JP4814006B2 - 安全スイッチ用アクチュエータ及び安全スイッチ機構 - Google Patents

Description

この発明は、産業機械等の防護扉の開閉状態を検出する安全スイッチとともに用いられ、安全スイッチの回転カムを操作する安全スイッチ用アクチュエータ、及び、この安全スイッチ用アクチュエータが挿入自在にされた安全スイッチ機構に関する。

工作機械や工作ロボット等の産業機械を安全に動作させるためには、作業者が動作可能な状態の産業機械に近づかないようにする必要がある。このため、産業機械は、竪枠及び扉等からなる第１隔壁及び第２隔壁で出入口を構成した作業領域内に設置される。作業領域の出入口の開閉状態を検出し、出入口が開放されている場合には産業機械への通電を遮断する安全スイッチが用いられている。

安全スイッチは、出入口の竪枠に取り付けられている。出入口の扉には、安全スイッチに向かって突出したアクチュエータが設けられている。アクチュエータは、出入口が閉鎖されている時に安全スイッチ内に挿入される。安全スイッチは、内部に回転カム、操作軸、接点部を備えている。アクチュエータは、安全スイッチ内で回転カムに係合し、挿入時の安全スイッチ内での移動によって回転カムを回転操作する。操作軸は、回転カムの周面に当接しており、回転カムの回転によって軸方向に移動する。接点部は、操作軸の移動によって産業機械の電源ラインを開閉する。

出入口が開放されており、アクチュエータが安全スイッチ内に挿入されていない場合には、接点部は電源ラインを開成して産業機械への通電を遮断する。扉が出入口を閉鎖しており、アクチュエータが安全スイッチ内に挿入されると、回転カムが回転して操作軸を移動させ、接点部が電源ラインを閉成して産業機械へ通電する。

作業領域内での事故を確実に防止するためには、出入口が開放されている状態で安全スイッチの回転カムがアクチュエータ以外の工具等によって回転操作できないようにする必要がある。このため、安全スイッチは、回転カムの回転を規制する動作規制機構を備えている。動作規制機構は、一例として、回転カムの側面を軸方向に挟持する。アクチュエータは、動作規制機構による回転の規制を解除しつつ回転カムを回転操作できる形状にされており、一般的な工具を安全スイッチに挿入しても回転カムは回転しない。

アクチュエータが扉から突出したままであると、出入口が開放されている状態で扉からアクチュエータが露出し、出入口を通過する物体との当接によってアクチュエータが変形したり、作業者が損傷を受ける可能性がある。また、アクチュエータを安全スイッチ内に直線的に挿入する必要があるため、ヒンジ扉ではアクチュエータの回転半径を大きくしなければならず、扉が大型化する。このため、扉に設けられたハンドルの操作によってアクチュエータを扉に対して出し入れできるようにしたものもある（例えば、特許文献１参照。）。
特開２００４−３５３８４９号公報

しかしながら、従来の安全スイッチ用アクチュエータは、安全スイッチの回転カムを回転操作して出入口の開閉状態を検出することのみに用いられていた。このため、アクチュエータは出入口の閉鎖状態を固定することができず、扉が振動や誤操作によって移動し、安全スイッチからアクチュエータが抜けて産業機械への通電が遮断されてしまう問題がある。このため、扉による出入口の閉鎖状態を固定するロック機構を別途備える必要があり、安全スイッチ及びアクチュエータの取付部の構成が大型化する問題があった。

この発明の目的は、安全スイッチを操作するためのアクチュエータに出入口の閉鎖状態を固定する機能を付加することで出入口の閉鎖状態を固定するロック機構を別途備える必要をなくし、安全スイッチ及びアクチュエータの取付部の構成を小型化できる安全スイッチ用アクチュエータ及び安全スイッチ機構を提供することにある。

この発明は、操作部、ロック部を備えている。操作部は、第１隔壁及び第２隔壁で出入口を閉鎖している時にのみ安全スイッチ内に挿入自在にされ、安全スイッチ内で安全スイッチの接点部を閉成操作する。ロック部は、操作部が安全スイッチ内に挿入された時に第１隔壁及び第２隔壁の互いに対向する側面の端部を近接した状態に保持する。

第１隔壁及び第２隔壁が出入口を閉鎖している状態で操作部が安全スイッチ内に挿入されると、ロック部が第１隔壁及び第２隔壁の互いに対向する側面の端部を挟持する。操作部が安全スイッチの接点部を閉成操作している状態では、出入口の閉鎖状態がロック部によって維持される。

