JP2018508867A - 数値制御機械の軸の原点復帰及び後続の位置決めのための装置及び手順 - Google Patents

Abstract

数値制御機械の軸の原点復帰及び後続の位置決めをするための装置であって、前述の装置の機械のワークテーブルを動かすためのモータ手段に、動作可能に接続している運動アクチュエータ手段（１３）、制御部（１４）、少なくとも１つのワークする軸の定義のために、制御部（１４）に動作可能に接続している入力／出力部（１５）、を含み、前述の装置は、誘導型または容量型のいずれかの少なくとも１つのスイッチングセンサ（１２）と、前述の少なくとも１つのスイッチングセンサ（１２）により、前述の少なくとも１つのワークテーブル上で特定される、少なくとも１つのスイッチングポイント（１１）を定義するための、少なくとも１つのスイッチングバー（１０）と、１つまたは複数のスイッチングセンサを挿入、保護及びスライドするためのセンサハウジング（２０）と、を備えることにより、特徴付けられ、前述のスイッチングセンサ（１２）及びスイッチングポイント（１１）は固定または移動可能であって、前述の少なくとも１つのスイッチングバー（１０）は前述の少なくとも１つのスイッチングセンサ（１２）のための検出領域を含み、前述の領域は、第１検出セクション（１８）と、第２検出セクション（１７）と、前述の複数の保護及び固定領域（１６）とにそれぞれ共有される、装置。

Description

本発明は、コンピュータ数値制御（ＣＮＣ）機械の軸の原点復帰及び位置決めのための装置に関する。

更に、本発明は、前述の装置によるＣＮＣ機械の軸の原点復帰及び後続の位置決めのための手順に関する。

特に、本発明の適用可能な範囲の数値制御機械としては、ワークセンタ、フライス盤、旋盤、ロボット、及び、より一般的に、コンピュータシステムによって、そのコンポーネントのうち少なくとも１つを自動制御及び移動すること、を特徴とする機械が意図される。

一般的に、「原点復帰」という用語により参照される操作は、数値制御機械の軸の位置をリセットすることと、「零点」として定義される位置に設定することと、軸とそれに対応するワークスペース内のツールの各点における位置、速度及び加速度の検出を可能にする絶対参照システムを定義すること、とである。

特に、軸の位置をリセットする前述の操作（「原点復帰」として知られる）は、この操作によりスイッチングポイントが定義されるが、前述の操作が終了しない間は、常に相対位置決めを参照する。

その後、前述のスイッチングポイントが前述の「原点復帰」操作によって定義されるとき、後続の各軸の位置決めが絶対位置決めとなり、インクリメンタル測定システムを使用して運動制御を提供する。

いずれにしても、絶対測定システムを使用する必要はない。

前述の原点復帰手順の正確度及び再現性は、高精度で測定及びスキャンを実行するための主要な側面であることは明らかであり、停電に起因するシステムブロックのとき、または、中断された操作を繰り返すもしくは再開して、電子デバイス（ＵＳＢ、ＨＤ、等）にそれらを保存し、任意のビデオデバイス（タブレット、スマートフォン、等）に表示し、周辺機器（キーボード、マウス、等）により制御し、共有し（ネットワーク、ウェブ、等）、変更し（ＣＡＤ−ＣＡＭソフトウェア）、デバイスの開始位置を手動で見つける必要なしに、それらを同じワークスペースまたは他のワークスペースに再現する必要があるときはいつでも、特に有用である。

各軸に適用される、正確かつ信頼性の高い原点復帰の構成はまた、システムのあらゆる最終的なハードウェア異常を検出するのにも有用である。

従来の技術によれば、前述の数値制御機械における前述の原点復帰及び後続の軸とそれに対応するツールの位置決め操作は、参照システムとして用いられる、軸の端部位置点に基づき動作する機械的センサにより主に実現されている。

この方針では、書類番号ＵＳ ４２２５ ９２８ Ａが機械式センサによるＣＮＣ機械の軸の位置決めのための装置を説明している。

しかしながら、前述の装置の明らかな構造的制限により、機械的センサによる軸の位置決め操作は、かなり大きい位置誤差を必然的に引き起こすことに留意されたい。このため、前述の位置誤差を修正するために第２のセンサの使用が必要となる。

これを念頭において、前述の既知の装置は必然的に、実質的に複雑な構造を有し、かつメンテナンスが簡潔ではないことは明らかである。

一方、前述の既知の装置の上述の構造特性に関して、軸の位置決め操作には実質的に長い時間が必要であり、また、高いレベルでの正確度及び信頼性を常に実現できるとは限らない。

