(57)【要約】【課題】  作業者の侵入を平面的に捉えるのではなく立体的に把握することにより、誤判断による運転停止を極力少なくする。【解決手段】  加工機械の安全装置において、垂直方向から作業面１０を含む領域を撮像する第１の撮像手段１２と、水平方向から前記作業面１０側面上方を含む領域を撮像する第２の撮像手段１３と、前記第１および第２の撮像手段１２，１３から得られた各画像から、設定された危険区域内に配置された基準色と当該危険区域内において前記基準色と異なる色領域を判別して、作業者１の身体の一部に装着された装着物２を検出し、前記第１の撮像手段１２から得られた画像および前記第２の撮像手段１３から得られた画像の両者から装着物２が検出されたときに機械の運転停止を行う制御部１４を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
垂直方向から作業面を含む領域を撮像する第１の撮像手段と、水平方向から前記作業面側面上方を含む領域を撮像する第２の撮像手段と、前記撮像手段から得られた各画像から、設定された危険区域内に配置された基準色と当該危険区域内において前記基準色と異なる色領域を判別して、作業者の身体の一部に装着された装着物を検出し、前記第１の撮像手段から得られた画像および前記第２の撮像手段から得られた画像の両者から装着物が検出されたときに機械の運転停止を行う制御手段を備えたことを特徴とする加工機械の安全装置。
【請求項２】
前記制御手段は、前記色判別手段が装着物を検出した後でなければ機械の運転を開始しないことを特徴とする請求項１に記載の加工機械の安全装置。
【請求項３】
前記制御手段は、第１の撮像手段および／または第２の撮像手段で得られた画像の鮮明度を検出して当該鮮明度の低下を判断し、鮮明度が低下した場合に機械の運転停止を行うことを特徴とする請求項１または２のいずれかに記載の加工機械の安全装置。
【請求項４】
前記作業面は、ロール混練装置におけるロール掛け作業面であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の加工機械の安全装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、加工機械の安全装置、より具体的には、加工機械の危険区域内に身体の一部が侵入したことを検出して、加工機械を停止させるための安全装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、ロール混練装置における安全装置として、特開平９−３０３６８５号公報に開示されたものがある。この装置は、作業者の身体に、あらかじめ設定した検出すべき基準色と同色の被検知物を装着させておき、該被検知物が加工機械の危険区域内に入った場合に、被検知物の色を前記基準色と比較してその侵入を検出して、加工機械の緊急停止装置を作動させるようにしたものである。
【０００３】
ところで、この安全装置においては、危険区域内に侵入したことを捉える検知カメラは、作業台の上方に設置されており、一方向からの検出しかしていない。このため、作業面よりも遠く離れた位置で検出された場合でも、危険区域内に侵入があったものと判断されて運転が停止し、作業効率を低下させる原因ともなっていた。
【特許文献１】特開平９−３０３６８５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は上記従来技術の問題点に鑑みてなされたものであって、本発明の目的とするところは、例えばロール混練装置のロール掛け作業面などに対する作業者の侵入を平面的に捉えるのではなく立体的に把握することにより、誤判断による運転停止を極力少なくすることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
そこで、本発明の安全装置において、垂直方向から作業面を含む領域を撮像する第１の撮像手段と、水平方向から前記作業面側面上方を含む領域を撮像する第２の撮像手段と、前記撮像手段から得られた各画像から、設定された危険区域内に配置された基準色と当該危険区域内において前記基準色と異なる色領域を判別して、作業者の身体の一部に装着された装着物を検出し、前記第１の撮像手段から得られた画像および前記第２の撮像手段から得られた画像の両者から装着物が検出されたときに機械の運転停止を行う制御手段を備えることとした。