この発明の安全スイッチ用アクチュエータには、解除部、一対の板状部、固定部材がさらに備えられる。解除部は、第１隔壁及び第２隔壁で出入口を閉鎖している時にのみ安全スイッチ内に挿入自在にされ、安全スイッチ内で安全スイッチの動作規制機構を解除する。一対の板状部は、解除部が形成されているとともに一辺の中間部にロック部が形成されている。固定部材は、一対の板状部を所定の間隔を設けて互いに平行にして固定する。操作部は、一対の板状部の間に設けられている。安全スイッチが接点部を開閉操作する回転カムと、回転カムの２側面を挟持する動作規制機構と、を備えている場合に、解除部によって動作規制機構による回転カムの挟持を解除しつつ操作部によって回転カムを回転させる。

この発明の安全スイッチ用アクチュエータには、保持部材がさらに備えられる。保持部材は、安全スイッチ用アクチュエータを第１隔壁又は第２隔壁に保持させる。安全スイッチ用アクチュエータは、保持部材によって第１隔壁又は第２隔壁に保持される。

この発明によれば、第１隔壁及び第２隔壁で出入口を閉鎖している状態で操作部が安全スイッチ内に挿入された際に、ロック部によって出入口の第１隔壁及び第２隔壁の互いに対向する側面の端部を近接した状態に保持することができる。操作部が安全スイッチの接点部を閉成操作している時には、第１隔壁及び第２隔壁による出入口の閉鎖状態を維持することができ、第１隔壁及び第２隔壁による出入口の閉鎖状態を固定するロック機構を別途備える必要をなくし、安全スイッチ及びアクチュエータの取付部の構成を小型化することができる。

図１及び図２は、この発明の第１の実施形態に係る安全スイッチ用アクチュエータ（以下、単にアクチュエータという。）の構成及び使用状態を説明する図である。図１はアクチュエータが退避位置にある状態を示し、図１（Ａ）はアクチュエータの平面図、図１（Ｂ）はアクチュエータ及び安全スイッチの配置状態を示す断面図である。

アクチュエータ１及び安全スイッチ２は、例えば、産業機械等が設置された作業領域の出入口を開閉する扉１００及び出入口の竪枠２００に配置される。扉１００及び竪枠２００は、一方がこの発明の第１隔壁に相当し、他方が同じく第２隔壁に相当する。扉１００及び竪枠２００の互いに対向する側面１０１及び側面２０１には、開口部１０２及び開口部２０２が形成されている。また、扉１００には、ハンドル１０３が回転自在に支持されている。

アクチュエータ１は、一例として２枚の板材（この発明の一対の板状部に相当する。）１１，１２、固定部材（この発明の固定部に相当する。）１３、操作ピン１４を備えている。板材１１，１２は、金属材料を素材とし、平行に配置されている。固定部材１３は、金属材料を素材とし、板材１１，１２を両者の間に所定の間隔を設けて固定する。操作ピン１４は、この発明の操作部に相当し、板材１１，１２の間で角部１１Ａ，１２Ａの近傍に配置されている。

アクチュエータ１は、さらに解除部１５、凹部１６、支持軸１７を備えている。解除部１５は、板材１１，１２の角部１１Ａ，１２Ａに形成されている。凹部１６は、板材１１，１２の一辺の中間部に開口している。凹部１６の互いに対向する２つの内側面１６Ａ，１６Ｂが、この発明のロック部に相当する。支持軸１７は、この発明の支持部に相当し、板材１１，１２及び固定部材１３を貫通している。アクチュエータ１は、支持軸１７によって扉１００内に収納された退避位置と扉１００から露出する露出位置との間で回転自在にして扉１００内に支持されている。アクチュエータ１は、ハンドル１０３の回転操作に連動して回転する。

扉１００によって開閉される出入口の竪枠２００には、安全スイッチ２が配置されている。安全スイッチ２は、内部に回転カム２１、操作軸２２、接点部２３、付勢部材２４を備えている。回転カム２１は、安全スイッチ１内の上部で回転自在に支持されている。操作軸２２は、上端が回転カム２１の周面に当接し、回転カム２１の回転によって上下方向に移動する。接点部２３は、可動接点２３Ａと固定接点２３Ｂとを備え、図示しない産業機械等の電源ラインに配置されている。可動接点２３Ａは、操作軸２２の下端部に固定されている。付勢部材２４は、操作軸２２を上方に付勢する。

作業領域内での事故を確実に防止するため、安全スイッチ１の回転カム２１がアクチュエータ１以外の工具等によって回転操作できないようにされている。一例として、安全スイッチ２１は、回転カム２１の側面を軸方向に挟持して回転カム２１の回転を規制する動作規制機構を備えている。アクチュエータ１は、解除部１５により動作規制機構による回転の規制を解除した状態で、操作ピン１４によって回転カム２１を回転操作する。よって、マイナスドライバ等の一般的な工具にて安全スイッチ２内の回転カム２１を押しても回転しない。

