特開 2023-178148 センサ装置およびこれを備えた制御システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023178148

(43)【公開日】2023-12-14

(54)【発明の名称】センサ装置およびこれを備えた制御システム

(51)【国際特許分類】

   B25J 19/06 20060101AFI20231207BHJP

   G01B 7/00 20060101ALI20231207BHJP

【ＦＩ】

B25J19/06

G01B7/00 101C

【審査請求】未請求

【請求項の数】11

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022091239

(22)【出願日】2022-06-04

(71)【出願人】

【識別番号】000000309

【氏名又は名称】ＩＤＥＣ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100103241

【弁理士】

【氏名又は名称】高崎 健一

(72)【発明者】

【氏名】藤谷 繁年

(72)【発明者】

【氏名】福井 孝男

(72)【発明者】

【氏名】山野 雅丈

(72)【発明者】

【氏名】上條 雄樹

【テーマコード（参考）】

2F063

3C707

【Ｆターム（参考）】

2F063AA01

2F063BA22

2F063DA01

2F063DA05

2F063HA04

3C707BS10

3C707BS15

3C707HS27

3C707JU03

3C707KS31

3C707KS36

3C707KV04

3C707LV15

3C707MS27

3C707MS29

3C707MT01

(57)【要約】

【課題】 簡単な構成で検出対象の近接および接触を検出できるセンサ装置を提供する。
【解決手段】 センサ装置１０であって、検出対象ＤＯを検出するための１つのセンサＣＳと、センサＣＳに接続された２本の出力線Ｌ１、Ｌ２と、各出力線Ｌ１、Ｌ２にそれぞれ接続され、センサＣＳのアナログ出力信号をそれぞれ検出するとともに、互いに異なる閾値が設定され、各閾値に基づいてセンサＣＳのアナログ出力信号をそれぞれデジタル信号に変換して出力する第１、第２の検出・変換回路１１、１２とを設ける。
【選択図】 図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

センサ装置であって、
検出対象を検出するための１つのセンサと、
前記センサに設けられた少なくとも２本の出力線と、
前記各出力線にそれぞれ接続され、前記センサのアナログ出力信号をそれぞれ検出するとともに、互いに異なる閾値が設定され、前記各閾値に基づいて前記センサの前記アナログ出力信号をそれぞれデジタル信号に変換して出力する検出・変換部と、
を備えたセンサ装置。

【請求項2】

請求項１において、
前記閾値のうちの一つが前記検出対象の近接を検出するためのものであり、前記閾値のうちの他の一つが前記検出対象の接触を検出するためのものである、
ことを特徴とするセンサ装置。

【請求項3】

請求項１に記載のセンサ装置を備えた制御システムであって、
前記検出・変換部が、第１の閾値に基づいて第１のデジタル出力信号を出力する第１の検出・変換部と、第１の閾値より大きな第２の閾値に基づいて第２のデジタル出力信号を出力する第２の検出・変換部とから構成されており、
前記第１の検出・変換部からの前記第１のデジタル出力信号に基づいて機械の可動部を減速させ、前記第２の検出・変換部からの前記第２のデジタル出力信号に基づいて前記機械の前記可動部を停止させるように制御している、
ことを特徴とする制御システム。

【請求項4】

請求項１に記載のセンサ装置を備えた制御システムであって、
機械の可動部を停止させるための停止スイッチを備え、
前記停止スイッチが、手動により押込み操作前の位置から押込み操作後の位置に押込み操作可能な停止ボタンと、前記停止ボタンを前記押込み操作前の位置から前記押込み操作後の位置に押込み操作可能な作動部とを有し、
前記検出・変換部が、第１の閾値に基づいて第１のデジタル出力信号を出力する第１の検出・変換部と、第１の閾値より大きな第２の閾値に基づいて第２のデジタル出力信号を出力する第２の検出・変換部とから構成されており、
前記第１の検出・変換部からの前記第１のデジタル出力信号に基づいて前記機械の前記可動部を減速させ、前記第２の検出・変換部からの前記第２のデジタル出力信号に基づいて前記停止スイッチの前記作動部を作動させることにより、前記停止ボタンを前記押込み操作して前記機械の前記可動部を停止させるように制御している、
ことを特徴とする制御システム。

【請求項5】

請求項４において、
前記停止ボタンが、手動のみにより前記押込み操作後の位置から前記押込み操作前の位置に復帰操作可能になっている、
ことを特徴とする制御システム。

【請求項6】

請求項４において、
前記作動部の作動による前記停止ボタンの前記押込み操作後の押込み状態は、手動による前記復帰操作がなされない限り維持されている、
ことを特徴とする制御システム。

【請求項7】

請求項４において、
前記作動部の作動による前記停止ボタンの前記押込み操作後の押込み状態は、前記各検出・変換部のすべての前記デジタル出力信号がＬｏｗとならない限り維持されている、
ことを特徴とする制御システム。

【請求項8】

請求項４において、
前記作動部が電磁ソレノイドから構成されており、前記電磁ソレノイドへの電流供給は、前記各検出・変換部のすべての前記デジタル出力信号がＬｏｗとならない限り維持されている、
ことを特徴とする制御システム。

【請求項9】

請求項１に記載のセンサ装置を備えた制御システムであって、
機械の可動部を停止させるための停止スイッチを備え、
前記停止スイッチが、手動により押込み操作前の位置から押込み操作後の位置に押込み操作可能な停止ボタンと、前記停止ボタンを前記押込み操作前の位置から前記押込み操作後の位置に押込み操作可能な作動部とを有し、
前記検出・変換部が、第１の閾値に基づいて第１のデジタル出力信号を出力する第１の検出・変換部と、第１の閾値より大きな第２の閾値に基づいて第２のデジタル出力信号を出力する第２の検出・変換部とから構成されており、
前記第１の検出・変換部からの前記第１のデジタル出力信号に基づいて前記機械の前記可動部を停止させた後、前記第１の検出・変換部の前記デジタル出力信号がＬｏｗとなった場合には前記機械の前記可動部の再起動を許容し、
前記第２の検出・変換部からの前記第２のデジタル出力信号に基づいて前記停止スイッチの前記作動部を作動させ、前記停止ボタンを前記押込み操作して前記機械の前記可動部を停止させた後は、前記第２の検出・変換部の前記デジタル出力信号がＬｏｗとなっても前記作動部の作動による前記停止ボタンの前記押込み操作後の押込み状態を維持するように制御している、
ことを特徴とする制御システム。

【請求項10】

請求項４において、
前記停止スイッチが非常停止スイッチである、
ことを特徴とする制御システム。

【請求項11】

請求項３または４において、
前記機械が、作業者と協働して作業を行う協働ロボットまたは無人搬送車である、
ことを特徴とする制御システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、検出対象の近接および接触を検出するためのセンサ装置およびこれを備えた制御システムに関する。

【背景技術】

【0002】

特開２００６－４３７９２号公報には、人間や障害物との衝突を防止する衝突防止機能付ロボットが開示されている。当該ロボットは、アーム（７）に設けられ、周辺の人間や物との距離を検出する距離センサ（８）と、距離センサ（８）の検出信号に基づいて周辺の人間や物の近接の有無をチェックする近接チェック部（３）と、近接チェック部（３）によりアーム（７）と周辺の人間や物とが近接したと判断された際に、アーム（７）が人間や物との距離を一定値以上に保つように制御するアーム制御部（５）とを備えている（同公報の段落［０００４］、［０００７］、［０００８］および図１ないし図３等参照）。

【0003】

上記公報によれば、アーム（７）と周辺の人間や物との距離が一定値以上に保たれることにより、アーム（７）と周辺の人間や物との衝突を未然に防止することができると記載されている（同公報の段落［０００５］、［０００７］、［０００８］参照）。

【0004】

しかしながら、上記従来の構成では、距離センサ（８）により周辺の人間や物との距離を常時検出するだけでなく、人間や物の近接時には、アーム（７）と人間や物との距離が常時一定値以上に保たれるようにアーム制御部（５）によりアーム（７）を制御する必要があるため、リアルタイムの煩雑な制御が必要になる（同公報の段落［０００７］、［０００８］および図４参照）。

【0005】

一方、特開２０１８－１４９６７３号公報には、ロボットのアームに対する人等の接近を検出する非接触センサ装置が開示されている。当該センサ装置（１）は、静電容量型近接スイッチ（４、６）を有し、ロボット（１００）のアーム（１０１）に巻付可能に設けられている（同公報の段落［００１８］、［００２１］、［００２５］および図１ないし図５参照）。

【0006】

上記センサ装置（１）のセンサ検出範囲に人等が進入すると、センサ装置（１）が検出信号を出力し、これがコントロールボックス（５０）に入力されることにより、アーム（１０１）が緊急停止しまたは減速運転等されるようになっている（同公報の段落［００３０］および図８参照）。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

