JP3967781B2 - 安全用スイッチ装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、例えば、産業機械が設置された部屋や工場の出入口のドア或いは産業機械自体の危険ゾーンに設けられた防護用扉が開放された時に内部の機械の作動を自動的に停止させたり、ドアや防護用扉が完全に閉じられない限り機械を作動しないようにすることにより、人体が産業機械に巻き込まれたりするトラブルの発生を未然に且つ確実に防止するための安全用スイッチ装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、産業機械の保全作業中に第三者が誤って電源を投入してしまうことによる事故発生を未然に防止するための手段として、例えば、欧州では、産業機械の保全作業に先立って作業者がヒューズ付き刃形開閉器の全てのヒューズを抜いてポケットに入れてから作業を始めるようにしており、米国では、保全作業者が電源を遮断した後に電源を投入できないようにキーでロックするようにしており、このような保全作業の安全確保の管理法が法的に義務付けられている。ところが、このような作業者自身の自覚に頼る管理法では、作業者がうっかり忘れてしまって効果が無くなる危険性がある。
【０００３】
そこで、人体が巻き込まれたりして損傷を受けるおそれのある危険な産業機械が設置されている場合には、該機械が設置されている部屋や工場等の出入口のドアや産業機械の防護用扉の開閉を自動的に検知してオン・オフする安全用スイッチ装置を設けることにより、危険場所への立ち入りを禁止したり、または部屋や工場内に人体が存在する限り内部設置の産業機械の作動を禁止したり、或いは防護用扉を閉じない限り機械を作動しないようにすることが望ましい。
【０００４】
斯かる用途に用いられる従来の安全用スイッチ装置としては、ドアが閉じられた時に、ドアに取着した切換用アクチュエータがスイッチ本体部分に挿入してスイッチ部が切り換えられることにより、内部設置の産業機械への給電回路が閉成されて産業機械が作動可能状態になるとともに、ロック機構が切換用アクチュエータに対し自動的にロックする、つまりドアを開けられないように機械的にロックするようになっている。一方、産業機械への給電を遮断するよう操作された時に、その作動オフ検出信号によりプログラマブルコントローラ回路がソレノイドに対し給電するよう制御し、ソレノイドが励磁してロック機構によるロックを解除し、ドアを開放可能状態にする構成になっている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前述のロック機構によるロックが解除された時に、表示灯の点灯等によりドアが開放可能状態であることを外部に表示する構成となっている場合が多い。その表示を確認してドアが開放されると、切換用アクチュエータがスイッチ本体部分から抜脱してスイッチ部が切り換えられることにより、産業機械等への給電回路が開成されて機械が運転不可能状態に維持される。しかしながら、産業機械等は、給電を遮断されても作動を即座に停止することができず、自体の作動慣性力で暫く作動を継続する。そのため、前述の表示の確認により即座にドアを開いて内部に入り込むと、非常に危険な事態が生じる問題がある。また、作動中に受熱して筐体等が高温化される産業機械では、作動が停止しても高温化された箇所が冷却するまでに相当の時間を要する。このような産業機械では、作動が完全に停止した状態においてドアが開かれても、高温の箇所に触れて火傷をする危険がある。
【０００６】
また、プログラマブルコントローラのプログラムミスまたは何らかの異常に起因して、作動オフ検出信号が出力されていないにも拘わらずソレノイドに励磁する信号が誤って入力されることがある。このような場合、産業機械が作動中であるにも拘わらずロック機構によるロックが解除されてドアが開放可能状態となり、且つその状態を表示灯に表示されてしまう。このような場合に、表示灯によるドア開放可能の表示のみを信頼してドアを無意識に開けると、重大な事故を招くおそれがある。
【０００７】
そこで本発明は、産業機械などが完全な作動停止状態、或いは高温化された箇所が冷却した状態にならない限りドア等の開放を確実に禁止できる安全用スイッチ装置を提供することを目的とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために提案される本発明の請求項１の安全用スイッチ装置は、ドアの可動部材に取り付けられる切換用アクチュエータと、ドアの開閉により前記切換用アクチュエータが挿抜するよう固設される本体部分とからなり、この本体部分に、前記切換用アクチュエータの挿入および抜脱により機械への電源供給用メイン回路をそれぞれ閉成および開成するよう切り換えられる安全スイッチと、挿入された前記切換用アクチュエータに対し抜脱を阻止するよう自動的に且つ機械的にロックするロック機構と、このロック機構のロック解除用ソレノイドとを備え、機械への電源供給の遮断を検出した作動オフ検出信号の入力により起動して一定時間を計時するタイマと、前記ソレノイドの電源供給回路に介挿接続され、前記タイマのタイムアップによりオンされるタイマスイッチと、前記タイマスイッチのオン状態を表示する表示部と、を備えている。
【０００９】
また、請求項２において提案される本発明の安全用スイッチ装置は、ドアの可動部材に取り付けられる切換用アクチュエータと、ドアの開閉により前記切換用アクチュエータが挿抜するよう固設される本体部分とからなり、この本体部分に、前記切換用アクチュエータの挿入および抜脱により機械への電源供給用メイン回路をそれぞれ閉成および開成するよう切り換えられる安全スイッチと、挿入された前記切換用アクチュエータに対し抜脱を阻止するよう自動的に且つ機械的にロックするロック機構と、このロック機構のロック解除用ソレノイドとを備え、機械への電源供給の遮断を検出した作動オフ検出信号の入力により起動して一定時間を計時するタイマと、前記ソレノイドの電源供給回路に介挿接続され、前記タイマのタイムアップによりオンされるタイマスイッチと、前記タイマスイッチのオン状態を表示する表示部と、前記ソレノイドの電源供給回路に介挿接続され、押圧操作によりオンされる押釦スイッチと、を備えている。
