JP2002054791A - 安全管理方法およびそのシステム、物体検知センサ、多光軸光電センサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 リレーの取り替え時期を管理する手間をなく
すとともに、最適な時期に取り替えられるようにする。 【解決手段】 多光軸光電センサの受光器２からの検知
出力は、セーフティリレーＫ１，Ｋ２のコイル１２，１
３に与えられる。通常時は、Ｈレベルの出力信号により
コイル１２，１３が励磁されて、セーフティリレーＫ
１，Ｋ２の各ａ接点が閉じ、モーター７の駆動系に組み
込まれたコンタクタＫＭ１，ＫＭ２の各ａ接点１４，１
５を閉じた状態で維持するが、異常検知時にはこの状態
が反転する。投光器１は、各リレーのｂ接点１０，１
１，１６，１７がシリアルに接続された反転動作検出回
路２３からの入力を受けて、この入力信号が反転する都
度、反転回数を累計し、累計値が所定の設定値に達した
時点で表示灯２５を点灯する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、機械により所定の作
業を行う際に、その作業領域に人体などの物体が侵入し
た状態下で機械が動作しないようにした安全管理システ
ムに関するもので、殊にこの発明は、前記システムに対
するメンテナンスを行うための技術に関連する。

【０００２】

【従来の技術】近年の工場では、不慮の事故の発生を防
止する目的から、機械の作業領域に作業者の身体が入っ
たことを検知してその機械の動作を禁止するシステム
（以下「安全管理システム」という。）を導入してい
る。この安全管理システムは、機械の駆動系にリレー接
点を組み込むとともに、前記作業領域に物体の侵入を検
知するための物体検知センサを設置し、物体検知センサ
により何らかの物体が検知されたことに応じて前記リレ
ー接点を開く、という構成のものである。

【０００３】前記物体検知センサの代表的なものに多光
軸光電センサがある。多光軸光電センサは、複数の投光
素子と受光素子とを１組ずつ対向させることにより、複
数の平行な光軸が設定されたもので、光軸の間隔を密に
することにより、作業者の指のような小さな物体まで高
精度で検知することができる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】このような安全管理シ
ステムでは、安全性を確保するために、十分なメンテナ
ンスを行う必要がある。特にリレーについては、機械的
寿命を考慮して、接点の開閉頻度から取り替えの時期を
判断するのが望ましい。

【０００５】しかしながらリレーの開閉頻度は、システ
ムが導入される機械の種類やその作業内容などによって
まちまちであるため、一台一台の機械についてリレーの
取り替え時期を厳密に管理すると、多大な手間がかか
る。他方、手間を省くために安全が保障できる期間内に
リレーを取り替えるようにすると、リレーはかなりの余
命を残したまま取り替えられることになり、メンテナン
スに要するコストが高くつくという問題がある。

【０００６】この発明は上記問題に着目してなされたも
ので、この種の安全管理システムに用いられるリレーの
作動回数を正確に判別して、ユーザーにリレーの取り替
えの時期を知らせることにより、個々の機械毎にリレー
の取り替え時期を管理する手間をなくすとともに、リレ
ーの取り替えを最適な時期に行うことができるようにす
ることを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、この発明では、所定の作業を行うための機械の駆動
系にリレー接点を組み込むとともに、前記機械の作業領
域内の物体を検知して前記リレー接点を開く方法をとる
場合に、リレー接点が作動する都度その作動回数を累計
し、その累計値が所定の設定値に達したとき、リレーの
交換が必要であることを報知するようにした。前記機械
とは、プレス機械や産業用ロボットなど、実際の空間内
に所定広さの作業領域を確保して作業を行う機械を指
す。機械の駆動系とは、作業を実現させる機構（例え
ば、プレス機械の型を上下動させるモーターやロボット
の関節を動かすための電磁ソレノイド）に電源を供給す
るための電力供給路を意味する。

【０００８】リレーの交換が必要であることを報知する
方法としては、表示灯を点灯させたり、警報ブザーを鳴
らすなど、所定の報知手段を駆動する方法がある。また
前記リレー接点を強制的に開放し、その復帰を禁止する
ことによって前記機械の動作を止めることによっても、
リレーの交換が必要であることを知らせることができ
る。

【０００９】上記の方法によれば、リレー接点が作動し
た回数を自動的に累計し、リレーの取り替えが必要な回
数まで作動した時点でユーザーに取り替えを促すことが
できるので、管理に手間がかからず、しかも適切な時期
にリレーを交換することができる。なおリレー接点の作
動回数の累計は、接点が開閉する都度行うのが望ましい
が、接点の開動作または閉動作のいずれか一方に応じて
計数処理を行うようにしてもよい。

【００１０】またこの発明では、所定の作業を行うため
の機械の駆動系に接点が組み込まれたリレー、および前
記機械の作業領域内の物体を検知して前記リレー接点を
開くための異常検知信号を出力する物体検知センサを具
備する安全管理システムに、リレー接点の作動の有無を
判別する作動判別手段と、前記作動判別手段がリレー接
点が作動したと判別するのに応じてその作動回数の累計
値を求める作動回数計数手段と、前記作動回数計数手段
により得られた累計値を所定の設定値と比較する比較手
段と、前記比較手段による比較結果を出力する出力手段
とを組み込むようにした。

【００１１】上記安全管理システムにおいては、前記物
体検知センサからの異常検知信号の出力回路を、前記駆
動系に接点が組み込まれたリレー、またはこのリレーを
駆動する回路に接続することにより、異常検知信号のオ
ン，オフによって前記駆動系内のリレー接点の切り替え
が行われる。

