本発明に係る安全システム及びそれに用いる安全スイッチの最良の形態について説明する。なお、本発明の概念的な構成について説明した後に、具体的な構成について図面を参照しながら説明する。
[概念的構成]
本発明に係る安全システムは、固定部材と開閉部材とによって区画された立入規制領域に配置され、作動を停止させる停止モードと通常作動モードとを含む複数種類の運転モードの種類に応じて運転制御される電気機器と、所定の鍵部材と、固定部材及び開閉部材のうち少なくとも一方に固着され、開閉部材の開閉動作を規制する開閉動作規制装置と、立入規制領域外に配置され、電気機器の運転モードの変更を制御する制御装置と、を備える安全システムである。電気機器、鍵部材及び開閉動作規制装置は公知のいかなる構成と同一であってもよい。なお、固定部材及び開閉部材は、安全システムの構成には含まないことに注意を要する。
本発明に係る安全システムの電気機器は、電力によって駆動される装置を意味し、電気機器としては、例えば、各種の加工装置や各種の組立装置や各種の搬送装置等の産業機器が挙げられる。本発明に係る安全システムにおいては、少なくとも1つの電気機器が含まれていればよく、他の少なくとも1つの連動する電気機器が更に含まれている構成であってもよい。電気機器を制御する複数種類の運転モードは、少なくとも停止モードと通常作動モードとを含んでいればよく、それらと異なる少なくとも1種類の運転モードが含まれていてもよい。他の運転モードとしては、例えば、通常作動モードよりも低速で作動する低速作動モードが挙げられる。また、他の運転モードとしては、複数の電気機器を一括して制御する場合において、例えば、一部の電気機器を停止させる部分停止モードや、一部の電気機器を通常作動モードよりも低速で作動させる部分低速モードや、それらを組合せたモードが挙げられる。
安全システムにおける開閉動作規制装置は、筐体の外側からの機構的な所定の操作に機構的に連動して、開閉部材の開閉動作を許容する開閉動作許容状態と開閉部材の開閉動作を禁止する開閉動作禁止状態との間で機構的に状態移行する。ここで、「機構的に」とは、外部からの電力に応じて作動する電気・電子機器を介在させないことを意味する。また、開閉動作規制装置は、抜脱可能な鍵部材による操作に応じて作動する。開閉動作規制装置としては、固定部材に固着された部材のみを含む構成や、開閉部材に固着された部材のみを含む構成や、固定部材及び開閉部材の双方に分割的に固着された複数の部材を含む構成が上げられる。固定部材及び開閉部材の一方のみに固着された部材で構成される開閉動作規制装置としては、一般的な施錠機構が挙げられる。また、固定部材及び開閉部材の双方に分割的に固着された複数の部材で構成される開閉動作規制装置としては、開閉部材及び固定部材の一方に固着されたアクチュエータと、開閉部材及び固定部材の他方に取着され、アクチュエータの挿抜動作に応じて作動すると共にアクチュエータの挿抜動作を規制する挿抜規制装置とを含む構成や、更にアクチュエータの挿抜動作の規制状態等を検知するスイッチ等を含む構成が挙げられる。開閉動作規制装置としては、鍵部材の所定の動作の一部のみに連動する構成や、実質的に鍵部材の所定の動作の全体に連動する構成が挙げられ、鍵部材の一方向(回転方向や並進方向)への操作とその逆操作とにおいて実質的に同一の連動形態を示す構成や鍵部材の施錠操作と開錠操作とにおいて異なる連動形態を示す構成であってもよい。また、「機構的に状態移行する」とは、開閉動作規制装置の機構的な状態変化に応じて、外部からの電力に基づいて作動する部材を介さずに開閉動作許容状態と開閉動作禁止状態との間で状態移行することを意味する。
鍵部材は、少なくとも一部が特定の構造に加工された部材であり、鍵部材としては、例えば、把持部と所定の形状に加工された突出部とを含む鍵、把持部と所定の配列で磁石が埋設された突出部を含む鍵、一側部が所定の形状に加工されたり、一側部に所定の配列の貫通孔が形成されたりしたカード型の鍵が挙げられる。
制御装置は、制御筐体と、第1操作状態と第1操作状態と異なる第2操作状態とを含む複数種類の操作状態との間で移行自在な切換スイッチと、切換スイッチの操作状態に基づいて複数種類の運転モードから1つの運転モードを選択して電気機器の運転モードを切り換える運転モード切換部とを備えている。運転モード切換部は、切換スイッチが第1操作状態である場合に停止モードでの電気機器の運転を選択し、切換スイッチが第2操作状態である場合に通常作動モードでの運転を選択する。ここで、切換スイッチは、少なくとも第1操作状態と第2操作状態との間で移行できればよく、切換スイッチとしては、例えば、第1操作状態及び第2操作状態のみを安定状態とする2値選択型のスイッチや、第1操作状態及び第2操作状態と共に他の少なくとも1つの操作状態を安定状態とする多値選択型のスイッチが挙げられる。
開閉動作規制装置と制御装置の切換スイッチとの双方は、同一の鍵部材で共通に操作される。開閉動作規制装置は、開閉動作禁止状態である場合に、開閉動作規制装置から鍵部材が乖離自在である構成である。なお、開閉動作規制装置の開閉動作許容状態においては、開閉動作規制装置から鍵部材が乖離自在である構成であってもよいし、開閉動作規制装置から鍵部材が乖離不能である構成であってもよい。また、切換スイッチは、第1操作状態において切換スイッチから鍵部材が乖離自在であり、第2操作状態において切換スイッチから鍵部材が乖離不能である構成である。なお、複数種類の操作状態における第1操作状態及び第2操作状態以外の操作状態においては、切換スイッチから鍵部材が乖離自在である構成であってもよいし、切換スイッチから鍵部材が乖離不能である構成であってもよい。
上記の構成であれば、開閉部材の開閉動作の規制においてソレノイドに代えて機構的に作動する開閉動作規制装置を用いる構成とすること及び開閉動作規制装置を操作する鍵部材と制御装置の切換スイッチを操作する鍵部材とを共通化して切換スイッチに対して電気機器を通常作動モードと異なる通常作動モードよりも安全な運転モードへ移行させるための操作、例えば、電気機器を停止させるための操作を行わなければ開閉動作規制装置を操作できない構成とすることによって、従来の安全システムに対して安全性を同等に確保又は向上させると共に電気的な構成が簡素化される。また、制御装置と開閉動作規制装置とに対して人為的な操作が必要なために、一般的な電気機器が完全に停止するまでの時間を確保でき、一般的な電気機器が停止する前に立入規制領域に人が進入することも抑制できる。なお、上記の安全システムに用いる開閉動作規制装置であれば、機構的に開閉部材の開閉動作の規制を制御できるために、ソレノイドを含む従来の安全スイッチに比べて電気的な構成が簡素化される。また、開閉動作規制装置は機構的に作動するために、温度変化等による開閉部材の開閉規制状態の変化を抑制でき、温度変化等に敏感であるソレノイドを含む従来の安全スイッチに比べて使用環境の選択性に対する自由度が増加する。更に、開閉動作規制装置は機構的に作動するために、ソレノイドを含む安全スイッチの場合のようなソレノイドへの配線が不要となる。なお、以下において上記の構成の安全システムを「安全システムA」とも称す。
上記の安全システムAにおいて、
開閉動作規制装置は、開閉部材及び固定部材の一方に固着され、アクチュエータを含むアクチュエータ機能部と、開閉部材及び固定部材の他方に取着され、アクチュエータの挿抜動作に応じて作動すると共に、アクチュエータの挿抜動作を規制する挿抜規制装置とを備え、
挿抜規制装置は、筐体と、筐体の内側に配設され、アクチュエータ機能部のアクチュエータの挿抜動作に連動する挿抜連動機構と、鍵部材による筐体の外側からの機構的な所定の操作に機構的に連動して挿抜連動機構からのアクチュエータの抜脱を許容する抜脱許容状態と挿抜連動機構からのアクチュエータの抜脱を禁止する抜脱禁止状態との間で機構的に挿抜連動機構を状態移行させる挿抜規制機構とを備え、
前記挿抜規制装置は、挿抜連動機構が抜脱禁止状態である場合に、挿抜規制機構から鍵部材が乖離自在である構成であることが好ましい。
