TWI579101B - Work machine and the drive mechanism of the working machine - Google Patents

Description

工作機械及該工作機械之驅動限制裝置 發明領域

本發明係有關於工作機械及該工作機械之驅動限制裝置。

發明背景

一般於工作機械設有藉主軸、主軸台、刀座等之馬達旋轉驅動或移動驅動之驅動體。通常驅動體收容於設有門之罩體內，在該罩體內，進行握持於主軸之工作件之加工等。另一方面，門設成開關自如，藉開啟此門，可在罩體內進行驅動體之保養等。

在此種工作機械中，當於保養中，馬達動作，進行驅動體之驅動時，有不僅造成保養等之防礙，亦無法確保安全性之情形。因此，有一種驅動限制裝置係包含有檢測門之開關狀態之檢測機構、及限制馬達之旋轉之馬達限制機構，而於門形成為開啟狀態時，使馬達之旋轉停止。

上述馬達限制機構之例已知有一種速度限制機構，該速度限制機構係於停止中之馬達產生錯誤動作等意外之旋轉時，一旦超過預定之旋轉容許速度，藉使控制裝置方面產生錯誤，而使馬達停止(例如參照專利文獻1)。旋轉容許速度係設定為極低速至即使產生作業者不預期之馬達之旋轉也可易因應之程度。於門藉速度限制機構之作動開啟之際，不僅使馬達停止，且即使誤產生馬達之旋轉時， 因僅容許極低速之旋轉容許速度之旋轉，故可防止馬達之意外之高速旋轉。

另一方面，也已知馬達限制機構有一種激磁停止機構，該激磁停止機構係於門形成為開啟狀態時，遮斷對馬達之電源之供給，使馬達為非激磁，藉此，使馬達停止，並且限制馬達之意外之旋轉(例如參照專利文獻2)。

先行技術文獻 專利文獻

專利文獻1 日本專利公開公報平8-137526號(「0013」~「0015」、圖1)

專利文獻2 日本專利公開公報昭51-67577號(第1頁 右段 第4~12行)

發明概要

應用上述速度限制機構作為馬達限制機構時，停止對主軸馬達之激磁，以手動使主軸自由地旋轉，進行保養之際，有在以手動使主軸旋轉之程度，主軸馬達之旋轉速度超過上述旋轉容許速度之情形。此時，每當主軸馬達之旋轉速度超過上述旋轉容許速度時，便有速度限制機構回應，屢次發生錯誤，保養之作業效率降低之問題。

另一方面，應用上述激磁停止機構作為馬達限制機構時，有下述問題，前述問題係如鑽石切割加工或多邊形加工般，於將主軸馬達激磁，將主軸分度至預定角度位 置時，當開啟門時，主軸馬達之激磁停止，藉此，容許主軸之自由旋轉，而有於進行保養作業之際，主軸之角度位置誤偏離之情形等。

一種工作機械之驅動限制裝置是在設於罩體的門成為開啟狀態時，停止馬達之驅動，且前述罩體是覆蓋由前述馬達驅動的驅動體，該工作機械之驅動限制裝置包含有檢測機構、激磁操作機構、速度限制機構、及速度限制轉換機構，該檢測機構係檢測前述門之開關狀態者；該激磁操作機構係切換前述馬達之激磁狀態及非激磁狀態者；該速度限制機構係所停止之前述馬達超過預定旋轉容許速度而旋轉時，使前述馬達停止者；該速度限制轉換機構係於前述檢測機構檢測出前述門在開啟狀態時，控制前述速度限制機構，俾於前述馬達在激磁狀態時，使前述速度限制機構動作，而於前述馬達在非激磁狀態時，則不使前述速度限制機構動作。

又，驅動體亦可由工作機械之主軸構成，此時，控制用以旋轉驅動前述主軸之主軸馬達之控制裝置在將前述主軸分度至預定旋轉角度位置而定位固定之C軸模式時，前述激磁操作機構於前述檢測機構檢測出前述門在開啟狀態時，將前述主軸馬達維持在激磁狀態。