【００１２】また上記安全管理システムにおいては、前
記リレーとして、常開、常閉の各接点を具備するものを
採用し、いずれか一方の接点が前記機械の駆動系内に組
み込まれるとともに、他方の接点が前記作動判別手段に
接続されるように構成する。この構成によれば、駆動系
内のリレー接点とは相反する動作を行う第２の接点の反
転状態を検出することで前記駆動系内のリレー接点が作
動したか否かを確実に判別することができる。ただしリ
レーの作動の有無を判別する方法は上記に限らず、物体
検知センサが出力する異常検知信号のレベルの反転によ
っても可能である。

【００１３】また駆動系に組み込まれるリレーは１種類
に限らず、複数種のリレーが組み合わせられる場合もあ
る。この場合、各リレー接点は連動して作動するので、
リレー接点の作動状態の判別はひとまとめに行うことが
できるが、作動回数の累計をリレー毎、またはリレーの
種毎に行うようにすれば、特に機械的寿命が異なるリレ
ーを組み合わせて用いる場合に、各リレーをその仕様に
応じた時期に取り替えることができ、きめの細かいメン
テナンスを行うことができる。

【００１４】前記比較手段において、作動回数の累計値
との比較対象となる設定値は、処理対象とするリレー接
点の機械的寿命に応じて割り出されるもので、前記リレ
ー接点が動作に異常をきたす虞のない値に設定するのが
望ましい。またこの設定値を、外部からの設定データに
応じて可変設定できるように構成すれば、リレーの種類
やその開閉頻度などに応じた望ましい時期にリレーの取
り替えを行うことが可能となる。

【００１５】前記出力手段は、表示灯，警報ブザーなど
の報知手段を作動させることにより、比較結果を表示、
効果音（または音声）の出力などにより報知する手段と
して構成できる。また前記比較手段により前記リレー接
点の作動回数の累計値が前記設定値を上回るという比較
結果が得られたときに、前記異常検知信号を連続的に出
力して、前記機械の駆動系内のリレー接点を強制的に開
放する手段としてもよい。

【００１６】前記作動判別手段、作動回数累計手段、比
較手段、出力手段の各手段は、一台の装置内に組み込ん
で前記作業領域の近傍位置などに設置することが可能で
ある。ただしこれらの手段を物体検知センサ内に組み込
むようにすれば、システム構成が簡単化され、また専用
の装置の設置スペースが不要となってコストを削減する
ことができる。

【００１７】なお物体検知センサとしては、たとえば多
光軸光電センサが用いられる。この多光軸光電センサ
は、複数の投光素子を一列に配備して成る投光器と、各
投光素子と対をなす複数の受光素子とを一列に配備して
成る受光器とを具備し、機械の作業領域において各光軸
が平行となるように投光器と受光器とを対向配備して成
る。受光器側では、各光軸毎の受光量を計測し、いずれ
かの光軸の受光量が所定のしきい値を下回ると、前記機
械の駆動系に組み込まれたリレー接点を開くための異常
検出信号を出力する。ただし物体検知センサは光電セン
サに限らず、赤外線センサ，圧力センサ，画像処理によ
る物体検知装置などを用いることも可能である。

【００１８】この発明にかかる多光軸光電センサの一態
様として、前記リレー接点の作動の有無を判別する作動
判別手段、前記作動判別手段がリレー接点の作動を判別
するのに応じてその作動累計の累計値を求める作動回数
計数手段、作動回数計数手段により得られた累計値を出
力する出力手段、の各手段を具備するものがある。この
多光軸センサによれば、前記リレーの機械の駆動系内の
接点とは相反する動きをする接点の反転動作、または前
記異常検知信号のレベルの反転により、前記駆動系内の
リレー接点の作動状態を判別し、その作動回数を表示、
音声出力などの方法で出力する。したがってユーザー
は、出力情報からリレーの取り替え時期を容易に判断す
ることができる。なお上記構成における作動回数の出力
は、必ずしも作動回数が動く毎に行う必要はなく、作動
回数が所定単位だけ増える毎に、最新の作動回数を出力
するようにしてもよい。また作動回数とリレーの取り替
え時期を示す設定値とを対応づけてアナログ表示を行う
ようにすることにより、リレーの取り替え時期が迫って
いるか否かをわかりやすく報知することができる。

【００１９】さらに別の態様の多光軸光電センサは、上
記と同様の作動判別手段、作動回数計数手段に加え、作
動回数計数手段により得られた累計値を所定の設定値と
比較する比較手段、および前記比較手段による比較結果
を出力する出力手段を具備する。この構成によれば、リ
レー接点の反転回数の累計値がリレーの取り替えの時期
を表す設定値に達した時点でユーザーに報知することが
できるので、ユーザーにリレーの取り替え時期をより確
実に知らせることができる。

【００２０】なおこの態様における出力手段も、比較結
果を表示、効果音（または音声）の出力などにより報知
する手段として構成できるほか、前記比較手段により前
記リレー接点の作動回数の累計値が前記設定値を上回る
という比較結果が得られたときに、前記異常検知信号を
連続的に出力して、前記機械の駆動系内のリレー接点を
強制的に開放する手段として構成することができる。ま
た設定値を２段階設けるようにすれば、作動回数が最初
の設定値を上回った時点でまず報知を行い、２番目の設
定値を上回った時点で異常検知信号を出力することが可
能となる。

【００２１】

【発明の実施の形態】図１は、この発明の安全管理シス
テムに用いられる多光軸光電センサの設置状態を示す。
図中の１は投光器を、２は受光器を、それぞれ示す。こ
れら投受光器１，２は、いずれも長手形状のケース体５
を本体とする。各ケース体５，５は、それぞれ一側面に
図示しない窓部が形成されており、長手方向を垂直方向
に対応させ、各窓部を対向させた状態で設置される。

