(57)【要約】【課題】コントローラを使用せず、投光ユニット等を同一のバス上に接続可能で配線を簡素化する。【解決手段】投光部の投光側通信回路及び受光部の受光側通信回路は、共通のバスに接続してデータ通信可能である。投光部又は受光部の少なくとも一は、共通バスに接続された他の投光部及び受光部に対して通信制御を行うマスターユニット機能を備える。マスターユニット機能を有する投光部又は受光部は、一の投光部に対して一の受光部を関連付けるための設定手段と、光軸の入光／遮光状態に基づいて、安全信号を生成する安全信号生成手段と、安全信号生成手段で生成された安全信号を出力するための出力手段とを備える。投光部は設定手段で関連付けられた受光部との間で光軸を構成し、共通バスを介して所定のタイミングで投光／受光を行い、さらに安全信号を共通バスを介して出力可能に構成している。【選択図】図１
2006317238.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光を投光するための複数の投光素子を有する一以上の投光部と、
前記投光部と対向するように配置され、前記投光部から投光された光を受光するための複数の受光素子を有する一以上の受光部と、
前記投光部と受光部との間で構成される複数の光軸で検出領域を構成し、前記光軸の入光／遮光状態に基づいて生成された安全信号を外部に出力可能な多光軸光電式安全装置であって、
前記投光部は、投光側通信回路を備えており、
前記受光部は、受光側通信回路を備えており、
前記投光側通信回路及び受光側通信回路は、共通のバスに接続してデータ通信可能に構成してなり、
さらに前記投光部又は受光部の少なくとも一は、前記共通バスに接続された他の投光部及び受光部に対して通信制御を行うマスターユニット機能を備えており、
前記マスターユニット機能を有する投光部又は受光部は、
一の投光部に対して一の受光部を関連付けるための設定手段と、
前記光軸の入光／遮光状態に基づいて、前記安全信号を生成する安全信号生成手段と、
前記安全信号生成手段で生成された前記安全信号を出力するための出力手段と、
を備え、
前記投光部は前記設定手段で関連付けられた受光部との間で光軸を構成し、共通バスを介して所定のタイミングで投光／受光を行い、さらに安全信号を共通バスを介して出力可能に構成してなることを特徴とする多光軸光電式安全装置。
【請求項２】
光を投光するための複数の投光素子を有する一以上の投光部と、
前記投光部と対向するように配置され、前記投光部から投光された光を受光するための複数の受光素子を有する一以上の受光部と、
前記投光部と受光部との間で構成される複数の光軸で検出領域を構成し、前記光軸の入光／遮光状態に基づいて生成された安全信号を外部に出力可能な多光軸光電式安全装置であって、
前記投光部及び受光部は、それぞれ、
共通バスに接続されて他の受光部又は投光部と通信を行うための通信回路と、
前記光軸の入光／遮光状態に基づいて、前記安全信号を生成する安全信号生成手段と、
前記安全信号生成手段で生成された前記安全信号を出力するための出力手段と、
を備えており、
さらに前記投光部又は受光部の少なくとも一は、
前記共通バスに接続された他の投光部及び受光部に対して送信する同期信号を生成するための同期信号生成手段と、
一の投光部に対して一の受光部を関連付けるための設定手段と、
を備え、
前記投光部は前記設定手段で関連付けられた受光部との間で光軸を構成し、共通バスを介して所定のタイミングで投光／受光を行い、さらに安全信号を共通バスを介して出力可能に構成してなることを特徴とする多光軸光電式安全装置。
【請求項３】
光を投光するための複数の投光素子を有する第１及び第２の投光部と、
前記投光部と対向するように配置され、前記投光部から投光された光を受光するための複数の受光素子を有する第１及び第２の受光部と、
前記投光部と受光部との間で構成される複数の光軸で検出領域を構成し、前記光軸の入光／遮光状態に基づいて生成された安全信号を外部に出力可能な多光軸光電式安全装置であって、
前記第１及び第２の投光部及び受光部は、それぞれ、
共通バスに接続されて他の受光部又は投光部と通信を行うための通信回路と、
前記光軸の入光／遮光状態に基づいて、前記安全信号を生成する安全信号生成手段と、
前記安全信号生成手段で生成された前記安全信号を出力するための出力手段と、
前記投光部及び受光部に付与された固有の識別情報を保持する識別情報保持手段と、
を備えており、
前記第２の投光部又は受光部はさらに、
前記共通バスに接続された他の投光部及び受光部に対して投光／受光のタイミングを規定する同期信号を生成し送信するマスターユニット機能、及びマスターユニットに通信制御されるスレーブユニット機能を切替可能なスレーブユニット／マスターユニット切替機能と、
一の投光部に対して一の受光部を関連付けるための設定手段と、
前記光軸の入光／遮光状態に基づいて、前記安全信号を生成する安全信号生成手段と、
前記安全信号生成手段で生成された前記安全信号を出力するための出力手段と、
前記共通バス上で通信制御を行うための同期信号を生成するための同期信号生成手段と、
を備え、
所定のマスターユニット決定手順に従って、一以上の第２の投光部又は受光部がマスターユニットとして機能し、他の投光部及び受光部はスレーブユニットとして機能し、マスターユニットは各スレーブユニットを識別情報に基づいて区別し、異なるタイミングで投光／受光を行うよう同期信号を送出し、各スレーブユニットは共通バスを介して同期信号を受けて、所定のタイミングで投光／受光を行い、さらに入光／遮光状態に基づいて生成された安全信号を共通バスを介して出力可能に構成してなることを特徴とする多光軸光電式安全装置。
【請求項４】
請求項３に記載の多光軸光電式安全装置であって、
マスターユニットとして機能している第２の投光部又は受光部がマスターユニットとして機能しなくなったことを他の投光部又は受光部が検出して、所定のマスターユニット移行手順に従って、スレーブユニットの中からマスターユニット候補を決定し、マスターユニット候補の前記スレーブユニット／マスターユニット切替機能が、スレーブユニットからマスターユニットとして動作するよう切り替えることを特徴とする多光軸光電式安全装置。
【請求項５】
請求項４に記載の多光軸光電式安全装置であって、
前記マスターユニット決定手順又は移行手順が、投光部又は受光部の起動順に基づくことを特徴とする多光軸光電式安全装置。
【請求項６】
請求項４に記載の多光軸光電式安全装置であって、
前記マスターユニット決定手順又は移行手順が、投光部又は受光部が共通バス上に接続された接続順に基づくことを特徴とする多光軸光電式安全装置。
【請求項７】
請求項３から６に記載の多光軸光電式安全装置であって、
前記投光部又は受光部が、さらに、
マスターユニットとして機能している投光部又は受光部がマスターユニットとして機能しなくなったことを検出して、所定のマスターユニット移行手順に従って、いずれか一以上の投光部又は受光部がスレーブユニットからマスターユニットとして動作するよう切り替わるまでの間、投光／受光タイミング信号を生成する自律タイミング生成手段を備えることを特徴とする多光軸光電式安全装置。
【請求項８】
請求項３から７のいずれかに記載の多光軸光電式安全装置であって、
前記投光部又は受光部の少なくとも一は、さらに
前記スレーブユニット／マスターユニット切替機能により、マスターユニットとして機能している投光部又は受光部がマスターユニットとして機能しなくなったことを検出し、所定のマスターユニット移行手順に従って次のマスターユニット候補を決定しようとする際に、複数のマスターユニット候補がマスターユニット機能を機能させようとして衝突が生じたことを検知して、予め規定された衝突回避手順に従ってマスターユニットとして動作する投光部又は受光部を決定する衝突回避手段を備えてなることを特徴とする多光軸光電式安全装置。
【請求項９】
請求項１から８のいずれかに記載の多光軸光電式安全装置であって、
前記投光部又は受光部の少なくとも一は、さらに
共通バス上に接続された機器に対して識別情報を付与する識別情報付与機能を備えることを特徴とする多光軸光電式安全装置。
【請求項１０】
請求項１から９のいずれかに記載の多光軸光電式安全装置であって、
前記投光部又は受光部の少なくとも一は、さらに、
前記設定手段による関連付けに関する情報を保持する関連付情報記憶部を備えることを特徴とする多光軸光電式安全装置。
【請求項１１】
請求項１から１０のいずれかに記載の多光軸光電式安全装置であって、
前記共通バスが、少なくとも一の投光部及び受光部に電力を供給するための電源線と、前記同期信号を供給するための信号線と、
を含むことを特徴とする多光軸光電式安全装置。
【請求項１２】
請求項１１に記載の多光軸光電式安全装置であって、
前記投光部又は受光部が、さらに、
前記共通バスに含まれる前記電源線を分離可能な電源分離回路を備えていることを特徴とする多光軸光電式安全装置。
【請求項１３】
請求項１から１２のいずれかに記載の多光軸光電式安全装置であって、
前記設定手段で行う投光部と受光部の関連付けが、光軸単位で可能であることを特徴とする多光軸光電式安全装置。
【請求項１４】
請求項１から１３のいずれかに記載の多光軸光電式安全装置であって、さらに、
前記共通バス上に接続された、検出領域と関連付けられた動作表示灯、ミューティングランプ、リモートＩ／Ｏモジュールの少なくともいずれかを備え、
前記マスターユニットが前記共通バスを介して、動作表示灯、ミューティングランプ、リモートＩ／Ｏモジュールの少なくともいずれかの動作制御を行うことを特徴とする多光軸光電式安全装置。
【請求項１５】
請求項１から１４のいずれかに記載の多光軸光電式安全装置であって、さらに、
前記共通バス上に接続された非常停止スイッチを備えることを特徴とする多光軸光電式安全装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、多光軸光電センサを含む多光軸光電式安全装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
光電センサは、光電スイッチともいわれ、検出領域に検出対象物があるか否かを検出することができる。この光電センサを複数使用して多光軸とした多光軸光電センサは、投光ユニットと受光ユニットとを対にして、プレス機や折り曲げ機等の危険源が存在する装置近傍に配置されて、作業者の安全を守るために多光軸光電式安全装置として用いられる。この多光軸光電式安全装置は、一列に数多くの投光素子を配置した投光ユニットと、投光素子と同じ数の受光素子を一列に配置した受光ユニットとを含み、これら投光ユニットと受光ユニット（以下まとめて「投受光ユニット」と呼ぶことがある。）でライトカーテンつまり保護バリアを形成して、この保護バリアの検出領域に遮光物が侵入すると、安全信号で危険を報知してプレス機や折り曲げ機等の危険源の動作を強制的に停止させる（例えば特許文献１等参照）。
【特許文献１】特許第３４６５２６３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
従来、複数の投受光ユニットを使用して安全システムを構築する場合は、投光ユニット同士、受光ユニット同士を個別のバス上に設けるべく、それぞれ専用のケーブルで個々に接続する必要があった。一般には、いずれかのユニットをマスターユニットとし、マスターユニットとサブユニットとを直列接続線で接続する。また投光ユニットと受光ユニットとの間で投受光のタイミングの同期をとる必要があり、このための同期通信線も投光ユニット用バスと受光ユニット用バスとの間で必要となる。
【０００４】
さらに、光軸の相互干渉を防止するため、干渉防止線も必要となる。仮に各光軸が無秩序に発光すると、光学的に分離されていない他のライトカーテンの受光ユニットに光が入光するおそれが生じる。この結果、人体の一部が検出領域に侵入してライトカーテンの一部光軸を遮光したとしても、他のライトカーテンの光により遮光状態とならず、結果的に制御対象装置が停止しない等の影響が出る可能性がある。このため、ライトカーテンの構築において干渉防止機能は非常に重要な機能であり、投光タイミングを管理するため、干渉防止線が要求されていた。
【０００５】
このように、独立した３種の専用ラインが必要となり、配線が面倒となっていた。特に、使用するユニット数が多くなるほど、この手間は増大する。加えて、投光ユニット、受光ユニット以外に、非常停止スイッチやドアスイッチ、動作表示灯等、他の機器を安全システムに接続したい場合もあり、このような機器を接続するための配線がさらに安全システムを複雑化させる一因となっていた。
