本發(fā)明涉及為了監(jiān)控機床的安全功能而生成向數值控制裝置輸入的安全輸入信號的開關裝置以及具有該開關裝置的數值控制系統(tǒng)。

背景技術：

在機床中，對于工具等的移動控制通常使用計算機數值控制(Conputerized Numerial Control：CNC)裝置(以下稱為“數值控制裝置”)。為了監(jiān)控機床的安全性，備份安全輸入信號并輸入到數值控制裝置中，根據這2個安全輸入信號的狀態(tài)的比較結果來進行機床的安全功能的監(jiān)控。圖8是對于基于由按鈕開關所生成的安全輸入信號的機床的完整監(jiān)控的現有技術進行說明的圖。如圖8所示，按鈕開關300內設置有2個觸點351以及352，把通過按下這兩個觸點而輸出的“高”或“低”所構成的第一輸出信號以及第二輸出信號分別作為第一安全輸入信號以及第二安全輸入信號輸入到數值控制裝置200中。在數值控制裝置200中，對第一安全輸入信號與第二安全輸入信號的狀態(tài)進行比較，當這兩個安全輸入信號不一致時，判定數值控制裝置200所控制的機床的安全功能為受損狀態(tài)(即異常)。

如圖8所示使用按鈕開關300備份安全輸入信號時，根據各觸點351以及352、各信號線所固有的特性，從按下觸點351以及352到數值控制裝置200接收到第一安全輸入信號和第二安全輸入信號的時間(以下有時稱為“響應時間”)是存在差值的。也就是說，即使機床正常時也存在數值控制裝置200接收的2個安全輸入信號的狀態(tài)不一致的時間帶，由于這種安全輸入信號的不一致可能造成數值控制裝置200錯誤判定為“機床異常”。因此，為了避免這種錯誤判定，數值控制裝置200被設定為在某一定時間容許不一致。以下把容許安全輸入信號為不一致的時間簡稱為“容許時間”。

例如，如日本特開平11-161326號公報所記載的，已知作為對輸入機械信息的接收電路進行監(jiān)控的數值控制裝置，其對獨立的接收電路接收到的2個外部信號進行比較，根據該比較結果對接收電路進行監(jiān)控。

圖9是通過圖8所示的按鈕開關生成的安全輸入信號的響應時間的差值的示例圖。例如如圖9所示，在時刻0按下按鈕開關時，如果數值控制裝置200在時間t₁接收到從觸點351發(fā)出的第一安全輸入信號，并在時間t₂接收到從觸點352發(fā)出的第二安全輸入信號，則響應時間的差值為△T(t₂-t₁)。然而，根據按鈕開關300的結構，可能發(fā)生被備份的安全輸入信號的響應時間的差值△T變大并超出容許時間P的情況。在這種情況下，數值控制裝置會錯誤判定為安全功能受損。

技術實現要素：

鑒于上述問題，本發(fā)明的目的在于提供為了正確地監(jiān)控機床的安全功能而生成向數值控制裝置輸入的安全輸入信號的開關裝置以及具有該開關裝置的數值控制系統(tǒng)。

為了實現上述目的，提供一種為了監(jiān)控機床的安全功能而生成向數值控制裝置輸入安全輸入信號的開關裝置，該開關裝置具有：1個能夠在一個方向上移動的操作部；檢測到操作部的距離并將該距離作為第一檢測信號進行輸出的第一檢測部；檢測到操作部的距離并將該距離作為第二檢測信號進行輸出的第二檢測部；當第一檢測信號在第一閾值以上時輸出第一安全輸入信號、小于第一閾值時不輸出第一安全輸入信號的第一判定部；當第二檢測信號在第二閾值以上時輸出第二安全輸入信號、小于第二閾值時不輸出第二安全輸入信號的第二判定部；以及調整并保持第一閾值以及第二閾值以使在操作部移動了一定距離時第一判定部輸出的第一安全輸入信號的輸出開始時間和第二判定部輸出的第二安全輸入信號輸出開始時間大致相同的閾值調整保持部。