一般に、静電容量型センサは、人等の検出対象が検出領域に対して進入または退避したとき、検出用電極の静電容量が変化（つまり増加または減少）することを利用して、検出対象の検出または非検出を行うものである。そして、静電容量型センサのアナログ出力は、センサ用コントローラにより、予め設定された閾値を超えたか否かに応じてＯＮ／ＯＦＦのデジタル信号に変換されて出力されている。

【0008】

このような静電容量型センサをロボットアームに設けた場合、静電容量型センサのセンサ用コントローラからＯＮのデジタル信号が出力されれば、ロボットコントローラは、作業者等がロボットアームに近接していて危険状態にあると判断し、ロボットアームを減速または停止させる。

【0009】

ところで、静電容量型センサのセンサ用コントローラにおいて、２つ以上の閾値の設定および各閾値に応じた閾値処理が可能であれば、ロボットアームが作業者に対して近接状態にある近接検出信号と、ロボットアームが作用者に接触した接触検出信号とをそれぞれ出力し、ロボットコントローラがこれらの信号に応じてロボットアームを減速または停止させるように制御することが考えられる。

【0010】

しかしながら、この場合、センサ用コントローラからは、設定した閾値ごとにＯＮ／ＯＦＦのデジタル信号が出力されるため、ロボットコントローラでは、センサ用コントローラから一旦出力されたデジタル信号に基づいてロボットアームの駆動制御を行った後、再びセンサ用コントローラから出力される別のデジタル信号に基づいて、ロボットアームの駆動制御を別途行う必要がある。そのため、ロボットアームの駆動制御プログラムが複雑になるという問題がある。また、この場合、センサ用コントローラから出力されるすべての信号が正常であるか否かを確認しようとすると、さらに煩雑な処理が必要になる。

【0011】

本発明は、このような従来の実情に鑑みてなされたものであり、本発明が解決しようとする課題は、簡単な構成で検出対象の近接および接触を検出できるセンサ装置を提供することにある。また本発明は、簡単な構成で検出対象の近接および接触を検出できるとともに、検出対象の検出時に機械の可動部を減速／停止できる制御システムを提供しようとしている。

【課題を解決するための手段】

【0012】

本発明に係るセンサ装置は、検出対象を検出するための１つのセンサと、センサに設けられた少なくとも２本の出力線と、各出力線にそれぞれ接続され、センサのアナログ出力信号をそれぞれ検出するとともに、互いに異なる閾値が設定され、各閾値に基づいてセンサのアナログ出力信号をそれぞれデジタル信号に変換して出力する検出・変換部とを備えている。

【0013】

本発明によれば、センサにより検出対象が検出されると、センサからの検出出力が各出力線に出力される。そして、各出力線にそれぞれ接続された検出・変換部において、センサのアナログ出力信号がそれぞれ検出されるとともに、各々設定された閾値に基づいて閾値処理がなされ、デジタル信号が出力される。これにより、検出対象の近接および接触を検出できる。

【0014】

この場合には、各検出・変換部において互いに異なる閾値が設定されていることにより、それぞれ異なる閾値処理がなされており、各出力線から出力されるのは１出力だけである。そのため、検出対象の近接を検出する検出出力と、検出対象の接触を検出する検出出力とは、それぞれ異なる出力線から出力される。これにより、１出力１制御の態様にすることができ、プログラム構成を簡略化できるので、簡単な構成で検出対象の近接および接触を検出できる。しかも、この場合には、出力が２系統以上あることから、安全に関わる機能を冗長化でき、安全性を向上できる。

【0015】

本発明では、閾値のうちの一つが検出対象の近接を検出するためのものであり、閾値のうちの他の一つが検出対象の接触を検出するためのものである。

【0016】

本発明に係る制御システムは、上述したセンサ装置を備え、検出・変換部が、第１の閾値に基づいて第１のデジタル出力信号を出力する第１の検出・変換部と、第１の閾値より大きな第２の閾値に基づいて第２のデジタル出力信号を出力する第２の検出・変換部とから構成されており、第１の検出・変換部からの第１のデジタル出力信号に基づいて機械の可動部を減速させ、第２の検出・変換部からの第２のデジタル出力信号に基づいて機械の可動部を停止させるように制御している。

【0017】

本発明によれば、第１、第２の検出・変換部からの第１、第２のデジタル出力信号に基づいて、機械の可動部が減速または停止するように制御される。これにより、簡単な構成で検出対象の近接および接触を検出できるばかりでなく、生産性の低下を抑制しつつ作業者の安全を確保できる。

【0018】

本発明に係る制御システムは、上述したセンサ装置を備え、機械の可動部を停止させるための停止スイッチを備えている。停止スイッチは、手動により押込み操作前の位置から押込み操作後の位置に押込み操作可能な停止ボタンと、停止ボタンを押込み操作前の位置から押込み操作後の位置に押込み操作可能な作動部とを有している。検出・変換部は、第１の閾値に基づいて第１のデジタル出力信号を出力する第１の検出・変換部と、第１の閾値より大きな第２の閾値に基づいて第２のデジタル出力信号を出力する第２の検出・変換部とから構成されており、第１の検出・変換部からの第１のデジタル出力信号に基づいて機械の可動部を減速させ、第２の検出・変換部からの第２のデジタル出力信号に基づいて停止スイッチの作動部を作動させることにより、停止ボタンを押込み操作して機械の可動部を停止させるように制御している。

【0019】

本発明によれば、第１の検出・変換部からの第１のデジタル出力信号に基づいて機械の可動部が減速し、第２の検出・変換部からの第２のデジタル出力信号に基づいて作動部が作動する。作動部の作動時には、停止スイッチの停止ボタンが押込み操作前の位置から押込み操作後の位置に押込み操作されて、機械の可動部が停止する。これにより、簡単な構成で検出対象の近接および接触を検出できるばかりでなく、生産性の低下を抑制しつつ作業者の安全を確保できる。しかも、この場合、検出対象が機械の可動部にたとえば接触した際には、作動部により機械の可動部を即座に停止させることができるので、安全性を一層向上できる。

【0020】

本発明では、停止ボタンが、手動のみにより押込み操作後の位置から押込み操作前の位置に復帰操作可能になっている。

【0021】

本発明では、作動部の作動による停止ボタンの押込み操作後の押込み状態は、手動による復帰操作がなされない限り維持されている。

【0022】

本発明によれば、停止ボタンの手動による復帰操作を作動部による可動部の停止後の再起動の条件とすることにより、作業者の意図しない可動部の再起動を防止できる。

【0023】

本発明では、作動部の作動による停止ボタンの押込み操作後の押込み状態は、各検出・変換部のすべてのデジタル出力信号がＬｏｗとならない限り維持されている。

【0024】

本発明によれば、各検出・変換部のすべてのデジタル出力信号がＬｏｗである（すなわち、作業者や物等の検出対象が近接も接触もしていない）ことを作動部による可動部の停止後の再起動の条件とすることにより、作業者等が可動部の周囲に位置している状態で可動部が再起動するのを防止できる。

【0025】

本発明では、作動部が電磁ソレノイドから構成されており、電磁ソレノイドへの電流供給は、各検出・変換部のすべてのデジタル出力信号がＬｏｗとならない限り維持されている。

【0026】

本発明によれば、各検出・変換部のすべてのデジタル出力信号がＬｏｗである（すなわち、作業者や物等の検出対象が近接も接触もしていない）ことを電磁ソレノイドへの電流供給の停止の条件とすることにより、作業者等が可動部の周囲に位置している状態で電磁ソレノイドへの電流供給が停止するのを防止でき、停止ボタンの不用意な復帰操作がなされるのを防止できる。

【0027】

本発明に係る制御システムは、上述したセンサ装置を備え、機械の可動部を停止させるための停止スイッチを備えている。停止スイッチは、手動により押込み操作前の位置から押込み操作後の位置に押込み操作可能な停止ボタンと、停止ボタンを押込み操作前の位置から押込み操作後の位置に押込み操作可能な作動部とを有している。検出・変換部は、第１の閾値に基づいて第１のデジタル出力信号を出力する第１の検出・変換部と、第１の閾値より大きな第２の閾値に基づいて第２のデジタル出力信号を出力する第２の検出・変換部とから構成されている。第１の検出・変換部からの第１のデジタル出力信号に基づいて機械の可動部を停止させた後、第１の検出・変換部のデジタル出力信号がＬｏｗとなった場合には機械の可動部の再起動を許容し、第２の検出・変換部からの第２のデジタル出力信号に基づいて停止スイッチの作動部を作動させ、停止ボタンを押込み操作して機械の可動部を停止させた後は、第２の検出・変換部のデジタル出力信号がＬｏｗとなっても作動部の作動による停止ボタンの押込み操作後の押込み状態を維持するように制御している。

