CN104871100B - 机床的碰撞避免系统 - Google Patents

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Abstract

一种机床的碰撞避免系统，例如在机床中避免移动体与工件碰撞，所述机床具有：供工件(w)放置的工作台(13)、移动体(滑枕(17)、滑鞍(16))以及使移动体或工作台直线移动的移动轴(X轴、Y轴、Z轴、W轴)，该机床的碰撞避免系统的结构为如下：具有：安装于移动体，且检测移动体与工件之间的距离的非接触式距离传感器(超声波传感器(21a)～(21f))；以及碰撞避免控制构件(NC装置(31))，碰撞避免控制构件具有：判定距离传感器的传感器信号是否比距离设定值短的碰撞判定部(38)；以及在碰撞判定部判定所述传感器信号比所述距离设定值短时，进行使移动体与工件避免碰撞的处理的碰撞避免处理部(39)。

Description

机床的碰撞避免系统
技术领域
本发明涉及一种机床的碰撞避免系统，具体涉及一种在具有载置有工件的工作台、移动体(滑枕、滑鞍)以及使所述移动体或者所述工作台直线移动的移动轴(X轴、Y轴、Z轴、W轴等)的机床中，避免所述移动体与所述工件碰撞的碰撞避免系统。
背景技术
在机床中利用NC编程进行工件的加工，但此时由于如下原因等而发生过分切入或者在快进状态下机床的工具或移动体(滑枕、滑鞍等)与工件之间的碰撞。
(1)NC编程的失误
(2)工具的安装失误
(3)工件的准备失误
(4)操作员的操作失误
作为此对策，由各公司例如提出了如下述专利文献1～5中公开的系统。
在下述专利文献1、2中提出了通过测定工件的三维形状并进行加工模拟来检测机床的工具或移动体与工件之间的碰撞的系统。
另一方面，由于在上述专利文献1、2的方法中是昂贵的系统，因此提出了下述专利文献3～5作为廉价的系统。
在图10以及图11中示出以往廉价的碰撞检测系统的例子。在图10中示出机床的一部分，在该图中，1是滑鞍，2是以能够朝向Z轴方向(铅垂方向)移动的方式支承于滑鞍1的滑枕，3是可旋转地支承于滑枕2的主轴，4是安装于主轴的工具保持架，5是保持于工具保持架4的工具。
并且，在滑枕2安装有碰撞检测传感器6。碰撞检测传感器6由安装于滑枕2的侧面的环形部件保持部6A和保持于该环形部件保持部6A的环形部件6B构成。
如图11所示，在本碰撞检测系统中，若因NC编程的失误或操作员的操作失误等而导致环形部件6B与载置于工作台7的工件w发生碰撞，则如图11中用虚线所示，环形部件6B与工件w等发生电导通。因此，通过利用导通检查部8检查该导通，能够检测碰撞。
以往技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利第2895316号公报
专利文献2：日本特开2012-58976号公报
专利文献3：日本专利第3373352号公报
专利文献4：日本专利第3231604号公报
专利文献5：日本专利第4986840号公报
发明的概要
发明要解决的技术课题
然而，作为实际加工现场中的碰撞实例，大多为因如下情况而造成的碰撞。
(1)操作员的操作失误
(2)开始加工时的方法失误
因此，只要限于这些碰撞实例，就能够实现非常廉价的碰撞避免系统。
因此，鉴于上述情况，本发明的课题在于提供一种能够避免因操作员的操作失误或开始加工时的方法失误发生的碰撞的廉价的机床的碰撞避免系统。
用于解决技术课题的手段
解决上述课题的第1发明的机床的碰撞避免系统，其在机床中避免移动体与工件碰撞，所述机床具有：供所述工件放置的工作台、所述移动体以及使所述移动体或者所述工作台直线移动的移动轴，所述机床的碰撞避免系统的特征在于，
所述机床的碰撞避免系统具有：
非接触式距离传感器，其安装于所述移动体，且检测所述移动体与所述工件之间的距离；以及
碰撞避免控制构件，
所述碰撞避免控制构件具有：
碰撞判定部，其判定所述距离传感器的传感器信号是否比距离设定值短；以及
碰撞避免处理部，其在所述碰撞判定部判定所述传感器信号比所述距离设定值短时，进行使所述移动体与所述工件避免碰撞的处理。
并且，在第1发明的机床的碰撞避免系统的基础上，第2发明的机床的碰撞避免系统的特征在于，作为所述距离传感器，其具有第1距离传感器和第2距离传感器，所述第1距离传感器安装于所述移动体的所述移动轴的正方向侧，所述第2距离传感器安装于所述移动体的所述移动轴的负方向侧，
所述碰撞避免控制构件具有：
移动方向判定部，其基于所述移动轴的移动指令判定所述移动体的移动方向是所述移动轴的正方向还是负方向；以及
传感器信号选择部，其在所述移动方向判定部判定所述移动体的移动方向是所述移动轴的正方向时，选择所述第1距离传感器的传感器信号，在所述移动方向判定部判定所述移动体的移动方向是所述移动轴的负方向时，选择所述第2距离传感器的传感器信号，
在所述碰撞判定部中，对在所述传感器信号选择部中选择的所述第1距离传感器或者所述第2距离传感器的传感器信号与所述距离设定值进行比较，判定所述传感器信号是否比所述距离设定值短。
并且，在第1发明的机床的碰撞避免系统的基础上，第3发明的机床的碰撞避免系统的特征在于，作为所述距离传感器，其具有安装于所述移动体的所述移动轴的正方向侧或者负方向侧的任一方的距离传感器，
所述碰撞避免控制构件具有：
移动方向判定部，其基于所述移动轴的移动指令判定所述移动体的移动方向是所述移动轴的正方向还是负方向；以及
传感器信号选择部，其在所述距离传感器安装于所述正方向侧的情况下，在所述移动方向判定部判定所述移动体的移动方向是所述移动轴的正方向时，选择所述距离传感器的传感器信号，在所述距离传感器安装于所述负方向侧的情况下，在所述移动方向判定部判定所述移动体的移动方向是所述移动轴的负方向时，选择所述距离传感器的传感器信号，
