JP3628096B2 - 工作機械の位置決め装置及びその方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、工作機械工作機械の位置決め装置とその位置決め方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
工作機械の動作を自動制御に任せる手法は今日ではごく一般的となり、少量生産から大量生産に至るまで、様々な加工に応用されている。このような自動制御工作機械で加工を行う際に、全工程を自動制御に任せる場合や、一部作業者による手動操作を伴う場合等目的や条件により様々に設定することができる。しかし何れの場合であっても、加工工程の実施中に一時的に作業を中断する必要が生じた時には、加工再開に際して、作業者の指示により手動操作で加工工具もしくはワークをある特定の位置まで移動させ、その位置から加工を再開する手法が一般的である。この、加工再開のために行う手動位置決め操作（以下、復帰若しくは原点復帰という）は、以下のようにして行われる。
【０００３】
図５には、自動制御による工作機械において、復帰を行うための位置決め装置の従来例が示されている。工作機械の位置決め装置は、操作盤１、プログラマブル・ロジック・コントローラ２（以下、ＰＬＣと称す）、位置決め制御装置３、サーボモータ４、工作台５等を有する。操作盤１には複数の位置決めボタン６を有し、各ボタンに対応した表示ランプ７が備えられている。位置決めボタン６の夫々は、所定の位置決めポイントに対応しており、ボタンを選択して押すことにより、そのボタンに対応する位置決めポイントの座標へ工作台５を移動させることができる。そして、表示ランプ７を点灯させることにより、移動の完了を知らせる。また、図示しない寸動動作ボタンを有し、該寸動動作ボタンを押すことにより、作業者の望む任意の座標へ工作台５を移動させることも可能となっている。
【０００４】
ＰＬＣ２は、操作盤１と位置決め制御装置３とを仲介するものであり、操作盤１における入力信号を位置決め制御装置３に伝達すると共に、位置決め制御装置３の作動状況を操作盤１に伝達する。位置決め制御装置３は、記憶部８、位置決め制御部９およびモータ駆動部10を有する。記憶部８では、工作台５の現在位置と、操作盤１の複数の位置決めボタン６に対応する位置決めポイントの座標とが記憶される。位置決め制御部９は、ＰＬＣ２の制御信号を受け、記憶部８に記憶された現在位置と指定された位置決めポイントの座標との差を埋めるべく、モータ駆動部10に駆動指令を出力する。モータ駆動部10では、前記駆動指令を受けてサーボモータ７への駆動信号を送信する。
【０００５】
ＰＬＣ２は、図６に示すようなシーケンス回路を備えている。このシーケンス回路は自己保持解放回路となっている。操作盤１の位置決めボタン６ａを示す押しボタンＳＷ２０を押して導通すると、所定の有効条件Ｘ２０が満たされた時にコイルＤ２０が励磁され、これと対応する各常開接点Ｄ２０が導通する。すると、コイルＤ２２が励磁され、位置決め制御装置３に向けて、ボタン６ａに対応する位置決めポイントへの位置決め指令が実行される。そして、位置決めが完了すると、位置決め制御装置３から出力される完了信号を受けて、表示ランプ７が点灯すると共に、常開接点Ｒ２０が導通する。これによりコイルＤ２４が励磁され、常接接点Ｄ２４における導通がなくなり、回路に流れる電流を遮断して、サーボモータ４を停止させる。
【０００６】
上記位置決め装置を含む工作機械の制御装置の従来例としては、特開平6-114681号公報にその詳細が開示されている。また、位置決めを行う際に必要となる、工作台５の現在位置の座標を検知する手法の一例として、特開平5-131340号公報にその詳細が開示されている。さらに、工作台５が所定の位置に移動したことを検知するための手法が、特開昭55-72212号公報に開示されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記構成をなす工作機械の位置決め装置においては、以下に示すような問題があった。まず、操作盤１には、位置決めポイントの数と同数の位置決めボタン６および表示ランプ７が必要となる。よって操作盤１の小型化を促進することが困難となる。また、位置決めポイントの数に比例して配線本数が増加する。同様に、シーケンス回路の回路ブロック数も、位置決めポイントの数に比例して増加する。このために装置の構造が煩雑となり、製作、維持、補修等において多くの手間がかかるものであった。
【０００８】