又，驅動體如上述由工作機械之主軸構成時，於前述控制裝置不在C軸模式時，前述激磁操作機構於前述檢測機構檢測出前述門在開啟狀態時，將前述主軸馬達從激 磁狀態切換為非激磁狀態。

工作機械包含有驅動體、設於覆蓋前述驅動體之罩體之門、檢測前述門之開關狀態之檢測機構、及於前述檢測機構檢測出前述門在開啟狀態時停止前述馬達之驅動之驅動限制裝置；又，前述驅動限制裝置具有激磁操作機構、速度限制機構及速度限制轉換機構，該激磁操作機構係切換前述馬達之激磁狀態及非激磁狀態者；該速度限制機構係所停止之前述馬達超過預定旋轉容許速度而旋轉時，使前述馬達停止者；該速度限制轉換機構係於前述檢測機構檢測出前述門在開啟狀態時，控制前述速度限制機構，俾於前述馬達在激磁狀態時，使前述速度限制機構動作，而於前述馬達在非激磁狀態時，則不使前述速度限制機構動作。

又，驅動體亦可由工作機械之主軸構成，此時，控制用以旋轉驅動前述主軸之主軸馬達之控制裝置在將前述主軸分度至預定旋轉角度位置而定位固定之C軸模式時，前述激磁操作機構於前述檢測機構檢測出前述門在開啟狀態時，將前述主軸馬達維持在激磁狀態。

又，驅動體如上述由工作機械之主軸構成時，於前述控制裝置不在C軸模式時，前述激磁操作機構於前述檢測機構檢測出前述門在開啟狀態時，將前述主軸馬達從激磁狀態切換為非激磁狀態。

根據工作機械之驅動限制裝置，由於為了進行保 養作業等而使設於罩體的門呈開啟狀態時，前述馬達之旋轉會停止，故可確保保養作業等之安全性，前述罩體是覆蓋由前述馬達驅動的驅動體。由於前述門在開啟狀態時，對前述馬達供給電源而在激磁狀態時，使前述速度限制機構動作，故即使於前述馬達產生意外之旋轉，亦無法容許前述馬達超過前述旋轉容許速度之旋轉。因而，在維持將前述馬達激磁之旋轉角度之狀態下，進行保養作業等時，可防止於保養作業等之際，前述馬達之角度位置誤偏離等的弊端，並且，可防止作業員不預期之前述馬達的高速旋轉，而有可確保保養作業之安全性之效果。

又，由於於前述門形成開啟狀態時，停止對前述馬達之電源之供給，而在非激磁狀態時，不使前述速度限制機構動作，故可以手動使主軸或刀座等驅動體旋轉或移動，可靈活地因應保養作業之內容，而具有使作業效率提高之效果。

舉例言之，由於前述驅動體由工作機械之主軸構成時，為進行保養作業等，前述門形成為開啟狀態時，於主軸馬達之控制裝置在C軸模式時，藉前述激磁操作機構繼續進行對前述主軸馬達之激磁，可維持前述主軸馬達之旋轉角度，故於進行保養作業等之際，可防止前述主軸馬達之角度位置錯偏離，而可順暢地再開始保養作業結束後之工作機械之處理。又，此時，由於使前述速度限制機構動作，故即使於前述主軸馬達產生意外之旋轉，由於無法容許前述主軸馬達超過旋轉容許速度之高速旋轉，故可防止 作業員不預期之前述主軸馬達之高速旋轉，而可確保保養作業之安全性。

又，如上述，由於驅動體由工作機械之主軸構成時，為進行保養作業等，前述門形成為開啟狀態時，於前述主軸馬達之控制裝置在C軸模式以外時，前述激磁操作機構自動地切斷對前述主軸馬達之激磁，故可防止前述主軸之意外之旋轉，此時，由於不使前述速度限制機構動作，故可使前述主軸自由地旋轉，特別於進行不需將前述主軸分度固定之保養作業時有益。

