(57)【要約】可動部と固定部を有する産業用プレスの安全機構の動作方法であって、該安全機構は横方向の幅寸法がほぼ一定である平面状連続レーザビームを複数条発するものであり、各レーザビームは可動部から種々の距離だけ離れており、該方法は、可動部を固定部に向かって比較的高速で動かし、前記レーザビームの１条が固定部の極近傍に位置する速度制御ポイントに達したときに可動部の減速を開始し、前記レーザビームのもう１条が速度制御ポイントに達したときに可動部を最終徐行速度で動かし、可動部は前記固定部に向かって前記最終徐行速度で移動し続けるものである。
2005520692.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
可動部を有する産業用プレスの安全機構であって、該安全機構は、
横方向の幅寸法がほぼ一定である平面状連続ビームを複数条平行に発するためのレーザ装置、
平面状ビームを受光し且つ物体が平面状ビームの少なくとも１条と交差したことを検知するための受光器、及び
平面状ビームの少なくとも１条が物体と交差したことを受光手段が検知したときに可動部の動きを停止又は妨げるための制御器からなり、
前記制御器はさらに、減速ゾーン内で第一の速度から第二の速度へと可動部を減速するものとされ、前記ゾーンは、第一の平面状ビームが速度制御ポイントを通過する第一のポイントと第二の平面状ビームが速度制御ポイントを通過する第二のポイントとの間に規定されている。
【請求項２】
第一と第二の平面状ビームが隣接している請求項１記載の安全機構。
【請求項３】
レーザ装置は、それぞれがレーザビームを発する複数のレーザ発光体、及び前記レーザ発光体から発せられた前記各レーザビームをそれぞれ前記平面状連続レーザビームへと変換するレンズ集成体とからなる請求項１又は２記載の安全機構。
【請求項４】
レンズ集成体は、前記又は各レーザビームをまず扇形の平面状レーザビームへと広げる円柱プリズム、及び扇形レーザビームを横方向の幅寸法がほぼ一定である平面状レーザビームへと再集光する集束レンズとからなる請求項３記載の安全機構。
【請求項５】
レンズ集成体を各レーザビームの変換に用い、最終の平面状レーザビームの整合状態を容易ならしめるものである請求項３又は４記載の安全機構。
【請求項６】
平面状連続レーザビームを発するために使用される複数のレーザ装置をさらに含むものである請求項１記載の安全機構。
【請求項７】
平面状レーザビームによって規定される平面の周縁が可動部の両側を越えて横方向へと延びている先行する請求項のいずれかに記載の安全機構。
【請求項８】
平面状ビームの受光に用いられる前記受光器は一つのみである先行する請求項のいずれかに記載の安全機構。
【請求項９】
受光器は受光素子列を含み、この素子は一軸に沿って整列され且つ受光器のレシーバ本体の端部に配置されている先行する請求項のいずれかに記載の安全機構。
【請求項１０】
平面状レーザビームを受光器列上に集束するために円柱レンズが設けられている先行する請求項のいずれかに記載の安全機構。
【請求項１１】
受光器は一度に前記レーザビームのうち１条しか検知しないように各レーザビームを逐次オンオフしパルスを発生させることで平面状レーザビームを多重化する先行する請求項のいずれかに記載の安全機構。
【請求項１２】
予め設定されたパルス繰返数でパルスが発生する請求項１１記載の安全機構。
【請求項１３】
産業用プレスはさらに固定部を有し、レーザビームは産業用プレスの可動部と固定部の間に位置するものである先行する請求項のいずれかに記載の安全機構。
【請求項１４】
可動部は先端を有し、各レーザビームは先端に対して種々の距離だけ離れている先行する請求項のいずれかに記載の安全機構。
【請求項１５】
前記平面状レーザビームがレーザ発光手段により２条発せられ、前記平面状レーザビームの第一のものが前記平面状レーザビームの第二のものよりも先端から遠くに離れており、前記第一と第二の平面状レーザビームが一つの減速ゾーンを規定している請求項１４記載の安全機構。
【請求項１６】
可動部の第一の速度、第二の速度が、それぞれ第一のポイント、第二のポイントで測定される先行する請求項のいずれかに記載の安全機構。
【請求項１７】
速度の測定は制御器によって行われ、可動部が所定距離移動する間のパルス繰返数に対するパルス数を測定する請求項１６記載の安全機構。
【請求項１８】
所定距離は速度制御ポイントによって二分されている請求項１７記載の安全機構。
【請求項１９】
所定距離は２ｍｍであり、速度制御ポイントの上方１ｍｍから始まって速度制御ポイントの下方１ｍｍで終わる請求項１８記載の安全機構。
【請求項２０】
第一の速度が産業用プレスの最高作動速度である請求項１５〜１９のいずれかに記載の安全機構。
【請求項２１】
第二の速度が最終徐行速度である請求項１５〜２０のいずれかに記載の安全機構。
【請求項２２】
第一のポイントと第二のポイントの中点が速度制御ポイントを通過したときの可動部の速度が産業用プレスの作動速度の５０％であるような率で制御器が可動部を減速する請求項１５〜２１のいずれかに記載の安全機構。
【請求項２３】
速度が第一のポイントで第一の速度を超えていること、第二のポイントで最終徐行速度を超えていること、あるいは中点で作動速度の５０％を超えていることを速度測定で検知した場合、産業用プレスを止めることで制御器が可動部を停止させる請求項２０〜２２のいずれかに記載の安全機構。
【請求項２４】
