KR102567668B1 - 자동화 설비의 작업자 안전 관리 시스템 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자동화 설비의 작업자 안전 관리 시스템 및 방법으로서, 대형 로봇을 이용하여 다수의 공정을 순차적으로 수행하는 자동화 설비에서 유지 관리가 필요한 특정 공작 기기와 이에 대응되는 로봇 기기는 인터락하여 동작을 중지하고 그 이외의 설비는 동작을 유지시키면서 작업자가 유지 관리가 필요한 공작 기기에 대한 작업시 인터락 오류로 발생될 수 있는 작업자를 향한 해당 로봇 기기의 동작을 작업자 안전 보호 장치를 통해 차단함으로써 작업자의 안전을 확보할 수 있는 기술을 제시한다.

Description

자동화 설비의 작업자 안전 관리 시스템 및 방법{Worker safety management system and method for worker safety management}

본 발명은 자동화 설비의 작업자 안전 관리 시스템 및 방법으로서, 보다 상세하게는 산업용 대형 로봇을 이용하여 다수의 공정을 순차적으로 수행하는 자동화 설비에서 유지 관리가 필요한 특정 공정 설비는 인터락시켜 동작을 중지하고 그 이외의 설비는 동작을 유지시키면서 작업자가 유지 관리가 필요한 공작 기기에 대한 작업시 인터락 오류로 발생될 수 있는 작업자를 향한 해당 로봇 기기의 동작을 작업자 안전 보호 장치를 통해 차단함으로써 작업자의 안전을 확보할 수 있는 기술에 대한 것이다.

컴퓨터 시스템과 산업용 로봇을 도입하여 공장의 생산 라인을 무인화하는 공장 자동화 산업이 급격히 성장하고 있다.

일반적으로 공장 자동화 설비를 통해 하나의 제품을 생산하는데 다수의 공정이 수행되며, 생산 효율을 도모하고자 인라인 방식을 적용하고 있다.

도 1은 로봇 기기를 이용하는 자동화 설비에 대한 일례를 도시한다.

산업용 로봇을 이용한 자동화 설비(10)는 공정을 수행하는 복수의 공정 설비(50a, 50b, 50c)를 포함할 수 있다. 복수의 공정 설비(50a, 50b, 50c)는 인라인 방식으로 이격되어 배치될 수 있다. 공정 설비(50a, 50b, 50c)는 해당 공정을 수행하는 공작 기기(51a, 51b, 51c)와 작업 물품을 이송하는 로봇 기기(55a, 55b, 55c)를 포함할 수 있다.

이러한 산업용　로봇을 포함하는 자동화 설비(10)에서는　작업자가 로봇 기기(55a, 55b, 55c)에 접근시 안전 사고가 빈번히 발생되므로, 안전 사고를 방지하기 위해 설비 둘레에 안전 펜스(11)를 설치하여 동작 중인 설비로 작업자의 접근을 제한하고 있다.

허나, 각 설비는 주기적으로 유지 보수 등의 작업이 요구되며, 해당 설비에 대한 유지 보수를 위해서는 필수적으로 작업자가 해당 설비로 접근하여 작업을 수행하게 된다. 작업자가 출입 도어(12)를 통해 안전 펜스(11) 내부로 진입시 설비 전체를 인터락시켜 동작을 정지시킴으로써 작업자의 안전을 도모하고 있다.

이와 같이 특정 설비에 대한 유지 보수를 수행하기 위해 설비 전체에 대한 인터락을 수행함으로써 특정 설비만 유지 보수가 필요함에도 설비 전체를 정지시켜 생산 효율성이 현저히 떨어지는 문제가 발생된다.

나아가서 작업자는 인에이블 그립 스위치 등을 통해 작업중 긴급 위험 상황 발생시 설비 동작을 정지시킬 수 있다. 허나 이미 로봇 등의 동작으로 작업자에게 안전 사고가 발생된 이후에 인에이블 그립 스위치를 동작시킴으로써 실질적으로 안전 사고를 사전에 방지하지 못하는 문제가 있다.

따라서 작업자의 안전을 도모하면서도 자동화 설비의 생산성을 향상시킬 수 있는 방안이 필요하다.

본 발명은 상술한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 산업용 로봇이 동작하는 위험구역에서 특정 설비의 유지 보수 작업을 수행하는 작업자의 안전을 보장하면서도 유지 보수 대상 설비 이외의 설비들은 지속적으로 동작됨으로써 자동화 설비의 생산성을 향상시킬 수 있는 방안을 제시하고자 한다.

특히, 인에이블 그립 스위치 등의 다양한 안전 장치가 구비되어 있으나, 이러한 안전 장치들을 안전 사고 발생 후 동작시킴으로써 사전에 안전 사고를 실질적으로 방지할 수 없는 문제를 해결하고자 한다.

본 발명의 목적은 전술한 바에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있다.

