机床的制作方法

本发明涉及一种机床，特别涉及一种具备能够低成本地担保安全性的门开闭装置的机床。

背景技术：

机床为了保护作业者免于加工时所使用的冷却剂、加工时产生的切屑、加工所使用的刀具或工具(tooling)、被加工物等的飞散的影响，一般用被称为挡板等的固定罩来覆盖加工区域。另外，该固定罩的一部分为了作业者进行被加工物的更换、机内清扫和定期检查等维护作业而设置可动式门。

该可动式门有时设为作业者亲自开闭的手动门，但是为了缩短门开闭时间或通过机器人等实现自动化，有时设为使用了伺服电动机或气缸的自动门(例如参照日本特开2006-075916号公报)。

在门自动开闭的情况下，有时由于作业者的误操作等突发事故，造成作业者或机器人被门夹住，考虑导致受伤或损坏的危险性。为了防止这样的事态，一般使用感知人或物存在于机内的传感器(区域传感器)等。但是，这样的传感器大多价格高，有成本方面的问题。

技术实现要素：

因此，本发明的目的在于提供一种具备能够以低成本担保安全性的门开闭装置的机床。

本发明的机床具备门开闭装置，该门开闭装置由可动式门、驱动该可动式门的门开闭用驱动电动机、将该门开闭用驱动电动机的动力传递给上述可动式门的传动机构构成，该机床具备：干扰转矩推定部，其在上述可动式门的开闭动作时推定施加给上述门开闭用驱动电动机的干扰转矩；转矩比较部，其将通过该干扰转矩推定部推定出的上述干扰转矩与预先决定的第一上限值以及第一下限值进行比较；电动机停止部，其在通过该转矩比较部判定为上述干扰转矩超过上述第一上限值时，或者上述干扰转矩低于上述第一下限值时，停止上述可动式门的上述开闭动作。

本发明的上述机床还具有门固定量拉回部，其在通过该转矩比较部判定为上述干扰转矩超过预先决定的第一上限值时，在上述电动机停止部进行的门开闭动作停止后，进行以下动作，即将上述可动式门向与上述可动式门停止之前的动作方向相反的方向拉回预定的距离。

在本发明的上述机床中，上述门固定量拉回部在将上述可动式门拉回预定距离时，只要对门施加负荷，就根据该负荷的大小使拉回动作速度变快。

本发明的机床具备门开闭装置，该门开闭装置由可动式门、驱动该可动式门的门开闭用驱动电动机、将该门开闭用驱动电动机的动力传递给上述可动式门的传动机构构成，该机床具备：干扰转矩推定部，其在上述可动式门的停止时推定施加给上述该门开闭用驱动电动机的干扰转矩；转矩比较部，其将通过该干扰转矩推定部推定出的上述干扰转矩与预先决定的第二上限值比较；以及机械停止部，其在通过该转矩比较部判定为上述干扰转矩超过上述第二上限值时，停止上述机床的动作。

在本发明的上述机床中，使用伺服电动机作为上述门开闭用驱动电动机。

根据本发明，能够不使用区域传感器等高价部件，而通过现有的结构部件来实现具备安全门开闭装置的机床。

附图说明

通过参照附图说明以下实施例，能够更加明确本发明的上述以及其他目的、特征。这些图中：

图1是本发明一个实施方式的具备门开闭装置的机床的概略结构图。

图2是本发明第一实施方式的具备门开闭装置的机床的功能框图。

图3是表示本发明第一实施方式的具备门开闭装置的机床的动作的流程图。

图4是本发明第二实施方式的具备门开闭装置的机床的功能框图。

图5是表示本发明第二实施方式的具备门开闭装置的机床的动作的流程图。

具体实施方式

以下，结合附图说明本发明的实施方式。

在本发明的具备门开闭装置的机床中，当在门的开闭时，门与妨碍门的开闭动作的物体(障碍物)撞击并施加了负荷时，或者在由于部件的损坏、磨损、部件之间的不良结合等原因导致电动机空转时，根据与电动机相关的信息(转速、电流、位置等)判断该负荷(干扰转矩)，使门停止。