本発明に係る安全システムのアクチュエータ機能部は、アクチュエータを挿脱規制装置に挿入したり、挿脱規制装置から抜脱したりすることによって、挿脱規制装置の内部状態を変化させる。アクチュエータ機能部としては、例えば、安全柵等の固定部材及び扉等の開閉部材の一方に固着されたアクチュエータのみを含み、アクチュエータが開閉部材の移動(扉の開閉等)に伴って、安全柵等の固定部材及び扉等の開閉部材の他方に取着された挿脱規制装置に挿入されたり、挿脱規制装置から抜脱されたりする構成や、ハンドル、つまみ、ボタン等の操作部と、操作部の操作によってアクチュエータを円周方向に回転させたり、アクチュエータを並進移動させたりする動力伝達機構とを更に備え、アクチュエータが操作部に対する操作に応じて挿脱規制装置に挿入されたり、挿脱規制装置から抜脱されたりする構成が挙げられる。
安全システムにおける挿抜規制装置は、筐体と、筐体の内側に配設され、アクチュエータ機能部のアクチュエータの挿抜動作に連動する挿抜連動機構と、筐体の外側からの機構的な所定の操作に機構的に連動して挿抜連動機構からのアクチュエータの抜脱を許容する抜脱許容状態と挿抜連動機構からのアクチュエータの抜脱を禁止する抜脱禁止状態との間で機構的に挿抜連動機構を状態移行させる挿抜規制機構とを備えている。
挿抜連動機構は、アクチュエータの挿抜動作に連動すればよく、挿抜連動機構としては、アクチュエータの挿抜動作の一部のみに連動する構成や、実質的にアクチュエータの挿抜動作の全体に連動する構成が挙げられる。また、挿抜連動機構としては、アクチュエータの挿入動作と抜脱動作とにおいて実質的に同一の連動を示す構成、例えば、アクチュエータの位置と挿抜連動機構の内部構造の配位とがアクチュエータの挿入動作と抜脱動作とにおいて実質的に同一である構成や、アクチュエータの挿入動作と抜脱動作とにおいて異なる連動を示す構成であってもよい。
挿抜規制機構は、筐体の外側からの機構的な所定の操作に機構的に連動して、挿抜連動機構からのアクチュエータの抜脱を許容する抜脱許容状態と挿抜連動機構からのアクチュエータの抜脱を禁止する抜脱禁止状態との間で機構的に挿抜連動機構を状態移行させる。ここで、「機構的に」とは、外部からの電力に応じて作動する電気・電子機器を介在させないことを意味する。また、挿抜規制機構は、抜脱可能な鍵部材による操作に応じて作動する。挿抜規制機構としては、鍵部材の所定の動作の一部のみに連動する構成や、実質的に鍵部材の所定の動作の全体に連動する構成が挙げられ、鍵部材の一方向(回転方向や並進方向)への操作とその逆操作とにおいて実質的に同一の連動形態を示す構成や鍵部材の施錠操作と開錠操作とにおいて異なる連動形態を示す構成であってもよい。また、「機構的に挿抜連動機構を状態移行させる」とは、挿抜規制機構の機構的な状態変化に応じて、外部からの電力に基づいて作動する部材を介さずに挿抜連動機構が抜脱許容状態と抜脱禁止状態との間で状態移行することを意味する。挿抜規制機構と挿抜連動機構とは、機構的に連結されていればよく、挿抜規制機構と挿抜連動機構との連結としては、それらが直接に連結されている場合や、それらが他の機構的に連動する部材又は機構を介して間接的に連結されている場合を含意する。
挿抜規制装置の挿抜規制機構と制御装置の切換スイッチとの双方は、同一の鍵部材で共通に操作される。挿抜規制装置は、挿抜規制機構がアクチュエータ機能部のアクチュエータの抜脱を禁止する抜脱禁止状態である場合に、挿抜規制機構から鍵部材が乖離自在である構成である。なお、挿抜規制機構がアクチュエータの抜脱を許容する抜脱許容状態である場合には、挿抜規制機構から鍵部材が乖離自在である構成であってもよいし、挿抜規制機構から鍵部材が乖離不能である構成であってもよい。
上記の構成であれば、挿抜規制装置においてソレノイドに代えて機構的に作動する挿抜規制機構を用いる構成とすること及び挿抜規制装置の挿抜規制機構を操作する鍵部材と制御装置の切換スイッチを操作する鍵部材とを共通化して切換スイッチに対して電気機器を通常作動モードと異なる通常作動モードよりも安全な運転モードへ移行させるための操作、例えば、電気機器を停止させるための操作を行わなければ挿抜規制装置の挿抜規制機構を操作できない構成とすることとによって、従来の安全システムに対して安全性を同等に確保又は向上させると共に電気的な構成が簡素化される。また、制御装置と挿抜規制装置とに対して人為的な操作が必要なために、一般的な電気機器が完全に停止するまでの時間を確保でき、一般的な電気機器が停止する前に立入規制領域に人が進入することも抑制できる。なお、上記の安全システムに用いる挿抜規制装置であれば、機構的に作動する挿抜規制機構によって挿抜連動機構の規制を制御できるために、ソレノイドを含む従来の安全スイッチに比べて電気的な構成が簡素化される。また、挿抜規制機構は機構的に作動するために、温度変化等による挿抜連動機構の規制状態の変化を抑制でき、温度変化等に敏感であるソレノイドを含む従来の安全スイッチに比べて使用環境の選択性に対する自由度が増加する。更に、挿抜規制機構は機構的に作動するために、ソレノイドを含む安全スイッチの場合のようなソレノイドへの配線が不要となる。なお、以下において上記の構成の安全システムを「安全システムB」とも称す。
上記の安全システムBにおいて、
挿抜規制装置は、挿抜連動機構及び挿抜規制機構の少なくとも一方の動作に応じて作動するスイッチ部を更に含む安全スイッチであって、
安全システムは、安全スイッチのスイッチ部と制御装置との間での情報伝達を媒介するスイッチ状態伝達手段を更に備え、
運転モード切換部は、スイッチ状態伝達手段を介して伝達されるスイッチ部の検出状態に応じた安全スイッチの操作状態を更に参照し、切換スイッチの操作状態と安全スイッチの操作状態とに基づいて電気機器の運転モードを切り換える構成であることが好ましい。なお、以下において上記の構成の安全システムを「安全システムC」とも称す。
ここで、スイッチ部は、挿抜連動機構及び挿抜規制機構の少なくとも一方の動作に応じて作動すればよく、スイッチ部としては、例えば、挿抜規制機構の動作に基づく規制状態及び挿抜連動機構の動作に基づくアクチュエータの挿抜状態の少なくとも一方を検出する構成や、スイッチ部を介して接続される配線の短絡や開放を制御する構成が挙げられる。また、スイッチ部としては、例えば、単一の素子を含む構成や複数の素子を含む構成が挙げられる。スイッチ部を構成する素子としては、機構的な状態移行の変化によって規制状態や挿抜状態の変化を検出する接点スイッチ素子や、光学的な状態の変化によって規制状態や挿抜状態の変化を検出する非接触型の光学スイッチ素子(光学センサ)、磁気的な状態の変化によって規制状態や挿抜状態の変化を検出する非接触型の磁気スイッチ素子(磁気センサ)、接触状態と非接触状態との間を移行する接触型のスイッチ回路素子(リレー回路素子)が挙げられる。なお、スイッチ部が、1又は複数の接点スイッチ素子やスイッチ回路素子のみで構成されている場合には、安全スイッチの電気的な構成が更に簡素化される。
スイッチ状態伝達手段は、安全スイッチ(挿抜規制装置)と制御装置との間での情報伝達を媒介する構成であればよく、安全スイッチと制御装置との間での情報伝達される情報としては、挿抜規制機構の動作に基づく規制状態の情報(抜脱禁止状態であるか抜脱許容状態であるかの情報)や、規制状態の情報と共に挿抜連動機構の動作に基づくアクチュエータの挿抜状態の情報(挿入状態であるか抜脱状態であるかの情報)が挙げられ、情報伝達方法としては、有線や無線による伝達が挙げられる。スイッチ状態伝達手段としては、安全スイッチのスイッチ部と制御装置とを接続する配線ケーブルのみを含む構成や、スイッチ部の検出状態を検知する検知装置と検知装置により検知された情報を出力する電波発信装置と発信装置から送信された情報を受信する電波受信装置と電波発信装置に作動電力を制御装置又は外部電源から供給する配線ケーブルとを含む構成が挙げられる。但し、安全スイッチと制御装置とを接続する配線ケーブルには、従来のような挿抜連動機構の規制状態を変更させるための電源ケーブルは含まれていない。
上記の構成であれば、安全スイッチの操作状態をも参照して電気機器の運転モードを切り換えることができるために、更に安全性の高いシステムを構築できる。
上記の安全システムB又Cにおいて、
挿抜連動機構が、アクチュエータの挿抜動作に応じて回動する挿抜連動回動体と、挿抜連動回動体の回動に連動して並進移動し、スイッチ部の作動状態を変化させる棒状体とを備え、