상기 과제 해결을 위한 본 발명에 따른 자동화 설비의 작업자 안전 관리 시스템의 일실시예는, 해당 공정 작업을 수행하는 공작 기기와 상기 공작 기기로 작업 물품을 이송하는 로봇 기기 사이에 배치되어 상기 로봇 기기의 작업 물품 이송 통로를 제공하되, 선택적으로 상기 물품 이송 통로를 개방과 폐쇄하는 안전 도어를 구비하여 상기 로봇 기기의 상기 작업 물품 이송 통로에 대한 접근을 선택적으로 제한하는 작업자 안전 보호 장치를 포함할 수 있다.

일례로서, 상기 작업자 안전 보호 장치는, 상기 공작 기기와 상기 로봇 기기 사이에 배치되며, 관통로가 마련되어 상기 로봇 기기의 작업 물품 이송 통로를 제공하는 바디 프레임; 상기 바디 프레임에 의해 지지되면서 선택적으로 개방과 폐쇄되어 상기 작업 물품 이송 통로에 대한 상기 로봇 기기의 접근을 제한하는 안전 도어; 상기 안전 도어를 동작시키는 구동 수단; 및 상기 구동 수단을 통해 상기 안전 도어를 동작시켜 상기 작업 물품 이송 통로에 대한 개방과 폐쇄를 제어하는 제어부를 포함할 수 있다.

바람직하게는 상기 제어부는, 상기 로봇 기기를 인터락시키는 안전 버튼의 조작에 따라 상기 로봇 기기의 동작을 정지시키고 상기 안전 도어를 통해 상기 작업 물품 이송 통로를 폐쇄시킬 수 있다.

일례로서, 상기 안전 도어는, 일측이 상기 바디 프레임에 지지되면서 타측이 상기 작업 물품 이송 통로를 향해 회전하여 상기 작업 물품 이송 통로의 일부를 폐쇄하는 제1 도어; 상기 제1 도어에 대향하여 일측이 상기 바디 프레임에 의해 지지되면서 타측이 상기 작업 물품 이송 통로를 향해 회전하여 상기 작업 물품 이송 통로의 나머지 일부를 폐쇄하는 제2 도어; 및 상기 제1 도어의 타측 끝단과 상기 제2 도어의 타측 끝단 간이 맞닿은 상태에서 상기 작업 물품 이송 통로에 대한 폐쇄 상태 해제를 방지하는 잠금 수단을 포함할 수 있다.

나아가서 본 발명에 따른 자동화 설비의 작업자 안전 관리 시스템의 일실시예는, 전체 설비 영역이 복수의 공정 영역과 복수의 작업 영역으로 구분되어 인라인 방식으로 각각의 상기 공정 영역에 해당 공정 작업을 수행하는 상기 공작 기기와 상기 공작 기기로 작업 물품을 이송하는 상기 로봇 기기가 배치되고, 상기 공작 기기 측면 또는 사이에 상기 작업 영역이 마련되며, 상기 공작 기기와 상기 로봇 기기 사이마다 상기 작업자 안전 보호 장치가 배치되고, 상기 전체 설비 영역의 외곽을 둘러싸며 배치되되, 상기 작업 영역에 대응되어 출입구가 구비된 안전 펜스를 포함할 수 있다.

일례로서, 상기 작업자 안전 보호 장치의 제1 도어와 제2 도어를 통한 상기 작업 물품 이송 통로의 폐쇄 상태를 감지하는 폐쇄 감지 센서를 더 포함하며, 제어부는, 상기 폐쇄 감지 센서를 통해 상기 작업 물품 이송 통로에 대한 폐쇄 상태를 인식하고 안전 버튼의 동작 상태에서 폐쇄 상태의 해제시 전체 설비를 인터락시키고 알람 정보를 제공할 수 있다.

또한 본 발명에 따른 자동화 설비의 작업자 안전 관리 방법의 일실시예는, 작업자 안전 보호 장치의 안전 버튼 조작에 따라 로봇 기기를 인터락시켜 정지시키는 로봇 동작 정지 단계; 상기 작업자 안전 보호 장치의 안전 도어를 동작시켜 작업 물품 이송 통로를 폐쇄하는 물품 이송 통로 폐쇄 단계; 폐쇄 감지 센서를 통해 상기 안전 도어를 통한 상기 작업 물품 이송 통로의 폐쇄 상태를 감지하는 폐쇄 상태 감지 단계; 및 상기 안전 버튼의 동작 상태에서 상기 폐쇄 상태의 해제시 전체 설비를 인터락시키는 전체 설비 인터락 단계를 포함할 수 있다.

나아가서 상기 물품 이송 통로 폐쇄 단계는, 상기 안전 도어를 통해 상기 작업 물품 이송 통로를 폐쇄하는 1차 폐쇄 단계; 및 잠금 수단을 통해 상기 안전 도어의 상기 작업 물품 이송 통로에 대한 폐쇄 상태 해제를 방지하는 2차 폐쇄 단계를 포함할 수 있다.

이와 같은 본 발명에 의하면, 산업용 로봇이 동작하는 위험구역에서 작업자의 안전한 작업환경을 보장할 수 있게 된다.

특히, 산업용 로봇이 동작하는 위험구역에서 특정 설비의 유지 보수 작업을 수행하는 작업자의 안전을 보장하면서도 유지 보수 대상 설비 이외의 설비들은 지속적으로 동작됨으로써 자동화 설비의 생산성을 향상시킬 수 있다.