【０００６】
さらに、共通バス上の通信制御を行うためにコントローラを用意する必要もある。コントローラを共通バスに接続して、ユニット間での投光／受光タイミング等の通信制御を行わせる構成では、コントローラが必須となり、コントローラとユニットとの配線やコストの面で不利となっていた。
【０００７】
本発明は、従来のこのような問題点を解決するためになされたものである。本発明の主な目的は、コントローラを接続することなく、投光ユニット、受光ユニット等を同一のバス上に自由に接続可能で配線を簡素化し得る多光軸光電式安全装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の目的を達成するために、本発明の第１の側面に係る多光軸光電式安全装置は、光を投光するための複数の投光素子を有する一以上の投光部と、投光部と対向するように配置され、投光部から投光された光を受光するための複数の受光素子を有する一以上の受光部と、投光部と受光部との間で構成される複数の光軸で検出領域を構成し、光軸の入光／遮光状態に基づいて生成された安全信号を外部に出力可能な多光軸光電式安全装置であって、投光部は、投光側通信回路を備えており、受光部は、受光側通信回路を備えており、投光側通信回路及び受光側通信回路は、共通のバスに接続してデータ通信可能に構成してなり、さらに投光部又は受光部の少なくとも一は、共通バスに接続された他の投光部及び受光部に対して通信制御を行うマスターユニット機能を備えており、マスターユニット機能を有する投光部又は受光部は、一の投光部に対して一の受光部を関連付けるための設定手段と、光軸の入光／遮光状態に基づいて、安全信号を生成する安全信号生成手段と、安全信号生成手段で生成された安全信号を出力するための出力手段とを備え、投光部は設定手段で関連付けられた受光部との間で光軸を構成し、共通バスを介して所定のタイミングで投光／受光を行い、さらに安全信号を共通バスを介して出力可能に構成している。これによって、通信制御を行うコントローラがなくとも、投光部又は受光部にマスターユニット機能を持たせて、共通バス上に接続されたユニット間のタイミングを制御して通信制御を行うことができ、簡素な構成で干渉を防止し得る安全システムを構築できる。さらにバスラインを共通化することで省配線も実現できる。
【０００９】
また、本発明の第２の側面に係る多光軸光電式安全装置は、光を投光するための複数の投光素子を有する一以上の投光部と、投光部と対向するように配置され、投光部から投光された光を受光するための複数の受光素子を有する一以上の受光部と、投光部と受光部との間で構成される複数の光軸で検出領域を構成し、光軸の入光／遮光状態に基づいて生成された安全信号を外部に出力可能な多光軸光電式安全装置であって、投光部及び受光部は、それぞれ、共通バスに接続されて他の受光部又は投光部と通信を行うための通信回路と、光軸の入光／遮光状態に基づいて、安全信号を生成する安全信号生成手段と、安全信号生成手段で生成された安全信号を出力するための出力手段とを備えており、さらに投光部又は受光部の少なくとも一は、共通バスに接続された他の投光部及び受光部に対して送信する同期信号を生成するための同期信号生成手段と、一の投光部に対して一の受光部を関連付けるための設定手段とを備え、投光部は設定手段で関連付けられた受光部との間で光軸を構成し、共通バスを介して所定のタイミングで投光／受光を行い、さらに安全信号を共通バスを介して出力可能に構成している。これによって、通信制御を行うコントローラがなくとも、投光部又は受光部にマスターユニット機能を持たせて、共通バス上に接続されたユニット間のタイミングを制御して通信制御を行うことができ、簡素な構成で干渉を防止し得る安全システムを構築できる。さらにバスラインを共通化することで省配線も実現できる。
【００１０】
さらに、本発明の第３の側面に係る多光軸光電式安全装置は、光を投光するための複数の投光素子を有する第１及び第２の投光部と、投光部と対向するように配置され、投光部から投光された光を受光するための複数の受光素子を有する第１及び第２の受光部と、投光部と受光部との間で構成される複数の光軸で検出領域を構成し、光軸の入光／遮光状態に基づいて生成された安全信号を外部に出力可能な多光軸光電式安全装置であって、第１及び第２の投光部及び受光部は、それぞれ、共通バスに接続されて他の受光部又は投光部と通信を行うための通信回路と、光軸の入光／遮光状態に基づいて、安全信号を生成する安全信号生成手段と、安全信号生成手段で生成された安全信号を出力するための出力手段と、投光部及び受光部に付与された固有の識別情報を保持する識別情報保持手段とを備えており、第２の投光部又は受光部はさらに、共通バスに接続された他の投光部及び受光部に対して投光／受光のタイミングを規定する同期信号を生成し送信するマスターユニット機能、及びマスターユニットに通信制御されるスレーブユニット機能を切替可能なスレーブユニット／マスターユニット切替機能と、一の投光部に対して一の受光部を関連付けるための設定手段と、光軸の入光／遮光状態に基づいて、安全信号を生成する安全信号生成手段と、安全信号生成手段で生成された安全信号を出力するための出力手段と、共通バス上で通信制御を行うための同期信号を生成するための同期信号生成手段とを備え、所定のマスターユニット決定手順に従って、一以上の第２の投光部又は受光部がマスターユニットとして機能し、他の投光部及び受光部はスレーブユニットとして機能し、マスターユニットは各スレーブユニットを識別情報に基づいて区別し、異なるタイミングで投光／受光を行うよう同期信号を送出し、各スレーブユニットは共通バスを介して同期信号を受けて、所定のタイミングで投光／受光を行い、さらに入光／遮光状態に基づいて生成された安全信号を共通バスを介して出力可能に構成している。これによって、通信制御を行うコントローラがなくとも、投光部又は受光部にマスターユニット機能を持たせて、共通バス上に接続されたユニットに対して、各ユニットに付与された識別情報に基づきこれらを区別し、これらのタイミングを制御して通信制御を行うことができ、簡素な構成で干渉を防止し得る安全システムを構築できる。さらにバスラインを共通化することで省配線も実現できる。
【００１１】
さらにまた、本発明の第４の側面に係る多光軸光電式安全装置は、マスターユニットとして機能している第２の投光部又は受光部がマスターユニットとして機能しなくなったことを他の投光部又は受光部が検出して、所定のマスターユニット移行手順に従って、スレーブユニットの中からマスターユニット候補を決定し、マスターユニット候補のスレーブユニット／マスターユニット切替機能が、スレーブユニットからマスターユニットとして動作するよう切り替える。これによって、電源断線など何らかの理由でマスターユニットがダウンした場合でも、他のユニットがマスターユニットとして機能し、通信制御が継続される。
【００１２】
さらにまた、本発明の第５の側面に係る多光軸光電式安全装置は、マスターユニット決定手順又は移行手順が、投光部又は受光部の起動順に基づく。これによって、マスターユニットの決定が容易になる。
【００１３】
さらにまた、本発明の第６の側面に係る多光軸光電式安全装置は、マスターユニット決定手順又は移行手順が、投光部又は受光部が共通バス上に接続された接続順に基づく。この方法でも、マスターユニットが容易に決定できる。
【００１４】
さらにまた、本発明の第７の側面に係る多光軸光電式安全装置は、投光部又は受光部が、さらに、マスターユニットとして機能している投光部又は受光部がマスターユニットとして機能しなくなったことを検出して、所定のマスターユニット移行手順に従って、いずれか一以上の投光部又は受光部がスレーブユニットからマスターユニットとして動作するよう切り替わるまでの間、投光／受光タイミング信号を生成する自律タイミング生成手段を備える。これによって、電源断線など何らかの理由でマスターユニットがダウンした場合でも、他のユニットがマスターユニットとして動作するまでの間、自律的に投光／受光タイミング信号を生成して投光／受光動作を継続できるので、マスターユニットがダウンしてもシステム全体の停止を回避できる。
【００１５】
さらにまた、本発明の第８の側面に係る多光軸光電式安全装置は、投光部又は受光部の少なくとも一は、さらにスレーブユニット／マスターユニット切替機能により、マスターユニットとして機能している投光部又は受光部がマスターユニットとして機能しなくなったことを検出し、所定のマスターユニット移行手順に従って次のマスターユニット候補を決定しようとする際に、複数のマスターユニット候補がマスターユニット機能を機能させようとして衝突が生じたことを検知して、予め規定された衝突回避手順に従ってマスターユニットとして動作する投光部又は受光部を決定する衝突回避手段を備えている。これによって、電源断線など何らかの理由でマスターユニットがダウンした場合に複数のユニットがマスターユニットとして機能しようとしても、所定のシーケンスに従ってマスターユニットを一義的に決定でき、トラブルを回避して安全機能を維持できる。
【００１６】
さらにまた、本発明の第９の側面に係る多光軸光電式安全装置は、投光部又は受光部の少なくとも一は、さらに共通バス上に接続された機器に対して識別情報を付与する識別情報付与機能を備える。これによって、マスターユニットが各ユニット毎に固有の識別情報を付して、異なる識別情報を有するユニットを同一の共通バスに接続し、各ユニットを個別に管理できる。例えば各ユニットの光軸数や投光／受光タイミング等の情報を管理することができる。
【００１７】
さらにまた、本発明の第１０の側面に係る多光軸光電式安全装置は、投光部又は受光部の少なくとも一は、さらに、設定手段による関連付けに関する情報を保持する関連付情報記憶部を備える。これによって、マスターユニットの候補となるスレーブユニット側にも関連付けの情報を持たせることができ、これが将来マスターユニットとなったとき、必要な情報を予め保有しているためスムーズにマスターユニットとして動作することができる。
【００１８】
さらにまた、本発明の第１１の側面に係る多光軸光電式安全装置は、共通バスが、少なくとも一の投光部及び受光部に電力を供給するための電源線と、同期信号を供給するための信号線とを含む。これによって、電源線と信号線のケーブルを統合して配線を簡素化できる。
【００１９】
さらにまた、本発明の第１２の側面に係る多光軸光電式安全装置は、投光部又は受光部が、さらに、共通バスに含まれる電源線を分離可能な電源分離回路を備えている。電源線を統一すると、基準電位の相違や絶縁の問題などが生じ得るので、電源線を切り離し可能とすることで、使用状況やユーザの要望などに応じて電源線の使用有無を選択できる。
【００２０】
さらにまた、本発明の第１３の側面に係る多光軸光電式安全装置は、設定手段で行う投光部と受光部の関連付けが、光軸単位で可能である。これによって、ユニットに捕らわれず光軸単位での詳細な設定が可能となり、設定の自由度が増す。
【００２１】
さらにまた、本発明の第１４の側面に係る多光軸光電式安全装置は、さらに、共通バス上に接続された、検出領域と関連付けられた動作表示灯、ミューティングランプ、リモートＩ／Ｏモジュールの少なくともいずれかを備え、マスターユニットが共通バスを介して、動作表示灯、ミューティングランプ、リモートＩ／Ｏモジュールの少なくともいずれかの動作制御を行う。これによって、動作表示灯やミューティングランプ、リモートＩ／Ｏモジュール等も個別の配線を行うことなく共通バス上に接続できるので、省配線及び設置作業の簡素化が実現できる。
【００２２】
さらにまた、本発明の第１５の側面に係る多光軸光電式安全装置は、さらに、共通バス上に接続された非常停止スイッチを備える。これによって、非常停止スイッチも個別の配線を行うことなく共通バス上に接続できるので、省配線及び設置作業の簡素化が実現できる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明の多光軸光電式安全装置によれば、投光部、受光部を接続するバスラインを一の共通バスに統合したことで、投光部、受光部を別々に配線する必要がなく、省配線が可能となる。さらに通信制御を行う別個のユニットを付加することなく、投光部や受光部自体に通信制御を行うマスターユニット機能を持たせることで、共通バス上に接続されたユニット間のタイミングを制御でき、簡素な構成で干渉を防止し得る安全システムを構築できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施の形態は、本発明の技術思想を具体化するための多光軸光電式安全装置を例示するものであって、本発明は多光軸光電式安全装置を以下のものに特定しない。特に本明細書は、特許請求の範囲に示される部材を、実施の形態の部材に特定するものでは決してない。なお、各図面が示す部材の大きさや位置関係等は、説明を明確にするため誇張していることがある。さらに以下の説明において、同一の名称、符号については同一もしくは同質の部材を示しており、詳細説明を適宜省略する。さらに、本発明を構成する各要素は、複数の要素を同一の部材で構成して一の部材で複数の要素を兼用する態様としてもよいし、逆に一の部材の機能を複数の部材で分担して実現することもできる。
