JP2010209974A - 入退室管理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】電気的な接続により複数の安全キーを連係させて設置エリア内の安全を確保する入退室管理装置において、同時に設置エリアで作業する作業者の人数の増減に対して柔軟に対応可能な安全システムを提供する。
【解決手段】入退室管理装置２０は、安全キー２２と、安全キー２２が装着されるキー型セレクタスイッチ２４と、キー型セレクタスイッチ２４が備えた電気回路を終端接続する終端ユニット２４ｃと、キー型セレクタスイッチ２４に安全キー２２が装着されたことにより電気回路が閉回路状態であることを検知した場合に、扉４のロックの解除制御を行う安全制御装置とを有して構成され、且つ、キー型セレクタスイッチ２４は、基本ユニット２４ａ及び単一または複数個の増設ユニット２４ｂを多段に着脱可能に嵌合されて構成される。
【選択図】図３

Description

電気的な接続により複数の安全キーを連係させて設置エリア内の安全を確保する入退室管理装置に関する。

工作機械や産業用ロボットなどの機械設備が設置された設置エリアの周囲は、安全柵（防護柵）で囲われて作業者が不用意に設置エリア内に進入できないようになっている。

このような設置エリアの出入口の近傍に安全プラグ及び安全プラグホルダを設けておき、設置エリア内に進入する時には、作業者が安全プラグを安全プラグホルダから引き抜いて携帯することによって、設置エリア内の機器設備が動作できないようにしたものがある。

特許文献１には、複数の安全プラグを一つの筐体に設け、すべての安全プラグが筐体に装着されている場合に、機器設備への通電を許可する信号が出力される安全システムが開示されている。

特許文献１のように複数の安全プラグを備えることで、複数の作業者が設置エリア内で同時に作業する際の安全を確保することができる。

特許文献２には、機械的な構造により複数のキーを連係させるインターロック装置が開示されている。

特開２００７−１９８５６０号公報 米国特許第６８３７０８４号明細書

特許文献１に開示されたような安全システムでは、装着可能な安全プラグの数が固定である。そのため、同時に設置エリアで作業する作業者の人数の増減に伴うシステム変更が容易に行えない。

また、特許文献２のような機械的な構造により複数のキーを連係させるようなインターロック装置では、機械的な構造の複雑さなどにより、やはりシステム変更に柔軟性がなく、しかも装備の交換等の構築工費が嵩むことも考えられる。

本発明は、電気的な接続により複数のキーを連係させて設置エリア内の安全を確保可能な入退室管理装置において、同時に設置エリアで作業する作業者の人数の増減に対して柔軟に対応可能な入退室管理装置を提供することを目的とする。

本発明に係る入退室管理装置は、管理対象エリア内に設置された機器設備の動作許可を制御する入退室管理装置であって、安全キーと、前記安全キーが装着されるキー型セレクタスイッチと、前記キー型セレクタスイッチが備えた電気回路を終端接続する終端ユニットと、前記キー型セレクタスイッチに前記安全キーが装着されたことにより、前記電気回路が閉回路状態であることを検知した場合に、前記機器設備の動作／起動を許可する制御を行う安全制御装置とを有して構成し、且つ前記キー型セレクタスイッチは、基本ユニット及び単一または複数個の増設ユニットを多段に着脱可能に構成できるようにしたことを特徴とする。

本発明に係る入退室管理装置は、管理対象エリア内の出入口となる扉のロックドアスイッチのロック、アンロックを制御する入退室管理装置であって、安全キーと、前記安全キーが装着されるキー型セレクタスイッチと、前記キー型セレクタスイッチが備えた電気回路を終端接続する終端ユニットと、前記キー型セレクタスイッチに前記安全キーが抜去されたことにより前記電気回路が開回路状態であることを検知した場合に、前記扉のロックドアスイッチのロックの解除制御を行う安全制御装置とを有して構成し、且つ前記キー型セレクタスイッチは、基本ユニット及び単一または複数個の増設ユニットを多段に着脱可能に構成できるようにしたことを特徴とする。

