JP2004062652A

JP2004062652A - ロール機械用安全装置

Info

Publication number: JP2004062652A
Application number: JP2002221784A
Authority: JP
Inventors: Masaya Kamiyama; 上山　雅哉; Satoru Fujiwara; 藤原　覚
Original assignee: Mitsubishi Cable Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Cable Industries Ltd
Priority date: 2002-07-30
Filing date: 2002-07-30
Publication date: 2004-02-26

Abstract

【課題】簡単な構成により、事故を未然に防ぐことが可能であると共に、センサ手段の自己故障診断を行うことができ、極めて信頼性の高いロール機械用安全装置を提供することを目的とする。
【解決手段】ロール機械作業部乃至その近傍部を含む検出エリアＡ内への作業者の手の侵入を検出すると通常ＯＮ状態の検出信号がＯＦＦ状態となるセンサ手段１を備えている。センサ手段１がＯＮ状態でロール機械２が作動し、センサ手段１がＯＦＦ状態となるとロール機械２を緊急停止させるようにしている。
【選択図】　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、作業者の手等がロール機械の危険領域に侵入した場合に、運転を自動的に停止させるロール機械用安全装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ゴム材料の混練作業等に使用される装置として、平行な一対のロールを隙間をもたせて配設し、ロールを回転させ、一対のロール間にゴム材料をその上方位置から作業者が投入して、ゴム材料を混練するものが知られている。そして、作業者がゴム材料を投入する際、手がロール間の隙間に近づきすぎると、これらの回転に手が巻き込まれ、狭い隙間に挟まれ、けがをするおそれがある。
そこで、このようなロール機械における従来の安全装置としては、作業位置にロール機械緊急停止用押しボタンを設けていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来の安全装置は、手が巻き込まれて危険を感じたり、実際に手を挟まれた場合に、始めて緊急停止用押しボタンを押してロールの回転を停止させるものであり、重大な事故が発生する前に自動的に装置を停止させるものではなく、事故発生を未然に防止し得るものではないという問題があった。
そこで、作業者の手がロール間に挟まれる前に、自動的にロールの停止が可能となるように、手がロール間の周辺領域に侵入したことをセンサにより検出し、自動的に緊急停止させる安全装置が提案されている。
しかし、この安全装置のセンサは、手等を検知した場合に機械を停止させるよう検出信号ＯＮを発信するように構成されている。即ち、センサは運転制御手段に対し、常時ＯＦＦであるが、手を検知するとＯＮとして、運転制御手段により機械を停止させるように回路が構成されている。そのため、センサが故障していたり、センサが断線している等の故障が発生した場合、手を検出できず、さらに、作業者はその故障に気がつかないため、安全装置としての信頼性に問題があった。そのため、安全装置用のセンサとして、故障等のトラブル発生を自己検知できる自己診断機能付きセンサを使用することが考えられる。しかし、自己診断機能付きセンサは非常に高価であり、また、通常使用する出力信号用以外に、自己診断用の信号を送受信するための配線が別途必要となり、設備が複雑化し、設備コストが高くなるという問題がある。
【０００４】