図１に示すように、アクチュエータ１が退避位置にあって回転カム２１が初期状態にある場合、回転カム２１の周面における長径部２１Ｂに操作軸２２の上端が当接している。操作軸２２は下限位置にあり、可動接点２３Ａは固定接点２３Ｂから離間している。接点部２３は開成しており、産業機械等の通電を遮断している。

図２に示すように、扉１００が出入口を閉鎖している状態で、ハンドル１０３を回転操作するとアクチュエータ１が露出位置に回転し、操作ピン１４及び解除部１５が開口部１０２，２０２を通過して安全スイッチ２内に進入する。解除部１５が動作規制機構による回転カム２１の回転の規制を解除するとともに、操作ピン１４が回転カム２１の凹部２１Ａに嵌入し、回転カム２１を時計方向に回転させる。付勢部材２４の弾性力によって上方に付勢されている操作軸２２は、上端が回転カム２１の周面における短径部２１Ｃに当接する上限位置まで上昇する。可動接点２３Ａは固定接点２３Ｂに当接し、接点部２３は閉成して産業機械等に電源を供給する。

アクチュエータ１が露出位置にある状態では、側面１０１，２０１の開口部１０２，２０２における下縁部１０２Ａ，２０２Ａが凹部１６内に嵌入する。下縁部１０２Ａ，２０２Ａは、この発明の端部に相当する。下縁部１０２Ａ，２０２Ａの両側には、凹部１６の内側面１６Ａ，１６Ｂが対向する。内側面１６Ａ，１６Ｂが、この発明のロック部に相当する。

この状態で、出入口を開放すべく、扉１００を図２に示す矢印Ａ方向に移動させようとすると、凹部１６の内側面１６Ａが側面２０１の下縁部２０２Ａに当接する。このため、扉１００を矢印Ａ方向に移動させることができない。したがって、安全スイッチ２の接点部２３を閉成するためには、扉１００によって出入口を閉鎖した状態で、ハンドル１０３の回転操作によってアクチュエータ１を露出位置まで回転させる必要があり、このとき下縁部１０２Ａ，２０２Ａが凹部１６内に嵌入する。

これによって、産業機械等に電源を供給している状態では、扉１００によって出入口を開放することができず、作業領域内に作業者が立ち入ることが確実に規制され、事故の発生を未然に防止できる。

図３は、この発明の第２の実施形態に係るアクチュエータの構成及び使用状態を示す図である。アクチュエータ１０は、扉１００から分離して設けられ、アクチュエータ１の支持軸１７を省略し、板材１１，１２をコの字状に変形したものであり、その他の構成はアクチュエータ１と同様である。

扉１００が出入口を閉鎖している状態で、アクチュエータ１０を扉１１０及び竪枠２１０の前面の穴部１１０Ａ，２１０Ａから内部に挿入する。操作ピン１４及び解除部１５が安全スイッチ２内に進入すると同時に、側面１１１，２１１の開口部１１２，２１２における下縁部１１２Ａ，２１２Ａが凹部１６内に嵌入する。

安全スイッチ２内では、解除部１５が動作規制機構による回転カム２１の回転の規制を解除するとともに、操作ピン１４が回転カム２１の凹部２１Ａに嵌入し、回転カム２１を時計方向に回転させる。付勢部材２４の弾性力によって上方に付勢されている操作軸２２は、上端が回転カム２１の周面における短径部２１Ｃに当接する上限位置まで上昇する。可動接点２３Ａは固定接点２３Ｂに当接し、接点部２３は閉成して産業機械等に電源を供給する。

この状態で、出入口を開放すべく、扉１１０を矢印Ａ方向に移動させようとすると、凹部１６の内側面１６Ａが側面２１１の下縁部２１２Ａに当接する。このため、扉１１０を矢印Ａ方向に移動させることができない。これによって、産業機械等に電源を供給している状態では、扉１１０によって出入口を開放することができず、作業領域内に作業者が立ち入ることが確実に規制され、事故の発生を未然に防止できる。また、アクチュエータ１０を作業者が携帯することができ、特定の作業者のみに産業機械等へ通電する権限を与えることができるので、他の作業者による操作を防ぐことができる。

なお、本発明は、以上の実施形態に限らない。例えば、安全スイッチと竪枠とは、実施形態のように分離されていてもよいし、安全スイッチに竪枠の側面の端部として機能する部材を備えてもよい。

また、動作規制機構は回転カムの側面を軸方向に規制する機構の他、特開平０６−７６６７４号公報に記載のように、回転カム及びその両側のカム状板が同じ軸に枢支され、アクチュエータの挿入よってこれら３つのカムが所定の位置関係の場合に回転カム及びその両側のカム状板が回転し、そうでない場合は回転しない構成であってもよい。

