JP2963787B2 - 位置制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、数値制御装置（以下、
ＮＣ装置という）を備える工作機械、計測装置等に用い
られる位置制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、ＮＣ装置に用いられる位置制御装
置には、作業者が段取替えの為タレット位置を移動させ
たり、工具オフセットを求めたりする場合の為に手動運
転モードが用意されており、この手動運転モードにおい
て、具体的な目標位置が曖昧な場合でも手動送りボタン
を押している間だけ送りオーバライドスイッチによって
決められる所定の送り速度で可動部分を素早く移動させ
る位置制御方法と、パルスハンドルを回すことにより発
生されるパルスの数と送り単位量の切り換えスイッチに
よって決められる所定の移動量との積だけ可動部分を移
動させる正確な微小送りに向いた位置制御方法の２つが
用意されていた。

【０００３】図９は、従来の位置制御装置の構成を示す
ブロック図、すなわち手動運転モードの際に、手動送り
ボタンを押している間だけ送りオーバーライドスイッチ
によって決められる所定の送り速度で可動部分を移動さ
せる位置制御装置のブロック図である。位置制御装置
は、予め決められた手動送り速度に対応する単位時間当
たりの移動距離Ｌ０を発生する移動距離発生手段１０、
および手動送りを停止させるための単位時間当たりの移
動距離ゼロを発生する移動距離ゼロ発生手段１２を備え
ており、移動距離発生手段１０は信号１００を出力する
ようになっており、移動距離ゼロ発生手段１２は信号１
０１を出力するようになっている。そして、移動距離発
生手段１０には、送り速度を変化させるための定数（通
常１０から１５段階の定数）を選択して信号１００に選
択した定数を乗算して信号１０２を生成する定数乗算手
段１４が接続されており、定数乗算手段１４には、プラ
ス方向の手動送りボタンスイッチ１６のａ接点およびマ
イナス方向の手動送りボタンスイッチ１８のａ接点が接
続されており、ボタンスイッチ１６または１８を押して
いる間だけａ側に接続され通常はｂ側に接続されてい
る。同様に、移動距離ゼロ発生手段１２には、プラス方
向の手動送りボタンスイッチ１６のａ接点およびマイナ
ス方向の手動送りボタンスイッチ１８のｂ接点が接続さ
れている。なお、図示しないがボタンスイッチ１６，１
８を同時に押した場合に、いずれのボタンスイッチも動
作させないインターロックが設けられている。更に、ボ
タンスイッチ１６および１８には、ボタンスイッチ１６
の出力１０３からボタンスイッチ１８の出力１０４を減
算する減算器２０が接続されており、減算器２０には、
送りボタンスイッチ１６，１８の入／切で送り速度がス
テップ状に変化し大きな加速度すなわち大きなトルクが
発生するのを適当な加減速方法を用いて抑える加減速処
理部２２が接続されている。

【０００４】そして、加減速処理部２２には、現在まで
に指令された単位時間当たりの移動距離を積算して必要
な位置指令値を生成する位置指令値発生器２４が接続さ
れており、位置指令値発生器２４には制御軸の位置制御
を行う位置制御部２６が接続されている。なお、手動運
転モード以外の運転モードでは、減算器２０の出力信号
１０５が遮断される構成になっている。また、第２軸お
よび第３軸の位置制御装置も同様の構成である。

【０００５】また、位置制御部は、図１０に示すよう
に、位置指令値発生器２４から指令された位置指令値１
０７から刃物台２８の位置を検出する位置検出器３０か
ら位置検出器用インターフェイス３２を介して得られた
現在位置１０８を減算する減算器３４を備えており、減
算器３４には、減算器３４の出力信号１０９を増幅する
位置制御増幅器３６が接続されている。更に、位置制御
増幅器３６には、位置制御増幅器３６の出力信号１１０
からサーボモータ３８の回転速度を検出するタコジェネ
レータ４０の出力信号１１１を減算する減算器４２が接
続されており、減算器４２には、減算器４２の出力１１
２を増幅する速度制御増幅器４４が接続されている。そ
して、速度制御増幅器４４には、速度制御増幅器４４の
出力信号１１３からサーボモータ３８に流れている電流
を検出する電流検出器４６からの電流検出値１１４を減
算する減算器４８が接続されており、減算器４８には、
減算器４８の出力信号１１４を増幅する電流制御増幅器
５０が接続されており、電流制御増幅器５０にはサーボ
モータ３８が接続されている。また、サーボモータ３８
の軸にはカップリング５２を介してボールネジ軸５４が
接続されており、ボールネジ軸５４には、ボールネジ軸
５４と螺合するボールネジ部５６が刃物台２８に設けら
れており、ボールネジ軸５４が回転することにより刃物
台２８が矢印方向へ移動するようになっている。ここ
で、各制御増幅器が線形増幅器であると仮定すると、最
終的に前記位置指令値１０７と現在位置１０８とが等し
くなるまで下記刃物台が移動することになる。