各平面状ビームが速度制御ポイントを通過するときに平面状レーザビームはそれぞれミュートされ、物体と平面状ビームが交差しても可動部の動きを妨げることがない先行する請求項のいずれかに記載の安全機構。
【請求項２５】
ミュート状態の平面状レーザビームがまだパルスを出しており、速度測定がまだ可能である請求項２４記載の安全機構。
【請求項２６】
速度制御ポイントは産業用プレスによって加工される材料の表面上方２ｍｍに位置する先行する請求項のいずれかに記載の安全機構。
【請求項２７】
第一及び第二の平面状レーザビームは、可動部の動きに対して平行な軸に沿って１０ｍｍほど間隔をあけている請求項１５〜２６のいずれかに記載の安全機構。
【請求項２８】
第一の平面状レーザビームと可動部は、可動部の動きに対して平行な軸に沿って４ｍｍほど間隔をあけている請求項１５〜２７のいずれかに記載の安全機構。
【請求項２９】
最終徐行速度は２０ｍｍ／秒である請求項２１〜２８のいずれかに記載の安全機構。
【請求項３０】
制御器は可動部をさらに第二のポイントから第三のポイントにかけて減速するものであり、前記第三のポイントは可動部の先端が速度制御ポイントを通過する位置に設けられている請求項１５〜２９のいずれかに記載の安全機構。
【請求項３１】
第二のポイントと第三のポイントの間で、可動部は２０ｍｍ／秒から１０ｍｍ／秒へと減速される請求項３０記載の安全機構。
【請求項３２】
可動部を有する産業用プレスの安全機構であって、該安全機構は、
横方向の幅寸法がほぼ一定で厚さ寸法もほぼ一定であるレクティリニア断面の連続ビームを発するためのレーザ装置、
可動部の先端に対して近接面と遠隔面を有する前記レクティリニアビーム、
レクティリニアビームを受光し且つ物体がビームの少なくとも一部と交差したことを検知するための受光器、及び
レクティリニアビームの少なくとも一部が物体と交差したことを受光手段が検知したときに可動部の動きを停止又は妨げるための制御器からなり、
前記制御器はさらに、減速ゾーン内で第一の速度から第二の速度へと可動部を減速するものとされ、前記ゾーンは、近接面が速度制御ポイントを通過する第一のポイントと遠隔面が速度制御ポイントを通過する第二のポイントとの間に規定されている。
【請求項３３】
可動部の第一の速度、第二の速度が、それぞれ第一のポイント、第二のポイントで測定される先行する請求項のいずれかに記載の安全機構。
【請求項３４】
速度の測定は制御器によって行われ、可動部が所定距離移動する間のパルス繰返数に対するパルス数を測定する請求項３２記載の安全機構。
【請求項３５】
所定距離は速度制御ポイントによって二分されている請求項３４記載の安全機構。
【請求項３６】
所定距離は２ｍｍであり、速度制御ポイントの上方１ｍｍから始まって速度制御ポイントの下方１ｍｍで終わる請求項３５記載の安全機構。
【請求項３７】
第一の速度が産業用プレスの最高作動速度である請求項３２〜３６のいずれかに記載の安全機構。
【請求項３８】
第二の速度が最終徐行速度である請求項３２〜３７のいずれかに記載の安全機構。
【請求項３９】
第一のポイントと第二のポイントの中点が速度制御ポイントを通過したときの可動部の速度が産業用プレスの作動速度の５０％であるような率で制御器が可動部を減速する請求項３２〜３８のいずれかに記載の安全機構。
【請求項４０】
速度が第一のポイントで第一の速度を超えていること、第二のポイントで最終徐行速度を超えていること、あるいは中点で作動速度の５０％を超えていることを速度測定で検知した場合、産業用プレスを止めることで制御器が可動部を停止させる請求項３７〜３９のいずれかに記載の安全機構。
【請求項４１】
レクティリニアビームが漸進的に速度制御ポイントを通過するにつれレクティリニアビームはそれに応じて漸進的にミュートされ、これによってレクティリニアビームのミュート状態の部分におけるレクティリニアビームと物体との交差が可動部の移動を妨げないようにする先行する請求項のいずれかに記載の安全機構。
【請求項４２】
レクティリニアビームのミュート状態の部分がまだパルスを出しており、速度測定がまだ可能である請求項４１記載の安全機構。
【請求項４３】
速度制御ポイントは産業用プレスによって加工される材料の表面上方２ｍｍに位置する先行する請求項のいずれかに記載の安全機構。
【請求項４４】
レクティリニアビームの厚さ寸法が１０ｍｍである請求項３２〜４３のいずれかに記載の安全機構。
【請求項４５】
近接面と可動部は、可動部の動きに対して平行な軸に沿って４ｍｍほど間隔をあけている請求項３２〜４４のいずれかに記載の安全機構。
【請求項４６】
最終徐行速度は２０ｍｍ／秒である請求項３８〜４５のいずれかに記載の安全機構。
【請求項４７】
制御器は可動部をさらに第二のポイントから第三のポイントにかけて減速するものであり、前記第三のポイントは可動部の先端が速度制御ポイントを通過する位置に設けられている請求項３２〜４６のいずれかに記載の安全機構。
【請求項４８】
第二のポイントと第三のポイントの間で、可動部は２０ｍｍ／秒から１０ｍｍ／秒へと減速される請求項４７記載の安全機構。
【請求項４９】
レーザ装置は、それぞれがレーザビームを発する複数のレーザ発光体、及び前記レーザ発光体から発せられた前記各レーザビームをそれぞれ前記レクティリニア連続レーザビームへと変換するレンズ集成体とからなる先行する請求項のいずれかに記載の安全機構。
【請求項５０】