在所述碰撞判定部中，对在所述传感器信号选择部中选择的所述距离传感器的传感器信号与所述距离设定值进行比较，判定所述传感器信号是否比所述距离设定值短。
并且，在第1至第3发明中任一发明所述的机床的碰撞避免系统的基础上，第4发明的机床的碰撞避免系统的特征在于，作为所述距离设定值，其设定有第1距离设定值、比所述第1距离设定值短的第2距离设定值以及比所述第2距离设定值短的第3距离设定值，
作为所述碰撞避免处理部，其具有碰撞警告处理部、减速处理部以及停止处理部，
在所述碰撞判定部中，判定所述传感器信号是否比所述第1距离设定值、所述第2距离设定值以及所述第3距离设定值短，
在所述碰撞警告处理部中，在所述碰撞判定部判定所述传感器信号比所述第1距离设定值短时，发出警告，
在所述减速处理部中，在所述碰撞判定部判定所述传感器信号比所述第2距离设定值短时，对所述移动轴的移动速度进行减速，
在所述停止处理部中，在所述碰撞判定部判定所述传感器信号比所述第3距离设定值短时，停止所述移动轴的移动。
发明效果
根据第1发明的机床的碰撞避免系统，其在机床中避免移动体与工件碰撞，所述机床具有：供所述工件放置的工作台、所述移动体以及使所述移动体或者所述工作台直线移动的移动轴，所述机床的碰撞避免系统的特征在于，所述机床的碰撞避免系统具有：非接触式距离传感器，其安装于所述移动体，且检测所述移动体与所述工件之间的距离；以及碰撞避免控制构件，所述碰撞避免控制构件具有：碰撞判定部，其判定所述距离传感器的传感器信号是否比距离设定值短；以及碰撞避免处理部，其在所述碰撞判定部判定所述传感器信号比所述距离设定值短时，进行使所述移动体与所述工件避免碰撞的处理，因此能够避免因操作员的操作失误或开始加工时的方法失误而发生的碰撞。
并且，由于使用距离传感器，因此不需要工件的三维数据或加工模拟。因此，能够实现廉价且处理负担低的系统。
并且，使用环形部件的传感器为接触式，有可能因切削粉等而进行错误工作，但距离传感器为非接触式，因此不会因切削粉等而进行错误工作。
在第1发明的机床的碰撞避免系统的基础上，根据第2发明的机床的碰撞避免系统，其特征在于，作为所述距离传感器，其具有第1距离传感器和第2距离传感器，所述第1距离传感器安装于所述移动体的所述移动轴的正方向侧，所述第2距离传感器安装于所述移动体的所述移动轴的负方向侧，所述碰撞避免控制构件具有：移动方向判定部，其基于所述移动轴的移动指令判定所述移动体的移动方向是所述移动轴的正方向还是负方向；以及传感器信号选择部，其在所述移动方向判定部判定所述移动体的移动方向是所述移动轴的正方向时，选择所述第1距离传感器的传感器信号，在所述移动方向判定部判定所述移动体的移动方向是所述移动轴的负方向时，选择所述第2距离传感器的传感器信号，在所述碰撞判定部中，对在所述传感器信号选择部中选择的所述第1距离传感器或者所述第2距离传感器的传感器信号与所述距离设定值进行比较，判定所述传感器信号是否比所述距离设定值短，因此能够避免因操作员的操作失误或开始加工时的方法失误而发生的碰撞。
并且，由于使用距离传感器，因此不需要工件的三维数据或加工模拟。因此，能够实现廉价且处理负担低的系统。
并且，由于对安装有距离传感器的移动体的移动方向进行识别，只使用安装于其方向侧的距离传感器的信息(传感器信号)，因此能够降低不必要的检测失误(非移动方向的方向的碰撞检测)。
在第1发明的机床的碰撞避免系统的基础上，根据第3发明的机床的碰撞避免系统，其特征在于，作为所述距离传感器，其具有安装于所述移动体的所述移动轴的正方向侧或者负方向侧的任一方的距离传感器，所述碰撞避免控制构件具有：移动方向判定部，其基于所述移动轴的移动指令判定所述移动体的移动方向是所述移动轴的正方向还是负方向；以及传感器信号选择部，其在所述距离传感器安装于所述正方向侧的情况下，在所述移动方向判定部判定所述移动体的移动方向是所述移动轴的正方向时，选择所述距离传感器的传感器信号，在所述距离传感器安装于所述负方向侧的情况下，在所述移动方向判定部判定所述移动体的移动方向是所述移动轴的负方向时，选择所述距离传感器的传感器信号，在所述碰撞判定部中对在所述传感器信号选择部中选择的所述距离传感器的传感器信号与所述距离设定值进行比较，判定所述传感器信号是否比所述距离设定值短，因此能够避免操作员的操作失误或开始加工时的方法失误而发生的碰撞。
并且，由于使用距离传感器，因此不需要工件的三维数据和加工模拟。因此，能够实现廉价且处理负担低的系统。
并且，对安装有距离传感器的移动体的移动方向进行识别，只使用安装于其方向侧的距离传感器的信息(传感器信号)，因此能够降低不必要的检测失误(非移动方向的方向的碰撞检测)。
在第1至第3发明中任一发明所述的机床的碰撞避免系统的基础上，根据第4发明的机床的碰撞避免系统，其特征在于，作为所述距离设定值，其设定有第1距离设定值、比所述第1距离设定值短的第2距离设定值以及比所述第2距离设定值短的第3距离设定值，作为所述碰撞避免处理部，其具有碰撞警告处理部、减速处理部以及停止处理部，在所述碰撞判定部中，判定所述传感器信号是否比所述第1距离设定值、所述第2距离设定值以及所述第3距离设定值短，在所述碰撞警告处理部中，在所述碰撞判定部判定所述传感器信号比所述第1距离设定值短时，发出警告，在所述减速处理部中，在所述碰撞判定部判定所述传感器信号比所述第2距离设定值短时，对所述移动轴的移动速度进行减速，在所述停止处理部中，在所述碰撞判定部判定所述传感器信号比所述第3距离设定值短时，停止所述移动轴的移动，因此能够以警告、减速、停止的顺序阶段性且可靠地进行碰撞避免处理。
附图说明
图1是具备本发明的实施方式例1所涉及的机床的碰撞避免系统的机床的整体图。
