安全に停止できるか。を確認してみます。
始動スイッチ１１を押してシステムを動作（出力表示灯１２が点灯)させ、その後異極間を短絡させた状態で、以降の動作を検証します。
【００６９】
１１−１．「システムは安全に停止できるか」
上記カテゴリ３の場合と同様の操作を行う。これにより、単一故障（異極間短絡）は検出され、安全機能は喪失されない。つまり、安全に停止できることが確認できます。
１１−２．「安全機器教育用ツールでの模擬的な短絡方法」
上記カテゴリ３の場合と同様の操作を行う。
１１−３．システムを再起動させるには、上記カテゴリ３の場合と同様の操作を行う。これにより、単一故障（異極間短絡）は検出できる。つまり、システムの起動を許可せず、安全状態を維持できることが確認できます。
【００７０】
１２．単一故障が発生（動作中に安全入力部のいずれかが断線）した場合の動作確認
図２２は単一故障が発生（動作中に安全入力部のいずれかが断線）した場合の動作確認用配線図である。Ｓ１１，Ｓ１２，Ｓ２１，Ｓ２２の内のいずれかが断線した場合には、断線の検出はできるか。非常停止用押ボタンスイッチ１０を押したとき、システムは安全に停止できるか。を確認してみます。始動スイッチ１１を押してシステムを動作（出力表示灯１２が点灯)させ、その後（Ｓ１１）を断線させた状態で、以降の動作の検証を行ないます。
１２−１．「稼働中に断線（Ｓ１１）が発生するとシステムは安全に停止できるか。」
上記カテゴリ３の場合と同様の操作を行う。これにより、単一故障（断線）は検出され、安全機能は喪失されない。つまり、機械は安全に停止できることが確認できます。
【００７１】
１２−２．「安全機器教育用ツールでの模擬的な断線方法」
上記カテゴリ３の場合と同様の操作を行う。
システムを再起動させるには上記カテゴリ３の場合と同様の操作を行う。これにより、単一故障（断線）は検出できる。つまり、システムの起動を許可せず、安全状態を維持できることが確認できます。
【００７２】
１３．単一故障が発生（動作中に非常停止用押ボタンスイッチ１０の接点端子間が短絡）した場合の動作確認
図２３は単一故障が発生（動作中に非常停止用押ボタンスイッチ１０の接点端子間が短絡）した場合の動作確認用配線図である。非常停止用押ボタンスイッチ１０の短絡の検出はできるか。システムは安全に停止できるか。を確認してみます。
始動スイッチ１１を押してシステムを動作（出力表示灯１２を点灯)させ、その後に非常停止用押ボタンスイッチ１０の端子間を短絡させた状態で、以降の動作の検証を行ないます。
【００７３】
１３−１．「システムは安全に停止できるか。」
稼働中に上記ＮＣ接点の端子間が短絡しても、元来導通している端子間なので、即座の短絡検出はできません。非常停止用押ボタンスイッチ１０を押すと、（端子Ｎｏ．１１−１２間）は短絡しているが、もう一方の端子Ｎｏ．２１−２２間のＮＣ接点は、開（ＯＦＦ）となります。安全リレーモジュール４の安全入力（２重化）の内、Ｓ１１−Ｓ１２間は閉回路のままですが、Ｓ２１−Ｓ２２間は開の状態となるので、２重化不一致状態となります。安全リレーモジュール４は安全状態の確認が出来なくなり、出力（Ｋ１，Ｋ２）は開（ＯＦＦ）となり出力は停止します。このとき、両コンタクタ５，６は無励磁となり、ＮＯ接点が全て開（ＯＦＦ）となって、出力を遮断する。システムは安全に停止する。出力表示灯１２は消灯します（安全は確保される。）。これにより、単一故障（短絡）による安全機能は喪失されない。つまり、安全機能は維持している。
【００７４】
１３−２．「安全機器教育用ツールでの端子間短絡の模擬的な方法」
短絡箇所をターミナルブロック７上で実演することができます。システムを動作させた状態で、端子Ｎｏ．３９−４３を短絡させて下さい（図２４参照）。
１３−３．「システムの再起動」
システムを再起動させるには、非常停止用押ボタンスイッチ１０を復帰（リセット）させる。２重化不一致状態が安全リレーモジュール４に記憶されているため、始動スイッチ１１を押しても再起動しません。これにより、単一故障（短絡）は検出できる。つまり、システムの起動を許可せず、安全状態を維持できることが確認できます。
次いで、サーキットプロテクタ３で電源を落とし短絡部分(端子Ｎｏ．３９−４３間)を修正して、再び電源を投入すると再起動できる状態になります。
次いで、始動スイッチ１１を押すと出力が出ます（出力表示灯１２が点灯します。）。
【００７５】
１４．安全機器教育用ツールがカテゴリ４である理由（非常停止用押ボタンスイッチ１０を使用した場合）、安全機器教育用ツールがカテゴリ４である理由（安全スイッチ８を使用した場合）
図２５（非常停止用押ボタンスイッチ１０を使用した場合）の回路構成は、表２に示すように、国際安全規格の分類規格に当てはめると、カテゴリ４であることが理解される。また、図２６（安全スイッチ８を使用した場合）の回路構成は、表３に示すように、国際安全規格の分類規格に当てはめると、カテゴリ４であることが理解される。
【００７６】
【表２】
【００７７】
【表３】
【００７８】
（その他の事項）
本発明に係る安全機器教育用ツールは、完成品としてではなく、組み立て可能なキットとして販売することも可能である。ここで、安全機器教育用ツール（または組み立てキット）は、安全機器教育用ツール本体（組み立てキットの場合は、安全機器教育用ツールを構成する各機器、各機器を取付ける取付台、各機器を配線接続する配線ケーブル等）のようなハード的な物と、取扱説明書等のソフト的な物とを含む構成であってもよく、また、ソフト的な物は無くハード的な物のみで安全機器教育用ツール（または組み立てキット）として販売するようにしてもよい。ここで、「取扱説明書」としては、配線の仕方、安全回路の考え方、不具合のシュミレーション等を記載したものが該当する。また、取扱説明が印刷された印刷物であってもよく、また、取扱説明が記憶された記憶媒体（ＣＤ、パソコンソフト等）であってもよい。
【産業上の利用可能性】
【００７９】
本発明は、一般的な制御システムに組み込まれる安全機器の機能、安全機器を備えた安全回路の構築等を学習・教育するために使用される安全機器教育用ツール及びその組み立てキットに適用される。
【図面の簡単な説明】
【００８０】
【図１】本発明に係る安全機器教育用ツールの概念構成図。
【図２】本発明の実施の形態に係る安全機器教育用ツールの平面図。
【図３】本発明の実施の形態に係る安全機器教育用ツールの側面図。
【図４】安全機器教育用ツールの配線図（カテゴリ３）。
【図４Ａ】図４の一部拡大図（カテゴリ３）。
【図４Ｂ】図４の一部拡大図（カテゴリ３）。
【図４Ｃ】安全機器教育用ツールが想定する一般的な制御システムの配線図。
【図５】通常時の動作の確認用配線図（カテゴリ３）。
【図６】単一故障が発生（動作中にコンタクタのNO接点が溶着）した場合の動作確認用配線図（カテゴリ３）。
【図７】コンタクタ５の斜視図。
【図８】単一故障が発生（動作中に安全入力部の異極間が短絡）した場合の動作確認用配線図（カテゴリ３）。
【図９】ターミナルブロック７の斜視図。
【図１０】単一故障が発生（動作中に安全入力部のいずれかが断線）した場合の動作確認用配線図（カテゴリ３）。
【図１１】ターミナルブロック７の斜視図。
【図１２】単一故障が発生（動作中に安全スイッチの接点端子間が短絡）した場合の動作確認用配線図（カテゴリ３）。
【図１３】ターミナルブロック７の斜視図。
【図１４】短絡検出ができないままでシステムを使用している場合の動作確認用配線図（カテゴリ３）。
【図１５】ターミナルブロック７の斜視図。
【図１６】シテスム上故障を除外しても良い箇所の確認用配線図（カテゴリ３）。
【図１７】配線回路がカテゴリ３である理由を説明するための図。
【図１８】安全機器教育用ツールの配線図（カテゴリ４）。
【図１８Ａ】図１８の一部拡大図（カテゴリ４）。
【図１８Ｂ】図１８の一部拡大図（カテゴリ４）。
【図１９】通常時の動作の確認（故障などの無い状態）用配線図（カテゴリ４）。
