振動検出装置及び振動検出方法
【課題】電力供給を遮断した状態の機械装置に付加された振動を電気的に且つ高精度に検出可能で且つ小型で安価な振動検出装置及び振動検出方法を提供すること。
【解決手段】外部からの電力供給を遮断した状態における機械装置１の振動を電気的に検出する振動検出装置は、キャパシタ又は２次電池からなる電源手段８７と、機械装置に所定振動レベル以上の振動が付加されたときに、その振動をＭＥＭＳスイッチを介して検出する振動検出手段９２と、振動検出手段により検出された振動の有無を振動履歴として電気回路を介して記憶する振動履歴記憶手段９３と、外部から機械装置に電力が供給された状態で、振動履歴記憶手段に記憶した振動履歴の有無から振動発生を判定する振動履歴判定手段と、振動履歴判定手段により振動発生を判定した場合に、機械装置の起動を禁止する起動停止手段とを備えた。
【解決手段】外部からの電力供給を遮断した状態における機械装置１の振動を電気的に検出する振動検出装置は、キャパシタ又は２次電池からなる電源手段８７と、機械装置に所定振動レベル以上の振動が付加されたときに、その振動をＭＥＭＳスイッチを介して検出する振動検出手段９２と、振動検出手段により検出された振動の有無を振動履歴として電気回路を介して記憶する振動履歴記憶手段９３と、外部から機械装置に電力が供給された状態で、振動履歴記憶手段に記憶した振動履歴の有無から振動発生を判定する振動履歴判定手段と、振動履歴判定手段により振動発生を判定した場合に、機械装置の起動を禁止する起動停止手段とを備えた。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、振動検出装置及び振動検出方法に関し、特に外部からの電力供給を遮断した状態における機械装置に付加された振動を電気的に検出し、電力供給を再開した後に振動の有無を判定するものに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、工作機械などの機械装置において、機械装置の複製、又は許可の無い転売や法律で輸出を禁止している国への輸出を防止する必要がある。それ故、機械装置の設置場所からの移動を検出する為に、振動センサ、方位センサやＧＰＳなどを利用する技術がある。この技術は、電源を外して設置場所からの機械装置の移動を検出すると、再度電源に接続して機械装置へ電力供給した際の機械装置の起動を禁止するものである。この技術は、メーカや販売店の担当者がその禁止を解除しない限り使用できないようにする。
【０００３】
例えば、特許文献１の振動検出装置は、振動検出手段と、振動履歴記憶手段と、起動禁止手段などを有している。振動検出手段は、鍾とコイルバネと近接スイッチなどで構成されている。振動履歴記憶手段は、レバーとバネなどで構成されている。この振動検出装置は、電力供給が遮断された状態で機械装置に振動が付加された場合に、所定の振動レベル以上で振動した場合レバーが鍾を係止するものである。鍾が移動したことを近接スイッチで検出することで機械的に振動を検出する。
【特許文献１】特開２００３−３５５９５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、上記の振動検出装置は、機械的に振動を検出する構成であるため、鍾、レバー、バネなどの構成部品が多数必要となる。それ故、振動検出装置が大型化し、製造コストがかかる。この振動検出装置は、工作機械とは別体に設ける必要がある。それ故、設置スペースが余分に必要になる。振動検出の感度は、鍾の振動方向に依存する。それ故、機械装置の振動方向を考慮に入れて、振動検出装置を設置しなければ、鍾の振動方向と直交する方向に機械装置に振動が付加され、十分に振動を検出することができないという問題がある。
【０００５】
本発明の目的は、電力供給を遮断した状態の機械装置に付加された振動を電気的に且つ高精度に検出可能な振動検出装置及び振動検出方法を提供すること、小型で且つ安価な振動検出装置及び振動検出方法を提供すること、などである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１の振動検出装置は、外部からの電力供給を遮断した状態における機械装置の振動を電気的に検出する振動検出装置において、キャパシタ又は２次電池からなる電源手段と、前記機械装置に所定振動レベル以上の振動が付加されたときに、その振動をＭＥＭＳスイッチを介して検出する振動検出手段と、前記振動検出手段により検出された振動の有無を振動履歴として電気回路を介して記憶する振動履歴記憶手段と、外部から前記機械装置に電力が供給された状態で、前記振動履歴記憶手段に記憶した振動履歴の有無から振動発生を判定する振動履歴判定手段と、前記振動履歴判定手段により前記振動発生を判定した場合に、前記機械装置の起動を禁止する起動停止手段と、を備えたことを特徴としている。
【０００７】
機械装置に対して外部から電力供給を遮断した状態では、キャパシタ又は２次電池からなる電源手段により、振動検出手段と振動履歴記憶手段に電力が供給される。振動検出手段は、ＭＥＭＳスイッチを介して機械装置に付加された所定振動レベル以上の振動を検出する。振動履歴記憶手段は、電気回路を介して振動検出手段により検出された振動の有無を振動履歴として記憶する。
【０００８】
外部から電力が供給された状態で、振動履歴判定手段が、振動履歴記憶手段に記憶した振動履歴の有無から振動発生を判定する。この振動履歴判定手段により振動を発生したと判定した場合に、起動停止手段が機械装置の起動を禁止する。従って、一度電力供給が遮断されてから再度電力が供給されるまでの間に所定振動レベル以上の振動が発生した場合、機械装置が再起動するのを禁止する。
【０００９】
請求項２の振動検出装置は、請求項１の発明において、前記振動履歴記憶手段はフリップ・フロップを備え、外部からの電力供給を遮断した時に、前記フリップ・フロップにリセット信号を供給するリセット信号発生手段を設けたことを特徴としている。
【００１０】
請求項３の振動検出装置は、請求項１の発明において、前記振動履歴記憶手段は、前記振動検出手段によりＯＮされるフォトダイオードと、このフォトダイオードに連動するフォトトランジスタと、このフォトトランジスタに直列接続された抵抗とを備えたことを特徴としている。
【００１１】
請求項４の振動検出方法は、外部からの電力供給を遮断した状態における機械装置の振動を電気的に検出する振動検出方法において、前記機械装置に所定振動レベル以上の振動が付加されたときに、その振動をＭＥＭＳスイッチを介して検出する振動検出工程と、前記振動検出工程において検出された振動の有無を振動履歴として電気回路を介して記憶する振動履歴記憶工程と、外部から前記機械装置に電力が供給された状態で、前記振動履歴記憶工程において記憶した振動履歴の有無から振動発生を判定する振動履歴判定工程と、前記振動履歴判定工程において前記振動発生を判定した場合に、前記機械装置の起動を禁止する起動停止工程と、を備えたことを特徴としている。
【発明の効果】
【００１２】
請求項１の発明によれば、前記のような構成を有するため、電力供給が遮断された状態でも、機械装置に付加された所定振動レベル以上の振動を確実に検出し且つ記憶することができる。振動検出手段はＭＥＭＳスイッチを介して振動を電気的に検出するので、振動を高精度に検出可能である。本発明の振動検出装置は複数の電子部品から構成することができるので、小型な構成にすることができる。振動検出装置を既存の電子部品を用いて製作することができるため、振動検出装置を安価に製作可能である。
【００１３】
請求項２の発明によれば、前記振動履歴記憶手段はフリップ・フロップを備え、外部からの電力供給を遮断した時に、前記フリップ・フロップにリセット信号を供給するリセット信号発生手段を設けたので、リセット信号発生手段によりフリップ・フロップの振動履歴をリセットすることができる。
【００１４】
請求項３の発明によれば、前記振動履歴記憶手段は、前記振動検出手段によりＯＮされるフォトダイオードと、このフォトダイオードに連動するフォトトランジスタと、このフォトトランジスタに直列接続された抵抗とを備えたので、フォトダイオードがＯＮし、フォトトランジスタを介して抵抗に所定の電流が流れ続けることで、振動履歴を記憶することができる。
