JPH1163387A - 光線式安全装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 層状光線の遮断もしくはその解消を判断する
ことにより加工機械を作動可能状態にする光線式安全装
置の安全性を向上させる。 【解決手段】加工機械の周囲に光線を２層形成し、その
対向位置に受光素子を２列配列することにより、入射光
線が遮断されると加工機械の作動を停止させると共に、
加工位置にセットされたワークセンサと、外側の層から
内側の層の光線が順に遮断され、次いでワーク検知信号
が発生されるのを検出してワークがセットされたと判断
するワークセット判断手段３１と、ワークがセットされ
た状態で内側の層から外側の層の光線の遮断が順に解消
されるのを検出してワークセット部が脱出したと判断し
て、加工機械を作動可能状態にする脱出判断手段３２と
を備えた光線式安全装置において、最外層の受光素子の
配列下端部分の１個もしくは複数個の受光素子が検知す
る光線遮断信号ＬＢ１に応答して脱出判断手段３２を動
作不能にする動作停止手段３９が付属する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、加工機械の周囲に
層状光線を形成すると共に、光線が遮断されると加工機
械の作動を停止させ、さらにその遮断もしくはその解消
を基に作業過程を判断するようになったプレス機等の加
工機械に用いられる光線式安全装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】特開平３−１４０６９８号公報により、
複数層の光線を加工機の外側から内側に向けて形成する
と共に、その光線遮断信号を入力とし、少なくとも１層
が遮断されると、プレス機の作動を停止させると共に、
複数層の光線の遮断及びその解消順を判断することによ
り、作業者が光線の内側へ入って見掛け上異常が回復す
る危険も防止できる光線式安全装置が開示されている。

【０００３】一方、このような遮断及びその解消順を判
断することにより作業者の手、ロボットアーム等のワー
クセット部の侵入及び脱出を判断する装置を構成すれ
ば、原理的にはその毎回又は２回の侵入・脱出過程ごと
に加工機械を作動可能状態にすることにより、作業過程
を自動的に一層確実に判断できる。本出願人は、その際
作業者の不規則な動作等に起因する予期せぬ光線遮断が
生じる可能性を勘案して、特願平９−４７２５３によ
り、複数層の光線の遮断及びその解消順の判断に加え
て、ワークが加工位置にセットされているか否かを判断
することにより、加工機械の作動可能状態即ち自動的に
作動するか又は手動操作で作動し得る状態を一層正確に
判断できる光線式安全装置を提案した。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この種
の装置でワークが加工機械の下型にセットされたと判断
した状態で内側の層から外側の層の光線遮断が順に解消
されるのを検出して作業者の手が脱出したと判断する場
合、層状光線を受光する受光素子の配列面の内から外へ
手を抜くのでなく、その下方又は上方へ手をずらした場
合等に外方へ脱出していないにも拘らず順に光線遮断が
解消されたと判断される可能性があり、その完全性に問
題が残されている。

【０００５】この場合受光素子の配列位置を加工機械の
下面位置又は充分高い位置まで隙間なく配列すれば良い
が、機械の構造上に不可能な場合もあり、逆に全域に配
列しないで済めばコスト的にも有利となる。さらに、こ
の問題は、毎回又は２回に１回もしくはそれ以上ごとの
光線遮断の解消時点でワークセット部が脱出していると
判断して作動可能状態にする単層の光線式安全装置でも
当然懸念される。

【０００６】本発明は、このような点に鑑みて、層状光
線の遮断もしくはその解消を判断することにより加工機
械を作動可能状態にする光線式安全装置において、一層
安全性を向上させることを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、この目的を達
成するために、請求項１により、加工機械の周囲に単層
の光線を形成し、その対向位置に上下方向へ複数個の受
光素子を配列することにより、この受光素子へ入射する
光線が遮断されると加工機械の作動を停止させると共
に、光線遮断の解消時点で加工位置からワークセット部
が脱出していると判断して、加工機械を作動可能状態に
する脱出判断手段を備えた光線式安全装置において、受
光素子の配列下端部分の１個もしくは複数個の受光素子
が検知する光線遮断信号に応答して脱出判断手段を動作
不能にする動作停止手段が付属したことを特徴とする。

