KR20140018568A

KR20140018568A - 인체 감응식 양수조작 안전모듈 및 이를 이용한 기계설비

Info

Publication number: KR20140018568A
Application number: KR1020120084845A
Authority: KR
Inventors: 이해권
Original assignee: 이해권
Priority date: 2012-08-02
Filing date: 2012-08-02
Publication date: 2014-02-13

Abstract

본 발명은 프레스 장치 등 안전사고의 위험이 있는 기계장치에 구비되어 작업자의 양손이 감지되는 경우에만 기계장치가 동작되도록 하는 안전모듈 및 상기 안전모듈을 구비하는 기계설비에 관한 것이다. 본 발명에 따른 인체 감응식 양수조작 안전모듈은 인체의 접촉 또는 근접을 감지하는 인체 감응 센서부; 상기 인체 감응 센서부에서 생성된 감지신호에 따라 제어신호를 생성하는 제어부 및 상기 생성된 제어신호에 따라 기계장치에 연결된 스위칭 수단을 구동하는 구동부를 포함하여 구성되는 것을 기술적 특징으로 한다. 또한, 본 발명에 따른 인체 감응식 양수조작 안전모듈을 이용한 기계설비는 본 발명에 따른 인체 감응식 양수조작 안전모듈; 전원; 기계장치 및 상기 전원과 기계장치를 연결하는 스위칭 수단을 포함하되, 상기 스위칭 수단은 상기 인체 감응식 양수조작 안전모듈에 의해 단속되는 것을 기술적 특징으로 한다.

Description

인체 감응식 양수조작 안전모듈 및 이를 이용한 기계설비 {HUMAN BODY SENSITIVE TWO-HAND OPERATION TYPE SAFETY MODULE AND MACHINERY INSTALLATION USING THE SAME}

본 발명은 인체 감응식 양수조작 안전모듈 및 이를 이용한 기계설비에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 프레스 장치 등 안전사고의 위험이 있는 기계장치에 구비되어 작업자의 양손이 감지되는 경우에만 기계장치가 동작되도록 하는 안전모듈 및 상기 안전모듈을 구비하는 기계설비에 관한 것이다.

종래에 푸쉬스위치를 이용한 양수조작식 안전모듈 및 이를 이용한 기계설비가 ‘특허문헌 1’에 개시되어 있다.

도 1(a)는 종래의 양수조작식 안전모듈이 구비된 프레스 장치의 사시도이고, 도 1(b)는 도 1(a)에 도시된 프레스 장치의 전기회로의 간략도이다. 종래의 양수조작식 안전모듈은 두 개의 안전판(1)(2) 각각의 하부에 전원을 단속하는 푸쉬스위치(3)(4)가 설치되고 상기 푸쉬스위치(3)(4)가 프레스를 작동시키는 솔레노이드밸브(5)와 직렬로 연결되어, 두 개의 푸쉬스위치(3)(4)가 동시에 가압될 때에만 솔레노이드밸브(5)에 전원을 공급한다. 종래의 푸쉬스위치를 이용한 양수조작식 안전모듈은 작업자의 양손이 동시에 푸쉬스위치를 가압하고 있지 않을 때에는 프레스(6)에 전원이 인가되지 않도록 하여, 작업자가 부주의 또는 착각으로 프레스의 작업반경에 손을 위치시키고 있는 경우 프레스가 동작하지 않도록 함으로써 안전사고를 예방한다.

그런데 종래의 양수조작식 안전모듈은 가압 방식인 푸쉬스위치를 이용하여 전원을 단속하기 때문에, 반복하여 푸쉬스위치를 조작하는 경우 손목 관절에 무리를 주어 작업자가 근골격계 질환에 걸릴 위험이 있으며, 작업자가 편의를 위해 중량체 등을 푸쉬스위치에 올려놓더라도 프레스 장치에 전원을 인가할 수 있기 때문에 안전사고가 발생할 가능성이 있다는 문제점이 있다.

KR 10-2008-0007916 A (2008. 1. 23.)