挿抜規制機構が、筐体に固定された外筒、及び、外筒の内側に回動自在に配設されて開錠位置と開錠位置と回転角度の異なる施錠位置との間で移行自在であり、所定の鍵部材の挿入される鍵穴が形成され、鍵穴に挿入された鍵部材による施錠操作に応じて開錠位置から施錠位置に移行し、鍵穴に挿入された鍵部材による開錠操作に応じて施錠位置から開錠位置に移行する内筒を含むキーシリンダと、キーシリンダの内筒に連結され、キーシリンダの動作に機構的に連動して回動するキー操作連動回動体と、棒状体に連結され、キー操作連動回動体の回動に機構的に連動して棒状体の並進移動と実質的に同一方向に並進移動する並進移動体と、筐体に対して固定され、並進移動体の移動方向を制限する移動方向制限体と、並進移動体を挿抜連動回動体側に付勢する付勢体とを備え、
挿抜規制機構が、挿抜連動機構へのアクチュエータの挿入状態における施錠操作に応じて、施錠操作に基づくキー操作連動回動体の回転に伴う挿抜連動回動体に近づく方向への並進移動体の移動により、棒状体と挿抜連動回動体とを係合させて挿抜連動機構を抜脱禁止状態へ移行させ、挿抜連動機構へのアクチュエータの挿入状態における開錠操作に応じて、開錠操作に基づくキー操作連動回動体の回転に伴う挿抜連動回動体から離れる方向への並進移動体の移動により、棒状体と挿抜連動回動体とを乖離させて挿抜連動機構を抜脱許容状態へ移行させる構成であることが好ましい。なお、以下においてこの構成の安全システムを「安全システムD」とも称す。
上記の構成であれば、簡素な構成によって機構的に作動する挿抜規制機構を実現できる。また、挿抜規制機構におけるキーシリンダとして一般的な施錠装置のキーシリンダを用いることができるために簡便に所望の安全スイッチを実現できる。
上記の安全システムDにおいて、
キー操作連動回動体が、キー操作連動回動体の回動軸に対する放射方向に突出し、放射方向に向かって先細りする尖頭形状の押圧突起部を含み、
並進移動体が、棒状体に連結される連結部と、アクチュエータの挿入状態においてキー操作連動回動体と当接し、開錠操作に基づくキー操作連動回動体の回転に伴う押力を並進力に変換する動力変換部と、連結部と動力変換部とを接続する接続部とを含む構成であることが好ましい。なお、以下においてこの構成の安全システムを「安全システムD」とも称す。
上記の構成であれば、簡素な構成によって、キーシリンダに付与される回転力を挿抜連動機構の規制に必要な並進力に変換することができる。
上記の安全スイッチDにおいて、
キー操作連動回動体が、キー操作連動回動体の回動軸に対する放射方向に突出する係合突起部を更に含み、
並進移動体が、アクチュエータの抜脱状態における施錠操作に基づくキー操作連動回動体の回転を係合突起部との当接により阻止する回転阻止部を更に含む構成であることが好ましい。なお、以下においてこの構成の安全システムを「安全システムE」とも称す。
上記の構成であれば、アクチュエータの抜脱状態において施錠操作がなされることを極めて簡便な構成によって防止できる。
制御装置の運転モード切換部は、安全スイッチの操作状態を検知する安全スイッチ操作状態検知部と、切換スイッチの操作状態を検知する切換スイッチ操作状態検知部と、切換スイッチ操作状態検知部において検知された切換スイッチの操作状態と安全スイッチ操作状態検知部で検知された安全スイッチの操作状態とに基づいて複数種類の運転モードから1つの運転モードを決定する運転モード決定部と、運転モード決定部で決定された運転モードに対応する運転制御信号を出力する運転制御信号出力部とを備え、運転モード決定部は、切換スイッチが第1操作状態である場合に停止モードを選択し、切換スイッチが第2操作状態である場合に通常作動モードを許可する構成であることが好ましい。
上記の構成であれば、電気機器の運転制御を電気信号によって行うために、電気機器への電源自体を遮断する場合に比べて電気機器に損傷を与えることを防止できる。また、電源自体を遮断する場合には、それに対応する電気機器しかシステムに組み込むことができなかったり、他の電源回路を介して接続したりしなければならないために、システム構成が複雑となるが、上記の構成であれば、システムに組み込める電気機器の種類の幅が大きくなると共にシステム構成の複雑化を抑制できる。
制御装置の運転モード切換部は、安全スイッチの操作状態を検知する安全スイッチ操作状態検知部と、切換スイッチの操作状態を検知する切換スイッチ操作状態検知部と、切換スイッチ操作状態検知部において検知された切換スイッチの操作状態と安全スイッチ操作状態検知部で検知された安全スイッチの操作状態とに基づいて複数種類の運転モードから1つの運転モードを決定する運転モード決定部と、運転モード決定部で決定された運転モードに対応する運転制御信号を出力する運転制御信号出力部とを備え、
運転モード決定部は、切換スイッチが第1操作状態である場合に停止モードを選択し、切換スイッチが第2操作状態である場合に通常作動モードを選択する構成であることが好ましい。
上記の構成であれば、電気機器の運転制御を電気信号によって行うために、電気機器への電源自体を遮断する場合に比べて電気機器に損傷を与えることを防止できる。また、電源自体を遮断する場合には、それに対応する電気機器しかシステムに組み込むことができなかったり、他の電源回路を介して接続したりしなければならないために、システム構成が複雑となるが、上記の構成であれば、システムに組み込める電気機器の種類の幅が大きくなると共にシステム構成の複雑化を抑制できる。更に、外部装置からの制御信号をも参照するために、極めて安全性の高いシステムを構築できる。
制御装置の運転モード切換部は、前記安全スイッチの操作状態を検知する安全スイッチ操作状態検知部と、切換スイッチの操作状態を検知する切換スイッチ操作状態検知部と、切換スイッチ操作状態検知部において検知された切換スイッチの操作状態と、安全スイッチ操作状態検知部で検知された安全スイッチの操作状態と、外部装置からの電気機器の作動又は停止を指示する制御信号の入力状態とに基づいて、複数種類の運転モードから1つの運転モードを決定する運転モード決定部と、運転モード決定部で決定された運転モードに対応する運転制御信号を出力する運転制御信号出力部とを備え、
運転モード決定部は、切換スイッチが第1操作状態である場合に停止モードを選択し、切換スイッチが第2操作状態であり、かつ外部装置からの電気機器の作動を指示する制御信号が入力されている場合には通常作動モードを選択し、切換スイッチが第2操作状態であり、かつ外部装置からの電気機器の停止を指示する制御信号が入力されている場合には停止モードを選択する構成であることが好ましい。
上記の構成であれば、電気機器の運転制御を電気信号によって行うために、電気機器への電源自体を遮断する場合に比べて電気機器に損傷を与えることを防止できる。また、電源自体を遮断する場合には、それに対応する電気機器しかシステムに組み込むことができなかったり、他の電源回路を介して接続したりしなければならないために、システム構成が複雑となるが、上記の構成であれば、システムに組み込める電気機器の種類の幅が大きくなると共にシステム構成の複雑化を抑制できる。
複数種類の運転モードが通常作動モード及び停止モードのみを含み、
切換スイッチの前記複数種類の操作状態が、前記第1操作状態及び第2操作状態のみを含み、
制御装置の運転モード切換部は、安全スイッチの操作状態を検知する安全スイッチ操作状態検知部と、切換スイッチの操作状態を検知する切換スイッチ操作状態検知部と、切換スイッチ操作状態検知部において検知された切換スイッチの操作状態と安全スイッチ操作状態検知部で検知された安全スイッチの操作状態とに基づいて電気機器への電源を制御する電源切換部とを備え、
電源切換部は、切換スイッチが第1操作状態である場合に電気機器への電力を遮断し、切換スイッチが第2操作状態である場合に電力を供給する構成であることが好ましい。
上記の構成であれば、電気機器への電力供給を制御することによって、簡便にかつ確実に電気機器の運転を制御できる。また、簡単なスイッチ回路を備えればよいために制御装置の構成を複雑化することを防止できる。更に、必要な回路を所定の回路基板に形成して従来の制御装置に付加することで簡便にシステムを更新することもできる。
複数種類の運転モードが通常作動モード及び前記停止モードのみを含み、
切換スイッチの前記複数種類の操作状態が、第1操作状態及び第2操作状態のみを含み、
