JP2005321369A - 身体保護センサ - Google Patents

Abstract

【課題】 機械装置に運転者や作業者がはさまれ、巻き込まれる事故から身体の安全を図るため、機械装置側に検出センサを設けて刃物や可動部の移動領域に身体の一部が入ってきたことを検知し、機械装置を停止させる方法が一般的であるが、運転者あるいは作業者の全ての状況を機械装置側に設けられたセンサで識別することは極めて困難である。本発明は機械装置の運転者あるいは作業者に及ぶ異常を確実に検出、機械装置を非常停止させるセンサシステムを提供し、機械装置にかかる人身事故を最小限に食い止めることを目的とする。
【解決手段】 機械装置可動部と接触する可能性のある身体の部位に、圧力センサを装着することにより、機械装置運転者や作業者が機械にはさまれ、又は巻き込まれたことを電気信号として直接瞬時に検出し、機械装置の運転を非常停止させ、機械装置運転者や作業者の致命的な身体事故を防止する。
【選択図】 図１

Description

発明の詳細な説明

機械装置の可動部に運転者あるいは作業者がはさまれ、あるいは巻き込まれることで致命的な傷害を負うことを防止する身体保護センサに関する。

産業機械などの作業中に機械装置が運転者あるいは作業者がはさまれ、死傷するという事故が発生することがある。工作装置の場合は、刃物や可動部に腕などが接触することで大きな傷害が発生する場合があり、ロボットの場合はロボットの作業領域に誤って入ることによりロボットアームにはさまれ怪我を負うことがある。また、ごみ収集車両などのごみ投入口の可動部に腕を巻き込まれて生命に関わる傷害を負うこともある。

これらの事故の発生を防止するために運転者や作業者の身体を保護する方法あるいは装置が多く提案されているが、その方法としては、機械装置側に検出センサを設けて刃物や可動部の移動領域に身体の一部が入ってきたことを検知し、機械装置を停止させる方法が一般的である。

ごみ収動集車両を例にとって説明する。ごみ収集車は、ごみを最終的に収容するごみ収容箱と、ごみを投入するごみ投入箱とからなり、ごみ投入箱にはごみを投入する投入口とごみを圧縮してごみ収集箱に送る積込装置が設けられている。積込装置には回転板が設けられていて、ごみ投入口から投入されたごみは回転板で圧縮され積込装置によりごみ収集箱に送られ、収容される。

ゴミ収集車の回転体に何らかの異常が発生した際には、作業者自身がごみ収集車のごみ投入口付近に設置された非常停止ボタン押すかあるいはフットスイッチを蹴ることによって回転板の動作を非常停止させる。また、ごみの投入作業をしている作業者以外の人が非常停止操作をする手段も設けられている。しかし、作業者が回転体に巻き込まれた場合に瞬時に対応することは困難である場合が多く、人身事故の発生はまぬがれない。

そこで、塵芥収集車の積込安全装置として、ごみ投入箱の投入口の一方の壁側に発光器を設け、他方の壁側に受光器を設けておき、投入口内に作業者の手が挿入されると発光器から投射される光が遮断されることで、積込装置の作動を停止し、積込装置に作業者の手などが巻き込まれる事故を防止する方法が提案されている。

上記の安全装置では、複数組の発光器と受光器を配置し、ごみと作業者の手などとの違いを判別しようとしているが、ごみと作業者との識別を完璧に判定することは困難であり、信頼性の点で問題があった。また、複数組の発光器と受光器を配置しても、作業者の手がそれらの光ビームを掻い潜ってしまう場合には、事故の発生につながることになる。さらに、ゴミの形状によっては作業者の手と謝って判断する場合もあり、積み込み装置が頻繁に停止するためにごみ収集作業に支障をきたす恐れもあった。

また、赤外線センサなどを用いて作業者の手とゴミとを判別する方法なども提案されているが、ごみが屋外で高温になっている場合などでは、ごみと作業者の手を判別することは困難である。

また、赤外センサから見て投入されたゴミの後側に作業者の手があった場合には検出することができず、事故につながる恐れがある。

さらに、機械側に設けたトルク検出手段により異常を検出する方法などもあるが、機械装置側の出力が大きいために運転者や作業者に触れたことによる圧力変化などの微妙な変化を検出することが困難である。

ごみ収集車以外の他の機械装置についても、光電センサによる人体検知による安全保護装置が設置され、機械作動を非常停止させる装置が設けられているが、機械装置に巻き込まれる事故やはさまれる事故の場合に、事故が発生したことを感知して人体損傷を最小にとどめる保護装置は見られない。

発明が解決しようとする課題

従来の機械装置の付帯する安全装置は、機械装置側に検出センサを設けて刃物や可動部の移動領域に身体の一部が入ってきたことを検知し、機械装置を停止させる方法が一般的である。

しかし、この方法では、ごみ収集車の例に見られるように、運転者あるいは作業者の全ての状況を機械装置側に設けたセンサで検出することは困難である。
また、機械側に設けたトルク検出手段などによる異常検出手段も有効とは言い難い。