圖式簡單說明

圖1係顯示關閉門之狀態之自動車床的正面圖。

圖2係顯示控制裝置之主要部份方塊圖。

圖3係顯示門開啟之狀態之自動車床的正面圖。

圖4係顯示馬達限制機構之動作之流程圖。

用以實施發明之形態

圖1所示之自動車床係工作機械之一例，於底座1上設有將主軸2支撐成旋轉驅動自如之主軸台3、將握持於主軸2之前端之工作件4加工之加工工具6。加工工具6裝設於支撐在底座1上之刀座7。

主軸台3支撐成於主軸2之軸線方向(之後稱為「Z軸方向」。)移動自如。刀座7支撐成於在左右方向垂直相交於Z軸方向之X軸方向、在上下方向垂直相交於Z軸方向之Y軸方向移動自如。於底座1上對向於主軸2，設有背面主軸 8。背面主軸8旋轉驅動自如地支撐於背面主軸台9。背面主軸台9支撐成於Z軸方向及X軸方向移動自如。

主軸台3、背面主軸台9、刀座7結合於對應於各移動方向之進給馬達，而可以該等進給馬達分別移動驅動。主軸2及背面主軸8以對各自所設之主軸馬達旋轉驅動。於底座1上搭載有旋轉控制各進給馬達及主軸馬達之控制裝置11。

如圖2所示，於控制裝置11預先記憶有加工程式12。控制裝置11依據加工程式12，藉由馬達控制機構13，控制進給馬達或主軸馬達，控制主軸2及背面主軸8之旋轉、以及主軸台3、刀座7及背面主軸台9之移動等。此外，在圖2中，進給馬達14及主軸馬達16代表性地各記載1個。

本自動車床以控制裝置11所作之主軸2及背面主軸8之旋轉控制、主軸台3、背面主軸台9及刀座7等之移動控制，進行握持於主軸2或背面主軸8之工作件之加工。工作件之加工之例有鑽石切割加工、鍵槽加工等於工作件之預定角度位置進行預定加工者、或如多角形加工等般控制(C軸控制)主軸2或背面主軸8之旋轉而進行加工者。

當於工作件之預定角度位置進行預定加工時、以C軸控制進行加工時等之際，控制裝置11執行將主軸2及背面主軸8分度至預定旋轉角度位置而定位固定之C軸模式。控制裝置11在C軸模式時，將主軸馬達16之旋轉軸定位於預定旋轉角度，將主軸馬達16激磁，維持此旋轉角度而使之停止，藉此，固定主軸2及背面主軸8之旋轉角度位置。

控制裝置11根據所執行之加工程式12之行(區塊)之指令，進行C軸模式之執行及解除。舉例言之，為進行鑽石切割加工，而於進行將主軸2分度至預定角度位置之指令之際或進行多角形加工之際，執行C軸模式，且以單純之主軸2之旋轉指令或停止指令，解除此C軸模式。因而，於一般之外形切削等之指令之際，無法執行C軸模式。

另一方面，關於主軸台3、背面主軸台9及刀座7，控制裝置11藉使對應於該等之各進給馬達14旋轉，而使主軸台3、背面主軸台9及刀座7分別移動至預定位置，將各進給馬達14激磁而定位固定。

主軸2之前端、背面主軸8、背面主軸台9及刀座7等收容於設在底座1上之罩體17內。因而，在主軸2側及背面主軸8側之加工可在罩體17內進行。加工中之切削油或切削屑等之飛散可以罩體17防止。門18開關自如地設於罩體17。

如圖3所示，藉開啟門18，作業員可易進行罩體17內之保養作業等。亦即，門18進行對罩體17內之構造物之開關自如之防護。門18之「開啟狀態」係表示下述涵義，前述涵義係除了門18實際上開啟之狀態外，亦包含例如設有限制門之開關之鎖等開關限制機構時，鎖之解除狀態等與門18之開關狀態無關，容許開啟門18之狀態。

於控制裝置11設有馬達限制機構19作為按照門18之開關狀態，限制馬達14及主軸馬達16之旋轉的驅動限制裝置。於門18形成為開啟狀態時，由於藉此馬達限制機 構19動作，在門18之開啟狀態下，主軸2及背面主軸8之旋轉、主軸台3、背面主軸台9及刀座7之移動停止，故作業員易安全且輕易地進行保養作業。

