(57)【要約】【課題】安全対策として機能を十分に発揮することができ、しかも作業性を阻害しない安全制御装置を提供すること。【解決手段】狭視野角の送受信型超音波センサ３１及び狭視野角の赤外線センサ３２は、それぞれ、抵抗溶接機１の溶接位置Wを含みかつ供給ロッド２２とほぼ平行に位置する検出エリアD1及び検出エリアD2を有する。制御回路は、超音波センサ３１の出力と自動部品供給機２及び抵抗溶接機１の各動作タイミングとに基づき、超音波センサ３１の検出エリアD1内かつ検出距離範囲L内に作業者の身体の一部又は物体が存在すると判断したとき、自動部品供給機２及び抵抗溶接機１に異常信号を出力し、また、赤外線センサ３２の出力と自動部品供給機２及び抵抗溶接機１の各動作タイミングとに基づき、赤外線センサ３２の検出エリアD2内に作業者の身体の一部が存在すると判断したとき、自動部品供給機２及び抵抗溶接機１に異常信号を出力する。【選択図】図９
2006043727.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
狭視野角の送受信型超音波センサと、狭視野角の赤外線センサと、制御回路とを備え、
前記送受信型超音波センサは、抵抗溶接機の溶接位置を含みかつ自動部品供給機の供給ロッドとほぼ平行に位置する検出エリアを有し、
前記赤外線センサは、前記抵抗溶接機の前記溶接位置を含みかつ前記自動部品供給機の供給ロッドとほぼ平行に位置する検出エリアを有し、
前記制御回路は、
前記送受信型超音波センサの検出距離範囲を予め設定しておき、該送受信型超音波センサの出力と前記自動部品供給機及び前記抵抗溶接機の各動作タイミングとに基づいて、前記送受信型超音波センサの検出エリア内かつ検出距離範囲内に作業者の身体の一部又は物体が存在するか否かを判断し、その存在を判断したとき、前記自動部品供給機及び前記抵抗溶接機に異常信号を出力するとともに、
前記赤外線センサの出力と前記自動部品供給機及び前記抵抗溶接機の各動作タイミングとに基づいて、前記赤外線センサの検出エリア内に作業者の身体の一部が存在するか否かを判断し、その存在を判断したとき、前記自動部品供給機及び前記抵抗溶接機に異常信号を出力する
ことを特徴とする抵抗溶接機周りの安全制御装置。
【請求項２】
前記制御回路は、前記自動部品供給機の前記供給ロッドが前記溶接位置付近まで前進して前記送受信型超音波センサの前記検出エリア内に入ったとき、前記送受信型超音波センサの出力を無効とし、前記抵抗溶接機及び前記自動部品供給機に異常信号を出力しないことを特徴とする請求項１に記載の抵抗溶接機周りの安全制御装置。
【請求項３】
前記制御回路は、前記自動部品供給機の前記供給ロッドの前進開始前における前記赤外線センサの出力を無効とし、前記抵抗溶接機及び前記自動部品供給機に異常信号を出力しないことを特徴とする請求項１又は２に記載の抵抗溶接機周りの安全制御装置。
【請求項４】
前記制御回路は、前記抵抗溶接機の溶接時における前記赤外線センサの出力を無効とし、前記抵抗溶接機及び前記自動部品供給機に異常信号を出力しないことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の抵抗溶接機周りの安全制御装置。
【請求項５】
前記送受信型超音波センサの周囲温度を測定するための温度センサを備え、前記制御回路は、前記温度センサの出力に基づいて音速を補正し、該補正後の音速と前記送受信型超音波センサの出力とに基づいて測定距離を求めることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の抵抗溶接機周りの安全制御装置。
【請求項６】
前記制御回路は、前記抵抗溶接機の溶接時に前記赤外線センサの出力が変化するタイミングで前記検出距離範囲を設定することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載の抵抗溶接機周りの安全制御装置。
【請求項７】