【０００８】加工位置に対する同時のワーク取出し及び
ワークセット時の毎回或はワークの取出し時に続くワー
クセット時の２回に１回もしくはさらに安全性を高める
ために３回以上に１回ごとの光線遮断の解消時点でワー
クセット部を外方へ脱出させることなく下方へずらすこ
とにより配列下端部分の受光素子に入射する光線が遮断
された場合、その光線遮断信号に応答して動作停止手段
は脱出判断手段を動作不能にする。請求項２により、動
作停止手段は、配列上端部分の受光素子の光線遮断信号
に応答して脱出判断手段を動作不能にするように構成す
ることもできる。

【０００９】請求項３又は請求項４の複数層の光線式安
全装置においては、動作停止手段は最外層の受光素子の
配列下端部分の１個もしくは複数個の受光素子が検知す
る光線遮断信号に応答して脱出判断手段を動作不能にす
るように構成する。その際、請求項５により、動作停止
手段は、最外層の受光素子の配列上端部分の１個もしく
は複数個の受光素子の光線遮断信号に応答して脱出判断
手段を動作不能にするように構成することもできる。請
求項６による受光素子の配列端部分が単層として形成さ
れる複数層の光線式安全装置においては、動作停止手段
は配列端部分の単層の１個もしくは複数個の受光素子が
検知する光線遮断信号に応答して脱出判断手段を動作不
能にするように構成する。

【００１０】

【発明の実施の形態】図１乃至図３を基に本発明の実施
の形態の一例による光線式安全装置を説明する。図３
は、スライド１に取付けられた上型２及び下型３間に介
在された金属材料のワーク５を所定の形状に折り曲げ加
工するプレス機を示す。その正面の一方側には投光器用
ブラケット１０が取付けられ、発光素子１１、１２が上
方から下方に向けて配列され、垂直面へ２層の光線が形
成されている。他方側には、受光器用ブラケット２０が
対面して配列され、前述の各発光素子に対向する位置に
同様に２層に受光素子１４、１５が配列されている。こ
れらの受光素子には受光信号処理回路１９が後続し、受
光素子１４に入射する層状光線のいずれかが遮断される
と、外側の１層目の光線遮断信号Ｌ１を発生し、内側の
２層目の受光素子１５に入射する光軸のいずれかが遮断
されると光線遮断信号Ｌ２が出力される。１６は下型３
にセットされたワーク５に向けて光ビームを照射する光
照射器であり、対向位置に受光器１６ａが配置されるこ
とにより、光ビームの遮断の有無によりワーク５の有無
を検知するワークセンサを構成している。

【００１１】図１は、これらの光線遮断信号Ｌ１、Ｌ２
及びワーク検知信号ｗの処理回路部を示す。即ち、３０
は、プレス機に作業者がワーク５を出し入れする作業過
程を判断する作業過程判断手段である。この手段は、複
数個の発光素子１１及び受光素子１４による外側の層が
ワークセット部である作業者の手により遮断され、発光
素子１２及び受光素子１５による内側の層の光線が遮断
され、続いてワークセンサ１６、１６ａによるワーク検
知信号ｗが出力されるのを検出してワーク５がセットさ
れたと判断するワークセット判断手段３１と、このワー
クセット判断手段がワーク５が下型３にセットされたと
判断した状態で内側の層の光線遮断が解消され、次いで
外側の層の光線遮断が解消されるのを検出して作業者の
手が脱出したと判断して脱出信号ａを発生する脱出判断
手段３２と、この脱出判断手段が作業者の手が脱出した
と判断した状態で、外側の層の光線が遮断され、次いで
内側の層が遮断されたのを検出してワーク取出し動作が
着手されたと判断する取出し着手判断手段３３と、この
取出し着手判断手段がワーク取出し動作に着手したと判
断した状態でワーク検知信号ｗが消滅し、次いで内側の
層から外側の層の光線遮断が順に解消されるの検出して
ワーク５の取出しが完了したと判断し、さらにワークセ
ット判断手段３１を新たに作動可能にする取出し完了判
断手段３４とを備えている。