在本发明的具备门开闭装置的机床中，为了判断施加给门的负荷是异常负荷，预先决定成为判断基准的值的上限值和下限值。并且，当门开闭中的干扰转矩的值超过上述上限值时，或者低于上述下限值时，判定为异常负荷并停止门。另外，当超过上述上限值并且门停止时，将门低速拉回一定距离，此时，只要是对门施加负荷，就根据该负荷的大小进行使拉回动作速度变快的控制。

图1是本发明第一实施方式的具备门开闭装置的机床的固定罩上所设置的自动门附近的概略结构图，图1上部表示自动门整体图，另外，图1下部表示图1上部的虚线框内的扩大图。一般，设置在覆盖机床的固定罩上的自动门由传动机构、连接传动机构和门的部件以及门构成，将电动机作为驱动源进行门开闭。另外，作为传动机构使用丝杠、齿条&小齿轮、皮带轮和皮带或链条。在图1所示的具备门开闭装置的机床1中，在覆盖加工区域的固定罩2上设置门3。在固定罩2的上部安装有伺服电动机4、作为将该伺服电动机4的旋转运动转换为螺母6的直线运动的电动机构的丝杠5。另外，螺母6与作为设置在门3的上部的连接部件的金属板7进行固定，如果伺服电动机4旋转驱动，则金属板7和螺母6一起移动，与该金属板7连接的门3向图中空白箭头方向移动，门3开闭。

图2是本发明第一实施方式的具备门开闭装置的机床的进行自动门控制的机构的功能框图。另外，图2中省略对伺服电动机4输出移动指令并进行门3的开闭的控制部。

加减速检测部10检测伺服电动机4的速度以及加减速度，将检测出的速度以及加减速度输出给加减速比较部12。加减速检测部10可以从控制伺服电动机4的未图示的伺服控制部检测当前的伺服电动机4的速度以及加速度，也可以根据来自伺服电动机4所具备的未图示的位置检测器的输出来检测当前的伺服电动机4的速度以及加速度。

干扰转矩推定部11推定伺服电动机4的负荷(外部转矩)的大小，并输出给转矩比较部13。关于干扰转矩推定部11推定干扰转矩的方法，例如根据伺服电动机的实际转速和从控制装置对伺服电动机的转矩指令值(电流值)进行推定，或者根据施加到伺服电动机4的电流值/电压值进行推定的方法等那样，使用日本特开平06-082346号公报、日本特开平07-051991号公报、日本特开平08-174383号公报、日本特开2007-219991号公报等中记载的公知方法即可。

加减速比较部12根据从加减速检测部10接收到的伺服电动机4的速度以及加速度判定伺服电动机4是否在移动中，如果在移动中，则指示转矩比较部13进行干扰转矩相关的比较判定处理。

转矩比较部13，如果从加减速比较部12被指示进行干扰转矩相关的比较判定处理，则将从干扰转矩推定部11接收到的伺服电动机4的干扰转矩与预先设定的上限值以及下限值分别进行比较。并且，当伺服电动机4的干扰转矩超过上限值时，或者当伺服电动机4的干扰转矩低于下限值时，将该意思输出给电动机停止部14。

电动机停止部14在从转矩比较部13接收到伺服电动机4的干扰转矩超过上限值的情况时，生成停止伺服电动机4的指令，对电动机固定量拉回部15进行指示，使得将所生成的停止指令、将门3拉回预定的预定量的指令、根据通过干扰转矩推定部11推定的伺服电动机4相关的负荷(外部转矩)的大小使拉回动作速度变快的指令输出给伺服电动机4。

另外，电动机停止部14在从转矩比较部13接收到伺服电动机4的干扰转矩低于下限值时，生成使伺服电动机4停止的指令，并对电动机固定量拉回部15进行指示，使得将所生成的停止指令输出给伺服电动机4。