制御装置の運転モード切換部は、安全スイッチの操作状態を検知する安全スイッチ操作状態検知部と、切換スイッチの操作状態を検知する切換スイッチ操作状態検知部と、切換スイッチ操作状態検知部において検知された切換スイッチの操作状態と、安全スイッチ操作状態検知部で検知された安全スイッチの操作状態と、外部装置からの電気機器の作動又は停止を指示する制御信号の入力状態とに基づいて前記電気機器への電源を制御する電源切換部とを備え、
電源切換部は、切換スイッチが第1操作状態である場合に電気機器への電力を遮断し、切換スイッチが第2操作状態であり、かつ外部装置からの電気機器の作動を指示する制御信号が入力されている場合に電力を供給し、切換スイッチが第2操作状態であり、かつ外部装置からの電気機器の停止を指示する制御信号が入力されている場合には、電気機器への電力を遮断する構成であることが好ましい。
上記の構成であれば、電気機器への電力供給を制御することによって、簡便にかつ確実に電気機器の運転を制御できる。また、簡単なスイッチ回路を備えればよいために制御装置の構成を複雑化することを防止できる。また、必要な回路を所定の回路基板に形成して従来の制御装置に付加することで簡便にシステムを更新することもできる。更に、外部装置からの制御信号をも参照するために、極めて安全性の高いシステムを構築できる。
[具体的構成]
ここで、本発明に係る安全システム及びそれに用いる安全スイッチについて、具体例に基づいて図面を参照しながら説明する。
〔第1実施形態〕
第1実施形態の安全システム及びそれに用いる安全スイッチについて説明する。図1は、安全システムを適用した製造現場の一例を模式的に表す説明図である。なお、図1においては、安全システムの電気的な構成もブロック図によって示されている。図2は、安全システムを適用した製造現場の開閉扉近傍の一例を模式的に表す正面図。
図1に示されたように、工業製品の製造現場に、安全柵91(〔固定部材〕の一種)と開閉扉92(〔開閉部材〕の一種)とによって隔離された立入規制領域A1が形成されている。立入規制領域A1には、互いに連携して所定の動作を行う産業機器81〜83(〔電気機器〕の一種)と、産業機器81〜83を制御する内部制御装置89が設置されている。内部制御装置89は、産業機器81〜83の運転や停止の制御と共に、それらの連携動作を制御する。図1及び図2に示されたように、開閉扉92にはハンドル型のアクチュエータ機能部50(〔開閉動作規制機構〕の一種の一部)が固着されており、安全柵91における開閉扉92近傍には、アクチュエータ機能部50に対向させて本形態の安全スイッチ1(〔開閉動作規制機構〕の一種の一部;〔挿脱規制装置〕及び〔安全スイッチ〕の一種)が取設されている。立入規制領域A1の外側には、開閉扉92から離れた位置に制御盤60(〔制御装置〕の一種)が配設されている。制御盤60には、外部電源(図示せず)から電力供給路L10(図1のみ図示)を介して電力が供給されており、制御盤60は、産業機器81〜83、内部制御装置89等の立入規制領域A1に設置された各種の装置へ電力供給路L11〜L13、L19等を介して駆動電力を供給している。また、制御盤60と安全スイッチ1とは、配線ケーブル69(〔スイッチ状態伝達手段〕の一種)で接続されている。更に、制御盤60と内部制御装置89とは、信号伝達路L9を介して信号通信可能に接続されている。本形態の安全システムは、安全スイッチ1と、アクチュエータ機能部50と、制御盤60と、産業機器81〜83と、内部制御装置89とで構成されている。
ここで、アクチュエータ機能部50について説明する。図3(A)及び図3(B)は、アクチュエータ機能部の一例を模式的に表す正面図であり、図3(A)がアクチュエータ機能部の非作動状態を表し、図3(B)がアクチュエータ機能部の作動状態している。なお、図3(A)及び図3(B)には、説明の便宜のために安全スイッチ1も示されている。図3(A)及び図3(B)に示されたように、アクチュエータ機能部50は、筐体51と、筐体51から突出するハンドル52と、安全スイッチ1に対して挿抜されるアクチュエータ53と、ハンドル52の操作に連動してアクチュエータ53を移動させる動力伝達機構54とを備えている。
アクチュエータ機能部50は、図3(A)に示された非作動状態において、アクチュエータ53を筐体51の内部に格納している。この非作動状態において、ハンドル52を反時計回りに回転させると、その回転に伴い動力伝達機構54が作動して、アクチュエータ53が反時計回りに回転する。これによって、図3(B)に示されたように、アクチュエータ53が、筐体51の外部に表出して、安全スイッチ1に挿入される。一方、図3(B)に示された作動状態において、ハンドル52を時計回りに回転させると、動力伝達機構54の作動に伴いアクチュエータ53が時計回りに回転して、図3(A)に示された非作動状態に戻る。
安全スイッチ1は、図2に示されたように、収納固定カバー93を介して取設されている。安全スイッチ1は、収納固定カバー93の下側から挿入され、安全スイッチ1の一部が被覆されている状態で固定されている。収納固定カバー93には、アクチュエータ機能部50と対向する側面に貫通孔(図示せず)が形成されており、アクチュエータ機能部50の作動状態においてその貫通孔を通してアクチュエータ53が安全スイッチ1に挿入される。ここで、安全スイッチ1について説明する。図4は、安全スイッチの一例を表す斜視図であり、図4(A)が上面視を表し、図4(B)が底面視を表している。図5は、安全スイッチの一例を模式的に表す縦断面図である。なお、図5においては、説明の便宜のために、ヘッド封止部材23と支軸31と挿脱連動カム32とを上下方向を回転軸として90°回転させた状態が示されている。また、破線によって可動シリンダ部12(図4参照)及びその鍵穴12A(図4参照)が示されている。
安全スイッチ1は、図4(A)、図4(B)及び図5に示されたように、桶状の本体収容部材21と、板状の本体封止部材22(図4(A)及び図4(B)のみ図示)と、桶状のヘッド封止部材23とで構成される外囲体(〔筐体〕の一種)を備えている。ヘッド封止部材23は、その開口を本体収容部材21側に向けて本体収容部材21に取設されている。本体封止部材22は、本体収容部材21の開口を塞ぐように本体収容部材21に取設されている。ヘッド封止部材23には、2つの貫通孔23A,23Bが形成されており、いずれの貫通孔23A,23Bからアクチュエータ機能部50のアクチュエータ53が挿入されたとしても正常に作動する。これによって、安全スイッチ1は、各種のアクチュエータ機能部50に対して共通で利用できる構成となっている。なお、本形態においては、貫通孔23Aを通してアクチュエータ53が挿入される。一方、本体収容部材21には、その上面側(ヘッド封止部材23側)において後述のロッド33の挿通される貫通孔21Aが形成され、また、底面側(ヘッド封止部材23と反対側)において配線ケーブル69(図2参照)の挿通される貫通孔が形成されている。
ヘッド封止部材23には、図5に示されたように、ヘッド封止部材23の内側において支軸31が軸止されており、支軸31には挿抜連動カム32(〔挿抜連動機構〕の一種の一部;〔挿抜連動回動体〕の一種)が軸支されている。挿抜連動カム32は、アクチュエータ機能部50(図3参照)のアクチュエータ53(図3参照)の挿抜に連動して作動することとなる。挿抜連動カム32の外輪郭は複雑に凹凸する形状であり、挿抜連動カム32には、主に、上面側からのアクチュエータ53の抜脱及び側面側(アクチュエータ機能部50側)からのアクチュエータ53の挿入においてアクチュエータ53と当接する突出部32Aと、上面側からのアクチュエータ53の挿入においてアクチュエータ53と当接する突出部32Bと、側面側からのアクチュエータ53の抜脱においてアクチュエータ53と当接する突出部32Cと、挿抜連動カム32の動作を規制することとなる陥没部32Dと、抜脱状態における挿抜連動カム32の回転位置を一定に保つための陥没部32Eが形成されている。
本体収容部材21には、外囲体の内側において、挿抜連動カム32の動作に連動して上下方向に並進移動するロッド33(〔挿抜連動機構〕の一種の一部;〔棒状体〕の一種)が配設されており、ロッド33の大部分は本体収容部材21の内側に配置され、ロッド33の上方側の先端の一部は、貫通孔21Aを通して本体収容部材21の外側であってヘッド封止部材23の内側に突出している。ロッド33は、主に、中心軸部33Aと、中心軸部33Aから中心軸部33Aの中心軸に対して放射方向に突出する作動丘33B,33Cとで構成されている。作動丘33B及び作動丘33Cは、それぞれ、ロッド33の並進移動に応じて、接点スイッチ素子41,42及び接点スイッチ素子43,44を作動させる。
