能够控制门速度的系统技术领域
本发明涉及一种能够控制门的速度的系统。
背景技术
已知一种具备能够自动开闭的门的加工用的系统(例如，日本实开平
5-74744号公报和日本特开2008-207270号公报)。
在多数产业中，使用具备作业机械(例如加工机)和机器人的系统，该作
业机械具有能够开闭的门，并在该门关闭时在内部执行特定的作业，该机器
人在门打开时将物品(例如工件或者工具)搬入和搬出作业机械。在这样的系
统中，需要可靠地防止操作员被设置于作业机械的门夹住。
发明内容
在本发明的一个方式中，系统具备：作业机械，其具有能够开闭的门；
门驱动部，其使门开闭；门控制部，其控制门驱动部；机器人，其被设置为
在门打开时至少一部分能够进入上述作业机械的内部和从上述作业机械的
内部退出；以及进入检测部，其检测人进入了包括机器人的动作范围的预先
设定的区域内的可能性。在由进入检测部检测出可能性时，门控制部将对门
驱动部指示的、决定门的移动速度的指令值变更为使该移动速度降低的第二
指令值。
门驱动部也可以具有电动马达。也可以在由进入检测部检测出可能性
时，门控制部将决定电动马达的最大扭矩的扭矩限制值变更为使该最大扭矩
降低的第二扭矩限制值。电动马达也可以是伺服马达。
系统也可以还具备划定区域的至少一部分能够开闭的栅栏。进入检测部
也可以具有检测栅栏的至少一部分是否被打开的开关。也可以在由开关检测
到栅栏的至少一部分打开时，门控制部将指令值变更为第二指令值。
进入检测部也可以具有非接触传感器，该非接触传感器检测是否有物体
与划定区域的边界线交叉。也可以在非接触传感器检测到有物体与边界线交
叉时，门控制部将指令值变更为第二指令值。
附图说明
本发明的上述或者其它目的、特征以及优点通过参照附图来说明以下的
优选实施方式会变得更明确。
图1是本发明的一个实施方式所涉及的系统的立体图，
图2是从上方看图1所示的系统的概要图，
图3是图1所示的系统的框图，
图4是本发明的其它实施方式所涉及的系统的框图，
图5是本发明的另一其它实施方式所涉及的系统的立体图，
图6是从上方看图5所示的系统的概要图，
图7是图5所示的系统的框图，
图8是表示本发明所涉及的系统的动作流程的一例的流程图。
具体实施方式
下面，基于附图详细说明本发明的实施方式。参照图1和图2说明本发明
的一实施方式所涉及的系统10。系统10具备作为作业机械的一例的加工机12
和与加工机12相邻配置的机器人14。
加工机12例如是用于加工工件的机床，为了防止在加工中切削液等飞散
到外部而具有包围该加工机12的内部的罩16。在罩16的面对机器人14的开闭
面16a设置有大致矩形状的开口部18。加工机12具有能够沿开闭面16a滑动以
关闭该开口部18的门20。
门20通过作为电动马达的一例的伺服马达22而移动以打开和关闭开口
部18。在伺服马达22的输出轴(未图示)例如机械连结有由滚珠丝杠机构构成
的开闭机构24。门20机械连结到开闭机构24，伺服马达22经由该开闭机构24
以与输出轴的旋转相应的速度来开闭门20。这样，在本实施方式中，伺服马
达22作为使门20开闭的门驱动部发挥功能。
机器人14例如是垂直多关节型机器人，具有固定在地面的基底26、能够
转动地连结到基底26的机器人臂28、设置在机器人臂28的前端部的手30。手
30把持工件或者工具，通过机器人臂28的动作经由开口部18进入加工机12的
内部和从加工机12的内部退出。由此，能够自动更换作为加工对象物的工件
和/或装设在加工机12的工具等。
系统10具备以包围机器人14的周围的方式设置的栅栏32。栅栏32具有用
于使该栅栏32的一部分能够开闭的栅栏门34，且栅栏32与加工机12一起划定
图2中的斜线所示的区域36。该区域36被划定为包括机器人14的动作范围38
的一部分的区域。更具体地说，区域36被划定为包括机器人14的动作范围38