数値制御機械の軸のリセット及び位置決め手順のための装置は、以下の特許文献からも既知である。１９９５年１０月１０日に出願された「Ｄｉｇｉｔｉｚｉｎｇ Ｐｒｏｂｅ」と題するＵＳ６０７６９５３Ａ号、２００４年２月２４日に出願された「Ｐｏｓｉｔｉｏｎ ｄｅｔｅｃｔｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ」と題するＧＢ２４１１４７５Ｂ号、２０１２年４月５日に出願された「Ｄｅｖｉｃｅ ｆｏｒ ｅｒｒｏｒ ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ ｆｏｒ ＣＮＣ ｍａｃｈｉｎｅｓ」と題するＥＰ２６４７４７７Ａ１号。

前述の装置のさらなる欠点は、機械的なストローク端センサが、コンポーネント及び使用されている構造材の摩耗によって、実質的に急速な劣化に曝されていることである。

一方、機械加工制御及び軸と対応するツール及び、より一般的に、装置の可動部分の位置決め制御をするための、前述の既知の装置に使用されているセンサは、例えば、機械加工残留物または潤滑冷却剤によって決定される、相当な応力、急速な劣化及び汚れに曝されている。

本発明は、上記の欠点を認識するところから始め、解決策を提供することを目的とする。

本発明の目的は、実質的に短時間で高い正確度を実現することを可能にする、数値制御機械（ＣＮＣ）の軸の原点復帰及び後続の位置決めのための装置を提供することである。

本発明の目的はまた、前述の操作に関する高いレベルでの再現性を実現することを可能にする上記の装置を提供することでもある。

本発明の目的はまた、機械の機能及び動作を保つため、電磁ノイズ、振動、衝撃、粉塵、汚れ、機械加工残留物及び湿度に対し、センサに相応の保護を提供することが可能な上記の装置を提供することでもある。

本発明の他の目的は、ワークスペースを、機械的センサにより避けられない障害から十分に防ぐことが可能な、上記の装置を提供することである。

本発明のもう１つの目的は、高いレベルの柔軟性を有しており、従って、同じ機械内において、変位の容易な検出や集計操作の実行等を実現することが可能な、上記の装置を提供することである。

一方、本発明の目的は、容易なメンテナンスかつ相対的に少ないコストの、実質的に簡潔な構造を有する、上記の装置を提供することである。

更に、本発明の目的は、上記の装置による数値制御機械の軸の原点復帰及び後続の位置決めのため手順を更に提供することである。

これらの目的を考慮し、本発明は、数値制御機械の軸の原点復帰及び後続の位置決めをするための装置及び手順を提供し、その本質的な特性が請求項１の主題となっている。

本発明の更なる有利な特性は、独立請求項２〜１５において説明される。

独立請求項１６は、上記の装置による数値制御機械の軸の原点復帰及び後続の位置決めのための手順に関する。

上記の請求項は、本明細書に完全に組み込まれるものとする。

本発明は、非限定的な例としてのみ提供される添付の図面を参照した以下の詳細な説明から、より明らかになるだろう。
数値制御機械の軸の原点復帰及び後続の位置決めのための装置の、第１の好ましい実施形態を示す。 図１の装置のスイッチングバーの実施形態の等角投影図を示す。 スイッチングバーの構造詳細の等角投影図を示す。 スイッチングバーの更なる実施形態の詳細を示す。 センサハウジングの好ましい実施形態の正面図を示す。 センサハウジングの好ましい実施形態の等角図を示す。 センサハウジングの好ましい実施形態の断面図を示す。 ワークする軸の原点復帰及び後続の位置決めの手順に関与する要素の模式図を示す。 本発明において説明される装置を用いることによる、数値制御機械のＸ軸の原点復帰及び後続の位置決め手順の実施形態を模式的に示す。 本発明において説明される装置を用いることによる、数値制御機械のＸ軸の原点復帰及び後続の位置決め手順の実施形態を模式的に示す。

上述の図面を参照して、これ以降、本発明による数値制御機械の軸の原点復帰及び後続の位置決めのための装置の、第１、第２の実施形態の説明が提供される。

前述の装置は、従来の技術によれば、
前述の装置のワークテーブルを動かすためのモータ手段に、動作可能に接続している運動アクチュエータ手段１３と、
制御部１４と、
少なくとも１つのワークする軸の定義のために、前述の制御部１４に動作可能に接続している入力／出力部１５と、
を備える。

有利なことに、本発明によると、前述の装置は、誘導型または容量型のいずれかの少なくとも１つのスイッチングセンサ１２、２１、２２と、前述の少なくとも１つのスイッチングセンサ１２、２１、２２により、前述の少なくとも１つのワークテーブル上で特定される、少なくとも１つのスイッチングポイント１１、３４を定義するための、少なくとも１つのスイッチングバー１０、３０と、１つまたは複数のスイッチングセンサを挿入、保護並びにスライドするためのセンサハウジング２０と、を備え、前述のスイッチングセンサ１２、２１、２２及びスイッチングポイント１１、３４は固定または移動可能であって、前述の少なくとも１つのスイッチングバー１０、３０は前述の少なくとも１つのスイッチングセンサ１２、２１、２２のための検出領域を含み、前述の領域は第１検出セクション１８、３１、第２検出セクション１７、３２並びに複数の保護及び固定領域１６にそれぞれ共有される、装置。

