CN102615551B - 一种设有碰撞监测装置的机床 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种数控机床以加工一种工件(WS)，其包括一个工作主轴(140)，至少一个进给轴(X，111；Y，112；Z，121)，以及一个在所述机床(100)上的监测碰撞装置(200)，其中所述监测碰撞装置(200)包括一个安装在该机床的加工部件(130)上的碰撞传感器(210)，当由碰撞传感器(210)检测的测量值超过碰撞限制值时，碰撞检测装置(220，290)用于检测该机床(100)上的加工部件(130，140，152，150)，以及信号输出装置(230)，当该碰撞检测装置(220)检测到碰撞时，该信号输出装置(230)输出停止信号以使该机床上的至少一个工作主轴(140)和至少一个进给轴(X，111；Y，112；Z，121)停止工作。本发明的机床(100)包括在机床(100)上确定碰撞限制值的单元(240；170；190)。

Description

一种设有碰撞监测装置的机床

技术领域

本发明涉及加工工件的数控机床，具有一个工作主轴、至少一个进给轴和一个监测碰撞装置。该监测碰撞装置包括安装在机床加工部件上的碰撞传感器、当碰撞传感器侦测到的测量值超过碰撞限制值时侦测机床加工部件的碰撞的碰撞侦测装置以及当碰撞侦测装置侦测到一个碰撞时输出停止信号的信号输出装置，该停止信号用于停止该机床的该至少一个工作主轴和该至少一个进给轴。

背景技术

在现有技术中，在加工工件的数控机床上监控碰撞的一般装置是已知的，其包括当该碰撞监测单元的一个碰撞传感器侦测到的测量值超过一个碰撞限制值(例如，在机床发生碰撞或当工件被太用力地加工时)侦测机床加工部件的碰撞的碰撞监测单元，以及当碰撞监测单元侦测到一个碰撞时停止机床的至少一个工作主轴和至少一个进给轴的停止单元。

这种装置一般包括一个碰撞传感器，例如夹式引伸计(clip gauge)，其可以特别靠近机床的工作主轴安装(例如安装在机床的铣头上)。当监控传感器的测量值超过预定碰撞限定值时，碰撞监测单元通过信号输入接收碰撞传感器的测量信号，并适于侦测碰撞。

在这种监测碰撞装置中，现有技术中的碰撞限制值是由制造商预定的，例如，预定至一个值20g(g表示重力加速度)，其无法被机床操作者或数控机床的控制数据编程人员修改。

一旦碰撞监测单元侦测到碰撞传感器的测量值超过了预定碰撞限制值，机床立即通过机床控制快速停机，例如，通过可编程逻辑控制器(PLC)，其中机床工作主轴的驱动和进给的驱动被停止以能够防止或至少降低因侦测到的碰撞对机床造成的损害。一旦碰撞监测单元侦测到碰撞之后，可能例如会通过可编程逻辑控制器触发机床的紧急停机或启动工作主轴和进给轴的至少快速停止。在这个过程中，工作主轴和进给轴的驱动被以尽可能大的加速度停止和减速，特别是在侦测到机床上的伺服滞后超过限制值之前以及机床的加工部件发生变形之前。

这种情形下，如上所述，该预定的碰撞限制值被制造商固定设置至特定的最大加速值，使得工作主轴和进给轴的驱动的停机以及机床的紧急停机利用碰撞侦测根据制造商预定的碰撞限定值独立于加工过程被分别触发。

发明内容

对于现有技术中的数控机床的监测碰撞装置，本发明的目的是提供一个具有监测碰撞装置的机床，其能够高效、安全和快速侦测机床的加工部件的碰撞，并且随后能够安全和快速停机或停止机床工作主轴和进给轴，以在发生碰撞时能够以给高效和更安全的方式避免对机床的损害。

本发明的另一个目的是提供具有监测碰撞装置的机床，该监测碰撞装置能够实现独立于加工过程的机床工作主轴和进给轴的停机或停止，以在发生碰撞时能够以给高效和更安全的方式避免对机床的损害。

为实现本发明的上述目的，本发明提供了根据权利要求1的机床。附属权利要求是关于本发明的优选设计和例示性实施例。

本发明提供一种加工工件的数控机床，包括工作主轴、至少一个进给轴以及上述机床的监测碰撞装置。其中，监测碰撞装置包括安装在机床加工部件上的碰撞传感器、当碰撞传感器侦测的测量值超过碰撞限制值时侦测机床的加工部件的碰撞的碰撞侦测装置以及当碰撞侦测装置侦测到一个碰撞时输出停止信号的信号输出装置，该停止信号用于停止至少一个工作主轴(视情况，在停止进给轴从而不切割工件之后延迟一段时间再停止工作主轴)和/或机床的该至少一个进给轴。

本发明的特征在于该机床还包括用于在机床上确定(建立)一个或多个碰撞限制值的单元。因此，该装置能够以有利的方式直接在机床上根据工件加工或工件加工过程设置、预定或确定/建立一个或多个碰撞限制值

在本发明中，机床上的碰撞侦测和随后的机床的工作主轴和/或单个或多个进给轴的停止不仅是基于一般由制造商预定的不可设置的且独立于加工过程的碰撞限制值，而是本发明可以一种有利的方式直接在机床上可变更地设置用于碰撞侦测的碰撞限制值以对各种加工过程的碰撞限制值进行优化。

因此，本发明能够使加工工件过程中的碰撞限制值可变化地适应各种加工过程特定属性，例如工件或刀具的材料，所用刀具的类型(例如具有不同直径的铣刀、具有不同直径和/或不同数目刃口的铣刀、测量传感器)，加工类型(例如粗加工、精加工、磨平或甚至只是通过测量传感器扫描工件)，或甚至是在机床上加工工件的各加工步骤或切削运动的各种条件。因此，本发明能够使机床上的碰撞侦测适应各种加工过程的条件。

根据本发明，可以特别地以有利的方式设置适应制造不同工件的各种加工阶段以及制造一个工件(具有各种最大负载)的各单独加工阶段的碰撞限制值，使得监测碰撞装置的碰撞侦测可针对各种加工阶段及其条件进行优化。因此，本发明根据加工过程有利地使机床上的碰撞侦测与各种条件相适应，并将碰撞侦测针对不同加工操作和加工阶段进行可变化地优化。

因此，根据本发明和根据加工可动态地设置碰撞限制值使之被优化，除了快速和可靠的碰撞侦测之外，还可以通过碰撞监测单元进一步执行有利的过程监控，因为设置较低的碰撞限制值不仅侦测“真实”的碰撞(在这种情形下，为了安全原因和保护机床有必要尽可能快的触发机床停机)，而且能够侦测其它对机床危害较轻的负载较低的事件并在较低负载下警告使用者或触发机床停机。

例如，可以通过教学功能(示教或学习功能)依据加工(具体而言，根据刀具和/或切削)设置碰撞限制值。在这种设置过程中，在一个样件加工(sample machining)或参考加工(例如，依赖刀具和/或切削)，正常发生的负载被动态侦测。然后，各种依赖刀具和/或依赖切削的碰撞限制值可根据该参考加工而被设置用于实际加工的不同加工阶段，这些限制值每个具有小的高于在教导过程中侦测到的负载的偏差。因此，已经具有超过在教导过程中侦测到的负载的小的负载超过量以警告使用者和/或自动触发一种反应，例如，机床停机或至少一个轴驱动停止以防止轴的进一步操作(例如，作为一个免切割功能，让刀具在主轴停止(在进给轴驱动被触发停止的情况下)之前不切割工件)。因此，本发明不仅可用于侦测碰撞，还可以额外地或另外用于优化过程监控以侦测小的过量负载或过载，例如，刀具断裂。

