(57)【要約】      （修正有）【課題】産業機械装置に対して改善された安全システムを提供する。【解決手段】ロボット機械を備える産業環境に対する安全システムであって、ロボット機械の移動ヘッドは産業環境の第１の領域（１）および第２の領域（２）内で移動可能であり、安全システムは第１の領域と第２の領域を共にカバーするために、第１の垂直支持体（１１２）と第２の垂直支持体（１１４）の間で延びるライト・カーテン（１１０）と、移動ヘッドの位置を検出するヘッド位置センサと安全制御ユニットとを備え、ライト・カーテンは第１および第２の垂直支持体上にそれぞれ配置された第１の組の２つのＴＯＦセンサ（Ｆ１、Ｆ３）を備え、安全制御ユニットは第１の領域および第２の領域の安全を選択的に、かつ動的に確保するためにＴＯＦセンサおよびヘッド位置センサから受信された出力信号を処理するように適合される。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロボット機械を備える産業環境（１０）に対する安全システム（１００）であって、前記ロボット機械の少なくとも移動ヘッド（１２）は、前記産業環境（１０）の第１の領域（１）および第２の領域（２）内で移動可能であり、前記安全システム（１００）は、
−  前記第１の領域（１）と前記第２の領域（２）を共にカバーするために、第１の垂直支持体（１１２）と第２の垂直支持体（１１４）の間で延びるライト・カーテン（１１０）と、
−  前記第１の領域（１）および前記第２の領域（２）内における前記移動ヘッド（１２）の位置を検出するように適合されたヘッド位置センサ（１３０）と、
−  安全制御ユニット（１４０）とを備え、
前記ライト・カーテン（１１０）は、前記第１および第２の垂直支持体（１１２、１１４）上にそれぞれ配置された第１の組の２つのＴＯＦセンサ（Ｆ１、Ｆ３）を備え、前記安全制御ユニット（１４０）は、前記第１の領域（１）および前記第２の領域（２）の安全を選択的に、かつ動的に確保するために、前記ＴＯＦセンサ（Ｆ１、Ｆ３）および前記ヘッド位置センサ（１３０）から受信された出力信号を処理するように適合されることを特徴とする、安全システム（１００）。
【請求項２】
前記ライト・カーテン（１１０）は、前記ライト・カーテン（１１０）の前記第１および第２の垂直支持体上にそれぞれ配置された第２の組の２つのＴＯＦセンサ（Ｆ２、Ｆ４）を備える、請求項１に記載の安全システム（１００）。
【請求項３】
前記第１の組の前記２つのＴＯＦセンサ（Ｆ１、Ｆ３）は、前記第１および第２の垂直支持体（１１２、１１４）上の異なる高さで互いに向き合っており、好ましくは、前記第２の組の前記２つのＴＯＦセンサ（Ｆ２、Ｆ４）は、前記第１および第２の垂直支持体（１１２、１１４）上の異なる高さで互いに向き合っている、請求項１または２に記載の安全システム（１００）。
【請求項４】
前記第１の垂直支持体（１１２）上の各ＴＯＦセンサ（Ｆ１、Ｆ２）は、前記ライト・カーテン（１１０）の破れが、前記ＴＯＦセンサ（Ｆ１、Ｆ２）からの第１の範囲の距離で生じたことを示す出力信号を提供するように適合される、請求項１ないし３のいずれかに記載の安全システム（１００）。
【請求項５】
前記第２の垂直支持体（１１４）上の各ＴＯＦセンサ（Ｆ３、Ｆ４）は、前記ライト・カーテン（１１０）の破れが、前記ＴＯＦセンサ（Ｆ３、Ｆ４）からの第２の範囲の距離で生じたことを示す出力信号を提供するように適合される、請求項１ないし４のいずれかに記載の安全システム（１００）。
【請求項６】
前記ＴＯＦセンサ（Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３、Ｆ４）により放出される光ビームに平行な水平方向に沿って、前記第１の範囲の距離は、前記第１の領域（１）の広がり（Ｌ１）に対応し、前記第２の範囲の距離は、前記第２の領域（２）の広がり（Ｌ２）に対応する、請求項５に記載の安全システム（１００）。
【請求項７】
前記ＴＯＦセンサ（Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３、Ｆ４）により放出される光ビームに平行な水平方向に沿って、
−  前記第１の範囲の距離は、前記第１の領域（１）の前記広がり（Ｌ１）に対して、前記移動ヘッド（１２）の広がり（Ｌｍ）に実質的に対応するさらなる広がりを加えたものに相当し、それにより、前記第１の範囲の距離は、前記第１の領域（１）に隣接する前記第２の領域（２）の長さを備え、
−  前記第２の範囲の距離は、前記第２の領域の前記広がり（Ｌ２）に対して、前記移動ヘッド（１２）の前記広がり（Ｌｍ）に実質的に対応するさらなる広がりを加えたものに相当し、それにより、前記第２の範囲の距離は、前記第２の領域（２）に隣接する前記第１の領域（１）の長さを備える、請求項５または６に記載の安全システム（１００）。
【請求項８】
前記安全制御ユニット（１４０）は、前記ＴＯＦセンサ（Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３、Ｆ４）および前記ヘッド位置センサ（１３０）から受信された前記出力信号に応じて、前記産業環境（１０）の安全対策を有効にすることにより、前記第１の領域（１）および前記第２の領域（２）の安全を選択的に、かつ動的に確保するように適合される、請求項１ないし７のいずれかに記載の安全システム（１００）。
【請求項９】
前記安全制御ユニット（１４０）は、
−  前記第１の垂直支持体（１１２）上の前記ＴＯＦセンサ（Ｆ１、Ｆ２）から受信された前記出力信号のうちの少なくとも１つが、前記第１の範囲の距離内で前記ライト・カーテン（１１０）の破れを示し、かつ前記ヘッド位置センサ（１３０）から受信された前記出力信号が、前記第１の領域（１）内に前記移動ヘッド（１２）が存在することを示したとき、および／または
−  前記第２の垂直支持体（１１４）上の前記ＴＯＦセンサ（Ｆ３、Ｆ４）から受信された前記出力信号のうちの少なくとも１つが、前記第２の範囲の距離内で前記ライト・カーテン（１１０）の破れを示し、かつ前記ヘッド位置センサ（１３０）から受信された前記出力信号が、前記第２の領域（２）内に前記移動ヘッド（１２）が存在することを示したとき、
前記産業環境（１０）の前記安全対策を有効にするように構成される、請求項８に記載の安全システム（１００）。
【請求項１０】
前記安全制御ユニット（１４０）は、前記各ＴＯＦセンサ（Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３、Ｆ４）により実施される検出の完全性を評価するための完全性テストを周期的に実施するように適合される、請求項１ないし９のいずれかに記載の安全システム（１００）。
【請求項１１】
前記安全システム（１００）は、前記第１の垂直支持体（１１２）上の前記ＴＯＦセンサ（Ｆ１、Ｆ２）をテストするための第１の反射標的と、前記第２の垂直支持体（１１４）上の前記ＴＯＦセンサ（Ｆ３、Ｆ４）をテストするための第２の反射標的とを備える、請求項１０に記載の安全システム（１００）。
【請求項１２】
前記第１の反射標的は、前記第１の垂直支持体（１１２）にあり、前記第２の反射標的は、前記第２の垂直支持体（１１４）にある、請求項１１に記載の安全システム（１００）。
【請求項１３】
