JP2019524513A - 切断機械のための改善された安全用アタッチメント - Google Patents
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Abstract
Description
本明細書におけるコーナーエッジとは、2つの面が交差する立体幾何学形状における境界を指す。本明細書におけるコーナーエッジは、好適な実施例において、垂直に配向されると共に、監視される体積の境界を規定する。
本発明においては、図1a、図1b、並びに図2に示すように、ブレード軸の各側に、ブレード軸に対して平行な軸を有すると共に、切断ゾーンに向けられた少なくとも2個のカメラを使用することにより、ブレード線と光軸との共整列を回避している。例えば図5に示すように、任意の個数のカメラがブレード周りに対称的に配置されている。カメラは、好適には4個使用されるが、それ以外の個数の使用については「変形例」で説明する。本発明においては、各カメラに関して、ブレード軸をオフセットさせると共に、視野を他のカメラで補完することにより、ブレードが任意のカメラにおける光軸と重複するという潜在的な問題点が解消されている。排除ゾーン内には、盲点が存在しない。
図1aの概略正面図(図2における線A‐A'に沿う垂直断面に対応する)は、下方に向けられたカメラ103の視野を示す。この場合、カメラ103の視野は、傾斜した視野エッジ103b,103dによって境界が規定されると共に、カメラの光軸103cの両側に向けて対称的に延びて例示的な切断機械(バンドソー)のテーブル403に達している。カメラ内における画像収集装置として長方形のフィルム又はCCDを仮定すれば、視野は、カメラレンズが頂点に配置された四辺形ピラミッド103b〜103dとして記述することができる。各レンズは、好適には、平面B‐B'とテーブル403との間のほぼ半分の平面内で焦点を合わせる。任意の高さにおける画像のエッジ解像度の鮮明さは、光学技術分野において周知されているように、レンズを小さなアパーチャに絞り込むことで高めることができる。図示の切断ブレード101は、四辺形ピラミッドの一面と交差している。レンズの焦点距離と、画像の長さ及び幅が組み合わされることにより、各面の傾斜角(カメラの実際の使用において典型的には5〜10°)が決定される。図1aは、下方に向けられた第2カメラ104を示す。第2カメラ104は、第2光軸104cと、やはり四辺形ピラミッド形状を有すると共に、ブレード101における他方の側の中心に配置された第2視野104bを有する。
モード2(図1bのM2)においては、全てのカメラCCDがCCD領域全体を走査する。この場合、保護体積108は、四辺形ピラミッドの外側を含む。モード2においては、異なる出力により、特有の色が検出されたときに近接警報が生成される。走査モードの反復的な切り替えにより、安全用アタッチメントに有用な機能が付与される。即ち、モード2(第2アクチュエータ)にあれば、排除体積への近接性がオペレータに警告され、モード1にあれば、オペレータの手が排除体積内に侵入したときに第1アクチュエータで機械が停止する。モード2の副次的な利点は、各カメラにおけるCCDチップのセルから、モード2以外の場合に収集されない電荷が除去されることである。
図2の例示的な直方体状の保護体積は、典型的には、テーブル403上にて80×80 mmの面積を有する。これは、バンドソーブレード101から各直交方向に40 mmであることを意味する(ブレード101から平面B‐B'上における大きさも40 mmである)。テーブル403と上面102との間の例示的な高さ(図1参照)は、400 mmである。ミラーにより、カメラレンズと作業面との間の光学的距離が延長され、実際のカメラ103,104,105,106がブレード101近傍からシフトすることにより、制動時に横方向に揺れるブレードとカメラとの衝突が回避される。各カメラは、水平軸で取り付けられている。各カメラの視線は、(バンドソーブレードの両側に1個ずつ配置された)ミラーセル601,602(図6及び図7参照)内側における2個の45°の平面ミラーを介して下方に向けられている。この場合、各光軸は、目的に適うよう垂直になる。図5は、ブレード周りに対称的に配置された2つのガラスウィンドウを通して4個の有効視認ポート103M,104M,105M,106Mを示す。この場合、ブレードは、視認ウィンドウ間の矩形スペースの内側にあるX部分に位置している。ウィンドウに付着する汚染物質は、取り付け具604に保持されるノズルから放出されるエアブラストで定期的に清掃される。ウィンドウは、光源ハウジング502の僅かに上方に持ち上げられており、その間のスペースがエアブラストに使用される。ソーブレード自体は、ギャップ501を通過させることにより設置又は交換される。
