JP2006308499A - 多光軸光電式安全装置 - Google Patents

Abstract

【課題】制御出力信号を多出力化し、検出領域を複数の領域に分割して、それぞれに応じた制御出力信号を出力可能な多光軸光電式安全装置を提供する。
【解決手段】多光軸光電式安全装置は、投光部１０と受光部２０との組を有し、投光部１０と受光部２０との間で検出領域を構成し、検出領域に複数の光軸を配置し、光軸の入光／遮光状態に基づいて制御出力信号を生成し、外部に出力可能な多光軸光電式安全装置であって、検出領域を複数指定可能とすると共に、制御出力信号を複数として検出領域毎に生成し、各検出領域に属する光軸を割り当てるための設定部と、制御出力信号を出力するための複数の出力部と、光軸の入光／遮光状態に基づいて各検出領域で制御出力信号を生成し、設定部により関連付けられた出力部へ制御出力信号を送出するための制御部とを備える。
【選択図】図３

Description

本発明は、多光軸光電センサを含む多光軸光電式安全装置に関する。

光電センサは、光電スイッチともいわれ、検出領域に検出対象物があるか否かを検出することができる。この光電センサを複数使用して多光軸とした多光軸光電センサは、投光ユニットと受光ユニットとを対にして、プレス機や折り曲げ機等危険源が存在する装置近傍に配置されて、作業者の安全を守るために多光軸光電式安全装置として用いられる。この多光軸光電式安全装置は、一列に数多くの投光素子を配置した投光ユニットと、投光素子と同じ数の受光素子を一列に配置した受光ユニットとを含み、これら投光ユニットと受光ユニット（以下まとめて「投受光ユニット」と呼ぶことがある。）でライトカーテンつまり保護バリアを形成して、この保護バリアの検出領域に遮光物が侵入すると、制御出力信号で危険を報知してプレス機や折り曲げ機等の危険源の動作を強制的に停止させる（例えば特許文献１等参照）。

従来、このような多光軸光電式安全装置においては、一のユニットで一の制御出力信号を出力する。したがって、いずれか一の光軸で遮光が発生すると、システム全体を停止させるよう構成されていた。また、複数の複数のユニットを連結してあたかも多数の光軸を備える１ユニットして扱うことの可能な多光軸光電式安全装置も存在したが、この場合も出力としては一のみであるため、システム全体を停止させることしかできなかった。
特許第３４６５２６３号公報

しかしながら、システム全体が停止されると、危険源を排除した後にシステムを復旧させるまでの所定の手順を実行する必要があり、立ち上げに時間を要する。一方、安全の確保という観点からも、遮光が検出された部位における危険源のみ、あるいはこれに関連する部位のみを停止させれば、安全は確保されるので、必ずしもシステム全体を停止させる必要のないことが多い。したがって、いずれか一の光軸で遮光が検知された場合に直ちにシステム全体を停止させる構成は、必ずしも得策とはいえない。

しかしながら、従来の多光軸光電式安全装置においては制御出力信号を一のみしか備えていないため、検出領域全体として停止させることしかできなかった。検出領域を複数の領域に分割して任意の領域のみを停止させるという制御を行うことができないため、運用の柔軟性を欠いていた。

例えば、図１のようにプレスやカシメ等を行う危険源Ａ、Ｂが隣接して存在しており、この周囲にライトカーテン１を配置する場合において、従来は危険源Ａ、Ｂを囲むライトカーテン１の内いずれか一でも光軸が遮光されるとＡ、Ｂ共に動作が停止される。ただ、例えばＡで何らかの処理を行い、その後Ｂに移行させて更に処理を行うようなシーケンスの場合においては、Ａ、Ｂを同時に停止させると作業効率が悪くなる。しかしながら、従来の多光軸光電式安全装置においてはＡ、Ｂの一方のみを停止させるような動作を行うことはできなかった。

また、図２に示すように４つの危険源が隣接された状態で、各危険源をコ字状に囲んでそれぞれ個別に検出領域を設定する場合は、隣接する領域でライトカーテンを並行に配置することとなり、多数のセンサが必要となる上配線や設置が複雑化し、スペース効率も悪くなるといった問題があった。

本発明は、従来のこのような問題点を解決するためになされたものである。本発明の主な目的は、制御出力信号を多出力化し、検出領域を複数の領域に分割して、それぞれに応じた制御出力信号を出力可能な多光軸光電式安全装置を提供することにある。