前記完全性テストを実施するために、前記安全制御ユニット（１４０）は、前記ＴＯＦセンサ（Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３、Ｆ４）によって行われる実際の検出を、前記第１の反射標的と前記第２の反射標的の間の対応する反射標的に関して行われる基準検出と周期的に比較するように適合される、請求項１１または１２に記載の安全システム（１００）。
【請求項１４】
前記ＴＯＦセンサ（Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３、Ｆ４）は、前記ライト・カーテン（１１０）を画定する垂直平面内に存在する水平な光ビームを放出するように適合されたレーザ光源を備える、請求項１ないし１３のいずれかに記載の安全システム（１００）。
【請求項１５】
産業環境（１０）の第１の領域（１）および第２の領域（２）の安全を選択的に、かつ動的に確保するための安全システム（１００）のライト・カーテン（１１０）であって、ロボット機械の少なくとも移動ヘッド（１２）が、前記第１の領域（１）および前記第２の領域（２）内で移動可能であり、前記ライト・カーテン（１１０）が、
−  第１の垂直支持体（１１２）および第２の垂直支持体（１１４）と、
−  前記第１および第２の垂直支持体（１１２、１１４）上にそれぞれ配置される第１の組の２つのＴＯＦセンサ（Ｆ１、Ｆ３）であって、前記ライト・カーテン（１１０）の破れが、前記各ＴＯＦセンサ（Ｆ１、Ｆ３）からの第１の範囲の距離および第２の範囲の距離で生じたことを示す出力信号を提供するようにそれぞれ適合された、第１の組の２つのＴＯＦセンサ（Ｆ１、Ｆ３）と
を備える、ライト・カーテン（１１０）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、安全システムに関し、また安全システムのライト・カーテンに関する。
【０００２】
詳細には、本発明は、例えば、木工機械など産業機械装置に対する安全装置の分野に関する。
【背景技術】
【０００３】
米国特許第６，１６６，３７１号で開示されるように、ロボット的動作を組み込む産業機械は、動作している機械装置の近くで人が作業する必要のあるとき、安全性への懸念が生ずる。万一、機械の近くで作業している人が不注意になり、動作中の機械装置に直接接触した場合、重大な事故が生じて、人命または手足を失うことになるおそれがある。このような傷害の危険を減らすために、多くの機械は安全装置を利用しており、それは、人が、動作中の機械装置と接触しないようにする。
【０００４】
米国特許第６，１６６，３７１号は、すべてが単一のボード上に配置された複数の発光体（ＬＥＤ）、および複数の光検出器を備えるライト・カーテン安全システムを開示する。ボードは、上部分および底部分をそれぞれの窪みが有する複数の直線的に配置された窪みを備える。発光体および光検出器は、窪みの底部に交互に配置される。発光体は、交互の窪みの底部分に配置され、したがって、光は、交互の窪みの上部分の方向に、かつその外に放出される。窪みから放出された光は、ボードから上方向に延びる「ライト・カーテン」を形成する。検出器は、発光体を含んでいない交互の窪みの底部分に配置される。検出器は、窪みの上部分から各交互の窪みに入り、かつ窪みの底部分へと伝播する光を受け入れ、かつ検出するように窪み内に配置される。検出器は、異なる窪み内の発光体から隔離されているので、通常、発光体からの光を受け入れることはない。しかし、物体が、ライト・カーテンと接触した場合、発光体からの光が反射されてボードに戻り、その反射光が、検出器の少なくとも１つに接触する。検出器の１つによる光の検出は、ライト・カーテンが破れたこと（ｂｒｅａｃｈ）を知らせる。ライト・カーテン安全システムは、１つのロボット機械に関するいくつかの作業ゾーンを画定し、ロボット機械の通常の動作中における様々な時間に、選択的にいくつかの作業ゾーン内に入ることを可能にすると共に、これらの作業ゾーン内に入ることを阻止することができる。
【０００５】
ＥＰ２２５３４１７は、移動可能な機械付近に画定された移動可能な機械加工領域Ａの中に物体および人が入ったことを検出するために、移動可能であり、かつ移動機械上に位置する第１のセンサを備える安全システムを開示する。第１のセンサは、光学的な安全レーザ・スキャナとすることができる。その安全システムはまた、機械加工領域Ａに隣接した搭載領域Ｂにおける人を検出するように適合された第２のセンサを備える。第２のセンサは、静的な送信器および移動可能な受信器により形成された光の障壁を備えることができる。
【０００６】
本出願人は、米国特許第６，１６６，３７１号により開示された解決策は、いくつかの欠点を有するものと観察する。第１に、複数のゾーンをカバーするために、それは、機械の作業空間内の様々なゾーンを画定する複数のライト・カーテンを使用することを必要とする。第２に、それは、ボードが全体として故障しているのか、それともボードの機能しなくなったＬＥＤが原因で、適正に発光しているのかを判定できるようにする二重の窪みを開示している。しかし、それは、ＬＥＤの動作を個々に検査できるようにして、各ＬＥＤの電力レベルにおける何らかの変化（例えば、減少）を特定できるようにするものではない。第３に、ＬＥＤおよび受信器は、床の上に水平に配置されるので、それらは、汚れやすく、および／または損傷を受けやすい可能性がある。さらに、ＬＥＤを使用するために、ライト・カーテンの高さは、遠距離場または近距離場のいずれかにおいて、本質的に不感帯による影響を受ける。さらに、ＬＥＤのビーム・スポットのサイズは、ＬＥＤそれ自体から離れると増加する。ＬＥＤから離れると、放出された光ビーム間の距離が減少し、したがって、ライト・カーテンの解像度が変化するので、これは問題を生ずる。これは、国際的な安全規格（例えば、ＩＥＣ６１５０８およびＩＥＣ６２０６１）の推奨に反することであり、規格は、２つの光ビーム間で検出されるべき物体に対する最小サイズを画定し、またこのようなサイズは、ライト・カーテンによりカバーされるすべての領域に対して一定であるべきであると画定している。
【０００７】
本出願人は、ＥＰ２２５３４１７により開示された解決策は、不利益なものであるとさらに観察しているが、それは、２つの移動可能なセンサを必要とすることにより、製作し、維持するのが非常に複雑になるからである。さらに光学的な安全レーザ・スキャナから作られる第１のセンサは、非常に高価である。さらに、連続する領域を掃引させることにより、レーザ・スキャナは、誤った警報を生ずるおそれのある木の削りくず、破片、およびごみ粒子も検出できる非常に微細な解像度を有する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】米国特許第６，１６６，３７１号
【特許文献２】ＥＰ２２５３４１７
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本出願人はしたがって、産業機械装置に対して改善された安全システムを提供する技術的な問題に直面している。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
第１の態様では、本発明は、したがって、ロボット機械を備える産業環境に対する安全システムに関し、ロボット機械の少なくとも移動ヘッドは、産業環境の第１の領域および第２の領域内で移動可能であり、安全システムは、
