JPS5845637B2 - 光線式安全装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はプレス機械等に用いられろ光線式安全装置に関
する。

プレス機械等においては安全性確保のために光線式安全
装置が用いられている。

この光線式安全装置は危険領域内に１本又は複数本の光
線を投射し、この光線が人間の身体の一部等によって遮
断されると、非常停止信号を出力し、この信号によって
プレス機械のスライド等を停止させるようにしたもので
ある。

ところで上記従来の光線式安全装置は光線を投射する発
光素子あるいはこの光線を受光する受光素子あるいはこ
れらの周辺回路に異常が生じると安全装置の役目を果さ
なくなることがあり、この異常に気がつかずに危険領域
内に手等を入れると、その手等を失うことになりかねな
いので非常に危険である。

しかし、従来の光線式安全装置において発光素子、受光
素子及びそれらの周辺回路の異常検出は全く行なわれて
いないのが現状である。

本発明は上記実情に鑑みてなされたもので、光線式安全
装置の発光素子、受光素子及びそれらの周辺回路が正常
に作動するかのチェックを行い、正常であれば次の運転
を可能とするようにした完全な安全機構を提供すること
を目的とする。

この目的のため本発明では対象装置が安全装置不要の状
態にあるとき光線式安全装置の異常の検出を行い、異常
が検出されないときはこれを記憶装置に記憶し、この記
憶装置の記憶有りの条件で次の運転が可能となるように
している。

すなわち本発明では周期動作を行う装置の所定の危険領
域を介して発光素子と受光素子とを対峙配設し、前記発
光素子から前記危険領域を通って前記受光素子に投射さ
れる光線の遮断が前記受光素子の出力にもとづき検出さ
れると非常停止信号を発生し、該非常停止信号により前
記装置の非常停止回路を動作させるようにした光線式安
全装置において、前記発光素子に加えられる発光信号を
開閉するゲート回路と、前記ゲート回路の閉動作を制御
する第１の制御回路と前記装置の各周期動作中における
前記危険領域の監視が不要の期間に動作し、前記非常停
止回路の動作を禁止するとともに前記期間中における前
記ゲート制御回路の制御を可能にする第２の制御回路と
前記ゲート回路の閉動作により前記非常停止信号が生じ
ると、前記期間の終了によりこれを記憶する記憶装置と
を具え、前記記憶装置の記憶有りにより前記装置の次の
周期動作を可能にした光線式安全装置を提供するもので
ある。

以下、本発明の光線式安全装置を添付図面に示した一実
施例を参照して詳細に説明する。

なお以下に示す実施例において本発明に係わるゲート回
路は第１図に示すナンド回路３ａ〜３ｄに相当し、第１
の制御回路は第１図に示すフリップフロップＦ／Ｆバイ
ナリカウンタに、デコーダ１３ナンド回路１５ａ〜１３
ｄを含む回路に相当し、第２の制御回路は第２図に示す
カムスイッチ２２の接点２２ａ、２２ｂを含む回路に相
当し、記憶装置はリレーコイル８およびその保持用接点
８ｂを含む回路に相当する。

第１図は本発明の光線式安全装置の一実施例を示したも
ので本発明をプレス機械の光線式安全装置に適用したも
のである。

発光信号発生器１は発光素子２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄを
発光させるための発光信号Ｓａ ） Ｓｂ ｊ ｓｃ
Ｆ ｓｄを発生するものであり、この発光信号Ｓａ 、
Ｓｄ は夫々ゲート回路（２人力ナンド回路）３ａ、３
ｂ、３ｃ、３ａを介して各発光素子２ａ〜２ｄに加えら
れる。

発光素子２ａ〜２ｄはプレス機械のスライド通過部等の
危険領域に光線を投射するものであり、例えば発光ダイ
オードからなる。

発光ダイオード２ａ〜２ｄには対応して受光素子４ａ、
４ｂ、４ｃ。

４ｄが配設されている。

受光素子４ａ〜４ｄは発光素子２ａ〜２ｄから投射され
る光線を受光すると受光信号を出力し、この信号は同期
回路５に加えられる。

また同期回路５には前記発光信号発生回路１から発光信
号５ａ＝Ｓｄが加えられている。

同期回路５は発光信号５ａ＝Ｓｄ とこれに対応する
受光信号とを夫々突合せ、両者共に信号が有る場合は対
応する出力ラインｌａ 、 ｌｂ 、 ｌｃ 、 ｌｄ
に信号を出力し、また発光信号は出力されているが、そ
れに対応する受光信号が無い場合は光線が遮断されたも
のとして対応する出力ラインに信号を出力しないように
するものである。