如圖2所示，馬達限制機構19包含有作為檢測門18之開關狀態之檢測機構的檢測開關21、切換對各進給馬達14及各主軸馬達16之電源供給與供給停止之電源操作開關22、限制各進給馬達14及各主軸馬達16之旋轉速度的速度限制機構23、按照各進給馬達14及各主軸馬達16之激磁狀態，切換對各進給馬達14及各主軸馬達16之速度限制機構23之動作的速度限制切換機構24。

檢測開關21構造成在門18之開啟狀態下，輸出關閉信號，在門18之關閉狀態下，輸出啟動信號。

電源操作開關22構成切換操作為對馬達供給電源之狀態之激磁狀態與停止對馬達之電源之供給的狀態之非激磁狀態的激磁操作機構。電源操作開關22依各進給馬達14及各主軸馬達16而設。藉電源操作開關22之啟動而供給電源之馬達形成為激磁狀態，藉關閉而停止電源之供給之馬達形成為非激磁狀態。

速度限制機構23構造成於停止中之預定馬達產生旋轉時，一旦超過預定旋轉容許速度時，便使旋轉之馬達停止。旋轉容許速度設定為下述速度，前述速度係極低速至即使於停止中之馬達產生作業員不預期之旋轉，而將以主軸2、背面主軸8、主軸台3、背面主軸台9及刀座等各進給馬達14及各主軸馬達16驅動之驅動體移動驅動或旋轉 驅動，作業員亦可輕易因應的程度。

速度限制切換機構24構造成以聯結機構26與電源操作開關22聯結而動作。速度限制切換機構24及聯結機構26依各進給馬達14及各主軸馬達16而設。

如圖4之流程圖所示，馬達限制機構19在步驟S1，依據從檢測開關21輸出之啟動信號或關閉信號，檢查門18之開關。當門18開啟時，便前進至步驟S2。

接著，在步驟S2，馬達限制機構19根據對以控制裝置11執行之加工程式之區塊所規定之內容，檢查控制裝置11是否在C軸模式。在步驟S2，判定控制裝置11在C軸模式時，便前進至步驟S3。另一方面，在步驟S2，當判定控制裝置11不在C軸模式時，則前進至步驟S4。

在步驟S3，啟動對應之主軸馬達16之電源操作開關22。藉此，對對應於C軸模式之主軸馬達16供給電源，而將此主軸馬達16激磁。

在步驟S4，關閉主軸馬達16之電源操作開關22。藉此，停止對主軸馬達16之電源之供給，主軸馬達16形成為非激磁狀態。

從步驟S3或步驟S4，前進至步驟S5。在步驟S5，馬達限制機構19依據各電源操作開關22之啟動、關閉，對各進給馬達14及各主軸馬達16分別檢查在激磁狀態或非激磁狀態。對在步驟S5判定為在激磁狀態之馬達，前進至步驟S6之處理，而對在步驟S5判定為非激磁狀態之馬達，則前進至步驟S8之處理。

在步驟S6，對在步驟S5判定為在激磁狀態之馬達，由於馬達限制機構19為使速度限制機構23動作，而將速度限制切換機構24切換至速度限制機構23側。之後，前進至步驟S7。

在步驟S7，速度限制機構23對馬達控制機構13輸出使該馬達停止之停止指令。之後返回。控制裝置11在C軸模式時，主軸2或背面主軸8之至少一者之主軸馬達16由於未激磁，故對主軸2或背面主軸8之至少一者，速度限制機構23形成為動作之狀態，在該馬達之激磁繼續之狀態下，至少一者之主軸馬達16之旋轉停止，主軸2或背面主軸8至少一者在維持預定旋轉角度下停止。

另一方面，在步驟S8，對在步驟S5判定為非激磁狀態之馬達，馬達限制機構19為使速度限制機構23不動作，而將速度限制切換機構24切換成從速度限制機構23分開之側。之後返回。