【００１０】
【作用】
本発明の安全用スイッチ装置によれば、切換用アクチュエータが取り付けられたドアが開かれている場合には、安全スイッチにより機械への電源供給用メイン回路が開成されているため、機械は運転不可能状態に保持される。次に、ドアが閉じられると、切換用アクチュエータが本体部分に挿入して安全スイッチを切り換え、この安全スイッチにより機械への電源供給用メイン回路が閉成されて機械が作動可能状態となる。それと同時に、ロック機構が切換用アクチュエータに対し抜脱を阻止するよう自動的に且つ機械的にロックするので、産業機械の運転中においては、ドアの開放を確実に禁止する。
【００１１】
次に、機械の運転を停止させる操作により電源供給回路が遮断されると、それを検出した作動オフ検出信号がタイマに入力され、タイマが起動して一定時間の計時動作を開始する。タイマが一定時間の計時を終了すると、タイマスイッチがオンされてソレノイドの電源供給回路が閉成され、ソレノイドが励磁してロック機構によるロックを解除させ、この時点ではじめてドアが開放可能状態となる。したがって、内部設置されている産業機械などの給電を停止してから完全に停止状態になるまでの時間、或いは作動により高温化される産業機械の給電を停止してから高温化された箇所が冷却されるまでの時間を予め計測して、その計測時間をタイマの計時時間として設定しておけば、機械が完全に停止状態にならない限り、或いは高温化された箇所が冷却しない限りロック機構によるロックが解除されず、機械が完全に停止状態になった時点、或いは冷却された時点でドアの開放が可能となり、機械が完全に停止或いは冷却状態であり、かつ、ドアが開放可能状態であることを表示部によって作業者に報知できる。それにより、作業者が慣性力により作動を継続する機械に巻き込れたり、高温箇所への接触により火傷するといった事故を確実に防止できる。
【００１２】
また、表示部の表示を確認したのちに押釦スイッチを押圧操作しなければ、ロック機構によるロックが解除されない。したがって、プラグラマブルコントローラのプログラムミスや何らかの異常に起因して、タイマが誤って起動されてタイムアップしても、その時点ではロック機構によるロックが解除されず、表示部の表示を確認したのちに押ボタンスイッチを押圧操作する確認操作を必要とする。そこで、例えば押釦スイッチの近傍に箇所に操作の注意事項などを表示しておけば、その押釦スイッチの押圧操作前に内部で発生する騒音により機械の作動を察知することができる。そのため、従来のように表示灯の表示を信頼してうっかりドアを開けてしまうといったことを阻止できる。
【００１３】
【実施例】
以下、本発明の好ましい一実施例について図面を参照しながら詳述する。
図１乃至図４は何れも本発明の一実施例に係る安全用スイッチ装置を示す各状態における電気回路図であり、図５はそのタイミングチャートである。この図１乃至図５が本発明の要旨であるが、本発明の理解を容易にするために、先ず、図６乃至図８により本発明の安全用スイッチ装置の概略構成について説明する。
【００１４】
図６は取付状態の斜視図を示し、同図において、本発明の安全用スイッチ装置は、スイッチ本体ユニット１の一側部にソレノイドユニット２が連結されて本体部分が構成されており、この本体部分と、ドアＤに取り付けられた切換用アクチュエータ４とを組み合わせた構成になっている。さらに、スイッチ本体ユニット１は、スイッチ部１ａと、ドアＤの開閉による切換用アクチュエータ４の挿抜により作動されてスイッチ部１ａを切り換える受動操作部１ｂとにより構成されている。受動操作部１ｂの蓋体には、ドアＤが閉じられた時に切換用アクチュエータ４が挿入される挿入孔１ｃ，１ｄが穿設されている。なお、この実施例では、切換用アクチュエータ４をスイッチ本体ユニット１に対し直交する２方向の何れかを選択して挿抜させる配置にできるように、２個の挿入孔１ｃ，１ｄを備えている。本体部分は、ソレノイドユニット２の取付片２ａをねじ止めして取り付けられる。
【００１５】
つぎに、スイッチ本体ユニット１の蓋体を除外した状態の平面図を示した図７およびスイッチ本体ユニット１の受動操作部１ｂにおける切換用アクチュエータ４の挿抜による動作過程を順に示した図８（ａ）〜（ｃ）について説明する。
所定箇所に固設される本体部分とは別にドアＤ等の可動体に取り付けられる切換用アクチュエータ４には、先端面に所定の段差を有して２種３個の作動用押圧面４ａ，４ｂと、後述のカム状板に対する逃げ孔４ｃと、この逃げ４ｃの孔縁面からなる復帰用押圧面４ｄとが一体形成されている。
【００１６】
図７において、受動操作部１ｂには、一対の支持台６間に架け渡された支軸７に、駆動用カム状板８と、これの両側に位置する一対の規制用カム状板９とが互いに重合状態で且つ個々に独立的に回転自在に貫装されている。各カム状板８，９には、図８に示すように、各２個の挿入孔１ｃ，１ｄに対応して形成された同一形状の２個の切欠きによって、それの対向する一方の辺部で作動用受圧部１０，１１が、且つ他方の辺部で復帰用受圧部１２，１３がそれぞれ形設されている。また、各カム状板８，９に、それぞれ単一のカムフォロワピン１４が挿通されたガイド用カム孔１５，１６が形成されているとともに、このカム孔１５，１６の始端部カムフォロワピン１４が係入する係止孔１７，１８が図８（ｃ）に明示するように突出状態に連通形成され、、この各ガイド用カム孔１５，１６の近傍の周端部が切欠かれて係合段部１９，２０がそれぞれ形設されている。
【００１７】
そして、切換用アクチュエータ４が挿入した時のスイッチ部１ａの切換状態に受動操作部１ｂを自動的に且つ機械的にロックするロック機構として、ロックレバー２１が各カム状板８，９の上方においてこれらに直交状態に位置して可動状態に配設されている。即ち、このロックレバー２１は、各カム状板８，９の上方においてこれらに直交して位置する基体バー２２に、各カム状板８，９の各々の係合段部１９，２０に係合するコ字形状になった係止杆２３が一体に延設され、基体バー２２の両端部からそれぞれ作動片２４が垂設されて受動操作部１ｂの左右両側に位置された形状になっている。
【００１８】