본 발명의 효과는 위에서 언급한 것들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 산업용 로봇 기기를 이용하는 자동화 설비에 대한 일례를 도시한다.
도 2는 본 발명에 따른 작업자 안전 관리 시스템의 일실시예를 도시한다.
도 3은 본 발명에 따른 작업자 안전 관리 시스템의 작업자 안전 보호 장치에 대한 일실시예를 도시한다.
도 4는 본 발명에 따른 작업자 안전 보호 장치에 구비된 잠금 장치의 일실시예를 도시한다.
도 5는 본 발명에 따른 작업자 안전 관리 시스템의 작업자 안전 보호 장치에 대한 다른 실시예를 도시한다.
도 6은 본 발명에 따른 작업자 안전 관리 시스템의 작업자 안전 보호 장치에 대한 다른 실시예를 도시한다.
도 7은 본 발명에 따른 작업자 안전 보호 장치의 일실시예에 대한 구성도를 도시한다.
도 8은 본 발명에 따른 작업자 안전 보호 장치의 제어부에 대한 일실시예의 구성도를 도시한다.
도 9는 본 발명에 따른 작업자 안전 관리 방법의 일실시예에 대한 흐름도를 도시한다.
도 10은 본 발명에 따른 작업자 안전 관리 시스템의 일실시예에 대한 동작 과정을 도시한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세하게 설명하지만, 본 발명이 실시예들에 의해 한정되거나 제한되는 것은 아니다.

본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 설명하기 위하여 이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하고 이를 참조하여 살펴본다.

먼저, 본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로서, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니며, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함할 수 있다. 또한 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

본 발명은 대형 로봇을 이용하여 다수의 공정을 순차적으로 수행하는 자동화 설비에서 유지 관리가 필요한 특정 공작 기기와 이에 대응되는 로봇 기기는 인터락시켜 동작을 중지하고 그 이외의 설비는 동작을 유지시키면서 작업자가 유지 관리가 필요한 공작 기기에 대한 작업시 인터락 오류로 발생될 수 있는 작업자를 향한 해당 로봇 기기의 동작을 작업자 안전 보호 장치를 통해 차단함으로써 작업자의 안전을 확보할 수 있는 기술을 제시한다.

도 2는 본 발명에 따른 안전 관리 시스템의 일실시예에 대한 구성도를 도시한다.

본 발명에 따른 안전 관리 시스템(100)에서는 전체 설비 영역을 복수의 공정 영역(A1, A2, A3)과 복수의 작업 영역(B1, B2, B3, B4)으로 구분한다.

공정 영역(A1, A2, A3)은 각종 공정 설비들이 배치되어 공정 작업이 수행되는 영역이며, 작업 영역(B1, B2, B3, B4)은 작업자가 해당 설비에 접근하여 해당 설비에 대한 유지 보수 등의 작업을 수행할 수 있는 영역이다.

전체 설비 영역의 외곽을 둘러싸며 안전 펜스(110)가 배치되어 각종 공정 설비들이 동작 중인 상태에서 작업자 등의 접근을 제한할 수 있다.

일례로서, 안전 펜스(110)는 산업용 로봇의 작업 반경을 고려하여 배치될 수 있으며, 안전 펜스(110)는 작업자의 진입을 차단하기에 적절한 높이를 가지고, 공정 설비의 작동 상황을 외부에서 용이하게 파악할 수 있도록 구조화되어 설치될 수 있다.

복수의 공정 영역(A1, A2, A3)은 인라인 방식으로 각 공정이 순차적인 순서로 수행될 수 있도록 해당 설비들의 순서와 위치 및 이격 거리 등이 결정될 수 있다.

각각의 공정 영역(A1, A2, A3)에는 해당 공정을 수행하는 공정 설비(50a, 50b, 50c)가 배치되며, 일례로서, 공정 설비(50a, 50b, 50c)는 해당 공정 작업을 수행하는 공작 기기(51a, 51b, 51c)와 공작 기기(51a, 51b, 51c)로 작업 물품을 이송하는 로봇 기기(55a, 55b, 55c) 등을 포함할 수 있다.

일례로서, 로봇 기기(55a, 55b, 55c)는 산업 자동화 분야에서 이용되는 다양한 로봇이 적용될 수 있으며, 프로그래밍에 의한 자동 제어에 따라 구동하는 다목적 매니퓰레이터 로봇 등을 포함할 수 있다.

각 로봇 기기(55a, 55b, 55c)는 대응되는 각 공작 기기(51a, 51b, 51c)로 작업 물품을 이송할 수 있으며, 각 공작 기기(51a, 51b, 51c)에서 해당 공정 작업이 수행되면 로봇 기기(55a, 55b, 55c)는 작업이 완료된 물품을 다음 공정 작업을 위해 물품 보관대(57a, 57b)로 이송할 수 있다.

작업 영역(B1, B2, B3, B4)은 공정 영역(A1, A2, A3)의 측면 또는 공정 영역(A1, A2, A3) 간의 사이에 마련될 수 있다. 바람직하게는 공작 기기(51a, 51b, 51c)의 측면 또는 공작 기기(51a, 51b, 51c) 간의 사이에 작업 영역(B1, B2, B3, B4)이 마련될 수 있다.

