DE102017100486B4

DE102017100486B4 - Elektrische Vorrichtung mit einem Fremdkörperdetektionspanel

Info

Publication number: DE102017100486B4
Application number: DE102017100486.6A
Authority: DE
Inventors: Kazuyasu Mizusawa
Original assignee: Fanuc Corp
Current assignee: Fanuc Corp
Priority date: 2016-01-19
Filing date: 2017-01-12
Publication date: 2022-04-21
Anticipated expiration: 2037-01-13
Also published as: JP2017129411A; JP6386484B2; US10302762B2; CN106979976A; DE102017100486A1; US20170205508A1

Abstract

Elektrische Vorrichtung (3, 6), umfassend:mehrere elektrische Komponenten (33), die im Inneren eines Gehäuses (31) angeordnet sind;ein Fremdkörperdetektionspanel (10), das im Inneren des Gehäuses (31) angeordnet ist und den Kontakt mit einem Fremdkörper detektiert;eine Detektionssteuerung (21), die ein von dem Fremdkörperdetektionspanel (10) ausgegebenes Signal erhält und bestimmt, ob ein Fremdkörper mit einer Oberfläche des Fremdkörperdetektionspanels (10) in Kontakt steht oder nicht; undein Kommunikationsgerät (22), das die durch die Detektionssteuerung (21) bestimmte Detektionsinformation hinsichtlich des Fremdkörpers an eine externe Vorrichtung sendet, wobeidas Fremdkörperdetektionspanel (10) ein Substrat (15), das einen Fremdkörperdetektionsbereich (18) umfasst, einen ersten Sender (11) und einen zweiten Sender (13), die auf dem Substrat akustische Oberflächenwellen erzeugen, mehrere erste Reflektor-Arrays (16a, 16b) und mehrere zweite Reflektor-Arrays (17a, 17b), die die akustischen Oberflächenwellen in einer jeweils vorherbestimmten Richtung reflektieren, und einen ersten Empfänger (12) und einen zweiten Empfänger (14), die die akustischen Oberflächenwellen, die sich entlang des Substrats ausgebreitet haben, empfangen, aufweist,die mehreren ersten Reflektor-Arrays (16a, 16b) ein Reflektor-Array (16a), das die von dem ersten Sender (11) gesendete akustische Oberflächenwelle so reflektiert, dass die akustische Oberflächenwelle zu dem Fremdkörperdetektionsbereich (18) hin verläuft, und ein Reflektor-Array (16b), das die akustische Oberflächenwelle, die in dem Fremdkörperdetektionsbereich (18) verläuft, so reflektiert, dass die akustische Oberflächenwelle zu dem ersten Empfänger (12) hin verläuft, umfassen,die mehreren zweiten Reflektor-Arrays (17a, 17b) ein Reflektor-Array (17a), das die von dem zweiten Sender (13) gesendete akustische Oberflächenwelle so reflektiert, dass die akustische Oberflächenwelle zu dem Fremdkörperdetektionsbereich (18) hin verläuft, und ein Reflektor-Array (17b), das die akustische Oberflächenwelle, die in dem Fremdkörperdetektionsbereich (18) verläuft, so reflektiert, dass die akustische Oberflächenwelle zu dem zweiten Empfänger (14) hin verläuft, umfassen,die ersten Reflektor-Arrays (16a, 16b) und die zweiten Reflektor-Arrays (17a, 17b) so angeordnet sind, dass die Richtungen der akustischen Oberflächenwellen, die von dem ersten Sender (11) und dem zweiten Sender (13) gesendet werden, in dem Fremdkörperdetektionsbereich (18) zueinander orthogonal verlaufen,die mehreren elektrischen Komponenten (33) eine elektrische Komponente, die durch das Anhaften des Fremdkörpers ausfallen oder Störungen oder Fehlfunktionen oder Schäden verursachen kann, umfassen, unddie Detektionssteuerung (21) die Position, an der der Fremdkörper an dem Fremdkörperdetektionspanel (10) haftet, durch Auswertung von Zeiten eines ersten und zweiten Empfangs der akustischen Oberflächenwelle sowie Auswertung einer Zeit des Stärkerückgangs der akustischen Oberflächenwelle detektiert, wobei die elektrische Vorrichtung (3, 6) ferner ein Gebläse (34) umfasst, das Luft zum Kühlen der elektrischen Komponenten (33) liefert, und das Fremdkörperdetektionspanel (10) so angeordnet ist, dass es die durch das Gebläse (34) abgegebene Luft dazu bringt, mit dem Fremdkörperdetektionsbereich (18) zusammenzuprallen, so dass mit diesem Aufbau ein Eindringen von Fremdkörpern in die elektrische Vorrichtung (3, 6) frühzeitig erkannt werden kann.

Description

Hintergrund der Erfindung
1. Bereich der Erfindung
Bei der vorliegenden Erfindung handelt es sich um eine elektrische Vorrichtung mit einem Fremdkörperdetektionspanel.
2. Erläuterung der relevanten Technik
In einer Fabrik usw., in der Produkte hergestellt werden, befinden sich Produktionseinheiten wie Werkzeugmaschinen, Roboter und Lackieranlagen. Eine Produktionseinheit ist mit elektrischen Motoren, die vorgesehene Teile bewegen, und einer elektrischen Vorrichtung, die den Betrieb der elektrischen Motoren regelt, ausgestattet. Z.B. ist eine Werkzeugmaschine mit Motoren für die Rotation eines Werkzeugs und den Transport eines Werkstücks, mit Servoverstärkern für den Betrieb der Motoren und mit einer numerischen Steuerung ausgestattet.