また、ロックレバー２１は、両端部における上方部が前側からコイルスプリング２５で押圧付勢されているとともに、各作動片２４の下端部が後ろ側からコイルスプリング２６により押圧付勢されていることにより、図８（ａ）〜（ｃ）における時計方向に常に回動付勢されて係止杆２３が各カム状板８，９の各々の周面に当接した状態で可動状態に保持されている。また、スイッチ本体ユニット１の側部に付設されたソレノイドユニット２から突出された作動ロッド２７がスイッチ本体ユニット１の挿通孔（図示せず）を挿通して一方の作動片２４の下端部分の前側に当接されている。
【００１９】
前記構成の作用を簡単に説明する。
ドアＤが開いて切換用アクチュエータ４がスイッチ本体ユニット１から抜脱している場合には、図８（ａ）に示すように駆動用カム状板８と規制用カム状板９とが、各々の作動用受圧部１２，１３が切換用アクチュエータ４の各々対応する押圧面４ａ，４ｂの段差に略一致する回転位相差で静止されており、各ガイド用カム孔１５，１６がカムフォロワピン１４をガイドできる状態に相互に合致して重合されている。したがって、各カム状板８，９を切換用アクチュエータ４によって初期の回転位相差を保持しながら回転させない限り、つまり切換用アクチュエータ４以外の部材を挿入して操作しようとしても、カムフォロワピン１４が何れかの係止孔１７または１８に係入して各カム状板８，９の回転が阻止され、スイッチ部１ａの切換操作を防止するようになっている。
【００２０】
そして、スイッチ本体ユニット１に対し挿入する切換用アクチュエータ４により、各カム状板８，９が図８（ａ）〜（ｃ）における反時計方向に回転されると、カムフォロワピン１４が、各ガイド用カム孔１５，１６に倣って後方に押動され、且つガイド体２８の両側の各がイド部２９にガイドされて復帰用スプリング３０の付勢力に抗し図８（ａ）〜（ｃ）のＡ矢印方向に移動される。カムフォロワピン１４が図８（ｂ）の図示位置まで移動された時に、カムフォロワピン１４を前端に固設したスイッチ切換部材３１およびこれに連結されたスイッチ切換体３２が共に後方（図７の上方）に移動してスイッチ部１ａの後述の安全スイッチＳ１が常閉接点から常開接点にオン状態が切り換えられる。
【００２１】
上記安全スイッチＳ１の切換時、コイルスプリング２５，２６の回動付勢力により各カム状板８，９の周端面に摺接されていたロックレバー２１の係止杆２３が図８（ｂ）に示すように各係合段部１９，２０に係合し、各カム状板８，９の図８における時計方向への回動を阻止する。したがって、切換用アクチュエータ４が抜脱方向に移動しようとしても、つまりドアＤを開けようとしても、切換用アクチュエータ４の復帰用押圧面４ｄが回転阻止状態の各カム状板８，９の各復帰用受圧面１２，１３に当接され、安全スイッチＳ１を常開接点がオンの切換状態に自動的に且つ機械的にロックする。
【００２２】
次に、機械への給電を遮断したときの作動オフ検出信号によりソレノイドユニット２のソレノイドが吸引駆動された時に、作動ロッド２７が図８（ｃ）の矢印方向に作動されて作動片２４を押動し、ロックレバー２１が反時計方向に回動してロックが解除され、ドアＤが開放可能状態となる。
【００２３】
次に、本発明の要旨である図１乃至図５について説明する。
図１乃至図４において、プログラマブルコントローラなどが接続された補助回路用ポートＰ１，Ｐ２間には、スイッチ本体ユニット１のスイッチ部１ａに内蔵された前述の安全スイッチＳ１の常閉接点ｂ１が直列接続されている。なお、この補助回路用ポートＰ１，Ｐ２間の信号はインバータＩＶにより反転出力される。また、機械などへの通電を制御するメイン回路（安全回路）用ポートＰ３，Ｐ４間には安全スイッチＳ１の常開接点ａ１が直列接続されている。
【００２４】
ソレノイド電源用ポートＰ５，Ｐ６間には、ソレノイド３４、照光式押釦スイッチ部３５、タイマ回路３６およびＬＥＤからなる電源表示灯３７が並列接続されている。照光式押釦スイッチ３５部は、押釦スイッチＳ２とＬＥＤからなる表示部ＤＰとにより構成されている。タイマ回路３６は、機械等への給電の遮断を検出した作動オフ信号の入力により一定時間を計時するタイマＴＭと、このタイマＴＭのタイムアップによりオンされるタイマスイッチＳ３とにより構成されている。タイマＴＭには、内部設置されている産業機械が給電遮断時から完全に作動停止状態になるまでの時間、或いは作動により高温化される産業機械の給電を停止してから高温化された箇所が冷却状態となるまでの時間を予め計測した計時時間が設定されている。タイマスイッチＳ３は、ソレノイド３４の無励磁の検出信号によりオフ状態に復帰する。また、ソレノイド３４は保護用のダイオード３８を備えている。
【００２５】
次に、前記実施例の動作について図５のタイミングチャートを参照しながら説明する。
ドアＤが開いて切換用アクチュエータ４がスイッチ本体ユニット１から抜脱している場合には、図４に示すように、安全スイッチＳ１の常開接点ａ１がオフ状態であってメイン回路用ポートＰ３，Ｐ４間が開成されているため、機械への電源供給回路が遮断されており、機械は運転不可能状態に保持され続ける。すなわち、ドアＤが開いている場合には運転スイッチなどをオン操作しても機械が作動しないようになっている。また、補助回路用ポートＰ１，Ｐ２間は、オン状態の安全スイッチＳ１の常閉接点ｂ１による回路閉成状態をインバータＩＶで反転されて開状態であり、機械の制御系も遮断されている。
【００２６】
そして、機械を運転する場合は、ドアＤを図６に示すように閉じると、図１に示すように、本体部分に挿入する切換用アクチュエータ４により安全スイッチＳ１が切り換えられて常開接点ａ１がオン状態となる。それにより、メイン回路用ポートＰ３，Ｐ４間が閉成されて機械が作動可能状態となるとともに、補助回路用ポートＰ１，Ｐ２間も閉成されてプログラマブルコントローラによる機械の制御系も機能可能状態となる。この時、図８（ｂ）に示すように、ロック機構により切換用アクチュエータ４が抜脱しないようロックされ、ドアＤの開放を禁止した安全状態に保持される。
【００２７】