モード1における排除直方体内に青い手袋が侵入して少なくとも1個のカメラによって視認されると、カメラ出力部による信号処理により、装置が「制動信号」(本明細書においては「信号」207)を生成し、ブレードを迅速に停止可能なアクチュエータ機械208にその信号207が送信される。図3は、カメラ103〜106から、対応する青色弁別手段203〜206を経て、OR論理ゲート202に至るビデオ信号の処理手順をまとめた極めて概略的な論理図である。この場合、ゲートの出力部207は、アクチュエータ208に接続されている。チャネル間の計算は図示されていないことに留意されたい。当業者であれば、任意のカメラにおけるアナログ又はデジタル形式でのR、G、並びにBの出力値が比較され、これにより青色が様々な光レベルで識別されることは自明であろう。
レンズシフト。カメラにおける視野の光学的中心は、レンズの回転軸周りに対称的であると想定される。従って、排除直方体の垂直に向けられたコーナーエッジの上方における各カメラの中心位置は、光軸を配置するために、従来のカメラの構成に従って決定される。その代わりに、レンズは、カメラの機械的中心軸に位置する必要はなく、そのレンズボード上にて横方向に移動させることにより、有効光軸がCCD中心から移動する。これにより、排除直方体のコーナーから上方に向けられた線の片側にカメラが物理的に配置可能となり、既存のCCDがより効率的に使用可能となる。最適化を可能とするため、ケースに応じて、モード1においてはCCDにおけるより小さな領域が読み取られ、モード2においてはCCDにおけるより大きな領域が読み取られる(逆もまた同様である)。言うまでもなく、排除ゾーンに対して垂直エッジは望ましくない効果を有する可能性がある。この場合、走査領域は、上述したように、「チップ中心が1つのコーナーに配置されたチップ領域の4分の1」という状況を、レンズを移動させるか否かに関わらず異ならせることができる。
言うまでもなく、排除ゾーンへの違反の検出だけではバンドソーを安全に使用するのに十分ではない。ブレードの効果的な制動が不可欠である。以下においては、本出願人により以前に出願された特許文献1(参照によりその全体が本明細書に組み込まれるものとする)に記載されたものよりも改善された2個の制動アクチュエータについて説明する。
安全用アタッチメントが設けられた動力バンドソーにおいては、上方から視認可能な青色の手袋を着用したオペレータの手が、テーブルから露出切断ブレードの全高までを包囲する制御排除体積内に侵入したときに切り込まれることがない。この場合にブレードは、極めて迅速に制動されるが、ブレードが損傷する程ではない。
Claims (10)
- 歯付きブレード(101)及び切断軸を備える動力切断機械のための安全用アタッチメントであって、前記安全用アタッチメントが、それぞれ光軸及び読み出し装置(CCD)を有すると共に、レンズの焦点面に位置する少なくとも2個のビデオカメラを使用する安全用アタッチメントにおいて、
前記各カメラが、前記ブレード周りに配置されると共に、切断領域に向けられ、かつ前記ブレードの前記切断軸に平行な光軸を有し、
前記各カメラの前記CCDが、光軸周りに位置する第1画像受容領域を有し、該第1画像受容領域が、より小さな第2画像受容領域を含み、該第2画像受容領域が、光軸の一方の側に配置されることにより、使用時に、光軸に規定されたコーナーエッジに沿って境界付けられると共に、前記ブレードの前記切断軸を含む体積からの画像を受け取り、前記安全用アタッチメントにおける第1作動モードにより、前記CCDの前記第2画像受容領域が使用され、前記安全用アタッチメントにおける第2作動モードにより、前記第1受容領域がビデオ出力源として使用され、
前記各カメラに関連付けられたビデオ入力を有するビデオ信号分析手段を備え、前記ビデオ信号分析手段が、使用時に、前記ビデオ入力を監視可能に構成されるのみならず、アクチュエータ作動信号(207)を生成することにより、前記ビデオ入力の何れか1つ以上に表された特有の色を有する物体の存在に応答可能に構成され、
前記第1作動モード時に動作するブレード制動手段を有する第1アクチュエータを備え、
