JP4221080B2

JP4221080B2 - 曲げ機の作業員保護システム

Info

Publication number: JP4221080B2
Application number: JP21590598A
Authority: JP
Inventors: 勝己小山
Original assignee: Amada Co Ltd
Current assignee: Amada Co Ltd
Priority date: 1998-07-30
Filing date: 1998-07-30
Publication date: 2009-02-12
Anticipated expiration: 2018-07-30
Also published as: JP2000046291A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、曲げ機の作業員保護システムに関し、特に曲げ機側の作業員の動きを立体的に監視しながら作業員の手が注意領域、警報領域、危険領域に移動していくか速度に応じて曲げ機を制御することで作業員の安全を確保する曲げ機の作業員保護システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に曲げ機というのは、作業員によってワークを曲げ機の上金型と下金型との間に置いた後に、上金型を下降又は下金型を上昇させることで折り曲げる。
【０００３】
このような曲げ加工中に作業員が曲げ具合等を確認するために、曲げ機に近づいたり、あるいは微妙な曲げを行う場合は作業員が手でワークをもちながら曲げ加工させる場合もある。このため、作業員を曲げ機から守るために様々な安全機構が設けられる。
【０００４】
例えば、図１５に示すような上フレーム１に上下動可能な上部テーブル２に上金型３を取付け、下フレーム４に下金型５を取り付けた曲げ機６においては、上金型３と下金型５との間における両側に投光器７ａと受光器７ｂとを取付け、投光器７ａから受光器７ｂに光ビームを発射して作業員を曲げ機から守る。
【０００５】
この投光器７ａと受光器７ｂとの光軸は図１６に示すように、下金型５の頂点端に対して前方に例えば２０センチ程度で、かつワーク８の厚み分と指の厚みの半分とからなる位置になるようにされている。
【０００６】
すなわち、作業員がワーク８を手でもって上金型３と下金型５とで折り曲げさせるとき、作業員の手と金型の頂点端との距離が２０センチ以下の場合は上金型３の下降を停止するようにする。
【０００７】
一方、図１７及び図１８に示すように、曲げ機１０の側板１１に受光素子群１３ａを備えた支柱１３を備えると共に、他方の側板１２に発光素子群１４ａを備えた支柱１４を備え、発光素子群１４ａから受光素子群１３ａに複数の光ビームを発射することで曲げ機１０の前側を面で監視する安全装置を備えたものもある。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のような曲げ機に用いられる安全装置は、所定の位置に作業員が位置したときに金型の下降を停止させるものであるので、作業性が著しく損なわれるという課題があった。
【０００９】
すなわち、作業員の体の位置によってはゆっくりと下降を行ったり速度を速めたりすることができなかった。
【００１０】
また、作業員によってはできるだけ早く作業を終えるために、曲げの１工程が終わる毎に急いで曲げ機に近づき上金型が上昇したときにワークを手でつかみとろうとする場合もある。
【００１１】
しかし、従来の曲げ機の安全装置というのは光ビームを作業員が遮断したときに、金型の動作が停止するようにしているが、作業員の近づく速度が早いときは停止動作が間に合わない場合があるという課題があった。
【００１２】
また、作業員は曲げ機の前で作業をする場合もある。つまり、下金型と上金型との間に手を入れる方向ではなく、単に近くで作業する場合もある。このような場合には、従来の曲げ機においては光ビームを遮断している場合は、金型の下降を停止してしまう。
【００１３】
