JP5944079B2

JP5944079B2 - 非常停止装置

Info

Publication number: JP5944079B2
Application number: JP2016501906A
Authority: JP
Inventors: 良司小野
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2014-05-14
Filing date: 2014-05-14
Publication date: 2016-07-05
Anticipated expiration: 2034-05-14
Also published as: CN106458539A; KR20160146862A; WO2015173844A1; TW201542438A; CN106458539B; JPWO2015173844A1; TWI543923B

Description

本発明は、クレーンなどの稼働部を伴う産業用機器を非常時に停止するための非常停止装置に関する。

クレーンなどの稼働部を伴う産業用機器では、稼働部が人体に接近するなどの危険に対し、稼働部を停止することで危険を回避することを目的として、通常における機器の操作や状態に関わらず機器を強制的に停止（以下、非常停止）させる非常停止機能が設けられる（以下、非常停止装置）。非常停止は、産業用機器の操作盤、操作卓などに設けられる、非常停止スイッチによって行われる。

一方、近年、産業用機器の操作盤、操作卓などにあたる機能を、可搬型の端末（以下、操作端末）で実現し、稼働部側の非常停止装置に対する操作を、有線や無線の通信路で接続された操作端末から行うことのできる産業用機器が増加している。このとき、非常停止スイッチもまた、このような操作端末に設けられる。

このような構成の産業用機器において、非常停止スイッチが押下されていないとき、操作端末から非常停止装置に対し、常に信号（たとえば、搬送波）を伝送し、非常停止スイッチが押下されたら、操作端末から非常停止装置への信号伝送を遮断する方法が提案されている（例えば特許文献１）。

特開平１０−２９５３４号公報

従来の非常停止装置では、無線通信路が、媒体の切断、通信距離等に起因する減衰や外部からの干渉等により、操作端末側から信号を受け取れない状態に意図せず陥った場合、信号が途絶えてしまうため、非常停止スイッチが押下されていなくても稼働部を停止する。
このように、非常停止装置が操作端末側から信号を受け取れない場合、非常停止スイッチの押下状況に関わらず、稼働部を停止させることは、安全上、好ましい動作である。

しかし、工場などでは、通信路がレベルの高い雑音にさらされている等の理由によって、上記のような非常停止装置が、操作端末側から信号を受け取れない状態に陥ることが頻繁に起こり得る。
非常停止装置６が、このような状況に陥るたびに稼働部を停止させることは、安全上は好ましいことではあるが、実際には停止する必要のない状態でも稼働部を頻繁に停止することとなり、産業用機器の可用性を著しく損なう。

この発明は、上記のような課題を解消するためになされたもので、産業用機器における稼働部の停止を指示するスイッチと、前記スイッチにより停止が指示された場合、継続して送信する電波信号の送信を遮断する検出部と、前記稼働部の動作状況に基づいて、前記稼働部を停止するか否かの判定に用いる停止時間を算出する停止時間算出部と、前記検出部から出力される電波信号を受け取らなくなってから前記停止時間が経過するまでの間、前記電波信号を受け取らない状態が継続された場合、前記稼働部を停止する停止判定部とを備えることを特徴とする非常停止装置を提供する。

本発明によれば、産業用機器の可用性を損なわずに、非常停止への対応が可能となる。

本実施の形態１における非常停止装置を用いた産業用機器のシステム構成を示す一例である。本実施の形態１における操作端末の構成を示す一例である。本実施の形態１における非常停止装置の構成を示す一例である。本実施の形態１における非常停止装置の動作を示すフローチャートである。本実施の形態２における非常停止装置及び産業用機器の構成を示す一例である。本実施の形態２における非常停止装置の動作を示すフローチャートである。

実施の形態１．
図１は、本実施の形態における非常停止装置を用いた産業用機器のシステム構成の一例を示す説明図である。
図１において、１は産業用機器であり、稼働部２を有する。
稼働部２は、例えば、各種クレーン、自動搬送車、プレス機やホイスト等の動作する機器である。なお、図１では稼働部２がひとつしか無い場合について説明しているが、複数あっても良い。

