DE102015121574B4

DE102015121574B4 - Werkzeugmaschine mit schutzabdeckungsdetektor

Info

Publication number: DE102015121574B4
Application number: DE102015121574.8A
Authority: DE
Inventors: Takashi MASAKAWA
Original assignee: Fanuc Corp
Current assignee: Fanuc Corp
Priority date: 2014-12-18
Filing date: 2015-12-11
Publication date: 2018-11-15
Anticipated expiration: 2035-12-12
Also published as: DE102015121574A1; CN105710714A; US9863807B2; US20160178432A1; JP2016117107A; JP6247202B2

Abstract

Werkzeugmaschine, umfassend eine nicht abnehmbare feste Schutzabdeckung (1), eine abnehmbare feste Schutzabdeckung (2a, 2b) und eine bewegliche Schutzabdeckung (3), wobei
die nicht abnehmbare feste Schutzabdeckung (1) mit mehreren Sätzen aus jeweils einer Lichtprojektionseinheit (4) und jeweils einer Lichtempfangseinheit (5) ausgestattet ist,
die abnehmbare feste Schutzabdeckung (2a, 2b) und die bewegliche Schutzabdeckung (3) jeweils mit wenigstens einem Reflektor (6a, 6b, 6c) ausgestattet sind, und
für jeden Satz jeweils die Lichtprojektionseinheit (4), die zugeordnete Lichtempfangseinheit (5) und wenigstens ein zugeordneter Reflektor (6a, 6b, 6c) so angeordnet sind, dass ein von der jeweiligen Lichtprojektionseinheit (4) der mehreren Sätze ausgestrahlter Lichtstrahl nur dann durch die jeweils zugeordnete Lichtempfangseinheit (5) empfangen wird, wenn die abnehmbare feste Schutzabdeckung (2a, 2b) an einer ursprünglich korrekten Position angebracht ist und die bewegliche Schutzabdeckung (3) vollständig geschlossen ist, und für jeden Satz jeweils die Lichtprojektionseinheit (4), die zugeordnete Lichtempfangseinheit (5) und der wenigstens eine zugeordnete Reflektor (6a, 6b, 6c) so angeordnet sind, dass sie einen optischen Pfad definieren, auf dem der von der Lichtprojektionseinheit (4) ausgestrahlte Lichtstrahl die zugeordnete Lichtempfangseinheit (5) über den wenigstens einen zugeordneten Reflektor (6a, 6b, 6c) erreicht.