【００２２】投光器１には複数個の投光素子３が、受光
器２には前記投光素子３と同数の受光素子４が、それぞ
れ前記窓部に沿う位置に一列に並べた状態で組み込まれ
る。各投光素子３および各受光素子４は、いずれも所定
のピッチで配置される。投光器１と受光器２とを対向さ
せたとき、各投光素子３と各受光素子４とが一対一の関
係で向かい合うように設置することにより、各投受光素
子３，４の光軸が合わせられ、投受光器１，２間に、投
受光素子３，４の組合せ毎の光軸が平行に並ぶ２次元の
検知エリアＳが設定される。

【００２３】なお前記検知エリアＳは、たとえば産業用
ロボットのロボットアームの作業領域や、プレス機械に
おける型の往復動領域のような危険区域内に設置され
る。前記受光器２内の制御回路は、各受光素子４により
得た受光量を用いて前記検知エリア内の物体（作業者の
身体など）の有無を検知しており、物体を検知すると、
機械側の駆動系に対し、異常検知信号を出力する。機械
側の駆動系には異常検知信号によって開放されるリレー
接点が組み込まれており、このリレー接点の働きによっ
て異常検知時の機械は動作不能な状態となる。

【００２４】図２は、この発明にかかる安全管理システ
ムの具体例として、プレス機械などのモーターの動作を
制御するシステムの構成を示す。この実施例のモーター
７は、３相交流電源を駆動源とするＡＣサーボモーター
であり、マグネットコンタクタＫＭ１，ＫＭ２の常開接
点（ａ接点）１４，１５、およびソリッドステートコン
タクタ２０を介して電源に接続される。

【００２５】図中、６は、プログラマブルロジックコン
トローラ（以下、「ＰＬＣ６」と略す。）であって、モ
ーター７の駆動間隔を設定するシーケンサとして、ソリ
ッドステートコンタクタ２０に所定のタイミングで制御
信号を与える。ソリッドステートコンタクタ２０は、Ｐ
ＬＣ６からの制御信号に応じてゲートを開き、モーター
７の駆動系に交流電流を送出する。

【００２６】前記投受光器１，２は、２４Ｖの直流電源
を共有するとともに、発光，受光のタイミングを同期さ
せるために同期線２２を介して接続される。前記受光器
２は、各受光素子４の出力信号を処理して得た検知結果
を２本の信号出力線２１Ａ，２１Ｂにより送出する。各
信号出力線２１Ａ，２１Ｂには、それぞれセーフティリ
レーＫ１，Ｋ２のコイル１２，１３が接続される。

【００２７】前記マグネットコンタクタＫＭ１，ＫＭ２
（以下単に「コンタクタＫＭ１，ＫＭ２」という。）の
各コイル１８，１９は、前記セーフティリレーＫ１，Ｋ
２のａ接点８，９を介して第２の直流電源に接続され
る。さらにこの直流電源には、前記セーフティリレーＫ
１，Ｋ２およびコンタクタＫＭ１，ＫＭ２の各常閉接点
（ｂ接点）１０，１１，１６，１７がシリアルに接続さ
れる。これらｂ接点の直列回路２３は、後記するリレー
の反転動作の検出回路として機能するもので、その検出
信号は、信号線２４によって投光器１側に入力される。

【００２８】前記受光器２は、詳細は後記するが、２つ
の制御回路４８，４９を具備しており、前記２本の出力
信号は、各制御回路４８，４９においてそれぞれ個別に
物体の有無検知を行った結果を出力したものである。こ
れらの出力信号は、いずれも前記検知エリアＳに物体が
存在しないと判別されている状態下ではＨレベルで保持
される。したがって通常は、Ｈレベルの出力信号により
前記セーフティーリレーＫ１，Ｋ２の各コイル１２，１
３が励磁された状態にあるので、コンタクタＫＭ１，Ｋ
Ｍ２の各コイル１８，１９への電源供給路が閉じて各コ
イル１８，１９が同様に励磁され、前記モーター７の駆
動系に組み込まれたａ接点１４，１５は閉じた状態で維
持される。よって前記ＰＬＣ６からの制御信号に応じて
ソリッドステートコンタクタ２０から送られた交流電流
は、各コンタクタＫＭ１，ＫＭ２のａ接点１４，１５を
介してモーター７に与えられ、モーター７の回転運動が
実現する。

【００２９】一方、受光器２側の各制御回路４８，４９
が前記検知エリアＳ内の物体の存在を検知すると、各出
力信号は立ち下がる（このＬレベルの出力信号が前記異
常検知信号である。）。この信号立下りを受けて、セー
フティーリレーＫ１，Ｋ２の各コイル１２，１３が消磁
されると、コンタクタＫＭ１，ＫＭ２の各コイル１８，
１９への電源供給路が開いて各コイル１８，１９も消磁
される。これにより前記モーター７の駆動系に組み込ま
れた各ａ接点１４，１５が開放されてモーター７への電
源供給が絶たれ、モーター７は回転不能な状態に設定さ
れる。なお前記セーフティリレーＫ１，Ｋ２の各ａ接点
８，９、およびコンタクタＫＭ１，ＫＭ２の各ａ接点１
４，１５は、いずれもシリアルに接続されているので、
前記２本の信号出力線２１Ａ，２１Ｂのうち、いずれか
一方の信号のみが立ち下がった場合でも、モーター７は
電源が供給されない状態となる。

【００３０】前記反転動作検出回路２３の各ｂ接点１
０，１１，１６，１７は、通常の状態下ではいずれもコ
イルの励磁により開放された状態にあるので、信号線２
４から投光器１に入力される信号のレベルは、Ｌレベル
となる。これに対し、物体の検知により各コイル１２，
１３，１８，１９が消磁されると、各ｂ接点１０，１
１，１６，１７が閉じるため、投光器１への前記入力信
号は、Ｈレベルに切り替わる。