本発明に係る入退室管理装置の一つの態様では、前記基本ユニットは、一端が前記安全制御装置に電気的に接続され他端が開放状態の前記電気回路の一部を構成する一対の第１電線と、当該第１電線の中途に電気的に介挿される第１スイッチと、を有し、安全キーの装着時に前記第１スイッチをオンする一方、安全キーの離脱時に前記第１スイッチをオフするように構成され、前記増設ユニットは、一端が前記第１電線の他端に接続され、他端が開放状態の前記電気回路の一部を構成する一対の第２電線と、当該第２電線の中途に電気的に介挿される第２スイッチと、を有し、安全キーの装着時に前記第２スイッチをオンする一方、安全キーの離脱時に前記第２スイッチをオフするように構成され、前記終端ユニットは、一端が短絡され、他端が最後段に嵌合された前記増設ユニットの前記第２電線の他端に接続される一対の第３電線を有して構成される、ことを特徴とする。

本発明に係る入退室管理装置によれば、安全キーが装着されるキー型セレクタスイッチを基本ユニット及び増設ユニットにより構成し、且つそれぞれのユニット同士が着脱可能になるように構成することにより、作業者の人数等の増減に伴うシステム変更に柔軟に対応することができる。

本実施形態に係る入退室管理装置が設けられた設置エリアを示す斜視図である。 本実施形態に係る入退室管理装置の機能ブロックを示す図である。 本実施形態に係る安全キーとキー型セレクタスイッチとの外観分解斜視図である。 図３に示すＡ−Ａ断面の概略図である。 本実施形態に係るキー型セレクタスイッチの電気回路の構成を示す図である。 本実施形態の変形例に係る安全キーとキー型セレクタスイッチとの外観分解斜視図である。 図６に示すＡ−Ａ断面の概略図である。 本実施形態の別の変形例に係る入退室管理装置の電気回路の構成を示す図である。

本発明を実施するための形態（以下、「実施形態」と称す）について、以下図面を用いて説明する。

図１は、本実施形態に係る入退室管理装置が設けられた設置エリアを示す斜視図である。

安全柵１で囲われた管理対象エリアである設置エリア２内には、機器設備としての産業用ロボット３が設置されており、安全柵１には、設置エリア２内に作業者が出入りするための出入口に扉４が設けられている。また、扉４側には、キースイッチ１０が設けられる一方、安全柵１の出入口側には、ドアロックスイッチ１２が設けられている。扉４を閉じると、キースイッチ１０がドアロックスイッチ１２に係合して自動的にロックが掛かり、扉４を開放できないようになっている。さらに、設置エリア２外の出入口近傍の支柱６には、作業者の出入り及び産業用ロボット３に対する通電を管理する入退室管理装置２０が設けられている。入退室管理装置２０がドアロックスイッチ１２に対してロック解除信号を与えることにより、ロックが解除されて扉４の開放が可能となる。また、入退室管理装置２０は、ロック解除信号が与えられている状態では、扉４を閉じてもロックが掛からないように構成されている。

図２は、入退室管理装置２０の機能ブロックを示す図である。図２において、入退室管理装置２０は、安全キー２２と、安全キー２２を着脱可能に装着するキー型セレクタスイッチ２４と、安全キー２２の着脱状態に応じてドアロックスイッチ１２及び産業用ロボット３に対する制御内容を示す制御信号を出力する安全制御装置２６と、を備える。

ここで、本実施形態に係るキー型セレクタスイッチ２４についてさらに図面を用いて説明する。

図３は、安全キー２２とキー型セレクタスイッチ２４との外観分解斜視図を示す。図４は、図３に示すＡ−Ａ断面の概略図を示す。図５は、キー型セレクタスイッチ２４の電気回路の構成を示す。なお、図３に示す断面図では、キー型セレクタスイッチ２４を構成する筐体内部の電気回路等については省略して示している。

さて、図３に示すように、本実施形態では、キー型セレクタスイッチ２４が、基本ユニット２４ａと、増設ユニット２４ｂとにより構成される。さらに、基本ユニット２４ａより最後段に設置される増設ユニット２４ｂには終端ユニット２４ｃが設置される。すなわち、キー型セレクタスイッチ２４が、基本ユニット２４ａ及び増設ユニット２４ｂ毎にユニット化されており、それぞれのユニット同士が着脱可能な構成となっている。

