KR100231564B1 - 안전 매트 스위치 컨트롤러 시스템 및 제어방법 - Google Patents

Abstract

위험이 발생되는 경우에 설비의 동작을 중지시키기 위한 매트 스위치부와, 상기한 매트 스위치부로부터 입력되는 신호를 비교함으로써 매트 스위치가 정상또는 비정상 상태임을 판단하는 신호 처리부와, 상기한 신호 처리부로부터 입력되는 신호에 따라 매트 스위치의 정상 및 비정상 상태를 표시하는 다수개의 발광 다이오드와, 상기 매트 스위치부로부터 입력되는 신호를 판단하여 매트 스위치가 정상 또는 비정상임을 표시하고 이에따라 설비동작을 제어하기 위한 제어신호를 출력하는 중앙처리장치와, 상기한 중앙처리장치로부터 입력되는 신호에 따라 고장이 발생된 매트 스위치의 번호를 표시하기 위한 세그먼트 표시기와, 상기한 중앙처리장치로부터 입력되는 신호에 따라 설비의 동작을 중지 또는 동작시키는 릴레이로 이루어지며, 매트 스위치가 병렬로 연결되도록 하고 이로부터 입력되는 신호를 스캐닝하여 표시하여 줌으로써 매트 스위치가 고장이 발생되었거나 단선이 발생된 경우에 작업자가 고장위치를 신속하게 인지할 수 있으며, 확장가능하게 구성되어 있음으로써 설치공간의 효율화를 도모할 수 있는 안전 매트 스위치 컨트롤러 시스템 및 그 제어방법을 제공한다.

Description

안전 매트 스위치 컨트롤러 시스템 및 그 제어방법

이 발명은 안전 매트 스위치 컨트롤러 시스템 및 그 제어방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게 말하자면 매트 스위치가 병렬로 연결되도록 하고 이로부터 입력되는 신호를 스캐닝하여 표시하여 줌으로써 매트 스위치가 고장이 발생되었거나 단선이 발생된 경우에 작업자가 고장위치를 신속하게 인지할 수 있으며, 확장가능하게 구성되어 있음으로써 설치공간의 효율화를 도모할 수 있는 안전 매트 스위치 컨트롤러 시스템 및 그 제어방법에 관한 것이다.

공장 자동화의 대중화로 인하여 산업현장에 로봇, 수치제어 공작기계, 자동반송장치 등과 같은 설비가 도입됨에 따라, 점차적으로 작업자에게 위험한 공정이 증가되는 추세이다. 일반적인 설비고장으로 인한 라인공정의 중단시에는 설비 수리가 완료됨과 동시에 라인이 가동될 수 있지만, 안전사고가 동반된 설비고장은 설비 수리가 완료되어도 안전교육으로 인하여 장시간 동안 라인이 중단되어야 하기 때문에 작업손실이 막대하고, 이에따라 안전장치의 설치는 필수불가결한 요소가 되었다.

이와 같은 안전장치에는 광학센서, 안전플러그, 안전 셔터, 안전 매트 스위치 등이 있는데, 상기 안전매트 스위치는 법규에 의해 그 설치가 강제되고 있는 것으로서, 산업안전 보건법 제33조 시행령 제27조 제15항 시행규칙 제46조에는 "복합동작을 할 수 있는 산업용 로봇에는 안전 매트 또는 방호물을 설치해야 한다"라고 명시되어 있다.

안전 매트 스위치는 그 위로 사람이 올라가게 되면 접점이 오프되어, 릴레이의 코일을 흐르는 전류를 차단시켜 그의 접점을 가변시켜 설비의 동작을 중지시키는 기능을 갖는다.