請求項４の発明によれば、請求項１と同様の効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明を実施するための最良の形態について実施例に基づいて説明する。
【実施例１】
【００１６】
先ず、本発明の振動検出装置が適用される工作機械１について説明する。
図１に示す工作機械１は、ワークと工具とが相対移動することで、ワークに所望の機械加工（例えば、「穴空け」、「切削」等）を施すことができる数値制御方式のマシニングセンタである。この工作機械１（機械装置に相当する）は、基台となる鉄製のベース２と、このベース２の上部に固定した、ワークの切削加工を行う機械本体３と、ベース２に固定され、機械本体３及びベース２の上部を覆う箱状のスプラッシュカバー４とを備えている。
【００１７】
図１、図２に示すように、ベース２はＹ軸方向（図１の紙面直交方向）に長い略直方体状に形成してある。ベース２の下部の四隅に高さ調節が可能な脚部２ａを夫々設け、これら４本の脚部２ａを工場等の床面に設置することにより、工作機械１を所定の設置場所に設置する。
【００１８】
スプラッシュカバー４の内側に機械本体３とその加工領域を設けた。スプラッシュカバー４の前面に開口部（図示外）を設け、その開口部に１対のスライド式の開閉扉５，６を設けてある。
【００１９】
この開閉扉５，６は、その略中央に、矩形状のガラス窓部５ａ，６ａを夫々設けている。開閉扉５は、その右端部に取手部５ｂを設けている。開閉扉６は、その左端部に取手部６ｂを設けてある。これら取手部５ｂ，６ｂを互いに離れる方向に開くことにより開口部を開口し、作業者はベース２の上部に固定したテーブル（図示略）に対してワークの着脱を行う。
【００２０】
正面開口部の右側に、工作機械１を操作する正面視長方形状の操作パネル８０を設けてある。この操作パネル８０は、テンキーと各種操作スイッチを備えたキーボード８１とディスプレイ８２を有する。ディスプレイ８２は、設定画面又は実行動作を表示するためのものであり、キーボード８１の上方に設けてある。
【００２１】
作業者は、この操作パネル８０のディスプレイ８２を確認しながらキーボード８１を操作することによって、ワークの加工を実行するための加工プログラムや、工具情報、各種パラメータ等を夫々設定する。
【００２２】
次に、機械本体３について説明する。
図２に示すように、機械本体３は、コラム５と、主軸ヘッド７と、主軸９と、工具交換装置（ＡＴＣ）２０と、テーブル１０とを備えている。コラム５は、ベース２の後部上のコラム座部４の上面に固定され且つ鉛直上方に延びている。主軸ヘッド７は、コラム５の前面に沿って昇降可能に設けてある。主軸ヘッド７は、その内部に主軸９を回転可能に支持している。
【００２３】
自動工具交換装置２０は、主軸ヘッド７の右側に設けられ、主軸９の先端に装着される工具付きの工具ホルダを加工プログラムに基づいて自動的に交換する。テーブル１０をベース２の上部に設け、このテーブル１０にワークを着脱可能に固定する。コラム５の背面側に、箱状の制御ボックス６を設けてある。この制御ボックス６の内側に、工作機械１の動作を制御する数値制御装置５０（図３参照）を設けてある。
【００２４】
次に、テーブル１０の移動機構について説明する。
図２、図３に示すように、テーブル１０は、サーボモータからなるＸ軸モータ７１及びＹ軸モータ７２により、Ｘ軸方向（機械本体３の左右方向）及びＹ軸方向（機械本体３の奥行き方向）に移動駆動される。この移動機構は以下の構成からなる。テーブル１０の下側に直方体状の支持台１２を設けてある。その支持台１２の上面にＸ軸方向に沿って延びる１対のＸ軸送りガイドを設け、１対のＸ軸送りガイド上にテーブル１０を移動可能に支持してある。
【００２５】
支持台１２をベース２の上部に設け、そのベース２の長手方向に沿って延びる１対のＹ軸送りガイド上に移動可能に支持してある。テーブル１０は、ベース２上に設けたＹ軸モータ７２によりＹ軸送りガイドに沿ってＹ軸方向に移動駆動される。テーブル１０は、支持台１２上に設けたＸ軸モータ７１によりＸ軸送りガイドに沿ってＸ軸方向に移動駆動される。
【００２６】
前記Ｘ軸送りガイドに、テレスコピック式に収縮するテレスコピックカバー１３，１４がテーブル１０の左右両側に設けてある。前記Ｙ軸送りガイドには、テレスコピックカバー１５とＹ軸後ろカバーとが、支持台１２の前後に夫々設けてある。前記Ｘ軸送りガイドとＹ軸送りガイドは、テレスコピックカバー１３，１４，１５とＹ軸後ろカバーによって常に覆われている。そのため、加工領域から飛散する切粉や、クーラント液の飛沫等が各軸送りガイド上に落下するのを防止できる。
【００２７】
次に、主軸ヘッド７の昇降機構について説明する。
図２に示すように、主軸ヘッド７は、コラム５の前面側で上下方向に延びるガイドレールに対してリニアガイドを介して昇降自在に支持されている。主軸ヘッド７は、コラム５の前面側の上下方向に延びる送りネジに対してナットで連結されている。その送りネジをＺ軸モータ７３（図２参照）によって正逆方向に回転駆動することで、主軸ヘッド７が上下方向に昇降駆動される。
【００２８】
次に、主軸９について説明する。
図２に示すように、主軸９は主軸ヘッド７の上部に設けた主軸モータ７４により回転駆動される。主軸９の先端側部分には、先端に向かって拡径するホルダ取付穴（図示略）が設けてある。図２に示すように、自動工具交換装置２０は、工具付きの工具ホルダを複数格納する工具マガジン２１と、主軸９から取り外された工具ホルダと主軸９に取り付ける工具ホルダとを把持して搬送するための工具交換アーム２２等を備えている。工具マガジン２１は、工具ホルダを支持する複数の工具ポットと、それら工具ポットを工具マガジン２１内で搬送する搬送機構とを備えている。
【００２９】
次に、数値制御装置５０の電気的構成について説明する。
図３に示すように、数値制御装置５０は、ＣＰＵ５１とＲＯＭ５２とＲＡＭ５３からなるマイクロコンピュータと、入力インターフェース５４と、入出力インターフェース５５とを備えている。入力インターフェース５４には、操作パネル８０のキーボード８１が電気的に夫々接続されている。前記ＲＯＭ５２には、種々の制御プログラムが格納されている。前記ＲＡＭ５３には、ワークの加工中に取得した種々の加工負荷等表示用データを格納するデータ記憶エリアと種々のワークメモリが設けられている。
【００３０】
入出力インターフェース５５には、Ｘ軸駆動回路６１と、Ｙ軸駆動回路６２と、Ｚ軸駆動回路６３と、主軸モータ８を駆動する主軸駆動回路６４と、操作パネル８０のディスプレイ８２を駆動するためのＣＲＴ駆動回路６５と、噴射ノズルや工具のセンター穴にクーラント液を供給するポンプ７５，７６を駆動するポンプ駆動回路６７，６８と、工作機械に付加された振動を検出する振動検出回路８５が夫々電気的に接続されている。
【００３１】
Ｘ軸駆動回路６１には、エンコーダ７１ａ付きのＸ軸モータ７１が接続されている。Ｙ軸駆動回路６２には、エンコーダ７２ａ付きのＸ軸モータ７２が接続されている。Ｚ軸駆動回路６３には、エンコーダ７３ａ付きのＺ軸モータ７３が接続されている。主軸駆動回路６４には、エンコーダ７４ａ付きのＺ軸モータ７４が接続されている。
【００３２】
数値制御装置５０のＣＰＵ５１からの制御信号に基づいて、Ｘ軸駆動回路６１とＹ軸駆動回路６２とＺ軸駆動回路６３がＸ軸モータ７１とＹ軸モータ７２とＺ軸モータ７３を夫々駆動することにより、テーブル１０を所望の位置に移動させ、主軸ヘッド７を高さ方向に所望の位置に移動させることができる。
【００３３】
次に、前記工作機械１に装備する振動検出装置について説明する。
この振動検出装置は、外部からの電力供給を遮断した状態において工作機械に発生した振動を電気的に検出する装置であり、この振動検出装置は、振動検出回路８５と、この振動検出回路８５が電気的に接続された数値制御装置５０とで構成されている。
【００３４】
図４に示すように、この振動検出回路８５は、ＡＣ／ＤＣコンバータ８６と、キャパシタ８７と、ＭＥＭＳスイッチ９２と、フリップ・フロップ９３と、ワンショット回路９４などから同一基板上に回路構成される。この振動検出回路８５は、工作機械１の制御ボックス６の内部に組み込まれ、外部からの電力供給が遮断された状態において、工作機械１に付加された振動を電気的に検出し記憶するものである。
【００３５】