レンズ集成体は、前記又は各レーザビームをまず一平面において扇形の平面状レーザビームへと広げる第一の円柱プリズム、扇形レーザビームを横方向の幅寸法がほぼ一定である平面状レーザビームへと再集光する第一の集束レンズ、第一の円柱プリズムと直交し平面状レーザビームを広げて柱状（prismatic）の扇形レーザビームとする第二の円柱プリズム、柱状の扇形レーザビームを再集光して横方向の幅寸法がほぼ一定で厚さ寸法もほぼ一定であるレクティリニアレーザビームとする第二の集束レンズとからなる請求項４９記載の安全機構。
【請求項５１】
受光器が二次元の受光素子列からなり、素子がレクティリニア配置とされ且つ受光器のレシーバ本体の端部に配置されている先行する請求項のいずれかに記載の安全機構。
【請求項５２】
前記レクティリニアビームはさらに近接面から可動部先端との部分交差部まで広がるのに十分な厚さのレクティリニア部を有し、前記レクティリニア部は横方向の幅寸法がほぼ一定であり、ここで受光器はさらにレクティリニア部に対応した受光素子を有し、可動部がレクティリニア部と交差した領域に対応した受光素子は、可動部の動きを妨げる働きをしない請求項３２〜５１のいずれかに記載の安全機構。
【請求項５３】
単一の平面状レーザビームと産業用プレス可動部先端との間の安全距離の設定方法であって、該方法は、
可動部の動きに対して平行な軸に沿って先端が平面状ビームを遮断するまで平面状ビームを寄せる工程と、
軸に沿って先端から離れる方向に所定距離だけ平面状ビームを離す工程からなり、前記所定距離は安全距離として設定されているものである。
【請求項５４】
該方法は自動制御下で実施される請求項５３記載の方法。
【請求項５５】
産業用プレスを較正するためにオペレータが自動制御を作動させる工程をさらに含み、前記工程は集束工程の前にある請求項５４記載の方法。
【請求項５６】
平面状レーザビーム、ビームを発し検知する関連の発光体と受光器、そして制御器が、産業用プレスに搭載された安全機構の一部をなすものである請求項５３〜５５のいずれかに記載の方法。
【請求項５７】
可動部と固定部を有する産業用プレスの安全機構の動作方法であって、該安全機構は、横方向の幅寸法がほぼ一定である平面状連続レーザビームを複数条発するものであり、各レーザビームは可動部から種々の距離だけ離れており、該方法は、可動部を固定部に向かって比較的高速で動かし、
前記レーザビームの１条が固定部の極近傍に位置する速度制御ポイントに達したときに可動部の減速を開始し、
前記レーザビームのもう１条が速度制御ポイントに達したときに可動部を最終徐行速度で動かし、可動部は前記固定部に向かって前記最終徐行速度で移動し続けるものである。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はおおまかには工業用途の安全機構に関するものであり、とりわけプレスブレーキや裁断機などの産業用プレスに使用される安全機構に関する。以下プレスブレーキに関して本発明を説明するが、当然ながら本発明の他の用途も予想される。
【背景技術】
【０００２】
本出願人はこれまで、横方向の幅寸法がほぼ一定である平面状連続レーザビームを１条発するレーザとこのレーザ用の受光器を利用した産業用プレスの安全機構を開発してきた。レーザと受光器はともに産業用プレスの可動部に搭載されている。プレスブレーキの場合、レーザと受光器は可動ツール上に搭載されており、このツール（及びそれに搭載されたレーザと受光器）は固定アンビル部に対して移動する。この安全機構は国際特許出願ＰＣＴ／ＡＵ００／００４２０に記載されており、その詳細を参照として本明細書に組み込むものである。
【０００３】
安全機構は、プレスブレーキのオペレータがプレスブレーキ操作中にツールとアンビルの間に手やその他の物体を誤って挟むことを防止する。これはツールとアンビルの間に平面状レーザビームを配することによって可能となる。物体によるレーザビーム光路の遮断は安全機構によって検知され、ツールのそれ以上の移動を即時停止する。アンビルに向かってツールが動き続ける間、ツールがアンビルの極近傍に位置するまで安全機構はこのように動作する。このとき安全機構は、ツールの移動速度を落としレーザを止め、アンビル上に位置するプレート又は他の物体に対する曲げ作業の完遂をツールに可能ならしめなくてはならない。速度制御ポイントはオペレータによってアンビルのわずか上方に事前設定されており、アンビル上のワークの上面とほぼ一致している。
【０００４】
上述の安全機構を採用したプレスブレーキは通常、以下の作業サイクルで作動する。
（ａ）ツールの下方移動中に何の障害物も検知されない場合、ツールはアンビルへと向かって高速（通常約１５０ｍｍ／秒）で移動する。ツールの下方に位置するレーザビームが速度制御ポイントを通過するとツールは徐行速度（通常約１０ｍｍ／秒）へと減速する。ツール速度を落とすことで、ツールがアンビルに至る最終行程においてツールの下から指やその他の物体を引っ込めるのに十分な時間を確保する。
（ｂ）障害物が検知された場合、ツールは停止され、障害物に触れないよう数ミリ戻される。ツールの移動はフットスイッチを操作するオペレータにより続行される。さらに障害物が検知された場合ツールは停止されるが、戻ることはない。フットスイッチを操作しツールを徐行速度で動かすことによってオペレータにはサイクルを終わらせることが許されているため、これは肉厚なワークの加工も可能とする。
【０００５】