このように、キー型セレクタスイッチ２４を基本ユニット２４ａ及び増設ユニット２４ｂ毎にユニット化することにより、一の基本ユニット２４ａに増設ユニット４２ｂを接続し、或いは、図示しないが、更に当該増設ユニット２４ｂに他の増設ユニット２４ｂを接続することにより、作業者の人数等の増減に伴うシステム変更に柔軟に対応することができる。

なお、安全柵１への出入り管理対象者が１名の場合には、基本ユニット２４ａのみを使用すればよく、この場合には、増設ユニット２４ｂを設ける必要がない。

基本ユニット２４ａは筐体２３ａ内に収容設置されて構成されており、従って、筐体２３ａには、基本ユニット２４ａ用の安全キー２２を着脱可能に装着する装着部２５ａと、増設ユニット２４ｂ或いは終端ユニット２４ｃとの電気的なインタフェースとして機能し、これらユニットと着脱可能に嵌合される嵌合凹部２６ａとが設けられている。さらに、筐体２３ａ内部から基本ユニット２４ａ或いは増設ユニット２４ｂの安全キー２２の着脱状態に応じた信号を安全制御装置２６に伝達するケーブル２８が筐体２３ａ外に表出延在している。

増設ユニット２４ｂは、筐体２３ｂ内に収容設置されて構成されている。筐体２３ｂには、増設ユニット２４ｂ用の安全キー２２を着脱可能に装着する装着部２５ｂと、基本ユニット２４ａ或いは他の増設ユニット２４ｂの嵌合凹部２６ａ，２６ｂと着脱可能に嵌合される嵌合凸部２７ｂとが設けられている。嵌合凸部２７ｂは、当該増設ユニット２４ｂ以外の不図示の他の増設ユニット２４ｂ或いは後述の終端ユニット２４ｃとの電気的なインタフェースとして機能する。このように増設ユニット２４ｂに設けられた嵌合凸部２７ｂを基本ユニット２４ａの嵌合凹部２６ａ或いは他の増設ユニット２４ｂの嵌合凹部２６ｂに着脱可能に嵌合することにより、後述するように、増設ユニット２４ｂの電気回路と基本ユニット２４ａの電気回路とが接続されることになる。

また、増設ユニット２４ｂの筐体２３ｂには、嵌合凸部２７ｂに対向する側面において、嵌合凹部２６ｂが設けられており、嵌合凹部２６ｂは、他の増設ユニット或いは終端ユニット２４ｃに設けられた嵌合凸部２７ｂ，２７ｃに着脱可能に嵌合される。

終端ユニット２４ｃは、筐体内２４ｃに収容設置されて構成されており、筐体２４ｃには、基本ユニット２４ａ或いは増設ユニット２４ｂの嵌合凹部２６ａ，２６ｂと着脱可能に嵌合される嵌合凸部２７ｃが設けられている。嵌合凸部２７ｃは、基本ユニット２４ａ或いは増設ユニット２４ｂとの電気的なインタフェースとして機能する。このように、終端ユニット２４ｃの嵌合凸部２７ｃが基本ユニット２４ａの嵌合凹部２６ａ或いは他の増設ユニット２４ｂの嵌合凹部２６ｂに着脱可能に嵌合することにより、基本ユニット２４ａ或いは増設ユニット２４ｂの電気回路と終端ユニット２４ｃの電気回路とが接続されることになる。

なお、安全柵２を出入りする管理対象者を更に増員する場合には、増設ユニット２４を増設して、これら増設ユニット２４の各嵌合凹部２６ｂおよび嵌合凸部２７ｂ同士を嵌合することになるが、この場合、終端（最後段）の増設ユニット２４の嵌合凹部２６ｂに、終端ユニット２４ｃの嵌合凸部２７ｃを嵌合し、各ユニットが嵌合されることで電気的に接続された電気回路を短絡させる。

次に、図５に示す電気回路図を用いて前記電気回路構成について説明する。すなわち、図５の回路図に示すように、基本ユニット２４ａは、二対の電線２４１ａと、電線２４１ａの中途に電気的に介挿され、安全キー２２が装着部２５ａに装着された状態でＯＮ状態となる一対のプッシュスイッチ２４２ａとを有する。つまり、一対のプッシュスイッチ２４２ａは、装着部２５ａに安全キー２２が装着された状態では基本ユニット２４ａの接点が閉状態となり、逆に安全キー２２を装着部２５ａから抜去された状態では基本ユニット２４ａの接点が開状態となる。