ＡＣ／ＤＣコンバータ８６（以下、コンバータという）は、外部の工場電源から振動検出回路８５に供給される交流電力を、例えば、ＤＣ３Ｖ〜５Ｖの直流電力に整流し、電力信号線８９を介して、ワンショット回路９４と、ＭＥＭＳスイッチ９２と、フリップ・フロップ９３とに供給する。コンバータ８６とキャパシタ８７は、順方向ダイオード８８を介して接続されている。このダイオード８８は、キャパシタ８７からコンバータ８６側への電流の逆流を防止する為のものである。尚、このコンバータ８６を省略して、外部に設けられたコンバータで整流された直流電力を直接供給しても良い。
【００３６】
キャパシタ８７（電源手段に相当する）は、電力信号線８９とグランドに接続されている。このキャパシタ８７は、例えば、大容量の電気二重層コンデンサである。コンバータ８６を介して電力が供給されている間は、このキャパシタ８７は充電される。電力供給が遮断されたときに、キャパシタ８７がフリップ・フロップ９３とワンショット回路９４に駆動電力を供給する。尚、キャパシタ８７の代わりに、ニッカド電池やニッケル水素電池、リチウムイオン電池などの２次電池を使用しても良い。
【００３７】
ＭＥＭＳスイッチ９２（振動検出手段に相当する）は、外部からの振動に応じて振動する薄膜状の可動電極９２ａと、キャパシタ側電極９２ｂと、薄膜状のグランド側電極９２ｃを有する。可動電極９２ａの一端は、フリップ・フロップ９３に接続されている。可動電極９２ａの他端は、振動が無い状態ではキャパシタ側電極９２ｂに接触し、振動が付加されるとキャパシタ側電極９２ｂとグランド側電極９２ｃとの間を揺動する。
【００３８】
所定振動レベル以上の振動が付加された場合に、可動電極９２ａがグランド側電極９２ｃに接触すると、ＭＥＭＳスイッチ９２がＯＮに切り替わる。それ故、このスイッチ９２は、ＯＦＦ状態では「Ｈ」レベルを出力し、ＯＮ状態では「Ｌ」レベルを出力する。この出力は、フリップ・フロップ９３のクロック端子ＣＫに入力される。尚、この振動検出回路８５において、「Ｈ」レベルの電圧値は電源電圧であり、「Ｌ」レベルの電圧値は０Ｖである。
【００３９】
フリップ・フロップ９３（振動履歴記憶手段に相当する）は、ＭＥＭＳスイッチ９２により検出された振動の有無を振動履歴として電気回路を介して記憶するものである。入力端子Ｄには、ダイオード８８を介してコンバータ８６が接続されている。クロック端子ＣＫにはＭＥＭＳスイッチ９２が接続され、リセット端子Ｒにはワンショット回路９４が接続され、出力端子Ｑには数値制御装置５０の入出力インターフェース５５に接続されている。このフリップ・フロップ９３は、ＭＥＭＳスイッチ９２が振動を検出すると「Ｈ」レベルを出力し、振動が無い場合は「Ｌ」レベルを出力する。
【００４０】
ワンショット回路９４（リセット信号発生手段に相当する）は、フリップ・フロップ９３をリセットするものである。ワンショット回路９４の入力側は、コンバータ８６に接続され、出力側はフリップ・フロップ９３のリセット端子Ｒに接続される。コンバータ８６からの電力供給が遮断されると、ワンショット回路９４がパルス信号（リセット信号）をフリップ・フロップ９３に送信する。このワンショット回路９４は、工作機械１の起動時にＣＰＵ５１が入力信号Ｂをアンプ９６を介してワンショット回路９４に入力する場合、パルス信号を送信する。
【００４１】
次に、この振動検出回路８５の作用について説明する。尚、この作用の説明には振動検出方法の一部の説明を含む。
図５のタイムチャートに示すように、工場電源から電力供給が遮断されると、ワンショット回路９４が、この遮断を検出して自動的にパルス信号をフリップ・フロップ９３のリセット端子Ｒに送信し、フリップ・フロップ９３をリセットする。つまり、出力端子Ｑが直前の状態に関わらず「Ｌ」レベルになる。フリップ・フロップ９３の入力端子Ｄは、外部から電力供給が遮断されても、キャパシタ８７の充電電力により、常時「Ｈ」レベルが入力される。クロック端子ＣＫには、ＭＥＭＳスイッチ９２から「Ｈ」レベルが入力される。
【００４２】
工作機械１に振動が付加されると、ＭＥＭＳスイッチ９２の可動電極９２ａが振動する。この振動が所定振動レベル以上になると、可動電極９２ａがグランド側電極９２ｃに接触する。ＭＥＭＳスイッチ９２がＯＮして、「Ｌ」レベルをフリップ・フロップ９３のクロック端子ＣＫに送信する（振動検出工程に相当する）。そして、この信号がトリガーとなり、フリップ・フロップ９３の出力端子Ｑの出力が「Ｌ」レベルから「Ｈ」レベルに切り変わる。出力端子Ｑの出力が「Ｈ」レベルになると、クロック端子ＣＫへの入力信号が「Ｌ⇔Ｈ」を繰り返しても、出力端子Ｑの出力は、入力端子Ｄに「Ｈ」レベルが入力されている限り、「Ｈ」レベルの状態を保持する（振動履歴記憶工程に相当する）。
【００４３】
次に、数値制御装置５０のマイクロコンピュータが実行する起動停止制御について、図６のフローチャートに基づいて説明する。尚、図中Ｓｉ（ｉ＝１，２・・・）は各ステップを示す。尚、この起動停止制御の説明には、振動検出方法の残部についての説明を含む。
この起動停止制御は、工作機械１に対する外部からの電力供給が遮断された後に再び電力が供給された時に実行される。先ず、この起動停止制御は、外部からの電力供給が遮断された工作機械１に再度電力供給を開始したときに開始されると、最初に工作機械１が起動する（Ｓ１）。
【００４４】
次に、フリップ・フロップ９３の出力を確認する（Ｓ２）。具体的には、出力端子Ｑの出力が「Ｈ」レベルか否かを判定し、この振動履歴の有無から振動発生を判定する。このとき、電力供給遮断中に振動が発生していた場合は、フリップ・フロップ９３の出力が「Ｈ」レベルとなる。そこで、Ｓ２ではフリップ・フロップ９３の出力が「Ｈ」レベルか否か判定し、その判定がＹｅｓの場合はＳ３へ移行する。他方、「Ｌ」レベルの場合は、この制御を終了して工作機械１の起動状態が維持される。振動発生有りと判定した場合（Ｓ２；Ｙｅｓ）は、Ｓ３において工作機械１の自動運転起動を停止しＳ４に移行する。尚、Ｓ２が振動履歴判定手段及び振動履歴判定工程に相当し、Ｓ３が起動停止手段及び起動停止工程に相当する。
【００４５】
Ｓ４において、ディスプレイ８２にパスワード入力と表示され、キーボード８１を操作してパスワードを入力すると、Ｓ５に移行する。Ｓ５において、入力されたパスワードが正しいか否かを判定する。パスワードが正しいと判定したときは（Ｓ５；Ｙｅｓ）、Ｓ７に移行する。パスワードが正しくないと判定したときは（Ｓ５；Ｎｏ）、ディスプレイ８２に警告メッセージを表示し（Ｓ６）、再度パスワード入力を要求する（Ｓ４）。
【００４６】
パスワードが正しい場合には、Ｓ７において工作機械１の自動運転起動停止を解除し、警告メッセージがディスプレイ８２に表示されている場合は警告メッセージを解除する。そして、Ｓ８に移行し、ＣＰＵ５１から入力信号Ｂを送信し、ワンショット回路９４からパルス信号をフリップ・フロップ９３に送信し、フリップ・フロップ９３をリセットする。その後、この処理を終了する。
【００４７】
次に、以上説明した振動検出装置の作用、効果について説明する。
工作機械１に対して外部から電力供給を遮断した状態では、キャパシタ８７により、ＭＥＭＳスイッチ９２とフリップ・フロップ９３とワンショット回路９４に電力が供給される。ＭＥＭＳスイッチ９２が工作機械１に付加された所定振動レベル以上の振動を検出する。フリップ・フロップ９３は、電気回路を介してＭＥＭＳスイッチ９２により検出された振動の有無を振動履歴として記憶する。
【００４８】
従って、電力供給が遮断された状態でも、工作機械１に付加された所定振動レベル以上の振動を確実に検出し且つ記憶することができる。ＭＥＭＳスイッチ９２が振動を電気的に検出するので、この振動検出回路８５は振動を高精度に検出可能である。振動検出回路８５が複数の電子部品から構成するので、振動検出回路８５が小型なものになる。振動検出回路８５を既存の電子部品を用いて小型に製作することが可能であるから、振動検出回路８５を安価に製作することができる。
【００４９】
外部から電力が供給された状態では、ＣＰＵ５１により、フリップ・フロップ９３に記憶した振動履歴の有無から振動発生を判定する。このＣＰＵ５１により振動を発生したと判定した場合に、ＣＰＵ５１により工作機械１の起動を禁止する。従って、工作機械１を別の場所に移動させる為に、一旦外部からの電力供給が遮断されて再び電力が供給されるまでの間に、工作機械１の移動などにより、所定振動レベル以上の振動が発生した場合、工作機械１の再起動が禁止される。