【０００６】
そして、当該安全装置においては、前記色判別手段が装着物を検出した後でなければ機械の運転を開始しないようにし、さらに、第１の撮像手段および／または第２の撮像手段で得られた画像の鮮明度を検出して当該鮮明度の低下を判断し、鮮明度が低下した場合に機械の運転停止を行うことにするのがより好ましい。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、作業面に対する作業者の危険区域への侵入が立体的に捉えられるので、誤判断による運転停止の機会が減少し、作業効率の向上を図ることができる。
【０００８】
また、運転開始前に装着物を検出した後でないと運転できないようにすることができる。このため、運転開始前に発生した撮像手段の感度低下や断線等に由来する検出不良がなくなり、人的事故の減少に繋がる。
【０００９】
さらに、危険区域外にある被検知物の鮮明度が低下した場合にも運転を停止させることもできるので、レンズ汚れや周囲の環境変化など運転中における撮像手段の感度低下に由来する検出不良がなくなり、これも人的事故の減少に繋がる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明について各図に従って詳細に説明する。図１は、本発明の一実施形態である安全装置を備えた加工機械の概略構成図、図２は当該安全装置の概略動作図である。本発明の安全装置は、加工機械、例えばプレス機械，鍛造機械，圧延ロ−ル機，ゴム練りロ−ル機，木工機械等の加工機械に設置されるものであり、特に作業者の手など作業者の身体の一部が危険区域内に侵入することによりけが等の人的事故が起こりえる加工機械に好ましく備えられる。図１，図２に示す加工機械は、２本の混練ロール１０ａを備えたゴム混練ロール機である。
【００１１】
加工機械の作業面１０上方には、テレビカメラなどの第１の撮像装置１２が設置され、当該作業面１０を含む平面領域を撮影している。また、作業面１０の側方には第２の撮像装置１３が設置され、当該作業面１０の側面から上方を含む領域を撮影している。本発明において作業面１０とは、機械が作動している領域であって作業者が必要に応じて身体の一部、例えば作業者の手や腕が侵入する可能性のある領域をいい、例えば図示するゴム混練ロール機では、混練ロール１０ａの上方に存在するいわゆるロール掛け作業面を意味する。
【００１２】
第１の撮像装置１２は、この２本の混練ロール１０ａの上方から、混練ロール１０ａ上面、少なくとも作業者の手が位置すれば巻き込まれる可能性のある領域（危険領域イ）を撮影している。また、第２の撮像装置１３は、２本の混練ロール１０ａの側方から、混練ロール１０ａ側面から上方、少なくとも作業者の手が位置すれば巻き込まれる可能性のある領域（危険領域ロ）を撮影している。なお、危険領域イや危険領域ロは、加工機械の種類によっても異なり、加工機械による人的事故が起きる可能性のある領域を意味する。
【００１３】
第１の撮像装置１２および第２の撮像装置１３により撮影された画像は、画像判定部１１に送信される。画像判定部１１は、前記各撮像装置１２，１３で撮影された画像から、あらかじめ設定された基準色と異なる色領域を検出して、作業者の身体に装着された被着物（被検知物）２であるかどうかを判断する。基準色には、例えば、作業面１０や加工材料の色、すなわち、混練ロール機であれば混練ロール１０ａの表面色や材料ゴムの色などが選定される。あるいは、作業面１０や加工材料の色さらには被着物２の色とは異なった色を着色した基準物（図示せず）を撮像区域内（好ましくは危険区域外）に配置して、当該基準物の色を基準色とすることができる。基準色は、なるべく背景や身に付けている物等の色と明確に識別可能な色が好ましい。この色は単色が基本であるが、複色，あるいは色模様としてもよい。
【００１４】
