JP2006061958A

JP2006061958A - プレスブレーキ

Info

Publication number: JP2006061958A
Application number: JP2004248630A
Authority: JP
Inventors: Yasuhiro Yoshimi; 康弘吉見
Original assignee: Komatsu Industries Corp
Current assignee: Komatsu Industries Corp
Priority date: 2004-08-27
Filing date: 2004-08-27
Publication date: 2006-03-09

Abstract

【課題】作業者の手などの身体を確実に検出して、曲げ加工の加工効率を低下させることなく事故の発生を未然に防ぐ。
【解決手段】ワーク表面の曲げ加工部位近傍の所定視野範囲を撮像するカラーＣＣＤカメラ１１と、このカラーＣＣＤカメラ１１により撮像された画像から前記所定視野範囲内に作業者の手の画像が存在しているか否かを判定する画像処理装置１２と、この画像処理装置１２からの信号に基づき、前記所定視野範囲内に作業者の手の画像が存在しているときにラムの動作を停止させるように制御するラム異常検出部２０を備える。
【選択図】図２

Description

本発明は、作業者の手が金型に挟まれるのを防止する危険防止装置付のプレスブレーキに関するものである。

プレスブレーキなどの曲げ加工機には、作業者の手が金型により挟まれるのを防止するための危険防止装置が付設されている。

従来の危険防止装置としては図９に示されるような光線式の装置が知られている。この装置は、プレスブレーキ５０のサイドフレーム５１，５２の外側に枠型のブラケット５３，５４が前方へ向けて突き出るように取り付けられ、一方のブラケット５３の最前部に直線状に複数個の投光器５５が装着されるとともに、他方のブラケット５４の最前部で投光器５５に対向する位置に複数個の受光器５６が装着されて構成されている。こうして、投光器５５から受光器５６に向かってプレスブレーキ５０の前面に検知光が面状に投射されることにより、この検知光路を作業者の手が遮ったときにプレスブレーキの動作を強制的に停止させることで、作業者の安全を確保するようにされている。また、検知光群をプレスブレーキの前面だけでなく、前面と下面または前面と側面を囲むように配置したものも知られている。

なお、本願発明に関連する先行技術として、特許文献１に開示されたものがある。この文献に記載された技術は、作業者の手などの身体のみを確実に検出するために、作業者が蛍光物含有の手袋を着用するとともに、上金型と下金型とによる曲げ加工空間に対して紫外線投光器により紫外線を放ち、この紫外線が作業者の手袋にて反射した反射光を受光センサにて検出して、反射光検出時に金型移動を停止するように構成されたものである。

特開平７−２７５９４２号公報

しかしながら、前記従来の危険防止装置においては、検知光を面状に投射するように構成されているために、図１０（ａ）に示されるように、例えばワークＷ１の四辺部を箱曲げして棚板を成形する場合、短辺部を曲げ加工した後に長辺部を曲げ加工する際に、短辺部側の箱曲げ箇所５７で検知光路が遮られ、プレスブレーキ５０の動作が強制的に停止されてしまうという問題点がある。

また、図１０（ｂ）に示されているように、小物のワークＷ２を曲げ加工する場合に、検知光路位置よりも機械側にワークＷ２を保持する手腕５８を入れないとワークＷ２が保持できないことが起こり得る。この場合、大量生産時にはワークの大きさや形状を考慮して検知光路を設定することでプレスブレーキが不必要に動作停止するのを避けることができるが、試作品や少量生産の加工を行う場合には、検知光の光路変更などに多くの手間、時間がかかるために加工効率が低下してしまうという問題点がある。また、ワークの加工途中に検知光が遮られてプレスブレーキが動作停止した場合、作業者が戸惑って復旧作業時にかえって事故が発生する危険性がある。なお、図９、図１０中、符号５９は上金型（パンチ）、符号６０は下金型（ダイ）、符号６１はワーク端部を突き当てるバックストップである。

本発明は、このような問題点に鑑みてなされたもので、作業者の手などの身体を確実に検出して、曲げ加工の加工効率を低下させることなく事故の発生を未然に防ぐことのできるプレスブレーキを提供することを目的とするものである。

前記目的を達成するために、本発明によるプレスブレーキは、
ラムまたはテーブルの上下動により、ラムに保持される上金型とテーブルに保持される下金型との間でワークを曲げ加工するプレスブレーキにおいて、
ワーク表面の曲げ加工部位近傍の所定視野範囲を撮像する撮像手段と、
この撮像手段により撮像された画像から前記所定視野範囲内に作業者の手の画像が存在しているか否かを判定する画像処理手段と、
この画像処理手段からの信号に基づき、前記所定視野範囲内に作業者の手の画像が存在しているときに前記ラムまたはテーブルの動作を停止させるように制御する駆動制御手段
を備えることを特徴とするものである。

