(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
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。
【請求項２】
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。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【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
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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