JP2009541900A - 危険な状態を検知する方法及び装置 - Google Patents

Abstract

所定のエリアに影響を与える物質間の判別を、少なくとも部分的にはその所定のエリアに影響を与える物質の測定可能な特徴を示すデータ内の差分に基づいて、行うように動作可能とされている装置である。このような装置は、少なくとも部分的にはこのような差分の確認に基づいて、保護機構を始動させることができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、安全装置に関する。本発明は、特に、少なくとも部分的にはデータ測定値間の差分に基づいて始動可能な安全装置に関する。

安全装置は、所定のエリアに人間の四肢や他の物体が侵入した際に始動可能なように設計されていることが多い。残念なことに、これらの安全装置は、誤った危険信号を発生させることがある。すなわち、実際には危険な状態が存在しないにもかかわらずそのような状態が存在することを示す場合がある。多くの場合、誤った警告信号が発せられるのは、安全装置がその監視エリア内の様々な物体を判別できないことに因る。本発明は、監視エリアの測定可能な特徴に基づいて物質間の判別を行うよう設計される。

機械上に配設された２つの測定装置を含む、本発明の実施形態の例を示す図である。 図１に示すような実施形態において起こり得る一連の事象を示す図である。 図１に示すような実施形態において起こり得る一連の事象を示す図である。 図１に示すような実施形態において起こり得る一連の事象を示す図である。 図１に示すような実施形態において起こり得る一連の事象を示す図である。 図１に示すような実施形態の操作者の安全を確保するために使用される一連の動作を示す図である。 測定装置およびおマウントレールの側面図を示す図である。 測定領域が重なり合うように測定装置が配設されている構成を示す図である。 測定装置の移動によって視野が振動させられる構成を示す図である。 視野軸が機械の移動方向に関して曲げられている構成を示す図である。 視野軸が機械の移動方向に関して曲げられている構成を示す図である。 視野軸が機械の移動方向に関して平行である構成を示す図である。 機械上に測定装置を配設する他の２つの方法を示す図である。 機械上に測定装置を配設する他の２つの方法を示す図である。

明確にするために、本願中で使用される用語のいくつかを以下に定義する。この定義は本願を明確にするためにのみ行われることを理解されたい。また、この定義は、以下に定義する機能、要素および／または概念が本発明に必要である、または、いずれかの実施形態に存在する、ということを示唆するものではないことを理解されたい。

「調節（する）」は、外観を変更することを意味するものと理解されたい。たとえば視野に関して言えば、視野を調節することは、視野の位置を調節すること（測定領域内で移動するなど）、視野の大きさを調節すること（視野によって監視されるエリアを拡大するなど）、視野の形状を調節すること（視野を円形ではなく楕円形になるよう調節するなど）、または、視野に対して他の何らかの変更を行うことを意味する。

「差分」は、少なくとも部分的には２つ以上の値間の差に基づく値を意味することを理解されたい。

「移動方向」は、機械に関して言えば、その機械の動作部の移動を意味することを理解されたい。非限定的な例として、このような移動方向はプレスブレーキにおけるラムの下方向への移動である。

「測定領域」は、測定装置がデータを収集するエリアを意味するものと理解されたい。

「視野」は、特定の測定値が取得される測定領域内の特定エリアを意味するものと理解されたい。

「示す」は、ものが示されていることを確認または特定する行為を意味するものと理解されたい。

「線形」は、長くて狭いことを意味するものと理解されたい。

「光源」は、電磁放射を出射することのできる装置を意味するものと理解されたい。

「振動する」は、連続または不連続の前後動作を意味するものと理解されたい。

「処理ユニット」は、１つ以上の入力情報に関して作用することが可能な装置を意味するものと理解されたい。非制限的な例として、処理ユニットは、論理ゲート、論理ゲートを組み合わせて構築される装置、ソフトウェアまたはファームウェアによって機能的に制御される装置、ハードウェアにおいてアルゴリズムを体現する専用のコンピュータを含むが、付加データおよび／または指示を記憶する容量を持っていてもいなくてもよい。

「ステップの進行」は、所与の順序で行われるステップの連続を意味するものと理解されたい。ステップの進行の定義は、その進行にさらなるステップが含まれる連続を除外するものではないことを理解されたい。したがって、ステップ(r)、(b)および(j)の進行は、ステップ(b)と(j)との間および／または(r)と(b)との間にインベンティブステップが存在するとしても、ステップ(b)がステップ(r)に続きステップ(j)に先行する連続を意味する。

「空間的差分」は、同時期またはほぼ同時期に取得された２つ以上の測定値を比較することによって定められる差分を意味することを理解されたい。

「時間的差分」は、異なる時期に取得された２つ以上の測定値を比較することによって定められる差分を意味することを理解されたい。

「始動する」は、動詞として用いられる場合、作動させる、駆動する、または何らかの作用を及ぼす信号を送信する行為を意味するものと理解されたい。

「危険な状態」は、望ましくない事象が起こる可能性が増大している状態や状況を意味するものと理解されたい。

本明細書において説明される実施形態はすべて例示的であり、よって非制限的である。下記の考察が産業機械用の安全装置に関してなされる場合、その考察は、本発明を利用可能な状況に制限されるのではなく、当業者が本発明の好適な実施形態を実施できるようになされることを理解されたい。