【００１２】取出し着手判断手段３３は、上型２が下降
したのを検知して自動的に発生されるプレス作動信号ｐ
に応答して判断動作が可能になる。この取出し着手判断
手段及び取出し完了判断手段３４でワーク取出し判断手
段を構成する。前述の各手段の判断過程において、所定
時間内に判断過程が歩進されない場合、その手段の判断
動作はリセットされ、新たに判断動作を開始する。

【００１３】２１は停止信号発生回路として機能するオ
アゲートであり、光線遮断信号Ｌ１、Ｌ２の少なくとも
１個が入力するとプレス機の作動を制御する駆動制御回
路２２の作動を停止させる。２４は停止解除信号発生手
段であり、脱出信号ａに応答して停止解除信号ｃを発生
し、その発生はプレス作動信号ｐの終了時点でリセット
される。２５はプレス機の作動着手用のタッチスイッチ
であり、有線又は無線でその操作信号を出力して、アン
ドゲート２６を通して駆動制御回路２２に始動信号ｏを
供給する。

【００１４】このように構成された安全装置の動作を図
２を参照して説明する。通常、停止解除信号発生手段２
４は層状光線が遮断されていない状態でも停止解除信号
ｃを発生せず、タッチスイッチ２５を操作してプレス機
は作動しない。

【００１５】ワークセット判断手段３１は、図２に示す
ように、光線遮断信号Ｌ１、Ｌ２が共に無し及びワーク
検知信号ｗが無しの状態（ステップＳ１）から１層目が
遮断され（ステップＳ２）、次いで２層目も遮断され
（ステップＳ３）、続いてワーク検知信号ｗが発生され
ると（ステップＳ４）、ワーク５が加工位置にセットさ
れたと判断する。

【００１６】脱出判断手段３２は、このようにワーク５
がセットされていると判断されたのに続いて、２層目の
遮断が解消され（ステップＳ５）、次いで１層目の遮断
も解消されると（ステップＳ６）、作業者の手が脱出し
たと判断して脱出信号ａを発生させ、これに応答して停
止解除信号ｃを発生させる。この状態で、タッチスイッ
チ２５を操作することにより、アンドゲート２６を通し
て始動信号ｏが出力され、駆動制御回路２２はワーク５
のプレス加工を行わせると共に、停止解除信号発生手段
２４をプレス作動信号ｐの終了時点でリセットして停止
解除信号ｃの発生を停止させる。

【００１７】取出し着手判断手段３３は、前述のように
脱出したと判断された状態で、さらにプレス作動信号ｐ
が発生された後に、先ず１層目が遮断され（ステップＳ
７）、次いで２層目も遮断されると（ステップＳ８）、
ワーク５の取出しが着手されたと判断する。取出し完了
判断手段３４は、このように取出しに着手したと判断さ
れた状態で、先ずワーク検知信号ｗが消滅し（ステップ
Ｓ９）、次いで２層目の遮断が解消され（ステップＳ１
０）、続いて１層目の遮断も解消されると（ステップＳ
１１）ワーク５の取出しが完了したと判断し、次の判断
サイクルを開始させる。

