(57)【要約】【課題】各光軸の検出状況に応じて、ミュートやブランキング等の安全機能を切り替え可能とする。【解決手段】多光軸光電式安全装置は、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制御出力信号を生成し、外部に出力可能なコントローラ部とを有し、制御出力信号を出力する安全機能を一時的に無効化する無効化機能を備える。また１以上の第１の光軸の入光／遮光状態と、１以上の第２の光軸に適用される無効化機能とを関連付けるための設定手段と、第１の光軸の入光／遮光状態に基づいて、第２の光軸に対して設定手段により関連付けられた無効化機能を適用すると共に、各光軸の入光／遮光状態及び無効化機能に基づいて制御出力信号を生成する制御手段と、制御信号を出力するための出力手段とを備える。【選択図】図５
2007235408.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制御出力信号を生成し、外部に出力可能なコントローラ部と、
を備える多光軸光電式安全装置であって、
前記多光軸光電式安全装置は、制御出力信号を出力する安全機能を一時的に無効化する無効化機能を備え、
前記多光軸光電式安全装置はさらに、
１以上の第１の光軸の入光／遮光状態と、１以上の第２の光軸に適用される前記無効化機能とを関連付けるための設定手段と、
前記第１の光軸の入光／遮光状態に基づいて、前記第２の光軸に対して前記設定手段により関連付けられた無効化機能を適用すると共に、各光軸の入光／遮光状態及び無効化機能に基づいて制御出力信号を生成する制御手段と、
前記制御信号を出力するための出力手段と、
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２】
請求項１に記載の多光軸光電式安全装置であって、
前記第１の光軸が正常ワーク形状検出エリアを構成し、前記第２の光軸が異常検出エリアを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】
請求項２に記載の多光軸光電式安全装置であって、
前記設定手段が、正常ワーク形状検出エリアを構成する第１の光軸に入光／遮光パターンを設定するために、ティーチング法を利用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１から３のいずれかに記載の多光軸光電式安全装置であって、
前記無効化機能として、フィックスブランキング機能、フローティングブランキング機能、ミューティング機能の少なくともいずれかを有することを特徴とする多光軸光電式安全装置。
【請求項５】
光を投光するための複数の投光素子を有する投光部と、
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制御出力信号を生成し、外部に出力可能なコントローラ部と、
を備える多光軸光電式安全装置であって、
前記多光軸光電式安全装置は、制御出力信号を出力する安全機能を一時的に無効化する無効化機能を備え、
前記多光軸光電式安全装置はさらに、
ワークの進行方向に沿って、ワークの侵入を検出するためのワーク検出センサと、
前記ワーク検出センサからのワーク検出信号を入力するためのワーク検出センサ入力回路と、
予め所定の光軸に対して無効化機能を適用するよう設定するための設定手段と、
前記ワーク検出センサ入力回路で入力したワーク検出信号に基づき、前記設定手段で設定された無効化機能が適用される光軸を変更する制御手段と、
前記制御信号を出力するための出力手段と、
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６】
請求項５に記載の多光軸光電式安全装置であって、
前記無効化機能が、フィックスブランキング機能、フローティングブランキング機能、ミューティング機能の少なくともいずれかを含み、
前記制御手段が、ミューティング状態を有効にする光軸、フローティングブランキング機能を有効する光軸、又はフィックスブランキング機能を有効にする光軸の位置のいずれかを、前記ワーク検出センサ入力回路で入力したワーク検出信号又は入光／遮光状態変化した光軸の信号に基づき、変更する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７】
請求項６に記載の多光軸光電式安全装置であって、
前記制御手段が、前記ワーク検出センサ入力回路で入力したワーク検出信号又は入光／遮光状態変化した光軸の信号に基づき、各光軸の入光／遮光情報の変化したタイミングに従って一定時間経過後にミューティング状態を有効にする光軸、フローティングブランキング機能を有効する光軸、フィックスブランキング機能を有効にする光軸の位置のいずれかを、変更する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８】
請求項１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、さらに、
前記検出領域を複数指定可能とすると共に、前記制御出力信号を複数として検出領域毎に生成し、各検出領域に属する光軸を割り当てるための検出領域設定部を備え、
光軸の入光／遮光状態に基づいて各検出領域で制御出力信号を生成し、前記出力手段が各前記制御出力信号を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９】
多光軸光電式安全装置の制御方法であって、
光を投光するための複数の投光素子を有する投光部と、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受光部との間で、複数の光軸を略平行に並べた検出領域を構成し、検出領域がワークの進入方向と交差あるいは一致するように配置する工程と、
検出領域の光軸が順次遮光されるようにワークの投入を行う際に、先に遮光される光軸に対して、検出領域内のブランキング領域が移動するワークの位置に従って変動するフローティングブランキング機能を設定する工程と、
前記フローティングブランキング機能が設定された光軸の入光／遮光情報に基づいて、該光軸に隣接する次段の光軸に対してフローティングブランキング機能を設定すると共に、最初の光軸に対してミューティング又はフィックスブランキング機能を設定する工程と、
ワークが通過する際には、先に入光した光軸の入光／遮光情報に基づき、入光した光軸から順次、ミューティング又はフィックスブランキング機能の設定を解除し、安全機能の動作状態に戻す工程と、
を有することを特徴とする多光軸光電式安全装置の制御方法。
【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及びその制御方法に関する。
【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、制御出力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。
【０００３】
多光軸光電センサは、基本的にいずれかの光軸が遮光されると危険源を停止させるように制御出力を出力する安全機能を有する。ただ、正規の動作に従ったワークの進入等でシステムが停止しないように、すべての光軸あるいは一部の光軸に対して安全機能を無効化する機能を備えている。このような無効化機能としては、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、ミューティング機能等が知られている。フローティングブランキングとは、いずれか光軸が一つ（あるいは所定数）遮光されても、あるいはＯＦＦになっても、システムが停止しない機能であり、検出領域をワークが移動する場合に有効な機能である。例えば図１に示すようにライトカーテン１で構成された検出領域をワイヤ２が移動する場合、このワイヤ２によって遮光されても安全機能は機能しない。フローティングブランキング機能は、設定された光軸数よりも多くの遮光が生じた場合に制御出力を切り替えて安全機能を機能させる。