【0028】

本発明によれば、第１の検出・変換部からの第１のデジタル出力信号に基づいて機械の可動部が一旦停止し、その後、第１の検出・変換部のデジタル出力信号がＬｏｗとなった場合には機械の可動部の再起動が許容される。また、第２の検出・変換部からの第２のデジタル出力信号に基づいて停止スイッチの作動部が作動し、停止ボタンが押込み操作されて機械の可動部が停止した後は、第２の検出・変換部のデジタル出力信号がＬｏｗとなっても作動部の作動による停止ボタンの押込み操作後の押込み状態が維持される。

【0029】

これにより、簡単な構成で検出対象の近接および接触を検出できるばかりでなく、検出対象の接近を検出した際には、機械の可動部を一旦停止させ、接近検出のデジタル信号がＬｏｗとなったことが確認され次第、機械の可動部を再起動できるので、生産性の低下を抑制しつつ作業者の安全を確保できる。また、検出対象の接触を検出した際には、作動部により機械の可動部を即座に停止させ、その後、接触検出のデジタル出力信号がＬｏｗとなっても作動部の作動による停止ボタンの押込み操作後の押込み状態が維持されるので、安全性を一層向上でき、作業者の安全を担保できる。

【0030】

本発明では、停止スイッチが非常停止スイッチである。

【0031】

本発明では、機械が作業者と協働して作業を行う協働ロボットまたは無人搬送車である。

【発明の効果】

【0032】

以上のように、本発明によれば、簡単な構成で検出対象の近接および接触を検出できるようになる。

【図面の簡単な説明】

【0033】

【図1】本発明の一実施例によるセンサを有するロボットの正面図である。

【図2】本発明の第１の実施例によるセンサ装置を備えた制御システムの概略ブロック構成図である。

【図3】前記制御システム（図２）の一部詳細図である。

【図4】本発明の第２の実施例によるセンサ装置を備えた制御システムの概略ブロック構成図である。

【図5】前記制御システム（図４）の一部詳細図である。

【図6】前記センサ装置（図４）に設けられた停止スイッチの縦断面概略構成図であって、当該停止スイッチの非操作時の状態を示している。

【図7】前記停止スイッチ（図６）の操作時（手動または作動部による押込み操作時）の状態を示している。

【図8】本発明の第４の実施例によるセンサ装置を備えた制御システムの概略ブロック構成図である。

【図9】本発明の第５の実施例によるセンサ装置を備えた制御システムの概略ブロック構成図である。

【図10】前記制御システム（図９）において、作業者が携帯する発信器とロボットアームに設置された受信器との距離を横軸にとり、受信器が受信する受信信号の強度を縦軸にとって、両者の関係を表したグラフの一例である。

【図11】本発明の第６の実施例によるセンサ装置を備えた制御システムの概略ブロック構成図である。

【発明を実施するための形態】

【0034】

以下、本発明の実施例を添付図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の一実施例によるセンサを説明するための図である。ここでは、センサとして、静電容量型近接センサを例にとる。また、センサが設けられる機械の可動部として、垂直多関節ロボット、とくに、作業者と協働して作業を行う協働ロボットのアームを例にとる。

【0035】

図１には、本実施例によるセンサ（静電容量型近接センサ）ＣＳがロボットＲのアームに巻き付けられた状態が示されている。ロボットＲは、３本のアームＲａ_１、Ｒａ_２、Ｒａ_３を有しており、センサＣＳはこれら３本のアームのうちのいずれかのアーム、たとえばアームＲａ_１に設けられている。センサＣＳは、アームＲａ_１の外周面の周方向に環状に巻き付けられた巻付状態（図１）と、平面上に展開された展開状態（図示せず）とをとり得るようになっている。センサＣＳは、作業者等の人Ｐや物体（図示せず）等の検出対象のロボットＲに対する近接および接触を検出するためのものである。

【0036】

〔第１の実施例〕
図２は、本発明の第１の実施例によるセンサ装置を備えた制御システムの概略ブロック構成を示している。同図に示すように、センサ（静電容量型近接センサ）ＣＳは、検出対象ＤＯの近接および接触を検出するためのセンサ電極ＣＳ１と、センサ電極ＣＳ１との間に所定間隔を隔てて対向配置され、接地されたグランド電極ＣＳ２とを有している。同図中、符号ＣＰは、センサ電極ＣＳ１と検出対象ＤＯとの間の静電容量を表している。静電容量ＣＰは、検出対象ＤＯの近接状態（つまり、センサ電極ＣＳ１に対して検出対象ＤＯがどれだけ接近しているか）に応じて変化し、検出対象ＤＯが接近しているほど大きくなり、検出対象ＤＯが離れるにつれて小さくなる。

【0037】

センサ電極ＣＳ１には、２本の出力線Ｌ１、Ｌ２が接続されている。出力線Ｌ１は、第１の検出・変換回路（第１の検出・変換部）１１に接続され、出力線Ｌ２は、第２の検出・変換回路（第２の検出・変換部）１２に接続されている。また、グランド電極ＣＳ２には、２本のグランド線Ｇ１、Ｇ２が接続されている。グランド線Ｇ１は第１の検出・変換回路１１に接続され、グランド線Ｇ２は第２の検出・変換回路１２に接続されている。

【0038】

第１の検出・変換回路１１は、センサＣＳのアナログ出力信号を検出するとともに、予め設定された第１の閾値に基づいて、センサＣＳのアナログ出力信号をデジタル信号に変換して出力するためのものである。同様に、第２の検出・変換回路１２は、センサＣＳのアナログ出力信号を検出するとともに、第１の検出・変換回路１１の第１の閾値とは異なる、予め設定された第２の閾値に基づいて、センサＣＳのアナログ出力信号をデジタル信号に変換して出力するためのものである。

【0039】

この例では、第２の閾値は第１の閾値よりも大きな値に設定されている。第１の閾値は、検出対象ＤＯの近接を検出するためのものであり、第２の閾値は、検出対象ＤＯの接触を検出するためのものである。第１の検出・変換回路１１は、検出対象ＤＯの接近による静電容量の変化に基づいて、ＯＮ信号を出力する。同様に、第２の検出・変換回路１２は、検出対象ＤＯの接触による静電容量の変化に基づいて、ＯＮ信号を出力する。上述したセンサＣＳ、第１の検出・変換回路１１および第２の検出・変換回路１２により、本発明によるセンサ装置１０が構成されている。

【0040】

第１の検出・変換回路１１および第２の検出・変換回路１２の各出力は、制御部１３に入力されている。制御部１３には、ロボットＲ（図１）の各アームＲａ_１、Ｒａ_２、Ｒａ_３が接続されている。各アームＲａ_１、Ｒａ_２、Ｒａ_３は、たとえばサーボモータ（図示せず）等の駆動手段により駆動可能になっている。これにより、ロボットＲの各アームＲａ_１、Ｒａ_２、Ｒａ_３は、第１の検出・変換回路１１および第２の検出・変換回路１２の各出力に基づいて駆動制御されるようになっている。上述したセンサ装置１０および制御部１３により、本発明による制御システム１が構成されている。

【0041】

検出対象ＤＯの近接時には、ロボットＲの各アームＲａ_１、Ｒａ_２、Ｒａ_３がたとえば減速運転され、検出対象ＤＯの接触時には、ロボットＲの各アームＲａ_１、Ｒａ_２、Ｒａ_３がたとえば停止させられるように制御される。

【0042】

また、第１の検出・変換回路１１および第２の検出・変換回路１２には、第１の表示部１４および第２の表示部１５がそれぞれ設けられている。これらの表示部１４、１５は、たとえば照光することにより、センサＣＳの外部から視認可能になっている。第１の表示部１４は、第１の検出・変換回路１１による検出およびデジタル出力がなされていることを表示するためのものであり、同様に、第２の表示部１５は、第２の検出・変換回路１２による検出およびデジタル出力がなされていることを表示するためのものである。

【0043】

図３は、制御システム１の一部詳細図である。同図に示すように、センサＣＳのVCC1およびSOUT1は、第１の検出・変換回路１１に接続されており、第１の検出・変換回路１１の出力は、制御部１３のロボットコントローラ１３Ａに接続されている。制御部１３の電源１３Ｂは、第１の検出・変換回路１１に接続されるとともに、センサＣＳのGND1に接続されている。同様に、センサＣＳのVCC2およびSOUT2は、第２の検出・変換回路１２に接続されており、第２の検出・変換回路１２の出力は、制御部１３のロボットコントローラ１３Ａに接続されている。制御部１３の電源１３Ｂは、第２の検出・変換回路１２に接続されるとともに、センサＣＳのGND2に接続されている。また、ロボットＲの各アームＲａ_１、Ｒａ_２、Ｒａ_３は、制御部１３のロボットコントローラ１３Ａに接続されている。

【0044】

次に、本実施例の作用効果について説明する。
検出対象ＤＯがロボットＲに接近すると、センサＣＳにより検出対象ＤＯが検出される。すると、センサＣＳからの検出出力が出力線Ｌ１、Ｌ２に出力され、第１、第２の検出・変換回路１１、１２に入力されて検出される。ここで、第１、第２の検出・変換回路１１、１２では、センサＣＳからのアナログ出力信号を閾値処理するための第１、第２の閾値がそれぞれ設定されており、第１の閾値は第２の閾値よりも小さくなっている。

