JPH04160605A - 自動運転工作機械の衝突防止装置 - Google Patents

自動運転工作機械の衝突防止装置

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JPH04160605A
JPH04160605A JP28929990A JP28929990A JPH04160605A JP H04160605 A JPH04160605 A JP H04160605A JP 28929990 A JP28929990 A JP 28929990A JP 28929990 A JP28929990 A JP 28929990A JP H04160605 A JPH04160605 A JP H04160605A
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JP
Japan
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load
machine tool
collision
time
monitoring
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JP28929990A
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English (en)
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Hisashi Tsuchida
土田 寿
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Murata Machinery Ltd
Original Assignee
Murata Machinery Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、搬送装置を備えた旋盤等の自動運転工作機
械の衝突防止装置に関するものである。
〔従来の技術〕
従来、旋盤等の工作機械において、ワークの搬入搬出を
行う搬送装置を組付け、無人で自動運転させるものが多
く使用されている。
〔発明”6<解決しようとする課題〕 しかし、自動化が進み、複雑な搬送装置を付加すると、
搬送装置と工作機械の工具台等との干渉箇所が増え、衝
突によって機械の致命的な事故につながることがある。
この発明の目的は、衝突による損傷の発生が防止できる
自動運転工作機械の衝突防止装置を提供することである
〔課題を解決するための手段〕
この発明の構成を実施例に対応する第1図と共に説明す
る。
この自動運転工作機械の衝突防止装置は、工作機械およ
び搬送装置の各軸サーボモータ(22)〜(28)の負
荷を測定する負荷検出器(29)〜(35)を設け、か
つ設定値の教示手段(20)と負荷監視手段(21)と
を設けたものである。
自動運転工作機械は、工作機械および搬送装置に加工サ
イクルを繰り返し行わせる制御手段(15)。
(16)を備えたものである。
教示手段(20)は、負荷検出器(29)〜(35)の
測定値から前記加工サイクルにおける各時点の許容最大
負荷を設定する手段である。
負荷監視手段(21)は、負荷検出器(29)〜り35
)の測定値を監視し、前記設定値を超えたことが検出さ
れると制御手段(16)に衝突対処指令をりえる手段で
ある。
〔作 用〕
自動運転工作機械は、制御手段<15)、 (16)の
制御により、工作機械および搬送装置による搬入。
加工、搬出等の同一パターンの加工サイクルを繰り返し
行う。
この各加工サイクルにおいて、工作機械および搬送装置
の各軸サーホモータ(22)〜(28)の負荷の変動パ
ターンは略一定している。
この負荷変動のパターンを、負荷検出器(29)〜(3
5)の測定値から教示手段(20)で教示し、1加エサ
イクルにおける各時点の許容最大負荷を設定する。負荷
の検出は、負荷電流の検出等によって行える。
教示の後、各加工サイクルにおいて、負荷検出器(29
)〜(35)の測定値の監視を常時行う。負荷監視手段
(21)は、前記の各時点における許容最大負荷の設定
値を超えたことが検出されると、衝突対処指令を制御手
段(16)に出力する。制御手段(15)。
(16)は、この指令に応答して、適宜の処置、例えば