Description

ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Werkzeugmaschine, die über die Funktion verfügt, den Anbringungszustand einer Schutzabdeckung zu detektieren.
Beschreibung des Stands der Technik
Im Allgemeinen sind viele Werkzeugmaschinen mit CNC so ausgebildet, dass ein Bearbeitungsbereich durch Schutzabdeckungen abgedeckt ist, um zu verhindern, dass Späne oder ein Bearbeitungsfluid während der Bearbeitung verstreut oder verspritzt werden. Die Schutzabdeckungen umfassen „feste Schutzabdeckungen“ ohne einen beweglichen Mechanismus und „bewegliche Schutzabdeckungen“ mit einem beweglichen Mechanismus.
Ein beweglicher Mechanismus ist für eine Tätigkeit zur Anordnung eines zu bearbeitenden Werkstücks in dem Bearbeitungsbereich bereitgestellt. Ferner können die festen Schutzabdeckungen in „nicht abnehmbare feste Schutzabdeckungen“ und „abnehmbare feste Schutzabdeckungen“ eingeteilt werden. Die nicht abnehmbaren festen Schutzabdeckungen sollen bei der allgemeinen Verwendung von Werkzeugmaschinen aufgrund von Problemen, die ihr Gewicht, das Anbringungsverfahren und die Notwendigkeit beinhalten, nicht abgenommen werden. Die abnehmbaren festen Schutzabdeckungen können leicht abgenommen werden, obwohl sie bei der normalen Verwendung nicht abgenommen werden sollen.
Die bewegliche Schutzabdeckung ist so ausgeführt, dass sie nach dem Beginn oder dem Abschluss der Bearbeitung geöffnet oder geschlossen wird, um zum Beispiel das Werkstück in dem Bearbeitungsbereich zu befestigen. Wie in der JP 2009 187531 A offenbart wird daher der Öffnungs/Schließzustand der beweglichen Schutzabdeckung aus Sicherheitsgründen durch eine numerische Steuereinheit (CNC) unter Verwendung eines Sicherheitsverschlussmechanismus überwacht. Zum Beispiel wird eine Beschränkung so festgelegt, dass zum Beispiel ein automatischer Betriebsmodus nicht gestartet werden kann, sofern nicht die bewegliche Schutzabdeckung geschlossen ist. Da von dem Sicherheitsverschlussmechanismus erwartet wird, dass er den geschlossenen Zustand im Hinblick auf die Sicherheit unter Zwang aufrechterhält, ist er im Allgemeinen ein mechanischer Verschlussmechanismus.
Doch der Sicherheitsverschlussmechanismus dieser Art soll nur den Öffnungs/Schließzustand der beweglichen Schutzabdeckung überwachen und kann anders als die später beschriebene vorliegende Erfindung nicht auch den Anbringungszustand der festen Schutzabdeckungen überwachen. Dies liegt daran, dass die festen Schutzabdeckungen eigentlich fixierte Metallplatten sind, die das Werkzeug umgeben und nicht den Gegenstand der Überwachung darstellen sollen.
Ferner wird bei der tatsächlichen Verwendung auf Tätigkeiten zum Öffnen und Schließen der Abdeckungen verzichtet. Wenn der Sicherheitsverschlussmechanismus so abgewandelt wird, dass die CNC gezwungen werden kann, fälschlich zu verstehen, dass die Abdeckungen geschlossen sind, kann die Werkzeugmaschine manchmal mit offenen Abdeckungen betrieben werden, was zu einem Sicherheitsproblem führt.
In einigen Fällen können die abnehmbaren festen Schutzabdeckungen während der Wartungsarbeit für die Werkzeugmaschine wie etwa das Reinigen in dem Bearbeitungsbereich vorübergehend abgenommen werden. Anders als die bewegliche Schutzabdeckung, die geöffnet und geschlossen wird, sind die festen Schutzabdeckungen jedoch im Allgemeinen nicht zur Anbringung und Abnahme bestimmt, so dass ihr Anbringungszustand in vielen Fällen nicht durch die CNC überwacht wird. Daher wird der Werkzeugmaschine ein automatischer Betrieb selbst dann gestattet, wenn die festen Schutzabdeckungen nach der Wartungsarbeit oder dergleichen achtlos unangebracht belassen werden. In einem solchen Fall kann das gleiche Sicherheitsproblem wie für den Fall der beweglichen Schutzabdeckung mit dem abgewandelten Sicherheitsverschlussmechanismus verursacht werden.
Wenn sich diese Schutzabdeckungen, obwohl angebracht, in abnormalen Positionen, z.B. geneigten Positionen, befinden, kann es während der Bearbeitung zum Verspritzen oder Verstreuen von Bearbeitungsfluid oder Spänen des Werkstücks aus den Schutzabdeckungen kommen, oder können die festen Schutzabdeckungen durch Herabfallen oder dergleichen einen Unfall verursachen.