つまり、作業員が下金型と上金型との間に手を入れるような動作をしなくとも、単に近くで作業すると曲げ動作を停止してしまうので、作業性が著しく低下するという課題があった。
【００１４】
従って、作業員の位置を立体的に常に把握することで金型をゆっくり下降させたり速度を速めたりあるいは金型の下降を停止できる曲げ機の作業員保護システムであることが望ましい。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明の曲げ機の作業員保護システムは、パンチとダイとを対向させて設け、前記パンチを動かして作業者の手に保持したワークを折り曲げる曲げ機において、
前記作業員の手に送受信機能を有してそれぞれ取り付けられ、親機からの電波を受信したとき自局の識別コードを転送する子機と、
前記曲げ機の上金型より上方の前板の一方の端側に設けられ、前記子機に対して、前記子機の識別コードの転送指示を送信すると共に、前記子機からの識別コードを受信し、該子機からの識別コードの受信時間と前記転送指示の送信時間とを送出する第１親送受機と、
前記曲げ機の上金型より上方の前板の他方の端側に設けられ、前記子機に対して前記子機の識別コードの転送指示を送信すると共に、前記子機からの識別コードを受信し、該子機からの識別コードの受信時間と前記転送指示の送信時間とを送出する第２親送受機と、
前記曲げ機の下金型の下方の前板の下方の中央部に設けられ、前記子機に対して前記子機の識別コードの転送指示を送信すると共に、前記子機からの識別コードを受信し、該子機からの識別コードの受信時間と前記転送指示の送信時間とを送出する第３親送受機と、
前記各親送受機の曲げ機における位置及び予め設定された曲げ機前方の監視範囲に基づいて３次元空間を生成し、前記各親送受機からの前記子機の識別コード及び送信時間並びに受信時間を受信したとき、これらの送受信時間に基づいて前記３次元空間に各親送受機に対しての前記子機の位置（Ｋｉ）を前記３次元空間に求め、この子機の位置（Ｋｉ）に対して受信時間が１つ前となる前回の子機の位置（Ｋｉ−１）とから移動速度ベクトルを求め、該移動速度ベクトルから所定時間後の前記３次元空間における前記子機の位置（Ｋｉ＋１）を予測するＮＣ装置と
を備えたことを要旨とする。
【００１６】
【発明の実施の形態】
図１は本実施の形態の曲げ機の作業員保護システムの概略構成図である。図２は本実施の形態の曲げ機の正面図である。図３は曲げ機側面図である。図４は曲げ機の上面図である。
【００１７】
図１、図２、図３、図４に示すように本実施の形態の曲げ機の作業員保護システムは、上フレーム１の両側の上部に第１の親機２０と第２の親機２１を取り付けていると共に、下フレーム４の中央の下に第３の親機２２を取り付けている。
【００１８】
また、図５に示すように、作業員Ｇの右の手首には送受機能を備えた第１の子機２３が、左の手首には第２の子機２４がそれぞれバンドによって巻かれている。
【００１９】
前述の親送受機は後述するＣＮＣ装置からの制御によって図１、２、３、４に示すようにそれぞれ所定の周波数の電波を発射し、各子機２３、２４が第１の親機２０、第２の親機２１及び第３の親機２２からの電波を受信し、自局のＩＤコードを付けて各親送受機（単に親機という場合もある）に転送する。
【００２０】
一方、ＣＮＣ装置３０は、図１に示すように、パラメータ設定部３１と、立体エリア生成部３４と、三次元位置決定部３５と、移動位置予測部３６と、加工制御指令部３７とを備えている。
【００２１】
パラメータ設定部３１は、入力された各子機のＩＤをメモリ３２に記憶したり、曲げ機の前方における注意範囲、警報範囲、危険範囲をメモリ３３に設定する。また、曲げ機に取り付けられた親機の各位置を立体エリア生成部３４に設定する。
【００２２】
立体エリア生成部３４は、曲げ機上における各親機の位置が設定されると、この３ポイントの位置から仮想的な３次元空間座標（以下立体エリアという）を生成する。
【００２３】