Im Übrigen kann es in einer Fabrik geschehen, dass Fremdkörper wie Staub, Flüssigkeit, usw. in der Luft schweben. Z.B. kann es sein, dass im Bearbeitungsprozess einer Werkzeugmaschine Schleifmilch für die Kühlung und Schmierung des Werkstücks eingesetzt wird. Der Bearbeitungsraum, in dem das Werkstück bearbeitet wird, ist mit einer Tür versehen, die geöffnet und geschlossen werden kann. Wenn diese Tür geöffnet wird, kann es passieren, dass Schleifmilchspritzer und -nebel sich nicht nur im Bearbeitungsraum abspielen, sondern die Werkzeugmaschine auch nach außen verlassen. Oder es kann passieren, dass Metallstaub, der bei der Bearbeitung entsteht, außerhalb der Werkzeugmaschine freigesetzt wird.
Elektrische Komponenten wie Servoverstärker, numerische Steuerungen usw. sind in abgedichteten Gehäusen untergebracht. Aber es kann geschehen, dass in der Luft schwebende Fremdkörper in ein Gehäuse eindringen, wenn die am Gehäuse angebrachte Tür geöffnet wird. Oder es dringen Fremdkörper in ein Gehäuse ein, wenn das Gehäuse nicht vollständig abgedichtet ist.
In der Veröffentlichung der Patentoffenlegung JP H10- 239 374 wird ein Isolierungsverschlechterungsdetektor vorgestellt, der erkennt, wenn sich die Isolierung einer Leiterplatte verschlechtert. Es wird offengelegt, dass bei diesem Isolierungsverschlechterungsdetektor auf der ganzen Fläche der Leiterplatte Elektroden angeordnet sind und sofort erkannt wird, wenn mindestens an einer Stelle der Leiterplatte eine Verschlechterung der Isolierung eintritt.
In der Patentoffenlegung JP S61- 239 322 A wird ein Touchscreen vorgestellt, der als Anzeigevorrichtung verwendet wird. In dieser Veröffentlichung wird offengelegt, dass die Koordinaten eines von einer Person vorgenommenen Fingerdrucks mit Hilfe akustischer Oberflächenwellen ermittelt werden.
Die JP 2011 - 197 288 A beschreibt eine Fotomaske sowie eine Belichtungsvorrichtung, die die Fähigkeit beinhaltet, das Vorhandensein von Verunreinigungen auf der Fotomaske zu erkennen. Die Vorrichtung verwendet ein hierzu ein oberflächenakustisches Element.
Aus der EP 1 818 790 A2 ist ein Detektionspanel unter Verwendung von zwei akustischen Oberflächenwellenanordnungen zu entnehmen, die zwei akustische Oberflächenwellen bereitstellen, die orthogonal zueinander ausgerichtet sind, um die Position eines Fingers auf einem Touchscreen zu erfassen.
Überblick über die Erfindung
Wenn in ein Gehäuse, in dem elektrische Komponenten untergebracht sind, Schleifmilchnebel und Staub eindringen, bleiben an den elektrischen Komponenten, z.B. an Servoverstärkern und numerischer Steuerung, Schleifmilch und Staub haften. Dadurch kann es zu Fehlfunktionen oder Störungen der elektrischen Komponenten kommen. Wenn auf einer Leiterplatte ein Fremdkörper haftet, kann es z.B. passieren, dass ein auf der Leiterplatte gebildeter elektrischer Schaltkreis korrodiert und dadurch Betriebsfehler entstehen oder der Schaltkreis nicht mehr funktioniert.
Bei einer Vorrichtung herkömmlicher Technik zur Erkennung von Fremdkörpern ist z.B. auf der Oberfläche einer Leiterplatte ein Leitermuster angebracht. Wenn auf der Leiterplatte Fremdkörper wie Schleifmilch usw. haften, ändert sich die Leiterimpedanz. Anhand der Impedanzänderung wird erkannt, dass ein Fremdkörper haftet. Oder bei einer Vorrichtung zur Erkennung von Fremdkörpern ist ein Feuchtigkeitssensor angebracht, um das Eindringen von Flüssigkeiten zu erkennen; Fremdkörper werden hier anhand der Feuchtigkeitsänderung erkannt.
Wenn allerdings bei einer Vorrichtung, bei der auf der Oberfläche der Leiterplatte ein Leitermuster angebracht ist, die Detektorleiter selber durch die Anhaftung eines Fremdkörpers korrodieren, muss die Leiterplatte auch dann ausgetauscht werden, wenn die anderen auf der Leiterplatte angeordneten elektrischen Komponenten noch in Ordnung sind. Was das Verfahren mit einem Feuchtigkeitssensor betrifft, so ist es schwierig, Fremdkörper, die Festkörper sind, zu erkennen. Außerdem ist der Nachweis mit dem Feuchtigkeitssensor-Verfahren schwierig, wenn flüssige Fremdkörper auf die elektrischen Komponenten fallen, ohne dass sich die Feuchtigkeit ändert. Z.B. ist es schwierig, zu erkennen, dass Schleifmilch, die an den Schrankwänden haftet, heruntertropft.
Die elektrische Vorrichtung der vorliegenden Erfindung ist mit elektrischen Komponenten, die in einem Gehäuse untergebracht sind, und einem Fremdkörperdetektionspanel, das in dem Gehäuse angebracht ist und Fremdkörper erkennt, ausgestattet. Die elektrische Vorrichtung ist mit einer Detektionssteuerung, die Signale, die das Fremdkörperdetektionspanel ausgibt, empfängt und prüft, ob Fremdkörper die Oberfläche des Fremdkörperdetektionspanels berühren oder nicht, und einem Kommunikationsgerät, das Information über die von der Detektionssteuerung geprüfte Fremdkörpererkennung an eine externe Vorrichtung sendet, versehen. Zu dem Fremdkörperdetektionspanel gehören ein Substrat und Sendeelemente, die auf dem Substrat akustische Oberflächenwellen erzeugen. Zu dem Fremdkörperdetektionspanel gehören Reflektor-Arrays, die die akustischen Oberflächenwellen in im Voraus festgelegte Richtungen reflektieren, und Empfänger, die die akustischen Oberflächenwellen, die sich auf dem Substrat ausbreiten, empfangen.