−  第１の領域と第２の領域を共にカバーするために、第１の垂直支持体と第２の垂直支持体の間で延びるライト・カーテンと、
−  第１の領域および第２の領域内における移動ヘッドの位置を検出するように適合されたヘッド位置センサと、
−  安全制御ユニットとを備え、
ライト・カーテンは、第１および第２の垂直支持体上にそれぞれ配置された第１の組の２つのＴＯＦセンサを備え、安全制御ユニットは、第１の領域および第２の領域の安全を選択的に、かつ動的に確保するために、ＴＯＦセンサおよびヘッド位置センサから受信された出力信号を処理するように適合されることを特徴とする。
【００１１】
第２の態様では、本発明は、産業環境の第１の領域および第２の領域の安全を選択的に、かつ動的に確保するための安全システムのライト・カーテンに関し、ここで、ロボット機械の少なくとも移動ヘッドは、第１の領域および第２の領域内で移動可能であり、ライト・カーテンは、
−  第１の垂直支持体および第２の垂直支持体と、
−  第１および第２の垂直支持体上にそれぞれ配置される第１の組の２つのＴＯＦセンサであって、ライト・カーテンの破れが、各ＴＯＦセンサからの第１の範囲の距離および第２の範囲の距離で生じたことを示す出力信号を提供するようにそれぞれ適合された第１の組の２つのＴＯＦセンサと
を備える。
【００１２】
本説明および特許請求の範囲において、「水平」および「垂直」という表現は、産業環境の、概して水平である、床を基準として使用される。さらに、「水平」および「垂直」という表現は、安全システムおよびその構成要素の幾何学的、かつ構造的要素を基準として使用されるが、それらは、例えば、ライト・カーテンの支持体が床に対して垂直に配置されるなど、使用時に安全システムの正常な作業位置に方向付けられるからである。
【００１３】
前述の態様のうちの少なくとも１つにおける本発明は、以下の好ましい特徴のうちの少なくとも１つを有することができる。
【００１４】
好ましい実施形態では、ライト・カーテンは、ライト・カーテンの第１および第２の垂直支持体上にそれぞれ配置された第２の組の２つのＴＯＦセンサを備える。この好ましい実施形態は、前述の国際安全規格で要求されるセンサの冗長性を保証できるようにするので有利である。
【００１５】
ＴＯＦセンサにより放出される光ビームは、適切に空間的に分離される。例えば、第１の組の２つのＴＯＦセンサは、第１および第２の垂直支持体上の（産業環境の床から）異なる高さで互いに対向している。例えば、第２の組の２つのＴＯＦセンサは、第１および第２の垂直支持体上の（産業環境の床から）異なる高さで互いに対向している。例えば、第２の組の２つのＴＯＦセンサは、第１の組の各ＴＯＦセンサの上または下で、ライト・カーテンの第１および第２の垂直支持体上に配置される。単独で、または組み合わされて行われる上記の特性のため、ＴＯＦセンサにより放出される光ビームは、異なる高さにあり、したがって、ライト・カーテンは、異なる高さにおいて、第１の領域および第２の領域を保護する。
【００１６】
ＴＯＦセンサは、ＴＯＦセンサにより放出される隣接する光ビーム間の垂直距離が、国際安全規格（例えば、ＩＥＣ６１５０８およびＩＥＣ６２０６１）の要件を満たすように、各垂直支持体上で離間されることが好ましい。特に、前記垂直距離は、体の解像度に対して約５００ｍｍのものであり、２５０ｍｍ、好ましくは３００ｍｍの地上からの最小距離を有する。これは、一側面において、（前記安全規格により要求されるように）人体による光ビームの破れを検出できるようにするが、他の側面においては、誤った警報を生ずるおそれのある木の削りくず、破片、およびごみ粒子などのより小さい物体による光ビームの破れを回避できるようにするので有利である。
【００１７】
第１の垂直支持体上の各ＴＯＦセンサは、ライト・カーテンの破れが、ＴＯＦセンサからの第１の範囲の距離内で生じたことを示す出力信号を提供するように適合されることが好ましい。
【００１８】
第２の垂直支持体上の各ＴＯＦセンサは、ライト・カーテンの破れが、ＴＯＦセンサからの第２の範囲の距離内で生じたことを示す出力信号を提供するように適合されることが好ましい。
【００１９】
各ＴＯＦセンサは、ライト・カーテンの破れが、それぞれ第１／第２の範囲の距離内で、またはその外で生じたことに応じて、異なる出力信号を提供するように適合されることが好ましい。
【００２０】
実施形態では、第１の垂直支持体上の各ＴＯＦセンサは、ライト・カーテンの破れが、第１の範囲の距離内で検出されたとき、第１の（例えば、ハイまたはロー）デジタル出力を、またライト・カーテンの破れが第１の範囲の距離外で検出されたとき、第２の（例えば、ロー、またはハイ）デジタル出力を提供するように構成される。
【００２１】
実施形態では、第２の垂直支持体上の各ＴＯＦセンサは、ライト・カーテンの破れが、第２の範囲の距離内で検出されたとき、第１の（例えば、ハイまたはロー）デジタル出力を、またライト・カーテンの破れが第２の範囲の距離外で検出されたとき、第２の（例えば、ローまたはハイ）デジタル出力を提供するように構成される。
【００２２】
第１の範囲の距離は、第１の垂直支持体で開始することが好ましい。
【００２３】
第２の範囲の距離は、第２の垂直支持体で開始することが好ましい。
【００２４】
第１の範囲の距離は、第１の領域の広がりをカバーし、また第２の範囲の距離は、第２の領域の広がりをカバーすることが好ましい。第１の領域の広がり、および第２の領域の広がりは、ＴＯＦセンサにより放出される光ビームに平行な水平方向に沿って計算されることが適切である。
【００２５】
好ましい実施形態では、前記第１の範囲の距離は、第１の領域の広がりに対して、実質的に移動ヘッドの広がり（前記水平方向に沿った）に対応するさらなる広がりを加えたものに相当し、それにより、第１の範囲の距離は、第１の領域に隣接する第２の領域の長さを備える。第２の範囲の距離は、第２の領域の広がりに対して、実質的に移動ヘッドの広がり（前記水平方向に沿った）に対応するさらなる広がりを加えたものに相当することが好ましく、それにより、第２の範囲の距離は、第２の領域に隣接する第１の領域の長さを備える。以下でより詳細に説明するように、この実施形態は、移動ヘッドが、逆も同様であるが、第１の領域から第２の領域へと移動するとき第１の領域および第２の領域の安全を適正に確保できるようにするので有利である。
【００２６】
第１の領域および第２の領域は別個のものである（２つの異なる領域）ことが適切である。第１の領域は、第２の領域の近くにあることが好ましい。第１の領域は、第２の領域と接している（すなわち、第１の領域および第２の領域は連続している）ことがより好ましい。
【００２７】
ライト・カーテンの第１および第２の垂直支持体は、所定の長さＬだけ離間されるように適合されることが適切である。所定の長さＬは、ＴＯＦセンサにより放出される水平の光ビームによって形成された垂直平面内において水平方向に沿ったものであることが適切である。長さＬは、前記水平方向に沿った第１の領域の広がり、および第２の領域の広がりをカバーするように、適切に予め決定される。第１の領域は、第１の垂直支持体から、前記水平方向に沿った第１の垂直支持体からの距離Ｌ１まで延びることが好ましい。第２の領域は、第２の垂直支持体から、前記水平方向に沿って、第２の垂直支持体からの距離Ｌ２まで延びることが好ましい。距離Ｌ１は、Ｌ２に等しく、Ｌ／２に等しくすることができる。
