JP4390981B2 - 工作機械の運転領域監視装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、機械の運転領域を柵、フェンスやカバーで取り囲む代わりに、光センサーの光軸を遮断したことを検出することで、運転領域への人または物の不時の侵入を検知して機械の運転を停止する工作機械の運転領域監視装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
マシニングセンタなどの大型の工作機械は、作業員が不注意や、意図せぬ誤作業により運転領域に入り込んで機械に挟まれる事故を防止し、不注意により運転領域に落ちた工具が機械を破損しないように、安全対策としての監視装置を備えている。
【0003】
この種の監視装置では、機械が移動する領域と段取り作業等をする作業員の作業領域との境界に多数の光センサが配置されており、センサの光軸が遮断されると同時に機械の運転が停止するようになっている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の監視装置では、センサの光軸が遮断されると、運転状況の如何に関らず即時に機械が停止するため、次のような問題があった。
例えば、段取り作業をしていた作業員が工具を機械の運転領域に落下した場合、工具が監視領域にあるセンサの光軸を遮断すると、作業領域と運転領域の境界から離れた位置で機械が加工中であっても即停止することになる。一般に機械がワークを加工している場合、段取り作業領域とは反対側の位置にあることが普通であり、作業員からみれば安全な位置で運転してしていることになる。しかし、ワークの加工中では、工具はワークと接触している状態にあり、この状態で突然機械が停止すると、多くの場合、工具またはワークが破損してしまうことになる。
【0005】
また、工具を誤って運転領域に落下させた場合も、加工中の機械にとって安全な位置に工具が落ちているにも関らず、即時停止して工具またはワークが破損したり、復帰に時間が掛り、加工能率を低下させるという不都合があった。
【0006】
そこで、本発明の目的は、前記従来技術の有する問題点を解消し、センサ光軸が遮断された時の機械の現在位置から判断して安全性に支障がないと判断できる場合には、機械の即時停止をしないようにすることにより、現実の機械の運転状況に即した監視を行えるようにした工作機械の運転領域監視装置を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】
前記の目的を達成するために、請求項1に記載した発明は、数値制御工作機械の稼動中に機械の主要要素が移動し得る運転領域内への人または物の侵入を監視する装置において、工作機械の運転領域と作業者の作業領域との境界を画する第1監視基準線上に光軸が延びる複数の光センサを有する監視手段と、前記光センサの光軸が遮断された場合に、予め設定された安全性判断の基準にしたがって機械を即時停止するか否かの判断をする非常停止判断手段と、前記光センサの光軸が遮断された場合で、かつ、前記非常停止判断手段により即時停止すると判断された場合に機械の運転を非常停止する非常停止手段と、を備え、前記非常停止判断手段は、前記機械の運転領域内に予め設定した第2の監視基準線と、光センサの光軸を遮断した時点での機械の現在位置とを比較し、機械の現在位置が前記第2監視基準線よりも運転領域の内側にあれば、機械の現在位置から安全に支障がないとして即時停止と判断しないことを特徴とするものである。
【0008】
この発明によれば、光センサによる監視に加えて、第2の監視基準線と、光センサの光軸を遮断した時点での機械の現在位置とを比較することで、光軸が遮断された場合に即時停止するかどうかを判断する二重のチェックを行い、センサ光軸が遮断された時の機械の現在位置から判断して安全性に支障がないと判断できる場合には、機械の即時停止をしないようにすることにより、現実の機械の運転状況に即した監視を行うことができる。
【0010】
請求項2に記載した発明は、請求項1において前記非常停止判断手段は、安全に支障がないと判断された場合に、光軸遮断の事実を記憶手段に記憶し、機械が作業領域側に移動する指令が与えられ前記第2監視基準線を越えたときに機械の運転を停止することを特徴とするものである。
【0011】
【発明の実施の形態】
以下、本発明による工作機械の運転領域監視装置の一実施形態について、添付の図面を参照しながら説明する。
図1は、本発明による工作機械の運転領域監視装置が適用されるテーブル形横中ぐりフライス盤の正面図であり、図2は、この横中ぐりフライス盤の側面図である。参照符号10は横中ぐりフライス盤のコラムである。12は主軸頭、13は主軸である。コラム10の正面には、テーブル14が配置されており、このテーブル14の上には、加工対象物のワークWが取り付けられたパレット15が位置決めされている。コラム12の右側面側には、工具を収納する工具マガジン16および自動工具交換装置17が配設されている。
