JPH02201609A - 絶対位置判別機能を備えた数値制御工作機械 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 本発明は数値制御工作機械に関する。

「従来の技術」 数値制御工作機械では、電源投入時に数値制御装置の座
標原点を機械の所定位置たとえば機械原点に一致させる
処理が必要である。

従来、機械可動部を実際に機械原点にまで移動させ座標
原点とする所謂原点復帰動作を電源投入毎に行わせるも
のかあった。

また、パルスコーダ等のインクリメンタル位置検出器と
メモリとを組み合わせ、機械可動部の絶対位置を検出し
常時記憶保存しておく絶対位置検出装置を用いるものも
あった。このものは、絶対位置検出装置を数値制御装置
から見た位置検出器として使用するものであった。

「発明が解決しようとする課題ｊ しかしながら、前者の工作機械は原点復帰動作が煩雑で
あり長時間を要するという問題点があった。

後者の工作機械は、原点復帰動作は絶対位置検出装置の
座標原点設定時のみ１１えばよいから便宜であるが、絶
対位置検出装置に数値制御装置の指令パルス単位と同等
の分解能を要求されるどいつ問題点があった。このため
、高価なものになっていた。

本発明は、上記の問題点を解決するためなされたもので
あり、その目的とするところは、粗くラフ）な分解能し
か持たない安価な絶対位置検出装置を用いて、電源投入
時に短時間に精密に絶対位置を判別し、制御することが
できる数値制御工作機械を提供することにある。

［課題を解決するための手段」 上記のｌ」的を達成するため、本発明では、実施例図面
である第１図に小づ一様に５密なる分解能で機械可動部
３の相灯位置くインクリメンタルイ）“／ｆｉ′）を検
出する密位置検出器ｉ“ど、和なる分解能て機械口］動
部３の位置５・検出４る）７１位位置検出装置、ｎｉ１
記密位置検出器７からのイ１．弓に入（つき機械可動部
の機械座標を算出し記↑９４−る機械座標検出１段１２
と、前記１１１位置検出器（ｌかへの信号−に基−）き
機械＋ｉＪ動部′うの絶対（、’７置を９出し２、電源
遮断後もその絶対位置を記憶保存する絶対位置検出手段
２１と、その絶対位置が変化する毎にラッチ信号を発生
ずるラッチ信号発生１段；−′；）、、Ｉ−電源投入時
に　萌記うッｊ−信号か発ノを寸−るまで機械ｉｊ］動
部を移動させる初期移動−４＋−＋＋５と、その初期移
動手段に３Ｌリラッチｆン７号が発４＋１．．に時点の
絶対位置を前記絶対位置検出手段つ２］かＩユ、訛出し
、その値を現在の機械座標とＩ−で前記機械座標検出手
段１２に設定記憶させる機械座標設定手段１０と、を備
えることを特徴と６−る絶対イ）γ置判別機能を備えた
数値制御］Ｔ、ｆ’ｌ：機械が提ｆｊ（さｔしる。。

［作用 り記のように構成された数値制御工作機械では、絶対位
置検出手段２１に機械可動部３の絶対位置が粗（ラフ）
な分解能で常時記憶保存されている。

電源が投入されると、初期移動手段］５により機械可動
部３が僅かな距離たけ移動され、絶対位置検出手段２１
で検出し保存されている絶対位置と機械可動部３の位置
が精密に合わされる。

その後の通常運転時の機械ｑｕＪ部３の制御は、機械座
標検出手段］２の機械座標に基づき、密位置検出器７か
らの位置フィードバックデータにより行われる。

「実施例ｊ 本発明の実施例について図面を参照し説明する。

第１図は本発明に係る数値制御工作機械の概要を示すブ
ロック図である。ここでは簡単のため単純化して一軸の
みを示している。

この数値制御工作機械は、ＣＮＣタイプの数値制御装置
１と絶対位置検出装置２を備えている。

機械可動部であるテーブル３は送りねじ４に螺合され、
モータ５により送られる。モータ５は駆動装置６を介し
て数値制御装置１に接続されている。

モータ５Ｇこはレゾルバ７が直結され、送りねＬ７４の
１す１転角を検出することによりデープル３の位置を精
密な分解能で検出する５１分解能は約１μ程度である。

レゾルハフは機械可動部の相対イ）″装置くインクリメ
ンタル位置）を密なる分解能で検出する密位置検出器を
なす。また、モータ５には減速機８を介し７て光学的に
スリブ１−を検出するパルスエンコーダ９が結合されて
いる１、パルスエンコーダ９はテーブル３の位置を比較
的？？Ｉな分解能で検出する。パルスエンコーダ９ぴ）
分解能はレゾルバ７の１／８に設定されており、約８μ
程度の分解能でテーブル３のイ装置を検出する。パルス
エン：１−ダ９は和なる分解能で機械＋ｉｌ動部の位置
を検出する粗位置検出器をなす。