この同期回路５としては発光信号５ａ＝Ｓｄ とこれ
に対応する受光信号とのアンド条件を夫々とるアンド回
路群又は両者の排他的論理和を夫々とる排他的論理和回
路群を用いて構成することができる。

非常停止信号発生回路６は前記同期回路５の出力ライン
ｌａ ＝ ｌｄの信号を集計し、その信号が全て有る場
合はバイレベルの信号を出力し、その信号のいずれかに
信号が無い場合はローレベルの信号を出力するものであ
り、この回路６は例えば４人力アンド回路から構成する
ことができる。

非常停止信号発生回路６の出力はリレーコイル７に加え
られ、回路６の出力がバイレベルのときにはリレーコイ
ルＴを励磁し、回路６の出力がローレベルのときにはリ
レーコイル７を消磁する。

なお、後に詳述するようにプレス運転時にリレーコイル
７が消磁されるとリレー接点７ａを開きプレスに非常停
止信号を与えるようになっている。

接点８ａは第２図に示すリレーコイル８が励磁されたと
き閉じるリレー接点であり、リレーコイル８は後述する
ようにプレスストロークが例えば１８０°から３０００
までの間のようにプレスのスライド（図示せず）が上
昇中にあり、安全装置が動作する必要がないときには消
磁されている。

オア回路９とオア回路１０はフリップフロップＦ／Ｆを
形成しており、オア回路９０反転入力端子に加わる信号
がローレベルとなるとセット出力であるナンド回路９の
出力Ｑはバイレベルとなり、オア回路１００反転入力端
子に加わる信号Ｒがローレベルとなるとオア回路９の出
力Ｑはローレベルとなる。

またオア回路１０の出力Ｑはセット出力Ｑの反転出力で
、この信号はインバータ１１を介して、カウンタ１２の
リセット端子Ｒに加えられている。

カウンタ１２はバイナリカウンタで、カウント人力ＣＵ
には後述するナンド回路１７からの信号が加えられてお
り、ナンド回路１７からの信号の立下り時にカウントア
ツプするものである。

カウンタ１２の計数値はデコーダ１３に加えられＢＣＤ
コードに変換される。

従ってカウンタ１２の計数値がＯである場合はデコーダ
１３のＯを示す出力ラインＬ。

のみローレベルであとの１から９を示す出力ラインＬ１
〜Ｌ９の信号はハイレベルである。

なお、コンデンサ３０は電源投入時に前記フリップフロ
ップＦ／Ｆをリセットするためのものである。

すなわち、電源投入時においてコンデンサ３０の電圧は
抵抗２９の抵抗値とコンデンサ３０の容量値によって決
定される時定数によってローレベルからバイレベルに立
上るのでこれを利用してフリップフロップＦ／Ｆ等の回
路をイニシャルクリアするようにしたのである。

今、リレーコイル８（第２図）が消磁し、そのリレー接
点８ａが開いており、またカウンタ１２の計数値はＯで
あるとする。

このときフリップフロップを形成するオア回路９０反転
入力端子に加わる信号Ｓはローレベルとなり、オア回路
９の出力Ｑはバイレベルとなる。

この信号はナンド回路１５ａに加えられる。

ナンド回路１５ａは２人力ナンド回路で、他の入力端子
には前記デコーダ１３の出力ラインＬ。

の信号をインバータ１４ａで反転した信号が加えられて
いる。

ここでカウンタ１２の計数値はＯであるのでデコーダ１
３の出力ラインＬ。

の信号はローレベルであり、ナンド回路１５ａのナンド
条件は成立し、ローレベルの信号を前記ナンド回路３ａ
に加える。

これによりナンド回路３ａは閉じられ、発光信号発生回
路１からの発光信号Ｓａは遮断される。

なお、他のナンド回路３ｂ 、３ｃ 、３ａには、デコ
ーダ１３の出力ラインＬ１．Ｌ２．Ｌ３ の信号を夫々
インバータ１４ ｂ 、１４ ｃ 、１４ ｄで反転し
た信号及びナンド回路１７の出力が共通に加わる２人力
ナンド回路１５ｂ、１５ｃ、１５ｄの出力が加えられて
おり、このときデコーダ１３の出力ラインＬ１゜Ｌ２．
Ｌ３の出力は全てバイレベルであるのでナンド回路１５
ｂ、１５ｃｔ１５ｄのナンド条件は成立せずナンド回路
３ｂ、３ｃ、３ａは全て開かれている。

