JP2896910B2 - 工作機械における可動部の原点復帰方法 - Google Patents

工作機械における可動部の原点復帰方法

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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は工作機械における可動部の原点復帰方法に
関する。
〔従来の技術〕
最近、NC工作機械がますます広く使われるようになっ
てきている。このNC工作機械にはテーブルあるいは刃物
台などといったモータの正逆回転に応じ固定部に対して
正逆移動する可動部がある。NC工作機械では、可動部の
一特定位置を原点(機械原点)として定め、同原点を基
準として可動部の移動制御がなされる。
第6図は、従来のNC工作機械の構成を模式的にあらわ
すブロック図である。
このNC工作機械では、テーブル51はボールネジ52を介
してモータ53と繋がっていて、モータ53の回転に伴いボ
ールネジ52が回りテーブル51が移動するようになってい
る。モータ53が一方向に回転(正転)するとテーブル51
が原点から離れる方向に移動し、モータ53が反対方向に
回転(逆転)するとテーブル51が原点に向かう方向に移
動する。
一方、モータ53が回転するとパルスゼネレータ54から
パルス信号が制御部60に送られる。このパルスゼネレー
タ54は、モータ53の1回転毎に決まった回転位置でZ相
パルス(位置信号)を発するとともに、微小角回転毎
に、互いに90°位相がずれた2相のパルス信号を発す
る。
スイッチ55はテーブル51の原点接近検知用スイッチで
あって、テーブル51が原点の少し手前(原点近傍)まで
きたときにオン状態になり、入力ポートI/O61により制
御部60側でテーブル51の原点接近が検知される。
このNC工作機械では、テーブル51の原点復帰は以下の
ようにして行われる。
第7図にみるように、原点復帰動作に入ると、テーブ
ル51がスイッチ55をオンさせるまではテーブル51は速
送りされ、スイッチ55がオンし原点接近が検知された後
は、テーブル51は機械の弾性変形等による誤差を少なく
するため低速送りされる。そして、テーブル51がさらに
原点に近づき、第8図にみるように、スイッチ55がオフ
してから最初に発生するZ相パルスZ1が出された後は、
パラメータとして入力されているグリッドシフト量だけ
移動してからテーブル51が停止する。停止した位置が原
点であり、これでテーブル51が原点に復帰したことにな
る。テーブル51の原点復帰に続いて、機械座標系の原点
合せのための「0」クリア操作(リセット)を行う。
〔発明が解決しようとする課題〕
従前は、以上のようなテーブル51の原点復帰を工作機
械の毎電源投入時おこなっていた。しかしながら、最近
のNC工作機械は、電池等のバックアップ電源を備えてお
り、電源を切った後もテーブル51の機械座標が工作機械
内に保持されるようになっていて、電源再投入時、テー
ブル51の移動位置が直ちに正しく分かる(絶対値検出機
能)ため、テーブル51の原点復帰を毎電源投入時にいち
いち行う必要がなくなった。
一方、NC工作機械を製造する上からは、前記スイッチ
55の装着に伴うスイッチ取付作業や配線引き回し作業は
簡単でないため、スイッチ55の廃止が望まれている。し
かし、滅多にないとはいえ機械組立時や絶対値検出機能
の故障時にはテーブルを原点に復帰させなければならな
いから単にスイッチを外すということはできない。さら
に、殆ど使用されないスイッチ55の故障が原因でNC工作
機械自体の稼働停止を招くという恐れもある。
この発明は、上記のような事情に鑑み、スイッチ装着
を必要とすることなく原点復帰が容易に行えるNC工作機
械における可動部の原点復帰方法を提供することを課題
とする。
〔課題を解決するための手段〕
本発明は、モータの正逆回転に応じて固定部に対し正
逆移動する可動部と、前記モータの1回転毎に決まった
回転位置で位置信号を発する信号発生手段とを備えてい
る工作機械における可動部の原点復帰方法において、前
記可動部には指標を設けておくとともに、前記固定部に
は前記位置信号のひとつとその次の位置信号とが発せら
れる時の前記指標位置に対応する固定部上の2点を示す
第1の目印と第2の目印を原点側から第1、第2の順で
設けておいて、前記可動部を、その指標が前記両目印の
間にくるように位置させておいてから、前記モータの駆
動で前記第1の目印側に移動させることにより、前記指
標が前記第1の目印に達したことをあらわす位置信号が
発せられてからさらに所定量移動させることにより原点
まで送るようにする工作機械における可動部の原点復帰
方法である。
この発明の工作機械における可動部としては、被加工
物を載置するテーブル、あるいは、被加工物を削る刃を
