DE102016014308B4

DE102016014308B4 - Sicherheitseingangssignale erzeugende Schaltvorrichtung und numerisches Steuersystem

Info

Publication number: DE102016014308B4
Application number: DE102016014308.8A
Authority: DE
Inventors: Yuuki KUROKAWA; Yasushi Nomoto
Original assignee: Fanuc Corp
Current assignee: Fanuc Corp
Priority date: 2015-12-08
Filing date: 2016-12-01
Publication date: 2024-10-02
Anticipated expiration: 2036-12-02
Also published as: JP2017107322A; DE102016014308A1; US20170160723A1; JP6333800B2; US10162333B2; CN106855707B; CN106855707A

Abstract

Schaltvorrichtung (1), die Sicherheitseingangssignale erzeugt, die zum Überwachen einer Sicherheitsfunktion einer Werkzeugmaschine in eine numerische Steuervorrichtung (2) einzugeben sind, wobei die Schaltvorrichtung umfasst:- eine Arbeitseinheit (11), die in eine Richtung bewegbar ist,- eine erste Erfassungseinheit (12), die einen Abstand zur Arbeitseinheit (11) erfasst und den Abstand als erstes Erfassungssignal ausgibt ist unter einem vorgegebenen Abstand von der Arbeitseinheit (11) und im Wesentlichen auf einer Maßhilfslinie der Bewegungsrichtung der Arbeitseinheit (11) bereitgestellt,- eine zweite Erfassungseinheit (13), die einen Abstand zur Arbeitseinheit (11) erfasst und den Abstand als zweites Erfassungssignal ausgibt ist unter einem vorgegebenen Abstand von der Arbeitseinheit (11) und im Wesentlichen auf einer Maßhilfslinie der Bewegungsrichtung der Arbeitseinheit (11) bereitgestellt,- eine erste Bestimmungseinheit (14), die ein erstes Sicherheitseingangssignal ausgibt, wenn das erste Erfassungssignal größer oder gleich einem ersten Schwellenwert ist, und kein erstes Sicherheitseingangssignal ausgibt, wenn das erste Erfassungssignal kleiner als der erste Schwellenwert ist,- eine zweite Bestimmungseinheit (15), die ein zweites Sicherheitseingangssignal ausgibt, wenn das zweite Erfassungssignal größer oder gleich einem zweiten Schwellenwert ist, und kein zweites Sicherheitseingangssignal ausgibt, wenn das zweite Erfassungssignal kleiner als der zweite Schwellenwert ist, und- eine Schwellenwert-Einstell-/Speichereinheit (16), die den ersten Schwellenwert und den zweiten Schwellenwert so einstellt und speichert, dass, zu einem Zeitpunkt an dem die erste Bestimmungseinheit (14) das erste Sicherheitseingangssignal zu der Zeit ausgibt wenn sich die Arbeitseinheit (11) über eine vorgegebene Strecke bewegt und dann das erste Erfassungssignal größer oder gleich dem ersten Schwellenwert ist und zu einem Zeitpunkt an dem die zweite Bestimmungseinheit (15) das zweite Sicherheitseingangssignal zu der Zeit ausgibt wenn sich die Arbeitseinheit (11) über eine vorgegebene Strecke bewegt und dann das zweite Erfassungssignal größer oder gleich dem zweiten Schwellenwert ist im Wesentlichen gleich ausfallen.

Description

Hintergrund der Erfindung
1. Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schaltvorrichtung, die Sicherheitseingangssignale erzeugt, die zum Überwachen der Sicherheitsfunktion einer Werkzeugmaschine in eine numerische Steuervorrichtung einzugeben sind, und ein numerisches Steuersystem, das eine solche Schaltvorrichtung umfasst.
2. Beschreibung des zugehörigen Standes der Technik
Im Allgemeinen verwenden Werkzeugmaschinen eine computergestützte numerische Steuervorrichtung (nachstehend als „numerische Steuervorrichtung“ bezeichnet) zur Bewegungssteuerung eines Werkzeugs oder dergleichen. Zum Überwachen der Sicherheit der Werkzeugmaschine ist es üblich, duplizierte Sicherheitseingangssignale in die numerische Steuervorrichtung einzugeben und die Sicherheitsfunktion der Werkzeugmaschine basierend auf einem Ergebnis eines Vergleichs zwischen Zuständen der zwei Sicherheitseingangssignale zu überwachen. 8 ist eine Ansicht zur Erläuterung einer herkömmlichen Technik zum vollständigen Überwachen der Werkzeugmaschine basierend auf durch einen Druckknopfschalter erzeugten Sicherheitseingangssignalen. Wie in 8 gezeigt, sind im Druckknopfschalter 300 zwei Kontakte 351 und 352 bereitgestellt und ein erstes Ausgangssignal und ein zweites Ausgangssignal, die aus einem „High-“ bzw. einem „Low-“ Signal bestehen, werden in die numerische Steuervorrichtung 200 als erstes und zweites Sicherheitseingangssignal eingegeben. In der numerischen Steuervorrichtung 200 werden die Zustände des ersten und zweiten Sicherheitseingangssignals verglichen und wenn die zwei Sicherheitseingangssignale nicht koinzident sind, wird bestimmt, dass ein Zustand vorliegt, in dem die Sicherheitsfunktion der durch die numerische Steuervorrichtung 200 gesteuerten Werkzeugmaschine beeinträchtigt ist (mit anderen Worten, die Werkzeugmaschine befindet sich in einem anormalen Zustand).