작업 영역(B1, B2, B3, B4)은 작업자가 공작 기기(51a, 51b, 51c)로 접근하여 해당 공작 기기(51a, 51b, 51c)에 대한 유지 보수 등의 작업을 수행할 수 있는 공간을 제공할 수 있다.

아울러 각 작업 영역(B1, B2, B3, B4)에 대응되어 안전 펜스(110)에는 작업자가 안전 펜스(110) 내부의 작업 영역(B1, B2, B3, B4)으로 진입이 가능하도록 출입구(130a, 130b, 130c, 130d)가 마련될 수 있다.

출입구(130a, 130b, 130c, 130d)는 작업자가 자유롭게 출입 가능하도록 개방되어 있을 수 있으나, 바람직하게는 출입 도어가 설치되어 작업자의 출입을 제한할 수 있다. 보다 바람직하게는 허여된 작업자만 출입 도어의 개방이 가능하도록 출입을 제한하는 인증 수단 내지 개방 수단이 구비될 수도 있다.

나아가서 출입구(130a, 130b, 130c, 130d) 인근 또는 작업 영역(B1, B2, B3, B4)의 초입에는 각 공정 설비(50a, 50b, 50c)에 대응되는 안전 버튼(미도시)이 구비될 수 있다. 작업자는 안전 버튼을 통해 특정 공작 기기(51a, 51b, 51c)와 특정 로봇 기기(55a, 55b, 55c)를 선택적으로 인터락시켜 그 동작을 정지시킬 수 있다.

가령, A2 공정 영역의 공작 기기(51b)에 대한 티칭 작업을 수행하고자 하는 경우, 작업자는 A2 공정 영역의 공작 기기(51b)에 대응되는 안전 버튼을 조작하여 A2 공정 영역에 배치된 공작 기기(51b)와 로봇 기기(55b)를 인터락시켜 그 동작을 정지시킬 수 있다.

즉, A2 공정 영역의 공작 기기(51b)에 대한 유지 보수 작업시 다른 고정 설비(50a, 50c)는 그대로 작동을 유지시키면서 A2 공정 영역의 공정 설비(50b)만 선택적으로 인터락시켜 동작을 정지시킬 수 있다.

공작 기기(51a, 51b, 51c)와 로봇 기기(55a, 55b, 55c) 사이에는 작업자 안전 보호 장치(150a, 150b, 150c)가 배치된다.

작업자 안전 보호 장치(150a, 150b, 150c)는 작업 영역(B1, B2, B3, B4) 상에서 특정 공작 기기(51a, 51b, 51c)에 대한 작업을 수행 중인 작업자에게 로봇 기기(55a, 55b, 55c)가 접근하지 못하도록 차단함으로써 작업자에 대한 안전 사고를 방지할 수 있다.

작업자 안전 보호 장치와 관련하여, 도 3은 본 발명에 따른 안전 관리 시스템의 작업자 안전 보호 장치의 일실시예를 도시한다.

작업자 안전 보호 장치(150)는 바디 프레임(151), 안전 도어(161, 163), 제어부(미도시) 등을 포함할 수 있다.

바디 프레임(151)은 공작 기기와 로봇 기기 사이에 배치되며, 관통로가 마련되어 로봇 기기에 작업 물품 이송 통로(155)를 제공할 수 있다.

안전 도어(161, 163)는 바디 프레임(151)에 의해 지지되면서 선택적으로 작업 물품 이송 통로(155)를 향해 개방과 폐쇄되어 작업 물품 이송 통로(155)에 대한 로봇 기기의 접근을 제한할 수 있다.

상기 도 3의 실시예에서는 안전 도어로서 양문 방식의 도어를 채용하였다.

양문 중 하나인 제1 도어(161)는 바디 프레임(151) 상의 제1 수직 지지대(152) 상에 일측이 지지되면서 제1 수직 지지대(152)를 축으로 타측이 작업 물품 이송 통로(155)를 향해 회전할 수 있다.

양문 중 다른 하나인 제2 도어(163)는 제1 도어(161)에 대향하여 바디 프레임(151) 상의 제2 수직 지지대(153) 상에 일측이 지지되면서 제2 수직 지지대(153)를 축으로 타측이 작업 물품 이송 통로(155)를 향해 회전할 수 있다.

제1 도어(161)가 작업 물품 이송 통로(155)의 일부분을 폐쇄할 수 있고, 제2 도어(163)가 작업 물품 이송 통로(155)의 나머지 부분을 폐쇄할 수 있어, 제1 도어(161)의 타측 끝단과 제2 도어(163)의 타측 끝단이 서로 맞닿아 작업 물품 이송 통로(155)가 폐쇄될 수 있다.

나아가서 제1 도어(161)와 제2 도어(163)는 작업자에 의한 외력으로 회전되어 작업 물품 이송 통로(155)를 선택적으로 개방과 폐쇄할 수 있으나, 바람직하게는 제1 도어(161)와 제2 도어(163)를 동작시키는 구동 수단(미도시)이 구비되어 자동적으로 제1 도어(161)와 제2 도어(163)를 통해 작업 물품 이송 통로(155)를 선택적으로 개방과 폐쇄할 수도 있다.

