JP6631056B2 - 擬似体験装置 - Google Patents

Description

本発明は、設備に備えられるアクチュエータの可動部が作業者の身体の一部に干渉することを擬似体験することができる擬似体験装置に関する。

切削加工機、プレス加工機などの、物を製造するための設備の使用時における労働災害の発生を防止するためには、作業者の安全意識を向上させることが必要である。作業者の安全意識を向上させるために、設備に備えられるアクチュエータの可動部が作業者の身体の一部に干渉する危険性を作業者に認識させることも重要である。そこで、斯かる危険性を認識させるための体験装置（擬似体験装置）が考案されている。

例えば、「エアシリンダー挟まれ体験装置」といった擬似体験装置が販売されている。この「エアシリンダー挟まれ体験装置」は、筐体と、筐体内の所定位置に固定されたエアシリンダーと、筐体内にてエアシリンダーのピストンロッドの前方に設けられたストッパと、筐体内にてストッパの前方に設けられた材木とを備える。ストッパには紐が取り付けられていて、この紐を引っ張ることによってストッパを移動させることができる。エアシリンダーのピストンロッドが前進作動してストッパに当たった場合、ピストンロッドの作動は停止する。このとき装置の電源を遮断し、作業者が紐を引っ張ってストッパをピストンロッドの先端から取り除くと、シリンダ残圧によりピストンロッドが突然作動して材木に当たる。このため材木がピストンロッドと筐体との間に挟まれる。このような挟まれ現象を作業者に見せることにより、作業者は、装置の電源を遮断した場合であってもエアシリンダーのピストンロッドが作動して作業者の身体の一部に干渉する危険があることを認識できる。

また、特許文献１は、一対のローラと、一対のローラを互いに接近させた状態でそれぞれ回転駆動させる駆動機構と、一対のローラを離間方向に移動させるための移動機構と、一対のローラ間への物体の進入を検出する位置センサと、一対のローラ間に物体が挟まった際に挟まった物体に作用する圧力を調整可能な調整手段とを備える擬似体験装置を開示する。この擬似体験装置によれば、互いに接近させた状態で回転する一対のローラ間に物体が進入した場合に各ローラの回転が停止され、且つ一対のローラが互いに遠ざかる。そのため、作業者が模擬手などを一対のローラ間に進入させることにより、作業者は、その身体の一部がローラに挟まり或いは巻き込まれるなど危険があることを認識できる。

特開２０１１−２０３４０７号公報

（発明が解決しようとする課題）
従来の体験装置によれば、作業者は、模擬手或いは材木等がアクチュエータの可動部に干渉することを見ることによって、自分の身体の一部（例えば手）がアクチュエータの可動部に干渉することを仮想体験するに過ぎない。つまり、従来の体験装置では、作業者の身体の一部がアクチュエータの可動部に干渉することを実体験することができない。このため、アクチュエータの可動部が作業者の身体の一部に干渉する危険についての認識を十分に高めることができない。

また、従来の体験装置によれば、作業者は、アクチュエータの可動部が動く前に、可動部が動くことを予見することができる。すなわち、アクチュエータの可動部の作動が作業者に予見可能である状況下で可動部が作動する。ところが、実際の災害現場では、設備内のアクチュエータの可動部の作動範囲内に作業者の身体の一部（例えば手）を入れたときに、何等かの原因により突然可動部が作動し、それにより作業者の身体の一部がアクチュエータの可動部に干渉することが多い。従来の体験装置では、作業者は、このような予期せずに作動した可動部が作業者の身体の一部に干渉するといった実際の状況に近い体験をすることができない。

また、実際の設備には、設備内に作業者の身体の一部が進入しているか否かを検知する進入検知センサが設けられており、この進入検知センサにより作業者の身体の一部が検知されているときには、設備内の可動部が作動しないように構成されている。このため、設備のメンテナンス、或いは、異常措置作業等の非定常作業を実施するために作業者の身体の一部が設備内に進入した場合には、進入検知センサにより作業者の身体の一部が検知されることにより、アクチュエータの可動部は作動しない。しかし、作業者の身体の一部が進入検知センサにより検知されない態様で、すなわち正規の手順によらずに非定常作業を実施する場合も考えられ、このような場合には可動部が突然作動して可動部に作業者の身体の一部が干渉するような事態も発生し得る。従来の体験装置では、作業者は、このような体験、すなわち正規の手順に則らないで非定常作業を実施した場合にアクチュエータの可動部が作動して可動部が作業者の身体の一部に干渉するといった実際の状況に近い体験を、することができない。また、実際の設備においては、センサの誤検知、例えばワーク検知センサが作業者の身体の一部をワークと誤検知した場合にも、アクチュエータが作動して可動部が作業者の身体の一部に干渉する虞もある。従来の体験装置では、作業者は、このようなセンサの誤検知によりアクチュエータの可動部が作動して可動部が作業者の身体の一部に干渉するといった実際の状況に近い体験をすることもできない。

このように、従来の擬似体験装置によれば、作業者は、実際の作業現場とかけ離れた状況における仮想体験をするに過ぎない。そこで、本発明は、実際の作業現場に近い状況においてアクチュエータの可動部が作動して作業者の身体の一部が可動部に干渉することを実体験することができるように構成された擬似体験装置を提供することを、目的とする。

