JPH0446734A - 工作機械の位置制御装置 - 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、例えば磁気スケール装置等のリニアスケール
装置を使用した工作機械の位置制御装置に係り、特願平
１−２２７４０３号の改良に関する。

〔従来技術及び発明の解決しようとするａ題〕従来、例
えば円筒研削盤等の工作機械では、被加工対象である工
作物（ワーク）に対して、研削処理を行なうための砥石
等の加工部を位置決めするために、例えば磁気スケール
装置等のリニアスケール装置が使用されている。このリ
ニアスケール装置により、加工部の相対的位置（又は相
対的移動量）を検出することができるため、工作物に対
して加工部を移動調整し、適正な位置に設定することが
できる。

ところで、通常では、工作機械のベツド（基台）には手
送りハンドルが設けられており、このハンドルをマニュ
アルで操作することにより、加工部を工作物に対して例
えば前進又は後退させて移動ａｇ１１することになる。

ここで、加工処理を行なう場合に、加工部は工作物から
十分な距離を有する初期位置に設定されている。この場
合、最初から手送りハンドルを操作して、マニュアルで
加工部を移動して工作物に接近させる方法では、操作効
率が低下する。このため、例えば油圧機構を利用して、
加工部を一定の距離だけ自動送りする自動送り機構が設
けられている。

即ち、第１７図に示すように、加工処理の開始時に、例
えば工作機械の電気操作盤に設けられた自動送り機構用
のスイッチを操作すると、加工部１０が初期位置１０　
ａから一定の距離したけ自動的に移動する。この後、手
送りハンドルを操作して、加工部１０を工作物１１に接
近させるように。

前進方向へ移動調整することになる。ここで、加工部１
０が工作物１１に接近して研削する加工処理がなされる
と、工作物１１の表面が研削されて、例えば直径５１ｍ
の工作物１１が直径５０■に加工処理されることになる
。

加工処理が終了して、自動送り機構用のスイッチが操作
されると、第１８図に示すように、加工部１０は加工位
置１０ｂから一定の距離したけ後退方向（工作物１１か
ら離れる方向）へ自動的に移動する。この状態で、加工
処理された工作物１１を所定の取り付は台から取り外す
ことになる。

次に、新たな工作物１１ａを取り付は台にセットし、再
度加工処理を開始する場合に、自動送り機構用のスイッ
チを操作すると、加工部１０が自動的に移動して新たな
工作物１１ａに衝突するような事態が発生する。即ち、
新たな工作物１１ａの直径が例えば７０ｍｍ程度の場合
には、前の加工処理後の工作物（直径５０ｍｍ）より、
加工部１０と工作物１１ａとの距離が１０閣程度短縮す
ることになる。従って、第１９図に示すように、前の加
工処理後に自動送り機構により後退した位置１０Ｃから
前進方向へ、加工部１０が自動送り機構により移動した
場合に、一定距離したけ移動する前に、新たな工作物１
１ａに衝突することになる。

このように自動送り機構を有する工作機械では、工作物
に対して加工部を位置調整して、例えば研削等の加工処
理が行なわれる場合に、工作物を交換した後に自動送り
機構による加工部の自動送りがなされると、加工部が工
作物に衝突するような事態が発生する。この衝突により
、工作物が破損するような不都合が発生することがある
。

本発明の目的は、自動送り機構により加工部を自動送り
する際に、加工部が工作物に衝突するような事態を確実
に防止し、かつ加工部を適正な位置に設定することがで
きる工作機械の位置制御装置を提供することにある。

（課題を解決するための手段及び作用〕本発明は、工作
機械の加工部の移動量を検出する位置検出手段及び加工
部を所定の距離だけ直線的に移動させ、工作物に対して
前進方向又は後退方向へ往復移動させる自動早送り手段
を備えた位置制御装置において、加工部を前進方向又は
後退方向へ移動させる手動送り手段、工作物に対する加
工処理後に自動早送り手段により工作物に接触した位置
から所定の距離だけ加工部が後退移動した基準位置で、
工作物の加工サイズに応じた基準位置データを入力させ
る入力手段、手動送り手段により基準位置から加工部を
後退移動させた際に位置検出手段により検出される移動
量及び基準位置データとに基づいて工作物と加工部との
距離に対応する位置データを算出する算出手段及び算出
手段により算出された位置データを表示画面に表示させ
る表示手段とを備え、前記入力手段による入力に先立っ
て、加工部が前進から後退に移行する位置を把えてこの
位置データを初期設定位置として自動的に入力する機能
をもたせるようにした装置である。

このような構成により、加工処理後に新たな工作物をセ
ットした場合に、新たな工作物の加工すイズに応じて、
基準位置を手動送り手段により移動調整し、自動早送り
手段による加工部の移動距離を制御することができる。

また加工部が工作物に接触した後、前進から後退に移行
する位置を把えてこの位置データが初期設定位置として
自動的に入力されるので、加工部による工作物の加工が
終了した時点で、初期設定位置データを入力するための
操作が不要となる。