従って、発光信号Ｓａに対応する発光素子２ａのみ消磁
する。

これにより発光素子２ａに対応する受光素子４ａの出力
は無くなり、同時に同期回路５の出力ラインｌａの信号
も無くなり、非常信号発生回路６の出力はローレベルと
なる。

非常停止信号発生回路６の出力はインバータ１６で反転
され、ナンド回路１７に加えられる。

ナンド回路１７は２人力ナンド回路からなり、他の入力
端子には前記デコーダ１３の出力ラインＬｎの信号がイ
ンバータ１４ｄ、ナンド回路１５ｄ、ジャンパー線１８
を介して加えられている。

ここでデコーダ１３の出力ラインＬ２ の信号はバイレ
ベルであるのでインバータ１４ｄの出力はローレベルで
ありナンド回路１５ｄのナンド条件は成立せずナンド回
路１７に加わる信号はバイレベルとなる。

従ってナンド回路１７のナンド条件は成立し、バイレベ
ルからローレベルに立下る信号をカウンタ１２のカウン
ト人力ＣＵに加える。

これによりカウンタ１２はカウントアンプする。

するとデコーダ１３の出力ラインＬ。

の信号はローレベルからバイレベルとなり、出力ライン
Ｌ１の信号はバイレベルからローレベルに変化する。

出力ラインＬ。

の信号がバイレベルとなると、ナンド回路１５ａのナン
ド条件は成立しなくなり、ナンド回路１５ａの出力はノ
・イレベルとなって、前記ナンド回路３ａを開き、再び
発光素子２ａを点燈させる。

すなわち発光素子２ａ〜２ｄは全て点燈するので非常信
号発生回路６の出力はバイレベルとなり、ナンド回路１
７のナンド条件は成立しなくなる。

しかし、出力ラインＬ１ の信号はローレベルとなる
ので、今度はナンド回路１５ｂのナンド条件が成立し、
ローレベルの信号をナンド回路３ｂに加え、発光信号ｓ
ｂを遮断し、発光信号ｓｂに対応する発光素子２ｂを消
磁させる。

従って、発光素子２ｂに対応する受光素子４ｂの出力信
号は無くなり、非常信号発生回路６の出力はローレベル
となって、カウンタ１２はナンド回路１７の出力の立下
り時にカウントアツプする。

このようにナンド回路１５ａ〜１５ｄはカウンタ１２の
計数値に応じて順次ナンド条件が成立し、このナンド回
路１５ａ〜１５ｄの出力によってナンド回路３ａ〜３ｄ
を順次閉じるように走査する。

すなわち発光信号発生回路１から各発光素子２ａ〜２ｄ
に加わる発光信号５ａ＝Ｓｄ を順次遮断するように走
査し、発光素子２ａ〜２ｄを順次消磁するのである。

この走査によりカウンタ１２の計数値が１０進数で３に
なると、デコーダ１３の出力がローレベルとなり、ナン
ド回路１５ｄのナンド条件が成立する。

従ってナンド回路１５ｄの出力はローレベルとなり、こ
の信号はジャンパー線１８を介してナンド回路１７の一
方の入力端子に加わるので、ナンド回路１７は閉じられ
、カウンタ１２の計数は停止する。

また上記ジャンパー線１８を介して取り出されたナンド
回路１５ｄの出力はインバータ１９で反転される入力ナ
ンド回路２０に加えられる。

ナンド回路２０の他の入力端子には前記リレー接点８ａ
からの信号及び前記リレーコイル７の励磁によって開く
リレー接点７ｃからの信号が加えられている。

このリレー接点８ａからの信号はリレー接点が開いてい
るとローレベルで閉じるとハイレベルとなるものである
。

またリレー接点７ｃからこの信号は抵抗２１を介して接
地されており、リレー接点７ｃが閉じているとハイレベ
ルとなり、リレー接点７ｃが開いているとローレベルと
なるようになっている。

従ってリレー接点８ａが閉じるとナンド回路２０のナン
ド条件は成立し、ローレベルの信号を前記フリップフロ
ップＦ／Ｆのオア回路１０の反転入力端子に加える。

これによりオア回路１０の出力はハイレベルとなり、こ
の信号をインバータ１１を介してカウンタ１２のリセッ
ト端子Ｒに加え、カウンタ１２をリセットする。

カウンタ１２がリセットされると、デコーダ１３の出力
はラインＬ。

の信号を除いて全てハイレベルとなり、またフリップフ
ロップＦ／Ｆのオア回路９の出力もローレベルとなるの
でナンド回路１５ａ〜１５ｄのナンド条件は全て成立し
なくなり、ナンド回路３ａ〜３ｄは全て開かれる。

