CN107336078B - 具有可收纳型防护机构的数控机床 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种具有可收纳型防护机构的数控机床，其防护机构包括防护组件、检测器和控制器；防护组件包括两平行导轨、防护板和升降机构；防护板的相对两侧分别设置于两平行导轨中；升降机构与防护板驱动连接，并可驱动所述防护板沿着所述两平行导轨进行往复运动。控制器与所述升降机构电连接，并根据检测器输出的检测信号控制升降机构驱动防护板遮挡工作台或保持防护板收纳于数控机床的机架一侧。由此不仅实现了有效的防护，而且还在没有发生任何危险时处于收纳状态，不会在平常状态下对操作人员的视野造成遮挡，也不会对数控机床的工作台的移动行程造成限制，同时实现了防护装置的可收纳，减少对数控机床的空间占用。

Description

具有可收纳型防护机构的数控机床

技术领域

本发明涉及数控机床领域，特别是涉及一种数控机床。

背景技术

数控机床是数字控制机床(Computer numerical control machine tools)的简称，是一种装有程序控制系统的自动化机床。该控制系统能够逻辑地处理具有控制编码或其它符号指令规定的程序，并将其译码，用代码化的数字表示，通过信息载体输入数控装置。经运算处理由数控装置发出的各种控制信号，控制机床的动作，按照图纸要求的形成和尺寸，自动地将零件加工出来。数控机床能够较好地解决了复杂、精密、小批量、多品种的零件技工问题，是一种柔性的、高效能的自动化机床，代表了现代机床控制技术的发展方向，是一种典型的机电一体化产品。

但是，目前的数控机床还是会存在安全问题，而为解决该问题，目前采用了数控机床防护罩实现防护，以为数控操作人员带来良好的安全保障。而现有数控机床防护罩一般是一种固定于工作台周围的结构，由此，在数控机床的工作过程中，其工作台都会被防护罩遮挡，数控操作人员难以查看数控机床对工件的加工状态。

为解决上述数控操作人员难以查看数控机床对工件的加工状态的问题，目前在防护子罩设置有一视察窗，从而通过视察窗对工件的加工状态进行查看。但是，由于视察窗的大小有限，数控操作人员的视野仍然会被遮挡，比较狭隘。同时，由于防护罩是围设于数控机床的机架外围的，不可收纳，则必然对数控机床的工作台的移动行程造成限制和占用较多的空间。

发明内容

为解决上述现有技术的缺点和不足，本发明提供了一种具有可收纳型防护机构的数控机床，只有在确实存在危险前的瞬间才自动进行开启，由此不仅实现了有效的防护，而且还在没有发生任何危险时处于收纳状态，不会在平常状态下对操作人员的视野造成遮挡，也不会对数控机床的工作台的移动行程造成限制，同时实现了防护装置的可收纳，减少对数控机床的空间占用。

本发明提供了一种具有可收纳型防护机构的数控机床，其包括机架、设置于机架上的X轴向移动机构、通过X轴向移动机构设置在机架上的工作台机架、设置在机架上的Z轴向移动机构、与Z轴向移动机构连接的加工刀具机构、设置于工作台上的Y轴向移动机构、通过Y轴向移动机构设置在工作台上的夹具机构以及防护机构；

所述防护机构包括防护组件、检测器和控制器；

所述防护组件包括两平行导轨、防护板和升降机构；所述两平行导轨安装于所述机架的一侧侧面上；所述防护板的相对两侧分别设置于所述两平行导轨中；所述升降机构与所述防护板驱动连接，并可驱动所述防护板沿着所述两平行导轨进行往复运动；

所述检测器设置于所述机架安装有所述两平行导轨的一面或安装于所述工作台中与所述机架安装有所述两平行导轨的一面平行且朝向相同的一面，且所述检测器与所述控制器电连接，并将检测所得的检测信号输出至所述控制器；

所述控制器与所述升降机构电连接，并根据所述检测信号控制所述升降机构驱动所述防护板沿所述两平行导轨运动而凸出机架顶面并遮挡工作台或控制所述升降机构驱动不执行任何操作而保持防护板收纳于所述机架一侧。