본 발명은 위와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명에서 해결하고자 하는 과제는 가압방식이 아니면서, 인체가 감지될 때에만 제어신호를 생성하여 전송하는 인체 감응식 양수조작 안전모듈을 제공하는 것이다.

본 발명에서 해결하고자 하는 또 다른 과제는 본 발명에 따른 인체 감응식 양수조작 안전모듈을 구비함으로써, 작업자가 편법으로 작동시킬 수 없는 기계설비를 제공하는 것이다.

위와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 인체 감응식 양수조작 안전모듈은 인체의 접촉 또는 근접을 감지하는 인체 감응 센서부; 상기 인체 감응 센서부에서 생성된 감지신호에 따라 제어신호를 생성하는 제어부 및 상기 생성된 제어신호에 따라 기계장치에 연결된 스위칭 수단을 구동하는 구동부를 포함하여 구성되는 것을 기술적 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 인체 감응식 양수조작 안전모듈을 이용한 기계설비는 본 발명에 따른 인체 감응식 양수조작 안전모듈; 전원; 기계장치 및 상기 전원과 기계장치를 연결하는 스위칭 수단을 포함하되, 상기 스위칭 수단은 상기 인체 감응식 양수조작 안전모듈에 의해 단속되는 것을 기술적 특징으로 한다.

본 발명에 따른 인체 감응식 양수조작 안전모듈은 반복 조작하더라도 작업자의 관절에 무리가 가지 않도록 할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 인체 감응식 양수조작 안전모듈을 이용한 기계설비는 안전모듈이 인체를 감지하는 경우에만 프레스 등의 기계장치에 전원을 인가시키는 제어신호를 생성함으로써 작업자가 편법으로 기계설비를 작동시키는 것을 방지할 수 있다.

도 1은 종래의 양수조작식 안전모듈이 구비된 프레스 장치
도 2는 본 발명에 따른 인체 감응식 양수조작 안전모듈의 사시도
도 3은 본 발명에 따른 인체 감응식 양수조작 안전모듈의 내부 회로의 개념도
도 4는 본 발명에 따른 인체 감응식 양수조작 안전모듈을 이용한 기계설비의 개요도
도 5는 인체 감응 센서부가 서로 다른 종류의 인체 센서로 구성된 일 실시형태
도 6은 송신회로와 수신회로 조합의 실시형태
도 7은 제어회로의 실시예
도 8은 본 발명에 따른 인체 감응식 양수조작 안전모듈이 설치된 기계설비의 사용상태도

아래에서는 본 발명에 따른 인체 감응식 양수조작 안전모듈 및 이를 이용한 기계설비를 첨부된 도면을 통해 더욱 상세히 설명한다.

본 발명은 인체 감응식 양수조작 안전모듈 및 이를 이용한 기계설비에 관한 것으로, 도 2는 본 발명에 따른 인체 감응식 양수조작 안전모듈의 사시도이고, 도 3은 본 발명에 따른 인체 감응식 양수조작 안전모듈의 내부 회로의 개념도이며, 도 4는 본 발명에 따른 인체 감응식 양수조작 안전모듈을 이용한 기계설비의 개요도이다.

본 발명에 따른 인체 감응식 양수조작 안전모듈(100)은 인체 감응 센서부(10) 및 상기 인체 감응 센서부(10)에서 생성된 감지신호에 따라 제어신호를 생성하는 제어부(20), 상기 생성된 제어신호에 따라 프레스 장치 등의 기계장치에 연결된 스위칭 수단을 구동하는 구동부(30)를 포함하여 구성된다. 본 발명에 따른 인체 감응식 양수조작 안전모듈(100)은 인체 감응 센서부(10)가 지속적으로 감시신호를 생성하여 제어부(20)에 전달하면 제어부(20)는 내장된 알고리즘에 따라 작업자의 양손이 감지되었는지를 판단하여 작업자의 양손이 감지되었다고 판단되는 경우 구동부(30)에 제어신호를 인가한다.

