JP7247731B2 - プレス機械用安全装置該安全装置を備えたプレス機械 - Google Patents
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Description
その光学センサに関する部位を抜き出して図示すると、例えば図4に示すようなものとなる。
これらの投光器37、受光器39は共に上下に延びた柱状をなし、投光器37には複数の投光素子(図示なし)が上下方向にそって列状に配置され、それに対向する受光器39の対向面には投光器37と同様に複数の受光素子(図示なし)が上下に列状に配置され、各投光素子と対をなして光軸を形成している。
つまり、図4のように作業者の手指等が各投光素子から発光する光で形成される光カーテン35に交差すると、当該交差箇所の信号レベルが基準値αを下回る事になり、遮光されている、即ち作業者33の手指等の侵入を検出できるように構成されている。
これにより当該遮光を検出した際には危険領域内のプレス機械を停止、あるいは警報を発する事を可能にしている。
この光学センサは、出射方向を異ならせて検出光を出射し、その反射光に基づいて監視エリア内の侵入物を検知するエリア監視センサであり、検出光としてのレーザー光を投光する投光手段、投光手段からのレーザー光を回転軸を中心に周方向に走査する走査手段、前記走査手段で走査されるレーザー光により形成される所定の検出領域内の対象物からの反射光を受光して受光信号を生成する受光手段と、当該受光信号に基づいて対象物までの距離を算出する距離算出手段、当該距離算出手段で算出された距離情報と対象物を検出したときの検出光の走査角とから測距情報を求め、それにより当該対象物の侵入を検知し、検知信号を出力する検知信号出力手段を備えるものである。ここで検出領域は任意の形状、広さを設定できるものであるため、様々な監視環境に対応した監視エリア設定に有効である。
図5において、5はプレス台、7はプレス台5に載置された被プレス板、9はプレス台5に向けて移動するプレスヘッド、33は作業者、35はプレスヘッド9が作動する危険領域と安全領域を分離するための光カーテンを表している。
図5(a)は被プレス板7が短尺品の場合、つまりプレス台5に被プレス板7をセットした時に、危険領域内に収まる長さの場合であり、この時は被プレス板7の厚みに関わらず、危険領域と安全領域を光カーテン35によって完全に分離することができる構成となっている。
ここで所定距離は通常、プレスヘッド9と光カーテン35との距離と侵入する対象物の厚みを考慮して定められ、例えば作業者33の手指等がプレスヘッド9に押しつぶされる所まで挿入する前に手指等の侵入を検出するようにしたい場合、つまり手指等が光カーテン35を交差してしまう高さ以下、例えば14mm以下に設定しておく。
従って長尺品の場合、この厚みの違いに応じた調整も必要となるので、これを図5(b)、(c)に基づいて説明する。
図5(b)(c)において、Hは光カーテン35の下端から被プレス板7が載置されるプレス台上面までの距離(以下、プレス台距離Hという。)、Lは前述した光カーテン35の下端から被プレス板7の表面までの所定距離(以下、安全距離Lという。)を示している。
しかしながら、前者のようなプレス台5位置の変更はその都度対応するプレス台5に入れ替えるか、もしくはプレス台5の上下移動機構を別途設けるなどする事が必要となり手間がかかるし、また装置も大型化する可能性がある。
また後者のような光カーテン35の下端位置の調整は光カーテン35の検出位置を、電気的、すなわちプログラム制御で行うこととなるが、プログラムミスなどヒューマンエラーの可能性も考えると安全装置として使用するハードルは非常に高いものとなる。。
前記光学センサを搭載可能に構成し、前記プレスヘッドに当該プレスヘッドの移動方向と平行に相対移動可能に取り付けられる光学センサ位置規制部と、
前記光学センサ位置規制部から被プレス板が配置される側に延出している延出部材であって、前記延出部材は、その先端が前記検出領域における被プレス板側の端部よりも第1距離だけ被プレス板側に更に突出した位置になるよう前記光学センサ位置規制部に取り付けられ、
前記光学センサ位置規制部は、
前記プレスヘッドが被プレス板側に移動する間であって、