图2是表示所述碰撞避免系统中的超声波传感器的安装状态的图，(a)为侧视图，(b)为(a)的A-A线箭头剖视图(省略滑鞍内构造的图示)。
图3是表示所述碰撞避免系统的结构的框图。
图4是表示通过所述碰撞避免系统进行碰撞避免处理的流程的流程图。
图5是详细表示有关X轴的处理流程部的流程图。
图6是详细表示有关Y轴的处理流程部的流程图。
图7是详细表示有关W轴的处理流程部的流程图。
图8是表示本发明的实施方式例2所涉及的机床的碰撞避免系统中的超声波传感器的安装状态的图，(a)为侧视图，(b)为(a)的B-B箭头剖视图(省略滑鞍内构造的图示)，(c)为(a)的C-C线箭头剖视图(省略滑鞍内构造的图示)。
图9是表示本发明的实施方式例3所涉及的机床的碰撞避免系统中的超声波传感器的安装状态的立体图。
图10是表示以往碰撞检测系统的结构的图。
图11是表示通过所述碰撞检测系统检测碰撞的情况的图。
具体实施方式
以下，根据附图对本发明的实施方式例进行详细说明。
＜实施方式例1＞
根据图1～图7对于本发明的实施方式例1所涉及的机床的碰撞避免系统进行说明。
首先，根据图1对具备本实施方式例1的碰撞避免系统的机床11的整体结构的概要进行说明。
图示例的机床11是一般的门式加工中心，其具有床身12、工作台13、门式立柱14、横梁15、滑鞍16、滑枕17以及主轴18。
在工作台13载置有工件w。工作台13设置在床身12上，能够沿着配设在床身12上的导轨12a通过作为直线移动轴的X轴朝向X轴方向(机床11的前后方向)即X轴的+方向(正方向)或-方向(负方向)直线移动。立柱14横跨设置于床身12。
横梁15设置于立柱14的前面，能够沿着配设在立柱14的前面的导轨14a通过作为直线移动轴的W轴朝向W轴方向(铅垂方向)即W轴的+方向(正方向)或-方向(负方向)直线移动。W轴相对于Z轴是并行轴。
滑鞍16设置于横梁15的前面，能够沿着配设在横梁15的前面的导轨15a通过作为直线移动轴的Y轴朝向Y轴方向(机床11的左右方向)即Y轴的+方向(正方向)或-方向(负方向)直线移动。
滑枕17可移动地支承于滑鞍16，能够通过作为直线移动轴的Z轴朝向Z轴方向(铅垂方向)即Z轴的+方向(正方向)或-方向(负方向)直线移动。
另外，X轴方向、Y轴方向、Z轴方向以及W轴方向相互正交。主轴18可旋转地支承于滑枕17。在主轴18安装有工具保持架19，通过该工具保持架19保持工具20。
而且，如图1、图2(a)以及图2(b)所示，在机床11安装有用于构成碰撞避免系统的非接触式距离传感器即超声波传感器21a～21f。
超声波传感器21a、21b、21c、21d分别安装于滑枕17的侧面17a、17b、17c、17d，超声波传感器21e、21f安装于滑鞍16的下表面16e。
即，超声波传感器21a(第2距离传感器)安装于滑枕17中的X轴的-方向侧，检测X轴的-方向的距离。超声波传感器21b(第1距离传感器)安装于滑枕17中的X轴的+方向侧，检测X轴的+方向的距离。超声波传感器21c(第2距离传感器)安装于滑枕17中的Y轴的-方向侧，检测Y轴的-方向的距离。超声波传感器21d(第1距离传感器)安装于滑枕17中的Y轴的+方向侧，检测Y轴的+方向的距离。超声波传感器21e、21f安装于滑鞍16中的W轴的-方向侧，检测W轴的-方向的距离。
接着，根据图3以及图4～图7对碰撞避免系统的结构和处理流程进行说明。
如图3所示，机床11能够实现自动运转以及手动运转，自动运转通过NC(数控)装置31进行数控来实现，手动运转通过由操作员对NC(数控)装置31的操作盘51进行操作来实现。
NC装置31具有程序分析处理部33、移动指令制定处理部34以及移动指令插补处理部35。
在程序分析处理部33中，分析针对工件w的方法或记述有与工件w的加工相关的数据等的NC程序32。另外，在NC程序32中还指定有碰撞避免系统工作的区域。
在移动指令制定处理部34中，根据程序分析处理部33中的NC程序32的分析结果制定X轴、Y轴、Z轴、W轴的移动指令。
在移动指令插补处理部35中，对在移动指令制定处理部34中制定的X轴、Y轴、Z轴、W轴的移动指令进行加减速的插补处理后，将X轴移动指令输出到X轴伺服放大器61，将Y轴移动指令输出到Y轴伺服放大器62，将W轴移动指令输出到W轴伺服放大器63。另外，虽然省略了Z轴移动指令的图示，但与W轴移动指令的情况相同。
在手动运转时，通过由操作员对手动操作盘51进行操作，从该手动操作盘51，将X轴移动指令输出至X轴伺服放大器61，将Y轴移动指令输出至Y轴伺服放大器62，将W轴移动指令输出至W轴伺服放大器63。另外，关于该手动运转时的Z轴移动指令也省略了图示，但与W轴移动指令的情况相同。
在X轴伺服放大器61中，根据X轴移动指令进行X轴伺服马达64的驱动控制。其结果，X轴被X轴伺服马达64驱动而朝向+方向或者-方向移动，工作台13朝向X轴的+方向或者-方向移动。
在Y轴伺服放大器62中，根据Y轴移动指令进行Y轴伺服马达65的驱动控制。其结果，Y轴被Y轴伺服马达65驱动而朝向+方向或者-方向移动，滑鞍16朝向Y轴的+方向或者-方向移动。此时，滑枕17以及主轴18(工具20)也与滑鞍16一同朝向Y轴的+方向或者-方向移动。
在W轴伺服放大器63中，根据W轴移动指令进行W轴伺服马达66的驱动控制。其结果，W轴被W轴伺服马达66驱动而朝向+方向或者-方向移动，横梁15朝向W轴的+方向或者-方向移动。此时，滑鞍16、滑枕17以及主轴18(工具20)也与横梁15一同朝向W轴的+方向或者-方向移动。
虽然省略了图示，但在Z轴伺服放大器中，根据Z轴移动指令进行Z轴伺服马达的驱动控制。其结果，Z轴被Z轴伺服马达驱动而朝向+方向或者-方向移动，滑枕17会朝向Z轴的+方向或者-方向移动。此时，主轴18(工具20)也与滑枕17一同朝向Z轴的+方向或者-方向移动。
