JP2023521587A - 産業機械または工場の制御のための安全装置のための多重レベル検出デバイス - Google Patents

Abstract

産業機械または工場の制御のための安全装置用の検出デバイスは、上記読取りヘッドからの所定の最短距離における上記可動アクチュエータのうち１つの位置決め後に上記識別コードを含む存在信号を受信するために、上記安全装置の上記受信デバイスと関連付けられるように適合された読取りヘッドと、上記ヘッド内に一体化された処理回路であって、上記処理回路は、上記機械または工場の１つ以上の部分についての各コマンドまたは信号伝達機能に対応する複数の出力信号を生成するように適合される、処理回路とを含む。上記処理回路は、上記可動アクチュエータのうち１つ以上について判別された機能の各組み合わせの実行のために、上記出力信号の個別化された組み合わせを上記識別信号それぞれと関連付けるように適合される。

Description

本発明は、産業用の電気デバイスの分野における用途に関連し、産業機械または工場（特にその可動部分（例えば、安全周辺部へのアクセス））の制御用に設計された安全装置のための多重レベル検出デバイスを特に目的とする。

本発明は、このような検出デバイスのうち１つ以上を含みかつ機械または産業工場の制御用に設計された安全装置にも関連する。

（公知技術）
公知のように、産業機械および工場においては、一般的に多様な制御が用いられており、これにより、稼働中の制御システムによる特定の信号の受信後において、１つ以上の機能についての介入が可能になる。

ひとえに例示目的のために、信号の検出による作用の例を挙げると、１つ以上の部分の（瞬間的または定期的な）停止または開始、機械または工場の１つ以上の部分の挙動の修正、警告またはアラームを示す（視覚型または発光型または可聴型の）信号の生成がある。

一般的に、制御システムについては、当該制御システムが標準型の機能管理のためのものであるかあるいはいわゆるフェイルセーフ機能または安全機能（すなわち、危険の可能性のある条件に関連するアプリケーション）のためのものであるかによって２種類に区別することが可能である。

これらの制御システムの典型例としては、安全パネルおよび周辺部と関連付けられた安全デバイスがあり、この安全デバイスは、動作区域内のアクセス制御（例えば、特に、制御されたアクセスが開かれた場合に機械停止を生成するように設計された安全スイッチ）のために用いられる。

さらなる種類の装置を構成している安全センサーは、機械または工場の１つ以上の部分の特定の動きの検出のために用いられ、フェイルセーフ型である場合、検出された異常が１つだけであったとしても、機械停止を決定する必要がある。

これらの安全デバイスのうち最も高度なものの場合、スイッチであれまたはセンサーであれ、読取りヘッドを備えていることが多く、この読取りヘッドは、可動要素（例えば、アクセスドアあるいは機械または工場の可動要素）の存在の区別と、安全状態が発生したかの決定とのために、当該部分からの信号の受信において高感度である。

信号送信のための最も一般的なシステムとして、ＲＦＩＤ型システムがある。ＲＦＩＤ型システムにおいて、ＲＦＩＤ信号は、トランスポンダーから送信される。トランスポンダーは、可動部分と関連付けられ、読取りヘッドへ接続された評価ユニットによる読み取り用に適合された一意のコードとも関連付けられる。

この態様の目的は、読取りヘッドと通信するトランスポンダーによる確実な信号送信に適した検出機能の実行であり、これにより、関係者以外の者による干渉の可能性が回避される。

このようにして、評価ユニットは、信号および関連する一義的な識別コードを用いて、所与の読取りヘッドの近隣にあるトランスポンダーを確立させ得、当該トランスポンダーおよび関連可動部分に対して許可されているアクションを確立させて、期待される作用を発生させる。

これらの読み取りシステムおよび認識システムは、オペレータが所有している可搬型アクチュエータ（例えば、トークン）と関連付けられたトランスポンダーと対話するようにも設計され得る。

このようにして、許可されたオペレータは、トランスポンダーに備えられたトークンまたは他のデバイスへのアプローチにより、識別信号を評価ユニットへ送り得、評価ユニットは、識別コードを認識した場合にのみ、当該特定のコードに対して提供されるアクションに進む。

