TWI664072B - 機台的安全作動控制方法 - Google Patents

Abstract

一種機台的安全作動控制方法，包含：於機台旁定義一作業位置；提供一姿態偵測裝置，姿態偵測裝置用以偵測作業位置上的作業人員的姿態；判斷作業人員的姿態是否處於一作業姿態：若是，允許作動部作動；若否，禁止作動部作動。藉此，確定作業人員處於作業姿態才允許作動部作動，如此可有效減少作業人員受傷的機會，有效提升作業安全。

Description

機台的安全作動控制方法

本發明係與生產作業設備有關；特別是指一種機台的安全作動控制方法。

隨著工業技術的發展，工廠的作業設備也大多進入自動化生產的階段，然而，對於某些產品而言，仍需依賴人力配合機台進行加工。因此，勞工的作業安全也就更不容忽視。

以衝壓機為例，衝壓機最常發生作業人員手未離開衝壓範圍(即作業範圍)，導致作業人員的手被壓傷的意外，手被壓傷後只能截肢。目前衝壓機大多有設置雙手操作式或光電感應式的安全裝置，以保護作業人員的安全，雙手操作式安全裝置需要雙手同使按下啟動按鈕才能使衝壓機啟動，光電感應式安全裝置則是在衝壓範圍旁設置光遮斷開關，一但作業人員的手通過光遮斷開關的偵測範圍，則停止衝壓，防止作業人員受傷。

然而，並非所有的衝壓機，都適合加裝前述的安全裝置，某些製程需要作業人員手持工件，對工件的不同部位進敲擊，由於作業人員的手必須進入衝壓範圍，因此，無法加裝雙手操作式或光電感應式的安全裝置。此種衝壓機1如圖1所示，其包含了一油壓缸10、一作動件12、一驅動裝置14、一踏板開關16與一電源18，其中，油壓缸10用以帶動作動件12上、下往復移動；驅動裝置14用以接收電源18的電力，以驅 動油壓缸10作動；踏板開關16連接於電源18與驅動裝置14之間。作業人員手持工件W至定位後，踩下踏板開關16，以令作動件12衝壓工件W。作業人員使用此種衝壓機1時，若稍有不注意則更容易導致手被壓傷。

又，以輸送裝置為例，作業人員的手必需要伸到輸送帶的運轉範圍(即作業範圍)內拿取或放置工件，此種機台亦無法增設防止人員手進入運轉範圍的安全裝置，因此，作業人員若稍有不甚，仍會有手部受傷的風險。

是以，目前對於需要作業人員的手直接進入作業範圍的機台，仍無法有效提升作業安全。

有鑑於此，本發明之目的在於提供一種機台的安全作動控制方法，可以有效提升作業安全。

緣以達成上述目的，本發明提供的一種機台的安全作動控制方法，該機台包括一作動部，該作動部具有一作業範圍，且作業人員於作業時，手位於該作業範圍內；該作動控制方法包含：A.於該機台旁定義一作業位置；B.提供一姿態偵測裝置，該姿態偵測裝置用以偵測該作業位置上的作業人員的姿態；C.判斷作業人員的姿態是否處於一作業姿態：C1.若是，允許該作動部作動；C2.若否，禁止該作動部作動。