【００２５】
なお本発明において多光軸光電式安全装置は、光電効果を応用したすべての非接触検出器を包含するが、典型的には検出する検出対象物自体の反射、輻射あるいは遮光によって生ずる受光量の大小によって、対象の有無、大小あるいは明暗等を検知し、接点あるいは無接点のスイッチング出力を出力する狭義の意味の光電形近接スイッチである。以下、光電形近接スイッチとして半導体開閉素子を備え、可視、不可視光線の反射又は遮光のいずれかによって物体を検出する近接スイッチを利用する例について説明する。
【００２６】
図１に、本発明の一実施の形態に係る多光軸光電式安全装置のブロック図を示す。この図に示す多光軸光電式安全装置１００は、一対の投光部１０と受光部２０とを備える。これら投光部１０と受光部２０とは、共通バスＬ上に接続されている。投光部１０はさらに、この共通バスＬ上に接続された各ユニットの通信を制御するマスターユニットとして動作するマスターユニット機能を備えている。投光部１０は、検出領域に対して光を投光する投光素子１１を一列に多く配置した投光ユニットであり、受光部２０は、投光素子１１と同数の受光素子２１を一列に配置した受光ユニットである。これらの投受光ユニットは、ユニットの一面に投受光素子を配置する他、ユニットの両側等２面以上に配置することもできる。また投受光素子を一列に配置するのみならず、２列以上に配置することもできる。
【００２７】
多光軸光電センサを構成する投受光ユニットで投光素子１１と受光素子２１で光軸を構成し、複数の光軸でライトカーテンつまり保護バリアを形成して、この保護バリア内の所望の領域に検出領域を設定する。設定された検出領域毎に安全信号が生成される。すなわち、検出領域に遮光物（ワーク）が侵入し、いずれかの光軸が遮光されると、投光部１０は設定に従って安全信号を生成し、制御対象物の動作を強制的に停止させるよう制御する。なお、光軸の入光／遮光状態に基づいて安全信号を生成する方法としては、投光状態から遮光状態に切り替わったことを検出する方式の他、遮光状態から投光状態に切り替わったことを検出する方式とすることも可能であることはいうまでもない。
（投光ユニット）
【００２８】
投光部１０は、各投光素子１１毎に投光回路１２を設けており、各投光回路１２を投光制御回路１４で制御する。さらに投光部１０は投光側通信回路を備えており、共通バスＬに接続された他のユニットと必要なデータ通信を行う。
【００２９】
図１に示す投光部１０を構成する投光ユニットは、発光ダイオード（ＬＥＤ）、ＬＤ（レーザダイオード）等の投光素子１１を個々に駆動するＮ個（図１の例では９個）の投光回路１２と、これらの投光回路１２を制御する投光制御回路１４と、共通バスＬを介した他のユニットとの間の通信を制御する投光側通信回路１６とを含む。投光制御回路１４は、制御手段を構成し、ティーチングに関する処理を行うためのティーチング入力回路３３、ワーク検出センサからの入力を行うためのワーク検出センサ入力回路３４、各種設定値を保持するためのメモリ３５、判定結果に基づき安全信号を生成し出力するための出力回路３６、判定結果や設定内容等を表示したり、あるいは状態表示のモニタやユーザインタフェース用の表示部３７、検出領域の指定等を行うための設定部３８、タイミング信号を生成するタイミング生成回路６１と、マスターユニット機能とスレーブユニット機能を切り替えるマスター／スレーブ切替回路６２を備える。タイミング生成回路６１で生成された同期信号のタイミングにしたがって、Ｎ個の投光回路１２を順次起動させることにより、一番目の光軸の投光素子１１からＮ番目の投光素子１１まで次々と点灯させる。これにより、投光ユニットは、受光ユニットに向けて、所定の投光タイミングで一番目の光軸からＮ番目の光軸まで、順次、光ビームを発射する。
【００３０】
投光ユニットは、一方向に延長された細長いケースを有し、このケースの中に、その長手方向に沿って一列にＮ個の投光素子１１がほぼ等間隔に配置されている。隣接する投光素子１１間の間隔は、特に限定するものではないが、例えば２０ｍｍである。
（受光ユニット）
【００３１】
一方受光部２０も、受光素子２１毎に受光回路２２を設けており、各受光回路２２に接続された受光制御回路２４がこれらを個別に制御する。受光制御回路２４は、各受光回路２２で受光された受光データを保持するためのメモリとして受光データレジスタ２５と、受光データレジスタ２５で保持された受光データに従って判定を行うための判定回路２７を備える。受光回路２２から出力された受光量に相当する電気信号を受光制御回路２４の増幅回路で増幅し、増幅回路の出力電圧をＡ／Ｄ変換器でデジタル値に変換して受光データレジスタ２５に保持する。さらに受光部２０も、共通バスＬを介した他のユニットと通信を行うための受光側通信回路２６を備える。
【００３２】
図１に示す受光部２０を構成する受光ユニットは、フォトダイオード、フォトトランジスタ、ＰＳＤ（位置検出用フォトダイオード）等のＮ個（図１の例では９個）の受光素子２１を、受光回路２２が個々に駆動する。受光制御回路２４は、同期信号生成手段からの同期信号を受けて、投光ユニットから次々と照射される光ビームを、対応する受光素子２１で受光できるように、対応する投光回路１２の動作に同期して、一番目の光軸の受光回路２２からＮ番目の光軸の受光回路２２まで、順次、有効化する。これによってほぼ等間隔で互いに平行な複数の光軸がエリア状に形成され、ライトカーテンを構成する。
（マスターユニット機能）
【００３３】
図１に示す多光軸光電式安全装置の構成では、通信制御を行うコントローラがない代わりに、投光部１０がマスターユニット機能を発揮して共通バスＬ上に接続された各ユニットの通信制御を行う。図１の投光部１０は、投光制御回路でマスターユニットとして動作するマスターユニット機能、スレーブユニットとして動作するスレーブユニット機能、マスターユニットとスレーブユニットとの動作を切り替えるスレーブユニット／マスターユニット切替機能、識別情報を他のユニットに対して付与する識別情報付与機能、同期信号を生成する同期信号生成機能、タイミング信号を自律的に生成する自律タイミング生成機能等を実現する。
（スレーブユニット／マスターユニット切替機能）
【００３４】
またマスターユニット機能を有する投光回路は、他のマスターユニットに制御されるスレーブユニットとして動作することもできる。マスターユニット機能とスレーブユニット機能の切替は、マスター／スレーブ切替回路６２によって行われる。このようなマスターユニット機能及びスレーブユニット機能を備えるユニットを共通バスＬ上に複数接続することにより、一のユニットをマスターユニットとして動作させ、他のユニットをスレーブユニットとして動作させて、安全システムを運用できる。これによって、専用のマスターユニット、スレーブユニットをそれぞれ用意する手間がなく、いずれでも動作する共通のユニットを複数用意してシステムを構築できる。特にマスターユニット、スレーブユニットの切り替えをマスター／スレーブ切替回路６２で自動的に行わせることで、ユーザによるユニット毎のマスター／スレーブの設定を不要にして設定作業を簡略化できる。すなわち、ユニット側で所定のマスターユニット決定手順に従い、共通バスＬ上に接続されたユニット中からマスターユニットとなるユニットを決定し、さらにその他のユニットをスレーブユニットとして、安全機能を実行できる。
（マスターユニットの決定）
【００３５】
マスターユニットの決定は、例えば、システム起動時など所定のタイミングで実行される。マスターユニットの決定手順は、例えばユニットの起動順、ユニット固有のＩＤ情報の若い順、あるいは信号源などの基準位置から見て、共通バスＬ上に接続された接続順等とする。このようなマスターユニットの決定が行われる手順を、図２に基づいて説明する。図２では、５つのユニット１〜５が共通バスＬに接続されており、各ユニット６０はマスターユニット機能を備えている。この状態でシステムを起動させ、一番最初に起動するユニット６０をマスターユニットとする。各ユニット６０は電源６３が投入されると、通信回路６４を介して共通バスＬの通信状態を確認し、同期信号がないことを検知すると、マスターユニットとして動作するモードに入ろうとする。すなわち共通バスＬを専有状態として同期信号を送信する。これによって他のユニット６０をスレーブユニットに指定する。この例では、電源６３に一番近いユニット１がマスターユニットとして起動され、他のユニット６０はスレーブユニットに設定される。
【００３６】
また必要に応じて、マスターユニットは各ユニット６０に対してＩＤ情報を付与する。さらに、マスターユニットとして指定される優先順位を決定することもできる。この優先順位は、各ユニット６０のメモリ６５に記録される。
（マスターユニット機能の移行）
【００３７】
また、マスターユニットに異常が生じるなど何らかの事情でマスターユニット機能が維持できなくなった場合、他のユニット６０をマスター／スレーブ切替回路６２でスレーブユニットからマスターユニットに切り替えて、新たなマスターユニットとして動作させることもできる。このように、安全システムにおけるマスターユニットのバックアップとしても機能させることができる。またマスター／スレーブ切替回路６２は、衝突回避手段としても動作する。
【００３８】
マスターユニット機能が引き継がれる様子を、同じく図２に基づいて説明する。今、ユニット１がマスターユニットであり、ユニット２〜５はスレーブユニットとして機能している。各スレーブユニットは、通信回路６４を通じてマスターユニットからの通信を監視している。この状態でユニット１の電源が落ち、マスターユニット機能が発揮されなくなったとする。このことを各スレーブユニットは通信回路６４を通じて検知する。そして、所定のマスターユニット移行手順にしたがって、次のマスターユニットが決定される。マスターユニット移行手順は、マスターユニット決定手順と同様に、例えばユニットの起動順、ユニット固有のＩＤ情報順、接続順等とする。またマスターユニット決定手順と同じとしてもよい。このような手順によって、マスターユニットとして機能し得るマスターユニット候補群の優先順位が決定される。
（衝突回避機能）
【００３９】
またマスターユニットの指定、移行に際しては、マスターユニットになろうとするユニットが複数存在して安全システムの動作に支障を来す事態を回避するために、衝突回避機能を備えている。例えば、上記の図２の例で、マスターユニット１に異常が発生して、ユニット２とユニット３がマスターユニットとして機能しようとした場合、いずれかのユニットで制御回路６４が通信回路６４を介して、マスターユニットとしての動作源が複数存在していることを検知し、所定の衝突回避順序に従ってこの衝突の解消命令を発する。この衝突回避順序も、上記マスターユニット決定手順やユニット移行手順と同様に、例えばユニットの起動順、ユニット固有のＩＤ情報順、接続順等とでき、またこれらの手順と同じに設定してもよい。例えば、メモリ６５に記録された優先順位に基づいてマスターユニットを決定することができる。このように、衝突回避の手順も含めて、マスターユニットとなるユニットの決定手順を予め設定しておくことで、マスターユニットを一義的に決定でき、かつ何らかの事情でマスターユニットが併存する事態も回避され、信頼性の高い安全システムが実現される。
（タイミング生成回路６１）
【００４０】
タイミング生成回路６１は、同期信号を生成するための同期信号生成手段、及び非常時に投光／受光タイミング信号を自律的に生成する自律タイミング生成手段として動作する。図１の投光ユニットがマスターユニットとして動作する際は、タイミング生成回路６１は同期信号生成手段として、各ユニットに対して投光／受光のタイミングを規定する。タイミング生成回路６１が共通バスＬ上に送出する同期信号に基づいて、各ユニットは規定のタイミングで投光／受光を行うことができる。このように、マスターユニットは各ユニットに対して適切な投光タイミングを割り当てることで、相互干渉を防止できる。