자동차 공장에서 안전 매트 스위치는 셔틀(shuttle)라인, 용접(welding)라인 등과 같은 각종 조립라인과, 프레스 주위, 로보트 주위, 접근 금지구역 등에 설치되고 있으며, 차체공장에서는 무인공정을 제외하고는 작업자가 작업하는 공정에는 안전 매트 스위치가 설치되지 않은 곳이 없을 정도로 많이 설치되어 있다. 이에따라, 안전 매트 스위치의 신뢰성은 매우 중요한 문제로 대두되었고, 안전 매트 스위치 자체에 이상이 생겼을 경우에 이를 감지하여 작업자에게 효과적으로 알려주는 장치가 필요하게 되었다.

또한, 설비의 자동화와 성력화로 인하여 설비를 제어하는 제어반의 성 스페이스화가 절실하게 요구되고 있어, 각 장치의 컨트롤러는 컴팩트한 구조를 필요로 하게 되었다.

그러나 종래의 안전 매트 스위치 컨트롤러 시스템은, 안전 매트 스위치가 직렬로 연결되어 있어서, 고장이 발생되었을 경우에 고장부위를 신속하게 찾아낼 수 가 없을 뿐만 아니라, 회로 배선이 복잡하게 되어 성스페이스화에 역행하는 문제점이 있다. 이와 같은 종래의 안전 매트 스위치 컨트롤러 시스템의 작용 및 문제점을 첨부된 도면을 참조로 하여 설명하면 다음과 같다.

제1도은 종래의 안전 매트 스위치 컨트롤러 시스템의 구성 회로도이다. 제1도에 도시되어 있듯이 종래의 안전 매트 스위치 컨트롤러 시스템의 구성은, 전원 입력단에 1차측이 연결되어 있는 트랜스포머(TN)와, 상기 트랜스 포머(TN)의 2차측에 입력단이 연결되어 있는 브리지 다이오드(BD)와, 릴레이(RL)를 포함하고 있는 스위치 컨트롤러(10)와, 상기 스위치 컨트롤러(10)의 브리지 다이오드(BD)와 릴레이(RL)의 사이에 직렬로 있는 다수개의 매트 스위치(SW1-SWn)로 이루어진다.

상기한 구성에 의한, 종래의 안전 매트 스위치 컨트롤러 시스템의 동작은 다음과 같이 이루어진다.

입력 전원이 인가되면 스위치 컨트롤러(10)의 트랜스포머(TN)는 이를 2차 전압으로 변환하여 출력하고, 상기한 2차 전압은 다이오드 브리지(BD)에 의해 전파정류되어 매트 스위치(SW1-SWn)로 출력된다.

매트 스위치(SW1-SWn)가 전부 온상태로 있는 경우에, 상기한 정류전압은 매트 스위치(SW1-SWn)를 거쳐서 컨트롤러(10)의 릴레이(RL)의 코일로 인가되어 이를 여자시킴으로써 릴레이(RL)의 접점이 C-NO 로 연결됨으로써 설비의 운전이 가능하게 된다.

이 상태에서, 위험상황이 발생하여, 작업자가 다수개의 매트 스위치 (SW1-SWn)중에서 어느 하나의 위로 올라가게 되면, 해당 매트 스위치가 전기적으로 오프되어 컨트롤러(10)의 릴레이(RL)의 코일을 흐르는 전류가 차단되어 소자됨으로써 릴레이(RL)의 접점이 C-NC로 변하게 됨으로써 설비의 동작이 중지된다. 설비의 동작이 중지되어 있는 상태에서 위험상황이 해제되거나 정리가 되면, 매트 스위치를 오프시켰던 작업자는 다시 오프된 매트 스위치를 온시킴으로써 설비의 정상가동이 이루어질 수 있도록 한다.