本発明において、前記所定視野範囲は、前記曲げ加工部位に近接する第１視野範囲と、前記曲げ加工部位に対して前記第１視野範囲の外側に隣接する第２視野範囲とに分割され、前記駆動制御手段は、前記作業者の手の画像が前記第２視野範囲内に存在しているときに前記ラムまたはテーブルの動作速度を減速させるように制御し、前記作業者の手の画像が前記第１視野範囲内に存在しているときに前記ラムまたはテーブルの動作を停止させるように制御するのが好ましい。

また、前記作業者の手の画像は、着色した手袋をはめた手の画像であり、前記撮像手段は、前記手袋をはめた手の画像を撮像するカラーＣＣＤカメラであるのが良い。

本発明によれば、作業者の手の画像を直接撮像してその画像がワーク表面の曲げ加工部位近傍の所定視野範囲に存在しているときにラムまたはテーブルの動作が停止されるので、ワークを箱曲げ成形するような場合であっても、あるいは小さいワークを曲げ加工する場合であっても、所定視野範囲に入らない限りプレスブレーキの運転が強制的に停止されることはない。したがって、曲げ加工の加工効率を低下させることなく事故の発生を未然に防ぐことができる。

本発明において、所定視野範囲を第１視野範囲と第２視野範囲とに分割し、作業者の手の画像が第２視野範囲内に存在しているときにラムまたはテーブルの動作速度を減速させるようにすると、作業者の手指が曲げ加工部位に近づく距離に応じてラムまたはテーブルが減速から停止へ２段階で制御されるので、危険防止機能をより高めることができる。

また、着色した手袋をはめた手の画像をカラーＣＣＤカメラにて撮像するようにすれば、色調を検知することで作業者の手の存在が検知できるので、手の画像を３次元で形状認識するものに比べて、装置構成をより簡素化することができる。

次に、本発明によるプレスブレーキの具体的な実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。

（第１の実施形態）
図１には、本発明の第１の実施形態に係るプレスブレーキの斜視図が示されている。図２には、本実施形態の危険防止装置のシステム構成を表すブロック図が示されている。

本実施形態において、プレスブレーキ１は、固定のテーブル２と、このテーブル２に対位して昇降駆動されるラム３を備えている。テーブル２の両端部には一対のサイドフレーム４，５が一体に設けられ、各サイドフレーム４，５の上端部を連結するように支持フレーム６が設けられている。そして、この支持フレーム６にはラム駆動装置（図示せず）が取り付けられており、このラム駆動装置の下端部に前記ラム３が連結されている。また、テーブル２の上面にはダイ保持装置７を介してダイ（下金型）８が取り付けられ、ラム３の下部にはダイ８に対位してパンチ（上金型）９がパンチ保持装置１０を介して取り付けられている。こうして、ラム駆動装置の作動によってラム３が昇降動されることにより、パンチ９とダイ８との間に介挿されるワークが折り曲げられる。

また、前記サイドフレーム（４または５）の一側部には、前記ラム駆動装置を制御するサーボアンプ等の制御機器が内蔵された制御盤（図示省略）が配され、また撮像手段としてのカラーＣＣＤカメラ１１から入力される画像を処理する画像処理装置（画像処理手段）１２（図２にのみ図示）が配されている。ここで、カラーＣＣＤカメラ１１は、本実施形態の危険防止装置の一部を構成するもので、支持フレーム６の上部前面中央部に取付けブラケット１３を介して装着され、ワークの曲げ加工部位近傍の所定視野範囲における画像を撮像するようにされている。さらに、前記サイドフレーム５の側部には、旋回可能なアーム１４が取り付けられ、このアーム１４の先端に、曲げデータ等の入出力用の入出力装置および各種データを表示する表示装置を備えるとともに、これらデータに基づく演算を行うＮＣ装置１５が取り付けられている。また、機械本体の側部下方には足踏み操作用のフートスイッチ１６（図２にのみ図示）が設けられている。

図２に示されるブロック図において、作業者が起動装置であるフートスイッチ１６を操作すると、ラム起動信号がＮＣ装置１５のラム駆動制御部１７に入力される。ＮＣ装置１５は、所要の演算処理を実行する中央処理装置（ＣＰＵ）、入力回路、記憶回路および出力回路等を備え、前記ラム起動信号が入力回路を通して入力されると、記憶回路に予め記憶されている曲げデータ等の各種データに基づき、前記ラム駆動装置を制御する指令信号を出力回路からラム動力回路部１８に出力する。そして、このラム動力回路部１８は、動力供給電源１９から供給される電力を、前記指令信号に応じた駆動電力信号に変換してラム駆動装置に出力する。