本發明之效果在於，藉由姿態偵測裝置判斷作業人員是否處於作業姿態，作為允許或禁止作動部作動的依據，如此，可以有效減少作業人員受傷的機會，有效提升作業安全。

〔習用〕

1‧‧‧衝壓機

10‧‧‧油壓缸

12‧‧‧作動件

14‧‧‧驅動裝置

16‧‧‧踏板開關

18‧‧‧電源

W‧‧‧工件

〔本發明〕

2‧‧‧機台

20‧‧‧載台

22‧‧‧作動部

222‧‧‧油壓缸

224‧‧‧作動件

226‧‧‧驅動裝置

24‧‧‧踏板開關

26‧‧‧開關裝置

28‧‧‧姿態偵測裝置

282‧‧‧光電感測器

30‧‧‧警示器

32‧‧‧電源

34‧‧‧辨識物件

342‧‧‧光反射材質

P1‧‧‧作業位置

P2‧‧‧預定位置

W‧‧‧工件

3‧‧‧機台

36‧‧‧開關裝置

362‧‧‧延遲計時器

4‧‧‧機台

38‧‧‧開關裝置

382‧‧‧微控制器

384‧‧‧繼電器

40‧‧‧作動感測器

42‧‧‧處理裝置

圖1為習用的衝壓機之示意圖。

圖2為習用的衝壓機之系統方塊圖。

圖3為本發明第一較佳實施例之機台的示意圖。

圖4為第一較佳實施例之機台的系統方塊圖。

圖5為第一較佳實施例之機台的安全作動控制方法之流程圖。

圖6為本發明第二較佳實施例之機台的系統方塊圖。

圖7為第二較佳實施例之機台的安全作動控制方法之流程圖。

圖8為本發明第三較佳實施例之機台的系統方塊圖。

圖9為第三較佳實施例之機台的安全作動控制方法中延遲時間之設定步驟流程圖。

圖10為第三較佳實施例之作動感測器所取得的作動資料之圖表。

圖11為第三較佳實施例由作動資料取得的時間差之圖表。

圖12為第三較佳實施例工作時間差群集的時間差與統計次數之圖表。

為能更清楚地說明本發明，茲舉較佳實施例並配合圖式詳細說明如後。請參圖3與圖4所示，為本發明第一較佳實施例之機台的安全作動控制方法所應用的機台2，機台2係以沖壓機為例，機台2包含一載台20、一作動部22、一以踏板開關24為例的操控部、一開關裝置26與一姿態偵測裝置28，本實施例中，載台20供放置工件W；作動部22作動部具有一作業範圍，且作業人員於作業時，手位於該作業範圍內，本實施例中，作動部22包含一油壓缸222、一作動件224與一驅動裝置226， 作動件224連接於油壓缸222上且受油壓缸222帶動而相對載台20往復移動，作動件224移動的範圍為該作業範圍，驅動裝置226接收電力以驅動油壓缸222作動。踏板開關24連接於開關裝置26與驅動裝置226之間，開關裝置26連接於踏板開關24與電源32之間，且開關裝置26電性連接姿態偵測裝置28。本實施例中於開關裝置26與踏板開關24之間更設置有一警示器30，警示器30用以發出燈光或聲音，例如指示燈或蜂鳴器。實務上，亦可不設置警示器30。

本實施例中，姿態偵測裝置28包括一光電感測器282，光電感測器282感應光反射材質，以使姿態偵測裝置28輸出一電訊號至開關裝置26，令開關裝置26導通。

藉由上述之架構，即可進行本實施例的安全作動控制方法，該方法包含有圖5下列步驟：於機台2旁定義一作業位置P1，該作業位置P1為作業人員使用機台2進行作業時所處之位置。

提供該姿態偵測裝置28，姿態偵測裝置28用以偵測作業位置P1上的作業人員的姿態。本實施例中，係於作業人員身上設置一辨識物件34，以供姿態偵測裝置28辨識作業人員的姿態，本實施例中辨識物件34為帽子，但不以此為限，亦可為頭巾、手環、工作服等穿戴物。辨識物件34具有一光反射材質342，以供該光電感測器282感應。較佳者，辨識物件34係配置於作業人員的頭部。由於操作機台2時，重要的是作業人員自行注意作動件224的作業範圍，因此，定義作業人員在作業位置P1正常作業時頭部所處之位置為一預定位置P2，將光電感測器282的偵測範圍對應朝向該預定位置P2是本實施例較佳的作法，如此較能確保 作業人員的眼晴注意作動件224的作業範圍。實務上，辨識物件34亦可配置於作業人員的其它身體部位，例如手臂、背部等。