上記の目的を達成するために、本発明の第１の側面に係る多光軸光電式安全装置は、投光部と受光部との組を有し、投光部と受光部との間で検出領域を構成し、検出領域に複数の光軸を配置し、光軸の入光／遮光状態に基づいて制御出力信号を生成し、外部に出力可能な多光軸光電式安全装置であって、検出領域を複数指定可能とすると共に、制御出力信号を複数として検出領域毎に生成し、各検出領域に属する光軸を割り当てるための設定部と、制御出力信号を出力するための複数の出力部と、光軸の入光／遮光状態に基づいて各検出領域で制御出力信号を生成し、設定部により関連付けられた出力部へ制御出力信号を送出するための制御部とを備える。これにより、一の多光軸光電式安全装置を使用して、これに含まれる複数の光軸を独立して複数の出力に割り当てることにより、あたかも複数の多光軸光電式安全装置を使用する安全システムと同様の効果を得ることができる。特に一の多光軸光電式安全装置によって複数の出力を制御可能とすることにより、省配線による設計の容易さ及び低コストで安全システムの構築が実現できる。

また、本発明の第２の側面に係る多光軸光電式安全装置は、設定部が、一の光軸に対して複数の出力部又は検出領域を関連付け可能に構成している。これにより、検出領域を指定する際、隣接する検出領域同士がオーバーラップするように特定の光軸を複数の検出領域が共有するような指定も可能となり、検出領域の設定をより柔軟にして安全性を高めた検出領域の指定が可能となる。

さらに、本発明の第３の側面に係る多光軸光電式安全装置は、多光軸光電式安全装置を複数、電気的に接続した安全システムにおいて、設定部が、一の多光軸光電式安全装置に含まれる光軸と、他の多光軸光電式安全装置に含まれる光軸とを同一の出力部又は検出領域に関連付け可能に構成している。これにより、複数の多光軸光電式安全装置を連結して安全システムを構築する場合においても、各光軸に対してどの多光軸光電式安全装置に接続されているかという物理的な位置に囚われることなく、任意の組み合わせを指定して検出領域を設定できる。

さらにまた、本発明の第４の側面に係る多光軸光電式安全装置は、設定部が、関連付けの設定を外部入力手段により行う。これにより、外部入力手段を用いて関連付けの設定を容易に行える。外部入力手段としては、多光軸光電式安全装置に接続されるコンソールやコンピュータ等が利用できる。

さらにまた、本発明の第５の側面に係る多光軸光電式安全装置は、検出領域毎に該検出領域の動作を表示するための動作表示灯を備える。これにより、ユーザは検出領域毎に出力状態等を動作表示灯の点灯状態から目視できるので、各検出領域毎の状態把握を視認により容易に確認できる。

本発明の多光軸光電式安全装置によれば、多光軸光電式安全装置の光軸の遮光による制御出力信号を多出力化し、その割り当てを光軸毎に設定可能とすることにより、従来複数台の多光軸光電式安全装置で実現していた異なる安全制御動作を一台で行わせることができる。また複数台を連結したシステムにおいても任意の光軸で安全領域を指定可能であり、極めて自由度の高い安全システムを構築できる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施の形態は、本発明の技術思想を具体化するための多光軸光電式安全装置を例示するものであって、本発明は多光軸光電式安全装置を以下のものに特定しない。特に本明細書は、特許請求の範囲に示される部材を、実施の形態の部材に特定するものでは決してない。なお、各図面が示す部材の大きさや位置関係等は、説明を明確にするため誇張していることがある。さらに以下の説明において、同一の名称、符号については同一もしくは同質の部材を示しており、詳細説明を適宜省略する。さらに、本発明を構成する各要素は、複数の要素を同一の部材で構成して一の部材で複数の要素を兼用する態様としてもよいし、逆に一の部材の機能を複数の部材で分担して実現することもできる。

なお本発明において多光軸光電式安全装置は、光電効果を応用したすべての非接触検出器を包含するが、典型的には検出する検出対象物自体の反射、輻射あるいは遮光によって生ずる受光量の大小によって、対象の有無、大小あるいは明暗等を検知し、接点あるいは無接点のスイッチング出力を出力する狭義の意味の光電形近接スイッチである。以下、光電形近接スイッチとして半導体開閉素子を備え、可視、不可視光線の反射又は遮光のいずれかによって物体を検出する近接スイッチを利用する例について説明する。

図３に、本発明の一実施の形態に係る多光軸光電式安全装置のブロック図を示す。この図に示す多光軸光電式安全装置１００は、一対の投光部１０と受光部２０と、これらを制御するコントローラ部３０とを備える。投光部１０は、検出領域に対して光を投光する投光素子１１を一列に多く配置した投光ユニットであり、受光部２０は、投光素子１１と同数の受光素子２１を一列に配置した受光ユニットである。これらの投受光ユニットは、ユニットの一面に投受光素子を配置する他、ユニットの両側等２面以上に配置することもできる。また投受光素子を一列に配置するのみならず、２列以上に配置することもできる。

