JPWO2007066803A1 - 安全スイッチ - Google Patents
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Abstract
Description
本発明の実施の形態に係る安全スイッチは、例えば図1に示すようなシステムに適用される。産業用ロボットや工作機械等の機械1は、安全柵2で囲まれている。なお、安全柵2の内側領域を危険領域S1と称し、安全柵2の外側領域を安全領域S2と称する。
安全柵2には出入口3が設けられ、出入口3を通ってオペレータや搬送物が外部と機械1との間を出入りできる。また、安全柵2には出入口3を閉じるための扉4が設けられている。扉4は方向Zに移動できる。安全柵2の端部2a付近には安全スイッチ5が設けられ、扉4の端部4a付近にはアクチュエータ6が設けられている。また、安全柵2の安全領域側表面には操作盤7が設けられている。この操作盤7には、安全スイッチ5に内蔵されたソレノイド50(図2に参照)を励磁するための操作ボタン8が備えられている。
次に、扉4を閉じると、操作ヘッド10の挿入孔14にアクチュエータ6が差し込まれる。アクチュエータ6の先端は凹部18に係合し、アクチュエータ6が操作ヘッド10内のさらに奥へ差し込まれることにより、偏心カム13は中心軸を中心に回動する。この偏心カム13の回動に伴い、付勢手段52,54によって方向Y1へ付勢力が与えられている操作ロッド20は上端部が偏心カム13の外縁に接して動く。そして、アクチュエータ6が完全に操作ヘッド10内に差し込まれ、偏心カム13の凹部19が操作ロッド20の一端部に対向するところに位置する。操作ロッド20は付勢手段52,54の付勢力によって方向Y1へ移動する。この操作ロッド20の移動により、スイッチSW1の進退部eは操作ロッド20の基準表面A1から台形状凸部40の傾斜部に沿って押されて後退し、進退部eが頂部に達したとき、スイッチSW1はオフになる。同様に、スイッチSW3の進退部eはロッド20の基準表面A2から台形状凸部42の傾斜部に沿って押されて後退し、進退部eが頂部に達したとき、スイッチSW3はオフになる。一方、スイッチSW2の進退部eは、操作ロッド20の台形状凸部40の頂部から傾斜部に沿って前進し、進退部eが基準表面A1に対向する位置に達したとき、スイッチSW2はオンになる。同様に、スイッチSW4の進退部eは、操作ロッド20の台形状凸部42の頂部から傾斜部に沿って前進し、進退部eが基準表面A2に対向する位置に達したとき、スイッチSW4はオンになる。スイッチSW2がオンであることは操作ヘッド10の偏心カム13の回動動作がロックされていることを示し、スイッチSW4がオンであることは扉4が閉じていることを示す。このよう状態が図5(1)に示されている。
次いで、このようなロック状態でロック解除のためにロック解除用押しボタン22を押し込むと、図5(2)に示すように、作動軸21の第1カム26が受動体31の受動面30に当接した状態で押し込まれる。これにより、操作ロッド20はY2方向に移動する。そして、第1カム26が第2平坦面30cに達すると、操作ロッド20のY2方向の移動により、スイッチSW1はオン,スイッチSW2はオフとなり、スイッチSW3はオフを維持し、スイッチSW4はオンを維持している。従って、ロック状態が解除され、且つ扉4が閉じられている状態であるので、機械1が動作不許可状態となっている。
以上のように、作業者は危険領域側からロック解除用押しボタン22(ロック解除部)の手動操作によってロックを解除して危険領域から安全領域へ出ることができ、その後は安全領域側から復帰用押しボタン23(安全側操作部)によってロック実行解除部を操作することができるので、安全性がより確保できる。
上記実施の形態1では、安全領域S2側からの手動操作により、ロック解除用押しボタン22を元の状態に復帰させる復帰用押しボタン23を備え、この復帰用押しボタン23を押すことにより、ロック解除用押しボタン22は元の状態に復帰するとともに、ロック状態に戻るように構成されていた。しかしながら、ロック解除用押しボタン22を操作した作業者が危険領域S1内にまだいるのに、他の作業者が復帰用押しボタン23を押した場合に、ロック状態に戻り機械1が作動する場合がある。そこで、本実施の形態2では、ロック解除用押しボタン22を元の状態に復帰させるに際して、予め他の部材でロック解除状態を維持させておく(つまりロックすることを禁止する)ように構成したことを特徴とするものである。
また、作動軸60,61の傾斜状カム面28A1,28B1に対応して、操作ロッド20の受動体31の両側面には、第1平坦面30Aと傾斜面30Bとがそれぞれ形成されていると共に、傾斜面30B、30B間に第2平坦面30Cが形成されている(図7参照)。
先ず、図6(1)に示すように、アクチュエータ6がロックされた状態においては、スイッチSW1,SW3がオフ、スイッチSW2,SW4はオンであり、従って、ロック状態で、且つ扉4が閉じられている状態であるので、機械1が動作許可状態となっている。