レゾルバ７は直接数値制御装置１に接続され、パルスエ
ンコータ９は絶対位置検出装置２に接続される。

絶対位置検出装置２は絶対位置検出手段２１とラッチ信
号発生手段２２を備える。絶対位置検出手段２１はパル
スエンコーダ９からのパルス信号をカウントするカウン
タとメモリとを有し、初期設定時に設定された原点位置
を基準としてテーブル３の現在の絶対位置を算出し、電
源遮断後もその絶対位置を記憶保存する手段であり、現
在の絶対位置を検出し数値制御装置］に絶えず知らせる
手段である。また、ラッチ信号発生手段２２は、その絶
対位置の値か変化する毎にパルス信号を発生ずる手段で
ある。数値制御装置１はラッチ信号２２ａにより絶対位
置検出装置２から現在位置を読み込むことにより、デー
タの変わり目でない安定した数値を読み込むことができ
る。数値制御装置１から見た場合、絶対位置検出装Ｗ２
はテーブル３の現在の絶対位置を絶えず表示するレジス
タとみなすことができる。

レゾルバ７の分解能はパルスエンコーダ９の８倍に設定
されているから、第２図に示す様に、レゾルバ７からの
相対位置パルス信号７ａが８パルス入力する毎に、パル
スエンコーダ９からの絶対位置パルス信号９ａが１パル
ス入力することになる。ラッチ信号２２ａは絶対位置パ
ルス信号９ａの間に発生する。そして、絶対位置の数値
は絶対位置パルス信号９ａが入力する毎に歩進される。

数値制御装置１はコンピュータで制御されるＣＮＣ型の
ものであり、基本的にはレゾルバ７からの相対位置信号
７ａを位置フィードバック信号としてモータ５を制御す
る。すなわち、レゾルバ７からの相対位置信号７ａに基
づきテーブル３の現在位置を機械座標として算出する機
械座標算出手段１２と、その機械座標（現在位ｆｆ＞１
．２ａと目標位置とを比較して駆動装置６に信号を出力
しテーブル３を制御するＮＣ制御手段１１とを備える。

また、機械座標検出手段１２には、ピッチ誤差を補正す
るピッチ誤差補正手段］３及び座標全体を微少量移動さ
せるグリッドシフト手段１４が付加されている。上記の
各手段１１〜］４は通常の数値制御装置において周知の
手段である。密な分解能を有するレゾルバ７からの相対
位置信号７ａを位置フィードバック信号として用いてい
るから、テーブル３の精密な制御が可能である。

絶対位置検出装置２からの絶対位置情報２　］、　ａは
、常時のＮＣフィードバック制御には用いられず、電源
投入時に前記機械座標検出手段１−２に座標原点を（初
期）設定する際にのみ用いられる。このため、初期移動
手段１５と機械座標設定手段１６を備えている。初期移
動手段］５は、電源投入時にラッチ信号２２ａが発生ず
るまでテーブル３を移動させる手段である。ラッチ信号
２２ａは略８Ｉｔ、毎に発生ずるから、その移動量は高
々８μ程度である。機械座標設定手段１６は、そのラッ
チ信号２２ａが発生した時点における絶対位置の値２］
ａを絶対位置検出装置２から読出し、その絶対位置の値
２　］、　ａを現在の機械座標すなわち、テーブル３の
現在位置として機械座標検出手段１２に設定記憶させる
手段である。

また、数値制御装置１はイニシャルスイッチ１７とクリ
アスイッチ１８を備えている。イニシャルスイッチ１７
は絶対位置検出装置２に機械原点を設定する際に用いら
れるスイッチであり、クリアスイッチ１８は絶対位置検
出装置２の絶対位装 置データ２　］、　ａをクリアする際に用いられるスイ
ッチである。これらのスイッチは制御部１つに接続され
、絶対位置検出装置２等に信号を出力する。

以上の構成に基づき作動について説明する。

まず、絶対位置検出装置２に機械原点を記憶させる初期
設定手順について、第３図を参照し説明する。第３図は
動作モードを選択するフｌコーチヤードであ葛。

まず、数値制御装置１の電源を一旦断ち、イニシャルス
イッチ］７をオフとした状態で電源を投入する。これに
よりステップ１０１から１０２に進み、絶対位置検出装
Ｍ２への初期設定か■（能な動作モードになる。電源を
一旦断つのは、電源が投入された時点でしかイニシャル
スイッチ１７の状態を読まないからである。ステップ１
０２では機械原点が未だ記憶されておらず、絶対位置検
出装置２が未設定である旨のパラメータをセットする。

