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セーフティライトカーテンとは | 日本

セーフティライトカーテン(以下、ライトカーテン)は、防護扉のない出入り口における人や物の通過を光線によって検出する安全装置です(図1)。

動作原理

ライトカーテンは、投光器と受光器を組み合わせて使用します。
投光器から放たれる複数の平行な光線が、受光器で正確に受光されるように設置します(図2)。両者の間に遮る物体がない(人が通過していない)場合は、全ての光線が受光器に届いていることをもって安全な状態であると見なし、受光側の出力をオンにして機械の運転を許可します。
一方、人の手や体などによって光線の一部または全てが遮られたら、危険な状態であると判断し、受光側の出力をオフにして機械を停止します。
 
また、ライトカーテンの各軸の光線は決まったパターンで投光し、そのパターン通りに受光している場合のみ受光器の出力をオンにします。この仕組みによって、受光側ユニットに強力な外乱光が入ったり、遮光する物体があったり、光軸がズレていたりして受光する順番が乱れた場合も受光器の出力はオフとなります。つまり、投受光器間を人や物体が通過したときだけではなく、投受光器の位置ずれ、外乱光、投光停止、また、システムに何らかの異常が発生したときも機械を停止させ、安全を確保できるように設計されています。
 

ライトカーテンの使用例

ライトカーテンの具体的な使用例を紹介します。
図3は、プレス機に設置した例です。サイクルタイムの短いプレス機械で、作業者がワーク(被加工物)の投入/搬出を行う場合に、指、手、腕などを検知するためにライトカーテンを使用しています。
また、図4は産業用ロボットに設置した例です。産業用ロボットの安全柵の開口部にライトカーテンを設置することで、安全柵の一部として使用することも可能です。
ライトカーテンを用いた場合、扉の開閉が不要なため、安全柵の開口部からワークを効率良くセットできるようになります。

ライトカーテンの設置場所の決定 ―最小距離の確保-

ライトカーテンは、人や物体の進入を遮蔽する柵や防護扉ではないので、人や物体が光線を遮ったことを検知してから機械(の可動部)を停止するまでの時間(T:総合システム停止性能)に基づいて、人や物体が動作中の危険源に接触しないようにするための距離(S:最小距離)を確保する必要があります。この最小距離(S)に基づいてライトカーテンの設置場所を決めます。
それにはまず、遮光する物の大きさに応じて適切な光軸ピッチのライトカーテンを用いなければなりません。
その上で、決められた計算式によって最小距離(S)を算出します(図5)。
 
最小距離(S)だけではなく、ライトカーテンの設置高さや長さについても確認しておく必要があります。
ライトカーテンの検出エリアを迂回して危険区域に侵入できないように設置しなければなりません。また、危険区域への侵入には必ずライトカーテンの検出エリアを通るように設置するようにライトカーテンの長さも検討しなければなりません(図6)。
ライトカーテンの長さは、300 mm程度のものから2,000 mm近いものまでさまざまな大きさがそろっていますので、設置場所に応じて適切なものを選んでください。
 

使用上および設置上の注意点


前述の通り、ライトカーテンは安全柵や防護扉を使わずに安全を実現する装置なので、それに伴う注意事項があります。
加えて、光学系の電子機器という面での注意事項も存在します。
 
■機械から出てくる切粉/切削油/放射線/騒音などは遮蔽できません。このようなものを遮蔽しなければならない場合は、ライトカーテンは使用できません。防護扉とインターロック装置(安全スイッチ)の組み合わせを使用する必要があります。
■蒸気やホコリなどの多いところでは、光線が妨げられたり、投光/受光のレンズが汚れたりするので、検知エラーが発生する可能性があります。また、レンズの定期的な清掃が必要となる可能性があります。設置環境をよくご確認ください。
■太陽光やストロボ光などのライトカーテンにとっての外乱光は、検知エラーの原因となる可能性があります。受光器の受光面に外乱光が直接当たらないように設置してください。
■反射性の壁面などが近くにあると、人や物体によって光線を遮蔽されていても受光器がその反射光を受光してしまい、検知エラーが発生する可能性があります。事前に検知エラーが発生しないかご確認ください。