当該安全制御装置は前記自動部品供給機に取付けられることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１つに記載の抵抗溶接機周りの安全制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、抵抗溶接機（以下、単に溶接機という場合もある。）の周辺において作業者の身体の安全を確保するための安全制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
溶接機を用いて被溶接物にナット等小物部品を溶接する場合、通常、作業者が被溶接物を手に持って溶接機の下部電極へセットし、次に自動部品供給機（以下、単に供給機という場合もある。）を用いて小物部品を被溶接物まで供給し、溶接機の上部電極を下降して加圧通電する方法がとられる（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。
【０００３】
この作業時、作業者の身体の一部例えば手がうっかりミスなどにより動作中の供給機や溶接機に接触すると、怪我をするおそれがある。
【０００４】
そのための安全対策として、供給機が小物部品を被溶接物まで供給する際に、作業者の指など身体の一部が前進中の供給ロッドの先端に突出した小径ロッドに当たると、小径ロッドが大径ロッドの内部に入り込み、ロッド移動量に変化が生じるよう構成し、この変化を検出すると溶接機の上部電極の下降を停止させるという考案がなされている（例えば、特許文献３、特許文献４参照）。
【０００５】
また、他の安全対策として、供給機及び溶接機の周辺にエリアセンサを配置し、物体が検出エリア内に入ったことを検出する方法もある。
【特許文献１】実公昭５３−２６４２２号公報
【特許文献２】特公昭４７−４１６５５号公報
【特許文献３】特開２００２−１６００６８公報
【特許文献４】特開２００２−１６００７５公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
前者の安全対策によると、作業者の身体の一部が小径ロッドに当たるとき、小径ロッドが大径ロッドの内部に入り込むような角度で当たる場合は、溶接機が停止することになるため、安全対策として機能を発揮する。しかし、その他の角度で当たる場合には、溶接機が停止しないため、安全対策として機能を発揮することができない。
【０００７】
また、前者の安全対策によると、作業者の身体の一部が小径ロッドに当たった後でないと溶接機が停止しないため、危険を回避する時点が遅く、このため、作業者の身体の一部が小径ロッドに当たる時点よりも早い時点で危険を回避できるようにすることが望まれる。
【０００８】
また、後者の安全対策によると、エリアセンサとして市販の光電式エリアセンサを用いたとき、検出エリア内で作業者の通常の動作や被溶接物が邪魔になって誤検出が頻繁に発生し、機械の停止回数が増加して作業性が阻害される。
【０００９】
本発明は、上記のような従来技術の問題点を解決し、安全対策として機能を十分に発揮することができ、しかも作業性を阻害しない安全制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明による抵抗溶接機周りの安全制御装置は、狭視野角の送受信型超音波センサと、狭視野角の赤外線センサと、制御回路とを備え、前記送受信型超音波センサは、抵抗溶接機の溶接位置を含みかつ自動部品供給機の供給ロッドとほぼ平行に位置する検出エリアを有し、前記赤外線センサは、前記抵抗溶接機の前記溶接位置を含みかつ前記自動部品供給機の供給ロッドとほぼ平行に位置する検出エリアを有し、前記制御回路は、前記送受信型超音波センサの検出距離範囲を予め設定しておき、該送受信型超音波センサの出力と前記自動部品供給機及び前記抵抗溶接機の各動作タイミングとに基づいて、前記送受信型超音波センサの検出エリア内かつ検出距離範囲内に作業者の身体の一部又は物体が存在するか否かを判断し、その存在を判断したとき、前記自動部品供給機及び前記抵抗溶接機に異常信号を出力するとともに、前記赤外線センサの出力と前記自動部品供給機及び前記抵抗溶接機の各動作タイミングとに基づいて、前記赤外線センサの検出エリア内に作業者の身体の一部が存在するか否かを判断し、その存在を判断したとき、前記自動部品供給機及び前記抵抗溶接機に異常信号を出力することを特徴とする。