機械の停止や、退避サイクルへの切換等を行う。
〔実施例〕
この発明の一実施例を第1図ないし第8図に基づいて説
明する。
第2図はこの衝突防止装置を適用する自動運転工作機械
の斜視図である。この自動運転工作機械は、工作機械l
と、搬送装置であるガントリ式のローダ9とで構成され
る。
工作機械1は2軸タレット旋盤であり、2本の主軸2を
支持した主軸台3をベット4上に設け、ワークの表裏反
転を行う反転装置5を主軸台3の上に設置しである。主
軸台3の両側には、タレット6を搭載したタレットスラ
イド7がベット4のレール8上で左右(X軸方向)移動
自在に設置されている。タレット6は、多数の工具(図
示せず)を周面に放射状に装着するものであり、タレッ
トスライド7に前後(Z軸方向)移動自在で、かつ割り
出し回転自在に支持されている。
ローダ9は、工作機械lの上方で左右に延びるレール1
0に走行体11を設置し、下端にローダヘッド12を有
する昇降軸13を、走行体11上の前後移動台14に設
置したものである。これら走行体11の走行と、前後移
動台14の前後移動と、昇降軸13の昇降とにより、ロ
ーダヘット12がx、y、zの直交3軸方向に移動する
。ローダヘッド12には、ワークを把持する2個のチャ
ック(図示せず)が、主軸2の対向面と下面とに各々設
けられ、両チャックの位置を入替え駆動可能としである
ローダ9は、工作機械1の一側に配置されたワーク供給
部(図示せず)からワークを把持して主軸2に装着し、
主軸2の加工済みのワークを工作機械1の他側のワーク
排出部(図示せず)に搬出する動作を行う。反転装置5
を使用するときは、主軸2と反転装置5との間のワーク
の受渡しにもローダ9が用いられる。左右の主軸2に把
持されたワークは、左右のタレット6に装着された工具
(図示せず)により各々加工される。
第1図は制御系を示す。数値制御装置15は、第2図の
工作機械1を制御するものであり、プログラマブルコン
トローラ(図示せず)を有している。搬送制御装置16
は、第2図のローダ9を制御する手段であり、数値制御
装置15の1−位制御コンピュータとしての機能を兼用
し、自動運転の加ニブログラムが設定されている。表示
装置17はモニタ用のCRTグラフィックデイスプレィ
であり、搬送制御装置16で駆動される。
搬送制御装置16に、マイクロプロセッサ等からなる衝
突検出装置18が配線接続され、衝突検出装置18に、
後にその機能を説明する教示手段20および負荷監視手
段21が設けられている。
衝突検出装置18には、各軸サーボモータ22〜28の
負荷電流を検出する負荷検出器29〜35が、アンプ3
6を介して接続されている。衝突検出装置18は、入力
された検出値をA/D変換する手段を有している。
サーボモータ22は、第2図の工作機械lの右側のタレ
ットスライド7を進退させるX軸送り用のモータである
。サーボモータ23は、右側のタレット6を前後移動さ
せるZ輸送り用のモータである。サーボモータ24は左
側のタレットスライド7のX軸送り用、サーボモータ2
5は左側のタレット6のZ輸送り用である。
サーボモータ26は、ローダ9の走行台11を左右に駆
動するモータである。サーボモータ27は昇降軸13を
昇降させるモータである。サーボモータ28は前後移動
台14を前後移動させるモータである。
上記構成による衝突防止動作を説明する。
衝突検出装置18は、モード切換スイッチ(図示せず)
の操作によって、教示モートと、編集モードと、監視モ
ードと、修正モードとに切換可能であり、第6図のよう
にそのモート選択(R1−R4)によって、教示(R5
)、編集(R6)、監視(R7)、および修正(R8)
が行われる。
この教示9編集、および修正を行う機能手段が第1図の
教示手段20であり、監視を行う手段が負荷監視手段2
1である。
まず、教示動作を説明する。
工作機械1およびローダ9は、スケジュール運転等にお
いて、l加工サイクルを一つのパターンとして繰り返し
動作を行う。このため、各軸サーボモータ22〜28は
各加工サイクルにおいて、負荷電流の変動パターンが同
じになる。第3図(A)のグラフは、X軸サーボモータ
22につき、l加工サイクルの加工開始から加工終了ま
での負荷電流の変動を簡略化して例示したものである。
この負荷電流の変動パターンを、教示手段20に学習さ
せ、l加工サイクルを多数に区分した各監視ブロック毎
に許容最大負荷の値を設定する。