図１に示す実施形態では、複数の測定装置（１０１）がマウントレール（１０３）を用いて産業機械（プレスブレーキなど）（１０２）上に配設されている。測定装置（１０１）は、その測定領域（１０４）内の機械（１０２）のエリアに関するデータを収集し、保護機構（１０６）を始動させるよう動作可能な処理ユニット（１０５）にそのデータを通信するように構成されている。図１に示すような実施形態において、処理ユニット（１０５）は、測定装置（１０１）によって通信されたデータが、人間の指または人体の他の部位が機械（１０２）のプレス具（１０７）で負傷する恐れのあるエリアに侵入し危険な状態が発生したことを示す場合に、保護機構（１０６）を始動させる。一旦始動すると、保護機構（１０６）は、測定装置（１０１）によって通信されるデータが、危険な状態が改善されたことを示すまで、機械（１０２）の動作を中断する。

図２Ａ乃至２Ｄは、図１に示すような実施形態の動作中に起こり得る一連の事象を示す。図２Ａは、機械（１０２）の正常な動作を示し、機械（１０２）のプレス具（１０７）が降下している。図２Ｂは、機械（１０２）によって加工される物質（２０１）がプレス具（１０７）の下に配置された状態を示す。図２Ｂから分かるように、プレス具（１０７）が加工される物質（２０１）に向かって降下する間、各測定装置（１０１）はその測定領域（１０４）内のエリアに関するデータを絶えず収集している。プレス具（１０７）が降下し続けてその下に配置された物質（２０１）が無事に加工されることが最適であることは言うまでもない。しかしながら、機械（１０２）の安全特性である本実施形態の動作を説明するために、図２Ｃに示すように、操作者が不注意にも自分の身体の一部（２０２）を降下し続けるプレス具（１０７）（図２Ｃには図示せず）によってその身体部分（２０２）が押しつぶされたり負傷したりする恐れのある測定装置（１０１）の測定領域（１０４）内に置いてしまうことにより、危険な状態が発生するものとする。このような危険な状態が発生した状況で、処理ユニット（１０５）（図２Ａ乃至２Ｄには図示せず）は、図２Ｄに示すように、保護機構（１０６）（図２Ａ乃至２Ｄには図示せず）を始動させ、プレス具（１０７）の降下を中止して操作者の身体（２０２）に接触する前にそれを待避させる。

図２Ａ乃至２Ｄに示す一連の事象において注目すべきは、保護機構（１０６）が選択的に始動されるということ、すなわち、図２Ｃに示すように、操作者の身体部分（２０２）が測定装置（１０１）の測定領域（１０４）に侵入した時には始動されるが、図２Ｂに示すように、加工される物質（２０１）が測定装置（１０１）の測定領域（１０４）に侵入した時には始動されないということである。図１に示すような実施形態において保護機構（１０６）を選択的に始動させる方法の１つを、図３のフローチャートに示す。まず、機械（１０２）の使用を開始する前に、操作者は初期周囲温度を定める（３０１）。たとえば、操作者が測定装置（１０１）に設けられたボタンを押すと、測定装置（１０１）は、視野内にある物質（物質（２０１）が機械（１０２）に挿入されていない場合はプレス具（１０７）下の機械（１０２）の表面）の温度に関するデータを収集し、そのデータを処理ユニット（１０５）に送信する。そして、処理ユニット（１０５）は、周囲温度が危険な状態（機械およびその周辺の温度が人体温度に近いことに因り本発明が差分を検知できないという可能性の増大など）の存在を示しているか否かを判断する（３０２）。その判断は、周囲温度がある人体温度範囲内（たとえば華氏９５．８度から１０１．８度の周囲温度。ただし、所与の温度範囲内の物質を正確に判別する能力など、測定装置（１０１）の特徴に応じて使用する範囲を変更してもよい）であるかを求めることによってなされる。初期周囲温度を定めている（９０１）間に操作者が不注意にも自分の身体の一部（２０２）を測定装置（１０１）の視野内に置いている、または、機械（１０２）およびその周辺の温度が人体温度に近いなどの理由により、周囲温度が上記範囲内である場合、処理ユニット（１０５）は操作者に危険な状態が存在することを通知し（３０３）、危険な状態の存在を示さないであろう新たな初期周囲温度を操作者が定める（３０１）ことにより処理が再開されなければならない。

危険な状態を示さない初期周囲温度が定められると、機械（１０２）は動作を開始する（３０４）。機械（１０２）が動作している間（たとえば、プレス具（１０７）が機械に挿入される物質を加工するために降下している間）、測定装置（１０１）は、視野内の物質の温度を示すデータを収集し（３０５）、そのデータを処理ユニット（１０５）に通信する。そして、処理ユニット（１０５）は、測定装置（１０１）から送信されたデータ（現在温度）と以前記憶した周囲温度を示すデータとの間の差分を求める（３０６）。その差分を求める方法を説明すると、処理ユニット（１０５）は、現在温度から周囲温度を減算し、その減算結果の絶対値を差分とする。また、他の実施形態においては、現在温度から周囲温度を減算してその絶対値を求めるのではなく、単純に現在温度から周囲温度を減算しその結果の値を差分として使用する。後者の計算方法は、温度測定装置（１０１）の測定領域（１０４）に影響を与える人間の四肢が加工される物質よりも常に高温であるという実施形態において有用である。差分が求められると（３０６）、処理ユニット（１０５）は、差分が予め定めた閾値（たとえば華氏３度）を超えているか否かを調べて、その差分が危険な状態の存在を示しているか否かを判断する（３０７）。