Wie zum Beispiel in der JP 2008 158914 A beschrieben gibt es eine bekannte Technik zur Detektion des Anbringungszustands einer Schutzabdeckung einer Maschine. Bei dieser Technik sind ein Kontaktgeber und eine Klemme so an dem Hauptkörper eines elektronischen Geräts bzw. der Abdeckung angebracht, dass sie miteinander in Kontakt stehen, wenn die Abdeckung geschlossen ist, wodurch die Anbringung der Abdeckung elektrisch detektiert werden kann.
DE 10 2009 002 426 A1 zeigt ein System, um zu detektieren, wenn ein Gehäuse, welches einen Grundkörper und eine entfernbare Abdeckung besitzt, geöffnet ist. Das System weist eine Lichtquelle, einen Lichtdetektor und wenigstens einen Reflektor auf.
DE 30 46 429 A1 betrifft eine Werkzeugmaschinen-Schutzeinrichtung, wobei ein Sender und ein Empfänger seitlich eines kubischen Gefahrenbereichs angebracht sind, und zwei Umlenkspiegel an der Werkzeugmaschine angebracht sind.
JPH09-314 437A betrifft ein Gerät mit einer drehbaren Abdeckung, wobei ein optischer Sensor über einen Reflektor den geöffneten oder geschlossenen Zustand der Abdeckung erfasst.
DE 42 03 850 A1 offenbart ein Verfahren zum Erkennen der Lageänderung eines Gegenstandes relative zu einer vorgesehenen Lage, wobei eine Strahlungsquelle und ein Strahlungsempfänger so angeordnet, sind, dass die Strahlung durch Reflexion am zu überwachenden Gegenstand nur zum Empfänger gelangt, wenn sich der Gegenstand in der vorgesehenen Lage befindet.
US 2004 / 0 083 868 A1 beschreibt eine Schneidemaschine mit einem Detektor für die Schneidklinge, wobei der Detektor einen Lichtemissionsteil und einen Lichtempfangsteil umfasst.
KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Doch die Technik zur Detektion des Anbringungszustands einer Schutzabdeckung einer Maschine, die in der oben beschriebenen JP 2008 158914 A offenbart ist, soll die jeweiligen Anbringungszustände eines Abdeckabschnitts, der zur Anbringung und Abnahme bestimmt ist, und eines Abdeckabschnitts, von dem angenommen wird, dass er einstückig mit dem Körper des elektronischen Geräts ausgeführt ist und nicht zur Anbringung und Abnahme bestimmt ist, detektieren. Anders als im Fall der später beschriebenen vorliegenden Erfindung wird daher nicht auch der Anbringungszustand des Abdeckabschnitts, der normalerweise nicht zur Anbringung und Abnahme bestimmt ist, detektiert.
Entsprechend ist es angesichts der oben beschriebenen Probleme des Stands der Technik eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Werkzeugmaschine bereitzustellen, die über die Funktion verfügt, die Anbringungszustände einer festen Schutzabdeckung und einer beweglichen Schutzabdeckung, die voneinander unabhängig sind, bei geringen Kosten leicht und gleichzeitig zu detektieren.
Eine Werkzeugmaschine nach der vorliegenden Erfindung weist eine nicht abnehmbare feste Schutzabdeckung, eine abnehmbare feste Schutzabdeckung und eine bewegliche Schutzabdeckung auf. Die nicht abnehmbare feste Schutzabdeckung ist mit wenigstens einem Satz aus einer Lichtprojektionseinheit und einer Lichtempfangseinheit ausgestattet, und die abnehmbare feste Schutzabdeckung und die bewegliche Schutzabdeckung sind jeweils mit wenigstens einem Reflektor ausgestattet. Die Lichtprojektionseinheit, die Lichtempfangseinheit und der Reflektor sind so angeordnet, dass ein von der Lichtprojektionseinheit ausgestrahlter Lichtstrahl nur dann durch die entsprechende Lichtempfangseinheit empfangen wird, wenn die abnehmbare feste Schutzabdeckung an einer ursprünglich korrekten Position angebracht ist und die bewegliche Schutzabdeckung vollständig geschlossen ist, und sind so angeordnet, dass sie einen optischen Pfad definieren, auf dem der von der Lichtprojektionseinheit ausgestrahlte Lichtstrahl die entsprechende Lichtempfangseinheit über den entsprechenden Reflektor erreicht.
Eine der Lichtprojektionseinheiten kann so ausgebildet sein, dass sie den Lichtstrahl in zwei oder mehr Richtungen zu zwei oder mehr in unterschiedlichen Richtungen angeordneten Reflektoren ausstrahlt, so dass für jede Lichtprojektionseinheit mehrere optische Pfade gebildet werden.
Nach der vorliegenden Erfindung kann eine Werkzeugmaschine bereitgestellt werden, die in der Lage ist, die Anbringungszustände einer festen Schutzabdeckung und einer beweglichen Schutzabdeckung einer Werkzeugmaschine, die voneinander unabhängig sind, bei geringen Kosten leicht und gleichzeitig zu detektieren.
Figurenliste
Die obigen und andere Aufgaben und Merkmale der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen offensichtlich werden, wobei