操作端末３は、産業用機器１を物理的に離れた場所で操作を行うための端末である。
通信路４は、産業用機器１と操作端末３を無線通信で接続するのに用いられる。
非常停止操作部５は、操作端末３に備えられ、稼働部２へ人体が接近するなど、危険な状態が発生したと操作員が判断した場合に使用される。
非常停止装置６は、通信路４を介して非常停止操作部５と接続しており、非常停止操作部５からの指示を受け取る。非常停止装置６は、非常停止操作部５からの停止の指示を受け取った場合、稼働部２を停止するよう産業用機器１に指示を出力する。

なお、非常停止操作部５が、非常停止操作の状態を表す信号を通信路４へ出力するには、幾つかの方法がある。本発明では、非常停止装置６が通信路４上の電波信号（以下、信号と呼ぶ）を観測することで、非常停止操作部５の状態が判別できるのであれば、どのような方法を用いても良い。
例えば、非常停止操作部５は、非常停止操作が行われているか否かを表す信号を、一定時間毎（周期的）に出力しても良いし、あるいは、常時、通信路４へ出力するようにしても良い。

図２は、本実施の形態における非常停止操作部５の構成を示す一例である。
図２において、非常停止操作部５は、スイッチ５１と検出部５２で構成される。
スイッチ５１は、稼働部２に対し、人体が接近するなどの危険な状態が発生した、と操作員が判断した場合に押下される。スイッチ５１は、押下されているか否かの状態を、検出部５２に出力する。なお、スイッチ５１は、押下された場合に押下された旨を示す信号を出力しても良いし、押下されていない場合は、常の信号を出力し、押下された場合に信号を遮断しても良い。
検出部５２は、スイッチ５１から出力された、押下されているか否かの状態を通信路４へ出力する。スイッチ５１が押下されていない場合、検出部５２は、非常停止操作が行われていない旨を示す信号を継続して（常時あるいは周期的に）伝送し、スイッチ５１が押下された場合、検出部５２は、非常停止操作が行われていない旨を示す信号の伝送を遮断する。

図３は、本実施の形態における非常停止装置の構成を示す一例である。
図３において、非常停止装置６は、停止判定部６１、測定部６２、停止時間算出部６３で構成される。
停止判定部６１は、通信路４を介して検出部５２から出力されたスイッチ５１の情報を受け取る。
停止判定部６１は、スイッチ５１が押下されていない旨を示す信号を受け取らなくなった後、停止時間ｔが経過する間に、スイッチ５１が押下されていない旨を示す信号を受け取るかを確認する。
停止時間ｔが経過する間、スイッチ５１が押下されていない旨を示す信号を受け取らなかった場合、停止判定部６１は、稼働部２を停止する。
停止時間ｔが経過する間に、スイッチ５１が押下されていない旨を示す信号を受け取った場合、停止判定部６１は、スイッチ５１が押下されたのではなく、通信路４が一時的に切断され、信号を受け取れなかっただけと判定し、稼働部２の動作を継続する。

測定部６２は、速度計を用いて稼働部２の速度を測定し、停止時間算出部へ出力する。
本実施の形態では、測定部６２を非常停止装置６の一部として説明したが、測定部６２は、産業用機器１の一部であってもよいし、産業用機器１および非常停止装置６から独立していてもよい。
また、測定部６２が、停止時間算出部６３へ出力する速度の情報は、一定時間毎（周期的）に行っても良いし、常時行っても良い。

停止時間算出部６３は、測定部６２から出力される速度から、停止時間ｔを計算し、停止判定部６１へ出力する。

停止時間ｔの算出方法としては、稼働部２の空走距離を一定にするよう停止時間を決める方法がある。例えば、空走距離を３ｍと設定した場合、稼働部の速度が秒速１．５ｍであれば、停止時間ｔは、３÷１．５＝２秒となる。

停止時間算出部６３は、停止時間ｔの算出を、計測値（ここでは速度）の如何に関わらず行っても良い、あるいは、計測値が予め決められた一定値に達したら行う方法でもよい、あるいは、計測値の変動（例えば、前回の計測値との差）があらかじめ決められた一定値に達したら行う方法でも良い。