Wenn ein Sicherheitseingangssignal unter Verwendung des Druckknopfschalters 300 dupliziert wird, wie in 8 gezeigt, ist aufgrund von für die jeweiligen Kontakte 351 und 352 sowie für die jeweiligen Signalleitungen spezifischen Charakteristika zwischen den Zeitspannen ab dem Drücken der Kontakte 351 und 352 bis zum Empfang des ersten Sicherheitseingangssignals und des zweiten Sicherheitseingangssignals durch die numerische Steuervorrichtung 200 eine Differenz vorhanden (nachstehend manchmal als „Ansprechzeiten“ bezeichnet). Mit anderen Worten, selbst wenn sich die Werkzeugmaschine in einem normalen Zustand befindet, ist eine Zeitspanne vorhanden, in der die Zustände der zwei durch die numerische Steuervorrichtung 200 empfangenen Sicherheitseingangssignale nicht koinzident sind, und es ist möglich, dass die numerische Steuervorrichtung 200 aufgrund einer solchen Nichtkoinzidenz der Sicherheitseingangssignale fälschlich bestimmt, dass „sich die Maschine in einem anormalen Zustand befindet“. Daher ist die numerische Steuervorrichtung 200 zur Vermeidung einer solchen fälschlichen Bestimmung dafür eingerichtet, eine Nichtkoinzidenz für eine vorgegebene Zeitspanne zuzulassen. Nachstehend wird die Zeitspanne, in der es zulässig ist, dass die Sicherheitseingangssignale nicht koinzident sind, einfach als „zulässige Zeitspanne“ bezeichnet.
Wie beispielsweise in der ungeprüften japanischen Patentveröffentlichung (Kokai) Nr. Hei 11-161326 beschrieben, ist eine numerische Steuervorrichtung bekannt, die Empfängerschaltungen zum Eingeben von Maschineninformationen überwacht, wobei zwei durch die voneinander unabhängigen Empfängerschaltungen empfangene externe Signale miteinander verglichen und die Empfängerschaltungen basierend auf einem Ergebnis des Vergleichs überwacht werden.
9 ist eine Ansicht, die beispielhaft eine Differenz der Ansprechzeit zwischen den durch den in 8 gezeigten Druckknopfschalter erzeugten Sicherheitseingangssignalen darstellt. Wie in 9 gezeigt, beträgt beispielsweise, wenn der Druckknopfschalter 300 zu einem Zeitpunkt 0 gedrückt wird, angenommen, dass die numerische Steuervorrichtung 200 das vom Kontakt 351 gesendete erste Sicherheitseingangssignal zu einem Zeitpunkt t₁ und das vom Kontakt 352 gesendete zweite Sicherheitseingangssignal zu einem Zeitpunkt t₂ empfängt, die Differenz zwischen den Ansprechzeiten ΔT (t₂-t₁). Abhängig vom Aufbau des Druckknopfschalters 300 könnte jedoch ein Fall eintreten, in dem die Differenz ΔT der Ansprechzeit zwischen den duplizierten Sicherheitseingangssignalen so groß wird, dass sie die zulässige Zeitspanne P übersteigt. In diesem Fall bestimmt die numerische Steuervorrichtung fälschlich, dass die Sicherheitsfunktion beeinträchtigt ist.
Aus der EP 2 962 320 B1 ist eine Sicherheitsschaltvorrichtung zur Überwachung und Absicherung eines sich bewegenden Roboters bekannt. Der Roboter befindet sich in einem umzäunten Bereich, der durch eine Schutztüre gesichert ist. Ein Schutztürschalter in Form eines redundanten Not-Aus-Schalters ist über vier Leitungen mit der Sicherheitsschaltvorrichtung verbunden. Ausgangsseitig ist die Sicherheitsschaltvorrichtung mit zwei Schützen verbunden, deren Arbeitskontakte in einer Stromzuführung des Roboters angeordnet sind.
Aus der DE 10 2014 002 982 A1 ist ein Steuersystem mit einer Bedienvorrichtung und einer Steuervorrichtung bekannt. Die Steuervorrichtung umfasst eine Notausschaltung und die Bedienvorrichtung umfasst einen Not-Ausschalter. Aus der US 2004/0078116 A1 ist eine Steuervorrichtung zum Ansteuern eines Roboters bekannt. Die Steuervorrichtung weist ein tragbares Bediengerät mit einem Not-Ausschalter auf.
Zusammenfassung der Erfindung
Angesichts der vorstehend beschriebenen Probleme besteht ein Ziel der Erfindung darin, eine Schaltvorrichtung, die Sicherheitseingangssignale erzeugt, die zum genauen Überwachen der Sicherheitsfunktion einer Werkzeugmaschine in eine numerische Steuervorrichtung einzugeben sind, und ein numerisches Steuersystem bereitzustellen, das eine solche Schaltvorrichtung umfasst.