【０００６】以下、ＮＣ旋盤において初品加工の為工具
オフセットを設定する場合の例を示す。ここで説明の
為、加工するワークの回転中心線に対して平行な軸をＺ
軸、垂直な軸をＸ軸と定義する。そして、プログラミン
グの際に決めたプログラム原点（Ｚ＝Ｚ₀ ，Ｘ＝Ｘ₀ ）
の位置と、実際にＺ＝０，Ｘ＝０と位置指令を与え工具
が位置決めする位置（Ｚ＝Ｚ₁ ，Ｘ＝Ｘ₁ ）のずれ△Ｚ
と、△Ｘ（△Ｚ＝Ｚ₁ −Ｚ₀ ，△Ｘ＝Ｘ₁ −Ｘ₀ ）とを
工具オフセットと呼び、このプログラム原点を基にして
作成した切削プログラム内のＺ、Ｘ位置指令をいちいち
変更しなくても以前に作成した切削プログラムがそのま
ま使用出来る様に、工具オフセットを作業者が設定して
いる。

【０００７】現場作業者は、目的とする工具の工具オフ
セットを設定する為に、工具の干渉に注意して上記送り
オーバーライドスイッチと手動送りボタンの操作あるい
はパルスハンドルの操作でチャックに取り付けたワーク
の加工を行い、その寸法をノギス等で測定し操作パネル
上のキーを使いＮＣ装置に入力しなければならない。従
って、ＮＣ旋盤を初めて使用する場合の様に数多くの工
具を取り付けたり、または数多くの工具を交換する場
合、現場作業者にとって相当な作業工数の負担となって
いた。そのため、最近ではワークを加工しその寸法を直
接測定する代わりに、ＮＣ旋盤に工具刃先計測器を取り
付けて工具オフセットを求めたい工具の刃先をこの計測
器のセンサー近傍の位置に上記送りオーバーライドスイ
ッチと手動送りボタンの操作あるいはパルスハンドルの
操作で移動させた後、Ｚ軸方向工具オフセット設定かＸ
軸方向の工具オフセット設定かをスイッチ等で選択し、
予め設定された送りスピードで工具を移動させる計測サ
イクルをスタートさせ、上記送りスピードで工具刃先が
センサーに接触したタイミングによりＮＣ装置がこの工
具の工具オフセットを自動的に演算して設定する工具刃
先計測器機能を有するＮＣ装置が開発されている。

【０００８】図１１は工具刃先計測器機能を有するＮＣ
装置の機能を説明する図である。操作はすべて手動運転
モードに切り換えて行うものとする。Ｐ_H （Ｚ_H ，
Ｘ_H ）は工具の通常退避位置で、Ｐ₁ （Ｚ₁ ，Ｘ₁ ）は
中間位置で、Ｐ_S （Ｚ_S ，Ｘ_S ）は自動計測開始位置で
ある。まず、中間点位置Ｐ₁ （Ｚ₁ ，Ｘ₁ ）まで工具干
渉はないと考え、比較的早い送り速度を送りオーバーラ
イドスイッチで選択し、マイナスＺ軸方向手動送りボタ
ンまたはマイナスＸ軸方向手動送りボタン操作でＰ
₁ （Ｚ₁ ，Ｘ₁ ）へ位置決めする。なお、破線は最短距
離を示し、実線は実際の軌跡を示す。それから、前記セ
ンサー近傍の自動計測開始位置Ｐ_s （Ｚ_s ，Ｘ_s ）まで
工具干渉に注意するため遅い送り速度を送りオーバーラ
イドスイッチで選択し、マイナスＺ軸方向手動送りボタ
ンまたはマイナスＸ軸方向手動送りボタンの操作でＰ_s
（Ｚ_s ，Ｘ_s ）へ位置決めさせる。この場合、Ｚ軸方向
工具オフセット設定を仮定したので、センサーと工具刃
先の間隔はＺ軸方向にできることになる。従って、Ｘ軸
方向工具オフセット設定を仮定した場合には、センサー
と工具刃先の間隔はＸ軸方向にできることになる。