【００１１】
本発明による抵抗溶接機周りの安全制御装置によると、超音波センサ及び赤外線センサを用いて検出エリア内に作業者の身体の一部又は物体が存在するか否かを判断するようにしたため、従来技術のように作業者の身体の一部が小径ロッドに当たった後に溶接機を停止させる場合よりも、早い時点で危険を回避可能になる。
【００１２】
また、超音波センサ及び赤外線センサとして狭視野角のものを用いかつ検出エリアは供給ロッドとほぼ平行に位置させたため、従来技術のようにエリアセンサとして市販の光電式エリアセンサを用いた場合と比べ、作業者の通常の動作や被溶接物が邪魔になって発生する誤検出が激減し、機械の停止回数が大幅に減少し作業性が著しく向上する。
【００１３】
また、単に超音波センサの出力及び赤外線センサの出力のみに基づいて検出エリア内に作業者の身体の一部又は物体が存在するか否かを判断するのではなく、自動部品供給機及び抵抗溶接機の各動作タイミングも判断基準としているため、例えば自動部品供給機の供給ロッドを物体と誤って判断したり、被溶接物と小物部品の溶接部位を作業者の身体の一部と誤って判断するミスを防ぐことが可能になる。
【００１４】
ここで、前記制御回路は、前記自動部品供給機の前記供給ロッドが前記溶接位置付近まで前進して前記送受信型超音波センサの前記検出エリア内に入ったとき、前記送受信型超音波センサの出力を無効とし、前記抵抗溶接機及び前記自動部品供給機に異常信号を出力しない。これにより、供給ロッドを作業者の身体の一部又は物体と誤って判断するミスを防止することができる。
【００１５】
また、前記制御回路は、前記自動部品供給機の前記供給ロッドの前進開始前における前記赤外線センサの出力を無効とし、前記抵抗溶接機及び前記自動部品供給機に異常信号を出力しないようにする。これにより、被溶接物上に溶接直後で熱の冷めやらない部品がある場合に、この部品を赤外線センサが検出し、作業者の身体の一部と誤って判断するミスを防止することができる。
【００１６】
また、前記制御回路は、前記抵抗溶接機の溶接時における前記赤外線センサの出力を無効とし、前記抵抗溶接機及び前記自動部品供給機に異常信号を出力しないようにする。これにより、溶接時の発熱を赤外線センサが検出し、作業者の身体の一部と誤って判断するミスを防止することができる。
【００１７】
また、前記送受信型超音波センサの周囲温度を測定するための温度センサを備え、前記制御回路は、前記温度センサの出力に基づいて音速を補正し、該補正後の音速と前記送受信型超音波センサの出力とに基づいて測定距離を求める。超音波の伝播速度は周囲温度によって変化する。このため、周囲温度を温度センサで検出し、検出温度に応じて測定距離を補正することにより、正確な距離を測定することができる。
【００１８】
また、前記制御回路は、前記抵抗溶接機の溶接時に前記赤外線センサの出力が変化するタイミングで前記検出距離範囲を設定する。溶接時の赤外線センサの出力変化によって溶接のタイミングを検出することができるため、このタイミングにおける測定距離は、超音波センサから溶接位置までの距離に相当し、この測定距離に基づいて検出距離範囲を設定することができる。
【００１９】
また、当該安全制御装置は前記自動部品供給機に取付けられるようにする。これにより、システム全体としての簡素化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００２１】