而且，本实施方式例1的碰撞避免系统成为具有还作为碰撞避免控制构件发挥功能的NC装置31和所述的超声波传感器21a～21f的结构。
NC装置31具有移动方向判定部36、传感器信号选择部37、碰撞判定部38以及碰撞避免处理部39，以这些功能部作为碰撞避免控制构件。并且，碰撞避免处理部39具有碰撞警告处理部40、减速处理部41以及停止处理部42。
还参照图4～图7的流程图对该碰撞避免系统(NC装置31)中的各部分的处理内容等进行说明。另外，图4的流程图中的“关于X轴的处理流程部”的详细内容在图5中示出，图4的流程图中的“关于Y轴的处理流程部”的详细内容在图6中示出，图4的流程图中的“关于W轴的处理流程部”的详细内容在图7中示出。并且，对图4～图7的流程图中的各步骤标注了S1、S2等符号。
若开始进行碰撞避免系统的动作(步骤S1)，则首先，在步骤S2中判定机床11是自动运转还是手动运转。在步骤S2中，按照通过移动指令进行的自动判别或操作盘51的运转模式开关，判定是手动运转还是自动运转。当在步骤S2中判定是手动运转时，进入步骤S4，而在步骤S2中当判定是自动运转时，进入步骤S3。
在步骤S3中，根据工具20的坐标位置判定工具20是否位于在NC程序32中指定的指定区域。当在步骤S3中判定工具20不在指定区域时，结束碰撞避免系统的处理(步骤S13)。当在步骤S3中判定工具20位于指定区域时，进入步骤S4。
在步骤S4中，在移动方向判定部36中，首先，判定哪一个移动轴在移动。关于该移动体的判定是根据从NC装置31或者手动操作盘51输出的X轴移动指令、Y轴移动指令、W轴移动指令进行的。在输出X轴移动指令时，判定X轴是移动轴，在输出Y轴移动指令时，判定Y轴是移动轴，在输出W轴移动指令时，判定W轴是移动轴。另外，还有时同时输出多个移动指令(例如X轴移动指令和Y轴移动指令)而多个移动轴(例如X轴和Y轴)同时移动，在该情况下，对多个移动轴(例如X轴和Y轴)进行判定。另外，虽然省略了Z轴移动指令的图示，但与W轴移动指令的情况相同。
当在步骤S4中判定X轴是移动轴时，进入步骤S5，当判定Y轴是移动轴时，进入步骤S21，当判定W轴是移动轴时，进入步骤S36。
当在步骤S4中判定X轴是移动轴时，首先在步骤S5中，在移动方向判定部36中根据X轴移动指令判定滑枕17(移动体)的移动方向是X轴的+方向还是-方向。另外，在该情况下，虽然通过X轴实际移动的是工作台13(工件w)，但是由于滑枕17相对于该工作台13(工件w)相对移动，因此能够根据X轴移动指令判定滑枕17的移动方向(即，相对于工作台13(工件w)的相对移动方向)是X轴的+方向还是-方向。
当在步骤S5中判定滑枕17的移动方向是X轴的+方向时，进入步骤S6，当在步骤S5中判定滑枕17的移动方向是X轴的-方向时，进入步骤S14。
在步骤S6中，在传感器信号选择部37中选择(获取)X轴的+方向的传感器信号，即超声波传感器21b的传感器信号。之后，进入步骤S7。
在步骤S7中，在碰撞判定部38中对在传感器信号选择部37中选择的超声波传感器21b的传感器信号(距离检测值)与第1距离设定值进行比较，判定超声波传感器21b的传感器信号是否比所述第1距离设定值短。当在步骤S7中判定超声波传感器21b的传感器信号短于所述第1距离设定值时，结束碰撞避免系统的处理(步骤S13)。当在步骤S7中判定超声波传感器21b的传感器信号比所述第1距离设定值短时，进入步骤S8。
在步骤S8中，在碰撞警告处理部40中，在碰撞判定部38判定超声波传感器21b的传感器信号比所述第1距离设定值短时，发出警告(例如发出警告音或打开警告灯等)。之后，进入步骤S9。
在步骤S9中，在碰撞判定部38中对在传感器信号选择部37中选择的超声波传感器21b的传感器信号(距离检测值)与设定成比第1距离设定值短的第2距离设定值进行比较，判定超声波传感器21b的传感器信号是否比所述第2距离设定值短。当在步骤S9中判定超声波传感器21b的传感器信号不比所述第2距离设定值短时，结束碰撞避免系统的处理(步骤S13)。当在步骤S9中判定超声波传感器21b的传感器信号比所述第2距离设定值短时，进入步骤S10。
在步骤S10中，在减速处理部41中，在碰撞判定部38判定超声波传感器21b的传感器信号比所述第2距离设定值短时，对X轴的移动速度进行减速。之后，进入步骤S11。
在步骤S11中，在碰撞判定部38中对在传感器信号选择部37中选择的超声波传感器21b的传感器信号(距离检测值)与设定成比第2距离设定值短的第3距离设定值进行比较，判定超声波传感器21b的传感器信号是否比所述第3距离设定值短。当在步骤S11中判定超声波传感器21b的传感器信号不比所述第3距离设定值短时，结束碰撞避免系统的处理(步骤S13)。当在步骤S11中判定超声波传感器21b的传感器信号比所述第3距离设定值短时，进入步骤S12。
在步骤S12中，在停止处理部42中，在碰撞判定部38判定超声波传感器21b的传感器信号比所述第3距离设定值短时，停止X轴的移动。之后，结束碰撞避免系统的处理(步骤S13)。
在步骤S14中，在传感器信号选择部37中选择(获取)X轴的-方向的传感器信号，即超声波传感器21a的传感器信号。之后，进入步骤S15。
在步骤S15中，在碰撞判定部38中对在传感器信号选择部37中选择的超声波传感器21a的传感器信号(距离检测值)与所述第1距离设定值进行比较，判定超声波传感器21a的传感器信号是否比所述第1距离设定值短。当在步骤S15中判定超声波传感器21a的传感器信号不比所述第1距离设定值短时，结束碰撞避免系统的处理(步骤S13)。当在步骤S15中判定超声波传感器21a的传感器信号比所述第1距离设定值短时，进入步骤S16。