中的除了位于加工机12的内部(比门20靠内侧)的部分以外的部分。
栅栏门34能够开闭地安装于栅栏32，通过该栅栏门34，使用者能够从栅
栏32的外部进出区域36内。在该栅栏门34设置有开关40。该开关40检测栅栏
门34是否被打开。具体地说，该开关40在栅栏门34被关闭时电导通而接通，
在使用者打开栅栏门34时，该导通被切断而断开。例如可以在使用者开闭栅
栏门34时通过手动地连接/解除连接来使该开关40接通/断开，也可以在栅栏
门34开闭时自动接通/断开该开关40。
接着，参照图3说明系统10的框图。系统10具备加工机控制部44和机器
人控制部48。加工机控制部44向除了设置于加工机12的伺服马达22以外的加
工机用致动器42发送控制信号来控制加工机12的动作。机器人控制部48向设
置于机器人14的机器人用致动器46发送控制信号来控制机器人14的动作。加
工机控制部44和机器人控制部48以相互能够通信的方式连接。
机器人用致动器46例如包括内置在机器人14的机器人臂28和手30中的
伺服马达。机器人控制部48具有CPU、由RAM等构成的存储器以及伺服放大
器，向机器人用致动器46发送指令来使机器人臂28和手30动作。
具体地说，机器人控制部48使机器人臂28动作来从开口部18进入加工机
12的内部，使手30动作来把持工件或者工具。接着，机器人控制部48使机器
人臂28动作来将由手30把持的工件或者工具搬出到加工机12的外部。这样，
机器人14能够从加工机12自动更换工件、工具等。
加工机用致动器42例如包括内置于加工机12的主轴的伺服马达。加工机
控制部44具有CPU、由RAM等构成的存储器和伺服放大器，向加工机用致动
器42发送指令来使加工机12动作。具体地说，加工机控制部44对工具进行旋
转驱动，通过该工具加工设置在加工机12的内部的工件。
在本实施方式中，加工机控制部44具有控制门20的驱动用的伺服马达22
的门控制部50的功能。在内置于加工机控制部44的存储器中预先存储有决定
门20的移动速度的第一指令值。为了使门20以第一速度开闭，将该第一指令
值发送到伺服马达22。
在以第一速度开闭门20时，加工机控制部44读出第一指令值，将该第一
指令值发送到伺服马达22。伺服马达22以与从加工机控制部44接收到的第一
指令值相应的转速来对输出轴进行旋转驱动，并经由开闭机构24使门20以第
一速度开闭。
加工机控制部44与开关40以能够通信的方式连接。开关40在设置于栅栏
32的栅栏门34被打开时，将通知栅栏门34打开的信号发送到加工机控制部
44。加工机控制部44基于从开关40接收到的信号来判断使用者是否进入了区
域36内。
下面说明加工机控制部44进行使用者进入判断时的具体例。作为第一具
体例，系统10也可以具备设置在栅栏32的外部的退出通知用按钮。在该实施
例中，在系统10从使用者接收作业命令而加工机12开始作业后，在栅栏门34
被打开时，开关40向加工机控制部44发送第一打开信号。
加工机控制部44在接收到第一打开信号时，判断为人进入了区域36内，
为了使门20的移动速度减速，变更发送给伺服马达22的指令值。具体地说，
加工机控制部44将用于驱动伺服马达22的指令值从第一指令值变更为第二
指令值。
为了使门20以比上述第一速度低速的第二速度移动而将该第二指令值
发送到伺服马达22。例如，第二指令值预先被存储在内置于加工机控制部44
的存储器中。
加工机控制部44在接收到第一打开信号后，将该第二指令值发送到伺服
马达22。伺服马达22经由开闭机构24使门20以与第二指令值相应的第二速度
开闭。这样，门20在栅栏门34打开后以比栅栏门34打开前的第一速度低速的
第二速度进行开闭。
之后，当使用者按下设置在区域36的外部的退出通知用按钮时，加工机
控制部44从退出通知用按钮接收信号，判断为使用者退出到了区域36的外
部。然后，加工机控制部44将伺服马达22的驱动用的指令值从第二指令值再