【００２８】
安全制御ユニットは、ＴＯＦセンサおよびヘッド位置センサから受信された出力信号に応じて、第１の領域および第２の領域の安全を選択的に、かつ動的に確保するように適合されることが好ましい。
【００２９】
好ましい実施形態では、安全制御ユニットは、ＴＯＦセンサおよびヘッド位置センサから受信された出力信号に応じて、産業環境の安全対策を有効にする（ａｃｔｉｖａｔｅ）ことにより、第１の領域および第２の領域の安全を選択的に、かつ動的に確保するように適合される。例えば、安全対策は、警報（例えば、オーディオ警報および／または視覚的な警報）の生成、および／または移動ヘッドの停止、および／または任意の他の適切かつ有用な警報とすることができる。
【００３０】
安全制御ユニットは、第１の垂直支持体上のＴＯＦセンサから受信された出力信号のうちの少なくとも１つが第１の範囲の距離内のライト・カーテンの破れを示し、かつヘッド位置センサから受信された出力信号が、第１の領域内に移動ヘッドが存在することを示すとき、第１の領域の安全を確保するように適合されることが好ましい。
【００３１】
安全制御ユニットは、第２の垂直支持体上のＴＯＦセンサから受信された出力信号のうちの少なくとも１つが第２の範囲の距離内のライト・カーテンの破れを示し、かつヘッド位置センサから受信された出力信号が、第２の領域内に移動ヘッドが存在することを示すとき、第２の領域の安全を確保するように適合されることが好ましい。
【００３２】
第１の領域および第２の領域の安全が確保されない場合、安全制御ユニットは、第１の領域および第２の領域を、（何らかの安全対策を生成することなく）通常の作業条件で自由に動作させるように適合される。
【００３３】
安全制御ユニットは、
−  第１の垂直支持体上のＴＯＦセンサから受信された出力信号のうちの少なくとも１つが、第１の範囲の距離内でライト・カーテンの破れを示し、かつヘッド位置センサから受信された出力信号が、第１の領域内に移動ヘッドが存在することを示したとき、および／または
−  第２の垂直支持体上のＴＯＦセンサから受信された出力信号のうちの少なくとも１つが、第２の範囲の距離内でライト・カーテンの破れを示し、かつヘッド位置センサから受信された出力信号が、第２の領域内に移動ヘッドが存在することを示したとき
産業環境の安全対策を有効にするように構成されることが好ましい。
【００３４】
安全制御ユニットは、
−  ヘッド位置センサから受信された出力信号が、第１の領域内に移動ヘッドが存在することを示し、かつ第２の垂直支持体上のＴＯＦセンサから受信された出力信号とは関係なく、第１の垂直支持体上のＴＯＦセンサから受信された出力信号のいずれも、第１の範囲の距離内でライト・カーテンの破れを示していないとき、または
−  ヘッド位置センサから受信された出力信号が、第２の領域内に移動ヘッドが存在することを示し、かつ第１の垂直支持体上のＴＯＦセンサから受信された出力信号とは関係なく、第２の垂直支持体上のＴＯＦセンサから受信された出力信号のいずれも、第２の範囲の距離内でライト・カーテンの破れを示していないとき
作業条件において、産業環境を自由にするように構成されることが好ましい。
【００３５】
各ＴＯＦセンサは、光送信器および光検出器を備えることが好ましい。
【００３６】
ＴＯＦセンサの送信器により放出される光ビームは、互いに平行であることが好ましい。
【００３７】
各光送信器は、概して水平の光ビームを有する光パルスを放出するように適合されることが好ましい。ＴＯＦセンサの送信器により放出される水平な光ビームは、ライト・カーテンを画定する垂直な平面内に存在することが適切である。
【００３８】
各光検出器は、各送信器により放出され、光検出器へと反射されて戻った光パルスを受信するように適合されることが好ましい。各ＴＯＦセンサに対して、光パルスは、ライト・カーテンを破る物体により、またはＴＯＦセンサの反対側の垂直支持体により、光検出器に反射されて戻る。
【００３９】
各ＴＯＦセンサは、各送信器により放出された光ビームをコリメートするように適合された適切な光学系を備えることが好ましい。
【００４０】
各ＴＯＦセンサは、光送信器により放出され、光検出器へと反射して戻った光パルスの飛行時間を測定するように適合された回路を備えることが好ましい。飛行時間は、光パルスが光送信器によって放出されて光検出器へと戻ることにより要した時間として、または高周波搬送波を用いて放出される光パルスを変調し、次いで、反射されて光検出器に戻る光パルス上のその搬送波の位相シフトを測定することにより、測定されることができる。
【００４１】
光検出器は、レーザ光源を備えることが好ましい。レーザ光源は、赤外光または近赤外光の光パルスを放出するように適合されることが好ましい。
【００４２】
好ましい実施形態では、安全制御ユニットは、各ＴＯＦセンサによって行われる検出の完全性を評価するための完全性テストを周期的に実施するように適合される。こうすることは、電力レベルの低下を含む、各単一のＴＯＦセンサの何らかの誤動作を個々に識別することを可能にするので有利である。さらに、それは、ＴＯＦセンサの冗長性を必要とすることなく、ＴＯＦセンサの完全性が保証されることを可能にする。
【００４３】
安全システムは、少なくとも１つの反射標的を備えることが好ましい。前記完全性テストを実施するために、安全制御ユニットは、ＴＯＦセンサにより行われた実際の検出を、少なくとも１つの反射標的に関して行われた基準検出と周期的に比較するように適合されることが好ましい。安全制御ユニットは、実際の検出が、基準検出と異なるとき、誤動作を知らせるように適合されることが好ましい。
【００４４】
安全システムは、第１の垂直支持体上のＴＯＦセンサをテストするための第１の反射標的と、第２の垂直支持体上のＴＯＦセンサをテストするための第２の反射標的とを備えることがより好ましい。この場合、前記完全性テストを実施するために、安全制御ユニットは、ＴＯＦセンサによって行われた実際の検出を、対応する第１／第２の反射標的に関して行われた基準検出と周期的に比較するように適合されることが好ましい。第１の反射標的は、第１の垂直支持体にあり、また第２の反射標的は、第２の垂直支持体にあることが好ましい。第１の反射標的は、第１の垂直支持体の少なくとも一部分から構成され、また第２の反射標的は、第２の垂直支持体の少なくとも一部分から構成されることが好ましい。
【００４５】
本発明のさらなる特徴および利点は、単に非限定的な例として提供される本発明のいくつかの例示的な実施形態の以下の詳細な説明から明らかになろうが、前記説明は添付図面を参照して行われる。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】第１の領域および第２の領域内で移動可能な移動ヘッドを備える産業環境の概略的な上面図である。
【図２】異なる状況における図１の産業環境の概略的な側面図である。
【図３】異なる状況における図１の産業環境の概略的な側面図である。
【図４】異なる状況における図１の産業環境の概略的な側面図である。
【図５】本発明の実施形態による安全システムのライト・カーテンの概略的な側面図である。