藉由姿態偵測裝置28持續判斷作業人員的姿態是否處於一作業姿態：若是，則允許作動部22作動；若否，則禁止作動部22作動。本實施例中，係藉由姿態偵測裝置28偵測辨識物件34的位置是否處於該預定位置P2，亦即，偵測作業人員的頭部的辨識物件34是否在該光電感測器282的偵測範圍內，若是，則判斷為作業人員的姿態處於該作業姿態，此時，姿態偵測裝置28輸出電訊號至開關裝置26，令開關裝置26導通，開關裝置26導通後，即可允許作動部22作動，在作業人員踩下踏板開關24後(即操作操控部後)，電源32的電力即傳到驅動裝置226，使驅動裝置226驅動油壓缸222帶動作動件224作動。同時，警示器30發出燈光或聲音形式的提示訊息，提示作動部22正在作動；若否(即辨識物件34未在光電感測器282的偵測範圍內)，則判斷作業人員的姿態非為該作業姿態，開關裝置26維持截止，直到偵測到作業人員又恢復作業姿態為止。藉此，在不允許作動部22作動的期間，即使作業人員踩下踏板開關24，作動部22仍不會作動。

藉由上述之安全控制方法，在確保作業人員的姿態為符合安全的作業姿態後才允許作動部22作動，如此，可以有效減少作業人員受傷的機會，提升作業安全。

圖6所示為本發明第二較佳實施例之機台的安全作動控制方法所應用的機台3之系統方塊圖，其係以第一實施例為基礎，不同之處在於本實施例的開關裝置36具有一延遲計時器362，該延遲計時器362可供使用者設定一延遲時間。本實施例的安全作動控制方法，係以第一實施例為基礎，不同之處在於，在判斷作業人員的姿態處於一作業 姿態，並允許作動部22作動後，若姿態偵測裝置28偵測到作業人員未處於作業姿態時，開關裝置36在延遲計時器362所設定的延遲時間內仍為導通，藉以允許作動部22作動；超過延遲時間後，開關裝置36截止，禁止作動部22作動。本實施例中，在延遲時間內，開關裝置36導通，在作業人員踩下踏板開關24後(操作操控部後)，電源32的電力可提供至作動部22，讓作動部22作動；超過該延遲時間後，開關裝置36則為截止，以停止提供電源32的電力至作動部，即使作業人員踩下踏板開關24，作動部22仍不會作動，直到偵測到作業人員又恢復作業姿態為止。

本實施例延遲時間之目的在於，作業人員在使用機台3的過程中，會有上料、下料等頭部需要短暫移開預定位置P2的行為，在此期間內，若禁止作動部22作動，則容易影響工作的順暢，導致產量下降，因此，設定延遲時間可以達到增加工作順暢的效果並且兼顧安全。通常，延遲時間可設定為10秒以內，較佳者為0.5~5秒之間。

圖8所示為本發明第三較佳實施例之機台的安全作動控制方法所應用的機台4之系統方塊圖，其具有大致相同於第一實施例的構件，不同的時，本實施例的開關裝置38包括一微控制器382與一繼電器384，微控制器382電性連接踏板開關24、姿態偵測裝置28、警示器30及繼電器384。本實施例的安全作動控制方法具有大致相同於第二實施例的步驟，同樣可以藉由姿態偵測裝置28偵測作業人員的姿態是否處於作業姿態，不同在於，若作業人員的姿態處於作業姿態，則微控制器382依據姿態偵測裝置28的偵測結果可允許繼電器384導通，但必須在踏板開關24被踩下時，微控制器382才令繼電器384導通，讓電源32的電力提供到作動部22；在踏板開關24被放開時，微控制器382令繼電器384截止。同樣地，微控制器382中可以設定延遲時間，若作業人員的姿態未處 於作業姿態，在延遲時間內，可允許繼電器384導通，超過延遲時間則禁止繼電器384導通，直到偵測到作業人員又恢復作業姿態為止。

在延遲時間內，微控制器382控制警示器30發出一第一提示訊息；經過該延遲時間後，發出一第二提示訊息，第一提示訊息與第二提示訊息可以是不同的燈光顯示，或者是不同的聲音。作業人員藉由第一提示訊息，即可得知作動部22仍為允許作動的狀態，需多加注意。