【０００４】
またフィックスブランキング機能は、遮光している状態が正常と判断する機能である。この機能は、例えば図２に示すように検出領域内にコンベア３等の障害物が常時留まる場合に有効であり、障害物が存在してもライトカーテン１を常時動作させることが可能である。
【０００５】
一方ミューティング機能とはセンサやスイッチ等ミューティング装置からの信号が入力されている間、安全機能を一時的に停止するものである。例えば図３に示すように、コンベア３上をワークＷが搬送されるアプリケーションにおいて、ワークＷの進入経路に沿ってミューティング用センサ４を複数配置し、このミューティング用センサ４でワークの進入を検知してミューティング機能をＯＮさせ、この間は装置が停止しないようにすべての光軸あるいは一部の光軸に対して安全機能を無効化し、ワークの進入を許可する（特許文献１等参照）。
【特許文献１】特開２００４−５５４２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来の多光軸光電センサでは画一的に安全機能を無効化するため、無効化機能が働く際はすべての光軸が無効とされ、一部の光軸のみを無効化して残りは維持するといった制御ができなかった。また多光軸光電センサの各光軸の検出状況に応じてミュートやブランキング等の無効化機能を切り替えることもできなかった。さらにミューティング機能を利用するにはセンサやスイッチ等ミューティング装置が別途必要となり、設置の手間やスペース、コストの面で不利であった。特にミューティング装置の設営は、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、ミューティング装置の位置を再調整する必要があった。さらにまた、通常動作時はいずれかの光軸がワークを検知すると動作許可信号の出力を停止するため、システム全体を停止させることとなってしまう。従来の多光軸光電センサではシステム全体で安全に関する出力は１系統であったため、複数の装置を個別に停止させたい場合等は複数の多光軸光電センサを用意する必要があった。
【０００７】
一方、特許文献１に係る物体認識方法では、検出領域内に存在するのが進入許可のあるワーク（例えば機械の一部）であるのか、進入許可のないワーク（例えば人間の脚）であるのかを区別するために、図４に示すように互いに平行な複数の光遮断器５を有する水平な光グリッド６を用いて検出領域内の二以上の動体を認識する。ここで監視機能を無効にすることなく同時に複数のワークＷが保護領域を通過できるようにするため、ワークＷのための進入領域、ワークＷのサイズ、及びワーク間の距離という３通りの基準を一組として監視する。これらの基準が一つでも満たされない場合は、警告信号が出力され、それに応じて例えば設備が停止される。この方法では、予めワークのサイズを登録するため、同じサイズのワークしか受け付けず、このなる大きさのワークに進入許可を与えることができなかった。ラインによっては、種々の大きさのワークを受け付けたいことがあり、また異なるワークが同一ラインに流れる場合に、これらを多光軸光電センサで区別できれば便利である。
【０００８】
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、各光軸の検出状況に応じて、ミュートやブランキングの安全機能を切り替え可能な多光軸光電式安全装置及びその制御方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
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制御出力信号を生成し、外部に出力可能なコントローラ部とを備える多光軸光電式安全装置であって、多光軸光電式安全装置は、制御出力信号を出力する安全機能を一時的に無効化する無効化機能を備え、多光軸光電式安全装置はさらに、１以上の第１の光軸の入光／遮光状態と、１以上の第２の光軸に適用される無効化機能とを関連付けるための設定手段と、第１の光軸の入光／遮光状態に基づいて、第２の光軸に対して設定手段により関連付けられた無効化機能を適用すると共に、各光軸の入光／遮光状態及び無効化機能に基づいて制御出力信号を生成する制御手段と、制御信号を出力するための出力手段とを備える。これにより、多光軸光電式安全装置に含まれる光軸自体で無効化機能のモードを変更でき、別途トリガやセンサ等を設けることなく自律的にワークの進入の許可を行える。
【００１０】
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、第１の光軸が正常ワーク形状検出エリアを構成し、第２の光軸が異常検出エリアを構成している。これにより、多光軸光電式安全装置に含まれる光軸自体で無効化機能のモードを変更でき、別途トリガやセンサ等を設けることなく自律的にワークの進入の許可を行える。
【００１１】
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、設定手段が、正常ワーク形状検出エリアを構成する第１の光軸に入光／遮光パターンを設定するために、ティーチング法を利用可能に構成している。これによって、実際のワークを進入させてティーチングにより容易に正常ワーク形状検出エリアに所定の入光／遮光パターンを登録でき、このパターンに従うワークを正常と判断して進入を許可するよう安全機能を適切に無効化できる。また、登録された入光／遮光パターンと一致しない場合は異常ワークと判断して安全機能を有効とし、制御出力信号により制御対象装置を停止できる。
【００１２】
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、無効化機能として、フィックスブランキング機能、フローティングブランキング機能、ミューティング機能の少なくともいずれかを有する。
【００１３】
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、光を投光するための複数の投光素子を有する投光部と、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制御出力信号を生成し、外部に出力可能なコントローラ部とを備える多光軸光電式安全装置であって、多光軸光電式安全装置は、制御出力信号を出力する安全機能を一時的に無効化する無効化機能を備え、多光軸光電式安全装置はさらに、ワークの進行方向に沿って、ワークの侵入を検出するためのワーク検出センサと、ワーク検出センサからのワーク検出信号を入力するためのワーク検出センサ入力回路と、予め所定の光軸に対して無効化機能を適用するよう設定するための設定手段と、ワーク検出センサ入力回路で入力したワーク検出信号に基づき、設定手段で設定された無効化機能が適用される光軸を変更する制御手段と、制御信号を出力するための出力手段とを備える。これにより、ワーク検出センサのワーク検出信号に基づいて、無効化機能を発揮すると共に、無効化機能を適用する光軸を変化させることができ、より正確でデッドスペースを極減した無効化機能を実現できる。
【００１４】