度变更为第一指令值来使门20以第一速度进行开闭。
另外，作为第二具体例，加工机控制部44也可以基于栅栏门34打开的次
数来判断使用者是否进入区域36内。在该实施例中，在系统10从使用者处接
收作业命令而加工机12开始作业后，在栅栏门34第一次打开时，开关40向加
工机控制部44发送第一打开信号。
加工机控制部44在接收到第一打开信号时，判断为人进入到了区域36
内。然后，加工机控制部44将伺服马达22的驱动用的指令值从第一指令值变
更为第二指令值。接着，在栅栏门34关闭时，开关40发送第一关闭信号。加
工机控制部44在接收到第一关闭信号时，判断为使用者关闭了栅栏门34。
在接收到第一关闭信号后栅栏门34第二次打开时，开关40向加工机控制
部44发送第二打开信号。在接收到第二打开信号后栅栏门34关闭时，开关40
发送第二关闭信号。在接收到该第二关闭信号时，加工机控制部44判断为使
用者从区域36退出。
然后，加工机控制部44将伺服马达22的驱动用的指令值从第二指令值再
度变更为第一指令值。在该实施例中，门20在从栅栏门34第一次被打开时到
第二次被关闭的期间，以比第一速度低速的第二速度进行开闭。
这样，在本实施方式中，加工机控制部44基于来自设置于栅栏门34的开
关40的打开信号(和/或关闭信号)来判断使用者是否进入了区域36内。即，开
关40作为用于检测人进入了区域36内的可能性的进入检测部发挥功能。
根据本实施方式，加工机控制部44经由开关40检测使用者进入了区域36
内的可能性，在判断为具有该可能性的情况下，使门20的移动速度减速。通
过该结构，能够可靠地回避使用者被门20夹住的危险性。
另外，根据本实施方式，通过栅栏32划定区域36，并且通过开关40构成
检测使用者进入了区域36内的可能性的进入检测部。根据该结构，能够更简
单且廉价地构建系统10，因此能够降低系统10的制造成本。
此外，也可以在由开关40检测出使用者进入了区域36内的可能性时，加
工机控制部44使决定伺服马达22的最大扭矩的扭矩限制值降低。具体地说，
在加工机控制部44基于从开关40接收到的打开信号(和/或关闭信号)而判断
为使用者进入了区域36内的情况下，将伺服马达22的扭矩限制值从第一扭矩
限制值变更为比该第一扭矩限制值小的第二扭矩限制值。
而且，加工机控制部44以该第二扭矩限制值驱动伺服马达22。该第一扭
矩限制值和第二扭矩限制值也可以预先存储在内置于加工机控制部44的存
储器中。根据该结构，加工机控制部44在具有使用者进入了区域36内的可能
性的情况下，能够降低关闭门20时的移动速度和关闭门20的力这两者。由此，
能够更有效地保护使用者的安全。
另外，在本实施方式中，叙述了如图3所示地加工机控制部44具有门控
制部50的功能的情况。然而，不限于此，也可以是机器人控制部具有门控制
部的功能。在图4中示出该实施方式。在该系统10’中，机器人控制部48’具有
控制伺服马达22的门控制部50的功能。
机器人控制部48’与开关40电连接，基于从开关40接收到的打开信号(和/
或关闭信号)来判断使用者是否进入了区域36内。机器人控制部48’当判断为
使用者进入了区域36内时，将伺服马达22的指令值从第一指令值变更为第二
指令值，由此，使开闭门20时的移动速度减速。
接着，参照图5和图6说明本发明的另一其它实施方式所涉及的系统60。
此外，对与上述实施方式相同的要素标注相同的标记，并省略详细的说明。
系统60具备加工机12和机器人14、非接触传感器64、66、68和70、栅栏72和
74。
非接触传感器64、66、68和70与栅栏72和74划定图6的斜线所示的区域
62。该区域62被划定为包括机器人14的动作范围38的一部分的区域。具体地
说，区域62被划定为包括机器人14的动作范围38中的除了位于加工机12的内
部(比门20靠内侧)的部分以外的部分。