ＵＳ９４２３７８４中に開示のシステムは、（標準型およびフェイルセーフ型双方の）システムの異なる状態の区別に適した複数のセンサーを備えた自動システムの安全な設置状態を検出して、検出された信号の種類に基づいて異なるアクションを生成する。

詳細には、本システムは、安全ではない状態に関連する信号を受信する読取りヘッドを有するセンサーと、安全機能に関連する信号の受信に用いられるセンサーとの双方を備える。

さらに、フェイルセーフ機能のために用いられるセンサーは、オペレータによって操作されるトークンとも通信し得、これにより、当該オペレータがシステムの安全周辺部への入力を許可されているかを確認して、肯定の場合はアクセスを許可し、その結果機械停止を発生させる。

これらのセンサーは、センサーの種類を区別し、その結果受信した入力に基づいた信号をシステムへ送信するように適合された同じ制御ユニットへ接続される。

しかし、公知の解決法における制約として、読取りヘッドが単一の識別コードまたはさらにはより多数の識別コードを認識するようにイネーブルされているのに、生成するアクションは常に同じであるため、最終的出力は常に同じになるという点がある。

逆に、信号受信に用いられるデバイスを、入力信号のコードに応じて異なるアクションを生成するようにプログラムすることは不可能である。

上記の技術水準から、作業区域へのアクセスの管理のためのシステムも公知であり、同システムにおいて、作業区域への進入の許可は、オペレータへ提供されるタグ上に提示される複数のコードの機能中に生成される。これらのコードにより、特定のアクションを当該スキルレベルに応じて許すか否かについて、当該区域へのアクセス許可およびオペレータのスキルレベルが規定される。

すなわち、これらのシステムの場合、オペレータ管理のみを目的としている点および出力管理がカスタマイズできない点に加えて、検出されたコードに従って出力を修正することはできず、できることは、検出されたコードに従って特定の機能をイネーブルするか否かのみである。

例えば、ＵＳ２００９／０７２６３１中に開示のオペレータ安全管理システムは、多様な要素（例えば、ＴＡＧ、ＴＡＧ読取り器および分析ＰＬＣ）からなる。

タグ中に含まれる情報は、ＴＡＧ読取り器によって（すなわち、アクセス場所に配置されたセンサーによって）全く評価されないため、検出されたＴＡＧに応じて挙動を変化させることは無いが、異なる動作を行うＰＬＣへ送信される。その代わりに、このデータを評価し、相応のアクションを決定するのは、常にＰＬＣである。

本発明の目的は、上記の欠陥を解消することであり、（特徴として高効率かつ相対的費用効率の高い）産業機械または工場の制御のために設計された安全装置用の検出デバイスが実現される。

特定の目的は、入力信号に応じて挙動が適合される産業機械または工場の制御のための安全装置用の検出デバイスを提供することである。

さらに別の目的は、異なる入力信号を検出することと、異なる出力を相互に関連付けることとを可能にする、産業機械または工場の制御のための安全装置用の検出デバイスを提供することである。

さらに別の目的は、ユーザによるプログラムが可能な、産業機械または工場の制御のための安全装置用の検出デバイスを提供することである。

これらの目的と、本明細書中以下においてより明らかになる他の目的とは、請求項１に記載の検出デバイスによって達成される。請求項１に記載の検出デバイスは、安全装置と関連付けられ得る。この安全装置は、システムの固定部分またはその安全周辺部と関連付けられるように適合された受信デバイスと、識別コードを含む各存在信号を上記受信デバイスへ送信するようにそれぞれ適合された複数の可動アクチュエータとを含む。この検出デバイスは、上記読取りヘッドからの所定の最短距離における上記可動アクチュエータのうち１つの位置決め後に上記識別コードを含む存在信号を受信するように、上記装置の受信デバイスと関連付けられるように適合された読取りヘッドと、上記ヘッド内に一体化された処理回路とを含む。上記処理回路は、上記機械または工場の１つ以上の部分のための各コマンドまたは信号伝達機能に対応する複数の出力を生成するように適合される。上記処理回路は、上記モバイルアクチュエータの１つ以上についての上記判別された機能の各組み合わせの実行のために、上記識別信号それぞれと、上記出力信号のカスタマイズされた組み合わせとを関連付けるように適合される。

このような特徴の組み合わせのおかげで、上記工場の特定の部分上に配置された（例えば、スイッチまたはセンサー内に一体化された）同じ検出デバイスが、上記検出された識別コードに基づいて異なる信号を送信するように適合される。