上述の作業サイクルはノーマルモードの動作である。あるいは他の作業サイクル、例えば、トレイや箱を製造するための「トレイモード」も可能である。このトレイモードは上記国際特許出願に記載されており、ここでは詳述しない。
【０００６】
我々の機構の目的は、プレスブレーキのオペレータを常に保護するということである。プレスが１０ｍｍ／秒（許容誤差あり）まで減速されるか、あるいは物的障壁又は我々のタイプのシステムを含む光検出装置が作動しているなら、オペレータは保護されているものと考えられる。よってこうした継続的な保護のため、１条又は複数条のレーザビームのスイッチを切ったり感度を下げる（ミューという言葉が一般的によく用いられる）前に、我々はプレスブレーキを１０ｍｍ／秒まで減速する。
【０００７】
ツール先端に対するレーザビームの間隔はほぼ、ツールが高速でステップしなくてはならない距離である。レーザビームの間隔は例えば約９．０ｍｍに設定され、ツールは上記間隔未満の距離、例えば約８．５ｍｍで停止可能に制御される。ただし生産時間短縮のためにより高速でプレスブレーキを作動可能であることが望ましい。このためツールの高速移動を現在のプレスブレーキの１５０ｍｍ／秒から約２００〜２２０ｍｍ／秒へと高めることが考えられる。しかしながらこれは上述の安全機構の使用を難しいものにするものであり、なぜならツールの許容停止距離のためにレーザビームはツールからより遠くに配置されなくてはならないためである。しかしこれはレーザが速度制御ポイントに達したときのツール徐行速度の始まりが早くなることにつながり、ツールが徐行速度で移動する時間を長くしてしまう。これは少なくとも、ツール移動速度の高さに基づく高速の生産ラインで得られる恩恵を小さいものとしてしまう。
【０００８】
よって本発明の目的は、プレスを高速で動作可能とし生産時間短縮を容易とする産業用プレスの改良型安全機構を提供するものである。
【０００９】
本発明の他の目的は、プレスを高速で動作可能とする産業用プレスの安全機構の改良型動作手段を提供するものである。
【００１０】
これを念頭に、本発明の一側面によれば、可動部を有する産業用プレスの安全機構が供せられ、該安全機構は、
横方向の幅寸法がほぼ一定である平面状連続ビームを複数条平行に発するためのレーザ装置、
平面状ビームを受光し且つ物体が平面状ビームの少なくとも１条と交差したことを検知するための受光器、及び
平面状ビームの少なくとも１条が物体と交差したことを受光手段が検知したときに可動部の動きを停止又は妨げるための制御器からなり、
前記制御器はさらに、減速ゾーン内で第一の速度から第二の速度へと可動部を減速するものとされ、前記ゾーンは、第一の平面状ビームが速度制御ポイントを通過する第一のポイントと第二の平面状ビームが速度制御ポイントを通過する第二のポイントとの間に規定されている。
【００１１】
このレーザ装置及び受光器は、上述した国際特許出願に記載されたものと同様な構造とできる。ただし本発明のレーザ装置は前記平面状連続レーザビームを複数条発するものとでき、このレーザビームは互いに少なくともほぼ平行に配置される。複数レーザビームの発光に単一のレーザ装置を用いることにより、レーザビームを整合状態とすることが容易になる。このためレーザ装置は、それぞれがレーザビームを発する複数のレーザ発光体、及び前記レーザ発光体から発せられた前記各レーザビームをそれぞれ前記平面状連続レーザビームへと変換するレンズ集成体とからなるものとできる。このレンズ集成体は、前記又は各レーザビームをまず扇形の平面状レーザビームへと広げる円柱プリズム、及び扇形レーザビームを横方向の幅寸法がほぼ一定である平面状レーザビームへと再集光する集束レンズとからなるものとできる。同じレンズ集成体を各レーザビームの変換に用い、最終の平面状レーザビームの整合状態を容易ならしめてもよい。ただし平面状連続レーザビームを供するのに一連のレーザ装置を用いることも考えられる。平面状レーザビームの使用はオペレータに広大な範囲の保護をもたらすものであり、好ましくはレーザビームが可動部の両側を越えて横方向へと延びるものである。物体と交差したレーザビームはオペレータの目にも見える。
【００１２】
レーザビームの受光に用いられる前記受光器は一つのみとすることができる。受光器は受光素子列を含み、この素子は一軸に沿って整列され且つ受光器のレシーバ本体の端部に配置されているものとすることができる。レーザビームを受光器列上に集束するために円柱レンズを設けることができる。この配置により、産業用プレスが安全機構内で振動を発生しているときでさえレーザビームの検知が容易になる。
【００１３】
前記複数の平面状レーザビームの検知に用いられる受光器は一つのみとすることができる。受光器は一度に前記レーザビームのうち１条しか検知しないように各レーザビームを逐次オンオフすることでこれらのレーザビームを多重化することが可能である。しかしまた当然なことであるが、多重化が必要ないよう前記レーザビームに対してそれぞれ個別の受光器を用いることも可能である。２つ以上のレーザ装置及び／又は受光器が使用される場合、整列の問題が大きくなる。あるいは、単一の受光器が複数の円柱レンズを有し、それぞれ個別のレーザビームを受光器列上に集束する。
【００１４】
産業用プレスはさらに固定部を有し、レーザビームが産業用プレスの可動部と固定部の間に位置するものとできる。可動部は先端を有し、各レーザビームが先端に対して種々の距離だけ離れているものとできる。好ましくは前記平面状レーザビームがレーザ発光手段により２条発せられ、前記平面状レーザビームの第一のものが前記平面状レーザビームの第二のものよりも先端から遠くに離れているものである。