多光軸光電センサを構成する投受光ユニットで投光素子１１と受光素子２１で光軸を構成し、複数の光軸でライトカーテンつまり保護バリアを形成して、この保護バリア内の所望の領域に検出領域を設定する。設定された検出領域毎に制御出力信号が生成される。すなわち、検出領域に遮光物（ワーク）が侵入し、いずれかの光軸が遮光されると、コントローラ部３０は設定に従って制御出力信号が生成され、制御対象物の動作を強制的に停止させるよう制御する。なお、光軸の入光／遮光状態に基づいて制御出力信号を生成する方法としては、投光状態から遮光状態に切り替わったことを検出する方式の他、遮光状態から投光状態に切り替わったことを検出する方式とすることも可能であることはいうまでもない。
（投光ユニット）

投光部１０は、各投光素子１１毎に投光回路１２を設けており、各投光回路１２を投光制御回路で制御する。さらに投光部１０は投光側通信回路を備えており、コントローラ部３０と必要なデータ通信を行う。

図３に示す投光部１０を構成する投光ユニットは、発光ダイオード（ＬＥＤ）、ＬＤ（レーザダイオード）等の投光素子１１を個々に駆動するＮ個の投光回路１２と、これらの投光回路１２を制御する投光制御回路１４と、コントローラ部３０との間の通信を制御する投光側通信回路１６とを含む。投光制御回路１４は、コントローラ部３０からの指示を受けて、Ｎ個の投光回路１２を順次起動させることにより、一番目の光軸の投光素子１１からＮ番目の投光素子１１まで次々と点灯させる。これにより、投光ユニットは、受光ユニットに向けて、所定の投光タイミングで一番目の光軸からＮ番目の光軸まで、順次、光ビームを発射する。

投光ユニットは、一方向に延長された細長いケースを有し、このケースの中に、その長手方向に沿って一列にＮ個の投光素子１１がほぼ等間隔に配置されている。隣接する投光素子間の間隔は、特に限定するものではないが、例えば２０ｍｍである。
（受光ユニット）

一方受光部２０も、受光素子２１毎に受光回路２２を設けており、各受光回路２２に接続された受光制御回路２４がこれらを個別に制御する。受光制御回路２４は、各受光回路２２で受光された受光データを保持するためのメモリとして受光データレジスタ２５と、受光データレジスタ２５で保持された受光データに従って判定を行うための判定回路２７を備える。受光回路２２から出力された受光量に相当する電気信号を受光制御回路２４の増幅回路で増幅し、増幅回路の出力電圧をＡ／Ｄ変換器でデジタル値に変換して受光データレジスタ２５に保持する。さらに受光部２０も、コントローラ部３０と通信を行うための受光側通信回路２６を備える。

図３に示す受光部２０を構成する受光ユニットは、フォトダイオード、フォトトランジスタ、ＰＳＤ（位置検出用フォトダイオード）等の受光素子２１を個々に駆動するＮ個の受光回路２２と、これらの受光回路２２を制御する受光制御回路２４と、コントローラ部３０との間の通信を制御する受光側通信回路２６とを含む。受光制御回路２４は、コントローラ部３０からの制御信号を受けて、投光ユニットから次々と照射される光ビームを、対応する受光素子２１で受光できるように、対応する投光回路１２の動作に同期して、一番目の光軸の受光回路２２からＮ番目の光軸の受光回路２２まで、順次、有効化する。これによってほぼ等間隔で互いに平行な複数の光軸がエリア状に形成され、ライトカーテンを構成する。
（コントローラ部３０）

コントローラ部３０は、投光部１０、受光部２０とデータ通信を行うためのコントローラ側通信回路３１と、コントローラ側通信回路３１と接続されて各種制御を行うためのコントローラ制御回路３２とを備える。またコントローラ制御回路３２は、ティーチングに関する処理を行うためのティーチング入力回路３３、ワーク検出センサからの入力を行うためのワーク検出センサ入力回路３４、各種設定値を保持するためのメモリ３５、判定結果に基づき制御出力信号を生成し出力するための出力回路３６、判定結果や設定内容等を表示したり、あるいは状態表示のモニタやユーザインタフェース用の表示部３７、検出領域の指定等を行うための設定部３８等を備える。コントローラ部３０には、ＰＬＣが利用できる。ＰＬＣには、イネーブルスイッチやミュートセンサ、手動動作信号等が接続可能である。なおコントローラ部３０は、図３の例では投受光ユニットと別部材としているが、投光ユニット又は受光ユニット内に内蔵することも可能である。