また、ごみ収集車のごみ投入時に巻き込まれる事故の他にも、回転中のベルトコンベアに巻き込まれる場合、手持ちホースが脱水機にまきこまれる場合、自動搬送車と壁の間に挟まれる場合、フォークリフトやクレーンにはさまれる場合等の事故の発生事例が多く見られる。

本発明は上記の問題点を鑑み、機械装置の運転者あるいは作業者に及ぶ異常を確実に検出する身体保護センサを提供し、機械装置にかかる人身事故を最小限に食い止めることを目的とする。

課題を解決するための手段

本発明の身体保護センサは、機械装置の可動部と接触する可能性のある衣服あるいは装着物に圧力センサを織り込むか、あるいは一体化したことを特徴としている。

従来の機械装置に設けられている身体保護用センサは、機械装置に設置されているのが普通であるが、本発明の身体保護用センサは機械装置の運転者あるいは作業者の着用する衣服あるいは装着物に組み込む形状であるために、機械装置の運転者あるいは作業者が機械装置にはさまれ、あるいは巻き込まれたことを確実に検出することができる。その結果、機械装置の運転者あるいは作業者の重傷身体事故を防止することができるとともに、過検出による不要な機械装置の停止を起こすことがなく、機械装置の効率を損ねることなく安全な機械装置の運転を確保することができる。

本発明の身体保護センサにおいては、前記圧力センサを、シート状あるいは箔状に成形されているものを用いることができる。

さらにこのシート状あるいは箔状に成形されている圧力センサは、窒化アルミニウム薄膜を積層した構造であるものを採用することができる。

また、本発明の身体保護センサにおいては、前記圧力センサは、ストリップ状に成形されているものを用いることができる。

次に本発明の実施の形態について詳細に説明する。図１は本発明の身体保護センサの構成を示す説明図である。また、図２は繊維状あるいはストリップ状に形成された圧力センサを織り込んだ身体保護センサの圧力検出部の一部を示し、図３は接着などの方法により布地と圧力センサを一体に形成した圧力検出部を示す。

図１に示すように、本発明の身体保護センサは、圧力検出部１と、出力ケーブル２と、送信端子部３とから構成される。

圧力検出部１は、機械装置の運転者あるいは機械装置の周辺で作業する作業者の着用する衣服あるいは、装着物に組み込まれており、機械装置の運転者あるいは機械装置の周辺で作業する作業者にかかる異常な負荷を検出する。

圧力検出部１で検出された信号は、出力ケーブル２を経由して送信端子部３から無線で発信される。

図２は、圧力検出部１の第１の実施例を示す説明図であり、通常の布地１１にシート状あるいは箔状に成形された圧力センサ１２を一体化して形成されている。布地１１と圧力センサ１２との一体化には、接着剤による接着法や、布地の材質によって圧着などの方法を適用することができる。

圧力センサ１２は、例えば、窒化アルミニウムの薄膜の両側に電極用の薄膜を積層した構成のものを使用することができる。窒化アルミニウムは圧電材料としてよく知られており、薄膜にすることにより薄くかつ変形可能となり、衣服と一体化させることに違和感はない。

このように構成された圧力検出部１は、通常の布地と同じように扱うことが可能になり、所定の形に裁断して縫製する。即ち、機械装置の運転者や作業者が着用する作業着の一部として縫製などの手段により組み込むことが可能になる。その結果、機械装置の運転者や作業者が着用する作業着の一部や手袋などが身体保護のための異常な圧力の検出手段とすることができる。

図３は圧力検出部１の第２の実施例を示す説明図であり、通常の衣服の繊維１３と一緒にストリップ状に成形された圧力センサ１４を織り込んだ身体保護センサの圧力検出部１の例を示す。縦糸の一部として圧力センサ１４を編み込んでいる。

縦糸のうち、適当な間隔で圧力センサ１４を織り込むことにより、検出漏れ部分が無いように構成することができる。身体保護センサとして適用する箇所によってその間隔を変えてもよい。

ここで、使用するストリップ状センサとして、例えば第１の実施例で使用した窒化アルミニウムの薄膜の両側に電極用の薄膜を積層した構成のものを短冊状に成形し使用することができる。

圧力検出部１を所定の形に裁断して作業着や手袋などに縫製する。さらに、圧力センサの出力ケーブル２を取り付け、端子３に接続することで身体保護センサが完成する。繊維状に形成された圧力センサの場合には、所定の形に裁断した場合には、圧力センサ１１の繊維が分断されるために、出力ケーブル２をつける際に圧力センサ１１の繊維同士を接続することが必要となる。

また、本発明の身体保護センサを作業着として使用する場合には、出力ケーブル２を表地と裏地の間に収容するなどの配慮が必要となる。また送信端子部３は作業着に収容するポケットなどの収容箇所を用意するのが望ましい。