図３において、処理ユニット（１０５）が、差分が危険な状態を示すか否かの判断をした後（３０７）、起こり得る事象の連続は２種類ある。差分が危険な状態を示していない場合、処理ユニット（１０５）は記憶された周囲温度を現在温度に等しく設定する（３０８）。たとえば、処理ユニット（１０５）が、周囲温度が６２度であることを示すデータを記憶し、現在温度が６３度であることを示すデータを受け取った場合、６２度と６３度との間の差分は危険な状態を示さないと判断した後、処理ユニット（１０５）は周囲温度が６２度であることを示す情報を周囲温度が６３度であることを示す情報と置き換える。処理ユニット（１０５）が周囲温度を更新すると（３０８）、測定装置（１０１）が新たな現在温度を測定して（３０５）、その現在温度を上述と同様の比較のための基礎として使用することにより、処理が繰り返される。一方、差分が危険な状態の存在を示している場合、処理ユニット（１０５）は、保護機構（１０６）を始動させ、機械（１０２）の動作を中止して（３０９）、プレス具（１０７）を空いている位置に撤退させる（３１０）。その点から、この事象の連続は、初期周囲温度を定め（３０１）、その初期温度が危険な状態を示す場か否かを判断し（３０２）、新たな周囲温度が危険な状態を示さない時に機械が動作を再開して（３０４）、一からやり直してもよい。

上記の図３の考察は図３の特定の動作がどのように行われるかを記述したものであるが、本発明は図３の動作が上記のとおり行われる実施形態に限定されるものでなない。たとえば、上記の説明において、初期周囲温度を定める（３０１）行為は、測定装置（１０１）に設けられたボタンを押して測定装置（１０１）に視野内にある物質の温度に関するデータを収集させ、そのデータを初期周囲温度として用いることによってなされる。あるいは、初期周囲温度を定める（３０１）行為は、測定装置（１０１）の視野を測定領域（１０４）中で振動させて測定領域（１０４）内の視野に関する温度データを収集することによってなされる。その温度データは、処理ユニット（１０５）に送信される。処理ユニット（１０５）はそのデータになんらかの統計的計算を行い（そのデータの平均値、中央値、最頻値を取得するなど）、その統計的計算の結果を初期周囲温度として用いる。また、図３のステップの１つを図３の考察で説明したものとは異なる方法で行う例として、温度絶対値ではなくパーセンテージで現在温度と周囲温度との間の差を求めることによって現在温度と周囲温度データとの間の差分を求める（３０６）処理を行う。さらに、図３のステップに行う変更として、保護機構（１０６）が始動された時に、図３で説明したように機械の動作と中止してプレス具を撤退させるのではなく、単純に機械（１０２）の動作を中止するように構成する。

上述のような図３のステップの動作に関する変更以外に、図３のステップとは異なる方法で本発明を実施できることは当業者にとって明白であろう。たとえば、測定装置（１０１）が温度データを収集しない実施形態もあり、したがって、測定装置（１０１）が温度データを収集しない実施形態のために、図３のステップは装置が収集するデータ（放射率データなど）の種類に合わせて変更される。また、所定の差分を有する代わりとして、差分は、第１の値は加工される物質（鉄など）の測定値に基づき、第２の値は操作者の身体の一部（指など）の測定値に基づくことを示す任意の差分を、ユーザが選択できるようにしてもよい。ユーザが測定装置（１０１）を構成する方法の１つとして、まず加工される物質の測定値を、次に測定装置（１０１）の測定領域（１０４）に誤って侵入した人体の一部の測定値を実際に測定装置（１０１）に所得させ、これにより、適切な差分が自動的に求められるので、本発明のユーザがこのような差分を決定するという負担を軽減する。差分が危険な状態を示しているか否かを判断（３０７）した後の変形例として、処理ユニット（１０５）は、たとえば、現在温度が人体温度のある範囲内にあるか否かを判断することによって、現在温度自体が危険な状態を示すか否かを判断する。さらなる変形例として、差分の使用を一切省略してもよい。差分を使用せずに危険な状態を検知する方法の例として、機械が動作している間、処理ユニット（１０５）は、現在温度測定値を所定の温度範囲（上記のように、少なくとも部分的には人体温度に基づく範囲など）と比較し、その比較に基づいて保護機構（１０６）を始動させる。このような事象の連続の変形例においては、周囲温度測定値を記憶して更新することは不要である。言うまでもなく、本発明の範囲と精神から逸脱することなく温度測定値以外の測定値（放射率測定値など）を使用することが可能であることは、本開示に照らせば当業者にとって明白であろう。