このようなロック状態でロック解除のためにロック解除用押しボタン22を押し込むと、図6(2)に示すように、第1作動軸60の傾斜状カム面28A1が受動体31の傾斜面30Bに当接した状態で押し込まれる。これにより、操作ロッド20はY2方向に移動する。そして、ロック解除用押しボタン22を挿入口部63内に収納された図6(2)に示す状態では、操作ロッド20のY2方向の移動により、スイッチSW1はオン、スイッチSW2はオフとなり、スイッチSW3はオフを維持し、スイッチSW4はオンを維持している。従って、ロック状態が解除され、且つ扉4が閉じられている状態であるので、機械1が動作不許可状態となっている。
次いで、ロック解除手段を元の状態に復帰させるために、安全領域S2側から復帰用押しボタン23を押し込む。なお、図6(2)に示すロック解除状態では、ロック解除用押しボタン22は挿入口部63に収納された状態となっており、ロック解除用押しボタン22を引き抜くことができないようになっている。これによって、危険領域S1内にいる作業者がロック解除用押しボタン22を引き抜いて図6(1)の状態に戻り、機械1が動作するということはない。
本実施の形態3は、上記実施の形態2と同様に、ロック解除用押しボタン22を元の状態に復帰させるに際して、予め他の部材でロック解除状態を維持させて(つまり、ロックすることを禁止して)おかなければ、復帰操作ができないように構成したことを特徴とするものである。
先ず、図8(1)に示すように、アクチュエータ6がロックされた状態においては、スイッチSW1,SW3はオフ、スイッチSW2,SW4はオンであり、従って、ロック状態で、且つ扉4が閉じられている状態であるので、機械1が動作許可状態となっている。
図10は実施の形態4の断面図である。本実施の形態4では、第1作動軸60の外周面にはOリング79が装着されている。また、第1作動軸60を案内する案内面80は、第1作動軸60との間隔が大きい第1案内面80Aと、第1作動軸60との間隔が小さい第2案内面80Bと、第1作動軸60との間隔が大きい第3案内面80Cとから構成されている。このような構成により、第1作動軸60が第1案内面80Aから第2案内面80Bに移動したとき、Oリング79の圧縮率が変化する。同様に、第1作動軸60が第1案内面80Bから第2案内面80Cに移動したときも、Oリング79の圧縮率が変化する。これにより、ロック解除用押しボタン22を押し込むときに、ノッチ感が得られる。なお、第2作動軸61に関しても、同様の構成をとることで、復帰用押しボタン23の押し込み時にも、同様のノッチ感が得られる。また、実施の形態1の作動軸21についても同様の構成をとることで、ロック解除用押しボタン22及び復帰用押しボタン23の押し込み時にも、同様のノッチ感が得られる。
このような構成により、ロック解除用押しボタン22及び復帰用押しボタン23の押し込み操作時に、確実に押し込み操作を行なったことを知りうることが可能となり、誤って機械が作動しうる危険を回避することができる。
図11は実施の形態5に係る安全側操作部の操作を説明する模式図である。例えば前記実施の形態1では、安全領域S2側からの手動操作により、即ち復帰用押しボタン23を押すことにより、ロック解除用押しボタン22は元の状態に復帰するとともに、ロック状態に戻るように構成されていた。この場合、ロック解除用押しボタン22を操作した作業者が危険領域S1内にまだいる状態で、例えば他の作業者の体の一部が誤って復帰用押しボタン23に当たったりすると、これによって誤ってロック状態に戻り機械1が作動する可能性がある。そこで、本実施の形態5は、このような安全側操作部の誤操作を防止するための誤操作防止機構を備えることを特徴とするものである。
図12は実施の形態6に係る安全側操作部の操作を説明する模式図である。本実施の形態6は、前記実施の形態5と同様に、安全側操作部の誤操作を防止するための誤操作防止機能を備えることを特徴とするものである。
図13は実施の形態7に係る安全側操作部の操作を説明する模式図である。本実施の形態7は、前記実施の形態5と同様に、安全側操作部の誤操作を防止するための誤操作防止機能を備えることを特徴とするものである。
図14は実施の形態8に係るロック解除部および安全側操作部の操作を説明する模式図である。本実施の形態8は、前記実施の形態5と同様に、安全側操作部の誤操作を防止するための誤操作防止機能を備えることを特徴とするものである。
先ず、図14(1)に示すロック状態でロック解除のためにロック解除用押しボタン96を押し込むと、雌ネジ部104のカム面106が受動体31の傾斜面に当接するとともに、ネジ穴105に第2作動軸99が螺合した状態で、図14(2)に示すように、第1作動軸97が押し込まれる。これにより、操作ロッド20がY2方向に移動し、ロック状態が解除される。このとき、前記したように復帰用ヘッド98はヘッド保持凹部107から外部へ離脱し得ないように保持されているので、第2作動軸99は移動せずに矢印R4方向に回転のみしながら、第1作動軸97が押し込まれる。また、ロック解除用押しボタン96は挿入口部103内に収納され、危険領域側から元の状態に手動で戻すことができず、これにより安全性が確保されるようになっている。