本体収容部材21には、ロッド33に対向して、接点スイッチ素子41(〔スイッチ部〕の一種の一部)と、接点スイッチ素子42(〔スイッチ部〕の一種の一部)と、接点スイッチ素子43(〔スイッチ部〕の一種の一部)と、接点スイッチ素子44(〔スイッチ部〕の一種の一部)とが配設されている。接点スイッチ素子41〜接点スイッチ素子44の各々は同一構成であり、素子本体41A〜素子本体44Aと、検出可動部41B〜44Bとで構成されている。検出可動部41B及び検出可動部42Bの各々は、それぞれ、ロッド33の並進移動に応じて、作動丘33Bの傾斜面S11及び作動丘33Bの傾斜面S12を介して、作動丘33Bに乗り上がったり乗り下がったりする。同様に、検出可動部43B及び検出可動部44Bの各々は、ロッド33の並進移動に応じて、作動丘33Cの傾斜面S13及び作動丘33Cの傾斜面S14を介して、作動丘33Cに乗り上がったり乗り下がったりする。検出可動部41Bが作動丘33Bに乗り上がって素子本体41A側に移動した状態が、接点スイッチ素子41のオフ状態であり、検出可動部41Bが作動丘33Bに乗り下がって素子本体41Aと反対側(ロッド33側)に移動した状態が、接点スイッチ素子41のオン状態である。他の接点スイッチ素子42〜接点スイッチ素子44についても同様である。したがって、接点スイッチ素子41〜接点スイッチ素子44の検出状態を[接点スイッチ素子41の検出状態,接点スイッチ素子42の検出状態,接点スイッチ素子43の検出状態,接点スイッチ素子44の検出状態]で表すと、図5に示された状態においては、[オン状態,オフ状態,オン状態,オフ状態]である。なお、これらの組合せは、ロッド33の移動に応じて変化する。
安全スイッチ1は、更に、挿抜連動カム32とロッド33とで構成される挿抜連動機構の動作を規制する挿抜規制機構として、本体収容部材21に固定された固定シリンダ部11(〔キーシリンダ〕の一種の一部;〔外筒〕の一種)(図4参照)及び固定シリンダ部11の内側に回動自在に配設された可動シリンダ部12(〔キーシリンダ〕の一種の一部;〔内筒〕の一種)(図4参照)を含むキーシリンダと、可動シリンダ部12に連結され、可動シリンダ12に連動して回動するキー操作連動カム13(〔キー操作連動回動体〕の一種)と、ロッド33に連結され、キー操作連動カム13の回動に連動してロッド33の並進移動と実質的に同一方向に並進移動するスライダ14(〔並進移動体〕の一種)と、本体収容部材21に取設され、スライダ14の移動方向を制限するベース15(〔移動方向制限体〕の一種)と、ロッド33とベース15とを離隔させる方向に付勢するコイルバネ16(〔付勢体〕の一種)とを備えている。可動シリンダ部12には、開閉鍵の挿入される鍵穴12A(図4参照)が形成されており、可動シリンダ部12は、開閉鍵を鍵穴に挿入して可動シリンダ部12を回転操作すると、所定の開錠位置と所定の施錠位置との間で移行する。本形態においては、開閉鍵のキーシリンダは、可動シリンダ部12が開錠位置及び回転途中である場合には開閉鍵を可動シリンダ部12から抜脱できず、可動シリンダ部12が施錠位置にある場合には可動シリンダ部12から開閉鍵を挿抜できる構成となっている。
ここで、キー操作連動カム13、スライダ14及びベース15について説明する。図6は、ベース、スライダ及びキー操作連動カムの一例を表す斜視図であり、図6(A)が上面視を表し、図6(B)が底面視を表している。なお、図6(A)及び図6(B)には、本形態のキー操作連動カム13、スライダ14及びベース15の正確な構造が示されている。
キー操作連動カム13は、図6(A)、図6(B)及び図5に示されたように、可動シリンダ部12の回動軸を柱軸とする円柱形状の基部13Aと、基部13Aから可動シリンダ12側に突出し、可動シリンダ部12と連結される連結部13B(図6(A)及び図6(B)のみ)と、連結部13Bとは反対側に基部13Aから突出する円柱形状の摺動連結部13C(図6(A)及び図6(B)のみ)と、基部13Aからその回転軸の放射方向に突出し、放射方向に向かって先細りする尖頭形状の押圧突起部13D(〔押圧突起部〕の一種)と、基部13Aからその回動軸の放射方向に突出する係合突起部13E(〔係合突起部〕の一種)とで構成されている。
スライダ14は、図6(A)、図6(B)及び図5に示されたように、キー操作連動カム13の摺動連結部13Cが挿通される貫通孔14Aが形成された底板14B(〔接続部〕の一種の一部)と、底板14Bの長手方向の一端において底板部14Bから垂設された動力変換壁14C(〔動力変換部〕の一種)と、動力変換壁14Cと反対側の底板14Bの長手方向の一端において底板部14Bから垂設された垂設壁14D(〔接続部〕の一種の一部)と、垂設壁14Dから動力変換壁14C側に突出する回転阻止壁14E(〔回転阻止部〕の一種)と、回転阻止壁14Eに対向する対向壁14Fと、垂設壁14Dから動力変換壁14Cと反対側に突出し、柱状のロッド33(図5参照)の連結部33Dと一部において連結される連結軸14G(〔連結部〕の一種の一部)とで構成されている。
ベース15は、図6(A)、図6(B)及び図5に示されたように、長手方向の一端において連結軸部14Gの挿通される開口15Aと、長手方向の他端においてスライダ14を挿入する開口15Bと、長手方向の中間に形成され、キー操作連動カム13の摺動連結部13Cが遊挿される貫通孔15Cと、キー操作連動カム13の連結部13Bと可動シリンダ部12との接続空間を確保すると共にキー操作連動カム13の回転空間を確保する切り欠き部15Dとが形成された略角筒状の部材である。
ベース15の開口15Bからスライダ14をその連結軸14G側から挿入し、スライダ14の挿入後に、ベース15の切り欠き部15Dからキー操作連動カム13を摺動連結部13C側から挿入して、キー操作連動カム13、スライダ14及びベース15を組み立てる。これによって、摺動連結部13Cが貫通孔14Aを貫通して貫通孔15Cに挿入される。スライダ14の貫通孔14Aの外輪郭は略長方形状であり、摺動連結部13Cが挿通されている状態において貫通孔14Aの長手方向に移動できる。スライダ14がベース15の内側に挿入されていることによって、スライダ14の挿入方向以外の移動は実質的に禁止されている。
安全スイッチ1は、図5に示されたように、可動シリンダ部12(図4参照)が開錠位置である開錠状態であり、かつアクチュエータ機能部50のアクチュエータ53が抜脱された抜脱状態である場合(以下、単に「抜脱状態」とも称す)において、ロッド33の先端が挿脱連動カム32の陥没部32Eに挿入されて挿脱連動カム32と当接している。このとき、ロッド33は、コイルバネ16から挿脱連動カム32側へ付勢力を受けている。可動シリンダ部12の鍵穴12Aは、中心軸L1に対して時計回りに45度傾斜した開錠位置であり、キー操作連動カム13は、係合突起部13Eが中心軸L1の方向を向いている。スライダ14は、垂設壁14Dが所定の空隙を隔てて係合突起部13Eと対向し、回転阻止壁14Eが係合突起部13Eの一部の側部を覆うように配置されている。また、接点スイッチ素子41〜44の検出状態は、[オン状態,オフ状態、オン状態、オフ状態]である。
ここで、安全スイッチ1の動作について説明する。図7は、安全スイッチの開閉扉操作時の動作過程の一例を模式的に表す縦断面図であり、図7(A)がアクチュエータ機能部のアクチュエータの抜脱状態を表し、図7(B)がアクチュエータの挿抜中の状態を表し、図7(C)がアクチュエータの挿入状態を表している。なお、図7(A)は、図5と同一の状態を表している。図8は、安全スイッチの施錠操作時の動作過程の一例を模式的に表す縦断面図であり、図8(A)が開錠状態(開閉鍵の開錠位置)を表し、図8(B)が施錠状態(開閉鍵の施錠位置)を表している。なお、図8(A)は、図7(D)と同一の状態を表している。図9は、安全スイッチの禁止動作の一例を模式的に表す縦断面図であり、図9(A)は施錠状態においてアクチュエータ機能部のアクチュエータが抜脱操作された場合を表し、図9(B)はアクチュエータ機能部のアクチュエータの抜脱状態において安全スイッチが施錠操作された場合を表している。図7〜図9においても、図5の場合と同様に、破線によって可動シリンダ部12(図4参照)及びその鍵穴12A(図4参照)が破線で示されている。