일례로서, 구동 수단은 안전 도어를 회전시키는 모터 또는 안전 도어를 밀거나 당기는 유압 실린더 등을 포함하여, 안전 도어를 동작시킬 수 있다.

한걸음 더 나아가서 안전 도어를 통해 작업 물품 이송 통로를 폐쇄시 안전 도어의 개방을 차단하는 잠금 수단이 구비될 수 있다.

안전 도어의 잠금 수단과 관련하여, 도 4는 본 발명에 따른 작업자 안전 보호 장치에 구비된 잠금 장치의 일실시예를 도시한다.

제1 도어(161)와 제2 도어(163)에는 도어 폐쇄 상태를 유지시키기 위한 잠금 수단(180)이 구비될 수 있다.

일례로써, 잠금 수단(180)은 제2 도어(163)에 장착되어 회전되는 걸쇠(181)와 제1 도어(161)에 장착되어 걸쇠(181)가 맞물려 체결되는 잠금 체결부(183)를 포함할 수 있다.

제1 도어(161)와 제2 도어(163)의 양측 끝단이 서로 맞닿아 작업 물품 이송 통로를 폐쇄시킨 상태에서 작업자는 걸쇠(181)를 잠금 체결부(183)에 체결시켜 제1 도어(161)와 제2 도어(163) 간이 개방되지 않도록 잠김 상태를 유지시킬 수 있다.

상기 도 4의 실시예는 잠금 수단에 대한 하나의 예로써 잠금 수단은 다양하게 변형될 수 있다. 가령, 키를 삽입하여 돌림으로써 잠김이 이루어지는 키 방식의 잠금 수단이나 핀을 삽입하여 잠김이 이루어지는 핀 삽입 방식의 잠금 수단 등 다양한 방식의 잠금 수단이 적용될 수 있다.

아울러 상기 도 4의 실시예에서는 작업자에 의한 수동으로 잠김이 이루어지는 구성을 적용하였으나, 잠금 스위치 조작에 따라 자동으로 잠김이 수행되는 자동 방식의 잠금 수단이 적용될 수도 있다.

이와 같이 본 발명에 따른 작업자 안전 보호 장치는 1차적으로 안전 도어를 통해 작업 물품 이송 통로를 폐쇄하면서 2차적으로 잠금 수단으로 안전 도어의 폐쇄 상태를 더욱 견고하게 유지시킬 수 있다.

또한 안전 도어 상에는 폐쇄 감지 센서(미도시)가 배치되어 안전 도어의 폐쇄 상태를 감지하면서 안전 도어의 폐쇄 상태가 해제되는 상황을 인식할 수도 있다.

나아가서 작업자 안전 보호 장치는 다양한 형태로 변형될 수 있는데, 도 5는 본 발명에 따른 작업자 안전 관리 시스템의 작업자 안전 보호 장치에 대한 다른 실시예를 도시한다.

상기 도 5의 실시예는 작업자 안전 보호 장치(190)에 슬라이딩 방식으로 개방과 폐쇄되는 안전 도어(197)를 적용한 경우이다.

바디 프레임(191)의 제1 수직 지지대(192)와 제2 수직 지지대(193) 상에는 가이드 레일(196)이 구비되며, 안전 도어(197)는 가이드 레일(196)을 따라 상하 방향으로 이동될 수 있다.

안전 도어(197)가 가이드 레일(196)을 따라 하강한 경우, 작업 물품 이송 통로(195)가 폐쇄될 수 있고, 안전 도어(197)가 가이드 레일(196)을 따라 상승한 경우, 작업 물품 이송 통로(195)가 개방될 수 있다.

바디 프레임(191)의 상부에는 안전 도어(197)를 롤링 방식으로 보관하면서 안전 도어(197)를 하강시키거나 상승시키는 구동 수단(194)이 마련될 수 있다.

예를 들어, 구동 수단(194)는 모터를 구비하고, 모터 구동에 따라 안전 도어(197)를 하강 또는 상승시켜 작업 물품 이송 통로(195)를 폐쇄 또는 개방시킬 수 있다.

상기 도 5의 실시예를 적용한 경우로서, 도 6은 본 발명에 따른 작업자 안전 관리 시스템의 작업자 안전 보호 장치에 대한 다른 실시예를 도시한다.

상기 도 6의 실시예를 설명함에 있어서 앞서 설명한 실시예와 중복되는 사항에 대해서는 그 설명을 생략하거나 간략하게 설명하도록 한다.

각각의 공정 설비(50a, 50b, 50c)에는 작업자 안전 보호 장치(190a, 190b, 190c)가 배치될 수 있다.

작업자 안전 보호 장치(190a, 190b, 190c)는 공작 기기(51a, 51b, 51c)와 로봇 기기(55a, 55b, 55c) 사이에 배치될 수 있다.