【0045】

いま、検出対象ＤＯがセンサＣＳから離れた位置にあって、センサＣＳの検出出力が第１の閾値より小さい場合には、第１の検出・変換回路１１からＨｉｇｈのデジタル出力信号は出力されず、同様に第２の検出・変換回路１２からもＨｉｇｈのデジタル出力信号は出力されず、いずれのデジタル出力信号もＬｏｗのままである。このとき、ロボットＲの各アームＲａ_１、Ｒａ_２、Ｒａ_３は、減速されず（また停止することなく）、制御プログラムにしたがって通常運転される。また、このとき、各表示部１４、１５は消灯状態にある。

【0046】

次に、検出対象ＤＯがセンサＣＳに接近した位置にあって、センサＣＳの検出出力が第１の閾値より大きくかつ第２の閾値より小さい場合には、第１の検出・変換回路１１からＨｉｇｈのデジタル出力信号（第１のデジタル出力信号）が出力される。これにより、検出対象ＤＯがセンサＣＳに接近した位置にある（つまり近接状態にある）ことが検出される。このとき、第１の表示部１４がたとえば緑色に照光する。一方、第２の検出・変換回路１２からＨｉｇｈのデジタル出力信号は出力されず、Ｌｏｗのままである。このとき、第２の表示部１５は消灯したままである。第１の検出・変換回路１１から出力されたＨｉｇｈのデジタル出力信号（第１のデジタル出力信号）は、制御部１３のロボットコントローラ１３Ａに入力される。その結果、ロボットＲの各アームＲａ_１、Ｒａ_２、Ｒａ_３が駆動制御されて、減速運転モードに移行する。

【0047】

次に、検出対象ＤＯがセンサＣＳにさらに接近した位置（または接触した位置）にあって、センサＣＳの検出出力が第２の閾値より大きい場合には、第２の検出・変換回路１２からＨｉｇｈのデジタル出力信号（第２のデジタル出力信号）が出力される。これにより、検出対象ＤＯがセンサＣＳにさらに接近した位置（つまり近接状態）または接触した位置（つまり接触状態）にあることが検出される。このとき、第２の表示部１５がたとえば赤色に照光するとともに、第１の表示部１４が消灯する。第２の検出・変換回路１２から出力されたＨｉｇｈのデジタル出力信号（第２のデジタル出力信号）は、制御部１３のロボットコントローラ１３Ａに入力される。その結果、ロボットＲの各アームＲａ_１、Ｒａ_２、Ｒａ_３が駆動制御されて停止する。

【0048】

なお、このとき、センサＣＳの検出出力は第１の閾値に対しても大きくなっているので、第１の検出・変換回路１１からもＨｉｇｈのデジタル出力信号が出力されるようにしてもよいが、その場合、ロボットコントローラ１３Ａにおいては、第１、第２の検出・変換回路１１、１２の双方からＨｉｇｈのデジタル出力信号が出力されたとき、第２の検出・変換回路１２からのＨｉｇｈのデジタル出力信号の方を優先して処理する（たとえばオーバーライド制御を行う）ようになっている。その結果、第２の検出・変換回路１２からのＨｉｇｈのデジタル出力信号（第２のデジタル出力信号）に基づき、ロボットＲの各アームＲａ_１、Ｒａ_２、Ｒａ_３が駆動制御されて停止する。

【0049】

また、センサＣＳの検出出力が第２の閾値より大きくなったとき、第１の検出・変換回路１１からすでに一度Ｈｉｇｈのデジタル出力信号（第１のデジタル出力信号）が出力されていた場合には、第１の検出・変換回路１１による閾値処理機能を一旦無効化することにより、第１の検出・変換回路１１からはＨｉｇｈのデジタル出力信号が出力されないようにして、第２の検出・変換回路１２のみからＨｉｇｈのデジタル出力信号（第２のデジタル出力信号）が出力されるようにしてもよい。この場合においても、第２の検出・変換回路１２からのＨｉｇｈのデジタル出力信号（第２のデジタル出力信号）に基づき、ロボットＲの各アームＲａ_１、Ｒａ_２、Ｒａ_３が駆動制御されて停止する。

【0050】

このように本実施例によれば、第１、第２の検出・変換回路１１、１２において互いに異なる閾値が設定可能になっていてそれぞれ異なる閾値処理がなされており、出力線Ｌ１、Ｌ２から出力されるのはそれぞれ１出力だけである。そのため、検出対象ＤＯの近接を検出する検出出力（第１の信号）と、検出対象ＤＯの接触を検出する検出出力（第２の信号）とは、それぞれ異なる出力線Ｌ１、Ｌ２から出力される。これにより、ロボットコントローラ１３Ａは、入力された第１の信号または第２の信号に基づいた制御（つまり減速制御／停止制御）を行えばよく、１出力１制御の態様にすることができ、プログラム構成を簡略化できるので、簡単な構成で検出対象の近接および接触を検出できる。しかも、この場合には、出力が２系統以上あることから、安全に関わる機能を冗長化でき、安全性を向上できる。

【0051】

本実施例では、第１、第２の検出・変換回路１１、１２からのデジタル出力信号がいずれもＬｏｗとならない限り、ロボットＲの再起動が許可されないように制御されている。これにより、ロボットＲの近くに作業者Ｐがいる場合に作業者Ｐの安全を確保できる。

【0052】

本実施例では、検出対象ＤＯとロボットＲとの距離に応じた減速／停止処理のそれぞれの距離設定を行う際に、ロボットコントローラ１３Ａ側で距離設定を行わなくても、第１、第２の検出・変換回路１１、１２において個々に閾値を設定することにより、簡易に距離設定を行うことが可能になる。

【0053】

本実施例では、第１、第２の検出・変換回路１１、１２に第１、第２の表示部１４、１５がそれぞれ設けられるので、センサＣＳをロボットＲに取り付ける際には、第１、第２の表示部１４、１５の表示状態を確認しながら、第１、第２の検出・変換回路１１、１２の各閾値を比較しつつ調整して距離設定を行うようにすれば、簡易に距離設定を行えるようになる。

【0054】

〔第２の実施例〕
図４は、本発明の第２の実施例によるセンサ装置を備えた制御システムの概略ブロック構成を示しており、図５は、図４の制御システムの一部詳細図である。各図において、前記第１の実施例の図２、図３と同一符号は同一または相当部分を示している。

【0055】

この第２の実施例においても、センサ電極ＣＳ１には、２本の出力線Ｌ１、Ｌ２が接続されており、出力線Ｌ１は、第１の検出・変換回路（第１の検出・変換部）１１に接続され、出力線Ｌ２は、第２の検出・変換回路（第２検出・変換部）１２に接続されている。また、第１の検出・変換回路１１は、センサＣＳのアナログ出力信号を検出し、予め設定された第１の閾値に基づき、センサＣＳのアナログ出力信号をデジタル信号に変換して出力する。同様に、第２の検出・変換回路１２は、センサＣＳのアナログ出力信号を検出し、第１の閾値より大きい第２の閾値に基づき、センサＣＳのアナログ出力信号をデジタル信号に変換して出力する。検出対象ＤＯの近接時には、ロボットＲの各アームＲａ_１、Ｒａ_２、Ｒａ_３が減速運転され、検出対象ＤＯの接触時には、ロボットＲの各アームＲａ_１、Ｒａ_２、Ｒａ_３が停止させられるように制御される。

【0056】

第２の実施例では、停止スイッチ（好ましくは非常停止スイッチ）２が設けられている点が前記第１の実施例と異なっている。停止スイッチ２は、第２の検出・変換回路１２からのデジタル出力信号に基づいて、ロボットＲの各アームＲａ_１、Ｒａ_２、Ｒａ_３を停止（好ましくは非常停止）させるためものである。第２の検出・変換回路１２のデジタル出力信号は、停止スイッチ２に入力されており、停止スイッチ２の出力信号は、制御部１３のロボットコントローラ１３Ａに入力されている。

【0057】

次に、停止スイッチ２の内部構造について、図６および図７を用いて説明する。
図６は停止スイッチの非操作時の状態を、図７は停止スイッチの操作時の状態をそれぞれ示している。これらの図では、図示の便宜上ハッチングを省略している。

【0058】

図６および図７に示すように、停止スイッチ２は、ケース（ハウジング）２０と、ケース２０の一端側に設けられ、ケース２０に軸方向スライド可能に支持されるとともに、作業者Ｐが押し込み操作（手動操作）するための押圧面（手動操作面）２１ａを有し、手動により押込み操作前の位置から押込み操作後の位置に押込み操作可能な停止ボタン２１と、停止ボタン２１の押圧面２１ａと逆側の裏面に連結され、ケース２０の内部において軸方向に延びる軸部２２と、軸部２２の略中央に取り付けられ、軸部２２とともに移動する可動接点２３と、ケース２０の内壁面に固定され、可動接点２３に対向配置されて可動接点２３が接離可能な固定接点２４と、ケース２０の内部においてケース２０の他端側に設けられた電磁ソレノイド（作動部）３とを備えている。