前記第2作動モード時に動作するブレード近接警告手段を有する第2アクチュエータを備えることを特徴とする安全用アタッチメント。 - 請求項1に記載の動力切断機械のための安全用アタッチメントであって、該安全用アタッチメントが、現在の作動モードに従って前記各CCDにおける読み出し部の大きさを制御することにより、前記各CCDにおける前記画像受容領域の大きさが規定され、前記作動モード間の移行が即座に行われることを特徴とする安全用アタッチメント。
- 請求項2に記載の動力切断機械のための安全用アタッチメントであって、前記動力切断機械が、バンドソーとして構成され、4個のカメラ(103,104,105,106)を使用することによる複合効果により、第1作動モードにおいて、第1作業体積又は排除直方体(107)が生成され、
前記排除直方体が、前記バンドソーの作業面(403)上に底面を有し、作業高さまで上方に向けて延在し、前記4個の各カメラの光軸(103c,104c,105c,106c)に規定された4つの各コーナーエッジに沿って境界付けられた側面を有し、
前記排除体積が、特有の色を有する物体の存在を検出するためにのみ監視され、ブレード制動手段を有する第1アクチュエータが、特有の色を有する物体が検出された場合に作動し、
前記4個のカメラを使用することによる複合効果により、第2作動モードにおいて、前記排除体積の側面を含むと共に、該側面を越えて外方に向けて延在する第2体積(108)が生成され、
前記第2体積が、特有の色を有する物体の存在を検出するために監視され、前記機械を操作するオペレータに対する警告手段を有する第2アクチュエータ手段が、特有の色を有する物体が検出された場合に作動することを特徴とする安全用アタッチメント。 - 請求項3に記載の切断機械のための安全用アタッチメントであって、機械のオペレータが、ゴム又はラテックス製の青色の手袋を着用することにより、オペレータの手が背景色に対して十分な光学的コントラストを示す特有の色の物体を有することを特徴とする安全用アタッチメント。
- 請求項3に記載の切断機械のための安全用アタッチメントであって、前記直方体状の保護体積における底面が、前記作動モード1において、ブレードの位置から左側、右側、前側、並びに後側に向けて所定の距離だけ延在し、前記保護体積における高さが、テーブルから上方に向けて垂直に延在することにより、前記バンドソーブレードにおける露出部分全体が、前記各カメラの光軸と整列する前記各コーナーエッジで規定された垂直面を有する前記保護体積内で含まれることを特徴とする安全用アタッチメント。
- 請求項2に記載の切断機械のための安全用アタッチメントであって、各カメラの各レンズを、横方向に移動させることにより、前記各カメラの光軸が前記各CCD上に亘って斜め方向に移動し、これにより、前記CCDの4分の1よりも実質的に大きな領域が、前記作動モード1における前記直方体状の保護体積から情報を収集することが可能になること、並びに前記保護体積の領域が、その垂直面を維持しつつ変更可能になることを特徴とする安全用アタッチメント。
- 請求項2に記載の切断機械のための安全用アタッチメントであって、少なくとも1つの光軸が、ミラーによって偏向され、少なくとも1個のカメラが、水平に取り付けられていることを特徴とする安全用アタッチメント。
- 請求項7に記載の切断機械のための安全用アタッチメントであって、前記各カメラが、透明な保護ウィンドウの背後に位置し、該各ウィンドウが、隣接するノズルから放出されるエアジェットで定期的に清掃されることを特徴とする安全用アタッチメント。
- 請求項1に記載の切断機械のための安全用アタッチメントであって、前記ブレード制動手段が、対向するブレーキパッドの対を使用し、該ブレーキパッドが、ポリメタクリル酸メチル樹脂で構成され、前記ブレーキパッドの各対が、カーバイドで構成されたパッドに相当する寸法を有し、前記ブレーキパッドが、前記安全用アタッチメントの使用時に、ソレノイドの力によって離間するよう保持され、制動時に作用させる圧力が、少なくとも1個のばねに蓄積されたエネルギーによるものであることを特徴とする安全用アタッチメント。
- 請求項9に記載の切断機械のための安全用アタッチメントであって、該安全用アタッチメントが、各カメラの走査によって視認された画像を3.2 msの時間間隔で新たに評価可能であり、作動モード1において、走査時に特有の色を有する物体が検出された場合、走査開始から実質的に20 ms以内にブレードが停止することを特徴とする安全用アタッチメント。
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