【図６】本発明の第１の実施形態による図５のライト・カーテンのＴＯＦセンサの出力信号を概略的に示す図である。
【図７】本発明の実施形態による安全システムの安全制御ユニットを概略的に示す図である。
【図８】本発明の別の実施形態による安全システムの安全制御ユニットを概略的に示す図である。
【図９】本発明の第２の実施形態による図５のライト・カーテンのＴＯＦセンサの出力信号を概略的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００４７】
図１は、移動ヘッド１２を有するロボット機械（図示せず）を備える産業環境１０を示す。
【００４８】
産業環境１０は、例えば木材加工プラントなどの機械加工プラントの作業場所とすることができ、またロボット機械は、例えば、木工機械とすることができる。
【００４９】
移動ヘッド１２は、ロボット機械に固定して結合される（すなわち、それはロボット機械と一体部品である、またはそれは別部品であるが、ロボット機械に連結されて一体部品であるかのように動く）。代替的には、移動ヘッド１２は、ロボット機械に対して移動可能に結合されることができる（すなわち、それは、静止しているロボット機械に対して動くことができるようにロボット機械に連結される）。
【００５０】
単なる例として、図１〜図４は、ロボット機械（移動ヘッド１２と同様に動く）に固定して結合された移動ヘッド１２を示している。さらに単なる例として、図１〜図４は、車輪で移動するロボット機械に固定して結合された移動ヘッド１２を概略的に示している。しかし、例えば、ロボット機械に適切に結合された関節式アームの形態の移動ヘッドなど、他の構成も本発明の範囲に含まれる。
【００５１】
移動ヘッド１２は、例えば、１つまたは複数の機械加工軸に従って移動可能である。図で示された例では、移動ヘッド１２は、機械加工軸Ｘに従って移動可能である。
【００５２】
移動ヘッド１２は、知られた方法で、例えば、切削、フライス削り、穴開けなど、１つまたは複数の作業を実施するように構成されることができる。
【００５３】
移動ヘッド１２は、産業環境１０の内部において、第１の領域１と第２の領域２の間で移動することができる。図で示された実施形態では、移動ヘッド１２は、機械加工軸Ｘに沿って移動させることにより、逆も同様であるが、第１の領域１から第２の領域２へと移動することができる。示された実施形態では、第１の領域１は、第２の領域２に接している。言い換えると、第１の領域１および第２の領域２は連続しており、平面Ｙ−Ｚに対して平行な区分平面１５を共有する（諸図で示されている基準軸Ｘ、Ｙ、Ｚを参照のこと）。
【００５４】
第１の領域１および第２の領域２は、産業環境１０の、別々の領域を、特に作業域および搭載域を動的に表しており、それぞれにおいて、加工物が移動ヘッド１２により機械加工され、また加工物が操作者２０により搭載される。図で示された例では、加工物は、産業環境１０の作業台１４（静止している）上に搭載される。移動ヘッド１２の位置に応じて、第１の領域１および第２の領域２は、作業域および搭載域を動的に表す。
【００５５】
図１で示された実施形態では、第１の領域１および第２の領域２は全体として、プレキシガラス壁、化粧ボード、石壁（または同様のもの）などの物理的な障壁１１により３つの側部において物理的に保護されるが、産業環境１０へのアクセスを可能にするために、開放側部１３を残している。図で示される実施形態においては、自由な開放側部１３は、（平面Ｘ−Ｙに対して平行な）産業環境１０の床に対して直角をなす垂直平面Ｘ−Ｚに存在する。
【００５６】
自由な開放側部１３は、選択的にかつ動的に、第１の領域１および第２の領域２を安全に、または自由にすることのできる本発明による安全システム１００により保護される。
【００５７】
実際に、移動ヘッド１２が加工物を機械加工している領域を表す作業域は、操作者２０に傷害を生ずるおそれのあるどんな事故も回避するように安全が確保される必要がある。他方で、操作者２０が加工物を搭載する領域を表す搭載域は、自由にアクセス可能である必要がある。
【００５８】
本発明による動的な安全システム１００は、移動ヘッド１２の位置に応じて、第１の領域１および第２の領域２を選択的に、かつ動的に安全または自由にする。
【００５９】
動的な安全システム１００は、物体（例えば、操作者自身２０、または操作者２０の腕だけなど）が、作業域（第１の領域１または第２の領域２により動的に表される）にアクセスしようとするときは常に、安全対策を有効にすることにより、産業環境１０の安全を確保するように適合される。
【００６０】
例えば、安全対策は、警報（例えば、オーディオ警報、および／または視覚的な警報）の生成、および／または移動ヘッド１２の停止、および／または任意の他の適切かつ有用な警報とすることができる。
【００６１】
図２は、移動ヘッド１２が、第１の領域において、加工物を機械加工している状況を概略的に示しており、したがって、第１の領域１は作業域を表し、第２の領域は搭載域を表し、また第１の領域１の安全を確保して第２の領域２を自由にすべきである。この状況においては、安全システム１００は、物体が、第１の領域１にアクセスしようとしたときは常に、安全対策を有効にするように適合される。
【００６２】
図３は、移動ヘッド１２が、第１の領域１から第２の領域２へと移動している状況を概略的に示す。図９を参照してより詳細に説明すると、この状況では、安全システム１００は、移動ヘッド１２が第１の領域１にあり、かつ物体が第１の領域１にアクセスしようとする限り、または移動ヘッド１２が第２の領域２に達し、物体が、第２の領域２もしくは移動ヘッド１２の一部がなお存在する第１の領域の一部分にアクセスしようとするとき（区分平面１５を横断している移動ヘッド１２は、一部が第１の領域１にあり、一部が第２の領域２に置かれているとき）、安全対策を有効にするように適合される。
【００６３】
図４は、移動ヘッド１２が、第２の領域２で加工物を機械加工している状況を概略的に示しており、したがって、第２の領域２は作業域を表し、第１の領域１は、搭載域を表し、また第２の領域２の安全を確保して第１の領域１を自由にすべきである。この状況において、安全システム１００は、物体が第２の領域２にアクセスしようとしたときは常に、安全対策を有効にするように適合される。
【００６４】
図７で概略的に示されるように、安全システム１００は、ライト・カーテン１１０、ヘッド位置センサ１３０、および安全制御ユニット１４０を備える。
【００６５】
図１および図５〜図６で概略的に示されるように、ライト・カーテン１１０は、自由な開放側部１３の垂直平面Ｘ−Ｚ内に、またはそれに平行な平面内に存在する。
【００６６】
ライト・カーテン１１０は、第１の垂直支持体１１２と第２の垂直支持体１１４との間で延びる。第１の垂直支持体１１２および第２の垂直支持体１１４は、Ｚ軸に対して平行な（かつ床に対して直角をなす）垂直方向に存在する。
【００６７】
図で示される実施形態においては、第１および第２の垂直支持体１１２、１１４は、例示的に、２本の垂直なロッドの形状をしている。
【００６８】