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、無効化機能が、フィックスブランキング機能、フローティングブランキング機能、ミューティング機能の少なくともいずれかを含み、制御手段が、ミューティング状態を有効にする光軸、フローティングブランキング機能を有効する光軸、又はフィックスブランキング機能を有効にする光軸の位置のいずれかを、ワーク検出センサ入力回路で入力したワーク検出信号又は入光／遮光状態変化した光軸の信号に基づき、変更する機能を備える。これにより、各種の無効化機能を有効に利用し、例えばワークの進行に従って無効化された光軸のプロファイルを変更し、ワークの形状に一致した無効化を行うことでデッドスペースを極減したライトカーテンを実現できる。
【００１５】
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、制御手段が、ワーク検出センサ入力回路で入力したワーク検出信号又は入光／遮光状態変化した光軸の信号に基づき、各光軸の入光／遮光情報の変化したタイミングに従って一定時間経過後にミューティング状態を有効にする光軸、フローティングブランキング機能を有効する光軸、フィックスブランキング機能を有効にする光軸の位置のいずれかを、変更する機能を備える。これにより、予め形状の判明しているワークについて、ワークの進行に従って次のタイミングで無効化すべき光軸を予測して無効化機能の対象となる光軸を順次変更することができ、効率的で正確な無効化を行うことができる。
【００１６】
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、さらに、検出領域を複数指定可能とすると共に、制御出力信号を複数として検出領域毎に生成し、各検出領域に属する光軸を割り当てるための検出領域設定部を備え、光軸の入光／遮光状態に基づいて各検出領域で制御出力信号を生成し、出力手段が各制御出力信号を出力可能に構成している。これにより、一の多光軸光電式安全装置を使用して、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。
【００１７】
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の制御方法は、
光を投光するための複数の投光素子を有する投光部と、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受光部との間で、複数の光軸を略平行に並べた検出領域を構成し、検出領域がワークの進入方向と交差あるいは一致するように配置する工程と、検出領域の光軸が順次遮光されるようにワークの投入を行う際に、先に遮光される光軸に対して、検出領域内のブランキング領域が移動するワークの位置に従って変動するフローティングブランキング機能を設定する工程と、フローティングブランキング機能が設定された光軸の入光／遮光情報に基づいて、該光軸に隣接する次段の光軸に対してフローティングブランキング機能を設定すると共に、最初の光軸に対してミューティング又はフィックスブランキング機能を設定する工程と、ワークが通過する際には、先に入光した光軸の入光／遮光情報に基づき、入光した光軸から順次、ミューティング又はフィックスブランキング機能の設定を解除し、安全機能の動作状態に戻す工程とを有する。これにより、予め定められたシーケンス通りに遮光されると、ワークの進入を許可するよう安全機能が無効化される。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の多光軸光電式安全装置及びその制御方法によれば、進入するワークの形状に応じて安全機能のモードを逐次変更でき、システムを停止することなく必要なワークを通過させることができる。特に、モード変更のトリガを、ミューティング用センサ等外部から入力するのでなくセンサの光軸を利用して行うことができる。また、多光軸光電式安全装置で検出される検出対象物の形状に応じて、無効化機能のモードを逐次変更できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
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及びその制御方法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及びその制御方法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。
【００２０】
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。
【００２１】
図５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、これらを制御するコントローラ部３０とを備える。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。
【００２２】
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制御出力信号が生成される。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、コントローラ部３０は設定に従って制御出力信号が生成され、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制御出力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）
【００２３】
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、コントローラ部３０と必要なデータ通信を行う。
【００２４】
図５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、コントローラ部３０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、コントローラ部３０からの指示を受けて、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。
【００２５】
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）
【００２６】
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、コントローラ部３０と通信を行うための受光側通信回路２６を備える。
【００２７】
図５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）等の受光素子２１を個々に駆動するＮ個の受光回路２２と、これらの受光回路２２を制御する受光制御回路２４と、コントローラ部３０との間の通信を制御する受光側通信回路２６とを含む。受光制御回路２４は、コントローラ部３０からの制御信号を受けて、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。
（コントローラ部３０）
【００２８】
コントローラ部３０は、投光部１０、受光部２０とデータ通信を行うためのコントローラ側通信回路３１と、コントローラ側通信回路３１と接続されて各種制御を行うためのコントローラ制御回路３２とを備える。コントローラ制御回路３２は、制御手段を構成する。またコントローラ制御回路３２は、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、判定結果に基づき制御出力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等を備える。コントローラ部３０には、ＰＬＣが利用できる。ＰＬＣには、イネーブルスイッチやミュートセンサ、手動動作信号等が接続可能である。なおコントローラ部３０は、図５の例では投受光ユニットと別部材としているが、投光ユニット又は受光ユニット内に内蔵することも可能である。