【００１８】以上説明した安全装置の構成は特願平９−
４７２５３の明細書に記載したものと同一であるが、本
発明により脱出判断手段３２には、その動作を不能にす
る動作停止手段３９が付属している。また、受光信号処
理回路１９は１層目の最下位置から例えば３個の受光素
子１４の光線遮断信号ＬＢ１及び１層目の最上位置から
３個の受光信号１４の光線遮断信号ＬＴ１を出力する。
動作停止手段３９は、これらの少なくともいずれかの受
光遮断信号が発生すると脱出判断手段３２の歩進動作を
停止させ、したがってこれらの光線遮断信号ＬＢ１、Ｌ
Ｔ１が消滅した状態で脱出判断手段３２はそれ以前の状
態に留まる。即ち、脱出判断手段３２は、ワーク５がセ
ットされていると判断されたのに続いて、外側の１層目
の遮断が下方又は上方へ抜けて解消された場合、光線遮
断信号ＬＢ１又はＬＴ１が発生してステップＳ６に歩進
しない。

【００１９】これにより、ワークセットが終了して手を
脱出させる際に物を落した場合等に、手を外方へ脱出さ
せることなく下方へずらすことにより配列下端部分の３
個の受光素子１４の少なくともいずれかの光線が遮断さ
れた場合、脱出判断手段３２は判断動作を停止する。そ
して、手を再度光線に挿入して脱出させた際に、脱出判
断手段３２は改めて正規の動作を行って脱出信号ａを出
力する。同様に、作業者が立上る等によりその手が上方
へ抜けた場合にも脱出判断手段３２の動作は停止する。
尚、これらの配列端部分の受光素子は、このような動作
停止のためだけでなく、常時安全動作のために、入射す
る光線が遮断されると光線遮断信号Ｌ１を発生する。

【００２０】図４は前述の実施の形態において２層目の
受光素子１５がその配列下端部分で１個、配列上端部分
で３個節約されている場合の別の実施形態を示す。即
ち、受光信号処理回路１９ａは１層目の配列下端部分の
単層になった１個の受光素子１４ａの受光信号が遮断さ
れた場合、受光遮断信号ＬＢ１を出力し、配列上端部分
の３個の受光素子１４ｂのいずれかが遮断された場合光
線遮断信号ＬＴ１を出力する。これにより、１層目のよ
り広い範囲で安全が保証されると共に、コスト的に有利
にするために２層目は通常のワークセット部の通過範囲
に対応して狭く設定できる。何らかの原因により、ワー
クセット後に手等を取出す場合に通常の通過範囲から上
方又は下方へずれて抜けた場合には、少なくとも１個の
受光素子１４ｂ又は受光素子１４ａの光線遮断により、
受光遮断信号ＬＴ１又はＬＢ１が発生し、脱出判断手段
３２の動作が停止する。

【００２１】尚、複数光線層の光線式安全装置として
は、ワーク検知手段を備えることなく、毎回或は加工位
置からのワークの取出し時に続くワークセット時の２回
に１回もしくは３回以上ごとの複数層の光線遮断が順に
解消される時点でワークセット部が脱出していると判断
して、加工機械を作動可能状態にする脱出判断手段を備
えることも考えられる。この際、内側から外側への遮断
解消だけでなく、外側から内側への順の遮断も判断情報
に加えることもできる。本発明は、この種の安全装置に
も配列端部分の１個もしくは複数個の受光素子の遮断信
号を利用して脱出判断手段の動作を停止させることがで
きる。同様に、最外層の素子配列範囲が広い場合、その
単層の配列端部分の受光素子の遮断信号を利用する。

【００２２】図５は単層の光線式安全装置であり、受光
素子４０の受光信号処理回路４１は、いずれか１個の受
光素子４０に入射する光線が遮断されると光線遮断信号
Ｌ１を出力すると共に、配列下端部分の最下位置から例
えば５個の受光素子４０ａの一部もしくは全てが遮光さ
れると光線遮断信号ＬＢ１を出力し、配列上端部分の例
えば５個の受光素子４０ｂが遮光されると光線遮断信号
ＬＴ１を出力する。脱出判断手段４２は、加工機械の加
工位置からのワークの取出し時の光線遮断に続くワーク
セット時の光線遮断の２回に１回の光線遮断信号Ｌ１の
解消時点でワークセット部が脱出したと判断する。動作
停止手段４３は、光線遮断信号ＬＢ１、ＬＴ１のいずれ
かが入力すると脱出判断手段４２を動作不能にし、これ
らが解消しても脱出信号ａは発生しない。