나아가서 작업 영역(B1, B2, B3, B4)에 진입한 작업자가 로봇 기기(55a, 55b, 55c)가 배치된 영역까지 진입하지 못하도록 작업자 안전 보호 장치(190a, 190b, 190c) 사이에는 차단벽(115a, 115b, 115c, 115d)이 구비될 수 있다.

즉, 작업 영역(B1, B2, B3, B4)은 공작 기기(51a, 51b, 51c)에 대응되는 영역까지만 설정될 수 있으며, 로봇 기기(55a, 55b, 55c)의 설치 영역까지 작업자의 접근을 제한하도록 차단벽(115a, 115b, 115c, 115d)이 배치될 수 있다. 만약 작업자가 로봇 기기(55a, 55b, 55c)로 접근하고자 하는 경우, 안전 펜스(110)의 메인 출입문(120)을 통해서 로봇 기기(55a, 55b, 55c)로 접근이 가능할 수 있다.

상기의 실시예에서 살펴본 작업자 안전 보호 장치는 제어부를 포함하여, 제어부를 통해 안전 도어를 통한 작업 물품 이송 통로의 개방과 폐쇄를 제어할 수 있으며, 아울러 제어부는 안전 도어를 통한 작업 물품 이송 통로의 개방 또는 폐쇄 상태를 인식하고 이에 대한 정보를 제공할 수 있다.

제어부를 통한 작업자 안전 보호 장치의 제어와 관련하여, 도 7은 본 발명에 따른 작업자 안전 보호 장치의 일실시예에 대한 구성도를 도시한다.

제어부(200)는 복수의 공정 설비(50a,... 50n) 각각에 대한 전원 공급부(30a,... 30n)를 제어함으로써 선택적으로 특정 공정 설비(50a,... 50n)를 인터락시켜 동작을 정지시킬 수 있다.

일례로서, 각각의 공정 설비(50a,... 50n)마다 대응되는 안전 버튼(140a,...140n)이 마련되며, 작업자가 특정 안전 버튼(140a,...140n)을 조작시 제어부(200)는 이를 인식하고 해당 안전 버튼(140a,...140n)에 대응되는 공정 설비(50a,... 50n)에 대한 전원 공급부(30a,... 30n)를 제어하여 특정 공정 설비(50a,... 50n)를 인터락시킬 수 있다.

아울러 제어부(200)는 작업자가 특정 안전 버튼(140a,... 140n)을 조작시 이에 대응되는 안전 도어(160a,... 160n)를 동작시켜 안전 도어(160a,... 160n)를 통해 작업 물품 이송 통로를 폐쇄시킬 수 있다.

물론 앞서 설명한 바와 같이 제어부(200)에 의해 안전 도어(160a,...160n)가 자동적으로 동작할 수도 있으나, 작업자에 의해 안전 도어(160a,...160n)가 수동적으로 동작할 수도 있다.

또한 제어부(200)는 안전 도어(160a,...160n)를 통해 작업 물품 이송 통로의 폐쇄시 이를 유지시키기 위한 잠금 수단을 동작시킬 수도 있다.

나아가서 각각의 안전 도어(160a,... 160n) 인근에는 안전 도어(160a,... 160n)의 개방 및 폐쇄 상태를 감지하는 폐쇄 감지 센서(157a,... 157n)가 마련될 수 있다.

제어부(200)는 폐쇄 감지 센서(157a,... 157n)를 통해 해당 안전 도어(160a,... 160n)의 개방 및 폐쇄 상태를 인식하고 이에 대한 정보를 제공할 수 있다.

아울러 특정 공정 설비(50a,... 50n)에 대한 유지 보수 작업을 위해 작업자가 안전 버튼(140a,... 140n)을 조작하여 특정 공정 설비(50a,... 50n)에 대한 인터락으로 동작이 정지되고 작업 물품 이송 통로가 폐쇄된 상태에서 제어부(200)는 해당 폐쇄 감지 센서(157a,... 157n)를 통해 안전 도어(160a,... 160n)에 대한 폐쇄 상태를 지속적으로 모니터링하면서 작업자의 의도와 다르게 해당 안전 도어(160a,... 160n)의 폐쇄 상태가 해제되는 경우, 이를 인식하고 알람 정보를 제공하거나 알람 정보와 함께 전체 설비를 인터락시켜 전체 설비의 동작을 정지시킬 수도 있다.

제어부와 관련하여 도 8은 본 발명에 따른 작업자 안전 보호 장치의 제어부에 대한 일실시예의 구성도를 도시한다.

제어부(200)는 안전 버튼 인식부(210), 설비 인터락부(220), 안전 도어 제어부(230), 폐쇄 상태 인식부(240), 상태 정보 제공부(250) 등을 포함할 수 있다.

안전 버튼 인식부(210)는 공정 설비마다 대응되어 마련된 안전 버튼의 조작을 인식하고, 특정 안전 버튼의 조작시 이에 대응되는 인터락 신호를 생성하여 설비 인터락부(220)에 제공할 수 있다.

설비 인터락부(220)는 안전 버튼 인식부(210)의 인터락 신호에 대응하여 해당 공정 설비의 전원 공급부를 제어하여 해당 공정 설비를 인터락시킴으로써 동작을 정지시킬 수 있다.