この投受光ユニットを、工作機械、パンチ機、プレス機、鋳造機、自動制御機等危険源を含む作業エリアの境界に設置してコントローラ部３０と接続して制御駆動されるライトカーテンを構成する。そしてオペレータの指先等身体の一部が作業エリアに侵入すると、これを多光軸光電センサで検知して、コントローラ部３０が直ちに危険源の装置の動作を停止する及び／又は警報を発することにより、オペレータや作業員を保護する。

この多光軸光電式安全装置は、安全信号を多出力化し、さらに光軸毎の管理を可能として、複数の領域を割り当て、各領域毎に独立した制御出力信号を出力できる。従来のライトカーテンは１ユニット１出力であり、複数のユニットを連結して１ユニットして扱うとしても、その出力は１出力でしかなかった。この構成では、１ユニットのライトカーテンを複数の検出領域に分割し、それぞれに応じた動作許可信号を出力することができない。これに対して、本実施の形態に係る多光軸光電式安全装置は、一の多光軸センサを使用して、これに含まれる複数の光軸を独立して複数の出力に割り当てることにより、あたかも複数の多光軸光電式安全装置を使用する安全システムと同様の効果を得ることができる。特に一の多光軸光電式安全装置によって複数の出力を制御可能とすることにより、省配線による設計の容易さ及び低コストで安全システムの構築が実現できる。これにより、隣り合う複数台の装置に対して、作業者と装置が対峙する面に一本、或いは直列に増設された複数の多光軸光電センサで全域を保護できるように設置し、各装置毎に遮光する光軸をグループ化し、そのグループ毎で安全用の出力を個別に設けることが可能になる。従来は装置ごとに一本ずつの多光軸光電センサを設置し、それぞれで安全出力を設けていたが、本発明によって、一本の多光軸光電センサで可能になるため、省配線とコストダウン及びセンサの光軸数に依存することなく、自由に保護するエリアをユーザが選択することが可能になる。
（出力回路３６）

出力回路３６は、出力信号としてＯＳＳＤ又はＦＳＤを出力する。ＯＳＳＤ（output signal switching device）は、危険源の装置の制御システムに接続したＥＳＰＥの構成部品であって、装置の正常運転中、検知器の作動に伴いＯＦＦ状態となるものである。なおＥＳＰＥ（electro-sensitive protective equipment）とは、人体保護又は物体検知のために共同して働く一群の機器及び／又は部品であって、少なくとも検出器、制御監視機器、及びＯＳＳＤを持つものをいう。またＦＳＤ（final switching device）は、装置の安全関連制御システムの一部品であって、ＯＳＳＤがＯＦＦ状態となったとき、ＭＰＣＥの回路を遮断するものである。なおＭＰＣＥ（machine primary control element）とは、装置の通常運転を直接制御し電気的に駆動される要素で、装置の運転を起動し又は停止する際、時間的に最後に動作する要素である。

図３の例では、コントローラ部３０の出力回路３６は複数の制御出力信号を出力できる。複数の制御出力信号を出力するためには、物理的に複数の出力端子を設けて、各々が制御出力信号を出力可能に構成する他、一の出力端子が複数の制御出力信号を出力可能とする構成も含む。一の出力端子で複数の制御出力信号を出力する手段としては、時分割による多重化等の既知の、あるいは将来開発される手法が適宜利用できる。このように、一の出力端子が複数の制御出力信号を出力可能とする構成も、本明細書においては複数の出力部として表現する。
（投受光ユニットの連結）

多光軸光電センサを構成する投受光ユニットは、通信機能を備え、連結して接続可能である。図４に、投受光ユニットをケーブル４０で接続する状態を示す。投光ユニット又は受光ユニットにはケーブル４０を接続するためのコネクタを備えており、ケーブル４０を介して複数の投受光ユニットを数珠繋ぎに連結できる。コネクタは投受光ユニットの両端部に設けられ、２つのコネクタのいずれの側に接続してもよい。

図５に、コントローラ部３０を投受光ユニットと接続して安全システムを構成する例を示す。このように数珠繋ぎされたケーブル４０の一部は、コントローラ部３０に接続される。コントローラ部３０は、連結された投受光ユニットをあたかも一本の投受光ユニットのように制御できる。これにより、各投受光ユニットを個別に配線する必要が無く、安全システムの構築に際して省配線が実現できる。