그러나, 상기한 바와 같은 종래의 안전 매트 스위치 컨트롤러 시스템은, 작업자가 매트 스위치를 누르지 않은 상태에서 매트 스위치가 고장이 났거나 배선이 단선되었을 경우에도 매트 스위치를 누른 때와 동일한 작용효과를 갖게 되는데, 이 경우에 어느 매트 스위치가 고장이 났는지, 또는 어느 부분이 단선이 되었는지를 찾아내기가 매우 힘들게 되어 있어서 설비의 가동률 저하의 주요인이 되고 있다. 또한, 스위치 컨트롤러에는 하나의 릴레이만이 들어 있어서 확장이 불가능하도록 되어 있기 때문에, 즉 하나의 설비에 대해서 반드시 하나의 스위치 컨트롤러가 연결되어야 하므로 여러개의 설비를 제어하기 위해서는 여러개의 스위치 컨트롤러를 사용해야 하기 때문에 스위치 컨트롤러의 낭비가 심할 뿐만 아니라, 배선이 복잡하게 되어 성스페이스화에 정면으로 배치되는 문제점이 있다.

이 발명의 목적은 상기한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 매트 스위치가 병렬로 연결되도록 하고 이로부터 입력되는 신호를 스캐닝하여 표시하여 줌으로써 매트 스위치가 고장이 발생되었거나 단선이 발생된 경우에 작업자가 고장위치를 신속하게 인지할 수 있으며, 확장가능하게 구성되어 있음으로써 설치공간의 효율화를 도모할 수 있는 안전 매트 스위치 컨트롤러 시스템 및 그 제어방법을 제공하는데 있다.

제1도는 종래의 안전 매트 스위치 컨트롤러 시스템의 구성 회로도이다.

제2도는 이 발명의 실시예에 따른 안전 매트 스위치 컨트롤러 시스템의 구성회로도이다.

제3도는 이 발명의 실시예에 따른 안전 매트 스위치 컨트롤러 시스템의 제어방법의 동작 흐름도이다.

상기한 목적을 달성하기 위한 수단으로서 이 발명의 제1 구성은, 위험이 발생되는 경우에 설비의 동작을 중지시키기 위한 매트 스위치부와, 상기한 매트 스위치부에 연결되어 있는 슬라이드 스위치와, 상기한 슬라이드 스위치로부터 입력되는 신호를 비교함으로써 매트 스위치가 정상또는 비정상 상태임을 판단하는 신호 처리부와, 상기한 신호 처리부로부터 입력되는 신호에 따라 매트 스위치의 정상 및 비정상 상태를 표시하는 다수개의 발광 다이오드와, 동작제어를 위한 동작 스위치와, 상기 슬라이드 스위치부로부터 입력되는 신호를 판단하여 매트 스위치가 정상 또는 비정상임을 표시하고 이에따라 설비동작을 제어하기 위한 제어신호를 출력하는 중앙처러장치와, 상기한 중앙처리장치로부터 입력되는 신호에 따라 고장이 발생된 매트 스위치의 번호를 표시하기 위한 세그먼트 표시기와, 상기한 중앙처리장치로부터 입력되는 신호에 따라 설비의 동작을 중지 또는 동작시키는 릴레이로 이루어진다.

상기한 목적을 달성하기 위한 수단으로서 이 발명의 제2 구성은, 전원이 인가되고 동작 스위치가 온되어 동작이 시작되면 메모리 변수를 초기화시킨 뒤에 매트 스위치로부터 입력되는 신호를 읽어들여 전류의 흐름이 있는지 없는지를 판단하는 단계와, 하나의 매트 스위치로부터라도 입력되는 전류의 흐름이 없는 경우에 매트 스위치가 작동되었거나 배선이 단선된 것으로 판단하여 적색의 발광 다이오드를 온시켜 경고를 함과 동시에 단선이 발생된 매트 스위치의 번호를 표시하는 단계와, 릴레이 접점을 오프시킴으로써 대응 설비의 동작을 중지시키는 단계와, 매트 스위치부로부터 전류흐름이 모두 있는 경우에 매트 스위치가 정상적인 상태인 것으로 판단하여 녹색의 발광 다이오드를 온시키는 단계와, 동작을 종료하는 단계로 이루어진다.

