JP3093671B2 - 光線式安全装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、加工機械の周囲に
複数層の光線を外側から内側に向けて形成すると共に、
少なくとも１層が遮断されると加工機械の作動を停止さ
せ、さらに複数層の光線の遮断もしくはその解消順を判
断することにより、作業過程を判断するようになったプ
レス機等の加工機械に用いられる光線式安全装置に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】本出願人は、特開平３−１４０６９８号
公報により、複数層の光線、即ち複数枚の光幕をプレス
機の外側から内側に向けて形成すると共に、複数層の光
線の光線遮断信号を入力とし、少なくとも１層が遮断さ
れると、プレス機の作動を停止させる停止信号を発生す
る停止信号発生回路と、最も内側の光線の光線遮断信号
から最も外側の光線の光線遮断信号まで順に消滅するの
を検出して異物脱出信号を発生する異物脱出信号発生回
路と、停止信号発生の発生後に異物脱出信号が発生する
のを検出して停止解除信号を発生する停止解除信号発生
回路とを備えた光線式安全装置を提案した。

【０００３】これにより、いずれかの光線の故障に起因
する異物侵入の検出ミスが回避され、また複数層の光線
の遮断及びその解消順を判断することにより、作業者が
光線の内側へ入って見掛け上異常が回復する危険も防止
でき、監視性能を向上させることができる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】一方、このような遮断
及びその解消順を判断することにより作業者の手等の侵
入及び脱出を判断する装置を構成すれば、原理的にはそ
の２回の侵入・脱出過程ごとに加工機械を作動可能状態
にすることにより、作業の安全性が一層高まり、プレス
機等を自動的に作動させ得る。

【０００５】しかしながら、実際上は作業者の不規則な
動作或は予期せぬ光線遮断が生じるために、層状光線の
遮断もしくはその解消方向だけで作業過程を判断するだ
けでは問題が残される。

【０００６】本発明は、このような点に鑑みて、ワーク
のセット及び取出しを確実に検出できる複数層の光線に
よる光線式安全装置を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、この目的を達
成するために、請求項１により、加工機械の周囲に複数
層の光線を外側から内側に向けて形成すると共に、少な
くとも１層が遮断されると加工機械の作動を停止させ、
さらに複数層の光線の遮断もしくはその解消順を判断す
ることにより、作業過程を判断するようになった光線式
安全装置において、加工機械の加工位置にセットされた
ワークを検知するワークセンサと、外側の層から内側の
層の光線が順に遮断され、次いでワーク検知信号が発生
されるのを検出してワークがセットされたと判断するワ
ークセット判断手段と、このワークセット判断手段がワ
ークがセットされたと判断した状態で内側の層から外側
の層の光線の遮断が順に解消されるのを検出してワーク
セット部が脱出したと判断する脱出判断手段と、この脱
出判断手段がワークセット部が脱出したと判断した状態
で、ワーク検知信号が消滅し、次いで内側の層から外側
の層の光線の遮断が順に解消されるのを検出してワーク
取出しが完了したと判断し、さらにワークセット判断手
段を新たに作動可能にするワーク取出し判断手段とを備
え、脱出判断手段が、ワークセット部が脱出したと判断
すると、加工機械を作動可能状態にすることを特徴とす
る。

【０００８】脱出判断手段が、作業者の手又はワークセ
ット機構であるワークセット部が脱出したのを検出した
時点で、加工機械は手動操作又は自動的に作動される。
脱出判断手段の判断により、加工機械が作動可能になっ
た状態で、少なくとも１層の光線が遮断されると加工機
械の作動は停止させられる。

