JPH02271199A - 工作機の光線式安全装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、工作機の光線式安全装置に関し、特に、プレ
ス機械等の工作機前面に光線で区画された危険区域を設
け、その区域内に作業者が誤って手を入れたような場合
には、前記光線が遮断されるように構成し、光線遮断を
検知して工作機の動作を停止させるようにした工作機の
光線式安全装置に関する。

（従来の技術） 従来、プレス機械等の工作機では、その危険性に鑑み、
作業者が被工作物のセット等の作業のため、もしくは誤
って工作機の近辺に手を入れたような場合には、これを
検知して工作機の動作を停止させるように構成された安
全装置が付設されている。

上記安全装置の一例として、工作機の前面に光線によっ
て区画された危険区域を設け、この危険区域を形成する
光線が作業者あるいは被工作物等によって遮られた時に
工作機の動作を停止させるように構成した光線式安全装
置がある。

第７図は、前記光線式安全装置の一例を示す斜視図であ
る。

同図において、プレス機械５の前面左右両側には、それ
ぞれ投光器１および受光器２が配置されている。この投
光器１には複数の発光素子が、また受光器２には前記発
光素子と同数の受光素子がそれぞれ対向して縦に配列さ
れている。投光器１と受光器２とは、この投光器１と受
光器２とを結ぶ複数の光軸４上の光線で前記プレス機械
５の全幅がカバーされるように、このプレス機械５の幅
寸法と路間−の間隔を設けて配置されている。

プレス機械５の運転中に前記光軸４上の光線が遮られる
と、これを検知して制御装置３が作動し、プレス機械に
原動機の動力を伝達するクラッチを切離してこのプレス
機械の動作を急停止させるようにしている。

（発明が解決しようとする課題） 上記従来技術において、工作機にセットされる被工作物
、あるいはこの被工作物を保持するための治具の寸法が
大きくて危険区域内に収まらず、この危険区域からはみ
だすことがある。このような場合には、前記被工作物お
よび治具によって前記光線が遮られるようになり、作業
者の手などが前記危険区域に入っていないにもかかわら
ず光軸の遮断が検出されて工作機を駆動させることがで
きない。

このような場合の対策として、予定本数以上の光軸が遮
断された場合に遮断検出信号を出力する装置がある。

ところが、前記対策が施された従来装置においては、遮
断本数だけが予め決定されていて、光軸は特定されてい
ないので前記予定本数光軸が、被工作物によって遮断さ
れたのか、作業者の身体の一部で遮断されたのかが区別
できない。また、被工作物または治具の形状によっては
複数の光軸が遮断されることもあり、このような場合に
は工作機を始動できないという間悪点があった。

本発明の目的は、上記問題点を解消し、あらかじめ被工
作物または治具によって遮断されている光軸に加えて、
別の光軸が遮断された場合に機械の動作を急停止できる
ようにした工作機の光線式安全装置を提供することにあ
る。

（課題を解決するための手段および作用）上記問題点を
解決し、目的を達成するために、本発明は、工作に先立
って遮断されている光軸を検出する手段と、その先軸を
記憶する手段と、記憶された光軸以外の光軸が遮断され
た場合に光軸遮断信号を出力する手段とを具備した点に
特徴がある。

上記の構成を有する本発明では、工作に先立って遮断さ
れている光軸を予め検出して記憶しておくことができる
ので、この検出および記憶処理が終了した後に他の光軸
が遮断された場合は、被工作物または治具等予定の遮光
物体以外の物体、例えば作業者の身体の一部等によって
光軸が遮断されたと判断して光軸遮断信号が出力される
。

（実施例） 以下に図面を参照して本発明の一実施例を説明する。第
１図は本実施例の構成を示すブロック図である。

第１図において、投光器１には発光ダイオード装置（以
下、単に発光ダイオードという’）　ｌ−１。

■−２，・・・・・・、　１−ｎが配設され、受光器２
には前記各発光ダイオード１−１．　、１−２　、・・
・・・・、　ｌ−ｎに相対向する光軸上の位置にフォト
トランジスタ装置（以下、単にフォトトランジスタとい
う）２−１　。

２−２．・・・・・・、２−ｎが配設されている。

同期信号発生部６は予定の間隔で同期信号を発生する。

選択信号発生部９は、この同期信号に応答して光軸デー
タ記憶部７、デマルチプレクサ８、データ比較部１０な
らびにマルチプレクサ１１に予定の光軸選択信号を出力
する。この選択信号発生部９はカウンタによって構成で
きる。