Bei der oben beschriebenen Erfindung kann das Fremdkörperdetektionspanel auf dem Boden des Gehäuses angeordnet werden.
Bei der oben beschriebenen Erfindung können Luftgebläse angebracht sein, die Luft für die Kühlung der elektrischen Komponenten zuführen, und das Fremdkörperdetektionspanel so angeordnet werden, dass die von den Luftgebläsen abgegebene Luft auf einen Fremdkörperdetektorbereich trifft, der auf dem Substrat eingerichtet ist.
Figurenliste

1 ist eine schematische Frontansicht des Hauptteils einer zu einer Ausführungsform gehörenden Werkzeugmaschine.
2 ist eine schematische perspektivische Darstellung eines zu einer Ausführungsform gehörenden Schaltschranks.
3 ist eine schematische Aufsicht eines Fremdkörperdetektionspanels und einer Detektionssteuerung, die zu einer Ausführungsform gehören.
4 ist ein Blockdiagramm für ein Fremdkörperdetektionspanel, eine Detektionssteuerung und eine numerische Steuerung, die zu einer Ausführungsform gehören.
5 ist eine schematische perspektivische Darstellung eines anderen zu einer Ausführungsform gehörenden Schaltschranks.

Ausführliche Erläuterung
Anhand der 1 bis 5 wird eine zu einer Ausführungsform gehörende elektrische Vorrichtung erläutert. Bei der vorliegenden Ausführungsform ist das Beispiel für eine elektrische Vorrichtung ein Schaltschrank, der an einer Werkzeugmaschine angebracht ist.
1 zeigt eine schematische Frontansicht des Hauptteils einer zu der vorliegenden Ausführungsform gehörenden Werkzeugmaschine. Die Werkzeugmaschine 1 der vorliegenden Ausführungsform ist numerisch gesteuert. Die Bearbeitung, mit der die Werkzeugmaschine 1 ein Werkstück 71 in eine gewünschte Form bringen kann, erfolgt durch Variation der relativen Position zwischen dem Werkstück 71 und einem Werkzeug 4.
Die Werkzeugmaschine 1 besitzt einen Spindelkopf 5, der das Werkzeug 4 hält. Die Werkzeugmaschine 1 besitzt einen Tisch 7, an dem das Werkstück 71 befestigt ist. Die Werkzeugmaschine 1 besitzt eine numerische Steuerung und eine Antriebsvorrichtung, die die Konstruktion antreibt. Zur Antriebsvorrichtung der vorliegenden Ausführungsform gehören mehrere Motoren, die den Tisch 7 und den Spindelkopf 5 in im Voraus festgelegte Richtungen bewegen. Die relative Position von Werkstück 71 und Werkzeug 4 wird dadurch variiert, dass mindestens einer der beiden, Spindelkopf 5 und Tisch 7, bewegt wird. Zur Antriebsvorrichtung gehört außerdem ein Motor, der die Spindel dreht, an dem das Werkzeug 4 montiert ist.
Zur numerischen Steuerung gehört eine Rechnereinheit, in der eine CPU (Central Processing Unit), ein RAM (Random Access Memory), ein ROM (Read Only Memory) usw. über einen Bus verbunden sind. Die numerische Steuerung sendet gemäß einem im Voraus festgelegten Betriebsprogramm Befehle aus. Die Antriebsvorrichtung führt den Antrieb gemäß den Befehlen aus der numerischen Steuerung durch.
Die Werkzeugmaschine 1 der vorliegenden Ausführungsform besitzt eine Schleifmilchzuführungsvorrichtung, die den Stellen, an denen das Werkzeug 4 das Werkstück 71 berührt, bei der Bearbeitung des Werkstücks genügend Schleifmilch 72 zuführt. Zur Schleifmilchzuführungsvorrichtung gehört eine Düse 8, die die Schleifmilch 72 versprüht. Die Schleifmilch 72 wird auch als Kühlmittel bezeichnet. Sie wird zugeführt, um die Reibung zwischen dem Werkzeug 4 und dem Werkstück 71 klein zu halten oder das Werkzeug 4 und das Werkstück 71 zu kühlen.
Zur Werkzeugmaschine 1 gehört ein Bearbeitungsraum 61, bei dem es sich um einen von einem Rahmenkörper 62 umschlossenen Raum handelt. Der Tisch 7, der Spindelkopf 5 und die Düse 8 sind in dem Bearbeitungsraum 61 angeordnet. Im Übrigen gehört zu dem Rahmenkörper 62 eine Tür 9. In der Tür 9 befindet sich ein aus einem durchsichtigen Material wie Glas bestehender Fensterteil 9a, damit der Zustand des Bearbeitungsraums 61 während der Bearbeitung des Werkstücks 71 überprüft werden kann. Die Tür 9 ist so ausgebildet, dass sie geöffnet und geschlossen werden kann. Wenn die Tür 9 geöffnet wird, kann das Werkstück 71 oder das Werkzeug 4 ausgetauscht werden oder der Spindelkopf 5 usw. geprüft werden. Für die Bearbeitung des Werkstücks 71 wird die Tür 9 geschlossen. Bei geschlossener Tür 9 ist der Bearbeitungsraum 61 der vorliegenden Ausführungsform ein abgedichteter Raum.