また、運転中の機械を停止させるために、機械への給電を停止するよう操作されると、図５（ａ）に示すように、それを検出した作動オフ信号がタイマＴＭに入力される。それにより、タイマＴＭは、同図（ｂ）に示すように、起動して設定された一定時間Ｔの計時動作を行う。この時、内部設置の機械は慣性力で作動を継続する。この機械が完全な停止状態になった時点、或いは高温化された箇所が完全に冷却した時点で、タイマＴＭがタイムアップすると、図２および図５（ｃ）に示すように、タイマスイッチＳ３がオンされる。それと同時に、照光式押釦スイッチ部３５の表示部ＤＰは、図５（ｄ）に示すように、オン状態のタイマスイッチＳ３を通じソレノイド電源用ポートＰ５，Ｐ６から給電されて点灯し、機械が完全に停止状態であって、且つ高温化された箇所が冷却した状態であることを報知する。
【００２８】
作業者が表示部ＤＰによる報知を確認したのちに、図３および図５（ｅ）に示すように、押釦スイッチＳ２を押圧操作してオンさせると、共にオン状態のタイマスイッチＳ３および押釦スイッチＳ２を通じソレノイド電源用ポートＰ５，Ｐ６からソレノイド３４に給電され、ソレノイド３４が図５（ｆ）に示すように励磁されて、ロック機構による切換用アクチュエータ４へのロックが図８（ｃ）に示すように解除され、この時点ではじめてドアＤが開放可能状態となる。図５（ｃ），（ｆ）に示すように、ソレノイド３４が無励磁になった時点でタイマスイッチＳ３がオフ状態に復帰する。このように、内部設置の機械が完全に停止状態にならない限り、ロック機構によるロックが解除されず、機械が完全に停止状態になった時点、或いは高温化された箇所が完全に冷却した状態ではじめてドアの開放が可能となる。そのため、慣性力により作動を継続する機械に巻き込れたり、高温箇所に触れて火傷するといった事故を確実に防止できる。
【００２９】
また、上記実施例では、表示部ＤＰの表示を確認したのちに押釦スイッチＳ２を押圧操作しなければ、ロック機構によるロックが解除されない。したがって、プラグラマブルコントローラのプログラムミスや何らかの異常に起因して、内部の機械が作動中であるにも拘わらずタイマＴＭが誤って起動されてタイムアップしても、その時点ではロック機構によるロックが解除されないので、表示部ＤＰの表示を見て無意識のうちにドアＤを開けてしまうといったことを防止できる。すなわち、表示部ＤＰによる表示を確認したのちに押ボタンスイッチＳ２を押圧操作する確認操作を必要とするため、例えば、押釦スイッチＳ２の押釦の近傍箇所に「機械の作動音が聞こえないのを確認してから押して下さい」といった注意書きを記しておけば、その押釦スイッチＳ２の押圧操作前に、作業者は内部で発生する騒音等により機械の作動を察知することができる。そのため、従来のように表示灯ＤＰの表示のみを信頼してうっかりドアＤを開けてしまうといったことを確実に防止できる。
【００３０】
【発明の効果】
以上のように本発明の安全用スイッチ装置によると、内部設置されている機械への給電を停止してから機械が完全に停止状態になるまでの時間、或いは作動により高温化される産業機械における高温箇所が完全に冷却した状態になるまでの時間をタイマにより計時して、タイマのタイムアップによりロック機構によるロックの解除が可能となり、機械が完全に停止或いは冷却状態であり、かつ、ドアが開放可能状態であることを表示部によって作業者に報知できる構成としたので、機械が完全な停止状態にならない限りドアの開放を確実に禁止することができ、慣性力により作動を継続する機械に巻き込れたり、高温箇所に触れて火傷する事故を未然に防止できる。
【００３１】
また、タイマのタイムアップを表示する表示部を設けるとともに、押釦スイッチをソレノイドの電源供給回路に介挿接続して、この押釦スイッチを押圧操作しなければ、ロック機構によるロックを解除できない構成とすれば、プラグラマブルコントローラのプログラムミスや何らかの異常に起因して、タイマが誤って起動されてタイムアップしても、その時点ではロック機構によるロックが直ちに解除されず、表示部の表示を確認したのちに押釦スイッチを押圧操作する確認操作が必要となる。したがって、押釦スイッチの近傍箇所に操作の注意事項などを記しておけば、その押釦スイッチの押圧操作前に内部で発生する騒音により機械の作動を察知することができ、従来のように表示灯の表示を信頼してうっかりドアを開けてしまうといったことを阻止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例における機械の運転状態の電気回路図である。
【図２】同上実施例におけるタイマがタイムアップした状態の電気回路図である。
【図３】同上実施例における押釦スイッチをオン操作した状態の電気回路図である。
【図４】同上実施例におけるドアを開放した状態の電気回路図である。
【図５】（ａ）〜（ｆ）は同上実施例のタイミングチャートである。
【図６】同上実施例の取付状態を示す斜視図である。
【図７】同上実施例におけるスイッチ本体ユニットの蓋体を除去した状態の平面図である。
【図８】（ａ）〜（ｃ）は同上実施例におけるスイッチ本体ユニットの一部の動作過程を順に示した右側面図である。
【符号の説明】
１ スイッチ本体ユニット（本体部分）
４ 切換用アクチュエータ
２１ ロックレバー（ロック機構）
３４ ソレノイド
Ｓ１ 安全スイッチ
Ｓ２ 押釦スイッチ
ＴＭ タイマ
Ｓ３ タイマスイッチ
ＤＰ 表示部
Ｐ５，Ｐ６ ソレノイド電源用ポート（ソレノイドの電源供給回路）
Ｐ３，Ｐ４ メイン回路用ポート（電源供給用メイン回路）
Ｄ ドア
【産業上の利用分野】
本発明は、例えば、産業機械が設置された部屋や工場の出入口のドア或いは産業機械自体の危険ゾーンに設けられた防護用扉が開放された時に内部の機械の作動を自動的に停止させたり、ドアや防護用扉が完全に閉じられない限り機械を作動しないようにすることにより、人体が産業機械に巻き込まれたりするトラブルの発生を未然に且つ確実に防止するための安全用スイッチ装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、産業機械の保全作業中に第三者が誤って電源を投入してしまうことによる事故発生を未然に防止するための手段として、例えば、欧州では、産業機械の保全作業に先立って作業者がヒューズ付き刃形開閉器の全てのヒューズを抜いてポケットに入れてから作業を始めるようにしており、米国では、保全作業者が電源を遮断した後に電源を投入できないようにキーでロックするようにしており、このような保全作業の安全確保の管理法が法的に義務付けられている。ところが、このような作業者自身の自覚に頼る管理法では、作業者がうっかり忘れてしまって効果が無くなる危険性がある。