このような独自性により、上記検出されたコードに応じて異なる応答を設定することが可能になり、よって、例えば上記機械または工場の可動部分の異なる位置に対して異なる挙動を関連付けることが可能になる。

本発明を制限しない典型例として、上記工場の可動部分（例えば、引き戸）と関連付けられ得る反対方向の位置にある２つのＲＦＩＤタグに従って、一方または他方のタグの検出が上記可動部分の異なる状態と関連付けられ得、（結果的に）上記安全装置の異なる動作モードと関連付けられ得ることがある。

本発明の有利な実施形態は、独立請求項に従って得られる。

本発明のさらなる特徴および利点は、本発明による１つ以上のデバイスを統合したシステムのいくつかの好適なかつ非排他的な実施形態の詳細な説明を鑑みれば、より明らかになる。これらの実施形態は、例示目的のために非限定的によって示され、添付の図面と共に提供される。

本発明によるデバイスが適用される、安全周辺部を備えた産業工場の模式図である。 本発明によるデバイスが適用されるロボットアームの正面図である。 図２のロボットアームの模式上面図である。 デバイスの模式的動作シーケンスであり、相対表中に、各位置と関連付けられたコマンドを示す。

（発明の最適な実施形態）
本発明による安全装置用の多重レベル検出デバイスは、特に産業機械または工場またはその部分の制御に用いられる安全機器と関連付けられるように設計される。

例示目的のため、以下により詳細に述べる方法によれば、検出デバイスを備えた安全装置は、工場の可動部分と関連付けられ得るため、本質的に危険であるか、または、パネル、安全バリアまたは（周辺部内における安全なアクセスを常に可能にするための安全周辺部の制御に用いられる）他のシステムを備える。

さらなる用途において、（固定部分上にセンサーが配置されかつ危険な可動部分上に１つ以上のアクチュエータが配置されるように）可動部分が設けられた機械に対し、１つ以上の検出デバイスが付加される。これについては、以下により明確に説明する。

最も一般的な構成において、安全装置は、工場の固定部分またはその安全周辺部と関連付けられるように適合された受信デバイスと、機械または工場の可動部分または可能な保護バリアへ付加されるように適合された複数の可動アクチュエータとを含む。

これらの可動部分は、受信デバイスと選択的に対話して固有の識別コードを含む各存在信号を受信デバイスへ送信するように適合され、これにより、上記対話により、機械または工場または制御回路の対応する部分（例えば、電力回路および／またはサービス回路）の制御に適した特定の出力信号の送信が行われる。

その結果、認識デバイスは、読取りヘッドを本質的に含む。この読取りヘッドは、可動アクチュエータが読取りヘッドからの所定の最短距離に位置決めされる度に受信デバイスと対話するアクチュエータのうち１つから識別コードを含む存在信号を受信するように、安全装置の受信デバイスと関連付けられるように適合される。

読取りヘッドの内部は、処理回路と一体化される。この処理回路は、機械または工場の１つ以上の部分についての各コマンドまたは信号伝達機能に対応する複数の出力信号を生成するように適合される。

詳細には、本発明の特有の特徴によれば、可動アクチュエータのうち１つ以上について判別された機能の組み合わせの実行のために、処理回路は、内部に保存された出力信号のカスタマイズされた組み合わせと、識別信号それぞれとを関連付けるように適合される。

このようにして、各アクチュエータは、機械または工場の１つ以上の部分および／または関連制御、電力回路および／またはサービス回路のために活性化される機能の特定の組み合わせと（恐らくは単一の機能とも）関連付けられる。

デバイスによって管理される機能は、安全ではないかまたは標準型のどちらでもあり得る（すなわち、オペレータに対する危険性は無いが製造欠陥の可能性があるアクションに関連する機能と、安全であるかまたはフェイルセーフ型の機能（すなわち、機械または工場あるいはその一部の停止をしないと、オペレータが周辺部内にアクセスできない機能））。

処理回路に対して、製造ステップ時において事前設定されたスキームが設けられ得るが、より好適には、処理回路をユーザまたは製造業者によってプログラム可能なものにするとよく、これにより、各ユーザが特定の必要性に応じて特定の動作モードを制御対象の可動部分の各位置と関連付けることが可能になる。