상기한 목적을 달성하기 위한 수단으로서 이 발명의 제3 구성은, 동작이 시작되면 매트 스위치부로부터 입력되는 신호를 읽어들여 전류의 흐름이 있는지 없는지를 판단하기 위한 명령어 수단과, 매트 스위치중 어느 하나로부터 입력신호가 없는 경우에 매트 스위치가 작동되었거나 배선이 단선된 것으로 판단하여 적색의 발광 다이오드를 온킴으로써 경고를 함과 동시에 단선이 발생된 매트 스위치의 번호를 표시하기 위한 명령어 수단과, 릴레이 접점을 오프시킴으로써 대응 설비의 동작을 중지시키기 위한 명령어 수단과, 매트 스위치부로부터 전류흐름이 모두 있는 경우에 매트 스위치가 정상적인 상태인 것으로 판단하여 녹색의 발광 다이오드를 온시키기 위한 명령어 수단을 포함한다. 또한, 상기 안전 매트 스위치 컨트롤러 시스템을 디스에이블 또는 인에이블 시키기 위한 슬라이드 스위치를 더 포함하여 이루어질 수 있으며, 사용자가 상기 안전 매트 스위치 컨트롤러 시스템을 동작시키기 위한 동작 스위치를 더 포함할 수도 있다.

이하, 이 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 이 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 이 발명의 가장 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조로 하여 설명하기로 한다.

제2도는 이 발명의 실시예에 따른 안전 매트 스위치 컨트롤러 시스템의 회로 구성도이다. 제2도에 도시되어 있듯이 이 발명의 실시예에 따른 안전 매트 스위치 컨트롤러 시스템의 구성은, 매트 스위치부(21)와, 상기한 매트 스위치부(21)의 출력단에 입력단이 연결되어 있는 슬라이드 스위지(SSW)와, 상기한 슬라이드 스위치(SSW)의 출력단에 입력단이 연결되어 있는 신호 처리부(30)와, 상기한 신호 처리부(30)의 출력단에 입력단이 연결되어 있는 다수개의 발광 다이오드(L1∼Ln)와, 시스템 클럭을 생성하여 출력하는 클럭 발생부(40)와, 동작 스위치(OSW)와, 상기한 슬라이드 스위치(SSW)와 동작 스위치(OSW)와 클럭 발생부(40)의 출력단에 입력단이 연결되어 있는 중앙처리장치(50)와, 상기한 중앙처리장치(50)의 출력단에 입력단이 각각 연결되어 있는 세그먼트 표시기(60)와 발광다이오드부(70)와 릴레이(80)와 상태표시 램프(LD)로 이루어진다. 이 발명의 실시예에서는, 상기한 중앙처리장치(50)의 입력단에 하나의 매트 스위치부(21)가 연결되어 있는 구성으로 도시되어 있지만, 실제로는 여러개가 확장되어 연결될 수 있다. 상기한 중앙처리장치는 내부에 메모리가 내장되는 구성으로 이루어진다.

제3도은 이 발명의 실시예에 따른 안전 매트 스위치 컨트롤러 시스템의 제어방법의 동작 흐름도이다. 제3도에 도시되어 있듯이 이 발명의 실시예에 따른 안전 매트 스위치 컨트롤러 시스템의 제어방법의 구성은, 전원이 인가되어 동작 스위치가 온되면 동작이 시작되는 단계(S10)와,모든 메모리 변수를 초기화시킨 뒤에 매트 스위치부로부터 입력되는 신호를 읽어들여 전류의 흐름이 있는지 없는지를 판단하는 단계(S20)와, 어느 하나의 매트 스위치라도 그로부터 입력되는 전류의 흐름이 없는 경우에 매트 스위치가 작동되었거나 배선이 단선된 것으로 처리하는 단계(S30)와, 매트 스위치가 작동되었거나 배선이 단선된 경우에 적색의 발광 다이오드를 온시켜 경고를 하는 단계(S40)와, 단선이 발생된 매트 스위치의 번호를 표시하는 단계(S50)와, 릴레이 접점을 오프시킴으로써 대응 설비의 동작을 중지시키는 단계(S60)와, 매트 스위치로부터 전류의 흐름이 모두 있는 경우에 매트 스위치가 정상적인 상태인 것으로 판단하는 단계(S70)와, 매트 스위치가 정상인 경우에 녹색의 발광 다이오드를 온시켜 알리는 단계(S80)와, 동작을 종료하는 단계(S90)로 이루어진다.