【０００９】次に、Ｚ軸方向工具オフセット設定ならば
プラスＺ軸方向あるいはマイナスＺ軸方向のボタンを選
択して押し、Ｘ軸方向の工具オフセット設定ならプラス
Ｘ軸方向あるいはマイナスＸ軸方向のボタンを選択して
押し、予め設定された送りスピードで工具を移動させる
計測サイクルをスタートさせる。この計測サイクルは、
ＮＣ装置が上記送りスピードで工具刃先がセンサーに接
触したタイミングを検出し、この時の工具位置を正確に
演算しこの工具の工具オフセットを自動的に設定する。
なお、図中の一点鎖線はこの計測サイクルの動きを示
す。

【００１０】次いで、工具刃先計測の動作を図１２のフ
ローチャートに沿って説明する。ＮＣ装置は、手動運転
モードか否か判断し（ステップＳ１）、手動運転モード
であると判断した場合、工具刃先計測を行うか否か判断
する（ステップＳ２）。そして、工具刃先計測を行うと
判断した場合、ＸおよびＺ軸の工具オフセットを設定す
るために、送りボタンやパルスハンドルで各軸方向毎の
位置決めを行う。それから、Ｚ軸方向の工具刃先計測の
スタートボタンが押されたか否か判断し（ステップＳ
３）、Ｚ軸方向の工具刃先計測のスタートボタンが押さ
れたと判断した場合、プラス方向が押されたか否か判断
する（ステップＳ４）。そして、プラス方向が押された
と判断した場合、プラスＺ軸方向の接触点を演算し、プ
ラスＺ軸方向の工具オフセットを設定する（ステップＳ
５）。それから、工具刃先計測を終了するか否か判断し
（ステップＳ６）、工具刃先計測を終了すると判断した
場合、工具刃先計測を終了する。また、工具刃先計測を
終了しないと判断した場合、前述ステップＳ３へ戻る。
更に、前述ステップＳ４において、プラス方向が押され
ていないと判断した場合、マイナスＺ軸方向の接触点を
演算し、マイナスＺ軸方向の工具オフセットを設定し
（ステップＳ７）、前述ステップＳ６以降の動作を行
う。また、前述ステップＳ３において、Ｚ軸方向の工具
刃先計測のスタートボタンが押されていないと判断した
場合、Ｘ軸方向の工具刃先計測のスタートボタンが押さ
れたか否か判断し（ステップＳ８）、Ｘ軸方向の工具刃
先計測のスタートボタンが押されたと判断した場合、プ
ラス方向が押されたか否か判断する（ステップＳ９）。
そして、プラス方向が押されたと判断した場合、プラス
Ｘ軸方向の接触点を演算し、プラスＸ軸方向の工具オフ
セットを設定し（ステップＳ１０）、前述ステップＳ６
以降の動作を行う。更に、前述ステップＳ９において、
プラス方向が押されていないと判断した場合、マイナス
Ｘ軸方向の接触点を演算し、マイナスＸ軸方向の工具オ
フセットを設定し（ステップＳ１１）、前述ステップＳ
６以降の動作を行う。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】従来の工具刃先計測機
能を有するＮＣ装置は、作業者が送りオーバーライドス
イッチと手動送りボタンの操作、あるいはパルスハンド
ルの操作で工具等が取り付けられた可動部分を移動させ
ており、パルスハンドルの操作の場合、送りオーバーラ
イドスイッチと手動送りボタンの操作に比べ送り速度が
非常に遅く、さらにマニシングセンターの様に工具等が
取り付けられた可動部の位置制御を３軸の合成によって
行うＮＣ装置では作業者の手が２本であるので同時に３
軸のパルスハンドルを操作することは出来ないという課
題があるが、これらの操作性が現在でも改善出来ないの
は、ＮＣ装置が各部の位置を数値データで認識している
ので、作業者が希望する目標位置を数値で正確に知らな
い場合は、ある程度の操作性が犠牲になってもＮＣ装置
の性質上しかたがないと考えられていた事と、ＮＣ装置
を用いた工作機械は、量産時の切削プログラムが完成し
ていれば起動ボタンを押すだけで目的がかなうので、上
記の様な段取りの準備や段取替えの時の可動部の移動機
能に対し高い機能が作業者からも求められなかった事が
理由である。更に、１つのタレットを２軸で制御するＮ
Ｃ旋盤では、作業者が素早く工具刃先を移動させるため
に、Ｚ、Ｘ軸の手動送りボタンの操作を同時に操作する
のは作業者の手が２本でありむずかしい事と、各軸の手
動送りスピードを送りオーバーライドスイッチで連続可
変できない事、および一見不便に思えるけれども作業者
が１軸ずつしか操作できない事により工具干渉が知らず
知らずのうちに防げるという利点はあるが、現在の様に
ワークの加工時間の短縮化がかなり進み、少量多品種の
ワークの加工が望まれてくると段取りの準備や段取り替
えに費やす時間を短縮することが課題となっている。