在這里，閾值調整保持部也能夠調整第一閾值以及第二閾值，以使在第一檢測部檢測出的到操作部的距離和第二檢測部檢測出的到操作部的距離相同時測定的、第一判定部輸出的第一安全輸入信號的輸出開始時間和第二判定部輸出的第二安全輸入信號的輸出開始時間之間的差值在預定范圍內。

另外，開關裝置的閾值調整保持部也可以在操作部移動了一定距離時，根據在接收到閾值決定信號的時間點接收到的第一檢測信號以及第二檢測信號決定第一閾值以及第二閾值，該閾值決定信號來自閾值決定指令部，用于指令開始調整第一閾值以及第二閾值。

另外，數值控制系統(tǒng)具有上述開關裝置以及數值控制裝置，其中，數值控制裝置具有：對從第一判定部輸出的第一安全輸入信號和從第二判定部輸出的第二安全輸入信號進行比較的比較部；以及當比較部進行比較的結果為第一安全輸入信號和第二安全輸入信號一致時判定機床為正常，當第一安全輸入信號和第二安全輸入信號不一致時判定機床為異常的安全監(jiān)控部。

附圖說明

通過參照以下附圖能夠更明確地理解本發(fā)明。

圖1表示實施方式的開關裝置以及數值控制系統(tǒng)的框圖。

圖2表示操作部與第一檢測部以及第二檢測部之間的關系的示意圖。

圖3是從第一檢測部輸出的第一檢測信號和從第二檢測部輸出的第二檢測信號的示例圖。

圖4表示在圖3的狀態(tài)下，第一閾值以及第二閾值相同時第一安全輸入信號以及第二安全輸入信號的輸出開始時間的圖。

圖5是從第一檢測部輸出的第一檢測信號和從第二檢測部輸出的第二檢測信號的示例圖。

圖6表示在圖5的狀態(tài)下調整第一閾值以及第二閾值以使第一安全輸入信號以及第二安全輸入信號的輸出開始時間大致相同的圖。

圖7是實施方式的變形例的開關裝置以及數值控制系統(tǒng)的框圖。

圖8是對于基于由按鈕開關所生成的安全輸入信號的機床的完整監(jiān)控的現有技術進行說明的圖。

圖9是由圖8所示的按鈕開關生成的安全輸入信號的響應時間的差值的示例圖。

具體實施方式

以下參照附圖對于生成安全輸入信號的開關裝置以及數值控制系統(tǒng)進行說明。但是，請理解本發(fā)明不限定于附圖或以下進行說明的實施方式。

圖1表示實施方式的開關裝置以及數值控制系統(tǒng)的框圖。另外，圖2表示操作部與第一檢測部以及第二檢測部之間的關系的示意圖。

根據實施方式，數值控制系統(tǒng)100具有開關裝置1以及數值控制裝置2。此外，省略了對于由數值控制系統(tǒng)100控制的機床主體的圖示。

數值控制裝置2具有比較部21以及安全監(jiān)控部22。比較部21對第一安全輸入信號和第二安全輸入信號進行比較，第一安全輸入信號輸出自后面進行描述的開關裝置1內的第一判定部14，第二安全輸入信號輸出自開關裝置1內的第二判定部15。比較部21的比較結果，當第一安全輸入信號和第二安全輸入信號一致時安全監(jiān)控部22判定機床為正常、當第一安全輸入信號和第二安全輸入信號不一致時判定機床為異常。

為了監(jiān)控機床的安全功能，開關裝置1生成向數值控制裝置輸入的安全輸入信號。因此，開關裝置1具有操作部11、第一檢測部12、第二檢測部13、第一判定部14、第二判定部15以及閾值調整保持部16。

操作部11在開關裝置1中被設置1個，具有能夠在一個方向上移動的結構。操作部11例如由根據有無按下而能夠在一個方向上移動的機械開關構成。在距離操作部11一定距離、并且操作部11的移動方向的大致延長線上設置有第一檢測部12以及第二檢測部13。