(a)前記延出部材の先端が被プレス板の表面に当接する迄は、前記被プレス板をプレスするプレスヘッドの先端位置よりも前記光学センサの前記検出領域における被プレス板側の端部が移動方向に突出して位置しつつ前記プレスヘッドと共に移動し、
(b)前記延出部材の先端が前記被プレス板の表面に当接して以降は、前記光学センサの前記検出領域における前記端部と前記被プレス板の表面との距離を所定距離に保つよう、前記プレスヘッドの移動方向とは逆方向に前記プレスヘッドに対して相対移動する
ように、前記プレスヘッドに設けられることを特徴とするものである。
前記光学センサは、
検出光であるレーザー光を出射する出射手段と、
回転軸を中心に、前記出射手段からの検出光を周方向に走査する走査手段と、
前記走査手段で走査された検出光が、設定された検出領域内の対象物で反射した反射光を受光して受光信号を生成する受光手段と、
前記受光信号に基づいて前記検出領域内の対象物の侵入を検出した事を示す検出信号を出力する検出信号出力手段と、
を有することを特徴とするものである。
前記光学センサからの検出信号の入力により前記プレスヘッドを停止するよう制御する制御部を備えていることを特徴とするものである。
前記光学センサからの検出信号の入力により前記プレスヘッドが移動する方向を反対方向に変更するよう制御する制御部を備えていることを特徴とするものである。
前記プレス機械用安全装置が、前記プレスヘッドにおける操作側である前面側と、その反対側の背面側にそれぞれ設けられていることを特徴とするものである。
安全装置3は、プレス台5に載置された被プレス板7に向けて移動するプレスヘッド9に取り付けられて、危険領域に侵入する侵入物を検出するものであって、光学センサ11を搭載して光学センサ11の被プレス板7に対する位置を一定に維持するものである。
以下、プレス機械1、被プレス材7の概要と安全装置3の各構成の詳細を説明する。
プレス機械1は、プレスヘッド9を駆動機構15によって昇降させ、プレスヘッド9を被プレス板7に所定の圧力で押し圧して、被プレス板7を曲げ加工等するものである。プレス機械1には、駆動機構15を制御してプレスヘッド9を下降、上昇させるための制御部17が設けられ、作業者は操作部19を操作することで、制御部17に制御指示を与えることができるようになっている。
制御部17は、入力される光学センサ11からの検出信号により駆動機構15の駆動を停止するよう制御する機能を有している。
本実施の形態の被プレス板7は、例えば板厚が14mm以上の厚板を対象としており、このように被プレス板7が厚板場合、その板厚変化量が大きく、板厚変化量が20mm以上の場合、すなわち板厚が34mm以上になる場合もある。
もっとも、本発明では、被プレス板7の板厚を限定するものではないが、被プレス板7が厚板のように板厚変化量が大きい場合に、本願発明の効果がより奏される。
安全装置3は、光学センサ11と、光学センサ11を搭載すると共に、光学センサ11をプレスヘッド9に対して相対移動可能に取り付ける光学センサ位置規制部13と、光学センサ位置規制部13から被プレス板7側に延出する延出部材23を有している。
光学センサ位置規制部13は、本実施の形態では、光学センサ11を搭載したセンサ搭載部21を有するガイドレール25とガイドレール25を走行するスライダー27によって構成されている。
延出部材23は、棒状の部材からなり、先端には被プレス板7に当接した際に被プレス板7を傷つけないための樹脂製の保護部材29が設けられている。
延出部材23のプレスヘッド9から下方への延出長さb(図1参照)は、自由に設定可能であるが、本例では、280mmに設定されている。
延出部材23の先端が被プレス板7に当接し、その後、さらにプレスヘッド9が下降すると、延出部材23はその先端を被プレス板7に当接させた状態を維持しつつ、被プレス板7からの反力を受けて、光学センサ位置規制部13に取り付けられた光学センサ11がスライダー27と共にガイドレール25に沿って上昇する。
そのため、延出部材23の先端が被プレス板7に当接した後は、プレスヘッド9が下降しても光学センサ11で設定されている検出領域S2の被プレス板7側の端部Pと被プレス板7との距離が一定に保たれるようになっている。
光学センサ11は、種々のものを適用でき、前述した通り図4のような方式のものも適用できるが、本実施の形態では、先行文献2に示されるようなスキャン型光学センサを用いている。
図2はそのような光学センサで検出領域設定可能領域S1中に設定されている検出領域S2を示すものである。