Zum Erreichen des vorstehend beschriebenen Ziels, umfasst die Schaltvorrichtung, die Sicherheitseingangssignale erzeugt, die zum Überwachen der Sicherheitsfunktion einer Werkzeugmaschine in eine numerische Steuervorrichtung einzugeben sind, eine Arbeitseinheit, die in eine Richtung bewegbar ist, eine erste Erfassungseinheit, die einen Abstand zur Arbeitseinheit erfasst und als erstes Erfassungssignal ausgibt, eine zweite Erfassungseinheit, die einen Abstand zur Arbeitseinheit erfasst und als zweites Erfassungssignal ausgibt, eine erste Bestimmungseinheit, die ein erstes Sicherheitseingangssignal ausgibt, wenn das erste Erfassungssignal größer oder gleich einem ersten Schwellenwert ist, und kein erstes Sicherheitseingangssignal ausgibt, wenn das erste Erfassungssignal kleiner als der erste Schwellenwert ist, eine zweite Bestimmungseinheit, die ein zweites Sicherheitseingangssignal ausgibt, wenn das zweite Erfassungssignal größer oder gleich einem zweiten Schwellenwert ist, und kein zweites Sicherheitseingangssignal ausgibt, wenn das zweite Erfassungssignal kleiner als der zweite Schwellenwert ist, und eine Schwellenwert-Einstell-/Speichereinheit, die den ersten Schwellenwert und den zweiten Schwellenwert so einstellt und speichert, dass, wenn sich die Arbeitseinheit über eine vorgegebene Strecke bewegt, ein Ausgabestartzeitpunkt des ersten Sicherheitseingangssignals von der ersten Bestimmungseinheit und ein Ausgabestartzeitpunkt des zweiten Sicherheitseingangssignals von der zweiten Bestimmungseinheit im Wesentlichen gleich ausfallen.
Die erste Erfassungseinheit ist unter einem vorgegebenen Abstand von der Arbeitseinheit und im Wesentlichen auf einer Maßhilfslinie der Bewegungsrichtung der Arbeitseinheit bereitgestellt. Die zweite Erfassungseinheit ist unter einem vorgegebenen Abstand von der Arbeitseinheit und im Wesentlichen auf einer Maßhilfslinie der Bewegungsrichtung der Arbeitseinheit bereitgestellt.
Die Schwellenwert-Einstell-/Speichereinheit kann dafür konfiguriert sein, den ersten Schwellenwert und den zweiten Schwellenwert so einzustellen, dass eine Differenz zwischen dem Ausgabestartzeitpunkt des ersten Sicherheitseingangssignals von der ersten Bestimmungseinheit und dem Ausgabestartzeitpunkt des zweiten Sicherheitseingangssignals von der zweiten Bestimmungseinheit, die gemessen wird, wenn ein durch die erste Erfassungseinheit erfasster Abstand zur Arbeitseinheit und ein durch die zweite Erfassungseinheit erfasster Abstand zur Arbeitseinheit gleich sind, in einen vorgegebenen Bereich fällt.
Des Weiteren kann die Schaltvorrichtung dafür konfiguriert sein, wenn sich die Arbeitseinheit über eine vorgegebene Strecke bewegt, den ersten Schwellenwert und den zweiten Schwellenwert basierend auf dem ersten und zweiten Erfassungssignal zu bestimmen, die zu einem Zeitpunkt empfangen werden, zu dem ein Schwellenwertbestimmungssignal, das den Start der Einstellung des ersten und zweiten Schwellenwerts anordnet, von einer Schwellenwertbestimmungsbefehlseinheit empfangen wird.
Des Weiteren umfasst das numerische Steuersystem die vorstehend beschriebene Schaltvorrichtung und die numerische Steuervorrichtung, die eine Vergleichseinheit, die das von der ersten Bestimmungseinheit ausgegebene erste Sicherheitseingangssignal und das von der zweiten Bestimmungseinheit ausgegebene zweite Sicherheitseingangssignal miteinander vergleicht, und eine Sicherheitsüberwachungseinheit umfasst, die aufgrund eines durch die Vergleichseinheit durchgeführten Vergleichs bestimmt, dass sich die Werkzeugmaschine in einem normalen Zustand befindet, wenn das erste Sicherheitseingangssignal und das zweite Sicherheitseingangssignal koinzidieren, und bestimmt, dass sich die Werkzeugmaschine in einem anormalen Zustand befindet, wenn das erste Sicherheitseingangssignal und das zweite Sicherheitseingangssignal nicht koinzidieren.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
Die vorliegende Erfindung lässt sich durch Bezugnahme auf die folgenden beigefügten Zeichnungen besser nachvollziehen. Es zeigt:

1 ein Blockdiagramm, das eine Schaltvorrichtung und ein numerisches Steuersystem gemäß einer Ausführungsform darstellt;
2 eine schematische Ansicht, die eine Beziehung zwischen einer Arbeitseinheit und einer ersten Erfassungseinheit sowie einer zweiten Erfassungseinheit darstellt;
3 eine Ansicht, die beispielhaft ein von der ersten Erfassungseinheit ausgegebenes erstes Erfassungssignal und ein von der zweiten Erfassungseinheit ausgegebenes zweites Erfassungssignal darstellt;
4 eine Ansicht, die Ausgabestartzeitpunkte eines ersten und eines zweiten Sicherheitseingangssignals darstellt, wenn ein erster Schwellenwert und ein zweiter Schwellenwert in dem in 3 gezeigten Zustand einander entsprechen;
5 eine Ansicht, die beispielhaft das von der ersten Erfassungseinheit ausgegebene erste Erfassungssignal und das von der zweiten Erfassungseinheit ausgegebene zweite Erfassungssignal darstellt;
6 eine Ansicht, die einen Fall zeigt, in dem der erste Schwellenwert und der zweite Schwellenwert so eingestellt sind, dass die Ausgabestartzeitpunkte des ersten und zweiten Sicherheitseingangssignals in dem in 5 gezeigten Zustand im Wesentlichen gleich sind;
7 ein Blockdiagramm, das eine Schaltvorrichtung und ein numerisches Steuersystem gemäß einem abgewandelten Beispiel der Ausführungsform darstellt;
8 eine Ansicht zur Erläuterung einer herkömmlichen Technik zum vollständigen Überwachen einer Werkzeugmaschine basierend auf durch einen Druckknopfschalter erzeugten Sicherheitseingangssignalen; und
9 eine Ansicht, die beispielhaft eine Differenz der Ansprechzeit zwischen den durch den in 8 gezeigten Druckknopfschalter erzeugten Sicherheitseingangssignalen darstellt.