电动机固定量拉回部15将从电动机停止部14接收到的停止指令输出给伺服电动机4。另外，电动机固定量拉回部15在从电动机停止部14指示将门3拉回预先决定的预定量时，将使门3拉回预先决定的预定量的指令输出给伺服电动机4，进一步，电动机固定量拉回部15在从电动机停止部14指示根据干扰转矩推定部11所推定的伺服电动机4的负荷(外部转矩)的大小使拉回动作速度变快时，向伺服电动机4输出根据伺服电动机4的负荷(外部转矩)的大小，使拉回动作速度变快的指令。

图3是表示图2所示的实施方式的具备门开闭装置的机床的自动门的控制处理的流程图。

[步骤SA01]加减速检测部10检测伺服电动机4的速度以及加减速度。

[步骤SA02]加减速比较部12根据在步骤SA01检测出的伺服电动机4的速度以及加速度判定伺服电动机4是否在移动中。当伺服电动机4在移动中时，处理转到步骤SA03，当不是移动中时，处理转到步骤SA06。

[步骤SA03]干扰转矩推定部11推定伺服电动机4的干扰转矩。

[步骤SA04]转矩比较部13判定在步骤SA03推定出的伺服电动机4的干扰转矩是否超过成为预先决定的基准的转矩的上限值。如果没有超过则将处理转到步骤SA05，如果超过则将处理转到步骤SA07。

[步骤SA05]转矩比较部13判定在步骤SA03推定出的伺服电动机4的干扰转矩是否低于成为预先决定的基准的转矩的下限值。如果没有低于则将处理转到步骤SA06，如果低于则将处理转到步骤SA10。

[步骤SA06]判断门的开闭状态是正常，继续门的开闭控制并将处理转到步骤SA01。

[步骤SA07]判断门的开闭状态是异常。

[步骤SA08]电动机停止部14生成使伺服电动机4停止的指令并且输出。

[步骤SA09]门固定量拉回部15在步骤SA08所输出的伺服电动机4的停止指令后，输出将门3拉回预先决定的预定量的指令、根据伺服电动机4的负荷(外部转矩)的大小使拉回动作速度变快的指令。

[步骤SA10]判断门的开闭状态为异常。

[步骤SA11]电动机停止部14生成使伺服电动机4停止的指令并输出。

在具有上述结构的本实施方式的具备门开闭机构的机床1中，能够不使用区域传感器等高价部件而通过已有的结构部件来实现具备安全的门开闭装置的机床。另外，在现有技术的为了检测门开闭时的异常而使用的区域传感器中，不能够检测出在机床的内部产生的被加工物、刀具等的飞散等异常，但是在本提案中，根据伺服电动机相关的信息(转速、电流、位置等)判断施加给门的负荷(干扰转矩)并使机械动作停止等，能够提高机床的安全性。

通常，为了检测夹住障碍物的情况，只决定干扰转矩的上限值即可。

但是，具有以下特征，即通过同时设定下限值，还能够检测出门开闭机构部的部件的脱落(门从驱动机构脱落等)。这会有以下效果，即避免由于部件的脱落造成的部件损坏、通过准确地检测门的开闭状态而确保人或机器人等的安全等。

另外，具有以下特征，即当以异常负荷的上限值停止时，人或机器人有可能已被门夹住，因此将门低速拉回固定距离，此时只要在对门施加负荷的情况下，则根据该负荷的大小进行使拉回动作变快的动作，还能够附加使人或机器人从被门夹住的状态向能够迅速脱离的状态的回避动作。

进一步，除了门的加减速时，如果进行上述异常负荷的判断，则还能够避免在电动机停止之前不久和动作之后不久，或者在低速运行时等容易产生的齿隙等造成的异常负荷的误检测。

在本发明的具备门开闭装置的机床中，也可以构成为，在门的开闭动作以外时对门施加了负荷时，根据伺服电动机相关的信息(转速、电流、位置等)判定该负荷(干扰转矩)，使机械停止。