所述防护板包括一收纳板体和至少一伸出机构；所述收纳板体内部设有一收纳容腔，所述收纳容腔的相对两侧贯穿所述收纳板体的相对两侧，并与外部空间贯通；所述伸出机构设置于所述收纳容腔内，其包括一电动推杆、一伸展板体和一位置开关；所述电动推杆与所述控制器电连接，其动力输出轴与所述伸展板体驱动连接；所述伸展板体可由所述电动推杆驱动而伸出收纳容腔外，并与收纳板体一同形成防护面，也可由所述电动推杆驱动而返回至所述收纳容腔内；所述位置开关设置于任一平行导轨的顶端内侧，并与所述控制器电连接，由所述控制器根据位置开关的输入信号和所述检测信号控制所述电动推杆的工作状态。

由此通过检测器在检测到人体过于靠近工作台时，即可通过控制器控制所述升降机构驱动防护板移动至防护位置；而在未检测到人体过于靠近工作台时，控制器不控制升降机构动作，使防护板处于收纳位置，或者在防护板移动至防护位置时未检测到人体过于靠近工作台时，控制器控制升降机构驱动防护板移动至收纳位置而实现收纳于机架，不会对操作人员的视野造成阻挡，也不会对数控机床的工作台的移动行程造成限制。故本发明通过上述技术方案实现了只有在确实存在危险前的瞬间才自动进行开启，由此不仅实现了有效的防护，而且还在没有发生任何危险时处于收纳状态，不会在平常状态下对操作人员的视野造成遮挡，也不会对数控机床的工作台的移动行程造成限制，同时实现了防护装置的可收纳，减少对数控机床的空间占用。

进一步，由此通过此处限定，实现了收纳时的防护板具有更小的体积，也即，通过将防护板设置为工作时可以展开除了收纳板体外的其它两伸展板体，从而增大防护面，实现更好地防护；而在不需要防护时间两伸展板体收纳于收纳板体内而不占用外部空间，进一步减少对数控机床的空间的占用。

进一步，所述收纳板还设有两限位导轨；所述两限位导轨相互平行设置，并分别设置于所述收纳容腔中与电动推杆的动力输出轴平行的相对两安装内壁面上；所述伸出机构的伸展板体中朝向所述两安装内壁面的相对两侧面分别安装于所述两限位导轨中。通过两限位导轨的设置，有利于进一步增强伸展板体在移动中的稳定性，避免运动出现偏移。

进一步，所述伸出机构还包括至少两导轮；所述伸出机构的伸展板体中朝向所述两安装内壁面的相对两侧面分别通过所述两导轮安装于所述两限位导轨中。通过此处限定，有利于减少了电动推杆的负担，节省能源，并使得伸展板体能够更加轻松灵活地沿限位导轨运动。

进一步，每一平行导轨中允许防护板安装的一侧相对的另一侧壁面设有导槽；所述升降机构与所述防护板之间的连接处位于所述导槽中，并可由所述控制器控制而驱动所述防护板沿所述两平行导轨中的导槽移动。通过此处限定，更加方便了升降机构与防护板之间连接和安装，也有利于根据实际使用需要而通过限定导槽的长度实现对防护板的移动行程的限定。

进一步，作为升降机构的第一种实施方式，所述升降机构包括相对设置于所述两平行导轨外并分别与所述两平行导轨一一对应的两同步带机构；每一同步带机构包括一与所述控制器电连接的同步带驱动电机、与同步带驱动电机的电机输出轴轴接的主动带轮、同步带及通过同步带与所述主动带轮传动连接的被动带轮；所述两同步带机构的同步带分别平行于与其对应的导轨，且每一同步带机构的同步带中朝向与其对应的导轨的导槽的一面的下端固设有一固定块；所述防护板的相对两侧分别与所述两同步带机构的固定块固接；每一同步带机构的主动带轮和被动带轮之间的距离大于或等于每一平行导轨的长度。通过此处限定，有利于保证了升降机构驱动防护板运动的稳定性，同时也简化了升降机构的结构。