これにより非常停止信号発生回路６の出力はハイレベル
となって、全光線のチェックは完了する。

以上の説明は発光素子２ａ〜２ｄ及び受光素子４ａ〜４
ｄ及びそれらの周辺回路に異常がない場合の動作に関す
るものであるが、発光素子２ａ〜２ｄあるいは受光素子
４ａ〜４ｄあるいはそれらの周辺回路に異常があると、
発光素子２ａ〜２ｄに加わる発光信号５ａ＝Ｓｄ を順
次遮断するように走査しても非常信号発生回路６の出力
はローレベルとならず、リレーコイル７は励磁したまま
である。

第２図は上記実施例に係わるプレス制御回路の一例を示
したものである。

リレーコイル８はリレー接点８ｂ、８ｃ、８ｄ及び８ａ
（第１図）を動作させるものであり、リレーコイル８が
消磁されているときには接点８ａ、８ｂ、８ｄが開きリ
レーコイル８ｃが閉じ、リレーコイル８が励磁されてい
るときには接点８ａ 、８ｂ 、８ａが閉じ、接点８ｃ
が開くようになっている。

図で接点８ｃ。８ｄは接点部のみ示し結線されていない
が接点８ｃはリレーコイル８の励磁、非励磁の確認、接
点８ｄは閉じることによりプレス動作を可能にし、開く
ことによりプレス運転を不可能とするものであり、実際
はそれぞれプレス回路の適宜箇所に接続されている。

ロータリカムスイッチ２２はプレスのストローク角度に
応じて動作するもので、２つの接点２２ａ、２２ｂを有
している。

この接点２２ａ。２２ｂの動作を図示すると第３図のよ
うになる。

すなわちプレスのストローク角度がクロスハツチングで
示す１８０度（下死点）から３００度までは接点２２ａ
が開き、接点２２ｂが閉じ、３００度から１８０度まで
は接点２２ａは閉じ、接点２２ｂは開くようになってい
る。

ここでプレスのストローク角度が１８０度から３００度
までの間はプレスのスライド（図示せず）が上昇中にあ
る時を示し、安全装置が動作する必要のないときである
。

接点２３はプレスのクラッチブレーキ制御回路（図示せ
ず）からの信号によってプレスのストローク角度が３０
０度以上になりかつプレスの起動準備完了という条件で
閉じられるリレー接点である。

なお、このリレー接点２３を動作するリレーコイルは図
示していない。

接点２４，２９はクラッチブレーキソレノイドバルブ（
図示せず）の励磁すなわちプレス運転で開となる接点で
あり、プレス運転中は開の状態が保持される。

接点７ ａ 、７ ｂは第１図で示したリレーコイル７
によって動作するものであり、リレーコイル７が励磁さ
れているときは接点７ａは閉じ、接点７ｂは開き、リレ
ーコイル７が消磁されると接点７ａは開き、接点７ｂは
閉じるようになっている。

ここで接点２２ｂ、２４，２９，７ａは非常停止回路２
５の動作条件を決定するようになっている。

すなわち接点２２ｂ ＞ ２４，２９，７ａの全てが開
いているときのみ非常停止回路２５を動作させ、プレス
のスライドを停止させるようになっている。

なお非常停止回路２５はライン２６からの給電が停止さ
れるとプレスのスライドを停止させるものであるが発明
の要旨には関係ないので詳細は示さない。

また非常停止インタロック２７は本発明に係わる安全装
置以外の要素によってプレスを非常停止するものであり
、本発明には直接関係しない。

また番号２８はプレス制御回路のノーヒユーズブレーカ
である。

プレスのストロークが１８０度から３００度までの間に
あるときには第２図に示すようにロータリカムスイッチ
２２の接点２２ａは開き、接点２２ｂは閉じており、接
点２２ａの開によりリレーコイル８は消磁され、接点２
２ｂの閉によりライン２６、接点２２ｂを介して非常停
止回路に供電し、非常停止回路の動作をインヒビットし
ている。

このプレスのストロークが１８０度から３００度までの
間に安全装置のチェックが行なわれる。

すなわちリレーコイル８が消磁されているとリレー接点
８ａ（第１図）は開いており、フリップフロップＦ／Ｆ
がセットされ、前述のようにしてナンド回路３ａ〜３ｄ
を順次閉じ、発光信号発生回路１から各発光素子２ａ〜
２ｄに加わる発光信号５ａ＝Ｓｄ を順次遮断するよ
うに走査する。