（課題を解決するための手段）
本発明は、物体が載置される載置部（４）と、載置部上の特定領域に物体が存在するか否かを検知する物体検知センサ（５）と、特定領域に存在する物体に向かって作動可能な可動部（６ｂ，６ｃ，６ｈ）を有するアクチュエータ（６）と、物体検知センサが特定領域に物体が存在することを検知しているときに、可動部が特定領域に存在する物体に向かって作動するようにアクチュエータを制御する制御部（８）と、を備え、アクチュエータは、特定領域に存在する物体に向かう可動部の先端が特定領域に存在する物体に予め定められた距離まで接近したときに可動部の作動が停止するように、構成され、可動部の先端には、それが物体に接触したときに接触時における物体への衝撃を吸収する衝撃吸収部材（１０）が取り付けられている、擬似体験装置（１）を提供する。

本発明に係る擬似体験装置によれば、物体検知センサが載置部上の特定領域に存在する物体を検知したときに、アクチュエータの可動部が特定領域に存在する物体に向かって作動する。例えば、載置部上の特定領域（例えば正規の領域）にワークが載置されているときに、アクチュエータの可動部がワークに向かって作動する。一方、ワークが載置部上の特定領域以外の領域に載置されているときは、物体検知センサがワークを検知しないため、アクチュエータの可動部は作動しない。このとき例えばワークを載置部上の特定領域に移動させようとして作業者の手が特定領域に進入した場合、物体検知センサは、作業者の手を特定領域に存在する物体として検知する。このため可動部が作業者の手に近づくように作動する。しかし、可動部は載置部の特定領域に進入した手に一定の距離まで近づいたときに停止するため、可動部が作業者の手に直接触れることはない。また、可動部の先端には衝撃吸収部材が取り付けられているので、作業者の手にはこの衝撃吸収部材が干渉する。つまり、作業者の身体の一部が、衝撃吸収部材を介して可動部に干渉する。このとき衝撃吸収部材によって可動部の作動力が吸収されるので、作業者の手に伝達される際の衝撃が和らげられる。

このように、本発明に係る擬似体験装置によれば、実際の作業に近い状況においてアクチュエータの可動部が作動して作業者の身体の一部に干渉することを作業者に実体験させることができる。また、可動部の先端に取り付けられた衝撃吸収部材により作業者の身体の一部と可動部とが直接接触することが防止されるとともに作業者の身体の一部に伝達される衝撃が和らげられるため、作業者が怪我をするなどの不具合の発生をも防止することができる。また、本発明に係る擬似体験装置によれば、例えば作業者の手が載置部の特定領域に進入したときに不意にアクチュエータの可動部が作動する。このため、予期せずに作動した可動部に作業者の身体の一部が干渉するといった、実際の状況に近い体験を作業者にさせることができる。さらに、本発明に係る擬似体験装置によれば、物体検知センサの誤検知によりアクチュエータの可動部が作動して可動部が作業者の身体の一部に干渉するといった実際の状況に近い体験をさせることもできる。

また、本発明に係る擬似体験装置は、載置部及びアクチュエータの可動部が配設される内部空間を有し、且つ開口面（Ｓ）を有する筐体（３）と、外部から開口面を経由して筐体の内部空間に物体が進入していることを検知する進入検知センサ（７）と、を備えるとよい。また、筐体を構成する壁面（３ｂ）には、筐体の外部から筐体の内部に作業者の身体の一部を進入させることができるような開口窓部（３ｆ）が形成されるとよい。そして、制御部は、物体検知センサが特定領域に物体が存在していることを検知しており、且つ、進入検知センサが筐体の内部空間に物体が進入していることを検知していないときに、可動部が特定領域に存在する物体に向かって作動するようにアクチュエータを制御するとよい。

これによれば、上述のようにワークのような物体が載置部上の特定領域以外の領域に載置されているときは、物体検知センサがワークを検知しないため、アクチュエータの可動部は作動しない。このとき例えば作業者が、筐体の開口面から自身の手を伸ばして載置部上のワークを特定領域に移動させる場合、進入検知センサが筐体の開口面を経由して作業者の手が筐体内に進入していることを検知するため、アクチュエータの可動部は作動しない。このように、作業者が正規の手順に則って非定常作業を実施する場合には、アクチュエータの可動部は作動しないので、作業者の手がアクチュエータの可動部に干渉することはない。これに対し、作業者が自身の手を筐体の壁面に形成された開口窓部から筐体内に入れて、ワークを特定領域に移動させようとした場合、進入検知センサは筐体内に作業者の手が進入していることを検知できない。このとき物体検知センサが作業者の手を検知すると、アクチュエータの可動部が作動して、可動部が衝撃吸収部材を介して作業者の手に干渉する。

このようにして、本発明に係る擬似体験装置によれば、正規の手順に則らずに非定常作業を実施した場合にアクチュエータの可動部が可動して作業者の身体の一部が可動部に干渉するといった、実際の状況に近い体験を作業者にさせることもできる。