【００１５】
２条のビームを有する安全機構は公知であり、そうした機構の一つがドイツ特許ＤＥ１９７１７２９９（フィエスラー(Fiesller)）に開示されており、その内容を参照として本明細書に組み込む。フィエスラーの機構では２条のビームが「安全距離」だけ離されており、これは永久的な傷害を引き起こす前にツールが停止しなくてはならない距離のことである。フィエスラー機構の下方ビームが遮られると、機構は装置を止め、よってツールを停止させる。しかしながら、上方ビームは安全ビームではない。先の実施例で述べた第二のビームとは異なり、フィエスラー機構の上方ビームはツールと下方ビームの距離、すなわち「安全距離」を測定するのに用いられる。機構の較正時、安全機構の集成体は上方ビームがツールによって遮られるまで持ち上げられ、自動的に安全距離を設定してツールを較正する。したがって上方ビームは安全ビームとは異なるということになり、実際、装置較正用の「リミットスイッチ」として働く。装置の動作中、上方ビームは装置の通常作業に対しては使用されない状態である。
【００１６】
安全機構は速度制御ポイントを固定部近傍に定めることができる。可動部が先ず固定部へと接近する際、可動部は先ず比較的高速で移動する。第一の平面状レーザビームが速度制御ポイントに到達すると、可動部が減速を開始する。この第一の平面状ビームは速度制御ポイントに到達するとミュートされる。第一の平面状ビームがミュートされ且つこれまで遮断されていなかった場合、この時点では安全ビームとしては働かない。代わりに幾つかの理由から、たとえば速度／距離／位置測定装置として活動し続ける。テストボタンを押すことで機構を「テストモード」にすることができ、さらにフットスイッチを押し下げることで（降下又は接近信号を発しツールを底部ツール（アンビル）に向かって降下させる。底部ツール上には曲げ加工を受けるワークが設置されている（以下の曲げ加工は全て薄手のワークに対して行われる）。上方ツール（レーザはツール先端から所定距離にある）が降下する際、レーザがワークの表面によって遮られるとツールが停止する。テストボタンを再度押し、これによりこのポイントを確認（confirm）する。こうして機構はワーク上面の位置を記録する。この位置から機構はその数ミリ前の位置を計算し、ミュート及び徐行速度位置を定める。この位置は出来る限り低くあるべきであるが、しかしワークのねじれやゆがみをある程度許容できるものである。いったんこの位置を上述したように「確認」してしまえば、ワークがほぼ同じ厚さであり続けるかぎり、オペレータは中断なしに連続的に曲げ作業を行うことが可能である。厚さが変わればテスト及び確認を簡単に再テストできる。
【００１７】
機構にはさらに、様々なプレスブレーキを最高効率とする手助けする機能が備わっているものとできる。ある好適な実施の形態では、ディップスイッチが制御系にあり、これにはインストーラだけがアクセス可能であって、徐行ポイントをミュートポイントから遠ざけることが可能である。プレスブレーキには非常な短時間で高速から低速へと切り換わることが可能なものもあるが、多くのものは切り換えにもっと長い時間／距離を必要とする。よってディップスイッチの設定で徐行位置をミュート位置の上方、例えば２ｍｍおきにトータル８ｍｍまで移すことができる。これにより、機構が速度チェックポイントを実行したとき安全基準及び工業基準を満足するようプレスを最適化できるようになる。率を調整することで装置は徐行速度位置に対するプレスそれ自体の速度を変化（減速）せしめ、特定の速度基準、例えば最大値の５０％又は２５ｍｍ／秒が実現される。
【００１８】
ある好適な実施の形態では、第一のレーザビームが速度制御ポイントに達するとツールの速度が瞬時にチェックされおよそ２０％減速される。このポイントの直前で徐行速度信号が与えられるものであってもよい（必要とあればディップスイッチで以ってさらに上方に調整可能である）。この第一のレーザが「ミュートされるまで、安全停止距離異常表示（stop safe distance fault indication）は１３ｍｍ（ツール先端に４ａｍである１４ｍｍよりほんのわずか小さい）である。ツールが減速した後第二のビームのみが有効状態にあるとき、この停止距離異常表示は８．５ｍｍに切り換わっている。
【００１９】
ツールが動き続けると速度制御ポイントが２条の平面状レーザビーム間の中点を通過する。この時点でさらに瞬時の速度チェックが行われ、最高作動時の機構の５０％までツールが減速し、さらに最大推定停止距離が短くなり第二の距離となっていることを確認する。さらなる実施の形態においては、この中点における最大停止距離が８．５ｍｍである。
【００２０】
第二の平面状レーザビームが速度制御ポイントに達すると、さらに瞬時の速度チェックが行われ、ツールが最終徐行速度、たとえば２５ｍｍ／秒で移動していることを確認する。さらに好適な実施の形態では、最終徐行速度は２０ｍｍ／秒であり、２５ｍｍ／秒の限界値を超えない。最終徐行速度では最大停止距離が最終最大停止距離を超えてはならず、これはある実施の形態では４ｍｍであり、これならばオペレータの手に接触しおそらくは手を挟んでしまうものの永久的な傷害を生じることはないと考えられている。
【００２１】