본 발명에 따른 인체 감응식 양수조작 안전모듈을 이용한 기계설비는 인체 감응식 양수조작 안전모듈(100), 전원(200), 프레스, 전단기, 보링머신, 단조기 등의 기계장치(300) 및 상기 전원(200)과 기계장치(300)를 연결하는 스위칭 수단(400)을 포함하여 구성된다. 본 발명에 따른 인체 감응식 양수조작 안전모듈을 이용한 기계설비는 평소에는 전원(200)과 기계장치(300)가 스위칭 수단(400)에 의해 전기적으로 단절되어 있다가, 인체 감응식 양수조작 안전모듈(100)에 의해 스위칭 수단(400)이 구동되면 스위칭 수단(400)이 폐회로를 구성하여 기계장치(300)를 전원(200)과 연결함으로써 기계장치(300)가 구동될 수 있도록 한다.

아래에서는 각 구성요소에 대하여 상세히 설명한다.

인체 감응 센서부(10)는 인체의 접촉 또는 근접을 감지하는 센서(이하 ‘인체 센서’라 한다)가 복수 개 구비되어 감지신호를 생성하는 구성요소로서, 상기 인체 센서(12)의 종류로는 센서에 인체가 접촉할 때 발생하는 전하의 이동을 이용하는 접촉식 센서(14), 인체가 접근할 때 발생하는 정전용량 변화를 이용하는 비접촉식 센서(15), 인체에서 발산되는 원적외선을 이용하는 초전센서(16, pyroelectric sensor) 등이 있다.

인체 감응 센서부(10)는 작업자가 양손으로 편리하게 조작할 수 있도록 작업자의 양손이 닿을 수 있는 정도의 간격에 2 개 이상의 인체 센서(12)가 배치된다.

이때 인체 감응 센서부(10)를 구성하는 2 개 이상의 인체 센서(12)는 동일한 종류가 아니어도 좋다. 예를 들면 인체 센서(12)는 동일한 2 개의 접촉식 센서(14), 동일한 2 개의 비접촉식 센서(15) 또는 동일한 2 개의 초전센서(16)가 아닐 수 있다. 인체 감응 센서부(10)는 2 종류 이상의 인체 센서(12)를 조합하여 구성될 수 있으며, 이러한 경우 특정 종류의 인체 센서(12)가 오동작을 하는 환경에 처했을 때에도 나머지 다른 종류의 인체 센서(12)가 정상작동을 함으로써 본 발명에 따른 인체 감응식 양수조작 안전모듈(100)이 안전모듈의 역할에 더욱 충실하도록 할 수 있다.

2 종류 이상의 인체 센서(12)가 조합된 인체 감응 센서부(10)의 일 실시형태를 설명하도록 한다. 도 5는 인체 감응 센서부(10)가 1 개의 접촉식 센서(14)와 1 개의 초전센서(16)로 구성된 일 실시형태를 도시한 것이다. 인체 감응 센서부(10)가 1 개의 접촉식 센서(14)와 1 개의 초전센서(16)로 구성되는 경우, 작업환경에 따라 접촉식 센서(14)에서 항상 감지신호가 생성되는 경우가 있을 수 있다. 만약 인체 감응 센서부(10)가 2 개의 접촉식 센서로 구성된다면, 작업자의 양손이 접촉식 센서에 위치하지 않더라도 감지신호가 생성되어 제어부(20)에서 기계설비에 전원을 인가하도록 하는 제어신호를 생성하는 위험상황이 발생할 수 있다. 그러나 인체 감응 센서부(10)를 1 개의 접촉식 센서(14)와 1 개의 초전센서(16), 즉 이종의 인체 센서(12)로 구성하는 경우에는 접촉식 센서(14)가 오작동하여 감지신호가 생성되더라도 작업자의 손이 초전센서(16)에 접근하여 초전센서(16)에서 원적외선이 검출되지 않는다면 기계설비가 작동하는 위험상황은 발생하지 않는다. 보통 서로 종류가 다른 센서가 동시에 오작동을 하는 빈도는 종류가 같은 센서가 동시에 오작동을 하는 빈도보다 낮다고 할 수 있으므로, 인체 감응 센서부(10)의 인체 센서(12)를 2 종류 이상으로 구성함으로써 본 발명에 따른 인체 감응식 양수조작 안전모듈(100)이 보다 큰 신뢰성 및 안정성을 가지도록 할 수 있다.