【００５０】
外部からの電力供給を遮断した時に、フリップ・フロップ９３にリセットする為のパルス信号を供給するワンショット回路９４を設けたので、フリップ・フロップ９３により振動履歴が記憶され、ワンショット回路９４により、フリップ・フロップ９３の振動履歴をリセットすることができる。
【実施例２】
【００５１】
前記実施例１の振動検出回路８５を部分的に変更した例について説明する。但し、前記実施例１と同様の構成要素には同様の符号を付して説明を省略する。
図７に示すように、振動検出回路８５Ａは、ＡＣ／ＤＣコンバータ８６Ａとキャパシタ８７ＡとＭＥＭＳスイッチ９２Ａとフォトカプラ１０３と複数の抵抗１０２，１０７などから同一基板上に回路構成される。ＡＣ／ＤＣコンバータ８６Ａとキャパシタ８７Ａとダイオード８８Ａは、前記実施例１と同様なので説明は省略する。
【００５２】
ＭＥＭＳスイッチ９２Ａ（振動検出手段に相当する）は、振動により揺動可能な薄膜状の可動電極９２ｄと、薄膜状のグランド側電極９２ｅとを有する。可動電極９２ｄの一端は、電力信号線を介してフォトダイオード１０４のカソードと、フォトトランジスタ１０６のコレクタに接続されている。可動電極９２ｄは、振動が付加されていない状態では、グランド側電極９２ｅに非接触状態である。所定振動レベル以上の振動が工作機械１に付加されると、可動電極９２ｄがグランド側電極９２ｅに接触する。抵抗１０２は、ＭＥＭＳスイッチ９２ＡがＯＮした時にグランドに流れる電流を制限する為のものである。
【００５３】
フォトカプラ１０３は、ＭＥＭＳスイッチ９２ＡによりＯＮされるフォトダイオード１０４と、このフォトダイオード１０４に連動するフォトトランジスタ１０６を備えている。フォトダイオード１０４のアノードは、抵抗１０２を介してキャパシタ８７Ａとダイオード８８Ａに接続されている。フォトダイオード１０４のカソードは、ＭＥＭＳスイッチ９２Ａの可動電極９２ｄと、フォトトランジスタ１０６のコレクタに接続される。フォトトランジスタ１０６のエミッタには、抵抗１０７が直列接続されている。数値制御装置５０がフォトトランジスタ１０６のエミッタに接続され、抵抗１０７の出力電圧Ａを検出する。
【００５４】
次に、この振動検出回路８５Ａの作用について説明する。尚、この説明は、振動検出方法の一部の説明を含む。
工作機械１に振動が付加されると、ＭＥＭＳスイッチ９２Ａの可動電極９２ｄが振動する。この振動が所定振動レベル以上になると、可動電極９２ｄがグランド側電極９２ｅに接触し、フォトダイオード１０４が通電状態となり発光する。このフォトダイオード１０４の発光により、フォトトランジスタ１０６がＯＮし、フォトトランジスタ１０６がコレクタからエミッタに向けて通電可能な状態になる（振動検出工程に相当する）。
【００５５】
この状態では、可動電極９２ｄがグランド側電極９２ｅから離間すると、ＭＥＭＳスイッチ９２Ａには電流が流れなくなる。ここで、フォトトランジスタ１０６がＯＮしているので、この電流はフォトトランジスタ１０６のコレクタ・エミッタ間を流れる。従って、ＭＥＭＳスイッチがＯＦＦすると、キャパシタ８７Ａと抵抗１０２とフォトダイオード１０４とフォトトランジスタ１０６と抵抗１０７から閉回路が形成される。
【００５６】
ＭＥＭＳスイッチ９２Ａが、振動によりＯＮ／ＯＦＦを繰り返してもフォトカプラ１０３のＯＮ状態は維持される。このため、工作機械１が安定した状態に配置され、振動が納まっても上記の閉回路は維持される。この閉回路には、キャパシタ８７Ａから抵抗１０２，１０７で制限された電流が閉回路を流れる（振動履歴記憶工程に相当する）。尚、振動履歴記憶手段は、フォトダイオード１０４と、フォトトランジスタ１０６と、抵抗１０７とから構成される。
【００５７】
次に、数値制御装置５０により実行される起動停止制御について、図８のフローチャートに基づいて説明する。尚、図６の起動停止制御と同じステップには、同じステップ番号を付して説明を省略する。また、この起動停止制御の説明は、振動検出方法の残部についての説明を含む。
【００５８】
Ｓ２Ａにおいて、数値制御装置５０は、フォトトランジスタ１０６と抵抗１０７の間の出力電圧Ａを検出する。具体的には、出力電圧Ａが発生しているか否かを判定し、この振動履歴の有無から振動発生を判定する。工作機械１への電力供給を遮断した状態で、工作機械１を別の場所に移動させる為に振動が発生すると、フォトカプラ１０３のＯＮ状態は維持され、抵抗１０７に電流が流れ続けているため、出力電圧Ａが「Ｈ」となる。
Ｓ２Ａの判定により、出力電圧Ａが発生している場合（Ｓ２；Ｙｅｓ）、Ｓ３へ移行する。出力電圧Ａが０Ｖの場合（Ｓ２；Ｎｏ）、この制御を終了して工作機械１の起動状態が維持される。
【００５９】
Ｓ８Ａにおいて、数値制御装置５０は、フォトカプラ１０３をＯＦＦする為に、ＣＰＵ５１から入力信号Ｂを送信する。この入力信号Ｂは、インバータ１０８を介してキャパシタ８７Ａの出力側を瞬間的に０Ｖ、又はフォトダイオード１０４の閾値電圧以下に設定する。従って、フォトダイオード１０４に電流が流れなくなり、フォトトランジスタ１０６がＯＦＦし、フォトカプラ１０３はＯＦＦ状態になる。その他の構成、作用及び効果は前記実施例１と同様である。
【００６０】
次に、前記実施例を部分的に変更する変更例について説明する。
１］前記実施例１，２において、振動履歴記憶手段は、フリップ・フロップ９３やフォトカプラ１０３及び抵抗１０７などに限らず、工作機械１への振動発生の有無を電気的に記憶するものであれば良い。
【００６１】
２］前記実施例１，２は工作機械１に本発明を適用する場合を例として説明したが、工作機械１以外の種々の機械装置にも本発明を適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】本発明の実施例１に係る数値制御式工作機械の正面図である。
【図２】数値制御式工作機械の機械本体の斜視図である。
【図３】数値制御装置のブロック図である。
【図４】振動検出回路のブロック図である。
【図５】振動検出回路の作動を説明するタイムチャート図である。
【図６】起動停止制御のフローチャート図である。
【図７】実施例２に係る振動検出回路のブロック図である。
【図８】起動停止制御のフローチャート図である。
【符号の説明】
【００６３】
１ 工作機械
５０ 数値制御装置
５１ ＣＰＵ
８５，８５Ａ 振動検出回路
８７，８７Ａ キャパシタ
９２，９２Ａ ＭＥＭＳスイッチ
９３ フリップ・フロップ
９４ ワンショット回路
１０３ フォトカプラ
１０４ フォトダイオード
１０６ フォトトランジスタ
１０７ 抵抗
【技術分野】
【０００１】
本発明は、振動検出装置及び振動検出方法に関し、特に外部からの電力供給を遮断した状態における機械装置に付加された振動を電気的に検出し、電力供給を再開した後に振動の有無を判定するものに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、工作機械などの機械装置において、機械装置の複製、又は許可の無い転売や法律で輸出を禁止している国への輸出を防止する必要がある。それ故、機械装置の設置場所からの移動を検出する為に、振動センサ、方位センサやＧＰＳなどを利用する技術がある。この技術は、電源を外して設置場所からの機械装置の移動を検出すると、再度電源に接続して機械装置へ電力供給した際の機械装置の起動を禁止するものである。この技術は、メーカや販売店の担当者がその禁止を解除しない限り使用できないようにする。
【０００３】
例えば、特許文献１の振動検出装置は、振動検出手段と、振動履歴記憶手段と、起動禁止手段などを有している。振動検出手段は、鍾とコイルバネと近接スイッチなどで構成されている。振動履歴記憶手段は、レバーとバネなどで構成されている。この振動検出装置は、電力供給が遮断された状態で機械装置に振動が付加された場合に、所定の振動レベル以上で振動した場合レバーが鍾を係止するものである。鍾が移動したことを近接スイッチで検出することで機械的に振動を検出する。