【００３１】投光器１では、この入力信号の反転をトリ
ガとして、各セーフティーリレーＫ１，Ｋ２およびコン
タクタＫＭ１，ＫＭ２が反転したことを検出し、その反
転回数を計数するとともに、その計測値を所定の設定値
と比較するようにしている（なお以下では、セーフティ
ーリレーＫ１，Ｋ２およびコンタクタＫＭ１，ＫＭ２を
まとめて説明する場合には、これらを「リレー」と総称
する）。前記設定値は、各リレーの機械的寿命から割り
出された値であって、安全性を考慮して機械的寿命の許
容する反転回数よりもかなり低い値に設定される。投光
器１には、リレーの取り替え時期報知用の表示灯２５が
接続されており、前記反転回数の計測値が設定値に達す
ると、この表示灯２５を点灯させることによりユーザー
にリレーの取替えを促すようにしている。

【００３２】図３は、前記投光器１および受光器２の具
備する構成を機能ブロックにより示す。投光器１には、
前記した複数の投光素子３（図中、投光素子群３Ａとし
て示す。）のほか、投光制御部２６や通信部２７が組み
込まれる。さらにこの投光器１には、前記リレーの反転
回数を計数して取り替え時期を報知するための構成とし
て、外部リレー入力部２８，反転回数計数部２９，比較
部３０，設定値記憶部３１，出力部３２が設定される。
一方、受光器２には、複数の受光素子４（図中、受光素
子群４Ａとして示す。）のほか、受光制御部３３，増幅
部３４，判定部３５，出力部３６，通信部３７などが組
み込まれる。

【００３３】図４は、前記投光器１の具体的な回路構成
を、図５は、受光器２の具体的な回路構成を、それぞれ
示す。以下、これら図４，５と図３とを対応させつつ、
投受光器１，２の構成を説明する。なお図中の４７，５
９は、前記２４Ｖの直流電源からの供給電流を装置内の
各部に与えるための電源回路である。

【００３４】まず投光器１において、各投光素子３は、
発光ダイオード（ＬＥＤ）により構成される。各投光素
子３は、それぞれ個別の駆動回路４０より駆動パルスを
受けて発光する。投光器１の制御主体は、マイクロコン
ピュータより成る制御回路３８であり、発振回路４１，
リセット回路４２と連動しながら動作する。この制御回
路３８には、ＥＥＰＲＯＭ４３のほか、順次選択回路３
９，通信回路４６，入力インターフェース４４，ならび
に出力インターフェース４５が接続される。

【００３５】順次選択回路３９は、各投光素子３の駆動
回路４０を制御回路３８に順に接続するためのゲート回
路であって、各駆動回路４０および制御回路３８ととも
に、図３の投光制御部２６を構成する。ＥＥＰＲＯＭ４
３は、制御回路３８の動作に必要なプログラムを記憶す
るほか、前記設定値記憶部３１として機能する。また図
３の反転回数計数部２９および比較部３０は、制御回路
３８がそれぞれの処理用のプログラムを実行することに
よって実現する。入力インターフェース４４は前記各リ
レーのｂ接点による作動回数検出回路２３に接続され、
出力インターフェース４５は前記表示灯２５などの外部
機器に接続される。また通信回路４６は、前記同期線２
２を介して受光器２側の通信回路５８に接続される。ま
た前記制御回路３８は、前記入力インターフェース４
４，出力インターフェース４５，および通信回路４６の
各ハードウェアの動作を制御することにより、これらハ
ードウェアとともに、外部リレー入力部２８，出力部３
２，通信部２７として機能する。

【００３６】一方、受光器２側には、前記受光素子４と
してフォトダイオード（ＰＤ）が組み込まれるほか、各
受光素子４毎に光軸有効化回路５４が設置される。前記
したように、この受光器２には、マイクロコンピュータ
より成る２個の制御回路４８，４９が組み込まれてい
る。これら制御回路４８，４９は、それぞれ発振回路５
０，リセット回路５１と連動しつつ、ＥＥＰＲＯＭ５２
に格納されたプログラムに基づき動作する。第１の制御
回路４８には、順次選択回路５３，通信回路５８が接続
される。また各制御回路４８，４９とも、増幅回路５５
（前記図３の増幅部３４に相当する。）を介して各投光
素子３からの受光量レベル信号を同時入力し、物体検知
処理を行うもので、各制御回路４８，４９には、それぞ
れ前記物体検知結果を示す信号を前記出力信号線２１
Ａ，２１Ｂに送出するための出力インターフェース５
６，５７が接続される。

【００３７】前記順次選択回路５３は、投光器１側の回
路３９と同様のゲート回路であり、光軸有効化回路５４
は、対応する受光素子４と光軸順次選択回路５３とを接
続するアナログスイッチなどにより構成される。前記図
３の受光制御部３３は、これら光軸有効化回路５４，順
次選択回路５３，および第１の制御回路４８により構成
される。判定部３５は、第１，第２の制御回路４８，４
９により個別の判定処理を行うように構成される。また
前記各制御回路４８，４９は、前記出力インターフェー
ス５６，５７とともに、前記図３の出力部３６として機
能する。さらに第１の制御回路４８および通信回路５８
により前記図３の通信部３７が設定される。

【００３８】つぎに投光器１，受光器２の動作を説明す
る。なおここでは、必要に応じて図４，５の具体的なハ
ード構成を参照しつつ、前記図３の機能ブロック図の構
成を用いて説明することにする。投光器１側の投光制御
部２６は、各投光素子３に順に駆動信号を与えて発光さ
せる（以下、この投光素子３への駆動信号を「発光指示
信号」という。）。なおこの発光指示信号は、具体的に
は、前記制御回路３８が、前記発振回路４１からのパル
ス信号に基づき、所定の時間間隔毎に生成したもので、
前記順次選択回路３９によって各投光素子３の駆動回路
４０に順に与えられる。

