JP2017205772A - 安全装置及びプレス機械 - Google Patents

Abstract

【課題】監視領域を光線で監視する安全装置において、受光器を容易に多重化する。
【解決手段】安全装置１は、所定の監視領域２を光線で監視する装置であり、投光器３と、ビームスプリッタ４と、複数の受光器５（５ａ、５ｂ）と、制御部６とを備える。投光器３は、光を出射する。ビームスプリッタ４は、投光器３から出射されて監視領域２を通過した光線Ｌを複数の光線Ｌａ、Ｌｂに分ける。受光器５は、ビームスプリッタで分けられた複数の光線Ｌａ、Ｌｂを検知するためのものである。複数の受光器５ａ、５ｂの各々は、ビームスプリッタ４で分けられた各々の光線Ｌａ、Ｌｂに対応して設けられる。これにより、投光器３から出射された光線Ｌは、監視領域２を通過後にビームスプリッタ４によって複数の光線Ｌａ、Ｌｂに分けられる。
【選択図】図１

Description

本発明は、所定の監視領域を光線で監視する安全装置及びその安全装置を有するプレス機械に関する。

従来から、所定の監視領域を光線で監視する安全装置が知られている。例えば、プレス機械用の安全装置として、金型間の監視領域への侵入物を光線で検知する装置がある（例えば、特許文献１参照）。この安全装置では、投光器から出射された光線が手指等の侵入物で遮られて受光器で検知されないとき、監視領域に侵入物がある、すなわち、異常が発生したと判定される。

このような安全装置が故障した場合、安全側の故障（フェールセーフ）と安全ではない故障とがある。投光器が光線を出射しない故障と、受光器が入射した光線を検知しない故障は、光線が遮られたときと同じ状態になるので、安全側の故障である。しかし、受光器に光線が入射していないのに光線を誤検知する故障は、光線が遮られても、遮られていないときと同じ状態になるので、安全ではない故障である。

受光器の故障時にも安全を担保するため、図３に示すように、投光器３ａ、３ｂと受光器５ａ、５ｂを２組設けた安全装置１００がある。このような安全装置１００では、２つの受光器５ａ、５ｂが同時に故障する確率は、１つの受光器が故障する確率よりも低く、２つの受光器５ａ、５ｂの出力を制御部で比較することによって受光器５ａ、５ｂの故障が検出される。しかしながら、このような安全装置は、２本の光線を監視領域２に通す必要があり、監視領域２が狭い場合、二重化は容易ではない。

また、図４に示すように、投光器と受光器を二重化せずに自己診断機能を持たせた安全装置２００がある。このような安全装置２００では、投光器２０３から間欠的に光線Ｌを出射し、間欠周期Ｔ以上の時間、受光器２０５が連続的に光線を誤検知したとき、受光器２０５が故障したと判定される。投光器２０３から光線Ｌが出射されていない時も受光器２０５が光線を誤検知しているからである。しかしながら、このような安全装置２００は、自己診断機能によって構成及び動作が複雑になる。一般的に、装置の構成及び動作が複雑になると、故障確率が高くなり、信頼性が低下する。

特開２０１５−２３１６３０号公報

本発明は、上記問題を解決するものであり、監視領域を光線で監視する安全装置において、受光器を容易に多重化して信頼性を向上することを目的とする。

本発明の安全装置は、所定の監視領域を光線で監視する安全装置であって、光線を出射する投光器と、前記投光器から出射されて前記監視領域を通過した光線を複数の光線に分けるビームスプリッタと、前記ビームスプリッタで分けられた複数の光線を検知するための複数の受光器とを備え、複数の前記受光器の各々は、前記ビームスプリッタで分けられた各々の光線に対応して設けられることを特徴とする。

この安全装置において、前記受光器による検知結果が入力される制御部を有し、前記制御部は、複数の前記受光器による少なくとも１つの前記検知結果において光線が検知されないとき、前記監視領域に異常が発生したと判定することが好ましい。