また、前記カラーＣＣＤカメラ１１にて撮像された画像信号は画像処理装置１２に入力されてその画像処理装置１２にて色識別処理がなされ、この色識別信号がＮＣ装置１５内のラム異常検出部２０に出力される。ラム異常検出部２０では画像処理装置１２から入力された色識別信号に基づき、作業者の手腕の画像の有無を判断し、作業者の手腕の画像が存在する異常状態が検出されたときにその異常検出信号をラム駆動制御部１７に出力するとともに、動力供給電源１９とラム動力回路部１８との間に介挿される接点２１を開作動する開閉器（図示せず）に制御信号を出力する。なお、本実施形態におけるラム異常検出部２０およびラム駆動制御部１７等が、本発明における駆動制御手段に対応する。

このように構成されている本実施形態の危険防止装置の制御処理フローを図３に示されるフローチャートに基づき、図４（ａ）（ｂ）に示される動作説明図を参照しつつ説明する。なお、Ｓ１〜Ｓ１１は各ステップを示す。

本実施形態においては、作業者は手に赤色（もしくは黄色）の手袋を着用して作業を行い、この手袋の色をカラーＣＣＤカメラ１１にて識別するものとする。また、カラーＣＣＤカメラ１１は、図４に示されるようにワークＷの表面の曲げ加工部位近傍の所定視野範囲（作業者の手が金型に近接する危険領域）Ｒの画像を撮像するように構成されている。

Ｓ１〜Ｓ２：ラム３が上限で停止している（Ｓ１）際に、カラーＣＣＤカメラ１１の所定視野範囲Ｒ内に作業者の手指があるか否かを判定する（Ｓ２）。この判定は、画像処理装置１２にて色識別処理を行うことによりなされる。すなわち、図４に示されるように、所定視野範囲Ｒ内に手指Ｆの画像Ｆ'がある場合には、その画像Ｆ'の色（赤色）がワークＷの画像Ｗ'およびパンチ９の画像９'の色と識別されることになる。なお、図４中、符号１６にて示されるのは、ワークＷの端部を突き当てるバックストップである。

Ｓ３〜Ｓ４：ステップＳ２の判定において、カラーＣＣＤカメラ１１の所定視野範囲Ｒ内に作業者の手指がある場合には、ラム３に下降動作指令がなされているか否かを判断する（Ｓ３）。そして、ラム３に下降動作指令がなされている場合には、ラム異常検出部２０からラム駆動制御部１７に異常検出信号を送信してラム動力回路部１８を介してラム軸動力の遮断処理、言い換えれば動力供給電源１９とラム動力回路部１８との間に介挿される接点２１を開作動する制御信号を出力するとともに、例えばラム駆動軸に対する機械式ブレーキの作動を行う（Ｓ４）。一方、ステップＳ３の判定において、ラム下降動作指令がなされていない場合にはステップＳ１に戻る。

Ｓ５〜Ｓ７：ステップＳ２の判定において、カラーＣＣＤカメラ１１の所定視野範囲Ｒ内に作業者の手指がない場合には、次にラム３が下降動作中であるか否かを判定する（Ｓ５）。そして、ラム３が下降動作中である場合には、カラーＣＣＤカメラ１１の所定視野範囲Ｒ内に作業者の手指があるか否かを判定する（Ｓ６）。この判定の結果、カラーＣＣＤカメラ１１の所定視野範囲Ｒ内に作業者の手指がある場合には、前述と同様にしてラム軸動力の遮断処理を行う（Ｓ７）。一方、ステップＳ６の判定において、カラーＣＣＤカメラ１１の所定視野範囲Ｒ内に作業者の手指がない場合にはステップＳ５に戻る。

Ｓ８〜Ｓ１１：ステップＳ５の判定において、ラム３が下降動作中でない場合には、ラム３が下限位置に到達した（Ｓ８）後、ラム加圧動作処理を行い（Ｓ９）、次いでラム上昇動作処理を行い（Ｓ１０）、ラム上限停止し（Ｓ１１）、フローを終了する。

以上のような制御処理によって、曲げ加工中に作業者の手指がワークＷの表面の曲げ加工部位近傍に近づいたのを検知してプレスブレーキ１の動作を確実に停止することができる。本実施形態の危険防止装置によれば、ワークを箱曲げ成形するような場合であっても、あるいは小さいワークを曲げ加工する場合であっても、作業者の手指が所定視野範囲Ｒ内に入らない限りプレスブレーキの運転が強制的に停止されることがないので、曲げ加工の加工効率を低下させることなく事故の発生を未然に防ぐことができる。