図5に示された状態において、図3に示されたようにアクチュエータ機能部50のハンドル52を反時計回りに回転させる挿入操作が行われるとアクチュエータ53が回転して、図7(A)に示されたように、アクチュエータ53がヘッド封止部材23の貫通孔23Aから進入する。なお、この状態において、安全スイッチ1の内部状態は図5に示された状態と同一である。
アクチュエータ53の回転が更に進行すると、アクチュエータ53が挿脱連動カム32の突出部32Bに当接し、アクチュエータ53からの押力に応じて挿脱連動カム32が反時計回りの回転を開始する。この回転に応じて、図7(B)に示されたように、ロッド33は、挿脱連動カム32との当接状態を維持しながら、一旦、スライダ14側へ移動する。このロッド33の移動に応じてスライダ14も移動し、垂設壁14Dと係合突起部13Eとの空隙が狭まる。なお、この移動を考慮して、図5及び図7(A)において、垂設壁14Dが所定の空隙を隔てて係合突起部13Eと対向するように設計されている。
図7(B)に示された状態から更にアクチュエータ53の回転が進行すると、挿脱連動カム32の反時計回りの回転も進行する。この回転に応じて、ロッド33は、挿脱連動カム32との当接状態を維持しながら、挿脱連動カム32側へ移動する。このロッド33の移動に応じてスライダ14も挿脱連動カム32側へ移動し、垂設壁14Dと係合突起部13Eとの空隙が広がる。その後、スライダ14の動力変換壁14Cがキー操作連動カム13と当接することとなり、スライダ14の移動が禁止される。更にアクチュエータ53の回転が進行すると、挿脱連動カム32の反時計回りの回転も進行する。なお、この回転に応じては、スライダ14の動力変換壁14Cがキー操作連動カム13と当接しているために、スライダ14は移動しない。これによって、ロッド33も移動せず、ロッド33と挿脱連動カム32との当接が解除され、挿脱連動カム32の状態のみが変化することとなる。最終的に、図7(C)に示されたように、アクチュエータ53の回転が完了してアクチュエータ53の挿入が完了する。
図7(C)及び図8(A)に示されたような可動シリンダ部12(図4参照)が開錠位置である開錠状態であり、かつアクチュエータ53が完全に挿入された挿入状態において、スライダ14の動力変換壁14Cがキー操作連動カム13と当接し、また、スライダ14の回転阻止壁14Eがキー操作連動カム13の係合突起部13Eの側部を覆わない状態が維持されている。また、接点スイッチ素子41〜44の検出状態は、[オン状態,オフ状態、オフ状態、オン状態]となっている。
図8(A)に示された状態から開閉鍵を鍵穴12Aに挿入して可動シリンダ部12を反時計回りに回転させると、可動シリンダ12の回転に応じてキー操作連動カム13が回転を開始する。この回転に応じたスライダ14の動力変換壁14Cとキー操作連動カム13の押圧突起部13Dとの当接位置の変化に応じて、コイルバネ16からの付勢力に基づきロッド33が挿抜連動カム32の陥没部32Dの側壁と当接する状態を維持しながら挿抜連動カム32側へ移動する。
図8(A)に示された状態からキー操作連動カム13の回転が進行すると、最終的に、図8(B)に示されたように、可動シリンダ部12の鍵穴12Aが中心軸L1に対して反時計回りに45度傾斜した施錠位置となり、安全スイッチ1は施錠状態となる。このとき、接点スイッチ素子41〜44の検出状態は、[オフ状態,オン状態、オフ状態、オン状態]となっている。
一方、安全スイッチ1を施錠状態から抜脱状態へ移行させる場合には、開閉鍵を鍵穴12Aに挿入して可動シリンダ部12を時計回りに回転させる開錠操作を行い、可動シリンダ部12を開錠状態に移行させる。図3(A)に示されたようにアクチュエータ機能部50のハンドル52を時計回りに回転させる抜脱操作を行って、アクチュエータ53が抜脱された抜脱状態に移行させる。なお、このときの動作は概ね上記で説明した挿入操作の場合と逆の過程を経るためにその説明を省略する。
ここで、安全スイッチ1に対して正常な操作と異なる操作が行われた場合について説明する。安全スイッチ1の施錠状態においてアクチュエータ53の抜脱操作が行われると、図9(A)に示されたように、挿脱連動カム32は回転を開始するが、所定の角度だけ回転した後にロッド33の先端が陥没部32Dの側壁に当接し、それ以上の挿脱連動カム32の回転が禁止される。これによって、アクチュエータ53を完全に抜脱することができなくなり、安全スイッチ1が抜脱状態に移行することが防止される。
また、安全スイッチ1の抜脱状態において、可動シリンダ部12に施錠操作が行われると、図9(B)に示されたように、キー操作連動カム13は回転を開始するが、所定の角度だけ回転した後にキー操作連動カム13の係合突起部13Eがスライダ14の回転阻止壁14Eと当接し、それ以上のキー操作連動カム13の回転が禁止される。これによって、可動シリンダ部12を施錠位置に移行させることができなくなり、開閉扉92の開放状態において、安全スイッチ1が施錠状態に移行することが防止される。
制御盤60は、産業機器81〜83の運転を選択する運転モード選択状態(〔第2操作状態〕に対応)とそれらの停止を選択する停止モード選択状態(〔第1操作状態〕に対応)との間で移行自在な2値選択型のキースイッチ61と、運転モード選択状態及び停止モード選択状態のうちキースイッチ61(〔切換スイッチ〕の一種)で選択されている選択状態と配線ケーブル69を介して伝達される安全スイッチ1における接点スイッチ素子41〜44の検出状態に応じて産業機器81〜83の運転モード又は停止モードを選択して産業機器81〜83の運転モードを切り換える運転モード切換部62(〔運転モード切換部〕の一種)とを備えている。制御盤60は、更に、外部電力に基づいて産業機器81〜83へ駆動電力を分配供給する電源部63を備えている。キースイッチ61は、安全スイッチ1の可動シリンダ部12を回動させる場合に使用する開閉鍵を用いて操作される。
ここで、運転モード切換部62について説明する。図10は、運転モード切換部の一例を表すブロック図である。運転モード切換部62は、図10に示されたように、接点スイッチ素子41〜44の検出状態を検知する安全スイッチ操作状態検知部71と、キースイッチ61の選択状態を検知するキースイッチ操作状態検知部72と、キースイッチ操作状態検知部72において検知されたキースイッチ61の選択状態と安全スイッチ操作状態検知部71で検知された接点スイッチ素子41〜44の検出状態に基づいて運転モード又は停止モードから1つのモードを決定する運転モード決定部73と、運転モード決定部73で決定された運転モードに対応する運転制御信号を出力する運転制御信号出力部74と、を備えている。キースイッチ61が停止モード選択状態である場合には、運転モード決定部73は停止モードを選択し、運転制御信号出力部74が内部制御装置89に停止信号(運転制御信号の一種)を出力し、キースイッチ61が運転モード選択状態である場合であって、かつ、安全スイッチ操作状態検知部71で検知された安全スイッチ1の操作状態が施錠状態(接点スイッチ素子41〜44の検出状態が〔オフ状態,オン状態,オフ状態,オン状態〕である状態)である場合には、運転モード決定部73は運転モードを選択し、運転制御信号出力部74が内部制御装置89に作動信号(運転制御信号の一種)を出力する。内部制御装置89は、停止信号が入力されると、産業機器81〜83が作動中であれば停止させ、それらが停止中であればその状態を維持させるための制御信号を出力する。一方、内部制御装置89は、作動信号が入力されると、産業機器81〜83が作動中であればその状態を維持させ、それらが停止中であれば作動させるための制御信号を出力する。産業機器81〜83は、内部制御装置89から停止を指示する制御信号を受信すると自己の動作を停止し、一方、内部制御装置89から運転を指示する制御信号を受信すると自己の動作を実行する。