Genaue Beschreibung
Eine Sicherheitseingangssignale erzeugende Schaltvorrichtung und ein numerisches Steuersystem sind nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Es versteht sich, dass die Erfindung nicht auf die nachstehend beschrieben Zeichnungen oder Ausführungsformen beschränkt ist.
1 ist ein Blockdiagramm, das eine Schaltvorrichtung und ein numerisches Steuersystem gemäß einer Ausführungsform darstellt. Des Weiteren ist 2 eine schematische Ansicht, die eine Beziehung zwischen einer Arbeitseinheit und einer ersten Erfassungseinheit sowie einer zweiten Erfassungseinheit darstellt.
Gemäß der Ausführungsform umfasst ein numerisches Steuersystem 100 eine Schaltvorrichtung 1 und eine numerische Steuervorrichtung 2. In diesem Zusammenhang wurde auf eine Darstellung eines durch das numerische Steuersystem 100 gesteuerten Werkzeugmaschinenhauptkörpers verzichtet.
Die numerische Steuervorrichtung 2 umfasst eine Vergleichseinheit 21 und eine Sicherheitsüberwachungseinheit 22. Die Vergleichseinheit 21 vergleicht ein erstes Sicherheitseingangssignal, das von einer ersten Bestimmungseinheit 14 in der Schaltvorrichtung 1 ausgegeben wird, welche nachstehend beschrieben ist, und ein zweites Sicherheitseingangssignal, das von einer zweiten Bestimmungseinheit 15 in der Schaltvorrichtung 1 ausgegeben wird. Die Sicherheitsüberwachungseinheit 22 bestimmt aufgrund des durch die Vergleichseinheit 21 durchgeführten Vergleichs, dass sich die Werkzeugmaschine in einem normalen Zustand befindet, wenn das erste Sicherheitseingangssignal und das zweite Sicherheitseingangssignal koinzidieren, und dass sich die Werkzeugmaschine in einem anormalen Zustand befindet, wenn das erste Sicherheitseingangssignal und das zweite Sicherheitseingangssignal nicht koinzidieren.
Die Schaltvorrichtung 1 erzeugt Sicherheitseingangssignale, die wiederum zum Überwachen einer Sicherheitsfunktion der Werkzeugmaschine in die numerische Steuervorrichtung 2 eingegeben werden. Zu diesem Zweck umfasst die Schaltvorrichtung 1 eine Arbeitseinheit 11, eine erste Erfassungseinheit 12, eine zweite Erfassungseinheit 13, eine erste Bestimmungseinheit 14, eine zweite Bestimmungseinheit 15 und eine Schwellenwert-Einstell-/Speichereinheit 16.
Die Arbeitseinheit 11 hat einen in eine Richtung bewegbaren Aufbau und ist einzeln in der Schaltvorrichtung 1 bereitgestellt. Die Arbeitseinheit 11 wird durch einen mechanischen Schalter gebildet, der abhängig davon, ob er gedrückt wird oder nicht, in einer Richtung bewegbar ist. Eine erste Erfassungseinheit 12 und eine zweite Erfassungseinheit 13 sind unter einem vorgegebenen Abstand von der Arbeitseinheit 11 und im Wesentlichen auf einer Maßhilfslinie der Bewegungsrichtung der Arbeitseinheit 11 bereitgestellt.