図で示される実施形態においては、第１および第２の垂直支持体１１２、１１４は、機械加工軸Ｘに平行な水平方向に沿って長さＬだけ離間される。長さＬは、前記水平方向に沿った第１の領域１の広がり、および第２の領域２の広がりをカバーするように適切に予め決定される。第１の領域１は、第１の垂直支持体１１２から開始して第２の垂直支持体１１４の方向に第１の長さＬ１だけ前記水平方向に沿って延びる。第２の領域２は、第２の垂直支持体１１４から開始して第１の垂直支持体１１２の方向に第２の長さＬ２だけ前記水平方向に沿って延びる。示された実施形態では、Ｌ１＝Ｌ２＝Ｌ／２である。
【００６９】
しかし、本発明はまた、Ｌ１およびＬ２がＬ／２に等しくない場合、ならびに／またはＬ１およびＬ２が互いに等しくない場合、ならびに／または第１の領域１および／または第２の領域２が、それぞれ、第１の垂直支持体１１２および第２の垂直支持体１１４から離間される場合を含む。さらに本発明はまた、第１の領域１および第２の領域２は近くにあるが、連続していない（すなわち、それらの間に空所がある）場合を含む。
【００７０】
以下でより詳細に説明されるように、第１の領域１および第２の領域２が、各垂直支持体１１２、１１４から開始される（すなわち、各垂直支持体１１２、１１４から離間されていない）、また第１の領域１および第２の領域２が連続している諸図で示される実施形態は、どんな影問題（ｓｈａｄｏｗｓ  ｉｓｓｕｅ）も回避または最小化するので有利である。
【００７１】
図５〜図６で概略的に示されるように、ライト・カーテン１１０は、第１の組のＴＯＦセンサＦ１、Ｆ３、および第２の組のＴＯＦセンサＦ２、Ｆ４を備える。ＴＯＦセンサＦ１およびＦ２は、第１の垂直支持体１１２上に配置される。ＴＯＦセンサＦ３およびＦ４は、第２の垂直支持体１１４上に配置される。ＴＯＦセンサＦ１およびＦ２は、ＴＯＦセンサＦ３およびＦ４と対向している。
【００７２】
ＴＯＦセンサＦ１、Ｆ２、Ｆ３、Ｆ４は、互いに異なる床からの所定高さで、関連する垂直支持体１１２、１１４上に配置される。
【００７３】
図５で示された実施形態では、ＴＯＦセンサＦ１、Ｆ３、Ｆ２、Ｆ４は、それぞれ、床から次第に減少する高さで、関連する垂直支持体１１２、１１４上に配置されている。
【００７４】
図５で示された実施形態では、ＴＯＦセンサＦ１、Ｆ３、Ｆ２、Ｆ４は、垂直方向に等しい間隔にある。図５で示された実施形態では、ＴＯＦセンサＦ１、Ｆ３、Ｆ２、Ｆ４は、約５００ｍｍの距離の垂直方向に等しい間隔で配置されるが、最も低いＴＯＦセンサの床からの最小距離（例えば、図４）は、２５０ｍｍより高く、少なくとも３００ｍｍであることが好ましい。
【００７５】
各ＴＯＦセンサＦ１、Ｆ２、Ｆ３、Ｆ４は、赤外光または近赤外光の光パルスを放出するように適合されたレーザ光源（図示せず）と、各レーザ光源によって放出され、かつフォトダイオードへと反射されて戻った光パルスを受信するように適合されたフォトダイオード（図示せず）とを備える。例えば、ＴＯＦセンサＦ１、Ｆ２、Ｆ３、Ｆ４は、浜松によるアバランシュ・フォトダイオードＳ２３８２、および浜松によるレーザダイオード赤色２００ｍＷ  ＬＭ６２７７を備えたＤａｔａｌｏｇｉｃ  Ｓ．ｒ．ｌ．によるＴＯＦセンサＳ８５である。
【００７６】
図５で概略的に示されるように、各ＴＯＦセンサＦ１、Ｆ２、Ｆ３、Ｆ４は、概して互いに平行であり、かつライト・カーテン１１０の平面においてＸ軸に平行な光ビーム１１５を有する光パルスを放出するように適合される。光ビーム１１５は、ライト・カーテン１１０の光障壁を形成する。
【００７７】
第１の垂直支持体１１２上の各ＴＯＦセンサＦ１、Ｆ２は、ＴＯＦセンサＦ１、Ｆ２からの第１の所定範囲の距離におけるハイ／ローのデジタル出力に関する切換え閾値を有するように構成される。他方で、各ＴＯＦセンサＦ３、Ｆ４は、ＴＯＦセンサＦ３、Ｆ４から第２の所定範囲の距離におけるハイ／ローのデジタル出力に関する切換え閾値を有するように構成される。
【００７８】
これは、各ＴＯＦセンサＦ１、Ｆ２、Ｆ３、Ｆ４が、各第１／第２の所定範囲の距離内で、ライト・カーテン１１０の破れを検出したとき、デジタル出力ハイを有するが、各第１／第２の所定範囲の距離を超えるライト・カーテン１１０の破れを検出したとき、デジタル出力ローを有することを意味する（または逆も同様である）。
【００７９】
図で示される例では、第１／第２の範囲の距離は、各ＴＯＦセンサＦ１、Ｆ２、Ｆ３、Ｆ４に対して、ＴＯＦセンサそれ自体の位置から開始して計算される。言い換えると、各ＴＯＦセンサＦ１、Ｆ２、Ｆ３、Ｆ４に対して、第１／第２の範囲の距離は、各垂直支持体１１２、１１４から開始する。この実施形態は、どんな影問題も回避する、または最小化するので有利である。
【００８０】
代替の実施形態（図示せず）では、各ＴＯＦセンサＦ１、Ｆ２、Ｆ３、Ｆ４は、ＴＯＦセンサそれ自体から離間された第１／第２の所定範囲の距離におけるハイ／ローのデジタル出力に対して閾値を有するように構成されることができる。しかし、この実施形態は、垂直支持体１１２または１１４と、各第１／または第２の所定範囲の距離の開始点との間に物体が存在する場合、影問題が生ずる可能性がある。
【００８１】
図６で示される実施形態では、第１の範囲の距離は、第１の領域１の広がりＬ１に対応し、また第２の範囲の距離は、第２の領域２の広がりＬ２に対応する。さらに、前記第１および第２の所定範囲の距離は、互いに等しい（Ｌ１＝Ｌ２＝Ｌ／２）。
【００８２】
特に図６で示される実施形態では、第１の垂直支持体１１２上の各ＴＯＦセンサＦ１、Ｆ２は、ライト・カーテン１１０の破れ（すなわち、対応する光ビーム１１５の破れ）が第１の領域１内で検出されたとき、第１の（例えば、ハイ）デジタル出力を、また第２の垂直支持体１１４によるライト・カーテン１１０の破れを含むライト・カーテンの破れが、第２の領域２内で検出されたとき、第２の（例えば、ロー）デジタル出力を提供するように構成される。さらに、第２の垂直支持体１１４上の各ＴＯＦセンサＦ３、Ｆ４は、ライト・カーテン１１０の破れが第２の領域２内で検出されたとき、第１の（例えば、ハイ）デジタル出力を、また第１の垂直支持体１１２によるライト・カーテン１１０の破れを含むライト・カーテン１１０の破れが、第１の領域１内で検出されたとき、第２の（例えば、ロー）デジタル出力を提供するように構成される。ＴＯＦセンサＦ１、Ｆ２、Ｆ３、Ｆ４のハイデジタル出力が、対応する光ビーム１１５の上の実線を用いて図６で概略的に示されており、またローデジタル出力が、対応する光ビーム１１５の同じレベルで実線を用いて概略的に示されている。ライト・カーテン１１０の破れが、ライト・カーテン１１０に無関係な物体により生じない場合、ＴＯＦセンサＦ１、Ｆ２からの光ビーム１１５は、最終的に障害物なく反対側の第１の垂直支持体１１２に当たり、一方、ＴＯＦセンサＦ３、Ｆ４からの光ビーム１１５は、最終的に、障害物なく反対側の第２の垂直支持体１１４に当たることに留意されたい。
【００８３】
ヘッド位置センサ１３０は、第１の領域１および第２の領域２内における移動ヘッド１２の位置を検出するように適合される。
【００８４】
示された実施形態では、ヘッド位置センサ１３０は、移動可能ヘッド１２上に配置される。代替的に、または加えて、ヘッド位置センサ１３０は、移動ヘッド１２が移動している経路に沿って配置された１つまたは複数の位置センサ（図示せず）を備えることができる。
【００８５】