例えば、図６に示すように、第１の親機２０と第２の親機２１と第３の親機２２の各位置を平面空間に定義し、第１の親機２０と第２の親機２１とを結ぶ直線Ｌ１に対する第３の親機２２から垂線Ｌ２を生成し、第３の親機２２を通る直線Ｌ１の平行線Ｌ３と、この平行線Ｌ３と直線Ｌ２との交点から監視幅までの長さで引いた直線Ｌ４を生成する。
【００２４】
そして、直線Ｌ４に対向する直線Ｌ６を生成すると共に、直線Ｌ２に対向する直線Ｌ１６を生成する。次に、直線Ｌ２、Ｌ４、Ｌ６、Ｌ１６に囲まれた平面を直線Ｌ１に沿って第１の親機２０、第２の親機２１まで移動させることによって、直線Ｌ１〜Ｌ１６に囲まれた立体エリアを生成する。
【００２５】
そして、立体エリア生成部３４は、図６に示すようにこの立体エリアにメモリ３３に設定されている注意範囲、警報範囲、危険範囲を読み、この立体エリアに立体的な注意領域、警報領域、危険領域を定義する。
【００２６】
すなわち、曲げ機側から危険領域、警報領域、注意領域の順に立体的に定義する。
【００２７】
三次元位置決定部３５は、第１の親機２０、第２の親機２１及び第３の親機２２が受信した受信データを解読し、それぞれの親機が受信した子機２３、２４の位置を立体エリア生成部３４が生成している立体エリアに定義する。
【００２８】
移動位置予測部３６は、立体エリアに各子機（右、左）の位置が定義される毎に、その位置が立体エリアの注意領域、危険領域、警報領域のいずれに位置しているかを判定し、この判定結果を加工制御指令部３７に知らせる。
【００２９】
また、移動位置予測部３６は、各子機の位置を記憶し、前回の位置と今回の位置とから子機の移動方向を立体的に求める。すなわち、曲げ機に対する作業員の手首毎の進み方向を立体的に求め、この進み方向から危険領域、警報領域に次に位置するかどうかを予測する。
【００３０】
加工制御指令部３７は、移動位置予測部３６によって予測された手首位置に基づいて曲げ機の金型の制御を遅くしたり停止させたり、又はアラームを発生する。
【００３１】
また、各親機は図７に示すように、アンテナ４０からの受信信号から第１の子機が使用している周波数の受信信号を通過させるバンドパスフィルタ（ＢＰＳ）４１と、このＢＰＳ４１からの受信信号の包絡線を検波する検波器４２と、第２の子機が使用している周波数の受信信号を通過させるバンドパスフィルタ（ＢＰＳ）４３と、このＢＰＳ４３からの受信信号の包絡線を検波する検波器４４と、各検波器からの受信信号をデジタル変換するＡ／Ｄ変換器４５と、このＡ／Ｄ変換器４５からの受信データの受信時間と発射パルス（図示せず）の時間とを送出する送受コントローラ４６とを備えている。
【００３２】
上記のように構成された曲げ機の作業員保護システムについて以下に動作を説明する。図８は本実施の形態の曲げ機の作業員保護システムの動作を説明するフローチャートである。本説明では子機にはそれぞれ固有の子機ＩＤが割り当てられおり、かつ立体エリア生成部３４によって図６に示すような立体エリアが生成されているとする。
【００３３】
予めパラメータ設定部３１を用いて作業員数Ａｉ、子機ＩＤ、注意領域Ｂａ、警報領域Ｂｂ、危険領域Ｂｃ、各親機位置等の初期設定処理を行わせる（Ｓ１）。パラメータ設定部３１は作業員数Ａｉが１人の場合は、子機ＩＤを２個生成する領域をメモリ３２に設定し、２人の場合は、子機ＩＤを４個生成する領域を設定する。
【００３４】
つまり、作業員数Ａｉが１人の場合は、一人の作業員に対して右手、左手用の子機ＩＤが書き込みできるようにする。また、２人の作業員の場合は、一人に対して右手、左手用の子機ＩＤが書き込みできるようにすると共に、２人目の作業員の右手、左手用の子機ＩＤが書き込みできるようにする。
【００３５】
次に、ＣＮＣ装置３０は、設定条件に基づくフォーマット形式の送信データを各親機から送信させる送信処理を行う（Ｓ２）。
【００３６】
この送信処理のフォーマットは図８に示すように、親機ＩＤ（第１の親機、第２の親機、第３の親機）と、子機ＩＤ（一人：２個、２人；４個）とが書き込まれる領域と、転送指示とからなる。
【００３７】