光軸データ記憶部７には前記各発光ダイオード１−１　
、１−２　、・・・・・・、１−ｎに対応する光軸番号
を表すｎ種類の光軸データ（光軸データの具体例は後述
する）が記憶されている。そして、前記光軸選択信号に
対応する光軸データが、光軸データ記憶部７からデマル
チプレクサ８へ出力される。デマルチプレクサ８は、前
記選択信号に従って選択された前記発光ダイオードｌ−
１、ｌ−２、・・・・・・、１−ｎのいずれかに光軸デ
ータを振分けて入力する。光軸データが人力された発光
ダイオードは、この光軸データに基づいてデジタル変調
された光信号を出力する。

さらに、選択信号発生部９から出力された選択信号に従
ってマルチプレクサ１１で選択されたフォトトランジス
タ２−１　、２−２　、・・・・・・、　２−ｎ　、の
いずれかの検出信号がデコーダ１２に入力される。

デコーダ１２でデコードされた検出信号はデータ比較部
１０に入力され、前記選択信号発生部９から入力された
光軸選択信号と比較される。

データ比較部１０では、前記光軸選択信号とデコーダ１
２の出力データとが一致しない場合、投光器１と受光器
２との間に形成された光軸のうち予定の光軸が遮断され
たと判断して光軸遮断信号を出力する。

モード判別部１６では、設定スイッチ１３から送出され
るモード設定のためのパルス信号によって、通常遮光モ
ードか多光軸遮光モードかの判別を行う。すなわち、前
記パルス信号を検出した場合は多光軸遮光モードと判断
し、パルス信号が検出されない場合は通常遮光モードと
判断する。

通常遮光モードと判別された場合は、前記光軸遮断信号
をそのまま工作機の停止信号として出力する。すなわち
、前記複数の光軸のうち一本でも遮断された時には、直
ちに停止信号が出力される。

一方、多光軸遮光モードと判別された場合は、まず、設
定モードとして全光軸上の光線の遮断・非遮断を−通り
判断（全光軸スキャン）し、その結果、設定モードのス
キャンで遮断されていた光線があワた場合はその光軸番
号を遮断光軸番号記憶部１４に記憶する。その後の実行
モードのスキャンで光線の遮断が検出された場合は、遮
断が検出された光軸番号は遮断光軸比較部１５に入力さ
れ、前記記憶部１４に記憶されている光軸番号と比較さ
れる。

比較の結果、実行モードのスキャンにおいて遮断が検出
された光軸が、前記記憶部１４に記憶されている、設定
モードのスキャンで遮断が検出された光軸番号と一致し
ない他の光軸の場合は、予定の遮光物体以外の物体が危
険区域内に入ったと判断して工作機の停止信号を出力す
る。

このように、通常遮光モードの場合は、データ比較部１
Ｇの比較結果に従ってそのまま停止信号が出力され、多
光軸遮光モードの場合は、設定モードのスキャンで遮断
が検出された光軸番号を記憶しておき、この光軸番号と
、その後の実行モードのスキャンで遮断が検出された光
軸番号とが一致した場合に初めて停止信号が出力される
。

なお、前記設定スイッチ１３から出力された多光軸遮光
モードを示す信号を検出して設定モードのスキャンを終
了した結果、どの光軸も遮断されていない場合は、通常
遮光モードとして処理される。

この停止信号に従って工作機の動作停止信号、すなわち
プレス機械ではパンチの下降動作が停止される。なお、
工作機の種類によっては、必ずしも機械の動作を停止す
ることはなく、危険の程度によって警戒表示を行うだけ
で十分なこともある。

前記停止信号に応答してこのような場合の警戒表示を行
なわせることもできる。

次に、前記光軸データの具体例を第２図、第３図を参照
して説明する。

第２図に示すように、光軸データはデータＤＯからデー
タＤ５を１組として構成される。さらに、データＤＯ〜
Ｄ５のそれぞれは、第３図（ａ）に示した波形を基本パ
ルスとして形成される、同図（ｂ）に示された０″を表
すパルス信号、および同図（ｃ）に示された“１”を表
すパルス信号で組立てられる。なお、第２図におけるデ
ータＫＯは、このデータＫＯに続いて送出されるデータ
ＤＯ〜データＤ５を安定して受信できるようにするため
のダミー信号である。

このような前記ダミー信号ＫＯを除いた６個のパルス信
号ＤＯ〜Ｄ５の組合わせに基づいて発光ダイオード１−
１　、１−２　、・・・・・・、　１−ｎによる発光を
デジタル変調し、各光軸に固有の光軸番号を付加するこ
とができる。

第４図に光軸番号と前記パルス信号との組合わせの一例
を示す。同図に示すように、６個のパルス信号によって
６４光軸の光軸番号を設定できる。

次に、上記の構成による本実施例の動作を第５図に示し
たフローチャートに従って説明する。

まず、ステップＳ１では、設定スイッチ１３を操作する
ことによって出力されるパルス信号が検出されたか否か
が判断される。パルス信号が検出されなかった場合は、
通常遮光モードと判断されてステップＳ８に移行し、前
記データ比較部１０の比較結果をそのまま停止信号とし
て出力する通常遮光モードが実行される。