図１は、本発明の一実施形態に係る安全制御装置が組み込まれた抵抗溶接システムの構成図、図２は、自動部品供給機の供給ロッドと抵抗溶接機の下部電極との位置関係を表した図、図３は、図２図示III-III断面図、図４は、超音波センサ及び赤外線センサの各平面検出エリアを表した図、図５は、超音波センサの側面検出エリアを表した図、図６は、赤外線センサの側面検出エリアを表した図、図７は、初期設定時のフローチャート、図８は、超音波センサの検出距離範囲の設定方法の説明図、図９は、通常作業時のフローチャート、図１０は、赤外線センサの検出態様図、図１１は、超音波センサと供給ロッドとの干渉図をそれぞれ示す。
【００２２】
図１において、抵抗溶接システムは、抵抗溶接機１と、この抵抗溶接機１に付設された自動部品供給機２と、この自動部品供給機２に付設された安全制御装置３とを備える。
【００２３】
抵抗溶接機１は、公知のように、作業者の手１００によって金属板等被溶接物２００がセットされる下部電極１１と、この下部電極１１にセットされた被溶接物２００の上面に自動部品供給機２によってナット等小物部品３００が供給された後、下降を開始し被溶接物２００及び小物部品３００を加圧する上部電極１２とを備え、この加圧状態下で上部電極１２、下部電極１１間に通電することにより被溶接物２００と小物部品３００を溶接する。
【００２４】
自動部品供給機２は、公知のように、図示しないナットフィーダーなど部品搬送装置によって一列に整列されて供給されてきた小物部品３００を部品プール部２１で待機させ、作業者が起動スイッチ（図示せず）をオンすると、供給ロッド２２がその先端２２aで小物部品３００を保持しながら溶接位置Wまで高速で前進し、小物部品３００を被溶接物２００に供給する。その後、供給ロッド２２は小物部品３００を解放して後退し、さらに、抵抗溶接機１の上部電極１２が下降し、溶接が行われる。自動部品供給機２は、図２に示すように、供給ロッド２２の軸心が溶接位置Wまで伸びかつ水平面に対して所定角度α°をなすよう抵抗溶接機１に配設される。
【００２５】
安全制御装置３は、図３に示すように送受信型超音波センサ３１、焦電型赤外線センサ３２及び温度センサ３３を備えるとともに、図示しない制御回路を備える。
【００２６】
超音波センサ３１及び赤外線センサ３２は、図２〜図６に示すように、各々の検出エリアD1,D2の中心軸線が水平面に対して所定角度α°をなして溶接位置Wを向き、供給ロッド２２とほぼ平行になるよう配置されている。ここで、図４に示すように、超音波センサ３１及び赤外線センサ３２の各検出エリアD1,D2の平面角度はβ1°及びγ1°であり、また、図５に示すように、超音波センサ３１の検出エリアD1の側面角度はβ2°であり、また、図６に示すように、赤外線センサ３２の検出エリアD2の側面角度はγ2°である。つまり、超音波センサ３１及び赤外線センサ３２は、いずれも誤検出を避けるために検出エリアD1,D2が狭い範囲に限定されている狭視野角のセンサである。
【００２７】
また、超音波センサ３１には、誤検出を避けるために検出可能な距離つまり検出距離範囲Lが設定されている。
【００２８】
温度センサ３３は、超音波センサ３１の周囲温度を測定するためのセンサである。一般に、超音波の伝播速度は周囲温度によって変化し、下記式（１）で表される。
【００２９】
音速C（ｍ/s）≒３３１．５＋０．６×測定温度（°C）    （１）
このため、温度センサ３３によって周囲温度を測定し、上記式（１）を演算することによって正確な音速を求めることができ、その結果、超音波センサ３１による正確な測定距離を得ることができる。
【００３０】
A.超音波センサ３１の検出距離範囲Lの初期設定
次に、超音波センサ３１の検出距離範囲Lを初期設定する方法を図７に基づいて説明する。なお、図７において、左側部分は、抵抗溶接機１及び自動部品供給機２側における作業内容及び動作内容を示し、右側部分は、安全制御装置３側における処理内容を示している。
【００３１】
抵抗溶接機１及び自動部品供給機２側においては、まず、被溶接物２００のセットを行う（S1）。この被溶接物２００のセットは、作業者が被溶接物２００を手１００に持って抵抗溶接機１の下部電極１１にセットすることによって行われる。