本発明は上記問題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、所定の位置決めポイントへの移動指示と、任意位置への移動指示との操作系を一本化し、構造を簡素化すると共に、操作部の入力手段の種類を減少させて、操作性の向上を図ることにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記問題を解決するための本発明に係る工作機械の位置決め装置は、複数の位置決めポイントの座標を記憶するメモリ手段と、検知された可動部材の現在位置の座標と前記位置決めポイントの座標を比較し、前記現在位置と前記位置決めポイントが所定範囲内にあるか否かを判定する判定手段と、操作部における動作ボタンから手を離すという入力に対して、該判定手段の判定結果に従い、所定の位置決めポイントへの移動指示と動作ボタンから手を離した時点の位置での停止指示とを選択的に出力する出力手段とを有することを特徴とする。
【００１０】
上記構成によると、判定手段において、メモリ手段に記憶した位置決めポイントの座標と可動部材の現在位置の座標とを比較し、現在位置から各位置決めポイントへ移動させるために必要な移動距離を把握する。そして、現在位置から所定範囲内に存在する位置決めポイントの有無を判定する。出力手段では、前記判定結果に従って、操作部における動作ボタンから手を離すという入力に対し異なる作動指令を出力することにより、所定の位置決めポイントへの移動指示と、動作ボタンから手を離した時点の位置での停止指示とを行うための操作系を同一化する。
【００１１】
本発明において、可動部材の現在位置に最も近い位置決めポイントを選択する選択手段と、ここで選択した位置決めポイントおよび現在位置の距離に応じて作動する表示手段とを有することが望ましい。
【００１２】
メモリ手段に記憶した位置決めポイントの座標と可動部材の現在位置の座標とを比較する際に、選択手段によって、現在位置に最も近い位置決めポイントを選択し、前記出力手段では、前記選択手段で選択された位置決めポイントに対して移動指示を行うか、もしくは動作ボタンから手を離した時点の位置での停止指示を行うかの判断をする。また、前記選択手段に選択された位置決めポイントと、現在位置との距離に対応する表示手段により、工作機械の操作部における入力に対し、前記出力手段がいかなる出力をするかを作業者に知らせる。
【００１３】
また、上記問題を解決するための本発明に係る工作機械の位置決め方法は、記憶された複数の位置決めポイントの座標と可動部材の現在位置の座標とを比較し、現在位置に最も近い位置決めポイントとの距離が所定範囲内にあるか否かを判定し、該判定結果に応じて、工作機械の操作部における動作ボタンから手を離すという入力に対し、所定の位置決めポイントへの移動指示と動作ボタンから手を離した時点の位置での停止指示とを選択的に出力する各ステップを有することを特徴とする。
【００１４】
上記構成により、可動部材の現在位置に対する所定の位置決めポイントの位置関係を把握し、現在位置に最も近い位置決めポイントとの距離関係が所定範囲内にあるか否かを判断して、その結果に応じて、工作機械の操作部における動作ボタンから手を離すという入力に対して出力する作動命令を変えることにより、所定の位置決めポイントへの移動指示と、動作ボタンから手を離した時点の位置での停止指示とを行う操作を一本化する。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
【００１６】
図１には、自動制御による工作機械において、復帰を行うための位置決め装置の概要が示されている。工作機械の位置決め装置は、操作盤11、プログラマブル・ロジック・コントローラ12（以下、ＰＬＣと称す）、位置決め制御装置13、サーボモータ14および可動部材である工作台15等を有する。工作機械の操作部である操作盤11には、運転ボタン16が設けられている。そして、工作台15を進行させる方向（プラス方向）への動作を指示するプラス動作ボタン16ａと、工作台15を逆行させる方向（マイナス方向）への動作を指示するマイナス動作ボタン16ｂとを有する。また、操作盤11には、後述する表示手段の一部である予告ランプ17および完了ランプ18が設けられている。
【００１７】
ＰＬＣ12は、操作盤11と位置決め制御装置13とを仲介するものであり、操作盤11における入力信号を位置決め制御装置13に伝達すると共に、位置決め制御装置13の作動状況を操作盤11に伝達する。位置決め制御装置13は、ＣＰＵ19、ＲＯＭ20、ＲＡＭ21、入出力回路22、モータ制御回路23、モータ駆動回路24を有し、それぞれの間をバス25で連絡している。
【００１８】