また、本発明に係る擬似体験装置は、特定領域に存在する物体に向かう可動部の先端が特定領域に存在する物体に予め定められた距離まで接近したときに、可動部の作動を停止させるために可動部と衝突するストッパ部材を有するのがよい。そして、ストッパ部材は、可動部と衝突したときに所定の大きさの衝突音を発生するように構成されているとよい。これによれば、作業者の身体の一部が特定領域に進入したときに作業者の身体の一部に近づくように作動するアクチュエータの可動部が、ストッパ部材と衝突することによって、その作動を停止する。このとき、可動部とストッパ部材との衝突によって大きな音が発生する。このように大きな衝突音を発生させることにより、アクチュエータの可動部が作業者の身体の一部に干渉する危険性をより効果的に作業者に印象付けることができる。

本実施形態に係る擬似体験装置を示す図である。 エアシリンダーのシリンダ本体の内部の概略構成を示す概略断面図である。 ピストンロッドの前進作動が停止した状態を示す、擬似体験装置の正面図である。 ワークがワーク載置台の正規の領域以外の領域に載置されている状態を示す、擬似体験装置の正面図である。 筐体の左側板に形成された開口窓部から筐体内に作業者が手を入れてワークをつかんでいる状態を示す、擬似体験装置の正面図である。 筐体の左側板に形成された開口窓部から筐体内に作業者が手を入れてワークをつかもうとする瞬間にエアシリンダーが作動した状態を示す、擬似体験装置の正面図である。 圧縮された緩衝材とワークとの間の鉛直方向距離Ａと、前進端位置におけるピストンロッドとワークとの間の距離Ｌとの関係を示す図である。

以下、本発明の実施形態について説明する。図１は、本実施形態に係る擬似体験装置を示す図であり、図１（ａ）が左側面図、図１（ｂ）が正面図である。なお、図１（ａ）及び図１（ｂ）において、上下方向が鉛直方向である。また、図１（ａ）において、左右方向を前後方向と定義し、右方を前方、左方を後方と定義する。また、図１（ｂ）において、左右方向を幅方向と定義する。

図１に示すように、本実施形態に係る擬似体験装置１は、支持台２と、筐体３と、ワーク載置台４（載置部）と、ワーク検知センサ５（物体検知センサ）と、エアシリンダー６（アクチュエータ）と、エリアセンサ７（進入検知センサ）と、制御装置８（制御部）と、各種の操作ボタンが設けられた操作盤９と、を備える。

支持台２は平面視（上面視）にて矩形状に形成される。平面矩形状の支持台２の４隅の下面にそれぞれ脚２ａが取り付けられていて、各脚２ａの下面が接地される。この支持台２の上面に、筐体３が固定される。

筐体３は、内部空間を有するとともに、図１（ａ）において前方面Ｓが開口した直方体状に形成される。この筐体３は、底板３ａ、左側板３ｂ、右側板３ｃ、天板３ｄ、及び背板３ｅを備える。底板３ａは筐体３の底面を形成し、支持台２の上面に固定される。底板３ａの図１（ｂ）において左端から左側板３ｂが立設される。左側板３ｂは筐体３の左方面を形成する。底板３ａの図１（ｂ）において右端から右側板３ｃが立設される。右側板３ｃは筐体３の右方面を形成する。天板３ｄは、左側板３ｂの上端と右側板３ｃの上端とを接続するように図１（ｂ）の左右方向に延びており、筐体３の上方面を形成する。背板３ｅは、底板３ａ、左側板３ｂ、右側板３ｃ、及び天板３ｄのそれぞれの図１（ｂ）において紙面の奥側に位置する端（後方端）を接続するように構成され、筐体３の背面（後方面）を形成する。

筐体３の内部空間内にワーク載置台４が配設される。このワーク載置台４は、底板３ａの中央部分に固定される。ワーク載置台４の上面にワークＷが載置される。ワーク載置台４の上面には、ワークＷが載置されるべき正規の領域（特定領域）が定められており、この正規の領域にワークＷが載置される。図１（ｂ）には、ワークＷがワーク載置台４の正規の領域に載置されている状態が示されている。

また、筐体３内にワーク検知センサ５が設けられる。ワーク検知センサ５は、投光部５ａ及び受光部５ｂを有する。投光部５ａと受光部５ｂは、正面視にてワーク載置台４を挟んで対向するように、ワーク載置台４に対して幅方向における左方側及び右方側に配設される。投光部５ａは近赤外線を放射し、受光部５ｂは近赤外線を受光する。投光部５ａは、放射した近赤外線がワーク載置台４の正規の領域に載置されたワークＷに照射されるように、その放射方向が定められる。受光部５ｂは、ワーク載置台４の正規の領域にワークＷが載置されていないときに、投光部５ａから放射された近赤外線を受光し得る位置に配設される。