本説明では、図９に示すように作業員数Ａｉは一人とし、作業員の右手に設けられている第１の子機２３及び左手に設けられている第２の子機２４が各親機からの送信データを受信し、自局の子機ＩＤを前述の領域に書き込んで親機ＩＤと共に転送する。この転送データをそれぞれの親機が受信する。
【００３８】
次に、ＣＮＣ装置３０の三次元位置決定部３５は、データの受信かどうかを判断する（Ｓ３）。データの受信と判断したときは、三次元位置決定部３５は、各親機からの受信時刻、発射パルスの送信時間とから子機までの距離を求める（Ｓ４）。この距離は、例えば、右手の第１の子機２３までの距離Ｒａ、左手の第２の子機２４までの距離Ｒｂとして求める。
【００３９】
次に、各子機の距離が求められると、三次元位置決定部３５は、立体エリアに各子機の位置を定義する（Ｓ５）。
【００４０】
この位置の定義は、各親機から第１の子機２３までの距離Ｒａ、左手の第２の子機２４までの距離Ｒｂがそれぞれ求められるので、三次元位置決定部３５は子機のＩＤに距離を対応させ、それぞれの親機を基準とした子機の距離を示す位置を立体エリアに求める。
【００４１】
そして、この距離を平滑演算して平均化した後に、図１０に示すように立体生成部３４の立体エリアに各子機の位置Ｋｉを定義する。すなわち、３次元空間に各手首の子機の位置Ｋｉが３次元で定義されることになる。
【００４２】
次に、移動位置予測部３６は立体エリア生成部３４の立体エリアにおける第１の子機２３の位置Ｋａと第２の子機の位置Ｋｂとを読み、この今回の位置と前回の位置（Ｋ_aー1と第２の子機の位置Ｋ_bー1）とから各子機毎の移動速度Ｖと移動方向θ（総称して移動速度ベクトルＶという）とを求める（Ｓ６）。
【００４３】
例えば、図１１に示すように、立体エリアにおける右手の第１の子機２３の今回の位置Ｋａが警報領域Ｂｂに存在し、前回の位置Ｋ_aー1が注意領域Ｂａに存在した場合は、両位置から子機の移動速度ベクトルＶを求める。
【００４４】
次に、移動位置予測部３６は、今回の子機の位置Ｋｉ（第１の子機はＫａ、第２の子機はＫｂ）が立体エリアの注意領域にあるかどうかを判定し（Ｓ７）、注意領域に存在する場合は、子機が注意領域に存在することを加工制御指令部３７に知らせる。
【００４５】
加工制御指令部３７は、注意領域に存在することが知らせられると金型３の押下速度を遅くすると共に、注意音を出した後に（Ｓ８）、終了かどうかを判断し（Ｓ９）、終了でないときは処理をステップＳ３に戻す。
【００４６】
また、ステップＳ７において、子機位置が注意領域ではないと判定したときは警報領域かどうかを判定する（Ｓ１０）。ステップＳ１０において、警報領域と判定したときは、移動位置予測部３６はステップＳ６で求めた立体エリアにおける各子機の移動速度ベクトルＶが第１の移動速度以下かどうかを判断する（Ｓ１１）。ステップＳ１１において移動速度ベクトルＶが第１の速度以下の場合は、処理をステップＳ８に戻して加工制御指令部３７により、スピードを遅くすると共に注意音を出させる。
【００４７】
ステップＳ１１において、加工制御指令部３７により、スピードをさらに遅くすると共に警報音（注意音とは異なる音）を出させ（Ｓ１２）、処理をステップ９に戻させる。
【００４８】
また、移動位置予測部３６はステップＳ１０において、警報領域内ではないと判定したときは危険領域かどうかを判定する（Ｓ１３）。ステップＳ１３において、危険領域と判定したときは、その子機の移動速度ベクトルＶが第２の子機速度以下かどうかを判定する（Ｓ１４）。
【００４９】
ステップＳ１４において、移動速度ベクトルが第２の子機速度以下と判定したときは処理をステップＳ１１に戻す。
【００５０】
また、ステップＳ１４において、移動速度ベクトルが第２の子機速度以上と判定したときは、加工制御指令部３７により、金型の下降を停止させると共に危険音を出させ（Ｓ１５）、処理をステップ９に戻させる。
【００５１】
すなわち、曲げ機の前方に各親機の位置によって決定する３次元空間である立体エリアを生成し、この立体エリアに注意領域と警報領域と危険エリアを設け、各子機の移動速度ベクトルからその移動による危険の度合いを立体的判定して曲げ機を制御している。