また、電線２４１ａの一端はケーブル２８を介して安全制御装置２６と電気的に接続されている。電線２４１ａの他端は、増設ユニット２４ｂ或いは終端ユニット２４ｃと嵌合していない状態では電気的に開放状態であり、増設ユニット２４ｂ或いは終端ユニット２４ｃと嵌合凹部２６ａを介して嵌合した状態では、増設ユニット２４ｂ或いは終端ユニット２４ｃが備える二対の電線２４１ｂ（２４１ｃ）と電気的に接続された状態となる。

従って、基本ユニット２４ａの嵌合凹部２６ａと増設ユニット２４ｂの嵌合凸部２７ｂ或いは終端ユニット２４ｃの嵌合凸部２７ｃとは、電気的コネクタとなるように構成されている。

更に説明すれば、増設ユニット２４ｂは、二対の電線２４１ｂと、電線２４１ｂの中途に電気的に介挿され、安全キー２２が装着部２５ｂに装着された状態でＯＮ状態となる一対のプッシュスイッチ２４２ｂとを有する。つまり、一対のプッシュスイッチ２４２ｂは、装着部２５ｂを介して安全キー２２が増設ユニット２４ｂに装着された状態では接点が閉状態となり、逆に安全キー２２が装着部２５ｂから抜去された状態では接点が開状態となる。電線２４１ｂの一端は、基本ユニット２４ａ或いは他の増設ユニット２４ｂと機械的に接続されていない状態では電気的に開放状態であり、基本ユニット２４ａ或いは他の増設ユニット２４ｂと、嵌合凸部２７ｂを介して機械的に接続された状態では、基本ユニット２４ａ或いは他の増設ユニット２４ｂが備える二対の電線２４１ｂ（２４１ａ）と電気的に接続された状態となる。また、電線２４１ｂの他端は、他の増設ユニット２４ｂ或いは終端ユニット２４ｃと機械的に接続されていない状態では電気的に開放状態であり、他の増設ユニット２４ｂ或いは終端ユニット２４ｃと嵌合凹部２６ｂを介して機械的に接続された状態では、他の増設ユニット２４ｂ或いは終端ユニット２４ｃが備える二対の電線２４１ｂ（２４１ｃ）と電気的に接続された状態となる。

終端ユニット２４ｃは、二対の電線２４１ｃを有する。電線２４１ｃの一端は、増設ユニット２４ｂ或いは基本ユニット２４ａと機械的に接続していない状態では電気的に開放状態であり、増設ユニット２４ｂ或いは基本ユニット２４ａと嵌合凸部２７ｃを介して機械的に接続された状態では、増設ユニット２４ｂ或いは基本ユニット２４ａが備える二対の電線２４１ｂ（２４１ｃ）と電気的に接続された状態となる。また、電線２４１ｃの他端は短絡状態である。

上記のように各ユニットをそれぞれ機械的に接続することで、各電線２４１ａ，２４１ｂ，２４１ｃが電気的に接続され、安全制御装置２６と共に一つの電気回路を構成する。また、安全キー２２が基本ユニット２４ａ及び増設ユニット２４ｂの装着部２５ａ，２５ｂにそれぞれ装着された状態において、それぞれのプッシュスイッチ２４２ａ，２４２ｂの接点が閉成され、各電線２４１ａ，２４１ｂ，２４１ｃは安全制御装置２６と共に閉回路を構成する。

安全制御装置２６は、各電線２４１ａ，２４１ｂ，２４１ｃにより形成された電気回路が閉回路の状態の場合には、すべての安全キー２２がそれぞれのユニットに装着された状態であると判断して、ドアロックスイッチ１２のロック状態を維持するとともに、産業用ロボット３の通電状態を維持する。一方、安全制御装置２６は、各電線２４１ａ，２４１ｂ，２４１ｃにより形成された回路が開回路状態の場合には、いずれかの安全キー２２がいずれかのユニットから抜かれた状態であると判断して、ドアロックスイッチ１２に対してロック解除信号を出力するとともに、産業用ロボット３に対して通電禁止信号を出力する。