【００２９】
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コントローラ部３０と接続して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、コントローラ部３０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。
【００３０】
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制御出力信号を出力できる。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、それぞれに応じた動作許可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用の出力を個別に設けることが可能になる。従来は装置ごとに一本ずつの多光軸光電センサを設置し、それぞれで安全出力を設けていたが、本発明によって、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）
【００３１】
出力回路３６は、制御出力信号として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。このように制御出力信号は、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。
【００３２】
図５の例では、出力回路３６は複数の制御出力信号を出力できる。複数の制御出力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、各々が制御出力信号を出力可能に構成する他、一の出力端子が複数の制御出力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制御出力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制御出力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。
（投受光ユニットの連結）
【００３３】
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、連結して接続可能である。図６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。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。
【００３４】
図７に、コントローラ部３０を投受光ユニットと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の一部は、コントローラ部３０に接続される。コントローラ部３０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。
【００３５】
また、ライン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ライン上の通信規格と共通の規格とする。このように複数の機器を同一のライン上に接続しコントローラ部３０で制御することにより、すべての安全機器の情報をコントローラ部３０で一元的に管理、制御することが可能となる。さらに一本のライン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。このような時間的な分離を自動設定するように、同一バス上のライトカーテンにつき、コントローラ部３０が干渉防止機能を自動的に設定するよう構成してもよい。
【００３６】
ライン上の通信方式は、ＲＳ４８５等が利用できる。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ライン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。さらにコントローラ部３０も一台に限られず、同一ライン上に２台以上を接続することも可能である。
【００３７】
なおライトカーテンの直列接続も可能であることはいうまでもない。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。
【００３８】
また上記はケーブルによる電気的接続について説明した。ただ、本発明において接続とは、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。
（識別情報の付与）
【００３９】
同一ライン上に接続された投受光ユニット等の機器をコントローラ部３０で区別するために、各機器には識別情報が付与される。投受光ユニットは、例えば各ユニット毎にＤＩＰスイッチを設けて、ＤＩＰスイッチで個別のＩＤを手動で設定できる。また、このような手動設定の手間を省くために、コントローラ部３０が接続された投受光ユニットを認識して、自動でＩＤを付与することもできる。例えば電源投入時に、コントローラ部３０はすべての投受光ユニットに対してＩＤ付与信号を送信し、各投受光ユニットに対して接続順にＩＤ番号を付与する。ＩＤ付与信号は、ＩＤ番号と処理内容、動作命令を含むパケットで送出できる。
（検出領域の指定）
【００４０】
コントローラ部３０は、検出領域を複数指定可能である。検出領域の指定は、設定部にて行う。設定部は、各検出領域に属する光軸を割り当てる。これによって、各検出領域毎に制御出力信号が生成され、出力回路から出力される。このため出力回路は、設定可能な検出領域数に応じた複数の出力端子を備える。
【００４１】
例えば、図８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。
【００４２】
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８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８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。これによって、図９のように複数の光電センサを同じ部位に並べることなく、光電センサを共有することができ、低コスト、省スペース化が実現できる。特に、隣接する領域との境界部分には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なり、省スペース、省配線、低コスト化が実現できる。
【００４３】
さらに、各検出領域毎に個別に制御出力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、制御出力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。
【００４４】
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８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。
【００４５】
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。