図７で概略的に示されるように、安全制御ユニット１４０は、ＴＯＦセンサＦ１、Ｆ２、Ｆ３、Ｆ４から、またヘッド位置センサ１３０から出力信号を受信し、かつそれらを処理して、第１の領域および第２の領域の安全を、選択的に、かつ動的に確保するように適合される。特に、安全制御ユニット１４０は、物体が、作業域（動的に第１の領域１または第２の領域２で表される）において、ライト・カーテン１１０を破ったときは常に、安全対策を有効にするように適合される。
【００８６】
処理は、例えば、ＰＬＣ（プログラマブル論理制御装置）などのプロセッサ１４２により実施される。
【００８７】
安全制御ユニット１４０は、前述の国際安全規格に従って、冗長な安全ＯＳＳＤデジタル信号を出力するように適合されたＯＳＳＤ（出力信号開閉装置）デバイス１４５を備えることが好ましい。ＯＳＳＤデジタル信号は、産業環境１０において、安全対策を有効にするように適合された第１の「安全」値（例えば、ハイ）を共にとるように、または作業条件において、産業環境１０を自由にさせるように適合された第２の「自由」値（例えば、ロー）を共にとるように適合されることが好ましい。上記で述べられたように、安全対策は、例えば、警報（例えば、オーディオ警報および／または視覚的な警報）の生成、および／または移動ヘッド１２の停止とすることができる。図７で示されるように、前述の国際安全規格によれば、安全制御ユニット１４０は、プロセッサ１４２とＯＳＳＤデバイス１４５の間に配置され、２つのＯＳＳＤデジタル信号の完全性を検査するように適合された診断ブロック１４４を備えることが適切である。例えば、診断ブロック１４４は、テスト・パルスをＯＳＳＤデバイス１４５に送り、それがＯＳＳＤデバイス１４５の両方の出力において適正に出力されたことを検査するように適合される。
【００８８】
安全制御ユニット１４０は、
−  第１の垂直支持体１１２上のＴＯＦセンサＦ１、Ｆ２から受信された出力信号のうちの少なくとも１つが、第１の範囲の距離内でライト・カーテン１１０の破れを示し、かつヘッド位置センサ１３０から受信された出力信号が、第１の領域１内に移動ヘッド１２が存在することを示したとき、および／または
−  第２の垂直支持体１１４上のＴＯＦセンサＦ３、Ｆ４から受信された出力信号のうちの少なくとも１つが、第２の範囲の距離内でライト・カーテン１１０の破れを示し、かつヘッド位置センサ１３０から受信された出力信号が、第２の領域２内に移動ヘッド１２が存在することを示したとき
第１の安全値を出力して、産業環境１０の安全対策を有効にするように構成されることが好ましい。
【００８９】
安全制御ユニット１４０は、
−  ヘッド位置センサ１３０から受信された出力信号が、第１の領域１内に移動ヘッド１２が存在することを示し、かつＴＯＦセンサＦ３、Ｆ４から受信された出力信号とは関係なく、第１の垂直支持体１１２上のＴＯＦセンサＦ１、Ｆ２から受信された出力信号のいずれもが、第１の範囲の距離内のライト・カーテン１１０の破れを示さないとき、または
−  ヘッド位置センサ１３０から受信された出力信号が、第２の領域２内に移動ヘッド１２が存在することを示し、かつＴＯＦセンサＦ１、Ｆ２から受信された出力信号とは関係なく、第２の垂直支持体１１４上のＴＯＦセンサＦ３、Ｆ４から受信された出力信号のいずれもが第２の範囲の距離内のライト・カーテン１１０の破れを示さないとき、
作業条件において、第２の自由値を出力して、産業環境１０を自由にするように構成されることが好ましい。
【００９０】
安全制御ユニット１４０により出力されるＯＳＳＤデジタル信号による値（例えば、安全値＝１および自由値＝０）は、例えば、以下の式により要約されることができる、すなわち、
ＯＳＳＤ＝（Ｆ１  ＡＮＤ  ＴＰＴ）ＯＲ（Ｆ２  ＡＮＤ  ＴＰＴ）ＯＲ（Ｆ３  ＡＮＤ（ＮＯＴ  ＴＰＴ））ＯＲ（Ｆ４  ＡＮＤ（ＮＯＴ  ＴＰＴ））
式中、
−  Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３、Ｆ４は、それぞれ、ＴＯＦセンサＦ１、Ｆ２、Ｆ３、Ｆ４から受信されたデジタル出力信号を表す（例えば、ライト・カーテン１１０の破れが、各第１／第２の範囲の距離内で検出されたとき、Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３、Ｆ４＝１であり、またライト・カーテン１１０の破れが、各第１／第２の範囲の距離外で検出されたとき、Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３、Ｆ４＝０である）、
−  ＴＰＴは、ヘッド位置センサ１３０から受信されたデジタル出力信号を表す（例えば、移動ヘッド１２が第１の領域１内にあるとき、ＴＰＴ＝１であり、また移動ヘッド１２が第２の領域２内にあるとき、ＴＰＴ＝０である）。
【００９１】
本発明の好ましい実施形態によれば、移動ヘッド１２が第１の領域１から第２の領域２へと移動する状況を適切に処理するために、ＴＰＴは、移動可能ヘッド１２の最先端が第２の領域２に入ったとき、ハイ／ロー値を切り換える（１→０）ように適合される。他方で、移動ヘッド１２が第２の領域２から第１の領域１へと移動する状況を処理するために、ＴＰＴは、移動可能ヘッド１２の最先端が第１の領域１に入ったとき、ロー／ハイ値を切り換える（０→１）ように適合される。
【００９２】
さらに、逆も同様であるが、移動ヘッド１２が第１の領域１から第２の領域２へと移動する状況を適切に処理するために、図６で示されたものとは異なり、ＴＯＦセンサＦ１、Ｆ２に対するハイ／ローのデジタル出力切換え閾値の第１の範囲の距離が、第１の領域１の広がりＬ１に対して、実質的に移動ヘッド１２の広がりＬｍに対応するさらなる広がりを加えたものに対応するように延長されることが好ましい。同様に、ＴＯＦセンサＦ３、Ｆ４に対するハイ／ローのデジタル出力切換え閾値の第２の範囲の距離が、第２の領域２の広がりＬ２に対して、実質的に移動ヘッド１２の広がりＬｍに対応するさらなる広がりを加えたものに対応するように延長されることが好ましい。これは、図９で概略的に示されており、図では、第１の垂直支持体１１２上の各ＴＯＦセンサＦ１、Ｆ２は、Ｌ１＋Ｌｍに等しいＴＯＦセンサＦ１、Ｆ２からの所定距離内で、ライト・カーテン１１０の破れが検出されたとき、第１の（例えば、ハイ）デジタル出力を、また第２の垂直支持体１１４によるライト・カーテン１１０の破れを含む、ライト・カーテン１１０の破れがＬ１＋ＬｍからＬへと進むＴＯＦセンサＦ１、Ｆ２からの距離の範囲内で検出されたとき、第２の（例えば、ロー）デジタル出力を提供するように構成される。さらに、第２の垂直支持体１１４上の各ＴＯＦセンサＦ３、Ｆ４は、Ｌ２＋Ｌｍに等しいＴＯＦセンサＦ３、Ｆ４からの所定距離内で、ライト・カーテン１１０の破れが検出されたとき、第１の（例えば、ハイ）デジタル出力を、また第１の垂直支持体１１２によるライト・カーテン１１０の破れを含む、ライト・カーテン１１０の破れがＬ２＋ＬｍからＬへと進むＴＯＦセンサＦ３、Ｆ４からの距離の範囲内で検出されたとき、第２の（例えば、ロー）デジタル出力を提供するように構成される。
【００９３】
図９の実施形態により、第１の領域１から第２の領域２へと移動する移動可能ヘッド１２の最先端が、第２の領域２に入り、かつ移動ヘッド１２の一部がまだ存在している（区分平面１５を横断している移動ヘッド１２は、一部が第１の領域１内に、一部が第２の領域２内にあるため）第１の領域１の一部分に、物体がアクセスしようとするときにも、安全対策が有効にされる。同様に、第２の領域２から第１の領域１へと移動する移動可能ヘッド１２の最先端が、第１の領域１に入り、かつ移動ヘッド１２の一部がまだ存在している（区分平面１５を横断している移動ヘッド１２は、一部が第１の領域１内に、一部が第２の領域２内にあるため）第２の領域２の一部分に、物体がアクセス使用とするときにも、安全対策が有効にされる。