在步骤S16中，在碰撞警告处理部40中，在碰撞判定部38判定超声波传感器21a的传感器信号比所述第1距离设定值短时，发出警告(例如发出警告音或打开警告灯等)。之后，进入步骤S17。
在步骤S17中，在碰撞判定部38中对在传感器信号选择部37中选择的超声波传感器21a的传感器信号(距离检测值)与所述第2距离设定值进行比较，判定超声波传感器21a的传感器信号是否比所述第2距离设定值短。当在步骤S17中判定超声波传感器21a的传感器信号不比所述第2距离设定值短时，结束碰撞避免系统的处理(步骤S13)。当在步骤S17中判定超声波传感器21a的传感器信号比所述第2距离设定值短时，进入步骤S18。
在步骤S18中，在减速处理部41中，在碰撞判定部38判定超声波传感器21a的传感器信号比所述第2距离设定值短时，对X轴的移动速度进行减速。之后，进入步骤S19。
在步骤S19中，在碰撞判定部38中对在传感器信号选择部37中选择的超声波传感器21a的传感器信号(距离检测值)与所述第3距离设定值进行比较，判定超声波传感器21a的传感器信号是否比所述第3距离设定值短。当在步骤S19中判定超声波传感器21a的传感器信号不比所述第3距离设定值短时，结束碰撞避免系统的处理(步骤S13)。当在步骤S19中判定超声波传感器21a的传感器信号比所述第3距离设定值短时，进入步骤S20。
在步骤S20中，在停止处理部42中，在碰撞判定部38判定超声波传感器21a的传感器信号比所述第3距离设定值短时，停止X轴的移动。之后，结束碰撞避免系统的处理(步骤S13)。
当在步骤S4中判定Y轴是移动轴时，首先在步骤S21中，在移动方向判定部36中根据Y轴移动指令判定滑枕17(移动体)的移动方向是Y轴的+方向还是-方向。当在步骤S21中判定滑枕17的移动方向是Y轴的+方向时，进入步骤S22，当在步骤S21中判定滑枕17的移动方向是Y轴的-方向时，进入步骤S29。
在步骤S22中，在传感器信号选择部37中选择(获取)Y轴的+方向的传感器信号，即超声波传感器21d的传感器信号。之后，进入步骤S23。
在步骤S23中，在碰撞判定部38中对在传感器信号选择部37中选择的超声波传感器21d的传感器信号(距离检测值)与所述第1距离设定值进行比较，判定超声波传感器21d的传感器信号是否比所述第1距离设定值短。当在步骤S23中判定超声波传感器21d的传感器信号不比所述第1距离设定值短时，结束碰撞避免系统的处理(步骤S13)。当在步骤S23中判定超声波传感器21d的传感器信号比所述第1距离设定值短时，进入步骤S24。
在步骤S24中，在碰撞警告处理部40中，在碰撞判定部38判定超声波传感器21d的传感器信号比所述第1距离设定值短时发出警告(例如发出警告音或打开警告灯等)。之后，进入步骤S25。
在步骤S25中，在碰撞判定部38中对在传感器信号选择部37中选择的超声波传感器21d的传感器信号(距离检测值)与所述第2距离设定值进行比较，判定超声波传感器21d的传感器信号是否比所述第2距离设定值短。当在步骤S25中判定超声波传感器21d的传感器信号不比所述第2距离设定值短时，结束碰撞避免系统的处理(步骤S13)。当在步骤S25中判定超声波传感器21d的传感器信号比所述第2距离设定值短时，进入步骤S26。
在步骤S26中，在减速处理部41中，在碰撞判定部38判定超声波传感器21d的传感器信号比所述第2距离设定值短时，对Y轴的移动速度进行减速。之后，进入步骤S27。
在步骤S27中，在碰撞判定部38中对在传感器信号选择部37中选择的超声波传感器21d的传感器信号(距离检测值)与所述第3距离设定值进行比较，判定超声波传感器21d的传感器信号是否比所述第3距离设定值短。当在步骤S27中判定超声波传感器21d的传感器信号不比所述第3距离设定值短时，结束碰撞避免系统的处理(步骤S13)。当在步骤S27中判定超声波传感器21d的传感器信号比所述第3距离设定值短时，进入步骤S28。
在步骤S28中，在停止处理部42中，在碰撞判定部38判定超声波传感器21d的传感器信号比所述第3距离设定值短时，停止Y轴的移动。之后，结束碰撞避免系统的处理(步骤S13)。
在步骤S29中，在传感器信号选择部37中选择(获取)Y轴的-方向的传感器信号，即超声波传感器21c的传感器信号。之后，进入步骤S30。
在步骤S30中，在碰撞判定部38中对在传感器信号选择部37中选择的超声波传感器21c的传感器信号(距离检测值)与所述第1距离设定值进行比较，判定超声波传感器21c的传感器信号是否比所述第1距离设定值短。当在步骤S30中判定超声波传感器21c的传感器信号不比所述第1距离设定值短时，结束碰撞避免系统的处理(步骤S13)。当在步骤S30中判定超声波传感器21c的传感器信号比所述第1距离设定值短时，进入步骤S31。
在步骤S31中，在碰撞警告处理部40中，在碰撞判定部38判定超声波传感器21c的传感器信号比所述第1距离设定值短时，发出警告(例如发出警告音或打开警告灯等)。之后，进入步骤S32。
在步骤S32中，在碰撞判定部38中对在传感器信号选择部37中选择的超声波传感器21c的传感器信号(距离检测值)与所述第2距离设定值进行比较，判定超声波传感器21c的传感器信号是否比所述第2距离设定值短。当在步骤S32中判定超声波传感器21c的传感器信号不比所述第2距离设定值短时，结束碰撞避免系统的处理(步骤S13)。当在步骤S32中判定超声波传感器21c的传感器信号比所述第2距离设定值短时，进入步骤S33。
在步骤S33中，在减速处理部41中，在碰撞判定部38判定超声波传感器21c的传感器信号比所述第2距离设定值短时，对Y轴的移动速度进行减速。之后，进入步骤S34。