【図２０】単一故障が発生（動作中にコンタクタが溶着）した場合の動作確認用配線図（カテゴリ４）。
【図２１】単一故障が発生（動作中に安全入力部の異極間が短絡）した場合の動作確認用配線図（カテゴリ４）。
【図２２】単一故障が発生（動作中に安全入力部のいずれかが断線）した場合の動作確認用配線図（カテゴリ４）。
【図２３】単一故障が発生（（動作中に非常停止用押ボタンスイッチ１０の接点端子間が短絡）した場合の動作確認用配線図（カテゴリ４）。
【図２４】ターミナルブロック７の斜視図。
【図２５】安全機器教育用ツールがカテゴリ４である理由（非常停止用押ボタンスイッチ１０を使用した場合）を説明するための図。
【図２６】安全機器教育用ツールがカテゴリ４である理由（安全スイッチ８を使用した場合）を説明するための図。
【符号の説明】
【００８１】
１：安全機器教育用ツール ２：スイッチングパワーサプライ
３：サーキットプロテクタ ４：安全リレーモジュール
５，６：安全コンタクタ ７：ターミナルブロック
８：安全スイッチ ９：アクチュエータ
１０：非常停止用押ボタンスイッチ １１：始動スイッチ
１２：出力表示灯
Ａ：安全入力機器 Ｂ：安全出力機器
Ｃ：安全判断機器 Ｄ：報知機器
Ｅ：不具合発生機器
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般的な制御システムに組み込まれる安全機器の機能、安全機器を備えた安全回路の構築等を学習・教育するために使用される安全機器教育用ツール及びその組み立てキットに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、工場等での作業者の安全確保の要請が強まっており、産業機器の制御システムには安全機器を組み込んで回路設計を行うようになっている。この種の安全機器として例えば、安全スイッチが存在する。（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−２０７９７９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、安全機器の重要性が増しているにも拘らず、安全機器の機能等を教育するためのツールが存在しておらず、そのような安全機器教育用ツールが所望されていた。
【０００５】
本発明は、上記の実情を鑑みて考え出されたものであり、その目的は、容易に安全機器の機能を理解できると共に、安全回路の構築を容易に習得できる安全機器教育用ツール及びその組み立てキットを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために請求項１記載の発明は、制御対象物の駆動制御を司る制御駆動系と、制御駆動系運転時の安全確保を司る安全系とから構成される制御システムの前記安全系に用いられる安全機器の教育用ツールであって、安全な状態が確保されていることを示す安全確認信号を送出する安全入力機器と、前記制御対象物の運転を許可する運転許可信号を出力する安全出力機器と、前記制御駆動系からの始動信号及び前記安全入力機器からの安全確認信号がそれぞれ入力され、始動信号が入力され且つ安全確認信号が入力された場合に限り、制御対象物の運転を許可する運転許可信号を前記安全出力機器に出力すると共に、前記運転許可信号の出力をフィードバックして信号伝達の確認を行い不一致の場合は出力を遮断する機能を有する安全判断機器と、制御対象物が運転状態であることを報知する報知機器と、前記安全入力機器、安全判断機器、及び安全出力機器にそれぞれ起こりうる不具合と同等の状態を模擬的に出現させる不具合発生機器と、を備え、前記各機器は、国際安全規格上で分類される所定の回路が構成されるように配線されていることを特徴とする。
【０００７】
上記の如く、不具合発生機器を備えることにより、安全入力機器、安全判断機器、及び安全出力機器の不具合（故障に相当）を、各機器に現実に発生させるのではなく、その不具合が発生したのと同様の回路的状態を発生させることができる。そのため、不具合を目視でき、且つ必要に応じて何度も不具合を発生させることができるので、安全機器の機能、安全回路の構築等を解り易く学習者に教示することができる。
なお、安全入力機器、安全判断機器、及び安全出力機器は、一般的な制御システムに備えられている安全機器であり、そのため、実機の制御システムに即した安全機器の教育が可能である。
【０００８】
また、請求項２記載の発明は、制御対象物の駆動制御を司る制御駆動系と、制御駆動系運転時の安全確保を司る安全系とから構成される制御システムの前記安全系に用いられる安全機器の教育用ツールであって、安全な状態が確保されていることを示す安全確認信号を送出する安全入力機器と、前記制御駆動系からの始動信号及び前記安全入力機器からの安全確認信号がそれぞれ入力され、始動信号が入力され且つ安全確認信号が入力された場合に限り、制御対象物の運転を許可する運転許可信号を前記制御対象物に出力すると共に、前記運転許可信号の出力をフィードバックして信号伝達の確認を行い不一致の場合は出力を遮断する機能を有する安全判断機器と、制御対象物が運転状態であることを報知する報知機器と、前記安全入力機器及び安全判断機器にそれぞれ起こりうる不具合と同等の回路状態を模擬的に出現させる不具合発生機器と、を備え、前記各機器は、国際安全規格上で分類される所定の回路が構成されるように配線されていることを特徴とする。
【０００９】
上記の如く、安全出力機器を省略した構成とすることもできる。
【００１０】
また、請求項３記載の発明は、制御対象物の駆動制御を司る制御駆動系と、制御駆動系運転時の安全確保を司る安全系とから構成される制御システムの前記安全系に用いられる安全機器の教育用ツールであって、安全な状態が確保されていることを示す安全確認信号を送出する安全入力機器と、前記制御対象物の運転を許可する運転許可信号を出力する安全出力機器と、制御対象物が運転状態であることを報知する報知機器と、前記安全入力機器、及び安全出力機器にそれぞれ起こりうる不具合と同等の状態を模擬的に出現させる不具合発生機器と、を備え、前記各機器は、国際安全規格上で分類される所定の回路が構成されるように配線されていることを特徴とする。
【００１１】
上記の如く、安全判断機器を省略した構成とすることもできる。
【００１２】
また、請求項４記載の発明は、請求項１乃至３のいずれかに記載の安全機器教育用ツールであって、前記報知機器に代えて、制御対象物自体を設けたことを特徴とする。
【００１３】
また、請求項５記載の発明は、安全機器教育用ツールの組み立てキットであって、請求項１乃至４のいずれかに記載の安全機器教育用ツールを構成する各機器と、各機器を取付ける取付台と、各機器を配線接続する配線ケーブルとを含むことを特徴とする。
【００１４】
また、請求項６記載の発明は、請求項５記載の安全機器教育用ツールの組み立てキットであって、取扱説明が印刷された印刷物及び取扱説明が記憶された記憶媒体の少なくともいずれかの形式で表現された取扱説明書を備えたことを特徴とする。
【００１５】
ここで、取扱説明とは、配線の仕方、安全回路の考え方、不具合のシュミレーション等を含む。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、安全入力機器、安全判断機器、及び安全出力機器の不具合（故障に相当）を、各機器に現実に発生させるのではなく、その不具合が発生したのと同様の回路的状態を不具合発生機器により発生させることができる。そのため、不具合を目視でき、且つ必要に応じて何度も不具合を発生させることができるので、安全機器の機能、安全回路の構築等を解り易く学習者に教示することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明に係る安全機器教育用ツールを、実施の形態に基づいて詳述する。なお、本発明は、以下の実施の形態に限定されるものではない。
先ず、本発明に係る安全機器教育用ツールの概念構成について説明し、その後に具体的な実施の形態について説明する。
【００１８】