【０００９】

【発明の実施の形態】図１乃至図３を基に本発明の実施
の形態の一例による光線式安全装置を説明する。図３
は、スライド１に取付けられた上型２及び下型３間に介
在された金属材料のワーク５を所定の形状に折り曲げ加
工するプレス機を示す。その正面の一方側には投光器用
ブラケット１０が取付けられ、発光素子１１が上方から
下方に向けて配列され、さらに内側の途中位置から発光
素子１２が配列され、垂直面へ２層の光線が形成されて
いる。他方側には、受光器用ブラケット２０が対面して
配列され、前述の各発光素子に対向する位置に同様に２
層に受光素子１４、１５が配列されている。これによ
り、複数個の受光素子１４にそれぞれに入射する層状光
線のいずれかが遮断されると、周知のように１層目の光
線遮断信号Ｌ１を付属回路（図示せず）から発生する。
同様に、２層目の受光素子１５に入射する光軸のいずれ
かが遮断されると２層目の光線遮断信号Ｌ２が出力され
る。

【００１０】１６は下型３にセットされたワーク５に向
けて光ビームを照射する光照射器であり、対向位置に受
光器１６ａが配置されることにより、光ビームの遮断の
有無によりワーク５の有無を検知するワークセンサを構
成している。尚、ワークセンサとしては、場合によりマ
イクロスイッチ等を用いることも考えられる。

【００１１】図１は、これらの光線遮断信号Ｌ１、Ｌ２
及びワーク検知信号ｗの処理回路部を示す。即ち、３０
は、プレス機に作業者がワーク５を出し入れする作業過
程を判断する作業過程判断手段である。この手段は、複
数個の発光素子１１及び受光素子１４による外側の層が
ワークセット部である作業者の手により遮断され、内蔵
のタイマの設定時間内に発光素子１２及び受光素子１５
による内側の層の光線が遮断され、続いて設定時間内に
ワークセンサ１６、１６ａによるワーク検知信号ｗが出
力されるのを検出してワーク５がセットされたと判断す
るワークセット判断手段３１と、このワークセット判断
手段がワーク５が下型３にセットされたと判断した状態
で内側の層の光線遮断が解消され、次いで外側の層の光
線遮断が所属のタイマの設定時間内に解消されるのを検
出して作業者の手が脱出したと判断して脱出信号ａを発
生する脱出判断手段３２と、この脱出判断手段が作業者
の手が脱出したと判断した状態で、外側の層の光線が遮
断され、次いで内側の層が所属のタイマの設定時間内に
遮断されたのを検出してワーク取出し動作が着手された
と判断する取出し着手判断手段３３と、この取出し着手
判断手段がワーク取出し動作に着手したと判断した状態
で所属のタイマの設定時間内にワーク検知信号ｗが消滅
し、次いで内側の層から外側の層の光線遮断が順に設定
時間内に解消されるの検出してワーク５の取出しが完了
したと判断し、さらにワークセット判断手段３１を新た
に作動可能にする取出し完了判断手段３４とを備えてい
る。

【００１２】取出し着手判断手段３３は、上型２が下降
したのを検知して自動的に発生されるプレス作動信号ｐ
に応答して判断動作が可能になる。この取出し着手判断
手段及び取出し完了判断手段３４で本発明のワーク取出
し判断手段を構成する。前述の各手段の判断過程におい
て、所属のタイマの設定時間内に判断過程が歩進されな
い場合、その手段の判断動作はリセットされ、新たに判
断動作を開始する。タイマの設定時間は、作業者のそれ
ぞれの作業に対する通常の動作速度に余裕を持たせてそ
れぞれ設定され、いずれにしても数秒以内である。これ
らの手段は、光線遮断信号Ｌ１、Ｌ２及びワーク検知信
号ｗを入力とする種々の方式のハードロジック回路或は
ＣＰＵにより構成できる。

【００１３】２１は停止信号発生回路として機能するオ
アゲートであり、光線遮断信号Ｌ１、Ｌ２の少なくとも
１個が入力するとプレス機の作動を制御する駆動制御回
路２２に停止信号ｓを供給する。２４は停止解除信号発
生手段であり、脱出信号ａに応答して停止解除信号ｃを
発生し、その発生はプレス作動信号ｐでリセットされ
る。