光学センサ11は、光出射部(図示なし)と、その光出射部から出射されたレーザー光を回転軸を中心に周方向に走査するガルバノミラー等の回転走査部(図示なし)と、走査光が検出領域設定可能領域S1中で設定されている検出領域S2内に侵入した作業者の手指等の対象物で反射反射光を受光し、受光信号を生成する受光部(図示なし)と、対象物が無く反射光が生じない場合の検出領域設定可能領域S1での信号レベルと当該受光信号の信号レベルにより当該検出領域S2内に手指等の対象物が侵入した事を判別し、検出信号を出力する検出信号出力部(図示なし)を有している。
図2に示すように、レーザー光の走査角は回転軸を中心に200°程度の角度で、例えば半径10m程度の検出領域設定可能領域S1を有している。そして、検出領域設定可能領域S1の範囲内で、手指等の対象物の侵入を検出できる検出領域S2を任意に設定することができる。
なお検出領域S2の被プレス板7側の端部Pとは、プレスヘッド9のプレス動作方向(本実施例では鉛直下方方向)の直線を含む平面と検出領域S2との交点の内、最も被プレス板7側にある点の部分の事である。
従って本実施形態の検出領域S2では端部Pがこれに相当し、検出領域S2が仮に検出領域設定可能領域S1と同形状で半径の小さい扇型形状の場合、その扇型の中心を通る鉛直線と検出領域S2の円弧との交点の内、最も被プレス板7側の点がこれに相当する。
図3(a)に示す状態は、プレスヘッド9が十分に上昇した状態を示しており、延出部材23の先端と被プレス板7との間には距離βの領域がある。この領域は、光学センサ11の検出領域S2の外側のため、作業者の手指が入っても光学センサ11によって検出されない。そのため、この領域は作業可能エリアとなっている。
従って、下降速度が可変なプレスヘッド9の場合には、その速度に応じて当該距離が下降中は変化するようなものであっても良い。
図3(b)に示す状態では、光学センサ11による検出領域S2の下端は、被プレス板7の上方14mmの位置である。したがって、手指がプレスヘッド9側に入った場合には必ず検出される。
図3(c)に示す状態から、図3(d)に至り、さらに加工が開始しても、光学センサ11による検出領域S2の被プレス板7側の端部Pと被プレス板7の表面との安全距離a=14mmは一定に保たれている。
上記のような動作は、被プレス板7の板厚が変化しても同様であり、それ故に、本実施の形態では、板厚が変化しても、光学センサ11の取付位置を変更することなく、光学センサ11による検出領域S2の位置を一定に保つことができるのである。
なおここでは制御部17によって駆動機構15を停止するようにしているが、それ以外の危険回避制御を取るものであっても良い。つまり、下降動作から反転して上昇移動動作するように制御するものや、手指等を再び安全領域に戻すのに十分間に合うよう、下降速度を落とす駆動制御、もしくは作業者に危険である事を報知する音声や光等の報知手段による報知を発生させるものであっても良い。
例えば、身体の各部位の厚さは、一般的に、「指」は14mm以上、手(掌)は25mm以上、腕・脚・体は45mm以上とされているので、検出したい部位の厚さと検出領域S2の端部Pからプレスヘッド9までの距離に応じて適宜設定するようにすればよい。
その場合、本実施の形態で示されるように光学センサ位置規制部13に取り付けられた光学センサ11と延出部材23は重力により下降する構成ではなく、例えばばね等の弾性部材によりプレスヘッドの加工時の移動方向(閉じ方向)に付勢される構成で実現するのが好ましい。
つまり、プレスヘッド9が閉じ方向に移動して被プレス板7と延出部材23の先端とが当接する間は延出部材23及び光学センサ11は閉じ方向の所定位置に付勢されて保持されており、延出部材23の先端が被プレス板7に当接した後は、取り付けられるプレスヘッド9のみがばね力に抗して閉じ方向に移動する一方、延出部材23と光学センサ11は弾性部材の弾性力により当該所定位置に保持される構成で実現するのが好ましい。
3 安全装置
5 プレス台
7 被プレス板
9 プレスヘッド
11 光学センサ
13 光学センサ位置規制部
15 駆動機構
17 制御部
19 操作部
21 センサ搭載部
23 延出部材
25 ガイドレール
27 スライダー
29 保護部材
31 光学センサ(従来例)
33 作業者
35 光カーテン
37 投光器