在这个过程中，在机床上可依据工件的加工设置的碰撞限制值的确定可有利地在机床上直接执行，例如，机床操作者通过监测碰撞装置的输入装置手动执行，在机床控制或机床数控的编程过程中(例如，当编写NC程序时)加以规范，或也可以利用电气接口(例如，分别通过总线系统或现场总线系统和模拟接口)的可控制规范值加以执行。

因此，根据本发明，提供了一种包括监测碰撞装置的机床，其能够实现依赖加工过程的工作主轴和/或进给轴的停机或停止以能够在发生碰撞时以一种更有效和安全的方式避免损伤机床。因此，本发明能够实现依赖加工过程和可变的、具有快速机床反应的碰撞损害保护。

优选地是，在机床上确定碰撞限制值的单元构造成使得该碰撞限制值可在机床正在运行过程中在机床上修改。这提供的优点是，该碰撞限制值不仅可直接在机床上为后续加工过程进行设置，而且可在加工仍在继续的情况下直接使碰撞限制值适应加工的细节且被优化设置。

优选地是，在机床上确定碰撞限制值的单元包括让机床操作者设置该碰撞限制值的设置装置。这使操作者能够直接在机床上和在加工过程中(如果必要)手动设置碰撞值以手动方式让碰撞值适应加工的细节。

优选的是，在机床上确定碰撞限制值的单元构造成使得该碰撞限制值可被设置在小于或等于最大碰撞限制值的一个范围内，具体而言，是被设置在小雨或等于制造商预定的碰撞限制值的一个范围内。因此，这就能够以有利的方式保证该碰撞限制值不会被设置的过高使得碰撞不再被可靠地侦测。而且，这也可以设置个别碰撞值低于预定碰撞限制值以适应加工的细节使得万一发生刀具断裂，弱冲击或碰撞时可以实现机床停机。例如，该碰撞限制值可悲确定或设置为一个绝对值或一个相对于预定最大可设置的碰撞限制值的相对值(例如，通过相对于该预定碰撞限制值的一个百分比表示)。

这使得可以进一步区分真实碰撞和过载，例如，由于刀具断裂、弱冲击、不平衡或轴承破坏等可被侦测用于过程监控。例如，该监测碰撞装置可被形成为一个过程监控单元，其适于监控碰撞传感器侦测到的值是否超过设置的碰撞限制值以侦测过载，并监控碰撞传感器侦测到的值是否超过最大碰撞限制值以侦测需要立即停机的真实碰撞。

为此，还可以变更该过程监控单元使得当传感器侦测到的值超过该最大碰撞值时触发包括所有轴驱动和工作主轴停止的绝对机床停机，并当传感器侦测到的值超过设置为较小一些的碰撞限制值时触发另一种反应。作为一种针对传感器侦测到的值超过设置为较小一些的碰撞限制值的情形的反应，当然也可以是提供绝对机床停机的触发。然而，也可以只是输出警告至使用者使得使用者自己可决定那种反应是必要的，或者也可以提供一种免切割功能，其触发一个或多个进给轴的驱动的立即停止但不停止工作主轴的驱动或至少在延迟一段时间之后停止他们使得切削运动不是立刻停止，该刀具因此可以做切削运动但不切割工件，不会被卡住(这使得机床在停止后的启动变得更加容易并避免了对刀具和工件的不必要的损害)。优选的是，操作者可以在过程监控单元设置针对传感器值超过设置的碰撞限制值的情形应该触发哪种机床反应，也可以针对传感器超过最大碰撞限制值的情形应该触发哪种机床反应。

而且，可以设置低于最大限制值的多个限制值和针对每两个限制值之间的范围设置不同的反应。可设置的反应可以是如下所述：仅仅以光显示和/或声音警告信号警告使用者、停止进给(停止机床的进给轴的驱动而工作主轴继续转动)或停止进给并延迟停止工作主轴(停止机床的进给轴的驱动而工作主轴继续短时转动，延迟一段时间后工作主轴驱动被停止使得刀具不切割工件)、自动换刀(例如，当限制值的超过量表明刀具断裂时)、利用额外制动装置的进给轴和工作主轴快速停止。该最大碰撞限制值也可被设置成其他实施方式。

优选的是，在机床上确定碰撞限制值的单元构造成使得该碰撞限制值可根据加工工件所使用的刀具来加以设置。因此，根据本发明的一个特别优选的实施例，碰撞限制值可根据加工工件所使用的刀具来设置，即，优选的是，该碰撞限制值可根据机床上的工件的加工来加以设置。

这提供的好处是没有必要在使用不同的刀具的工件整个加工中使用单一预定碰撞限制值，而是依赖刀具的多个碰撞限制值分别针对利用不同刀具执行的不同加工阶段进行设置。各依赖刀具设置的碰撞限制值可被直接适应各刀具的属性。

这样的话，例如可以将机床上不同刀具对过于用力的加工操作、冲击和碰撞的具有不同敏感度的反应加以考虑。例如，可以考虑具有小直径的刀具或用在机床上的测量传感器在弱冲击或碰撞时可能发生严重损坏，而具有大直径的钻头或铣刀在更大力的加工、弱冲击或碰撞时不会被损坏或仅仅小程度的损坏。例如，测量传感器尤其具有实质上较铣刀或钻头高的敏感度。而且，钻头应对侧向冲击不如铣刀结实。因此，在本发明的这种有利设计中，依赖刀具的碰撞限制值可被设置，使得碰撞侦测将所用的刀具及其敏感度纳入考虑并使得随后能够快速停止主轴和进给轴驱动。

具体而言，本发明的依赖刀具的碰撞限制值可被设置的这种有利设计使得当更敏感的刀具被使用时较低的碰撞限制值可被设置，使得在弱碰撞情形下，该限制值已经被超过，则在弱碰撞情形下可启动主轴和进给轴驱动的停止。因此，在碰撞发生时或过于用力的加工情形下对机床的碰撞损害可以更加高效和安全地避免。

具体而言，在使用不同刀具的不同加工阶段根据刀具来设置碰撞限制值使得，当工件被当前使用的刀具加工时，可以将碰撞侦测与预期的最大负载相适应，其中在出现超过当前使用的刀具所期望的最大负载的小的超过量的时候，可以确保碰撞侦测并随后停止工作主轴和进给轴的停止。

优选的是，在机床上确定碰撞限制值的单元构造成使得，当刀具从机床上更换时，该碰撞限制值可被机床操作者根据该更换的刀具进行设置。这提供的优点是该操作者可手动设置该欲被设置的碰撞限制值并视情况在加工过程中手动直接使其适应当前的加工情形。

优选的是，该监测碰撞装置包括碰撞限制值数据存储装置，用于存储碰撞限制值数据，这些数据表示针对多个刀具的依赖刀具的碰撞限制值。因此，提供的优点是针对不同刀具的依赖刀具的碰撞限制值可事先在碰撞限制值数据中进行规定，使得碰撞限制值的依赖刀具的设定可根据这些规定自动进行，或者建议的值可根据存储的依赖刀具的碰撞限制值被显示给操作者，用于根据刀具手动设置。