【００１２】発明の目的 この発明はかかる課題を解消するためになされたもので
あって、ＮＣ装置の可動部分を特殊な取手により作業者
の意図する方向へ容易に移動できる位置制御装置を得る
ことを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明は上述事情に鑑み
なされたものであって、この発明に係わる位置制御装置
は、数値制御装置により駆動制御される１制御軸あるい
は直交した２制御軸または３制御軸の合成により位置の
移動を行う可動部と、可動部へ保持部により移動自在に
保持された取手と、作業者がこの取手を掴んで任意の方
向に移動する際に、取手が受ける力の大きさを検出する
力検出手段と、作業者がこの取手を掴んで任意の方向に
移動する際に、取手が受ける力の方向を検出する方向検
出手段と、前記力検出手段および前記方向検出手段によ
り検出された力を、可動部の実際の質量より小さい所定
の等価質量で除算し、この演算値が可動部の加速度とな
るように各制御軸の移動量の演算を行う軸移動量演算手
段と、を備え、軸移動量演算手段により求めた各制御軸
の移動量により可動部の位置制御を行うことを特徴とす
るものである。

【００１４】

【作用】上述構成に基づき、この発明における位置制御
装置は、作業者が取手を握っているか否かを条件確認手
段により検出し、作業者がこの取手を掴んで任意の方向
に移動する際に、取手が受ける力の大きさを力検出手段
により検出し、かつ取手が受ける力の方向を方向検出手
段により検出し、条件確認手段により作業者が取手を握
っていると判断した場合、力検出手段が検出した力の大
きさおよび方向検出手段が検出した力の方向とを可動部
分に与える加速度の大きさおよび方向として各制御軸の
移動量の演算を軸移動量演算手段により行い、軸移動量
演算手段により求めた各制御軸の移動量により可動部分
の位置制御を行う。

【００１５】

【実施例】以下、この発明の一実施例を図を用いて説明
する。なお、前述した部分と同じ部分には同一符号を付
して説明を省略する。

【００１６】位置制御装置は、図２に示すように、可動
部としての刃物台２８（図１０参照）へ保持部６０によ
り回転自在かつ軸方向移動自在に保持された取手６２を
有しており、取手６２は、Ｕ字型のアーム部６４と、ア
ーム部分６４の先端に架設された作業者が手で握る握り
部６６と、アーム部６４の底部に設けられたシャフト部
６８とからなっている。そして、シャフト部６８の先端
にはカップリング７０を介して取手６２の回転角度を検
出する回転角度検出センサ７２が接続されており、シャ
フト部６８は保持部６０より抜けない様にスナップリン
グ７４により抜け止めされている。