なお、安全制御装置２６は、ケーブル２８に接続される入力端子と出力端子とを有し、例えば、入力端子から出力した電流を、各電線２４１ａ，２４１ｂ，２４１ｃにより形成された電気回路を介して出力端子から検出できた場合には、すべての安全キーが各ユニットに装着され当該電気回路が閉回路状態であると判断する。一方、安全制御装置２６は、当該電流を出力端子から検出できなかった場合には、いずれかの安全キーがユニットに未装着状態であり当該電気回路が開回路状態であると判断する。

ドアロックスイッチ１２は、ロック解除信号の入力を受けて、キースイッチ１０との係合が解除され、扉４が開放可能な状態となる。また、産業用ロボット３は、通電禁止信号の入力を受けて、通常の動作が禁止となる。つまり、産業用ロボット３の通常の動作が行われないため、設置エリア２の安全が確保され、作業者が設置エリア２で安全に作業を行うことができる。

上記の通り、キー型セレクタスイッチ２４が、安全キーごとにユニット化して、それぞれのユニット同士が着脱可能な構成にすることで、作業者の人数等の増減に伴うシステム変更に柔軟に対応することができる。

なお、基本ユニット２４ａ、増設ユニット２４ｂ、終端ユニット２４ｃそれぞれの嵌合凹部或いは嵌合凸部は、図３，４に示す形状には限定されない。例えば、図６，図７に示すように、嵌合凹部２６ａ，２６ｂ、嵌合凸部２７ｂ，２７ｃの長手方向の脇に、一対の嵌合凸ピン３１ａ，３１ｂ、嵌合凹ピン３２ｂ，３２ｃをそれぞれ設けて、対向するピン同士を嵌合させることで、基本ユニット２４ａ、増設ユニット２４ｂ、終端ユニット２４ｃそれぞれを嵌合させても構わない。

さらに、上記の実施形態では、冗長構成とするために、各ユニット２４ａ（２４ｂ，２４ｃ）に二対の電線２４１ａ（２４１ｂ，２４１ｃ）を設け、２つの閉回路を形成する例について説明した。しかし、閉回路を形成するための電線は、少なくとも一対のみでよく、例えば、冗長構成を必要としない場合は、各ユニット２４ａ（２４ｂ，２４ｃ）に対してそれぞれ一対の電線を設け、１つの閉回路を形成しても構わない。

また、上記の実施形態では、ドアロックスイッチ１２へのロック解除信号及び産業用ロボット３への通電禁止信号の出力を行う操作インタフェースとして、入退室管理装置２０を用いる場合について説明した。しかし、入退室管理装置２０は、上記に限らず、例えば、作業者が設置エリア２内において産業用ロボット３に対するティーチング作業を行う場合に、産業用ロボット３に対してティーチング作業用の動作／起動（通電）を許可するティーチング許可信号の出力を行う操作インタフェースとして利用しても構わない。

すなわち、入退室管理装置２０を設置エリア２内の産業用ロボット３の近傍に設けて、ケーブル２８を産業用ロボット３の制御を行うロボット制御装置に接続する。そして、入退室管理装置２０を構成する基本ユニット２４ａ及び増設ユニット２４ｂのそれぞれにすべて安全キー２２が装着された場合に、安全制御装置２６がティーチング許可信号をロボット制御装置に出力するように構成する。

このように、ティーチング許可信号の出力を行う操作インタフェースとして上記の入退室管理装置を利用する場合にも、設置エリア２内で同時に作業を行う作業者の人数の増減に伴うシステム変更に柔軟に対応することができる。

さらに、産業用ロボット３を非常停止させる場合に押下する非常停止スイッチをユニット化して、上記の入退室管理装置２０に組み込んでもよい。

図８は、非常停止スイッチをユニット化して入退室管理装置２０に組み込んだ場合の電気回路の構成を示す。

図８では、基本ユニット２４ａの代わりに非常停止スイッチ付き基本ユニット４０を設けている。基本ユニット４０は、二対の電線４２と、一対の電線４４とを有し、さらに電線４４の中途に電気的に介挿され、基本ユニット４０の筐体に設けられた非常停止スイッチ（不図示）を押下することでＯＮ状態となる一対のプッシュスイッチ４６を有する。電線４２の一端は、ケーブル２８を介して安全制御装置２６と電気的に接続されている。電線４２の他端は、増設ユニット２４ｂと嵌合していない状態では電気的に開放状態であり、増設ユニット２４ｂと嵌合した状態では、増設ユニット２４ｂが備える二対の電線２４１ｂと電気的に接続された状態となる。また、電線４４の一端は、ケーブルを介して安全制御装置２６と電気的に接続されており、電線４４の他端は短絡されている。