非接触传感器64和66例如具有能够通过照射电磁波来检测物体(包括电
波传感器、光学传感器)的远程传感器，在非接触传感器64和66之间辐射电
磁波76。与该电磁波76的传播路径一致地划定出区域62的一个虚拟的边界线
B1(图6)。非接触传感器64和66能够在(例如包括使用者的手、脚、身体等)
物体与该电磁波76(即边界线B1)交叉时，检测物体的交叉。
同样地，非接触传感器68和70例如具有远程传感器，在非接触传感器68
和70之间辐射电磁波78。与该电磁波78的传播路径一致地划定出区域62的一
个虚拟的边界线B2(图6)。非接触传感器68和70能够在物体与该电磁波78(即
边界线B2)交叉时，检测物体的交叉。
另一方面，栅栏72以在非接触传感器64与罩16的开闭面16a之间延伸的
方式设置，划定区域62的边界线中的一边。同样地，栅栏74以在非接触传感
器70与罩16的侧壁之间延伸的方式设置，划定区域62的边界线中的一边。
这样，在本实施方式中，通过非接触传感器64、66、68和70、栅栏72和
74划定区域62。而且，非接触传感器64、66、68和70能够在有物体与区域62
的边界线B1和B2交叉的情况下，非接触地检测物体与边界线B1和B2交叉。
接着，参照图7说明系统60的框图。系统60具备向加工机用致动器42发
送控制信号来控制加工机12的加工机控制部80和向机器人用致动器46发送
控制信号来控制机器人14的机器人控制部82。加工机控制部80和机器人控制
部82以相互能够通信的方式连接。
机器人控制部82具有CPU、由RAM等构成的存储器和伺服放大器，向机
器人用致动器46发送指令来使机器人14动作。另外，加工机控制部80具有
CPU、由RAM等构成的存储器以及伺服放大器，向加工机用致动器42发送指
令来使加工机12动作。
在本实施方式中，加工机控制部80具有控制使门20移动的伺服马达22的
门控制部84的功能。在内置于加工机控制部80的存储器中预先存储有与上述
的实施方式相同的第一指令值。在以第一速度开闭门20时，加工机控制部80
向伺服马达22发送第一指令值。伺服马达22以与第一指令值相应的转速对输
出轴进行旋转驱动，并经由开闭机构24使门20以第一速度进行开闭。
加工机控制部80与非接触传感器64、66、68和70电连接。非接触传感器
64、66、68和70在有物体与区域62的边界线B1和/或B2交叉时，将边界交叉
信号发送到加工机控制部80。加工机控制部80基于从非接触传感器64、66、
68和70接收到的边界交叉信号来判断使用者是否进入了区域62内。
下面说明加工机控制部80进行使用者进入判断时的具体例。作为第一具
体例，系统60也可以具备设置在区域62的外部的退出通知用按钮。在该例子
中，在系统60从使用者处接收作业命令而加工机12开始作业后，在有物体与
边界线B1和/或B2交叉时，对应的非接触传感器64、66、68和70向加工机控
制部80发送第一边界交叉信号。
加工机控制部80在接收到第一边界交叉信号时，判断为使用者进入了区
域62内，将发送到伺服马达22的指令值从第一指令值变更为第二指令值。加
工机控制部80在接收到第一边界交叉信号后，将第二指令值发送到伺服马达
22，该伺服马达22经由开闭机构24使门20以与该第二指令值相应的第二速度
进行开闭。
之后，当使用者按下设置在区域62的外部的退出通知用按钮时，加工机
控制部80从退出通知用按钮接收信号，判断为使用者退出到了区域62的外
部。然后，加工机控制部80将用于驱动伺服马达22的指令值从第二指令值返
回到第一指令值来使门20以第一速度进行开闭。这样，在从检测到有物体与
边界线B1和/或B2交叉时到使用者按下退出通知用按钮的期间，门20以比第
一速度低速的第二速度进行开闭。
另外，作为第二具体例，加工机控制部80也可以基于物体与边界线B1
和/或B2交叉的次数来判断使用者是否进入区域62内。在该例子中，在系统