一方、パルス信号が検出されて多光軸遮光モードを実行
すると判断された場合は、ステップＳ２に進んで全光軸
のスキャンを行う。この全光軸のスキャンによって被工
作物または治具等のうち、前記危険区域から外にはみだ
している物体によって遮断されている光軸を検出し、遮
断された光軸が検出された場合は、その光軸番号を前記
記憶部１４に記憶する。複数個の光軸が遮断されている
場合は、その複数個の光軸すべての番号を記憶する。

ステップＳ３では、全光軸について遮断された光軸がな
かったか否かの判断がなされる。遮断された光軸がなか
った場合は前記ステップＳ８に移行する。

ステップＳ４では、前記設定スイッチ１３からパルス信
号が出力されたか否かが再び判別される。

ここでの判別が肯定の場合は、ステップＳ２に戻って改
めて設定モードとして全光軸のスキャンを行い、前記遮
断光軸記憶部１４の記憶内容を更新する。

このような前記遮断光軸記憶部１４の記憶内容更新は、
最初にセットされた被工作物とは形状の異なる被工作物
または治具等が工作機にセットされた場合、またはこれ
らのセットの位置をずらしたような場合に生じる遮断光
軸番号の変更に対応するための処理である。

パルス信号が検出されなかった場合は、被工作物等の変
更がなかったと判断してステップＳ５に進む。

ステップＳ５では、実行モードとしての全光軸スキャン
を行い、遮断されている光軸の検出を行う。

ステップＳ６では、ステップＳ５で遮断が検出された光
軸番号と前記記憶部１４に記憶されている光軸番号とが
一致しているか否かが判別される。

遮断光軸番号記憶部１４に記憶されている光軸番号が複
数個ある場合は、ステップＳ５で検出された光軸番号が
前記複数個の少なくとも１つと一致しているか否かが判
別される。

設定モードおよび実行モードにおけるスキャンで検出さ
れた被遮断光軸が一致した場合は、前記危険区域からは
みだしている被工作物または治具等以外の物体によって
光軸が遮断されていないと判断されてステップＳ４に戻
って処理が継続される。

一方、設定モードおよび実行モードのスキャンで検出さ
れた被遮断光軸が一致しない場合は、前記危険区域から
はみだしている予定の被工作物または治具等以外の物体
で光軸が遮断されたと判断されてステップＳ７に進んで
停止信号が出力される。

次に、前記ステップＳ２における全光軸スキャンの詳細
フローを第６図のフローチャートに従って説明する。

第６図において、まずステップＳ２１では、光軸データ
記憶部７から光軸データを読出すため、光軸番号の初期
値として選択信号発生部９に“０゛を設定する。

次いで、ステップＳ２２では前記ステップ５２１で設定
された光軸番号“０”を表すデータ（パルス信号）を、
光軸データ記憶部７からデマルチプレクサ８を介して発
光ダイオード１−１に送出する。発光ダイオードｌ−１
はこの光軸データに基づいてデジタル変調された光信号
を出力する。

ステップＳ２３では、フォトトランジスタ２−１で受光
されたデータと、前記光軸データ記憶部７から送出され
た光軸番号“０”を表す光軸データとが一致するか否か
が、デコーダ１２でデコードされた値と光軸選択番号と
に基づき、前記データ比較部１０で判断される。この両
データが一致したならば予定の光軸データが検出された
と判断されてステップＳ２４に進む。

ステップＳ２４では、前記ステップＳ２２で出力された
光軸データが、最終光軸番号を表す光軸データか否かの
判断がなされる。

最終光軸でなければ、ステップＳ２５に進んで前記選択
信号発生部９に設定する光軸番号をインクリメントし、
ステップＳ２２に戻る。

光軸番号がインクリメントされると、ステップＳ２２に
おける次回の処理ではこのインクリメントされた光軸番
号を表す光軸データを出力する。

一方、ステップＳ２４で、最終光軸番号に対応する光軸
データが出力されたと判断されれば、すべての光軸が検
出されたとして第５図のステップＳ３に処理に戻る。

また、前記ステップＳ２３の判断が否定の場合、つまり
フォトトランジスタ２−１で受光されデータと、前記光
軸データ記憶部７から送出された光軸番号“０１を表す
光軸データとが一致しなかった場合は、光軸″０”が遮
断されたと判断され、ステップＳ２６に移行して遮断光
軸番号記憶部１４に光軸番号″０′が格納される。ステ
ップＳ２６の処理の後はステップ８２４に進む。