安全スイッチは、動作規制機構を備えていないものであってもよく、アクチュエータは解除部が省略されたものであってもよい。さらに、図４に示すように、アクチュエータ１０を保持部材３０を介して扉１１０の前面に保持させることで、アクチュエータ１０の紛失を防止するようにしてもよい。

上記の実施形態では、２枚の板材１１，１２、固定部材１３、操作ピン１４は、独立した部材の場合を示したが、単一の部材に一体的に形成されたものであってもよい。操作ピン１４は、ピン形状に限るものではない。安全スイッチ２内の接点２３は、産業機械等の動作を許可するか否かを制御できればよく、上述のように産業機械等の通電（電源）を開閉する他、産業機械等の動作を許可するめの制御信号（フラグ）を選択的に出力するものであってもよい。

扉は上述のように矢印Ａ方向及びその反対方向に沿って移動可能なスライド扉だけでなく、矢印Ｂ方向及びその反対方向に回動可能なヒンジ扉であってもよい。ヒンジ扉もスライド扉と同様の動作によって扉を移動させることができず、図２に示すようにアクチュエータ１の両側面（２枚の板材１１，１２）も側面１０１，２０１の開口部１０２，２０２における側部１０２Ｂ，２０２Ｂに当接するため、扉を矢印Ｂ方向及びその反対方向に回動させることができなくなる。

また、安全スイッチは図示するもの以外でもよく、例えばアクチュエータが挿入されて回転カムに嵌入して回転カムが回転した後、回転カムの回転を規制するとこでアクチュエータが引き抜かれることを防止する機構を備えたものでもよい。

この発明の第１の実施形態に係るアクチュエータの構成及び使用状態を示す図であり、アクチュエータが退避位置にある状態を示している。 同アクチュエータの露出位置における使用状態を示す図である。 この発明の第２の実施形態に係るアクチュエータの構成及び使用状態を示す図である。 同第２の実施形態に係るアクチュエータの別の使用状態を示す図である。

符号の説明

１ アクチュエータ
２ 安全スイッチ
１１，１２ 板材
１１Ａ，１２Ａ 角部
１３ 固定部材
１４ 操作ピン（操作部）
１５ 解除部
１６ 凹部
１６Ａ，１６Ｂ 内側面（ロック部）
１７ 支持軸（支持部）
２１ 回転カム
２２ 操作軸
２３ 接点部
１００ 扉
１０１ 側面
２００ 竪枠
２０１ 側面
１０２Ａ，２０２Ａ 下縁部（端部）

Claims (3)

1. 第１隔壁及び第２隔壁で出入口を閉鎖している時にのみ前記第１隔壁内に設けられた安全スイッチ内に挿入自在にされ、前記安全スイッチ内で前記安全スイッチの接点部を閉成操作する操作部と、
   前記操作部が前記安全スイッチ内に挿入された時に前記第１隔壁及び前記第２隔壁の互いに対向する側面の端部を近接した状態に保持するロック部と、
   前記第１隔壁及び第２隔壁で出入口を閉鎖している時にのみ前記安全スイッチ内に挿入自在にされ、前記安全スイッチ内で前記安全スイッチの動作規制機構を解除する解除部と、
   前記解除部が形成されているとともに、一辺の中間部に前記ロック部が形成された一対の板状部と、
   前記一対の板状部を所定の間隔を設けて互いに平行にして固定する固定部と、を備え、前記操作部を前記一対の板状部の間に設けたことを特徴とする安全スイッチ用アクチュエータ。
2. 第１隔壁及び第２隔壁で出入口を閉鎖している時にのみ前記第１隔壁内に設けられた安全スイッチ内に挿入自在にされ、前記安全スイッチ内で前記安全スイッチの接点部を閉成操作する操作部と、
   前記操作部が前記安全スイッチ内に挿入された時に前記第１隔壁及び前記第２隔壁の互いに対向する側面の端部を近接した状態に保持するロック部と、
   前記操作部が前記第２隔壁内に収納される退避位置と前記第２隔壁から露出する露出位置との間に回転自在にして前記第２隔壁に支持される支持部と、を備えたことを特徴とする安全スイッチ用アクチュエータ。
3. 第１隔壁及び第２隔壁で出入口を閉鎖している時にのみ前記第１隔壁内に設けられた安全スイッチ内に挿入自在にされ、前記安全スイッチ内で前記安全スイッチの接点部を閉成操作する操作部と、前記操作部が前記安全スイッチ内に挿入された時に前記第１隔壁及び前記第２隔壁の互いに対向する側面の端部を近接した状態に保持するロック部と、を備えた安全スイッチ用アクチュエータが挿入自在にされた安全スイッチ機構であって、前記安全スイッチと、竪枠である前記第１隔壁の側面の端部として機能する部材と、を備えたことを特徴とする安全スイッチ機構。

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