如此，當檢測開關21檢測門18之開啟狀態時，馬達14及16便停止。

上述步驟S5~S8之各處理藉聯結機構26發揮功能來實現。聯結機構26於門18在開啟狀態時，使電源操作開關22與速度限制機構24聯結成對在激磁狀態之馬達，速度限制機構23動作，又，對在非激磁狀態之馬達，速度限制機構23不作動。

藉聯結機構26，速度限制切換機構24對各進給馬達14及各主軸馬達16，於該馬達在激磁狀態時，使速度限 制機構23動作，而於該馬達在非激磁狀態時，則不使速度限制機構23之動作進行，來切換速度限制機構23對該馬達之動作。

此外，在步驟S1，門18在關閉狀態時，前進至步驟S9。在步驟S9，進行對各馬達之電源供給，之後，前進至步驟S8。如此，當依序經過步驟S1、S9及S8之各處理時，各進給馬達14及各主軸馬達16在速度限制機構23不動作下，以馬達控制機構13依據加工程式，予以控制。

藉上述馬達限制機構19，作業員進行保養作業時，當令門18呈開啟狀態時，控制裝置11以C軸模式執行加工時，或作業員啟動操作電源操作開關22，繼續預定之馬達之電源供給時，對在激磁之馬達，在速度限制機構23動作之狀態下，在以激磁維持預定旋轉角度之狀態下停止。藉此，可維持主軸或背面主軸8之分度狀態或刀座7、主軸台3及背面主軸台9之預定移動方向之定位固定狀態，而於保養作業時等，可更防止主軸2及背面主軸8之角度位置或刀座7、主軸台3及背面主軸台9之移動位置誤偏離。特別是由於在C軸模式之加工中，在門18之開啟狀態下，繼續主軸2或背面主軸8之分度，故作業員不致如習知般意識到防止位置偏離，而可易進行主軸2或背面主軸之保養。

又，速度限制機構23構造成當馬達之旋轉速度超過旋轉容許速度時，將警報送至馬達控制機構13側，而使超過旋轉容許速度之馬達之旋轉停止。因而，門18在開啟狀態時，即使於激磁中之馬達因錯誤動作等產生意外之旋 轉，藉速度限制機構23之動作，僅容許該馬達至旋轉容許速度為止之旋轉，超過旋轉容許速度旋轉時，由於使該馬達停止，故不致產生作業員不預期之主軸2及背面主軸8之高速旋轉、刀座7、主軸台3及背面主軸台9等之高速移動，而可確保作業之安全性。此外，於門18在關閉狀態時，因馬達旋轉早於速度限制機構之限制速度，故藉使速度限制機構23動作，亦可實現馬達之停止，藉此，可在不致如習知般發出停止命令下，使門18在關閉狀態之馬達停止。

又，藉此種速度限制機構23之動作，只要不超過馬達之旋轉容許速範圍，作業員亦可特意以低速使主軸2或背面主軸8旋轉驅動，或以低速使刀座7、主軸台3及背面主軸台9等移動。此時，由於驅動體不產生如作業員不預期之高速旋轉或高速移動，故作業員可安全且輕易地進行保養作業等。

另一方面，在門18之開啟狀態下，控制裝置11不以C軸模式執行加工時、或作業員以電源操作開關22切斷對馬達之電源供給時，切斷馬達之激磁，各進給馬達14及各主軸馬達16之旋轉停止。因而，即使有誤從馬達控制機構13對被切斷激磁之馬達輸出旋轉指令之情形，因原本對該馬達便未供給電源，而在非激磁狀態，故不致旋轉驅動，而可確保保養作業之安全性。又，此時，由於藉步驟S8之處理，速度限制機構23之動作停止，故即使以手動使主軸2或背面主軸8旋轉時、或使主軸台3及背面主軸台9等移動時，在不致產生速度限制機構23所作之警報下，作業員使 主軸2或背面主軸8自由旋轉，或使主軸台3及背面主軸台9等自由移動，而易進行保養等，保養之作業效率可提高。