在步骤S34中，在碰撞判定部38中对在传感器信号选择部37中选择的超声波传感器21c的传感器信号(距离检测值)与所述第3距离设定值进行比较，判定超声波传感器21c的传感器信号是否比所述第3距离设定值短。当在步骤S34中判定超声波传感器21c的传感器信号不比所述第3距离设定值短时，结束碰撞避免系统的处理(步骤S13)。当在步骤S34中判定超声波传感器21c的传感器信号比所述第3距离设定值短时，进入步骤S35。
在步骤S35中，在停止处理部42中，在碰撞判定部38判定超声波传感器21c的传感器信号比所述第3距离设定值短时，停止Y轴的移动。之后，结束碰撞避免系统的处理(步骤S13)。
当在步骤S4中判定W轴(将滑鞍16与横梁15一同朝W轴方向移动的轴)是移动轴时，首先在步骤S36中，在移动方向判定部36中根据W轴移动指令判定滑鞍16的移动方向是W轴的+方向还是-方向。当在步骤S36中判定滑鞍16的移动方向是W轴的+方向时，结束碰撞避免系统的处理(步骤S13)，当在步骤S36中判定滑鞍16的移动方向是W轴的-方向时，进入步骤S37。
在步骤S37中，在传感器信号选择部37中选择(获取)W轴的-方向的传感器信号，即超声波传感器21e、21f的传感器信号。之后，进入步骤S38。
在步骤S38中，在碰撞判定部38中对在传感器信号选择部37中选择的超声波传感器21e、21f的传感器信号(距离检测值)与所述第1距离设定值进行比较，判定超声波传感器21e、21f的传感器信号是否比所述第1距离设定值短。当在步骤S38中判定超声波传感器21e、21f的传感器信号不比所述第1距离设定值短时，结束碰撞避免系统的处理(步骤S13)。当在步骤S38中判定超声波传感器21e、21f传感器信号比所述第1距离设定值短时，进入步骤S39。
在步骤S39中，在碰撞警告处理部40中，在碰撞判定部38判定超声波传感器21e、21f的传感器信号比所述第1距离设定值短时，发出警告(例如发出警告音或打开警告灯等)。之后，进入步骤S40。
在步骤S40中，在碰撞判定部38中对在传感器信号选择部37中选择的超声波传感器21e、21f的传感器信号(距离检测值)与所述第2距离设定值进行比较，判定超声波传感器21e、21f的传感器信号是否比所述第2距离设定值短。当在步骤S40中判定超声波传感器21e、21f的传感器信号不比所述第2距离设定值短时，结束碰撞避免系统的处理(步骤S13)。当在步骤S40中判定超声波传感器21e、21f的传感器信号比所述第2距离设定值短时，进入步骤S41。
在步骤S41中，在减速处理部41中，在碰撞判定部38判定超声波传感器21e、21f的传感器信号比所述第2距离设定值短时，对W轴的移动速度进行减速。之后，进入步骤S42。
在步骤S42中，在碰撞判定部38中对在传感器信号选择部37中选择的超声波传感器21e、21f的传感器信号(距离检测值)与所述第3距离设定值进行比较，判定超声波传感器21e、21f的传感器信号是否比所述第3距离设定值短。当在步骤S42中判定超声波传感器21e、21f的传感器信号不比所述第3距离设定值短时，结束碰撞避免系统的处理(步骤S13)。当在步骤S42中判定超声波传感器21e、21f的传感器信号比所述第3距离设定值短时，进入步骤S43。
在步骤S43中，在停止处理部42中，在碰撞判定部38判定超声波传感器21e、21f的传感器信号比所述第3距离设定值短时，停止W轴的移动。之后，结束碰撞避免系统的处理(步骤S13)。
如上所述，根据本实施方式例1的碰撞避免系统，其在机床11中避免移动体(滑枕17、滑鞍16)与工件w碰撞，所述机床具有：供所述工件w放置的工作台13、所述移动体(滑枕17、滑鞍16)以及使所述移动体(滑枕17、滑鞍16)或者所述工作台13直线移动的移动轴(X轴、Y轴、Z轴、W轴)，所述机床的碰撞避免系统的特征在于，机床的碰撞避免系统具有：非接触式距离传感器(超声波传感器21a～21f)，其安装于移动体(滑枕17、滑鞍16)，且检测移动体与工件w之间的距离；以及碰撞避免控制构件(NC装置31)，碰撞避免控制构件(NC装置31)具有：碰撞判定部38，其判定所述距离传感器(超声波传感器21a～21f)的传感器信号是否比距离设定值(第1距离设定值、第2距离设定值、第3距离设定值)短；以及碰撞避免处理部39，其在碰撞判定部38判定所述传感器信号比所述距离设定值短时，进行使移动体(滑枕17、滑鞍16)与工件w避免碰撞的处理，因此能够避免因操作员的操作失误或开始加工时的方法失误而发生的碰撞。
并且，由于使用距离传感器(超声波传感器21a～21f)，因此不需要工件w的三维数据或加工模拟。因此，能够实现廉价且处理负担低的系统。
并且，使用环形部件的传感器为接触式，有可能因切削粉等而进行错误工作，但距离传感器(超声波传感器21a～21f)为非接触式，因此不会因切削粉等而进行错误工作。
而且，机床的碰撞避免系统的特征在于，作为距离传感器(超声波传感器)，其具有第1距离传感器(超声波传感器21b、21d)和第2距离传感器(超声波传感器21a、21c)，第1距离传感器安装于移动体(滑枕17)的移动轴(X轴、Y轴)的+方向侧，第2距离传感器安装于移动体(滑枕17)的移动轴(X轴、Y轴)的-方向侧，碰撞避免控制构件(NC装置31)具有：移动方向判定部36，其基于移动轴(X轴、Y轴)的移动指令判定移动体(滑枕17)的移动方向是移动轴(X轴、Y轴)的+方向还是-方向；以及传感器信号选择部37，其在移动方向判定部36判定移动体(滑枕17)的移动方向是移动轴(X轴、Y轴)的+方向时，选择第1距离传感器(超声波传感器21b、21d)的传感器信号，在移动方向判定部36判定移动体(滑枕17)的移动方向是移动轴(X轴、Y轴)的-方向时，选择第2距离传感器(超声波传感器21a、21c)的传感器信号，在碰撞判定部38中对在传感器信号选择部37中选择的第1距离传感器(超声波传感器21b、21d)或者第2距离传感器(超声波传感器21a、21c)的传感器信号与距离设定值(第1距离设定值、第2距离设定值、第3距离设定值)进行比较，判定所述传感器信号是否比所述距离设定值短，因此对安装有距离传感器(超声波传感器21a～21d)的移动体(滑枕17)的移动方向进行识别，并只使用安装于其方向侧的距离传感器(超声波传感器21a、21c或者超声波传感器21b、21d)的信息(传感器信号)。因此，能够降低不必要的检测失误(非移动方向的方向的碰撞检测)。