【００３２】
次に、自動部品供給機２の起動スイッチをオンする（S2）。起動スイッチがオンすると、自動部品供給機２の供給ロッド２２がその先端２２aで小物部品３００を保持しながら溶接位置Wまで高速で前進し、小物部品３００が被溶接物２００に供給される。
【００３３】
小物部品３００の供給が完了すると（S3）、供給ロッド２２は小物部品３００を解放して後退する（S4）。
【００３４】
次に、抵抗溶接機１が起動し（S5）、上部電極１２が下降し、被溶接物２００及び小物部品３００を加圧した状態で上部電極１２、下部電極１１間に通電し、被溶接物２００と小物部品３００が溶接される（S6）。
【００３５】
溶接が終了すると、作業者は被溶接物２００を下部電極１１から取外す（S7）。
【００３６】
これにより第１回の溶接作業が完了する（S8）。
【００３７】
上記のような溶接作業の間、安全制御装置３においては、まず、温度センサ３３により周囲温度を測定し（S51）、制御回路において上記式（１）を演算して音速の温度補正を行う（S52）。
【００３８】
また、超音波センサ３１の出力は、溶接が行われる以前においては全て無効とされる（S53）。
【００３９】
また、赤外線センサ３２は、溶接時、検出エリアD2内での大きな温度変化により物体を検出するようになる（S54）。赤外線センサ３２が物体を検出すると、超音波センサ３１の出力は有効化されるようになり、制御回路において、この溶接のタイミングにおける超音波センサ３１の出力と上記温度補正後の音速Cとから実測距離が確定される（S55）。そして、この実測距離は制御回路の記憶部に記憶される（S56）。ここで、溶接時のタイミングにおける実測距離は、図８に示すように、超音波センサ３１から溶接位置W付近までの距離xに相当する。
【００４０】
第１回の溶接作業が終了した後は、図９に示す通常作業に移行してもよいし、あるいは、第２回以降の所定回までの各溶接作業においても実測距離xの演算及び記憶を行うようにしてもよい。複数回の溶接作業において実測距離xの演算及び記憶を行う場合、複数回の溶接作業において各々記憶した実測距離xの平均値を求める（S57）。次に、実測距離xの平均値から超音波センサ３１の検出距離つまり検出距離範囲Lを設定する（S58）。この検出距離範囲Lは、図８に示すように、実測距離xよりも僅かに短い距離（x−Δx）、つまり、溶接位置Wよりも若干手前の位置に設定する。
【００４１】
なお、検出距離範囲Lの初期設定は、上記のような自動操作の際に行なうのに代わって、部品供給を手作業で行うとともに抵抗溶接機１をマニュアル操作する際に行うようにしてもよい。
【００４２】
B.通常作業時
次に、通常作業時の安全制御装置３の処理を図９に基づいて説明する。なお、図９において、左側部分は、抵抗溶接機１及び自動部品供給機２側における作業内容及び動作内容を示し、右側部分は、安全制御装置３側における処理内容を示している。
【００４３】
（１）抵抗溶接機１及び自動部品供給機２側においては、まず、被溶接物２００のセットを行う（S11）。この被溶接物２００のセットは、上述した検出距離範囲Lの初期設定時と同様に、作業者が被溶接物２００を手１００に持って抵抗溶接機１の下部電極１１にセットすることによって行われる。
【００４４】
次に、自動部品供給機２の起動スイッチをオンする（S12）。起動スイッチがオンすると、自動部品供給機２の供給ロッド２２がその先端２２aで小物部品３００を保持しながら溶接位置Wまで高速で前進を開始する（S13）。
【００４５】