このようにして、少なくとも１つの軸の前述の少なくとも１つのセンサ１２、２１、２２により発せられる高転流周波数の信号により、また、非接触で動作し、実質的に電磁ノイズ、振動、衝撃、粉塵、汚れ、加工残留物及び湿度環境の影響を受けない前述の少なくとも１つのセンサ１２、２１、２２の高いレベルの信頼性を実現すべく、前述の少なくとも１つの軸の原点復帰及び位置決めは、高いレベルの正確度及び再現性で実施される。

好都合には、例示された実施形態（図２ａ及び図２ｂ）において、前述のスイッチングバー１０は前述の第２検出セクション１７を定義する溝を有する。

誘導型または容量型のいずれかの、前述の少なくとも１つのスイッチングセンサ１２、２１、２２を使用することで、ワークスペースの中の全体空間を合理的に低減することが可能となり、従って、前述の少なくとも１つの近接センサの信号スイッチングによって特定される既知の点から開始してストローク端を定義する操作を、ソフトウェア手段によって実行することが可能となり、従来技術の欠点を解消することも、また留意されたい。

よって、本発明によれば、従来の技術の欠点は解決する。

本発明によると、誘導型または容量型の任意の種類の近接センサの使用が可能である。

好ましくは、前述の少なくとも１つの誘導型または容量型のセンサ１２、２１、２２は、ＮＣ型センサ（すなわち、金属体からの最小距離に配置された場合、連続的に信号を発することが出来、また中断することが出来るセンサ）、または、ＮＯ型センサ（すなわち、金属体から最小距離に配置された場合は信号を発し、また、そこから離された場合は中断することが出来るセンサ）である。前述のセンサは、産業アプリケーションの必要性と作業環境の特性に応じて、請求項に記載の装置に、種々の形状、サイズ、材料で使用される。

選択されたセンサ型に応じて、方向、強度、周波数、障害、及び検出表面精度、の変更が可能である。

前述の少なくとも１つのスイッチングポイント１１、３４は、前述の軸上の区別された既知の点であって、そこにおいて前述の少なくとも１つのスイッチングセンサ１２、２１、２２がそのステータスを変更し、従って点の座標を検出し、それを前述の軸の基準として設定することが可能な点を表す。

ここで図２ａ及び図２ｂを参照すると、それぞれ、スイッチングバー１０の前述の第１の好ましい実施形態の等角投影図（図２ａ）、及び追加的な構造詳細（図２ｂ）を示す。

好都合には、前述の例示された実施形態（図１も参照）において、スイッチングバー１０は強磁性材料で作製され、保護及び固定領域１６と、第１検出セクション１８と第２検出セクション１７を備えている。

この場合、スイッチングポイント１１は、前述の少なくとも１つのスイッチングセンサ１２がそのステータスを変更する点で定義される。

スイッチングポイント１１はセクション１７及び１８の間の接続点に対応する。

一方、センサが強磁性表面または誘電性を有する材料の十分近くに移動され、測定可能な信号を提供可能なとき、回路を閉じることが可能な誘導型または容量型の近接センサを使用することで、常に正確度をもって軸の位置を知ることを可能にする絶対参照点がそれぞれの軸に対して定義される。これは、空間におけるワークテーブルに関しても同じである。

変形例において（図示せず）、前述の少なくとも１つのスイッチングバーは誘電体材料から作製されており、前述の保護及び固定領域と、前述の第１検出セクション及び第２検出セクションとを含む。

一例として、前述の誘電体材料は高分子材料、木、紙、ガラス、または、容量型センサにより検出可能な任意の他の種類の材料であり得る。

有利なことに、前述のスイッチングバーは可撓性誘電体材料（例えば、可撓性高分子材料）から作製されていてよい。

有利なことに、本発明によれば、前述の第１検出セクション１８、第２検出セクション１７のそれぞれの検出セクションは、必要に応じて、異なる材料から作製されていてよい。

好都合には、図示されていない実施形態によれば、前述のスイッチングポイントは、スイッチングバーを交換する必要なしに適宜移動されてよい。

本発明による装置の一実施形態において（図示せず）、前述のスイッチングバーは実質的に円形状を有する。

一方、本発明の更なる一実施形態において（図示せず）、スイッチングバーは、都合にあわせて選択された異なる材料から作製されている複数のレイヤを含む。

なお、多層の構造の存在により同時に複数の誘導近接センサを使用出来ることに留意されたい。

好都合には、本発明の実施形態によれば、前述のセクション１７及び１８は隣接しており、異なる高さを有し、またそれらの相対表面は、前述の少なくとも１つのセンサ１２の検出軸に対して垂直であり、少なくとも１つのセンサ１２は、前述の少なくとも１つのセンサ１２の検出軸に対して垂直となるように据え付けられている。