したがって、ワーク載置台４の正規の領域にワークＷが載置されているときには、投光部５ａから放射された近赤外線がワークＷに遮られるため、受光部５ｂは近赤外線を受光することができない。一方、ワーク載置台４の正規の領域にワークＷが載置されていないときは、投光部５ａから放射された近赤外線が受光部５ｂに受光される。このように、ワーク検知センサ５は、受光部５ｂが近赤外線を受光するか否かに基づいて、ワーク載置台４の正規の領域にワークＷが載置されているか否かを検知する。ここで、ワーク検知センサ５は、ワークＷ以外の物体がワーク載置台４の正規の領域上に存在している場合にも、ワークＷが正規の領域に載置されていると判断する。すなわち、ワーク検知センサ５は、ワーク載置台４上の正規の領域（特定領域）に物体が存在しているか否かを検知する。

また、アクチュエータとしてのエアシリンダー６は、シリンダ本体６ａと、可動部としてのピストンロッド６ｂとを備える。シリンダ本体６ａが、筐体３の天板３ｄの上面に固定される。また、天板３ｄには上下に貫通した孔が形成されており、エアシリンダー６のピストンロッド６ｂは、天板３ｄに形成された孔を通過して筐体３内に上方から進入し、その先端がワーク載置台４の上面の正規の領域に上方から面するように、筐体３内に配置される。従って、筐体３の内部空間内には、ワーク載置台４及びピストンロッド６ｂが配設されることになる。

エアシリンダー６のピストンロッド６ｂは、図１（ｂ）に示す位置から下方に延びる方向に前進作動することができるように構成される。つまり、エアシリンダー６は、ワーク載置台４の正規の領域に載置されているワークＷに向かって作動可能なピストンロッド６ｂを有する。

また、エリアセンサ７は、投光部７ａ及び受光部７ｂを備える。投光部７ａは、筐体３の左側板３ｂの前方端辺、すなわち筐体３の開口面（前方面Ｓ）の左端辺に取り付けられ、受光部７ｂは、筐体３の右側板３ｃの前方端辺、すなわち筐体３の開口面（前方面Ｓ）の右端辺に取り付けられる。投光部７ａは、受光部７ｂに向かって近赤外線を放射する。従って、投光部７ａから放射された近赤外線は、筐体３の開口面（前方面Ｓ）に照射される。受光部７ｂは近赤外線を受光する。筐体３の開口面（前方面Ｓ）を経由して作業者の身体の一部が筐体３内に進入したとき、その身体の一部によって、投光部７ａから放射された近赤外線が遮られる。このため、受光部７ｂを構成する受光素子の一部が近赤外線を受光することができない。一方、筐体３の開口面（前方面Ｓ）を経由して作業者の身体の一部が筐体３内に進入していないとき、受光部７ｂを構成する全ての受光素子が近赤外線を受光する。このように、エリアセンサ７は、受光部７ｂの受光素子の受光状態に基づいて、筐体３の開口面（前方面Ｓ）を経由して外部から筐体３内に作業者の身体の一部（物体）が進入しているか否かを検知する。

また、図１（ａ）に良く示すように、筐体３を構成する壁面のうち、左側板３ｂに開口窓部３ｆが形成される。この開口窓部３ｆは、筐体３の外部から筐体３の内部に手を進入させることができる程度の大きさに形成される開口である。作業者が開口窓部３ｆを経由して筐体３内に手（身体の一部）を進入させた場合、エリアセンサ７は、筐体３内に作業者の手（身体の一部）が進入していることを検知することができない。

制御装置８は、エアシリンダー６の作動（ピストンロッド６ｂの作動）を制御する。また、制御装置８は、ワーク検知センサ５及びエリアセンサ７に電気的に接続されており、これらのセンサからの検出情報を入力する。

操作盤９に設けられている各種ボタンは、少なくとも、電源スイッチボタン９ａ、起動ボタン９ｂ、及び非常停止ボタン９ｃを備える。作業者が電源スイッチボタン９ａを押下することにより、制御装置８の起動と停止が切り換えられる。作業者が起動ボタン９ｂを押下することにより、制御装置８に起動信号が入力される。作業者が非常停止ボタン９ｃを押下することにより、作動中のエアシリンダー６の作動が緊急停止する。

また、エアシリンダー６のピストンロッド６ｂの先端に、ワーク押さえ治具６ｈが取り付けられる。ワーク押さえ治具６ｈはピストンロッド６ｂと一体的に動作する。このワーク押さえ治具６ｈも本発明の可動部に相当する。また、ワーク押さえ治具６ｈに緩衝材１０（衝撃吸収部材）が取り付けられている。従って、緩衝材１０は、ピストンロッド６ｂの先端にワーク押さえ治具６ｈを介して取り付けられていることになる。緩衝材１０は、それに物体が衝突したときに物体に作用する衝撃力を和らげる機能を有する。このような機能を有する緩衝材１０は、弾性体で構成されていてもよい。また、緩衝材１０は、多孔質の弾性体で構成されていてもよい。本実施形態において、緩衝材１０は、多孔質の「へちま繊維」からなるたわし（へちまたわし）によって構成される。

図２は、エアシリンダー６のシリンダ本体６ａの内部の概略構成を示す概略断面図である。シリンダ本体６ａの内部には、円柱状のシリンダ空間が形成されており、この円柱状のシリンダ空間内に、図２に示すように円柱状のピストン部材６ｃが同軸的に設けられる。このピストン部材６ｃによって、シリンダ空間が、軸方向に沿って第一空間Ｓ１と第二空間Ｓ２とに二分される。