1 eine Ansicht ist, die Schutzabdeckungen zeigt, welche an einer Werkzeugmaschine nach der vorliegenden Erfindung angebracht sind;
2 eine Ansicht ist, die ein Beispiel zeigt, bei dem die Werkzeugmaschine von 1 zwei abnehmbare feste Schutzabdeckungen und einen Satz aus einem Lichtprojektor und einem Lichtempfänger aufweist; und
3 eine Ansicht ist, die ein Beispiel zeigt, bei dem die Werkzeugmaschine von 1 zwei Sätze von Lichtprojektions- und Lichtempfangseinheiten aufweist.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Unter nun erfolgender Bezugnahme auf 1 bis 3 wird eine Ausführungsform einer Werkzeugmaschine nach der vorliegenden Erfindung beschrieben werden, die dazu ausgebildet ist, die jeweiligen Anbringungszustände von festen Schutzabdeckungen und einer beweglichen Schutzabdeckung durch eine optische Technologie gleichzeitig und einfach zu detektieren.
1 ist eine Ansicht, die Schutzabdeckungen zeigt, welche an der Werkzeugmaschine nach der vorliegenden Erfindung angebracht sind.
Die Werkzeugmaschine dient zur Bearbeitung von Werkstücken. Schutzabdeckungen sind so an einer Basis 7 der Werkzeugmaschine angeordnet, dass sie den Maschinenkörper abdecken, damit kein Arbeitsfluid herausspritzt, während ein Werkstück (nicht gezeigt) bearbeitet wird, wodurch ein gesamter Bearbeitungsbereich abgetrennt und von außen her blockiert wird.
Diese Schutzabdeckungen weisen „feste Schutzabdeckungen“ ohne einen beweglichen Mechanismus und „bewegliche Schutzabdeckungen“ mit dem beweglichen Mechanismus auf.
Eine bewegliche Schutzabdeckung 3 ist für eine Tätigkeit zur Anordnung des zu bearbeitenden Werkstücks in dem Bearbeitungsbereich bereitgestellt. Ferner können die festen Schutzabdeckungen in „nicht abnehmbare feste Schutzabdeckungen 1“ und „abnehmbare feste Schutzabdeckungen 2“ eingeteilt werden. Die nicht abnehmbaren festen Schutzabdeckungen 1 sollen bei der allgemeinen Verwendung von Werkzeugmaschinen aufgrund von Problemen, die ihr Gewicht, das Anbringungsverfahren und die Notwendigkeit beinhalten, nicht abgenommen werden. Die abnehmbaren festen Schutzabdeckungen 2 können leicht abgenommen werden, obwohl sie bei der normalen Verwendung nicht abgenommen werden sollen. Die festen Schutzabdeckungen werden auch als Spritzschutz bezeichnet.
Die bewegliche Schutzabdeckung 3 soll nach dem Beginn oder dem Abschluss der Bearbeitung geöffnet oder geschlossen werden, um zum Beispiel das Werkstück in dem Bearbeitungsbereich zu befestigen. Die bewegliche Schutzabdeckung 3 ist mit einem durchsichtigen Fenster 8 versehen, durch das ein Betreiber den Bearbeitungszustand erkennen kann.
2 ist eine Ansicht, die ein Beispiel zeigt, bei dem die Werkzeugmaschine von 1 zwei abnehmbare feste Schutzabdeckungen und einen Satz aus einem Lichtprojektor und einem Lichtempfänger aufweist. In 2 sind die nicht abnehmbaren festen Schutzabdeckungen 1, die in 1 gezeigt sind, und seitliche Teile der beiden abnehmbaren festen Schutzabdeckungen 2a und 2b teilweise weggeschnitten, so dass der Bearbeitungsbereich der Werkzeugmaschine sichtbar ist.
Ein zu bearbeitendes Werkstück (nicht gezeigt), das auf einem Tisch 10 angeordnet ist, wird durch ein Werkzeug (nicht gezeigt) bearbeitet.
Wie in 2 gezeigt sind eine Lichtprojektionseinheit 4 und eine Lichtempfangseinheit 5 an der Innenseite der nicht abnehmbaren festen Schutzabdeckungen 1 (oder in dem Bearbeitungsbereich) angebracht. Reflektoren 6a, 6b und 6c sind an den abnehmbaren festen Schutzabdeckungen 2a und 2b bzw. an der beweglichen Schutzabdeckung 3 angebracht. Es ist nötig, dass die Reflektoren 6a bis 6c gemeinsam einen optischen Pfad 9 definieren, der nur dann von der Lichtprojektionseinheit 4 zu der Lichtempfangseinheit 5 verläuft, wenn die jeweiligen Anbringungspositionen und Anbringungswinkel der Reflektoren 6a bis 6c die folgenden Bedingungen I und II erfüllen.