多様な信号および各コードとの関連付けが可能な機能の組み合わせは複数になり、機械または工場の種類によって異なる。

ひとえに例示目的のため、処理回路によって生成されたコマンド信号は、標準型かつ安全である１つ以上の出力活性化／不活性化のためのコマンド、光の活性化のためのコマンド、可視信号および／または音声信号のためのコマンド、ＯＳＳＤ（出力信号切換デバイス）出力の活性化または不活性化のためのコマンド、ならびに異なるアクチュエータを区別するためのコードの（一方向または双方向のシリアル出力上または一方向または双方向の安全バス上における）同時送信のためのコマンドであり得る。

第１の典型的用途において、検出デバイスが関連付けられた安全スイッチ型の安全装置は、機械または工場の安全周辺部のアクセスに配置されるように適合され、（安全スイッチによって制御されるアクセスの開閉後に）機械または工場の１つ以上の部分を稼働状態から非稼働状態へ切り換えるのに適した切換手段を備える。

この安全スイッチの例について、ＷＯ２０１７２０８１２４中またはＷＯ２０１８０５５５９８中に開示がある。これらの文献は、常に同一の出願人名のものである。これらの文献において、スイッチには、ドアロック機構も設けられる。

このような用途において、受信デバイスは、制御対象としてのアクセスの固定部分へアンカー固定されるように適合される一方、アクチュエータのうち１つは、アクセスの可動部分へアンカー固定されるように適合される。

受信デバイスに含まれる切換手段は、主要回路および／またはサービス用回路および非常時用回路の給電および／または制御のための１つ以上の電気回路ならびに／あるいは電子回路および／または危険地域へのアクセスの監視システムまたは制御システムへ稼働的に接続されるように適合される。

この切換手段は、当該分野において一般的に用いられているものから選択され得、スイッチの機能性に応じて（特定の制限無く）変化させることもでき得る。

受信デバイスは、この場合も公知の技術に従って、切換受信デバイスとアクチュエータのうち１つとの間の対話後に機械または工場の１つ以上の回路の開閉のためのアクセスの開閉が行われたときに切換手段と相互作用するように適合された動作手段も含む。

詳細には、可動部分上に配置されたアクチュエータは、（アクセスが開かれたまたは綴じられた後に）動作手段を通じて切換手段と対話するように設計され、これにより、そのような安全スイッチのための典型的方法に応じて１つ以上の回路の開放または閉鎖を決定する。

特に好適な実施形態によれば、読取りヘッドは、ＲＦＩＤ型（無線周波数識別）のアンテナを備えた受信器を収容する一方、アクチュエータは、各存在信号を送信するように適合されたタグ／ＲＦＩＤ型のトランスポンダーである。

あるいは、トランスポンダーおよびＲＦＩＤアンテナの代わりに、動作が無線、ホール効果、磁界、超音波などを介して行われるデータ送信デバイスから選択された通信システムを用いることも可能である。

一方、第２の特に好適な実施形態においては、受信デバイスは、センサーであるかまたはセンサー内に一体化され（例えば、ＷＯ２０１３０９８７８８に記載の種類のもの）、一体型読取りヘッドを備え、アクチュエータは、機械または工場の１つ以上の可動部分と常に関連付けられる。

すなわち、タグ中に含まれる情報は、アクセスに配置されたセンサーによって評価されるため、検出されたタグに応じてその挙動が直接変化する。

また、この場合、好適な実施形態において、読取りヘッドはＲＦＩＤアンテナを含む一方、アクチュエータはＲＦＩＤタグである。

図１は、本発明によるデバイスの第１の用途を示す。

詳細には、図示されているシステム１は、バリアまたは保護周辺部３内に配置された機械２を含む。バリアまたは保護周辺部３は、本発明による検出デバイスと関連付けられた可動アクセス４を備える。

この場合、検出デバイスは、例えばアクセス４の２つの異なる位置（すなわち、アクセスの閉鎖および完全な開放）を区別するための位置においてアクセス４上に配置された２つの可動センサー６および７と選択的に対話するために、バリア３の固定部分上に配置された固定センサーまたは読取りヘッド５を含む。