円柱状のピストン部材６ｃの一方の端面は第一空間Ｓ１に面し、他方の端面は第二空間Ｓ２に面する。そのうち第二空間Ｓ２に面する端面にピストンロッド６ｂの基端が接続される。従って、ピストン部材６ｃとピストンロッド６ｂは一体的に作動する。つまり、ピストン部材６ｃも、本発明の可動部を構成する。

ピストンロッド６ｂは、ピストン部材６ｃの端面から第二空間Ｓ２に延出される。また、第二空間Ｓ２に面するシリンダ本体６ａの一方の端面６ｅに孔６ｆが形成されており、この孔６ｆを経由して、ピストンロッド６ｂがシリンダ本体６ａの外部に延出される。従って、第一空間Ｓ１の容積が増加し第二空間Ｓ２の容積が減少するようにピストン部材６ｃがシリンダ空間内で移動することにより、ピストンロッド６ｂがシリンダ本体６ａから延びるように前進作動する。一方、第一空間Ｓ１の容積が減少し第二空間Ｓ２の容積が増加するようにピストン部材６ｃがシリンダ空間内で移動することにより、ピストンロッド６ｂがシリンダ本体６ａ内に退避するように後退作動する。

また、図２に示すように、第二空間Ｓ２にストッパ部材６ｇが設けられる。ストッパ部材６ｇはリング状に形成されており、その内周側にピストンロッド６ｂが挿通される。ストッパ部材６ｇは、シリンダ本体６ａの一方の端面６ｅに固定される。ピストン部材６ｃがストッパ部材６ｇに衝突することによって、それ以上のピストンロッド６ｂの前進作動が規制される。また、ストッパ部材６ｇは、ピストン部材６ｃと衝突したときに、予め定められた所定の大きさ以上の衝突音を発生する材質により形成される。本実施形態においては、ストッパ部材６ｇは、ナイロン樹脂により形成される。

上記構成の擬似体験装置１において、以下に、その作動について説明する。

まず、作業者が電源スイッチボタン９ａを押下する。これにより制御装置８が起動する。次いで、作業者が、筐体３の開口面（前方面Ｓ）から手を筐体３内に入れて、ワークＷをワーク載置台４の正規の領域に載置する。このときエリアセンサ７は、作業者の手が筐体３の開口面（前方面Ｓ）を経由して筐体３に進入したことを検知する。また、ワークＷがワーク載置台４の正規の領域に載置された場合、ワーク検知センサ５がワークＷを検知する。ワークＷをワーク載置台４の正規の領域に載置した後に、作業者は、筐体３内から自身の手を退出させる。これにより、エリアセンサ７が、作業者の手が筐体３の開口面（前方面Ｓ）を経由して筐体３に進入していることを検知していない状態にされる。

その後、作業者は、起動ボタン９ｂを押下する。すると、制御装置８は、起動信号を入力する。制御装置８は、起動信号を入力したときに、ワーク検知センサ５がワークＷを検知しており、且つ、エリアセンサ７が開口面（前方面Ｓ）を経由して作業者の手が筐体３内に進入していることを検知していない場合に限り、エアシリンダー６を作動させる。エアシリンダー６が作動すると、ピストンロッド６ｂが前進作動して、ピストンロッド６ｂが図１の下方に向かって延びる。これにより、ピストンロッド６ｂが、ワーク載置台４の正規の領域に載置されたワークＷに向かって作動する。すなわち、制御装置８は、ワーク検知センサ５が正規の領域にワークＷが載置されていることを検知しており、且つ、エリアセンサ７が筐体３の開口面（前方面Ｓ）を経由して筐体３の内部空間に作業者の身体の一部が進入していることを検知していないときに、ピストンロッド６ｂが正規の領域に載置されたワークＷに向かって作動するように、エアシリンダー６を制御する。そして、シリンダ本体６ａ内のピストン部材６ｃがストッパ部材６ｇに衝突することにより、ピストンロッド６ｂの前進作動が停止する。

図３は、ピストンロッド６ｂの前進作動が停止した状態を示す、擬似体験装置１の正面図である。図３からわかるように、ピストンロッド６ｂの先端面（下端面）は、ワーク載置台４の正規の領域に載置されているワークＷに一定の鉛直方向距離Ｌまで近づいたときに、停止する。言い換えれば、エアシリンダー６は、正規の位置に載置されているワークＷに向かうピストンロッド６ｂの先端が正規の位置に載置されているワークＷに予め定められた鉛直方向距離（距離Ｌ）まで近づいたときにピストンロッド６ｂの前進作動が停止するように、構成される。

このように、本実施形態に係る擬似体験装置１は、制御装置８に起動信号が入力され、ワーク検知センサ５がワークＷを検知し、且つ、エリアセンサ７が、筐体３の開口面（前方面Ｓ）を経由して筐体３内に作業者の手が進入していることを検知していないといった条件が全て成立している場合、エアシリンダー６のピストンロッド６ｂが前進作動するとともに、ピストンロッド６ｂの先端がワークＷに所定の距離まで近づいたときにピストンロッド６ｂの前進作動が停止するように、構成される。