进一步，作为升降机构的第二种实施方式，所述升降机构包括相对设置于所述两平行导轨外并分别与所述两平行导轨一一对应的两齿轮往复升降机构；每一齿轮往复升降机构包括一与所述控制器电连接的齿轮驱动电机及与齿轮驱动电机的电机输出轴轴接的主动齿轮；所述防护板的相对两侧侧面都设有齿条，且其相对两侧侧面的齿条分别与所述两齿轮往复升降机构的主动齿轮啮合相接。通过此处限定，在增强了升降机构对防护板驱动的稳定性的同时，简化了升降机构的结构。

进一步，作为升降机构的第三种结构，所述升降机构包括与所述控制器电连接的至少一升降电动推杆，所述升降电动推杆的输出轴与所述两平行导轨平行，且与所述防护板固接。通过此处限定，使得驱动结构的结构最简化，更加方便控制。

进一步，所述检测器为热释电红外传感器，且其最大探测距离为10cm。通过此处限定，保证了只有在人体足够靠近工作台而会存在危险时，检测器才能探测到有效信号，进一步提高了防护准确率。

进一步，本发明具有可收纳型防护机构的数控机床还包括与所述控制器电连接的报警器。通过此处限定，有利于在进行防护措施的同时提醒误入危险区的人员注意危险，从而更好地避免安全事故发生。

为了更好地理解和实施，下面结合附图详细说明本发明。

附图说明

图1为本发明具有可收纳型防护机构的数控机床的防护机构收纳时的结构示意图；

图2为本发明的具有可收纳型防护机构的数控机床防护时的数控机床的结构示意图；

图3为本发明的具有可收纳型防护机构的数控机床的正视结构示意图；

图4是图3中的具有可收纳型防护机构的数控机床的防护板上移后的结构示意图；

图5是本发明的防护板进一步改进后其伸展板体收缩于其收纳板体内时的正视结构示意图；

图6为图5中的防护板的局部结构透视示意图；

图7为图5中的防护板的伸展板体完全伸出收纳板体外时的防护组件的正视结构示意图。

具体实施方式

请参阅图1，本发明提供了一种数控机床，其包括机架1、设置于机架1上的X轴向移动机构2、通过X轴向移动机构2设置在机架1上的工作台3、设置在机架1上的Z轴向移动机构4、与Z轴向移动机构4连接的加工刀具机构5、设置于工作台3上的Y轴向移动机构6、通过Y轴向移动机构6设置在工作台3上的夹具机构7、以及防护机构。

在本发明中，机架1的基本结构、X轴向移动机构2、工作台3、Z轴向移动机构4、加工刀具机构5、Y轴向移动机构和夹具机构7的结构与现有技术的数控机床相应的结构相同，故在此不再赘述。

具体地，请同时参阅图2～4，所述防护机构包括防护组件81、检测器82和控制器。

所述防护组件81包括两平行导轨811、防护板812和升降机构。所述两平行导轨811安装于所述机架1的一侧侧面上。所述防护板812的相对两侧分别设置于所述两平行导轨811中。所述升降机构与所述防护板812驱动连接，并可驱动所述防护板812沿着所述两平行导轨811进行往复运动。

所述检测器82设置于所述机架1安装有所述两平行导轨811的一面或安装于所述工作台3中与所述机架1安装有所述两平行导轨811的一面平行且朝向相同的一面，且所述检测器82与所述控制器电连接，并将检测所得的检测信号输出至所述控制器。

为了保证检测结构的准确性，避免只是数控操作人员正常靠近机架1而造成检测器82误检，在本实施例中，优选地，所述检测器82设置于所述工作台3中与所述机架1安装有所述两平行导轨811的一面平行且朝向相同的一面上，且进一步优选，所述检测器82为热释电红外传感器，且其最大探测距离为10cm，也即，只有在距离工作台310cm的范围内检测到有人体时，才判定此刻人体误入危险区，才会输出有效的检测信号给控制器。