优选的是，在机床更换刀具后，确定碰撞限制值的单元适于根据限制值数据规定的用于更换后的刀具的碰撞限制值自动设置碰撞限制值。这提供的优点是特定于刀具或依赖刀具的碰撞限制值可在碰撞限制值数据中规定，当机床更换刀具(例如，通过自动换刀装置)后，之前设置或确定的碰撞限制值可被自动设置值存储在碰撞限制值数据中的用于更换后的刀具的碰撞限制值。

优选的是，当在刀具更换后碰撞限制值自动设置或确定时，如果碰撞限制值数据中没有规定或存储用于更换后的刀具的碰撞限制值，确定碰撞限制值的单元适于将碰撞限制值设置至预定的最大碰撞限制值。因此，在上述本发明的实施例中可有利的设置一个安全的碰撞限制值，即使碰撞限制值数据中没有表示用于被更换的刀具的特定于刀具的碰撞限制值。

作为上述在机床换刀后的依赖刀具的自动设置方式的一种替代方式，机床操作者可在换刀时利用输入装置通过手动控制设置或指明用于被更换的刀具的依赖刀具的碰撞限制值。如果操作者没有指定碰撞限制值，且没有提供用于被更换的刀具的碰撞限制值数据，则优选的是该预定最大碰撞限制值被重新设置。

优选的是，确定碰撞限制值的单元适于根据控制数据，尤其是根据NC程序确定碰撞限制值。通过这些NC程序工件的加工在机床上被数字控制。控制数据优选的是指明至少一个欲针对工件加工过程中的一个或多个加工步骤设置的碰撞限制值。

优选的是，控制数据和NC程序分别指明至少一个用于工件加工过程中的一个或多个加工步骤的碰撞限制值。鉴于用于一个或多个加工步骤的碰撞限制值可被控制数据和NC程序中的规定分别直接设置，因此碰撞限制值可根据加工或加工过程来设置。例如，控制数据可以是重新编程或自动产生的NC程序，其中包括的程序命令在加工过程中的两个加工步骤之间的预定时间点指示根据加工步骤将碰撞值限制值设置或重设值该NC程序规定的值。因此，可在控制数据中自动规定，在加工过程中的第二加工步骤中的碰撞限制值被固定至或设置至不同于第一加工步骤中的值。

欲在控制数据或NC程序中设置的碰撞限制值可根据刀具进行规定，通过使用用于更换刀具的控制数据的数字命令指明该新的将要被设置的碰撞限制值，和/或根据加工类型(例如，粗加工、精加工、磨平、通过测量传感器的扫描操作)，即，例如根据控制数据指明的机床的一个或多个进给轴的进给速度和/或根据控制数据指明的主轴工作速度或主轴旋转速度。

而且，本发明的设计使得可以指定针对特别机床功能的特别碰撞限制值，这些特别碰撞限制值与工件加工间接相关，例如，针对换刀或托盘期间设置的碰撞限制值。

欲在控制数据中设置的碰撞限制值的规定使得可以可以针对单个加工步骤设置特定于加工的碰撞限制值，例如，也针对单个切割运动或针对个切割运动或加工步骤之间的更快的进给轴位移。

优选的是，确定碰撞限制值的单元适于根据碰撞传感器在第一加工期间侦测到的最大测量值设置第二加工期间的碰撞限制值。在这里，加工期间可对应工件的整体加工，根据NC程序或NC程序中的一个或多个程序区的加工，工件的部分加工、工件加工过程中的一个或多个加工步骤以及也对应利用特别刀具的个别加工阶段，等等。

这使得可以一种尤其有利的简单方式根据之前类似或相同加工阶段中发生的最大负载来自动设置最佳适应工件加工过程中的特定加工阶段(例如，适应个别切削运动和/或加工步骤)的碰撞值。

例如，这使得可以有利的方式首先根据机床上的控制数据(例如NC程序)执行工件工件的参考加工，当另一个第二工件根据相同的控制数据(例如，通过相同的NC程序)进行类似加工时，当第二工件被加工或在第二工件被加工的个别加工步骤中，可以根据第一工件的加工过程中和对应的个别加工步骤中的最大负载来设置最佳适应该加工的碰撞限制值。这使得可以实现优异的过程监控，其中不仅真实碰撞而且依赖加工步骤的过载都可以被侦测，这些侦测值仅比参考加工的对应加工步骤中侦测到的最大负载稍微大一点。因此，这使得例如可以在一个加工步骤中侦测刀具断裂或甚至在刀具磨损时侦测到稍微过载，以(如果需要)自动启动换刀(由于侦测到的刀具磨损)。

优选的是，第二加工期间的碰撞限制值被设置为碰撞传感器在第一加工期间侦测到的最大测量值加上偏差值。这使得可以尤其简单的方式根据之前的最大负载来设置碰撞限制值，其中，由于该额外的偏差值，可以避免那些因在加工期间发生小的、正常的负载变化的情形引起的主轴和进给轴的不希望发生的停机。因此，一方面，用于快速、安全和高效碰撞侦测的、根据之前加工阶段的、优化的特定于加工工程的碰撞限制值可以被设置，而不会造成不必要的加工停工，这是因为这种可容许的测量值变化。这样的话，该偏差值可以是一个欲被加上的绝对偏差值或者欲被加上的相对偏差值(例如在第一加工期间侦测到的最大碰撞传感器测量值的10％或5％)。

优选的是，该机床包括测量值存储装置，用于存储碰撞传感器侦测到的测量值和/或存储侦测到的测量值随时间的变化关系。这使得能够以一种尤其简单的方式侦测特别加工期间的最大测量值。优选的是，确定碰撞限制值的单元适于根据测量值存储装置的存储数据来确定第一加工期间侦测到的最大测量值。

另外，碰撞传感器侦测到的随时间变化的测量值的存储使得可以随后对工件加工进行分析，例如关于碰撞限制值以下的最大负载，在发生碰撞的情形下，对碰撞和机床行为的随后分析可在碰撞之前，期间和之后进行。特别是，测量值随时间的变化关系的存储使得可以进行采取措施前的分析，特别是在发生碰撞之后，其中可根据测量值的变化来验证机床损坏是否会预期发生，例如是否会发生主轴轴承损坏，则应该对轴承检查。

优选的是，第一和第二加工期间包括一个或多个具有相同刀具的加工步骤或分别对应插入和使用相同刀具的加工期间。因此，根据第一加工期间的最大负载设置的碰撞限制值的最优适应可根据上述多个方面其中之一加上根据刀具加以确定，并且可存储在碰撞限制值数据中以用于各种刀具。

优选的是，第一和第二加工期间包括对应相同控制数据(尤其是相同NC程序)的相同部分的第一或第二加工步骤，或对应根据相同控制数据(尤其是相同NC程序)的相同部分执行的加工期间。因此，可以根据上述多个方面其中之一来确定根据最大负载加上根据控制数据设置的碰撞限制值的最佳适应。

根据本发明的一个特别优选的实施例，监测碰撞装置包括具有信号输入和信号输出的碰撞侦测单元，信号输入用以输入碰撞传感器的信号，信号输出用以输出控制信号以控制机床的开关电路。优选的是，该机床包括PLC控制单元，其具有信号输出，用以输出控制信号以控制机床的开关电路，其中碰撞侦测单元与机床的PLC控制单元分开设置。