아울러 설비 인터락부(220)는 폐쇄 상태 인식부(240)의 위급 상황 신호에 따라 전체 공정 설비의 전원 공급부를 제어하여 전체 공정 설비를 인터락시킴으로써 전체 공정 설비의 동작을 정지시킬 수 있다.

안전 도어 제어부(230)는 안전 버튼 인식부(210)의 인터락 신호에 대응하여 해당 안전 도어를 동작시켜 해당 작업 물품 이송 통로를 개방 또는 폐쇄시킬 수 있다.

폐쇄 상태 인식부(240)는 폐쇄 감지 센서의 감지 정보를 기초로 안전 도어의 개방 또는 폐쇄 상태를 모니터링할 수 있다.

만약, 특정 안전 도어가 폐쇄 상태를 유지하여야 함에도 불구하고 폐쇄 상태가 해제되는 경우, 폐쇄 상태 인식부(240)는 위급 상황 신호를 생성하여 설비 인터락부(220)로 제공할 수 있다.

상태 정보 제공부(250)는 각각의 공정 설비의 동작 또는 인터락 상태, 안전 도어의 개방 또는 폐쇄 상태에 대한 정보를 제공할 수 있다.

이를 위해 상태 정보 제공부(250)는 상태 정보를 제공하기 위한 디스플레이, 스피커, 램프 등을 포함하며, 해당 정보를 각 장치를 통해 제공할 수 있다.

또한 본 발명에서는 앞서 살펴본 본 발명에 따른 자동화 설비의 작업자 안전 관리 시스템을 통해 작업자의 안전을 관리하는 방법을 제시하는데, 이에 대하여 실시예를 통해 살펴보기로 한다.

도 9는 본 발명에 따른 작업자 안전 관리 방법의 일실시예에 대한 흐름도를 도시한다.

작업자가 특정 공정 설비의 공작 기기에 대한 유지 보수 작업을 진행하는 경우, 해당 공작 기기에 대응되는 안전 버튼을 조작하며, 제어부는 작업자의 안전 버튼 조작을 인식(S110)하고, 해당 안전 버튼에 대응되는 공정 설비의 로봇 기기를 인터락시켜 동작을 정지(S120)시킬 수 있다.

그리고 작업자는 해당 작업 영역으로 진입하여 안전 도어를 동작(S130)시킴으로써 작업 물품 이송 통로를 폐쇄(S140)시킬 수 있다. 여기서 안전 도어의 동작은 작업자에 의해 수동적으로 이루어질 수도 있고, 또는 제어부에 의해 자동적으로 이루어질 수도 있다.

가령, 제어부는 특정 공정 설비에 대응되는 안전 버튼의 조작에 따라 특정 공정 설비를 인터락시킨 후 안전 도어를 동작시켜 작업 물품 이송 통로를 폐쇄시킬 수 있다.

아울러 안전 도어에 의해 작업 물품 이송 통로에 대한 폐쇄가 이루어진 후 잠금 수단을 통해 안전 도어를 락킹(S150)하여 안전 도어의 폐쇄 상태를 견고하게 유지시킬 수 있다.

여기서 잠금 수단을 통한 안전 도어의 락킹은 작업자에 의해 수동적으로 이루어질 수도 있고, 또는 제어부에 의해 자동적으로 이루어질 수도 있다.

가령, 해당 안전 도어의 잠금 수단에 대응되는 잠금 스위치가 구비되며, 작업자의 잠금 스위치 조작에 따라 제어부는 잠금 수단을 제어하여 안전 도어에 대한 락킹을 수행할 수 있다.

이와 같이 안전 도어를 통한 작업 물품 이송 통로를 폐쇄하는 1차 폐쇄와 잠금 수단을 통하 안전 도어의 폐쇄 상태를 견고하게 유지시키는 2차 폐쇄를 통해 작업 영역에서 작업 중인 작업자에 대한 안전을 더욱 확고하게 보장할 수 있다.

제어부는 안전 버튼의 조작에 따른 특정 공정 설비의 인터락과 동작 정지 정보, 해당 안전 도어의 폐쇄 정보, 해당 잠금 수단의 잠김 상태 정보 등을 다양한 방식으로 제공할 수 있다. 가령, 디스플레이나 램프 등을 통한 시각 정보 또는 스피커를 통한 음향 정보로 이러한 다양한 정보를 제공할 수 있다.

나아가서 제어부는 폐쇄 감지 센서를 통해 해당 안전 도어의 폐쇄 상태를 지속적으로 감지(S160)하면서 인터락 오류 등으로 인한 로봇 기기의 동작 등 의도하지 않은 여러 요인으로 인해 안전 도어의 폐쇄 상태가 해제되는 경우, 제어부는 이를 인식(S170)할 수 있다.

만약 안전 도어의 폐쇄 상태가 유지되어야 함에도 불구하고 폐쇄 상태가 해제되는 경우, 제어부는 작업자의 안전을 보호하기 위해 전체 설비를 인터락시켜 전체 설비에 대한 동작을 정지시키고 이에 대한 알람 정보를 제공(S180)할 수 있다.