Die Werkzeugmaschine 1 der vorliegenden Ausführungsform ist mit einer elektrischen Vorrichtung in Form eines Schaltschranks 3 ausgestattet. An der Vorderseite des Schaltschranks 3 der vorliegenden Ausführungsform ist eine Bedienkonsole 2 angebracht, mit der die Werkzeugmaschine 1 bedient wird. Zur Bedienkonsole 2 der vorliegenden Ausführungsform gehören ein Anzeigeteil 2a, mit dem Bearbeitungsinformationen für die Werkzeugmaschine 1 anzeigt werden, und ein mit einer Tastatur usw. ausgestatteter Eingabeteil 2b.
2 zeigt eine schematische perspektivische Darstellung eines zu der vorliegenden Ausführungsform gehörenden Schaltschranks. Der Schaltschrank 3 ist entsprechend 1 und 2 mit einem Gehäuse 31 versehen. Das Gehäuse 31 besitzt Kastenform. Zum Gehäuse 31 gehört eine Tür 32, die an der Vorderseite angeordnet ist. Die Tür 32 ist so ausgebildet, dass sie geöffnet und geschlossen werden kann. Die Bedienkonsole 2 ist an der Tür 32 befestigt. Im Gehäuse 31 sind elektrische Komponenten in Form von Servoverstärkern 33 angebracht. Die Servoverstärker 33 empfangen Steuersignale der numerischen Steuerung. Die Servoverstärker 33 versorgen die Motoren, die die einzelnen Komponenten antreiben, entsprechend zu den empfangenen Steuersignalen mit Strom. Die Servoverstärker 33 der vorliegenden Ausführungsform sind an einer Seitenfläche des Gehäuses 31 befestigt.
Die in der elektrischen Vorrichtung angebrachten elektrischen Komponenten sind nicht auf Servoverstärker beschränkt; es können beliebige elektrische Komponenten eingebracht werden, bei denen die Anhaftung von Fremdkörpern Störungen oder Schäden verursachen kann. Neben den Servoverstärkern gehören zu den elektrischen Komponenten z.B. Trennschalter (Unterbrecher), Relais und I/O(Input/Output)-Geräte, die Steuersignale der numerischen Steuerung an bestimmte elektrische Komponenten übermitteln oder Signale bestimmter elektrischer Komponenten an die numerische Steuerung senden, sowie der Hauptkörper der numerischen Steuerung, in dem die CPU usw. angeordnet sind.
Der Schaltschrank 3 der vorliegenden Ausführungsform ist mit einem im Gehäuse 31 angebrachten Fremdkörperdetektionspanel 10 ausgestattet. Das Fremdkörperdetektionspanel 10 erkennt die Berührung durch Fremdkörper. Im Schaltschrank 3 ist das Fremdkörperdetektionspanel 10 auf dem Boden des Gehäuses 31 angeordnet. Das Fremdkörperdetektionspanel 10 ist so gestaltet, dass es die ganze Bodenfläche des Gehäuses 31 bedeckt.
3 zeigt eine schematische Aufsicht des Fremdkörperdetektionspanels und der Detektionssteuerung, die zu der vorliegenden Ausführungsform gehören. Das Fremdkörperdetektionspanel 10 der vorliegenden Ausführungsform erkennt die Berührung durch Fremdkörper mit einem Verfahren, das sich akustischer Oberflächenwellen (SAW) bedient. Das SAW-Verfahren der vorliegenden Ausführungsform arbeitet mit akustischen Oberflächenwellen im Ultraschallbereich. Als Fremdkörperdetektionspanel 10 kann das berührungsempfindliche Paneel eines mit akustischen Oberflächenwellen arbeitenden Touchscreen, wie er in Anzeigevorrichtungen usw. eingesetzt wird, verwendet werden. Dabei ist es nicht erforderlich, dass das Substrat 15, das später beschrieben wird, durchsichtig ist; es darf undurchsichtig sein. Außerdem wird kein bild-erzeugender Schirm wie ein Flüssigkristallschirm benötigt.
Das Fremdkörperdetektionspanel 10 ist mit einem Substrat 15 versehen. Für das Substrat 15 kann ein beliebiges Substrat, auf dem sich akustische Oberflächenwellen ausbreiten können, verwendet werden. Für das Substrat 15 kann eine aus Harz, Glas usw. bestehende Komponente in Plattenform verwendet werden. Das Substrat 15 der vorliegenden Ausführungsform ist so gestaltet, dass die flache Form ein Rechteck bildet.
Die X- und Y-Achse in 3 dienen zur Erläuterung. Das Fremdkörperdetektionspanel 10 ist mit Sendeelementen 11, 13 ausgestattet, die akustische Oberflächenwellen auf dem Substrat 15 erzeugen. Die Sendeelemente 11, 13 werden auch als sendeseitige Transducer bezeichnet. Das Fremdkörperdetektionspanel 10 ist mit Reflektor-Arrays 16a, 16b, 17a, 17b, die die akustischen Oberflächenwellen in im Voraus festgelegte Richtungen reflektieren, und Empfänger 12, 14, die die sich auf dem Substrat 15 ausbreitenden akustischen Oberflächenwellen empfangen, ausgestattet. Die Empfänger 12,14 werden auch als empfangsseitige Transducer bezeichnet.
Das Fremdkörperdetektionspanel 10 enthält ein erstes Sendeelement 11, das akustische Oberflächenwellen erzeugt, die sich in Richtung der Y-Achse ausbreiten, erste Reflektor-Arrays 16a, 16b und einen ersten Empfänger 12. Das Fremdkörperdetektionspanel 10 enthält weiter ein zweites Sendeelement 13, das akustische Oberflächenwellen erzeugt, die sich in Richtung der X-Achse ausbreiten, zweite Reflektor-Arrays 17a, 17b und einen zweiten Empfänger 14.