為了設定適當的延遲時間，本實施的安全作動控制方法更包含一設定步驟，用以設定該延遲時間，該設定步驟包含圖9所示之下列步驟：提供一作動感測器40，用以感測作動部22的作動(圖8參照)。本實施例中作動感測器40係設置於作動件224旁上，用以感測作動件224的移動，於作動件224移至感測位置時，作動感測器40的輸出訊號為高電位，作動件224移開感測位置時，作動感測器40的輸出訊號為低電位。作動感測器40連接至一處理裝置42(例如電腦)，由處理裝置42持續記錄作動感測器40的輸出訊號。

取得作動感測器40在一預定期間內的一作動資料。本實施例中，處理裝置42由所記錄的作動感測器40的輸出訊號中取得該預定期間內的作動資料，如圖10所示為預定期間為20000秒的作動資料。

依據作動資料判斷該預定期間內，該作動部22每次作動與前次作動的時間差，以取得複數個時間差資料。處理裝置由圖10之作動資料中，計算時間差，得到如圖11所示依動作序列排序的該些時間差資料。舉例而言，圖10中作動部在632秒的作動與前次作動的時間差為4415秒，即是對應於圖11中作動序列632的時間差。

再對該些時間差資料進行分群處理(Classification)，以得到多個群集，群集包含一工作時間差群集與一非工作時間差作群集。實施上，需要賦予動作序列時間差所代表的狀態，例如，「工件上料」、「同一工件加工中(衝壓工件)」、「工件下料」、「一批工件完成，換下一批工件」、「休息時間」等狀態。分群處理可採用例如K-Means、SVM等分群演算法。舉列而言，狀態為「工件上料」、「同一工件加工中(衝壓工件)」、「工件下料」的時間差係屬於工作時間差群集；狀態為「一批工件完成，換下一批工件」、「休息時間」的時間差係屬於非工作時間差群集。

接著，再依據該些時間差資料中屬於工作時間差群集的時間差，取得一工作時間，並將該工作時間設定為該延遲時間。本實施例中，包含取得該預定期間內該機台4產出的成品數量，且取得該工作時間的步驟包含：由屬於該工作時間差群集的時間差中統計相同時間差的一統計次數，依據成品數量與所統計之相同時間差的統計次數比對，以取得與該成品數量相對應的統計次數之時間差作為該工作時間。本實施例係以與該成品數量最相近的統計次數之時間差作為該工作時間，較佳者，再符合工作時間差群集的時間差之中大於該工作時間者的統計次數皆不大於該成品數量。舉例而言，請配合圖12，成品數量以100個為例，相對應的統計次數之時間差為0.9秒，且超過0.9秒以上之時間差的統計次數皆不大於成品數量100個，則以0.9秒作為工作時間，並由處理裝置42或人員輸入將工作時間存入微控制器382中設定為延遲時間。

藉由前述之設定步驟，可以將延遲時間設定為更貼近實際生產工件W時所需的時間，兼顧作業安全與效率。

當然，亦可對不同類型的工件W分別進行一個設定步驟，以取得對應不同類型工件W的複數個延遲時間，於生產時，可以依所要加工或生產的工件W選擇對應的延遲時間。

本實施例的機台4同樣可以應用第一實施例的安全作動控制方法，亦即，不設定延遲時間。

前述各實施例係以具有操控部的機台2,3,4為例，實務上，機台亦可不包括操控部，例如作動部為自動運轉，此種機台如輸送裝置，其輸送帶(即作動部)為自動運轉，同樣可以藉由上述之安全控制方法，藉由姿態偵測裝置判斷作業人員是否處於作業姿態，作為允許或禁止作動部作動的依據，而且同樣可以如第二實施例在延遲時間內，仍允許作動部作動，經延遲時間後，禁止作動部作動。姿態偵測裝置在實施上亦可包含攝影機，並採用影像處理來辨識作業人員的姿態。