60从使用者处接收作业命令而加工机12开始作业后，在物体第一次与边界线
B1和/或B2交叉时，对应的非接触传感器64、66、68、70向加工机控制部80
发送第一边界交叉信号。
加工机控制部80在接收到第一边界交叉信号时，判断为使用者进入了区
域62内。然后，加工机控制部80将伺服马达22的驱动用的指令值从第一指令
值变更为第二指令值。接着，在物体第二次与边界线B1和/或B2交叉时，对
应的非接触传感器64、66、68、70向加工机控制部80发送第二边界交叉信号。
加工机控制部80在接收到第二边界交叉信号时，判断为使用者从区域62
退出。然后，加工机控制部80使伺服马达22的驱动用的指令值从第二指令值
返回到第一指令值。在该实施例中，在从物体第一次与边界线B1和/或B2交
叉时到物体第二次与边界线B1和/或B2交叉的期间，门20以比第一速度低速
的第二速度进行开闭。
这样，在本实施方式中，加工机控制部80基于来自非接触传感器64、66、
68、70的边界交叉信号来判断使用者是否进入了区域62内。即，非接触传感
器64、66、68和70作为用于检测人进入了区域62内的可能性的进入检测部发
挥功能。
根据本实施方式，加工机控制部80经由非接触传感器64、66、68、70检
测使用者进入了区域62内的可能性，并在判断为具有该可能性的情况下，使
门20的移动速度减速。根据该结构，能够可靠地回避使用者被门20夹住的危
险性。
另外，根据本实施方式，通过能够非接触地检测物体与边界线B1和/或
B2交叉的非接触传感器64、66、68、70来构成检测使用者进入了区域62内的
可能性的进入检测部。根据该结构，能够以更广的边界线高精度地检测使用
者进入了区域62内的可能性，因此能够构建操作性更优异的系统。
此外，在本实施方式中，叙述了如图7所示地加工机控制部80具有门控
制部84的功能的情况。然而不限于此，也可以是机器人控制部82具有门控制
部84的功能。
另外，也可以在由非接触传感器64、66、68、70检测出使用者进入了区
域62内的可能性时，加工机控制部80使决定伺服马达22的最大扭矩的扭矩限
制值降低。具体地说，在基于从非接触传感器64、66、68、70接收到的边界
交叉信号而判断为使用者进入了区域62内的情况下，加工机控制部80将伺服
马达22的扭矩限制值从第一扭矩限制值变更为比该第一扭矩限制值小的第
二扭矩限制值。
另外，在本实施方式中，作为用于检测使用者进入了区域62内的可能性
的进入检测部，叙述了应用非接触传感器64、66、68、70的情况。然而不限
于此，作为进入检测部例如也可以应用CCD传感器、CMOS传感器这样的拍
摄传感器，还可以使用如麦克风那样的电声音变换器来通过声波检测使用者
是否进入了区域62内。
接着，参照图8说明本发明所涉及的系统10、60的动作流程的一例。图8
所示的流程在系统10、60从使用者处接收到作业开始命令时开始。
在步骤S1中，加工机控制部44、80判断人是否进入了预先设定的区域36、
62内。例如在系统10中，加工机控制部44判断是否从开关40接收到了第一打
开信号。在接收到第一打开信号的情况下，加工机控制部44判断为人进入了
区域36内，进入步骤S2。另一方面，在没有接收到第一打开信号的情况下，
加工机控制部44判断为使用者没有进入区域36内，进入步骤S6。
另外，在系统60中，加工机控制部80判断是否从非接触传感器64、66、
68、70接收到了第一边界交叉信号。在接收到了第一边界交叉信号的情况下，
加工机控制部80判断为人进入了区域62内，进入步骤S2。另一方面，在没有
接收到第一边界交叉信号的情况下，加工机控制部80判断为人没有进入区域
62内，进入步骤S6。
在步骤S2中，加工机控制部44、80将用于驱动伺服马达22的指令值从第
一指令值变更为第二指令值。如上所述，第二指令值与第一指令值相比为驱