本実施形態において、検出デバイスは、バス８により、アクセス４の監視および制御のために、（恐らくはそのプログラミングのためにＰＬＣ１０を備えた）ｍｔ９へ（すなわち、機械２の電力回路および／または信号通信回路１１との対話のために全ての安全状態が観察されていることを確認するためのセキュリティシステムへ）接続され、これにより、安全ではない状態が検出された場合にこれらに介入して機械２またはその部分の動作を中断させるかまたは所定の信号を送信する。

図の例において、可能な動作モードによりアクセス４の開放が可能になると、例えば１つ以上のオペレータによる周辺部３内への入力が可能になり、固定センサー５と第１の可動アクチュエータ６との間の通信の中断が決定され、その結果機械停止に至る。

アクセス４が完全に開くと、第２の可動アクチュエータ７が固定センサー５に対応し、これにより、オペレータが（同様に電力回路および／または信号回路１１と接続された）アクセス４の適切な安全制御ユニット１２に対し、（機械２に対する何らかのアクションの実行（例えば、低速の安全な動きまたはイネーブル型スイッチの接続またはさらに他の安全動作）のための）自身の固有のタグまたは識別コードを挿入することが可能になる。

この状態において、常にオペレータが周辺部３から退出できるよう、アクセス４は開いたままである。

オペレータが未だ周辺部３内にいる際に偶発的または怠慢によりアクセス４が閉じられて（その結果機械２が安全ではない状態で再起動する）事態を回避するために、固定センサー５は、第２の可動アクチュエータ７との接触が無いことを検出すると、低速の動きを全てブロックし、（上記したタグ全てが受信された後にのみ機械２の再起動を可能にすることおよび全オペレータが周辺部３から退出したことを確認することのために）全オペレータが入力したタグについて安全制御ユニット１２へ問い合わせをする。

アクセス４のセキュアな制御ユニット１２は、図中のような多様なセンサーと異なるユニットであってもよいし、あるいは、固定センサー５と一体化されてもよい。

一方、図３中において、本発明のデバイスがロボットアームへ適用される用途が図示される。

この用途において、本デバイスが有する固定センサー１３は、可動アーム１７の異なる部分と関連付けられた３つの別個の可動アクチュエータ１４、１５および１６と選択的に対話するように適合され、これにより、アーム１７の各位置が、固定センサー１３と異なる可動アクチュエータとの対話ならびにその結果得られるアクションに対応する。

図４の表中に、固定センサー１３と異なる可動アクチュエータ１４、１５および１６との間の対話と関連付けられた可能なアクションを示す。

例えば、固定センサー１３と中央可動アクチュエータ１４との間の対話により、２つの出力ＯＳ１およびＯＳ２の活性化と、その結果得られる機械動作とが発生し得、その間、補助信号通信出力Ｏ３はオフになる。固定センサー１３上に存在する信号通信光１８は、第１の色になる。

アーム１７の回転により、固定センサー１３における（例えば可動アーム１７の安全ではない状態に対応し得る）２つの可動横アクチュエータ１５のうち１つが搬送された後、２つの出力ＯＳ１およびＯＳ２が不活性化され得、シリアルバスとして構成された）補助出力Ｏによる信号の送信が、テキストストリングの可能な生成および固定センサー１３上に存在する信号通信光１８の異なる色付けと共に行われ得る。

アーム１７が反対方向に回転して、２つの可動横アクチュエータ１６のうち他方が（可動アーム１７の安全状態に対応し得る）固定センサー１３に対応した場合、２つの出力ＯＳ１およびＯＳ２の活性化状態と、補助出力Ｏ３による信号の送信とが可能になり、さらなるテキストストリングと、固定センサー１３上に配置された信号通信光１８の文脈的にさらに異なる色付けとが恐らく生成される。

明らかなことだが、システムの可動部分の異なる数の位置を区別することと、各位置に対する特定の挙動の組み合わせを関連付けることとを（同様にエンドユーザまたは製造業者によってカスタマイズされ得るスキームに従って）行うために、可動アクチュエータの数は、異なっていてよい（例えば、増大してもよい）。

Claims (10)