【００３９】前記発光指示信号は、通信部２７を介して
受光器２側に送信され、さらに受光器２側の通信部３７
から受光制御部３３に与えられる。受光制御部３３とし
て機能する第１の制御回路４８は、この発光指示信号に
同期する信号を順次選択回路５３に出力する。順次選択
回路５３は、この同期信号を各光軸有効化回路５４に順
に与えることにより、各受光素子４からの出力信号（以
下「受光量レベル信号」という。）を順に取り出す。な
お光軸有効化回路５４の切り替えは、前記投光器１側の
投光素子３の発光順序に対応するように行われており、
これにより前記順次点灯した発光素子からの光に対応す
る受光量レベル信号が順に取り出される。

【００４０】前記受光量レベル信号は、増幅部３４を介
して判定部３５に入力される。なお受光量レベル信号
は、増幅処理後、判定部３５に入力される前に、図示し
ないサンプルホールド回路やＡ／Ｄ変換回路によってデ
ィジタル量のデータに変換される。

【００４１】前記判定部３５として機能する各制御回路
４８，４９は、それぞれ入力された受光量レベル信号の
ディジタル値を所定のしきい値と比較し、受光量がしき
い値を上回る場合は「正常」、受光量がしきい値以下に
なった場合は「異常」とする判定処理を行う。そして
「正常」判定時にはＨレベルの信号を、「異常」判定時
にはＬレベルの信号を、それぞれ前記出力インターフェ
ース５６，５７を介して出力する。

【００４２】前記検知エリアＳに作業者の身体などが侵
入すると、前記判定部３５で「異常」判定がなされるこ
とにより、各出力信号がＨレベルからＬレベルとなって
各リレーが反転動作する。これに伴い前記投光器１の外
部リレー入力部２８に入力される信号は、Ｌレベルから
Ｈレベルに反転する。この物体が検知エリアＳから取り
除かれると、判定部３５は再び「正常」判定に復帰す
る。これを受けた出力信号のレベル反転により各リレー
が通常の状態に復帰すると、前記外部リレー入力部２８
に入力される信号は、ＨレベルからＬレベルに反転す
る。

【００４３】前記反転回数計数部２９は、外部リレー入
力部２８に入力される信号が反転する毎に、内部のカウ
ンタを１ずつ加算することによってリレーの反転回数を
計数する。なおこの計数値は、装置電源の切断などによ
り失われることがないように、計数処理の都度または所
定時間経過毎に、ＥＥＰＲＯＭ４３内に保存される。比
較部３０は、前記計数処理が行われる都度、計数された
反転回数を設定値記憶部３１に保存された設定値と比較
し、その比較結果を出力部３２に出力する。出力部３２
は、前記計数値が設定値を上回ったという比較結果を得
た時点で、前記表示灯２５の点灯などを行わせるための
制御信号（以下「報知用信号」という。）を出力する。

【００４４】このようにしてリレーの反転回数がセンサ
内で自動的に計数され、適切な取り替え時期になった時
点で報知が行われる。したがってユーザーは、リレーの
管理に手間をかけることなく、適切な時期にリレーを交
換することができ、メンテナンスにかかるコストも大幅
に削減できる。なお、前記報知用信号を出力する対象は
表示灯２５に限らず、前記ＰＬＣ６を対象としてもよ
い。この場合、ＰＬＣ６に報知用のプログラムを組み込
んでおき、報知用信号に応じて所定の警告処理を行った
り、前記電源供給用の制御信号の出力を停止するように
設定することができる。

【００４５】ところで前記リレーの反転回数について
は、必ずしもセンサ内で設定値との比較処理を行う必要
はなく、リレーの反転回数そのものを表示するようにし
てもよい。この場合、ユーザーがリレーの反転回数から
その取り替え時期を判断できるのであれば、ディジタル
表示器でも対応することができる。また反転回数をバー
グラフや円形グラフなどのアナログ表示で表すようにす
れば、これらのグラフの上限値に前記設定値を対応させ
ることにより、リレーの反転回数だけでは取り替え時期
を把握できないユーザーにも、リレーの取り替え時期が
迫っているか否かを簡単に報知することができる。

【００４６】さらに上記実施例の反転動作検出回路２３
では、各リレーのｂ接点をシリアルに接続しているが、
これに代えて、セーフティリレーＫ１，Ｋ２とコンタク
タＫＭ１，ＫＭ２とでそれぞれ個別の反転動作検出回路
を構成すれば、リレーの種類毎に取り替え時期を管理す
ることができる。特にセーフティリレーＫ１，Ｋ２につ
いて、各リレーのｂ接点１０，１１を個別に外部リレー
入力部２８に接続するようにすれば、受光器２側からの
２本の出力信号のうちのいずれか１本の信号レベルが反
転した場合にも対応でき、反転したリレーの動作のみを
正確に検出することが可能となる。

【００４７】上記図２〜４に示した構成は、この発明に
かかる安全管理システムの基本的な構成を示すものであ
って、以下、図６〜図１１を用いて、種々の設計変更例
を説明する。なお図６，７，８，９，１１の各機能ブロ
ック図では、図３と同一の構成については、同じ符号で
示すと共に、設計変更に直接関与しない構成について
は、記載を省略している。