通常、図１に示すような実施形態は、危険な状態の始まり（たとえば、操作者が自分の身体の一部（２０２）を機械（１０２）の降下中のプレス具（１０７）の下に置く）と保護機構（１０６）の動作（たとえば、プレス具（１０７）の降下を中止する（３０９）との間の時間が、危険な状態という事象（たとえば、プレス具（１０７）が操作者の身体の一部（２０２）に接触して押しつぶす）が発生するのに要する時間よりも短くなるよう、動作しなければならない。危険な状態が存在するか否かに関する２種類の連続する判断の間に起こるステップの中で、費やす時間が最も多いのは、現在温度を取得する（３０５）ことであることは、当業者によって明白であろう。なぜなら、他のステップは視覚的にも瞬間的であるくらい素早く行われるからである（たとえば、測定装置（１０１）から処理ユニット（１０５）へのデータの送信は、配線を介して信号を送信することによりほぼ瞬間的に行われ、処理ユニット（１０５）の機能は高速コンピュータチップや論理ゲートの使用によりほぼ瞬間的に行われる）。したがって、データ収集に要する時間を最小限に抑えるよう特に設計した特徴を有した実施形態であってもよい。このような特徴により、実施形態の使用は、周囲温度が人体温度とは実質的に異なり（差分が１０度以上であるなど）、このためあまり正確でないデータに基づいて差分が検知される、という状況に限定される。これにより、データ収集に要する時間は短縮される。なぜなら、概して、より正確にデータを収集するほど、より多くの時間がかかるからである。また、測定装置（１０１）は測定領域（１０４）のどこかに危険な状態が存在するか否かを示すデータを収集する必要があるので、１つの視野に関するデータを収集するのに要する時間だけでなく、測定領域（１０４）内の各視野を調べるのに要する時間が、操作者の安全を確保する上で考慮されなければならない。したがって、データ収集に要する時間を短縮するために利用される第２の特徴は、測定装置の視野を大きくすることによって、測定領域（１０４）全体に関するデータを収集するのに必要な視野測定数を低減することである。

図４はマウントレール（１０３）と測定装置（１０１）との間のインターフェースを示す。図４に示すような実施形態において、マウントレール（１０３）の本体は締結装置（ボルトなど）（４０１）を用いて機械（１０２）（図示せず）に取着されている。マウントレール（１０３）には溝（４０２）が設けられていて、測定装置（１０１）がマウントレール（１０３）の長辺に沿って滑るのを可能にしている。測定装置（１０１）が（たとえば滑動によって）所望の位置に配置されると、係止装置（４０３）によってその位置に固定される。図４で、係止装置（４０３）はネジ（４０４）であり、回転すると、測定装置（１０１）をマウントレール（１０３）に固定し、測定装置（１０１）がそれ以上動かないようにする。図４は、測定装置（１０１）を機械（１０２）上に配設するために使用される構成を示すが、機械（１０２）上に測定装置（１０１）を配設する構成を例示するものであって、限定するものではない。たとえば、ピン、マウントレール（１０３）上の所定の取り付け位置、マグネット、その他の装置といった、係止装置を備えた実施形態であってもよい。さらに、マウントレール（１０３）も、測定装置（１０１）と機械（１０２）との間の媒介として作用するマウントも一切設けずに、（たとえば、マグネット、ネジ、ボルト、溶接、接着剤などを使用して）測定装置（１０１）を機械（１０２）自体に直接取着してもよい。また、測定装置（１０１）は製造者によって機械（１０２）と一体的に機械（１０２）に包含されてもよく、この場合、さらなる締結装置は不要である。このような実施形態や変形例は、本発明の範囲と精神を逸脱しない限り当業者によって実施可能である。

測定装置（１０１）がデータを収集する方法を説明するために、３つの測定装置（１０１）が３つの重なり合った測定領域（１０４）内のデータを収集するよう構成されている実施形態を図５に示す。図５に示すような実施形態において、各測定装置（１０１）は、プレス具（１０７）が降下する先の機械（１０２）部分にわたる長さ４８インチの測定領域（１０４）を有する。測定装置（１０１）が様々な方法で測定領域（１０４）内のエリアを監視するよう設計可能であることは、当業者には明白であろう。たとえば、視野が測定領域（１０４）内で振動するよう、測定装置（１０１）を設計してもよい。このような振動を実施する現実的な方法を明確に説明するために、新たに「視野軸」という用語を導入するのが有用である。これは、測定装置（１０１）と視野の中心との間に引いた線を意味する。図５に示すような実施形態では、視野が振動する１つ以上の測定装置（１０１）が産業機械用の安全装置として使用され、その振動は測定装置（１０１）の視野軸と産業機械の移動方向との間の角度を変化させることによって引き起こされる。また、図５Ａに示すような他の実施例では、測定装置（１０１）の視野軸と産業機械の移動方向との間の角度は一定に保たれ、測定装置（１０１）自体が、その視野が測定領域全体に亘るように振動する。たとえば、この技術を使用して、産業機械の方向が下向きであるプレスブレーキなどの産業機械においては、測定装置（１０１）は、測定装置（１０１）の視野軸が垂直になるようにマウントレール（１０３）の上に配置される。振動を容易にするために、測定装置（１０１）とマウントレール（１０３）のいずれか、またはその両方が、マウントレールを横切って水平に測定装置（１０１）を前後移動させるモータを備える。同様に、これらの技術の組み合わせ、または、過度の実験をせずに当業者が実施可能な他の技術も、本開示に照らして実行可能である。