因此，可以有利地提供一种监测碰撞装置，具有快速反应时间，用以更安全和更快速的停止主轴和进给轴，因为碰撞侦测和随后的停止主轴和进给轴的启动可通过机床的快速反应电子控制开关电路直接触发(具体而言是反射样触发)，而不需要如现有技术那样通过数字控制(NC)或机床的可编程逻辑控制(PLC)进行较慢速反应的执行。通过碰撞侦测单元的信号经由信号输出至具有快速反应时间的机床电子控制开关电路，紧急停止或停止主轴和进给轴的启动的触发因此被直接和立刻执行，无需数字控制或可编程控制的电子数据处理。

优选的是，机床的控制开关电路包括机床紧急停止控制电路，该碰撞侦测单元适于当碰撞传感器的测量值超过碰撞限制值时输出触发紧急停机信号至该紧急停止控制电路。因此，可以直接自动地在机床的紧急停止系统框架内触发快速和安全紧急停止时间，快速反应以最大制动加速度使工作主轴和进给轴减速。

优选的是，碰撞侦测单元还包括信号输入，用于从确定碰撞限制值的单元接收限制值信号。因此，这使得可变设置的、手动或自动指定的碰撞限制值可被传递值碰撞侦测单元。优选的是，限制值信号的强度依赖所设置的碰撞限制值的大小，使得所设置的碰撞限制值的值可通过设定该限制值信号的强度加以传递。为此，优选的是，当限制值信号的强度越大时，所设置的碰撞限制值约小，反之亦然(例如，呈反比或具有负梯度的线性关系)。这提供的优点是，在限制值信号失效时，最大确定的碰撞限制值被设置，使得可以避免因碰撞限制值错误地设置过低而引起的不必要和不希望的机床停机。

优选的是，机床的PCL控制单元适于输出限制值信号，表示欲被设置至碰撞侦测单元的碰撞限制值。因此，碰撞限制值的设置可以简单的方式通过机床的可编程逻辑控制来加以控制，而主轴和进给轴的停止则不通过可编程逻辑控制来执行，而是通过具有更快反应时间的电子系统来自动执行，具体而言是通过电子控制开关电路。

碰撞侦测单元可包括评估单元，用于评估接收到的限制值信号和接收到的测量值以能够侦测到碰撞。而且，电子控制开关电路也可以提供在碰撞侦测单元中，具有用于接收限制值信号的信号输入和用于接收碰撞传感器测量值的信号输入，其中两个信号输入都可以连接至一个比较器以能够比较该碰撞传感器的测量值与该设置的碰撞限制值。

优选的是，确定碰撞限制值的单元被包含在机床的NC控制单元中。

由于该快速反应时间，使得也可以独立于上述可设置的碰撞限制值的方面而提供一种改进的监测碰撞装置，其具有高反应时间以更安全和更快地停止主轴和进给轴。因此可提供一种有优势的机床，其包括监测碰撞装置，包括安装在机床加工部件上的碰撞传感器、用于当传感器侦测的测量值超过碰撞限制值时侦测机床加工部件的碰撞的碰撞侦测单元，以及用于输出停止信号的信号输出装置，停止信号用于当碰撞侦测单元侦测到碰撞时停止机床的至少一个工作主轴和至少一个进给轴。该碰撞侦测单元具有用于输入碰撞传感器信号的信号输入和用于输出控制信号至机床的控制开关电路的信号输出。优选的是，在这个实施例中机床包括PLC控制电路，其包括信号输出，用于输出控制信号至机床的控制开关电路，该碰撞侦测单元与机床PLC控制单元分开设置。

优选的是，机床包括显示单元，在加工所述机床上的工件期间显示单元显示碰撞传感器的当前测量值，显示相对于最大可设置的碰撞限制值的碰撞传感器的当前测量值，显示最大可设置的碰撞限制值的当前测量值，和/或显示在所述机床上的一个加工期间由碰撞传感器侦测的最大测量值的当前测量值。这提供的优点是，机床操作者在任何时间都被告知碰撞传感器的当前测量值、所设置的碰撞限制值和/或预定最大碰撞限制值，优选的是通过图形和/或文字显示来告知，且能够同时监控加工过程和碰撞侦测的设置选项。也可以将碰撞传感器在加工期间侦测到的最大测量值显示给操作者，例如通过拖曳指示器(drag indicator)。

优选的是，碰撞传感器为一个加速传感器，尤其是压电加速传感器。这提供的优点是，不同于现有技术中使用的夹式引伸计，不仅可以侦测作用在碰撞传感器上的力，也可以执行大量振动监控，例如，工作主轴的振动监控包括侦测工作主轴的振动速率。

这使得可以有利地执行非平衡监控以在刀具插入的工作主轴的操作中侦测工作主轴的非平衡，其中当非平衡限制值被超过时，可以触发非平衡警告和/或停止工作主轴。因此，例如，以插入的刀具的错误速度开启的主轴可被立即自动停止。除此之外，振动监控使得能够监控工作主轴的轴承，而无需插入刀具。这可在侦测到碰撞之后有利地执行，以检查工作主轴的轴承是否以被碰撞损坏。

在振动侦测中，可以比较当前发生并在加工中被侦测到的振动模式与预先存储的与可能的侦测状态相关的振动模式，其中侦测状态可包括主轴发生不平衡、主轴的轴承被损坏、刀具磨损和/或刀具断裂或部分断裂。通过比较当前侦测的振动模式与多个存储的与各侦测状态相关的振动模式，可以侦测到哪个侦测状态发生在当前侦测到的振动模式中以识别该侦测状态。

因此，本发明可进一步具有以下优选的有利的方面。

优选的是，该机床，特别是机床的机床控制或监测碰撞装置进一步包括振动监控单元，用于根据加速度传感器侦测到的随时间变化的测量值来监控至少一个工作主轴上的振动。

优选的是，该振动监控单元适于根据加速度传感器侦测到的随时间变化的测量值来确定工作主轴的振动速率。

优选的是，该振动监控单元适于根据加速度传感器侦测到的随时间变化的测量值来侦测具有插入的刀具的工作主轴在操作中的不平衡。

优选的是，该振动监控单元适于根据加速度传感器侦测到的随时间变化的测量值来侦测插入主轴中的刀具的断裂。

优选的是，该振动监控单元适于根据加速度传感器侦测到的随时间变化的测量值在工作主轴的操作过程中执行主轴的轴承检测，其中无刀具插入主轴中。

优选的是，该振动监控单元适于在机床的至少一个工作主轴和至少一个进给轴停止后的机床开始操作后自动执行轴承检测，其中当碰撞侦测装置已经侦测到碰撞时，该机床的至少一个工作主轴和至少一个进给轴停止。

优选的是，监测碰撞装置可被机床操作这关闭。这使得可以执行超出上述预定碰撞限制值的针对短期极限负载的加工操作，而不会触发碰撞停机。

本发明的上述和更多的有利的方面将结合附图和优选实施例描述如下。

附图说明

图1显示了本发明实施例的加工工件的数控机床的示意图。

图2显示了本发明实施例的碰撞监测装置的示意图。

图3显示了本发明实施例的碰撞监测装置的示意图。

图4显示了一个设定碰撞限制值和一个碰撞限制值信号之间的关系。

图5显示了本发明实施例的在机床上的显示单元的示意图。

具体实施方式

下面参考附图详细描述了本发明的最佳实施例。然而，本发明不限于所描述的实施例。本发明是由权利要求的范围确定的。实施例的相同和/或类似的特征是以相同的数字标号表示。

图1显示了一个加工工件WS的数控机床100的实施例的示意图。该工件WS被夹在一个设置在该机床100的转台150的夹紧装置152上，以使该工件被旋转固定且可以被一个旋转轴B(参见图1中的垂直旋转轴)旋转驱动。作为一个实施例，该转台150可以被安装在该机床的床身110上的Y方向导轨112上的支撑架151移动，通过一个Y进给轴该支撑架151在Y方向沿着Y导轨112移动。此外，面向X方向和垂直于X方向延伸(也就是说，垂直于图1的绘制平面)的X导轨111安装在机床的机身110上。一个机床圆柱120设置在该X导轨111上，该机床圆柱120可以通过一个进给轴沿着X导轨111在X方向上移动。