次いで、図14(3)に示すように、ロック解除手段を元の状態に復帰させるために、安全領域側から復帰用ヘッド98を回転させる。即ち、安全領域側から復帰用ヘッド98表面の凹部にレンチ等の工具(図示せず)を嵌合し、前記回転方向R4とは逆の方向R5に回す。これにより、雌ネジ部104が第2作動軸99の回転によって筐体100の裏面方向へ移動し、ロック解除用押しボタン96が挿入口部103から引き抜かれて元の位置まで押し戻される。
(1)上記実施の形態においては、操作ロッド20は、ロッド本体部20Aと接点操作カム部20Bとから構成されていたけれども、ロッド本体部20Aと接点操作カム部20Bとを別部材(即ち、操作ロッドと接点操作カム部材)とするとともに、それらの部材が係合するようにして、操作ロッドの移動に追従して接点操作カム部材が移動するように構成してもよい。
(2)上記実施の形態においては、ロック解除用押しボタン22及び復帰用押しボタン23を用いて作動軸をX1方向又はX2方向に移動させたけれども、ロック解除用押しボタン22及び復帰用押しボタン23に代えて、回転操作ボタンを使用し且つその回転操作ボタンにより作動軸を回転させてカム駆動を行なうような構成であってもよい。あるいは、ロック解除用押しボタン22及び復帰用押しボタン23に代えて、図15に示すように方向Y1,Y2にスライド移動することで、操作ロッド20を移動させる構成であってもよい。この構成においても、前記実施の形態1の場合と同様に、安全側操作部が、該安全側操作部を操作することにより安全領域からその有無を視認し得る視覚的変化(構造上の変化)を生じるものとなる。即ち、方向Y1,Y2へのスライド移動が、安全領域からその有無を視認し得るようになっている。これにより、スライド移動(安全側操作部による操作)がなされたか否かが安全領域から一目瞭然となっており、したがって、ロック解除部が元の状態に戻ったか否かが、危険領域に入らなくても安全領域から容易に確認することができる。このため、さらに安全性が確保される。
また、ボタンを直接操作するのに代えて、工具等を用いて間接的に操作するような構成であってもよい。
(3)上記実施の形態においては、ロック解除用押しボタン22及び復帰用押しボタン23に作動軸が一体形成されていたけれども、ロック解除用押しボタン22及び復帰用押しボタン23と作動軸とを動力伝達手段を介して連結し、ロック解除用押しボタン22及び復帰用押しボタン23の操作力を作動軸に間接的に伝達するように構成してもよい。
(4)上記実施の形態では、作動軸は操作ロッド20の軸方向に垂直な方向に移動したけれども、本発明は垂直方向に限定されず、作動軸は操作ロッド20の軸方向に交差する方向に移動するものであればよい。
(5)上記実施の形態では、スイッチ本体11は、スイッチSW1,SW2,SW3,SW4からなる4つのスイッチを含む構成を示したが、4つ以外の数のスイッチを含む構成にしてもよい。また、ソレノイド50は空気圧や油圧を利用して操作ロッド20を動かす機構に代えてもよい。
また、制御対象は機械等、つまり機械1(ロボットや工作機械)の他、側にいる作業者に危険が及ぶ可能性のある装置であってもよい。また、ロック実行解除部、ロック実行部、ロック解除部、安全側操作部は図示のものに限らなくてもよい。
3:出入口 5:安全スイッチ
6:アクチュエータ 14,15:挿入孔
20:操作ロッド 21:作動軸
22:ロック解除用押しボタン 23:復帰用押しボタン
26:操作ロッド駆動用第1カム
28,28A,28B:カム面
30:受動面 31:受動体
50:ソレノイド 60:第1作動軸
61:第2作動軸 63:挿入口部
70:嵌合凹部 71:嵌合凸部
S1:危険領域 S2:安全領域
Claims (6)
- 機械等の設置された危険領域の出入口に設けられ、出入口を扉で閉じてロックすると機械等の動作を許可し、そうでなければ機械等の動作を許可しない安全スイッチであって、
前記ロックを行うロック実行部、危険領域側からの手動操作によって前記ロックを解除するロック解除部を含むロック実行解除部と、
危険領域外の安全領域から前記ロック実行解除部に対して操作を行う安全側操作部と、
を備えたことを特徴とする安全スイッチ。 - 前記安全側操作部による前記操作は、前記ロック実行部がロックすることを禁止しつつ、前記ロック解除部を操作する請求項1に記載の安全スイッチ。
- 前記ロック解除部を操作するとは、ロック解除部を元の状態に戻すことである請求項2に記載の安全スイッチ。
- 前記安全側操作部が前記ロック実行解除部を操作するまでは、ロック解除部を元の状態に手動で戻すことができない手段を備えた請求項1に記載の安全スイッチ。
- 前記安全側操作部が、該安全側操作部を操作することにより前記安全領域からその有無を視認し得る視覚的変化を生じることを特徴とする請求項1に記載の安全スイッチ。
- 前記安全側操作部の誤操作を防止するための誤操作防止機構を備えることを特徴とする請求項1に記載の安全スイッチ。
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