振動の実行に対するさらなる変更が可能である。たとえば、振動は、連続的であってもよいし（移動速度が一定または滑らかに変化するなど）、不連続的であってもよい（視野は測定に要する時間は静止状態であり、データ収集が終わると、隣接する視野からデータを収集するために移動する）。測定装置（１０１）が温度を測定する実施形態においては、このような振動は、Ｍｉｋｒｏｎ Ｉｎｆｒａｒｅｄ，Ｉｎｃ．製のＭ７７０型インフラデューサなどの市販の温度測定装置を、小型のサーボモータ、ステッピングモータ、あるいは振動や周期的運動を発生可能なその他の電気的または機械的装置に接続することによって発生させてもよい。また、赤外線探知器が静止している間に移動する１つ以上のミラーやレンズを含んでもよく、そのミラーやレンズが移動することにより、赤外線探知器によって監視されるエリア（視野）が測定装置（１０１）の測定領域（１０４）中を振動させられる。そのような実施形態において、実際の振動率は、機械（１０２）の移動率および保護機構（１０６）の機能における遅延を考慮して、機械（１０２）の操作者が負傷するのを防止するのに十分な任意の振動率であってよい。たとえば、下記の仕様での液圧プレスで、
容量 ２４２アメリカトン
台の長さ １６８インチ
最大ストローク長 ７．８インチ
開口高さ １８．５インチ
のど厚 １６．５インチ
サイドフレーム間距離 １４８インチ
ラム再現性 ＋／−０．０００４インチ
アプローチ速度 毎秒７．８７インチ
曲げ速度 毎秒０．０４乃至０．７８７インチ、
プログラマブル
リターン速度 毎秒０．０４乃至７．８７インチ、
プログラマブル
機械全長 １９３．７インチ
機械幅 ６８．５インチ（制御部と吊下げ部を含めて１０５インチ）
機械重量 ３７，７００ポンド
機械出力 ３５．５ＫＷ
基礎 ６インチコンクリートスラブ
測定装置（１０１）は毎秒約７８インチの速度で振動するよう構成され、これにより、４８インチの測定領域（１０４）が１／２秒強でスキャン可能となる。

本発明は、測定装置（１０１）の振動率を調節することによって操作者の安全を確保する実施形態に限定されるものではない。たとえば、測定装置（１０１）の振動率を上げるのではなく、測定装置（１０１）の数を増やしてその測定領域が重なるように配設することにより、測定領域（１０４）内の特定の視野からデータを収集する回数を増やすという実施形態であってもよい。このような構成を図５に示す。３台の測定装置（１０１）が、そのうちの２台の視野によって中央の測定装置（１０１）の測定領域（１０４）内のある点が常に監視されるように配置されている。言うまでもなく、操作者の安全を確保するために測定装置（１０１）の数と振動率との両方をカスタマイズしてもよいことは、当業者にとって明白である。たとえば、測定装置（１０１）の振動率が機械（１０２）の移動率と保護機構（１０６）に付随する遅延とにより決定され、測定装置（１０１）の数が機械（１０２）の操作者の数によって決定されるように構成してもよい。また、測定装置（１０１）の振動率、測定装置（１０１）の数、および、測定装置（１０１）がデータを収集する測定領域（１０４）について可能な他の変形例は、当業者にとっては容易に思いつくものであり、また、本発明の範囲と精神から逸脱しない限りにおいて実施可能である。

本発明は、振動する視野を有する測定装置（１０１）を含む実施形態に限定されない。たとえば、測定装置（１０１）は、視野が測定領域（１０４）と同延となるように設計されてもよく、これにより、振動の必要性がなくなる。測定領域（１０４）と同延である視野を監視するために利用可能な方法の例として、測定装置（１０１）は、赤外線探知器と、その探知器によって監視されるエリアを決めるよう設計されたレンズとを含んでもよい。上述のようなＭ７７０型インフラデューサを利用する実施形態では、レンズはインフラデューサの視野率を変更する。通常、インフラデューサは６０対１の視野率を有する。すなわち、インフラデューサは、円形の視野の温度を測定するものであり、その視野の直径は、測定される物質とインフラデューサ自体との間の１インチ間隔ごとに６０分の１インチである。しかしながら、レンズを使用して、インフラデューサの視野を円形から大径が測定装置（１０１）の測定領域（１０４）の長さと等しい楕円形に変えることができる、実施形態であってもよい。

図６Ａおよび６Ｂに示す構成では、測定装置（１０１）の視野は、プレス具（１０７）が完全に降下した時にプレス具（１０７）と接触する機械（１０２）の表面に隣接するエリアを標的とする。図６Ａに示す構成では、プレス具（１０７）は撤退位置にある。そして、図６Ｂでは、視野の標的化に対する移動の効果を明示するために、プレス具（１０７）が図６Ａの状態から部分的に降下した状態にある。これらの図を説明するにあたり、「ピンチポイント」という用語を導入するのが有用である。「ピンチポイント」とは、プレス具（１０７）が完全に降下したときにプレス具（１０７）と接触する機械（１０２）の表面を意味する。図６Ａに示す構成において、測定装置（１０１）の視野は、機械（１０２）のピンチポイント（６０１）付近を標的としている。このようにピンチポイント（６０１）付近を特定の標的にすることが有用となるのは、操作者の身体の一部がピンチポイント（６０１）とプレス具（１０７）との間にある時にだけ危険な状態が存在するという状況においてである。なぜなら、ピンチポイント（６０１）付近を標的化することによって、操作者の身体の一部がピンチポイント（６０１）とプレス具（１０７）との間のエリアに侵入こそしないが接近したために危険な状態であると誤って示される恐れが最小限に抑えられるからである。ピンチポイント（６０１）付近の標的化をより詳細に説明するために、図６Ａおよび６Ｂは、測定装置（１０１）から測定装置の視野の端部まで延びる線を示す。