この場合に、負荷検出器29〜35の検出値は、第3図
(A)のグラフに図示するようにA/D変換され、その
連続した増加変動回数の最大値をカウントする。例えば
、第3図(B)のブロック番号1の監視ブロックでは、
同図(C)のように連“続増加変動負荷回数は9である
。ブロック番号2の監視ブロックでは4である。この連
続増加負荷変動回数から、後の編集過程で重み付は等を
して、同図(1)の許容最大負荷設定値(衝突リミット
値)を定める。
各ブロックの区切りは、負荷電流の連続した減少変動回
数が、予め設定した連続減少変動負荷回数(第3図(D
))を超えたときに、ブロック終了とする。この連続減
少変動負荷回数の設定値は、事前に調査実験しておいて
パラメータにより設定する。なお、同図(E)に示す所
定のブロック切替えリミット値以下の変動回数の場合は
、ブロック分けは行わない。すなわち、切削中の場合は
、実際には第3図(A)のような滑らかな曲線とはなら
ず、ギザギザな負荷特性となるが、そのためある程度大
きく変動するまでは同一ブロックとして処理する。
このようにして、l加工サイクルの監視ブロックの区分
を自動設定し、その各監視ブロックにおける連続増加変
動負荷回数を測定して所定のメモリ領域に記憶する。第
3図の例では、説明の都合上、6個の監視ブロックに区
分したか、実際には例えば1024程度までブロック分
は可能とする。
編集過程(第6図のステップR6)では、各監視ブロッ
クの連続増加変動負荷回数(第3図(C))に対して、
第3図(F)の所定の係数(この例では150%)を乗
じて衝突負荷の値(同図(G))を演算し、かつ重み付
加定数(同図(H))を加算して、許容最大負荷設定値
(同図(I))を演算する。この演算結果を所定の監視
用のメモリ領域に設定する。
重み付加定数は、負荷電流の大小によって所定の演算に
より定められる値であり、第4図に例示するように連続
増加変動負荷回数が0〜3の場合は「2」に、4〜6の
場合は「1」に、7〜9の場合は「0」に設定される。
この場合の連続増加変動負荷回数の区分は、最大の連続
増加変動負荷回数(第3図の例では9)を3分割して定
めてい第3図(F)の係数は、修正モード(第6図のス
テップR8)で自由に修正可能であり、監視結果等に応
じて修正される。
監視モート(第6図のステップR7)では、各゛軸サー
ボモータ22〜28の負荷電流を負荷検出器29〜35
の検出値によって常時監視し、各監視ブロックごとに、
前記の学習教示によって設定した許容最大負荷の設定値
と比較する。なお、第1図の表示の表示装置17には、
その表示画面例17aで示すように負荷電流の検出値と
許容最大負荷とを例えば棒グラフによって表示する。監
視の結果、設定値を超えたことが検出されると、搬送制
御装置16に衝突対処指令を送出する。
搬送制御装置16は、この指令に応答して、工作機械1
およびローダ9の全体を非常停止させ、または退避サイ
クルに切換え、かつ警報手段(図示せず)にアラームを
発生させる。
このようにして衝突を検出し、衝突による損傷防止を図
る。
上記の検出方法で衝突が検出できる理由および損傷防止
が図れる理由を説明する。すなわち、衝突が生じたとき
に、サーボモータ22〜28は抵抗に逆らって動こうと
するため、連続した負荷増加の変化が見られる。例えば
、第3図(A)のグラフにおける曲線aのように負荷電
流が変化する。
したがって、前記のように許容最大負荷を設定しておい
て、負荷電流がその値を超えたことを検出することによ
り、衝突が検出できる。また、この検出の瞬間に機械を
非常停止させるので、衝突が生じても、過大な負荷電流
によってサーボモータ22〜28により大きな荷重をさ
らに加えることがなく、衝撃力が軽減され、機械の損傷
が防止される。
衝突の要因や発生時期は予測できないが、この衝突防止
装置では常時監視を行うので、加工サイクル中の何時に
衝突が発生しても、その損傷が防止できる。
また、この実施例では加工サイクルを複数の監視ブロッ
クに分けて監視するので、衝突が発生゛した場合、どの
工程で衝突が発生したかの判別が行える。そのため、加
ニブログラム等の保守が容易に行える。ブロック分けは
精度向上のためには細かくすることが望ましいが、演算
速度等の面で制限がある。しかし、前記のように連続減
少変動負荷回数によって監視ブロックの幅を定めること