【００４８】図６の例は、前記投光器１と受光器２とを
接続する同期線２２にパーソナルコンピュータ６０を接
続し、前記リレーの反転回数と比較される設定値を、パ
ーソナルコンピュータ６０から投光器１側に伝送するよ
うにしたものである。このような構成は、投光器１側の
制御回路２８に、受光器２以外の外部機器からの入力を
受け付けるための通信モジュールや、入力された設定値
をＥＥＰＲＯＭ４３に格納するためのプログラムを組み
込むことによって可能となる。反転回数計数部２９，比
較部３０，出力部３２などは、前記第１の実施例と同様
に動作して、リレーの反転回数が設定値を超えた時点で
報知用の信号を出力する。

【００４９】この実施例によれば、機械の種類や作業の
内容などに応じてリレーが反転する頻度を推測した上
で、その推測値が高い場合には設定値を低めにセットす
るなどの対応をとることができる。また使用されるリレ
ーの種類によっても設定値を変更できるので、各種機械
用の安全管理に柔軟に対応することができる。

【００５０】図７の例も、図６と同様に、前記同期線２
２にパーソナルコンピュータ６０を接続したものであ
る。この実施例では、投光器１側に、前記反転回数の計
測値をリセットするための反転回数リセット部６１を設
定する。この反転回数リセット部６１は、反転回数計数
部２９や比較部３０と同様に、前記制御回路３８に与え
られた機能であり、前記通信部２７を介してパーソナル
コンピュータからのリセット信号を受けることにより、
前記反転回数の計測値をゼロリセットするように設定さ
れる。

【００５１】前記図３の構成の場合、リレーの反転回数
の計測値をリセットする機能がないため、リレーを交換
した後に、新しいリレーの取り替え時期を管理するに
は、あらかじめ、設定値記憶部の設定値が順次更新され
るようなプログラムを設定しておく必要がある。（具体
的には設定値の初期値Ｐを２倍、３倍、４倍と倍増して
いく。） これに対し、図７の実施例では、リレーを交換した場
合、それまでの反転回数の累計値をリセットした上で計
数を再開するので、リレーを何回取り替えても比較処理
のための設定値を更新する必要がない。

【００５２】さらに図６、図７の構成を組み合わせて、
設定値を外部から可変設定するとともに、反転回数の計
測値をゼロリセットするように構成することもできる。
このような構成によれば、リレーを交換する都度、設定
値を見直したり、モデルチェンジなどによりリレーの機
械的寿命が変動した場合の設定値の変更を簡単に行うこ
とができ、利便性がさらに向上する。なおこのような外
部設定を行うための機器は、前記パーソナルコンピュー
タ６０に限らず、専用の設定器やその他の情報通信機器
を用いてもよい。

【００５３】つぎに図８の例は、投光器１側に、設定値
記憶部３１，比較部３０，出力部３２をそれぞれ２つず
つ設定することにより（図中では、各符号にＡ，Ｂを付
けて区別している。）、リレーの反転回数を２種類の設
定値と比較し、各比較結果を個別に出力するようにした
ものである。この構成によれば、前記セーフティリレー
Ｋ１，Ｋ２とコンタクタＫＭ１，ＫＭ２との反転回数を
別個に比較することができるなど、リレーの種類毎に取
り替える時期を管理することができ、より厳密にリレー
を管理することが可能となる。

【００５４】図９の例も、リレーの反転回数を２種類の
設定値と比較するようにしている。この実施例では、設
定値記憶部３１は２つ設定されるが、比較処理や比較結
果の出力については、単独の比較部３０，出力部３２に
よるシリアル処理により対応するようにしている。

【００５５】図１０は、上記構成の投光器１における処
理の手順を示す。なおこの手順は、前記反転回数計数部
２９，比較部３０，出力部３２に関係するもので、具体
的には制御回路３８により実行される。まず前記外部リ
レー入力部２８への入力信号が反転すると、ＳＴ１が
「ＹＥＳ」となり、つぎのＳＴ２でリレーの反転回数に
「１」を加算する。つぎのＳＴ３では、加算処理後のリ
レー反転回数を第１の設定値Ｎ１と比較する。そしてリ
レー反転回数が設定値Ｎ１以下であれば、ＳＴ３からＳ
Ｔ５に移行して、前記出力部３２からの出力をＬレベル
に設定する。

【００５６】この後、ＳＴ７に進み、前記リレー反転回
数を第２の設定値Ｎ２と比較する。この場合もリレー反
転回数が設定値Ｎ２以下であれば、ＳＴ７からＳＴ９に
進むことにより、前記出力部３２からの出力レベルをＬ
レベルのまま維持する。

【００５７】以下、同様に、入力信号のレベルが反転す
る都度、リレー反転回数をインクリメントしつつ、その
値を各設定値Ｎ１，Ｎ２と順に比較する。いずれかの時
点でリレー反転回数が設定値Ｎ１を上回ると、ＳＴ３か
らＳＴ４に進んで、前記出力部３２からの出力レベルを
Ｈレベルに反転させる。その後は、ＳＴ６で一定時間待
機した後、前記ＳＴ７以降の処理を実行する。

【００５８】またリレー反転回数が設定値Ｎ２を上回る
場合は、ＳＴ７からＳＴ８に進み、同様に前記出力部３
２からの出力レベルをＨレベルに反転させる。その後
は、ＳＴ１０で一定時間待機した後、ＳＴ１１に進んで
前記出力レベルをＬレベルに復帰させる。

【００５９】上記の手順によれば、リレー反転回数がい
ずれかの設定値Ｎ１，Ｎ２を上回ったとき、Ｈレベルの
出力信号により表示灯２５の点灯などによる報知が所定
時間行われることになる。なおＳＴ６，１０における待
機時間は、前記報知の行われる時間に対応するもので、
ユーザーが報知を十分に認識できる程度の長さに設定す
るのが望ましい。この実施例によれば、リレー反転回数
を複数の設定値と比較する場合のハードウェア構成を削
減することができ、しかも前記図８の実施例と同様に、
取り替えの時期が異なる複数種のリレーについて、取り
替えの時期を簡単に判断できる。