Die ersten Reflektor-Arrays 16a, 16b und die zweiten Reflektor-Arrays 17a, 17b sind am Rand des Substrats 15 angeordnet. In den ersten Reflektor-Arrays 16a, 16b und den zweiten Reflektor-Arrays 17a, 17b befinden sich Reflektorteile, die so ausgebildet sind, dass sie sich in 45°-Richtung zur Ausbreitungsrichtung der einfallenden akustischen Oberflächenwellen erstrecken. Die Reflektorteile sind äquidistant zueinander angeordnet. Die Reflektorteile bilden in Mehrzahl ein Reflektormuster. Auf dem Substrat ist ein Fremdkörperdetektionsbereich eingerichtet, in dem Berührungen durch Fremdkörper erkannt werden können. Bei der vorliegenden Ausführungsform ist dies der Fremdkörperdetektionsbereich 18, der von den ersten Reflektor-Arrays 16a, 16b und den zweiten Reflektor-Arrays 17a, 17b eingeschlossen wird.
Das erste Sendeelement 11 sendet akustische Oberflächenwellen wie mit dem Pfeil 81 gezeigt. Die akustischen Oberflächenwellen werden vom Reflektormuster des ersten Reflektor-Array 16a reflektiert und ändern ihre Ausbreitungsrichtung um 90°. Die akustischen Oberflächenwellen breiten sich wie mit dem Pfeil 82 gezeigt zum gegenüberliegenden ersten Reflektor-Array 16b aus. Die akustischen Oberflächenwellen werden vom Reflektormuster des ersten Reflektor-Array 16b reflektiert und ändern ihre Ausbreitungsrichtung um 90°. Die akustischen Oberflächenwellen breiten sich wie mit dem Pfeil 83 gezeigt aus und werden vom ersten Empfänger 12 empfangen.
In gleicher Weise sendet das zweite Sendeelement 13 akustische Oberflächenwellen wie mit dem Pfeil 84 gezeigt. Die akustischen Oberflächenwellen ändern am zweiten Reflektor-Array 17a ihre Richtung um 90° und breiten sich wie mit dem Pfeil 85 gezeigt aus. Die akustischen Oberflächenwellen ändern am zweiten Reflektor-Array 17b ihre Richtung um 90° und breiten sich wie mit dem Pfeil 86 gezeigt aus. Die akustischen Oberflächenwellen werden vom zweiten Empfänger 14 empfangen.
4 zeigt ein Blockdiagramm für das Fremdkörperdetektionspanel und die Detektionssteuerung. Der Schaltschrank 3 ist entsprechend 3 und 4 mit einer Detektionssteuerung 21 versehen. Die Detektionssteuerung 21 besteht aus einer Rechnereinheit, die mit einer CPU, einem RAM usw. bestückt ist. Die Detektionssteuerung 21 steuert die Sendeelemente 11, 13 und bestimmt die Wellenform und den Sendezeitpunkt der akustischen Oberflächenwellen. Die Sendeelemente 11, 13 senden z.B. oszillierend burst-förmige Pulse (Ultraschallwellen) mit einer bestimmten Amplitude.
Die Detektionssteuerung 21 erhält Signale zu den akustischen Oberflächenwellen, die die Empfänger 12, 14 empfangen haben. D.h. die Detektionssteuerung 21 empfängt Signale, die das Fremdkörperdetektionspanel 10 ausgibt. Die Detektionssteuerung 21 prüft anhand der Signale für die akustischen Oberflächenwellen, ob ein Fremdkörper das Fremdkörperdetektionspanel 10 berührt oder nicht. Außerdem kann die Detektionssteuerung 21 der vorliegenden Ausführungsform die Stelle ermitteln, an der der Fremdkörper das Fremdkörperdetektionspanel 10 berührt.
Während der Bearbeitung des Werkstücks 71 wird den Stellen, an denen das Werkstück 71 bearbeitet wird, entsprechend 1 und 2 eine große Menge Schleifmilch 72 zugeführt. Während der Bearbeitung des Werkstücks 71 treten im Bearbeitungsraum 61 Schleifmilchspritzer auf. Außerdem befindet sich im Bearbeitungsraum 61 ein durch die große Menge von Schleifmilch 72 erzeugter Nebel.
Der Nebel der Schleifmilch 72 bleibt auch nach dem Ende der Bearbeitung des Werkstücks 71 im Bearbeitungsraum zurück. Wenn die Tür 9 in diesem Zustand geöffnet wird, wird der Nebel, der sich im Bearbeitungsraum 61 befindet, im Gebäude, in dem die Werkzeugmaschine 1 steht, nach außen freigesetzt. Ferner wird Metallstaub, der bei der Bearbeitung entstanden ist, im Gebäude freigesetzt. Dadurch schweben in der Gebäudeluft Staub und Schleifmilchnebel. Wenn in dem Zustand, in dem die Luft von Staub und Schleifmilchnebel durchschwebt ist, die Tür 32 des Schaltschranks 3 geöffnet wird, dringen Staub und Schleifmilchnebel in das Gehäuse 31 ein. Dann heften sich Staub und Schleifmilchnebel an die Wände des Gehäuses 31 oder an elektrische Komponenten wie die Servoverstärker 33.
Dabei kann sich beispielsweise Nebel der Schleifmilch 72, der an der Oberfläche eines Servoverstärkers 33 haftet, ansammeln, so dass wie in 2 gezeigt ein Schleifmilchtropfen 72 entsteht. Wenn der Tropfen wächst, fällt er wie mit dem Pfeil 88 gezeigt auf die Oberfläche des Fremdkörperdetektionspanels 10.