Die erste Erfassungseinheit 12 erfasst einen Abstand zur Arbeitseinheit 11 (d.h. einen Abstand zwischen der ersten Erfassungseinheit 12 und der Arbeitseinheit 11) und gibt ihn als erstes Erfassungssignal an die erste Bestimmungseinheit 14 aus. Die zweite Erfassungseinheit 13 erfasst einen Abstand zur Arbeitseinheit 11 (d.h. einen Abstand zwischen der zweiten Erfassungseinheit 13 und der Arbeitseinheit 11) und gibt ihn als zweites Erfassungssignal an die zweite Bestimmungseinheit 15 aus. Die erste und zweite Erfassungseinheit 12 und 13 werden durch einen Näherungssensor gebildet, der einen Abstand zu einem erfassten Objekt kontaktlos erfasst. Beispiele für den Näherungssensor umfassen Näherungssensoren vom magnetischen Typ, Induktionstyp, elektrostatischen Kapazitätstyp, Ultraschalltyp und photoelektrischen Typ, der Typ des Näherungssensors an sich schränkt die vorliegende Erfindung jedoch nicht speziell ein und es kann ein jeder von diesen verwendet werden.
Die erste Bestimmungseinheit 14 gibt das erste Sicherheitseingangssignal aus, wenn das von der ersten Erfassungseinheit 12 empfangene erste Erfassungssignal größer oder gleich einem ersten Schwellenwert ist, und gibt kein erstes Sicherheitseingangssignal aus, wenn das erste Erfassungssignal kleiner als der erste Schwellenwert ist. Die zweite Bestimmungseinheit 15 gibt das zweite Sicherheitseingangssignal aus, wenn das von der zweiten Erfassungseinheit 13 empfangene zweite Erfassungssignal größer oder gleich einem zweiten Schwellenwert ist, und gibt kein zweites Sicherheitseingangssignal aus, wenn das zweite Erfassungssignal kleiner als der zweite Schwellenwert ist. Der für das Bestimmungsverfahren in der ersten Bestimmungseinheit 14 verwendet erste Schwellenwert und der für das Bestimmungsverfahren in der zweiten Bestimmungseinheit 15 verwendete zweite Schwellenwert werden durch die Schwellenwert-Einstell-/Speichereinheit 16, die im Anschluss beschrieben ist, eingestellt und gespeichert. Im Übrigen ist es bevorzugt, dass in einem Zustand, in dem sich die Arbeitseinheit 11 nicht bewegt, der Abstand zwischen der Arbeitseinheit 11 und der ersten Bestimmungseinheit 14 und der Abstand zwischen der Arbeitseinheit 11 und der zweiten Bestimmungseinheit 15 im Wesentlichen gleich sind.
Die Schwellenwert-Einstell-/Speichereinheit 16 stellt den ersten Schwellenwert und den zweiten Schwellenwert so ein, dass, wenn sich die Arbeitseinheit 11 über eine vorgegebene Strecke bewegt, der Ausgabestartzeitpunkt des ersten Sicherheitseingangssignals von der ersten Bestimmungseinheit 14 und der Ausgabestartzeitpunkt des zweiten Sicherheitseingangssignals von der zweiten Bestimmungseinheit 15 im Wesentlichen gleich sind, und speichert sie.
Der erste und zweite Schwellenwert werden nun genauer beschrieben.
3 ist eine Ansicht, die beispielhaft das von der ersten Erfassungseinheit ausgegebene erste Erfassungssignal und das von der zweiten Erfassungseinheit ausgegebene zweite Erfassungssignal darstellt, und 4 ist eine Ansicht, die die Ausgabestartzeitpunkte des ersten und zweiten Sicherheitseingangssignals darstellt, wenn der erste Schwellenwert und zweite Schwellenwert einander entsprechen. Das von der ersten Erfassungseinheit 12 ausgegebene erste Erfassungssignal und das von der zweiten Erfassungseinheit 13 ausgegebene zweite Erfassungssignal entsprechen dem Abstand zwischen der ersten Erfassungseinheit 12 und der Arbeitseinheit 11 bzw. dem Abstand zwischen der zweiten Erfassungseinheit 13 und der Arbeitseinheit 11 und repräsentieren somit die Tendenz einer abnehmenden Funktion, bei der die Pegel der Erfassungssignale umso mehr abnehmen, je größer die Abstände sind. Aufgrund des Aufbaus der Arbeitseinheit 11 und des Unterschieds der Charakteristika zwischen der ersten und zweiten Erfassungseinheit 12 und 13 oder dergleichen und aufgrund des Unterschieds zwischen dem Abstand zwischen der Arbeitseinheit 11 und der ersten Erfassungseinheit 12 und dem Abstand zwischen der Arbeitseinheit 11 und der zweiten Erfassungseinheit 13, wie in 3 gezeigt, fallen jedoch das von der ersten Erfassungseinheit 12 ausgegebene erste Erfassungssignal und das von der zweiten Erfassungseinheit 13 ausgegebene zweite Erfassungssignal unterschiedlich voneinander aus. Angenommen, dass der erste Schwellenwert und der zweite Schwellenwert gleich eingestellt sind, unterscheiden sich, wie in 4 gezeigt, das aufgrund des Bestimmungsverfahrens durch die erste Bestimmungseinheit 14 ausgegebene