• Bedingung I: die abnehmbaren festen Schutzabdeckungen 2a und 2b sind an ihren ursprünglich korrekten Positionen angebracht.
• Bedingung II: die bewegliche Schutzabdeckung 3 ist vollständig geschlossen.

Wenn die obigen Bedingungen I und II erfüllt sind, bildet ein von der Lichtprojektionseinheit 4 ausgestrahlter Lichtstrahl den optischen Pfad 9, der von dem Reflektor 6a zu dem Reflektor 6b, von dem Reflektor 6b zu dem Reflektor 6c, und von dem Reflektor 6c zu dem Reflektor 6a verläuft.
In 2 sind die Lichtprojektionseinheit 4, die Lichtempfangseinheit 5 und die Reflektoren 6a bis 6c in im Wesentlichen den gleichen Höhenpositionen wie der Tisch 10 befestigt. Es besteht jedoch keine Beschränkung auf diese Höhenpositionen, und es kann sich um beliebige Positionen handeln, bei denen der in 2 gezeigte optische Pfad 9 gebildet wird, wenn die Bedingungen I und II erfüllt sind. Ferner wird der optische Pfad 9 von der Lichtprojektionseinheit 4 zu der Lichtempfangseinheit 5 gebildet, wenn die Anbringungshaltungen der Schutzabdeckungen 1, 2a, 2b und 3 ursprünglich korrekt sind.
Um eine billige Vorrichtung zur Detektion der Schutzabdeckungen 1, 2a, 2b und 3 aufzubauen, ist es erwünscht, nur einen Satz aus der Lichtprojektionseinheit 4 und der Lichtempfangseinheit 5 zu verwenden. Alternativ können jedoch problemlos zwei oder mehr Sätze aus der Lichtprojektionseinheit 4 und der Lichtempfangseinheit 5 verwendet werden. Alternativ kann ein Lichtstrahl überdies in zwei von der Lichtprojektionseinheit 4 weg führende Richtungen geteilt werden und zu in zwei verschiedenen Richtungen angeordneten Reflektoren ausgestrahlt werden. Dadurch kann der Aufbau der Detektionsvorrichtung für die Schutzabdeckungen vereinfacht werden und können die Zustände der Schutzabdeckungen ausführlicher detektiert werden.
3 ist eine Ansicht, die die Werkzeugmaschine zeigt, welche zwei Sätze aus Lichtprojektionseinheiten 4a und 4b und einer Lichtempfangseinheit (nicht gezeigt) umfasst. Bei dieser Werkzeugmaschine definiert die eine Lichtprojektionseinheit 4a zusammen mit dem einen Reflektor 6a einen optischen Pfad (nicht gezeigt), während die andere Lichtprojektionseinheit 4b zusammen mit dem anderen Reflektor 6b einen anderen optischen Pfad (nicht gezeigt) definiert.
Ferner kann es sich bei den abnehmbaren festen Schutzabdeckungen 2 und der beweglichen Schutzabdeckung 3 jeweils um eine oder um mehrere handeln. Wenn es sich um mehrere Schutzabdeckungen handelt, können alle davon in ein und demselben optischen Pfad enthalten sein, oder brauchen im Gegensatz dazu einige der abnehmbaren festen Schutzabdeckungen 2 oder der beweglichen Schutzabdeckung 3 nicht in den optischen Pfad aufgenommen zu werden. Wenn die Schutzabdeckung oder -abdeckungen nicht in den optischen Pfad aufgenommen sind, brauchen die Reflektoren 6 (6a bis 6c) nicht angebracht zu werden.
Bei dem oben beschriebenen Aufbau nach der vorliegenden Erfindung wird von der Lichtprojektionseinheit 4 ausgestrahltes Licht unter Verwendung des optischen Pfads, der gemäß der Erfindung gebildet wird, in der Lichtempfangseinheit 5 detektiert. Dadurch können die korrekte Anbringung der abnehmbaren festen Schutzabdeckungen 2 und der vollständige Verschluss der beweglichen Schutzabdeckung 3 leicht und gleichzeitig bestätigt werden.
Nach der vorliegenden Erfindung können die korrekte Anbringung der abnehmbaren festen Schutzabdeckungen 2 und der vollständige Verschluss der beweglichen Schutzabdeckung 3 unter Verwendung wenigstens eines der Sätze aus der Lichtprojektionseinheit 4 und der Lichtempfangseinheit 5 bei geringen Kosten leicht und gleichzeitig bestätigt werden.
Ferner können mehrere optische Pfade zwischen mehreren Sätzen aus der Lichtprojektionseinheit 4 und der Lichtempfangseinheit 5 eingerichtet werden. Daher ist eine Eingrenzung auf eine (mehrere) abnormale der Schutzabdeckungen möglich, ohne jene Schutzabdeckungen zu identifizieren, die keine Bestätigung der korrekten Anbringung der abnehmbaren festen Schutzabdeckungen 2 und des vollständigen Verschlusses der beweglichen Schutzabdeckung 3 benötigen.
Dadurch kann verhindert werden, dass ein automatischer Betrieb vorgenommen wird, während die abnehmbaren festen Schutzabdeckungen 2 in abnormalen Positionen angebracht sind oder nicht angebracht wurden. Obwohl die Sicherheit der beweglichen Schutzabdeckung 3 durch einen Sicherheitsverschlussmechanismus gewährleistet werden sollte, können Gefahren aufgrund einer Abwandlung des Sicherheitsverschlussmechanismus durch näheres Prüfen der Schutzabdeckungen der vorliegenden Erfindung zur Detektion verringert werden.