【００４６】
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１０として、図８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８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１１の例では、図１０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１０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。
【００４７】
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１２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。
【００４８】
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。
【００４９】
このように、１つの光軸が複数のグループに属する設定とすることで、従来は境界領域で２重に配置しなければならなかった投受光ユニットを、一の投受光ユニットのみの配置で足りるようになり、省配線、コストダウンが実現される。
（設定方法）
【００５０】
投光ユニットと受光ユニットの関連付け、すなわち対を構成する投受光ユニットの指定等は、外部入力手段から行うことができる。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、コンピュータとコントローラ部とを何らかの方法で接続してデータのやりとりを行う。
【００５１】
例えば、コントローラ部３０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。コントローラ部３０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／最小検出体等のコンフィグレーション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。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、等の設定を行う。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系統の制御出力に対し、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、コンピュータ側よりコントローラ部３０の制御回路に対し、設定された内容を送信し、コントローラ部３０の制御回路の設定内容を更新させる。コントローラ部３０の制御回路には、当然のことながら各光軸の入光／遮光のデータが存在するため、上記のように設定されたルールに基づいて信号処理を行い、所定の制御出力を出力させる。
ただ、コントローラ部自体にこのような設定機能を設けて、ユーザがコントローラ部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。コントローラ部３０のコントローラ制御回路３２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、ティーチング入力などが挙げられる。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。
【００５２】
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。コントローラ制御回路３２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。
【００５３】
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。
【００５４】
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安全制御機器サイドで管理する。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出力に反映させることができる。関連付けた情報は、コントローラ部３０のメモリに記憶される。またこの安全出力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。
【００５５】
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。
（実施例１）
【００５６】
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１３〜図１４に基づいて詳述する。
【００５７】
図１３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進入する。このワークＷの進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の進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。
【００５８】
従来のシステムでは、図１３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制御出力に反映し、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。
【００５９】
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。
【００６０】
この工程を図１４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の進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。
【００６１】
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。
【００６２】
本実施の形態の目的は、指定されたワークが、ライトカーテンの制御出力（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、制御出力に反映させて、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制御出力を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による遮光状態を制御出力に反映させることなく、制御出力はＯＫ状態のまま、ワークＷを通過させることが可能である。
【００６３】
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コントローラ制御回路は、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。
【００６４】
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、コントローラ部は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光軸目の遮光を制御出力に反映させないようにする。
【００６５】
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、制御出力を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。