【0059】

電磁ソレノイド３の電磁コイル部３０には、第２の検出・変換回路１２（図４、図５）からのデジタル出力信号による励磁信号に基づいて電流が供給されるようになっている。固定接点２４に対する可動接点２３の接離時に発生するオン／オフ信号は、制御部１３のロボットコントローラ１３Ａ（図５）に入力されるようになっている。

【0060】

軸部２２は、その略中央において外周側に張り出すフランジ部２２ａを有しており、フランジ部２２ａにはコイルばね２５の一端が当接している。コイルばね２５の他端はケース２０の内壁面から内周側に張り出す張出し部２０ａに当接している。また軸部２２は、停止ボタン２１の近傍において外周側に突出する突部２２ｂを有している。突部２２ｂは縦断面が台形形状をしており、一対の傾斜面を有している。一方、ケース２０の内部には、一対の係合部材２６が設けられている。各係合部材２６は、突部２２ｂの各傾斜面と係合し得る一対の傾斜面を有している。各係合部材２６は、ケース２０の内部に配設されたばね２７の弾性反発力により、対応する各突部２２ｂの側に付勢されている。図６に示す非操作時の状態では、突部２２ｂの図示右側の傾斜面に係合部材２６の図示左側の傾斜面が係合しており、図７に示す操作時の状態では、突部２２ｂの図示左側の傾斜面に係合部材２６の図示右側の傾斜面が係合している。

【0061】

軸部２２の先端には、被係合部２２Ａが設けられている。被係合部２２Ａは、この例では、軸部２２よりも大径の円柱形状を有している。電磁ソレノイド３の電磁コイル部３０の内部には、プランジャ３１がスライド自在に挿通しており、プランジャ３１は軸部２２と同心に配置されている。プランジャ３１の一端には、軸部２２の被係合部２２Ａに係合し得る係合部３１Ａが設けられている。係合部３１Ａは、この例では、プランジャ３１よりも大径の円筒形状を有している。軸部２２の先端の被係合部２２Ａは、プランジャ３１の係合部３１Ａの内部の穴に挿入されて係合している。この構成により、軸部２２およびプランジャ３１は連結されており、両者が一体となって移動するようになっている。電磁ソレノイド３は、停止ボタン２１を押込み操作前の位置から押込み操作後の位置への押込み操作可能に設けられている。

【0062】

次に、本実施例の作用効果について説明する。
検出対象ＤＯがセンサＣＳから離れた位置にある場合、および、検出対象ＤＯがセンサＣＳに接近した位置にあって、センサＣＳの検出出力が第１の閾値より大きくかつ第２の閾値より小さい場合における制御システム１の作動については、前記第１の実施例の場合と同様である。

【0063】

すなわち、検出対象ＤＯがセンサＣＳから離れた位置にあるとき、第１、第２の検出・変換回路１１、１２からＨｉｇｈのデジタル出力信号は出力されず、いずれのデジタル出力信号もＬｏｗのままであって、このとき、ロボットＲの各アームＲａ_１、Ｒａ_２、Ｒａ_３は、減速されず（また停止することなく）、制御プログラムにしたがって通常運転されており、第１、第２の表示部１４、１５は消灯状態にある。また、検出対象ＤＯがセンサＣＳに接近した位置にあって、センサＣＳの検出出力が第１の閾値より大きくかつ第２の閾値より小さいとき、第１の検出・変換回路１１からはＨｉｇｈのデジタル出力信号（第１のデジタル出力信号）が出力されるが、第２の検出・変換回路１２のデジタル出力信号はＬｏｗのままである。このとき、第１の表示部１４が緑色に照光しており、ロボットＲの各アームＲａ_１、Ｒａ_２、Ｒａ_３は減速運転される。

【0064】

次に、検出対象ＤＯがセンサＣＳにさらに接近した位置（または接触した位置）にあって、センサＣＳの検出出力が第２の閾値より大きい場合には、第２の検出・変換回路１２からＨｉｇｈのデジタル出力信号（第２のデジタル出力信号）が出力される。このとき、第２の表示部１５が赤色に照光し、第１の表示部１４は消灯する。第２の検出・変換回路１２から出力されたＨｉｇｈのデジタル出力信号（第２のデジタル出力信号）は、停止スイッチ２に入力される（図４ないし図６参照）。これにより、電磁ソレノイド３の電磁コイル部３０に電流が供給されて電磁コイル部が励磁される。

【0065】

すると、図６→図７に示すように、プランジャ３１が引き込まれて図示右側に移動し、それに伴って、プランジャ３１に連結された軸部２２も同様に図示右側に移動して、停止ボタン２１が押込み操作前の位置から押込み操作後の位置に押込み操作される。このとき、軸部２２の移動にともない、軸部２２の突部２２ｂの傾斜面がこれと係合する係合部材２６の傾斜面をばね２７の弾性反発力に抗して乗り越え、図７に示すように、軸部２２の突部２２ｂの他方の傾斜面が係合部材２６の他方の傾斜面と係合する。また、軸部２２とともに可動接点２３が移動することにより、可動接点２３が固定接点２４から開離して、接点がオフとなる。このオフ信号は、制御部１３のロボットコントローラ１３Ａに入力される（図５参照）。その結果、ロボットＲの各アームＲａ_１、Ｒａ_２、Ｒａ_３が停止する。

【0066】

このように本実施例によれば、出力線がＬ１、Ｌ２の２系統設けられ、そのうちのいずれかの出力線（本実施例では、出力線Ｌ２）に非常停止機能を追加している。すなわち、検出対象ＤＯの接触がセンサＣＳにより検出されると、第２の検出・変換回路１２から第２のデジタル出力信号が出力され、これが停止スイッチ２に入力されることで電磁ソレノイド３が作動し、停止ボタン２１が押込み操作される。これにより、非常時において、作業者Ｐが停止スイッチ２の停止ボタン２１を直接押し込むことができない状況下（たとえば、作業者ＰがロボットＲから離れた位置にいる場合や、ロボットＲが誘導走行型ロボットまたは自律走行型ロボットの場合等）においても、ロボットＲの各アームＲａ_１、Ｒａ_２、Ｒａ_３を自動で即座に緊急停止させることができるようになる。

【0067】

本実施例では、停止スイッチ２の停止ボタン２１の押込み操作後の位置から押込み操作前の位置への復帰操作は、手動のみにより可能になっている。すなわち、作業者Ｐが停止ボタン２１を手前側（図７左側）に引っ張ることによってのみ、停止ボタン２１の復帰操作が可能になっている。よって、図７に示す状態において、電磁ソレノイド３の電磁コイル部３０への電流供給が停止しても、停止ボタン２１は押込み状態を維持しており、電磁ソレノイド３の作動による停止ボタン２１の押込み操作後の押込み状態は、手動による復帰操作がなされない限り維持されている。これにより、停止ボタン２１の手動による復帰操作を電磁ソレノイド３による各アームＲａ_１、Ｒａ_２、Ｒａ_３の停止後の再起動の条件とすることによって、作業者の意図しない各アームＲａ_１、Ｒａ_２、Ｒａ_３の再起動を防止できる。

【0068】

また、本実施例においては、停止スイッチ２の電磁ソレノイド３の電磁コイル部３０への励磁信号が、ロボットコントローラ１３Ａから供給されるようにしてもよく、電磁ソレノイド３への電流供給が、第１、第２の検出・変換回路１１、１２のすべてのデジタル出力信号（第１および第２のデジタル出力信号）がＬｏｗとならない限り維持されるようにしてもよい。これにより、第１、第２の検出・変換回路１１、１２のすべてのデジタル出力信号がＬｏｗである（すなわち、作業者や物等の検出対象が近接も接触もしていない）ことを電磁ソレノイド３への電流供給の停止の条件とすることによって、作業者等がアームＲａ_１、Ｒａ_２、Ｒａ_３の周囲に位置している状態で電磁ソレノイド３への電流供給が停止するのを防止でき、停止ボタン２１の不用意な復帰操作がなされるのを防止できる。さらに、この場合、第１、第２の検出・変換回路１１、１２のすべてのデジタル出力信号がＬｏｗであっても、作業者Ｐが停止ボタン２１を押込み操作後の位置から押込み操作前の位置に復帰操作しない限り、停止ボタン２１の押込み操作後の押込み状態が維持され、ロボットＲを再起動させることができない。