図４は、ワークＷがワーク載置台４の正規の領域以外の領域に載置されている状態を示す、擬似体験装置１の正面図である。図４に示すようにワークＷが正規の領域以外の領域にある場合、ワーク検知センサ５がワークＷを検知しない。従って、作業者が起動ボタン９ｂを押下しても、必要な条件が成立していないので制御装置８はエアシリンダー６を作動させない。そのため作業者は、ワークＷを正規の領域に移動させるといった非定常作業を行わなければならない。この場合において、正規の非定常作業と正規でない非定常作業とに分けて、以下に説明する。

＜正規の非定常作業＞
正規の非定常作業を実施する作業者は、筐体３の開口面（前方面Ｓ）から筐体３内に手を入れてワークＷをつかみ、ワークＷをワーク載置台４の正規の領域に移動させる。このとき、エリアセンサ７は、作業者の手が筐体３の開口面（前方面Ｓ）を経由して筐体３内に進入したことを検知する。ここで、起動信号が入力されているときにエリアセンサ７が作業者の手が筐体３に進入したことを検知すると、入力されている起動信号の入力が無効にされる。作業者は、ワークＷを正規の領域に移動させた後に、筐体３内から手を退出させる。すると、エリアセンサ７は、作業者の手が開口面（前方面Ｓ）を経由して筐体３に進入していることを検知していない状態にされる。この状態では、ワークＷがワーク検知センサ５で検知され、且つ、エリアセンサ７が、作業者の手が筐体３内に進入していることを検知していないという条件が成立する。しかし、上述したようにエリアセンサ７による作業者の手の検知によって、起動信号の入力が無効にされているので、制御装置８はエアシリンダー６を作動させない。従って、作業者は、再度、起動ボタン９ｂを押下する。これにより起動信号が制御装置８に入力されると、エアシリンダー６が作動する。

＜正規でない非定常作業＞
上述したように、正規の非定常作業を実施する場合、ワークＷを正規の領域に移動させた後、再度起動ボタン９ｂを押下しなければエアシリンダー６を作動させることができない。こうした作業工程の煩雑さを回避するために、正規でない非定常作業を実施する作業者は、筐体３の開口面（前方面Ｓ）からではなく、左側板３ｂに形成された開口窓部３ｆから筐体３内に手を入れてワークＷをつかみ、ワークＷをワーク載置台４の正規の領域に移動させようとする。図５は、筐体３の左側板３ｂに形成された開口窓部３ｆから筐体３内に作業者が手を入れてワークＷをつかんでいる状態を示す、擬似体験装置１の正面図である。この場合、エリアセンサ７の投光部７ａから放射された近赤外線が作業者の手に遮られないため、エリアセンサ７は筐体３内に作業者の手が進入していることを検知できない。このとき筐体３内に進入した作業者の手がワーク載置台４上の特定領域に進入してワーク検知センサ５の投光部５ａから放射された近赤外線を遮ると、ワーク検知センサ５が作業者の手をワークＷと見なして、ワークＷを誤検知する。また、エリアセンサ７によって作業者の手の進入が検知されていないので、入力されている起動信号は無効にされていない。このため、起動信号の入力、ワーク検知センサ５によるワークＷの検知（誤検知）、エリアセンサ７による筐体３内への作業者の手の進入の非検知、という条件が全て成立することになる。よって、制御装置８は、エアシリンダー６を作動させる。つまり、開口窓部３ｆから手を伸ばしてワーク載置台４上のワークＷをつかもうとする瞬間に、エアシリンダー６が作動する。

図６は、開口窓部３ｆから作業者が手を筐体３内に入れてワークＷをつかもうとする瞬間にエアシリンダー６が作動した状態を示す、擬似体験装置１の正面図である。図６に示すように、正規でない非定常作業を実施しようとすると、エアシリンダー６のピストンロッド６ｂが特定領域に進入した作業者の手に近づき、作業者の手がピストンロッド６ｂ（又はワーク押さえ治具６ｈ）とワーク載置台４との間に挟まれる。

また、上述したように、ピストンロッド６ｂは、その先端面とワーク載置台４上のワークＷとの間の鉛直方向距離がＬまで近づいたときに、その前進作動を停止する。このとき、ピストンロッド６ｂの先端面に取り付けられている緩衝材１０が作業者の手に当たる。つまり、作業者の手が緩衝材１０を介してピストンロッド６ｂに干渉する。このとき作業者の手に当たっている緩衝材１０が圧縮される。ここで、作業者の手により圧縮されている緩衝材１０とワークＷとの間の鉛直方向距離Ａが、作業者の手の厚さ程度となるように、予めピストンロッド６ｂの前進端位置、又はストッパ部材６ｇの大きさが設定される。図７は、上記距離Ａと、前進端位置におけるピストンロッド６ｂとワークＷとの間の距離Ｌとの関係を示す図である。図７に示すように、距離Ｌは、距離Ａと、距離Ｂと、距離Ｃとの和により表される。距離Ｂは、作業者の手に当たって圧縮されている緩衝材１０の鉛直方向長さであり、距離Ｃは、ワーク押さえ治具の鉛直方向長さである。距離Ｃは既知であり、距離Ｂは、緩衝材１０から作業者の手に作用させる力の大きさに応じて推定することができる。また、作業者の手の厚さも大まかに推定することができる。よって、距離Ｌが、既知の距離Ｃ及び推定される距離Ａ及び距離Ｂとの和になるように、ピストンロッド６ｂの前進端位置、或いはストッパ部材６ｇの大きさが、設定される。