図６Ａにおいて、測定装置（１０１）は、測定装置（１０１）の中心と機械（１０２）の前面との間にオフセット（６０２）がある状態で機械（１０２）上に配設されている。ピンチポイント（６０１）付近の視野を標的化するためのオフセットであるために、視野軸はプレス具（１０７）の移動方向に対して角度を成していなければならない。視野軸の角度の設定には様々な方法があることは当業者には明白であろう。たとえば、測定装置（１０１）が配置されるマウントレール（１０３）（図６Ａには図示せず）がある角度を成している実施形態であってもよい。また、測定装置（１０１）自体が、視野軸とプレス具（１０７）の移動方向との間の角度を定める効果を有するミラーまたはレンズを備えてもよい。視野軸の角度を設定する時に考慮しなければならない他の要因としては、測定装置（１０１）とプレス具（１０７）との関係がある。図６Ａおよび６Ｂに示すように、測定装置（１０１）がプレス具（１０７）とともに移動するように配設された実施形態であってもよい。また、測定装置（１０１）は、プレス具（１０７）がピンチポイント（６０１）に向かって降下する間は静止しているように、空間に固定された位置を有していてもよい。

図６Ｂに示すように、測定装置（１０１）が移動するか静止するかということは、視野の標的化に対して重大な影響を与える。図６Ｂにおいて、プレス具（１０７）が降下するにつれ、測定装置（１０１）の視野はピンチポイント（６０１）から離れるように移動していき、これにより、前述のピンチポイント（６０１）を標的とすることの利点が減少する。各実施形態においてそのような結果を避けるために用いられる方法は数多くある。たとえば、プレス具（１０７）が降下するにつれ、視野軸の角度が変化して補償し、その結果、視野がピンチポイント（６０１）を標的とし続けることができる。このような補償は、固定された移動率であっても変動する移動率であってもよく、ユーザにより構成可能である。測定装置（１０１）の移動を補償する他の方法としては、単純に、プレス具（１０７）が降下するに際に静止しているよう測定装置（１０１）を配設することにより、移動をなくす。第３の補償方法では、ピンチポイント（６０１）が常に測定装置の視野内に存在するように測定装置（１０１）の視野幅を構成することを含む。また、測定装置（１０１）が機械（１０２）の全行程において危険な状態を示すデータを収集可能である限り、他の方法が視野を標的化するために使用され、また、視野の標的化において複数の方法が組み合わせられることは、当業者には明白であろう。

測定装置（１０１）は、測定装置（１０１）によって標的化される視野を照らすことにより視野軸の角度の設定を補助するために使用されるレーザまたはその他の光源を備えていてもよい。測定装置（１０１）が機械（１０２）上に配設されている間に、機械（１０２）の操作者は、適切な視野が表示されるまで測定装置（１０２）に対して視野軸の角度を調節することができる。同様に、測定装置（１０１）は、たとえば、機械（１０２）の作動中に測定領域（１０４）に光を当てることによって、測定領域（１０４）を何らかの形で示すよう構成されてもよい。測定領域（１０４）がこのように示されると、機械（１０２）の操作者は、機械（１０２）のプレス具（１０７）によって怪我をする恐れのある場所に身体の一部を置かないようにしなければならない、ということを思い出す。

図６Ａおよび６Ｂでは機械（１０２）のピンチポイント（６０１）を標的化する実施形態の動作を説明したが、すべての実施形態がそのような標的化を含むわけではない。たとえば、図７に示すように、視野軸が機械（１０２）の移動方向に平行または若干の角度を成して設定され、視野がピンチポイント（６０１）付近を標的としないように、測定装置（１０１）が構成されている。

さらに他の構成として、図８Ａおよび８Ｂでは、実施形態における視野軸を表す線を示すことに注目されたい。図８Ａおよび８Ｂにおいて、測定装置（１０１）の視野軸は機械（１０２）の移動方向に垂直に設けられている。このように垂直に設けるためには、図８Ａおよび８Ｂの実施形態は、機械（１０２）に処理される物質または操作者の身体の一部によって視野が妨げられない場合に測定装置（１０１）の視野が停止するバックストップ（８０１）を備えている必要がある。このようなバックストップ（８０１）が図８Ａおよび８Ｂに示すような実施形態に備えられていないと、測定装置（１０１）は、機械（１０２）の端部を超えて位置して危険な状態の存在とは無関係の視野に関するデータを収集することにより、危険な状態を誤って表示してしまう。