【0012】
この横中ぐりフライス盤では、機械の運動を制御する軸が4軸設けられている。テーブル14は前後方向(Z軸)およびサドル18上を左右方向(X軸)に移動し、主軸頭14は、上下にコラムの案内面に沿って移動し(Y軸)し、主軸3は前後方向に繰り出されるようになっている(W軸)。
【0013】
本実施の形態による運転領域監視装置では、テーブル14の移動し得る範囲を運転領域としている。この運転領域は、テーブル14の前後方向の移動ストロークと左右方向の移動ストロークによって決まる領域である。
【0014】
段取りステーション20は、横中ぐりフライス盤の正面に後方において、運転領域に隣接するようにして配置されている。この段取りステーション20には、テーブル14にあるパレット15とは別に、次に加工する予定のワークを段取りしてあるパレット15aが待機している。22は新旧のパレットを交換するためのパレット交換装置である。
【0015】
このような段取りステーション20は、作業員が入って、種々の手工具等を使用して次加工ワークの段取り作業を行う作業領域である。本実施の形態では、段取りステーション20と運転領域との境界を第1の監視基準線S1として光センサで監視するようになっている。
【0016】
図1に示すように、光センサは、段取りステーション20の左右端部側にそれぞれ配置されている投光部24と受光部26からなっている。図2に示すように、投光部24は、所定の長さの細長いセンサ取付板25を縦に支持し、このセンサ取付板25には所定の間隔で多数の投光素子24aが配列されている。受光部26についても各投光素子24に対応する発光素子26aがセンサ取付板25に配列されている。これらの投光素子24aと発光素子26aの光軸は、段取りステーション20と運転領域との境界である第1監視基準線S1上に位置している。
【0017】
次に、図3は、本発明の一実施形態による運転領域監視装置のブロック構成図である。30はNC装置、32は操作盤である。34は、機械各部のシーケンス制御を行うシーケンスコントローラ(PLC)である。37は機械全体の運転を非常停止させるための非常停止回路37である。
【0018】
シーケンスコントローラ34は、工具の自動交換、パレットの取り付け、取り外し等の加工に付随する種々の動作を制御する他、光センサの光軸が遮断された場合に、一定の条件の下で横中ぐりフライス盤の運転の非常停止動作の制御を実行する。
【0019】
このシーケンスコントローラ34は、入力装置35、演算処理部36、記憶装置38を備えており、シーケンス制御プログラムを記憶装置38に記憶させ、演算処理部36はこれを逐次読み出し実行する。図4に示すフローチャートが、本発明による運転領域監視に関するシーケンス制御プログラムの一連の処理の手順を示している。
【0020】
本発明の運転領域監視制御では、前述した段取りステーション20と運転領域との境界である第1監視基準線S1に加えて、安全性判断の基準として、機械運転領域において第2の監視基準線S2を第1監視基準線S1の内側に設定している。この第2の監視基準線S2の位置は、作業員が誤って機械運転領域内に入り込んてしまったり、不注意で工具等の物を機械運転領域内に落としてしまったことによって、光センサの光軸が遮断された場合に、安全性の面から機械を即時に停止するかどうかの判断の基準となる位置であり、機械の仕様や配置、テーブルの移動量あるいは加工内容等の種々の安全性に関る条件に基づいて、第1監視基準線S1から所定の距離だけ内側に離れて位置に予め設定されており、この第2監視基準線S2は、Z軸上の位置として入力装置35から設定入力されて記憶装置38に記憶されている。
【0021】
以下、図4のフローチャートに従って、本発明による運転領域監視の処理の手順を説明する。
NCプログラムによる横中ぐり盤の自動運転が行われている場合には、自動的に運転領域監視モードが立ち上がり、光センサの投光部24からの光を受けた受光部26が出力するHレベルの信号はシーケンスコントローラ34の演算処理部36に導入されて、光センサの光軸が遮断されないかどうかが監視される(ステップS10)。
【0022】