【００５２】
このため、図１２に示すように、下金型と上金型との所定のポイントを基準としたときに、子機２３が基準点から斜め上にあったときの位置Ｆ１と、基準点から平行な位置Ｆ２にあったときでは斜め上の子機２３の位置Ｆ１が遠いが、位置Ｆ１より移動速度ベクトルＶが大きいとき（Ｖ１＞Ｖ２）は、金型の下降を停止するようにすることが可能である。
【００５３】
従って、手の移動速度からある時間にどの領域に位置するかを立体的に予測ができるので、作業員の作業具合に応じた安全制御ができる。
【００５４】
なお、上記実施の形態では、手首に子機を備えたが図１３に示すように指輪形式の子機であってもよい。
【００５５】
さらに、上記実施の形態では作業員数を一人として説明したが２人以上であってもよい。
【００５６】
このような場合においては、図１４に示すように作業員Ａの右手の子機２３ａと左手の子機２４ａとし、かつ作業員Ｂの右手の子機２３ｂと左手の子機２４ｂとする。
【００５７】
そして、各親機２０、２１、２２は、これらの子機２３ａ、２３ｂ、２４ａ、２４ｂに対して上記と同様な送信フォーマットで送信し、子機は自局のＩＤを各親機に転送し、ＣＮＣ装置３０が立体エリアに各子機の位置を定義して、各子機の移動速度ベクトルを求め、それぞれの位置と移動速度、移動方向を判断して曲げ機の金型の下降速度を制御する。
【００５８】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、曲げ機の前板に送受信機能を有する第１、第２、第３の親機を取付け、かつ各作業員の手に送受信機能を有する子機を取り付けて、ＮＣ装置が親機の各位置から曲げ機の前方における３次元空間座標を生成し、各子機からの電波を親機が受信したとき、その受信時間に基づく子機の位置を三次元空間座標に定義する。
【００５９】
そして、三次元空間の今回の子機の位置と前回の子機位置とから子機の移動先を三次元空間で予測する。
【００６０】
このため、作業員の手が三次元空間において次回にはどの領域（注意領域、警報領域、危険領域）に位置するかが分かるので、位置する領域によって金型をゆっくり下降させたり速度を速めたりあるいは金型の下降を停止させることが可能となる。
【００６１】
従って、作業員の作業を低下させることなく、かつ安全に曲げ作業を継続させることができるという効果が得られている。
【図面の簡単な説明】
【図１】曲げ機の安全装置の概略構成図である。
【図２】本実施の形態の曲げ機の正面図である。
【図３】本実施の形態の曲げ機側面図である。
【図４】本実施の形態の曲げ機の上面図である
【図５】本実施の形態の手首に設けられる子機の説明図である。
【図６】立体エリアの説明図である。
【図７】親機の受信部の概略構成図である。
【図８】本実施の形態の曲げ機の動作を説明するフローチャートである。
【図９】本実施の形態の作業員の子機位置を説明する説明図である。
【図１０】本実施の形態の立体エリアに定義される子機位置の説明図である。
【図１１】子機の移動に伴う移動速度ベクトルの説明図である。
【図１２】本発明による効果を説明する説明図である。
【図１３】他の子機を説明する説明図である。
【図１４】作業員が二人のときの説明図である。
【図１５】従来の曲げ機の安全装置の外観図である。
【図１６】図１５の従来の安全装置の説明図である。
【図１７】従来の曲げ機の安全装置の外観図である。
【図１８】図１７の従来の曲げ機の安全装置の説明図である。
【符号の説明】
２０第１の親機
２１第２の親機
２２第３の親機
２３第１の子機
２４第２の子機
３０ＣＮＣ装置
３１パラメータ設定部
３４立体エリア生成部
３５三次元位置決定部
３６移動位置予測部
３７加工制御指令部

Claims

パンチとダイとを対向させて設け、前記パンチを動かして作業者の手に保持したワークを折り曲げる曲げ機において、
前記作業員の手に送受信機能を有してそれぞれ取り付けられ、親機からの電波を受信したとき自局の識別コードを転送する子機と、