【特許文献１】特開２００３−３５５９５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、上記の振動検出装置は、機械的に振動を検出する構成であるため、鍾、レバー、バネなどの構成部品が多数必要となる。それ故、振動検出装置が大型化し、製造コストがかかる。この振動検出装置は、工作機械とは別体に設ける必要がある。それ故、設置スペースが余分に必要になる。振動検出の感度は、鍾の振動方向に依存する。それ故、機械装置の振動方向を考慮に入れて、振動検出装置を設置しなければ、鍾の振動方向と直交する方向に機械装置に振動が付加され、十分に振動を検出することができないという問題がある。
【０００５】
本発明の目的は、電力供給を遮断した状態の機械装置に付加された振動を電気的に且つ高精度に検出可能な振動検出装置及び振動検出方法を提供すること、小型で且つ安価な振動検出装置及び振動検出方法を提供すること、などである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１の振動検出装置は、外部からの電力供給を遮断した状態における機械装置の振動を電気的に検出する振動検出装置において、キャパシタ又は２次電池からなる電源手段と、前記機械装置に所定振動レベル以上の振動が付加されたときに、その振動をＭＥＭＳスイッチを介して検出する振動検出手段と、前記振動検出手段により検出された振動の有無を振動履歴として電気回路を介して記憶する振動履歴記憶手段と、外部から前記機械装置に電力が供給された状態で、前記振動履歴記憶手段に記憶した振動履歴の有無から振動発生を判定する振動履歴判定手段と、前記振動履歴判定手段により前記振動発生を判定した場合に、前記機械装置の起動を禁止する起動停止手段と、を備えたことを特徴としている。
【０００７】
機械装置に対して外部から電力供給を遮断した状態では、キャパシタ又は２次電池からなる電源手段により、振動検出手段と振動履歴記憶手段に電力が供給される。振動検出手段は、ＭＥＭＳスイッチを介して機械装置に付加された所定振動レベル以上の振動を検出する。振動履歴記憶手段は、電気回路を介して振動検出手段により検出された振動の有無を振動履歴として記憶する。
【０００８】
外部から電力が供給された状態で、振動履歴判定手段が、振動履歴記憶手段に記憶した振動履歴の有無から振動発生を判定する。この振動履歴判定手段により振動を発生したと判定した場合に、起動停止手段が機械装置の起動を禁止する。従って、一度電力供給が遮断されてから再度電力が供給されるまでの間に所定振動レベル以上の振動が発生した場合、機械装置が再起動するのを禁止する。
【０００９】
請求項２の振動検出装置は、請求項１の発明において、前記振動履歴記憶手段はフリップ・フロップを備え、外部からの電力供給を遮断した時に、前記フリップ・フロップにリセット信号を供給するリセット信号発生手段を設けたことを特徴としている。
【００１０】
請求項３の振動検出装置は、請求項１の発明において、前記振動履歴記憶手段は、前記振動検出手段によりＯＮされるフォトダイオードと、このフォトダイオードに連動するフォトトランジスタと、このフォトトランジスタに直列接続された抵抗とを備えたことを特徴としている。
【００１１】
請求項４の振動検出方法は、外部からの電力供給を遮断した状態における機械装置の振動を電気的に検出する振動検出方法において、前記機械装置に所定振動レベル以上の振動が付加されたときに、その振動をＭＥＭＳスイッチを介して検出する振動検出工程と、前記振動検出工程において検出された振動の有無を振動履歴として電気回路を介して記憶する振動履歴記憶工程と、外部から前記機械装置に電力が供給された状態で、前記振動履歴記憶工程において記憶した振動履歴の有無から振動発生を判定する振動履歴判定工程と、前記振動履歴判定工程において前記振動発生を判定した場合に、前記機械装置の起動を禁止する起動停止工程と、を備えたことを特徴としている。
【発明の効果】
【００１２】
請求項１の発明によれば、前記のような構成を有するため、電力供給が遮断された状態でも、機械装置に付加された所定振動レベル以上の振動を確実に検出し且つ記憶することができる。振動検出手段はＭＥＭＳスイッチを介して振動を電気的に検出するので、振動を高精度に検出可能である。本発明の振動検出装置は複数の電子部品から構成することができるので、小型な構成にすることができる。振動検出装置を既存の電子部品を用いて製作することができるため、振動検出装置を安価に製作可能である。
【００１３】
請求項２の発明によれば、前記振動履歴記憶手段はフリップ・フロップを備え、外部からの電力供給を遮断した時に、前記フリップ・フロップにリセット信号を供給するリセット信号発生手段を設けたので、リセット信号発生手段によりフリップ・フロップの振動履歴をリセットすることができる。
【００１４】
請求項３の発明によれば、前記振動履歴記憶手段は、前記振動検出手段によりＯＮされるフォトダイオードと、このフォトダイオードに連動するフォトトランジスタと、このフォトトランジスタに直列接続された抵抗とを備えたので、フォトダイオードがＯＮし、フォトトランジスタを介して抵抗に所定の電流が流れ続けることで、振動履歴を記憶することができる。
請求項４の発明によれば、請求項１と同様の効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明を実施するための最良の形態について実施例に基づいて説明する。
【実施例１】
【００１６】
先ず、本発明の振動検出装置が適用される工作機械１について説明する。
図１に示す工作機械１は、ワークと工具とが相対移動することで、ワークに所望の機械加工（例えば、「穴空け」、「切削」等）を施すことができる数値制御方式のマシニングセンタである。この工作機械１（機械装置に相当する）は、基台となる鉄製のベース２と、このベース２の上部に固定した、ワークの切削加工を行う機械本体３と、ベース２に固定され、機械本体３及びベース２の上部を覆う箱状のスプラッシュカバー４とを備えている。
【００１７】
図１、図２に示すように、ベース２はＹ軸方向（図１の紙面直交方向）に長い略直方体状に形成してある。ベース２の下部の四隅に高さ調節が可能な脚部２ａを夫々設け、これら４本の脚部２ａを工場等の床面に設置することにより、工作機械１を所定の設置場所に設置する。
【００１８】
スプラッシュカバー４の内側に機械本体３とその加工領域を設けた。スプラッシュカバー４の前面に開口部（図示外）を設け、その開口部に１対のスライド式の開閉扉５，６を設けてある。
【００１９】
この開閉扉５，６は、その略中央に、矩形状のガラス窓部５ａ，６ａを夫々設けている。開閉扉５は、その右端部に取手部５ｂを設けている。開閉扉６は、その左端部に取手部６ｂを設けてある。これら取手部５ｂ，６ｂを互いに離れる方向に開くことにより開口部を開口し、作業者はベース２の上部に固定したテーブル（図示略）に対してワークの着脱を行う。
【００２０】
正面開口部の右側に、工作機械１を操作する正面視長方形状の操作パネル８０を設けてある。この操作パネル８０は、テンキーと各種操作スイッチを備えたキーボード８１とディスプレイ８２を有する。ディスプレイ８２は、設定画面又は実行動作を表示するためのものであり、キーボード８１の上方に設けてある。
【００２１】
作業者は、この操作パネル８０のディスプレイ８２を確認しながらキーボード８１を操作することによって、ワークの加工を実行するための加工プログラムや、工具情報、各種パラメータ等を夫々設定する。
【００２２】
次に、機械本体３について説明する。
図２に示すように、機械本体３は、コラム５と、主軸ヘッド７と、主軸９と、工具交換装置（ＡＴＣ）２０と、テーブル１０とを備えている。コラム５は、ベース２の後部上のコラム座部４の上面に固定され且つ鉛直上方に延びている。主軸ヘッド７は、コラム５の前面に沿って昇降可能に設けてある。主軸ヘッド７は、その内部に主軸９を回転可能に支持している。
【００２３】
自動工具交換装置２０は、主軸ヘッド７の右側に設けられ、主軸９の先端に装着される工具付きの工具ホルダを加工プログラムに基づいて自動的に交換する。テーブル１０をベース２の上部に設け、このテーブル１０にワークを着脱可能に固定する。コラム５の背面側に、箱状の制御ボックス６を設けてある。この制御ボックス６の内側に、工作機械１の動作を制御する数値制御装置５０（図３参照）を設けてある。
【００２４】
次に、テーブル１０の移動機構について説明する。