この安全装置において、前記制御部は、複数の前記受光器による検知結果に不一致があるとき、受光器の故障が発生したと判定することが好ましい。

本発明のプレス機械は、対をなす金型と、前記金型の一方が取り付けられるスライドとを有するプレス機械であって、前記安全装置を備え、前記監視領域は、対をなす前記金型の間に設定され、前記制御部は、前記監視領域に異常が発生したと判定したとき、前記スライドを停止させることを特徴とする。

本発明の安全装置によれば、投光器から出射された光線は、監視領域を通過後にビームスプリッタによって複数の光線に分けられるので、監視領域が狭くても容易に受光器を多重化することができる。ビームスプリッタは受動的な光学装置であるので、安全装置の信頼性が高い。

本発明の一実施形態に係る安全装置のブロック構成図。 本発明の一実施形態に係るプレス機械の構成図。 従来の安全装置のブロック構成図。 従来の別の安全装置のブロック構成図。

本発明の一実施形態に係る安全装置を図１を参照して説明する。この安全装置１は、所定の監視領域２を光線で監視する装置であり、投光器３と、ビームスプリッタ４と、複数の受光器５（５ａ、５ｂ）と、制御部６とを備える。投光器３は、光を出射する。ビームスプリッタ４は、投光器３から出射されて監視領域２を通過した光線Ｌを複数の光線Ｌａ、Ｌｂに分ける。受光器５は、ビームスプリッタで分けられた複数の光線Ｌａ、Ｌｂを検知するためのものである。複数の受光器５ａ、５ｂの各々は、ビームスプリッタ４で分けられた各々の光線Ｌａ、Ｌｂに対応して設けられる。

安全装置１の各構成をさらに詳述する。投光器３が出射する光線Ｌは、本実施形態ではレーザ光である。受光器５は、そのレーザ光を受光して検知する。投光器３及び受光器５は、レーザ光で物体を検知するレーザセンサを構成する。監視領域２は、このレーザセンサのレーザ光が通過する空間領域に設定される。投光器３は、レーザセンサのセンサ投光部とも呼ばれ、受光器５は、センサ受光部とも呼ばれる。なお、投光器３が出射する光は、レーザ光に限定されず、可視光ＬＥＤ又は赤外線ＬＥＤ等による発光であってもよい。

ビームスプリッタ４は、光束を２つ以上に分割する光学装置である。本実施形態では、ビームスプリッタ４は、入射した光線Ｌをほぼ１：１の強さの２つの光線Ｌａ、Ｌｂに分ける。光線Ｌａは、受光器５ａによって受光される。光線Ｌｂは、受光器５ｂによって受光される。なお、ビームスプリッタ４によって光線Ｌを３つ以上の光線に分けるように安全装置１を構成してもよい。

受光器５ａ、５ｂによる検知結果Ｓａ、Ｓｂは、光線Ｌａ、Ｌｂの有無であり、検知信号と呼ばれる電気信号として制御部６に入力される。制御部６は、本実施形態ではプログラマブルコントローラであり、リレー又は半導体による論理回路等であってもよい。

上記のように構成された安全装置１において、例えば、監視領域２に物体等が侵入した場合、光線Ｌが遮られ、受光器５ａ、５ｂには、光線Ｌａ、Ｌｂが入射しない。

制御部６は、少なくとも１つの検知結果Ｓａ又はＳｂにおいて光線Ｌａ又はＬｂが検知されないとき、監視領域２に異常が発生したと判定する。

また、安全装置１において、２つの光線Ｌａ、Ｌｂは、ビームスプリッタ４に入射した光線Ｌを光学的に分けたものであるので、光線Ｌａ、Ｌｂの有無は一致する。このため、全ての受光器５ａ、５ｂが正常であれば、その検知結果Ｓａ、Ｓｂは一致する。

制御部６は、複数の受光器５ａ、５ｂによる検知結果Ｓａ、Ｓｂに不一致があるとき（Ｓａ≠Ｓｂ）、受光器５の故障が発生したと判定する。

以上、本実施形態に係る安全装置１によれば、投光器３から出射された光線Ｌは、監視領域２を通過後にビームスプリッタ４によって複数の光線Ｌａ、Ｌｂに分けられるので、監視領域２を拡げる必要がなく、監視領域２が狭くても容易に受光器５を多重化することができる。安全装置１は、受光器５の多重化によって信頼性が向上する。また、安全装置１は、受光器５を多重化する際に投光器３を多重化する必要がない。その代わりに、安全装置１は、ビームスプリッタ４を有する。ビームスプリッタ４は受動的な光学装置であり、投光器３よりも故障し難いので、本実施形態の安全装置１は、投光器も多重化した従来の安全装置よりも信頼性が高くなる。