该机床还包括：一个铣头130，该铣头130通过一个Z进给轴可在Z方向沿Z导轨121移动，该Z轴导轨121被安装在该机床圆柱120上。在这种情况下，在实施例中，Z方向的延伸分别垂直于X方向和Y方向。图1中的铣头130可通过又一个旋转轴A旋转驱动，例如(参见图1中的倾斜旋转轴)，且设置在该铣头130上的一个工作主轴140，该工作主轴140是适用于收容和驱动一工具WZ(如铣削工具或钻探工具)以加工工件WS。

此外，该机床包括机床控制器180，该机床控制器180用于控制机床包括根据控制数据，例如，NC程序，控制进给轴X，Y，Z和旋转轴A和B。该机床控制器包括NC控制单元190(数控简称为NC)，连接到NC控制单元190的PLC控制单元170(可编程序控制器简称为PLC)，和电控系统181，该电控系统181包括连接到PLC控制单元170上的控制开关电路和机床的执行机构，例如，用以驱动机床的线性轴和旋转轴驱动控制的执行机构，以及控制主轴传动机构，此外可选地控制换刀装置，随行夹具交换装置，和/或机床的排屑输送器或机床上的其他可控单元。

该NC控制单元190，例如，可包括机床上的控制面板，该机床100上的操作者可以通过该控制面板控制在该机床上的加工过程。

该机床上的电控系统181的控制开关电路的一个实施例是例如在收到紧急停止信号后，紧急停止控制电路触发立即停机，该紧急停止控制电路连接到触发紧急停止机床所有必需的执行机构。

靠近工作主轴140，一个碰撞传感器210安装在该铣头130上，该碰撞传感器210是最好是加速度传感器，特别是压电式加速度传感器。该碰撞传感器是适用于侦测施加在该铣头130上振动和/或加速或加速力且将相应的测量值通过传感器信号转发到本发明的装置上以在该机床上进行碰撞检测。在本发明的实施例中，描述的是单个碰撞传感器210，然而，根据本发明可以附加额外的碰撞传感器安装到该机床的其他的机械部件上。

图2显示了本发明实施例的碰撞监测装置的示意图。该装置200包括碰撞侦测装置220，该碰撞侦测装置220根据一个或多个碰撞传感器上，例如，图1中的碰撞传感器210上的传感器信号侦测在机床上的碰撞，以及输出控制信号的信号输出装置230，当该碰撞侦测装置220侦测到碰撞时，该信号输出装置230输出停止信号以使该工作主轴140及进给轴X，Y，Z，A和B停止工作(例如，在该机床100的驱动控制的执行机构160上，特别是在该执行机构的执行机构上以控制该工作主轴140和/或进给轴X、Y、Z，并且，有选择地在驱动控制的执行机构上以控制旋转轴A和B；此外，有选择地控制驱动控制的执行机构，以主动停止或放慢该工作主轴140和/或机床和/或他们的驱动机构的线性轴和旋转轴)。

该信号输出装置230可间接连接到该机床100的驱动控制的执行器160上，且分别通过PLC控制单元170和/或NC控制单元190与该机床100上的一个或多个控制开关电路连接。然而，较佳地，该信号输出装置230通过该机床100上的电控系统181直接连接到该机床100的驱动控制的执行器160上，不依赖于PLC控制单元170和/或NC控制单元190，以致于可执行一个快速、更有效和直接的用于停止该机床或主轴和进给轴工作的信号输出，不依赖于PLC控制单元170和/或NC控制单元190的时钟频率。

由该碰撞传感器210侦测到的一个测量值通过一个信号连接被输出到该碰撞侦测装置220且该碰撞侦测装置220监测该碰撞传感器210的测量值与预定的碰撞限制值进行比较(例如，由制造商预设的碰撞限制值20g，g-为重力加速度)，取决于碰撞侦测装置220的配置，当该碰撞传感器210的测量值达到预定的碰撞限制值或该碰撞传感器210的测量值超过了预定的碰撞限制值时，该碰撞侦测装置220然后检测到机床上的碰撞。

当碰撞侦测装置220检测到碰撞时，例如，在工件WS加工期间因为碰撞传感器210检测到的测量值达到预定的碰撞限制值或者在工件WS加工期间因为碰撞传感器210检测到的测量值超过了预定的碰撞限制值，该信号输出装置230向该机床100的驱动控制的执行器160输出停止信号，以使该工作主轴140和至少一个进给轴X，Y，Z，A和B停止工作，或者甚至使它们主动慢下来，从而在检测到碰撞之后能够立即避免或至少减少由于在机床100上的触发停止造成的碰撞所带来的损害。

该装置200还包括：设置装置240，该设置装置用于设置或确定依赖于在机床100上加工的工件WS的碰撞限制值。根据本发明，出于安全的原因，该碰撞限制值只能设置为小于或等于预定的碰撞限制值，以使在达到或超过预定的最大碰撞限制值时检测到碰撞。

当该碰撞传感器210检测到的测量值现在达到设定的碰撞限制值或取决于碰撞侦测装置220的配置，该碰撞传感器210检测到的测量值超过设定的碰撞限制值时，该碰撞侦测装置220检测到碰撞，从而该信号输出装置230输出停止信号给该机床的电控系统181或者输给该机床100的驱动控制的执行器，以使该工作主轴140和至少一个进给轴X，Y，Z，A和B停止工作或最好主动慢下来，从而在该碰撞侦测装置220检测到碰撞之后能够立即避免或至少减少由于在机床100上的触发停止造成的碰撞所带来的损害。

由于设定的碰撞限制值小于或等于预定的碰撞限制值，当达到或超过设置的碰撞极限值时，通常达到或超过一般较高的预先设定的碰撞限制值之前，根据本发明，有可能检测到碰撞以及在该机床100上触发或启动一个停止信号。

在这种情况下，可能通过设置装置240设置适应工件WS的加工条件的碰撞限制值。在这个过程中，可以输入碰撞限制值，例如，通过装置200上的输入装置241输入碰撞限制值。

在此，根据一个特别较佳的实施例，该设置装置240是该机床100的数控单元190的一个组成部分，然而，它也可能是独立于数控单元190。该显示单元280，该振动监测单元270，该碰撞限制值的数据存储装置250和/或测量值存储装置260也可以作为数控单元190的组成部分。

此外，该设备200包括测量值存储装置260以存储由该碰撞传感器210侦测到的测量值(可选地存储测量值作为单独的数值，比如：最大测量值，或用于存储依赖时间测量值的趋势，用以以后分析测量值趋势)和碰撞限制值的数据存装置250用于存储碰撞限制值数据，该值标志一个或多个由碰撞侦测装置220检测的碰撞设置的碰撞限制值。它们可能会被储存，例如通过数据接口(例如，通过无线局域网，蓝牙，驱动器，USB接口等)，和/或通过输入装置241手动输入。