并且，机床的碰撞避免系统的特征在于，作为距离传感器(超声波传感器)，其具有安装于移动体(滑鞍16)的移动轴(W轴)的-方向侧的距离传感器(超声波传感器21e、21f)，碰撞避免控制构件(NC装置31)具有：移动方向判定部36，其基于移动轴(W轴)的移动指令判定移动体(滑鞍16)的移动方向是移动轴(W轴)的+方向还是-方向；以及传感器信号选择部37，其在移动方向判定部36判定移动体(滑鞍16)的移动方向是移动轴(W轴)的-方向时，选择距离传感器(超声波传感器21e、21f)的传感器信号，在碰撞判定部38中对在传感器信号选择部37中选择的距离传感器(超声波传感器21e、21f)的传感器信号与距离设定值(第1距离设定值、第2距离设定值、第3距离设定值)进行比较，判定所述传感器信号是否比所述距离设定值短，因此对安装有距离传感器(超声波传感器21e、21f)的移动体(滑鞍16)的移动方向进行识别，并只使用安装于其方向侧的距离传感器(超声波传感器21e、21f)的信息(传感器信号)，因此能够降低不必要的检测失误(非移动方向的方向的碰撞检测)。
并且，机床的碰撞避免系统的特征在于，作为距离设定值，其设定有第1距离设定值、第2距离设定值以及第3距离设定值，作为碰撞避免处理部39，其具有碰撞警告处理部40、减速处理部41以及停止处理部42，在碰撞判定部38判定传感器信号是否比第1距离设定值、第2距离设定值以及第3距离设定值短，在碰撞警告处理部40中，在碰撞判定部38判定传感器信号比第1距离设定值短时，发出警告，在减速处理部41中，在碰撞判定部38判定传感器信号比第2距离设定值短时，对移动轴(X轴或者Y轴或者W轴)的移动速度进行减速，在停止处理部42中，在碰撞判定部38判定传感器信号比第3距离设定值短时，停止移动轴(X轴或者Y轴或者W轴)的移动，因此能够以警告、减速、停止的顺序阶段性且可靠地进行碰撞避免处理。
＜实施方式例2＞
根据图8对本发明的实施方式例2所涉及的机床的碰撞避免系统进行说明。
如图8所示，在本实施方式例2的碰撞避免系统中，除了与上述实施方式例1相同地配设的超声波传感器21a～21f以外，还具有超声波传感器21g～21j作为构成该系统的非接触式距离传感器。
超声波传感器21g、21h、21i、21j分别安装于滑鞍16的侧面16a、16b、16c、16d。
即，超声波传感器21g(第2距离传感器)安装于滑鞍16中的X轴的-方向侧，对X轴的-方向的距离进行检测。超声波传感器21h(第1距离传感器)安装于滑鞍16中的X轴的+方向侧，对X轴的+方向的距离进行检测。超声波传感器21i(第2距离传感器)安装于滑鞍16中的Y轴的-方向侧，对Y轴的-方向的距离进行检测。超声波传感器21j(第1距离传感器)安装于滑鞍16中的Y轴的+方向侧，对Y轴的+方向的距离进行检测。
另外，由于机床的整体结构与上述实施方式例1(图1)相同，因此，在此省略说明以及图示。
并且，关于使用超声波传感器21g～21j的传感器信号(距离检测值)的碰撞避免系统的处理内容也与上述实施方式例1(图3～图7)相同(关于处理内容，超声波传感器21g对应超声波传感器21a，超声波传感器21h对应超声波传感器21b，超声波传感器21i对应超声波传感器21c，超声波传感器21j对应超声波传感器21d),因此，在此省略说明以及图示。
在本实施方式例2的碰撞避免系统中，也能够得到与上述实施方式例1的碰撞避免系统相同的效果。而且，尤其是在本实施方式例2的碰撞避免系统中，还能够可靠地避免滑鞍16的碰撞。
＜实施方式例3＞
根据图9对本发明的实施方式例3所涉及的机床的碰撞避免系统进行说明。
如图9所示，在本实施方式例3中，在主轴18安装有附件71，在该附件71安装有工具20。
而且，在本实施方式例3的碰撞避免系统中，除了与上述实施方式例1相同地配设的超声波传感器21a～21d以外，还具有超声波传感器21k～21n作为构成该系统的非接触式距离传感器。
超声波传感器21k、21l、21m、21n分别安装于附件71的侧面71a的各部分。
即，超声波传感器21k(第2距离传感器)安装于附件71中的X轴的-方向侧，对X轴的-方向的距离进行检测。超声波传感器21l(第1距离传感器)安装于附件71中的X轴的+方向侧，对X轴的+方向的距离进行检测。超声波传感器21m(第2距离传感器)安装于附件71中的Y轴的-方向侧，对Y轴的-方向的距离进行检测。超声波传感器21n(第1距离传感器)安装于附件71中的Y轴的+方向侧，对Y轴的+方向的距离进行检测。
另外，由于机床的整体结构与上述实施方式例1(图1)相同，因此，在此省略说明以及图示。
并且，关于使用超声波传感器21k～21n的传感器信号(距离检测值)的碰撞避免系统的处理内容也与上述实施方式例1(图3～图7)相同(关于处理内容，超声波传感器21k对应超声波传感器21a，超声波传感器21l对应超声波传感器21b，超声波传感器21m对应超声波传感器21c，超声波传感器21n对应超声波传感器21d),因此，在此省略说明以及图示。
在本实施方式例3的碰撞避免系统中，也能够得到与上述实施方式例1的碰撞避免系统相同的效果。而且，尤其是在本实施方式例3的碰撞避免系统中，还能够可靠地避免附件71的碰撞。