制御部６は、複数の受光器５による少なくとも１つの検知結果において光線が検知されないとき、監視領域２に異常が発生したと判定するので、一部の受光器５が故障しても、少なくとも１つの受光器５が正常であれば、光線Ｌが遮られたことを検知して、監視領域２に異常が発生したと判定することができる。これは、安全側の判定である。

制御部６は、複数の受光器５による検知結果に不一致があるとき、受光器５の故障が発生したと判定するので、投光器３から光線を間欠的に出射する必要がなく、容易に受光器５が故障したと判定することができる。

本実施形態に係る安全装置１の適用例の一つとして、安全装置１を備えたプレス機械を図２を参照して説明する。プレス機械１０は、対をなす金型１１、１２と、スライド１３（可動）と、安全装置１とを有する。スライド１３は、一方の金型１１が取り付けられる。他方の金型１２は、フレーム１４（固定）に取り付けられる。安全装置１の監視領域２は、対をなす金型１１、１２の間に設定される。本実施形態では、投光器３、ビームスプリッタ４及び受光器５は、フレーム１４に支持される。なお、投光器３、ビームスプリッタ４及び受光器５をスライド１３に支持してもよい。このプレス機械１０では、スライド１３が上昇することによって、プレス加工が行われる。なお、スライドをフレームの上方に設け、スライドが下降することによってプレス加工が行われるようにプレス機械１０を構成してもよい。

上記のように構成されたプレス機械１０において、安全装置１の制御部６は、その監視領域２に異常が発生したと判定したとき、スライド１３を停止させる。

本実施形態のプレス機械１０によれば、金型１１、１２の間の監視領域２に作業員の手指等が侵入したとき、安全装置１によってスライド１３が停止されるので、プレス作業の安全性が向上する。安全装置１は、監視領域２が狭くても受光器５を容易に多重化することができるので、金型１１、１２が細くて監視領域２が狭くなる場合も受光器５を容易に多重化することができる。

なお、本発明は、上記の実施形態の構成に限られず、発明の要旨を変更しない範囲で種々の変形が可能である。安全装置１は、プレス機械への適用に限られず、例えば、人の立ち入りを光線で検出するために用いてもよい。

１ 安全装置
２ 監視領域
３ 投光器
４ ビームスプリッタ
５、５ａ、５ｂ 受光器
６ 制御部
１０ プレス機械
１１、１２ 金型
１３ スライド
Ｌ、Ｌａ、Ｌｂ 光線
Ｓａ、Ｓｂ 検知結果

Claims (4)

1. 所定の監視領域を光線で監視する安全装置であって、
   光線を出射する投光器と、
   前記投光器から出射されて前記監視領域を通過した光線を複数の光線に分けるビームスプリッタと、
   前記ビームスプリッタで分けられた複数の光線を検知するための複数の受光器とを備え、
   複数の前記受光器の各々は、前記ビームスプリッタで分けられた各々の光線に対応して設けられることを特徴とする安全装置。
2. 前記受光器による検知結果が入力される制御部を有し、
   前記制御部は、複数の前記受光器による少なくとも１つの前記検知結果において光線が検知されないとき、前記監視領域に異常が発生したと判定することを特徴とする請求項１に記載の安全装置。
3. 前記制御部は、複数の前記受光器による検知結果に不一致があるとき、受光器の故障が発生したと判定することを特徴とする請求項２に記載の安全装置。
4. 対をなす金型と、前記金型の一方が取り付けられるスライドとを有するプレス機械であって、
   請求項２又は請求項３に記載の安全装置を備え、
   前記監視領域は、対をなす前記金型の間に設定され、
   前記制御部は、前記監視領域に異常が発生したと判定したとき、前記スライドを停止させることを特徴とするプレス機械。
   
   

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