（自律タイミング生成機能）
【００４１】
一方、図１の投光ユニットは、スレーブユニットとして動作することもできる。図示しない他のユニットがマスターユニットとして機能する際は、マスター／スレーブ切替回路６２をスレーブ側に切り替えて、スレーブユニットととして、すなわち他のマスターユニットに通信制御されるように機能する。この際、タイミング生成回路６１はスレーブユニットの自律タイミング生成手段として動作する。すなわち、マスターユニットが何らかの理由で機能しなくなったことが検出されると、いずれかのユニットが所定のマスターユニット移行手順に従ってスレーブユニットからマスターユニットとして動作するよう切り替わるまでの間、投光／受光タイミング信号を自律的に生成する。具体的には、マスターユニットから同期信号が送信されなくなったことを投光側通信回路を通じて制御回路６４が検出して、タイミング生成回路６１を駆動し同期信号と同じタイミングの自律タイミング信号を内部的に生成し、この自律タイミング信号に基づいて制御回路６４を駆動する。そして、新たなマスターユニットが自動的に割り当てられ、このマスターユニットから同期信号が送信されるようになると、自律タイミング信号でなく同期信号に基づく動作に戻す。これによって、マスターユニットに異常が発生した際でも、スレーブユニット側で継続して動作させることができ、新たなマスターユニットが動作するまでの間にシステムを停止させることを回避でき、安全機能が保たれる。
（メモリ６５）
【００４２】
またこれらの投光ユニット及び受光ユニットはメモリ６５を備える。メモリ６５は、識別情報を保持する識別情報保持手段として機能する。メモリ６５は、マスターユニットの投光ユニットから付与されたＩＤ情報を保持する記憶素子である。マスターユニットは、起動時等に自動的に各ユニットに対し識別情報としてそれぞれ異なるＩＤ番号を付与し、各ユニットはＩＤ番号をメモリ６５に保持する。これによってマスターユニットは、各ユニットをＩＤ番号で区別できる。ＩＤ番号は、接続順、起動順などにしたがって付与される。例えばマスターユニットから見て共通バスＬ上で最も近い位置に接続されたユニットから順にＩＤ番号を自動的に付与する。あるいは、システムの電源投入時に起動されたユニットの順にＩＤ番号を自動付与してもよい。このようなＩＤ番号は、電源投入毎に新たに付与され、メモリ６５に保持される。あるいは、メモリ６５を不揮発性メモリとして各ユニットに予め固有のＩＤ情報を書き込んでおくこともできる。またＩＤ情報として、シリアル番号など固有の情報を利用することもできる。このような場合は、ＩＤ付与作業は不要である。
（関連付情報記憶部）
【００４３】
またメモリ６５は、関連付けに関する情報を保持する関連付情報記憶部として機能する。これによって、マスターユニットの候補となるスレーブユニット側にも関連付けの情報を持たせることができ、これが将来マスターユニットとなったとき、必要な情報を予め保有しているためスムーズにマスターユニットとして動作することができる。
（受光部側のマスターユニット機能）
【００４４】
なお図１の例では、投光部１０側にマスターユニット機能を設けており、受光部２０にはマスターユニット機能を設けていない。ただ、受光部側にもマスターユニット機能を設けることが可能である。この例を図３に示す。この図に示す受光部２０Ｂは、受光制御回路２４Ｂに、ティーチング入力回路３３Ｂ、ワーク検出センサ入力回路３４Ｂ、メモリ３５Ｂ、出力回路３６Ｂ、表示部３７Ｂ、設定部３８Ｂ、タイミング生成回路６１Ｂ、マスター／スレーブ切替回路６２Ｂ、受光データレジスタ２５Ｂ、判定回路２７Ｂを備える。これらの部材は図１で説明した部材とほぼ同様の機能を果たすものであり、詳細説明を省略する。また、図１に示すマスターユニット機能を有する投光部１０と、図３に示すマスターユニット機能を有する受光部２０Ｂとを組み合わせて利用することも可能であることはいうまでもない。共通バスＬ上のすべてのユニットにマスターユニット機能を持たせることで、いずれのユニットもマスターユニットとして機能し得るため、マスターユニットの異常時に対する確実なバックアップが図られ、高い信頼性が得られる。また、複数種類のユニットを混在させず、すべてマスターユニット機能付きのユニットで統一すれば、維持管理も容易となるので好ましい。
【００４５】
この投受光ユニットを、工作機械、パンチ機、プレス機、鋳造機、自動制御機等の危険源となり得る装置を含む作業エリアの境界に設置して、マスターユニットに制御駆動されるライトカーテンを構成する。そしてオペレータの指先等身体の一部が作業エリアに侵入すると、これを多光軸光電センサで検知して、マスターユニットが直ちに制御対象装置の動作を停止する及び／又は警報を発することにより、オペレータや作業員を保護する。ここでは、制御対象装置の一例としてプレス機を用いる。
【００４６】
この多光軸光電式安全装置は、安全信号を多出力化し、さらに光軸毎の管理を可能として、複数の領域を割り当て、各領域毎に独立した安全信号を出力できる。従来のライトカーテンは１ユニット１出力であり、複数のユニットを連結して１ユニットして扱うとしても、その出力は１出力でしかなかった。この構成では、１ユニットのライトカーテンを複数の検出領域に分割し、それぞれに応じた安全信号を出力することができない。これに対して、本実施の形態に係る多光軸光電式安全装置は、一の多光軸センサを使用して、これに含まれる複数の光軸を独立して複数の出力に割り当てることにより、あたかも複数の多光軸光電式安全装置を使用する安全システムと同様の効果を得ることができる。特に一の多光軸光電式安全装置によって複数の出力を制御可能とすることにより、省配線による設計の容易さ及び低コストで安全システムの構築が実現できる。これにより、隣り合う複数台の装置に対して、作業者と装置が対峙する面に一本、或いは直列に増設された複数の多光軸光電センサで全域を保護できるように設置し、各装置毎に遮光する光軸をグループ化し、そのグループ毎で安全信号の出力を個別に設けることが可能になる。従来は制御対象装置毎に一本ずつ多光軸光電センサを設置し、各々で安全信号の出力を設けていたが、本実施例によって一本の多光軸光電センサで可能になるため、省配線とコストダウン及びセンサの光軸数に依存することなく、自由に保護するエリアをユーザが選択することが可能になる。
（出力回路３６）
【００４７】
出力回路３６は、安全信号としてＯＳＳＤ又はＦＳＤを出力する。ＯＳＳＤ（output signal switching device）は、プレス機等の制御対象装置の制御システムに接続したＥＳＰＥの構成部品であって、制御対象装置の正常運転中、検知器の作動に伴いＯＦＦ状態となるものである。なおＥＳＰＥ（electro-sensitive protective equipment）とは、人体保護又は物体検知のために共同して働く一群の機器及び／又は部品であって、少なくとも検出器、制御監視機器、及びＯＳＳＤを持つものをいう。またＦＳＤ（final switching device）は、制御対象装置の安全関連制御システムの一部品であって、ＯＳＳＤがＯＦＦ状態となったとき、ＭＰＣＥの回路を遮断するものである。なおＭＰＣＥ（machine primary control element）とは、制御対象装置の通常運転を直接制御し電気的に駆動される要素で、制御対象装置の運転を起動し又は停止する際、時間的に最後に動作する要素である。このように安全信号は、制御対象装置の運転を停止する動作停止信号として機能する。
【００４８】
また出力回路は、光軸の入光／遮光状態に基づいて、安全信号を生成する安全信号生成手段と、この安全信号を出力するための出力手段の機能を果たす。安全信号は、共通バスＬ上に送出され、これによって共通バスＬに接続されたコンタクタ等を開閉させる。
【００４９】
図１の例では、出力回路３６は複数の安全信号を出力できる。複数の安全信号を出力するためには、物理的に複数の出力端子を設けて、各々が安全信号を出力可能に構成する他、一の出力端子が複数の安全信号を出力可能とする構成も含む。一の出力端子で複数の安全信号を出力する手段としては、時分割による多重化等の既知の、あるいは将来開発される手法が適宜利用できる。このように、一の出力端子が複数の安全信号を出力可能とする構成も、本明細書においては複数の出力部として表現する。
（ケーブル）
【００５０】
多光軸光電センサを構成する投受光ユニットは、通信機能を備えており、これらを複数連結して接続可能である。図４に、投受光ユニットをケーブル４０で接続する状態を示す。ケーブル４０は通信線又は信号線である。またケーブル４０に電源線を含めてもよい。電源線を含むケーブル４０は、一のケーブルで通信と電源供給を兼用でき、配線等を簡素化できる利点が得られる。
（電源分離回路６７）
【００５１】
さらにケーブル４０に含まれる電源線を使用せずに分離させるよう、電源線の使用を切り替え可能に構成することもできる。図５に、電源線Ｐを分離可能な電源分離回路６７を備える投受光ユニットの一例を示す。この図に示すユニット６０は、一のケーブル４０に含まれる電源線Ｐと信号線Ｓについて、信号線Ｓを通信回路と接続し、電源線Ｐを電源分離回路６７を構成する電源線切替スイッチと接続している。電源線切替スイッチを使用側、図５においてＡ側に切り替えると、ユニット６０はケーブル４０から電源供給を受けることができる。また電源線切替スイッチを非使用側、図５においてＢ側に切り替えると、ケーブル４０からの電源供給が遮断される。この場合は、ユニット６０と別途接続された外部電源に接続されて、外部電源から電源供給を受けることとなる。電源線Ｐを各ユニット６０やその他の共通バスＬに接続された機器間で統一すると、基準電位の相違や絶縁の問題などが生じ得るおそれがある。そこで、使用状況やユーザの要望などに応じて、電源線Ｐを切り離し可能とすることで、ユーザの便宜を図ることができる。なお、電源線及び信号線は、一のケーブルに含めることが取り扱いの面から好ましいが、個別のケーブルとすることも可能であることはいうまでもない。
【００５２】
投光ユニット又は受光ユニットにはケーブル４０を接続するためのコネクタを備えており、ケーブル４０を介して複数の投受光ユニットを数珠繋ぎに連結できる。コネクタは投受光ユニットの両端部に設けられ、２つのコネクタのいずれの側に接続してもよい。またコネクタは、ケーブルを使用せずコネクタ同士を機械的に接合してユニットを接続するよう構成することもできる。
【００５３】
図６に、共通バスＬに複数の投受光ユニットを接続して安全システムを構成する例を示す。このように数珠繋ぎされたケーブル４０に接続されたユニットがマスターユニットとして動作する。マスターユニットは、連結された投受光ユニットをあたかも一本の投受光ユニットのように制御できる。これにより、各投受光ユニットを個別に配線する必要が無く、安全システムの構築に際して省配線が実現できる。
【００５４】
また、共通バスＬ上には投受光ユニットのみならず、非常停止スイッチ４２やドアスイッチ４４、動作表示灯４６、マルチ分岐、マルチドロップ接続等のリモートＩ／Ｏモジュール等、他の機器を接続することもできる。これらの機器は、通信機能が必要な場合はバスライン上の通信規格と共通の規格とする。また、バスラインのＴ字分岐を行ってもよく、また直列増設の形態のようにバスラインに接続したユニットに対し、他のユニットをデイジーチェーン状に接続することもできる。このように複数の機器を同一のバスライン上に接続しマスターユニットで制御することにより、すべての安全機器の情報を一元的に管理、制御することが可能となる。
【００５５】
共通バス上の通信方式は、ＲＳ−４８５等の差動通信、オプティカルリンク等の耐ノイズ性に強い通信形態が望ましい。ＲＳ４８５では複数の終端を許容する多重端末（マルチドロップ）方式が利用できる。またケーブルで数珠繋ぎした投受光ユニットの共通バスをループ状に接続することで、断線検出等より高度な検出、制御を行うことも可能となる。
【００５６】
またバスラインは、例えばプレス機の周囲にライトカーテンを設ける場合、複数のプレス機に跨って配線される可能性が高いので、各ユニットのコネクタやケーブル４０等の送受信部分は、絶縁タイプの送受信機能を備えることが望ましい。これによって各プレス機間の電位差及びバスラインに誘起される電気的ノイズの影響を受けにくくなり、工場設置時等フィールドにおける耐ノイズ性の向上に効果がある。
（通信制御方法）
【００５７】
