具有安全地控制周邊設(shè)備的功能的機(jī)床的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種機(jī)床，尤其涉及如下的機(jī)床，即在不僅包括機(jī)床本身還包括其周邊裝置的狀態(tài)想要確保安全的情況下，不需要新追加安全開關(guān)、安全繼電器等硬件電路的安全裝置和安全序列等，而是通過組裝到機(jī)床上的具有安全功能的可編程/序列控制(安全序列梯形)，后裝與安裝在機(jī)床上的周邊設(shè)備相關(guān)的程序從而能夠容易地進(jìn)行定制。
【背景技術(shù)】
[0002]以往，關(guān)于為了從機(jī)床安全地保護(hù)操作者的最低限度需要部分，例如通過日本特開2005-227873號(hào)公報(bào)可知:一種可編程/時(shí)序控制裝置，其具有由用戶無法進(jìn)行變更的序列程序構(gòu)成的嵌入安全電路、用戶能夠自由地進(jìn)行變更的用戶安全電路，即使用戶安全電路不恰當(dāng)，也內(nèi)置保持操作機(jī)械的操作者的最低限度的安全的安全功能。
[0003]另外，以往，在機(jī)床中想要在包括周邊裝置的狀態(tài)確保安全的情況下，追加安全開關(guān)和安全繼電器等，由硬件構(gòu)成安全電路并控制周邊裝置，或追加安全序列并通過與本體軟件不同的單元來生成/追加安全軟件的情況。
[0004]并且，為了確保使用了多個(gè)CPU的機(jī)械的安全，存在進(jìn)行由各個(gè)CPU使用的程序區(qū)域的相互檢查的技術(shù)。例如，如圖5所示，在使用了多個(gè)CPU的機(jī)械中，程序區(qū)域被分為由CPUl進(jìn)行控制的固定程序區(qū)域(在機(jī)械本體使用的部分)、周邊設(shè)備制造商和用戶能夠自由地生成程序的可變程序區(qū)域。CPU2進(jìn)行控制的程序由固定程序區(qū)域構(gòu)成。在該固定程序區(qū)域內(nèi)也包括安全功能的區(qū)域。關(guān)于CPU2進(jìn)行控制的安全功能區(qū)域和CPUl內(nèi)的安全區(qū)域的程序，進(jìn)行固定程序區(qū)域內(nèi)的相互檢查，確保安全。
[0005]不過，在上述的日本特開2005-227873號(hào)公報(bào)中公開的以往技術(shù)是在機(jī)械的控制邏輯的初始設(shè)計(jì)階段，構(gòu)筑能夠進(jìn)行安全功能的安全功能內(nèi)置可編程/序列控制裝置的技術(shù)，但存在如下的問題，即:在機(jī)械完成后周邊設(shè)備制造商難以自由更換/追加安全功能的控制邏輯。
[0006]追加安全開關(guān)和安全繼電器、安全序列的以往技術(shù)在需要在周邊設(shè)備確保操作者的安全的情況下，追加安全開關(guān)和安全繼電器、安全序列等來構(gòu)成安全電路并控制周圍裝置，不過這會(huì)對(duì)用于維護(hù)安全的部件的追加產(chǎn)生費(fèi)用，此外，即使通過軟件構(gòu)成有時(shí)在結(jié)構(gòu)上也不能確切地確保安全。
[0007]在確保使用了多個(gè)CPU的機(jī)械的安全的情況下，在安全功能中有通過短周期監(jiān)視動(dòng)作的功能、監(jiān)視安全信號(hào)狀態(tài)的功能。CPU2的處理的任何一個(gè)都在相同的周期進(jìn)行相互監(jiān)視處理，對(duì)CPU的負(fù)擔(dān)較大。另外，CPUl是可編程機(jī)床控制器(PMC)專用的CPU，處理有富余，不過CPU2在CNC的CPU的空閑時(shí)間進(jìn)行處理，因此處理沒有富余，從而難以生成大容量的軟件。
[0008]另外，即使在可變程序區(qū)域追加周邊設(shè)備的程序，與周邊設(shè)備相關(guān)的輸入輸出信號(hào)成為I重結(jié)構(gòu)，因此作為安全電路不充分。為了補(bǔ)償它們需要追加的硬件電路，要花費(fèi)時(shí)間和成本。