【０００３】
そこで、人体が巻き込まれたりして損傷を受けるおそれのある危険な産業機械が設置されている場合には、該機械が設置されている部屋や工場等の出入口のドアや産業機械の防護用扉の開閉を自動的に検知してオン・オフする安全用スイッチ装置を設けることにより、危険場所への立ち入りを禁止したり、または部屋や工場内に人体が存在する限り内部設置の産業機械の作動を禁止したり、或いは防護用扉を閉じない限り機械を作動しないようにすることが望ましい。
【０００４】
斯かる用途に用いられる従来の安全用スイッチ装置としては、ドアが閉じられた時に、ドアに取着した切換用アクチュエータがスイッチ本体部分に挿入してスイッチ部が切り換えられることにより、内部設置の産業機械への給電回路が閉成されて産業機械が作動可能状態になるとともに、ロック機構が切換用アクチュエータに対し自動的にロックする、つまりドアを開けられないように機械的にロックするようになっている。一方、産業機械への給電を遮断するよう操作された時に、その作動オフ検出信号によりプログラマブルコントローラ回路がソレノイドに対し給電するよう制御し、ソレノイドが励磁してロック機構によるロックを解除し、ドアを開放可能状態にする構成になっている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前述のロック機構によるロックが解除された時に、表示灯の点灯等によりドアが開放可能状態であることを外部に表示する構成となっている場合が多い。その表示を確認してドアが開放されると、切換用アクチュエータがスイッチ本体部分から抜脱してスイッチ部が切り換えられることにより、産業機械等への給電回路が開成されて機械が運転不可能状態に維持される。しかしながら、産業機械等は、給電を遮断されても作動を即座に停止することができず、自体の作動慣性力で暫く作動を継続する。そのため、前述の表示の確認により即座にドアを開いて内部に入り込むと、非常に危険な事態が生じる問題がある。また、作動中に受熱して筐体等が高温化される産業機械では、作動が停止しても高温化された箇所が冷却するまでに相当の時間を要する。このような産業機械では、作動が完全に停止した状態においてドアが開かれても、高温の箇所に触れて火傷をする危険がある。
【０００６】
また、プログラマブルコントローラのプログラムミスまたは何らかの異常に起因して、作動オフ検出信号が出力されていないにも拘わらずソレノイドに励磁する信号が誤って入力されることがある。このような場合、産業機械が作動中であるにも拘わらずロック機構によるロックが解除されてドアが開放可能状態となり、且つその状態を表示灯に表示されてしまう。このような場合に、表示灯によるドア開放可能の表示のみを信頼してドアを無意識に開けると、重大な事故を招くおそれがある。
【０００７】
そこで本発明は、産業機械などが完全な作動停止状態、或いは高温化された箇所が冷却した状態にならない限りドア等の開放を確実に禁止できる安全用スイッチ装置を提供することを目的とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために提案される本発明の請求項１の安全用スイッチ装置は、ドアの可動部材に取り付けられる切換用アクチュエータと、ドアの開閉により前記切換用アクチュエータが挿抜するよう固設される本体部分とからなり、この本体部分に、前記切換用アクチュエータの挿入および抜脱により機械への電源供給用メイン回路をそれぞれ閉成および開成するよう切り換えられる安全スイッチと、挿入された前記切換用アクチュエータに対し抜脱を阻止するよう自動的に且つ機械的にロックするロック機構と、このロック機構のロック解除用ソレノイドとを備え、機械への電源供給の遮断を検出した作動オフ検出信号の入力により起動して一定時間を計時するタイマと、前記ソレノイドの電源供給回路に介挿接続され、前記タイマのタイムアップによりオンされるタイマスイッチと、前記タイマスイッチのオン状態を表示する表示部と、を備えている。
【０００９】
また、請求項２において提案される本発明の安全用スイッチ装置は、ドアの可動部材に取り付けられる切換用アクチュエータと、ドアの開閉により前記切換用アクチュエータが挿抜するよう固設される本体部分とからなり、この本体部分に、前記切換用アクチュエータの挿入および抜脱により機械への電源供給用メイン回路をそれぞれ閉成および開成するよう切り換えられる安全スイッチと、挿入された前記切換用アクチュエータに対し抜脱を阻止するよう自動的に且つ機械的にロックするロック機構と、このロック機構のロック解除用ソレノイドとを備え、機械への電源供給の遮断を検出した作動オフ検出信号の入力により起動して一定時間を計時するタイマと、前記ソレノイドの電源供給回路に介挿接続され、前記タイマのタイムアップによりオンされるタイマスイッチと、前記タイマスイッチのオン状態を表示する表示部と、前記ソレノイドの電源供給回路に介挿接続され、押圧操作によりオンされる押釦スイッチと、を備えている。
【００１０】
【作用】
本発明の安全用スイッチ装置によれば、切換用アクチュエータが取り付けられたドアが開かれている場合には、安全スイッチにより機械への電源供給用メイン回路が開成されているため、機械は運転不可能状態に保持される。次に、ドアが閉じられると、切換用アクチュエータが本体部分に挿入して安全スイッチを切り換え、この安全スイッチにより機械への電源供給用メイン回路が閉成されて機械が作動可能状態となる。それと同時に、ロック機構が切換用アクチュエータに対し抜脱を阻止するよう自動的に且つ機械的にロックするので、産業機械の運転中においては、ドアの開放を確実に禁止する。
【００１１】