具体地，所述升降机构包括相对设置于所述两平行导轨811外并分别与所述两平行导轨811一一对应的两同步带机构813和814；每一同步带机构包括一与所述控制器电连接的同步带驱动电机a、与同步带驱动电机a的电机输出轴轴接的主动带轮b、同步带c、及通过同步带c与所述主动带轮b传动连接的被动带轮d；所述两同步带机构813和814的同步带c分别平行于与其对应的导轨，且每一同步带c机构的同步带c中朝向与其对应的导轨的导槽的一面的下端固设有一固定块e；所述防护板812的相对两侧分别与所述两同步带机构813和814的固定块固接；每一同步带c机构的主动带轮b和被动带轮d之间的距离大于或等于每一平行导轨的长度。

所述控制器与所述升降机构电连接，并根据所述检测信号控制所述升降机构驱动所述防护板812沿所述两平行导轨811运动而凸出机架1顶面并遮挡工作台3或控制所述升降机构驱动不执行任何操作而保持防护板812收纳于所述机架1一侧。

由此，当在检测器82检测到有表示人体存在于危险区域的检测信号时，即刻输出至所述控制器，所述控制器即会根据该有效的检测信号控制升降机构启动而驱动防护板812沿着所述两平行导轨811向上移动而实现防护；否则，当检测器82为检测到人体存在与危险区域时，控制器接收不到有效的检测信号，从而在防护板812处于收纳的状态下，不对升降机构进行任何控制，升降机构不执行任何操作，继续保持防护板812的收纳状态，而在防护板812处于防护的状态下，则控制升降机构驱动防护板812沿着所述两平行导轨811向下移动而使防护板812退回至初始位置，实现防护板812从防护状态返回收纳状态。

为保证防护板812在收纳状态占用最小的收纳空间的同时实现防护板812在防护状态具有最大的防护面，实现更好地防护地同时保证更好地收纳，作为一种更优的技术方案，所述防护板812包括一收纳板体和至少一伸出机构。在本实施例中，请参阅图5～7，以所述防护板812仅包括一收纳板体A和一伸出机构B为例说明此时防护板的结构，所述收纳板体A内部设有一收纳容腔A1，所述收纳容腔A1的相对两侧(以图1中的方向为基准说明时，该相对两侧为其左右两侧)贯穿所述收纳板体A的相对两侧(以图1中的方向为基准说明时，该相对两侧为其左右两侧)，并与外部空间贯通。所述伸出机构B设置于所述收纳容腔A1内，其包括一电动推杆B1、一伸展板体B2和一位置开关；所述电动推杆B1与所述控制器电连接，其动力输出轴B11与所述伸展板体B2驱动连接；所述伸展板体B2可由所述电动推杆B1驱动而伸出收纳容腔A1外，并与收纳板体A一同形成防护面，也可由所述电动推杆B1驱动而返回至所述收纳容腔A1内；所述位置开关设置于任一平行导轨的顶端内侧，并与所述控制器电连接，由所述控制器根据位置开关的输入信号和所述检测信号控制所述电动推杆B1的工作状态。

当检测器82检测到人体存在于危险区域时，所述控制器控制升降机构驱动所述收纳板体A沿着两平行导轨811向上移动而触发位置开关，位置开关会检测到一有效输入信号并输入到控制器中，则此时控制器便会控制电动推杆B1启动而驱动所述伸展板体B2做伸出收纳板体A的运动直至到达极限位置，实现完全防护。当检测器82未检测到人体存在于危险区域时，所述控制器控制所述电动推杆B1再次启动而驱动伸展板体B2做往收纳空腔收缩的运动直至伸展板体B2返回至初始位置，再控制升降机构驱动所述收纳板体A沿两平行导轨811向下移动而返回初始位置，实现收纳。其中，上述极限位置和初始位置的达到的判定可以通过程序设置的方式也可以通过位置开关的设置实现，在此不再赘述。