図２、図３に示すように、テーブル１０は、サーボモータからなるＸ軸モータ７１及びＹ軸モータ７２により、Ｘ軸方向（機械本体３の左右方向）及びＹ軸方向（機械本体３の奥行き方向）に移動駆動される。この移動機構は以下の構成からなる。テーブル１０の下側に直方体状の支持台１２を設けてある。その支持台１２の上面にＸ軸方向に沿って延びる１対のＸ軸送りガイドを設け、１対のＸ軸送りガイド上にテーブル１０を移動可能に支持してある。
【００２５】
支持台１２をベース２の上部に設け、そのベース２の長手方向に沿って延びる１対のＹ軸送りガイド上に移動可能に支持してある。テーブル１０は、ベース２上に設けたＹ軸モータ７２によりＹ軸送りガイドに沿ってＹ軸方向に移動駆動される。テーブル１０は、支持台１２上に設けたＸ軸モータ７１によりＸ軸送りガイドに沿ってＸ軸方向に移動駆動される。
【００２６】
前記Ｘ軸送りガイドに、テレスコピック式に収縮するテレスコピックカバー１３，１４がテーブル１０の左右両側に設けてある。前記Ｙ軸送りガイドには、テレスコピックカバー１５とＹ軸後ろカバーとが、支持台１２の前後に夫々設けてある。前記Ｘ軸送りガイドとＹ軸送りガイドは、テレスコピックカバー１３，１４，１５とＹ軸後ろカバーによって常に覆われている。そのため、加工領域から飛散する切粉や、クーラント液の飛沫等が各軸送りガイド上に落下するのを防止できる。
【００２７】
次に、主軸ヘッド７の昇降機構について説明する。
図２に示すように、主軸ヘッド７は、コラム５の前面側で上下方向に延びるガイドレールに対してリニアガイドを介して昇降自在に支持されている。主軸ヘッド７は、コラム５の前面側の上下方向に延びる送りネジに対してナットで連結されている。その送りネジをＺ軸モータ７３（図２参照）によって正逆方向に回転駆動することで、主軸ヘッド７が上下方向に昇降駆動される。
【００２８】
次に、主軸９について説明する。
図２に示すように、主軸９は主軸ヘッド７の上部に設けた主軸モータ７４により回転駆動される。主軸９の先端側部分には、先端に向かって拡径するホルダ取付穴（図示略）が設けてある。図２に示すように、自動工具交換装置２０は、工具付きの工具ホルダを複数格納する工具マガジン２１と、主軸９から取り外された工具ホルダと主軸９に取り付ける工具ホルダとを把持して搬送するための工具交換アーム２２等を備えている。工具マガジン２１は、工具ホルダを支持する複数の工具ポットと、それら工具ポットを工具マガジン２１内で搬送する搬送機構とを備えている。
【００２９】
次に、数値制御装置５０の電気的構成について説明する。
図３に示すように、数値制御装置５０は、ＣＰＵ５１とＲＯＭ５２とＲＡＭ５３からなるマイクロコンピュータと、入力インターフェース５４と、入出力インターフェース５５とを備えている。入力インターフェース５４には、操作パネル８０のキーボード８１が電気的に夫々接続されている。前記ＲＯＭ５２には、種々の制御プログラムが格納されている。前記ＲＡＭ５３には、ワークの加工中に取得した種々の加工負荷等表示用データを格納するデータ記憶エリアと種々のワークメモリが設けられている。
【００３０】
入出力インターフェース５５には、Ｘ軸駆動回路６１と、Ｙ軸駆動回路６２と、Ｚ軸駆動回路６３と、主軸モータ８を駆動する主軸駆動回路６４と、操作パネル８０のディスプレイ８２を駆動するためのＣＲＴ駆動回路６５と、噴射ノズルや工具のセンター穴にクーラント液を供給するポンプ７５，７６を駆動するポンプ駆動回路６７，６８と、工作機械に付加された振動を検出する振動検出回路８５が夫々電気的に接続されている。
【００３１】
Ｘ軸駆動回路６１には、エンコーダ７１ａ付きのＸ軸モータ７１が接続されている。Ｙ軸駆動回路６２には、エンコーダ７２ａ付きのＸ軸モータ７２が接続されている。Ｚ軸駆動回路６３には、エンコーダ７３ａ付きのＺ軸モータ７３が接続されている。主軸駆動回路６４には、エンコーダ７４ａ付きのＺ軸モータ７４が接続されている。
【００３２】
数値制御装置５０のＣＰＵ５１からの制御信号に基づいて、Ｘ軸駆動回路６１とＹ軸駆動回路６２とＺ軸駆動回路６３がＸ軸モータ７１とＹ軸モータ７２とＺ軸モータ７３を夫々駆動することにより、テーブル１０を所望の位置に移動させ、主軸ヘッド７を高さ方向に所望の位置に移動させることができる。
【００３３】
次に、前記工作機械１に装備する振動検出装置について説明する。
この振動検出装置は、外部からの電力供給を遮断した状態において工作機械に発生した振動を電気的に検出する装置であり、この振動検出装置は、振動検出回路８５と、この振動検出回路８５が電気的に接続された数値制御装置５０とで構成されている。
【００３４】
図４に示すように、この振動検出回路８５は、ＡＣ／ＤＣコンバータ８６と、キャパシタ８７と、ＭＥＭＳスイッチ９２と、フリップ・フロップ９３と、ワンショット回路９４などから同一基板上に回路構成される。この振動検出回路８５は、工作機械１の制御ボックス６の内部に組み込まれ、外部からの電力供給が遮断された状態において、工作機械１に付加された振動を電気的に検出し記憶するものである。
【００３５】
ＡＣ／ＤＣコンバータ８６（以下、コンバータという）は、外部の工場電源から振動検出回路８５に供給される交流電力を、例えば、ＤＣ３Ｖ〜５Ｖの直流電力に整流し、電力信号線８９を介して、ワンショット回路９４と、ＭＥＭＳスイッチ９２と、フリップ・フロップ９３とに供給する。コンバータ８６とキャパシタ８７は、順方向ダイオード８８を介して接続されている。このダイオード８８は、キャパシタ８７からコンバータ８６側への電流の逆流を防止する為のものである。尚、このコンバータ８６を省略して、外部に設けられたコンバータで整流された直流電力を直接供給しても良い。
【００３６】
キャパシタ８７（電源手段に相当する）は、電力信号線８９とグランドに接続されている。このキャパシタ８７は、例えば、大容量の電気二重層コンデンサである。コンバータ８６を介して電力が供給されている間は、このキャパシタ８７は充電される。電力供給が遮断されたときに、キャパシタ８７がフリップ・フロップ９３とワンショット回路９４に駆動電力を供給する。尚、キャパシタ８７の代わりに、ニッカド電池やニッケル水素電池、リチウムイオン電池などの２次電池を使用しても良い。
【００３７】
ＭＥＭＳスイッチ９２（振動検出手段に相当する）は、外部からの振動に応じて振動する薄膜状の可動電極９２ａと、キャパシタ側電極９２ｂと、薄膜状のグランド側電極９２ｃを有する。可動電極９２ａの一端は、フリップ・フロップ９３に接続されている。可動電極９２ａの他端は、振動が無い状態ではキャパシタ側電極９２ｂに接触し、振動が付加されるとキャパシタ側電極９２ｂとグランド側電極９２ｃとの間を揺動する。
【００３８】
所定振動レベル以上の振動が付加された場合に、可動電極９２ａがグランド側電極９２ｃに接触すると、ＭＥＭＳスイッチ９２がＯＮに切り替わる。それ故、このスイッチ９２は、ＯＦＦ状態では「Ｈ」レベルを出力し、ＯＮ状態では「Ｌ」レベルを出力する。この出力は、フリップ・フロップ９３のクロック端子ＣＫに入力される。尚、この振動検出回路８５において、「Ｈ」レベルの電圧値は電源電圧であり、「Ｌ」レベルの電圧値は０Ｖである。
【００３９】
フリップ・フロップ９３（振動履歴記憶手段に相当する）は、ＭＥＭＳスイッチ９２により検出された振動の有無を振動履歴として電気回路を介して記憶するものである。入力端子Ｄには、ダイオード８８を介してコンバータ８６が接続されている。クロック端子ＣＫにはＭＥＭＳスイッチ９２が接続され、リセット端子Ｒにはワンショット回路９４が接続され、出力端子Ｑには数値制御装置５０の入出力インターフェース５５に接続されている。このフリップ・フロップ９３は、ＭＥＭＳスイッチ９２が振動を検出すると「Ｈ」レベルを出力し、振動が無い場合は「Ｌ」レベルを出力する。
【００４０】
ワンショット回路９４（リセット信号発生手段に相当する）は、フリップ・フロップ９３をリセットするものである。ワンショット回路９４の入力側は、コンバータ８６に接続され、出力側はフリップ・フロップ９３のリセット端子Ｒに接続される。コンバータ８６からの電力供給が遮断されると、ワンショット回路９４がパルス信号（リセット信号）をフリップ・フロップ９３に送信する。このワンショット回路９４は、工作機械１の起動時にＣＰＵ５１が入力信号Ｂをアンプ９６を介してワンショット回路９４に入力する場合、パルス信号を送信する。
【００４１】
次に、この振動検出回路８５の作用について説明する。尚、この作用の説明には振動検出方法の一部の説明を含む。