また、バスラインの通信制御方法は種々の方式が利用できるが、一定の応答速度の確保できる方式が好ましい。特にライトカーテンでは、人体が検出領域に侵入した場合、速やかに制御対象の装置を停止させる必要があるため、光軸が遮光されてから安全信号を出力するまでの応答速度が非常に重要となる。よって、例えばバス上に複数の機器が接続されたイーサネット（登録商標）等で採用されているＣＳＭＡ／ＣＤ（Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection）方式のような、複数アクセスを許可し、その結果通信時間の保証が得られない方式は適切でない。適切な通信制御方式としては、例えばポーリングセレクティング通信等、マスターユニットが全体の通信管理を行い、マスターユニットよりポーリング信号と呼ばれる回線利用権を各子局に送り、ポーリング信号を受け取った装置が他の装置との通信を行う手順が挙げられる。この方式では、データの送信前に共通バスに対して先に呼びかけを行い、他のユニット等が共通バスを使用していないことを確認してから、共通バスを専有してデータ送信を開始する。この場合、ライトカーテンや非常停止ボタン等のバス上に接続された各装置が子局に該当する。また、独自のネットワークではなく、通信の遅延時間が規定された汎用のネットワークを使用することも可能である。このようなネットワークとしては、例えばＣＡＮの拡張タイプであり安全性を重視した時間同期（タイム・トリガ）を有するＴＴＣＡＮ（Time Triggered CAN）、車載用エアバック等の安全関連に使用するネットワークとして知られるＢｙｔｅｆｌｉｇｈｔ、ＦｌｅｘＲａｙ等が利用できる。またアクセス方式はＦＴＤＭＡ（flexible time division multiple access）等が利用できる。このように、ＴＤＭ（Time Division Multiplexing）により各ユニットにネットワークへのアクセス権を時分割して与え、各ユニットがバスラインへ情報を送出するまでの遅延時間を一定に保てるような通信制御手段を持つことが望ましい。これによって通信時間の保証が得られ、一定の応答速度を確保して安全性を高められる。通信制御は、共通バス上のマスターユニットが受け持つ。
【００５８】
マスターユニットが共通バスＬ上の通信を管理することで、共通バスＬに接続されたいずれかのユニットで電源が落ちる等の問題が生じても、マスターユニットによってそれ以外のユニットとの間の通信が維持できる。さらにマスターユニットも一台に限られず、共通バス上に２台以上のマスターユニットを設けることも可能である。マスターユニットが共通バス上に接続された複数のユニットを区別して通信を行うために、各ユニットには相互を区別する識別情報としてＩＤ情報が付与される。各ユニットに対し割り振られたＩＤ情報に基づいて、マスターユニットが通信のタイミングを割り振る。
（識別情報の付与）
【００５９】
ＩＤ情報の設定の方法としては、例えば各ユニット毎にＤＩＰスイッチやロータリースイッチ等を設け、個別のＩＤを手動で設定する。またハンディコンソール等の外部入力手段を接続して設定したり、各ユニットのシリアル番号等、固定して割り振られた固有の情報を利用する方法等も利用できる。また、このような手動設定の手間を省くために、マスターユニットが共通バス上に接続された各接続機器を認識して、自動でＩＤを付与することもできる。例えば電源投入時に、マスターユニットは起動順あるいは接続順にすべての接続機器に対してＩＤ情報を自動的に付与する。この場合は、電源投入毎に各ユニットのＩＤ情報が再度付与される。このようにして同一ライン上に接続された投受光ユニット等の接続機器を、マスターユニットは各機器に付与されたＩＤ情報に基づいて区別できる。ＩＤ情報は、ＩＤ番号やＩＤ記号等とできる。マスターユニットから各ユニットへの命令は、共通バスを介してパケットデータ形式で送信できる。パケットデータは、命令の送信先のＩＤ情報と、指示内容とを含む。
（同期）
【００６０】
さらに一本の共通バスＬで制御することにより、複数の投受光ユニットの投受光の動作タイミングをずらして相互干渉の防止を図ることも可能となる。ライトカーテンの場合は、投光、受光という光を使った入光／遮光状態を検出しているため、他のユニットから投光された光が、本来関連のない受光ユニットにも入光し、安全信号が誤動作を引き起こすという相互干渉が発生し得る。相互干渉を防止するためには、光軸を光学的に分離する方法と、投光のタイミングをずらして時間的に分離する方法がある。またその他の方法として、相互干渉の有無を検出し、干渉した場合には一定時間経過後に再履行する方法もあるが、一定時間を空けることにより相互干渉が発生した場合には応答速度が遅くなる可能性があり、即応性の観点からは適切でない。
【００６１】
これに対して、本実施例のように各ユニットを同一バス上に接続し、マスターユニットが通信制御する方式では、マスターユニットより各ユニットの投光タイミングを制御することが容易に行える。具体的には、各ユニット毎に通信タイミングを割り振る際に、投受光動差に必要な時間を割り振り、この通信に割り当てられた時間内に各光軸の投光／受光動作を行う。ここで投受光動作に必要な要処理時間はユニットの光軸数によって異なり、光軸が多くなる程時間も長くなる。このように予め各ユニット毎に投受光の動作時間を割り当てることにより、このバス上に接続されたライトカーテン同士では投光タイミングが重なることが無くなり、相互干渉を解消できる。このような時間的な分離を自動的を設定する干渉防止機能を、マスターユニットに備えることができる。さらに、ライトカーテンの設置後に投光部同士、受光部同士の間に渡り線を設けることにより、より確実な干渉防止が容易に実現できる。渡り線は、複数のバス間に接続されたライトカーテンの相互干渉を防止する目的で、複数のバス間を接続するラインであり、相互干渉防止用の信号を伝送する。例えば、隣接する装置同士のＧＮＤレベルが異なる場合等、予期せぬノイズ電流を防止する目的で、好ましくは絶縁タイプ変換器を使用して電気的に絶縁し、信号のみを伝送する。
【００６２】
このような干渉防止機能は、安全信号の出力を割り当てたグループの範囲内で実行することができる。すなわち、同一グループ内では自動的に干渉防止機能が働くので、複数のグループを使用する場合は、これらの間で干渉が生じないように、空間的な分離を図る。例えば、図７に示すようにグループＡ、Ｂ、Ｃの３つのグループを設定し、各グループに同じ光軸数の４組の投受光ユニット１〜４が含まれる場合を考える。この場合、各グループでユニット１〜４は同じタイミングで順次ユニットを切り替えて投受光される。すなわち、ユニットＡ１、Ｂ１、Ｃ１はそれぞれ同じタイミングで投受光され、またユニットＡ２、Ｂ２、Ｃ２、さらにユニットＡ３、Ｂ３、Ｃ３、さらにまたユニットＡ４、Ｂ４、Ｃ４もそれぞれ同じタイミングで投受光される。このため、各グループの同じ番号のユニットが干渉しないように、これらのユニットを空間的に分離する。ユニット間の空間的な分離方法としては、例えば投受光を構成する光軸の光の進行方向が逆向きとなるように、投光ユニットと受光ユニットの配置関係を逆転させたり、ユニットの間に光を遮断する遮蔽板Ｓを配置したり、ユニットを離間して配置する等の既知の方法を検討すればよい。このように、時間的分離と空間的分離を併用することで、多数のユニットや光軸を使用する安全システムにおいても、容易にかつ確実に相互干渉の防止を図ることができる。
（ユニットのダウン、再起動へのマスターユニットの対応）
【００６３】
さらに、同一の共通バスＬ上に接続された接続機器は、一部が停止しても他の機器の動作に影響を与えないように動作させることが好ましい。例えば、一部のライトカーテンで電源が切断される場合を考える。複数のライトカーテンが同一バス上に接続されている場合において、通常動作時はこれら複数のライトカーテンもマスターユニットに通信タイミング及び投光タイミングを制御されて動作している。このうち１台のライトカーテンの電源がシャットダウンした場合、電源が遮断したライトカーテンは動作が停止し、マスターユニットとの通信も途絶える。マスターユニットは一のライトカーテンからの通信が途絶えた場合、そのライトカーテンはシステムより切り離されたと判断し、この投受光ユニットに割り当て有られていた通信タイミング／投光タイミングをそのままブランクとして維持する。あるいは、その次のタイミングに位置するユニットの通信／投光タイミングを繰り上げるよう、再割り当てを行う。このように、マスターユニットで通信／投光タイミングの割り当てを制御する結果、一部のユニットが停止したとしても他のユニットの制御は継続され、システム全体の停止を回避できる。
【００６４】
逆に、共通バスＬ上に接続されていたものの、通電していなかったユニットが動作を開始した場合にも、適切な対応が可能である。マスターユニットは、常時バスの通信を監視し、新たにユニットが追加された場合には、通信タイミングの一番終わりのタイミングに、このユニットの通信タイミングを割り当てる。もし通信タイミングに空きが無く、タイミングを割り当てをできない場合には、このユニットを通信エラーによりロックアウトさせる。これにより、ユニットの追加にも適切に対応できる。
【００６５】
一方、バスラインの物理的な障害により、ユニットがマスターユニットとの通信が確立できない場合、このユニットは通信エラーと認識されロックアウト状態になる。これにより、動作中にケーブルの切断等が発生した場合にはフェイルセーフ側に動作可能である。
【００６６】
また各ユニットの通信は、上述の通り各光軸が投受光を行っている間はバスを占有しており、このタイミングで光軸毎の入光／遮光情報をバス上に送信する。これにより、マスターユニットやスレーブユニットは、該当する光軸の入光／遮光情報を得ることができ、これに基づいて光軸毎に出力をグループ化することができる。
（出力のグループ化）
【００６７】
安全信号のグループ化には、ユニット同士のグループ化と、光軸単位のグループ化があり、本実施例ではいずれも可能である。以下、ユニット同士のグループ化の前提として、まず投受光ユニットの関連付けについて説明する。
【００６８】
従来、複数の投受光ユニットを増設する場合は、投光ユニット同士、あるいは受光ユニット同士を直列に増設していた。例えば親機側の投光ユニットの上部よりケーブルを引き出し、投光ユニットの子機側に接続する。また同様に、受光ユニットも親機の上部よりケーブルを引き出し、子機側に配線する必要があった。また現在の設定が親機か子機かの確認も容易でなく、このような区別が面倒であった。さらに制御対象の装置にこれらの投受光ユニットを設置する場合、ケーブル取り回しラインをライトカーテン下部と上部に設ける必要がある等、設置上の制約を受ける場合もあった。
【００６９】
これに対し、本実施例では一つの共通バスＬ上に投光ユニット、受光ユニットを問わず取り付け可能であり、配線の自由度が増加する。従来のように直列接続を行う場合に子機の受光ユニットを親機の受光ユニットに直接接続しなければならないといった接続順序の制約がなく、例えば直列増設の親機と子機の順番を入れ替えたり、受光ユニットに投光ユニットを接続する等、自由な接続形態を選択できる。またライトカーテンの上部より共通バスＬを引き出せるようにしておけば、図８に示すように投受光ユニットをＬ字状に取り付ける際にも使い勝手がよい。さらにマスターユニットからマルチ分岐が可能な共通バス上に、投光ユニット、受光ユニットの他、動作表示灯やミューティングランプ、非常停止スイッチ、ドアスイッチといった他の安全機器の入出力も接続でき、これによって省配線化を計ることができる。
（関連付けの設定）
【００７０】
このように共通のバスライン上に複数の投受光ユニットを混在させる場合、対となる投光ユニットと受光ユニットの関連付け又はペアリングを設定する必要がある。ユニットの対をユーザが指定することで、共通バス上に接続された複数の機器をマスターユニットは正しく認識でき制御できる。この設定は、投受光ユニットの本体に設定スイッチを備える方法や、コンピュータ等の外部機器と接続して設定する方法等がある。またマスターユニットやスレーブユニットのプログラミングによって関連付けを行うこともできる。また、関連付けをユニット単位でなく光軸単位で行うこともできる。光軸単位での関連付けを可能とすることで、例えば長さや光軸数の異なる投光ユニット、受光ユニットであっても、これらを組み合わせてトータルの光軸数が一致するように構成して正しく関連付けを使用できる。
（関連付けの手順の詳細）
【００７１】