また、停止時間算出部６３が、停止時間ｔを停止判定部６１へ出力するタイミングは、一定時間毎（周期的）でも良いし、常時でも良いし、停止判定部６１から問い合わせがあった場合でも良い。

図４は、本実施の形態における非常停止装置の動作を示すフローチャートである。
ステップＳ４０１において、停止判定部６１は、非常停止操作部５から出力されたスイッチの情報を受け取る。

ステップＳ４０２において、停止判定部６１は、スイッチ５１が押下されているか否かを判定する。なお、スイッチ５１が押下されている状態は、信号を受信できない状態である可能性もある。
スイッチ５１が押下されていない旨を示す信号を受け取った場合（ステップＳ４０２：ＮＯ）、終了する。
スイッチ５１が押下されていない旨を示す信号を受け取らなかった場合（ステップＳ４０２：ＹＥＳ）、ステップＳ４０３において、停止時間算出部６３は、測定部６２が出力する情報（例えば、稼働部２の速度）を元に停止時間ｔを算出し、停止判定部６１へ出力する。

ステップ４０４において、停止判定部６１は、停止時間ｔが経過する間に、スイッチ５１が押下されていない旨を示す信号を受け取ったか否かの判定を行う。
停止判定部６１は、停止時間ｔが経過する間に、スイッチ５１が押下されていない旨を示す信号を受け取った場合（ステップＳ４０４：ＹＥＳ）、終了する。

停止判定部６１は、停止時間ｔが経過する間に、スイッチ５１が押下されていない旨を示す信号を受け取らなかった場合（ステップＳ４０４：ＮＯ）、ステップＳ４０５において、停止判定部６１は、稼働部２の停止指示を産業用機器１に出力する。
産業用機器１は、停止判定部６１が出力した停止指示を受けると、稼働部２を停止する。

なお、本実施の形態では、停止時間算出部６３が、停止時間ｔを算出するのに、測定部６２から出力された稼働部２の速度を用いたが、同様に、稼働部２の加速度を用いることができる。また、加速度と速度を組み合わせて用いることもできる。

以上のように非常停止装置６が、操作端末３からの信号を受信できないなどの理由で、スイッチ５１が押下されていない旨を示す信号を受け取っていない状況が一定時間に渡って継続する場合に、スイッチ５１の状態に関わらず、稼働部２を停止することにより、安全を確保する事が出来る。

また、スイッチ５１が押下されていない旨を示す信号を受け取らなくなってから、稼働部２を停止するまでの時間を、稼働部２の状態（例えば、速度）に応じて決定し、スイッチ５１が押下されていない旨を示す信号を受け取らない時間がどの程度続くのかを判定することにより、実際に危険を及ぼすかの度合いに従って停止までの時間を変えることができ、実際には危険が生じる可能性が低い（例えば、稼働部２が非常に低速であるなど）にも関わらず、稼働部２を停止することを回避でき、稼働部２の稼働時間を延ばし、可用性を向上することができる。

実施の形態２．
実施の形態１では、停止時間算出部が、停止時間ｔを算出するのに、測定部６２から出力された稼働部２の速度または加速度、もしくは速度と加速度を用いたが、本実施の形態では、稼働部２と近傍に存在する物体との距離を用いた場合について説明する。
図５は本実施の形態における非常停止装置６及び産業用機器１の構成を示す一例である。

図５において、センサ６４は、稼働部２と一緒に稼働し、赤外線、超音波、可視光などを用い、反射を評価または演算し、距離に換算して出力する距離センサである。
本実施の形態では、センサ６４を稼働部２と一緒に稼働すると説明したが、センサ６４は、稼働部２および近傍に存在する物体の双方の位置を特定できるのであれば、稼働部２以外の産業用機器１の一部であっても良いし、非常停止装置６の一部であってもよいし、産業用機器１、稼働部２及び非常停止装置６から独立していてもよい。

なお、図５において、図３と同一の符号は、同一または相当する部分を表しており、停止時間算出部６３及びメモリ６４以外については、実施の形態１で用いた図３で記載したものと同じ動作をする。
なお、実施の形態１において、停止時間算出部６３は、測定部６２から出力される速度の情報から停止時間ｔを計算したが、本実施の形態では、センサ６４から出力される稼働部２と近傍に存在する物体との距離を用いる。