ＣＰＵ19は、ＲＯＭ20に書き込まれたシステムプログラムに従って、位置決め制御装置13を制御する。ＲＡＭ21は、複数の位置決めポイントの座標を記憶するためのメモリ手段である。また、ＲＡＭ21には各位置決めポイントの加工順序や、図示しない現在位置検出装置により検出された現在位置の座標等を記憶することができる。入出力回路22は、ＰＬＣ12と位置決め制御装置13との間の連絡を行う。モータ制御回路23は、ＣＰＵ19で出力されたモータ駆動指令を受けて、モータ制御信号をモータ駆動回路24に送信し、さらに、モータ駆動回路24ではモータ制御信号をパルス信号に変換して、サーボモータ14に出力する。
【００１９】
ここで、本実施の形態において、加工工程の実施中に一時的に作業を中断し、再開する際の工作台15の復帰を行う手順を、図１ないし図３を用いて説明する。以下の説明では、工作台15を進行させるプラス方向への指示を出して、復帰を行う場合を例に挙げている。
【００２０】
図２に示すように、復帰に際して、操作盤11のプラス動作ボタン16ａを押す（ 100）。すると、ＲＡＭ21に記憶された各位置決めポイントの座標と現在位置の座標との差（比較値）をＣＰＵ19内に設けた比較手段で比較し、図３に示すようなテーブルを作成する（ 102）。そして、現在位置からプラス方向の所定範囲内に存在する位置決めポイントの有無を、ＣＰＵ19内に設けた判定手段で判定する。具体的には、図３に示すテーブルの比較値が０以上ｘ以下となるポイント（この実施の形態では、プラス方向の所定範囲内のポイント）の有無を調べ、ＲＡＭ21に記憶する（ 106）。ところで、ｘは任意の設定値であり、例としてｘ＝１５に設定すると、図３におけるポイントＮｏ．２の位置決めポイントが所定範囲内となる（ 104）。また、所定範囲内に存在する位置決めポイントが複数である場合には、その中で最も比較値の小さいポイントを、ＣＰＵ19内に設けた選択手段で選択し、ＲＡＭ21に記憶する（ 106）。
【００２１】
ステップ 106で位置決めポイントの記憶がなされると、ＣＰＵ19は、入出力回路22を通じてＰＬＣ12へ完了予告信号を送信し、操作盤11の予告ランプ17を点灯させる（ 108）。この予告ランプ17の点灯により、作業者は現在位置から最も近い位置決めポイントを停止目標とするための照準合わせがなされたことを知ることができる。すなわち、予告ランプ17は、現在位置と位置決めポイントとが、前記照準合わせを行うことが可能な距離にあるか否かを、点灯または消灯によって表示する表示手段である。
【００２２】
もし、ステップ 106で記憶された位置決めポイントで停止させる場合には、予告ランプ17が点灯した時点で、操作盤11のプラス動作ボタン16ａから手を離す。ＣＰＵ19は、予告ランプ17点灯時にプラス動作ボタン16ａが押されているかどうかを調べ（ 110）、押されていないことを検知して、ＣＰＵ19内に設けた出力手段により、ステップ 106で記憶された位置決めポイントへの自動停止命令を出力する（ 112）。そして、自動停止に関するモータ駆動指令が、ＣＰＵ19からモータ制御回路23へ送信される。位置決めポイントへの停止が完了すると、操作盤11の完了ランプ18を点灯させる。
【００２３】
また、ステップ 106で記憶された位置決めポイントを通過して、任意の位置で停止させたい場合には、予告ランプ17が点灯しても、操作盤11のプラス動作ボタン16ａを押し続ける。ＣＰＵ19は、ステップ 110で操作盤11のプラス動作ボタン16ａが押されていることを検知し、ＣＰＵ19内に設けた出力手段により、プラス方向への寸動動作命令を出力する（ 114）。そして、寸動に関するモータ駆動指令が、ＣＰＵ19からモータ制御回路23へ送信される。そして、再びステップ 102に戻る。この場合には、前記比較値が所定範囲を外れた時点で、一度なされた自動停止を行うための照準合わせはキャンセルされ、予告ランプ 17 も消灯される。
【００２４】
ところで、ステップ 102で作成したテーブル（図３）において、ステップ 104の判定で所定範囲内に比較値が存在しない場合、若しくは、一度なされた自動停止を行うための照準合わせがキャンセルされ、ステップ 102 に戻った後、再度のステップ 104 の判定で所定範囲内に比較値が存在しない場合には、ＣＰＵ19においてプラス動作ボタン16ａが押されているかどうかを検知し（ 116）、押されていない場合には、その場で停止する。また、ステップ 116でプラス動作ボタン16ａが押されている場合には、ＣＰＵ19内に設けた出力手段により、プラス方向への寸動動作命令を出力する（ 120）。そして、再びステップ 102に戻る。
【００２５】