［本発明に係る安全機器教育用ツールの概念構成］
図１は本発明に係る安全機器教育用ツールの概念構成図である。本発明に係る安全機器教育用ツール１は、制御対象物の駆動制御を司る制御駆動系と、制御駆動系運転時の安全確保を司る安全系とから構成される制御システムの前記安全系に用いられる安全機器の機能や、安全機器を備えた安全回路の構築等を学習・教育するために使用されるものである。安全機器教育用ツール１は、基本的には、安全な状態が確保されていることを示す安全確認信号を送出する安全入力機器Ａと、前記制御対象物の運転を許可する運転許可信号を出力する安全出力機器Ｂと、前記制御駆動系からの始動信号及び前記安全入力機器Ａからの安全確認信号がそれぞれ入力され、始動信号が入力され且つ安全確認信号が入力された場合に限り、制御対象物の運転を許可する運転許可信号を前記安全出力機器Ｂに出力すると共に、前記運転許可信号の出力をフィードバックして信号伝達の確認を行い不一致の場合は出力を遮断する機能を有する安全判断機器Ｃと、制御対象物が運転状態であることを報知する報知機器Ｄと、前記安全入力機器Ａ、安全判断機器Ｃ、及び安全出力機器Ｂ（以下、総称して安全機器と称する場合もある。）にそれぞれ起こりうる不具合と同等の状態を模擬的に出現させる不具合発生機器Ｅとを備えている。そして、配線ケーブルにより、前記各機器は、国際安全規格上で分類される所定の回路が構成されるように配線されている。
【００１９】
国際安全規格とは、例えば、ＩＳＯ１３８４９−１：１９９９（ＪＩＳ Ｂ ９７０５−１）である。所定の分類とは、上記国際安全規格において、安全に関わる制御システム「安全関連部」が故障した場合の安全機能の維持能力を分類したカテゴリのことを意味する。安全機器教育用ツール１で構築される回路は、カテゴリＢ、１、２、３、４のいずれであってもよい。教育用の観点からはカテゴリ２、３、４のいずれかであることが好ましく、特に、カテゴリ３、４であるのが最も好ましい。なお、所定の分類としては、カテゴリに代えて、パフォーマンスレベルを用いてもよい。また、安全機器教育用ツール１では、配線を代えて、複数のカテゴリに属する回路を構築することも可能であり、例えば、カテゴリ３の回路とカテゴリ４の回路のいずれかを容易に出現させることができる。
【００２０】
安全機器教育用ツール１の主たる特徴は不具合発生機器Ｅを備えていることである。即ち、安全入力機器Ａ、安全判断機器Ｃ、及び安全出力機器Ｂの不具合（故障に相当）を、各機器Ａ，Ｂ，Ｃに現実に発生させるのではなく、その不具合が発生したのと同様の回路的状態を不具合発生機器Ｅにより発生させることができることである。そのため、不具合を目視でき、且つ必要に応じて何度も不具合を発生させることができるので、安全機器の機能、安全回路の構築等を解り易く学習者に教示することができる。
【００２１】
ここで、不具合としては、接点の溶着・接点の短絡等の接点系の不具合、電磁波による不具合、熱による不具合等のいずれの不具合も含まれる。従って、対象とする不具合に応じて不具合発生機器Ｅの具体的構成も異なる。例えば、接点系の不具合の場合には、不具合発生機器Ｅとしてターミナルブロック（端子台）が用いられる。即ち、安全機器の配線上にターミナルブロックを介在させ、ターミナルブロックの接点を変えることにより、安全機器の接点の溶着・接点の短絡等の接点系の不具合を発生させることができる。
【００２２】
安全入力機器Ａとしては、安全スイッチ（セーフティドアスイッチ）、セーフティプラグ、非接触安全スイッチ、セーフティライトカーテン、非常停止用押ボタンスイッチ、イネーブルスイッチ、グリップスイッチ、ティーチングペンダント、レーザースキャナー、セーフティリミットスイッチ、セーフティマット、両手押ボタンスイッチ、フットスイッチ、セーフティ光センサ、ロープスイッチ、セーフティカメラ等が含まれる。
安全出力機器Ｂとしては、安全コンタクタ、安全リレー等が含まれる。
安全判断機器Ｃとしは、安全リレーモジュール、セーフティコントローラ、安全ＰＬＣ等が含まれる。
不具合発生機器Ｅとしては、ターミナルブロック、電子ブロック、表示器（例えば、小 型プログラマブル表示器）、外乱光発生器、電磁波発生器等が含まれる。
報知機器Ｄとしては、表示灯、ブザー、制御対象物が運転状態であることを文字等で表示する表示器等が含まれる。
【００２３】
安全機器教育用ツール１には、制御駆動系からの始動信号を発生させる始動スイッチを設けてもよく、また、ＰＬＣから始動信号を出力させるようにしてもよい。さらに、例えば電源を投入した時に自動的に始動信号を出力する自動モード構成のものであってもよい。
なお、安全判断機器Ｃが安全出力機器Ｂの機能を有する場合には、安全出力機器Ｂを省略した構成であってもよい。また、安全入力機器Ａと安全出力機器Ｂで構成し、安全判断機器Ｃを省略するようにしてもよい。また、報知機器Ｄに代えて、制御対象物（例えば、モータ）自体を設けるようにしてもよい。
【００２４】
（実施の形態）
以下に、安全機器教育用ツール１の具体的構成、使用方法等について実施の形態に即して説明する。なお、以下の実施の形態に係る安全機器教育用ツール１には、安全入力機器Ａとして安全スイッチ及び非常停止用スイッチ、安全判断機器Ｃとして安全リレーモジュール、安全出力機器Ｂとして安全コンタクタ、不具合発生機器Ｄとしてターミナルブロック、及び、報知機器Ｄとして表示灯が使用されている。
【００２５】
図２は本発明の実施の形態に係る安全機器教育用ツールの平面図、図３は本発明の実施の形態に係る安全機器教育用ツールの側面図である。なお、図２及び図３は配線を省略して描いている。安全機器教育用ツール１は、スイッチングパワーサプライ２、サーキットプロテクタ３、安全リレーモジュール４、安全コンタクタ５，６、ターミナルブロック７、安全スイッチ８、アクチュエータ９、非常停止用スイッチ１０、始動スイッチ１１、出力表示灯１２、電源用スイッチ１３、ＤＩＮレール１４、取付台１５等を含んで構成されている。ＤＩＮレール１４には、スイッチングパワーサプライ２、サーキットプロテクタ３、安全リレーモジュール４、コンタクタ５，６、及びターミナルブロック７が装着されている。そして、スイッチングパワーサプライ２等が装着されたＤＩＮレール１４、安全スイッチ８、アクチュエータ９、非常停止用スイッチ１０、始動スイッチ１１、出力表示灯１２、及び電源用スイッチ１３は、取付台１５の上面に取付けられている。また、取付台１５には電源プラグ１６が取付けられている。
【００２６】
上記機器は所定の配線ケーブルにより、安全機器の教育用としての所定の回路が構成されている。なお、後述するように、配線等を変えることにより、国際安全規格（ＩＳＯ１３８４９−１：１９９９）で規定されるカテゴリ３の分類に属する回路と、国際安全規格（ＩＳＯ１３８４９−１：１９９９）で規定されるカテゴリ４の分類に属する回路とを、選択的に構成することが可能となっている。
【００２７】
図４は安全機器教育用ツールの配線図、図４Ａ及び図４Ｂは図４の一部拡大図、図４Ｃは安全機器教育用ツールが想定する一般的な制御システムの配線図である。図４の配線図の回路構成は国際安全規格（ＩＳＯ１３８４９−１：１９９９）で規定されるカテゴリ３の分類に属する回路構成となっている。安全機器教育用ツールは、例えば図４Ｃに示す一般的な制御システムに用いられる安全機器を備えたものであり、安全機器教育用必要な回路構成を実現するために、図４ＣのＰＬＣ、リレー等（制御駆動系）は省略され、且つモータ（制御対象物）に代えて出力表示灯を備える構成となっている。
【００２８】
上記の安全機器教育用ツールの使用方法の概略は以下の通りである。
１．通常時の動作の確認（故障のない場合）、２．単一故障が発生（動作中にコンタクタのＮＯ接点が溶着）した場合の動作確認、３．単一故障が発生（動作中に安全入力部の異極間が短絡）した場合の動作確認、４．単一故障が発生（動作中に安全入力部のいずれかが断線）した場合の動作確認、５．単一故障が発生（動作中に安全スイッチの接点端子間が短絡）した場合の動作確認、６．図３の回路がカテゴリ３，４である理由の理解等について、所定の操作を行うことにより学習できるようになっている。