図５のタイムチャートに示すように、工場電源から電力供給が遮断されると、ワンショット回路９４が、この遮断を検出して自動的にパルス信号をフリップ・フロップ９３のリセット端子Ｒに送信し、フリップ・フロップ９３をリセットする。つまり、出力端子Ｑが直前の状態に関わらず「Ｌ」レベルになる。フリップ・フロップ９３の入力端子Ｄは、外部から電力供給が遮断されても、キャパシタ８７の充電電力により、常時「Ｈ」レベルが入力される。クロック端子ＣＫには、ＭＥＭＳスイッチ９２から「Ｈ」レベルが入力される。
【００４２】
工作機械１に振動が付加されると、ＭＥＭＳスイッチ９２の可動電極９２ａが振動する。この振動が所定振動レベル以上になると、可動電極９２ａがグランド側電極９２ｃに接触する。ＭＥＭＳスイッチ９２がＯＮして、「Ｌ」レベルをフリップ・フロップ９３のクロック端子ＣＫに送信する（振動検出工程に相当する）。そして、この信号がトリガーとなり、フリップ・フロップ９３の出力端子Ｑの出力が「Ｌ」レベルから「Ｈ」レベルに切り変わる。出力端子Ｑの出力が「Ｈ」レベルになると、クロック端子ＣＫへの入力信号が「Ｌ⇔Ｈ」を繰り返しても、出力端子Ｑの出力は、入力端子Ｄに「Ｈ」レベルが入力されている限り、「Ｈ」レベルの状態を保持する（振動履歴記憶工程に相当する）。
【００４３】
次に、数値制御装置５０のマイクロコンピュータが実行する起動停止制御について、図６のフローチャートに基づいて説明する。尚、図中Ｓｉ（ｉ＝１，２・・・）は各ステップを示す。尚、この起動停止制御の説明には、振動検出方法の残部についての説明を含む。
この起動停止制御は、工作機械１に対する外部からの電力供給が遮断された後に再び電力が供給された時に実行される。先ず、この起動停止制御は、外部からの電力供給が遮断された工作機械１に再度電力供給を開始したときに開始されると、最初に工作機械１が起動する（Ｓ１）。
【００４４】
次に、フリップ・フロップ９３の出力を確認する（Ｓ２）。具体的には、出力端子Ｑの出力が「Ｈ」レベルか否かを判定し、この振動履歴の有無から振動発生を判定する。このとき、電力供給遮断中に振動が発生していた場合は、フリップ・フロップ９３の出力が「Ｈ」レベルとなる。そこで、Ｓ２ではフリップ・フロップ９３の出力が「Ｈ」レベルか否か判定し、その判定がＹｅｓの場合はＳ３へ移行する。他方、「Ｌ」レベルの場合は、この制御を終了して工作機械１の起動状態が維持される。振動発生有りと判定した場合（Ｓ２；Ｙｅｓ）は、Ｓ３において工作機械１の自動運転起動を停止しＳ４に移行する。尚、Ｓ２が振動履歴判定手段及び振動履歴判定工程に相当し、Ｓ３が起動停止手段及び起動停止工程に相当する。
【００４５】
Ｓ４において、ディスプレイ８２にパスワード入力と表示され、キーボード８１を操作してパスワードを入力すると、Ｓ５に移行する。Ｓ５において、入力されたパスワードが正しいか否かを判定する。パスワードが正しいと判定したときは（Ｓ５；Ｙｅｓ）、Ｓ７に移行する。パスワードが正しくないと判定したときは（Ｓ５；Ｎｏ）、ディスプレイ８２に警告メッセージを表示し（Ｓ６）、再度パスワード入力を要求する（Ｓ４）。
【００４６】
パスワードが正しい場合には、Ｓ７において工作機械１の自動運転起動停止を解除し、警告メッセージがディスプレイ８２に表示されている場合は警告メッセージを解除する。そして、Ｓ８に移行し、ＣＰＵ５１から入力信号Ｂを送信し、ワンショット回路９４からパルス信号をフリップ・フロップ９３に送信し、フリップ・フロップ９３をリセットする。その後、この処理を終了する。
【００４７】
次に、以上説明した振動検出装置の作用、効果について説明する。
工作機械１に対して外部から電力供給を遮断した状態では、キャパシタ８７により、ＭＥＭＳスイッチ９２とフリップ・フロップ９３とワンショット回路９４に電力が供給される。ＭＥＭＳスイッチ９２が工作機械１に付加された所定振動レベル以上の振動を検出する。フリップ・フロップ９３は、電気回路を介してＭＥＭＳスイッチ９２により検出された振動の有無を振動履歴として記憶する。
【００４８】
従って、電力供給が遮断された状態でも、工作機械１に付加された所定振動レベル以上の振動を確実に検出し且つ記憶することができる。ＭＥＭＳスイッチ９２が振動を電気的に検出するので、この振動検出回路８５は振動を高精度に検出可能である。振動検出回路８５が複数の電子部品から構成するので、振動検出回路８５が小型なものになる。振動検出回路８５を既存の電子部品を用いて小型に製作することが可能であるから、振動検出回路８５を安価に製作することができる。
【００４９】
外部から電力が供給された状態では、ＣＰＵ５１により、フリップ・フロップ９３に記憶した振動履歴の有無から振動発生を判定する。このＣＰＵ５１により振動を発生したと判定した場合に、ＣＰＵ５１により工作機械１の起動を禁止する。従って、工作機械１を別の場所に移動させる為に、一旦外部からの電力供給が遮断されて再び電力が供給されるまでの間に、工作機械１の移動などにより、所定振動レベル以上の振動が発生した場合、工作機械１の再起動が禁止される。
【００５０】
外部からの電力供給を遮断した時に、フリップ・フロップ９３にリセットする為のパルス信号を供給するワンショット回路９４を設けたので、フリップ・フロップ９３により振動履歴が記憶され、ワンショット回路９４により、フリップ・フロップ９３の振動履歴をリセットすることができる。
【実施例２】
【００５１】
前記実施例１の振動検出回路８５を部分的に変更した例について説明する。但し、前記実施例１と同様の構成要素には同様の符号を付して説明を省略する。
図７に示すように、振動検出回路８５Ａは、ＡＣ／ＤＣコンバータ８６Ａとキャパシタ８７ＡとＭＥＭＳスイッチ９２Ａとフォトカプラ１０３と複数の抵抗１０２，１０７などから同一基板上に回路構成される。ＡＣ／ＤＣコンバータ８６Ａとキャパシタ８７Ａとダイオード８８Ａは、前記実施例１と同様なので説明は省略する。
【００５２】
ＭＥＭＳスイッチ９２Ａ（振動検出手段に相当する）は、振動により揺動可能な薄膜状の可動電極９２ｄと、薄膜状のグランド側電極９２ｅとを有する。可動電極９２ｄの一端は、電力信号線を介してフォトダイオード１０４のカソードと、フォトトランジスタ１０６のコレクタに接続されている。可動電極９２ｄは、振動が付加されていない状態では、グランド側電極９２ｅに非接触状態である。所定振動レベル以上の振動が工作機械１に付加されると、可動電極９２ｄがグランド側電極９２ｅに接触する。抵抗１０２は、ＭＥＭＳスイッチ９２ＡがＯＮした時にグランドに流れる電流を制限する為のものである。
【００５３】
フォトカプラ１０３は、ＭＥＭＳスイッチ９２ＡによりＯＮされるフォトダイオード１０４と、このフォトダイオード１０４に連動するフォトトランジスタ１０６を備えている。フォトダイオード１０４のアノードは、抵抗１０２を介してキャパシタ８７Ａとダイオード８８Ａに接続されている。フォトダイオード１０４のカソードは、ＭＥＭＳスイッチ９２Ａの可動電極９２ｄと、フォトトランジスタ１０６のコレクタに接続される。フォトトランジスタ１０６のエミッタには、抵抗１０７が直列接続されている。数値制御装置５０がフォトトランジスタ１０６のエミッタに接続され、抵抗１０７の出力電圧Ａを検出する。
【００５４】
次に、この振動検出回路８５Ａの作用について説明する。尚、この説明は、振動検出方法の一部の説明を含む。
工作機械１に振動が付加されると、ＭＥＭＳスイッチ９２Ａの可動電極９２ｄが振動する。この振動が所定振動レベル以上になると、可動電極９２ｄがグランド側電極９２ｅに接触し、フォトダイオード１０４が通電状態となり発光する。このフォトダイオード１０４の発光により、フォトトランジスタ１０６がＯＮし、フォトトランジスタ１０６がコレクタからエミッタに向けて通電可能な状態になる（振動検出工程に相当する）。
【００５５】
この状態では、可動電極９２ｄがグランド側電極９２ｅから離間すると、ＭＥＭＳスイッチ９２Ａには電流が流れなくなる。ここで、フォトトランジスタ１０６がＯＮしているので、この電流はフォトトランジスタ１０６のコレクタ・エミッタ間を流れる。従って、ＭＥＭＳスイッチがＯＦＦすると、キャパシタ８７Ａと抵抗１０２とフォトダイオード１０４とフォトトランジスタ１０６と抵抗１０７から閉回路が形成される。
【００５６】