【００１４】２５はプレス機の作動着手用のリモートス
イッチを構成するために腕時計式のベルトに取付けられ
たタッチスイッチであり、その操作により例えば超音波
ビームを発生する送信回路２５ａが付属し、その送信ビ
ームを受信する受信回路２５ｂが装置本体に取付けられ
ている。そして、停止解除信号ｃの発生状態でタッチス
イッチ２５が操作されると、その送信信号が受信され、
アンドゲート２６を通して駆動制御回路２２に始動信号
ｏが供給される。

【００１５】このように構成された安全装置の動作を図
２を参照して説明する。通常、停止解除信号発生手段２
４は層状光線が遮断されていない状態でも停止解除信号
ｃを発生せず、タッチスイッチ２５を操作してプレス機
は作動しない。

【００１６】ワークセット判断手段３１は、図２に示す
ように、光線遮断信号Ｌ１、Ｌ２が共に無し及びワーク
検知信号ｗが無しの状態（ステップＳ１）から１層目が
遮断され（ステップＳ２）、次いで設定時間内に２層目
も遮断され（ステップＳ３）、続いて設定時間内にワー
ク検知信号ｗが発生されると（ステップＳ４）、ワーク
５が加工位置にセットされたと判断する。

【００１７】脱出判断手段３２は、このようにワーク５
がセットされていると判断されたのに続いて、２層目の
遮断が解消され（ステップＳ５）、次いで設定時間内に
１層目の遮断も解消されると（ステップＳ６）、作業者
の手が脱出したと判断して脱出信号ａを発生させ、これ
に応答して停止解除信号ｃを発生させる。この状態で、
タッチスイッチ２５を操作することにより、アンドゲー
ト２６を通して始動信号ｏが出力され、駆動制御回路２
２はワーク５のプレス加工を行わせると共に、停止解除
信号発生手段２４をプレス作動信号ｐでリセットして停
止解除信号ｃの発生を停止させる。

【００１８】停止解除信号ｃが発生している状態で、作
業者の例えば手が侵入して光線遮断信号Ｌ１、Ｌ２の少
なくとも１個が発生すると、駆動制御回路２２に停止信
号ｓが供給され、この間タッチスイッチ２５を操作して
も駆動制御回路２２はワーク５のプレス加工を行わせな
い。

【００１９】取出し着手判断手段３３は、前述のように
脱出したと判断された状態で、さらにプレス作動信号ｐ
が発生された後に、先ず１層目が遮断され（ステップＳ
７）、次いで設定時間内に２層目も遮断されると（ステ
ップＳ８）、ワーク５の取出しが着手されたと判断す
る。取出し完了判断手段３４は、このように取出しに着
手したと判断された状態で、設定時間内に先ずワーク検
知信号ｗが消滅し（ステップＳ９）、次いで設定時間内
に２層目の遮断が解消され（ステップＳ１０）、続いて
設定時間内に１層目の遮断も解消されると（ステップＳ
１１）ワーク５の取出しが完了したと判断し、次の判断
サイクルを開始させる。

【００２０】このように手によりワークの取出し、続く
ワークのセット及び手の脱出を確認できることにより、
安全性が一層向上し、タッチスイッチ２５の操作性を問
題なく向上させることができる。光線が内側から２回遮
断されるごとに自動的にプレス機を作動させる原理的に
可能な判断方法に対して空打ちが確実に防止され、した
がって脱出信号ａに応答して自動打ちも可能になる。

【００２１】図４及び図５は、前述の２層のままで監視
範囲を広げるためにその間の間隔を広げた場合に特に有
効な光線式安全装置を示す。即ち、作業過程判断手段４
０は、１６段の判断過程を確認するように７段のＲ／Ｓ
フリップフロップ４１〜４７と、これらのフリップフロ
ップをセット及びリセット等の制御を行う制御回路５１
〜５７とより構成されている。これらのフリップフロッ
プ４１〜４７には、セット出力Ｑ１〜Ｑ７が出力された
場合に点灯する発光ダイオード６１〜６７が付属してい
る。

