機床的制作方法

本發明涉及一種機床，特別涉及一種具備能夠低成本地擔保安全性的門開閉裝置的機床。

背景技術：

機床為了保護作業者免于加工時所使用的冷卻劑、加工時產生的切屑、加工所使用的刀具或工具(tooling)、被加工物等的飛散的影響，一般用被稱為擋板等的固定罩來覆蓋加工區域。另外，該固定罩的一部分為了作業者進行被加工物的更換、機內清掃和定期檢查等維護作業而設置可動式門。

該可動式門有時設為作業者親自開閉的手動門，但是為了縮短門開閉時間或通過機器人等實現自動化，有時設為使用了伺服電動機或氣缸的自動門(例如參照日本特開2006-075916號公報)。

在門自動開閉的情況下，有時由于作業者的誤操作等突發事故，造成作業者或機器人被門夾住，考慮導致受傷或損壞的危險性。為了防止這樣的事態，一般使用感知人或物存在于機內的傳感器(區域傳感器)等。但是，這樣的傳感器大多價格高，有成本方面的問題。

技術實現要素：

因此，本發明的目的在于提供一種具備能夠以低成本擔保安全性的門開閉裝置的機床。

本發明的機床具備門開閉裝置，該門開閉裝置由可動式門、驅動該可動式門的門開閉用驅動電動機、將該門開閉用驅動電動機的動力傳遞給上述可動式門的傳動機構構成，該機床具備：干擾轉矩推定部，其在上述可動式門的開閉動作時推定施加給上述門開閉用驅動電動機的干擾轉矩；轉矩比較部，其將通過該干擾轉矩推定部推定出的上述干擾轉矩與預先決定的第一上限值以及第一下限值進行比較；電動機停止部，其在通過該轉矩比較部判定為上述干擾轉矩超過上述第一上限值時，或者上述干擾轉矩低于上述第一下限值時，停止上述可動式門的上述開閉動作。

本發明的上述機床還具有門固定量拉回部，其在通過該轉矩比較部判定為上述干擾轉矩超過預先決定的第一上限值時，在上述電動機停止部進行的門開閉動作停止后，進行以下動作，即將上述可動式門向與上述可動式門停止之前的動作方向相反的方向拉回預定的距離。

在本發明的上述機床中，上述門固定量拉回部在將上述可動式門拉回預定距離時，只要對門施加負荷，就根據該負荷的大小使拉回動作速度變快。

本發明的機床具備門開閉裝置，該門開閉裝置由可動式門、驅動該可動式門的門開閉用驅動電動機、將該門開閉用驅動電動機的動力傳遞給上述可動式門的傳動機構構成，該機床具備：干擾轉矩推定部，其在上述可動式門的停止時推定施加給上述該門開閉用驅動電動機的干擾轉矩；轉矩比較部，其將通過該干擾轉矩推定部推定出的上述干擾轉矩與預先決定的第二上限值比較；以及機械停止部，其在通過該轉矩比較部判定為上述干擾轉矩超過上述第二上限值時，停止上述機床的動作。

在本發明的上述機床中，使用伺服電動機作為上述門開閉用驅動電動機。

根據本發明，能夠不使用區域傳感器等高價部件，而通過現有的結構部件來實現具備安全門開閉裝置的機床。

附圖說明

通過參照附圖說明以下實施例，能夠更加明確本發明的上述以及其他目的、特征。這些圖中：

圖1是本發明一個實施方式的具備門開閉裝置的機床的概略結構圖。

圖2是本發明第一實施方式的具備門開閉裝置的機床的功能框圖。

圖3是表示本發明第一實施方式的具備門開閉裝置的機床的動作的流程圖。

圖4是本發明第二實施方式的具備門開閉裝置的機床的功能框圖。

圖5是表示本發明第二實施方式的具備門開閉裝置的機床的動作的流程圖。

具體實施方式

以下，結合附圖說明本發明的實施方式。

在本發明的具備門開閉裝置的機床中，當在門的開閉時，門與妨礙門的開閉動作的物體(障礙物)撞擊并施加了負荷時，或者在由于部件的損壞、磨損、部件之間的不良結合等原因導致電動機空轉時，根據與電動機相關的信息(轉速、電流、位置等)判斷該負荷(干擾轉矩)，使門停止。