【００２３】装置の動作は基本的には図１による装置と
同様であり、光線遮断信号Ｌ１が入力すると駆動制御回
路２２の作動を停止させる。停止解除信号発生手段２４
は通常停止解除信号ｃを発生しておらず、タッチスイッ
チ２５を操作しても加工機械は作動しない。脱出判断手
段４２は、２回目ごとの光線遮断の解消時に、作業者の
ワークセットの手が脱出したと判断して脱出信号ａを発
生し、停止解除信号ｃを発生させる。この状態で、タッ
チスイッチ２５を操作することにより、始動信号ｏが出
力され、駆動制御回路２２はワーク５の加工を行わせる
と共に、プレス作動信号ｐの終了時点で停止解除信号ｃ
の発生を停止させる。

【００２４】これにより、単層の場合に手による通常の
作業範囲の配列部分から手が下方へ外れると、その部分
の受光素子４０ａの光線が遮断されて脱出判断手段４２
は動作を停止し、そのまま手を下方に抜いても動作可能
状態とはならない。この場合、手を再度挿入して脱出さ
せた際に再度脱出判断が行われ、動作可能状態になる。
作業者が立上って手が上方へ抜けた場合、受光素子４０
ｂの光線遮断で判断動作は停止する。

【００２５】尚、本発明は、このような単層の光線式安
全装置において、タッチスイッチ２５を用意することな
く、単純に２回に１回の光線遮断の解消時に自動的に作
動させる加工機械にも適用される。さらに、毎回或は２
回以上光線遮断が繰り返された時点で自動作動するプレ
ス機の安全装置に対しても適用することもできる。

【００２６】

【発明の効果】請求項１の発明によれば、毎回もしくは
複数回目の光線遮断の解消時点ごとにワークセット部が
脱出したと判断して、加工機械を作動可能状態にする単
層の光線式安全装置において、手、ロボットアーム等が
光線を内側から外側に抜けることなく下方に抜けてその
光線層の下方に残っている場合に、手、ロボットアーム
等が脱出したと判断して加工機械を作動可能状態にする
危険が回避される。したがって、加工機械の構造により
隙間なく受光素子を保護すべき全域に配列できない場
合、或いはコスト的に配列する素子数を低減させる場合
の安全装置の信頼度の低下が回避される。請求項２の発
明によれば、ワークセット部が上方へ抜けた場合の危険
も回避される。

【００２７】請求項３の発明によれば、毎回もしくは複
数回目の複数層の光線遮断の解消時点ごとにワークセッ
ト部が脱出したと判断して、加工機械を作動可能状態に
する複数層の光線式安全装置において、ワークセット部
が下方に抜けてその光線層の下方に残っている場合の危
険が回避される。

【００２８】請求項４の発明によれば、光線を複数層形
成すると共にワークセンサを配置して、ワークセット部
の有無と光線遮断の解消順によりワークセット部の脱出
を判断する複数層の光線式安全装置において、ワークセ
ット部が下方に抜けてその光線層の下方に残っている場
合の危険が回避される。

【００２９】請求項５の発明によれば、請求項３又は４
の複数層の光線式安全装置において、ワークセット部が
上方へ抜けた場合の危険も回避される。請求項６の発明
によれば、請求項３又は４の複数層の光線式安全装置に
おいて、最外層の受光素子の配列上端部分又は下端部分
が単層として形成されている場合もワークセット部が上
方又は下方へ抜けた場合の危険が回避され、コスト的に
又は構造上判断範囲を狭くする際に伴う危険を回避する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態を例示する光線式安全装置
の回路構成を示す図である。