ところで、図３に示すテーブルにおける比較値は、任意に設定できることはすでに述べたが、ｘの値を大きくすると、自動停止のための照準合わせが行われる範囲が広がり、早い時期からプラス動作ボタン16ａを押す手を離しても、所定の位置決めポイントへ移動し停止するという利点があるが、寸動動作による任意の位置への移動可能な範囲が狭くなる。また、ｘの値を小さくすると、寸動動作による任意の位置への移動可能な範囲が広がり、工作台15の停止位置の選択の幅が広くなるという利点があるが、自動停止のための照準合わせが行われる範囲が狭くなるので、ぎりぎりまでプラス動作ボタン16ａを押す必要があり、所定の位置決めポイントで停止させるための手間が増えてしまう。したがって、どちらの機能を優先させるかによって、適宜ｘの設定値を変えるようにする。
【００２６】
また、上述した位置決め制御を可能とするために、ＰＬＣ12には、図４に示すようなシーケンス回路を備えている。このシーケンス回路は、操作盤11のプラス動作ボタン16ａを示す押釦スイッチＳＷ２０を押して導通すると、所定の有効条件Ｘ２０が満たされた時にコイルＤ２０が励磁され、これと対応する各常開接点Ｄ２０が導通する。すると、コイルＤ２２が励磁され、位置決め制御装置13に向けて、寸動動作によるプラス動作指令が実行される。本実施の形態におけるシーケンス回路は、自己保持回路の構成をなしてはいないので、工作台15の現在位置と位置決めポイントとの距離が所定範囲外の時、ＳＷ２０から手を離すと、すぐに工作台15は停止するいわゆる寸動動作をする。よって、任意位置で工作台15を停止させることができる。この状態でＳＷ２０を押し続けると、工作台15が移動を続け、現在位置と位置決めポイントとの距離が所定範囲内となった時、位置決め制御装置13のＣＰＵ19から出された完了予告信号によって、常開接点Ｒ５０が導通し、コイルＤ１００が励磁される。そして、常開接点Ｄ１００が導通し、予告ランプ17が点灯する。なお、上述したステップ 104では、工作台15をプラス方向に移動させて復帰を行う場合であるので、工作台15の現在位置からプラス方向における所定範囲内のポイントの有無の判定であるのに対し、工作台15をマイナス方向に移動させて復帰を行う場合には、工作台15の現在位置からマイナス方向における所定範囲内のポイントの有無を判定する。
【００２７】
上記構成をなす本発明の実施の形態より得られる作用効果は、以下の通りである。プラス動作ボタン16ａを押すと、工作台15の現在位置の座標と、位置決め制御装置13内のＲＡＭ21に記憶された位置決めポイントの座標とを比較し、ここでの比較値が所定範囲内にある場合には、最小の比較値を有する位置決めポイントに対して、自動停止を行うための照準合わせを行う。そして、予告ランプ17を点灯させて、作業者にも照準合わせがなされたことを知らせる。予告ランプ17が点灯したときに、プラス動作ボタン16ａを押す手を離すと、ＣＰＵ19内に設けた出力手段により、記憶された位置決めポイントへの自動停止命令が出される。また、予告ランプ 17 が点灯していないときに、プラス動作ボタン 16 ａを押す手を離すと、すぐに工作台 15 は停止する。一方、予告ランプ17が点灯してもプラス動作ボタン16ａを押し続ければ、記憶された位置決めポイントを通過し、一度なされた自動停止を行うための照準合わせはキャンセルされ、予告ランプ 17 も消灯されるので、再度の照準合わせがなされない限り、寸動動作を行い、プラス動作ボタン16ａから手を離した時点で、工作台15が停止する。
【００２８】
すなわち、予告ランプ17が点灯しているときには、プラス動作ボタン16ａから手を離すという入力信号により、最も近い位置決めポイントで自動停止する（すなわち、ＣＰＵ 19 内に設けた出力手段により、所定の位置決めポイントへの移動指示がなされる。）。また、プラス動作ボタン16ａを押した時に、予告ランプ17が消灯しているときは、前記比較値は設定値の範囲外であり、プラス動作ボタン16ａから手を離すという入力信号により工作台15は停止する（すなわち、ＣＰＵ 19 内に設けた出力手段により、動作ボタンから手を離した時点の位置での停止指示がなされる。）ので、寸動動作を行うことが可能である。このように、プラス動作ボタン16ａから手を離すという入力に対し異なる作動命令を出力することが可能となり、所定の位置決めポイントへの移動指示と、任意位置への移動指示との操作を、運転ボタン16のプラス動作ボタン16ａ、または、マイナス動作ボタン16ｂを押すという操作だけに一本化することができる。よって、動作指示ボタンの数を減らすことができる。
【００２９】
【発明の効果】
