JP2014022133A - センシング装置およびこれを用いた安全装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 大きなセンシングエリアに容易に対応できると共に、少ない使用部品点数でもって、物体の侵入のセンシングを行うことができるセンシング装置を提供する。
【解決手段】 単一のレーザー発信器２と、前記レーザー発信器２からのレーザービームをセンシングエリアＳ内をジグザグ状に折り返し複数回反射させて当該センシングエリア内にレーザービームによるセンシング光路を形成する反射手段３Ａ，３Ｂと、前記センシング光路の終端に到達したレーザービームを受光する受光器４とを備える。
【選択図】 図１

Description

本発明は、作業者の安全を守るためのセンシング装置とこれを用いた安全装置に関する。

産業現場においては、各種工作機械の可動領域内への作業者の侵入を監視するために、センシング装置が用いられており、例えば、複数の発光ダイオードと複数のフォトダイオードとを対向配置したライトカーテンなどが知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００４−３５６４０７号公報

上記構成のセンシング装置では、発光ダイオードとフォトダイオードとの対向距離、すなわち、センシング距離が長くなると、光が拡散して広がるために相互干渉を防ぐ必要があり、また、センシングエリアが大きくなると、発光ダイオードとこれに対向するフォトダイオードの数が増え、その分、電気回線も多くなって、組付け手数や製造コストが増大する。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、大きなセンシングエリアに容易に対応できると共に、少ない使用部品点数にて安価に実施することのできるセンシング装置およびこれを用いた安全装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明では次のように構成している。

（１）本発明に係るセンシング装置は、単一のレーザー光源と、前記レーザー光源からのレーザービームを折り返し複数回反射させて、センシングエリア内に前記レーザービームによる連続するセンシング光路を形成する反射手段と、前記レーザー光源を始端とする前記センシング光路の終端に配置されて前記レーザービームを受光する受光器とを備える。

この構成によると、センシングエリアの大きさにかかわらず、一対のレーザー光源と受光器、及び、反射手段でセンシング装置を構成することができ、発光ダイオードとフォトダイオードとを多数対向配置する必要がなく、少ない部品点数でその回路配線を簡素にすることができる。

また、レーザービームは、指向性が高く、発光ダイオードの光のように拡散、減衰しにくいので、大きなセンシングエリアにも容易に対応することができる。

好ましくは、前記反射手段は、前記レーザー光源からのレーザービームをジグザグ状に折り返し複数回反射させて、前記受光器に至るセンシング光路を形成する。

この場合、前記反射手段は、前記始端寄りの一方側から到来するレーザービームを、前記終端寄りの前記一方側へ反射させる第１反射手段と、前記始端寄りの他方側から到来するレーザービームを、前記終端寄りの前記他方側へ反射させる第２反射手段とを備え、前記センシング光路が、前記両反射手段の間で前記ジグザグ状に形成されるのが好ましい。

前記第１，第２反射手段の少なくともいずれか一方の反射手段は、前記レーザービームを折り返し反射させる複数の反射箇所に亘って延びる反射ミラーを備えるようにしてもよい。

この構成によると、反射ミラーの設置数を削減することができ、反射手段の組付け、その調整が容易となると共に、センシング装置の設置コストも低減することができる。

好ましくは、前記レーザー光源及び前記受光器が、前記一方側または前記他方側のいずれか同じ側に配置される。

この構成によると、レーザー光源と受光器との電気配線をセンシングエリアの同じ側に集約でき、配線の取り回しが容易となる。

前記反射手段は、前記レーザービームを折り返し反射させる各反射箇所にそれぞれ配置した複数の反射ミラーを備えるようにしてもよい。

この構成では、反射ミラーが損傷した際に、当該反射ミラーのみの交換で対応することができる。

好ましくは、前記センシングエリアが、互いに連なる複数の平面であって、前記反射手段は、前記複数の平面上に連続する前記センシング光路を形成する。

この構成によると、一対のレーザー光源と受光器だけで異なった方向からの侵入検出を行うことができる。

（２）本発明に係る安全装置は、上記（１）に記載のセンシング装置による前記センシングエリアが、機械装置の可動領域を囲むエリアに設定され、前記受光器の遮光に応答して、前記機械装置を停止させる。

この構成によると、機械装置の作動中に作業者が不用意に可動領域内に手を差し入れたり、作業者が踏み込んだりすると、直ちに機械装置が停止され、事故への発展が未然に回避される。

このように、本発明によれば、大きなセンシングエリアに容易に対応できると共に、使用する電気部品を少なくして安価に実施することのできるセンシング装置およびこれを用いた安全装置を得ることができる。