erste Sicherheitseingangssignal und das aufgrund des Bestimmungsverfahrens durch die zweite Bestimmungseinheit 15 ausgegebene zweite Sicherheitseingangssignal im Hinblick auf ihren „Ausgabestartzeitpunkt“ voneinander. Der Grund dafür ist, dass der Einfluss aufgrund des Aufbaus der Arbeitseinheit 11, des Unterschieds der Charakteristika zwischen der ersten Erfassungseinheit 12 und der zweiten Erfassungseinheit 13 oder dergleichen und des Unterschieds zwischen dem Abstand zwischen der Arbeitseinheit 11 und der ersten Erfassungseinheit 12 und dem Abstand zwischen der Arbeitseinheit 11 und der zweiten Erfassungseinheit 13 direkt reflektiert wird. In 4 ist beispielhaft ein Fall dargestellt, in dem das erste Sicherheitseingangssignal von der ersten Bestimmungseinheit 14 zu einem Zeitpunkt t₃ und das zweite Sicherheitseingangssignal von der zweiten Bestimmungseinheit 15 zu einem Zeitpunkt t₄ ausgegebenen wird. Wie in 4 gezeigt, beträgt die Zeitspanne, während der die Sicherheitseingangssignale nicht miteinander koinzident sind, „t₄-t₃“, so dass die Möglichkeit besteht, dass die Zeitspanne die zulässige Zeitspanne P übersteigt. Wenn ein solches erstes und zweites Sicherheitseingangssignal in die numerische Steuervorrichtung 2 eingegeben werden, wird durch die numerische Steuervorrichtung selbst dann fälschlich bestimmt, dass sich „die Werkzeugmaschine in einem anormalen Zustand befindet“, wenn sich die Werkzeugmaschine in einem normalen Zustand befindet. Daher ist die Schwellenwert-Einstell-/Speichereinheit 16 bei der vorliegenden Ausführungsform dafür konfiguriert, den ersten und zweiten Schwellenwert so einzustellen und zu speichern, dass, wenn sich die Arbeitseinheit 11 über eine vorgegebene Strecke bewegt, der Ausgabestartzeitpunkt des ersten Sicherheitseingangssignals von der ersten Bestimmungseinheit 14 und der Ausgabestartzeitpunkt des zweiten Sicherheitseingangssignals von der zweiten Bestimmungseinheit 15 im Wesentlichen gleich ausfallen. Dies ist im Folgenden spezifisch beschrieben.
5 ist eine Ansicht, die beispielhaft das von der ersten Erfassungseinheit ausgegebene erste Erfassungssignal und das von der zweiten Erfassungseinheit ausgegebene zweite Erfassungssignal darstellt, und 6 ist eine Ansicht, die einen Fall zeigt, in dem der erste und zweite Schwellenwert so eingestellt sind, dass die Ausgabestartzeitpunkte des ersten und zweiten Sicherheitseingangssignals in dem in 5 gezeigten Zustand im Wesentlichen gleich sind. Wie in 5 gezeigt, stellt die Schwellenwert-Einstell-/Speichereinheit 16 den ersten und zweiten Schwellenwert so ein, dass, wenn der Abstand zwischen der Arbeitseinheit 11 und der ersten Erfassungseinheit 12 und der Abstand zwischen der Arbeitseinheit 11 und der zweiten Erfassungseinheit 13 gleich sind, so dass die Ausgabestartzeitpunkte des ersten und zweiten Sicherheitseingangssignals im Wesentlichen gleich ausfallen, der Ausgabestart des ersten Sicherheitseingangssignals von der ersten Bestimmungseinheit 14 und der Ausgabestart des zweiten Sicherheitseingangssignals von der zweiten Bestimmungseinheit 15 zur gleichen Zeit erfolgen. Mit anderen Worten, die Schwellenwert-Einstell-/Speichereinheit 16 stellt den ersten und zweiten Schwellenwert so ein, dass die Differenz zwischen dem Ausgabestartzeitpunkt des ersten Sicherheitseingangssignals von der ersten Bestimmungseinheit 14 und dem Ausgabestartzeitpunkt des zweiten Sicherheitseingangssignals von der zweiten Bestimmungseinheit 15, die gemessen wird, wenn der durch die erste Erfassungseinheit 12 erfasste Abstand zur Arbeitseinheit 11 und der durch die zweite Erfassungseinheit 13 erfasste Abstand zur Arbeitseinheit 11 gleich sind, wie in 5 gezeigt, in einen vorgegebenen Bereich fällt (6). Aufgrund der Einstellung des ersten und zweiten Schwellenwerts durch die Schwellenwert-Einstell-/Speichereinheit 16, ist, wie in 6 gezeigt, wenn der Ausgabestartzeitpunkt des ersten Sicherheitseingangssignals von der ersten Bestimmungseinheit 14 und der Ausgabestartzeitpunkt des zweiten Sicherheitseingangssignals von der zweiten Bestimmungseinheit 15 gleichzeitig zum Zeitpunkt t₃ auftreten, keine Zeitspanne vorhanden, während der die Sicherheitseingangssignale nicht miteinander koinzident sind, wodurch keine Möglichkeit besteht, dass die numerische Steuervorrichtung 2 selbst dann fälschlich bestimmt, dass „sich die Werkzeugmaschine in einem anormalen Zustand befindet“, wenn sich die Werkzeugmaschine in einem normalen Zustand befindet.