当業者にとっては当然なことであるが、瞬時の速度測定とは短い有限距離での速度測定のことであり、平面状レーザビームの既知のパルス繰返数に対してパルスをカウントすることで測定される。さらに好適な実施の形態では、最大制限速度又は最大停止距離のどれかを超えると装置が自動的に止まり、その結果、瞬時の速度測定は前記制限に従っていることの測定となる。
【００２２】
さらに好適な実施の形態では、許された曲げ速度つまりはツールが材料に接触し形成を行う速度が２０ｍｍ／秒である。あるいは許された曲げ速度が１０ｍｍ／秒であり、ここでツールの速度は、第二のレーザが速度制御速度減速を通過する速度からツールが速度制御ポイントを通過するポイントである１０ｍｍ／秒へとさらに減速されている。
【００２３】
ある典型的装置では、第一の平面状レーザビームは約１４ｍｍ可動部の先端から離れ、第二のレーザビームは約４ｍｍ先端から離れている。
【００２４】
第一のレーザビームを先端から従来の安全機構（一般的には９．０ｍｍ）よりも遠くに離すことが可能なため、停止距離を長いものとすることができる。可動部の速度が突然遅くならないように、第一のレーザビームが速度制御ポイントに達すると可動部の速度が漸次減少するものとできる。第一及び第二の平面状レーザビーム間のポイントが速度制御ポイントに達するまでに可動部の速度を当初の高速の例えば約４０〜５０％とすることができる。第二の平面状レーザビームが最終的に速度制御ポイントに達したときの可動部と固定部の間隔は６ｍｍ以下であることが好ましく、可動部は約２５ｍｍ／秒で移動するものとできる。この速度で移動しているなら、第二の平面状レーザビームが遮断されたときに可動部が４ｍｍ未満で停止できる。可動部はこの時点で２５ｍｍ／秒の一定速度で移動し続けるものとできる。あるいは、可動部は２５ｍｍ／秒から１０ｍｍ／秒へと減速し続け、その後この最終速度で移動し続けるものであってもよい。可動部をさらに減速する必要はないが、これは間隔が６ｍｍ以下である場合その間に何か物体が挟まるには狭すぎると考えられ、工業規格が可動部の減速を求めていないためである。
【００２５】
本発明の第二の側面によれば、可動部を有する産業用プレスの安全機構が供せられ、該安全機構は、
横方向の幅寸法がほぼ一定で厚さ寸法もほぼ一定であるレクティリニア（rectilinear）断面の連続ビームを発するためのレーザ装置、
可動部の先端に対して近接面と遠隔面を有する前記レクティリニアビーム、
レクティリニアビームを受光し且つ物体がビームの少なくとも一部と交差したことを検知するための受光器、及び
レクティリニアビームの少なくとも一部が物体と交差したことを受光手段が検知したときに可動部の動きを停止又は妨げるための制御器からなり、
前記制御器はさらに、減速ゾーン内で第一の速度から第二の速度へと可動部を減速するものとされ、前記ゾーンは、近接面が速度制御ポイントを通過する第一のポイントと遠隔面が速度制御ポイントを通過する第二のポイントとの間に規定されている。
【００２６】
本発明の第一の側面では、複数条の平行な平面状連続ビームが、その上下の境界が最上位のビームと最下位のビームによって定められた領域を規定している。ゾーンの幅寸法は複数条のビームの横方向の幅寸法によって規定され、これは好適な実施の形態において上下の境界と組み合わさってレクティリニアゾーンを規定する。より好適な実施の形態においては本発明の第一の側面がビームを２条のみ供し、この２条のビームが上下の境界を規定する。本発明の第二の側面ではこのゾーンが高さ寸法及び幅寸法の両方を有する単一のビームによって規定されており、第一の側面におけるものと同じゾーンを規定している。しかしながら単一のビームは上下の境界間の障害物を検知するさらなる機能をもたらすことができる。
【００２７】
本発明の第一の側面の好適な実施の形態においてはビームが速度制御ポイントを通過するときに、該ビームがワークに遮られてツールが停止することを防ぐために該ビームがオフにされる。本発明の第二の側面では、レクティリニアビームの速度制御ポイント通過時の同様の機能は、ビームの上方部分が有効な状態に保たれビームの下方部分がミュート状態に保たれるという方法でのレクティリニアビームの漸進的ミューティングという結果になる。より好適な実施の形態ではレクティリニアビームの速度制御ポイントより下方の部分が依然パルスを出すために働き続け、よって速度測定を可能ならしめる。
【００２８】
より好適な実施の形態では、本発明の第一の側面の上方ビームと関連した上方の境界を越えて延びるようにレクティリニアビームのサイズを決める。このレクティリニアビームの延長は、ツール先端がレクティリニアビームのわずかな部分を遮断するようツール先端と交差するところで終了する。よってレクティリニアビームのツール先端に対する位置決めは、単一のレクティリニアビームを調整することで行える。ツール先端によるこの部分的遮断によってツールの停止が起こらないようにするため、障害物に関連した受光器は活動しないものとし、一方で残りの受光器は有効な状態に保つものとする。
【００２９】
本発明の第三の側面によれば、可動部と固定部を有する産業用プレスの安全機構の動作方法が供せられ、該安全機構は、横方向の幅寸法がほぼ一定である平面状連続レーザビームを複数条発するものであり、各レーザビームは可動部から種々の距離だけ離れており、該方法は、可動部を固定部に向かって比較的高速で動かし、
前記レーザビームの１条が固定部の極近傍に位置する速度制御ポイントに達したときに可動部の減速を開始し、