【図２】同回路構成の動作を説明する図である。

【図３】同光線式安全装置の斜視図である。

【図４】別の実施の形態による光線式安全装置の構成を
示す図である。

【図５】さらに別の実施の形態による光線式安全装置の
回路構成を示す図である。

【符号の説明】

５ ワーク １１、１２ 発光素子 １４、１４ａ、１４ｂ、１５、４０、４０ａ、４０ｂ
受光素子 １６、１６ａ ワークセンサ

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 加工機械の周囲に単層の光線を形成し、
   その対向位置に上下方向へ複数個の受光素子を配列する
   ことにより、この受光素子へ入射する光線が遮断される
   と加工機械の作動を停止させると共に、光線遮断の解消
   時点で加工位置からワークセット部が脱出していると判
   断して、加工機械を作動可能状態にする脱出判断手段を
   備えた光線式安全装置において、 受光素子の配列下端部分の１個もしくは複数個の受光素
   子が検知する光線遮断信号に応答して脱出判断手段を動
   作不能にする動作停止手段が付属したことを特徴とする
   光線式安全装置。
2. 【請求項２】 動作停止手段が、配列下端部分の受光素
   子に加えて又はこの受光素子に代えて、受光素子の配列
   上端部分の１個もしくは複数個の受光素子の光線遮断信
   号に応答して脱出判断手段を動作不能にすることを特徴
   とする請求項１の光線式安全装置。
3. 【請求項３】 加工機械の周囲に複数層の光線を形成
   し、その対向位置に上下方向へ複数個の受光素子を複数
   列配列することにより、この受光素子へ入射する光線が
   遮断されると加工機械の作動を停止させると共に、複数
   層の光線遮断の解消時点で加工位置からワークセット部
   が脱出していると判断して、加工機械を作動可能状態に
   する脱出判断手段を備えた光線式安全装置において、 最外層の受光素子の配列下端部分の１個もしくは複数個
   の受光素子が検知する光線遮断信号に応答して脱出判断
   手段を動作不能にする動作停止手段が付属したことを特
   徴とする光線式安全装置。
4. 【請求項４】 加工機械の周囲に光線を複数層形成し、
   その対向位置に上下方向へ複数個の受光素子を複数列配
   列することにより、この受光素子へ入射する光線が遮断
   されると加工機械の作動を停止させると共に、加工位置
   にセットされたワークを検知するワークセンサと、外側
   の層から内側の層の光線が順に遮断され、次いでワーク
   検知信号が発生されるのを検出してワークがセットされ
   たと判断するワークセット判断手段と、このワークセッ
   ト判断手段がワークがセットされたと判断した状態で内
   側の層から外側の層の光線の遮断が順に解消されるのを
   検出してワークセット部が脱出したと判断して、加工機
   械を作動可能状態にする脱出判断手段とを備えた光線式
   安全装置において、 最外層の受光素子の配列下端部分の１個もしくは複数個
   の受光素子が検知する光線遮断信号に応答して脱出判断
   手段を動作不能にする動作停止手段が付属したことを特
   徴とする光線式安全装置。
5. 【請求項５】 動作停止手段が、配列下端部分の受光素
   子に加えて又はこの受光素子に代えて、最外層の受光素
   子の配列上端部分の１個もしくは複数個の受光素子の光
   線遮断信号に応答して脱出判断手段を動作不能にするこ
   とを特徴とする請求項３又は請求項４の光線式安全装
   置。
6. 【請求項６】 受光素子の配列端部分が単層として形成
   されると共に、この単層の１個もしくは複数個の前記受
   光素子が検知する光線遮断信号に応答して脱出判断手段
   を動作不能にする動作停止手段が付属したことを特徴と
   する請求項３又は請求項４の光線式安全装置。