인체 감응 센서부(10)는 후술할 제어부(20)에 감지신호를 전송하기 위한 송신회로(18)를 포함할 수 있다. 송신회로(18)는 감지신호를 송신하는 방식에 따라 유선 또는 무선 방식으로 구성될 수 있으며, 무선 방식인 경우 감지신호를 전달하는 주파수 대역에 따라 안테나, 적외선 LED, LED 등의 소자를 포함하여 구성되는데, 이와 관련해서는 제어부(20)에 포함되는 수신회로(22)에 대한 설명에서 상술하기로 한다.

제어부(20)는 인체 감응 센서부(10)에서 전송된 감지신호에 따라 전원(200)과 기계장치(300)를 연결하는 스위칭 수단(400)을 단속하는 제어신호를 생성하는 구성요소로서, 인체 감응 센서부(10)에서 감지신호를 수신하는 수신회로(22) 및 상기 수신회로(22)에서 수신한 감지신호로부터 제어신호를 생성하는 제어회로(24)를 포함하여 구성된다.

수신회로(22)는 인체 감응 센서부(10)에서 감지신호를 전송하는 방식에 따라 유선 또는 무선 방식으로 구성될 수 있다. 유선 방식 수신회로는 인체 감응 센서부(10)와 제어부(20)를 도선 또는 금속패턴 등에 의하여 전기적으로 연결하여 감지신호를 전달한다. 유선 방식 수신회로는 간단하게는 인체 감응 센서부(10)와 제어부(20)를 직접 연결하여 감지신호를 전달할 수도 있으나, 인체 감응 센서부(10)에서 출력되는 감지신호와 제어부(20)에 요구되는 입력신호가 정합하지 않는 경우에는 인체 감응 센서부(10)에서 출력되는 감지신호를 제어부(20)에 요구되는 입력신호의 형태로 변환하는 정합기를 포함할 수 있다.

무선 방식 수신회로는 인체 감응 센서부(10)와 제어부(20)를 전기적으로 연결하지 않고 감지신호를 전달한다. 무선 방식 수신회로는 RF(Radio Frequency), 적외선, 빛 등을 이용하여 감지신호를 전송받을 수 있는데, 무선 방식 수신회로에는 각 주파수 영역에 적합한 수신용 소자가 포함될 수 있다. 예를 들면, RF를 이용하는 경우에는 주파수대에 맞는 안테나가 포함되고, 적외선을 이용하는 경우에는 초전센서나 열전대(thermocouple)가 포함되며, 빛을 이용하는 경우에는 포토 다이오드나 포토 트랜지스터가 포함될 수 있다.

위에서 간략히 설명했던 인체 감응 센서부(10)의 송신회로(18)의 전송방식과 관련하여 송신회로(18)와 조합되는 수신회로(22)의 몇 가지 실시형태에 대해 보다 상세히 설명한다. 도 6은 송신회로(18)와 수신회로(22)의 조합을 도시한 것으로, 도 6(a)는 RF, 도 6(b)는 적외선, 도 6(c)는 빛을 이용하는 경우를 도시한 것이다. 송신회로(18)가 안테나를 이용하여 RF 신호를 전송하는 경우 수신회로(22)에는 RF 신호를 수신할 수 있도록 안테나가 포함되고, 송신회로(18)가 적외선 LED 등의 소자를 이용하여 적외선 신호를 전송하는 경우 수신회로(22)는 초전센서 또는 열전대 등의 소자가 포함되며, 송신회로(18)가 가시광 LED 또는 레이저 다이오드 등의 소자를 이용하여 빛을 전송하는 경우 수신회로(22)에는 포토 다이오드 또는 포토 트랜지스터 등의 소자가 포함된다. 즉, 수신회로(22)는 송신회로(18)에서 전송되는 신호를 적절히 받아들일 수 있도록 대응되는 수신용 소자를 포함하여 구성될 수 있다.