【0069】

なお、本実施例においては、停止スイッチ２の電磁ソレノイド３の電磁コイル部３０への励磁信号が、ロボットコントローラ１３Ａから供給されるようにしてもよく、電磁ソレノイド３の作動による停止ボタン２１の押込み操作後の押込み状態が、第１、第２の検出・変換回路１１、１２のすべてのデジタル出力信号（第１および第２のデジタル出力信号）がＬｏｗとならない限り維持されるようにしてもよい。これにより、第１、第２の検出・変換回路１１、１２のすべてのデジタル出力信号がＬｏｗである（すなわち、作業者や物等の検出対象が近接も接触もしていない）ことを電磁ソレノイド３による各アームＲａ_１、Ｒａ_２、Ｒａ_３の停止後の再起動の条件とすることによって、作業者等が各アームＲａ_１、Ｒａ_２、Ｒａ_３の周囲に位置している状態で各アームＲａ_１、Ｒａ_２、Ｒａ_３が再起動するのを防止できる。さらに、この場合、第１、第２の検出・変換回路１１、１２のすべてのデジタル出力信号がＬｏｗであっても、作業者Ｐが停止ボタン２１を押込み操作後の位置から押込み操作前の位置に復帰操作しない限り、停止ボタン２１の押込み操作後の押込み状態が維持され、ロボットＲを再起動させることができない。

【0070】

〔第３の実施例〕
本発明の第３の実施例によるセンサ装置を備えた制御システムの概略ブロック構成は、前記第２の実施例の図４、図５と同様であり、停止スイッチ（好ましくは非常停止スイッチ）の構成も前記第２の実施例の図６、図７と同様であるが、この第３の実施例では、検出対象ＤＯの近接／接触時におけるロボットＲの各アームＲａ_１、Ｒａ_２、Ｒａ_３の制御の仕方が前記第２の実施例と異なっている。

【0071】

第３の実施例では、検出対象ＤＯの近接時には、予め設定された第１の閾値に基づき閾値処理を行った第１の検出・変換回路１１からのデジタル出力信号（第１のデジタル出力信号）に基づいて、ロボットＲの各アームＲａ_１、Ｒａ_２、Ｒａ_３が一旦停止する。その後、第１の検出・変換回路１１のデジタル出力信号がＬｏｗとなると、ロボットＲの各アームＲａ_１、Ｒａ_２、Ｒａ_３の再起動が許容され、再起動可能な状態になる。また、検出対象ＤＯの接触時には、第１の閾値より大きな第２の閾値に基づき閾値処理を行った第２の検出・変換回路１２からのデジタル出力信号（第２のデジタル出力信号）に基づいて、停止スイッチ２が作動し、電磁ソレノイド３により停止ボタン２１が押込み操作されてロボットＲの各アームＲａ_１、Ｒａ_２、Ｒａ_３が停止する。その後、第２の検出・変換回路１２のデジタル出力信号がＬｏｗとなっても停止スイッチ２の作動による停止ボタン２１の押込み操作後の押込み状態は維持される。

【0072】

このように本実施例によれば、簡単な構成で検出対象ＤＯの近接および接触を検出できるばかりでなく、検出対象ＤＯの接近を検出した際には、ロボットＲの各アームＲａ_１、Ｒａ_２、Ｒａ_３を一旦停止させ、接近検出のデジタル信号（第１のデジタル出力信号）がＬｏｗとなったことが確認され次第、ロボットＲの各アームＲａ_１、Ｒａ_２、Ｒａ_３を再起動できるようになるので、生産性の低下を抑制しつつ作業者の安全を確保できる。また、検出対象ＤＯの接触を検出した際には、停止スイッチ２によりロボットＲの各アームＲａ_１、Ｒａ_２、Ｒａ_３を即座に停止させ、その後、接触検出のデジタル出力信号（第２のデジタル出力信号）がＬｏｗとなっても停止スイッチ２の作動による停止ボタン２１の押込み操作後の押込み状態を維持できるので、安全性を一層向上でき、作業者の安全を担保できるようになる。

【0073】

〔第４の実施例〕
図８は、本発明の第４の実施例によるセンサ装置を備えた制御システムの概略ブロック構成を示している。同図において、前記第１、第２の実施例と同一符号は同一または相当部分を示している。

【0074】

この第４の実施例においては、前記第１、第２の実施例と同様に、センサ電極ＣＳ１に２本の出力線Ｌ１、Ｌ２が接続されており、出力線Ｌ１は第１の検出・変換回路（第１の検出・変換部）１１に接続され、出力線Ｌ２は第２の検出・変換回路（第２検出・変換部）１２に接続されている。第１の検出・変換回路１１は、センサＣＳのアナログ出力信号を検出し、予め設定された第１の閾値に基づき、センサＣＳのアナログ出力信号をデジタル信号に変換して出力する。同様に、第２の検出・変換回路１２は、センサＣＳのアナログ出力信号を検出し、第１の閾値より大きい第２の閾値に基づき、センサＣＳのアナログ出力信号をデジタル信号に変換して出力する。検出対象ＤＯの近接時には、第１の検出・変換回路１１からのデジタル出力信号（第１のデジタル出力信号）に基づいてロボットＲの各アームＲａ_１、Ｒａ_２、Ｒａ_３が減速運転され、検出対象ＤＯの接触時には、第２の検出・変換回路１２からのデジタル出力信号（第２のデジタル出力信号）に基づいてロボットＲの各アームＲａ_１、Ｒａ_２、Ｒａ_３が停止させられるように制御される。

【0075】

前記第１、第２の実施例では、第１の検出・変換回路１１のデジタル出力信号が有線で制御部１３に入力され、第２の検出・変換回路１２のデジタル出力信号が有線で停止スイッチ２に入力された例を示したが、この第４の実施例では、各デジタル出力信号が無線で送受信されるように構成されている点が前記第１、第２の実施例と異なっている。

【0076】

すなわち、図８に示すように、第１の検出・変換回路１１のデジタル出力は第１の発信器１６に入力されている。第１の検出・変換回路１１および第１の発信器１６には、第１のバッテリー１３Ｂ_１が接続されている。制御部１３の側には、第１の受信器１８が設けられており、第１の発信器１６および第１の受信器１８は無線で通信可能になっている。第１の受信器１８は制御部１３に接続されている。

【0077】

同様に、第２の検出・変換回路１２のデジタル出力は第２の発信器１７に入力されている。第２の検出・変換回路１２および第２の発信器１７には、第２のバッテリー１３Ｂ_２が接続されている。制御部１３の側には、第２の受信器１９が設けられており、第２の発信器１７および第２の受信器１９は無線で通信可能になっている。第２の受信器１９は停止スイッチ（好ましくは非常停止スイッチ）２に接続されており、停止スイッチ２の出力信号は制御部１３に接続されている。停止スイッチ２は、第２の検出・変換回路１２からの第２のデジタル出力信号に基づいて、ロボットＲの各アームＲａ_１、Ｒａ_２、Ｒａ_３を停止（好ましくは非常停止）させるためのものであって、その構成は前記第２の実施例のものと同様である。

【0078】

このように本実施例によれば、出力線がＬ１、Ｌ２の２系統設けられ、そのうちのいずれかの出力線（本実施例では、出力線Ｌ２）の側に非常停止機能を追加している。すなわち、検出対象ＤＯの接触がセンサＣＳにより検出されると、第２の検出・変換回路１２から第２のデジタル出力信号が出力され、これが第２の発信器１７および第２の受信器１９を介して停止スイッチ２に入力されることで電磁ソレノイドが作動し、停止ボタンが押込み操作される。これにより、非常時において、作業者Ｐが停止スイッチ２の停止ボタンを直接押し込むことができない状況下（たとえば、作業者ＰがロボットＲから離れた位置にいる場合や、ロボットＲが誘導走行型ロボットまたは自律走行型ロボットの場合等）においても、ロボットＲの各アームＲａ_１、Ｒａ_２、Ｒａ_３を自動で即座に緊急停止させることができるようになる。

【0079】

本実施例によれば、第２の検出・変換回路１２からの第２のデジタル出力信号が第２の発信器１７および第２の受信器１９を介して無線で送受信されるだけでなく、第１の検出・変換回路１１からの第１のデジタル出力信号が第１の発信器１６および第１の受信器１８を介して無線で送受信されている。その結果、検出対象ＤＯがセンサＣＳに接触した位置にあるときに第２の検出・変換回路１２から出力される第２のデジタル出力信号を無線化できるだけでなく、検出対象ＤＯがセンサＣＳに接近した位置にあるときに第１の検出・変換回路１１から出力される第１のデジタル出力信号についても無線化できる。これにより、センサＣＳの設置場所の制限を緩和でき、制御システム全体のコードレス化が可能になる。

【0080】

本実施例では、前記第２の実施例と同様に、停止スイッチ２の停止ボタンの押込み操作後の位置から押込み操作前の位置への復帰操作は、手動のみにより可能になっている。よって、停止スイッチ２の電磁ソレノイドへの電流供給が停止しても、停止ボタンは押込み状態を維持しており、電磁ソレノイドの作動による停止ボタンの押込み操作後の押込み状態は、手動による復帰操作がなされない限り維持されている。