据本发明的一个特别较佳的设计，储存在碰撞限制值数据存储装置250中的碰撞限制值数据可以表示多个取决于刀具的碰撞限制值，例如，碰撞限制值被自动设置为表示在机床上通过一个自动换刀装置要更换或自动换刀的刀具所规定的值(图1中没有显示，但是在如今的万能铣床或加工中心中是已知的)。

因此，根据要交换或已交换的刀具的碰撞限制值数据，这有可能在换刀的情况下自动启动该刀具预定义的数值。这使得它在一种有利的方式下可以自动设置一个分别安装独立的刀具碰撞限制值以适应或优化刀具的条件或敏感性。例如，它可以用列表或表格的形式存储代表机床上的各个刀具的碰撞限制值的数据的碰撞限制值的数据。

如果在没有碰撞限制值数据的刀具要更换或已更换情况下，该预定的最大碰撞限制值被自动激活，并至少预定的最大碰撞限制值对碰撞检测来说是分别有效的，出于安全原因，碰撞检测和随后的关机总是在达到或超过预定的最大碰撞限制值时最迟被触发。

根据进一步特别适合尤其是优选的设计，该设备200能施行学习或教学功能，在这种功能里，在加工过程中的一个特定的加工阶段对应整个数控程序或至少有一个依赖于时间的数控程序的一部分，该测量值存储装置260最大限度地存储由该碰撞传感器检测到的测量值或测量值的数据，于是，在加工过程中在一个根据整个数控程序或至少有一个数控程序的一部分的加工的参考周期之中，该碰撞侦测装置220可以得到测量值的最大值。

在随后的参考周期的进一步加工期间之中，根据整个数控程序或至少有一个数控程序的一部分，在加工参考周期期间，碰撞限制值自动设置对应于公差值和碰撞传感器测量210侦测的最高值的总和。因此，根据参考周期和同时出现的最大测量值，它可以保证以后相同或类似的加工步骤或至少整个数控程序，或至少有一部分数控程序，优化的尽可能低的碰撞限制值可以根据测量存储装置260的数据自动被设置。

在上述教学功能的一个优选的修改的设计中，而且，能提供一个依赖刀具的教学功能，在该功能里，分别出现的碰撞限制值的测量值的最大值在随后的单个刀具变化之间获得，从而依赖刀具碰撞限制值分别由一个公差值(可选的依赖刀具)和在换刀之间属于各个刀具更换的最大值总和形成。然后，在换刀中在跟随参考周期的加工期间中，这些值可以自动设置。

根据进一步的优选的设计，根据控制数据该设备200能够设定碰撞限制值，其中工件在机床上被数控加工，例如，在数控程序中通过碰撞限制值设置命令。在加工工件期间，该控制数据可为一个或多个加工步骤表示如至少有一个碰撞限制值。因此，在加工过程中，假设该碰撞限制值在第二个加工步骤的值不同与在第一个加工步骤中的值，它可以在控制数据中自动指定。

在控制数据中要设定的碰撞限制值可能作说明，例如，在控制数据中，通过规定碰撞限制值，依靠刀具新设置一个数值命令以改变刀具，并/或依靠加工类型(如粗加工，精加工，平滑，通过测量传感器扫描的扫描操作)，即，例如，依靠在机床上的一个或多个进给轴的控制数据中表示的一个进给速度和/或依靠主轴性能或在控制数据中表示的锭子转速。因此，控制数据的操作员或程序员可以定义或指定碰撞限制值依赖于成套加工或在控制数据中的各个加工步骤(如直接在数控程序)。

根据显示在控制数据中被优先处理的碰撞限制值，通过指定一个优先级，这也可能结合该碰撞限制值设置的实施例，且如果在控制数据中没有规定碰撞限制值，该显示在碰撞限制值的数据中的碰撞限制值仅仅被设置。

图3显示了本发明机床100上的碰撞监测装置的另一个实施例的示意图。该装置包括一个碰撞侦测单元290和一个碰撞传感器210(类似于图1和图2中的碰撞传感器)。该碰撞检测单元290基本上具有碰撞侦测装置220和图2中的信号输出装置230的功能。

当碰撞传感器210的测量值超过设定的碰撞限制值时，该碰撞侦测单元290适用于输出控制信号以使机床100上的工作主轴140和至少一个进给轴X，Y，Z，A和B停止工作到该机床100的驱动控制的执行机构160。在图3的实施例中，该碰撞侦测单元290通过信号线184连接到机床100上的一个控制开关电路181。该机床100上的控制开关电路181通过信号线183直接连接到该机床的执行器上，特别是连接到该机床上的驱动控制的执行器，也就是说，例如：与一个或多个开启和关闭该机床上的驱动器的继电器相连接，例如，该机床上的工作主轴140和/或进给轴的驱动器。

在优选的实施例中，作为一个优选的设计，该碰撞侦测单元290可连接到，例如，该机床100上的控制开关电路181的紧急停止控制电路，并且，当该碰撞传感器210的测量值超过设定的碰撞限制值时，该碰撞侦测单元290用于将触发紧急停止的信号输给该紧急停止控制电路。

在图3的实施例中的碰撞侦测单元290独立于该机床100上的可编程逻辑控制器170(可编程逻辑控制器简称为PLC)单独形成，反过来，该可编程逻辑控制器170可通过一个信号线182输出控制信号给该机床的控制开关电路181。该碰撞侦测单元290包括用于接收通过信号线186从可编程逻辑控制器170发出的限制值信号的输入信号，该输入信号指定这些直接或间接通过可编程逻辑控制器170设置碰撞限制值。

在图3的实施例中，这种变化的碰撞限制值的设置仅仅通过该可编程逻辑控制器170间接执行，在机床上的数控单元190上直接执行这种设置。这些被设置的碰撞限制值经过信号线185从数控单元190传递到PLC控制单元170，然后通过信号线186传递到该碰撞侦测单元290。

在这种情况下，限制值信号强度可能取决于碰撞限制值设定值，以致于限制值信号由机床上的可编程逻辑控制器170输出到电控开关电路290以通过限制值信号的强度指定设定的碰撞限制值。

该碰撞侦测单元290包括一个评估单元291，该评估单元291适用于接收和评估由碰撞传感器210经信号线187检测的测量值，尤其是监控由碰撞传感器210检测到的测量值是否超出由PLC控制单元170通过信号线186在数控单元190上设定的碰撞限制值。

如果是通过该评估单元291检测到该碰撞传感器210的测量值超过设定的碰撞限制值，关机或停止信号通过该碰撞侦测单元290的控制开关电路292经过信号线184输出到该机床100上的控制开关电路181，以停止或关闭驱动该工作主轴140和该机床上的一个或多个进给轴。

图4显示了设定的碰撞限制值与碰撞限制值信号之间的示例性的关系，这种关系可以通过一电信号经过信号线186和/或信号线185进行传达设定的碰撞限制值的一个值。由可编程逻辑控制器170或数控单元190收到的限制值信号可以与一个测量值比较，该测量值由该碰撞传感器210通过该评估单元的数据处理或者也通过在该电控开关电路里的比较器传达的，以使该碰撞侦测是由表示设定的碰撞限制值的输出限制值信号指定。