第一檢測部12檢測到操作部11的距離(即第一檢測部12與操作部11之間的距離)，并將該距離作為第一檢測信號輸出到第一判定部14。第二檢測部13檢測到操作部11的距離(即第二檢測部13與操作部11之間的距離)，并將該距離作為第二檢測信號輸出到第二判定部15。第一檢測部12以及第二檢測部13由使用非接觸方式來檢測與檢測物之間的距離的非接觸式傳感器構成。作為非接觸式傳感器的例子有電磁式、感應式、電容式、超聲波式、光電式，非接觸式傳感器的形式本身并不限定本發(fā)明，可以采用任意形式。

第一判定部14在從第一檢測部12接收到的第一檢測信號在第一閾值以上時輸出第一安全輸入信號、小于第一閾值時不輸出第一安全輸入信號。第二判定部15在從第二檢測部13接收到的第二檢測信號在第二閾值以上時輸出第二安全輸入信號、小于第二閾值時不輸出第二安全輸入信號。用于第一判定部14的判定處理的第一閾值以及用于第二判定部15的判定處理的第二閾值由接下來進行說明的閾值調整保持部16調整并保持。此外，在操作部11不移動的狀態(tài)下，優(yōu)選操作部11與第一判定部14之間的距離和操作部11與第二判定部15之間的距離大致相同。

閾值調整保持部16調整并保持第一閾值以及第二閾值，以使操作部11移動了一定距離時，第一判定部14的第一安全輸入信號的輸出開始時間和第二判定部15的第二安全輸入信號的輸出開始時間大致相同。

在這里，對第一閾值以及第二閾值進行更加詳細的說明。

圖3是從第一檢測部輸出的第一檢測信號和從第二檢測部輸出的第二檢測信號的示例圖，圖4是表示在圖3的狀態(tài)下，第一閾值以及第二閾值相同時第一安全輸入信號以及第二安全輸入信號的輸出開始時間的圖。從第一檢測部12輸出的第一檢測信號和從第二檢測部13輸出的第二檢測信號分別對應第一檢測部12與操作部11之間的距離以及第二檢測部13與操作部11之間的距離，因此表示了該距離越長檢測信號的電平越減少的減少系數的傾向。但是，根據操作部11的結構、第一檢測部12以及第二檢測部13的特性等差別、還有操作部11與第一檢測部12之間的距離和操作部11與第二檢測部13之間的距離的差別，如圖3所示從第一檢測部12輸出的第一檢測信號和從第二檢測部13輸出的第二檢測信號不同。此時，假設將第一閾值和第二閾值設定為相同，則如圖4所示，第一判定部進行判定處理的結果輸出的第一安全輸入信號和第二判定部進行判定處理的結果輸出的第二安全輸入信號的“輸出開始時間”不同。其理由是操作部11的結構、第一檢測部12以及第二檢測部13的特性等差別、還有操作部11與第一檢測部12之間的距離和操作部11與第二檢測部13之間的距離的差別的影響會被直接反映出來。作為一個例子，圖4示出了在時刻t3從第一判定部14輸出第一安全輸入信號，在時刻t4從第二判定部15輸出第二安全輸入信號的情況。如圖4所示，安全輸入信號不一致的時間為“t4-t3”，可能超出容許時間P。這樣的第一安全輸入信號以及第二安全輸入信號如果被輸入到數值控制裝置2，盡管機床正常，數值控制裝置2都會錯誤判定為“機床異?！?。由此，在本實施方式中，閾值調整保持部16調整并保持第一閾值以及第二閾值，以使在操作部11移動了一定距離時第一判定部14的第一安全輸入信號的輸出開始時間和第二判定部15的第二安全輸入信號的輸出開始時間大致相同。具體如下。