（第２の実施形態）
図５には、本発明の第２の実施形態に係る危険防止装置のシステム構成を表すブロック図が示されている。また、図６には、本実施形態の危険防止装置の制御処理フローを表すフローチャートが、図７（ａ）（ｂ）には、本実施形態の危険防止装置の動作説明図がそれぞれ示されている。なお、本実施形態において、第１の実施形態と共通する部分には図に同一符号を付すに留めてその詳細な説明を省略することとする。

本実施形態では、図５に示されるブロック図において、カラーＣＣＤカメラ１１からの画像信号に基づき画像処理装置１２にて色識別処理がなされた後の色識別信号は、ＮＣ装置１５内のラム異常検出部２０に出力されるとともに、ラム駆動制御部１７にも出力されるように構成されている。ここで、ラム異常検出部２０に出力される信号は、第１の実施形態と同様、ラム動作の停止処理のための信号である。これに対して、ラム駆動制御部１７に直接出力される信号は、ラム速度を減速させるための信号である。

また、本実施形態においては、図７に示されるように、所定視野範囲Ｒを曲げ加工部位に近接する第１視野範囲（ラム動作停止処理領域）Ｒ_１と、この第１視野範囲Ｒ_１に対して画像処理境界線Ｌを挟んで隣接する第２視野範囲（ラム速度減速処理領域）Ｒ_２とに分割し、作業者の手指の画像Ｆ'が各領域Ｒ_１、Ｒ_２のいずれにあるかによって、ラム駆動制御部１７による処理内容を変えるようにされている。ここで、カラーＣＣＤカメラ１１は、第１の実施形態のものに比べてその視野範囲が大きくなるように設置されるか、または光学系レンズを用いてその視野範囲が大きくなるようにされる。

次に、本実施形態の危険防止装置の制御処理フローを図６に示されるフローチャートに基づき、図７（ａ）（ｂ）に示される動作説明図を参照しつつ説明する。なお、Ｔ１〜Ｔ１３は各ステップを示す。

Ｔ１〜Ｔ２：ラム３が上限で停止している（Ｔ１）際に、カラーＣＣＤカメラ１１の視野内の第１視野範囲（ラム動作停止処理領域）Ｒ_１内に作業者の手指があるか否かを、画像処理装置１２における色識別処理により判定する（Ｔ２）。

Ｔ３〜Ｔ４：ステップＴ２の判定において、カラーＣＣＤカメラ１１の第１視野範囲Ｒ_１内に作業者の手指がある場合には、ラム３に下降動作指令がなされているか否かを判断する（Ｔ３）。そして、ラム３に下降動作指令がなされている場合には、ラム異常検出部２０からラム駆動制御部１７に異常検出信号を送信してラム動力回路部１８を介してラム軸動力の遮断処理を行う（Ｔ４）。一方、ステップＴ３の判定において、ラム下降動作指令がなされていない場合にはステップＴ１に戻る。

Ｔ５〜Ｔ６：ステップＴ２の判定において、カラーＣＣＤカメラ１１の第１視野範囲Ｒ_１内に作業者の手指がない場合には、次にカラーＣＣＤカメラ１１の第２視野範囲（ラム速度減速処理領域）Ｒ_２内に作業者の手指があるか否かを判定する（Ｔ５）。そして、第２視野範囲Ｒ_２内に作業者の手指がある場合には、ラム駆動制御部１７にラム速度を減速させるための信号を送信してラム動力回路部１８を介してラム速度減速処理、言い換えればラム３の下降速度を減速させるようにラム駆動装置に制御信号を送信する処理を行う。

Ｔ７〜Ｔ９：次にラム３が下降動作中であるか否かを判定する（Ｔ７）。そして、ラム３が下降動作中である場合には、カラーＣＣＤカメラ１１の第１視野範囲Ｒ_１内に作業者の手指があるか否かを判定する（Ｔ８）。この判定の結果、カラーＣＣＤカメラ１１の第１視野範囲Ｒ_１内に作業者の手指がある場合には、ラム軸動力の遮断処理を行う（Ｔ９）。一方、ステップＴ８の判定において、カラーＣＣＤカメラ１１の第１視野範囲Ｒ_１内に作業者の手指がない場合にはステップＴ７に戻る。