また、ライン上には投受光ユニットのみならず、非常停止スイッチ４２やドアスイッチ４４、動作表示灯４６等、他の機器を接続することもできる。これらの機器は、通信機能が必要な場合はライン上の通信規格と共通の規格とする。このように複数の機器を同一のライン上に接続しコントローラ部３０で制御することにより、すべての安全機器の情報をコントローラ部３０で一元的に管理、制御することが可能となる。さらに一本のラインで制御することにより、複数の投受光ユニットの投受光の動作タイミングをずらして相互干渉の防止を図ることも可能となる。このような時間的な分離を自動設定するように、同一バス上のライトカーテンにつき、コントローラ部３０が干渉防止機能を自動的に設定するよう構成してもよい。

ライン上の通信方式は、ＲＳ４８５等が利用できる。ＲＳ４８５では複数の終端を許容する多重端末（マルチドロップ）方式が利用できる。またケーブルで数珠繋ぎした投受光ユニットのラインをループ状に接続することで、断線検出等より高度な検出、制御を行うことも可能となる。さらにコントローラ部３０も一台に限られず、同一ライン上に２台以上を接続することも可能である。

なおライトカーテンの直列接続も可能であることはいうまでもない。また複数の接続端子を用意すれば、通信を行わないＩ／Ｏ接続とすることも可能である。

また上記はケーブルによる電気的接続について説明した。ただ、本発明において接続とは、典型的には電気的に接続することを意味するものであるが、必ずしも物理的な接続のみを意味するものでなく、無線、有線を問わず、電磁気、音波、赤外線、紫外線、可視光線等を利用した通信も含む。またＯＥＩＣ（オプトエレクトロニクスインテグレーテッドサーキット）等電気光素子を用いたデータやエネルギーの送受信に見られるように、電気や光をはじめとする圧力、音波、電波、熱等を媒体とする信号データの送受信や各種エネルギーの送受信が可能なように「接続」された状態も本発明にいう接続であるとするものであり、直接接続、間接接続は問わない。さらには、常時接続されている必要はなく、スイッチ回路や切り替え回路にて駆動回路の駆動状況に応じて必要時のみ（例えば電荷、電気、電流が通る時のみ）接続されるように構成してもよい。同様に、光電センサで媒体とする光についても、可視光のみならず赤外線、紫外線等も含めたあらゆる種類の光全般を含む意味で使用する。
（識別情報の付与）

同一ライン上に接続された投受光ユニット等の機器をコントローラ部３０で区別するために、各機器には識別情報が付与される。投受光ユニットは、例えば各ユニット毎にＤＩＰスイッチを設けて、ＤＩＰスイッチで個別のＩＤを手動で設定できる。また、このような手動設定の手間を省くために、コントローラ部３０が接続された投受光ユニットを認識して、自動でＩＤを付与することもできる。例えば電源投入時に、コントローラ部３０はすべての投受光ユニットに対してＩＤ付与信号を送信し、各投受光ユニットに対して接続順にＩＤ番号を付与する。ＩＤ付与信号は、ＩＤ番号と処理内容、動作命令を含むパケットで送出できる。
（検出領域の指定）

コントローラ部３０は、検出領域を複数指定可能である。検出領域の指定は、設定部にて行う。設定部は、各検出領域に属する光軸を割り当てる。これによって、各検出領域毎に制御出力信号が生成され、出力回路から出力される。このため出力回路は、設定可能な検出領域数に応じた複数の出力端子を備える。

例えば、図６のような配置を考える。この例では、壁面に配置されたＡ〜Ｄの４つの作業台で、各々独立した作業を行う。各作業台にプレス機等の危険源が含まれるため、各作業台に作業者の手が入るのを検知して危険源を停止させるように、各作業台を囲むようにして投受光ユニットを上下一対に配置した多光軸光電センサが各危険源をコ字状に囲むように配置される。一方で、Ａ〜Ｄは独立した作業であるため、停止させるのは手の挿入を検出した作業台のみとし、他の台は停止させることなくそのまま作業を継続させたい。このような状態において、従来であれば投受光ユニットの出力が一系統のみであるため、図２に示すように各作業台毎に投受光ユニットで囲むように配置し、各々のセンサの出力で独立した検出を行う必要があった。このような配置では、隣接する作業台の境界に２重に投受光ユニットを配置する必要があり、図２に示すように作業台Ａ、Ｂの境界で投受光ユニットＡ１、Ｂ１が隣接され、作業台Ｂ、Ｃの境界で投受光ユニットＢ２、Ｃ１が隣接され、作業台Ｃ、Ｄの境界で投受光ユニットＣ２、Ｄ１が隣接される。このように、隣接する作業台が多くなるほど、投受光ユニットの２重に設置する領域が増えて多くのスペースが必要となる。また投受光ユニットの使用数が増えると配線が複雑化し、コストもかかる。さらに隣接する投受光ユニットの影響で動作が不安定になる相互干渉に留意する必要もある。