상기한 구성에 의한, 이 발명의 실시예에 따른 안전 매트 스위치 컨트롤러 시스템 및 그 제어방법의 작용은 다음과 같다.

전원이 인가된 후 동작 스위치(OSW) 가 온되면, 중앙처리장치(50)의 내부 메모리에 프로그램화되어 저장되어 있는 제3도에 도시되어 있는 동작 수순이 중앙처리장치(50)에 의해 실행됨으로써 이 발명의 실시예에 따른 안전 매트 스위치 컨트롤러 시스템의 동작이 시작된다(S10).

동작이 시작되면, 중앙처리장치(50)는 모든 메모리 변수를 초기화시킨 뒤에, 매트 스위치부(21)로부터 입력되는 신호를 읽어들여 전류의 흐름이 있는지 없는지를 판단한다(S20). 상기한 매트 스위치부(21)는 매트 스위치에 광결합기(PHOTOCOUPLER)가 연결되는 구성으로 이루어지는데, 매트 스위치가 정상인 경우에는 전원(Vcc)이 광결합기의 다이오드에 인가되어 다이오드로부터 빛이 방출되고, 이에 따라 로우 상태의 신호가 슬라이드 스위치(SSW)를 거쳐서 신호 처리부(30) 및 중앙처리장치(50)로 출력된다. 그리고, 매트 스위치가 오프되었거나 단선된 경우에는 광결합기의 다이오드로부터 빛이 발생되지 않고 트랜지스터도 오프됨으로써 하이상태의 신호가 슬라이드 스위치(SSW)를 거쳐서 신호 처리부(30) 및 중앙처리장치(50)로 출력된다.

신호 처리부(30)에서는 매트 스위치부로부터 입력되는 신호를 비교기를 이용하여 기준신호와 비교한 뒤에, 매트 스위치가 정상상태이면 발광다이오드(L1∼Ln)중에서 녹색의 발광다이오드를 구동시키고, 매트 스위치가 오프되거나 단선된 경우에는 발광 다이오드(L1∼Ln)중에서 적색의 발광다이오드를 구동시킨다.

상기한 매트 스위치부(21)는 다수개가 연결되며, 그중에서 하나의 매트 스위치부터라도 입력되는 전류의 흐름이 없는 경우에, 중앙처리장치(50)는 매트 스위치가 작동되었거나 배선이 단선된 것으로 처리한다(S30). 이와 같이 매트 스위치가 작동되었거나 배선이 단선된 경우에, 중앙처리장치(50)는 발광 다이오드부(70)에서 해당 매트 스위치를 나타내는 적색의 발광 다이오드를 온시켜 경고를 하고(S40), 세그먼트 표시기(60)를 이용하여 단선이 발생된 매트 스위치의 번호를 표시한다(S50).

다음에, 중앙처리장치(50)는 릴레이(80)의 접점을 오프시킴으로써 대응 설비의 동작을 중지시킨다(S60).

그러나, 매트 스위치부로부터 전류의 흐름이 모두 있는 경우에, 중앙처리장치(50)는 매트 스위치가 정상적인 상태인 것으로 판단하고(S70), 이에따라 발광다이오드부(70)에서 해당 매트 스위치가 정상임을 나타내는 녹색의 발광 다이오드를 온시켜 작업자가 인지할 수 있도록 한다(S80).