そこで、例えば、作業者が段取りステーション20において段取り作業を行っているときに、作業者が誤って第1監視基準線S1を越えて機械運転領域内に入ってしまった場合、光センサの投光素子24aから照射された光は作業者の体で遮断されることから、受光素子aの出力信号はLレベルに変化する。これによりシーケンスコントローラ34の演算処理部36は、光軸の遮断を検知することができる(ステップS10のyes)。そして、演算処理部36は、NC装置30から光軸遮断時のテーブル14のZ軸上の現在位置を取り込むとともに、第2監視基準線S2の位置と比較する(ステップS11)。そして、光軸遮断時のテーブル14の位置が第2基準線S2よりも外側の段取りステーション20側にあれば、テーブル14の位置が作業者に近く危険なため即時停止と判断し、非常停止回路37に停止指令信号を出力する(ステップS12)。以上のようにして、作業者が誤って第1監視基準線S1を越えて機械運転領域内に入ってしまった場合でも、直ちにテーブル14を含む機械全体が非常停止するので、機械に挟まれる等の事故を未然に防止することができる。
【0023】
作業者が段取りステーション20において段取り作業中に、不注意によって工具等の物を機械領域内に落としてしまった場合、光センサの光軸が遮断されることから(ステップS10のyes)、演算処理部36は、光軸遮断時のテーブル14の位置と、第2監視基準線S2の位置とを比較する(ステップS11)。このとき、テーブル14の位置が第2監視基準線S2よりも運転領域内側にあれば、安全に直接の支障がないため、機械の運転を速度停止しないと判断する(ステップS11のno)。次いで、光軸遮断の事実のデータは記憶装置38に記憶される(ステップS13)。
【0024】
その後、加工が継続される間、テーブル14に作業領域の端部に向かって移動する指令が与えられると、監視状態のリセットがない場合には、光軸遮断の事実が記憶されているため、ステップS11に戻る。したがって、テーブル14の位置が第2監視基準線S2を越えると、自動的に機械は運転を停止する。これにより、落下した工具が移動してくるテーブル14の移動の障害となって機械を破損する等の事故を未然に防することができる。
【0025】
一方、落とした工具を回収するなどして、機械の運転にとって支障がないと作業者が判断すれば、手動で操作盤32のリセットスイッチを操作して機械の監視状態をリセットすることができる(ステップS14)。このリセットがあれば、光軸遮断の事実が消去され、テーブル14が第2監視基準線S2に向かって移動する指令が与えられても機械の停止は行われず、通常の運転が継続される。
【0026】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、センサの光軸遮断による監視に加えて、第2の監視基準線と、光センサの光軸を遮断した時点での機械の現在位置とを比較し、センサ光軸が遮断された時の機械の現在位置から判断して安全性に支障がないかどうかの判断をすることで、二重のチェックを行っているので、センサ光軸が遮断されて安全上必要がある場合は確実に機械が停止されるとともに、たとえ光軸が遮断されても安全を確保できる場合には、機械の即時停止をしないしようにすることができ、不要な非常停止をすることなく現実の機械の個々具体的な運転状況に即した監視を行えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による工作機械の運転領域監視装置が適用される横中ぐりフライス盤の平面図。
【図2】同横中ぐりフライス盤の側面図。
【図3】本発明の一実施形態による運転領域監視装置のブロック構成図。
【図4】運転領域監視の処理の流れを示すフローチャート。
【符号の説明】
10 コラム
12 主軸頭
13 主軸
14 テーブル
15 パレット
18 サドル
20 段取りステーション
24 受光部
26 投光部
30 NC装置
32 操作盤
34 シーケンスコントローラ
S1 第1監視基準線
S2 第2監視基準線
Claims (2)
- 数値制御工作機械の稼動中に機械の主要要素が移動し得る運転領域内への人または物の侵入を監視する装置において、
工作機械の運転領域と作業者の作業領域との境界を画する第1監視基準線上に光軸が延びる複数の光センサを有する監視手段と、
前記光センサの光軸が遮断された場合に、予め設定された安全性判断の基準にしたがって機械を即時停止するか否かの判断をする非常停止判断手段と、
前記光センサの光軸が遮断された場合で、かつ、前記非常停止判断手段により即時停止すると判断された場合に機械の運転を非常停止する非常停止手段と、を備え、
前記非常停止判断手段は、前記機械の運転領域内に予め設定した第2の監視基準線と、光センサの光軸を遮断した時点での機械の現在位置とを比較し、機械の現在位置が前記第2監視基準線よりも運転領域の内側にあれば、機械の現在位置から安全に支障がないとして即時停止と判断しないことを特徴とする工作機械の運転領域監視装置。 - 前記非常停止判断手段は、即時停止しないと判断した場合に、光軸遮断の事実を記憶手段に記憶し、機械が作業領域側に移動する指令が与えられ第2監視基準線を越えたときに機械の運転を停止することを特徴とする請求項1に記載の工作機械の運転領域監視装置。
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