【００１７】更に、図中のシャフト部６８の中心線の方
向をｊ軸、直交する方向をｉ軸とすると、図３に示すよ
うに、保持部６０と取手６２とには、回転トランス７６
が内蔵されており、回転トランス７６は、シャフト部６
８の軸方向への移動量を検出する軸移動量信号を検出す
ると共に各部に必要な電力を供給している。そして、握
り部６６は、アーム部６４に対し回転しない様にキー溝
が刻設されているシャフト７８を有しており、シャフト
７８には、後述する力センサーを介して薄肉パイプ８０
がシャフト７８に取付けられている。更に、シャフト７
８と薄肉パイプ８０との間には、シャフト７８に対する
薄肉パイプ８０のｉ方向に対する力を検出する力検出手
段と方向検出手段とを兼ねるｉ軸方向の力センサー８２
と、シャフト７８と薄肉パイプ８０との間に配設されて
シャフト７８に対する薄肉パイプ８０のｊ方向に対する
力を検出する力検出手段と方向検出手段とを兼ねるｊ軸
方向の力センサー８４とが配設されており、パイプ８０
の内側かつシャフト７８の両端には、後述する握りパイ
プ９０の回転力を薄肉のパイプ８０に伝えないように空
隙を作る２つのベアリング８６が配置されている。ま
た、薄肉パイプ８０の外側には、把握確認スイッチ用ス
リップリングブラシ９４が設けられており、薄肉パイプ
８０には握りパイプ９０が被嵌されている。そして、握
りパイプ９０の内側にスリップリングが切ってあり、か
つ握りパイプ９０の外側には、作業者が握り部６６を握
った場合に握りパイプ９０をスリップリングブラシ９４
へ押圧することにより作業者が握り部６６を握っている
ことを判定する４枚の把握確認スイッチ板８８が配置さ
れており、これにより条件確認手段を構成している。ま
た、握りパイプ９０および把握確認スイッチ板８８は把
握時の感触を改善する握り部ゴムカバー９２により覆わ
れている。尚、４枚の把握確認スイッチ板８８からの信
号は握りパイプ９０の内側にスリップリングが切ってあ
り薄肉パイプ８０に取り付けてある把握確認スイッチ用
スリップリングブラシ９４を介して力センサー８２，８
４の信号と一緒にセンサーケーブル９６に入るようにな
っている。一方、アーム部６４には軸移動量演算手段９
８が設けられている。尚、軸移動量演算手段９８を保持
部６０側に設置してもむろん差し支えない。

【００１８】そして、軸移動量演算手段９８には、図１
の力検出手段１４１、方向検出手段１４２に相当するｉ
軸方向の力センサー８２、ｊ軸方向の力センサー８４お
よび条件確認手段１４０に相当する把握確認スイッチ用
スリップリングブラシ９４からの信号が入力されるよう
になっており、軸移動量演算手段９８はこれらの信号か
ら各軸の移動量の演算を行うようになっている。また、
軸移動量演算手段９８には位置制御モード切換手段９９
が接続されており、位置制御モード切換え手段９９には
加減速処理部２２が接続されている。更に、軸移動量演
算手段９８の出力１２０は位置制御モード切換え手段９
９の第１スイッチ９９ａのｂ接点側に入力されており、
第１スイッチ９９ａのａ接点側には減算器２０が接続さ
れている。そして、出力１２１は位置制御モード切換え
手段９９の第２スイッチ９９ｂのｂ接点側に入力されて
おり、第２スイッチ９９ｂのａ接点側には第２軸側の減
算器が接続されている。

【００１９】ついで、本実施例の作用について説明す
る。軸移動量演算手段９８では、可動部に働く力を認識
し作業者がいかにも自分でこの可動部を動かしている感
覚を与える為以下の処理を行う。可動部の等価質量を
Ｍ、作業者がこの取手に与える力をＦ、可動部に働く加
速度をαとおき説明する。仮に、作業者がこの取手に与
える力、例えばＦ₀ だけで可動部を動かそうとすると可
動部には加速度α₀ が働き、この時、次式が成立する。