한편, 슬라이드 스위치(SSW)가 오프되면 매트 스위치 시스템의 동작은 디스에이블된다. 동작이 끝나면, 중앙처리장치(50)는 작동을 종료한다(S90).

이상에서와 같이 이 발명의 실시예에서, 매트 스위치가 병렬로 연결되도록 하고 이로부터 입력되는 신호를 스캐닝하여 표시하여 줌으로써 매트 스위치가 고장이 발생되었거나 단선이 발생된 경우에 작업자가 고장위치를 신속하게 인지할 수 있으며, 확장가능하게 구성되어 있음으로써 설치공간의 효율화를 도모할 수 있는 효과를 가진 안전 매트 스위치 컨트롤러 시스템 및 그 제어방법을 제공할 수가 있다. 이 발명의 이러한 효과는 산업현장의 안전장치 분야에서 이 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위내에서 당업자에 의해 변형되어 이용될 수가 있다.

Claims (2)

1. 위험이 발생되는 경우에 설비의 동작을 중지시키기 위한 매트 스위치부와, 상기한 매트 스위치부에 연결되어 있는 슬라이드 스위치와, 상기한 슬라이드 스위치로부터 입력되는 신호를 비교함으로써 매트 스위치가 정상또는 비정상 상태임을 판단하는 신호 처리부와, 상기한 신호 처리부로부터 입력되는 신호에 따라 매트 스위치의 정상 및 비정상 상태를 표시하는 다수개의 발광 다이오드와, 동작제어를 위한 동작 스위치와, 상기 슬라이드 스위치로부터 입력되는 신호를 판단하여 매트 스위치가 정상 또는 비정상임을 표시하고 이에따라 설비동작을 제어하기 위한 제어신호를 출력하는 중앙처리장치와, 상기한 중앙처리장치로부터 입력되는 신호에 따라 고장이 발생된 매트 스위치의 번호를 표시하기 위한 세그먼트 표시기와, 상기한 중앙처리장치로부터 입력되는 신호에 따라 설비의 동작을 중지 또는 동작시키는 릴레이를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 안전 매트 스위치 컨트롤러 시스템. 동작이 시작되면 메모리 변수를 초기화시킨 뒤에 매트 스위치부로부터 입력되는 신호를 읽어들여 전류의 흐름이 있는지 없는지를 판단하는 단계와, 하나의 매트 스위치로부터라도 입력되는 전류의 흐름이 없는 경우에 매트 스위치가 작동되었거나 배선이 단선된 것으로 판단하여 적색의 발광수단을 점등시켜 경고를 함과 동시에 단선이 발생된 매트 스위치의 번호를 표시하는 단계와, 릴레이 접점을 오프시킴으로써 대응 설비의 동작을 중지시키는 단계와, 매트 스위치부로부터 전류흐름이 모두 있는 경우에 매트 스위치가 정상적인 상태인 것으로 판단하여 녹색의 발광수단을 점등시키는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 안전 매트 스위치 컨트롤러 시스템의 제어방법.
2. 동작이 시작되면 매트 스위치부로부터 입력되는 신호를 읽어들여 전류의 흐름이 있는지 없는지를 판단하기 위한 명령어 수단과, 매트 스위치중 어느 하나로부터 입력신호가 없는 경우에 매트 스위치가 작동되었거나 배선이 단선된 것으로 판단하여 적색의 발광 다이오드를 온킴으로써 경고를 함과 동시에 단선이 발생된 매트 스위치의 번호를 표시하기 위한 명령어 수단과,릴레이 접점을 오프시킴으로써 대응 설비의 동작을 중지시키기 위한 명령어 수단과, 매트 스위치부로부터 전류흐름이 모두 있는 경우에 매트 스위치가 정상적인 상태인 것으로 판단하여 녹색의 발광 다이오드를 온시키기 위한 명령어 수단을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 컴퓨터용 메모리.