そこで本発明は、簡単な構成により、事故を未然に防ぐことが可能であると共に、センサ手段の自己故障診断を行うことができ、極めて信頼性の高いロール機械用安全装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するために、本発明に係るロール機械用安全装置は、ロール機械作業部乃至その近傍部を含む検出エリア内への作業者の手の侵入を検出すると通常ＯＮ状態の検出信号がＯＦＦ状態となるセンサ手段を備え、該センサ手段がＯＮ状態でロール機械が作動し、該センサ手段がＯＦＦ状態となると該ロール機械を緊急停止させるようにしたものである。
または、作業者の手に装着する検出用反射体と、ロール機械作業部乃至その近傍部を含む検出エリア内への該検出用反射体の侵入を検出すると通常ＯＮ状態の検出信号がＯＦＦ状態となる反射型のセンサ手段と、を備え、該センサ手段がＯＮ状態でロール機械が作動し、該センサ手段がＯＦＦ状態となると該ロール機械を緊急停止させるようにしたものである。
また、上記センサ手段は、投光器と受光器を有するセンサユニットが複数並設されて構成され、上記ロール機械による作業開始前において、全ての該センサユニットが作業者の手の侵入を検出して通常ＯＮ状態の検出信号がすべてＯＦＦ状態となると、該ロール機械が始動可能となるようにするも好ましい。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下、図示の実施の形態に基づき、本発明を詳説する。
【０００７】
図１は、本発明に係るロール機械用安全装置の実施の一形態を示すブロック図であり、図２は、ロール機械用安全装置の側面図、図３は、その正面図である。
このロール機械用安全装置は、例えば、ゴム材料の混練作業等に使用されるロール機械（ロール混練装置）２における安全装置であり、作業者の手（体の一部）がロール機械２の危険領域に侵入した場合に、ロール機械２の運転を自動的に緊急停止させるものである。
このロール機械２の実施例としては、図１と図２と図３に示すように、平行な一対のロール７，７を、隙間をもたせその回転軸心が水平となるよう配設したものであり、ロール７，７を回転させ、一対のロール７，７間に、ゴム材料をその上方位置から作業者が手により投入して、ゴム材料を混練する装置である。
【０００８】
この安全装置は、図１に示すように、作業者の手等の侵入を検出するセンサ手段１と、センサ手段１の信号によりロール機械２の作動を制御する安全制御手段８と、を備え、センサ手段１が作業者を検出した場合に、安全制御手段８が、ロール機械１の駆動手段９に緊急停止命令を送信するように構成されている。
【０００９】
センサ手段１について説明すると、センサ手段１は、ロール機械２の上方位置の両側部に一対配設されて、ロール機械作業部乃至その近傍部（作業部の両側部）を含む範囲を検出エリアＡとしている。なお、側部とは、ロール７を軸心方向に見て左右方向側の部分である。さらに説明すると、一方のセンサ手段１は一方のロール７の上方位置にそのロール７の長手方向（軸心方向）に沿って配設され、他方のセンサ手段１は他方のロール７の上方位置にそのロール７の長手方向（軸心方向）に沿って配設されており、検出エリアＡの長手方向の範囲はロール長さ寸法Ｌより長くしている。即ち、ロール機械２は一対のロール７，７が水平状に配設されているが、どちら側からでも作業者が安心して作業できるようにしている。また、検出エリアＡは、センサ手段１の位置・向きを変更することにより適宜設定可能であり、手が巻き込まれるおそれのある危険領域としている。
【００１０】
そして、センサ手段１は、検出エリアＡ内への作業者の手の侵入を検出すると通常ＯＮ状態の検出信号がＯＦＦ状態となるように回路が設定されている。図５と図６は、センサ手段１の回路（接点部１１）を説明したものであり、図５はセンサ手段１が作業者の手を検出していない通常状態───ＯＮ状態───であり、ロール機械２は作動状態にある。そして、センサ手段１が作業者の手を検出すると、図６のようにセンサ手段１がＯＦＦ状態となり、安全制御手段８によりロール機械２を緊急停止（非常停止）させる。なお、センサ手段１のＯＦＦ状態とは、（後に説明するが）センサ手段１の故障・断線により、センサ手段１から安全制御手段８への信号が途絶えた状態の場合もある。