停止時間の算出方法としては、稼働部２の動作速度が一定であった場合、たとえば稼働部２が秒速２ｍで動作しており、安全に停止させるための許容距離を１ｍとするとき、稼働部２と物体との距離が４ｍであれば、停止時間ｔは（４−１）÷２＝１．５秒となる。
また、稼働部２の最大動作速度が秒速３ｍであった場合、たとえば稼働部２が近傍に存在する物体と１０ｍ離れた距離で動作しており、安全に停止させるための許容距離を１ｍとするとき、稼働部２の実際の速度が不明であっても、停止時間ｔは（１０−１）÷３＝３秒となる。

図６は、本実施の形態における非常停止装置の動作を示すフローチャートである。
本実施の形態２における動作については、実施の形態１で述べた手順と同じであり、以下に実施の形態１で説明した動作との差異についてのみ説明する。

ステップ６０３において、停止時間算出部６３は、センサ６４が出力する情報（稼働部２と稼働部２の近傍に存在する物体との距離）を元に停止時間ｔを算出し、停止判定部６１へ出力する。

上記の例では、稼働部２と近傍に存在する物体との距離を用いたが、同様に、物体が存在し得る領域との距離を用いることができる。これはたとえば、作業員が存在し得る領域をあらかじめ設定し、それとの距離により以上の判定を行う。

なお、停止時間算出部６３は、実施の形態１で述べた測定部６２から出力される情報と本実施の形態で述べたセンサ６４からの情報とを併せて受け取り、停止時間を算出しても良い。

また、本実施の形態において、センサ６４は、稼働部２と近接している物体との間の距離を測定しているが、例えば、稼働部２が複数あった場合、近接している稼働部間での距離でもよい。

測定部６２もしくはセンサ６４が稼働部２の進行方向を検知できるのであれば、複数の稼働部間での相対速度から、停止時間を算出する事が可能となる。例えば、２つの稼働部がいずれも秒速２ｍで動作するとき、最大の相対速度は秒速４ｍであり、２つの稼働部間の距離が１１ｍであれば、許容距離を１ｍとするとき、停止時間ｔは（１１−１）÷４＝２．５秒となる。

また、スイッチ５１が押下されていない旨を示す信号を受け取らなくなってから、稼働部２を停止するまでの時間を、稼働部２の状態（例えば、距離）に応じて決定し、スイッチ５１が押下されていない旨を示す信号を受け取らない時間がどの程度続くのかを判定する事により、実際に危険を及ぼすかの度合いに従って停止までの時間を変えることができ、実際には危険が生じる可能性が低い（例えば、稼働部２が近傍に存在する物体から非常に離れているなど）にも関わらず、稼働部２を停止することを回避でき、稼働部２の稼働時間を延ばし、可用性を向上することができる。

１産業用機器、２稼働部、３操作端末、４通信路、５非常停止操作部、６非常停止装置、５１スイッチ、５２検出部、６１停止判定部、６２測定部、６３停止時間算出部、６４センサ。

Claims

産業用機器における稼働部の停止を指示するスイッチと、
前記スイッチにより停止が指示された場合、継続して送信する電波信号の送信を遮断する検出部と、
前記稼働部の動作状況に基づいて、前記稼働部を停止するか否かの判定に用いる停止時間を算出する停止時間算出部と、
前記検出部から出力される電波信号を受け取らなくなってから前記停止時間が経過するまでの間、前記電波信号を受け取らない状態が継続された場合、前記稼働部を停止する停止判定部とを備えることを特徴とする非常停止装置。
前記停止算出部は、前記稼働部の速度から前記停止時間を算出することを特徴とする請求項１に記載の非常停止装置。
前記停止算出部は、前記稼働部の加速度から前記停止時間を算出することを特徴とする請求項１に記載の非常停止装置。
前記停止算出部は、前記稼働部と前記稼働部の近傍に存在する物体との距離から前記停止時間を算出することを特徴とする請求項１に記載の非常停止装置。
前記稼働部は複数存在するとともに、前記停止時間判定部は、前記複数の稼働部間の距離に基づいて前記停止時間を算出することを特徴とする請求項４に記載の非常停止装置。