【００２９】
以下、上記各学習事項についての操作方法（安全機器教育用ツールの使用方法に相当）の概略について説明する。
【００３０】
１．通常時の動作の確認（故障のない場合）
図５は通常時の動作の確認用配線図である。
安全機器教育用ツールを以下のように使用することにより、通常時の動作確認を学習できる。
【００３１】
１−１．システムを動かすための安全条件の確認
電源コードをコンセントへ差し込んで、電源用スイッチ１３をＯＮにする。これにより、スイッチングパワーサプライ２へ電源が供給される。次いで、サーキットプロテクタ３をＯＮにする。これにより、スイッチングパワーサプライ２の電源表示がＯＮになり、安全リレーモジュール４へ電源が供給される。次いで、アクチュエータ９が安全スイッチ８に差し込んであること、非常停止用押ボタンスイッチ１０が押されていないことを確認する。即ち、アクチュエータ９が安全スイッチ８に差し込んである状態では、扉が閉じていて安全スイッチ８のＮＣ接点が閉路している状態であり、また、非常停止用押ボタンスイッチ１０が押されていない状態では、非常停止用押ボタンスイッチ１０のＮＣ接点が閉路している状態である。そして、このような状態での安全スイッチ８と非常停止用押ボタンスイッチ１０は、安全リレーモジュール４の安全入力部に安全状態を伝えている。つまり、安全状態は、2重の閉回路（Ｓ１１−Ｓ１２、Ｓ２１−Ｓ２２)で構成され、両回路ともに各電流が流れていることで安全状態が確認される。
【００３２】
１−２．システムの動作
次いで、始動スイッチ１１を押すと出力表示灯１２が点灯します。システムが起動したことを表しています。
【００３３】
１−３．システムの停止
アクチュエータ９を抜くか又は非常停止用押ボタンスイッチ１０を押す。何れの場合も出力表示灯１２が消灯します。システムが停止したことを表しています。
【００３４】
１−４．システムの再起動
アクチュエータ９を差し込み且つ、非常停止用押ボタンスイッチ１０を復帰（リセット）させる。このとき、出力表示灯１２は消灯したままです。上記操作の後、始動スイッチ１１を押すと出力表示灯１２が点灯します。システムが起動したことを表しています。
上記の操作を行うことにより、通常時の動作を確認し、安全機器の機能を学習できることになります。
【００３５】
なお、非常停止用押ボタンスイッチ１０の復帰（リセット）方法は、押ボタン部を右に回して復帰させるか、押ボタン部を引っ張って復帰させます。
【００３６】
ここで、図５の回路はカテゴリ３に分類されます。このカテゴリ３における安全機能の維持能力の概略は以下の通りです。
１、単一の故障では安全機能を損なわないこと。(停止すべきときに、確実に停止できること）２、全てではないが、故障の検出ができること。（検出した場合は安全に停止できること。）しかし、３、検出できない故障もあり、その故障の蓄積によって安全機能を損なう場合がある。(停止すべきときに、停止できなくなる）
次いで、これらを元に、システム故障時の動作検証を行なってみます。
【００３７】
２．単一故障が発生（動作中にコンタクタのＮＯ接点が溶着）した場合の動作確認
図６は単一故障が発生（動作中にコンタクタのＮＯ接点が溶着）した場合の動作確認用配線図である。
具体的には、コンタクタのＮＯ接点の溶着検出はできるか。非常停止用押ボタンスイッチ１０を押したとき、または安全スイッチ８のアクチュエータ９を抜いたとき、システムは安全に停止できるか。を確認します。
先ず、上記１−２の項で、始動スイッチ１１を押してシステムを動作（出力表示灯１２を点灯)させ、その後コンタクタを溶着させた状態（以下の２−２の項参照）で、以降の動作の検証を行ないます。
【００３８】
２−１．「システムは安全に停止できるか。」
安全スイッチ８のアクチュエータ９を抜く。または、非常停止用押ボタンスイッチ１０を押す。これにより、安全入力部に安全状態を伝えていた２重の閉回路が両方とも開（ＯＦＦ）状態となります。これにより、安全リレーモジュール４は、安全確認信号がなくなったと判断します。そのため、安全リレーモジュール４の出力（Ｋ１，Ｋ２：ＮＯ接点）は開（ＯＦＦ）となり、出力は停止します。このとき、両コンタクタは無励磁状態となります。ＮＯ接点は全て開（ＯＦＦ）となるべきだが、コンタクタ５の接点は溶着して閉（ＯＮ）のままの状態です。一方、コンタクタ６のＮＯ接点は開（ＯＦＦ）となり出力を遮断する。（コンタクタの一方が溶着しても、残る一方で出力を遮断します。）このようして、システムは安全に停止します（安全は確保できる。）。即ち、単一故障（コンタクタの溶着）での安全機能は喪失されない、つまり安全に停止できることが確認されます。
【００３９】
２−２．「安全機器教育用ツールにおいて、模擬的にコンタクタの溶着状態を出現させる方法」
システムを動作させた状態で、図７に示すように、指若しくは細い工具でコンタクタ５のレバー２０を左側で固定すると、コンタクタ５のＮＯ接点が閉じた状態となり、溶着した場合と同じ状態になります。なお、参考までに述べると、コンタクタ操作レバー位置は、無通電時は、右側（ＮＯ接点：開、ＮＣ接点：閉）、通電時は、左側（ＮＯ接点：閉、ＮＣ接点：開）となります。
【００４０】
２−３．「システムを再起動させるには？」
システムを再起動させるには、以下の方法を行います。
コンタクタ５のＮＯ接点が溶着した状態なので、そのバックチェック用のＮＣ接点は開（ＯＰＥＮ）の状態になっています。この状態では、始動スイッチ１１を押しても安全リレーモジュール４の起動入力部が閉回路にならず、その入力は有効にならないので、再起動できません。この時点で、システムに故障があることが検出できます。即ち、単一故障（コンタクタ５）は検出できるので、システムの起動を許可せず、安全状態を維持できることが確認できます。
次いで、コンタクタ５の溶着を修正する（実機の場合は、電源を切ってコンタクタ５を取り替える）と再起動できる状態になります。安全機器教育用ツールでは、コンタクタ５の左側に固定していたレバーを解除します。次いで、始動スイッチ１１を押すと、起動入力部が閉回路を構成できるので入力が有効となり、安全リレーモジュール４の出力が出て（Ｋ１、Ｋ２がＯＮ）、両方のコンタクタ出力もＯＮになります。このとき、出力表示灯１２が点灯します。
【００４１】
３．単一故障が発生（動作中に安全入力部の異極間が短絡）した場合の動作確認
図８は単一故障が発生（動作中に安全入力部の異極間が短絡）した場合の動作確認用配線図である。
（Ｓ１１−Ｓ１２）回路と、（Ｓ２１−Ｓ２２）回路間で、異極間短絡した場合には、短絡の検出はできるか。非常停止用押ボタンスイッチ１０を押したとき、または安全スイッチ８のアクチュエータ９を抜いたとき、システムは安全に停止できるか。を確認します。
先ず、上記１−２の項で、始動スイッチ１１を押してシステムを動作（出力表示灯を点灯）させ、その後異極間を短絡（以下の３−２項参照）させた状態で、以降の動作の検証を行ないます。
【００４２】
３−１．「システムは安全に停止できるか？」
この短絡は、直ちに安全リレーモジュール４内部で検出されて、出力（Ｋ１，Ｋ２）は開（ＯＦＦ）となり、出力は停止します。即ち、安全入力部に入る２重の閉回路の電圧は、互いに異なっています。そのため短絡すると異極の回路間に過電流が流れ、それを内部で検出して出力を停止します。このとき、両コンタクタ５，６は無励磁となり、ＮＯ接点が全て開（ＯＦＦ）となって出力を遮断します。このようにして、システムは安全に停止します(安全は確保できる。）。即ち、単一故障（異極間短絡）では、安全機能は喪失されない（安全に停止できる）ことが確認できます。
【００４３】
３−２．「安全機器教育用ツールにおいて、模擬的に安全入力部の異極間短絡状態を出現させる方法」
短絡箇所をターミナルブロック７上で実演することができます。具体的には、システムを動作させた状態で、端子台の端子Ｎｏ３３−３４間（図９参照）を短絡させます。