により、無駄にブロック数を多くせずに好適な監視が行
える。
第7図は第6図の教示ステップ(R5)の詳細を示し、
第8図は監視ステップ(R7)の詳細を示す。第7図か
られかるように、工作機械lの各軸サーボモータ22〜
25については、加工中であって(Sl、S2)、その
サーボモータ22〜25が有効であるときに(34〜S
7)、負荷電流値を取り込んで許容最大負荷の設定値の
演算格納を行う(Sll−514)。有効か無効かは、
予めパラメータにより設定しておく。すなわち、衝突防
止の監視の必要がないと作業者が判断した場合のために
、各軸ごとに監視のオン、オフ操作を可能としである。
ローダ9の各軸サーボモータ26〜28については、ロ
ーダ9が動作中であって(S3)、そのサーボモータ2
6〜28が有効である間に(88〜5IO)、負荷電流
値を取り込んで許容最大負荷の設定値の演算格納を行う
(815〜517)。第8図の監視の場合も教示の場合
と同様な判断(Tl−T10)を行って、演算・比較・
警報(Tll−717)を行う。
加工中であることの判断や、ローダ動作中であることの
判断は、第5図に示す各スタートパルスから終了パルス
までの間が加工またはローダ動作中であると判断する。
なお、前記実施例では連続増加変動負荷回数に係数を乗
じた後に重み付加定数を加算するようにしたが、許容最
大負荷の設定値は、この他の方法で演算するようにして
も良い。
また、前記実施例は工作機械1が旋盤である場合につき
説明したが、マシニングセンタやレーザ加工機等の種々
の工作機械に適用することができる。また、ガントリ式
のローダ9に限らず、多関節型のロボット等を搬送装置
として使用する場合にもこの発明を適用することができ
る。
〔発明の効果〕
この発明の衝突防止装置は、各軸サーボモータの負荷を
測定する負荷検出器を設け、その測定値から許容最大負
荷を設定する教示手段を設けると共に負荷監視手段を設
け、加工サイクルにおける各時点において許容最大負荷
の設定値を超えたことが検出されると、衝突対処指令を
出力するようにしたので、工作機械と搬送装置との干渉
等が生じると、前記指令により制御装置において即座に
認識できる。そのため、機械の非常停止や、退避サイク
ルへの切換等が図れ、衝突によって大きな衝撃力が発生
することが未然に防止できて、機械の損傷防止が図れる
という効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の一実施例の構成を示すブロック図、
第2図はその自動運転工作機械の斜視図、第3図は同じ
くその教示手段および負荷監視手段の演算過程を示す説
明図、第4図は同じくその重み付加定数の演算例を示す
説明図、第5図は同じくその機械の動作開始および停止
のタイミングチャート、第6図は同じくその衝突防止装
置の概略動作の流れ図、第7図はその教示過程を示す流
れ図、第8図は同じくその監視過程を示す流れ図である
。 1・・・工作機械、2・・・主軸、6・・・タレット、
7・・・タレットスライド、9・・・ローダ(搬送装置
)、12・・・ローダヘッド、15−・・数値制御装置
(制御手段)、16・・・搬送制御装置(制御手段)、
18・・・衝突防止装置、20・・・教示手段、21・
・・負荷監視手段、22〜28・・・サーボモータ、2
9〜35・・・負荷検出器、a・・・衝突時の曲線 特許出願人  村田機械株式会社

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 工作機械および搬送装置に加工サイクルを繰り返し行わ
    せる制御手段を備えた自動運転工作機械において、前記
    工作機械および搬送装置の各軸サーボモータの負荷を測
    定する負荷検出器を設け、この測定値から前記加工サイ
    クルにおける各時点の許容最大負荷を設定する教示手段
    を設け、前記負荷検出器の測定値を監視して前記設定値
    を超えたことが検出されると前記工作機械の制御手段に
    衝突対処指令を与える負荷監視手段を設けた自動運転工
    作機械の衝突防止装置。
JP28929990A 1990-10-25 1990-10-25 自動運転工作機械の衝突防止装置 Pending JPH04160605A (ja)

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