據上所述，本發明之機台的安全作動控制方法，藉由姿態偵測裝置判斷作業人員是否處於作業姿態，作為允許或禁止作動部作動的依據，如此，可以有效減少作業人員受傷的機會，有效提升作業安全。配合延遲時間之設定更可以兼顧生產效率。

以上所述僅為本發明較佳可行實施例而已，舉凡應用本發明說明書及申請專利範圍所為之等效變化，理應包含在本發明之專利範圍內。

Claims (11)

1. 一種機台的安全作動控制方法，其中，該機台包括一作動部，作動部具有一作業範圍，且作業人員於作業時，手位於該作業範圍內；該作動控制方法包含：A.於該機台旁定義一作業位置；B.提供一姿態偵測裝置，該姿態偵測裝置用以偵測該作業位置上的作業人員的姿態；C.判斷作業人員的姿態是否處於一作業姿態：C1.若是，允許該作動部作動；C2.若否，禁止該作動部作動；其中，步驟C1中，允許該作動部作動之後更包含，若偵測到作業人員的姿態未處於該作業姿態時，在一延遲時間內，仍允許該作動部作動；超過該延遲時間後，禁止該作動部作動。
2. 如請求項1所述之機台的作動控制方法，其中該機台更包括一操控部，該操控部供作業人員操作以令該作動部作動，步驟C1在該延遲時間內，係在作業人員操作該操控部後，則令該作動部作動，超過該延遲時間後，在作業人員操作該操控部後，仍禁止該作動部作動。
3. 如請求項2所述之機台的作動控制方法，其中該機台包含一開關裝置，該開關裝置設置於一電源及該作動部之間；步驟C1中係控制該開關裝置導通，以允許提供該電源的電力至該作動部；步驟C1中超過該延遲時間後及步驟C2中，係控制該開關裝置截止，以停止提供該電源的電力至該作動部。
4. 如請求項1所述之機台的作動控制方法，包含一設定步驟，用以設定該延遲時間，該設定步驟包含：提供一作動感測器，該作動感測器用以感測該作動部的作動；取得該作動感測器在一預定期間內的一作動資料；依據該作動資料判斷該預定期間內，該作動部每次作動與前次作動的時間差，以取得複數個時間差資料，再對該些時間差資料進行分群處理，以得到一工作時間差群集與一非工作時間差作群集；依據該些時間差資料中屬於該工作時間差群集的時間差，取得一工作時間，並將該工作時間設定為該延遲時間。
5. 如請求項4所述之機台的作動控制方法，包含有取得該預定期間內該機台產出的成品數量；其中，取得該工作時間的步驟包含：由屬於該工作時間差群集的時間差中統計相同時間差的一統計次數，依據成品數量與所統計之相同時間差的統計次數比對，以取得與該成品數量相對應的統計次數之時間差作為該工作時間。
6. 如請求項5所述之機台的作動控制方法，其中係以與該成品數量最相近的統計次數之時間差作為該工作時間。
7. 如請求項6所述之機台的作動控制方法，其中該工作時間差群集的時間差之中，大於該工作時間者的統計次數皆不大於該成品數量。
8. 如請求項1所述之機台的作動控制方法，其中步驟C1中包含，在該延遲時間內，發出一第一提示訊息；經過該延遲時間後，發出一第二提示訊息。
9. 如請求項1所述之機台的作動控制方法，其中步驟B中包括於作業人員身上設置一辨識物件；步驟C中係由該姿態偵測裝置偵測該辨識物件的位置是否處於一預定位置，若處於該預定位置則判斷為作業人員的姿態處於該作業姿態。
10. 如請求項9所述之機台的作動控制方法，其中步驟B中該辨識物件設置於作業人員的頭部。
11. 如請求項10所述之機台的作動控制方法，其中步驟B中該辨識物件具有光反射材質，該姿態偵測裝置包含對應該光反射材質的一光電感測器，該光電感測器具有一偵測範圍，該預定位置位於該偵測範圍中。