在本發明的具備門開閉裝置的機床中，為了判斷施加給門的負荷是異常負荷，預先決定成為判斷基準的值的上限值和下限值。并且，當門開閉中的干擾轉矩的值超過上述上限值時，或者低于上述下限值時，判定為異常負荷并停止門。另外，當超過上述上限值并且門停止時，將門低速拉回一定距離，此時，只要是對門施加負荷，就根據該負荷的大小進行使拉回動作速度變快的控制。

圖1是本發明第一實施方式的具備門開閉裝置的機床的固定罩上所設置的自動門附近的概略結構圖，圖1上部表示自動門整體圖，另外，圖1下部表示圖1上部的虛線框內的擴大圖。一般，設置在覆蓋機床的固定罩上的自動門由傳動機構、連接傳動機構和門的部件以及門構成，將電動機作為驅動源進行門開閉。另外，作為傳動機構使用絲杠、齒條&小齒輪、皮帶輪和皮帶或鏈條。在圖1所示的具備門開閉裝置的機床1中，在覆蓋加工區域的固定罩2上設置門3。在固定罩2的上部安裝有伺服電動機4、作為將該伺服電動機4的旋轉運動轉換為螺母6的直線運動的電動機構的絲杠5。另外，螺母6與作為設置在門3的上部的連接部件的金屬板7進行固定，如果伺服電動機4旋轉驅動，則金屬板7和螺母6一起移動，與該金屬板7連接的門3向圖中空白箭頭方向移動，門3開閉。

圖2是本發明第一實施方式的具備門開閉裝置的機床的進行自動門控制的機構的功能框圖。另外，圖2中省略對伺服電動機4輸出移動指令并進行門3的開閉的控制部。

加減速檢測部10檢測伺服電動機4的速度以及加減速度，將檢測出的速度以及加減速度輸出給加減速比較部12。加減速檢測部10可以從控制伺服電動機4的未圖示的伺服控制部檢測當前的伺服電動機4的速度以及加速度，也可以根據來自伺服電動機4所具備的未圖示的位置檢測器的輸出來檢測當前的伺服電動機4的速度以及加速度。

干擾轉矩推定部11推定伺服電動機4的負荷(外部轉矩)的大小，并輸出給轉矩比較部13。關于干擾轉矩推定部11推定干擾轉矩的方法，例如根據伺服電動機的實際轉速和從控制裝置對伺服電動機的轉矩指令值(電流值)進行推定，或者根據施加到伺服電動機4的電流值/電壓值進行推定的方法等那樣，使用日本特開平06-082346號公報、日本特開平07-051991號公報、日本特開平08-174383號公報、日本特開2007-219991號公報等中記載的公知方法即可。

加減速比較部12根據從加減速檢測部10接收到的伺服電動機4的速度以及加速度判定伺服電動機4是否在移動中，如果在移動中，則指示轉矩比較部13進行干擾轉矩相關的比較判定處理。

轉矩比較部13，如果從加減速比較部12被指示進行干擾轉矩相關的比較判定處理，則將從干擾轉矩推定部11接收到的伺服電動機4的干擾轉矩與預先設定的上限值以及下限值分別進行比較。并且，當伺服電動機4的干擾轉矩超過上限值時，或者當伺服電動機4的干擾轉矩低于下限值時，將該意思輸出給電動機停止部14。

電動機停止部14在從轉矩比較部13接收到伺服電動機4的干擾轉矩超過上限值的情況時，生成停止伺服電動機4的指令，對電動機固定量拉回部15進行指示，使得將所生成的停止指令、將門3拉回預定的預定量的指令、根據通過干擾轉矩推定部11推定的伺服電動機4相關的負荷(外部轉矩)的大小使拉回動作速度變快的指令輸出給伺服電動機4。

另外，電動機停止部14在從轉矩比較部13接收到伺服電動機4的干擾轉矩低于下限值時，生成使伺服電動機4停止的指令，并對電動機固定量拉回部15進行指示，使得將所生成的停止指令輸出給伺服電動機4。