根据图2的实施例，该设备200还包括振动监测单元270，根据由加速度传感器(作为该碰撞传感器201的一个实施例)依靠时间侦测到的测量值，该振动监测单元270监测至少一个工作主轴140上的振动。该振动监测单元270适用于根据由加速度传感器依靠时间侦测到的测量值来确定该工作主轴的振动速度。

根据由加速度传感器监测到的振动，根据由加速度传感器依靠时间侦测到的测量值，该振动监测单元270适用于侦测一种在具有插入刀具的工作主轴140运作期间的不平衡，并且，根据由加速度传感器依靠时间侦测到的测量值，在该没有插入刀具的工作主轴140运行期间进行该工作主轴轴承的轴承检查。

最后，根据图2的实施例，该设备200包括一个显示单元280，该显示单元280用于显示该碰撞传感器210的当前测量值，设定的碰撞极限制值，该碰撞传感器210的最大测量值，和预定的碰撞限制值。

图5显示了机床上的显示单元280的显示器281的一个实施例示意图。该显示单元280的显示器281的一个实施例是数控单元190触摸屏，该触摸屏进一步包括该设置装置240的可操作的设置框601，602，603，604，和605(这些可操作的设置框601，602，603，604和605的功能将在后面详细解释)。

在这种情况下，图5中的机床操作员是示例性地显示了机床上当前的温度℃(见“温度[℃]”)，当前的主轴性能占最大主轴性能的百分比％(见“主轴性能[％]”)，碰撞传感器210的当前测量值mg(见“冲击/碰撞[mg]”)，以及当前振动速度mm/s(见“振动[mm/s]”)通过一个框在加工期间显示。该框体502，512，522和532表示在加工期间各自的当前数值，其中，此外，这些数值都是通过柱状体501，511，521和531的高度直观地显示。

在加工过程中，在各自的柱状体501，511，521，531直观地显示各自当前值的背后，这些范围也是直观地显示操作员当前值是否在允许的范围内。

温度的允许范围是由范围504显示和过低的温度和高温分别对应范围503和范围505。在此，图5中的实施例的柱状体501显示温度在允许范围内(范围504)。

关于主轴的性能，范围514代表一个持续运行的允许范围且范围515对应于较高的主轴负载，对短时加工阶段而言这仍然是允许的，当主轴性能处在非允许的范围内，在此范围内主轴受到过载，范围516最终显示出来。在此，图5中的实施例的柱状体511显示主轴性能目前是处在允许的范围内(范围514)。

关于振动速度，范围533代表持续运行的允许范围，范围534对应于较高振动速度，对短时加工阶段而言这仍然是允许的，当主轴性能处在非允许的范围内，在此范围内主轴受到过载，范围535显示出来。另一个范围536代表一个临界范围，在该临界范围内该主轴140立即自动停止工作，且一个自动加工停止被触发。在此，图5中的实施例的柱状体531表明振动速度目前是在允许范围内(范围533)。

关于碰撞侦测，范围523表示延伸到当前设置的碰撞限制值的一个允许范围，范围524表示在当前设置的碰撞限制值与预先设定的最大碰撞限制值之间的范围，范围525表示在上述预定的最大碰撞限制值之上的反问。在此，图5中的范围521表明，碰撞传感器210的测量值目前处于允许的范围内(范围523)低于当前设置的碰撞限制值。另外，当然，只有范围523随同该柱状体521和数值522一起能向上显示到该当前设定的碰撞限制值，因为根据本发明，高于设定碰撞限制值的一个测量值已经导致碰撞关闭，且图5中的最大预定碰撞限制值仅仅作为参考显示出来。

除了通过柱状体521显示该碰撞传感器210当前测量值和通过显示器522显示数值，在机床的先前加工过程中，关于碰撞传感器210的测量值最大限度地被侦测的信息进一步显示在显示器281上。作为碰撞传感器210检测到的先前最大测量值的一个拖曳指示器，图5中的柱状体541直观显示碰撞传感器210的先前最大的测量值。碰撞传感器210检测到的先前最大测量值的数值显示在方框542内。在此，该柱状体541和方框542可能会显示，例如，自从最后换刀的刀具更换之后侦测到的最大测量值，自从通过数控程序开始加工之后侦测到的最大测量值，自从通过数控程序的一部分开始加工之后最大限度地侦测到的测量值，或者自从最近启动加工之后最大限度地侦测到的测量值。

在方框546内的计数器显示的数值表明由碰撞传感器210检测到的测量值已经超过了在机床上先前加工中通过该设置装置设定的可变碰撞限制值多少次。在另一方框547内的计数器显示的数值表明由碰撞传感器210检测到的测量值已经超过了在机床上先前加工中预设的碰撞限制值多少次。这能使操作者检查可变碰撞限制值是否正确设置或应适应，例如，如果可变碰撞限制值为机加工设置过低，以及在可变碰撞限制值被超过之后，由于各个的机器停止往往发生不想要的停机。

此外，图5显示在该设置装置240的一个实施例中的设置方框601，602，603，604和605，这些设置方框靠近显示器281排列且适应于该机床的操作员可以设置该可变碰撞限制值。当显示器28被设计为触摸屏时，设置方框601，602，603，604和605可集成在显示器281内，如图5所示。然而，这些设置方框601，602，603，604和605可作为操作开关或按键设置在该显示器281附近。

操作该设置方框601可以使得该可变碰撞限制值从当前设定值按一个百分点增加。该百分比值使得它可以相对于该预设的、最大限度地可设置的碰撞限制值设置可变碰撞限制值，设置100％意味着该可变碰撞限制值设置为等于预定最大限度可设置的碰撞限制值。操作该设置方框602可以使得该可变碰撞限制值从当前设定值按一个百分点减少。操作该设置方框603可使该可变碰撞限制值从当前设定值设置到100％，以使该可变碰撞限制值被设置等于该最大可设置的预定碰撞限制值。通过操作该操作框604，该设定值被储存且作为碰撞极限值在机床上使用。如果操作员希望增加当前设置的可变碰撞限制值，例如5个百分点，且可以通过柱状体523和524观察到，他或她可以操作该设置方框601五次成一行，且随后通过操作该设置方框604储存，以致于在操作该设置方框604之后，提高了五个百分点的碰撞限制值被用作机床上在当前加工中的碰撞限制值。因此，根据本发明，特别是根据图5中的实施例，在机床上加工工件期间，实际使用的碰撞限制值的这种设置和配合是直接可行的。

最后，根据本发明的实施例，该设置方框605为操作员提供这种暂时完全停用在机床上的碰撞检测的可能性，以使当最大可设置的预定碰撞限制值被由碰撞传感器210检测到的测量值超过而没有停机触发。经过操作该设置方框603，根据最大可设置的预定碰撞限制值，碰撞检测可以被重新激活，且通过操作该操作方框601和602该限制值可以再次设置为可变。这使得在机床上的操作员能够进行短期加工操作，即使在非常高的负载下如果这是一个特定的加工所需要的。

此外，由碰撞传感器检测的历史值作为时间的函数显示给操作员，这是可能的。

此外，在本发明的又一个实施例中，可能确定和设置多个碰撞限制值和为设定的碰撞限制值之间的范围指定不同的反应。举例来说，如果由传感器检测到的值超过了最大的碰撞限制值，最大的碰撞限制值可以被指定，以使所有驱动器快速停止或紧急停止(例如通过额外的阻断装置，所有的进给驱动或轴驱动和主轴驱动器停止工作)。除此之外，当第一个限制值被超过时，输入更低的限制值以使声和/或光警告(如通过显示器)被输出给用户，当第二个限制值被超过时换刀自动触发，当第三个限制值被超过时进给停止(例如只有进给轴驱动器停止工作)，和/或当第四个限制值被超过时免切削停止(进给轴驱动器停止工作和主轴驱动器延迟停止)。在这种情况下，最大的碰撞限制值然后可以用于真实碰撞检测，控制限制值处理的较低限制值可用于检测一种不同的负载(例如，用于检测刀具磨损，用于检测刀具破损或刀具局部破损，用于检测主轴上的不平衡，或用于检测主轴上的轴承损坏，等等)。