次に、機械の運転を停止させる操作により電源供給回路が遮断されると、それを検出した作動オフ検出信号がタイマに入力され、タイマが起動して一定時間の計時動作を開始する。タイマが一定時間の計時を終了すると、タイマスイッチがオンされてソレノイドの電源供給回路が閉成され、ソレノイドが励磁してロック機構によるロックを解除させ、この時点ではじめてドアが開放可能状態となる。したがって、内部設置されている産業機械などの給電を停止してから完全に停止状態になるまでの時間、或いは作動により高温化される産業機械の給電を停止してから高温化された箇所が冷却されるまでの時間を予め計測して、その計測時間をタイマの計時時間として設定しておけば、機械が完全に停止状態にならない限り、或いは高温化された箇所が冷却しない限りロック機構によるロックが解除されず、機械が完全に停止状態になった時点、或いは冷却された時点でドアの開放が可能となり、機械が完全に停止或いは冷却状態であり、かつ、ドアが開放可能状態であることを表示部によって作業者に報知できる。それにより、作業者が慣性力により作動を継続する機械に巻き込れたり、高温箇所への接触により火傷するといった事故を確実に防止できる。
【００１２】
また、表示部の表示を確認したのちに押釦スイッチを押圧操作しなければ、ロック機構によるロックが解除されない。したがって、プラグラマブルコントローラのプログラムミスや何らかの異常に起因して、タイマが誤って起動されてタイムアップしても、その時点ではロック機構によるロックが解除されず、表示部の表示を確認したのちに押ボタンスイッチを押圧操作する確認操作を必要とする。そこで、例えば押釦スイッチの近傍に箇所に操作の注意事項などを表示しておけば、その押釦スイッチの押圧操作前に内部で発生する騒音により機械の作動を察知することができる。そのため、従来のように表示灯の表示を信頼してうっかりドアを開けてしまうといったことを阻止できる。
【００１３】
【実施例】
以下、本発明の好ましい一実施例について図面を参照しながら詳述する。
図１乃至図４は何れも本発明の一実施例に係る安全用スイッチ装置を示す各状態における電気回路図であり、図５はそのタイミングチャートである。この図１乃至図５が本発明の要旨であるが、本発明の理解を容易にするために、先ず、図６乃至図８により本発明の安全用スイッチ装置の概略構成について説明する。
【００１４】
図６は取付状態の斜視図を示し、同図において、本発明の安全用スイッチ装置は、スイッチ本体ユニット１の一側部にソレノイドユニット２が連結されて本体部分が構成されており、この本体部分と、ドアＤに取り付けられた切換用アクチュエータ４とを組み合わせた構成になっている。さらに、スイッチ本体ユニット１は、スイッチ部１ａと、ドアＤの開閉による切換用アクチュエータ４の挿抜により作動されてスイッチ部１ａを切り換える受動操作部１ｂとにより構成されている。受動操作部１ｂの蓋体には、ドアＤが閉じられた時に切換用アクチュエータ４が挿入される挿入孔１ｃ，１ｄが穿設されている。なお、この実施例では、切換用アクチュエータ４をスイッチ本体ユニット１に対し直交する２方向の何れかを選択して挿抜させる配置にできるように、２個の挿入孔１ｃ，１ｄを備えている。本体部分は、ソレノイドユニット２の取付片２ａをねじ止めして取り付けられる。
【００１５】
つぎに、スイッチ本体ユニット１の蓋体を除外した状態の平面図を示した図７およびスイッチ本体ユニット１の受動操作部１ｂにおける切換用アクチュエータ４の挿抜による動作過程を順に示した図８（ａ）〜（ｃ）について説明する。
所定箇所に固設される本体部分とは別にドアＤ等の可動体に取り付けられる切換用アクチュエータ４には、先端面に所定の段差を有して２種３個の作動用押圧面４ａ，４ｂと、後述のカム状板に対する逃げ孔４ｃと、この逃げ４ｃの孔縁面からなる復帰用押圧面４ｄとが一体形成されている。
【００１６】
図７において、受動操作部１ｂには、一対の支持台６間に架け渡された支軸７に、駆動用カム状板８と、これの両側に位置する一対の規制用カム状板９とが互いに重合状態で且つ個々に独立的に回転自在に貫装されている。各カム状板８，９には、図８に示すように、各２個の挿入孔１ｃ，１ｄに対応して形成された同一形状の２個の切欠きによって、それの対向する一方の辺部で作動用受圧部１０，１１が、且つ他方の辺部で復帰用受圧部１２，１３がそれぞれ形設されている。また、各カム状板８，９に、それぞれ単一のカムフォロワピン１４が挿通されたガイド用カム孔１５，１６が形成されているとともに、このカム孔１５，１６の始端部カムフォロワピン１４が係入する係止孔１７，１８が図８（ｃ）に明示するように突出状態に連通形成され、、この各ガイド用カム孔１５，１６の近傍の周端部が切欠かれて係合段部１９，２０がそれぞれ形設されている。
【００１７】
そして、切換用アクチュエータ４が挿入した時のスイッチ部１ａの切換状態に受動操作部１ｂを自動的に且つ機械的にロックするロック機構として、ロックレバー２１が各カム状板８，９の上方においてこれらに直交状態に位置して可動状態に配設されている。即ち、このロックレバー２１は、各カム状板８，９の上方においてこれらに直交して位置する基体バー２２に、各カム状板８，９の各々の係合段部１９，２０に係合するコ字形状になった係止杆２３が一体に延設され、基体バー２２の両端部からそれぞれ作動片２４が垂設されて受動操作部１ｂの左右両側に位置された形状になっている。
【００１８】
また、ロックレバー２１は、両端部における上方部が前側からコイルスプリング２５で押圧付勢されているとともに、各作動片２４の下端部が後ろ側からコイルスプリング２６により押圧付勢されていることにより、図８（ａ）〜（ｃ）における時計方向に常に回動付勢されて係止杆２３が各カム状板８，９の各々の周面に当接した状態で可動状態に保持されている。また、スイッチ本体ユニット１の側部に付設されたソレノイドユニット２から突出された作動ロッド２７がスイッチ本体ユニット１の挿通孔（図示せず）を挿通して一方の作動片２４の下端部分の前側に当接されている。
【００１９】
前記構成の作用を簡単に説明する。
ドアＤが開いて切換用アクチュエータ４がスイッチ本体ユニット１から抜脱している場合には、図８（ａ）に示すように駆動用カム状板８と規制用カム状板９とが、各々の作動用受圧部１２，１３が切換用アクチュエータ４の各々対応する押圧面４ａ，４ｂの段差に略一致する回転位相差で静止されており、各ガイド用カム孔１５，１６がカムフォロワピン１４をガイドできる状態に相互に合致して重合されている。したがって、各カム状板８，９を切換用アクチュエータ４によって初期の回転位相差を保持しながら回転させない限り、つまり切換用アクチュエータ４以外の部材を挿入して操作しようとしても、カムフォロワピン１４が何れかの係止孔１７または１８に係入して各カム状板８，９の回転が阻止され、スイッチ部１ａの切換操作を防止するようになっている。