特定の状況で使用される構成の性質は、危険な状態の誤表示を避けることの重要性と危険な状態が発生する物理的環境とに基づいている。様々な構成のメリットを考察するために、「危険なエリア」という用語を定義することが有用である。「危険なエリア」とは、危険な状態を創り出すために侵入または通過しなければならないエリアを指す。たとえば、図１に示すような機械（１０２）の場合、危険なエリアには、プレス具（１０７）の真下のエリアと、鉄片や人体の一部などの物質がプレス具（１０７）の下のエリアに侵入するために通過しなければならないエリアとが含まれる。図６Ａおよび６Ｂに関して考察したように、危険な状態を誤って示す恐れを最小限に抑える方法の一つは、プレス具（１０７）の真下のエリアだけを監視することである。しかしながら、そのような限定的な監視は現実的でない場合がある。そのような状況では、図８Ａおよび８Ｂに示すように、プレス具（１０７）の直下ではない危険なエリア部分を監視することが必要であろう。このような構成では、実際にはプレス具（１０７）の下に操作者の身体の一部が存在しなくても危険な状態を示すかもしれないが、それを相殺する利点として設置の費用と容易さの点にある。したがって、危険なエリアのどの部分を監視するかは、検知される危険な状態および危険な状態が発生し得る環境の特定の性質に依存することになる。

本発明の実施形態に取り入れることのできる測定装置（１０１）としては非常に多くの種類があることに注目されたい。たとえば、測定装置（１０１）が温度を測定する実施形態においては、温度測定の方法はいろいろある。例として、隣接するが別個の帯域の赤外線を検知する複数の独立した赤外線検知器を使用し、それらの検知器が出力した率を物質間の放射率における変動を相殺するために求めることにより、温度を測定する。また、温度を測定する測定装置（１０１）は、レーザを使用して監視される物質の放射率を測定してもよく、これにより、複数の赤外線帯域を測定する必要性がなくなる。レーザを使用するとともに複数の帯域の赤外線を測定して温度を測定することが可能であることが、当業者にとって明白であることは言うまでもない。また、測定装置（１０１）は、温度を測定する際に、複数のスペクトルの検知やレーザ放射率の測定を行わなくてもよい。また、測定装置は、温度を全く測定せずに、それぞれの物質（たとえば鉄と指）が互いに判別される他の特徴に関するデータを収集してもよいことは、当業者には明白であろう。たとえば、測定装置は、単純に物質片の放射率を測定し、温度データを取得するために赤外線放射を測定するとともに放射率の測定を使用するのではなく、測定される物質が機械によって変形されるべきもの（たとえばみがき鋼、放射率０．０７）であるか、機械によって変形されるべきではないもの（たとえば人間の指、放射率０．９８）であるかを判断するために放射率の測定を使用してもよい。

そのような装置を構成する方法の具体例として、放射率測定装置が産業機械用の安全装置の一部として使用される状況を考える。これは、複数の放射率測定装置を産業機械上に配設し、放射率測定装置が産業機械の危険エリアに関するデータを収集できるようにその測定領域を調節することによって可能である。前に説明したように、このような測定領域の調節は、測定装置の視野が振動するエリアを変更する、あるいは、非振動装置を採用してレンズやミラーを通してその視野が所望の測定領域と同延になるように変形するなど、様々な技術を用いて行うことができる。こうすれば、測定装置はその測定領域内に危険な状態が存在するか否かを示す放射率測定値を提供することができる。たとえば、非振動放射率測定装置が、３平方インチの視野を有し、レンズやミラーの使用によって円形視野から１／８インチ×２４インチ寸法の矩形視野に変更されるような実施形態において、下記の測定値が、装置の視野内に置かれる特定の物質に関連づけられる。

このような値を用いることで、測定値が固定閾値を下回る場合（たとえば、反射５０％。もっとも反射しない鉄よりも低いが、最も反射する人間の付属器よりも高いパーセンテージを表す）に保護機構が始動され、閾値を上回る放射率値が検知されるまで産業機械を作動させないように、安全装置を構成することができる。言うまでもないが、この例は単に説明のためのものであって、放射率を基礎とする装置の適用を制限するものと考えられるべきではないことを理解されたい。たとえば、状況によっては、放射率測定値の比較を利用して差分を求め、その差分が危険な状態の存在を判断するのに使用されることが可能である。同様に、固定された視野ではなく、振動する視野を有する放射率測定装置を使用することもあり得る。したがって、上記の放射率を基礎とする安全装置は、例示的であるが限定的ではないことを理解されたい。

前述は、本発明の原理だけを説明するものであると考えられる。また、数多くの変更や変形を当業者は容易に考え得るであろう。したがって、本発明を上述の構成および動作に限定することは望ましくない。よって、復元される適切な動作上の変更および変形はすべて、本発明の範囲内に包含される。

Claims (32)