Es ist denkbar, die vorstehend genannte Schwellenwert-Einstell-/Speichereinheit 16 als analoge Schaltung auszuführen, die aus einem variablen Widerstand, dessen Widerstandswert durch Drehen eines Steuerknopfs geändert wird, und einer Konstantspannungsquelle besteht, von der basierend auf dem Drehbetrag des Steuerknopfes ein elektrisches Signal ausgegeben wird. In diesem Fall entspricht das auf dem Drehbetrag des Steuerknopfes basierende elektrische Signal dem ersten Schwellenwert und dem zweiten Schwellenwert. In einem Zustand, in dem die Arbeitseinheit 11 bewegt wird, werden der Ausgabestartzeitpunkt des ersten Sicherheitseingangssignals von der ersten Bestimmungseinheit 14 und der Ausgabestartzeitpunkt des zweiten Sicherheitseingangssignals von der zweiten Bestimmungseinheit 15 durch ein Oszilloskop oder dergleichen überwacht und der Steuerknopf so eingestellt, dass die Differenz zwischen dem Ausgabestartzeitpunkt des ersten Sicherheitseingangssignals und dem Ausgabestartzeitpunkt des zweiten Sicherheitseingangssignals in einen vorgegebenen Bereich fällt.
Alternativ kann die vorstehend genannte Schwellenwert-Einstell-/Speichereinheit 16 als digitale Schaltung ausgeführt werden, die aus einer Recheneinheit (nicht gezeigt) zum Einstellen des ersten Schwellenwerts und des zweiten Schwellenwerts und einer Speichereinheit (nicht gezeigt) zum Speichern des ersten Schwellenwerts und des zweiten Schwellenwerts, wie eingestellt, besteht. 7 ist ein Blockdiagramm, das eine Schaltvorrichtung und ein numerisches Steuersystem gemäß einem abgewandelten Beispiel der Ausführungsform darstellt. Gemäß dem abgewandelten Beispiel startet die Schwellenwert-Einstell-/Speichereinheit 16, wenn sich die Arbeitseinheit 11 über eine vorgegebene Strecke bewegt, die Einstellung des ersten Schwellenwerts und des zweiten Schwellenwert durch die vorstehende Schwellenwert-Einstell-/Speichereinheit 16 basierend auf dem ersten Erfassungssignal und dem zweiten Erfassungssignal, die zu einem Zeitpunkt empfangen werden, zu dem ein Schwellenwertbestimmungssignal, das den Start der Einstellung des ersten und zweiten Schwellenwerts anordnet, von einer Schwellenwertbestimmungsbefehlseinheit 31 empfangen wird. Für die vorstehende Schwellenwertbestimmungsbefehlseinheit 31 ist beispielsweise ein Schalter vorstellbar. Bei Betätigung des Schalters wird das Schwellenwertbestimmungssignal ausgegeben. Im Übrigen ist es auch möglich, obgleich bei dem dargestellten Beispiel die Schwellenwertbestimmungsbefehlseinheit 31, die das Schwellenwertbestimmungssignal zum Anweisen der Schwellenwert-Einstell-/Speichereinheit 16 erzeugt, die Einstellung des ersten und zweiten Schwellenwerts zu starten, außerhalb der Schaltvorrichtung 1 bereitgestellt ist, die Schwellenwertbestimmungsbefehlseinheit 31 alternativ innerhalb der Schaltvorrichtung 1 bereitzustellen. Bei dem in 7 dargestellten abgewandelten Beispiel gleichen die Schaltungskomponenten, abgesehen von der Schwellenwertbestimmungsbefehlseinheit 31, den in 1 dargestellten Schaltungskomponenten, weshalb identische Schaltungskomponenten mit identischen Bezugszeichen versehen sind und auf eine genaue Beschreibung solcher Schaltungskomponenten verzichtet wurde.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es möglich, eine Schaltvorrichtung, die Sicherheitseingangssignale erzeugt, die zum genauen Überwachen der Sicherheitsfunktion einer Werkzeugmaschine in eine numerische Steuervorrichtung eingegeben werden, und ein numerisches Steuersystem zu verwirklichen, das eine solche Schaltvorrichtung umfasst.
Gemäß der vorliegenden Erfindung werden der erste Schwellenwert und der zweite Schwellenwert so eingestellt und gespeichert, dass, wenn sich die Arbeitseinheit über eine vorgegebene Strecke bewegt, der Ausgabestartzeitpunkt des ersten Sicherheitseingangssignals von der ersten Bestimmungseinheit und der Ausgabestartzeitpunkt des zweiten Sicherheitseingangssignals von der zweiten Bestimmungseinheit im Wesentlichen gleich ausfallen, so dass keine Zeitspanne vorhanden ist, während der die zwei Sicherheitseingangssignale nicht miteinander koinzident sind, wenn sich die Maschine in einem normalen Zustand befindet, wodurch es möglich ist, die fälschliche Bestimmung, dass „sich die Maschine in einem anormalen Zustand befindet“, wie beim herkömmlichen Stand der Technik, zu vermeiden und die Sicherheitsfunktion der Werkzeugmaschine genau zu überwachen.