被着物２は、作業者の身体の一部、すなわち作業の必要などから危険区域内に侵入する部位、例えば作業者の腕や手などに装着される。具体的には、手袋や手甲、作業服、帽子、ヘルメット、靴、靴下、指サック、テ−プ、マニキュア、塗料等であり、これらの１つかあるいはそれらを組み合わせて用いることができる。この被着物２にも着色を施すのがよく、作業面１０や加工材料の色さらには基準色と異なる色が選定される。当該色も、背景や基準色と明確に識別可能な色が好ましい。この色も単色が基本であるが、複色，あるいは色模様としてもよい。
【００１５】
画像判定部１１は、具体的には色識別判断装置から構成される。色識別判断装置として既に多種類のものが上市されている。その多くは、撮影したカラー画像データと、あらかじめ設定された検出すべき基準色および設定された被着物２の色をそれぞれ別々に比較し、それぞれ両色の一致程度を判断する。そして、両色の一致程度が一定以上あれば、被着物２の存在があるとして判断される。このような色識別判断装置によって、第１の撮像装置１２で撮像された画像から危険領域イ内に被着物２が侵入したことを検出し、また、第２の撮像装置１３で撮像された画像から危険領域ロ内に被着物２が侵入したことをそれぞれ別々に判断する。こうして、図１に直方体で示す危険区域３が設定される。なお、前記第１の撮像装置１２および第２の撮像装置１３には、カラーＴＶカメラやＣＣＤなどのカラー画像を撮影可能な装置が用いられる。
【００１６】
さらに、当該画像判定部１１は、得られた画像の鮮明度を判定して、鮮明度の低下を検出している。画像の鮮明度を判定する方法としては種々の方法が考えられる。例えば、色識別判断装置によって色の検出と検出された面積によって被着物２や標準物の検出を行わせた場合、撮像装置１２，１３のレンズに材料樹脂の付着等による汚れや湿気による曇りが生じたり、周囲からの光線が入射すると画像の鮮明度が低下して、被着物２から検出された面積が減少する。したがって、この面積の減少値によって画像鮮明度の低下を判断できる。また、撮像領域のうち基準となる一定面積の領域をあらかじめ設定しておき、当該領域の検出面積の減少値によって画像鮮明度の低下を判断することもできる。
【００１７】
制御部１４は、当該画像判定部１１の検知出力に応じた運転制御を行っている。すなわち、図２に示すように、画像判定部１１の異常検出回路において、第１の撮像装置１２で得られた画像および第２の撮像装置１３で得られた画像のいずれからも被着物２が検出されていない場合（すなわち、危険区域３には被着物２が存在しない場合）には、ロール運転回路１５を駆動して、通常運転を行う。そして、第１の撮像装置１２または第２の撮像装置１３で得られた画像のいずれかから被着物２を検出した場合には、警報回路１６を作動させて、例えばブザーや音声、回転灯などによる聴覚的、視覚的な警告を出力する。そして、第１の撮像装置１２および第２の撮像装置１３で得られた画像のいずれもから被着物２を検出した場合（すなわち、危険区域３内に被着物２が存在する場合）には、緊急停止回路１７を駆動して混練ロール１０ａの回転等を停止させる。
【００１８】
このとき、図１に示すように垂直方向の危険領域ロを上下２分して、危険度を判断させることもできる。すなわち、混練ロール１０ａから離れた危険区域３を警報区域（区域１で示す）とし、混練ロール１０ａに近い区域を緊急停止区域（区域２で示す）とする。こうして、緊急停止区域（区域２）内にて被着物２が検出された場合には緊急異常回路１７を駆動して緊急停止を行う。そして、警報区域（区域１）で被着物２が検出した場合には警報回路１６を作動させるようにしてもよい。このように、危険区域３を作業面１０に近い区域（区域２）と遠い区域（区域１）とに２分することによって、より適切な判断をさせることもできる。
【００１９】
また、制御部１４は、画像判定部１１が画像鮮明度の低下を検出した場合にも、所定の運転制御を行い、混練ロール１０ａの運転を自動停止させることにしている（図３参照）。
【００２０】
次に、本発明の安全装置の動作について、図３に示すフロー図に基づき説明する。なお、このフロー図では、図１に示すように、危険区域３として警報区域（区域１）と緊急停止区域（区域２）とが設定されているものとする。
【００２１】