また、作業着として使用するに当たっては、上記の圧力検出部を表地として使用することが困難な場合であっても、裏地として使用することにより、身体保護センサを備えた作業着として縫製することが可能である。

手袋などの装着物についても、表地ではなく、裏地の一部として使用してもよい。また、機械と接触する部分が限定されているならば、その部分のみに使用してもよい。

図４は、身体保護センサを使用した安全装置の一例を示す。本発明の身体保護センサの圧力検出部１で検出した信号は、送信端子部３に送られ、無線で機械装置本体に送られる。機械装置本体の受信部４で受信した信号は、制御部において、異常値であるか判断が行われ、作業者にとって危険な圧力がかかっていると判断すると、非常信号を発信、機械装置を停止させ、レスキュー隊到着後スライダー等落下物の防護処置後電磁弁等を切断し、駆動系を解放する。

次いで、本発明に身体保護スイッチを実際に使用する方法について説明する。本発明は、機械装置の運転者あるいは機械装置の周辺で作業する作業者の着用する衣服あるいは、装着物に圧力センサを組み込むことを特徴とするものであり、自然な形で運転者あるいは作業者の衣服に圧力センサが組み込まれることが望ましい。

そこで、機械装置の運転者あるいはその装置の付近で作業する作業者は常時専用の作業着を着用して作業するのが普通であり、この作業着に本発明の身体保護センサを組み込むことで、作業者にかかる異常な負荷を確実に検出することが実現できる。

機械装置の運転者あるいはその装置の付近で作業する作業者にかかる異常な負荷は、機械装置によって異なり、作業着のどの箇所に本発明の圧力検出部１を設けるか異なるが、一般的には、手、腕および足などの部分に適用するのが適当である。

ここでは機械装置として、ごみ収集車を例にとって説明する。ごみ収集車の作業者は、ごみをごみ収集車のごみ投入口から投入する。ごみ収集作業をする作業者は本発明にかかる身体保護センサを袖部に組み込んだ作業着および手袋を着用しているものとする。ごみ収集車の場合、作業者にとっての危険の第一は、ごみ投入口から投入されたごみを圧縮してごみ収容箱に送る積込装置の回転板に巻き込まれることである。作業者が誤って回転板に巻き込まれると、異常な圧力が作業者にかかる。その際に作業着あるいは手袋に組み込まれた身体保護センサの信号値は異常に高い値を示すことになる。

作業者が着用している作業着に組み込まれている身体保護センサの信号は、常に無線通信手段により機械装置の制御装置に送られており、異常値を検出した際に非常停止信号を発し、非常停止手段により機械装置を停止させる。

その他の機械装置でも同様の方法により、突然の危険から確実に作業者を守るための安全手段として採用することが可能である。

本実施例の圧力センサとして、窒化アルミニウムの薄膜を用いたが、これに限るものではなく、薄くかつ変形可能な材料であれば使用することができる。また、繊維状に成形可能であれば、さらに応用が広まると考えられる。

発明の効果

従来の機械装置に設けられている身体保護用センサは、機械装置に設置されているのが普通であり、危険領域に作業者の手や身体の一部が入ってきたことを光学的検出手段により検出する方法が一般的である。

しかし、これらの方法では作業者の身体の一部であるか、それ以外のものであるかは判別できず、また、光学的検出手段で検出できない死角を有していることが、確実に検出することが困難であった。

本発明の身体保護用センサは機械装置の運転者あるいは作業者の着用する衣服あるいは装着物に組み込む形状であるために、機械装置の運転者あるいは作業者が機械装置にはさまれ、あるいは巻き込まれたことを確実に検出することができる。その結果として、機械装置の運転者あるいは作業者の身体事故を防止すること、あるいは事故が発生してしまってもその被害を最小限に食い止めることができる。

本発明の身体保護センサの構成を示す説明図である。 身体保護センサの圧力検出部の例を示す説明図である。 身体保護センサの圧力検出部の別の例を示す説明図である。 身体保護センサを使用例を示す説明図である。

符号の説明

１ 圧力検出部
２ 出力ケーブル
３ 送信端子部
４ 受信端子部
５ 機械装置制御部
６ 非常停止手段
１１ 布地
１２ 圧力センサ
１３ 繊維
１４ 圧力センサ

Claims (5)

1. 機械装置の可動部と接触する可能性のある衣服あるいは装着物に圧力センサを織り込むか、あるいは一体化したことを特徴とする身体保護センサ。
2. 前記圧力センサは、シート状あるいは箔状に成形されていることを特徴とする請求項１に記載の身体保護センサ。
3. シート状あるいは箔状に成形されている圧力センサは、窒化アルミニウム薄膜を積層した構造であることを特徴とする請求項２に記載の身体保護センサ。
4. 前記圧力センサは、ストリップ状に成形され、布地に織り込まれていることを特徴とする請求項１に記載の身体保護センサ。
5. ストリップ状に成形されている圧力センサは、窒化アルミニウム薄膜を積層した構造であることを特徴とする請求項４に記載の身体保護センサ。

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