图4是本发明第二实施方式的具备门开闭装置的机床的进行自动门控制的机构的功能框图。另外，图4中省略了对伺服电动机4输出移动指令来进行门3的开闭的控制部。另外，图4中的门3、伺服电动机4、以及加减速检测部10、干扰转矩推定部11、电动机停止部14、电动机固定量拉回部15的各个功能单元，与上述第一实施方式相同。

加减速比较部12根据从加减速检测部10接收到的伺服电动机4的速度以及加速度，判定伺服电动机4是否是移动中，如果是移动中则指示转矩比较部13进行门3的开闭动作停止相关的干扰转矩的比较判定处理。

另外，加减速比较部12根据从加减速检测部10接收到的伺服电动机4的速度以及加速度，判定伺服电动机4是否是停止中，如果是停止中，则指示转矩比较部13进行机床1的停止相关的干扰转矩的比较判定处理。

转矩比较部13如果从加减速比较部12指示进行门3的开闭动作停止相关的干扰转矩的比较判定处理，则将从干扰转矩推定部11接收到的伺服电动机4的干扰转矩与预先设定的第一上限值以及第一下限值分别进行比较。并且，当伺服电动机4的干扰转矩超过第一上限值时，或者伺服电动机4的干扰转矩低于第一下限值时，将该意思输出给电动机停止部14。

另外，转矩比较部13如果从加减速比较部12指示进行机床1的停止相关的干扰转矩的比较判定处理，则将从干扰转矩推定部11接收到的伺服电动机4的干扰转矩与预先设定的第二上限值进行比较。并且，当伺服电动机4的干扰转矩超过第二上限值时，将该意思输出给机械停止部16。

机械停止部16在从转矩比较部13接收到伺服电动机4的干扰转矩大于第二上限值时，生成针对控制机床各部的未图示的伺服电动机等驱动部的停止指令，并将所生成的停止指令输出给各个驱动部。

图5是表示图4所示的本实施方式的具备门开闭装置的机床的机械停止的控制处理的流程图。

[步骤SB01]干扰转矩推定部11推定伺服电动机4的干扰转矩。

[步骤SB02]转矩比较部13判定在步骤SB01推定出的伺服电动机4的干扰转矩是否超过成为预先决定的基准的转矩的第二上限值。如果没有超过则将处理转到步骤SB03，如果超过则将处理转到步骤SB04。

[步骤SB03]判断机床1的动作状态是正常，继续机床1的动作并将处理转到步骤SB01。

[步骤SB04]判断机床1的动作状态是异常。

[步骤SB05]机械停止部16生成使机床1的各驱动部停止的指令并且输出。

通过上述结构，在门的开闭动作以外时，当干扰转矩超过第二上限值时，能够停止机床1的动作。这在加工中等门3关闭时能够检测出被加工部或刀具等飞散的事故。另外，飞散的部件会冲撞门3等部件，其冲击传导到伺服电动机4，由此能够检测出干扰转矩施加给伺服电动机4。另外，当工件更换中等门3打开时，能够检测出进行工件更换的机器人误碰撞机床1的事故。同样，机器人与机床1的各部进行碰撞时的冲击传导到给伺服电动机4，由此能够检测出对伺服电动机4施加干扰转矩。

以上，说明了本发明的实施方式，但是本发明不仅限于上述实施方式的例子，也能够通过加以适当的变更通过各种方式来实施。

例如，在上述实施方式中说明了第二实施方式的具备门开闭装置的机床1包括第一实施方式的具备门开闭装置的机床1所具备的功能的情况，但是也可以单独安装在第二实施方式中说明的检测机床1的异常并停止的功能。

以上，说明了本发明的实施方式，但本发明不限定于上述实施方式的例子，也能够通过加以适当的变更通过其他方式来实施。