本発明の実施形態において、
前述の少なくとも１つのセンサ１２の検出軸に垂直な、前述の第１セクション１８の表面は、前述の少なくとも１つのセンサ１２の最大検出距離よりも短い、前述の少なくとも１つのセンサ１２からの距離を有し、
前述の少なくとも１つのセンサ１２の検出軸に垂直なセクション１７の表面と、前述の少なくとも１つのセンサ１２の検出軸に垂直なセクション１８の表面との間の高さの差は、好ましくは少なくとも５ｍｍである。

前述の少なくとも１つのセンサ１２の検出軸に垂直なセクション１７の表面と、前述の少なくとも１つのスイッチングセンサとの間の距離は、少なくとも７ｍｍである。

一方、前述の少なくとも１つのセンサ１２の検出軸に垂直なセクション１８の前述の表面は検出され、前述の少なくとも１つのセンサ１２に対してより距離のあるセクション１７の表面は検出されないことに留意されたい。

使用されるスイッチングセンサの型及びその構造の特徴に応じて、異なるパラメータも適宜使用され得るので、本実施形態を参照して示される上述の距離及びサイズは、純粋に例として、それほど限定的でないと考慮されるべきであることは、明らかに理解されよう。

前述において示したように、前述のスイッチングバー１０は、前述の少なくとも１つのスイッチングセンサ１２を汚れから保護する機能を有する前述の保護及び固定領域１６を含む。

前述の保護及び固定領域１６は、前述の少なくとも１つのセンサ１２によって検出されない。

前述の保護領域はまた、保護キャップ１９の固定のための他、更にそのスイッチングバー１０の設置を簡素化するためにも使用される。

前述の保護キャップ１９は、埃及び外部物質からの保護機能に加えて、取り外すことが簡単に出来、平行度再較正を実行する必要がなく、装置の迅速なメンテナンス操作の実行が可能である。

好ましくは、何らの機械構造の変更の必要なく、前述のスイッチングバー１０はクロステーブル上に提供される溝により、ワークテーブルに対して固定される。

本実施形態において、前述のスイッチングバー１０は、軸のストローク長さと等しい最小長さを有する。審美的理由及び組み立てを簡便にするために、前述のスイッチングバー１０は、好ましくは、それがその上に据え付けられている軸の長さＬと同じ長さで作製される。

例えば、スイッチングバー１０の長さは軸ストローク長さと等しく、材料はアルミニウム・アンチコロダル（登録商標）（６０６０ Ｔ６）である。

これにより、有利な技術効果を達成することが出来、必要な場合は、機械の「零点位置」の計算が完全に自律して実行される。

図３は、本発明の第２の実施形態を示し、そこで、スイッチングバー３０は溝を有さず、同時に、それは異なる強磁性の特徴を有する複数の材料により特徴づけられ、前述の材料は多層の形態で存在する。

参照している前述の第１の実施形態と共通する、本発明の前述の第２の実施形態の更なる構造的特徴については、ここでの更なる説明は省略する。

特に、本実施形態によれば、前述のスイッチングバー３０は複数の材料から作製されており、各材料は各自の強磁性の特徴を有する。前述のスイッチングバーは、材料３１からなる第１セクション、材料３２からなる第２セクション、接触面３３、スイッチングポイント３４、保護及び支持材３５からなるセクションを含み、そのセクション３１及び３２の厚さは１〜１０ｍｍの間に含まれる。

スイッチングバー３０において、少なくとも１つの前述のスイッチングセンサ３６のスイッチングが、スイッチングポイント３４において発生し、材料セクション３１を材料セクション３２に接触させ、接触面３３及び異なる強磁性の特徴を有する前述の複数の材料を通して、取得される。

セクション３１及び３２の厚さは、好ましくは、材料の使用環境及び材料の種類に応じて、１〜１０ｍｍの間に含まれる。

転流センサ３６の種類は、上述の材料、その量、及び厚さの選択に影響する。

スイッチングバー３０の一実施形態において、前述の少なくとも１つのスイッチングセンサ３６は、好ましくは誘導近接センサである。

スイッチングバー３０は、セクション３１及び３２を支持する機能と、更に、前述の少なくとも１つのスイッチングセンサ３６と保護する機能とを有する、更なるセクション３５により特徴付けられる。