제어회로(24)는 수신회로(22)에서 수신된 감지신호 각각을 입력으로 하여 소정의 로직을 거쳐 전원과 기계장치를 연결하는 스위칭 수단을 단속하는 제어신호를 생성한다. 가령 인체 감응 센서부(10)가 2 개의 인체 센서(12)를 포함하여 구성되는 경우, 특정 시각에 제어회로(24)에 입력되는 감지신호는 0 개, 1 개 또는 2 개이다. 감지신호 0 개는 작업자의 양손이 모두 인체 센서(12) 위에 위치하지 않는다는 것이고, 감지신호 1 개는 작업자의 양손 중 어느 하나만 인체 센서(12) 위에 위치한다는 것이며, 감지신호 2 개는 작업자의 양손이 모두 인체 센서(12) 위에 위치한다는 것이므로, 제어회로(24)는 감지신호가 2 개인 경우에만 제어신호를 생성하도록 구성되어야 한다.

상기 제어회로(24)는 간단하게는 AND 또는 NAND 게이트를 만들 듯이 FET 등 반도체 소자의 조합으로 구성될 수도 있고, 인체 센서(12)의 개수가 많거나 다른 요소를 고려해야 하는 경우 등 제어 로직이 복잡해지는 경우에는 프로그래밍된 마이크로프로세서를 이용하여 구성될 수도 있다.

도 7은 제어회로의 실시예를 도시한 것으로, 도 7(a)는 인체 감응 센서부(10)에서 2 개의 감지신호가 모두 입력되는 경우에만 제어신호를 출력하도록 하는 로직 게이트를 이용한 제어회로를 도시한 것이고, 도 7(b)는 인체 감응 센서부(10)에서 n 개의 감지신호가 전송되는 경우 n 개의 감지신호의 조합에 따라 제어신호를 출력하는 마이크로프로세서를 이용한 제어회로를 도시한 것이다.

도 7(a)의 실시예에서 로직 게이트는 2 개의 감지신호가 모두 1(high)인 경우에만 출력이 1(high)이 되어야 하므로, AND 게이트가 되어야 한다. 상기 실시형태에서는 1(high)을 감지신호가 있거나 제어신호를 출력하는 것으로, 0(low)을 감지신호가 없거나 제어신호의 출력이 없는 것으로 설명하였으나, 1(high)을 감지신호가 없거나 제어신호의 출력이 없는 것으로 하고, 0(low)을 감지신호가 있거나 제어신호를 출력하는 것으로 설계할 수도 있다. 로직 게이트의 입출력의 설정을 구체적으로 어떻게 하는지는 통상의 기술자가 용이하게 설계할 수 있는 사항이다.

도 7(b)와 같은 실시예에서 마이크로프로세서는 로직 테이블을 내장하여 입력되는 감지신호의 조합을 로직 테이블에서 찾아 제어신호를 출력할 수 있다. 예를 들어, 도 7(b)의 실시예에서 4 개의 감지신호가 순서대로 1, 1, 1, 0이면 제어신호를 출력하고, 1, 1, 1, 1이면 제어신호를 출력하지 않는다. 도 7(b)와 같이 마이크로프로세서를 이용하여 제어회로를 구성하는 실시형태는 감지신호 외에 온도, 시간지연 등 다른 요소를 입력으로 고려하여 제어신호를 생성하는 로직을 구현할 수 있다는 장점이 있다.

구동부(30)는 제어부(20)에서 생성된 제어신호에 따라 전원(200)과 기계장치(300) 사이에 연결된 스위칭 수단(400)을 구동하는 구성요소로서, 구동부(30)에 전자석, 모터 등 구동수단이 포함되어 구동부(30)가 스위칭 수단(400)을 직접 구동할 수도 있고, 스위칭 수단(400)에 구동수단이 내장되고 구동부(30)는 스위칭 수단(400)에 구동신호만 인가하도록 구성될 수도 있다. 예를 들어, 상기 스위칭 수단(400)이 계전기(relay)로 구성되어 있다면 구동부(30)는 계전기의 전류를 조절함으로써 전원(200) 및 기계장치(300)를 연결하는 계전기의 접촉단자를 단속한다. 구동부(30)에 의해 스위칭 수단(400)이 닫히면 기계장치(300)와 전원(200)이 폐회로를 이루어 기계장치(300)가 구동되고, 스위칭 수단이 열리면 기계장치(300)와 전원(200)이 개회로를 형성하여 기계장치(300)가 구동되지 않는다.