【００２０】Ｆ₀ ＝Ｍ×α₀ …（１） 但し、機械の摩擦、サーボクランプ等の外力は考慮しな
いものとする。第１式においては、Ｍに比べＦ₀ が非常
に小さいので可動部は動かない。そこでこの時の取手に
与える力Ｆ₀ で可動部に発生する加速度α₀₁は、上記可
動部の等価質量Ｍを決める事によって定まる。そこで可
動部の等価質量Ｍは、操作感覚を考慮し予め実験等で決
めておく。このようにすると、次式が成り立つ。

【００２１】Ｆ₀ ＝Ｍ×α₀₁ …（２） これにより作業者は、この取手に与える力Ｆ₀ だけで可
動部を軽く動かしている様な感覚を受ける。この事を実
現する為に軸移動量演算手段９８で、以下の原理で演算
を行う。作業者がこの取手に与える力をＦ₀ とすると、
力Ｆ₀ は、ｉ軸方向の力センサー８２により検出される
力の大きさおよび回転角度検出センサー７２で検出され
るｊ軸を回転中心とした回転角度θにより極座標で表さ
れる力Ｆ_oi（｜Ｆ_oi｜，θ）という第一の力と、ｊ軸方
向の力センサーにより検出される力Ｆ_oj、力の大きさが
｜Ｆ _oj ｜という第二の力との合力によって表される。そ
して、所定の時刻ｔにおいて、作業者がこの取手に与え
る力をＦ（ｔ）とし、可動部に発生させるべき加速度を
α（ｔ）とおくと次の関係が成り立つ。

【００２２】α（ｔ）＝Ｆ（ｔ）／Ｍ …（３） 但し、Ｍは予め決められた定数である。そして、この加
速度α（ｔ）より可動部の速度Ｖ（ｔ）と位置Ｐ（ｔ）
を次の様に求める。

【００２３】 Ｖ（ｔ）＝∫α（ｔ）ｄｔ、Ｐ（ｔ）＝∫Ｖ（ｔ）ｄｔ …（４） しかし、ＮＣ装置内部では連続量を扱えないので次の様
に近似して求める。

【００２４】 Ｖ（ｔ）＝Ｖ＋Σα（ｔ）、Ｐ（ｔ）＝Ｐ＋ΣＶ（ｔ） …（５） 但し、Ｖは時刻ｔ直前の速度、Ｐは時刻ｔ直前の位置を
意味する定数である。以上の処理をＮＣ装置の制御する
各軸にて行うが、力Ｆ（ｔ）を検出した時点でＮＣ装置
の制御する各軸に相当する力に分解して各軸の演算を行
っても良いし、上記力Ｆ（ｔ）の方向に対するＰ（ｔ）
を先に求めてから各軸に相当する移動量に分解しても良
い。なお、条件確認手段には、危険防止の役目がある。
つまり、作業者がこの取手に力を与え可動部を動かす
と、その後再びこの取手に力を与えるまで、可動部は等
速直線運動をする。従って、作業者が取手から手を離す
とそのまま移動を続けてしまう事を防止し位置の演算を
自動的に停止させ、万一、作業者の肘や段取り工具がこ
の取手に当たっても動作しない様にしている。

【００２５】次いで、本発明をＮＣ旋盤に応用した実施
例について説明する。図４は、本発明を実施したＮＣ旋
盤のサドルの図であり、図６はその作用を示すフローチ
ャートである。タレット１２２には工具がまだ取り付け
られておらず、タレット側面には本発明である取手６２
が設置されている。タレットは傾斜しているが、上述し
たように変換にて自動的に換算されるので取手のｊ軸方
向とＸ軸方向が完全に平行である必要はなく作業者が持
ち易い方向に取り付ける事ができる。なお、説明を容易
にするため、図５に示すように、サドルが１つのＮＣ旋
盤とする。向かって左手が主軸側でワークを取り付ける
チャック１２４があり、右手手前には心押し台１２６、
タレット１２２には工具が装着されている。この場合Ｎ
Ｃ装置は、工具等が取り付けられたタレット１２２の位
置制御をＺ、Ｘ軸の２軸合成によって行っている。但
し、この場合Ｚ、Ｘ軸方向の制御だけであるから、これ
以外の方向の軸移動量はＮＣ装置内部で予め発生しない
ようにするか、発生しても無視するように作用させる。