【００２２】図５は作業判断手段４０の判断過程を説明
するもので、△印は、層状光線が遮断又は遮断・非遮断
の不安定状態及びワーク検知信号ｗが有るか又は有無の
不安定状態を意味する。□印は、層状光線が非遮断又は
遮断・非遮断の不安定状態及びワーク検知信号ｗが無し
又は有無の不安定状態を意味する。

【００２３】ワークセット判断手段は、Ｒ／Ｓフリップ
フロップ４１、４２及びその制御回路５１、５２より構
成される。Ｒ／Ｓフリップフロップ４１がセット出力Ｑ
１を出力している状態で、制御回路５２は１層目が遮断
もしくは不安定状態になるとステップＳ２の作業過程が
成立したと判断してその確認状態に歩進し、次いでその
状態から制御回路５２に内蔵のタイマで設定された所定
時間内に２層目も遮断もしくは不安定状態になるとステ
ップＳ３に歩進し、さらに所定時間内にワーク検知信号
ｗも発生もしくはその不安定状態になるとステップＳ４
に歩進し、所定時間内に２層共安定的に遮断及びワーク
検知信号ｗが安定的に発生するとステップＳ５に歩進し
てＲ／Ｓフリップフロップ４２をセットする。

【００２４】このような判断動作において、設定時間内
に作業過程が歩進されないと、その判断過程はクリアさ
れてステップＳ２から再度始まる。ワーク検知信号ｗの
有無も判断し、さらに所定のリズムでの歩進であるか否
かも判断し、作業者の動作に起因する不安定状態を含め
た判断を行うため、ワークのセット過程が確実に高信頼
度下で判断される。

【００２５】脱出判断手段は、Ｒ／Ｓフリップフロップ
４３、４４及び制御回路５３、５４より構成される。前
述の状態で、脱出により２層目が非遮断もしくは不安定
状態になるとステップＳ６に歩進し、Ｒ／Ｓフリップフ
ロップ４３はセットされる。この判断には、ワーク脱出
の開始を確実に検出してその情報を確実に保持するため
に専用のフリップフロップが所属している。この状態
で、設定時間内に２層目が確実に非遮断になって１層目
が非遮断もしくは不安定状態になるとステップＳ７に歩
進する。さらに、設定時間内に２層共安定的に非遮断及
びワーク検知信号ｗが安定的に発生するとステップＳ８
に歩進する。この状態でプレス機は作動可能状態にな
り、さらに同様に制御回路５４に内蔵されたタイマで設
定された設定時間後に同じ状態であるとステップＳ９に
歩進し、Ｒ／Ｓフリップフロップ４４がセットされ、脱
出信号ａを発生させてプレス機を作動可能状態にする。

【００２６】取出し着手判断手段は、Ｒ／Ｓフリップフ
ロップ４５及び制御回路５５より構成される。前述の状
態で、プレス作動信号ｐの発生後に１層目が遮断もしく
は不安定状態になるとステップＳ１０に歩進し、次いで
１層目の遮断が安定し、２層目も遮断もしくは不安定状
態になるとステップＳ１１に歩進し、その状態から設定
時間内に２層共安定的に遮断及びワーク検知信号ｗが安
定的に発生しているとステップＳ１２に歩進してＲ／Ｓ
フリップフロップ４５をセットする。これにより、ワー
ク５の取出しに着手されたことを確実に検出する。

【００２７】取出し完了判断手段は、Ｒ／Ｓフリップフ
ロップ４６、４７及び制御回路５６、５７より構成され
る。前述の状態で、設定時間内にワーク検知信号ｗが消
滅もしくは不安定状態になるとステップＳ１３に歩進
し、さらに設定時間内にワーク検知信号ｗが安定的に消
滅し、２層目が遮断もしくは不安定状態になるとステッ
プＳ１４に歩進し、Ｒ／Ｓフリップフロップ４６はセッ
トされる。この状態で、設定時間内に１層目が遮断もし
くは不安定状態になるとステップＳ１５に歩進し、Ｒ／
Ｓフリップフロップ４７がセットされる。この状態で、
設定時間内に１層目が安定的に遮断されるとステップＳ
１６、即ち初期状態のステップＳ１に歩進し、Ｒ／Ｓフ
リップフロップ４１がセットされて次のワークセットを
判断可能状態にする。ステップＳ１５の判断過程には、
このワークの取出し寸前の状態を確実に検出し、その情
報を確実に保持するために専用のフリップフロップ４７
が所属している。判断過程の歩進は、付属の発光ダイオ
ード６１〜６７の点灯状態で確認できる。

