JPH03190649A - 工作機械における可動部の原点復帰方法 - 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〕 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れ
すブロック図である。

このＮＣ工作機械では、テーブル５１はポールネジ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、チーフル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、入力ボートｌ１０６１
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
高速送りされ、スイッチ５５がオ送りされる。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Ｎ
Ｃ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〕

前記課題を解決するため、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、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、前記指標が第１
の目印に達したときに発せられる位置信号を利用して原
点まで送るようにする構成をとるようにしている。

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れすブロック図、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れす説明図である。

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
（ａｌに示すＡ相信号と第２図（ｂｌ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１
１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、ＲＡ
Ｍ１５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Ｚ、（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Ｚｌの次のＺ相信号Ｚ、（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、目印への方が目印Ｂよりも原点に近いとこ
ろにある。

Ｚ相信号Ｚ＋　、Ｚｚ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上に短冊代印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２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Ｚ、が発せられる。

■　このＺ相信号Ｚ、が発せられた時、テーブルＩ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、Ｈ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Ｉ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Ｚ、が発せられる。

（Ｃ１このＺ相信号ＺＩ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、機械座標系原点台
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、電池等のバンクアンプ電源
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した場合は、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れすブロック図、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れす説明図、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
あられすフローチャート、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
れすフローチャート、第５図は、目印の他の例をあられ
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れすブロック図、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
をあられすグラフ、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れす説明図である。 ■・・・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)

【特許請求の範囲】
1. （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、前記指標が第１の目印に達したときに発せら
   れる位置信号を利用して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。