【0081】

また、本実施例においては、停止スイッチ２の電磁ソレノイドへの励磁信号が、制御部１３から供給されるようにしてもよく、電磁ソレノイドへの電流供給が、第１、第２の検出・変換回路１１、１２のすべてのデジタル出力信号（第１および第２のデジタル出力信号）がＬｏｗとならない限り維持されるようにしてもよい。さらに、この場合、第１、第２の検出・変換回路１１、１２のすべてのデジタル出力信号がＬｏｗであっても、作業者Ｐが停止ボタンを押込み操作後の位置から押込み操作前の位置に復帰操作しない限り、停止ボタンの押込み操作後の押込み状態が維持され、ロボットＲを再起動させることができない。

【0082】

なお、本実施例においては、停止スイッチ２の電磁ソレノイドへの励磁信号が、制御部１３から供給されるようにしてもよく、電磁ソレノイドの作動による停止ボタンの押込み操作後の押込み状態が、第１、第２の検出・変換回路１１、１２のすべてのデジタル出力信号（第１および第２のデジタル出力信号）がＬｏｗとならない限り維持されるようにしてもよい。さらに、この場合、第１、第２の検出・変換回路１１、１２のすべてのデジタル出力信号がＬｏｗであっても、作業者Ｐが停止ボタンを押込み操作後の位置から押込み操作前の位置に復帰操作しない限り、停止ボタンの押込み操作後の押込み状態が維持され、ロボットＲを再起動させることができない。

【0083】

〔第５の実施例〕
図９は、本発明の第５の実施例によるセンサ装置を備えた制御システムの概略ブロック構成を示している。同図において、前記第１、第２および第４の実施例と同一符号は同一または相当部分を示している。

【0084】

この第５の実施例では、前記第２の実施例のセンサＣＳの代わりに、発信器１（ＣＳｔ_１）、発信器２（ＣＳｔ_２）および受信器ＣＳｒが設けられている点が前記第２の実施例と異なっている。受信器ＣＳｒは、ロボットアームに設置されており、異なる作業者が各々携帯する発信器１（ＣＳｔ_１）および発信器２（ＣＳｔ_２）からそれぞれ無線で送信された電波信号を受信してその強度（受信信号強度）を測定するためのものであって、距離センサ（センサ）として機能している。無線通信規格としては、たとえばBluetooth（登録商標）が用いられる。受信信号強度は、一般に、ＲＳＳＩ（Received Signal Strength Indication）を用いて表され、ＲＳＳＩ値が高いと各発信器１、２から受信器（センサ）ＣＳｒまでの距離が近く、逆にＲＳＳＩ値が低いと各発信器１、２から受信器（センサ）ＣＳｒまでの距離が遠い。

【0085】

第５の実施例においては、前記第１、第２および第４の実施例と同様に、受信器（センサ）ＣＳｒに２本の出力線Ｌ１、Ｌ２が接続されており、出力線Ｌ１は第１の検出・変換回路（第１の検出・変換部）１１に接続され、出力線Ｌ２は第２の検出・変換回路（第２検出・変換部）１２に接続されている。第１の検出・変換回路１１は、受信器ＣＳｒのアナログ出力信号を検出し、予め設定された第１の閾値に基づき、受信器ＣＳｒのアナログ出力信号をデジタル信号に変換して出力する。同様に、第２の検出・変換回路１２は、受信器ＣＳｒのアナログ出力信号を検出し、第１の閾値より大きい第２の閾値に基づき、受信器ＣＳｒのアナログ出力信号をデジタル信号に変換して出力する。検出対象ＤＯの近接時には、第１の検出・変換回路１１からのデジタル出力信号（第１のデジタル出力信号）に基づいてロボットＲの各アームＲａ_１、Ｒａ_２、Ｒａ_３が減速運転され、検出対象ＤＯの接触時には、第２の検出・変換回路１２からのデジタル出力信号（第２のデジタル出力信号）に基づいてロボットＲの各アームＲａ_１、Ｒａ_２、Ｒａ_３が停止させられるように制御される。

【0086】

図１０は、制御システム１（図９）において、発信器１、２を携帯する作業者と受信器ＣＳｒが設置されたロボットアームとの距離(ｍ)を横軸にとり、受信器ＣＳｒが受信する受信信号強度ＲＳＳＩ(ｄＢｍ)を縦軸にとって、両者の関係を表したグラフの一例である。同図に示すように、距離が小さくなるほど受信信号強度ＲＳＳＩが大きくなっている。この例では、距離が４ｍ以上離れた領域をロボットが通常運転される安全領域とし、距離が２ｍ以上４ｍ未満の領域をロボットが減速運転される減速領域（ロボットの可動範囲外の領域ではあるが、作業者が立ち入り可能な領域であってロボットの監視対象領域に相当する領域）とし、距離が０ｍ以上２ｍ未満の領域をロボットが停止させられる停止領域（ロボットの可動範囲内の領域であって、作業者が立ち入り禁止の領域）とした。よって、第１の検出・変換回路１１に設定される第１の閾値は、距離４ｍに相当する受信信号強度－４５(ｄＢｍ)であり、第２の検出・変換回路１２に設定される第２の閾値は、距離２ｍに相当する受信信号強度－４０(ｄＢｍ)である。

【0087】

次に、本実施例の作用効果について説明する。
作業者ＰがロボットＲに接近すると、受信器ＣＳｒにより、作業者Ｐが携帯する発信器１、２が検出される。すると、受信器ＣＳｒからの検出出力が出力線Ｌ１、Ｌ２に出力され、第１、第２の検出・変換回路１１、１２に入力されて検出--される。ここで、第１、第２の検出・変換回路１１、１２では、受信器ＣＳｒからのアナログ出力信号を閾値処理するために第１、第２の閾値がそれぞれ設定されており、第１の閾値は第２の閾値よりも小さくなっている。

【0088】

いま、たとえば発信器２（ＣＳｔ_２）を携帯する作業者が受信器ＣＳｒから４ｍ以上離れた位置にいるとき、発信器２の検出出力は第１の閾値より小さいので、第１の検出・変換回路１１からＨｉｇｈのデジタル出力信号は出力されず、同様に第２の検出・変換回路１２からもＨｉｇｈのデジタル出力信号は出力されず、いずれのデジタル出力信号もＬｏｗのままである。このとき、ロボットアームは、減速されず（また停止することなく）、制御プログラムにしたがって通常運転される。また、このとき、各表示部１４、１５は消灯状態にある。

【0089】

次に、発信器２を携帯する作業者Ｐが受信器ＣＳｒから２ｍ以上４ｍ未満離れた位置にいるとき、受信器ＣＳｒの検出出力が第１の閾値より大きくかつ第２の閾値より小さいので、第１の検出・変換回路１１からＨｉｇｈのデジタル出力信号（第１のデジタル出力信号）が出力される。このとき、第１の表示部１４がたとえば緑色に照光する。一方、第２の検出・変換回路１２からＨｉｇｈのデジタル出力信号は出力されず、Ｌｏｗのままである。このとき、第２の表示部１５は消灯した状態にある。第１の検出・変換回路１１から出力されたＨｉｇｈのデジタル出力信号（第１のデジタル出力信号）は、制御部１３に入力される。その結果、ロボットアームが駆動制御されて、減速運転モードに移行する。なお、この減速運転モードについては、さらに細分化することにより、低速運転モードや中速運転モードを設けるようにしてもよい。

【0090】

次に、発信器１（ＣＳｔ_１）を携帯する作業者が受信器ＣＳｒから０ｍ以上２ｍ未満離れた位置にいるとき、受信器ＣＳｒの検出出力が第２の閾値より大きいので、第２の検出・変換回路１２からＨｉｇｈのデジタル出力信号（第２のデジタル出力信号）が出力される。このとき、第２の表示部１５がたとえば赤色に照光するとともに、第１の表示部１４が消灯する。第２の検出・変換回路１２から出力されたＨｉｇｈのデジタル出力信号（第２のデジタル出力信号）は、停止スイッチ２に入力される。その結果、ロボットアームが駆動制御されて停止する。

【0091】

このように本実施例によれば、出力線がＬ１、Ｌ２の２系統設けられ、そのうちのいずれかの出力線（本実施例では、出力線Ｌ２）の側に非常停止機能を追加している。すなわち、作業者Ｐのロボットアームへの接触が受信器ＣＳｒにより検出されると、第２の検出・変換回路１２から第２のデジタル出力信号が出力され、これが停止スイッチ２に入力されることで電磁ソレノイドが作動し、停止ボタンが押込み操作される。これにより、非常時において、作業者Ｐが停止スイッチ２の停止ボタンを直接押し込むことができない状況下（たとえば、作業者ＰがロボットＲから離れた位置にいる場合や、ロボットＲが誘導走行型ロボットまたは自律走行型ロボットの場合等）においても、ロボットアームを自動で即座に緊急停止させることができるようになる。

【0092】

本実施例においても、停止スイッチ２の停止ボタンの押込み操作後の位置から押込み操作前の位置への復帰操作は、手動のみにより可能になっている。停止スイッチ２の電磁ソレノイドへの電流供給が停止しても、停止ボタンは押込み状態を維持しており、電磁ソレノイドの作動による停止ボタンの押込み操作後の押込み状態は、手動による復帰操作がなされない限り維持されている。