これに対して、本実施の形態に係る多光軸光電センサは、図６に示すように、隣接する領域に投受光ユニットを１列のみ配置する。図６の例では、投受光ユニットＥ１〜Ｅ９を配置し、作業台Ａ、Ｂの境界には投受光ユニットＥ３のみ、作業台Ｂ、Ｃの間には投受光ユニットＥ５のみ、作業台Ｃ、Ｄの間には投受光ユニットＥ７のみを、それぞれ配置する。そして、検出領域Ａとして投受光ユニットＥ１、Ｅ２、Ｅ３を指定する。また検出領域Ｂとして投受光ユニットＥ３、Ｅ４、Ｅ５を指定する。同様にして検出領域Ｃとして投受光ユニットＥ５、Ｅ６、Ｅ７を指定し、検出領域Ｄとして投受光ユニットＥ７、Ｅ８、Ｅ９を指定する。これによって、図２のように複数の光電センサを同じ部位に並べることなく、光電センサを共有することができ、低コスト、省スペース化が実現できる。特に、隣接する領域との境界部分には一の投受光ユニットを配置し、これを隣接する領域で共有することにより、使用する投受光ユニット数を減らして同様の効果を得られる。しかも投受光ユニットを減らせることで、すっきりした配置となり、省スペース、省配線、低コスト化が実現できる。

さらに、各検出領域毎に個別に制御出力信号を出力可能とする。例えば検出領域Ａで遮光が検出され、制御出力信号が出力されても、それは検出領域Ａに含まれる危険源のみを停止させるに止まり、検出領域Ｂ〜Ｄには影響を与えない。これによって、安全を確保する必要のある部位のみを停止させて、システム全体を停止させることなく、安全性と効率とを両立させることができる。

なお、上記の構成においては、隣接する領域に配置された投受光ユニットで遮光が検出された場合は、この投受光ユニットに割り当てられた検出領域での危険源が停止されることはいうまでもない。例えば図６の例において投受光ユニットＥ３で遮光が検出された場合、検出領域Ａ及びＢが停止となるが、これは図２の構成と結果において何ら変わらない。

また、上記の例では検出領域Ａ〜Ｄで独立して制御信号を生成しているが、関連性のある領域等では、これらをまとめた検出領域として指定することもできる。例えば検出領域ＢとＣが関連しており、停止時には両者を検出領域Ｂ、Ｃに含まれる危険源を共に停止させる必要がある場合は、検出領域Ｂ＋Ｃとして、投受光ユニットＥ３、Ｅ４、Ｅ６、Ｅ７を指定し、いずれかの光軸が遮光された場合に検出領域Ｂ、Ｃに含まれる危険源を共に停止させることができる。

さらに上記の例では、検出領域として投受光ユニット単位で指定したが、投受光ユニットに含まれる光軸単位で検出領域を指定することも可能である。例えば、図７として、図６と同じ条件において投受光ユニットＥ２、Ｅ４、Ｅ６、Ｅ８に変わって、これに相当する長さの投受光ユニットＥ１０を配置する例を考える。そして検出領域Ａとして、投受光ユニットＥ１、Ｅ３と、Ｅ１０の光軸ｅ１、検出領域Ｂとして投受光ユニットＥ３、Ｅ５とＥ１０の光軸ｅ２、検出領域Ｃとして投受光ユニットＥ５、Ｅ７とＥ１０の光軸ｅ３、検出領域Ｄとして投受光ユニットＥ７、Ｅ９とＥ１０の光軸ｅ４のように指定できる。これによって、１本の投受光ユニットを複数の投受光ユニットのようにして指定できる。また逆に上記図６のように、複数本の投受光ユニットを一本の投受光ユニットのようにまとめたり、複数の投受光ユニットを跨った指定を行うことも可能である。図８の例では、図７の投受光ユニットＥ１０に変わって、３本の投受光ユニットＥ１１、Ｅ１２、Ｅ１３を組み合わせている。そして図７と同様に、投受光ユニットＥ１、Ｅ３に加えて、投受光ユニットＥ１１の一部の光軸ｅ１でもって検出領域Ａを構成し、投受光ユニットＥ３、Ｅ５に加えて投受光ユニットＥ１１の一部の光軸ｅ２’と投受光ユニットＥ１２の一部の光軸ｅ２”とで検出領域Ｂを構成する等、複数の投受光ユニットに跨った検出領域の指定を行うことができる。

また検出領域として、一部が重複した領域を指定する他の例を図９に示す。この図に示すように、２本の細長い投受光ユニットＥ１４、Ｅ１５を上下に配置し、危険源Ａ、Ｂの前面にライトカーテンを配置する例を考える。この投受光ユニットの光軸で危険源Ａ用の検出領域Ａ１、危険源Ｂ用の検出領域Ｂ１のそれぞれ指定する際、検出領域Ａ１、Ｂ１が端部で重複するように、一部の光軸を共有することができる。このように、一本の投受光ユニットの複数の投受光ユニットのように分割でき、さらに一部の光軸を共有するような設定も自在である。これにより、より詳細な検出領域の指定が可能となる。