図１は、本発明の実施の形態に係るセンシング装置の正面図である。 図２は、図１のセンシング装置を用いた安全装置の概略図である。 図３は、安全装置の別の実施形態を示す斜視図である。 図４は、センシング装置の別の実施形態を示す正面図である。 図５は、別実施形態の変形例を示す正面図である。 図６は、センシング装置の更に別の実施形態を示す正面図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

図１を参照して、本発明の実施の形態に係るセンシング装置の概略構成を説明する。図１は、本発明の実施の形態に係るセンシング装置の正面図である。

図１に示すセンシング装置１は、センシングエリアＳ内への物体の侵入などをセンシングするものである。センシングエリアＳは、平面状に規定された空間エリアである。

センシング装置１は、単一のレーザー光源としてのレーザー発信器２と、このレーザー発信器２から送出されたレーザービームｂを折返し複数回反射させてジグザグ状のセンシング光路を、センシングエリアＳ上に形成するよう対向配備された第１，第２反射手段３Ａ，３Ｂと、センシング光路の終端に到達したレーザービームｂを受光する単一の受光器４とを備えている。

各反射手段３Ａ，３Ｂは、センシング光路の始端であるレーザー発信器２から送出されてきたレーザービームｂを、順次、折り返し、センシング光路の終端の受光器４方向に向けて反射させる複数の反射ミラー３ａ，３ｂでそれぞれ構成されている。

各反射ミラー３ａ，３ｂは、それぞれ、互いに平行に対向配置された一対の支持枠５ａ，５ｂに取り付けられている。

第１反射手段３Ａの各反射ミラー３ａは、センシングエリアＳのエリア周縁に沿って一定間隔で配置され、始端寄りの一方側（図の下側）から到来するレーザービームを、終端寄りの前記一方側へ反射させる。また、第２反射手段３Ｂの各反射ミラー３ｂは、センシングエリアＳのエリア周縁に沿って前記一定間隔と同じ一定間隔で前記反射ミラー３ａとは位置をずらした位置に配置され、始端寄りの他方側（図の上側）から到来するレーザービームを、終端寄りの前記他方側へ反射させる。これにより、センシングエリアＳ内をレーザー発信器２のレーザービームｂは、前記両反射ミラー３ａ，３ｂ間をジグザグ状に折り返し複数回反射させられ、当該センシングエリアＳ内にレーザービームｂによるセンシング光路を形成する。

こうしてセンシング光路の始端であるレーザー発信器２から投光されたレーザービームｂは、第１反射手段３Ａの反射ミラー３ａと、第２反射手段３Ｂの反射ミラー３ｂとでセンシングエリアＳ内を折り返し、ジグザグ状に反射され、最終的にはセンジング光路の終端の受光器４で受光される。

センシングエリアＳ内に物体が侵入して、前記センシング光路上のレーザービームｂが、当該物体により遮光されると、受光器４は、レーザービームｂを受光することができないため、センシングエリアＳ内に物体が侵入したことを検出することができる。

図２は、図１のセンシング装置を用いた安全装置の斜視図である。この安全装置は、工作機械や加工機械等の各種機械装置（図示略）の可動領域の周囲の、例えば、防護カバー６に設けられた作業用窓７に、上記センシング装置１が取り付けられている。この作業用窓７は、図１のセンシングエリアＳに対応する。

制御装置８は、レーザー発信器２および受光器４の動作を制御するものであり、前記機械装置の電源回路９に接続されている。

そして、防護カバー６内の機械装置が作動している状態で、作業用窓７に作業者の身体の一部等が入って、作業用窓７上でレーザービームｂが遮光されると、上述のように、当該遮光は受光器４で検知される。受光器４は、前記遮光に対応した受光出力を制御装置８に入力する。

制御装置８は、受光器４の前記受光出力に基づいて、機械装置作動用の電源回路９に電源供給を停止させる信号を出力し、これにより電源回路９から機械装置へは、電源の供給が遮断され、機械装置が停止する。

また、この機械装置の停止と同期して、パトライト（登録商標）や警報ブザー等の警報装置１０が制御装置８により作動せられ、照明や音による警報が報知される。

なお、安全装置の作動によって機械装置が停止した後、受光器４が受光を検知しても、制御装置８は、電源供給の遮断状態を維持し、安全確認のリセット操作が人為的に行われない限り電源投入が実行されないようにしてもよい。

図３は、安全装置の別の実施形態を示す斜視図である。同図に示すように、防護カバー６は、隣接して直交する二つの平面状になっており、作業用窓７は、防護カバー６に対応して隣接して直交する二つの平面状になっている。このセンシングエリアＳは、作業用窓７の二つの平面状に対応してセンシングエリアＳＡとＳＢとが隣接して直交する二つの平面状になっている。