【0093】

本実施例においても、停止スイッチ２の電磁ソレノイドへの励磁信号が制御部１３から供給されるようにしてもよく、電磁ソレノイドへの電流供給は、第１、第２の検出・変換回路１１、１２のすべてのデジタル出力信号（第１および第２のデジタル出力信号）がＬｏｗとならない限り（すなわち、作業者全員が受信器ＣＳｒから４ｍ以上離れない限り）、維持されるようにしてもよい。これにより、第１、第２の検出・変換回路１１、１２のすべてのデジタル出力信号がＬｏｗである（すなわち、作業者Ｐが近接も接触もしていない）ことを電磁ソレノイドへの電流供給の停止の条件とすることによって、作業者がロボットアームの周囲に位置している状態で電磁ソレノイドへの電流供給が停止するのを防止でき、停止ボタンの不用意な復帰操作がなされるのを防止できる。さらに、この場合、第１、第２の検出・変換回路１１、１２のすべてのデジタル出力信号がＬｏｗであっても、作業者Ｐが停止ボタンを押込み操作後の位置から押込み操作前の位置に復帰操作しない限り、停止ボタンの押込み操作後の押込み状態が維持され、ロボットＲを再起動させることができない。

【0094】

なお、本実施例においては、停止スイッチ２は、受信器ＣＳｒから４ｍ以上離れた位置に配置されているのが好ましい。この場合には、作業者Ｐの手動による停止スイッチ２の復帰操作の際に作業者Ｐが安全領域で作業を行うことになるので、作業上の安全性を向上でき、安全な位置からのロボットＲの再起動が可能になる。

【0095】

また、本実施例は、作業者Ｐと協働して作業を行う協働ロボットよりも、安全柵で囲まれた領域内で作業者Ｐから離れて作業を行う従来のロボットに好適である。というのは、非常停止後、作業者全員が安全柵の外側に退避した後に（このとき、作業者全員の発信器からの受信信号強度が小さくなっている）、安全柵の外側に設置された停止スイッチ２の復帰操作を可能とすることにより、安全柵の内側に作業者Ｐが留まるリスクを低減できる。

【0096】

〔第６の実施例〕
図１１は、本発明の第６の実施例によるセンサ装置を備えた制御システムの概略ブロック構成を示している。同図において、前記第１、第２、第４および第５の実施例と同一符号は同一または相当部分を示している。

【0097】

この第６の実施例は、前記第５の実施例に通票ユニット兼充電ユニット（以下、単に「ユニット」と呼称する）４を追加した構成を有している。ユニット４には、発信器１（ＣＳｔ_１）、発信器２（ＣＳｔ_２）、発信器３（ＣＳｔ_３）が物理的に接続可能かつ取外し可能に設けられている。個々の作業者Ｐは、安全柵内に進入する際にそれぞれ発信器１～３をユニット４から取り外して携帯しなければならず、発信器１～３は、安全柵内に作業者Ｐが立ち入る際の通票（許可票）として機能している。安全柵のゲートは、作業者Ｐがいずれかの発信器１～３を携帯し、かつ停止スイッチ２がオフの状態になっていなければ、開放が許可されないようになっている。なお、一人の作業者Ｐが複数の発信器１～３を携帯することで各発信器の距離が近い場合には、警告表示を出して作業者Ｐの注意を喚起したり、ロボットの再起動を許可しないようにしたりしてもよい。

【0098】

ユニット４には、図示していないが、前記第５の実施例の受信器ＣＳｒに相当する受信器が接続されており、発信器１～３がユニット４から取り外された後、受信器は、発信器１～３からそれぞれ無線で送信された電波信号を受信してその強度（受信信号強度）を測定しており、距離センサ（センサ）として機能している。また、図示していないが、受信器には、発信器１～３からの各受信信号を閾値処理するための第１ないし第３の検出・変換回路が接続されており、それぞれ異なる閾値が設定されている。作業者がロボットに接近した際には、受信器により発信器１～３が検出され、第１ないし第３の検出・変換回路により受信器からのアナログ出力信号を閾値処理してデジタル出力することにより、ロボットアームが駆動制御されている。

【0099】

ユニット４は、停止スイッチ２の端子に接続されている。安全柵内での作業完了後、安全柵内から作業者全員が退出してすべての発信器１～３をユニット４に接続した後、安全柵のゲートの閉鎖による安全スイッチ（インターロック装置）からの安全出力、および、停止スイッチ２の手動復帰操作による安全信号出力が検出されない限り、ロボットＲの再起動が許可されないようになっている。

【0100】

なお、停止スイッチ２が安全柵内のロボットＲの近傍に配置されている場合には、安全柵のゲートの閉鎖による安全スイッチ（インターロック装置）からの安全出力、および、すべての発信器１～３のユニット４への接続が行われた場合に限り、停止スイッチ２の復帰操作を無線等の遠隔操作で行うようにしてもよい。

【0101】

ユニット４には、ＩＤリーダー４０が接続されている。発信器１～３のユニット４からの取り外しの際に作業者Ｐの固有ＩＤを要求するようにした場合には、作業者Ｐの固有ＩＤと発信器１～３の各固有ＩＤとを紐付けして登録するとともに、作業者Ｐの固有ＩＤをＩＤリーダー４０により読み込むようにしてもよい。また、発信器１～３をユニット４に戻す際にも作業者Ｐの固有ＩＤを再度要求するようにすれば、作業完了後に安全柵の内部に作業者Ｐが残るリスクを低減できる。

【0102】

〔第１の変形例〕
前記第１ないし第５の実施例では、センサＣＳまたは受信器（センサ）ＣＳｒに２本の出力線Ｌ１、Ｌ２が接続された例を示したが、本発明の適用はこれに限定されず、センサには、３本以上の出力線が接続されるようにしてもよい（前記第５の実施例参照）。

【0103】

〔第２の変形例〕
前記各実施例では、センサとして、ロボットアームに巻付け可能なものを例にとって説明したが、本発明の適用はこれに限定されない。シート状のセンサを展開状態のままロボットＲに貼り付けるようにしてもよい。

【0104】

〔第３の変形例〕
本発明によるセンサとして、前記第１ないし第４の実施例では静電容量型近接センサを例にとり、前記第５、第６の実施例では距離センサを例にとって説明したが、本発明の適用はこれらに限定されるものではなく、本発明は、その他の近接センサ（たとえば磁気型等）や各種非接触センサ、ＲＦＩＤにも適用可能である。

【0105】

〔その他の変形例〕
上述した各実施例および各変形例はあらゆる点で本発明の単なる例示としてのみみなされるべきものであって、限定的なものではない。本発明が関連する分野の当業者は、本明細書中に明示の記載はなくても、上述の教示内容を考慮するとき、本発明の精神および本質的な特徴部分から外れることなく、本発明の原理を採用する種々の変形例やその他の実施例を構築し得る。

【0106】

〔他の適用例〕
前記各実施例および前記各変形例では、本発明によるセンサ装置が適用される機械の可動部として、垂直多関節ロボットのアームを例にとって説明したが、本発明の適用はこれに限定されない。本発明によるセンサ装置は、その他のロボット、たとえば水平多関節ロボットやスカラロボット、各種ロボットのアームに設けるようにしてもよく、油圧ショベルのバケット等の産業車両の可動部に設けるようにしてもよい。また、無人搬送車（AGV：Automatic Guided Vehicle または AMR：Autonomous Mobile Robot）のバンパー等に設けるようにしてもよい。無人搬送車の場合、バンパー自体が車両本体に対して可動するのではないが、バンパーが車両とともに動くため、可動部に含められる。

【産業上の利用可能性】

【0107】

本発明は、機械の可動部に対する人等の検出対象の近接を検出するセンサ装置に有用であり、とくに、構造の簡略化を要求されるものに適している。

【符号の説明】

【0108】

１： 制御システム

１０： センサ装置
１１： 第１の検出・変換回路（第１の検出・変換部）
１２： 第２の検出・変換回路（第２の検出・変換部）

１３： 制御部

２： 非常停止スイッチ（停止スイッチ）
２１： 停止ボタン
３： 電磁ソレノイド（作動部）

ＤＯ： 検出対象
ＣＳ： センサ
ＣＳｒ： 距離センサ（センサ）
Ｌ１、Ｌ２： 出力線
Ｒ： ロボット（機械）
Ｒａ_１～Ｒａ_３： アーム（可動部）

【先行技術文献】

【特許文献】

【0109】

【特許文献1】特開２００６－４３７９２号公報（段落［０００４］、［０００５］、［０００７］、［０００８］および図１ないし図４参照）

【特許文献2】特開２０１８－１４９６７３号公報（段落［００１８］、［００２１］、［００２５］、［００３０］および図１ないし図５、図８参照）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】