セクション３５の材料は、セクション３１もしくは３２の材料のうちの１つと同じであってよく、または、そのどちらとも異なっていてもよい。

図４ａ、図４ｂ及び図４ｃは、本発明による装置のセンサハウジング２０の好ましい実施形態を示す。

前述のセンサハウジング２０は１つまたは複数のスイッチングセンサを含んでもよく、更に、複数のセンサハウジング２０が本発明による装置に存在してもよい。

上記の図４ａ〜図４ｃに示される実施形態において、前述のセンサハウジング２０は２つの誘導センサ２１、２２を含み、センサ２１はワーク軸Ｙに沿って動作し、センサ２２は軸Ｘに沿って動作する。

前述の実施形態において、センサ２２は固定され、移動するスイッチングバー１０上でスイッチし、一方、センサ２１は移動可能で、固定されたスイッチングポイントでスイッチする。

変形例において、センサ２２は移動可能で、固定されたスイッチングポイントでスイッチし、一方、センサ２１は固定され、移動するスイッチングバー１０上でスイッチする。

上述の説明により、特に好都合には、数値制御のワークセンタに関するアプリケーションに、Ｘ−Ｙクロステーブルが提供されることが分かる。

センサ２１及び２２は、センサハウジング２０内に得られる特定の穴２３に挿入され、前述の穴にはねじが切られている。センサ位置は、螺合または螺合解除による回転移動により、上方及び下方に調整される。

この調整により、スイッチングポイントに対するセンサ高さの上げ下げが可能となる。

前述のセンサハウジング２０は更に、センサを制御部１４及び入力／出力部１５に接続する、配線要素２４及び２５を含む。

センサハウジング２０は、ワークテーブルに対して、据え付けポイント２６により固定されている。

特に、図４ｃの断面は、スイッチングセンサ２１、２２及び配線要素２４、２５を含む、センサハウジング２０の詳細を示す。

前述のセンサハウジング２０の上に、前述のスイッチングバー１０が、保護キャップ３６により保護され、配置されている。

センサハウジング２０は、第１の部分２８を含み、第２の部分２７の内側をスライドし、前述の第２の部分２７の厚さは前述の第１の部分２８より大きい（図４ｃを参照）。

前述の好ましい実施形態は、センサハウジング２０内に含まれ、かつ前述の第１の部分２８（図４ｃ）を含む誘導センサ２２が、検出セクション１７及び１８に対して平行方向にスライドすることを可能にする。

センサハウジング２０は汚れからスイッチングセンサを保護し、センサの組み立てを簡素化し、数値制御機械における空間を縮小する。

前述のセンサハウジングの一実施形態において、露出したままで測定を実行するセンサ２１及び２２の端部は、非強磁性材料により保護される。

有利なことに、前述のセンサハウジング２０には、配線要素２４及び２５、並びに、センサ２１及び２２の各センサ位置を調整するための螺合手段２３が設けられる。これにより、誘導スイッチングセンサ２２は、表面１８から５ｍｍ未満、好ましくは前述の表面から３ｍｍ以下の距離に、螺合または螺合解除により調整される。

本発明の他の実施形態（図示せず）において、前述のセンサハウジング、前述の少なくとも１つのスイッチングセンサのそれぞれは、前述の制御部、前述の入力／出力部のそれぞれとの操作的相互作用のための無線モードの受信／送信手段を含む。

特に、これにより、配線または異なる物理的な接続が存在することに関する欠点を克服することが可能となる。

本発明の更なる実施形態（図示せず）において、前述の制御部、前述の入力／出力制御部のそれぞれは、前述のセンサハウジング内に含まれてよい。

図５は、軸の原点復帰及び位置決め手順に関与する要素の模式図を示す。

前述の図を参照すると、数値制御機械の軸の位置決めのための装置に含まれる要素は、本発明によれば、以下のように定義される。
１００：ワークテーブルのモータ付きワークスペース、
２００：制御部、
３００：入力／出力部、
１０１：移動可能な誘導センサまたはスイッチングポイント、
１０２：固定された誘導センサまたはスイッチングポイント、
１０４：入力／出力部により定義されるストロークの左端、
１０５：入力／出力部により定義されるストロークの右端、
１０６：ハードウェアにより定義されるストロークの左端、
１０７：ハードウェアにより定義されるストロークの右端、
１０８：ワークテーブル１３０の移動に関する物理的な左限、
１０９：ワークテーブル１３０の移動に関する物理的な右限、
１１０：機械の安全ゾーンの左側限界、
１１１：機械の安全ゾーンの右側限界、
領域１：点１０１の位置決めが可能な領域、
領域２：点１０２の位置決めが可能な領域、
領域３：点１０８及び点１０９により区切られる、移動可能なワークテーブル１３０の可動制限範囲の中にある、点の範囲を区切る領域。
領域４：それぞれ、点１０８、点１１０、点１０９及び点１１１により区切られる、ワークテーブル１３０の可動範囲外の安全点を含む領域。
１２０：入力／出力部により可視化されるモータ付きワークテーブルの変位、
１３０：ワークテーブル長、
１４０：点１０２の先験的に知られている位置値、
１５０：点１０２に対するストロークの右端の位置。位置値は入力／出力部により定義される、
１６０：点１０２に対するストロークの左端の位置。位置値は入力／出力部により定義される、
１７０：使用される誘導センサの検出能力に応じて、１０ｍｍ未満の寸法、好ましくは２〜３ｍｍの間に含まれる寸法を有する、領域１と領域２との間の空間。