【００２０】
そして、スイッチ本体ユニット１に対し挿入する切換用アクチュエータ４により、各カム状板８，９が図８（ａ）〜（ｃ）における反時計方向に回転されると、カムフォロワピン１４が、各ガイド用カム孔１５，１６に倣って後方に押動され、且つガイド体２８の両側の各がイド部２９にガイドされて復帰用スプリング３０の付勢力に抗し図８（ａ）〜（ｃ）のＡ矢印方向に移動される。カムフォロワピン１４が図８（ｂ）の図示位置まで移動された時に、カムフォロワピン１４を前端に固設したスイッチ切換部材３１およびこれに連結されたスイッチ切換体３２が共に後方（図７の上方）に移動してスイッチ部１ａの後述の安全スイッチＳ１が常閉接点から常開接点にオン状態が切り換えられる。
【００２１】
上記安全スイッチＳ１の切換時、コイルスプリング２５，２６の回動付勢力により各カム状板８，９の周端面に摺接されていたロックレバー２１の係止杆２３が図８（ｂ）に示すように各係合段部１９，２０に係合し、各カム状板８，９の図８における時計方向への回動を阻止する。したがって、切換用アクチュエータ４が抜脱方向に移動しようとしても、つまりドアＤを開けようとしても、切換用アクチュエータ４の復帰用押圧面４ｄが回転阻止状態の各カム状板８，９の各復帰用受圧面１２，１３に当接され、安全スイッチＳ１を常開接点がオンの切換状態に自動的に且つ機械的にロックする。
【００２２】
次に、機械への給電を遮断したときの作動オフ検出信号によりソレノイドユニット２のソレノイドが吸引駆動された時に、作動ロッド２７が図８（ｃ）の矢印方向に作動されて作動片２４を押動し、ロックレバー２１が反時計方向に回動してロックが解除され、ドアＤが開放可能状態となる。
【００２３】
次に、本発明の要旨である図１乃至図５について説明する。
図１乃至図４において、プログラマブルコントローラなどが接続された補助回路用ポートＰ１，Ｐ２間には、スイッチ本体ユニット１のスイッチ部１ａに内蔵された前述の安全スイッチＳ１の常閉接点ｂ１が直列接続されている。なお、この補助回路用ポートＰ１，Ｐ２間の信号はインバータＩＶにより反転出力される。また、機械などへの通電を制御するメイン回路（安全回路）用ポートＰ３，Ｐ４間には安全スイッチＳ１の常開接点ａ１が直列接続されている。
【００２４】
ソレノイド電源用ポートＰ５，Ｐ６間には、ソレノイド３４、照光式押釦スイッチ部３５、タイマ回路３６およびＬＥＤからなる電源表示灯３７が並列接続されている。照光式押釦スイッチ３５部は、押釦スイッチＳ２とＬＥＤからなる表示部ＤＰとにより構成されている。タイマ回路３６は、機械等への給電の遮断を検出した作動オフ信号の入力により一定時間を計時するタイマＴＭと、このタイマＴＭのタイムアップによりオンされるタイマスイッチＳ３とにより構成されている。タイマＴＭには、内部設置されている産業機械が給電遮断時から完全に作動停止状態になるまでの時間、或いは作動により高温化される産業機械の給電を停止してから高温化された箇所が冷却状態となるまでの時間を予め計測した計時時間が設定されている。タイマスイッチＳ３は、ソレノイド３４の無励磁の検出信号によりオフ状態に復帰する。また、ソレノイド３４は保護用のダイオード３８を備えている。
【００２５】
次に、前記実施例の動作について図５のタイミングチャートを参照しながら説明する。
ドアＤが開いて切換用アクチュエータ４がスイッチ本体ユニット１から抜脱している場合には、図４に示すように、安全スイッチＳ１の常開接点ａ１がオフ状態であってメイン回路用ポートＰ３，Ｐ４間が開成されているため、機械への電源供給回路が遮断されており、機械は運転不可能状態に保持され続ける。すなわち、ドアＤが開いている場合には運転スイッチなどをオン操作しても機械が作動しないようになっている。また、補助回路用ポートＰ１，Ｐ２間は、オン状態の安全スイッチＳ１の常閉接点ｂ１による回路閉成状態をインバータＩＶで反転されて開状態であり、機械の制御系も遮断されている。
【００２６】
そして、機械を運転する場合は、ドアＤを図６に示すように閉じると、図１に示すように、本体部分に挿入する切換用アクチュエータ４により安全スイッチＳ１が切り換えられて常開接点ａ１がオン状態となる。それにより、メイン回路用ポートＰ３，Ｐ４間が閉成されて機械が作動可能状態となるとともに、補助回路用ポートＰ１，Ｐ２間も閉成されてプログラマブルコントローラによる機械の制御系も機能可能状態となる。この時、図８（ｂ）に示すように、ロック機構により切換用アクチュエータ４が抜脱しないようロックされ、ドアＤの開放を禁止した安全状態に保持される。
【００２７】
また、運転中の機械を停止させるために、機械への給電を停止するよう操作されると、図５（ａ）に示すように、それを検出した作動オフ信号がタイマＴＭに入力される。それにより、タイマＴＭは、同図（ｂ）に示すように、起動して設定された一定時間Ｔの計時動作を行う。この時、内部設置の機械は慣性力で作動を継続する。この機械が完全な停止状態になった時点、或いは高温化された箇所が完全に冷却した時点で、タイマＴＭがタイムアップすると、図２および図５（ｃ）に示すように、タイマスイッチＳ３がオンされる。それと同時に、照光式押釦スイッチ部３５の表示部ＤＰは、図５（ｄ）に示すように、オン状態のタイマスイッチＳ３を通じソレノイド電源用ポートＰ５，Ｐ６から給電されて点灯し、機械が完全に停止状態であって、且つ高温化された箇所が冷却した状態であることを報知する。
【００２８】