Claims

Schaltvorrichtung (1), die Sicherheitseingangssignale erzeugt, die zum Überwachen einer Sicherheitsfunktion einer Werkzeugmaschine in eine numerische Steuervorrichtung (2) einzugeben sind, wobei die Schaltvorrichtung umfasst: - eine Arbeitseinheit (11), die in eine Richtung bewegbar ist, - eine erste Erfassungseinheit (12), die einen Abstand zur Arbeitseinheit (11) erfasst und den Abstand als erstes Erfassungssignal ausgibt ist unter einem vorgegebenen Abstand von der Arbeitseinheit (11) und im Wesentlichen auf einer Maßhilfslinie der Bewegungsrichtung der Arbeitseinheit (11) bereitgestellt, - eine zweite Erfassungseinheit (13), die einen Abstand zur Arbeitseinheit (11) erfasst und den Abstand als zweites Erfassungssignal ausgibt ist unter einem vorgegebenen Abstand von der Arbeitseinheit (11) und im Wesentlichen auf einer Maßhilfslinie der Bewegungsrichtung der Arbeitseinheit (11) bereitgestellt, - eine erste Bestimmungseinheit (14), die ein erstes Sicherheitseingangssignal ausgibt, wenn das erste Erfassungssignal größer oder gleich einem ersten Schwellenwert ist, und kein erstes Sicherheitseingangssignal ausgibt, wenn das erste Erfassungssignal kleiner als der erste Schwellenwert ist, - eine zweite Bestimmungseinheit (15), die ein zweites Sicherheitseingangssignal ausgibt, wenn das zweite Erfassungssignal größer oder gleich einem zweiten Schwellenwert ist, und kein zweites Sicherheitseingangssignal ausgibt, wenn das zweite Erfassungssignal kleiner als der zweite Schwellenwert ist, und - eine Schwellenwert-Einstell-/Speichereinheit (16), die den ersten Schwellenwert und den zweiten Schwellenwert so einstellt und speichert, dass, zu einem Zeitpunkt an dem die erste Bestimmungseinheit (14) das erste Sicherheitseingangssignal zu der Zeit ausgibt wenn sich die Arbeitseinheit (11) über eine vorgegebene Strecke bewegt und dann das erste Erfassungssignal größer oder gleich dem ersten Schwellenwert ist und zu einem Zeitpunkt an dem die zweite Bestimmungseinheit (15) das zweite Sicherheitseingangssignal zu der Zeit ausgibt wenn sich die Arbeitseinheit (11) über eine vorgegebene Strecke bewegt und dann das zweite Erfassungssignal größer oder gleich dem zweiten Schwellenwert ist im Wesentlichen gleich ausfallen.
Schaltvorrichtung (1) nach Anspruch 1, wobei die Schwellenwert-Einstell-/Speichereinheit (16) den ersten Schwellenwert und den zweiten Schwellenwert so einstellt, dass eine Differenz zwischen dem Zeitpunkt an dem die erste Bestimmungseinheit (14) das erste Sicherheitseingangssignal zu der Zeit ausgibt wenn das erste Erfassungssignal größer oder gleich dem ersten Schwellenwert ist und dem Zeitpunkt an dem die zweite Bestimmungseinheit (15) das zweite Sicherheitseingangssignal zu der Zeit ausgibt wenn das zweite Erfassungssignal größer oder gleich dem zweiten Schwellenwert ist, die gemessen wird, wenn der durch die erste Erfassungseinheit (12) erfasste Abstand zur Arbeitseinheit (11) und der durch die zweite Erfassungseinheit (13) erfasste Abstand zur Arbeitseinheit (11) gleich sind, in einen vorgegebenen Bereich fällt.
Schaltvorrichtung (1) nach Anspruch 2, wobei die Schwellenwert-Einstell-/Speichereinheit (16), wenn sich die Arbeitseinheit (11) über eine vorgegebene Strecke bewegt, den ersten Schwellenwert und den zweiten Schwellenwert basierend auf dem ersten und zweiten Erfassungssignal bestimmt, die zu einem Zeitpunkt empfangen werden, zu dem ein Schwellenwertbestimmungssignal, das den Start der Einstellung des ersten und zweiten Schwellenwerts anordnet, von einer Schwellenwertbestimmungsbefehlseinheit (31) empfangen wird.
Numerisches Steuersystem (100), das umfasst: - die Schaltvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3 und - eine numerische Steuervorrichtung (2), die eine Vergleichseinheit (21), die das von der ersten Bestimmungseinheit (14) ausgegebene erste Sicherheitseingangssignal und das von der zweiten Bestimmungseinheit (15) ausgegebene zweite Sicherheitseingangssignal miteinander vergleicht, und eine Sicherheitsüberwachungseinheit (22) umfasst, die aufgrund des durch die Vergleichseinheit (21) durchgeführten Vergleichs bestimmt, dass sich die Werkzeugmaschine in einem normalen Zustand befindet, wenn das erste Sicherheitseingangssignal und das zweite Sicherheitseingangssignal koinzidieren, und dass sich die Werkzeugmaschine in einem anormalen Zustand befindet, wenn das erste Sicherheitseingangssignal und das zweite Sicherheitseingangssignal nicht koinzidieren.