产业上的可利用性
本发明涉及一种机床的碰撞避免系统，其适用于避免因操作员的操作失误或开始加工时的方法失误而发生碰撞的情况，因此非常有用。
符号说明
11-机床，12-床身，12a-导轨，13-工作台，14-立柱，14a-导轨，15-横梁，15a-导轨，16-滑鞍，16a～16d-滑鞍的侧面，16e-滑鞍的下表面，17-滑枕，17a～17d-滑枕的侧面，18-主轴，19-工具保持架，20-工具，21a～21n-超声波传感器，31-NC装置，32-NC程序，33-程序分析处理部，34-移动指令制定处理部，35-移动指令插补处理部，36-移动方向判定部，37-传感器信号选择部，38-碰撞判定部，39-碰撞避免处理部，40-碰撞警告处理部，41-减速处理部，42-停止处理部，61-X轴伺服放大器，62-Y轴伺服放大器，63-W轴伺服放大器，64-X轴伺服马达，65-Y轴伺服马达，66-W轴伺服马达，71-附件，71a-附件的侧面，w-工件。

Claims (4)

1.一种机床的碰撞避免系统，其在机床中避免移动体与工件碰撞，所述机床具有：供所述工件放置的工作台、所述移动体以及使所述移动体或者所述工作台直线移动的移动轴，所述机床的碰撞避免系统的特征在于，
所述机床的碰撞避免系统具有：
非接触式距离传感器，其安装于所述移动体，且检测所述移动体与所述工件之间的距离；以及
碰撞避免控制构件，
所述碰撞避免控制构件具有：
碰撞判定部，其判定所述距离传感器的传感器信号是否比距离设定值短；以及
碰撞避免处理部，其在所述碰撞判定部判定所述传感器信号比所述距离设定值短时，进行使所述移动体与所述工件避免碰撞的处理，
作为所述距离传感器，其具有第1距离传感器和第2距离传感器，所述第1距离传感器安装于所述移动体的所述移动轴的正方向侧，所述第2距离传感器安装于所述移动体的所述移动轴的负方向侧，
所述碰撞避免控制构件具有：
移动方向判定部，其基于所述移动轴的移动指令判定所述移动体的移动方向是所述移动轴的正方向还是负方向；以及
传感器信号选择部，其在所述移动方向判定部判定所述移动体的移动方向是所述移动轴的正方向时，选择所述第1距离传感器的传感器信号，在所述移动方向判定部判定所述移动体的移动方向是所述移动轴的负方向时，选择所述第2距离传感器的传感器信号，
在所述碰撞判定部中，对在所述传感器信号选择部中选择的所述第1距离传感器或者所述第2距离传感器的传感器信号与所述距离设定值进行比较，判定所述传感器信号是否比所述距离设定值短。
2.根据权利要求1所述的机床的碰撞避免系统，其特征在于，
作为所述距离设定值，其设定有第1距离设定值、比所述第1距离设定值短的第2距离设定值以及比所述第2距离设定值短的第3距离设定值，
作为所述碰撞避免处理部，其具有碰撞警告处理部、减速处理部以及停止处理部，
在所述碰撞判定部中，判定所述传感器信号是否比所述第1距离设定值、所述第2距离设定值以及所述第3距离设定值短，
在所述碰撞警告处理部中，在所述碰撞判定部判定所述传感器信号比所述第1距离设定值短时，发出警告，
在所述减速处理部中，在所述碰撞判定部判定所述传感器信号比所述第2距离设定值短时，对所述移动轴的移动速度进行减速，
在所述停止处理部中，在所述碰撞判定部判定所述传感器信号比所述第3距离设定值短时，停止所述移动轴的移动。
3.一种机床的碰撞避免系统，其在机床中避免移动体与工件碰撞，所述机床具有：供所述工件放置的工作台、所述移动体以及使所述移动体或者所述工作台直线移动的移动轴，所述机床的碰撞避免系统的特征在于，
所述机床的碰撞避免系统具有：
非接触式距离传感器，其安装于所述移动体，且检测所述移动体与所述工件之间的距离；以及
碰撞避免控制构件，
所述碰撞避免控制构件具有：
碰撞判定部，其判定所述距离传感器的传感器信号是否比距离设定值短；以及
碰撞避免处理部，其在所述碰撞判定部判定所述传感器信号比所述距离设定值短时，进行使所述移动体与所述工件避免碰撞的处理，
作为所述距离传感器，其具有安装于所述移动体的所述移动轴的正方向侧或者负方向侧的任一方的距离传感器，
所述碰撞避免控制构件具有：
移动方向判定部，其基于所述移动轴的移动指令判定所述移动体的移动方向是所述移动轴的正方向还是负方向；以及
传感器信号选择部，其在所述距离传感器安装于所述正方向侧的情况下，在所述移动方向判定部判定所述移动体的移动方向是所述移动轴的正方向时，选择所述距离传感器的传感器信号，在所述距离传感器安装于所述负方向侧的情况下，在所述移动方向判定部判定所述移动体的移动方向是所述移动轴的负方向时，选择所述距离传感器的传感器信号，
在所述碰撞判定部中，对在所述传感器信号选择部中选择的所述距离传感器的传感器信号与所述距离设定值进行比较，判定所述传感器信号是否比所述距离设定值短。
4.根据权利要求3所述的机床的碰撞避免系统，其特征在于，
作为所述距离设定值，其设定有第1距离设定值、比所述第1距离设定值短的第2距离设定值以及比所述第2距离设定值短的第3距离设定值，
作为所述碰撞避免处理部，其具有碰撞警告处理部、减速处理部以及停止处理部，
在所述碰撞判定部中，判定所述传感器信号是否比所述第1距离设定值、所述第2距离设定值以及所述第3距离设定值短，
在所述碰撞警告处理部中，在所述碰撞判定部判定所述传感器信号比所述第1距离设定值短时，发出警告，
在所述减速处理部中，在所述碰撞判定部判定所述传感器信号比所述第2距离设定值短时，对所述移动轴的移动速度进行减速，
在所述停止处理部中，在所述碰撞判定部判定所述传感器信号比所述第3距离设定值短时，停止所述移动轴的移动。
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