Wenn ein Fremdkörper das Fremdkörperdetektionspanel 10 entsprechend 3 berührt, wird die Ausbreitung der akustischen Oberflächenwellen, die sich auf dem Substrat 15 ausbreiten, behindert. Z.B. werden die akustischen Oberflächenwellen, die sich wie mit dem Pfeil 82 gezeigt ausbreiten, wegen des aus Schleifmilch 72 bestehenden Fremdkörpers abgeschwächt. Dies verringert die Stärke des Signals für die vom ersten Empfänger 12 nachgewiesenen akustischen Oberflächenwellen. Weiter werden die akustischen Oberflächenwellen, die sich wie mit dem Pfeil 85 gezeigt ausbreiten, wegen der Schleifmilch 72 abgeschwächt. Die Detektionssteuerung 21 stellt, indem sie erkennt, dass sich die akustischen Oberflächenwellen abgeschwächt haben, fest, dass ein Fremdkörper das Substrat 15 berührt hat.
Außerdem erfasst der das erste Empfänger 12 die Zeit des ersten Empfangs einer akustischen Oberflächenwelle und die Zeit des Stärkerückgangs bei einer akustischen Oberflächenwelle. Auf die gleiche Weise erfasst das der zweite Empfänger 14 die Zeit des ersten Empfangs einer akustischen Oberflächenwelle und die Zeit des Stärkerückgangs bei einer akustischen Oberflächenwelle. Die Detektionssteuerung 21 kann aus den Zeiten mit einem Stärkerückgang einer akustischen Oberflächenwelle die X- und Y-Achsenposition der Stelle ermitteln, an der die Schleifmilch 72 haftet. Das Fremdkörperdetektionspanel 10 kann genauso wie die Berührung von flüssigen Fremdkörpern die Berührung von Fremdkörpern, die wie Staub Festkörper sind, erkennen.
Der Schaltschrank 3 ist entsprechend 3 und 4 mit einem Kommunikationsgerät 22 für die Kommunikation zwischen der Detektionssteuerung 21 und einer externen Vorrichtung ausgestattet. Bei der vorliegenden Ausführungsform ist die externe Vorrichtung eine numerische Steuerung 25. Die Detektionssteuerung 21 führt auf einen Befehl hin, den sie über eine Kommunikationsleitung 23 und das Kommunikationsgerät 22 von der numerischen Steuerung 25 erhält, die Steuerung für die Fremdkörpererkennung durch.
Die Detektionssteuerung 21 sendet über die Kommunikationsleitung 23 und das Kommunikationsgerät 22 Informationen über die Fremdkörpererkennung an die numerische Steuerung 25. D.h. die Detektionssteuerung 21 teilt der numerischen Steuerung 25 mit, ob ein Fremdkörper erkannt worden ist oder nicht. Die numerische Steuerung 25 kann z.B. eine Warnung, dass ein Fremdkörper erkannt worden ist, im Anzeigeteil 2a der Bedienkonsole 2 anzeigen lassen, wenn das Fremdkörperdetektionspanel 10 einen Fremdkörper erkannt hat.
Das Fremdkörperdetektionspanel der vorliegenden Ausführungsform ist weiter so ausgebildet, dass es die Position der Stelle schätzt, an der ein Fremdkörper haftet. Die Detektionssteuerung 21 sendet die Position der Stelle, an der ein Fremdkörper erkannt worden ist, an die numerische Steuerung 25. Die numerische Steuerung 25 kann z.B. die Position der Stelle, die der Fremdkörper berührt hat, im Anzeigeteil 2a der Bedienkonsole 2 anzeigen lassen.
Wie oben beschrieben kann ein Schaltschrank 3, der zu der vorliegenden Ausführungsform gehört, mit Hilfe des Fremdkörperdetektionspanels 10 feststellen, dass ein Fremdkörper in das Gehäuse 31 eingedrungen ist. Weiter ist der Aufbau, mit dem der Schaltschrank 3 das Eindringen eines Fremdkörpers erkennen kann, einfach.
Bei einem Verfahren zur Fremdkörpererkennung im Rahmen der herkömmlichen Technik, bei dem ein Leitermuster auf einer Leiterplatte angebracht ist, kommt es vor, dass ein Fremdkörper erst erkannt wird, nachdem die Korrosion schon fortgeschritten ist. Dies macht den Austausch der Leiterplatte erforderlich. Mit dem Fremdkörperdetektionspanel 10 der vorliegenden Ausführungsform ist es dagegen möglich, einen Fremdkörper sofort zu erkennen, wenn er haftet. Das Fremdkörperdetektionspanel 10 ermöglicht, das Eindringen von Fremdkörpern frühzeitig zu erkennen. Deswegen kann das Eindringen von Fremdkörpern erkannt werden, bevor elektrische Komponenten durch Korrosion usw. beschädigt werden. Außerdem kann das Fremdkörperdetektionspanel 10, nachdem es Fremdkörper festgestellt hat, wieder verwendet werden, nachdem die Oberfläche des Substrats abgewischt worden ist.
Das Fremdkörperdetektionspanel 10 der vorliegenden Ausführungsform kann das Eindringen von beliebigen Fremdkörpern, nicht nur das von Schleifmilch und Staub, in das Gehäuse 31 erkennen. Z.B. kann es vorkommen, dass Insekten, die in das Gebäude gelangt sind, auch in den Schaltschrank gelangen. Auch in diesem Fall kann das Eindringen der Fremdkörper dadurch erkannt werden, dass die Insekten das Fremdkörperdetektionspanel 10 berühren.
Im Übrigen gibt es neben der geöffneten Tür 32 viele denkbare Wege für das Eindringen von Fremdkörpern. Z.B. können Fremdkörper durch eine Öffnung eindringen, durch die ein Kabel in den Schaltschrank geführt wird. Oder bei einem nicht abgedichteten Gehäuse kann es vorkommen, dass Fremdkörper durch im Gehäuse vorhandene Schlitze eindringen. Das Fremdkörperdetektionspanel 10 kann das Eindringen von Fremdkörpern unabhängig von dem Weg, auf dem sich dieses vollzieht, erkennen.