【００１１】
センサ手段１による手の侵入検出の具体的な手段としては、センサ手段１を光電式反射型センサ（光電センサ）とし、投光器４からの光が手（手に装着した反射体３）により反射され、受光器５の受光量の変化により、手の侵入検出を行っている。即ち、作業者の手（体の一部）に検出用反射体３を装着し、センサ手段１の投光器４から光を照射して、検出用反射体３が照射されるとその光が反射されセンサ手段１の受光器５の受光量が増加し、検出用反射体３の侵入を検知するものとし、受光器５は、受光量が所定値を超えると、上述のとおり接点部１１がＯＦＦ状態となるように構成され、所定値以下の場合は、センサ手段１の出力信号はＯＮ状態のままとしている。このように所定値を設定することで、反射体３以外の物による光の反射でセンサ手段１が誤作動することはない。
【００１２】
検出用反射体３は、投光器４による特定の光のみを反射させるものであり、図示省略するが、手袋の甲の部分等にシート状の検出用反射体３を取着させたものや、図１と図３に示すように、作業者の手首に巻き付けるよう装着するリストバンド型のものとしている。これによれば、ゴム材料を扱う際、邪魔になることがなく、さらに、リストバンド全体を検出用反射体３により構成させれば、手の向きに寄らず、光を受光器５側へ反射でき、また、手袋をしないで作業を行う方が好ましい（安全である）ロール機械２に対しても適用可能となる。
これにより、検出エリアＡ内に検出用反射体３が侵入すると、光電式反射型センサ手段１が検出し、センサ手段１の通常ＯＮ状態の検出信号をＯＦＦ状態とし、安全制御手段８の働きによりロール機械２を緊急停止させている。
また、センサ手段１は上述のように、反射型として受光量の増加により作業者の手等の検出を行う以外にも、手等の侵入により投光器４の光が遮られ受光器５の受光量が減少することにより検出を行うよう構成してもよい。
【００１３】
さらに、センサ手段１は、図２に示すように投光器４と受光器５を有するセンサユニット６を複数並設させて構成している。即ち、図４に示すように、投光器４と受光器５を一組のセンサユニット６とし、センサユニット６をロール７の上方位置に、ロール７の軸方向に沿って所定ピッチ（一定間隔）ｐで一列に配設している。この際、図２に示すように、一つのセンサユニット６の検出区域と、そのセンサユニット６と隣り合うセンサユニット６の検出区域とはラップ（重複）するようにしている。これにより、ロール７の長手方向全ての範囲に渡って手等の侵入を検出でき、より安全な装置とすることができる。
【００１４】
検出用反射体３は、作業者の手等に装着した状態で、図３に示すように、その長さ寸法ａと幅寸法ｂとを、センサユニット６の配設ピッチｐ以上の寸法としており、特に、ピッチｐと長さ寸法ａと幅寸法ｂとの関係をｐ≦ａ＜ｂとするのが好ましい。これにより、センサ手段１による検出漏れをなくすることができる。つまり、ｐ＞ａ、ｐ＞ｂであると、センサユニット６に近接する領域では検出用反射体３を検出できないおそれがあるからである。なお、リストバンド型検出用反射体３とした場合、その幅寸法ｂは、作業者の手首の幅寸法となる。
【００１５】
そして、センサユニット６の設置数ｎは、まず、検出用反射体３の長さ寸法ａと幅寸法ｂを決め、それによりセンサユニット６のピッチｐを上記関係式より決定し、そのピッチｐの値でロール７の長さ寸法Ｌを除して得られた値とするのが好ましい。即ち、ｎ＝Ｌ／ｐ程度としている。これにより、センサユニット６を必要以上に増やすことがないため故障の確率を低減でき、かつ、安全装置としての信頼性を損なうことがない。
【００１６】