そして、クリアスイッチ１８は操作されていないからス
テップ１０３から１０６に進む。ここでは、図示しない
寸動操作スイッチ（、ＪＯＧキー）による寸動動作のみ
か可能であり、ＮＣの連続運転はできない。

次に、Ｊ　ＯＧキーを操作してテーブル３を移動させ、
テーブル３を所定の基準点位置にダイヤルゲージ等を用
いて位置決めする。基準点位置は位置決めの容易な機械
固有の位置として予め定められており、機械原点からの
座標は数値制御装置１のＲＯＭ内に固定データとして格
納されている。

この動作は、いわゆる原点復帰動作に相当するものであ
る。

次に、テーブル３を基準点位置に位置決めした状態で、
クリアスイッチ１８をオンする。これによりステップ１
０３から１０４に進み、制御部１９が絶対位置検出装置
２に数秒間クリア信号１９ａを出力し、絶対位置のデー
タ２１ａをＯにクリアする。これにより絶対位置検出装
置の設定が終了し、終了した旨のパラメータの設定をス
テップ１０５で行う。ここでは、未だＪＯＧキーによる
寸動動作のみが可能である。

次に、数値制御装置１の電源を再び遮断する。

そして、イニシャルスイッチ１７を切換えオンにした状
態で電源を投入する。これにより、ステップ１０１から
ステップ１１０を経由してステップ１１１に進み、通常
の運転動作かり能になる。、なお、絶対位置検出装置２
の設定が終了していない状態で同様の操作をすると、ス
テップ１１０でパラメータが判別されてステップ１１２
に進み、寸動動作のみが可能とされる。

次に、テーブル３を基準点位置に自動運転で移動させ、
その位置と真の基準点位置との差をダイヤルゲージ等で
測定する。基準点位置とテーブル位置決め位置との差を
数値制御装置１のグリッドシフト手段１４に、グリッド
シフト手段のパラメータとして設定し、絶対位置検出装
置２の初期設定手順を終了する。なお、電源を一口、遮
断した後、再びテーブル３を基準点位置に自動運転で位
置決めさせ、その位置が基準点位置と−・致することを
確認することが好ましい。

以−ヒの初期設定が終了すれば、以後、電源のオンオフ
を行っても原点復帰動作く基準点位置への復帰動作）を
することなく、数値制御装置１はテーブル３の絶対位置
を認識することができる。

第４図は数値制御装置１がテーブル３の絶対位置を判別
し認識するための処理を示すフローチャートである。

まず、電源が投入されると、イニシャルスイッチ１，７
がオンされているか、絶対位置検出装置２の初期設定が
なされた旨のパラメータが設定されているかをステップ
２０１及びステップ２０２で調べ、否であればそのまま
処理を終了する。原点設定が済んでいないからである。

それらがなされていればステップ２０３に進み、単位時
間当たり１パルスずつ正方向へ最大８パルスの移動指令
を駆動装置６に出力し、テーブル３を初期移動させる。

そして、移動中に絶対位置検出袋Ｗ２からのラッチ信号
２２ａの発生を監視し、ラッチ信号２２ａが入力したら
直ちに移動指令パルスの出力を停止しテーブルの移動を
即時停止するくステップ２０４，２０５）。

次に、ステップ２０６で、停止した位置における絶対位
置データ２１　ａを絶対位置検出装置２から読み込む。

そして、読み込んだ絶対位置データ２１ａに対して、ス
テップ２０７で、予め記憶されたピッチ誤差補正値に基
づいて補止をかけ、機械座標値を計算する。次に、ステ
ップ２０８で、その機械座標値をＮＣ制御のための現在
のデープル３の機械座標値として所定のメモリ領域に設
定し、処理を終了する。

１−記の処理において、ステップ２０３〜２０５は初期
移動手段１５を、ステップ２０６〜２０８は機械座標設
定手段１６を構成している。

第５図は上記ステップ２０７で行われるピッチ誤差補正
を行う機械座標計算処理の詳細を示すフローチャートで
ある。

この処理では、まず、絶対位置検出装置２から絶対位置
のデータ２１ａを読み込む（ステップ３０１　）。次い
で内部カウンタの値をＯに初期化するくステップ３０２
）。この内部カウンタはピッチ誤差補正の位置を示すカ
ウンＩ−値を示すものである。ピッチ誤差補正値は原点
位置からたとえば２０ｍｍピッチ間隔で５０個のデータ
がメモリ内に設定できるようになっており、内部カウン
タのカウント値は原点位置から数えたデータ番号を示し
ている。