[0009]并且，數(shù)值控制裝置的控制器軟件的處理量通過實(shí)現(xiàn)希望的機(jī)床的多軸化、多系統(tǒng)多路徑化以及高功能化而逐年增加，特別是基于多軸化的軸控制處理的增加顯著。另外，為了實(shí)現(xiàn)更高速且更高精度的加工，要求更加縮短實(shí)時(shí)性高的軸控制處理的既定周期，結(jié)果會(huì)有需要在更短的時(shí)間內(nèi)進(jìn)行更多的處理的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]因此，本發(fā)明的目的為提供一種能夠容易且廉價(jià)地實(shí)現(xiàn)周邊設(shè)備的后裝，還能夠確保安全性的機(jī)床。
[0011]本發(fā)明的機(jī)床具備監(jiān)視安全信號(hào)的狀態(tài)的獨(dú)立的兩個(gè)安全功能用序列程序、分別保存上述安全功能用序列程序的兩個(gè)存儲(chǔ)部、分別啟動(dòng)上述安全功能用序列程序的第一、第二 CPU。
[0012]在本發(fā)明的機(jī)床的第一個(gè)方式中，每個(gè)上述存儲(chǔ)部包括不能變更程序的固定程序區(qū)域、能夠進(jìn)行程序的追加/變更的可變程序區(qū)域。在上述可變程序區(qū)域中還包括分割為多個(gè)區(qū)域的周邊設(shè)備程序區(qū)域。并且，上述第一、第二 CPU執(zhí)行存儲(chǔ)在各個(gè)周邊設(shè)備程序區(qū)域中的周邊設(shè)備程序并監(jiān)視所輸入輸出的輸入輸出信號(hào)是否一致，另外，上述第二 CPU在對(duì)每個(gè)上述安全功能用序列程序預(yù)先設(shè)定的執(zhí)行周期執(zhí)行安全功能用序列程序。
[0013]在本發(fā)明的機(jī)床的第二個(gè)方式中，每個(gè)上述存儲(chǔ)部包括不能變更程序的固定程序區(qū)域、能夠進(jìn)行程序的追加/變更的可變程序區(qū)域。在上述可變程序區(qū)域中還包括分割為多個(gè)區(qū)域的周邊設(shè)備程序區(qū)域。并且，上述第一、第二 CPU執(zhí)行存儲(chǔ)在各個(gè)周邊設(shè)備程序區(qū)域中的周邊設(shè)備程序并監(jiān)視所輸入輸出的輸入輸出信號(hào)是否一致，另外，上述第二 CPU控制執(zhí)行周期不同的多個(gè)系統(tǒng)的序列控制部。
[0014]在本發(fā)明中，將可變程序區(qū)域分為多個(gè)區(qū)域，在該區(qū)域包括周邊設(shè)備用的程序區(qū)域，通過變更多個(gè)安全功能用序列程序的執(zhí)行周期的結(jié)構(gòu)和將CPU設(shè)為能夠處理多個(gè)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，在機(jī)床上對(duì)每個(gè)系統(tǒng)設(shè)置能夠變更執(zhí)行周期的結(jié)構(gòu)。通過設(shè)置這樣的結(jié)構(gòu)，能夠容易并且廉價(jià)地實(shí)現(xiàn)周邊設(shè)備的后裝，能夠提供確保安全性的機(jī)床。
【附圖說明】
[0015]參照【附圖說明】以下的實(shí)施例，從而使本發(fā)明的上述以及其他目的和特征變得更加明確。
[0016]圖1是本發(fā)明的機(jī)床的一實(shí)施方式的主要部分的框圖。
[0017]圖2是用于說明圖1機(jī)床中的、固定程序區(qū)域和可變程序區(qū)域之間的關(guān)系的圖。
[0018]圖3A是表不在沒有對(duì)機(jī)床追加周邊設(shè)備用的安全功能用序列程序的狀態(tài)下的、基于CPU的輸入輸出監(jiān)視處理的流程的流程圖。
[0019]圖3B是表不在對(duì)機(jī)床追加了周邊設(shè)備用的安全功能用序列程序的狀態(tài)下的、基于CPU的輸入輸出監(jiān)視處理的流程的流程圖。