本発明の安全装置においては、まず運転開始前に作業者（被着物２）が危険区域３（警報区域（区域１）または緊急停止区域（区域２））に侵入したことを検出し、当該検出が行われた後でないと混練ロール１０ａの回転（機械の運転）が開始できないように仕組まれている。被着物２が正しく検出されないことによる危険から防止するためである。すなわち、運転開始に先立ち、まず検出区域（危険区域３）内に手を挿入する（Ｓ１）。そして、ステップＳ２において異常であることを検出した場合に、制御部１４に対して運転可であることが出力され（Ｓ４）、ロール運転が開始される（Ｓ５）。このときの検出は、警報区域（区域１）および緊急停止区域（区域２）の双方において判断してもよく、いずれか一方のみで判断するようにしてもよい。また、ステップＳ２において、異常が検出されない場合には、例えば、表示灯を点灯させるなどして点検作業を促がし（Ｓ３）、再び検出区域に手を挿入させ（Ｓ１）、被着物２を検出することを確認する。この手順が終わってようやく通常運転が開始される。
【００２２】
その後、ステップＳ６にて危険区域３内に被着物２が侵入したことが検知された場合、それが例えば警報区域（区域１）内であった場合には、ブザーを鳴動させ、警報区域から退出した場合にはブザーを停止する（Ｓ７〜Ｓ９）。そして、ステップＳ６にて緊急停止区域（区域２）内において被着物２を検出した場合には、混練ロール１０ａの回転を止めて加工機械を緊急停止させる（Ｓ１０）。
【００２３】
一方、ステップＳ６において危険区域３への侵入が検知されなかった場合には、ステップＳ１１にて画像の鮮明度の低下が判定される。そして、画像の鮮明度の低下がないと判断された場合には、運転停止操作がない限り（Ｓ１２）ステップＳ６へ戻って運転が継続される。また、その間に運転停止操作があれば（Ｓ１２）、混練ロール１０ａの運転が停止して（Ｓ１３）、機械の運転が止まる。
【００２４】
また、ステップＳ１１にて画像の鮮明度の低下が判定された場合には、まずブザーが鳴動して（Ｓ１４）、作業者に画像の鮮明度が低下したことが通報される。その後、一定時間が経過すると運転が自動停止する（Ｓ１５〜Ｓ１７）。また、一定時間内において運転停止操作があれば（Ｓ１７）、混練ロール１０ａの運転が停止して（Ｓ１８）、機械の運転が止まる。なお、図３のフロー図では、画像鮮明度が低下した場合、危険区域３内への侵入の判断がなされていないように描かれているが、制御部１４は、加工機械の運転中、常に危険区域３内への侵入検出が行われている。
【００２５】
以上説明したように、本発明の加工機械の安全装置においては、作業面１０上の危険領域を平面的に捉える第１の撮像装置１２と、その側面から鉛直方向に危険領域を捉える第２の撮像装置１３とを備えているので、作業者の危険区域への侵入を３次元的に把握できる。この結果、従来の安全装置のように平面的に検知する場合に比べて、危険区域への侵入を誤判定する機会が減少し、不必要な運転停止の回数が減少する。
【００２６】
なお、上記実施形態においては一例を示したものにしかすぎず、画像鮮明度の低下が検出された場合、最終的に作業者の安全が確保される方法であれば、種々の方法が考えられるのは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の一実施形態である安全装置を備えた加工機械の概略構成図である。
【図２】同上の安全装置における概略動作図である。
【図３】同上の加工機械における安全装置の動作手順を示すフロー図である。
【符号の説明】
【００２８】
２  被着物
３  作業者がけが等を受ける危険があるとされる危険区域
１０  作業台
１１  画像判定部
１２  第１の撮像装置
１３  第２の撮像装置
１４  制御部
イ  作業面の水平面における危険領域
ロ  作業面の鉛直方向における危険領域
【図１】
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【図２】
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【図３】
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