そして、反射ミラー３ａ，３ｂは、作業用窓７に対向配置されると共に、それぞれの反射角度が調整設定されて、レーザー発信器２からのレーザービームｂは、反射ミラー３ａ，３ｂで折り返し反射されて、受光器４で受光できるようになっている。特に、センシングエリアＳＡ，ＳＢが直交する箇所の反射ミラー３ｂ₁では、センシング光路が９０度方向を変えるように、その反射角度が調整される。

この図３によれば、作業用窓７のいずれの方向から作業者が手等を差し入れても前記センシング光路上のレーザービームｂが遮光されることにより、受光器４でその遮光を検知することが可能となる。

本発明は、以下のような形態で実施することもできる。

図４に示すように、第１，第２反射手段３Ａ，３Ｂの反射ミラーを、複数の反射箇所に亘って延びる一連の反射ミラー３ｃ，３ｄで構成してもよい。これら一連の反射ミラー３ｃ，３ｄにより、レーザー発信器２からのレーザービームｂを折り返し反射させ、受光器４で受光する構成とすることもできる。

反射手段３Ａ，３Ｂに一連の反射ミラー３ｃ，３ｄを利用する場合、レーザー発信器２および受光器４の投光角度および受光角度を調整することで、図５（ａ）に示すように、センシングエリアＳ内のセンシング光路の形成密度を任意に調節設定したり、図５（ｂ）に示すように、センシングエリアＳの上下方向の距離を変更してもよい。

反射手段３としては、上記のように反射ミラーを利用するほかに、他の光学素子、例えば、プリズムの全反射を利用することもできる。

図６に示すように、反射箇所に４５°傾斜させた反射ミラー３ｅ，３ｆを利用することで、レーザービームｂを平行に折返し反射させるセンシングエリアＳを形成することもできる。

機械装置を囲む防護フェンスの一部に開口した作業者出入り用開口に、センシング装置１のセンシングエリアＳを設定し、機械装置作動中に作業者が不用意に開口に侵入したことを検知し、機械装置を停止させる構成としてもよい。

レーザー発信器２と受光器４とをセンシングエリアＳの両脇に振り分けて配置することも可能であるが、上記のように、レーザー発信器２と受光器４を共にセンシングエリアＳの一側脇に配置する方が電気配線の取り回しの点からは有利である。

１ センシング装置
２ レーザー発信器
３Ａ，３Ｂ 第１，第２反射手段
３ａ−３ｆ 反射ミラー
４ 受光器
ｂ レーザービーム
Ｓ センシングエリア

Claims (8)

1. 単一のレーザー光源と、
   前記レーザー光源からのレーザービームを折り返し複数回反射させて、センシングエリア内に前記レーザービームによる連続するセンシング光路を形成する反射手段と、
   前記レーザー光源を始端とする前記センシング光路の終端に配置されて前記レーザービームを受光する受光器と、
   を備えることを特徴とするセンシング装置。
2. 前記反射手段は、前記レーザー光源からのレーザービームをジグザグ状に折り返し複数回反射させて、前記受光器に至るセンシング光路を形成する、
   請求項１に記載のセンシング装置。
3. 前記反射手段は、前記始端寄りの一方側から到来するレーザービームを、前記終端寄りの前記一方側へ反射させる第１反射手段と、前記始端寄りの他方側から到来するレーザービームを、前記終端寄りの前記他方側へ反射させる第２反射手段とを備え、
   前記センシング光路が、前記両反射手段の間で前記ジグザグ状に形成される、
   請求項２に記載のセンシング装置。
4. 前記反射手段は、前記レーザービームを折り返し反射させる各反射箇所にそれぞれ配置した複数の反射ミラーを備える、
   請求項１ないし３のいずれかに記載のセンシング装置。
5. 前記第１，第２反射手段の少なくともいずれか一方の反射手段は、前記レーザービームを折り返し反射させる複数の反射箇所に亘って延びる反射ミラーを備える、
   請求項３に記載のセンシング装置。
6. 前記レーザー光源及び前記受光器が、前記一方側または前記他方側のいずれか同じ側に配置される、
   請求項３に記載のセンシング装置。
7. 前記センシングエリアが、互いに連なる複数の平面であって、
   前記反射手段は、前記複数の平面上に連続する前記センシング光路を形成する、
   請求項１ないし６のいずれかに記載のセンシング装置。
8. 請求項１ないし７のいずれかに記載のセンシング装置による前記センシングエリアが、機械装置の可動領域を囲むエリアに設定され、前記受光器の遮光に応答して、前記機械装置を停止させる、ことを特徴とする安全装置。

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