1. 産業機械または工場の制御のための安全装置用の検出デバイスであって、装置が、工場の固定部分またはその安全周辺部と関連付けられるように適合された受信デバイスと、各存在信号をその固有の識別コードと共に前記受信デバイスへ送信するようにそれぞれ適合された複数の可動アクチュエータとを含み、前記検出デバイスは、
   読取りヘッドからの所定の最短距離における前記可動アクチュエータのうち１つの位置決めの後に前記識別コードを含む存在信号を受信するために、前記安全装置の前記受信デバイスと関連付けられるように適合された前記読取りヘッド、
   前記ヘッド内に一体化された処理回路であって、前記処理回路は、前記機械または工場の１つ以上の部分について各コマンドまたは信号伝達機能に対応する複数の出力信号を生成するように適合される処理回路、
   を含み、
   前記処理回路は、前記可動アクチュエータのうち１つ以上について判別された機能の各組み合わせの実行のために、前記出力信号の個別化された組み合わせを識別信号それぞれに関連付けるように適合されることを特徴とする、デバイス。
2. 前記処理回路は、ユーザおよび／または製造業者によってプログラム可能でありかつカスタマイズ可能であることを特徴とする、請求項１に記載のデバイス。
3. 前記処理回路は、システムのＯＳＳＤ（出力信号切換デバイス）出力を活性化させるか否かと、異なるアクチュエータを区別するためのコードシリアル出力または安全バス上に載せて送信することとを行うように適合されることを特徴とする、請求項１または２に記載のデバイス。
4. 前記読取りヘッドは、ＲＦＩＤ型アンテナ、磁気センサーまたは電磁センサー、光センサー、無線経由、ホール効果経由、超音波または類似の送信器経由から選択される受信器を収容することを特徴とする、請求項１～３のいずれか１項に記載のデバイス。
5. 機械または産業工場を制御する安全装置であって、
   機械または工場の固定部分または前記機械または工場の保護バリアに配置されるように適合された受信デバイス、
   前記受信デバイスと選択的に対話して、その固有の識別コードを含む各存在信号を前記受信デバイスへ送信するように適合された複数の可動アクチュエータ、
   前記受信デバイスと関連付けられかつ読取りヘッドを有する認識デバイスであって、前記読取りヘッドは、前記読取りヘッドからの所定の最短距離における前記可動アクチュエータのうち１つの位置決めの後に前記識別コードを含む前記存在信号を受信するように適合される認識デバイス、および前記ヘッド内に一体化された処理回路であって、前記処理回路は、前記機械または工場の１つ以上の部分について各コマンドまたは信号伝達機能に対応する複数の出力信号を同様に安全バスを介して生成するように適合される処理回路、
   を含み、
   前記処理回路は、前記可動アクチュエータのうち１つ以上について前記判別された機能の各組み合わせの実行のために、前記出力信号の個別化された組み合わせを識別信号それぞれと関連付けるように適合される、
   ことを特徴とする、安全装置。
6. 前記受信デバイスは、ドアロック機構を備えているもであっても備えていないものであっても、安全近接スイッチおよび安全近接センサーから選択されることを特徴とする、請求項５に記載のセキュリティ装置。
7. 前記受信デバイスは、一体型読取りヘッドを備えたセンサーであり、前記アクチュエータは、機械または工場の１つ以上の可動部分と関連付けられることを特徴とする、請求項５または６に記載のセキュリティ装置。
8. 前記受信デバイスは、前記機械または工場の安全周辺部のアクセスに配置されるように適合され、かつ、安全スイッチが担当する前記アクセスの開放および閉鎖後に前記機械または工場の１つ以上の部分を稼働状態と非稼働状態との間で切り換えるのに適する切換手段を備えた前記安全スイッチであることを特徴とする、請求項５または６に記載のセキュリティ装置。
9. 前記アクチュエータのうち少なくとも１つは、前記アクセスが閉じられた際に前記アクセスを閉鎖させてその存在信号を安全読取りヘッドへ送信するように適合されたセキュリティ周辺部の可動部分と関連付けられることを特徴とする、請求項５～８のいずれか１項に記載のセキュリティ装置。
10. 前記アクチュエータはそれぞれ、前記各存在信号を送信するように適合された各タグ／ＲＦＩＤ（無線周波数識別）トランスポンダーまたは動作を無線経由、ホール効果経由、磁界経由、超音波経由などによって行うデータ送信デバイスの中から選択された送信器を含むことを特徴とする、請求項５～９のいずれか１項に記載のセキュリティ装置。

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