また、複数の検出領域について、好ましくは各々動作表示灯を備える。これによって、ユーザは各検出領域の出力状態等を容易に視認できるので、複数の検出領域を指定しても、確認が容易に行える。動作表示灯は、例えば赤色と緑色のＬＥＤにより構成され、正常時に緑のＬＥＤを点灯して赤のＬＥＤを消灯し、異常時には緑のＬＥＤを消灯して赤のＬＥＤを点灯する。動作表示灯は外付けでも、いずれか一のセンサユニットにＬＥＤ等の出力表示部を設ける方式でもよい。後者の場合は、各検出領域に属するセンサユニットの少なくとも一に、出力表示部を設けたセンサユニットを含め、この出力表示部を機能させる。またすべてのセンサユニットに動作表示灯を設け、検出領域のグループに属するすべてのセンサユニットで出力表示部を機能させてもよい。また、センサユニットの出力部と動作表示灯を兼用させてもよい。

このように、１つの光軸が複数のグループに属する設定とすることで、従来は境界領域で２重に配置しなければならなかった投受光ユニットを、一の投受光ユニットのみの配置で足りるようになり、省配線、コストダウンが実現される。
（設定方法）

投光ユニットと受光ユニットの関連付け、すなわち対を構成する投受光ユニットの指定等は、外部入力手段から行うことができる。ここでは、外部入力手段として、コンピュータ等の汎用機器にインストールされた設定プログラムを利用し、コンピュータとコントローラ部とを何らかの方法で接続してデータのやりとりを行う。ただ、コントローラ部自体にこのような設定機能を設けて、ユーザがコントローラ部を操作して設定を行うように構成することも可能である。

例えば、コントローラ部３０とコンピュータをＵＳＢ等の汎用の通信手段もしくはメモリカード等の媒体を使用してデータをやりとりする。コントローラ部３０の制御回路より、これに接続されたライトカーテンを構成する投受光ユニットの光軸数／ユニット数／最小検出体等のコンフィグレーションデータをコンピュータ側に取り込んで、基本情報を設定し、その上で設定項目を具体的に設定する。例えば、ユーザはコンピュータ上の設定プログラムにより、１ユニット目の１光軸目から１６光軸までのどこかが遮光されたら 出力１−Ａ、１−ＢをＯＦＦさせる、１ユニット目の１５光軸より６４光軸までのどこかが遮光されたたら 出力２−Ａ、２−ＢをＯＦＦさせる、１ユニット目の３２光軸目から２ユニット目の最終光軸までの合計２光軸が遮光されたら、出力３−Ａ、３−ＢをＯＦＦさせる、等の設定を行う。なおライトカーテンの場合は、出力回路の故障に備えて、１系統の制御出力に対し、２本の出力ラインを持たせることが好ましい。設定終了後、コンピュータ側よりコントローラ部３０の制御回路に対し、設定された内容を送信し、コントローラ部３０の制御回路の設定内容を更新させる。コントローラ部３０の制御回路には、当然のことながら各光軸の入光／遮光のデータが存在するため、上記のように設定されたルールに基づいて信号処理を行い、所定の制御出力を出力させる。

また、検出領域の設定をティーチング法により行うこともできる。ティーチングはワークを実際に通過させて、その際の入光／遮光状態を記憶させて設定する。コントローラ制御回路３２のティーチング入力回路３３により、ティーチングの実行が入力されると、ティーチングモードとなって検出領域がティーチング法により設定される。設定された内容は不揮発メモリであるメモリ３５に保持される。またティーチングの際、検出領域のグループ化の設定も同時に行う。例えば所定の動作の間に遮光された領域を検出領域のグループ１に指定する。ティーチングの終了後、手動又は自動的に多光軸光電式安全装置は通常動作モードに切り替えられる。

さらに、ハンディコンソールによる設定も可能である。各光軸毎に検出領域としてどのグループに属するかを設定し、そのグループ単位で安全制御機器サイドで出力を出す設定とする。

上記の設定に際しては、多光軸光電センサの光軸毎の出力を安全制御機器サイドで管理する。具体的には、プログラマブルコントローラの内部リレーと同様に、セーフティＰＬＣのＩ／Ｏとして管理する。各光軸毎の入力をユーザが設定するプログラムによってＯＲ回路を組むことで、光軸のグループ化が実現され、そのグループの中のいずれかの光軸が遮光されたという信号を、そのグループと関連付けた安全出力に反映させることができる。関連付けた情報は、コントローラ部３０のメモリに記憶される。またこの安全出力は最終的には危険源の電源を遮断することを目的とし、直接その危険源の電源の遮断する他、遮断を介するコンタクタ等の機器の開閉に利用される。