安全制御装置３側においては、供給ロッド２２が前進を開始するまでの間に、上述した検出距離範囲Lの初期設定時と同様に、温度センサ３３が周囲温度を測定し（S61）、制御回路において上記式（１）を演算して音速の温度補正を行い（S62）、超音波センサ３１の出力から物体（ここでは作業者の身体の一部を含む。）が検出されたか否かを判断し（S63）、物体を検出したと判断した場合、上記温度補正された音速Cに基づいて物体までの距離を演算し、この実測距離が検出距離範囲L内であるか否かを判断し（S64）、実測距離が検出距離範囲L内である場合、自動部品供給機２及び抵抗溶接機１に異常信号を出力して自動部品供給機２及び抵抗溶接機１を停止させる（S65）。
【００４６】
また、赤外線センサ３２の出力は無効とされ、つまり、赤外線センサ３２が物体を検出しても検出しなかったものとして扱う（S66）。その理由は、赤外線センサ３２の出力を有効なものとすると、図１０に示すように、被溶接物２００上に溶接直後で熱の冷めやらない部品３００がある場合に、起動スイッチをオンしたときの温度変化から部品３００を赤外線センサ３２が検出し、作業者の身体の一部と誤って判断するミスが発生するが、赤外線センサ３２の出力を無効とすることにより上記のようなミスを防止することができるからである。
【００４７】
（２）供給ロッド２２が前進を開始した（S13）後、供給ロッド２２が前進端の手前に到達する（S14）までの間、安全制御装置３側においては、超音波センサ３１の出力から物体（ここでは作業者の身体の一部を含む。）を検出したか否かを判断し（S67）、物体を検出したと判断した場合、上記温度補正された音速Cに基づいて物体までの距離を演算し、この実測距離が検出距離範囲L内であるか否かを判断し（S68）、実測距離が検出距離範囲L内である場合、自動部品供給機２及び抵抗溶接機１に異常信号を出力して自動部品供給機２及び抵抗溶接機１を停止させる（S65）。
【００４８】
また、赤外線センサ３２の出力は有効化され、赤外線センサ３２の出力から物体（ここでは作業者の身体の一部をいう。）を検出したか否かを判断し（S69）、物体を検出したと判断した場合、自動部品供給機２及び抵抗溶接機１に異常信号を出力して自動部品供給機２及び抵抗溶接機１を停止させる（S65）。上記のように赤外線センサ３２が溶接熱をもった部品３００を検出している場合、その後、供給ロッド２２が高速動作するきわめて短い時間（約０．３〜１秒）中に、その部品３００に著しい温度変化はないため、赤外線センサ３２は部品３００を検出しなくなる。したがって、このような場合であっても、作業者の身体の一部が検出エリアD2内に進入したことを判断することができる。
【００４９】
（３）供給ロッド２２が前進端の手前に到達した（S14）後、前進端つまり溶接位置W付近に到達して部品供給が完了し（S15）、さらに供給ロッド２２が後退する（S16）までの間、安全制御装置３側においては、赤外線センサ３２の出力から物体（ここでは作業者の身体の一部をいう。）を検出したか否かを判断し（S70）、物体を検出したと判断した場合、自動部品供給機２及び抵抗溶接機１に異常信号を出力して自動部品供給機２及び抵抗溶接機１を停止させる（S65）。
【００５０】
また、供給ロッド２２が前進端の手前に到達した（S14）後は、超音波センサ３１の出力は全て無効とする（S71,72,73）。その理由は、図１１に示すように、供給ロッド２２が前進端の手前まで前進すると、供給ロッド２２が超音波センサ３１の検出エリアD1内に入ることになり、そのため、超音波センサ３１の出力を有効にすると超音波センサ３１が供給ロッド２２を作業者の身体の一部又は物体と誤って判断し、抵抗溶接機１及び自動部品供給機２が停止して作業性が低下することになるが、これに対し、超音波センサ３１の出力を無効とすると、抵抗溶接機１及び自動部品供給機２の非所望な停止が生じなくなり作業性が低下しなくなるからである。また、供給ロッド２２の後退時には、作業者の身体の一部が供給ロッド２２によって危険な状態になることがないからである。
【００５１】
（４）供給ロッド２２が後退した（S16）後、抵抗溶接機１が起動し（S17）、溶接が開始する（S18）直前までの間、安全制御装置３側においては、赤外線センサ３２の出力から物体（ここでは作業者の身体の一部をいう。）を検出したか否かを判断し（S74）、物体を検出したと判断した場合、自動部品供給機２及び抵抗溶接機１に異常信号を出力して自動部品供給機２及び抵抗溶接機１を停止させる（S65）。