ここで、安全システムの動作について説明する。正常に産業機器81〜83が内部制御装置89に基づいて連携動作している場合において、制御盤60のキースイッチ61には開閉鍵が挿入され、キースイッチ61は運転モード選択状態となっている。一方、安全スイッチ1の可動シリンダ部12には開閉鍵は挿入されておらず、安全スイッチ1はアクチュエータ53の挿入状態であり、かつ施錠状態である。安全スイッチ1の作業等の目的のために立入規制領域A1に進入する場合には、まず、キースイッチ61に挿入されている開閉鍵を回転させて、停止モード選択状態に移行させる。これによって、キースイッチ操作状態検知部72が停止モード選択状態に移行されたことを検知する。この検知に応じて、運転モード決定部73が、キースイッチ61によって停止モード選択状態が選択されているために、運転モードを作動モードから停止モードに変更する。この変更に応じて、運転制御信号出力部74が停止信号を内部制御装置89へ出力する。停止信号を受信した内部制御装置89は、停止を指示する制御信号を産業機器81〜83に出力する。停止を指示する制御信号を受信した産業機器81〜83は即座に自己の動作を停止させる。キースイッチ61を停止モード選択状態に移行させた後に、キースイッチ61から開閉鍵を抜脱して、安全スイッチ1の設置場所に移動する。その後は、上記で説明したように、安全スイッチ1を施錠状態から抜脱状態に移行させて、立入規制領域A1内における作業を実行する。
一方、産業機器81〜83を作動状態に戻すためには、まず、立入規制領域A1から退出した後に、安全スイッチ1を抜脱状態から施錠状態に移行させる。その後、可動シリンダ部12から開閉鍵を抜脱して、制御盤60の設置場所に移動する。その後、制御盤60のキースイッチ61に開閉鍵を挿入して、停止モード選択状態から運転モード選択状態に移行させる。これによって、これによって、キースイッチ操作状態検知部72が運転モード選択状態に移行されたことを検知する。なお、このとき、安全スイッチ操作状態検知部71においては、接点スイッチ素子41〜44の検出状態が[オフ状態,オン状態、オフ状態、オン状態]であり、安全スイッチ1が施錠状態であることが検知されている。これらの検知に応じて、運転モード決定部73が、キースイッチ61によって運転モード選択状態が選択され、かつ、安全スイッチ1が施錠状態であるために、運転モードを停止モードから運転モードに変更する。この変更に応じて、運転制御信号出力部74が作動信号を内部制御装置89へ出力する。作動信号を受信した内部制御装置89は、作動を指示する制御信号を産業機器81〜83に出力する。これによって、産業機器81〜83が運転を開始する。
本実施形態の安全スイッチ1であれば、従来のソレノイドに代えて、キーシリンダ、キー操作連動カム13、スライダ14、ベース15及びコイルバネ16からなり機構的に作動する挿抜規制機構を用いるために、電気的な構成が簡素化されると共に使用環境の選択性に対する自由度が増加する。また、本実施形態に係る安全システムであれば、従来のソレノイドに代えて機構的に作動する挿抜規制機構を用いること及び安全スイッチ1の挿抜規制機構を操作する開閉鍵と制御盤60のキースイッチ61を操作する鍵とを共通化して、キースイッチ61に対して産業機器81〜83を停止させる操作を行わなければ安全スイッチ1の挿抜規制機構を操作できない構成としたこととによって、従来の安全システムに対して安全性を同等に確保又は向上させると共に電気的な構成が簡素化される。更に、挿抜規制機構は機構的に作動するために、ソレノイドを含む安全スイッチやそれを用いた安全システムの場合のようなソレノイドへの配線が不要となり、配線ケーブル69の接続操作を簡便かつ迅速に行える。
上記の安全システムの安全スイッチにおいては、アクチュエータ53がヘッド封止部材23の上面に形成された挿通孔23Aを通して挿抜される構成について説明したが、アクチュエータ53が挿通孔23Bを通して挿抜される構成であってもよい。ここで、アクチュエータ53が挿通孔23Bを通して挿抜される場合について説明する。図14は、安全スイッチの動作の他の一例を模式的に表す縦断面図であり、図14(A)がアクチュエータの抜脱された抜脱状態を表し、図14(C)がアクチュエータの挿入された施錠状態を表し、図14(B)がアクチュエータの挿入された開錠状態を表している。図14(A)に示された抜脱状態から、アクチュエータ53が挿通孔23Bを通して挿入されると、アクチュエータ53によって突出部32Aが押圧されて挿抜連動カム32が反時計回りに回転し、図14(B)に示された開錠状態となる。逆に、図14(B)に示された開錠状態からアクチュエータ53が抜脱されると、アクチュエータ53によって突出部32Cが押圧されて挿抜連動カム32が時計回りに回転し、図14(A)に示された抜脱状態に戻る。なお、このアクチュエータ53の挿抜におけるロッド33及びスライダ14の動作は、図7(A)〜図7(C)に示された場合と実質的に同一であるためにその詳細な説明は省略する。また、図14(B)に示された開錠状態から、開閉鍵を可動シリンダ部12の鍵穴12Aに挿入して反時計回りに回転させると、図14(C)に示された施錠状態となる。逆に、図14(C)に示された施錠状態から、開閉鍵を可動シリンダ部12の鍵穴12Aに挿入して時計回りに回転させると、図14(B)に示された開錠状態に戻る。なお、このときのロッド33、キー操作連動カム13及びスライダ14の動作は、図8(A)及び図8(B)に示された場合と実質的に同一であるためにその詳細な説明は省略する。
〔第2実施形態〕
第2実施形態の安全システム及びそれに用いる安全スイッチについて説明する。図15は、安全システムを適用した製造現場の他の一例を模式的に表す説明図である。なお、図15においては、安全システムの電気的な構成もブロック図によって示されている。図16は、安全システムに用いる安全スイッチの他の一例を模式的に表す縦断面図である。なお、以下においては、上記の第1実施形態と実質的に同一の部材には、同一の参照符号を付すこととし、それらの詳細な説明を省略する。なお、以下で説明する種々の他の変化形態についても同様とする。
本形態の安全システムは、図15に示されたように、図1に示された産業機器81に代えてロボット81’(〔電気機器〕の一種)を含み、ロボット81’に所定の動作を教示するためのロボット教示装置84を含んでいる。また、本形態の安全システムは、図1や図4に示された安全スイッチ1に代えて安全スイッチ2を備えている。
ロボット教示装置84には、キーシリンダ84Aが設けられており、キーシリンダ84Aはキースイッチ61を操作する開閉鍵によって操作され、その操作によってロボット教示装置84をロボット81’の動作を変更するための教示モードに変更することができる。
安全スイッチ2は、図16に示されたように、図5に示された安全スイッチ1のスライダ14と形状の異なるスライダ14’を備えている。スライダ14’には、スライダ14のような回転阻止壁14Eが形成されていない。これによって、アクチュエータ53が抜脱された状態において、開閉鍵によって可動シリンダ12を回動させることができ、開閉鍵を抜脱することができる。なお、安全スイッチ2の可動シリンダ12を回動させる開閉鍵は、キースイッチ61も操作できる共通鍵である。
本形態の安全システムの動作について説明する。通常作動モードでのロボット81’及び産業機器82,83の作動中において、ロボット81’の動作を変更する場合には、第1実施形態の安全システムの場合と同様にして開閉扉92を開放した後に、可動シリンダ12に施錠操作を行って開閉鍵を抜脱する。なお、安全スイッチ2は、この施錠操作に応じては、接点スイッチ素子41〜44の検出状態が変化しないために施錠状態とはならない。つまり、制御盤60においては、アクチュエータ53の抜脱状態と検知するために、もし、制御盤60のキースイッチ61が通常作動モードを選択するように変更されたとしても、運転モード切換部62は、作動信号を内部制御装置89に出力しないために、ロボット81’及び産業機器82,83は作動しない。これによって、立入規制領域A1内に人が滞在する可能性のある状況下におけるロボット81’及び産業機器82,83の作動を防止できる。開閉鍵を抜脱した後に、開閉鍵を持ってロボット教示装置84の配置箇所まで移動し、ロボット教示装置84のキーシリンダ84Aに開閉鍵を挿入して回転操作し、ロボット81’に対して所望の教示を実行する。その後は、開閉鍵を回転させてロボット教示装置84の教示モードを終了させてから開閉鍵をキーシリンダ84Aから抜脱する。抜脱した開閉鍵を持って立入規制領域A1から退去して、開閉扉92を閉鎖し、安全スイッチ2の可動シリンダ12に開閉鍵を挿入して開錠操作を実行する。その後は、第1実施形態の安全システムの場合と同様にして安全スイッチ2を施錠状態に移行させる。