【００４４】
３−３．「システムを再起動させるには？」
安全リレーモジュール４は、安全入力部の異極間が短絡していることを検知しているので、始動スイッチ１１を押しても再起動を許可しません。このように、単一故障（異極間短絡）は検出できるので、システムの起動を許可せず、安全状態を維持できることが確認できます。
次いで、サーキットプロテクタ３で、一旦安全リレーモジュール４の電源を落とします。
次いで、短絡部分（端子Ｎｏ．３３−３４）を修正します。これにより、再起動できる状態になります。次いで、始動スイッチ１１を押すと、安全リレーモジュール４の出力が出て（Ｋ１，Ｋ２がＯＮ）、コンタクタ５，６出力もＯＮになり、出力表示灯１２が点灯します。
【００４５】
４．単一故障が発生（動作中に安全入力部のいずれかが断線）した場合の動作確認
図１０は単一故障が発生（動作中に安全入力部のいずれかが断線）した場合の動作確認用配線図である。
Ｓ１１，Ｓ１２，Ｓ２１，Ｓ２２の内のいずれかが断線した場合には、断線の検出はできるか。非常停止用押ボタンスイッチ１０を押したとき、または安全スイッチ８のアクチュエータ９を抜いたとき、システムは安全に停止できるか。を確認します。
始動スイッチ１１を押してシステムを動作（出力表示灯１２を点灯）させ、その後、Ｓ１１を断線させた状態で、以降の動作の検証を行ないます。
【００４６】
４−１．「稼働中に断線（Ｓ１１）するとシステムは安全に停止できるか？」
安全入力（２重化の閉回路）の内1箇所が断線すると、片側の回路が開の状態となり、もう片方の正常な閉回路と比較して不一致の状態が起こります。この状態は安全リレーモジュール４内で異常として検出され、出力（Ｋ１，Ｋ２）は開（ＯＦＦ）となり出力は停止します。（安全リレーモジュール４は、安全状態の確認ができなくなる。）このとき、両コンタクタ５，６は無励磁となり、ＮＯ接点が全て開（ＯＦＦ）となって、出力を遮断します。これにより、システムは安全に停止します（安全は確保できます。）。従って、単一故障（断線）での安全機能は喪失されない、つまり、安全に停止できることが確認されます。
【００４７】
４−２．「安全機器教育用ツールでの模擬的な断線方法」
断線箇所をターミナルブロック７上で実演することができます。システムを動作させた状態で、（端子Ｎｏ．３２）の配線を外します（図１１参照）。
【００４８】
４−３．「システムを再起動させるには？」
安全入力の２重化不一致状態（端子Ｎｏ．３２が断線状態）を検出している為、始動スイッチ１１を押しても安全リレーモジュール４のＫ１，Ｋ２はＯＮになりません（出力はＯＦＦのままを保持する。）。従って、単一故障（断線）は検出できることが確認されます。また、これにより、システムの起動を許可せず、安全状態を維持できることが確認されます。
次いで、サーキットプロテクタ３で、一旦安全リレーモジュール４の電源を落とし、断線部分（部品Ｎｏ．３２）を接続し直して再び電源を投入すると、再起動できる状態になります。この状態で、始動スイッチ１１を押すと、出力が出ます（出力表示灯１２が点灯します。）。
【００４９】
５．単一故障が発生（動作中に安全スイッチの接点端子間が短絡）した場合の動作確認
図１２は単一故障が発生（動作中に安全スイッチの接点端子間が短絡）した場合の動作確認用配線図である。安全スイッチ８のアクチュエータ９を抜いて出力を停止させる場合安全スイッチ８の短絡の検出はできるか。システムは安全に停止できるか。を確認してみます。
先ず、始動スイッチ１１を押してシステムを動作（出力表示灯１２を点灯)させ、その後に、安全スイッチ８の接点端子間を短絡させた状態で、以降の動作の検証を行ないます。
【００５０】
５−１．「安全スイッチ８のアクチュエータ９を抜いて出力を停止させる場合」
動作中に上記NC接点の端子間が短絡しても、元来導通している端子間なので、即座の短絡検出はできません。アクチュエータ９を抜くと、安全スイッチ８の接点端子（端子Ｎｏ．１−２）間は短絡して閉回路のままですが、もう一方の接点端子（端子Ｎｏ．３−４）間のＮＣ接点は、開（ＯＦＦ）となります。安全リレーモジュール４の安全入力（２重化）の内、Ｓ１１−Ｓ１２間は閉回路のままですが、Ｓ２１−Ｓ２２間は開の状態となるので、２重化不一致状態となります。この状態では安全リレーモジュール４は安全状態の確認が出来なくなり、出力Ｋ１，Ｋ２は開（ＯＦＦ）となり停止します。このとき、両コンタクタ５，６は無励磁となり、ＮＯ接点が全て開（ＯＦＦ）となって、出力を遮断します。従って、システムは安全に停止し、出力表示灯１２は消灯します。このようにして、安全は確保できます。
上記より、単一故障（短絡）による安全機能は喪失されない。即ち、安全機能は維持していることが確認できます。
【００５１】
５−２．「安全機器教育用ツールでの安全スイッチの接点端子間（Ｎｏ．１−２）の模擬的な短絡方法」
短絡箇所をターミナルブロック７上で実演することができます。具体的には、システムを動作させた状態で、（端子Ｎｏ．３６−４０間）を短絡させます（図１３参照）。
【００５２】
５−３．「システムを再起動させるには？」
アクチュエータ９を差し込む。このとき、２重化不一致状態が安全リレーモジュール４に記憶されているため、始動スイッチ１１を押しても再起動しません。このようにして、単一故障（短絡）は検出できる。即ち、システムの起動を許可せず、安全状態を維持できることが確認できます。
次いで、サーキットプロテクタ３で電源を落とし短絡部分（端子Ｎｏ．３６−４０間）を修正して、再び電源を投入すると再起動できる状態になります。次いで、始動スイッチ１１を押すと出力が出ます。そして、出力表示灯１２が点灯します。
【００５３】
６．非常停止用押ボタンスイッチ１０を押して出力を停止させる場合
図１２を参照して説明します。
安全スイッチ８の短絡の検出はできるか。システムは安全に停止できるか。を確認してみます。先ず、始動スイッチ１１を押してシステムを動作（出力表示灯１２を点灯)させ、その後に安全スイッチ８の接点端子間を短絡させた状態で、以降の動作の検証を行ないます。
【００５４】
６−１．「システムは安全に停止できるか？」
動作中に安全スイッチ８のNC接点の端子間が短絡しても、元来導通している端子間なので、即座の短絡検出はできません。非常停止用押ボタンスイッチ１０を押すと、安全入力部に安全状態を伝えていた2重化の閉回路が両方とも開（ＯＦＦ）状態となります。安全リレーモジュール４は、安全確認信号がなくなったと判断します。このとき安全スイッチ８の短絡検出（端子Ｎｏ．１−２）はできていない。安全リレーモジュール４の出力（Ｋ１，Ｋ２：ＮＯ接点）は開（ＯＦＦ）となり、出力は停止します。このとき、両コンタクタ５，６は無励磁となり、NO接点が全て開（ＯＦＦ）となって、出力を遮断します。システムは停止します。出力表示灯１２は消灯します（安全は確保できる。）。
この時点では、単一故障（短絡）による安全機能は喪失されない。しかし、故障は検出できていないことが確認できます。
【００５５】
６−２．「安全スイッチ８の端子間が短絡したままでシステムを再起動できるか？」
非常停止用押ボタンスイッチ１０を復帰（リセット）すると、２重の安全入力部は共に閉回路となり、安全状態を入力してしまいます。よって、再起動できる状態になります。
始動スイッチ１１を押すと出力が出ます（出力表示灯１２が点灯します）。このように、単一故障（内部短絡）を検出できないまま、システムは再起動できてしまうことが確認できます。
【００５６】
６−３．「短絡検出ができないままでシステムを使用している場合」
図１４を参照して説明します。
安全スイッチ８の端子間（端子Ｎｏ．１−２間）の短絡が検出できないままでシステムを使用していると、新たな故障が発生する可能性があります。ここでは新たな故障（短絡）箇所として、同じ安全スイッチ８内で端子Ｎｏ．３−４間の短絡の発生を想定します。
新たな短絡箇所が発生した後、安全スイッチ８のアクチュエータ９を抜いて、システムを停止しようとする場合に、安全スイッチ８の短絡の検出はできるか。システムは安全に停止できるか。を確認してみます。