前記曲げ機の上金型より上方の前板の一方の端側に設けられ、前記子機に対して、前記子機の識別コードの転送指示を送信すると共に、前記子機からの識別コードを受信し、該子機からの識別コードの受信時間と前記転送指示の送信時間とを送出する第１親送受機と、
前記曲げ機の上金型より上方の前板の他方の端側に設けられ、前記子機に対して前記子機の識別コードの転送指示を送信すると共に、前記子機からの識別コードを受信し、該子機からの識別コードの受信時間と前記転送指示の送信時間とを送出する第２親送受機と、
前記曲げ機の下金型の下方の前板の下方の中央部に設けられ、前記子機に対して前記子機の識別コードの転送指示を送信すると共に、前記子機からの識別コードを受信し、該子機からの識別コードの受信時間と前記転送指示の送信時間とを送出する第３親送受機と、
前記各親送受機の曲げ機における位置及び予め設定された曲げ機前方の監視範囲に基づいて３次元空間を生成し、前記各親送受機からの前記子機の識別コード及び送信時間並びに受信時間を受信したとき、これらの送受信時間に基づいて前記３次元空間に各親送受機に対しての前記子機の位置（Ｋｉ）を前記３次元空間に求め、この子機の位置（Ｋｉ）に対して受信時間が１つ前となる前回の子機の位置（Ｋｉ−１）とから移動速度ベクトルを求め、該移動速度ベクトルから所定時間後の前記３次元空間における前記子機の位置（Ｋｉ＋１）を予測するＮＣ装置と
を有することを特徴とする曲げ機の作業員保護システム。
前記ＮＣ装置は、
前記３次元空間の前記曲げ機側となる方から立体的に、危険領域、警報領域、注意領域の順に前記３次元空間に定義することを特徴とする請求項１記載の曲げ機の作業員保護システム。
前記ＮＣ装置は、
前記移動速度ベクトルに基づいて前記子機の位置を予測したとき、その予測位置が前記立体的な注意領域に存在するときは、前記金型をゆっくり動かすと共に、注意音を発生することを特徴とする請求項２記載の曲げ機の作業員保護システム。
前記ＮＣ装置は、
前記移動速度ベクトルに基づいて前記子機の位置を予測したとき、その予測位置が前記立体的な警報領域に存在するときは、前記金型を前記子機が前記注意領域に存在するときよりもさらにゆっくり動かすと共に、前記注意音とは異なる警報音を発生することを特徴とする請求項２又は３記載の曲げ機の作業員保護システム。
前記ＮＣ装置は、
前記移動速度ベクトルに基づいて前記子機の位置を予測したとき、その予測位置が前記立体的な危険領域に存在するときは、前記金型の移動を停止させると共に、前記注意音及び警報音とは異なるアラーム音を発生することを特徴とする請求項４記載の曲げ機の作業員保護システム。
前記子機は、
各作業員の右手首又は左手首若しくは左右の手首或いは両手の指又は片方の指に取り付けられることを特徴とする請求項１、２、３、４又は５記載の曲げ機の作業員保護システム。
前記ＮＣ装置は、
前記各親送受機の曲げ機における位置及び予め設定された曲げ機前方の監視範囲に基づいて３次元空間を生成し、この３次元空間において前記曲げ機側となる方から危険領域、警報領域、注意領域の順に前記３次元空間に立体的に定義する立体エリア生成部と、
前記子機からの前記識別コードの送信時間及び受信時間を受信したとき、この送信時間及び受信時間に基づいて前記３次元空間の前記第１、第２、第３の親送受機毎の前記子機の位置を求めた後に、それぞれの位置を平滑処理によって前記３次元空間上の正確な位置（Ｋｉ）を定義する３次元位置決定部と、
前記３次元空間に定義された今回の子機の位置（Ｋｉ）と、この子機の位置（Ｋｉ）に対して受信時間が１つ前となる前回の子機の位置とから移動速度ベクトルを求め、該移動速度ベクトルから所定時間後の前記３次元空間における前記子機の位置が前記危険領域、警報領域、注意領域のいずれかに位置するかを予測する移動位置予測部と、
前記移動位置予測部で予測された子機の位置（Ｋｉ＋１）に応じた速度で前記金型を移動させる指令を送出すると共に、前記予測位置に応じた音を発生させる加工制御指令部と
を有することを特徴とする請求項１、２、３、４又は５記載の曲げ機の作業員保護システム。