誘導信号のスイッチングの際に、点Ｘ（「リセット」もしくは「原点復帰」）またはＸ（Ｚ）は軸のリセット点として定義される。

有利なことに、前述の制御部１４は
モータ駆動部、
パルス列信号及びアナログ信号によるモータ制御盤、
ＦＰＧＡボード
を含む。

特に、前述の制御部は全てのスイッチングセンサからデータを受信し、必要であればデータ処理を実行し、入力／出力部１５にデータを転送する。

前述の運動アクチュエータ１３は、例えばステッピング／ブラシレス／ＤＣ／ＡＣモータ等の、ワークテーブルを動かすためのモータを含む。

入力／出力部１５は、一義的に運動法則を定義する、９つまでの補間軸を取り扱うコンピュータベースの「運動制御システム」を含む。

前述のコンピュータシステムは、ＩＳＯコードと適合性があり、モータパラメータの制御をするため、以下を含むシミュレーション及びリアルタイム操作の実行を可能にする。
信号の適切な周波数、
台形状の速度及び加速度プロファイル、
軸運動較正、
バックラッシュ誤差補正。

入力／出力部１５は、運動アクチュエータ手段１３のフィードバック及び誤差信号を監視している。

有利なことに上述の装置は、適用される原点復帰手順、センサの種類、ワークテーブル／ツールの位置決め及び制御に応じて、異なる形状及び寸法を有する近接センサによって発せられた信号のスイッチングバーの使用を含む。

「原点復帰」手順を実施した後、空間における正確かつ制御された本体の移動と、更なる探知可能な表面の生成と、を通じ、例えば塗料の噴霧を通じて、類似の誘導型または容量型の近接センサを用いて、接触や放射が無い物体の存在をスキャン及び検出する手順に進むことが可能となる。

［本明細書に説明される装置による、数値制御機械の軸の原点復帰及び後続の位置決めのための手順］

これ以降に説明されるのは、本明細書に説明される装置による、数値制御機械の軸の原点復帰及び後続の位置決めのための手順の実施形態である（図６ａ及び図６ｂ）。

前述の手順は、
前述の少なくとも１つのセンサ２２の検出軸に対して垂直方向に、前述の少なくとも１つのセンサ２２とスイッチングバー１０のセクション１８の表面との間の接触の有／無を検出する、段階と、
前述の少なくとも１つのセンサ２２の検出軸に対して垂直方向に、前述の少なくとも１つのセンサ２２とセクション１８の表面との接触が再び無くなる／見つかるまで、ワークテーブルを素早く動かす、段階と、
前述の少なくとも１つのセンサ２２の検出軸に対して垂直方向に、前述の少なくとも１つのセンサ２２とセクション１８の表面との接触が再び見つかる／無くなるまで、前とは逆方向にワークテーブルをゆっくり動かす、段階と、
前述の少なくとも１つのセンサ２２の検出軸に対して垂直方向に、前述の少なくとも１つのセンサ２２とセクション１８の表面との接触が無くなる／再び見つかるまで、前とは逆方向にワークテーブルをゆっくり動かす、段階と、
スイッチングポイント１１の座標を保存する、段階と、
検出されたスイッチングポイント１１に応じて、前述のワークテーブルのストロークの左端とストロークの右端とを設定する、段階と、
予め定義されたワーク領域内に前述のワークテーブルを位置決めする、段階と
を含む、手順。

原点復帰の段階の前の位置決めの段階は、スイッチングポイントの適切な選択により最小化され得ることに留意されたい。

更に、原点復帰から開始して、ソフトウェア手段により各個の軸のストロークの左右端を定義することができれば、装置に何らのハードウェア変更を施すことなく、都合に応じて、調整可能な作業領域内で絶対位置決めを実現することが可能となる。

本発明の好ましい実施形態において、前述の数値制御機械の軸の原点復帰手順及び後続の位置決めは、前述の変位Ｘ（Ｚ）が、誘導センサ１０２の誘導信号スイッチングにより検出される場合、磁場の変化により特徴付けられる。