구동부(30)는 전원(200)과 기계장치(300) 사이에 연결되는 스위칭 수단에 따라 스위칭 수단을 단속할 수 있는 적절한 구성으로 구현될 수 있다.

도 8은 본 발명에 따른 인체 감응식 양수조작 안전모듈이 설치된 기계설비의 사용상태도이다. 본 발명에 따른 인체 감응식 양수조작 안전모듈(100)은 전원(200)과 기계장치(300)를 연결하는 스위칭 수단(400)에 연결되어, 작업자가 본 발명에 따른 인체 감응식 양수조작 안전모듈(100)의 인체 감응 센서부에 양손을 올려놓으면 스위칭 수단(400)을 닫아 기계장치(300)에 전원(200)이 연결되도록 한다. 이러한 구성에 의하여, 본 발명에 따른 인체 감응식 양수조작 안전모듈 및 이를 이용한 기계설비는 작업자의 관절 등에 무리를 주지 않으면서도, 작업자의 안전이 확보된 상황에서만 기계장치를 작동시켜 안전하게 작업을 하도록 할 수 있다.

10 인체 감응 센서부 12 인체 센서
14 접촉식 센서 15 비접촉식 센서
16 초전센서 18 송신회로
20 제어부 22 수신회로
24 제어회로 30 구동부
100 인체 감응식 양수조작 안전모듈 200 전원
300 기계장치 400 스위칭 수단

Claims

인체의 접촉 또는 근접을 감지하는 인체 센서(12)가 복수 개 구비되어 감지신호를 생성하는 인체 감응 센서부(10);
상기 인체 감응 센서부(10)에서 생성된 감지신호에 따라 제어신호를 생성하는 제어부(20) 및
상기 생성된 제어신호에 따라 기계장치(300)에 연결된 스위칭 수단(400)을 구동하는 구동부(30)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 인체 감응식 양수조작 안전모듈.
청구항 1에 있어서,
상기 인체 감응 센서부(10)는 서로 다른 종류의 인체 센서(12)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 인체 감응식 양수조작 안전모듈.
청구항 1에 있어서,
상기 인체 센서(12)는 접촉식 센서(14), 비접촉식 센서(15) 또는 초전센서(16) 중 어느 하나 이상을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 인체 감응식 양수조작 안전모듈.
청구항 1에 있어서,
상기 제어부(20)는 상기 인체 감응 센서부(10)에서 수신된 감지신호로부터 제어신호를 생성하는 제어회로(24)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 인체 감응식 양수조작 안전모듈.
청구항 4에 있어서,
상기 제어회로(24)는 로직 게이트 또는 마이크로프로세서를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 인체 감응식 양수조작 안전모듈.
청구항 1에 있어서,
상기 제어부(20)는 유선 방식 또는 무선 방식의 수신회로(22)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 인체 감응식 양수조작 안전모듈.
청구항 1 내지 6 중 어느 한 항에 따른 인체 감응식 양수조작 안전모듈(100);
전원(200);
기계장치(300) 및
상기 전원(200)과 기계장치(300)를 연결하는 스위칭 수단(400)을 포함하는 기계설비에 있어서,
상기 스위칭 수단(400)은 상기 인체 감응식 양수조작 안전모듈(100)에 의해 단속되는 것을 특징으로 하는 인체 감응식 양수조작 안전모듈을 이용한 기계설비.
청구항 7에 있어서,
상기 기계장치(300)는 프레스, 전단기, 보링머신, 단조기 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 인체 감응식 양수조작 안전모듈을 이용한 기계설비.