ＭＥＭＳスイッチ９２Ａが、振動によりＯＮ／ＯＦＦを繰り返してもフォトカプラ１０３のＯＮ状態は維持される。このため、工作機械１が安定した状態に配置され、振動が納まっても上記の閉回路は維持される。この閉回路には、キャパシタ８７Ａから抵抗１０２，１０７で制限された電流が閉回路を流れる（振動履歴記憶工程に相当する）。尚、振動履歴記憶手段は、フォトダイオード１０４と、フォトトランジスタ１０６と、抵抗１０７とから構成される。
【００５７】
次に、数値制御装置５０により実行される起動停止制御について、図８のフローチャートに基づいて説明する。尚、図６の起動停止制御と同じステップには、同じステップ番号を付して説明を省略する。また、この起動停止制御の説明は、振動検出方法の残部についての説明を含む。
【００５８】
Ｓ２Ａにおいて、数値制御装置５０は、フォトトランジスタ１０６と抵抗１０７の間の出力電圧Ａを検出する。具体的には、出力電圧Ａが発生しているか否かを判定し、この振動履歴の有無から振動発生を判定する。工作機械１への電力供給を遮断した状態で、工作機械１を別の場所に移動させる為に振動が発生すると、フォトカプラ１０３のＯＮ状態は維持され、抵抗１０７に電流が流れ続けているため、出力電圧Ａが「Ｈ」となる。
Ｓ２Ａの判定により、出力電圧Ａが発生している場合（Ｓ２；Ｙｅｓ）、Ｓ３へ移行する。出力電圧Ａが０Ｖの場合（Ｓ２；Ｎｏ）、この制御を終了して工作機械１の起動状態が維持される。
【００５９】
Ｓ８Ａにおいて、数値制御装置５０は、フォトカプラ１０３をＯＦＦする為に、ＣＰＵ５１から入力信号Ｂを送信する。この入力信号Ｂは、インバータ１０８を介してキャパシタ８７Ａの出力側を瞬間的に０Ｖ、又はフォトダイオード１０４の閾値電圧以下に設定する。従って、フォトダイオード１０４に電流が流れなくなり、フォトトランジスタ１０６がＯＦＦし、フォトカプラ１０３はＯＦＦ状態になる。その他の構成、作用及び効果は前記実施例１と同様である。
【００６０】
次に、前記実施例を部分的に変更する変更例について説明する。
１］前記実施例１，２において、振動履歴記憶手段は、フリップ・フロップ９３やフォトカプラ１０３及び抵抗１０７などに限らず、工作機械１への振動発生の有無を電気的に記憶するものであれば良い。
【００６１】
２］前記実施例１，２は工作機械１に本発明を適用する場合を例として説明したが、工作機械１以外の種々の機械装置にも本発明を適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】本発明の実施例１に係る数値制御式工作機械の正面図である。
【図２】数値制御式工作機械の機械本体の斜視図である。
【図３】数値制御装置のブロック図である。
【図４】振動検出回路のブロック図である。
【図５】振動検出回路の作動を説明するタイムチャート図である。
【図６】起動停止制御のフローチャート図である。
【図７】実施例２に係る振動検出回路のブロック図である。
【図８】起動停止制御のフローチャート図である。
【符号の説明】
【００６３】
１ 工作機械
５０ 数値制御装置
５１ ＣＰＵ
８５，８５Ａ 振動検出回路
８７，８７Ａ キャパシタ
９２，９２Ａ ＭＥＭＳスイッチ
９３ フリップ・フロップ
９４ ワンショット回路
１０３ フォトカプラ
１０４ フォトダイオード
１０６ フォトトランジスタ
１０７ 抵抗
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部からの電力供給を遮断した状態における機械装置の振動を電気的に検出する振動検出装置において、
キャパシタ又は２次電池からなる電源手段と、
前記機械装置に所定振動レベル以上の振動が付加されたときに、その振動をＭＥＭＳスイッチを介して検出する振動検出手段と、
前記振動検出手段により検出された振動の有無を振動履歴として電気回路を介して記憶する振動履歴記憶手段と、
外部から前記機械装置に電力が供給された状態で、前記振動履歴記憶手段に記憶した振動履歴の有無から振動発生を判定する振動履歴判定手段と、
前記振動履歴判定手段により前記振動発生を判定した場合に、前記機械装置の起動を禁止する起動停止手段と、
を備えたことを特徴とする振動検出装置。
【請求項２】
前記振動履歴記憶手段はフリップ・フロップを備え、
外部からの電力供給を遮断した時に、前記フリップ・フロップにリセット信号を供給するリセット信号発生手段を設けたことを特徴とする請求項１に記載の振動検出装置。
【請求項３】
前記振動履歴記憶手段は、前記振動検出手段によりＯＮされるフォトダイオードと、このフォトダイオードに連動するフォトトランジスタと、このフォトトランジスタに直列接続された抵抗とを備えたことを特徴とする請求項１に記載の振動検出装置。
【請求項４】
外部からの電力供給を遮断した状態における機械装置の振動を電気的に検出する振動検出方法において、
前記機械装置に所定振動レベル以上の振動が付加されたときに、その振動をＭＥＭＳスイッチを介して検出する振動検出工程と、
前記振動検出工程において検出された振動の有無を振動履歴として電気回路を介して記憶する振動履歴記憶工程と、
外部から前記機械装置に電力が供給された状態で、前記振動履歴記憶工程において記憶した振動履歴の有無から振動発生を判定する振動履歴判定工程と、
前記振動履歴判定工程において前記振動発生を判定した場合に、前記機械装置の起動を禁止する起動停止工程と、
を備えたことを特徴とする振動検出方法。
【請求項１】
外部からの電力供給を遮断した状態における機械装置の振動を電気的に検出する振動検出装置において、
キャパシタ又は２次電池からなる電源手段と、
前記機械装置に所定振動レベル以上の振動が付加されたときに、その振動をＭＥＭＳスイッチを介して検出する振動検出手段と、
前記振動検出手段により検出された振動の有無を振動履歴として電気回路を介して記憶する振動履歴記憶手段と、
外部から前記機械装置に電力が供給された状態で、前記振動履歴記憶手段に記憶した振動履歴の有無から振動発生を判定する振動履歴判定手段と、
前記振動履歴判定手段により前記振動発生を判定した場合に、前記機械装置の起動を禁止する起動停止手段と、
を備えたことを特徴とする振動検出装置。
【請求項２】
前記振動履歴記憶手段はフリップ・フロップを備え、
外部からの電力供給を遮断した時に、前記フリップ・フロップにリセット信号を供給するリセット信号発生手段を設けたことを特徴とする請求項１に記載の振動検出装置。
【請求項３】
前記振動履歴記憶手段は、前記振動検出手段によりＯＮされるフォトダイオードと、このフォトダイオードに連動するフォトトランジスタと、このフォトトランジスタに直列接続された抵抗とを備えたことを特徴とする請求項１に記載の振動検出装置。
【請求項４】
外部からの電力供給を遮断した状態における機械装置の振動を電気的に検出する振動検出方法において、
前記機械装置に所定振動レベル以上の振動が付加されたときに、その振動をＭＥＭＳスイッチを介して検出する振動検出工程と、
前記振動検出工程において検出された振動の有無を振動履歴として電気回路を介して記憶する振動履歴記憶工程と、
外部から前記機械装置に電力が供給された状態で、前記振動履歴記憶工程において記憶した振動履歴の有無から振動発生を判定する振動履歴判定工程と、
前記振動履歴判定工程において前記振動発生を判定した場合に、前記機械装置の起動を禁止する起動停止工程と、
を備えたことを特徴とする振動検出方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１０−１５１７４１（Ｐ２０１０−１５１７４１Ａ）
【公開日】平成２２年７月８日（２０１０．７．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−３３２６１４（Ｐ２００８−３３２６１４）
【出願日】平成２０年１２月２６日（２００８．１２．２６）
【出願人】（０００００５２６７）ブラザー工業株式会社 (13,856)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年７月８日（２０１０．７．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１２月２６日（２００８．１２．２６）
【出願人】（０００００５２６７）ブラザー工業株式会社 (13,856)
【Ｆターム（参考）】
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