作業者が表示部ＤＰによる報知を確認したのちに、図３および図５（ｅ）に示すように、押釦スイッチＳ２を押圧操作してオンさせると、共にオン状態のタイマスイッチＳ３および押釦スイッチＳ２を通じソレノイド電源用ポートＰ５，Ｐ６からソレノイド３４に給電され、ソレノイド３４が図５（ｆ）に示すように励磁されて、ロック機構による切換用アクチュエータ４へのロックが図８（ｃ）に示すように解除され、この時点ではじめてドアＤが開放可能状態となる。図５（ｃ），（ｆ）に示すように、ソレノイド３４が無励磁になった時点でタイマスイッチＳ３がオフ状態に復帰する。このように、内部設置の機械が完全に停止状態にならない限り、ロック機構によるロックが解除されず、機械が完全に停止状態になった時点、或いは高温化された箇所が完全に冷却した状態ではじめてドアの開放が可能となる。そのため、慣性力により作動を継続する機械に巻き込れたり、高温箇所に触れて火傷するといった事故を確実に防止できる。
【００２９】
また、上記実施例では、表示部ＤＰの表示を確認したのちに押釦スイッチＳ２を押圧操作しなければ、ロック機構によるロックが解除されない。したがって、プラグラマブルコントローラのプログラムミスや何らかの異常に起因して、内部の機械が作動中であるにも拘わらずタイマＴＭが誤って起動されてタイムアップしても、その時点ではロック機構によるロックが解除されないので、表示部ＤＰの表示を見て無意識のうちにドアＤを開けてしまうといったことを防止できる。すなわち、表示部ＤＰによる表示を確認したのちに押ボタンスイッチＳ２を押圧操作する確認操作を必要とするため、例えば、押釦スイッチＳ２の押釦の近傍箇所に「機械の作動音が聞こえないのを確認してから押して下さい」といった注意書きを記しておけば、その押釦スイッチＳ２の押圧操作前に、作業者は内部で発生する騒音等により機械の作動を察知することができる。そのため、従来のように表示灯ＤＰの表示のみを信頼してうっかりドアＤを開けてしまうといったことを確実に防止できる。
【００３０】
【発明の効果】
以上のように本発明の安全用スイッチ装置によると、内部設置されている機械への給電を停止してから機械が完全に停止状態になるまでの時間、或いは作動により高温化される産業機械における高温箇所が完全に冷却した状態になるまでの時間をタイマにより計時して、タイマのタイムアップによりロック機構によるロックの解除が可能となり、機械が完全に停止或いは冷却状態であり、かつ、ドアが開放可能状態であることを表示部によって作業者に報知できる構成としたので、機械が完全な停止状態にならない限りドアの開放を確実に禁止することができ、慣性力により作動を継続する機械に巻き込れたり、高温箇所に触れて火傷する事故を未然に防止できる。
【００３１】
また、タイマのタイムアップを表示する表示部を設けるとともに、押釦スイッチをソレノイドの電源供給回路に介挿接続して、この押釦スイッチを押圧操作しなければ、ロック機構によるロックを解除できない構成とすれば、プラグラマブルコントローラのプログラムミスや何らかの異常に起因して、タイマが誤って起動されてタイムアップしても、その時点ではロック機構によるロックが直ちに解除されず、表示部の表示を確認したのちに押釦スイッチを押圧操作する確認操作が必要となる。したがって、押釦スイッチの近傍箇所に操作の注意事項などを記しておけば、その押釦スイッチの押圧操作前に内部で発生する騒音により機械の作動を察知することができ、従来のように表示灯の表示を信頼してうっかりドアを開けてしまうといったことを阻止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例における機械の運転状態の電気回路図である。
【図２】同上実施例におけるタイマがタイムアップした状態の電気回路図である。
【図３】同上実施例における押釦スイッチをオン操作した状態の電気回路図である。
【図４】同上実施例におけるドアを開放した状態の電気回路図である。
【図５】（ａ）〜（ｆ）は同上実施例のタイミングチャートである。
【図６】同上実施例の取付状態を示す斜視図である。
【図７】同上実施例におけるスイッチ本体ユニットの蓋体を除去した状態の平面図である。
【図８】（ａ）〜（ｃ）は同上実施例におけるスイッチ本体ユニットの一部の動作過程を順に示した右側面図である。
【符号の説明】
１ スイッチ本体ユニット（本体部分）
４ 切換用アクチュエータ
２１ ロックレバー（ロック機構）
３４ ソレノイド
Ｓ１ 安全スイッチ
Ｓ２ 押釦スイッチ
ＴＭ タイマ
Ｓ３ タイマスイッチ
ＤＰ 表示部
Ｐ５，Ｐ６ ソレノイド電源用ポート（ソレノイドの電源供給回路）
Ｐ３，Ｐ４ メイン回路用ポート（電源供給用メイン回路）
Ｄ ドア
Claims (2)
- ドアの可動部材に取り付けられる切換用アクチュエータと、ドアの開閉により前記切換用アクチュエータが挿抜するよう固設される本体部分とからなり、
この本体部分に、
前記切換用アクチュエータの挿入および抜脱により機械への電源供給用メイン回路をそれぞれ閉成および開成するよう切り換えられる安全スイッチと、
挿入された前記切換用アクチュエータに対し抜脱を阻止するよう自動的に且つ機械的にロックするロック機構と、
このロック機構のロック解除用ソレノイドとを備え、
機械への電源供給の遮断を検出した作動オフ検出信号の入力により起動して一定時間を計時するタイマと、
前記ソレノイドの電源供給回路に介挿接続され、前記タイマのタイムアップによりオンされるタイマスイッチと、
前記タイマスイッチのオン状態を表示する表示部と、
を備えたことを特徴とする安全用スイッチ装置。 - ドアの可動部材に取り付けられる切換用アクチュエータと、ドアの開閉により前記切換用アクチュエータが挿抜するよう固設される本体部分とからなり、
この本体部分に、
前記切換用アクチュエータの挿入および抜脱により機械への電源供給用メイン回路をそれぞれ閉成および開成するよう切り換えられる安全スイッチと、
挿入された前記切換用アクチュエータに対し抜脱を阻止するよう自動的に且つ機械的にロックするロック機構と、
このロック機構のロック解除用ソレノイドとを備え、
機械への電源供給の遮断を検出した作動オフ検出信号の入力により起動して一定時間を計時するタイマと、
前記ソレノイドの電源供給回路に介挿接続され、前記タイマのタイムアップによりオンされるタイマスイッチと、
前記タイマスイッチのオン状態を表示する表示部と、
前記ソレノイドの電源供給回路に介挿接続され、押圧操作によりオンされる押釦スイッチと、
を備えたことを特徴とする安全用スイッチ装置。
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