JP6306551B2 - 開閉速度を変更可能なドアを有する加工機械 - Google Patents
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Description
特許文献1には、加工時に閉じられ、非加工時に開放されるドアを有する加工機と、ドアを介して加工機の内部に進退可能に設けられた、加工対象物などの自動交換を行う自動交換装置と、ドアを開閉するアクチュエータとを備え、ドアの開閉動作を短時間で行う加工システムが開示されている。
特許文献2には、作業者がドアと接触した時の安全性を向上するため、一定以上の負荷がドアにかかるとドアを駆動源から機械的に切り離す機構が開示されている。
特許文献3には、機体カバーに正面ドアを設けた加工機械において、正面ドアを開けて工具交換作業を行うときの安全を確保するために、機体カバーのドアが開いたことが検知されると、ドアの開閉動作させるモータへの電力の供給を遮断する技術が開示されている。
特許文献6には、通行量が多いときのドア部の開閉頻度を減じて通行者の安全性を高めるとともに自動ドアの耐久性を改善する技術が開示されている。
特許文献9には安全柵が開いた際に、柵内の機械を非常停止させる技術が開示されている。
しかし、特許文献1に開示される技術は、加工機械に設けられているドアをサーボモータの駆動によって開閉し、ドアの開閉速度を制御する技術が開示されているが、作業者がドアと接触した時の安全性について言及されていない。
特許文献3および特許文献4は、加工機械のドアが開いた場合に、機械内部の機構を停止もしくは減速させる技術であって、作業者にとって危険の発生源となるドアの安全対策の技術ではない。
特許文献5はドアが障害物に衝突した場合に扉を停止する技術であるが、適切な速度選択について記載されていない。
特許文献6は、開閉速度を変更可能なドアの技術を開示しているが、通行量が多いドア部のドアの開閉制御に関する技術であって、加工機械のドアに関する技術ではなく、また、適切な開閉速度の決定方法について記載されていない。
また、特許文献7〜8は、ドアの開閉制御に関する技術が開示されていない。
本発明の一実施態様は、安全性向上のためには、前記安全機能が作動する負荷の閾値を可能な限り低く設定することが望ましいが、閾値を小さくすると自動ドア加減速時の慣性力により上記機能が作動する恐れがある。これを避けるため、前記信号入力部に安全信号の入力がある場合と無い場合で、前記安全機能が動作する負荷の閾値を変更可能にすることが考えられる。前記信号入力部に安全信号の入力が無く、低速でドアを開閉する場合には前記安全機能が作動する負荷の閾値を可能な限り小さく設定することで、異物がドアに接触した際の安全性を確保する。他方で、前記信号入力部に安全信号の入力があり、自動ドアが高速、高加速度で開閉する場合には前記安全機能が作動する負荷の閾値を、ドア加減速時の慣性力で生じる負荷よりも大きくすることで、ドア開閉時間を短縮することが可能である。
本発明の一実施態様は、ドアの駆動源としてサーボモータを用いることにより、ドアの速さを容易に、かつ詳細に設定することが可能である。
図1と図2は数値制御装置で制御される加工機械と、該加工機械と協働して作業を行う外部装置とから構成される作業システムを説明する図であって、図1は安全信号を受信状態の加工機械を説明する図であり、図2は安全信号を受信状態にない加工機械を説明する図である。図2は安全信号を受信状態にない加工機械を説明する図である。
●[ステップsa01]ドア開もしくはドア閉の指令を実行する。
●[ステップsa02]安全信号が入力されているか(YES)、否か(NO)を判断し、入力している場合にはステップsa03へ移行し、入力されていない場合にはステップsa04へ移行する。
●[ステップsa03]第1の速度でドアを駆動する。
●[ステップsa04]第2の速度でドアを駆動する。
●[ステップsa05]ドアが指令位置に到達したか否かを判断し、到達した場合(YES)にはステップsa06へ移行し、到達しない場合(NO)はステップsa02へ戻る。
●[ステップsa06]ドア動作を停止し、処理を終了する。
ドア制御用サーボモータ35は、図1および図2の駆動部7に対応する。
主軸制御回路27はCPU20から主軸回転速度指令を受けて、主軸アンプ28に主軸速度信号を出力し、主軸アンプ28は主軸速度信号を受けて、主軸モータ32を指令された回転速度(回転数)で回転させ、図示しないポジションコーダからの回転に同期してフィードバックされる帰還パルスを受け、主軸回転速度指令と一致した速度になるように主軸の回転速度のフィードバック制御を行う。
ドアの質量は、f = m a、m = f / a と求められる。
1a カバー
1b 開口部
2 加工機械のドア
3 制御部
3a ドア開閉速度設定部
4 信号入力部
5 安全柵
6 信号出力部
7 駆動部
8 安全柵のドア
9 安全柵のドア開閉検出部
S1 安全信号
S2 速度変更指令
10 数値制御装置
20 CPU
21 メモリ
22,23 インタフェース
24 各軸制御回路
25 各軸サーボアンプ
26 PLC
27 主軸制御回路
28 主軸アンプ
29 バス
30 表示装置/手動入力ユニット
31 各軸サーボモータ
32 主軸モータ
33 ドア駆動用制御回路
34 ドア駆動用サーボアンプ
35 ドア駆動用サーボモータ
40 外部装置
41 作業員