上記のような関連付け作業は、通常は安全システムの制御対象の装置への設置時や、メンテナンス等でユニットの取り替えを実施したとき等に行われる。なお不用意な設定変更は、安全システムの信頼性を損ねるおそれがあるため、誤って設定が変更されることのないよう、安易に設定変更できないような構成とすることが好ましい（詳細は後述）。また、共通バスに接続されたユニットの構成を、関連付け設定用のユーザインターフェースで確認できることが好ましい。これによって、関連付け作業に先立ち、ユーザは関連付けの必要なユニットを確認できる。
（外部入力手段による設定方法）
【００７２】
投光ユニットと受光ユニットの関連付けを設定する方法の一例として、外部入力手段を使用する方法について説明する。ここでは、外部入力手段として、コンピュータ等の汎用機器にインストールされた設定プログラムを利用し、コンピュータとユニットとを何らかの方法で接続してデータのやりとりを行う。
【００７３】
まず共通バス上に接続された安全機器の数と種類を決定し、各ユニットにＩＤ情報を割り当てる。例えば投受光ユニットの接続数や各ユニットの光軸数、非常停止ボタンの種別や接続位置等が確認される。例えば、ユニットとコンピュータをＵＳＢ等の汎用の通信手段もしくはメモリカード等の媒体を使用してデータをやりとりする。ユニットの制御回路より、これに接続されたライトカーテンを構成する投受光ユニットの光軸数／ユニット数／最小検出体等の設定データをコンピュータ側に取り込んで、基本情報を設定し、その上で設定項目を具体的に設定する。ここでは、各安全機器の属性及び関連付けを設定する。例えば、ユーザはコンピュータ上の設定プログラムにより、１ユニット目の１光軸目から１６光軸までのどこかが遮光されたら出力１−Ａ、１−ＢをＯＦＦさせる、１ユニット目の１５光軸より６４光軸までのどこかが遮光されたたら出力２−Ａ、２−ＢをＯＦＦさせる、１ユニット目の３２光軸目から２ユニット目の最終光軸までの合計２光軸が遮光されたら出力３−Ａ、３−ＢをＯＦＦさせる、といった設定を行う。なおライトカーテンの場合は、出力回路の故障に備えて、１系統の安全信号出力に対し、２本の出力ラインを持たせることが好ましい。設定終了後、各安全機器をコンピュータと接続し、各安全機器に対してＩＤ情報等の設定情報を書き込む。例えば、設定プログラムをインストールしたコンピュータと各安全機器とを直接接続し、あるいは共通バスを介して通信を確立し、上記の設定内容を転送する。通信方式としては汎用の通信方式が適宜利用でき、例えばＵＳＢやシリアル接続等の有線接続の他、ＩｒＤＡ等の赤外線通信やＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）等の無線接続を利用することもできる。同様にコンピュータをユニットとも接続し、各安全機器の設定データを送信してユニットのメモリ等に記憶させ、設定内容を更新させる。そしてユニットは、設定内容の確認のため共通バス上に接続された安全機器を監視し、設定された設定データとの不一致がないかどうかを判定する。設定との差異が発生した場合にはシステムの異常と判断し、出力をＯＦＦさせる。
【００７４】
ただ、投光ユニット、受光ユニット等にこのような設定機能を設けて、ユーザがユニットを操作して設定を行うように構成することも可能である。投光部１０の投光制御回路は設定部３８を備えており、設定部３８はユーザインターフェースを介して、ライトカーテンのどのエリアにフローティングブランキング等の無効化機能を適用し、どのエリアに通常の安全機能を適用するかの設定情報を受光部２０に供給する。設定部３８のユーザインターフェースとしては、例えば、スイッチの入力、テンキーによる無効化機能適用エリアの直接的な入力、ティーチング入力等が挙げられる。ユーザは、このユーザインターフェースを用いて無効化機能適用エリアを任意に設定することができる。
【００７５】
また、検出領域の設定をティーチング法により行うこともできる。ティーチングはワークを実際に通過させて、その際の入光／遮光状態を記憶させて設定する。投光制御回路のティーチング入力回路３３により、ティーチングの実行が入力されると、ティーチングモードとなって検出領域がティーチング法により設定される。設定された内容は不揮発メモリであるメモリ３５に保持される。またティーチングの際、検出領域のグループ化の設定も同時に行う。例えば所定の動作の間に遮光された領域を検出領域のグループ１に指定する。ティーチングの終了後、手動又は自動的に多光軸光電式安全装置は通常動作モードに切り替えられる。
【００７６】
さらに、ハンディコンソールによる設定も可能である。各光軸毎に検出領域としてどのグループに属するかを設定し、そのグループ単位で多光軸光電式安全装置側で安全信号を出力する設定とする。
【００７７】
上記の設定に際しては、多光軸光電センサの光軸毎の出力をマスターユニットで管理する。具体的には、プログラマブルコントローラの内部リレーと同様に、セーフティＰＬＣのＩ／Ｏとして管理する。各光軸毎の入力をユーザが設定するプログラムによってＯＲ回路を組むことで、光軸のグループ化が実現され、そのグループの中のいずれかの光軸が遮光されたという信号を、そのグループと関連付けた安全信号に反映させることができる。関連付けた情報は、マスターユニットのメモリに記憶される。またこの安全信号は、スレーブユニットを構成する各ユニットのメモリにも記憶される。これにより、スレーブユニットが将来マスターユニットとして動作する際に、関連付け情報を参照して速やかにマスターユニットとしての機能を実行できる。安全信号は最終的にはプレス機の電源を遮断することを目的とし、直接そのプレス機の電源の遮断する他、遮断を介するコンタクタ等の機器の開閉に利用される。
【００７８】
また、上記の設定内容は、安易に設定を変更できると予期しない安全性の低下を招き、事故が発生する可能性があるので、安易に設定変更ができないように管理することが望ましい。具体的には、機械メーカが工場出荷時に設定を行い、その後は設定変更を許可しない場合、もしくはユーザが充分な知識を持った管理者の監督の下に取り付け／設定を行い、設定変更については管理者の指示の基に行う。このようなことを実現する例として、汎用のツールでは書き込みのできないような専用メモリカードを使用する。又はパスワードによる管理や、Ｈ／Ｗキーをコンピュータに接続している時のみ、書き込み可能とする等の方法が適宜利用できる。
（検出領域の指定）
【００７９】
以上のようにして投光ユニットと受光ユニットの関連付けがなされ、光軸が確立されると、複数の光軸で平面状の検出領域が形成される。この検出領域は、一のみならず複数を指定可能である。言い換えると、一の大きな検出領域を複数の小領域に分割して、この小領域毎に安全信号を出力するようにグループ化することができる。以下の説明では、分割された小領域を検出領域として説明する。複数の検出領域の指定は、マスターユニットの設定部３８にて行う。検出領域の指定は、検出領域を構成するユニットを単位として行う他、各検出領域に属する光軸を割り当てることもできる。このようにして、各検出領域毎に安全信号が生成され、複数の安全信号が各々出力回路３６から出力される。
【００８０】
例えば、図９のような配置を考える。この例では、壁面に配置されたＡ〜Ｄの４つの作業台で、各々独立した作業を行う。各作業台にプレス機等の危険源が含まれるため、各作業台に作業者の手が入るのを検知してプレス機を停止させるように、各作業台を囲むようにして投受光ユニットを上下一対に配置した多光軸光電センサが各プレス機をコ字状に囲むように配置される。一方で、Ａ〜Ｄは独立した作業であるため、停止させるのは手の挿入を検出した作業台のみとし、他の台は停止させることなくそのまま作業を継続させたい。このような状態において、従来であれば投受光ユニットの出力が一系統のみであるため、図９に示すように各作業台毎に投受光ユニットで囲むように配置し、各々のセンサの出力で独立した検出を行う必要があった。このような配置では、隣接する作業台の境界に２重に投受光ユニットを配置する必要があり、図９に示すように作業台Ａ、Ｂの境界で投受光ユニットＡ１、Ｂ１が隣接され、作業台Ｂ、Ｃの境界で投受光ユニットＢ２、Ｃ１が隣接され、作業台Ｃ、Ｄの境界で投受光ユニットＣ２、Ｄ１が隣接される。このように、隣接する作業台が多くなるほど、投受光ユニットの２重に設置する領域が増えて多くのスペースが必要となる。また投受光ユニットの使用数が増えると配線が複雑化し、コストもかかる。さらに隣接する投受光ユニットの影響で動作が不安定になる相互干渉に留意する必要もある。
【００８１】
これに対して、本実施の形態に係る多光軸光電センサは、図１０に示すように、隣接する領域に投受光ユニットを１列のみ配置する。図１０の例では、投受光ユニットＥ１〜Ｅ９を配置し、作業台Ａ、Ｂの境界には投受光ユニットＥ３のみ、作業台Ｂ、Ｃの間には投受光ユニットＥ５のみ、作業台Ｃ、Ｄの間には投受光ユニットＥ７のみを、それぞれ配置する。そして、検出領域Ａとして投受光ユニットＥ１、Ｅ２、Ｅ３を指定する。また検出領域Ｂとして投受光ユニットＥ３、Ｅ４、Ｅ５を指定する。同様にして検出領域Ｃとして投受光ユニットＥ５、Ｅ６、Ｅ７を指定し、検出領域Ｄとして投受光ユニットＥ７、Ｅ８、Ｅ９を指定する。
【００８２】
このような検出領域の指定は、上述のように設定用プログラムから行う。設定用プログラムは、同じ投受光ユニットを異なる検出領域に含めることが可能である。図１１は、図１０の投受光ユニットに対してグループ化を行う様子を示す斜視図である。図１１に示すように、投受光ユニットＥ１を構成する投光ユニットＥ１ａ及び受光ユニットＥ１ｂは、この間の光軸群により平面状の検出領域１を形成している。同様に、投受光ユニットＥ２を構成する投光ユニットＥ２ａ及び受光ユニットＥ２ｂは、平面状検出領域２を形成し、さらに投受光ユニットＥ３を構成する投光ユニットＥ３ａ及び受光ユニットＥ３ｂは、平面状検出領域３をそれぞれ形成している。そして設定用プログラムは、これら平面状検出領域１、２、３をまとめて、すなわちグループ化して、コ字状の検出領域Ａとしている。
【００８３】
また一方で、投受光ユニットＥ４を構成する投光ユニットＥ４ａ及び受光ユニットＥ４ｂは、この間の光軸群により平面状の検出領域４を形成しており、さらに投受光ユニットＥ５を構成する投光ユニットＥ５ａ及び受光ユニットＥ５ｂは、平面状検出領域５を形成している。そして、上記の平面状検出領域３に、平面状検出領域４、５を加えて、グループ化されたコ字状検出領域Ｂとしている。このように、同じ投受光ユニットを利用して異なるグループを指定することができる。これによって、図９のように複数の投受光ユニットを同じ部位に並べることなく、投受光ユニットを共有することができ、低コスト、省スペース化並びに省配線が実現できる。特に、隣接する領域との境界部分に一の投受光ユニットを配置し、これを隣接する領域で共有することにより、使用する投受光ユニット数を減らしても従来と同様の効果を得られる。しかも投受光ユニットを減らせることで、すっきりした配置とできる。特にセル生産方式のように複数の作業装置が隣接して配置された状態において、壁の部分は左右の隣接するセルで共有できるので、スペース効率も向上し、光軸間の相互干渉も回避できる上、設置コストや管理も削減できる。
【００８４】
さらに、各検出領域毎に個別に安全信号を出力可能とする。例えば検出領域Ａで遮光が検出され、安全信号が出力されても、それは検出領域Ａに含まれるプレス機のみを停止させるに止まり、検出領域Ｂ〜Ｄには影響を与えない。これによって、安全を確保する必要のある部位のみを停止させて、システム全体を停止させることなく、安全性と効率とを両立させることができる。
【００８５】
なお、上記の構成においては、隣接する領域に配置された投受光ユニットで遮光が検出された場合は、この投受光ユニットに割り当てられた検出領域でのプレス機が停止されることはいうまでもない。例えば図１０の例において投受光ユニットＥ３で遮光が検出された場合、検出領域Ａ及びＢが停止となるが、これは図９の構成と結果において何ら変わらない。
【００８６】
また、上記の例では検出領域Ａ〜Ｄで独立して制御信号を生成しているが、関連性のある領域等では、これらをまとめた検出領域として指定することもできる。例えば検出領域ＢとＣが関連しており、停止時には両者を検出領域Ｂ、Ｃに含まれるプレス機を共に停止させる必要がある場合は、検出領域Ｂ＋Ｃとして、投受光ユニットＥ３、Ｅ４、Ｅ６、Ｅ７を指定し、いずれかの光軸が遮光された場合に検出領域Ｂ、Ｃに含まれるプレス機を共に停止させることができる。
【００８７】