本発明はこのように構成したので、以下のような効果を有する。判定手段において、メモリ手段に記憶した位置決めポイントの座標と可動部材の現在位置の座標とを比較し、現在位置から各位置決めポイントへ移動させるために必要な移動距離を把握する。そして、現在位置から所定範囲内に存在する位置決めポイントの有無を判定する。さらに出力手段では、前記所定範囲の内外で、操作部における動作ボタンから手を離すという入力に対し異なる作動指令を出力することにより、所定の位置決めポイントへの移動指示と、動作ボタンから手を離した時点の位置での停止指示との操作系を一本化する。すなわち、１つの操作スイッチにより複数の指示を行うことが可能となり、操作部におけるスイッチの数を減らし、操作部の小型化を図ることができる。また、スイッチの数が減少することにより、装置の配線本数が減少し、同様にシーケンス回路の回路ブロック数も減少するので、装置の構造が単純化し、製作、維持、補修等における手間を省き、コストダウンを図ることができる。
【００３０】
また、メモリ手段に記憶した位置決めポイントの座標と可動部材の現在位置の座標とを比較する際に、選択手段によって、現在位置に最も近い位置決めポイントを選択し、前記出力手段では、前記選択手段で選択された位置決めポイントに対して移動指示を行うか、もしくは動作ボタンから手を離した時点の位置での停止指示を行うかの判断をする。すなわち、自動的に位置決めを行うか否かの判断は、常に現在位置に最も近い位置決めポイントのみを対象とし、現在位置の変化に伴って対象とする位置決めポイントを更新することにより、停止位置の割り出しのための制御は、同一の内容を繰り返すだけで良くなる。
【００３１】
また、前記選択手段に選択された位置決めポイントと、可動部材の現在位置との距離に対応する表示手段により、工作機械の操作部における入力に対し、前記出力手段がいかなる判断をしているかを作業者に知らせるので、該表示手段の表示に従って、所望の位置決め操作を確実に行うことができる。
【００３２】
さらに本発明では、可動部材の現在位置に対する所定の位置決めポイントの位置関係を把握し、現在位置に最も近い位置決めポイントとの距離関係が所定範囲内にあるか否かを判断して、その結果に応じて、工作機械の操作部における動作ボタンから手を離すという入力に対して出力する作動命令を変えることにより、所定の位置決めポイントへの移動指示と、動作ボタンから手を離した時点の位置での停止指示とを行う操作を一本化することができるので、異なる指示を出す毎に異なる操作を行う必要がなくなり、操作性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る工作機械の位置決め装置の概要図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る工作機械の位置決め装置による位置決め手順を示す流れ図である。
【図３】本発明の実施の形態に係る工作機械の位置決め装置において、位置決めの際に作成されるデータのテーブルを示す摸式図である。
【図４】本発明の実施の形態に係る工作機械の位置決め装置の、リレーシーケンス回路図である。
【図５】従来の工作機械の位置決め装置の該略図である。
【図６】従来の工作機械の位置決め装置の、リレーシーケンス回路図である。
【符号の説明】
11 操作盤
12 ＰＬＣ
13 位置決め制御装置
16 運転ボタン
17 予告ランプ
18 完了ランプ
19 ＣＰＵ
21 ＲＡＭ

Claims (3)

1. 複数の位置決めポイントの座標を記憶するメモリ手段と、検知された可動部材の現在位置の座標と前記位置決めポイントの座標を比較し、前記現在位置と前記位置決めポイントが所定範囲内にあるか否かを判定する判定手段と、操作部における動作ボタンから手を離すという入力に対して、該判定手段の判定結果に従い、所定の位置決めポイントへの移動指示と動作ボタンから手を離した時点の位置での停止指示とを選択的に出力する出力手段とを有する工作機械の位置決め装置。
2. 前記現在位置に最も近い位置決めポイントを選択する選択手段と、ここで選択した位置決めポイントおよび現在位置の距離に応じて作動する表示手段とを有することを特徴とする請求項１に記載の工作機械の位置決め装置。
3. 記憶された複数の位置決めポイントの座標と可動部材の現在位置の座標とを比較し、現在位置に最も近い位置決めポイントとの距離が所定範囲内にあるか否かを判定し、該判定結果に応じて、工作機械の操作部における動作ボタンから手を離すという入力に対し、所定の位置決めポイントへの移動指示と動作ボタンから手を離した時点の位置での停止指示とを選択的に出力する各ステップを有することを特徴とする工作機械の位置決め方法。

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