上記の第2実施形態の安全システムであれば、上記の第1実施形態の安全システムと実質的に同様の効果を奏する。
上記の第2実施形態の安全システムにおいては、アクチュエータ53の抜脱状態においても、安全スイッチ2の可動シリンダ12に対して施錠操作が実行できることによって、開閉鍵を可動シリンダ12から抜脱できる構成について説明したが、本発明の安全システムにおいては、安全スイッチのキーシリンダがアクチュエータの抜脱状態において開閉鍵を可動シリンダから抜脱できる構成とすることもできる。この場合であっても上記の第2実施形態の安全システムと同一の効果を奏する。
上記の第1実施形態及び第2実施形態の安全システムにおいては、運転モード切換部62が、安全スイッチの操作状態(接点スイッチ素子41〜44の検出状態)とキースイッチ61の操作状態とに基づいて運転モードを決定する構成について説明したが、本発明においては、運転モード決定部が、更に他の情報に基づいて運転モードを決定する構成とすることもできる。ここで、運転モード決定部が更に遠隔制御装置からの信号をも参照して運転モードを決定する構成について説明する。図17は、安全システムにおける運転モード切換部の他の一例を表すブロック図である。図17に示されたように、運転モード切換部62’は、遠隔制御装置からの遠隔運転制御信号が立入規制領域A1内の各種の電気機器(第1実施形態においては産業機器81〜83、第2実施形態においてはロボット81’及び産業機器82,83)の作動を指示する遠隔作動信号であるか、それらの停止を指示する遠隔停止信号であるかを検知する遠隔運転制御信号検知部75を更に含んでいる。また、運転モード切換部62’は、図10に示された運転モード決定部73に代えて、遠隔制御装置からの信号を更に参照して運転モードを決定する運転モード決定部73’を含んでいる。運転モード決定部73’は、キースイッチ61が運転モード選択状態である場合であり、安全スイッチ操作状態検知部71で検知された安全スイッチ1又は安全スイッチ2の操作状態が施錠状態である場合であって、かつ、遠隔制御装置から遠隔作動信号が入力されている場合に、運転モードを選択し、運転制御信号出力部74が内部制御装置89に作動信号を出力する。一方、その他の場合には、停止モードを選択し、運転制御信号出力部74が内部制御装置89に停止信号を出力する。この構成の場合には、上記の第1実施形態及び第2実施形態の安全システムよりも安全性の高い安全システムが構築される。
また、上記の第1実施形態及び第2実施形態の安全システムにおいては、接点スイッチ素子41〜44を備える安全スイッチ1又は安全スイッチ2を用いる構成について説明したが、本発明における安全システムにおいては、接点スイッチ素子を備えていない挿抜規制装置を用いる構成とすることもできる。この構成の場合には、挿抜規制装置と制御盤とを接続する配線ケーブルが不要となり、極めて簡素でありながら従来と同等の安全性を維持した安全システムが構築できる。
また、上記の第1実施形態及び第2実施形態の安全システムにおいては、制御盤60のキースイッチ61の操作に応じて作動モードおよび停止モードの2つの運転モードから1つの運転モードを選択する構成について説明したが、本発明の安全システムにおいては、3つ以上の運転モードから1つの運転モードが選択される構成とすることもできる。例えば、3つの運転モードとしては、通常作動モードとしての高速作動モード、高速作動モードよりも動作速度が遅い低速作動モード及び停止モードを含む構成や、通常作動モードとしての立入規制領域内の所定の複数の電気機器の全てが作動する全作動モード、それらの一部の電気機器が停止する部分作動モード及びそれらの電気機器の全てが停止する停止モードを含む構成が挙げられる。なお、この場合には、制御盤に設けられるキースイッチとしては多値選択型のキースイッチを用いる。
また、上記の第1実施形態及び第2実施形態の安全システムにおいては、制御盤60の運転モード切換部からの信号に基づいて内部制御装置89が立入規制領域A1内の各種の電気機器の作動や停止を制御する構成について説明したが、本発明の安全システムにおいては、制御盤がそれらの電気機器に対する駆動電力の供給や遮断を制御する構成とすることもできる。ここで、制御盤が立入規制領域内の各種の電気機器に対する駆動電力の供給や遮断を制御する構成について説明する。図18は、安全システムの他の一例を適用した製造現場を模式的に表す説明図である。図18に示されたように、制御盤60’は、図1及び図15に示された運転モード切換部62,62’及び電源部63に代えて、産業機器81〜83に対する駆動電力の供給や遮断を制御する電源切換部64を含んでいる。電源切換部64は、外部電源から電源供給路L10を介して供給される電力に基づいて産業機器81〜83に駆動電力を分配するが、キースイッチ61が停止モード選択状態である場合には、産業機器81〜83への駆動電力を遮断し、キースイッチ61が運転モード選択状態である場合であって、かつ、安全スイッチ1の操作状態が施錠状態である場合には、産業機器81〜83に駆動電力を供給する。この構成であっても、上記の第1実施形態及び第2実施形態の安全システムと実質的に同等の効果を奏する。但し、産業機器81〜83として急激に駆動電力が遮断されてもよい保護機能を備える産業機器を用いることとなる。また、制御盤60’のキースイッチ61の操作に応じて作動モード及び停止モードの2つの運転モードから1つの運転モードを選択することとなる。また、本発明の安全システムにおいて、電源切換部は、図17を参照して説明したのと同様に遠隔制御装置からの遠隔運転制御信号を更に参照して、産業機器に対する駆動電力の供給や遮断を制御する構成であってもよい。
また、上記においては、安全スイッチ1が安全柵91に配置され、アクチュエータ機能部50が開閉扉92に配置される構成について説明したが、安全スイッチ1が開閉扉92に配置され、アクチュエータ機能部50が安全柵91に配置される構成とすることもできる。また、上記においては、開閉動作規制装置として安全スイッチ1とアクチュエータ機能部50とを備える構成について説明したが、本発明においては、安全柵91及び開閉扉92の一方に取着された一般的な施錠機構のみを含む構成とすることもできる。
また、上記においては、アクチュエータ機能部50の一例のみについて説明したが、他の構成とすることもできる。ここで、アクチュエータ機能部の他の構成について説明する。図19は、開閉動作規制装置の他の一例を開閉動作禁止状態で表し、図19(A)が左側面図であり、図19(B)が正面図であり、図19(C)が底面図である。図20が安全スイッチの一例を表し、図20(A)が左側面図であり、図20(B)が正面図であり、図20(C)が底面図である。また、図21は、アクチュエータ機能部の他の一例を表し、図21(A)が左側面図であり、図21(B)が正面図であり、図21(C)が底面図である。図19〜図21において図2等に示された部材と実質的に同一の部材については同一の参照符号を付している。以下においては、上記の第1実施形態及び第2実施形態の開閉動作規制装置と異なる部分、具体的には、アクチュエータ機能部の筐体についてのみ詳細に説明する。なお、安全スイッチの構成は同一である。
アクチュエータ機能部50’は、図19〜図21に示されたように、筐体51から安全スイッチ1側へ突出し、開閉鍵19の挿入状態における開閉扉92の開放を禁止する開放禁止突出片55が形成されている。開放禁止突出片55には、貫通孔55Aが形成されており、開閉鍵19は、貫通孔55Aを貫通して可動筒12に挿通されている。したがって、開閉鍵19による開錠操作後においても開閉鍵19を抜脱しない限り、開放禁止突出片55が開閉鍵19と当接することによって、開閉扉92を開放させることができない。これによって、作業者は、必ず開閉鍵19を持って立入規制領域A1(図1参照)に進入することとなり、立入規制領域A1に作業者が滞在している場合において産業機器81〜83(図1参照)が作動することを更に良好に防止できる。