さらに上記の例では、検出領域として投受光ユニット単位で指定したが、投受光ユニットに含まれる光軸単位で検出領域を指定することも可能である。例えば、図１２として、図１０と同じ条件において投受光ユニットＥ２、Ｅ４、Ｅ６、Ｅ８に変わって、これに相当する長さの投受光ユニットＥ１０を配置する例を考える。そして検出領域Ａとして、投受光ユニットＥ１、Ｅ３と、Ｅ１０の光軸ｅ１、検出領域Ｂとして投受光ユニットＥ３、Ｅ５とＥ１０の光軸ｅ２、検出領域Ｃとして投受光ユニットＥ５、Ｅ７とＥ１０の光軸ｅ３、検出領域Ｄとして投受光ユニットＥ７、Ｅ９とＥ１０の光軸ｅ４のように指定できる。これによって、１本の投受光ユニットを複数の投受光ユニットのようにして指定できる。また逆に上記図１０のように、複数本の投受光ユニットを一本の投受光ユニットのようにまとめたり、複数の投受光ユニットを跨った指定を行うことも可能である。図１３の例では、図１２の投受光ユニットＥ１０に変わって、３本の投受光ユニットＥ１１、Ｅ１２、Ｅ１３を組み合わせている。そして図１２と同様に、投受光ユニットＥ１、Ｅ３に加えて、投受光ユニットＥ１１の一部の光軸ｅ１でもって検出領域Ａを構成し、投受光ユニットＥ３、Ｅ５に加えて投受光ユニットＥ１１の一部の光軸ｅ２’と投受光ユニットＥ１２の一部の光軸ｅ２”とで検出領域Ｂを構成する等、複数の投受光ユニットに跨った検出領域の指定を行うことができる。
【００８８】
また検出領域として、一部が重複した領域を指定する他の例を図１４に示す。この図に示すように、２本の細長い投受光ユニットＥ１４、Ｅ１５を上下に配置し、プレス機Ａ、Ｂの前面にライトカーテンを配置する例を考える。この投受光ユニットの光軸でプレス機Ａ用の検出領域Ａ１、プレス機Ｂ用の検出領域Ｂ１のそれぞれ指定する際、検出領域Ａ１、Ｂ１が端部で重複するように、一部の光軸を共有することができる。このように、一本の投受光ユニットの複数の投受光ユニットのように分割でき、さらに一部の光軸を共有するような設定も自在である。これにより、より詳細な検出領域の指定が可能となる。
【００８９】
また、複数の検出領域について、好ましくは各々動作表示灯を備える。これによって、ユーザは各検出領域の出力状態等を容易に視認できるので、複数の検出領域を指定しても、確認が容易に行える。動作表示灯は、例えば赤色と緑色のＬＥＤにより構成され、正常時に緑のＬＥＤを点灯して赤のＬＥＤを消灯し、異常時には緑のＬＥＤを消灯して赤のＬＥＤを点灯する。動作表示灯は外付けでも、いずれか一のセンサユニットにＬＥＤ等の出力表示部を設ける方式でもよい。後者の場合は、各検出領域に属するセンサユニットの少なくとも一に、出力表示部を設けたセンサユニットを含め、この出力表示部を機能させる。またすべてのセンサユニットに動作表示灯を設け、検出領域のグループに属するすべてのセンサユニットで出力表示部を機能させてもよい。また、センサユニットの出力部と動作表示灯を兼用させてもよい。
【００９０】
なお上記の例では、各安全機器をケーブルによって電気的に接続する場合について説明した。ただ、本明細書において接続とは、典型的には電気的に接続することを意味するものであるが、必ずしも物理的な接続のみを意味するものでなく、無線、有線を問わず、電磁気、音波、赤外線、紫外線、可視光線等を利用した通信も含む。またＯＥＩＣ（オプトエレクトロニクスインテグレーテッドサーキット）等電気光素子を用いたデータやエネルギーの送受信に見られるように、電気や光をはじめとする圧力、音波、電波、熱等を媒体とする信号データの送受信や各種エネルギーの送受信が可能なように「接続」された状態も本発明にいう接続であるとするものであり、直接接続、間接接続は問わない。さらには、常時接続されている必要はなく、スイッチ回路や切り替え回路にて駆動回路の駆動状況に応じて必要時のみ（例えば電荷、電気、電流が通る時のみ）接続されるように構成してもよい。同様に、光電センサで媒体とする光についても、可視光のみならず赤外線、紫外線等も含めたあらゆる種類の光全般を含む意味で使用する。また複数の接続端子を用意すれば、通信を行わないＩ／Ｏ接続とすることも可能である。
（実施例１）
【００９１】
また多光軸光電式安全装置は、各光軸の検知状態に応じて安全機能を切り替え可能な機能を備える。具体的には、特定のワークを検出しても安全機能を働かせないように無効化させる無効化機能を備えており、無効化機能のＯＮ／ＯＦＦを切り替えることで、必要なワークについては安全機能をＯＦＦさせてシステムの効率的な運用を図ることができる。以下、本発明の実施例１に係る多光軸光電式安全装置について、図１５〜図１６に基づいて詳述する。
【００９２】
図１５は、ワークＷがプレス機まで搬送される経路にライトカーテンを配置する例を示している。この例では光軸を１Ａｘ〜１３Ａｘまで１３個直線上に並べた投受光ユニット４８を使用し、長手方向がワークＷの進行方向と一致するように水平方向に配置して、投光ユニット、受光ユニットの間で検出領域を構成し、この間にワークＷがコンベア等により侵入する。このワークＷの侵入は当然ながら通常の動作であって、投受光ユニット４８がワークＷを検知してもシステムを停止したくない。このため、ワークＷの侵入によってシステムが停止しないよう、投受光ユニット４８の安全機能を一時的に無効化するための無効化機能をＯＮする必要がある。
【００９３】
従来のシステムでは、図１５において左からワークＷが侵入し、１光軸でも遮光状態にすると、直ちにその遮光状態を安全信号に反映し、出力回路のＯＳＳＤもしくはＦＳＤ出力をＯＦＦされるので、システムが停止されることとなり、好ましくない。
【００９４】
これに対して、本実施の形態に係る多光軸光電式安全装置では、検出領域から正常ワーク形状検出エリアを指定し、この正常ワーク形状検出エリアでの検出結果に基づいて安全機能の無効化機能を切り替えるように構成する。具体的には、投受光ユニット４８の光軸について、１光軸目から５光軸目（１Ａｘ〜５Ａｘ）までを正常ワーク形状検出エリアとして指定する。このエリアに対し、予め予想されるシーケンスで遮光状態がなされれば、規定通りの正常なワークＷが侵入したと判断し、逆に予想外のシーケンスで遮光状態がなされれば、規定以外の異常なワーク、例えば人の手の侵入がなされたと判断する。
【００９５】
この工程を図１６のタイミングチャートに基づいてより詳細に説明する。正常なワークＷの侵入によって投受光ユニット４８が１光軸目（１Ａｘ）より２、３、４光軸（２Ａｘ〜４Ａｘ）と順次遮光される。例えばａのタイミングでは、２、３、４光軸が遮光されている状態となっている。この遮光状態より、ワークＷの大きさは３光軸遮光する大きさであることが判断できる。
【００９６】
次のｂのタイミングでは、３、４、５光軸（３Ａｘ〜５Ａｘ）が遮光状態となり、３光軸遮光する大きさのワークＷが、プレス機の存在する危険領域に移動していることが判別できる。
【００９７】
本実施の形態の目的は、指定されたワークが、ライトカーテンの安全信号（ＯＳＳＤ又はＦＳＤ）をＯＦＦさせることなく、装置の作業エリア（危険領域）に搬送され、それ以外のワーク、例えば人体等が侵入した場合には速やかに、安全信号に反映させて、システムを停止させることである。本実施の形態の場合、１〜５光軸（１Ａｘ〜５Ａｘ）は正常ワーク形状検出エリアに指定しているが、６〜１３光軸（６Ａｘ〜１３Ａｘ）は異常検出エリアとして設定する。すなわち、通常動作中は、１光軸でも遮光状態になると直ちに安全信号をＯＦＦさせるが、上述のように正常ワーク形状検出エリアにて指定のワークであると判定されたワークＷが、正常ワーク形状検出エリア側から順次移動してくる場合には、このワークＷによる遮光状態を安全信号に反映させることなく、安全信号はＯＫ状態のまま、ワークＷを通過させることが可能である。
【００９８】
具体的には、前記のように、ｂのタイミングでは、指定のワークＷが危険領域に向かって移動しているという情報は判別できており、かつ、次は６光軸目（６Ａｘ）を遮光状態にさせることは容易に予測できる。つまり、制御手段の一形態である投光制御回路は、ｂのタイミングの遮光状態より、次のタイミングでは指定のワークＷが６光軸目を遮光状態にすると判断し、６光軸目を予め部分的なミュート状態に設定を行う。
【００９９】
次にｃのタイミングでは、４、５、６光軸が遮光状態となっており、次は７光軸目が遮光状態になることは明白である。つまり、マスターユニットは６、７光軸（６Ａｘ〜７Ａｘ）をミュート状態に設定し、ワークＷによる６、７光軸目の遮光を安全信号に反映させないようにする。
【０１００】
同様にｄ、ｅのタイミングでは順次８、９光軸（８Ａｘ〜９Ａｘ）をミューティング状態に設定していく。しかしｆのタイミングではワークＷが通過し終わって、再び入光状態に変化しているので、この光軸はワークＷの通過が完了したと判断し、ミューティング設定を解除する。すなわち、人体等により再び６光軸目（６Ａｘ）が遮光状態になった場合には、安全信号をＯＦＦさせるように働く。上記のような動作を、ワークＷが異常検出エリアを通過完了するまで繰り返す。
【０１０１】
このような動作をするライトカーテンシステムを供給することにより、従来のようなワークを検出してミュートを起動するためのミューティング用センサといったミューティング装置を不要にできる。またミューティング装置が不要になることで省配線が実現できる。さらにワークの大きさを厳密に判別するので、指定のワークとそれ以外のワークとの誤判別を回避できる。またワークの長さを検出することもできる。例えばティーチングにより正常ワーク形状検出エリアを設定する際に、ワークの長さが光軸にして何個分であるかを測定して表示できる。なお投光部及び受光部を、長手方向がワークの進入方向と平行となるように設置することで、ワークの進入方向に沿って光軸が配置されるので、ワークの長手方向長さの検出を確実に行える。
【０１０２】
さらに、ワークの大きさを厳密に判別し、かつワークの存在するエリアのみでミューティング機能を有効にし、それ以外の領域では通常の安全機能を維持できる。すなわち何らかの異物を検出すると安全信号をＯＦＦさせる動作を継続しているので、仮にワークと人体が同時侵入しても、人体を確実に検出でき、それによって安全信号をＯＦＦできるので、危険を防止できる。
【０１０３】
このように、実施例１によれば簡素な構成でミュート機能等の無効化機能を確実に動作させ、しかも必要最小限の部位のみで無効化を行い、高い安全性を維持できる。すなわち、従来であれば危険領域の入り口部分にライトカーテンを設置し、ミュート機能を使用してワークのみを危険領域に通過させる場合には、ワーク検出用のセンサ（ミューティング用センサ）が２ヶもしくは４ヶ必要であった。これに対して実施例１では、同様の機能をミューティング装置を使用することなく、ライトカーテンのみで提供可能である。別の観点からは、複数のセンサユニットを使用して、一部は安全センサとして使用し、一部はセンサユニットのための形状判別センサとしてペアで使用することができる。また異なる形状のワークが投入されたことも検出できる。なお、部分的なミュート機能に代えて、フローティングブランキング機能を利用することもできる。フローティングブランキング機能は、１以上の予め設定した数以下の光軸が遮光されても、安全出力をＯＮのまま維持する機能である。上記の例では、フローティングブランキング機能で３光軸を設定すれば、部分的なミュート機能と同様の結果を得ることができる。
【０１０４】
また従来の方式では、ワーク検出用センサのセッティングはワークの大きさにより適切な配置を行う必要があり、ワークの大きさが変化した場合には、ワーク検出用センサの位置を再調整する必要がある。これに対して本実施例であれば、ワークの大きさは、ライトカーテンの遮光光軸数により制御回路側が認識可能であり、初期調整時にワークの大きさを記憶するメモリを複数設けることにより、例えば、上記のマスターユニット側よりワークの大きさの変更を行うことも可能である。また、必要な光軸のグループのみをミューティングさせ、それ以外の光軸のグループは通常状態に設定することが可能となり、制御対象となるプレス機の状態に応じて安全性と効率を両立させた運用が可能となる。
（実施例２）
【０１０５】
以上の実施例１では、投受光ユニット４８をワークの進行方向と沿うように横置きした場合を説明した。もちろん、投受光ユニットをワークの進行方向と直交するように、すなわち縦置きに配置することもできる。以下、本発明の実施例２に係る多光軸光電式安全装置について、図１７〜図２０に基づいて説明する。図１７の例では、プレス機に向かって搬送されるワークＷ２が傾斜面を有しており、垂直方向に配置されたライトカーテンと交差する面積がワークＷ２の進行に従って変化する。よって、この変化する面積、すなわち入光／遮光状態に基づいて、ワークＷ２の進行を正しく検出して無効化機能を発揮できる。