【００６０】なお前記図８，９の実施例では、いずれも
リレー反転回数を２種類の設定値と比較する都合上、い
ずれかの設定値に対応するリレーを交換した後も、リレ
ー反転回数をリセットせずにそのまま計数を続けること
になる。したがって交換した側のリレーについては、設
定値記憶部３１Ａ，３１Ｂの設定値を更新した上で取り
替えの時期の管理を行う必要がある。

【００６１】ここまでの各実施例がいずれも、投光器１
側でリレー反転回数の管理を行う方式をとるのに対し、
図１１の例は、受光器２側で前記出力部３６からの信号
レベルにより間接的にリレーの反転を検知して計数処理
を行い、リレーの取り替え時期を報知するようにしてい
る。さらにこの実施例では、報知に対し、ユーザーが取
り替えを行わなかった場合に、前記モーター７への電源
供給を強制的に停止することにより事故を防止するよう
にしている。なおこの実施例の投光器１は、投光素子３
を発光させるための投光制御部２６，および前記発光指
示信号を受光器２側に送信するための通信部２７のみを
具備する構成となる。

【００６２】上記処理のための構成として、受光器２に
は、出力反転回数計数部６２，比較部６３，設定値記憶
部６４，表示処理部６５などが設けられる。出力反転回
数計数部６２は、前記出力部３６からの出力信号が反転
する都度、その反転回数を計数するためのもので、比較
部６３は、この計数値を設定値記憶部内の設定値と比較
する。表示処理部６５は、前記図２における投光器１側
の出力部と同様に、外部の表示灯（図示せず。）に報知
用信号を与えて点灯させるためのものである。なお出力
反転回数計数部６２，比較部６３は、実際には、前記図
５の２個の制御回路４８，４９により設定され、設定値
記憶部６４は各制御回路４８，４９に対応するＥＥＰＲ
ＯＭ５２，５２内に設定される。これにより各出力信号
の反転回数は、それぞれ個別に計数された後、各計数値
がそれぞれ２種類の設定値と比較されることになる。

【００６３】前記設定値記憶部６４には２種類の設定値
を格納することができる。前記比較部６３は、まず出力
信号の反転回数が値の低い方の設定値を上回った時点で
表示処理部６５を動かし、リレーの取り替え時期になっ
たことを報知させる。さらに比較部６３は、反転回数が
値の高い方の設定値を上回ると、前記出力部３６を動か
す。出力部３６では、実際の物体検知結果に関わらず
に、出力信号のレベルをＬレベルに設定するので、各リ
レーコイル１２，１３，１８，１９は消磁され、モータ
ー７は回転不可能な状態となる。なおリレーが取り替え
られた場合は、前記図９の実施例と同様にして、外部か
らの指示によって出力反転回数をリセットするのが望ま
しい。

【００６４】さらに前記図２〜５に示した投光器１側で
リレーの作動回数を比較する実施例においても、図９の
実施例と同様に、２種類の設定値との比較を行うことに
より、最初の報知によりリレーが取り替えられない場合
は、異常検知信号の出力によりモーター７を回転不可能
な状態とするように設定することができる。なお異常検
知信号の出力は、投光器１側から受光器２側に異常検知
信号の出力を要求する制御信号を送信することによって
行われる。

【００６５】このようにセンサを構成する投光器１，受
光器２のいずれかにリレーの取り替え時期を管理するた
めの構成を組み込むことにより、余計な空間をとらずに
簡単かつ確実にリレーの取り替えの時期を報知すること
が可能となる。勿論、この種の機能は、ＰＬＣ６に組み
込むことも可能である。また設置場所が確保できるので
あれば、メンテナンス専用の機器を配置し、この機器内
に前記外部リレー入力部２８，反転回数計数部２９，比
較部３０，設定値記憶部３１，出力部３２などの機能の
ほか、図８，９における設定値の変更機能や計測値のリ
セット機能を盛り込むことによって、リレーの取り替え
時期を万全に管理することができる。

【００６６】

【発明の効果】上記したようにこの発明は、機械の駆動
系にリレー接点を組み込むとともに、機械の作業領域内
の物体を検知して前記リレー接点を開くことにより、事
故の防止をはかるシステムにおいて、リレー接点の作動
回数を自動的に累計して、この累計値がリレーの取り替
えが必要な回数に達した時点で報知を行うようにしたの
で、リレーの管理に手間をかけずに、しかも適切な時期
にリレーを交換することが可能となる。よってメンテナ
ンスに要する労力およびコストを大幅に削減できる、と
いう効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の安全管理システムに使用される多光
軸光電センサの設置例を示す斜視図である。

【図２】安全管理システムの構成を示す電気回路図であ
る。

【図３】多光軸光電センサの構成を示す機能ブロック図
である。

【図４】投光器の具体的な構成を示すブロック図であ
る。

【図５】受光器の具体的な構成を示すブロック図であ
る。

【図６】センサの設計変更例を示す機能ブロック図であ
る。

【図７】センサの設計変更例を示す機能ブロック図であ
る。

【図８】センサの設計変更例を示す機能ブロック図であ
る。

【図９】センサの設計変更例を示す機能ブロック図であ
る。

【図１０】図９のセンサにおける報知処理の手順を示す
フローチャートである。

【図１１】リレーの取り替え時期の管理機能を受光器側
に持たせた場合のセンサの構成を示す機能ブロック図で
ある。

【符号の説明】

Ｋ１，Ｋ２ セーフティリレー ＫＭ１，ＫＭ２ コンタクタ １ 投光器 ２ 受光器 ３ 投光素子（ＬＥＤ） ４ 受光素子（ＰＤ） ７ モーター ８，９，１４，１５ ａ接点 １０，１１，１６，１７ ｂ接点 ２１Ａ，２１Ｂ 出力信号線 ２３ 反転動作検出回路 ２４ 入力信号線 ２８ 外部リレー入力部 ２９ 反転回数計数部 ３０ 比較部 ３２，３６ 出力部 ６２ 出力反転回数計数部 ６３ 比較部 ６５ 表示処理部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 川池 襄 京都府京都市右京区花園土堂町10番地 オ ムロン株式会社内 Ｆターム(参考） 3C011 AA14 AA15 AA16 4E088 KK07 KK15