装着する刃物台が挙げられるが、これに限らない。可動
部の移動態様は直線移動に限らず回転移動などの場合も
ある。
可動部を動かすために使われるモータとしては、例え
ば、サーボモータが挙げられるが、これに限らない。
〔作用〕
この発明にかかる工作機械における可動部の原点復帰
方法では、可動部の指標と固定部の第1、第2の目印と
を設け、可動部を、その指標が前記両目印の間にくるよ
うに位置させ、モータの駆動で可動部を送れば、必ず、
可動部の指標が第1の目印に達した定位置で常に位置信
号が得られるから、その後、この位置信号を利用して原
点までの僅かな一定距離だけ手動的に、あるいは、自動
的に送るようにすれば原点復帰が完了する。
このように、この発明によれば、スイッチを設けずと
も、可動部を容易に原点に復帰させられるのである。
〔実施例〕
続いて、この発明にかかる工作機械における可動部の
原点復帰方法を、実施例に基づいて説明する。
第1図は、この発明の方法の一例を実施するNC工作機
械の構成を模式的にあらわすブロック図、第2図は、こ
のNC工作機械のパルスゼネレータから出力される3系統
のパルス信号をあらわす説明図である。
NC工作機械では、テーブル1はボールネジ2を介して
モータ3と繋がっていて、モータ3の回転に伴いボール
ネジ2が回りテーブル1が移動するようになっている。
モータ3が正転するとテーブル1が原点から離れる方向
に移動し、モータ3が逆転するとテーブル1が原点に向
かう方向に移動する。テーブル1にはテーブル1と共に
動く指標5が設けられている。指標5としては、例え
ば、テーブルに止め付けた突片やテーブル表面につけた
刻印が挙げられるが、これに限らない。
一方、モータ3が回転するとパルスゼネレータ4か
ら、第2図にみるようなA相信号、B相信号およびZ相
信号の3系統のパルス信号が制御部10へ送られる。第2
図(a)に示すA相信号と第2図(b)に示すB相信号
は、それぞれ、モータの微小角回転毎に出されるパルス
信号であり、A相・B相両信号間には90°の位相差があ
る。回転方向が変わると、A相・B相両信号間の位相差
が逆になるため、この位相の正逆をみてモータの正逆転
を検出している。パルス信号はアップダウンカウンタ11
で計数される。正転の場合は加算カウント、逆転の場合
は減算カウンタであり、もちろん、アップダウンカウン
タ11の計数値がテーブル1の位置に対応している。
第2図(c)に示すZ相信号は、モータ3の1回転毎
に決まった回転位置で出されるパルス信号(位置信号)
である。
なお、制御部10は、他に、当然、モータ駆動部12、マ
イクロプロセッサ(CPU)13、ROM14、RAM15なども備え
ている。
続いて、NC工作機械の組み上げ後に必ず行う第1回目
の原点復帰の場合をまず説明する。厳密に言えば、この
時、テーブル1は復帰というより始めて原点に達するこ
とになるが、本発明にいう復帰には、この場合も含めら
れている。
テーブル1を原点の近くまで移動させる。
モータ3を低速で回転させテーブル1を低速送りさせ
て、原点に近い位置でZ相信号Z1(第8図参照)が発せ
られる時のテーブル1の位置を探し、この時の指標5位
置に対応する固定台6上の点に目印A(例えば刻印)を
打つ。
再び、モータ3を低速で回転させテーブル1を低速送
りさせて、Z相信号Z1の次のZ相信号Z2(第8図参照)
が発せられる時のテーブル1の位置を探し、この時の指
標5位置に対応する固定台6上の点に目印B(例えば刻
印)を打つ。
したがって、目印Aの方が目印Bよりも原点に近いと
ころにある。
Z相信号Z1、Z2が発せられる位置の検出は、例えば、
Z相信号が発せられたことがCRT画面上で表示される制
御プログラムを用いれば容易である。このような制御プ
ログラムをNC工作機械自体が備えていてもよい。
なお、目印として、第5図に示すものを用いてもよ
い。すなわち、この場合、固定台6上に短冊状印8を設
け、右側短辺8aを目印A、左側短辺8bを目印Bとして使
うのである。
このようにして、固定台6に、最初のZ相信号Z1とそ
の次のZ相信号Z2とが発せられる時の指標5位置に対応
する固定台6上の2点を示す目印A(第1の目印)と目
印B(第2の目印)を原点側から目印A、目印Bの順で
設けるのである。
目印A、Bを設けた後、続いて、モータ3を手動操作
駆動し、テーブル1をその指標5が両目印A、Bの間に
くるように位置させる。
上記のように、テーブル1をその指標5が両目印A、
Bの間にくるように位置させておいて、まずテーブル1
を目印A側に向かって一定の低速度で送る。
テーブル1が送られてゆき、そのうち、指標5が目印
Aに達するとZ相信号1が発せられる。
このZ相信号Z1が発せられた時、テーブル1を一旦自
動的に又は強制的に停止させる。
ついで、機械的な基準ゲージを用い、テーブル1を手
動送りで基準ゲージで定められる距離だけ移動させる。