【００２６】尚、この取手６２を使用する時には、ＮＣ
制御装置の操作パネルで手動運転モードに切換え（ステ
ップＦ１）、さらに位置制御モード切換え手段９９で本
発明の位置制御装置に切換え（ステップＦ２）、スライ
ドカバー１２８を開けて取手を握って操作する（ステッ
プＦ３）。使用しない時には、切削時の切粉等から取手
を保護する為スライドカバーを締めておく。そして、手
動運転モードであると判断した場合、工具刃先計測を行
うか否か判断する（ステップＦ４）。それから。Ｚ軸方
向のセンサー接触信号が発生したか否か判断し（ステッ
プＦ５）、Ｚ軸方向のセンサー接触信号が発生したと判
断した場合、プラス方向か否か判断する（ステップＦ
６）。そして、プラス方向であると判断した場合、プラ
スＺ軸方向の接触点を演算し、プラスＺ軸方向の工具オ
フセットを設定する（ステップＦ７）。それから、工具
刃先計測を終了するか否か判断し（ステップＦ８）、工
具刃先計測を終了すると判断した場合、工具刃先計測を
終了する。また、工具刃先計測を終了しないと判断した
場合、前述ステップＦ５へ戻る。

【００２７】更に、前述ステップＦ６において、プラス
方向でないと判断した場合、マイナスＺ軸方向の接触点
を演算し、マイナスＺ軸方向の工具オフセットを設定し
（ステップＦ９）、前述ステップＦ８以降の動作を行
う。また、前述ステップＦ５において、Ｚ軸方向のセン
サー接触信号が発生していないと判断した場合、Ｘ軸方
向か否か判断し（ステップＦ１０）、Ｘ軸方向のセンサ
ー接触信号が発生したと判断した場合、プラス方向か否
か判断する（ステップＦ１１）。そして、プラス方向で
あると判断した場合、プラスＸ軸方向の接触点を演算
し、プラスＸ軸方向の工具オフセットを設定し（ステッ
プＦ１２）、前述ステップＦ８以降の動作を行う。更
に、前述ステップＦ１１において、プラス方向でないと
判断した場合、マイナスＸ軸方向の接触点を演算し、マ
イナスＸ軸方向の工具オフセットを設定し（ステップＦ
１３）、前述ステップＦ８以降の動作を行う。

【００２８】以上のように、作業者が希望する目標位置
を数値で正確に知らなくても、この取手を握りタレット
１２２の機械的に移動出来る方向で自由に動かすと作業
者が手で握る握り部分とタレット１２２にこの握り部分
を固定する固定部分の間にはたらく力の大きさとその方
向から軸移動量演算手段９８にてＮＣ装置の制御する軸
の位置指令値に換算して、素早く可動部の位置を移動さ
せることができる。作業者の自分自身の手の動きで操作
が指示されるので工具の通常退避位置Ｐ_H （Ｚ_H ，
Ｘ_H ）から、自動計測開始位置Ｐ_S （Ｚ_S ，Ｘ_S ）まで
の最短距離を一気に移動させる事が出来る様になる（図
１１中の破線参照）。むろん、いくら自分自身の手の動
きでも作業者が工具干渉に気を付ける事には変わりはな
い。この後、Ｚ軸方向工具オフセット設定ならプラスＺ
軸方向あるいはマイナスＺ軸方向のボタンを選択して押
し、Ｘ軸方向の工具オフセット設定ならプラスＸ軸方向
あるいはマイナスＸ軸方向のボタンを選択して押し、予
め設定された送りスピードで工具を移動させる計測サイ
クルをスタートさせても良いのだが、この計測サイクル
の軸の動きを上記取手の操作で続けて行なわせる。つま
り工具刃先がセンサーに接触したタイミングを検出し、
同時にセンサー接触信号がＺ軸方向工具オフセット設定
なのかＸ軸方向の工具オフセット設定なのか、さらに各
々のプラス側あるいはマイナス側なのかを自動で判定し
この時の工具位置を正確に演算しこの工具の工具オフセ
ットを自動的に設定させる様に改善する。必要であれ
ば、この計測サイクル中の最高送り速度を制限し上記セ
ンサーの保護を行っても良い。図１１中の一点鎖線は従
来の計測サイクルの動きを示しているが、本発明では、
例えば、Ｘ軸方向の工具オフセット設定の際でもＺ軸方
向に軸移動していても何等ら構わないので、工具の動き
がセンサーに対して第７図の様な軌跡をとりながらでも
工具オフセット設定出来るので非常に使い勝手が向上す
る。