Das Fremdkörperdetektionspanel 10 der vorliegenden Ausführungsform hat eine rechteckige flache Form, aber es ist möglich, ein Fremdkörperdetektionspanel mit einer beliebigen flachen Form zu bilden. Deshalb kann das Fremdkörperdetektionspanel z.B. passend zur Form des Gehäuses gebildet werden.
Das Fremdkörperdetektionspanel 10 der vorliegenden Ausführungsform ist im Gehäuse 31 auf dem Boden angeordnet. Auf Fremdkörper, die in das Gehäuse eingedrungen sind, wirkt die Schwerkraft. Fremdkörper, die im Gehäuse 31 niedergehen, werden effektiv nachgewiesen. Im Übrigen sollte das Fremdkörperdetektionspanel 10, wenn es auf dem Boden des Gehäuses 31 angeordnet wird, so gestaltet werden, dass es im Gehäuse 31 die ganze Bodenfläche bedeckt. Durch diesen Aufbau können Lücken beim Nachweis der in das Gehäuse 31 eingedrungenen Fremdkörper vermieden werden.
Das Fremdkörperdetektionspanel 10 der vorliegenden Ausführungsform erkennt die X- und Y-Achsenposition einer Stelle, an der ein Fremdkörper haftet. Dadurch kann die Position der Stelle, von der ein Fremdkörper heruntergefallen ist, bestimmt werden. Wenn es sich bei den Fremdkörpern z.B. um eine Flüssigkeit handelt, ist die Flüssigkeit mit hoher Wahrscheinlichkeit von einer Komponente getropft, die direkt über der Stelle angeordnet ist, an der der Fremdkörper erkannt worden ist. Auf diese Weise kann leicht auf die Stelle geschlossen werden, an der die Fremdkörper haften. Wenn die Gefahr besteht, dass eine elektrische Komponente durch anhaftende Fremdkörper eine Störung oder Fehlfunktion erleidet, können Maßnahmen getroffen werden, um Flüssigkeit an der elektrischen Komponente zu beseitigen usw.
5 zeigt eine schematische perspektivische Darstellung eines anderen zu der vorliegenden Ausführungsform gehörenden Schaltschranks. In einer elektrischen Vorrichtung, die elektrische Komponenten enthält, können Luftgebläse angebracht sein, die Luft zur Kühlung der elektrischen Komponenten zuführen. Die Luftgebläse sind so angeordnet, dass im Gehäuse ein Luftstrom entsteht. Zu jedem Servoverstärker 33 des in 5 gezeigten Schaltschranks 6 gehört ein Luftgebläse 34. Das Luftgebläse 34 führt Kühlluft in den Servoverstärker 33. Das Luftgebläse 34 ist oben auf dem Servoverstärker 33 angeordnet. Das Luftgebläse 34 ist so ausgebildet, dass es die Luft wie mit dem Pfeil 89 gezeigt nach oben abgibt.
Die Luft, die das Luftgebläse 34 eines Servoverstärkers 33, der im oberen Bereich des Gehäuses 31 angeordnet ist, ausstößt, trifft auf die Oberseite des Gehäuses 31. Wenn die Luft im Gehäuse 31 Schleifmilchnebel enthält, kommt es an der Oberseite des Gehäuses 31 leicht zu Schleifmilchansammlungen. D.h. an der Stelle, auf die die aus dem Luftgebläse 34 strömende Luft trifft, sammelt sich leicht Schleifmilch an.
Im Schaltschrank 6 der vorliegenden Ausführungsform ist das Fremdkörperdetektionspanel 10 innen an der Oberseite des Gehäuses 31 angebracht. Das Fremdkörperdetektionspanel 10 ist so angeordnet, dass es den Luftauslassöffnungen der Luftgebläse 34 gegenüberliegt. Insbesondere ist das Fremdkörperdetektionspanel 10 so angeordnet, dass die Luft, die aus einem Luftgebläse 34 strömt, auf den Fremdkörperdetektionsbereich 18 auf der Oberfläche des Substrats 15 trifft. Mit diesem Aufbau kann das Eindringen von Fremdkörpern frühzeitig erkannt werden.
Die in der elektrischen Vorrichtung angebrachten Luftgebläse können an beliebigen Stellen des Gehäuses angeordnet werden. Das Fremdkörperdetektionspanel kann entsprechend an einer beliebigen Stelle angebracht werden, an der die Luft, die aus den Luftgebläsen strömt, auf den Fremdkörperdetektionsbereich auf der Oberfläche des Substrats trifft. Das zu der vorliegenden Ausführungsform gehörende Fremdkörperdetektionspanel ist an einer Wandfläche des Gehäuses befestigt, aber es besteht keine Beschränkung auf diese Form; es kann z.B. ein Trägerteil angebracht werden, der das Fremdkörperdetektionspanel trägt. Damit kann das Fremdkörperdetektionspanel so angeordnet werden, dass das Substrat den Auslassöffnungen der Luftgebläse gegenüberliegt.
Bei der vorliegenden Ausführungsform ist ein Schaltschrank das Beispiel für eine elektrische Vorrichtung, aber es besteht keine Beschränkung auf diese Form; die vorliegende Erfindung kann für eine beliebige elektrische Vorrichtung angewendet werden, zu der elektrische Komponenten gehören, bei denen die Anhaftung von Fremdkörpern Störungen, Fehlfunktionen oder Schäden verursachen kann.
Eine elektrische Vorrichtung der vorliegenden Erfindung kann das Eindringen von Fremdkörpern in ein Gehäuse, in dem sich elektrische Komponenten befinden, erkennen.
Die oben beschriebenen Varianten der Ausführungsform können in geeigneter Weise kombiniert werden. In den oben beschriebenen Figuren sind gleiche oder analoge Teile mit gleichen Zeichen versehen. Im Übrigen dient die oben beschriebene Ausführungsform als Beispiel; sie schränkt die Erfindung nicht ein. Außerdem sind in den Ansprüchen aufgezeigte Modifikationen der Ausführungsform in der Ausführungsform enthalten.