进一步，为避免伸展板体B2在移动过程中发生运动偏移，提高伸展板体B2运动的稳定性，作为一种更优的技术方案，所述收纳板还设有两限位导轨；所述两限位导轨相互平行设置，并分别设置于所述收纳空腔中与电动推杆B1的动力输出轴平行的相对两安装内壁面上；所述伸出机构B的伸展板体B2中朝向所述两安装内壁面的相对两侧面分别安装于所述两限位导轨中。

进一步，为提高伸展板体B2运动的灵活性，并降低电动推杆B1的负担和能源损耗，作为一种更优的技术方案，所述伸出机构B还包括至少两导轮；所述伸出机构B的伸展板体B2中朝向所述两安装内壁面的相对两侧面分别通过所述两导轮安装于所述两限位导轨中。

进一步，每一平行导轨中允许防护板812安装的一侧相对的另一侧壁面设有导槽；所述升降机构与所述防护板812之间的连接处位于所述导槽中，并可由所述控制器控制而驱动所述防护板812沿所述两平行导轨811中的导槽移动。

另外，本发明还具有其它变形实施例，例如：

1)改变升降机构的结构，也即，结构改变后的所述升降机构包括相对设置于所述两平行导轨811外并分别与所述两平行导轨811一一对应的两齿轮往复升降机构；每一齿轮往复升降机构包括一与所述控制器电连接的齿轮驱动电机、及与齿轮驱动电机的电机输出轴轴接的主动齿轮；及所述防护板812的相对两侧侧面都设有齿条，且其相对两侧侧面的齿条分别与所述两齿轮往复升降机构的主动齿轮啮合相接；或者，

结构改变后的所述升降机构包括与所述控制器电连接的至少一升降电动推杆B1，所述升降电动推杆B1的输出轴与所述两平行导轨811平行，且与所述防护板812固接。

2)改变检测器82的结构，如检测器82为光电传感器。

3)为进一步提高防护性能，在其它变形实施例中，检测器82可以设置多个，均匀地安装于所述工作台32中长度方向上的侧边处。

4)为进一步提高防护性能，还可以在工作台3的宽度方向上朝向机架1敞开处的一侧外设置一与上述防护机构结构相同的另一防护结构，此时，本发明的数控机床具有两个防护机构。

5)为提高误入危险区的人员的警惕性，在其它变形实施例中，数控机床还包括与所述控制器电连接的报警器，所述控制器还根据所述检测器82的检测信号控制所述报警器报警或不报警。

6)还可以在伸展板体内设置于空腔和在所述空腔内增设与上述伸出机构结构相同的另一伸出机构，实现防护面的进一步扩大。

相对于现有技术，本发明具有可收纳型防护机构的数控机床实现了只有在确实存在危险前的瞬间才自动进行开启，由此不仅实现了有效的防护，而且还在没有发生任何危险时处于收纳状态，不会在平常状态下对操作人员的视野造成遮挡，也不会对数控机床的工作台的移动行程造成限制，同时实现了防护装置的可收纳，减少对数控机床的空间占用。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种具有可收纳型防护机构的数控机床，其特征在于：包括机架、设置于机架上的X轴向移动机构、通过X轴向移动机构设置在机架上的工作台、设置在机架上的Z轴向移动机构、与Z轴向移动机构连接的加工刀具机构、设置于工作台上的Y轴向移动机构、通过Y轴向移动机构设置在工作台上的夹具机构以及防护机构；

所述防护机构包括防护组件、检测器和控制器；

所述防护组件包括两平行导轨、防护板和升降机构；所述两平行导轨安装于所述机架的一侧侧面上；所述防护板的相对两侧分别设置于所述两平行导轨中；所述升降机构与所述防护板驱动连接，并可驱动所述防护板沿着所述两平行导轨进行往复运动；

所述检测器设置于所述机架安装有所述两平行导轨的一面或安装于所述工作台中与所述机架安装有所述两平行导轨的一面平行且朝向相同的一面，且所述检测器与所述控制器电连接，并将检测所得的检测信号输出至所述控制器；