また、上記の設定内容は、安易に設定を変更できると予期しない安全性の低下を招き、事故が発生する可能性があるので、安易に設定変更ができないように管理することが望ましい。具体的には、機械メーカが工場出荷時に設定を行い、その後は設定変更を許可しない場合、もしくはユーザが充分な知識を持った管理者の監督の下に取り付け／設定を行い、設定変更については管理者の指示の基に行う。このようなことを実現する例として、汎用のツールでは書き込みのできないような専用メモリカードを使用する。又はパスワードによる管理や、Ｈ／Ｗキーをコンピュータに接続している時のみ、書き込み可能とする等の方法が適宜利用できる。

本発明の多光軸光電式安全装置は、ライトカーテンを構成する光電センサ、光電形近接スイッチ等として好適に利用可能である。また透過形のライトカーテンのみならず、投受光器を一体としたリフレクタ形にも適用できる。

危険源Ａ、Ｂの周囲にライトカーテンを配置する例を示す斜視図である。 Ａ〜Ｄの各危険源をコ字状に囲んでそれぞれ個別に検出領域を設定する従来の例を示す概略平面図である。 本発明の一実施の形態に係る多光軸光電式安全装置を示すブロック図である。 投受光ユニットをケーブルで接続する状態を示す説明図である。 コントローラ部を投受光ユニットと接続して安全システムを構成する例を示すブロック図である。 Ａ〜Ｄの各危険源をコ字状に囲んで本発明の実施の形態に基づき検出領域をそれぞれ個別に設定する例を示す概略平面図である。 図６と同じ条件において長い投受光ユニットを配置した例を示す概略平面図である。 図６と同じ条件において３本の投受光ユニットを配置した例を示す概略平面図である。 図２と同じ条件において本発明の実施の形態に基づき検出領域をそれぞれ個別に設定する例を示す概略平面図である。

符号の説明

１００…多光軸光電式安全装置
１…ライトカーテン
１０…投光部
１１…投光素子
１２…投光回路
１４…投光制御回路
１６…投光側通信回路
２０…受光部
２１…受光素子
２２…受光回路
２４…受光制御回路
２５…受光データレジスタ
２６…受光側通信回路
２７…判定回路
３０…コントローラ部
３１…コントローラ側通信回路
３２…コントローラ制御回路
３３…ティーチング入力回路
３４…ワーク検出センサ入力回路
３５…メモリ
３６…出力回路
３７…表示部
３８…設定部
４０…ケーブル
４２…非常停止スイッチ
４４…ドアスイッチ
４６…動作表示灯

Claims (5)

1. 投光部と受光部との組を有し、前記投光部と受光部との間で検出領域を構成し、検出領域に複数の光軸を配置し、前記光軸の入光／遮光状態に基づいて制御出力信号を生成し、外部に出力可能な多光軸光電式安全装置であって、
   前記検出領域を複数指定可能とすると共に、前記制御出力信号を複数として検出領域毎に生成し、各検出領域に属する光軸を割り当てるための設定部と、
   制御出力信号を出力するための複数の出力部と、
   光軸の入光／遮光状態に基づいて各検出領域で制御出力信号を生成し、前記設定部により関連付けられた出力部へ前記制御出力信号を送出するための制御部と、
   を備えることを特徴とする多光軸光電式安全装置。
2. 請求項１に記載の多光軸光電式安全装置であって、
   前記設定部が、一の光軸に対して複数の出力部又は検出領域を関連付け可能に構成してなることを特徴とする多光軸光電式安全装置。
3. 請求項１又は２に記載の多光軸光電式安全装置であって、
   多光軸光電式安全装置を複数、電気的に接続した安全システムにおいて、前記設定部が、一の多光軸光電式安全装置に含まれる光軸と、他の多光軸光電式安全装置に含まれる光軸とを同一の出力部又は検出領域に関連付け可能に構成してなることを特徴とする多光軸光電式安全装置。
4. 請求項１から３のいずれかに記載の多光軸光電式安全装置であって、
   前記設定部が、関連付けの設定を外部入力手段により行うことを特徴とする多光軸光電式安全装置。
5. 請求項１から４のいずれかに記載の多光軸光電式安全装置であって、さらに、
   検出領域毎に該検出領域の動作を表示するための動作表示灯を備えることを特徴とする多光軸光電式安全装置。

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