前記レーザビームのもう１条が速度制御ポイントに達したときに可動部を最終徐行速度で動かし、可動部は前記固定部に向かって前記最終徐行速度で移動し続けるものである。
【００３０】
可動部が最終徐行速度に達するまで、可動部は漸進的に減速するものとできる。
【００３１】
本発明の第四の側面によれば、単一の平面状レーザビームと産業用プレス可動部先端との間の安全距離の設定方法が供せられ、該方法は、
可動部の動きに対して平行な軸に沿って先端が平面状ビームを遮断するまで平面状ビームを寄せる工程と、
軸に沿って先端から離れる方向に所定距離だけ平面状ビームを離す工程からなり、前記所定距離は安全距離として設定されているものである。
【００３２】
前記方法はツール先端が前記ビームと交差するまで単一の平面状ビームを自動的に持ち上げることを含む。次にその産業用プレスに応じた安全距離用に設定された固定距離で、制御器が平面状レーザビーム用の発光体及び受光器の位置を低くする。このように新たな安全機構の設置に際しては、安全機構集成体を手作業によって正しく産業用プレスに搭載し、あるいは好ましくは自動設置制御器を働かせることによって、必要な発光体及び受光器の関係を前記ビームと交差するまでツール先端に向かって制御器がガイドするようにする。この自動機構又は手作業調整は次に同様にしてツール先端から所定距離までガイドされ、よって安全距離を設定する。
【００３３】
安全機構の設置は時間と労力を必要としどれも同じように大変ではあるが、前記安全機構のこれまでの設置の方法は等しく労働集約的である。本願方法によれば安全機構の設置が自動化され、よって迅速且つ簡単となる。
【００３４】
以下便宜上本発明の典型的装置を描いた添付の図面を参照し本発明をさらに説明するものである。本発明には他の装置も可能であり、よって添付図面の特徴が先に述べた本発明の一般原理に取って代わるものではない。
【００３５】
先ず図１、図２を参照すると、安全機構はレーザ装置１と受光器２からなる。レーザ装置１と受光器２はともに出願人の国際特許出願ＰＣＴ／ＡＵ００／００４２０に示された装置と構造が類似しており、よってここで詳しく説明はしない。レーザ装置１が一対のレーザ発光体３を有し、各発光体３が１条のレーザビーム６を発するのが主な相違点である。レーザビーム６はレンズ集成体５を透過してそのレーザビームを平面状連続レーザビーム７ａ、７ｂに換える。レンズ集成体５は一般的には、レーザビーム６を先ず扇形の平面状ビームへと広げるための円柱プリズム９を有する。このビームは次にレーザビームを前記平面状レーザビーム７ａ、７ｂに集束するための集束レンズ（converging lens）１１と集光レンズ（focussing lens）集成体１３に通される。レンズ集成体の前には窓１５が設けられており、平面状レーザビーム７ａ、７ｂは窓１５を透過する。この平面状レーザビーム７ａ、７ｂは一般的には約５０ｍｍの幅寸法「ａ」を有する。
【００３６】
レーザ発光体３によって発せられたレーザビーム６は両方ともレンズ集成体５を透過し、別個の２条の平面状レーザビーム７ａ、７ｂがレーザ装置１から発せられる。レーザビーム７ａ、７ｂは図３に示すように互いに平行に且つツール２５に対して横方向、前方及び後方へと延びる。
【００３７】
受光器２はレーザビーム７ａ、７ｂが透過する窓１７とレーザビームを受光器列２１上に集光するための円柱レンズ１９とを有する。この円柱レンズ１９は産業用プレスの作動中に安全機構に振動が生じてもレーザビーム７ａ、７ｂが受光器列２１上に集光できるようにするものである。
【００３８】
受光器２が一度にレーザビーム７ａ、７ｂのうち１条しか受光しないように各レーザ発光体３を逐次オンオフすることで、レーザビームを多重化することが可能である。よって受光器２は一度に１条のレーザビーム７ａ、７ｂしか検知しない。これによりレーザビーム７ａ、７ｂの一方又は両方の遮断が検知可能とされる。
【００３９】
図３は、産業用プレス可動部のツール２５に対する平面状レーザビーム７ａ、７ｂの配置をより詳細に示すものである。本発明によれば、レーザ装置１と受光器２はともに産業用プレス可動部に搭載され一緒に移動可能とされている。よって平面状レーザビーム７ａ、７ｂはツール２５の周縁２７から予め設定された間隔をあけ位置している。例えばある装置においては、第一の平面状レーザビーム７ａはツール周縁２７からおよそ１４ｍｍ離れている。第二のレーザビーム７ｂはツール周縁２７から約４ｍｍ離れている。よって第一のレーザビーム７ａと第二のレーザビーム７ｂの間には１０ｍｍの間隔ｂがある。
【００４０】
この装置は産業用プレス可動部における高いツール速度の適用を容易なものとする。可動部は例えば約２００〜２５０ｍｍ／秒の下降速度で移動する（現在のプレスブレーキの１５０ｍｍ／秒と比較されたし）。第一のレーザビーム７ａの位置は機構における停止距離をより長いもの、例えば１３ｍｍとすることが可能である。
【００４１】
産業用プレスの作動中、第一のレーザビーム７ａが産業用プレス固定部のわずか上方に設けられた速度制御ポイントを通過すると、可動部は減速を開始し、第一のレーザビーム７ａはオフにされる。よって可動部のツール２５が下方に移動を続ける際、速度制御ポイントが第一のレーザビーム７ａと第二のレーザビーム７ｂの中間に位置するとき、速度は当初のツール速度の４０〜５０％の範囲にある。
【００４２】