停止位置が機械原点である。
そして、この機械原点とZ1信号発生位置の差(グリッ
ドシフト量)をアップダウンカウンタ11から読み取り、
原点復帰用制御プログラム内のパラメータとして格納す
るとともに、機械座標系の原点合せのための「0」クリ
ア(リセット)操作を行えば、完了である。
第3図は、以上の流れを示すフローチャートである。
このように、この実施例では第1回目の原点復帰は事実
上手動的に行われる。
つぎに、必要に応じて行う第2回目以降の原点復帰の
場合を説明する。
第2回目の場合、指標A,Bが既に設けられているた
め、前記〜は省略される。
′目印A、Bを設けた後、続いて、モータ3を手動操
作駆動し、テーブル1をその指標5が両目印A、Bの間
にくるように位置させる。
′ついで、NC工作機械に組み込まれている原点復帰用
制御プログラムをスタートさせる。
(a)そうすると、テーブル1は目印A側に向かって一
定の低速度で送られる。
(b)テーブル1が送られてゆき、そのうち、指標5が
目印Aに達するとZ相信号Z1が発せられる。
(c)このZ相信号Z1が発せられた後は、テーブル1は
予めパラメータとして入れられているグリッドシフト量
だけ動いて停止する。停止位置が原点であることはいう
までもない。
(d)テーブルの停止に続いて、機械座標系原点合用の
「0」クリア(リセット)がなされる。
第4図は、以上の流れを示すフローチャートである。
このように、この実施例では第2回目以降の原点復帰は
事実上自動的に行われる。
このNC工作機械は、勿論、電池等のバックアップ電源
を備え、電源を切断後もテーブルの機械座標が保持され
ていて(絶対値検出機能が採用されていて)、電源再投
入した時に、いちいち、テーブル1の原点復帰を行う必
要はない。ただ、その後、機械の故障などにより、テー
ブル1の原点復帰を行う必要が生じた場合は、モータ3
を手動操作し、テーブル1をその指標5が両目印A、B
の間にくるように位置させておいて、上記制御プログラ
ムをスタートさせればよい。
この発明は、上記実施例に限らない。例えば、上記第
2回目以降の原点復帰における「0」クリアを、自動的
に行なわず、手動操作により行うようにしてもよい。さ
らに、第2回目以降の原点復帰の場合も、原点復帰用制
御プログラムを使わずに、第1回目の〜の手順で行
うようにしてもよい。
〔発明の効果〕
この発明の工作機械における可動部の原点復帰方法
は、スイッチを設けることなく、可動部を容易に原点に
復帰させることができるので、工作機械の製造を容易に
し、スイッチの故障による工作機械自体の稼働停止の恐
れもない。
【図面の簡単な説明】
第1図は、この発明の方法の一例を実施するNC工作機械
の構成を模式的にあらわすブロック図、第2図は、この
NC工作機械のパルスゼネレータから出力される3系統の
パルス信号をあらわす説明図、第3図は、上記NC工作機
械において第1回目の原点復帰を行う際の流れをあらわ
すフローチャート、第4図は、上記NC工作機械において
第2回目以降の原点復帰を行う際の流れをあらわすフロ
ーチャート、第5図は、目印の他の例をあらわす平面
図、第6図は、従来の方法を実施するNC工作機械の構成
を模式的にあらわすブロック図、第7図は、このNC工作
機械における原点からの移動距離に対するテーブル送り
速度およびスイッチのオン・オフ状態の関係をあらわす
グラフ、第8図は、テーブルの移動時間経過とZ相信号
の発生の関係をあらわす説明図である。 1……テーブル(移動部)、3……モータ、4……パル
スゼネレータ(信号発生手段)、5……指標、6……固
定台(固定部)、A……目印(第1の目印)、B……目
印(第2の目印)

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】モータの正逆回転に応じて固定部に対し正
    逆移動する可動部と、前記モータの1回転毎に決まった
    回転位置で位置信号を発する信号発生手段とを備えてい
    る工作機械における可動部の原点復帰方法において、前
    記可動部には指標を設けておくとともに、前記固定部に
    は前記位置信号のひとつとその次の位置信号とが発せら
    れる時の前記指標位置に対応する固定部上の2点を示す
    第1の目印と第2の目印を原点側から第1、第2の順で
    設けておいて、前記可動部を、その指標が前記両目印の
    間にくるように位置させておいてから、前記モータの駆
    動で前記第1の目印側に移動させることにより、前記指
    標が前記第1の目印に達したことをあらわす位置信号が
    発せられてからさらに所定量移動させることにより原点
    まで送るようにする工作機械における可動部の原点復帰
    方法。
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