【００９４】
好ましい実施形態では、各ＴＯＦセンサＦ１、Ｆ２、Ｆ３、Ｆ４は、基準検出との比較により前記ＴＯＦセンサＦ１、Ｆ２、Ｆ３、Ｆ４により行われる検出の完全性を評価するために、安全制御ユニット１４０によって周期的にテストされる。後者は、対向する標的に関して取得されることが好ましい。特に、基準検出は、安全システム１００の初期設定段階で取得され、かつ安全制御ユニット１４０の適切なメモリ（図示せず）に記憶されることができる。このために、安全システム１００は、ＴＯＦセンサＦ１、Ｆ２に対向する第１の標的（図示せず）と、ＴＯＦセンサＦ３、Ｆ４に対向する第２の標的（図示せず）とを少なくとも備えることが好ましい。第１および第２の標的は、それぞれ、第１の垂直支持体１１２および第２の垂直支持体１１４に配置される、または前記垂直支持体１１２、１１４に組み込まれてもよい。標的は、ＴＯＦセンサＦ１、Ｆ２、Ｆ３、Ｆ４から放出された光を反射するように適合された反射性材料から作られることが好ましい。例えば、それらは、垂直支持体１１２、１１４の少なくとも一部を被覆する、または製作するための適正な反射材料を選択することにより取得されることができる。この実施形態は、ＴＯＦセンサＦ１、Ｆ２、Ｆ３、Ｆ４の何らかの起こり得る誤動作に限らず、基準検出を用いて検出されたパワーに対して、それらにより放出されたパワーの何らかの起こり得る時間変動も検出することを可能にする点において、安全システム１００の安全性を向上させるので有利である。
【００９５】
好ましい実施形態では、前述の国際安全規格によるＳＩＬ（安全度水準）２を保証するために、図７の診断ブロック１４４に代えて、安全制御ユニット１４０は、図８で示されたアーキテクチャによる２つの冗長なプロセッサ１４２、１４２’を備え、ここで、各プロセッサ１４２、１４２’は、ＴＯＦセンサＦ１、Ｆ２、Ｆ３、Ｆ４（図８では、「ＦＸ」で概略的に示される）、およびヘッド位置センサ１３０からの出力信号を受信し、自律的に、かつ独立して前記信号を処理し、ＯＳＳＤデバイス１４５を介して２つのＯＳＳＤ信号をそれぞれ出力する。図８における「ＴＥＳＴ」という表現は、前記ＴＯＦセンサＦ１、Ｆ２、Ｆ３、Ｆ４により行われる検出の完全性を評価するために、冗長なプロセッサ１４２、１４２’により周期的に行われる前述のテストを概略的に表す。この方法では、ＴＯＦセンサＦ１、Ｆ２、Ｆ３、Ｆ４の冗長性は、必要ではない。
【００９６】
単一のライト・カーテン１１０を有する安全システム１００が開示されてきたが、安全システム１００は、機械加工プラントの複数の二重領域（すなわち、それぞれが、作業域および搭載域として動的に働く第１の領域および第２の領域を備える複数の作業場所）をカバーするために、複数のライト・カーテン１１０を備えることができることに留意されたい。複数のライト・カーテンは、上記で開示されたように、同じ機能的、かつ構造的な特性を有することになる。さらにそれらは、機械加工プラント内の複数の二重ゾーンの位置に応じて、同じ垂直平面、または異なる垂直平面（床に対して直角）内に存在することができる。
【００９７】
上記の記述を考慮すると、本発明は、向上させた性能を有する安全システムを提供できることが明らかであろう。
【００９８】
ライト・カーテンを破る物体の距離を測定するように適合されたＴＯＦセンサを使用することは、単一のライト・カーテンを用いて、動的に、かつ選択的に第１の領域および第２の領域の安全を確保する、または自由にすることができるので有利である。
【００９９】
特に、対向するＴＯＦセンサ（Ｆ３、Ｆ４の反対側にあるＦ１、Ｆ２）が存在することは、影を回避する、または最小化できるようにするので、安全システムの安全性を向上させる。実際に、ＴＯＦセンサが、一方の側（垂直支持体）だけに配置された場合、搭載（許可されている）域がＴＯＦセンサの近くに位置しているとき、操作者が、このような搭載域にアクセスすることによりライト・カーテンを破る可能性があり、それにより、ＴＯＦセンサに対して遠くに位置する作業域が影になり、前記作業域におけるライト・カーテンの破れのどんな検出も妨害される。
【０１００】
２つの組のＴＯＦセンサを使用することは冗長性を保証する。さらにそれは、垂直方向に沿ったライト・カーテンの高さを増加させることを可能にする。ライト・カーテンの高さをさらに増加するために、２つの組を超えるＴＯＦセンサが使用されてもよい。
【０１０１】
ＬＥＤを使用することに対して、レーザ光源を用いるＴＯＦセンサを使用することは、非常にコリメートされた（ほとんど発散しない）光ビームを得ることが可能になり、したがって、ライト・カーテンの光ビーム間の距離が、水平方向に、十分な範囲の距離（例えば、０〜１２ｍ）に沿って完全に一定に保たれる。実際に、任意のＬＥＤスポットに数度の発散があり、必要な範囲の距離（例えば、０〜１２ｍ）に対してＬＥＤを使用できないことに対して、１０ｍｍのスポット直径を有するレーザ光ビームは、１．３ミリラジアンの発散（ミリメートルの程度）、すなわち、１メートル離れるごとに２．６ｍｍの発散を有する。これは、ライト・カーテンの解像度が、作業範囲の距離内で、実質的に一定に保たれることを保証する。さらに、レーザ光源は、ライト・カーテンを破る物体の色とは無関係に（例えば、操作者の制服の色とは無関係に）より安定した検出を保証できるようにする。
【０１０２】
ＴＯＦセンサを、水平な配置に対して垂直に配置することは、損傷を受けない、またはほこりに曝されないという点で、安全システムをより強固なものにする。
【０１０３】
光学的な安全レーザ・スキャナを使用することに対して、ＴＯＦセンサを使用することは、コストを削減できるようにする。さらに、ＴＯＦセンサを用いるとライト・カーテンの適切な解像度を画定することが可能なので、対象とする物体（例えば、腕などの人体の一部）から、誤った警報を生ずるおそれのある木の削りくず、破片、ごみ粒子を区別することが可能になる。
【符号の説明】
【０１０４】
１  第１の領域
２  第２の領域
１０  産業環境
１１  物理的な障壁
１２  移動ヘッド、移動可能ヘッド
１３  自由な開放側部
１４  作業台
１５  区分平面
２０  操作者
１００  安全システム
１１０  ライト・カーテン
１１２  第１の垂直支持体
１１４  第２の垂直支持体
１１５  光ビーム
１３０  ヘッド位置センサ
１４０  安全制御ユニット
１４２  プロセッサ
１４２’  プロセッサ
１４４  診断ブロック
１４５  ＯＳＳＤデバイス
Ｆ１  ＴＯＦセンサ
Ｆ２  ＴＯＦセンサ
Ｆ３  ＴＯＦセンサ
Ｆ４  ＴＯＦセンサ
Ｌ  所定の長さ
Ｌ１  第１の長さ、広がり
Ｌ２  第２の長さ、広がり
Ｌｍ  広がり
【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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【外国語明細書】
2019005899000001.pdf