[0020]圖4A是使CPU作為I個(gè)系統(tǒng)的PMC進(jìn)行動(dòng)作并進(jìn)行安全控制的情況下的概念圖。
[0021]圖4B是說明在本發(fā)明的機(jī)床中，構(gòu)成為能夠?qū)γ總€(gè)系統(tǒng)設(shè)定處理時(shí)間(監(jiān)視周期等)的情況的圖。
[0022]圖5是基于以往技術(shù)的具有安全控制功能的機(jī)床的主要部件框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0023]參照?qǐng)D1說明本發(fā)明的具有安全地控制周邊設(shè)備的功能的機(jī)床的一實(shí)施方式。
[0024]機(jī)床100具備2個(gè)處理器CPU1、CPU2、存儲(chǔ)由這些CPU1、CPU2執(zhí)行的安全相關(guān)軟件程序的程序區(qū)域10、20。將各個(gè)程序區(qū)域10、20分為固定程序區(qū)域11、21和可變程序區(qū)域 12、22。
[0025]在各個(gè)固定程序區(qū)域11、21中存儲(chǔ)有用于機(jī)械本體的控制的安全功能用序列程序。CPU1、CPU2通過執(zhí)行存儲(chǔ)在固定程序區(qū)域11、21中的安全功能用序列程序，能夠處理從機(jī)床輸入的機(jī)械信號(hào)，即使在任意一方的CPU中發(fā)生了問題，也能夠通過另一方的CPU執(zhí)行安全控制。
[0026]另外，在各個(gè)可變程序區(qū)域12、22中設(shè)有用于存儲(chǔ)由周邊設(shè)備制造商和用戶生成的多個(gè)周邊設(shè)備用的安全功能用序列程序的周邊設(shè)備程序區(qū)域。設(shè)置在一方的可變程序區(qū)域12中的I個(gè)或多個(gè)周邊設(shè)備程序區(qū)域和設(shè)置在另一方的可變程序區(qū)域22中的I個(gè)或多個(gè)周邊設(shè)備程序區(qū)域相互對(duì)應(yīng)，在一方的可變程序區(qū)域12和另一方的可變程序區(qū)域22中雙重地存儲(chǔ)相同的周邊設(shè)備用的安全功能用序列程序。因此，即使在某一方的CPU中發(fā)生了問題，也可以通過另一方的CPU執(zhí)行與周邊設(shè)備有關(guān)的安全控制。
[0027]當(dāng)CPUUCPU2從機(jī)床(未圖示)接收到機(jī)械信號(hào)時(shí)，執(zhí)行存儲(chǔ)在固定程序區(qū)域11、21中的安全功能用序列程序，分析所輸入的機(jī)械信號(hào)，生成針對(duì)液壓電動(dòng)機(jī)、空壓電路、動(dòng)力等機(jī)械各部的輸出信號(hào)，進(jìn)行液壓電動(dòng)機(jī)等的動(dòng)力切斷、空壓電路的源電源切斷、機(jī)械的安全停止、機(jī)械的安全緊急停止等控制。
[0028]另外，當(dāng)CPU1、CPU2接收來自安全柵開關(guān)3、夾具關(guān)系的液壓/空壓電路4、傳送帶、裝載機(jī)(1der)電路等周邊設(shè)備(未圖示)的輸入信號(hào)時(shí)，執(zhí)行存儲(chǔ)在可變程序區(qū)域
12、22(與各個(gè)周邊設(shè)備對(duì)應(yīng)的周邊設(shè)備程序區(qū)域)中的周邊設(shè)備用的安全功能用序列程序，分析通過所執(zhí)行的安全功能用序列程序輸入的各種信號(hào)，生成用于控制機(jī)械各部的輸出信號(hào)，進(jìn)行液壓電動(dòng)機(jī)等的動(dòng)力切斷、空壓電路的源電源切斷、機(jī)械的安全停止、機(jī)械的安全緊急停止等控制。
[0029]并且，CPUl和CPU2分別監(jiān)視對(duì)方的輸入信號(hào)和輸出信號(hào)是否與針對(duì)自己的輸入信