39 受光器
S1 検出領域設定可能領域
S2 検出領域
Claims (10)
- プレスヘッドに取り付け可能であって、作業者の手指等の侵入が禁止されている危険領域と侵入が許容されている安全領域との境界に設定された所定の検出領域内に手指等が侵入した事を検出する検出信号を出力する光学センサを備えたプレス機械用安全装置であって、
前記光学センサを搭載可能に構成し、前記プレスヘッドに当該プレスヘッドの移動方向と平行に相対移動可能に取り付けられる光学センサ位置規制部と、
前記光学センサ位置規制部から被プレス板が配置される側に延出している延出部材であって、前記延出部材は、その先端が前記検出領域における被プレス板側の端部よりも第1距離だけ被プレス板側に更に突出した位置になるよう前記光学センサ位置規制部に取り付けられ、
前記光学センサ位置規制部は、
前記プレスヘッドが被プレス板側に移動する間であって、
(a)前記延出部材の先端が被プレス板の表面に当接する迄は、前記被プレス板をプレスするプレスヘッドの先端位置よりも前記光学センサの前記検出領域における被プレス板側の端部が移動方向に突出して位置しつつ前記プレスヘッドと共に移動し、
(b)前記延出部材の先端が前記被プレス板の表面に当接して以降は、前記光学センサの前記検出領域における前記端部と前記被プレス板の表面との距離を所定距離に保つよう、前記プレスヘッドの移動方向とは逆方向に前記プレスヘッドに対して相対移動する
ように、前記プレスヘッドに設けられることを特徴とするプレス機械用安全装置。 - 前記光学センサ位置規制部は、前記プレスヘッドが被プレス板側に移動する間において、前記延出部材の先端が被プレス板の表面に当接する迄は、前記被プレス板をプレスするプレスヘッドの先端位置よりも前記検出領域における前記端部が前記移動方向に第2距離だけ突出して位置しつつ前記プレスヘッドと共に移動するものであって、前記第2距離は、前記光学センサの前記検出領域内に手指等が侵入した事を検知してから前記プレスヘッドの停止までの時間に応じて設定されていることを特徴とする請求項1記載のプレス機械用安全装置。
- 前記光学センサ位置規制部は、前記プレスヘッドに設けられたガイドレールと該ガイドレール上を走行するスライダーとを含み、前記光学センサは前記スライダーに取り付けられることを特徴とする請求項1又は2記載のプレス機械用安全装置。
- 前記プレスヘッドは鉛直上下方向に移動可能な構成であることを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載のプレス機械用安全装置。
- 前記プレスヘッドが上昇する際の前記光学センサ位置規制部が前記プレスヘッドに対して相対移動する移動距離は、前記プレスヘッドが上昇する距離よりも短いことを特徴とする請求項4記載のプレス機械用安全装置。
- 前記光学センサは、
検出光であるレーザー光を出射する出射手段と、
回転軸を中心に、前記出射手段からの検出光を周方向に走査する走査手段と、
前記走査手段で走査された検出光が、設定された検出領域内の対象物で反射した反射光を受光して受光信号を生成する受光手段と、
前記受光信号に基づいて前記検出領域内の対象物の侵入を検出した事を示す検出信号を出力する検出信号出力手段と、
を有することを特徴とする請求項1乃至5のいずれか一項に記載のプレス機械用安全装置。 - 前記第1距離は、14mm以下であることを特徴とする請求項1乃至6のいずれか一項に記載のプレス機械用安全装置。
- 請求項1乃至7のいずれか一項に記載のプレス機械用安全装置を備えたプレス機械であって、
前記光学センサからの検出信号の入力により前記プレスヘッドを停止するよう制御する制御部を備えていることを特徴とするプレス機械。 - 請求項1乃至7のいずれか一項に記載のプレス機械用安全装置を備えたプレス機械であって、
前記光学センサからの検出信号の入力により前記プレスヘッドが移動する方向を反対方向に変更するよう制御する制御部を備えていることを特徴とするプレス機械。 - 請求項1乃至7のいずれか一項に記載のプレス機械用安全装置を備えたプレス機械であって、
前記プレス機械用安全装置が、前記プレスヘッドにおける操作側である前面側と、その反対側の背面側にそれぞれ設けられていることを特徴とするプレス機械。
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