前の「最初の短絡箇所」の検出ができないまま始動スイッチ１１を押してシステムを動作（出力表示灯１２が点灯)させる。その後「新たな短絡箇所」を短絡させた状態で動作を検証します。
【００５７】
６−３−１．「システムは安全に停止できるか？」
安全スイッチ８のアクチュエータ９を抜いて、システムを停止しようとしても、内部端子（端子Ｎｏ．１−２及びＮｏ．３−４）間は両方とも短絡（２重故障）しているために、２重化のどちらの閉回路も開（ＯＦＦ）になりません。安全リレーモジュール４の安全入力部（Ｓ１１−Ｓ１２、Ｓ２１−Ｓ２２）には、両方とも安全状態が入力したままの状態になるので、安全リレーモジュール４の出力はＯＮのままです。このとき、コンタクタ５，６は両方とも励磁されたままであり、システムは停止しない。出力表示灯１２は点灯したままです。（危険側故障。）このようにして、故障の蓄積で安全機能は喪失されることが確認できます。
【００５８】
６−３−２．「安全機器教育用ツールでの安全スイッチ８の接点端子間（Ｎｏ．１−２、Ｎｏ．３−４）の模擬的な（２箇所）短絡方法」
短絡箇所をターミナルブロック７上で実演することができます。システムを動作させた状態で、（端子Ｎｏ．４２−３７間）を短絡させます（図１５参照）。なお、（端子Ｎｏ．３６−４０間）は既に短絡状態です。
【００５９】
７．故障を除外しても良い箇所（まず故障しないと考えられる箇所）
図１６を参照して説明します。
非常停止用押ボタンスイッチ１０及び安全スイッチ８のＮＣ接点は、IEC60947-5-1
Annex K 及びIEC60947-5-5に対応しており、直接開路動作機構の為、ISO13849-2で定義される、「良く吟味された安全原則を用いた安全コンポーネント」と解釈され、ＮＣ接点の溶着の故障を除外できます。もしＮＣ接点が溶着していても、手あるいは扉の操作力で必ず溶着を外せると考えられています。
【００６０】
８．配線回路がカテゴリ３である理由
図１７を参照して説明します。このシステムでは、表１に示すように、システム起動時までに異常が検出できないケースがあるため、カテゴリ４にはなりません。
【００６１】
【表１】
【００６２】
次いで配線を変えて、図１８に示すようにしてカテゴリ４の回路構成とします。
図１８は安全機器教育用ツールの配線図、図１８Ａ及び図１８Ｂは図１８の一部拡大図である。図１８の配線図の回路構成は国際安全規格（ＪＩＳ Ｂ ９７０５−１）で規定されるカテゴリ４の分類に属する回路構成となっている。
以下、カテゴリ４の安全機器教育用ツールの動作の確認を行います。
【００６３】
９．通常時の動作の確認（故障などの無い状態）
図１９は通常時の動作の確認（故障などの無い状態）用配線図である。
９−１．「システムを動かす為の安全条件の確認」
非常停止用押ボタンスイッチ１０が押されていない。即ち、非常停止用押ボタンスイッチ１０がリセットされている状態、つまり、非常停止用押ボタンスイッチ１０のＮＣ接点が閉路している。非常停止用押ボタンスイッチ１０は、安全リレーモジュール４の安全入力部に安全状態を伝えています。安全状態は、２重の閉回路（Ｓ１１−Ｓ１２，Ｓ２１−Ｓ２２）で構成され、両回路ともに各電流が流れていることで確認されます。
９−２．システムを動作させる。始動スイッチ１１を押すと出力がでます（出力表示灯１２が点灯します。）。
９−３．次いで、システムを安全に停止させます。非常停止用押ボタンスイッチ１０を押すと出力が停止します（出力表示灯１２が消灯します。）
９−４．次いで、システムを再起動させます。非常停止用押ボタンスイッチ１０を復帰（リセット）すると出力が可能な状態となります（出力表示灯１２は消灯したままです。）。始動スイッチ１１を押すと出力が出ます（出力表示灯１２が点灯します。）。
【００６４】
なお、図１９の回路構成はカテゴリ４です。その安全機能の維持能力の概略は、以下の通りです。
不具合（障害）発生時、安全機能が常に機能する（停止すべきときに、確実に停止できること）。
不具合（障害）はやがて検出され、安全機能の喪失を防止する。（不具合は全て検出され、常に安全に停止できること。）である。
これらを元に、以下に、システム故障時の動作検証を行なってみます。
【００６５】
１０．単一故障が発生（動作中にコンタクタが溶着）した場合の動作確認
図２０は単一故障が発生（動作中にコンタクタが溶着）した場合の動作確認用配線図である。
コンタクタの接点溶着検出はできるか。非常停止用押ボタンスイッチ１０を押したとき、システムは安全に停止できるか。を確認してみます。始動スイッチ１１を押してシステムを動作（出力表示灯１２が点灯）させた後、コンタクタを溶着させた状態で、以降の動作を検証します。
【００６６】
１０−１．「システムは安全に停止できるか？」
非常停止用押ボタンスイッチ１０を押す。後は、上記と同様の操作を行う。システムは安全に停止します（安全は確保できる。）。こうして、単一故障（コンタクタの溶着）での安全機能は喪失されない。つまり、安全機能を維持していることが確認できます。
【００６７】
１０−２．「安全機器教育用ツールでの模擬的なコンタクタ溶着方法」
上記のカテゴリ３の場合と同様の操作を行う。
１０−３．システムを再起動させるには上記カテゴリ３の場合と同様の操作を行う。
こうして、単一故障（コンタクタの溶着）は検出できる。つまり、システムの起動を許可せず、安全状態を維持できることが確認できます。
【００６８】
１１．単一故障が発生（動作中に安全入力部の異極間が短絡）した場合の動作確認
図２１は単一故障が発生（動作中に安全入力部の異極間が短絡）した場合の動作確認用配線図である。「Ｓ１１−Ｓ１２」回路と、「Ｓ２１−Ｓ２２」回路間で、異極間短絡した場合には、短絡の検出はできるか。非常停止用押ボタンスイッチ１０を押したとき、または安全スイッチ８のアクチュエータ９を抜いたとき、システムは安全に停止できるか。を確認してみます。
始動スイッチ１１を押してシステムを動作（出力表示灯１２が点灯)させ、その後異極間を短絡させた状態で、以降の動作を検証します。
【００６９】
１１−１．「システムは安全に停止できるか」
上記カテゴリ３の場合と同様の操作を行う。これにより、単一故障（異極間短絡）は検出され、安全機能は喪失されない。つまり、安全に停止できることが確認できます。
１１−２．「安全機器教育用ツールでの模擬的な短絡方法」
上記カテゴリ３の場合と同様の操作を行う。
１１−３．システムを再起動させるには、上記カテゴリ３の場合と同様の操作を行う。これにより、単一故障（異極間短絡）は検出できる。つまり、システムの起動を許可せず、安全状態を維持できることが確認できます。
【００７０】
１２．単一故障が発生（動作中に安全入力部のいずれかが断線）した場合の動作確認
図２２は単一故障が発生（動作中に安全入力部のいずれかが断線）した場合の動作確認用配線図である。Ｓ１１，Ｓ１２，Ｓ２１，Ｓ２２の内のいずれかが断線した場合には、断線の検出はできるか。非常停止用押ボタンスイッチ１０を押したとき、システムは安全に停止できるか。を確認してみます。始動スイッチ１１を押してシステムを動作（出力表示灯１２が点灯)させ、その後（Ｓ１１）を断線させた状態で、以降の動作の検証を行ないます。
１２−１．「稼働中に断線（Ｓ１１）が発生するとシステムは安全に停止できるか。」
上記カテゴリ３の場合と同様の操作を行う。これにより、単一故障（断線）は検出され、安全機能は喪失されない。つまり、機械は安全に停止できることが確認できます。
【００７１】
１２−２．「安全機器教育用ツールでの模擬的な断線方法」
上記カテゴリ３の場合と同様の操作を行う。
システムを再起動させるには上記カテゴリ３の場合と同様の操作を行う。これにより、単一故障（断線）は検出できる。つまり、システムの起動を許可せず、安全状態を維持できることが確認できます。
【００７２】
１３．単一故障が発生（動作中に非常停止用押ボタンスイッチ１０の接点端子間が短絡）した場合の動作確認