誘導センサ１０２の信号（センサにおける誘導電流の非常に急速な変化）は、ケーブルを通じてセンサに接続されている制御部２００へ送信される。

制御部は、取得した値と信号の変化をビデオスクリーンにリアルタイムで示す入力／出力部３００に、情報を送る。

スイッチングが実行されるとき、原点復帰点は、Ｘ（Ｚ）＝１０１＝１０２である。

機械の安全領域内の原点復帰点の位置は、いくつかのファクタに依存する。例として、従って網羅的ではないが、前述のファクタの一部を以下に列記する。
障害として意図されている機械の配置、組み立て、設計、安全性及び配線の容易さ。
機械の軸の移動領域に関する内部及び外部の障害。位置決めシステムの一実施形態において、前述の障害を領域３から領域４へ移動するための拡張が用いられる。
機械加工操作の原点復帰及び位置決めの双方の時間最適化。全体の時間は、スイッチングバーの導入により短縮される。更に、考慮している軸の確率分布に応じて、最多の機械加工操作が実行される点に機械の零点を位置決めすることにより、全体の時間を短縮することが可能である。
衝突防止が必要。いくつかの軸において、スイッチングポイントの選択は、安全性に大きく影響する。本発明の特定の実施形態において、Ｚ軸の原点復帰は、ワークテーブル上に据え付けられている、サイズが未知であり得る物体との衝突の可能性を回避するため、上方向に動くことにより実施される。本実施形態において、スイッチングポイントを探索する段階中に発生する反転運動によって生じる安全上の問題の可能性により、スイッチングバーは提供されない。

好ましい実施形態において、原点復帰手順はＺ軸から開始して実行される。

本発明によれば、前述の手順によって、１Ｄ、２Ｄまたは３Ｄのそれぞれの数値制御機械の作業領域を高い正確度で定義し、またビデオスクリーンに表示することが可能となり、複数の構成を通じて、ソフトウェア手段を通じストローク端を定義する機械の「零点」を、それぞれの軸の位置、速度およびトルクをスピンドルの回転速度を含み補完する、３Ｄ空間に設定することを可能にする。

原点復帰手順の一実施形態においては、センサがそのステータスをスイッチする点は軸ストロークの中間部に配置されており、従って、前述の作動条件では、原点復帰時間が半分となる。

本発明は、限定する意図はなく、例示的に説明されてきたが、しかし、当業者により、本明細書に添付の特許請求の範囲に定義される、関連する保護分野から逸脱せず、変形及び／または変更が施されてもよいことは意図される。

前述の記載に照らせば明白であるように、数値制御機械（ＣＮＣ）の軸の原点復帰及び後続の位置決めのための前述の装置により、実質的に短時間で、高い正確度を実現することが可能である。

更に、示されている前述の装置は、前述の操作の再現性を高いレベルで実現出来る。

加えて、特定の前述の装置は機械の機能及び動作を保つため、電磁ノイズ、振動、衝撃、粉塵、汚れ、機械加工残留物及び湿度に対し、センサに相応の保護を提供することが可能である。

更に、言及されている前述の装置により、ワークスペースを、機械的センサにより避けられない障害から十分に防ぐことが可能である。

更に、前述の装置は、高いレベルの柔軟性を有しており、従って、同じ機械内において、変位の容易な検出や集計操作の実行等を実現することが可能である。

一方、指定された前述の装置は、容易なメンテナンスかつ相対的に少ないコストの、実質的に簡潔な構造を有している。

また、本発明は更に、上記の装置による数値制御機械の軸の原点復帰及び後続の位置決めのための手順を提供する。

上記より明らかなように、本発明は導入部において説明した目的を簡潔かつ効率的な態様で実現することを可能にする。

Claims (16)