【００６６】
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。
【００６７】
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制御出力を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進入しても、人体を確実に検出でき、それによって制御出力をＯＦＦできるので、危険を防止できる。
【００６８】
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。
【００６９】
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、上記のコントローラ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）
【００７０】
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１５〜図１８に基づいて説明する。図１５の例では、プレス機Ｐに向かってコンベア３で搬送されるワーク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。
【００７１】
図１５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コントローラ部に出力する。
【００７２】
この多光軸光電式安全装置のブロック図を図１６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コントローラ部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コントローラ部３０のコントローラ側通信回路３１と接続される。さらにコントローラ部３０の出力回路３６は、プレス機Ｐの装置を停止させるためのＳＴＯＰ入力と接続される。コントローラ部３０の出力回路が投受光ユニットの入光／遮光状態に基づいて制御出力信号を発すると、ＳＴＯＰ入力が起動されてプレス機Ｐは停止される。
【００７３】
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。
【００７４】
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１７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。
【００７５】
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１８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１８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）。
【００７６】
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、ライトカーテンは制御出力をＯＦＦさせて、プレス機Ｐ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）。
【００７７】
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。
【００７８】
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１６に示すように、図１７に示す従来の構成と比べて簡素化できる。
【００７９】
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、制御出力がすぐに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。
【００８０】
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、コントローラ制御回路３２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】
【００８１】
本発明の多光軸光電式安全装置及びその制御方法は、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、投受光器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】
【００８２】
【図１】フローティングブランキング機能の概要を説明する説明図である。
【図２】フィックスブランキング機能の概要を説明する説明図である。
【図３】ミューティング機能の概要を説明する説明図である。
【図４】従来の認識方法でワークが保護領域に進入する様子を示す平面図である。
【図５】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６】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７】コントローラ部を投受光ユニットと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８】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】図８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１１】図８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１２】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１３】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１４】図１３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１５】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１６】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１７】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１８】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。
【符号の説明】
【００８３】
１００…多光軸光電式安全装置
１…ライトカーテン
２…ワイヤ
３…コンベア
４…ミューティング用センサ
５…光遮断器
６…光グリッド
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…受光部
２１…受光素子
２２…受光回路
２４…受光制御回路
２５…受光データレジスタ
２６…受光側通信回路
２７…判定回路
３０…コントローラ部
３１…コントローラ側通信回路
３２…コントローラ制御回路
３３…ティーチング入力回路
３４…ワーク検出センサ入力回路
３５…メモリ
３６…出力回路
３７…表示部
３８…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
Ｗ、Ｗ２…ワーク
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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