〔実施例〕

以下図面を参照して本発明の詳細な説明する。

第１図は本発明の第１の実施例に係わる位置制御装置の
構成を示すブロック図である。同実施例では、例えば円
筒研削盤等の工作機械２０に適用した場合であり、この
工作機械２０の加工部（例えば砥石）１０の位置制御を
行なうためのリニアスケール装置！２１が設けられてい
る。工作機械２０には、工作物に対して加工部１０を直
線的に往復移動（前進又は後退）させるための手動送り
手段であるマニュアル機構及び自動早送り手段である自
動送り機構が設けられている。マニュアル機構は、第４
図に示すように、工作機械２ｏのベツド２０ａに設けら
れた手送りハンドル２０ｂをマニュアルで操作すること
により、加工部１０を往復移動させて、工作物１１に対
して位置決めするように移動調整するための機構である
。一方、自動送り機構は、工作機械２０のベツド２０ａ
に設けられた電気盤の自動送り機構用のスイッチ２０Ｃ
の操作により、例えば油圧機構を利用して、加工部１０
を一定の距離したけ前進又は後退するように自動送りす
る機構である。

リニアスケール装置２１は、例えば、第３図に示すよう
な磁気スケール装置であり、スケール装置本体２１ａ及
びヘッド２１ｂからなる。スケール装置本体２１ａには
等間隔に磁気目盛が記録されたスケールが設けられてお
り、ヘッド２１ｂはスケールに沿って移動し、磁気目盛
を検出する。

即ち、ヘッド２１ｂの移動量に応じた検出信号がスケー
ル装置本体２１ａに取付けられたケーブル２１ｃを通じ
て出力される。スケール装置本体２１ａは、第４図に示
すように、工作機械２ｏのベツド２０ａに固定されてい
る。一方、ヘッド２１ｂは、加工部１０の移動機槽を構
成する例えばテーブル２２に取り付けられている。即ち
、ヘッド２１ｂは加工部１０の移動に伴って、前進又は
後退方向へ直線的に移動することになる。

リニアスケール装置２１から出力される検出信号は、第
１図に示すデイスプレィ族Ｎ２３の信号処理回路２４へ
転送される。信号処理回路２４はアナログ信号である検
出信号の増幅及びＡ／Ｄ変換処理等の信号処理を実行し
、ヘッド２１ｂの移動量に対応する位置データ及び移動
方向データをマイクロプロセッサ（ＣＰＵ）２５に出力
する。

ＣＰｔＪ２５は信号処理回路２４から構成される装置デ
ータに基づいて加工部１０の移動量を算出するとともに
、加工部１０の移動量を表示部２７に表示させる０表示
部２７は、第２図に示すように、デイスプレィ装置２３
のパネル部を構成し、マニュアル機構による前進方向又
は後退方向の移動量を表示する表示器２７ａを有する。

さらに表示部２７は外部から位置データ等を入力するた
めのキーボード２７ｂを備えている。キーボード２７ｂ
から入力された位置データ等はＣＰＵ２５に転送される
。また、表示部２７は加工部１０の移動方向を指示する
ためのＬＥＤ　（発光ダイオード素子）２７ｃを有する
。ＬＥＤ２７ｃは、第４図に示すように、テーブル２２
の位置を検出するためのセンサ２８からの検出信号に基
づいて発光動作する。

センサ２８は例えばマイクロスイッチからなり。

前進方向の所定の位置でテーブル２２に接触するとオン
し、後退方向へ移動した際にオフする動作を行なう。

次に、同実施例の動作を説明する。

先ず、第５図のステップＳ１に示すように、工作機械２
０の加工部１０を自動送り機構により一定距離りだけ移
動させる（第９図）。なおこの自動送り機構により加工
部１ｏが一定距離したけ前進した状態を前進端位置とい
う、即ち、自動送り機構用のスイッチ２０ｃを操作する
ことにより、テーブル２２に支持された加工部１０は、
第１０図に示すように、初期位ｉｔ　１０　ａから前進
方向へ一定距離りだけ移動する。一方、工作機械２０の
所定の取り付は台には、例えば直径５１■の工作物１１
がセットされている。この後、加工部１０を回転駆動さ
せるとともに１手送りハンドル２０ｂをマニュアルで操
作し、加工部１０をマニュアル機構により移動調整し、
第１１図に示されるように工作物１１の表面に接触させ
（ステップＳ２）で工作物１１の表面を研削する加工処
理を実行する（ステップＳ３）、加工処理を所定の期間
実行後、加工処理を終了しくステップＳ４）、自動送り
機構用のスイッチ２０ｃを操作して、第１２図に示され
るように、加工部１０を加工終了位置１０ｃから後退方
向へ一定距離したけ自動送りにより移動させる（ステッ
プＳ５）、なおこの自動送り機構により加工部１０が一
定距離りだけ後退した状態を後退端位置という、第６図
はマニュアル機構によって加工部１０を移動させて研削
を行う場合の加工部１０の動きを示す図であり、２０点
は加工部１０が前方に自動送りされる前の位置（第９図
参照）を示しており、自動送りされると２２点となる。