ステップ３０３乃至３０６では、読込まれた絶対位置が
」１記内部カウンタのいくつのカウント値に対応する位
置かを検索する処理が行われる。すなわち、ステップ３
０３では、内部変数である初期値を絶対位置初期データ
とグリッドシフト量とを加えた値にする。絶対位置初期
データは、前記第３図の初期設定処理の際に用いた、機
械の基準点位置に対応するデータであり、予め数値制御
袋Ｍｌ内のＲＯＭに固定データとして格納されているデ
ータである。また、グリッドシフト量は、数値制御装置
］内にパラメータとして設定され保存されているデータ
である。次にステップ３０４で、その初期値に当該カウ
ント値の番号が指示するパラメータアドレスに記憶され
たピッチ誤差補正値を加えると共に、さらにピッチ誤差
間隔（２０Ｉに相当する値）を加える。そして、加算さ
れた初期値が読み込まれた絶対位置データ２１．　ａよ
り大きくなるまで、内部カウンタのカウント値を歩進し
ながら同様の処理を繰返す（ステップ３０５３０６．３
０４）。

ステップ３０７では、上記の処理（ステップ３０２〜３
０６）で検索された現在のテーブル位置に対応する内部
カウンタのカウント値を用い、ピッチ誤差の補正計算を
する。すなわち、［基準点位置に対応する絶対位置初期
データ］＋［グリッドシフト量］−［絶対位置読込み値
コー［０から当該カウント値までのピッチ誤差補正値の
合計値］で与えられるパルス数を算出し、そのパルス数
をμｍ変換して距離で表現した現在の絶対座標を算出す
る。次に、ステップ３０８でこの値を機械座標として設
定し、処理を終了する。

以上説明した実施例では、密なる位置検出器にレゾルバ
７を用い、粗なる位置検出器にパルスエンコーダ９を用
いたが、これら位置検出器には、リニア位置検出器等の
種々のものが用いられることは明らかである。また、密
なる位置検出器と粗なる位置検出器を別々の検出器とし
て構成せず、たとえば、モータ５にはただ一つのレゾル
バ７のみを直結し、レゾルバ７の１回転内の特定の電気
角位置を検出し絶対位置信号を出力する回路を付加して
粗なる位置検出器に相当するものとし、さらに、当該レ
ゾルバの１回転内を精密に内挿して相対位置信号を出力
する回路により、精なる位置検出器とすることも可能で
ある。

「発明の効果」 本発明は、上記の構成を有し初期移動手段及び機械座標
設定手段を備えるものであるから、電源投入時に機械可
動部を掻く僅か移動させるのみで機械可動部の絶対位置
を判別することができるという効果がある。このため、
高価な高分解能の絶対位置検出装置を要さない。また、
通常の機械可動部の制御は密なる位置検出器を用いて行
われるから、制御が粗くなることはなく、精密な制御が
できる。

図面は本発明の実施例を示し、第１図は数値制御工作機
械の一軸の構成を示すブロック図、第２図は各信号の関
係を示すタイミング図、第３図。

第４図、第５図は数値制御装置での処理を示すフローチ
ャートである。

１００．数値制御装置、　２１．絶対位置検出装置、３
１１．テーブル（機械可動部）、　７９１．レゾルバ（
密位置検出器）、　９０．、パルスエンコーダ（粗位置
検出器）、　１．２．、、機械座標検出手段、　１．５
．、。

初期移動手段、　１６．、、機械座標設定手段、２１　
、、、絶対位置検出手段、　２２　、、、ラッチ信号発
生手段。

【図面の簡単な説明】

舅 ｌｆｉ 紮

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 密なる分解能で機械可動部の相対位置（インクリメンタ
   ル位置）を検出する密位置検出器と、粗なる分解能で機
   械可動部の位置を検出する粗位置検出器と、 前記密位置検出器からの信号に基づき機械可動部の機械
   座標を算出し記憶する機械座標検出手段と、 前記粗位置検出器からの信号に基づき機械可動部の絶対
   位置を算出し、電源遮断後もその絶対位置を記憶保存す
   る絶対位置検出手段と、 その絶対位置が変化する毎にラッチ信号を発生するラッ
   チ信号発生手段と、 電源投入時に、前記ラッチ信号が発生するまで機械可動
   部を移動させる初期移動手段と、 その初期移動手段によりラッチ信号が発生した時点の絶
   対位置を前記絶対位置検出手段から読出し、その値を現
   在の機械座標として前記機械座標検出手段に設定記憶さ
   せる機械座標設定手段と、を備えることを特徴とする絶
   対位置判別機能を備えた数値制御工作機械。