このようにして設定した前進端位置にてピストンロッド６ｂの作動が停止するため、作業者の手がピストンロッド６ｂに直接干渉することがないとともに、ピストンロッド６ｂによって強圧されることはない。また、ピストンロッド６ｂ（ワーク押さえ治具６ｈ）の先端に取り付けられた緩衝材１０が撓んで、ピストンロッド６ｂの作動力が作業者の手に伝達される際の衝撃が和らげられる。よって、作業者が怪我をすることもない。なお、緩衝材１０がざらついた面を有するへちま繊維などにより形成されたへちまたわしである場合、緩衝材１０が作業者の手に触れたときに痛痒さを作業者に与える。これにより、ピストンロッド６ｂが直に手に当たったときの恐怖感が想起される。

また、ピストンロッド６ｂの前進作動は、ピストン部材６ｃがストッパ部材６ｇに衝突することにより停止する。このとき、ピストン部材６ｃとストッパ部材６ｇとの大きな衝突音が発生する。このような衝突音を作業者が聞くことにより、エアシリンダー６のピストンロッド６ｂが作業者の手に干渉する危険性をより効果的に作業者に印象付けることができる。

以上のように、本実施形態に係る擬似体験装置１は、ワーク載置台４と、ワーク載置台４上の正規の領域のワークＷを検知するワーク検知センサ５と、ワークＷに向かって作動可能なピストンロッド６ｂを有するエアシリンダー６と、ワーク検知センサ５がワークＷを検知しているときに、ピストンロッド６ｂがワークＷに向かって作動するようにエアシリンダー６を制御する制御装置８と、を備える。また、エアシリンダー６は、ワークＷに向かうピストンロッド６ｂの先端が正規の領域に載置されたワークＷに所定距離Ｌまで接近したときにピストンロッド６ｂの前進作動が停止するように構成される。さらに、ピストンロッド６ｂの先端には、緩衝材１０が取り付けられている。

このように構成された本実施形態に係る擬似体験装置１においては、作業者に正規でない非定常作業を実施させることにより、エアシリンダー６のピストンロッド６ｂが作動してピストンロッド６ｂが作業者の身体の一部に緩衝材１０を介して干渉するということを実体験させることができる。こうした実体験をさせることで、実際の「挟まれ災害」と同様な体験ができる。そして、実際に自分の手が挟まれる状況を見て（視覚）、且つ、挟まれる感覚（触覚）を体験することにより、アクチュエータの可動部が身体の一部に干渉する危険、及び、その怖さ、についての認識を十分に高めさせることができる。また、作業者の身体の一部とピストンロッド６ｂとの間の緩衝材１０によってピストンロッド６ｂの作動力による衝撃が和らげられるので、作業者が怪我をするなどの不具合の発生をも防止することができる。

また、正規でない非定常作業の実施時に、ワーク検知センサ５が作業者の身体の一部を検知した場合、突然エアシリンダー６のピストンロッド６ｂが作動する。このような予期しないピストンロッド６ｂの作動は、実際の災害現場においてしばしば起こり得る。従って、本実施形態によれば、こうした予期せぬ可動部の作動によって作業者の身体の一部が可動部に干渉するといった、実際の状況に近い体験をすることができる。さらに、ワーク検知センサ５が自分の手をワークと誤検知することによって、作業者の身体の一部が可動部に干渉するといった実際の状況に近い体験をさせることもできる

また、本実施形態に係る擬似体験装置１は、上記構成に加え、さらに、ワーク載置台４及びエアシリンダー６のピストンロッド６ｂが配設される内部空間を有し、且つ開口面（前方面Ｓ）を有する筐体３と、外部から筐体３の開口面（前方面Ｓ）を経由して筐体３の内部空間に作業者の手が進入していることを検知するエリアセンサ７と、を備える。また、筐体３を構成する左側板３ｂには、筐体３の外部から筐体の内部に作業者の身体の一部を進入させることができるような開口窓部３ｆが形成されている。そして、制御装置８は、起動信号が入力されたときに、ワーク検知センサ５が正規の領域にワークＷが載置されていることを検知しており、エリアセンサ７が筐体３の開口面（前方面Ｓ）を経由して筐体３の内部空間に作業者の身体の一部が進入していることを検知していないときに、エアシリンダー６のピストンロッド６ｂが正規の領域に載置したワークＷに向かって作動するようにエアシリンダー６を制御する。

このように構成された本実施形態に係る擬似体験装置１によれば、ワークＷが正規の領域以外の領域に載置されている場合に、作業者が正規の手順によらず、開口窓部３ｆから手を筐体３内に進入させてワークＷをワーク載置台４の正規の領域に移動させようとしたときに、不意にエアシリンダー６のピストンロッド６ｂが作動する。このような正規の手順によらずして非定常作業を実施した場合にエアシリンダー６のピストンロッド６ｂが作動して作業者の手に干渉するといった、実際の状況に近い体験を作業者にさせることもできる。加えて、正しい非定常作業（異常処置作業等）の実施の仕方を学習することもできる。