综上所述，本发明能够提供一种在机床上的碰撞监控装置和包括该碰撞监控装置的机床是高效的，安全的，快捷的检测该机床的机械零件的碰撞检测和随后的安全和快速关机或停止该机床上的主轴和进给轴工作，从而在万一发生碰撞的情况下能够更高效、安全地避免损坏机床，以。特别是，为了能够在发生碰撞的情况下更高效、安全地避免损坏机床，本发明能够提供设置在机床上的碰撞监控装置，且包括碰撞监控装置的机床能够在加工过程中关闭或停止在机床上的主轴和进给轴运行。

Claims (14)

1.一种用于加工工件(WS)的数控机床，其包括：

-一工作主轴(140),

-至少一个进给轴(X,111；Y,112；Z,121),以及

-一个在所述机床上碰撞监测装置(200)；

其中所述碰撞监测装置(200)包括：

一个安装在所述机床的加工部件(130)上的碰撞传感器(210)，

碰撞检测装置(220；290)，当由碰撞传感器(210)检测的测量值超过碰撞限制值时，所述碰撞检测装置(220,290)用于检测所述机床(100)上的加工部件(130，140,152,150)的碰撞，以及

信号输出装置(230)，当该碰撞检测装置(220)检测到碰撞时，所述信号输出装置(230)输出停止信号以使该机床上的至少一个工作主轴(140)和至少一个进给轴(X,111；Y,112；Z,121)停止工作，还包括在机床(100)上确定碰撞限制值的单元(240；170；190)，

其特征在于，确定碰撞限制值的单元(240；170；190)适用于根据由所述碰撞传感器(210)侦测的最大测量值，在第一个加工期间内，为第二个加工期间设定碰撞限制值，

其中所述第一个加工期间是根据NC程序的至少一部分对第一工件进行加工的参考加工的参考周期，第二个加工期间是在第一个加工期间之后执行的，根据构成第一个加工期间的参考加工的基础的同一NC程序的同一至少一部分对第二工件进行加工的加工周期。

2.如权利要求1所述的机床，其特征在于，所述在机床(100)上确定碰撞限制值的单元(240；170；190)被配置以致于在所述机床在加工期间所述碰撞限制值可以改变。

3.如权利要求1所述的机床，其特征在于，所述在机床(100)上确定碰撞限制值的单元(240；170；190)包括设定装置，所述设定装置由机床(100)的操作员来设定碰撞限制值。

4.如权利要求1所述的机床，其特征在于，所述在机床(100)上确定碰撞限制值的单元(240；170；190)被配置以致于在工件(WS)的机加工期间所述碰撞限制值可依靠使用的刀具(WZ)来设定，所述在机床(100)上确定碰撞限制值的单元(240；170；190)被配置以致于在机床上换刀期间所述碰撞限制值可通过机床上的操作员依靠更换的刀具来设定。

5.如权利要求1所述的机床，其特征在于，所述碰撞监测装置包括碰撞限制值数据存储装置(250)以存储碰撞限制值数据，所述数据为多个刀具表示依赖刀具的碰撞限制值，在所述机床(100)上的刀具更换期间，根据要设定的碰撞限制值作为为已更换的刀具显示在限制值数据里，确定碰撞限制值的单元(240；170；190)适用于自动设定碰撞限制值。

6.如权利要求1所述的机床，其特征在于，确定碰撞限制值的单元(240；170；190)适用于根据控制数据确定碰撞限制值，通过所述数控程序在所述机床(100)上的工件加工是数控的，在加工工件(WS)期间，所述控制数据为一个或者多个加工步骤表示至少一个要被设定的碰撞限制值。

7.如权利要求1所述的机床，其特征在于，测量值存储装置(260)用于测量由所述碰撞传感器(210)侦测的测量值，和/或存储所述侦测的测量值随时间的变化关系。

8.如权利要求7所述的机床，其特征在于，确定碰撞限制值的单元(240；170；190)适用于在第一个加工期间，根据所述测量值存储装置(260)的存储数据，确定侦测到的最大测量值。

9.如权利要求1所述的机床，其特征在于，所述第一个加工期间和第二个加工期间包括一个或多个具有同样的刀具(WZ)的加工步骤，和/或所述第一个加工期间和第二个加工期间包括一个或多个加工步骤，所述一个或多个加工步骤对应于同样控制数据的同一个部分。

10.如权利要求1所述的机床，其特征在于，所述碰撞监测装置(200)包括碰撞侦测单元(290)，所述碰撞侦测单元(290)具有信号输入和信号输出，所述信号输入是输入所述碰撞传感器(210)的进来信号，所述信号输出是将输出控制信号输给所述机床(100)上的控制开关电路(181)，所述机床(100)包括具有信号输出的PLC控制单元(170)，所述PLC控制单元(170)的信号输出将控制信号输给所述机床(100)上的控制开关电路(181)，所述碰撞侦测单元(290)独立于所述机床(100)上的所述PLC控制单元(170)单独形成，并且所述机床(100)上的控制开关电路(181)包括紧急停止控制电路，其中，当所述碰撞传感器(210)的测量值超过所述碰撞限制值时，所述碰撞侦测单元(290)适用于输给所述紧急停止控制电路一个触发紧急停止信号。

11.如权利要求1所述的机床，其特征在于，还包括一个显示单元(280)，在加工所述机床(100)上的工件(WS)期间所述显示单元(280)显示所述碰撞传感器(210)的当前测量值，所述显示单元(280)显示相对于最大可设置的碰撞限制值的所述碰撞传感器(210)的当前测量值，所述显示单元(280)显示最大可设置的碰撞限制值的当前测量值，和/或所述显示单元(280)显示在所述机床(100)上的一个加工期间由所述碰撞传感器(210)侦测的最大测量值的当前测量值。

12.如权利要求1所述的机床，其特征在于，所述碰撞传感器(210)是加速度传感器，该机床进一步包括振动监测单元(270)，根据由加速度传感器依靠时间侦测到的测量值，所述振动监测单元(270)监测至少一个工作主轴(140)上的振动。

13.如权利要求12所述的机床，其特征在于，所述振动监测单元(270)适用于根据由加速度传感器依靠时间侦测到的测量值来确定该工作主轴的振动速度，根据由加速度传感器依靠时间侦测到的测量值，在所述具有插入刀具的工作主轴运行期间以设别出一种不平衡，和/或根据由加速度传感器依靠时间侦测到的测量值，在所述没有插入刀具的工作主轴(140)的运行期间进行所述工作主轴轴承的轴承检查。

14.如权利要求12所述的机床，其特征在于，当所述碰撞检测装置(220)侦测到碰撞时，在所述机床启动之后，在所述机床(100)上的所述至少一个工作主轴(140)和所述至少一个进给轴(X,111；Y,112；Z,121)停止工作以后，所述振动监测单元(270)适用于自动进行轴承检查。