第一の平面状ビーム７ａが速度制御ポイントに達したとき、ツール２５はその作動速度の１００％で移動中である。このポイントで瞬時の速度チェックが行われこの速度での最大停止距離が１３ｍｍに保たれていることを確認する。
【００４３】
ツール２５が動き続けると速度制御ポイントが２条の平面状レーザビーム７ｂ間の中点を通過する。このポイントでさらに瞬時の速度チェックが行われ、最高作動時の機構の５０％までツール２５が減速し、さらに最大推定停止距離が短くなり８．５ｍｍとなっていることを確認する。
【００４４】
第二の平面状レーザビーム７ｂが速度制御ポイントに達すると、さらに瞬時の速度チェックが行われ、ツール２５が最終徐行速度、たとえば２５ｍｍ／秒で移動していることを確認する。さらに好適な実施の形態では、最終徐行速度は２０ｍｍ／秒であり、２５ｍｍ／秒の限界値を超えない。最終徐行速度では最大停止距離が４ｍｍの最終最大停止距離を超えてはならず、これならばオペレータの手に接触しおそらくは手を挟んでしまうものの永久的な傷害を生じることはないと考えられている。
【００４５】
当業者にとっては当然なことであるが、瞬時の速度測定とは短い有限距離での速度測定のことであり、平面状レーザビームの既知のパルス繰返数に対してパルスをカウントすることで測定される。さらに好適な実施の形態では、最大制限速度又は最大停止距離のどれかを超えると装置が自動的に止まり、その結果、瞬時の速度測定は前記制限に従っていることの測定となる。
【００４６】
さらに好適な実施の形態では、許された曲げ速度つまりはツール２５が材料に接触し形成を行う速度が２０ｍｍ／秒である。あるいは許された曲げ速度が１０ｍｍ／秒であり、ここでツール２５の速度は、第二のレーザが速度制御速度減速を通過する速度からツール２５が速度制御ポイントを通過するポイントである１０ｍｍ／秒へとさらに減速されている。
【００４７】
本発明は可動部速度のより精密な制御を可能とするものであり、ブレードを先ず減速し次に最終徐行速度で動かすものである。これにより装置の全体生産サイクルを小さいものにできる。
【００４８】
図４、図５は本発明の第二の側面による安全機構の概略図を示し、ここではレクティリニアビーム２８がツール２５の動作範囲内に高さ寸法ｃと幅寸法ｄを有している。
【００４９】
レーザ３１はレンズ群３０を透過して実質的高さ及び幅を有する拡大ビーム２８を作り出し、これはその後、第二のレンズ群３３を介して受光器３２上に集光される。
【００５０】
図６は本発明の第一の側面の平面状ビーム配置と比較してのレクティリニアビームの効果を示すものである。平面状ビーム７ａ、７ｂは安全ゾーンの上下の境界を定めるものだが、本発明第二の側面においてはこのゾーンが単一ビームの操作により「満たされて」いる。機能強化された安全ゾーンを有することでの効果は第一の側面のものと同様であり、上下の境界間に減速ゾーンを有することによる利点も同様なままである。この場合の主な相違点は、第一に２ビームシステムの２発光体ではなく単一の発光体により安全ゾーンが規定されていること、第二に下方境界７ａと上方境界７ｂの間の安全ゾーンの中央有効部である。
【００５１】
図６、図７に示す好適な実施の形態では、機構にさらなる変更が見て取れ、ここでは図１、図２に示す機構によって示された上方境界７ｂを越えてレクティリニアビーム２８がツール２５へ向かって延びている。図６はレクティリニアビーム２８がツール先端２７に達し僅かにそこを越えていることを示しており、よってツール先端がレクティリニアビーム２８のわずかな部分２９を遮断している。これは機構の調整に利点を有し、新たなプレスブレーキへの安全機構の設置時にはツール先端２７がレクティリニアビームの部分２９を遮断するまでレクティリニアビーム２８の位置を上方に調整する。この障害物を登録することで機構は使用可能な状態に初期化される。これは拡大ゾーンによってもたらされた保護を犠牲にすることなく単一ビームによってこの位置設定が可能となるため、これまでの他の機構とははっきり異なる利点を有するものである。この結果を得るためにレクティリニアビーム２８の部分２９は、ツール２５の移動の停止に関しては活動状態にない特定の受光器に対応するものとする。よって動作中、安全機構では部分２９は遮断されたままだが、これと対応する受光器は安全目的においては活動状態になく、機構はレクティリニアビームの残りの部分が遮断されるまで機能する。
【００５２】
当業者にとって自明であろうと思われる変更及び変形は本発明の範囲に含まれる。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明の第一の側面による安全機構のレーザ装置及び受光器の側方概略図、
【図２】図１のレーザ装置及び受光器の平面概略図、
【図３】本発明の第一の側面による平面状レーザビームの配置を示す産業用プレスツールの詳細図、
【図４】本発明の第二の側面による安全機構のレーザ装置及び受光器の側方概略図、
【図５】図４のレーザ装置及び受光器の平面概略図、
【図６】本発明の第二の側面によるレクティリニアレーザビームの配置を示す産業用プレスツールの詳細図、及び
【図７】図６のレクティリニアビームの詳細図。
【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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【国際調査報告】
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