1. 数値制御機械の軸の原点復帰及び後続の位置決めをするための装置であって、
   前記装置の機械のワークテーブルを動かすためのモータ手段に、動作可能に接続している運動アクチュエータ手段と、
   制御部と、
   少なくとも１つのワークする軸の定義のため、前記制御部に動作可能に接続している入力／出力部と
   を備え、
   前記装置は、
   誘導型または容量型のいずれかの少なくとも１つのスイッチングセンサと、前記少なくとも１つのスイッチングセンサにより、前記少なくとも１つのワークテーブル上で特定される、少なくとも１つのスイッチングポイントを定義するための、少なくとも１つのスイッチングバーと、１つまたは複数のスイッチングセンサを挿入、保護及びスライドするためのセンサハウジングと、を備え、前記スイッチングセンサ及びスイッチングポイントは固定または移動可能であって、前記少なくとも１つのスイッチングバーは前記少なくとも１つのスイッチングセンサのための検出領域を含み、前記検出領域は第１検出セクション、第２検出セクション、並びに複数の保護及び固定領域にそれぞれ共有され、
   少なくとも１つの軸の前記少なくとも１つのセンサにより発せられる高転流周波数の信号により、また、非接触で動作し、実質的に電磁ノイズ、振動、衝撃、粉塵、汚れ、加工残留物及び湿度環境の影響を受けない前記少なくとも１つのセンサの高いレベルの信頼性を実現すべく、前記少なくとも１つの軸の原点復帰及び位置決めは、高いレベルの正確度及び再現性をもって実施される、装置。
2. 前記スイッチングバーは前記第２検出セクションを画定する溝を含む、請求項１に記載の装置。
3. 前記少なくとも１つのスイッチングバーは強磁性材料から作製されており、前記複数の保護及び固定領域及び前記第１検出セクションと前記第２検出セクションを含む、請求項１または２に記載の装置。
4. 前記少なくとも１つのスイッチングバーは誘電体材料から作製されており、前記複数の保護及び固定領域並びに前記第１検出セクションと第２検出セクションのそれぞれを含む、請求項１または２に記載の装置。
5. 前記第１検出セクションと第２検出セクションのそれぞれは異なる材料から作製されている、請求項１から４のいずれか一項に記載の装置。
6. 前記スイッチングバーは、実質的に円形状を有する、請求項１から５のいずれか一項に記載の装置。
7. 前記スイッチングバーは、異なる材料から作製されている複数の層を含む、請求項１から６のいずれか一項に記載の装置。
8. 前記スイッチングバーは、可撓性誘電体材料から作製されている、請求項４に記載の装置。
9. 前記第１検出セクション及び前記第２検出セクションは隣接しており、異なる高さを有し、またそれらの表面は、前記少なくとも１つのセンサの検出軸に対して垂直であり、前記少なくとも１つのセンサの検出軸に対して垂直となるよう据え付けられている、請求項１に記載の装置。
10. 前記少なくとも１つのセンサの検出軸に垂直に、前記少なくとも１つのスイッチングセンサと前記第１検出セクションの表面との間の距離は、前記少なくとも１つのセンサの最大検出距離よりも小さい、請求項１から９のいずれか一項に記載の装置。
11. 前記少なくとも１つのスイッチングバーは、複数の材料から作製されており、それぞれの材料は適切な強磁性の特徴を有し、前記スイッチングバーは、材料からなる第１セクション、材料からなる第２セクション、接触面、スイッチングポイント、保護及び支持材からなるセクションを含み、前記第１セクションと前記第２セクションの厚さは１〜１０ｍｍの間に含まれる、請求項１から３のいずれか一項に記載の装置。
12. 前記スイッチングバーは、その上に前記スイッチングバーが据え付けられているワークテーブルのストロークに等しい最小長さを有する、請求項１から１１のいずれか一項に記載の装置。
13. 前記センサハウジングは、各センサの位置を調整するための、配線手段及びねじ締め手段を含む、請求項１に記載の装置。
14. 前記センサハウジングと前記少なくとも１つのスイッチングセンサはそれぞれ、前記制御部と前記入力／出力部のそれぞれに対する、操作的相互作用のためのワイヤレス受信／送信手段を含む、請求項１に記載の装置。
15. 前記制御部は
    モータ駆動部
    パルス列信号及びアナログ信号によるモータ制御盤
    ＦＰＧＡボード
    を含み、
    前記制御部は、全てのスイッチングセンサからデータを受信し、必要に応じてデータ処理を実行し、またデータを入力／出力部に転送する、請求項１から１４のいずれか一項に記載の装置。
16. 請求項１から１５のいずれか一項に記載の装置による、数値制御機械の軸の原点復帰及び後続の位置決めの手順であって、前記手順は、
    前記少なくとも１つのセンサの検出軸に対して垂直方向に、前記少なくとも１つのセンサとスイッチングバーの前記第１検出セクションの表面との間の接触の有／無を検出する、段階と、
    前記少なくとも１つのセンサの検出軸に対して垂直方向に、前記少なくとも１つのセンサと前記第１検出セクションの表面との接触が再び無くなる／見つかるまで、ワークテーブルを素早く動かす、段階と、
    前記少なくとも１つのセンサの検出軸に対して垂直方向に、前記少なくとも１つのセンサと前記第１検出セクションの表面との接触が再び見つかる／無くなるまで、前とは逆方向にワークテーブルをゆっくり動かす、段階と、
    前記少なくとも１つのセンサの検出軸に対して垂直方向に、前記少なくとも１つのセンサと前記第１検出セクションの表面との接触が無くなる／再び見つかるまで、前とは逆方向にワークテーブルをゆっくり動かす、段階と、
    スイッチングポイントの座標を保存する、段階と、
    検出されたスイッチングポイントに応じて、前記ワークテーブルのストロークの左端とストロークの右端とを設定する、段階と、
    予め定義されたワーク領域内に前記ワークテーブルを位置決めする、段階と
    を備える、手順。

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