さらに、本実施形態に係る擬似体験装置１は、上記した構成に加え、正規の領域に載置されたワークＷに向かうピストンロッド６ｂの先端がワークＷに所定距離Ｌまで接近したときに、ピストンロッド６ｂの前進作動を停止させるためにピストンロッド６ｂと衝突するストッパ部材６ｇを有する。そして、ストッパ部材６ｇは、ピストンロッド６ｂと衝突したときに所定の大きさの衝突音を発生するように構成されている。これによれば、本実施形態に係る擬似体験装置１によって作業者の身体の一部が緩衝材１０を介して可動部（ピストンロッド６ｂ）に干渉したときに、作業者は、実際に自分の手が挟まれることを見て（視覚）、且つ挟まれる際の感覚を感じ（触覚）、さらに、エアシリンダー６のピストンロッド６ｂがストッパ部材６ｇと衝突する際の大きな衝突音を作業者が聞く（聴覚）ことになる。換言すれば、作業者は、可動部が作業者の身体の一部に干渉することを、視覚、触覚、及び聴覚を通じて認識することになる。このように、可動部が作業者の身体の一部に干渉することを視覚、触覚、及び聴覚に訴えることにより、可動部が作業者の身体の一部に干渉する危険性、その怖さを、より効果的に作業者に印象付けることができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定して解釈されるものではない。例えば、上記実施形態においては、アクチュエータとしてエアシリンダーを用いた例を示したが、直線、円弧運動をする可動部を有するアクチュエータであれば、どのようなものでも本発明に適用することができる。また、上記実施形態においては、衝撃吸収部材（緩衝材）として、へちまのたわしを使用したが、可動部の作動力を十分に吸収できるものであれば、それ以外のものを使用してもよい。また、ストッパ部材６ｇの材質として上記実施形態ではナイロン樹脂を用いたが、所定の衝突音が発生するような材質であれば、どのような材質を用いてストッパ部材６ｇを構成してもよい。このように、本発明は、その趣旨を逸脱しない限りにおいて、変形可能である。

１…擬似体験装置、３…筐体、３ａ…底板、３ｂ…左側板、３ｃ…右側板、３ｄ…天板、３ｅ…背板、３ｆ…開口窓部、４…ワーク載置台（載置台）、５…ワーク検知センサ（物体検知センサ）、６…エアシリンダー（アクチュエータ）、６ａ…シリンダ本体、６ｂ…ピストンロッド（可動部）、６ｃ…ピストン部材（可動部）、６ｇ…ストッパ部材、６ｈ…ワーク押さえ治具（可動部）、７…エリアセンサ（進入検知センサ）、８…制御装置（制御部）、９…操作盤、９ａ…電源スイッチボタン、９ｂ…起動ボタン、９ｃ…非常停止ボタン、１０…緩衝材（衝撃吸収部材）、Ｓ…前方面（開口面）、Ｗ…ワーク

Claims (3)

1. 物体が載置される載置部と、
   載置部上の特定領域に物体が存在するか否かを検知する物体検知センサと、
   前記特定領域に存在する物体に向かって作動可能な可動部を有するアクチュエータと、
   前記物体検知センサが前記特定領域に物体が存在することを検知しているときに、前記可動部が前記特定領域に存在する物体に向かって作動するように前記アクチュエータを制御する制御部と、
   を備え、
   前記アクチュエータは、前記特定領域に存在する物体に向かう前記可動部の先端が前記特定領域に存在する物体に予め定められた距離まで接近したときに可動部の作動が停止するように、構成され、
   前記可動部の先端には、それが物体に接触したときに接触時における物体への衝撃を吸収する衝撃吸収部材が取り付けられている、擬似体験装置。
2. 請求項１に記載の擬似体験装置において、
   前記載置部及び前記可動部が配設される内部空間を有し、且つ開口面を有する筐体と、
   外部から前記開口面を経由して前記筐体の内部空間に物体が進入していることを検知する進入検知センサと、を備え、
   前記筐体を構成する壁面には、前記筐体の外部から前記筐体の内部に作業者の身体の一部を進入させることができるような開口窓部が形成され、
   前記制御部は、前記物体検知センサが前記特定領域に物体が存在していることを検知しており、且つ、前記進入検知センサが前記筐体の内部空間に物体が進入していることを検知していないときに、前記可動部が前記特定領域に存在する物体に向かって作動するように前記アクチュエータを制御する、擬似体験装置。
3. 請求項１又は２に記載の擬似体験装置において、
   前記特定領域に存在する物体に向かう前記可動部の先端が前記特定領域に存在する物体に予め定められた距離まで接近したときに、前記可動部の作動を停止させるために前記可動部と衝突するストッパ部材を有し、
   前記ストッパ部材は、前記可動部と衝突したときに所定の大きさの衝突音を発生するように構成されている、擬似体験装置。

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