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 所定の作業を行うための機械の駆動系に
   リレー接点を組み込むとともに、前記機械の作業領域内
   の物体を検知して前記リレー接点を開くようにした安全
   管理方法において、 前記リレー接点が作動する都度その作動回数を累計し、
   その累計値が所定の設定値に達したとき、リレーの交換
   が必要であることを報知することを特徴とする安全管理
   方法。
2. 【請求項２】 所定の作業を行うための機械の駆動系に
   接点が組み込まれたリレーと、前記機械の作業領域内の
   物体を検知して前記リレー接点を開くための異常検知信
   号を出力する物体検知センサとを具備する安全管理シス
   テムにおいて、 前記リレー接点の作動の有無を判別する作動判別手段
   と、 前記作動判別手段がリレー接点が作動したと判別するの
   に応じてその作動回数の累計値を求める作動回数計数手
   段と、 前記作動回数計数手段により得られた累計値を所定の設
   定値と比較する比較手段と、 前記比較手段による比較結果を出力する出力手段とを具
   備して成る安全管理システム。
3. 【請求項３】 前記リレーは、常開、常閉の各接点を具
   備し、いずれか一方の接点が前記機械の駆動系に組み込
   まれており、 前記作動判別手段は、前記駆動系に組み込まれていない
   方の接点に接続される外部信号入力手段を含み、この外
   部信号入力手段より入力される信号のレベルにより前記
   駆動系内のリレー接点の作動の有無を判別する請求項２
   に記載された安全管理システム。
4. 【請求項４】 駆動系にリレー接点が組み込まれた機械
   について、その作業領域内の物体を検知するための物体
   検知手段と、 前記物体検知手段が物体を検知するのに応じて前記駆動
   系内のリレー接点を開くための異常検知信号を出力する
   信号出力手段と、 前記リレー接点の作動の有無を判別する作動判別手段
   と、 前記作動判別手段がリレー接点が作動したと判別するの
   に応じてその作動回数の累計値を求める作動回数計数手
   段と、 前記作動回数計数手段により得られた累計値を所定の設
   定値と比較する比較手段と、 前記比較手段による比較結果を出力する出力手段とを具
   備して成る物体検知センサ。
5. 【請求項５】 複数の投光素子を一列に配備して成る投
   光器と、各投光素子と対をなす複数の受光素子を一列に
   配備して成る受光器とを、各光軸が平行になるように対
   向配備させて成る多光軸光電センサであって、 前記各光軸による検知エリアは所定の作業を行うための
   機械の作業領域内に設定されるとともに、前記受光器か
   らは、前記検知エリア内で物体を検知したことに応じて
   前記機械の駆動系に組み込まれたリレー接点を開くため
   の異常検知信号が出力されており、 前記リレー接点の作動の有無を判別する作動判別手段
   と、 前記作動判別手段がリレー接点が作動したと判別するの
   に応じてその作動回数の累計値を求める作動回数計数手
   段と、 前記作動回数計数手段により得られた累計値を出力する
   出力手段とを具備して成る多光軸光電センサ。
6. 【請求項６】 複数の投光素子を一列に配備して成る投
   光器と、各投光素子と対をなす複数の受光素子を一列に
   配備して成る受光器とを、各光軸が平行になるように対
   向配備させて成る多光軸光電センサであって、 前記各光軸による検知エリアは所定の作業を行うための
   機械の作業領域内に設定されるとともに、前記受光器か
   らは、前記検知エリア内で物体を検知したことに応じて
   前記機械の駆動系に組み込まれたリレー接点を開くため
   の異常検知信号が出力されており、 前記リレー接点の作動の有無を判別する作動判別手段
   と、 前記作動判別手段がリレー接点が作動したと判別するの
   に応じてその作動回数の累計値を求める作動回数計数手
   段と、 前記作動回数計数手段により得られた累計値を所定の設
   定値と比較する比較手段と、 前記比較手段による比較結果を出力する出力手段とを具
   備して成る多光軸光電センサ。
7. 【請求項７】 前記リレーは、常開、常閉の各接点を具
   備し、いずれか一方の接点が前記機械の駆動系に組み込
   まれており、 前記作動判別手段は、前記駆動系に組み込まれていない
   方の接点に接続される外部信号入力手段を含み、この外
   部信号入力手段より入力される信号のレベルにより前記
   駆動系内のリレー接点の作動の有無を判別する請求項５
   または６に記載された多光軸光電センサ。
8. 【請求項８】 前記作動判別手段は、前記異常検知信号
   のレベルの反転により前記駆動系内のリレー接点の作動
   の有無を判別する請求項５または６に記載された多光軸
   光電センサ。
9. 【請求項９】 前記出力手段は、前記比較手段により前
   記リレー接点の作動回数の累計値が前記設定値を上回る
   という比較結果が得られたとき、前記異常検知信号の出
   力により前記駆動系のリレー接点を強制的に開放する手
   段である請求項６に記載された多光軸光電センサ。