【００２９】図８は、本発明をマニシングセンターに用
いた様子を示す図である。このようにした場合、３軸制
御であるから作業者が取手を握って３次元空間的に移動
させる事が可能になる。図では、加工後に工具の代わり
にタッチセンサー１３０を取り付けて今加工したワーク
をその機械のＮＣ装置で素早く測定する様子を表してい
る。

【００３０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
作業者が取手を掴んで任意の方向に移動する際に、取手
が受ける力の大きさを力検出手段により検出し、かつ取
手が受ける力の方向を方向検出手段により検出し、条件
確認手段により作業者が取手を握っていると判断した場
合、力検出手段が検出した力の大きさおよび方向検出手
段が検出した力の方向とを可動部分に与える加速度の大
きさおよび方向として各制御軸の移動量の演算を軸移動
量演算手段により行い、軸移動量演算手段により求めた
各制御軸の移動量により可動部分の位置制御を行うよう
に構成したので、装置の可動部分を取手により作業者の
意図する方向へ容易に移動して、段取りの準備や段取り
替えに費やす時間を短縮することができる。また、チャ
ックと工具との干渉を実際に目で見ながら必要な干渉領
域の座標位置に位置決めし、工具、機構部分の２次元、
３次元の干渉領域の設定が容易に、しかも入力ミスもな
く確実に出来る。

【００３１】また、作業者が取手を握っているか否かを
条件確認手段により検出し、作業者が取手から手を離す
とそのまま移動を続けてしまう事を防止でき、これによ
れば、万一、作業者の肘や段取り工具がこの取手に当た
っても動作せず、安全性を向上することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係わる位置制御装置の構成を示すブロ
ック図である。

【図２】本発明に係わる位置制御装置の要部の構成を示
す斜視図である。

【図３】本発明に係わる取手の構成を示す分解図であ
る。

【図４】本発明をＮＣ旋盤のサドルに用いた実施例を示
す斜視図である。

【図５】本発明を実施した１サドルのＮＣ旋盤の図であ
る。

【図６】本発明の作用を示すフローチャートである。

【図７】本発明の動作を示す図である。

【図８】本発明をマシニングセンターに用いた実施例を
示す斜視図である。

【図９】従来の位置制御装置の構成を示すブロック図で
ある。

【図１０】従来の位置制御部の構成を示すブロック図で
ある。

【図１１】自動計測機能を説明するための図である。

【図１２】従来の動作を示すフローチャートである。

【符号の説明】 ６２ 取手 ８２ ｉ軸方向の力センサ ８４ ｊ軸方向の方向力センサ ９４ 把握確認スイッチ用スリップリングブラシ ９８ 軸移動量演算手段

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】数値制御装置により駆動制御される１制御
   軸あるいは直交した２制御軸または３制御軸の合成によ
   り位置の移動を行う可動部を備える位置制御装置におい
   て、前記可動部へ保持部により移動自在に保持された取
   手と、 作業者がこの取手を掴んで任意の方向に移動する際に、
   取手が受ける力の大きさを検出する力検出手段と、 作業者がこの取手を掴んで任意の方向に移動する際に、
   取手が受ける力の方向を検出する方向検出手段と、前記力検出手段および前記方向検出手段により検出され
   た力を、可動部の実際の質量より小さい所定の等価質量
   で除算し、この演算値が可動部の加速度となるように 各
   制御軸の移動量の演算を行う軸移動量演算手段と、 を備え、軸移動量演算手段により求めた各制御軸の移動
   量により可動部の位置制御を行うことを特徴とする位置
   制御装置。