次に、本発明のロール機械用安全装置の機能を作業順に追って説明する。先ず作業準備工程は、図１と図７のフロー図に示すように、最初停止状態にあるロール機械２及びロール機械用安全装置のうち、安全装置の電源（ブレーカー）のみをＯＮ状態とする。これによりセンサ手段１と安全制御手段８のみが作動され、ロール機械２（駆動手段９）はまだＯＦＦの状態である。なお、安全制御手段８が有する制御回路は、電源ＯＮ時、ロール機械２（駆動手段９）に対して非常停止信号を発信しているため、たとえ、ロール機械２の電源（ブレーカー）をＯＮとしてもロール機械２は作動するおそれはない。
【００１７】
そして、安全制御手段８が具備する図示省略のパトライトが連続警告音と共に起動する。この際、センサ手段１の信号が少なくとも一定時間以上ＯＮ状態となったか否かを、自動的に安全制御手段８が監視する。具体的には、図２と図３に示した全てのセンサユニット６の信号がＯＮ状態となったか（安全制御手段８との通常通信状態）を確認し、全てのセンサユニット６のうち一つでもＯＮ状態が確認できない場合（ＯＦＦ状態のままの場合）、そのセンサユニット６には何らかの異常があるため、点検・修理の対象となることがわかる。
【００１８】
そして、センサ手段１の作動が確認できると警告音が間欠音となり、その後、ロール機械２による作業開始前に、センサ作動確認を行う。これは、センサ手段１は投光器４と受光器５を有するセンサユニット６が複数並設されて構成されているが、全てのセンサユニット６が正確に作動するか否か（対象物を検出できるか否か）の確認を行うものである。具体的には、作業者が検出用反射体３を手に装着し、検出エリアＡの全ての領域に順次手を入れ───検出エリアＡ内において、手をセンサユニット６の配設方向に沿って連続的に移動させ───、全てのセンサユニット６が作業者の手の侵入を検出して、センサユニット６の通常ＯＮ状態の検出信号がすべてＯＦＦとなることを、安全制御手段８により確認する。これにより全てのセンサユニット６のうち一つでもＯＦＦ状態が確認できないセンサユニット６があった場合（ＯＮ状態のままの場合）、そのセンサユニット６には何らかの異常があるため、点検・修理の対象となることがわかる。
【００１９】
そして、このセンサ作動確認が終了すると、安全制御手段８のパトライト及び警告音は停止し、安全制御手段８が有する回路において、ロール機械２に対する非常停止信号を解除する。そして、（検出エリアＡ内に作業者の手が無い状態で）センサ手段１の信号が通常のＯＮ状態となり、ロール機械２の始動開始工程へと進むことができ、ここで始めてロール機械２が始動可能となる。
即ち、本発明の安全装置は、ロール機械作業時における緊急停止機能を有すると共に、ロール機械作業開始前におけるセンサ故障事前確認機能を有する。
【００２０】
続いて、ロール機械２の始動開始工程は、図８のフロー図に示すように、先ず、ロール機械２とその駆動手段９の電源（ブレーカ）をＯＮにする。この際、安全制御手段８から非常停止信号が解除されていないままの場合、駆動手段９の電源が落ちるようにし、ロール機械２を停止させる。そして、（非常停止信号が解除されていると）ロール機械２は、起動スイッチ（図示省略）を押すことにより、ロール機械２を作動（ロール７，７を回転）させることができる。
【００２１】
そして、安全装置が作動中にあるロール機械２により作業者は、所定の作業を行い、検出エリア（危険領域）Ａに作業者の手が入ってしまうと、センサ手段１がそれを検出し、センサ手段１の通常ＯＮ状態にある信号がＯＦＦ状態となる（図５から図６の状態となる）。この状態を安全制御手段８が瞬時に検知し、駆動手段９へ緊急停止命令を出し、ロール機械２の作動を緊急停止させる。
これと同時に、安全制御手段８の上記パトライトが警告音と共に作動し、作業者（及び周囲）に危険作業があったことを知らせ、所定時間経過後（例えば１０秒後）、パトライト及び警告音が自動停止する。それと共に、安全制御手段８の緊急停止命令（非常停止）が自動的に解除され、検出エリアＡから手が退避された状態でセンサ手段１は通常のＯＮ状態に戻り、ロール機械２は起動スイッチが再度押されるのを待つ。なお、パトライト及び警告音の自動停止後、安全制御手段８の緊急停止命令が解除されても、緊急停止したロール機械２は、電源（ブレーカ）がＯＮ状態であるが運転（回転）は停止した状態である。