【０１０６】
図１７に示すように、ワークＷ２の搬入口等に、１Ａｘ〜１２Ａｘの１２個の光軸を備えるライトカーテン４９を縦に設置する。またワークＷ２の進入経路に沿って、経路の両側にワーク検出センサ５０としてセンサＡ１、Ａ２、Ｂ１、Ｂ２を配置する。ワーク検出センサ５０もライトカーテン４９と同様の光軸を形成し、入光／遮光状態に基づいてワーク検出信号をマスターユニットに出力する。
【０１０７】
この多光軸光電式安全装置のブロック図を図１８に示す。この図に示すように、ワーク検出センサ５０のワーク検出信号はマスターユニット３０のワーク検出センサ入力回路３４に入力される。またライトカーテン４９を構成する投受光ユニットはマスターユニットの通信回路３１と接続される。さらにマスターユニットの出力回路３６は、プレス機の装置を停止させるためのＳＴＯＰ入力と接続される。マスターユニットの出力回路３６が投受光ユニットの入光／遮光状態に基づいて安全信号を発すると、ＳＴＯＰ入力が起動されてプレス機は停止される。
【０１０８】
このような場合において、従来はライトカーテンの近傍に設けたワーク検出センサＡ１、Ａ２、Ｂ１、Ｂ２の入光／遮光情報に基づき、ライトカーテンの安全機能を一時的に無効にするミューティングを行うのが一般的である。この場合は、検出領域をすべて無効化するか、あるいは少なくともワークが検出されることなく通過できるように、ワークの最大サイズに応じた範囲の光軸をすべて無効にする必要があった。いずれの場合も、ミューティング状態の時にワークと同時に人の手等の異物が侵入した場合、その検出ができないという問題点があった。特に、後者の場合においてもワークの最大サイズに応じた範囲の光軸が無効化されるため、ワークの形状によっては検出できない領域（デッドスペース）が生成されるおそれがあった。
【０１０９】
もしくは、ライトカーテンが保護している領域の内、すべての範囲を無効にするのではなく、外部からの信号により、安全機能を無効にする領域を段階的に切り替えていく方法等が考えられる。例えば図１９に示すように、上位の制御を行うシーケンサ５２としてＰＬＣ等の制御装置を配置し、ＰＬＣからの切替信号をエリア切替回路５４で受け、これに応じてミューティングエリアを可変させる。明らかに、この方法では制御装置を別途付加する必要があり、制御、構成が複雑化しコストがかかる問題があった。
【０１１０】
これに対し、実施例２に係る多光軸光電式安全装置では、ミューティング動作時に検出領域のすべてにわたって安全機能を無効にしたり、ＰＬＣ等の外部信号により順次保護領域を切り替えていくのではなく、予め決められたシーケンスにより、ワークの侵入に従って自動的に保護領域を変化させていくことが可能である。具体的には、ワークＷ２の侵入により、最初にワーク検出センサＡ１、続いてＡ２が遮光状態となり、これらのセンサの出力であるワーク検出信号が反転する。従来のミューティング機能を利用した場合、遮光状態となった時点（図２０のタイミングチャートにおけるタイミング４）でミューティング状態になり、ライトカーテンによる安全機能が検出領域の全域に渡り無効化される。これに対して本実施例の場合、ライトカーテンの保護領域のすべてにわたって無効化するのではなく、このタイミングではワークＷ２の侵入と共にライトカーテンが最初に遮光される部分（本実施例では、１、２光軸目）のみの部分的なミューティング状態に設定する（図２０のタイミングチャートのタイミング４、５における１Ａｘ、２Ａｘの網掛け部分に相当）。
【０１１１】
次に、ワークＷ２が侵入しライトカーテンの１、２光軸目が遮光状態になる（タイミングチャートのタイミング６）。これまでの動作で、１、２光軸は部分的なミューティング状態に設定されているので、１、２光軸目が遮光状態になっても出力はＯＮ状態を維持している。また、１、２光軸が遮光されたことで、予めワークＷ２の形状が判っているので、本実施例の場合、次のタイミングで３光軸目が遮光状態になるのが容易に予想できる。従って、１、２光軸目が遮光されたタイミングで、３光軸目をミューティング状態に設定する（タイミングチャートのタイミング７、８の状態）。同様に、次に３光軸目が遮光状態になった場合には４光軸目をミューティング状態に、４光軸目が遮光状態になった場合には、５光軸目をミューティング状態というように、順次設定を行っていく。このように１１光軸目までミューティング状態に設定され、かつ１１光軸目まで遮光状態になった場合、ワークＷ２の形状より、次のタイミングではワークＷ２による遮光状態が途切れ、３〜１１光軸目まで入光状態になることが予想される。実際に３〜１１光軸が入光状態になると、予め設定したシーケンスに基づき、３〜１１光軸のミューティング状態を一旦解除する。これにより、３〜１１光軸の範囲で遮光状態になった場合には、この部分に人が存在する場合が予想されるので、ライトカーテンは安全信号をＯＦＦさせて、プレス機の装置を停止させることができる（タイミングチャートのタイミング２７、２８）。ワークＷ２の形状より考えると、次は３〜１１光軸が再び遮光状態になることが予想される。従って、ある一定時間が経過したら、３〜１１光軸をミューティング状態にすることが必要である。このタイミングは、タイミングチャートの２５→２６のタイミングで３〜１１光軸が入光状態になった時から、ワークＷ２の形状／コンベアラインのスピードを考慮の上、予め設定した時間経過後にミューティング状態に再び設定する（タイミングチャートで２９のタイミング）。
【０１１２】
その後、予め設定したワークＷ２の形状に応じて、１１光軸目が入光状態になったら、１１光軸目のミューティング状態を解除し（タイミングチャートの３２のタイミング）、その後同様に順次ミューティング状態を解除し、最終、１、２光軸のミューティング状態の解除は、従来例等と同じように、ワークＷ２がすべて通過後、ワーク検出センサＢ１、Ｂ２が入光状態になったタイミングで解除させる。
【０１１３】
上記のような方法により、従来、ワーク侵入口にミューティング機能を持ったライトカーテンを設置した場合に、ミューティング状態の時にワークと同時に人が侵入した場合、人の検出ができないという問題点を解消できる。またＰＬＣ等の外部からの切替信号に応じてミューティングエリアを可変する方法に比べ、ライトカーテンのみのシステムで、ワーク形状に合わせた必要最低限のミューティング状態を実現することが可能となる。このため図１８に示すように、図１９に示す従来の構成と比べて簡素化できる。
【０１１４】
同様に、本実施例ではミューティング機能に機能を限定して説明を行ったが、ミューティング機能だけではなく、フローティングブランキング機能、フィックスブランキング機能を組み合わせて設定を行ってもよい。例えば、タイミングチャートのタイミング４における３光軸目、タイミング２４、２５、２６における１２光軸目等は、ワークのばたつき等により遮光になる可能性がある。その場合、ミューティング機能だけではなく、例えばタイミングチャートのタイミング４では、１、２光軸をミューティング機能、３、４光軸をフローティングブランキング機能に設定することにより、ワークのばたつき等が発生しても、安全信号がすぐにＯＦＦしない等、実使用条件における動作の安定する等のメリットが得られる。
【０１１５】
これらミューティング機能、フローティングブランキング機能、フィックスブランキング機能等の設定を行う設定手段も、上記と同様コンピュータ等の外部入力手段を利用する他、ティーチング法により行うことが可能である。すなわち、マスターユニットのティーチング入力回路３３によりティーチングモードに切り替えた後、ライトカーテンの光軸間に実際にワークを侵入させ、その際の入光／遮光状態の変化を記憶させてパターンとして登録させることができる。またこのようにして登録されたパターンと異なるワークが侵入した場合、登録されたワークと異なるワークが侵入したことを検出できる。また設定は、ワークの侵入速度と多光軸光電センサの応答速度の関係に応じて、１光軸単位、あるいは複数光軸単位とする。さらに、この際のワークの全長や形状等を光軸の遮光状態から検出できる。また、予め複数のワークを登録しておき、これらを区別することも可能となる。さらにこの方法では、入光／遮光状態の変化を時間でなくパターンで登録可能であるため、ラインの停止や速度変化等が生じても適切に対応できる。加えて、ワークが最初にライトカーテンの光軸を遮光する領域でワークの形状等を判別するので、早い段階での判定処理を開始でき、迅速な処理が可能になるという利点も得られる。
【産業上の利用可能性】
【０１１６】
本発明の多光軸光電式安全装置は、ライトカーテンを構成する光電センサ、光電形近接スイッチ等として好適に利用可能である。また透過形のライトカーテンのみならず、投受光部を一体としたリフレクタ形にも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【０１１７】
【図１】本発明の一実施の形態に係る多光軸光電式安全装置を示すブロック図である。
【図２】マスターユニット機能を備えるユニットを共通バスに接続した状態を示すブロック図である。
【図３】受光部にマスターユニット機能を設けた多光軸光電式安全装置を示すブロック図である。
【図４】投受光ユニットをケーブルで接続する状態を示す説明図である。
【図５】電源線を分離可能な電源分離回路を備える投受光ユニットの一例を示すブロック図である。
【図６】共通バス上に投受光ユニットを接続して安全システムを構成する例を示すブロック図である。
【図７】異なるグループ間で干渉防止を設定する様子を示す斜視図である。
【図８】投受光ユニットをＬ字状に取り付ける例を示す斜視図である。
【図９】Ａ〜Ｄの各プレス機をコ字状に囲んでそれぞれ個別に検出領域を設定する従来の例を示す概略平面図である。
【図１０】Ａ〜Ｄの各プレス機をコ字状に囲んで本発明の実施の形態に基づき検出領域をそれぞれ個別に設定する例を示す概略平面図である。
【図１１】図１０の投受光ユニットに対してグループ化を行う様子を示す斜視図である。
【図１２】図１０と同じ条件において長い投受光ユニットを配置した例を示す概略平面図である。
【図１３】図１０と同じ条件において３本の投受光ユニットを配置した例を示す概略平面図である。
【図１４】図９と同じ条件において本発明の実施の形態に基づき検出領域をそれぞれ個別に設定する例を示す概略平面図である。
【図１５】本発明の実施例１に係る多光軸光電式安全装置でワークを検出する例を示す斜視図である。
【図１６】図１５のワークを多光軸光電式安全装置で検出する状態を示すタイミングチャートである。
【図１７】本発明の実施例２に係る多光軸光電式安全装置でワークを検出する例を示す斜視図である。
【図１８】本発明の実施例１に係る多光軸光電式安全装置を示すブロック図である。
【図１９】従来の多光軸光電式安全装置を示すブロック図である。
【図２０】図１７のワークを多光軸光電式安全装置で検出する状態を示すタイミングチャートである。
【符号の説明】
【０１１８】
１００…多光軸光電式安全装置
１０…投光部；１１…投光素子；１２…投光回路；１４…投光制御回路
１６…投光側通信回路
２０、２０Ｂ…受光部；２１…受光素子；２２…受光回路
２４、２４Ｂ…受光制御回路
２５、２５Ｂ…受光データレジスタ；２６…受光側通信回路
２７、２７Ｂ…判定回路；３０…マスターユニット；３１…通信回路
３３、３３Ｂ…ティーチング入力回路；３４、３４Ｂ…ワーク検出センサ入力回路
３５、３５Ｂ…メモリ；３６、３６Ｂ…出力回路；３７、３７Ｂ…表示部
３８、３８Ｂ…設定部
４０…ケーブル；４２…非常停止スイッチ；４４…ドアスイッチ
４６…動作表示灯；４８…投受光ユニット；４９…ライトカーテン
５０…ワーク検出センサ；５２…シーケンサ；５４…エリア切替回路
６０…ユニット；６１、６１Ｂ…タイミング生成回路
６２、６２Ｂ…マスター／スレーブ切替回路
６３…電源；６４…制御回路；６５…メモリ；６６…通信回路；６７…電源分離回路
Ｌ…共通バス；Ｐ…電源線；Ｓ…信号線；Ｗ、Ｗ２…ワーク；Ｓ…遮蔽板；Ｐ…プレス機
【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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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