圖5是從第一檢測部輸出的第一檢測信號和從第二檢測部輸出的第二檢測信號的示例圖。圖6是表示調整第一閾值以及第二閾值以使在圖5的狀態(tài)下第一安全輸入信號以及第二安全輸入信號的輸出開始時間大致相同的圖。如圖5所示，為使第一安全輸入信號以及第二安全輸入信號的輸出開始時間大致相同，在操作部11與第一檢測部12之間的距離和操作部11與第二檢測部13之間的距離相同時，以在第一判定部14的第一安全輸入信號的輸出開始的同時進行第二判定部15的第二安全輸入信號的輸出開始的方式通過閾值調整保持部16設定第一閾值以及第二閾值。即閾值調整保持部16調整第一閾值以及第二閾值，以使如圖5所示在第一檢測部12檢測出的到操作部11的距離和第二檢測部13檢測出的到操作部11的距離相同時測定的、第一判定部14的第一安全輸入信號的輸出開始時間和第二判定部15的第二安全輸入信號的輸出開始時間之間的差值在預定范圍內(圖6)。閾值調整保持部16進行第一閾值以及第二閾值調整的結果如圖6所示，若來自第一判定部14的第一安全輸入信號的輸出開始時間和來自第二判定部15的第二安全輸入信號的輸出開始時間同為時刻t3，則安全輸入信號不存在不一致的時間，在機床正常時，數值控制裝置2不會像以往一樣錯誤判定為“機床異?！薄?/p>

對于上述閾值調整保持部16，考慮例如由旋轉電位器(volume)來變更電阻值的可變電阻和恒定電壓源構成，使用能夠提取與電位器的旋轉量對應的電信號的模擬電路。這種情況下，與電位器的旋轉量對應的電信號與第一閾值以及第二閾值相對應。在使操作部11移動的狀態(tài)下，使用示波器等觀測來自第一判定部14的第一安全輸入信號的輸出開始時間和來自第二判定部15的第二安全輸入信號的輸出開始時間，調整電位器以使第一安全輸入信號的輸出開始時間與第二安全輸入信號的輸出開始時間之間的差值在預定范圍內。

或者，上述閾值調整保持部16也可以構成為數字電路，該數字電路由用于調整第一閾值以及第二閾值的運算部(未圖示)和用于保存調整完成的第一閾值以及第二閾值的存儲部(未圖示)等組成。圖7是表示實施方式的變形例的開關裝置以及數值控制系統(tǒng)的框圖。根據本變形例，閾值調整保持部16在操作部11移動了一定距離時，根據在接收到閾值決定信號的時間點接收到的第一檢測信號以及第二檢測信號，開始通過上述的閾值調整保持部16進行第一閾值以及第二閾值的調整，該閾值決定信號來自閾值決定指令部31，用于指令開始調整第一閾值以及第二閾值。對于上述閾值決定指令部31，例如可以考慮為開關。通過操作開關，輸出閾值決定信號。此外，在圖示的例子中，在開關裝置1的外部設置了閾值決定指令部31,用于生成針對閾值調整保持部16指令開始調整第一閾值以及第二閾值的閾值決定信號，但是作為該代替例也可以在開關裝置1的內部設置閾值決定指令部31。對于圖7所示的變形例，閾值決定指令部31以外的電路構成元件與圖1所示的電路構成元件相同，因此對于相同的電路構成元件賦予相同符號，對該電路構成元件省略詳細說明。

根據本發(fā)明，能夠實現為了監(jiān)控機床的安全功能而生成向數值控制裝置輸入安全輸入信號的開關裝置以及具有該裝置的數值控制系統(tǒng)。

根據本發(fā)明，調整并保持第一閾值以及第二閾值，以使在操作部移動了一定距離時第一判定部的第一安全輸入信號的輸出開始時間和第二判定部的第二安全輸入信號的輸出開始時間大致相同，因此，在機床正常時不存在2個安全輸入信號不一致的時間，能夠避免像以往一樣錯誤判定“機床異?！保⒛軌蛘_地監(jiān)控機床的安全功能。