动伺服马达22使门20以低速的速度移动的指令值。
在步骤S3中，加工机控制部44、80判断使用者是否从预先设定的区域36、
62退出。例如，在系统10中，加工机控制部44判断是否从设置在区域36的外
部的退出通知用按钮接收到了信号。在从退出通知用按钮接收到了信号的情
况下，加工机控制部44判断为使用者从区域36退出，进入步骤S4。另一方面，
在没有从退出通知用按钮接收到信号的情况下，加工机控制部44判断为使用
者没有从区域36退出，进入步骤S7。
另一方面，在系统60中，加工机控制部80判断是否从非接触传感器64、
66、68、70接收到了第二边界交叉信号。在接收到了第二边界交叉信号的情
况下，加工机控制部80判断为使用者从区域62退出，进入步骤S4。另一方面，
在没有接收到第二边界交叉信号的情况下，加工机控制部80判断为使用者没
有从区域62退出，进入步骤S7。
在步骤S4中，加工机控制部44、80将用于驱动伺服马达22的指令值从第
二指令值变更为第一指令值。在步骤S5中，加工机控制部44、80判断加工机
12的加工等作业是否结束。当判断为作业结束时，加工机控制部44、80结束
图8的动作流程。另一方面，当判断为作业没有结束时，加工机控制部44、
80返回到步骤S1。
在步骤S1中判断为使用者没有进入区域36、62内的情况下，在步骤S6
中，加工机控制部44、80判断加工机12的加工等作业是否结束。当判断为作
业结束时，加工机控制部44、80结束动作流程。另一方面，当判断为作业没
有结束时，加工机控制部44、80返回到步骤S1。
另外，在步骤S3中判断为使用者没有从区域36、62退出的情况下，在步
骤S7中，加工机控制部44、80判断加工机12的加工等作业是否结束。当判断
为作业结束时，加工机控制部44、80结束动作流程。另一方面，当判断为作
业没有结束时，加工机控制部44、80返回步骤S3。
在上述实施方式中，叙述了加工机12为机床的情况。然而不限于此，加
工机12例如也可以为如注塑成型机那样的成型机或者冲压机这种用于加工
物体来使物体成型的任何机械。另外，作为加工机的代替，例如能够应用用
于组装部件的组装机械、用于清洗物体的清洗机、用于整理物品的整理机械
或者用于使物品颗粒化的造粒机械这样的各种作业机械。
另外，在上述实施方式中，叙述了在检测出人进入了区域36、62内的可
能性时，加工机控制部44、80使门20从与第一指令值相应的第一速度变更为
与第二指令值相应的第二速度的情况。然而不限于此，也可以在检测出人进
入了区域36、62内的可能性时，加工机控制部44、80使用多个指令值来使门
20的移动速度减速。
例如，在检测出人进入了区域36、62内的可能性时，加工机控制部44、
80使门20的移动速度从第一速度逐渐减速到第二速度、第三速度、···第n
速度(n为任意的整数)。在该情况下，内置于加工机控制部44、80的存储器也
可以预先存储与第一速度对应的第一指令值、与第二速度对应的第二指令值、
与第三速度对应的第三指令值、···以及与第n速度对应的第n指令值。
以上通过发明的实施方式说明了本发明，但上述实施方式并不限定权利
要求书所涉及的发明。另外，组合了在本发明的实施方式中所说明的特征的
方式也包括在本发明的技术范围中。然而，并不限定为这些特征的组合的全
部均是发明的解决方式所必须的。并且，本领域人员可知在上述的实施方式
中能够增加多种变更或者改良。
另外，权利要求书、说明书以及附图中所示的装置、系统、程序和方法
中的动作、过程、步骤、工序以及阶段等各处理的执行顺序没有特别明示为
“在…之前”、“在…以前”等，另外应该留意的是只要不是将之前的处理的输
出用于之后的处理就能够以任意的顺序来实现。关于权利要求书、说明书和
附图中的动作流程，为了方便使用“先、”、“接着、”等来进行了说明，但是
并不意味着必须以该顺序实施。