【００５２】
（５）溶接が開始した（S18）後は、赤外線センサ３２の出力は全て無効とする（S75,76）。その理由は、赤外線センサ３２の出力を有効なものとすると、溶接時の大きな温度変化を作業者の身体の一部と誤って判断するミスが発生するが、赤外線センサ３２の出力を無効にすることにより、上記のようなミスを防止することができるからである。
【００５３】
（６）溶接が終了し、作業者が被溶接物２００を下部電極１１から取外すことにより一回の溶接作業が完了する（S19）。
【００５４】
以上説明したように、本実施形態に係る抵抗溶接機周りの安全制御装置３は、狭視野角の送受信型超音波センサ３１と、狭視野角の赤外線センサ３２と、制御回路とを備え、送受信型超音波センサ３１は、抵抗溶接機１の溶接位置Wを含みかつ自動部品供給機２の供給ロッド２２とほぼ平行に位置する検出エリアD1を有し、赤外線センサ３２は、抵抗溶接機１の溶接位置Wを含みかつ自動部品供給機２の供給ロッド２２とほぼ平行に位置する検出エリアD2を有し、制御回路は、送受信型超音波センサ３１の検出距離範囲Lを予め設定しておき、送受信型超音波センサ３１の出力と自動部品供給機２及び抵抗溶接機１の各動作タイミングとに基づいて、送受信型超音波センサ３１の検出エリアD1内かつ検出距離範囲L内に作業者の身体の一部又は物体が存在するか否かを判断し、その存在を判断したとき、自動部品供給機２及び抵抗溶接機１に異常信号を出力するとともに、赤外線センサ３２の出力と自動部品供給機２及び抵抗溶接機１の各動作タイミングとに基づいて、赤外線センサ３２の検出エリアD2内に作業者の身体の一部が存在するか否かを判断し、その存在を判断したとき、自動部品供給機２及び抵抗溶接機１に異常信号を出力する。
【００５５】
本実施形態の安全制御装置３によると、超音波センサ３１及び赤外線センサ３２を用いて検出エリアD1,D2内に作業者の身体の一部又は物体が存在するか否かを判断するようにしたため、従来技術のように作業者の身体の一部が小径ロッドに当たった後に溶接機を停止させる場合よりも、早い時点で危険を回避可能になる。
【００５６】
また、超音波センサ３１及び赤外線センサ３２として狭視野角のものを用いかつ検出エリアD1,D2は供給ロッド２２とほぼ平行に位置させたため、従来技術のようにエリアセンサとして市販の光電式エリアセンサを用いた場合と比べ、作業者の通常の動作や被溶接物が邪魔になって発生する誤検出が激減し、機械の停止回数が大幅に減少し作業性が著しく向上する。
【００５７】
また、単に超音波センサ３１の出力及び赤外線センサ３２の出力のみに基づいて検出エリアD1,D2内に作業者の身体の一部又は物体が存在するか否かを判断するのではなく、自動部品供給機２及び抵抗溶接機１の各動作タイミングも判断基準としているため、例えば自動部品供給機２の供給ロッド２２を物体と誤って判断したり、被溶接物２００と小物部品３００の溶接部位を作業者の身体の一部と誤って判断するミスを防ぐことが可能になる。
【００５８】
また、制御回路は、自動部品供給機２の供給ロッド２２が溶接位置W付近まで前進して送受信型超音波センサ３１の検出エリアD1内に入ったとき、送受信型超音波センサ３１の出力を無効とし、抵抗溶接機１及び自動部品供給機２に異常信号を出力しないようにしている。これにより、供給ロッド２２を作業者の身体の一部又は物体と誤って判断するミスを防止することができる。
【００５９】
また、制御回路は、起動スイッチがオンした時点での赤外線センサ３２の出力を無効とし、抵抗溶接機１及び自動部品供給機２に異常信号を出力しないようにしている。これにより、起動スイッチがオンしたときに、溶接熱をもった部品３００が検出エリアD2内にある場合に、該部品３００を検出エリアD2内に進入した部品であると誤って判断するミスを防止することができる。
【００６０】