Claims (11)
- 加工時と非加工時で位置を変更するドアを備え、前記ドアの移動速度を変更可能であって、
前記ドアの移動を行う駆動部と、
前記駆動部を制御する制御部と、
加工機械の外部から安全信号を取り込む信号入力部と、
前記ドアの移動速度を、前記信号入力部への安全信号の入力がある場合の第1の移動速度と、安全信号の入力の無い場合の第2の移動速度をそれぞれ設定するドア開閉速度設定部と、を備え、前記第1の移動速度は前記第2の移動速度より速く設定される加工機械であって、
前記ドアにかかる負荷を検出する負荷検出部を有し、
前記負荷検出部に閾値以上の負荷がかかった場合に、前記ドアを停止させるか、もしくは前記ドアの駆動力を遮断するか、もしくは前記負荷が作用した時点での前記ドアの進行方向と逆方向へ前記ドアを駆動するかのいずれかを行い、
前記信号入力部へ安全信号の入力がある場合の前記負荷の閾値と、安全信号の入力が無い場合の前記負荷の閾値をそれぞれ設定する負荷閾値設定部を有することを特徴とする加工機械。 - 加工領域を形成するカバーに設けられた開口部を、加工時に閉じ、非加工時に開放する開閉速度を変更可能なドアを有し、
前記ドアの開閉を行う駆動部と、
前記駆動部を制御する制御部と、
前記加工機械の外部から安全信号を取り込む信号入力部と、
前記ドアの開閉速度を、前記信号入力部への安全信号の入力がある場合の第1の開閉速度と、安全信号の入力の無い場合の第2の開閉速度をそれぞれ設定するドア開閉速度設定部と、を備え、
前記第1の開閉速度は前記第2の開閉速度より速く設定され、
前記ドアにかかる負荷を検出する負荷検出部を有し、
前記負荷検出部に閾値以上の負荷がかかった場合に、前記ドアを停止させるか、もしくは前記ドアの駆動力を遮断するか、もしくは前記負荷が作用した時点での前記ドアの進行方向と逆方向へ前記ドアを駆動するかのいずれかを行い、
前記信号入力部へ安全信号の入力がある場合の前記負荷の閾値と、安全信号の入力が無い場合の前記負荷の閾値をそれぞれ設定する負荷閾値設定部を有することを特徴とする加工機械。 - 加工機械の外部に速度変更指令を出力する信号出力部を有し、
前記ドアにより開閉される開口部に進入する外部装置に対して、前記ドアの開閉速度が変更された時に前記信号出力部から速度変更指令を出力することを特徴とする請求項2に記載の加工機械。 - 前記ドアの駆動部は、サーボモータで駆動することを特徴とする請求項1から3の何れか一つに記載の加工機械。
- 前記駆動部の出力と前記ドアの実加速度に基づき前記ドアの質量を算出する質量測定部を有し、
算出された前記質量に応じて前記第1の速度もしくは第2の速度の一方もしくは両方を自動的に決定する機能を有することを特徴とする請求項1から4の何れか一つに記載の加工機械。 - 加工時と非加工時で位置を変更するドアを備え、前記ドアの移動速度を変更可能であって、
前記ドアの移動を行う駆動部と、
前記駆動部を制御する制御部と、
加工機械の外部から安全信号を取り込む信号入力部と、
前記ドアの移動速度を、前記信号入力部への安全信号の入力がある場合の第1の移動速度と、安全信号の入力の無い場合の第2の移動速度をそれぞれ設定するドア開閉速度設定部と、を備え、
前記第1の移動速度は前記第2の移動速度より速く設定され、
前記駆動部の出力と前記ドアの実加速度に基づき前記ドアの質量を算出する質量測定部を有し、
算出された前記質量に応じて前記第1の移動速度もしくは第2の移動速度の一方もしくは両方を自動的に決定する機能を有することを特徴とする加工機械。 - 加工領域を形成するカバーに設けられた開口部を、加工時に閉じ、非加工時に開放する開閉速度を変更可能なドアを有し、前記ドアの開閉を行う駆動部と、
前記駆動部を制御する制御部と、
前記加工機械の外部から安全信号を取り込む信号入力部と、
前記ドアの開閉速度を、前記信号入力部への安全信号の入力がある場合の第1の開閉速度と、安全信号の入力の無い場合の第2の開閉速度をそれぞれ設定するドア開閉速度設定部と、を備え、
前記第1の開閉速度は前記第2の開閉速度より速く設定され、
前記駆動部の出力と前記ドアの実加速度に基づき前記ドアの質量を算出する質量測定部を有し、
算出された前記質量に応じて前記第1の開閉速度もしくは第2の開閉速度の一方もしくは両方を自動的に決定する機能を有することを特徴とする加工機械。 - 加工機械の外部に速度変更指令を出力する信号出力部を有し、
前記ドアにより開閉される開口部に進入する外部装置に対して、前記ドアの開閉速度が変更された時に前記信号出力部から速度変更指令を出力することを特徴とする請求項7に記載の加工機械。 - 前記ドアにかかる負荷を検出する負荷検出部を有し、
前記負荷検出部に閾値以上の負荷がかかった場合に、前記ドアを停止させるか、もしくは前記ドアの駆動力を遮断するか、もしくは前記負荷が作用した時点での前記ドアの進行方向と逆方向へ前記ドアを駆動するかのいずれかを行うことを特徴とする請求項6〜8のいずれか一つに記載の加工機械。 - 前記信号入力部へ安全信号の入力がある場合の前記負荷の閾値と、安全信号の入力が無い場合の前記負荷の閾値をそれぞれ設定する負荷閾値設定部を有することを特徴とする請求項9に記載の加工機械。
- 前記ドアの駆動部は、サーボモータで駆動することを特徴とする請求項6から9の何れか一つに記載の加工機械。
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