電動機固定量拉回部15將從電動機停止部14接收到的停止指令輸出給伺服電動機4。另外，電動機固定量拉回部15在從電動機停止部14指示將門3拉回預先決定的預定量時，將使門3拉回預先決定的預定量的指令輸出給伺服電動機4，進一步，電動機固定量拉回部15在從電動機停止部14指示根據干擾轉矩推定部11所推定的伺服電動機4的負荷(外部轉矩)的大小使拉回動作速度變快時，向伺服電動機4輸出根據伺服電動機4的負荷(外部轉矩)的大小，使拉回動作速度變快的指令。

圖3是表示圖2所示的實施方式的具備門開閉裝置的機床的自動門的控制處理的流程圖。

[步驟SA01]加減速檢測部10檢測伺服電動機4的速度以及加減速度。

[步驟SA02]加減速比較部12根據在步驟SA01檢測出的伺服電動機4的速度以及加速度判定伺服電動機4是否在移動中。當伺服電動機4在移動中時，處理轉到步驟SA03，當不是移動中時，處理轉到步驟SA06。

[步驟SA03]干擾轉矩推定部11推定伺服電動機4的干擾轉矩。

[步驟SA04]轉矩比較部13判定在步驟SA03推定出的伺服電動機4的干擾轉矩是否超過成為預先決定的基準的轉矩的上限值。如果沒有超過則將處理轉到步驟SA05，如果超過則將處理轉到步驟SA07。

[步驟SA05]轉矩比較部13判定在步驟SA03推定出的伺服電動機4的干擾轉矩是否低于成為預先決定的基準的轉矩的下限值。如果沒有低于則將處理轉到步驟SA06，如果低于則將處理轉到步驟SA10。

[步驟SA06]判斷門的開閉狀態是正常，繼續門的開閉控制并將處理轉到步驟SA01。

[步驟SA07]判斷門的開閉狀態是異常。

[步驟SA08]電動機停止部14生成使伺服電動機4停止的指令并且輸出。

[步驟SA09]門固定量拉回部15在步驟SA08所輸出的伺服電動機4的停止指令后，輸出將門3拉回預先決定的預定量的指令、根據伺服電動機4的負荷(外部轉矩)的大小使拉回動作速度變快的指令。

[步驟SA10]判斷門的開閉狀態為異常。

[步驟SA11]電動機停止部14生成使伺服電動機4停止的指令并輸出。

在具有上述結構的本實施方式的具備門開閉機構的機床1中，能夠不使用區域傳感器等高價部件而通過已有的結構部件來實現具備安全的門開閉裝置的機床。另外，在現有技術的為了檢測門開閉時的異常而使用的區域傳感器中，不能夠檢測出在機床的內部產生的被加工物、刀具等的飛散等異常，但是在本提案中，根據伺服電動機相關的信息(轉速、電流、位置等)判斷施加給門的負荷(干擾轉矩)并使機械動作停止等，能夠提高機床的安全性。

通常，為了檢測夾住障礙物的情況，只決定干擾轉矩的上限值即可。

但是，具有以下特征，即通過同時設定下限值，還能夠檢測出門開閉機構部的部件的脫落(門從驅動機構脫落等)。這會有以下效果，即避免由于部件的脫落造成的部件損壞、通過準確地檢測門的開閉狀態而確保人或機器人等的安全等。

另外，具有以下特征，即當以異常負荷的上限值停止時，人或機器人有可能已被門夾住，因此將門低速拉回固定距離，此時只要在對門施加負荷的情況下，則根據該負荷的大小進行使拉回動作變快的動作，還能夠附加使人或機器人從被門夾住的狀態向能夠迅速脫離的狀態的回避動作。

進一步，除了門的加減速時，如果進行上述異常負荷的判斷，則還能夠避免在電動機停止之前不久和動作之后不久，或者在低速運行時等容易產生的齒隙等造成的異常負荷的誤檢測。

在本發明的具備門開閉裝置的機床中，也可以構成為，在門的開閉動作以外時對門施加了負荷時，根據伺服電動機相關的信息(轉速、電流、位置等)判定該負荷(干擾轉矩)，使機械停止。