図２３は単一故障が発生（動作中に非常停止用押ボタンスイッチ１０の接点端子間が短絡）した場合の動作確認用配線図である。非常停止用押ボタンスイッチ１０の短絡の検出はできるか。システムは安全に停止できるか。を確認してみます。
始動スイッチ１１を押してシステムを動作（出力表示灯１２を点灯)させ、その後に非常停止用押ボタンスイッチ１０の端子間を短絡させた状態で、以降の動作の検証を行ないます。
【００７３】
１３−１．「システムは安全に停止できるか。」
稼働中に上記ＮＣ接点の端子間が短絡しても、元来導通している端子間なので、即座の短絡検出はできません。非常停止用押ボタンスイッチ１０を押すと、（端子Ｎｏ．１１−１２間）は短絡しているが、もう一方の端子Ｎｏ．２１−２２間のＮＣ接点は、開（ＯＦＦ）となります。安全リレーモジュール４の安全入力（２重化）の内、Ｓ１１−Ｓ１２間は閉回路のままですが、Ｓ２１−Ｓ２２間は開の状態となるので、２重化不一致状態となります。安全リレーモジュール４は安全状態の確認が出来なくなり、出力（Ｋ１，Ｋ２）は開（ＯＦＦ）となり出力は停止します。このとき、両コンタクタ５，６は無励磁となり、ＮＯ接点が全て開（ＯＦＦ）となって、出力を遮断する。システムは安全に停止する。出力表示灯１２は消灯します（安全は確保される。）。これにより、単一故障（短絡）による安全機能は喪失されない。つまり、安全機能は維持している。
【００７４】
１３−２．「安全機器教育用ツールでの端子間短絡の模擬的な方法」
短絡箇所をターミナルブロック７上で実演することができます。システムを動作させた状態で、端子Ｎｏ．３９−４３を短絡させて下さい（図２４参照）。
１３−３．「システムの再起動」
システムを再起動させるには、非常停止用押ボタンスイッチ１０を復帰（リセット）させる。２重化不一致状態が安全リレーモジュール４に記憶されているため、始動スイッチ１１を押しても再起動しません。これにより、単一故障（短絡）は検出できる。つまり、システムの起動を許可せず、安全状態を維持できることが確認できます。
次いで、サーキットプロテクタ３で電源を落とし短絡部分(端子Ｎｏ．３９−４３間)を修正して、再び電源を投入すると再起動できる状態になります。
次いで、始動スイッチ１１を押すと出力が出ます（出力表示灯１２が点灯します。）。
【００７５】
１４．安全機器教育用ツールがカテゴリ４である理由（非常停止用押ボタンスイッチ１０を使用した場合）、安全機器教育用ツールがカテゴリ４である理由（安全スイッチ８を使用した場合）
図２５（非常停止用押ボタンスイッチ１０を使用した場合）の回路構成は、表２に示すように、国際安全規格の分類規格に当てはめると、カテゴリ４であることが理解される。また、図２６（安全スイッチ８を使用した場合）の回路構成は、表３に示すように、国際安全規格の分類規格に当てはめると、カテゴリ４であることが理解される。
【００７６】
【表２】
【００７７】
【表３】
【００７８】
（その他の事項）
本発明に係る安全機器教育用ツールは、完成品としてではなく、組み立て可能なキットとして販売することも可能である。ここで、安全機器教育用ツール（または組み立てキット）は、安全機器教育用ツール本体（組み立てキットの場合は、安全機器教育用ツールを構成する各機器、各機器を取付ける取付台、各機器を配線接続する配線ケーブル等）のようなハード的な物と、取扱説明書等のソフト的な物とを含む構成であってもよく、また、ソフト的な物は無くハード的な物のみで安全機器教育用ツール（または組み立てキット）として販売するようにしてもよい。ここで、「取扱説明書」としては、配線の仕方、安全回路の考え方、不具合のシュミレーション等を記載したものが該当する。また、取扱説明が印刷された印刷物であってもよく、また、取扱説明が記憶された記憶媒体（ＣＤ、パソコンソフト等）であってもよい。
【産業上の利用可能性】
【００７９】
本発明は、一般的な制御システムに組み込まれる安全機器の機能、安全機器を備えた安全回路の構築等を学習・教育するために使用される安全機器教育用ツール及びその組み立てキットに適用される。
【図面の簡単な説明】
【００８０】
【図１】本発明に係る安全機器教育用ツールの概念構成図。
【図２】本発明の実施の形態に係る安全機器教育用ツールの平面図。
【図３】本発明の実施の形態に係る安全機器教育用ツールの側面図。
【図４】安全機器教育用ツールの配線図（カテゴリ３）。
【図４Ａ】図４の一部拡大図（カテゴリ３）。
【図４Ｂ】図４の一部拡大図（カテゴリ３）。
【図４Ｃ】安全機器教育用ツールが想定する一般的な制御システムの配線図。
【図５】通常時の動作の確認用配線図（カテゴリ３）。
【図６】単一故障が発生（動作中にコンタクタのNO接点が溶着）した場合の動作確認用配線図（カテゴリ３）。
【図７】コンタクタ５の斜視図。
【図８】単一故障が発生（動作中に安全入力部の異極間が短絡）した場合の動作確認用配線図（カテゴリ３）。
【図９】ターミナルブロック７の斜視図。
【図１０】単一故障が発生（動作中に安全入力部のいずれかが断線）した場合の動作確認用配線図（カテゴリ３）。
【図１１】ターミナルブロック７の斜視図。
【図１２】単一故障が発生（動作中に安全スイッチの接点端子間が短絡）した場合の動作確認用配線図（カテゴリ３）。
【図１３】ターミナルブロック７の斜視図。
【図１４】短絡検出ができないままでシステムを使用している場合の動作確認用配線図（カテゴリ３）。
【図１５】ターミナルブロック７の斜視図。
【図１６】シテスム上故障を除外しても良い箇所の確認用配線図（カテゴリ３）。
【図１７】配線回路がカテゴリ３である理由を説明するための図。
【図１８】安全機器教育用ツールの配線図（カテゴリ４）。
【図１８Ａ】図１８の一部拡大図（カテゴリ４）。
【図１８Ｂ】図１８の一部拡大図（カテゴリ４）。
【図１９】通常時の動作の確認（故障などの無い状態）用配線図（カテゴリ４）。
【図２０】単一故障が発生（動作中にコンタクタが溶着）した場合の動作確認用配線図（カテゴリ４）。
【図２１】単一故障が発生（動作中に安全入力部の異極間が短絡）した場合の動作確認用配線図（カテゴリ４）。
【図２２】単一故障が発生（動作中に安全入力部のいずれかが断線）した場合の動作確認用配線図（カテゴリ４）。
【図２３】単一故障が発生（（動作中に非常停止用押ボタンスイッチ１０の接点端子間が短絡）した場合の動作確認用配線図（カテゴリ４）。
【図２４】ターミナルブロック７の斜視図。
【図２５】安全機器教育用ツールがカテゴリ４である理由（非常停止用押ボタンスイッチ１０を使用した場合）を説明するための図。
【図２６】安全機器教育用ツールがカテゴリ４である理由（安全スイッチ８を使用した場合）を説明するための図。
【符号の説明】
【００８１】
１：安全機器教育用ツール ２：スイッチングパワーサプライ
３：サーキットプロテクタ ４：安全リレーモジュール
５，６：安全コンタクタ ７：ターミナルブロック
８：安全スイッチ ９：アクチュエータ
１０：非常停止用押ボタンスイッチ １１：始動スイッチ
１２：出力表示灯
Ａ：安全入力機器 Ｂ：安全出力機器
Ｃ：安全判断機器 Ｄ：報知機器
Ｅ：不具合発生機器
【特許請求の範囲】
【請求項１】
制御対象物の駆動制御を司る制御駆動系と、制御駆動系運転時の安全確保を司る安全系とから構成される制御システムの前記安全系に用いられる安全機器の教育用ツールであって、
安全な状態が確保されていることを示す安全確認信号を送出する安全入力機器と、
前記制御対象物の運転を許可する運転許可信号を出力する安全出力機器と、
前記制御駆動系からの始動信号及び前記安全入力機器からの安全確認信号がそれぞれ入力され、始動信号が入力され且つ安全確認信号が入力された場合に限り、制御対象物の運転を許可する運転許可信号を前記安全出力機器に出力すると共に、前記運転許可信号の出力をフィードバックして信号伝達の確認を行い不一致の場合は出力を遮断する機能を有する安全判断機器と、
制御対象物が運転状態であることを報知する報知機器と、
前記安全入力機器、安全判断機器、及び安全出力機器にそれぞれ起こりうる不具合と同等の状態を模擬的に出現させる不具合発生機器と、