【００２８】

【発明の効果】請求項１の発明によれば、複数枚の層状
光線の遮断及びその解消順とワークの有無を判断するこ
とにより、ワークのセット及び取出しが確実に判断可能
となり、加工機械の作動可能状態を一層正確に判断で
き、作業の安全性が極めて高くなる。したがって、加工
機械を作動させる手動スイッチも操作し易く構成するこ
とができ、必要により作動の自動化も可能にする。

【００２９】請求項２の発明によれば、ワーク取出し判
断手段が、外側の層から内側の層の光線が順に遮断され
て次いでワーク検知信号が消滅するのを検出することに
より、一層確実にワーク取出しの完了が判断される。請
求項３の発明によれば、作業過程の判断手段に、作業過
程の歩進に要した時間を判断させるタイマが付属するこ
とにより作業のリズムを確認でき、高精度の判断が可能
になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態を例示する光線式安全装置
の回路構成を示す図である。

【図２】同回路構成の動作を説明する図である。

【図３】同光線式安全装置の斜視図である。

【図４】別の実施の形態による光線式安全装置の回路構
成を示す図である。

【図５】図４による回路構成の動作を説明する図であ
る。

【符号の説明】

５ ワーク １１ １２ 発光素子 １４、１５ 受光素子 １６、１６ａ ワークセンサ

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 加工機械の周囲に複数層の光線を外側か
   ら内側に向けて形成すると共に、少なくとも１層が遮断
   されると加工機械の作動を停止させ、さらに複数層の光
   線の遮断もしくはその解消順を判断することにより、作
   業過程を判断するようになった光線式安全装置におい
   て、 加工機械の加工位置にセットされたワークを検知するワ
   ークセンサと、外側の層から内側の層の光線が順に遮断
   され、次いでワーク検知信号が発生されるのを検出して
   前記ワークがセットされたと判断するワークセット判断
   手段と、このワークセット判断手段が前記ワークがセッ
   トされたと判断した状態で内側の層から外側の層の前記
   光線の遮断が順に解消されるのを検出してワークセット
   部が脱出したと判断する脱出判断手段と、この脱出判断
   手段が前記ワークセット部が脱出したと判断した状態
   で、前記ワーク検知信号が消滅し、次いで内側の層から
   外側の層の前記光線の遮断が順に解消されるのを検出し
   てワーク取出しが完了したと判断し、さらに前記ワーク
   セット判断手段を新たに作動可能にするワーク取出し判
   断手段とを備え、 前記脱出判断手段が、前記ワークセット部が脱出したと
   判断すると、加工機械を作動可能状態にすることを特徴
   とする光線式安全装置。
2. 【請求項２】 ワーク取出し判断手段が、脱出判断手段
   がワークセット部が脱出したと判断した状態で、外側の
   層から内側の層の光線が順に遮断されるのを検出してワ
   ーク取出し動作が着手されたと判断する取出し着手判断
   手段と、この取出し着手判断手段がワーク取出し動作が
   着手されたのを検出した状態でワーク検知信号が消滅
   し、次いで内側の層から外側の層の前記光線の遮断が順
   に解消されるのを検出してワーク取出しが完了したと判
   断する取出し完了判断手段とより成ることを特徴とする
   請求項１の光線式安全装置。
3. 【請求項３】 ワークセット判断手段、脱出判断手段及
   びワーク取出し判断手段に、判断過程が設定時間内に歩
   進されるのを検出させるタイマが付属したことを特徴と
   する請求項１の光線式安全装置。