1‧‧‧底座

2‧‧‧主軸

3‧‧‧主軸台

4‧‧‧工作件

6‧‧‧加工工具

7‧‧‧刀座

8‧‧‧背面主軸

9‧‧‧背面主軸台

11‧‧‧控制裝置

12‧‧‧加工程式

13‧‧‧馬達控制機構

14‧‧‧進給馬達

16‧‧‧主軸馬達

17‧‧‧罩體

18‧‧‧門

19‧‧‧馬達限制機構

21‧‧‧檢測開關

22‧‧‧電源操作開關

23‧‧‧速度限制機構

24‧‧‧速度限制切換機構

26‧‧‧聯結機構

S1-S8‧‧‧步驟1-步驟8

X-Z‧‧‧方向

圖1係顯示關閉門之狀態之自動車床的正面圖。

圖2係顯示控制裝置之主要部份方塊圖。

圖3係顯示門開啟之狀態之自動車床的正面圖。

圖4係顯示馬達限制機構之動作之流程圖。

11‧‧‧控制裝置

12‧‧‧加工程式

13‧‧‧馬達控制機構

14‧‧‧進給馬達

16‧‧‧主軸馬達

19‧‧‧馬達限制機構

21‧‧‧檢測開關

22‧‧‧電源操作開關

23‧‧‧速度限制機構

24‧‧‧速度限制切換機構

26‧‧‧聯結機構

Claims (6)

1. 一種工作機械之驅動限制裝置，在設於罩體的門成為開啟狀態時，停止馬達之驅動，且前述罩體是覆蓋由前述馬達驅動的驅動體，其特徵在於包含有：檢測機構，檢測前述門之開關狀態；激磁操作機構，切換前述馬達之激磁狀態及非激磁狀態；速度限制機構，在停止的前述馬達發生了旋轉，且超過預定的旋轉容許速度而旋轉時，使前述馬達停止；及速度限制轉換機構，於前述檢測機構檢測出前述門在開啟狀態時，控制前述速度限制機構，以使在前述馬達處於激磁狀態的情況，使前述速度限制機構動作，而在前述馬達處於非激磁狀態的情況，不使前述速度限制機構動作。
2. 如申請專利範圍第1項之工作機械之驅動限制裝置，其中前述驅動體由工作機械之主軸構成，控制用以旋轉驅動前述主軸之主軸馬達的控制裝置處於將前述主軸分度至預定旋轉角度位置而定位固定之C軸模式時，前述激磁操作機構於前述檢測機構檢測出前述門在開啟狀態時，將前述主軸馬達維持在激磁狀態。
3. 如申請專利範圍第2項之工作機械之驅動限制裝置，其中於前述控制裝置不處於前述C軸模式時，前述激磁操作機構於前述檢測機構檢測出前述門在開啟狀態時，將 前述主軸馬達從激磁狀態切換為非激磁狀態。
4. 一種工作機械，包含有：驅動體；馬達，驅動前述驅動體；門，設於覆蓋前述驅動體之罩體；檢測機構，檢測前述門之開關狀態；及驅動限制裝置，於前述檢測機構檢測出前述門在開啟狀態時，停止前述馬達之驅動；其特徵在於，前述驅動限制裝置具有：激磁操作機構，切換前述馬達之激磁狀態及非激磁狀態；速度限制機構，在停止的前述馬達發生了旋轉，且超過預定的旋轉容許速度而旋轉時，使前述馬達停止；及速度限制轉換機構，於前述檢測機構檢測出前述門在開啟狀態時，控制前述速度限制機構，以使在前述馬達處於激磁狀態的情況，使前述速度限制機構動作，而在前述馬達處於非激磁狀態的情況，不使前述速度限制機構動作。
5. 如申請專利範圍第4項之工作機械，其中前述驅動體由工作機械之主軸構成，控制用以旋轉驅動前述主軸之主軸馬達的控制裝置處於將前述主軸分度至預定旋轉角度位置而定位固定之C軸模式時，前述激磁操作機構於前述檢測機構檢測出前述門在開啟狀態時，將前述主軸馬達維持在激磁狀態。
6. 如申請專利範圍第5項之工作機械，其中於前述控制裝置不處於前述C軸模式時，前述激磁操作機構於前述檢測機構檢測出前述門在開啟狀態時，將前述主軸馬達從激磁狀態切換為非激磁狀態。