【００２２】
本発明の安全装置は、検出時に、センサ手段１が通常ＯＮ状態にある検出信号をＯＦＦにする（安全制御手段８への信号が遮断された状態となる）もので、センサ手段１の回路の接点を常時閉状態から開状態にするいわゆるｂ接点を有するため、ＯＦＦ状態（信号が遮断された開状態）を安全制御手段８が検知すると、ロール機械２を緊急停止させる。従って、検出エリアＡに作業者の手が侵入してＯＦＦとなる以外にも、作業中においてセンサユニット６が故障等を起こし安全制御手段８への信号が途絶えた（断線した）場合───即ちＯＦＦ状態───にも、安全制御手段８は、自動的にロール機械２を緊急停止せることとなる。即ち、ロール機械２の運転中に、センサ手段１の故障を常時、監視できることとなり、本発明の安全装置は、ロール機械作業時におけるセンサ故障確認機能をも有することとなる。
【００２３】
【発明の効果】
本発明は上述の構成により次のような効果を奏する。
【００２４】
（請求項１、２によれば）極めて簡単な構成により、事故発生を未然に防止し得る安全装置とすることができる。また、ロール機械２運転中にセンサ手段１が故障したりセンサ手段１が断線したりすると、センサ手段１からの信号は途絶える（ＯＦＦ状態となる）ため、ロール機械２を上述と同様のフローにより停止させることができ、安全装置の作動が不十分な状態で、作業者はロール機械２により作業を行うことがない。即ち、作業者の安全を守ることができると共に、センサ手段１の故障の管理も行え、安心して作業者がロール機械２を使用して作業ができる安全装置を、安価に得ることが可能である。
【００２５】
（請求項３によれば）センサ手段１の作動確認が終了しないと、ロール機械２による作業を開始できないため、より一層安全性の高い作業環境を提供することができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のロール機械用安全装置の実施の一形態を示すブロック図である。
【図２】ロール機械用安全装置の側面図である。
【図３】ロール機械用安全装置の正面図である。
【図４】センサユニットを説明する斜視図である。
【図５】ロール機械が作動状態となるセンサ手段がＯＮ状態の回路図である。
【図６】ロール機械が緊急停止状態となるセンサ手段がＯＦＦ状態の回路図である。
【図７】作業前におけるセンサ手段の作動確認を説明するフローチャート図である。
【図８】ロール機械用安全装置の緊急停止機能を説明するフローチャート図である。
【符号の説明】
１　センサ手段
２　ロール機械
３　検出用反射体
４　投光器
５　受光器
６　センサユニット
Ａ　検出エリア

Claims

ロール機械作業部乃至その近傍部を含む検出エリア（Ａ）内への作業者の手の侵入を検出すると通常ＯＮ状態の検出信号がＯＦＦ状態となるセンサ手段（１）を備え、該センサ手段（１）がＯＮ状態でロール機械（２）が作動し、該センサ手段（１）がＯＦＦ状態となると該ロール機械（２）を緊急停止させるようにしたことを特徴とするロール機械用安全装置。
作業者の手に装着する検出用反射体（３）と、ロール機械作業部乃至その近傍部を含む検出エリア（Ａ）内への該検出用反射体（３）の侵入を検出すると通常ＯＮ状態の検出信号がＯＦＦ状態となる反射型のセンサ手段（１）と、を備え、該センサ手段（１）がＯＮ状態でロール機械（２）が作動し、該センサ手段（１）がＯＦＦ状態となると該ロール機械（２）を緊急停止させるようにしたことを特徴とするロール機械用安全装置。
上記センサ手段（１）は、投光器（４）と受光器（５）を有するセンサユニット（６）が複数並設されて構成され、上記ロール機械（２）による作業開始前において、全ての該センサユニット（６）が作業者の手の侵入を検出して通常ＯＮ状態の検出信号がすべてＯＦＦ状態となると、該ロール機械（２）が始動可能となるようにした請求項１又は２記載のロール機械用安全装置。