なお、第５図ステップＳ５の全光軸スキャン処理は、第
６図におけるステップ３２６の内容を、「光軸番号を遮
断光軸番号比較部１５に出力」と変更するだけで、同様
に処理される。また、ステップＳ８の通常遮光モードの
処理は、前記ステップ３２６の内容を、「停止信号出力
」とし、その後第５図に戻るようにフローを変更するだ
けで、同様に処理されるので詳細の説明は省略する。

以上の説明のように、本実施例では、工作の種類によっ
てやむを得ず遮断される光軸が発生する場合は、遮断さ
れる光軸の番号をあらかじめ特定して記憶しておくこと
ができる。したがって、この記憶された光軸以外の光軸
が遮断された場合にのみ停止信号を出力するようにして
いる。

このような遮断が予定される光軸に加えて、別の光軸が
遮断されたような場合に停止信号を出力する多光軸遮光
モードと、通常遮光モードとの切換えは設定スイッチ１
３を押すだけの操作で簡単に行える。また、光軸を遮断
する物体の形状、セット位置等の変更がある場合にも、
前記設定スイッチ１３の操作で記憶部１４の記憶内容を
容易に変更できる。

また、本実施例では設定モードで検出された被遮断光軸
と、実行モードのスキャンで検出された被遮断光軸との
一致・不一致を判断するようにしたが、設定モードで検
出された被遮断光軸は実行モードでは着目せず、それ以
外の光軸の遮断・非遮断を判断するようにしても良い。

さらに、本実施例では発光ダイオードｌ−１゜１−２．
・・・・・・、　１−ｎから発する光に光軸番号を表す
光軸データを付加したので、受光器２の受光信号が、予
定された発光ダイオードから照射された光の検出信号か
否かを容易に判断できるし、この光軸データがデジタル
信号であるので、遮断光軸の判断、記憶等の処理をコン
ピュータによって処理することが容易である。

なお、本発明は、プレス機械以外の工作機に適用できる
ことはもちろんである。

（発明の効果） 以上の説明から明らかなように、本発明によれば、大形
または長尺の被工作物、あるいはこれらを支持する治具
等によってやむを得ず光軸を遮断するようなことがあっ
ても、安全装置を作動させた状態で工作機を駆動させる
ことができるので、光線式安全装置を備えた工作機で各
種形状・寸法の被工作物を工作できる。

しかも、前記被工作物、またはこれを支持する治具等で
遮断された光軸以外の光軸が遮断された場合は、ただち
に危険を表示するための信号または工作機停止信号を出
力できるので安全装置の信頼性は従来どおり確保できる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示すブロック図、第２図は光
軸データのフォーマット例を示す図、第３図は光軸デー
タの波形を示す図、第４図は光軸番号と光軸データとの
対応関係の一例を示す図、第５図、第６図は実施例の動
作を示すフローチャー１・、第７図は光線式安全装置の
斜視図である。 １・・・投光器、２・・・受光器、３・・・制御装置、
４・・・光軸、６・・・同期信号発生部、７・・・光軸
データ記憶部、８・・・デマルチプレクサ、９・・・選
択信号発生部、１０・・・データ比較部、１１・・・マ
ルチプレクサ、１２・・・デコーダ、１３・・・設定ス
イッチ、１４・・・遮断光軸番号記憶部、１５・・・遮
断光軸番号比較部、１６・・・モード判別部 代理人　弁理士　平木通人　外１名 第２図 第３図 （ａ）　　　　　（ｂ） （Ｃ） 第４図 第　　　５　　　図 第　　６　　図

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）複数の発光素子と、これら発光素子の光軸上に配
   置された受光素子とを具備し、前記複数の光軸によって
   工作機の少なくとも前面を区画する危険区域が設けられ
   ていて、前記光軸上の光が遮断された場合に、光軸遮断
   信号を出力するようにした工作機の光線式安全装置にお
   いて、 前記複数の光軸について全光軸のスキャンを行い、遮断
   されている光軸の有無を検出する手段と、設定モードの
   スキャンで遮断が検出されたすべての光軸を記憶する手
   段と、 実行モードのスキャンで、前記記憶手段に記憶された光
   軸以外の光軸の遮断が検出された場合に、光軸遮断信号
   を出力する手段とを具備したことを特徴とする工作機の
   光線式安全装置。
2. （２）予定の光軸以外の光軸が遮断された場合に光軸遮
   断信号を出力する多光軸遮光モードに設定するための信
   号を出力する設定スイッチを具備し、この信号が出力さ
   れた後の最初のスキャンを前記設定モードのスキャンと
   して処理することを特徴とする請求項１記載の工作機の
   光線式安全装置。
3. （３）前記光軸上の光線が、各光軸番号を示す光軸デー
   タに基づいてデジタル変調された光線であることを特徴
   とする請求項１または２記載の工作機の光線式安全装置
   。
4. （４）前記光軸遮断信号に応答して工作機を停止させる
   ことを特徴とする請求項１、２または３記載の工作機の
   光線式安全装置。