Claims

Werkzeugmaschine, umfassend eine nicht abnehmbare feste Schutzabdeckung (1), eine abnehmbare feste Schutzabdeckung (2a, 2b) und eine bewegliche Schutzabdeckung (3), wobei die nicht abnehmbare feste Schutzabdeckung (1) mit mehreren Sätzen aus jeweils einer Lichtprojektionseinheit (4) und jeweils einer Lichtempfangseinheit (5) ausgestattet ist, die abnehmbare feste Schutzabdeckung (2a, 2b) und die bewegliche Schutzabdeckung (3) jeweils mit wenigstens einem Reflektor (6a, 6b, 6c) ausgestattet sind, und für jeden Satz jeweils die Lichtprojektionseinheit (4), die zugeordnete Lichtempfangseinheit (5) und wenigstens ein zugeordneter Reflektor (6a, 6b, 6c) so angeordnet sind, dass ein von der jeweiligen Lichtprojektionseinheit (4) der mehreren Sätze ausgestrahlter Lichtstrahl nur dann durch die jeweils zugeordnete Lichtempfangseinheit (5) empfangen wird, wenn die abnehmbare feste Schutzabdeckung (2a, 2b) an einer ursprünglich korrekten Position angebracht ist und die bewegliche Schutzabdeckung (3) vollständig geschlossen ist, und für jeden Satz jeweils die Lichtprojektionseinheit (4), die zugeordnete Lichtempfangseinheit (5) und der wenigstens eine zugeordnete Reflektor (6a, 6b, 6c) so angeordnet sind, dass sie einen optischen Pfad definieren, auf dem der von der Lichtprojektionseinheit (4) ausgestrahlte Lichtstrahl die zugeordnete Lichtempfangseinheit (5) über den wenigstens einen zugeordneten Reflektor (6a, 6b, 6c) erreicht.
Werkzeugmaschine nach Anspruch 1, wobei eine Lichtprojektionseinheit (4) eines Satzes den Lichtstrahl in zwei oder mehr Richtungen zu zwei oder mehr in unterschiedlichen Richtungen angeordneten Reflektoren (6a, 6b, 6c) ausstrahlt, so dass für die Lichtprojektionseinheit (4) mehrere optische Pfade gebildet werden.