上記のような基本ユニット４０を入退室管理装置２０に組み込むことで、産業用ロボット３を非常停止させることができる。すなわち、基本ユニット４０の筐体に設けられた非常停止スイッチを作業者が押下すると、一対のプッシュスイッチ４６がＯＮ状態となり、電線４４を介した閉回路が形成される。安全制御装置２６は、電線４４を介した閉回路が形成されたことを検知すると、非常停止スイッチが押下されたと判断して、産業用ロボット３に対して停止信号を出力する。

以上のように、安全キー以外にも非常停止スイッチをユニット化することで、より柔軟に入退室管理装置の構築を行うことができる。

本発明によれば、キー型セレクタスイッチを安全キーごとにユニット化し、それぞれのユニット同士を着脱可能な構成にすることにより、作業者の人数等の増減に伴うシステム変更に柔軟に対応することができるので、電気的な接続により複数の安全キーを連係させて設置エリア内の安全を確保可能な入退室管理装置等に適用可能である。

１ 安全柵
２ 設置エリア
３ 産業用ロボット
４ 扉
６ 支柱
１０ キースイッチ
１２ ドアロックスイッチ
２０ 入退室管理装置
２２ 安全キー
２４ キー型セレクタスイッチ
２４ａ 基本ユニット
２４ｂ 増設ユニット
２４ｃ 終端ユニット
２５ａ，２５ｂ 装着部
２６ 安全制御装置
２６ａ，２６ｂ 嵌合凹部
２７ｂ，２７ｃ 嵌合凸部
２８ ケーブル
４０ 基本ユニット

Claims (3)

1. 管理対象エリア内に設置された機器設備の動作許可を制御する入退室管理装置であって、
   安全キーと、前記安全キーが装着されるキー型セレクタスイッチと、前記キー型セレクタスイッチが備えた電気回路を終端接続する終端ユニットと、前記キー型セレクタスイッチに前記安全キーが装着されたことにより、前記電気回路が閉回路状態であることを検知した場合に、前記機器設備の動作／起動を許可する制御を行う安全制御装置とを有して構成し、且つ前記キー型セレクタスイッチは、基本ユニット及び単一または複数個の増設ユニットを多段に着脱可能に構成できるようにしたことを特徴とする入退室管理装置。
2. 管理対象エリア内の出入口となる扉のロックドアスイッチのロック、アンロックを制御する入退室管理装置であって、
   安全キーと、前記安全キーが装着されるキー型セレクタスイッチと、前記キー型セレクタスイッチが備えた電気回路を終端接続する終端ユニットと、前記キー型セレクタスイッチに前記安全キーが抜去されたことにより前記電気回路が開回路状態であることを検知した場合に、前記扉のロックドアスイッチのロックの解除制御を行う安全制御装置とを有して構成し、且つ前記キー型セレクタスイッチは、基本ユニット及び単一または複数個の増設ユニットを多段に着脱可能に構成できるようにしたことを特徴とする入退室管理装置。
3. 前記基本ユニットは、
   一端が前記安全制御装置に電気的に接続され他端が開放状態の前記電気回路の一部を構成する一対の第１電線と、当該第１電線の中途に電気的に介挿される第１スイッチと、を有し、安全キーの装着時に前記第１スイッチをオンする一方、安全キーの離脱時に前記第１スイッチをオフするように構成され、
   前記増設ユニットは、
   一端が前記第１電線の他端に接続され、他端が開放状態の前記電気回路の一部を構成する一対の第２電線と、当該第２電線の中途に電気的に介挿される第２スイッチと、を有し、安全キーの装着時に前記第２スイッチをオンする一方、安全キーの離脱時に前記第２スイッチをオフするように構成され、
   前記終端ユニットは、一端が短絡され、他端が最後段に嵌合された前記増設ユニットの前記第２電線の他端に接続される一対の第３電線を有して構成される、
   ことを特徴とする前記請求項１または２に記載の入退室管理装置。