圖4是本發明第二實施方式的具備門開閉裝置的機床的進行自動門控制的機構的功能框圖。另外，圖4中省略了對伺服電動機4輸出移動指令來進行門3的開閉的控制部。另外，圖4中的門3、伺服電動機4、以及加減速檢測部10、干擾轉矩推定部11、電動機停止部14、電動機固定量拉回部15的各個功能單元，與上述第一實施方式相同。

加減速比較部12根據從加減速檢測部10接收到的伺服電動機4的速度以及加速度，判定伺服電動機4是否是移動中，如果是移動中則指示轉矩比較部13進行門3的開閉動作停止相關的干擾轉矩的比較判定處理。

另外，加減速比較部12根據從加減速檢測部10接收到的伺服電動機4的速度以及加速度，判定伺服電動機4是否是停止中，如果是停止中，則指示轉矩比較部13進行機床1的停止相關的干擾轉矩的比較判定處理。

轉矩比較部13如果從加減速比較部12指示進行門3的開閉動作停止相關的干擾轉矩的比較判定處理，則將從干擾轉矩推定部11接收到的伺服電動機4的干擾轉矩與預先設定的第一上限值以及第一下限值分別進行比較。并且，當伺服電動機4的干擾轉矩超過第一上限值時，或者伺服電動機4的干擾轉矩低于第一下限值時，將該意思輸出給電動機停止部14。

另外，轉矩比較部13如果從加減速比較部12指示進行機床1的停止相關的干擾轉矩的比較判定處理，則將從干擾轉矩推定部11接收到的伺服電動機4的干擾轉矩與預先設定的第二上限值進行比較。并且，當伺服電動機4的干擾轉矩超過第二上限值時，將該意思輸出給機械停止部16。

機械停止部16在從轉矩比較部13接收到伺服電動機4的干擾轉矩大于第二上限值時，生成針對控制機床各部的未圖示的伺服電動機等驅動部的停止指令，并將所生成的停止指令輸出給各個驅動部。

圖5是表示圖4所示的本實施方式的具備門開閉裝置的機床的機械停止的控制處理的流程圖。

[步驟SB01]干擾轉矩推定部11推定伺服電動機4的干擾轉矩。

[步驟SB02]轉矩比較部13判定在步驟SB01推定出的伺服電動機4的干擾轉矩是否超過成為預先決定的基準的轉矩的第二上限值。如果沒有超過則將處理轉到步驟SB03，如果超過則將處理轉到步驟SB04。

[步驟SB03]判斷機床1的動作狀態是正常，繼續機床1的動作并將處理轉到步驟SB01。

[步驟SB04]判斷機床1的動作狀態是異常。

[步驟SB05]機械停止部16生成使機床1的各驅動部停止的指令并且輸出。

通過上述結構，在門的開閉動作以外時，當干擾轉矩超過第二上限值時，能夠停止機床1的動作。這在加工中等門3關閉時能夠檢測出被加工部或刀具等飛散的事故。另外，飛散的部件會沖撞門3等部件，其沖擊傳導到伺服電動機4，由此能夠檢測出干擾轉矩施加給伺服電動機4。另外，當工件更換中等門3打開時，能夠檢測出進行工件更換的機器人誤碰撞機床1的事故。同樣，機器人與機床1的各部進行碰撞時的沖擊傳導到給伺服電動機4，由此能夠檢測出對伺服電動機4施加干擾轉矩。

以上，說明了本發明的實施方式，但是本發明不僅限于上述實施方式的例子，也能夠通過加以適當的變更通過各種方式來實施。

例如，在上述實施方式中說明了第二實施方式的具備門開閉裝置的機床1包括第一實施方式的具備門開閉裝置的機床1所具備的功能的情況，但是也可以單獨安裝在第二實施方式中說明的檢測機床1的異常并停止的功能。

以上，說明了本發明的實施方式，但本發明不限定于上述實施方式的例子，也能夠通過加以適當的變更通過其他方式來實施。