본 발명에 따른 작업자 안전 관리 방법을 도 10에 도시된 본 발명에 따른 작업자 안전 관리 시스템의 일실시예에 대한 동작 과정을 참조하여 좀더 구체적으로 살펴보기로 한다.

A2 공정 영역에 배치된 공정 설비(50b)의 공작 기기(51b)에 대한 유지 보수 작업이 요구되는 경우, 작업자는 A2 공정 영역의 측면에 마련된 작업 영역 B2 또는 B3에 대응되는 안전 펜스(110)의 출입구(130b, 130c)를 통해 작업 영역 B2 또는 B3로 진입할 수 있다.

작업자가 작업 영역 B2 또는 B3로 진입시 해당 공정 설비(50b)에 대응되는 안전 버튼을 조작하여 해당 공정 설비(50b)를 인터락시킴으로써 해당 로봇 기기(55b)의 동작을 정지시킬 수 있다.

안전 버튼 조작에 따라 해당 공정 설비(50b)에 배치된 작업자 안전 보호 장치(150b)의 안전 도어가 동작하여 해당 로봇 기기(55b)의 작업 물품 이송 통로를 폐쇄함으로써, 작업자가 공작 기기(51b)에 대한 유지 보수 작업 중 로봇 기기(55b)가 작업자에게 접근하는 것을 차단할 수 있다.

추가적으로 작업자 안전 보호 장치(150b)의 안전 도어에 대한 잠금 수단으로 안전 도어를 락킹함으로써 작업자의 작업 중 안전 도어의 폐쇄를 견고하게 유지시킬 수 있다.

해당 공정 설비(50b)에 대한 인터락, 작업자 안전 보호 장치(150b)의 안전 도어를 통한 작업 물품 이송 통로의 폐쇄, 작업자 안전 보호 장치(150b)의 안전 도어에 대한 잠금 수단의 락킹 등에 대한 정보가 제공되므로 작업자는 이를 확인하고 공작 기기(51b)에 대한 유지 보수 작업을 진할 수 있다.

나아가서 작업자 안전 보호 장치(150b)의 안전 도어에 대한 폐쇄 상태를 폐쇄 감지 센서를 통해 지속적으로 모니터링하면서, 만약 안전 도어에 대한 폐쇄 상태가 유지되어야 함에도 불구하고 폐쇄 상태가 해제되는 경우, 제어부는 전체 설비를 인터락시켜 전체 설비의 동작을 정지시키고 알람 경고 정보를 제공할 수 있다.

이와 같은 본 발명을 통해 산업용 로봇이 동작하는 위험구역에서 작업자의 안전한 작업환경을 보장할 수 있게 된다.

특히, 산업용 로봇이 동작하는 위험구역에서 특정 설비의 유지 보수 작업을 수행하는 작업자의 안전을 보장하면서도 유지 보수 대상 설비 이외의 설비들은 지속적으로 동작됨으로써 자동화 설비의 생산성을 향상시킬 수 있다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서 본 발명에 기재된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상이 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의해서 해석되어야하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

50a, 50b, 50c, 50n : 공정 설비,
30a, 30n : 전원 공급부,
51a, 51b, 51c : 공작 기기,
55a, 55b, 55c : 로봇 기기,
100 : 안전 관리 시스템,
110 : 안전 펜스,
150, 150a, 150b, 150c, 190 : 작업자 안전 보호 장치,
151, 191 : 바디 프레임,
155, 195 : 작업 물품 이송 통로,
157a, 157n : 폐쇄 감지 센서,
160, 160a, 160n, 197 : 안전도어,
161 : 제1 도어,
163 : 제2 도어,
180 : 잠금 수단,
200 : 제어부,
210 : 안전 버튼 인식부,
220 : 설비 인터락부,
230 : 안전 도어 제어부,
240 : 폐쇄 상태 인식부,
250 : 상태 정보 제공부.

Claims (8)

1. 삭제
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 삭제
6. 삭제
7. 작업자 안전 보호 장치의 안전 버튼 조작에 따라 로봇 기기를 인터락시켜 정지시키는 로봇 동작 정지 단계;
   상기 작업자 안전 보호 장치의 안전 도어를 동작시켜 작업 물품 이송 통로를 폐쇄하는 물품 이송 통로 폐쇄 단계;
   폐쇄 감지 센서를 통해 상기 안전 도어를 통한 상기 작업 물품 이송 통로의 폐쇄 상태를 감지하는 폐쇄 상태 감지 단계; 및
   상기 안전 버튼의 동작 상태에서 상기 폐쇄 상태의 해제시 전체 설비를 인터락시키고 알람을 제공하는 전체 설비 인터락 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동화 설비의 작업자 안전 관리 방법.
8. 제 7 항에 있어서,
   상기 물품 이송 통로 폐쇄 단계는,
   상기 안전 도어를 통해 상기 작업 물품 이송 통로를 폐쇄하는 1차 폐쇄 단계; 및
   잠금 수단을 통해 상기 안전 도어의 상기 작업 물품 이송 통로에 대한 폐쇄 상태 해제를 방지하는 2차 폐쇄 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동화 설비의 작업자 안전 관리 방법.

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