所述控制器与所述升降机构电连接，并根据所述检测信号控制所述升降机构驱动所述防护板沿所述两平行导轨运动而凸出机架顶面并遮挡工作台或控制所述升降机构驱动不执行任何操作而保持防护板收纳于所述机架一侧；

所述防护板包括一收纳板体和至少一伸出机构；

所述收纳板体内部设有一收纳容腔，所述收纳容腔的相对两侧贯穿所述收纳板体的相对两侧，并与外部空间贯通；

所述伸出机构设置于所述收纳容腔内，其包括一电动推杆、一伸展板体和一位置开关；所述电动推杆与所述控制器电连接，其动力输出轴与所述伸展板体驱动连接；所述伸展板体可由所述电动推杆驱动而伸出收纳容腔外，并与收纳板体一同形成防护面，也可由所述电动推杆驱动而返回至所述收纳容腔内；所述位置开关设置于任一平行导轨的顶端内侧，并与所述控制器电连接，由所述控制器根据位置开关的输入信号和所述检测信号控制所述电动推杆的工作状态。

2.根据权利要求1所述的具有可收纳型防护机构的数控机床，其特征在于：所述收纳板还设有两限位导轨；所述两限位导轨相互平行设置，并分别设置于所述收纳容腔中与电动推杆的动力输出轴平行的相对两安装内壁面上；所述伸出机构的伸展板体中朝向所述两安装内壁面的相对两侧面分别安装于所述两限位导轨中。

3.根据权利要求2所述的具有可收纳型防护机构的数控机床，其特征在于：所述伸出机构还包括至少两导轮；所述伸出机构的伸展板体中朝向所述两安装内壁面的相对两侧面分别通过所述两导轮安装于所述两限位导轨中。

4.根据权利要求1～3任一项所述的具有可收纳型防护机构的数控机床，其特征在于：每一平行导轨中允许防护板安装的一侧相对的另一侧壁面设有导槽；所述升降机构与所述防护板之间的连接处位于所述导槽中，并可由所述控制器控制而驱动所述防护板沿所述两平行导轨中的导槽移动。

5.根据权利要求4所述的具有可收纳型防护机构的数控机床，其特征在于：所述升降机构包括相对设置于所述两平行导轨外并分别与所述两平行导轨一一对应的两同步带机构；每一同步带机构包括一与所述控制器电连接的同步带驱动电机、与同步带驱动电机的电机输出轴轴接的主动带轮、同步带及通过同步带与所述主动带轮传动连接的被动带轮；

所述两同步带机构的同步带分别平行于与其对应的导轨，且每一同步带机构的同步带中朝向与其对应的导轨的导槽的一面的下端固设有一固定块；所述防护板的相对两侧分别与所述两同步带机构的固定块固接；

每一同步带机构的主动带轮和被动带轮之间的距离大于或等于每一平行导轨的长度。

6.根据权利要求4所述的具有可收纳型防护机构的数控机床，其特征在于：所述升降机构包括相对设置于所述两平行导轨外并分别与所述两平行导轨一一对应的两齿轮往复升降机构；每一齿轮往复升降机构包括一与所述控制器电连接的齿轮驱动电机及与齿轮驱动电机的电机输出轴轴接的主动齿轮；所述防护板的相对两侧侧面都设有齿条，且其相对两侧侧面的齿条分别与所述两齿轮往复升降机构的主动齿轮啮合相接。

7.根据权利要求4所述的具有可收纳型防护机构的数控机床，其特征在于：所述升降机构包括与所述控制器电连接的至少一升降电动推杆，所述升降电动推杆的输出轴与所述两平行导轨平行，且与所述防护板固接。

8.根据权利要求1～3任一项所述的具有可收纳型防护机构的数控机床，其特征在于：所述检测器为热释电红外传感器，且其最大探测距离为10cm。

9.根据权利要求1～3任一项所述的具有可收纳型防护机构的数控机床，其特征在于：还包括与所述控制器电连接的报警器。

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