Ｔ１０〜Ｔ１３：ステップＴ７の判定において、ラム３が下降動作中でない場合には、ラム３が下限位置に到達した（Ｔ１０）後、ラム加圧動作処理を行い（Ｔ１１）、次いでラム上昇動作処理を行い（Ｔ１２）、ラム上限停止し（Ｔ１３）、フローを終了する。

以上のような制御処理によって、曲げ加工中に作業者の手指がワークＷの表面の曲げ加工部位の近傍に近づいた際に第１段階としてラム３の下降速度を減速させ、曲げ加工部位に更に近づいた際に第２段階としてラム３の下降動作を停止させることができるので、危険防止機能をより高めることができる。

前記各実施形態においては、カラーＣＣＤカメラ１１を支持フレーム６の前面（機械前方側）に装着したものについて説明したが、このカラーＣＣＤカメラ１１の設置位置としては、図８（ａ）に示されるように機械後方側に設置するようにしても良い。また、図８（ｂ）に示されるように、機械前方側と機械後方側の両方に設置して、これら両方のカメラの画像データを利用するようにしても良い。また、機械前方側もしくは機械後方側のいずれかにカラーＣＣＤカメラ１１を設置する場合であっても、そのカメラの台数は１台に限る必要はなく、プレスブレーキの幅方向寸法に合わせて２台以上設置する実施形態も可能である。

前記各実施形態では、作業者が手に赤色もしくは黄色の手袋を着用して作業を行うとともに、この手袋の色をカラーＣＣＤカメラ１１にて識別するものとして説明したが、ＣＣＤカメラにより撮像された画像に３次元画像処理を施すことにより作業者の手指の形状を認識することが可能であれば、特別の色に着色した手袋を使用せずに、かつモノクロＣＣＤカメラを用いて撮像するようにしても前述されたものと同様の作用効果を得ることができる。

また、前記各実施形態においては、曲げ加工部位を照射する照明器具については触れていないが、プレスブレーキの使用場所もしくは使用環境によっては、曲げ加工部位に安定した光を当てるための照明器具を付設するのが好ましい。なお、この照明器具はＣＣＤカメラと一体化することもできる。

前記各実施形態においては、テーブル２が固定されラム３が移動されるタイプのプレスブレーキについて説明したが、本発明は、ラムが固定されテーブルが移動されるタイプのプレスブレーキに対しても適用できるのは言うまでもない。

本発明の第１の実施形態に係るプレスブレーキの斜視図第１の実施形態の危険防止装置のシステム構成を表すブロック図第１の実施形態の危険防止装置の制御処理フロー第１の実施形態の危険防止装置の動作説明図第２の実施形態の危険防止装置のシステム構成を表すブロック図第２の実施形態の危険防止装置の制御処理フロー第２の実施形態の危険防止装置の動作説明図カラーＣＣＤカメラに設置位置が異なる他の実施形態を示す図従来の危険防止装置付プレスブレーキの斜視図従来装置の問題点を説明する図

符号の説明

１プレスブレーキ
３ラム
８ダイ
９パンチ
１１カラーＣＣＤカメラ
１２画像処理装置（画像処理手段）
１５ＮＣ装置
１７ラム駆動制御部（駆動制御手段）
１８ラム動力回路部
１９動力供給電源
２０ラム異常検出部（駆動制御手段）

Claims

ラムまたはテーブルの上下動により、ラムに保持される上金型とテーブルに保持される下金型との間でワークを曲げ加工するプレスブレーキにおいて、
ワーク表面の曲げ加工部位近傍の所定視野範囲を撮像する撮像手段と、
この撮像手段により撮像された画像から前記所定視野範囲内に作業者の手の画像が存在しているか否かを判定する画像処理手段と、
この画像処理手段からの信号に基づき、前記所定視野範囲内に作業者の手の画像が存在しているときに前記ラムまたはテーブルの動作を停止させるように制御する駆動制御手段
を備えることを特徴とするプレスブレーキ。
前記所定視野範囲が、前記曲げ加工部位に近接する第１視野範囲と、前記曲げ加工部位に対して前記第１視野範囲の外側に隣接する第２視野範囲とに分割され、前記駆動制御手段は、前記作業者の手の画像が前記第２視野範囲内に存在しているときに前記ラムまたはテーブルの動作速度を減速させるように制御し、前記作業者の手の画像が前記第１視野範囲内に存在しているときに前記ラムまたはテーブルの動作を停止させるように制御する請求項１に記載のプレスブレーキ。
前記作業者の手の画像は、着色した手袋をはめた手の画像であり、前記撮像手段は、前記手袋をはめた手の画像を撮像するカラーＣＣＤカメラである請求項１または２に記載のプレスブレーキ。