を備え、
前記各機器は、国際安全規格上で分類される所定の回路が構成されるように配線されていることを特徴とする安全機器教育用ツール。
【請求項２】
制御対象物の駆動制御を司る制御駆動系と、制御駆動系運転時の安全確保を司る安全系とから構成される制御システムの前記安全系に用いられる安全機器の教育用ツールであって、
安全な状態が確保されていることを示す安全確認信号を送出する安全入力機器と、
前記制御駆動系からの始動信号及び前記安全入力機器からの安全確認信号がそれぞれ入力され、始動信号が入力され且つ安全確認信号が入力された場合に限り、制御対象物の運転を許可する運転許可信号を前記制御対象物に出力すると共に、前記運転許可信号の出力をフィードバックして信号伝達の確認を行い不一致の場合は出力を遮断する機能を有する安全判断機器と、
制御対象物が運転状態であることを報知する報知機器と、
前記安全入力機器及び安全判断機器にそれぞれ起こりうる不具合と同等の回路状態を模擬的に出現させる不具合発生機器と、
を備え、
前記各機器は、国際安全規格上で分類される所定の回路が構成されるように配線されていることを特徴とする安全機器教育用ツール。
【請求項３】
制御対象物の駆動制御を司る制御駆動系と、制御駆動系運転時の安全確保を司る安全系とから構成される制御システムの前記安全系に用いられる安全機器の教育用ツールであって、
安全な状態が確保されていることを示す安全確認信号を送出する安全入力機器と、
前記制御対象物の運転を許可する運転許可信号を出力する安全出力機器と、
制御対象物が運転状態であることを報知する報知機器と、
前記安全入力機器、及び安全出力機器にそれぞれ起こりうる不具合と同等の状態を模擬的に出現させる不具合発生機器と、
を備え、
前記各機器は、国際安全規格上で分類される所定の回路が構成されるように配線されていることを特徴とする安全機器教育用ツール。
【請求項４】
前記報知機器に代えて、制御対象物自体を設けたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の安全機器教育用ツール。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれかに記載の安全機器教育用ツールを構成する各機器と、各機器を取付ける取付台と、各機器を配線接続する配線ケーブルとを含むことを特徴とする安全機器教育用ツールの組み立てキット。
【請求項６】
取扱説明が印刷された印刷物及び取扱説明が記憶された記憶媒体の少なくともいずれかの形式で表現された取扱説明書を備えたことを特徴とする請求項５記載の安全機器教育用ツールの組み立てキット。
【請求項１】
制御対象物の駆動制御を司る制御駆動系と、制御駆動系運転時の安全確保を司る安全系とから構成される制御システムの前記安全系に用いられる安全機器の教育用ツールであって、
安全な状態が確保されていることを示す安全確認信号を送出する安全入力機器と、
前記制御対象物の運転を許可する運転許可信号を出力する安全出力機器と、
前記制御駆動系からの始動信号及び前記安全入力機器からの安全確認信号がそれぞれ入力され、始動信号が入力され且つ安全確認信号が入力された場合に限り、制御対象物の運転を許可する運転許可信号を前記安全出力機器に出力すると共に、前記運転許可信号の出力をフィードバックして信号伝達の確認を行い不一致の場合は出力を遮断する機能を有する安全判断機器と、
制御対象物が運転状態であることを報知する報知機器と、
前記安全入力機器、安全判断機器、及び安全出力機器にそれぞれ起こりうる不具合と同等の状態を模擬的に出現させる不具合発生機器と、
を備え、
前記各機器は、国際安全規格上で分類される所定の回路が構成されるように配線されていることを特徴とする安全機器教育用ツール。
【請求項２】
制御対象物の駆動制御を司る制御駆動系と、制御駆動系運転時の安全確保を司る安全系とから構成される制御システムの前記安全系に用いられる安全機器の教育用ツールであって、
安全な状態が確保されていることを示す安全確認信号を送出する安全入力機器と、
前記制御駆動系からの始動信号及び前記安全入力機器からの安全確認信号がそれぞれ入力され、始動信号が入力され且つ安全確認信号が入力された場合に限り、制御対象物の運転を許可する運転許可信号を前記制御対象物に出力すると共に、前記運転許可信号の出力をフィードバックして信号伝達の確認を行い不一致の場合は出力を遮断する機能を有する安全判断機器と、
制御対象物が運転状態であることを報知する報知機器と、
前記安全入力機器及び安全判断機器にそれぞれ起こりうる不具合と同等の回路状態を模擬的に出現させる不具合発生機器と、
を備え、
前記各機器は、国際安全規格上で分類される所定の回路が構成されるように配線されていることを特徴とする安全機器教育用ツール。
【請求項３】
制御対象物の駆動制御を司る制御駆動系と、制御駆動系運転時の安全確保を司る安全系とから構成される制御システムの前記安全系に用いられる安全機器の教育用ツールであって、
安全な状態が確保されていることを示す安全確認信号を送出する安全入力機器と、
前記制御対象物の運転を許可する運転許可信号を出力する安全出力機器と、
制御対象物が運転状態であることを報知する報知機器と、
前記安全入力機器、及び安全出力機器にそれぞれ起こりうる不具合と同等の状態を模擬的に出現させる不具合発生機器と、
を備え、
前記各機器は、国際安全規格上で分類される所定の回路が構成されるように配線されていることを特徴とする安全機器教育用ツール。
【請求項４】
前記報知機器に代えて、制御対象物自体を設けたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の安全機器教育用ツール。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれかに記載の安全機器教育用ツールを構成する各機器と、各機器を取付ける取付台と、各機器を配線接続する配線ケーブルとを含むことを特徴とする安全機器教育用ツールの組み立てキット。
【請求項６】
取扱説明が印刷された印刷物及び取扱説明が記憶された記憶媒体の少なくともいずれかの形式で表現された取扱説明書を備えたことを特徴とする請求項５記載の安全機器教育用ツールの組み立てキット。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図４Ａ】
【図４Ｂ】
【図４Ｃ】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１８Ａ】
【図１８Ｂ】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図４Ａ】
【図４Ｂ】
【図４Ｃ】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１８Ａ】
【図１８Ｂ】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【公開番号】特開２００９−２１０６２１（Ｐ２００９−２１０６２１Ａ）
【公開日】平成２１年９月１７日（２００９．９．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−５０５８２（Ｐ２００８−５０５８２）
【出願日】平成２０年２月２９日（２００８．２．２９）
【出願人】（００００００３０９）ＩＤＥＣ株式会社 (188)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年９月１７日（２００９．９．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年２月２９日（２００８．２．２９）
【出願人】（００００００３０９）ＩＤＥＣ株式会社 (188)
【Ｆターム（参考）】
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