Claims

Elektrische Vorrichtung (3, 6), umfassend: mehrere elektrische Komponenten (33), die im Inneren eines Gehäuses (31) angeordnet sind; ein Fremdkörperdetektionspanel (10), das im Inneren des Gehäuses (31) angeordnet ist und den Kontakt mit einem Fremdkörper detektiert; eine Detektionssteuerung (21), die ein von dem Fremdkörperdetektionspanel (10) ausgegebenes Signal erhält und bestimmt, ob ein Fremdkörper mit einer Oberfläche des Fremdkörperdetektionspanels (10) in Kontakt steht oder nicht; und ein Kommunikationsgerät (22), das die durch die Detektionssteuerung (21) bestimmte Detektionsinformation hinsichtlich des Fremdkörpers an eine externe Vorrichtung sendet, wobei das Fremdkörperdetektionspanel (10) ein Substrat (15), das einen Fremdkörperdetektionsbereich (18) umfasst, einen ersten Sender (11) und einen zweiten Sender (13), die auf dem Substrat akustische Oberflächenwellen erzeugen, mehrere erste Reflektor-Arrays (16a, 16b) und mehrere zweite Reflektor-Arrays (17a, 17b), die die akustischen Oberflächenwellen in einer jeweils vorherbestimmten Richtung reflektieren, und einen ersten Empfänger (12) und einen zweiten Empfänger (14), die die akustischen Oberflächenwellen, die sich entlang des Substrats ausgebreitet haben, empfangen, aufweist, die mehreren ersten Reflektor-Arrays (16a, 16b) ein Reflektor-Array (16a), das die von dem ersten Sender (11) gesendete akustische Oberflächenwelle so reflektiert, dass die akustische Oberflächenwelle zu dem Fremdkörperdetektionsbereich (18) hin verläuft, und ein Reflektor-Array (16b), das die akustische Oberflächenwelle, die in dem Fremdkörperdetektionsbereich (18) verläuft, so reflektiert, dass die akustische Oberflächenwelle zu dem ersten Empfänger (12) hin verläuft, umfassen, die mehreren zweiten Reflektor-Arrays (17a, 17b) ein Reflektor-Array (17a), das die von dem zweiten Sender (13) gesendete akustische Oberflächenwelle so reflektiert, dass die akustische Oberflächenwelle zu dem Fremdkörperdetektionsbereich (18) hin verläuft, und ein Reflektor-Array (17b), das die akustische Oberflächenwelle, die in dem Fremdkörperdetektionsbereich (18) verläuft, so reflektiert, dass die akustische Oberflächenwelle zu dem zweiten Empfänger (14) hin verläuft, umfassen, die ersten Reflektor-Arrays (16a, 16b) und die zweiten Reflektor-Arrays (17a, 17b) so angeordnet sind, dass die Richtungen der akustischen Oberflächenwellen, die von dem ersten Sender (11) und dem zweiten Sender (13) gesendet werden, in dem Fremdkörperdetektionsbereich (18) zueinander orthogonal verlaufen, die mehreren elektrischen Komponenten (33) eine elektrische Komponente, die durch das Anhaften des Fremdkörpers ausfallen oder Störungen oder Fehlfunktionen oder Schäden verursachen kann, umfassen, und die Detektionssteuerung (21) die Position, an der der Fremdkörper an dem Fremdkörperdetektionspanel (10) haftet, durch Auswertung von Zeiten eines ersten und zweiten Empfangs der akustischen Oberflächenwelle sowie Auswertung einer Zeit des Stärkerückgangs der akustischen Oberflächenwelle detektiert, wobei die elektrische Vorrichtung (3, 6) ferner ein Gebläse (34) umfasst, das Luft zum Kühlen der elektrischen Komponenten (33) liefert, und das Fremdkörperdetektionspanel (10) so angeordnet ist, dass es die durch das Gebläse (34) abgegebene Luft dazu bringt, mit dem Fremdkörperdetektionsbereich (18) zusammenzuprallen, so dass mit diesem Aufbau ein Eindringen von Fremdkörpern in die elektrische Vorrichtung (3, 6) frühzeitig erkannt werden kann.
Verfahren zur Detektion eines Fremdkörpers in einer elektrischen Vorrichtung (3,6), wobei die elektrische Vorrichtung (3,6) mehrere elektrische Komponenten (33), die im Inneren eines Gehäuses (31) angeordnet sind, aufweist, umfassend die folgenden Schritte: - Detektieren eines Kontakts mit einem Fremdkörper durch ein Fremdkörperdetektionspanel (10), das im Inneren des Gehäuses (31) angeordnet ist; - Erhalt eines von dem Fremdkörperdetektionspanel (10) ausgegebenen Signals durch eine Detektionssteuerung (21) und Bestimmen, ob ein Fremdkörper mit einer Oberfläche des Fremdkörperdetektionspanels (10) in Kontakt steht oder nicht; - Versand von durch die Detektionssteuerung (21) bestimmter Detektionsinformation hinsichtlich des Fremdkörpers an eine externe Vorrichtung; - Detektion der Position, an der der Fremdkörper an dem Fremdkörperdetektionspanel (10) haftet, durch Auswertung von Zeiten eines ersten und zweiten Empfangs der akustischen Oberflächenwelle sowie Auswertung einer Zeit des Stärkerückgangs der akustischen Oberflächenwelle durch die Detektionssteuerung (21).
Verwendung eines Fremdkörperdetektionspanels (10) zur Detektion von Fremdkörpern innerhalb eines Schaltschrankes (3), wobei das Fremdkörperdetektionspanel (10) als ein berührungsempfindliches Paneel eines mit akustischen Oberflächenwellen arbeitenden Touchscreens ausgebildet ist.