また、制御回路は、自動部品供給機２の供給ロッド２２の前進開始前における赤外線センサ３２の出力を無効とし、抵抗溶接機１及び自動部品供給機２に異常信号を出力しないようにしている。これにより、被溶接物２００上に溶接直後で熱の冷めやらない部品３００がある場合に、この部品３００を赤外線センサ３２が検出し、作業者の身体の一部と誤って判断するミスを防止することができる。
【００６１】
また、制御回路は、抵抗溶接機１の溶接時における赤外線センサ３２の出力を無効とし、抵抗溶接機１及び自動部品供給機２に異常信号を出力しないようにしている。これにより、溶接時の発熱を赤外線センサ３２が検出し、作業者の身体の一部と誤って判断するミスを防止することができる。
【００６２】
また、安全制御装置３は、送受信型超音波センサ３１の周囲温度を測定するための温度センサ３３を備え、制御回路は、温度センサ３３の出力に基づいて音速を補正し、該補正後の音速と送受信型超音波センサ３１の出力とに基づいて測定距離を求めている。超音波の伝播速度は周囲温度によって変化するため、周囲温度を温度センサ３３で検出し、検出温度に応じて測定距離を補正することにより、正確な距離を測定することができる。
【００６３】
また、制御回路は、抵抗溶接機１の溶接時に赤外線センサ３２の出力が変化するタイミングで検出距離範囲Lを設定している。溶接時の赤外線センサ３２の出力変化によって溶接のタイミングを検出することができるため、このタイミングにおける測定距離は、超音波センサ３１から溶接位置Wまでの距離に相当し、この測定距離に基づいて検出距離範囲Lを設定することができる。
【００６４】
また、安全制御装置３は自動部品供給機２に取付けられている。これにより、システム全体の構成が簡素化される。
【００６５】
なお、空調完備の工場内などでは温度変化が少ないため、音速の温度補正を行う必要がないため、温度センサを不要とすることができる。また、このような場合、焦電型赤外線センサに代わって、サーモパイルセンサを用いて検出温度範囲を設定することにより、人体のみの検出が可能となる。また、安全制御装置３は自動部品供給機２に代わる他の適宜部位に配置もしくは取付けるようにしてもよい。
【００６６】
また、本発明にいう制御回路は、各センサに内蔵されるタイプ、各センサとは別体のタイプのいずれのタイプであってもよく、要は上述したような処理を行う手段であればよい。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】本発明の一実施形態に係る安全制御装置が組み込まれた抵抗溶接システムの構成図である。
【図２】自動部品供給機の供給ロッドと抵抗溶接機の下部電極との位置関係を表した図である。
【図３】図２図示III-III断面図である。
【図４】超音波センサ及び赤外線センサの各平面検出範囲を表した図である。
【図５】超音波センサの側面検出範囲を表した図である。
【図６】赤外線センサの側面検出範囲を表した図である。
【図７】初期設定時のフローチャートである。
【図８】超音波センサの検出距離範囲の設定方法の説明図である。
【図９】通常作業時のフローチャートである。
【図１０】赤外線センサの検出態様図である。
【図１１】超音波センサと供給ロッドとの干渉図である。
【符号の説明】
【００６８】
１    抵抗溶接機
１１    下部電極
１２    上部電極
W    溶接位置
L    検出距離範囲
２    自動部品供給機
２２    供給ロッド
３    安全制御装置
３１    送受信型超音波センサ
３２    赤外線センサ
３３    温度センサ
D1    検出エリア
D2    検出エリア
L    検出距離範囲
２００    被溶接物
３００    小物部品
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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