1. a) 第１の測定値と第２の測定値とを含む複数の測定値を取得するステップと、
   b) 少なくとも部分的には前記第１の測定値と前記第２の測定値とを含む情報に基づいて、差分を求めるステップと、
   c) 少なくとも部分的には前記差分に基づいて、危険な状態を確認するステップと、
   d) 前記危険な状態が確認された場合、保護機構を始動させるステップと
   を含む安全装置を操作する方法。
2. 前記複数の測定値が複数の温度測定値を含む、請求項１に記載の方法。
3. 前記複数の温度測定値を取得することが複数の波長の赤外線を検知することを含む、請求項２に記載の方法。
4. 許容可能な温度を確認するステップをさらに含む、請求項２に記載の方法。
5. 前記差分が時間的差分である、請求項１に記載の方法。
6. 前記差分が空間的差分である、請求項１に記載の方法。
7. 複数の測定値を取得することが複数の放射率測定値を取得することを含む、請求項１に記載の方法。
8. 測定装置を配設するステップをさらに含む、請求項１に記載の方法。
9. 測定領域を示すことをさらに含む、請求項１に記載の方法。
10. 視野を示すことをさらに含む、請求項１に記載の方法。
11. a) 視野を有し該視野に関するデータを通信するよう動作可能な、少なくとも１つの温度測定装置と、
    b) 前記データを受け取るよう動作可能であり、少なくとも部分的には前記データに基づいて求められる差分に基づいて危険な状態を確認するよう動作可能であり、保護機構を始動させるよう動作可能である処理ユニットと
    を含む装置。
12. 前記温度測定装置の位置を維持するよう動作可能なマウントをさらに含む、請求項１１に記載の装置。
13. 機械と併用される、請求項１１に記載の装置。
14. 前記温度測定装置が線形測定領域内でデータを収集するよう動作可能な、請求項１１に記載の装置。
15. 光源をさらに含む、請求項１１に記載の装置。
16. 前記温度測定装置の前記視野を調節するよう動作可能な調節機構をさらに含む、請求項１１に記載の装置。
17. 前記温度測定装置が複数の周波数の赤外線光を検知するよう動作可能な、請求項１１に記載の装置。
18. 視野軸と機械の移動方向との間の角度が鋭角になるように前記視野が設けられている、請求項１１に記載の装置。
19. a) 周囲温度を所定の温度範囲と比較するステップと、
    b) 前記周囲温度が前記所定の温度範囲内である場合に保護機構を始動させるステップと、
    c) 温度測定値を取得するステップと、
    d) 前記周囲温度と前記温度測定値との間の差分を求めるステップと、
    e) 前記差分が危険な状態を示す場合、前記保護機構を始動させるステップと、
    f) 前記温度測定値を前記周囲温度として指定するステップと、
    g) 複数のステップ(a)乃至(f)を少なくとも１回繰り返すステップと
    を含む安全装置を操作する方法。
20. 前記複数のステップ（ａ）乃至（ｆ）を少なくとも１回繰り返すステップが、ステップ（ｃ）乃至（ｆ）を少なくとも１回繰り返すことを含む、請求項１９に記載の方法。
21. 前記複数のステップ（ａ）乃至（ｆ）を少なくとも１回繰り返すステップが、ステップ（ａ）乃至（ｂ）を少なくとも１回繰り返すことをさらに含む、請求項２０に記載の方法。
22. ステップ（ｃ）、（ｆ）、（ａ）および（ｂ）から成るステップの進行が少なくとも１度行われ、複数のステップ（ａ）乃至（ｆ）を少なくとも１回繰り返すステップが、ステップ（ｃ）、（ｄ）、（ｅ）および（ｆ）から成るステップの進行を繰り返す、請求項１９に記載の方法。
23. 前記周囲温度を前記所定の温度範囲と比較するステップが、前記周囲温度を少なくとも部分的には人体温度に基づく温度範囲と比較することを含む、請求項１９に記載の方法。
24. 前記周囲温度を前記所定の温度範囲と比較するステップが、前記周囲温度を少なくとも部分的には安全装置の特徴に基づく温度範囲と比較することを含む、請求項１９に記載の方法。
25. a) 機械の危険エリア内にある物質の温度測定値を取得するステップと、
    b) 前記温度測定値を、少なくとも部分的には人体温度に基づく所定の温度範囲と比較するステップと、
    c) 前記温度測定値と前記所定の温度範囲との比較が危険な状態を示す場合に保護機構を始動させるステップと、
    d) ステップ(a)乃至(c)を少なくとも１回繰り返すステップと
    を含む安全装置を操作する方法。
26. a) 視野を有し、該視野に関する測定データを取得するよう動作可能であり、さらに該測定データを処理ユニットに通信するよう動作可能である、少なくとも１つの放射率測定装置と、
    b) 危険な状態を示すコンピュータ可読データを記憶しているメモリと、
    c) 前記測定データを受け取るよう動作可能であり、さらに前記測定データと前記メモリに記憶されている前記コンピュータ可読データとの比較に基づいて危険な状態を確認するよう動作可能である、処理ユニットと
    を含む装置。
27. 前記測定データが放射率測定値から成る、請求項２６に記載の装置。
28. 前記少なくとも１つの追加の放射率測定装置が複数の放射率測定装置を含む、請求項２６に記載の装置。
29. 前記少なくとも１つの追加の放射率測定装置が測定領域をそれぞれ有しており、該測定領域が前記視野と同延である、請求項２６に記載の装置。
30. 前記メモリに記憶されている前記コンピュータ可読データが放射率閾値から成る、請求項２６に記載の装置。
31. 前記放射率閾値が５０パーセントである、請求項３０に記載の装置。
32. a) 危険なエリアの放射率測定値を取得することと、
    b) 前記放射率測定値を、コンピュータ可読媒体に記憶された放射率値と比較することと、
    c) 前記比較が危険な状態の存在を示す場合に保護機構を始動させることと
    と含む危険な状態を検知する方法。

Images