このとき非常停止信号発生回路６の出力はローレベルと
ハイレベルを交互に出力し、これに応じてリレーコイル
７を消磁励磁させ、リレー接点７ａを開、閉させるが、
前述のように非常停止回路２５はロータリカムスイッチ
２２の接点２２ｂからの給電によってインヒビットされ
ているので動作しない。

この走査により異常が検出されないと、プレスストロー
クが３００度を越え、ロータリカムスイッチ２２の接点
２２ａ及び接点２３が閉じた時点で接点２２ａ、２３，
７ｂを介してリレーコイル８に電流が流れ、リレーコイ
ル８を励磁する。

これによりリレー接点８ｄが閉じプレス動作可能となり
、また接点８ａが閉じるのでナンド回路２０（第１図）
のナンド条件が取立し、フリップフロップＦ／Ｆはリセ
ットされ、非常停止信号発生回路６の出力は・・イレベ
ルとなって安全装置のインヒビットは解除されろ。

すなわち発光素子２ａ〜２ｄから投射される光線が身体
の一部等により遮断されると非常停止信号発生回路６の
出力がローレベルとなり、リレーコイル７は消磁され、
リレー接点７ａが開くことにより非常停止回路２５への
給電が遮断され、非常停止回路２５が動作する。

なお、リレーコイル８の励磁はリレーコイル８の励磁に
よって閉じるリレー接点８ｂによってリレー７がオフと
なったことを記憶し、自己保持される。

この自己保持はプレスストロークが下死点１８０度を越
え、ロータリカムスイッチ２２の接点、２２ａが開いた
時点で解除され、以下同様に安全装置のチェックが行な
われる。

しかし、前記走査により異常が検出されると、リレーコ
イル７（第１図）は励磁されたままになり、リレー接点
７ａは閉じ、リレー接点７ｂは開いたままになる。

従ってプレスストロークが３００度を越え、ロータリカ
ムスイッチ２２の接点２２ａ、及び接点２３が閉じても
リレーコイル８は励磁されず、接点８ｄは閉じないので
プレス動作は不可能となってプレスは非常停止される。

このようにして、安全装置の発光素子２ａ〜２ｄ、受光
素子４ａ〜４ｄ及びそれらの周辺回路はプレスの１サイ
クル毎にチェックされ、このチェックにおいて異常が検
出されないときのみ次のサイクルの運転を可能とするよ
うにしている。

なお、上記実施例ではチェック期間をプレスストローク
が１８０度から３００度までの間としたが勿論これに限
定されるものではなく安全装置の動作を必要としない期
間であればいかなるように設定してもよい。

この設定はロータリカムスイッチ２２の接点２２ ａ
＞ ２２ ｂの動作角度を変えれば容易に行うことがで
きる。

また本発明はプレス機械のみに適用し得るものではなく
、光線式安全装置を装着したいかなる機械装置にも適用
することができるものである。

以上説明したように本発明によれば光線式安全装置の発
光素子及び受光素子及びそれらの周辺回路を含めて正常
に動作するかを完全にチェックすることができ、安全装
置の動作を確実にすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の光線式安全装置の一実施例を示したブ
ロック図、第２図は同実施例に係わるプレス制御回路の
一例を示すブロック図、第３図は第２図に示したロータ
リカムスイッチの動作を説明する図である。 １・・・・・・発光信号発生回路、２ａ〜２ｄ・・・・
・・発光素子、４ａ〜４ｄ・・・・・・受光素子、５・
・・・・・同期回路、６・・・・・・非常停止信号発生
回路、７，８・・・・・・リレーコイル、１２・・・・
・・バイナリカウンタ、１３・・・・・・デコーダ、２
５・・・・・・非常停止回路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 周期動作を行う装置の所定の危険領域を介して発光
   素子と受光素子とを対峙配設し、前記発光素子から前記
   危険領域を通って前記受光素子に投射される光線の遮断
   が前記受光素子の出力にもとづき検出されると非常停止
   信号を発生し、該非常停止信号により前記装置の非常停
   止回路を動作させるようにした光線式安全装置において
   、前記発光素子に加えられる発光信号を開閉するゲート
   回路と、前記ゲート回路の閉動作を制御する第１の制御
   回路と、前記装置の各周期動作中における前記危険領域
   の監視が不要の期間に動作し、前記非常停止回路の動作
   を禁止するとともに前記期間中における前記ゲート制御
   回路の制御を可能にする第２の制御回路と、前記ゲート
   回路の閉動作により前記非常停止信号が生じると前記期
   間の終了によりこれを記憶する記憶装置とを具え、前記
   記憶装置の記憶有りにより前記装置の次の周期動作を可
   能にした光線式安全装置。