また自動送りされたＰ８位置において、センサー（マイ
クロスイッチ）２８がオンとなって加工部１０が前進端
位置となったことを検知する。そしてハンドル２０ｂを
回動操作して加工部１０を前進させて工作物１１に接触
させるまでの状態がＰ′　〜Ｐ３点である。モしてＰ１
点〜Ｐ４点は研削加工が行われている状態であり、Ｐ。

点は加工終了点を示す、加工終了後、自動送り機構を作
動させると、加工部１０は高スピードでＬだけ後退する
が、Ｐ′　〜Ｐ、はこの加工部１０の自動送りによる後
退状態を示している。なお後退方向への自動送りが開始
されるＰ′４点において、センサー（マイクロスイッチ
）２８がオフとなって加工部１０が後退端位置となるよ
うに移動したことを検知する。なおＰ２〜Ｐ′２の時間
のずれは作業者がマニュアル機構のハンドル操作を開始
するまでの時間の遅れであり、Ｐ、〜Ｐ′、の時間のず
れは加工終了後作業者による自動送り機構のスイッチン
グ動作による時間の遅れである。

そして加工部ｌＯによる工作物１１の加工終了後、加工
部１ｏの自動送りによる後退の際に、ＣＰＵ２５は、第
７図に示される処理フローに従って加工終了時の加工部
１０が工作物１１と接触する位ＩＩ（初期設定位りを自
動的に読み取るようになっている。

即ち、第７図は加工部１０の初期設定位置を読み取るた
めのＣＰＵ２５の制御フローを示す図で、先ずステップ
４１において、第６図Ｐ４〜Ｐ′９点間においてカウン
タがリセットされると、ステップ４２に移ってリニアス
ケール装！！２１からのスケールデータを読み込み、こ
れを位置データとしてバッファに一時記憶する。なお既
に記憶されているスケールデータがあるときは、これを
消去し、この読み取ったスケールデータＤ０を記憶する
。

次にステップ４３に移り、センサ２８がオンか否か判別
され、即ち加工部が前進端位置にあるか否かが判別され
、ＹＥＳ　（加工部１０が前進端位置）であればステッ
プ４４において再びスケールデータＤｎを読み込み、ス
テップ４５に移る。一方ＮＯ（ステップ４３においてセ
ンサ２８がオフ）の場合、即ち加工部１ｏが前進端位置
となっていない場合には、スケールデータを読み込むこ
とになく終了する。そしてステップ４５において、ステ
ップ４４で読み取った新たなスケールデータＤｎがバッ
ファに記憶されている旧データＤ０と同じか否か判別さ
れる。ＹＥＳ　（Ｄｎ＝Ｄ、）であれば、ステップ４６
でカウンタに「１」を加算してステップ４７に移る。一
方ステップ４５においてＮｏ（Ｄｎ＃Ｄ０）であれば、
ステップ４１に戻り、ステップ４５においてＹＥＳとな
るまで同様の処理がつづけられる。そしてステップ４７
ではカウンタのカウントが予め設定されている規定回数
に達したか否か判別され、Ｎｏ（規定回数未満）であれ
ばステップ４３に戻り、カウンタのカウントが規定回数
に達するまで同様の処理が統けられる。そしてステップ
４７においてＹＥＳ　（規定回数）となると、ステップ
４８において、バッファに記憶されている最新のスケー
ルデータが加工部１０の工作物１１との接触位置データ
即ち、初期設定位置データとされ、ステップ４１に戻る
。

そして第１２図に示すように、加工部１０は加工処理後
の工作物１１に接触した初期設定位置から距離りだけ後
退方向へ移動した状態となる。なお前記したように、加
工部１０が後退方向に自動送りされる際には、ＣＰＵ２
５が第７図に示すルーチンに基づいて加工部１０の工作
物１１と接触する初期設定位置を自動的に読み取る。そ
して加工部１０が後退端位置となると、工作物１１の直
径をマイクロメータ等によって実測し１表示部２７のキ
ーボード２７ｂから工作物１１の加工結果に応じた基準
位置データ（実測値である直径５０■に相当する値）を
入力する（ステップＳ６）。

これによって初期設定位置と基準位置間の距離りが補正
値としてＣＰＵ２５において演算処理されるので、加工
部１０が初期設定位置及び基準位置のいずれに位置して
も表示部において「５０履」を表示することができるこ
ととなり、表示部２７の表示器２７ａには基準位置デー
タである「５０■」が表示される（ステップＳ７）。な
おこのとき、センサ２８は、加工部１０とともに移動し
たテーブル２２の後退を検出し、その検出信号をＣＰＵ
２５に取り込む。これにより、表示部２７のＬＥＤ２７
ｃが点灯せず、加工部１０が後退方向へ移動したことが
わかる。このような状態（第１３図）において、加工処
理が終了した工作物１１を工作機械２０の所定の取り付
は台から取り外す。

次に、工作機械２０の所定の取り付は台には、例えば直
径φが７２ｍの新たな工作物１１ａがセットされる（ス
テップＳ８）、このとき、表示部２７の表示器２７ａに
は、第１３図に示すように。

前の工作物１１の加工処理後の直径φに相当する値（５
０）が表示されている。この状態で、加工部１０を前進
方向Ｘへ自動送りさせると、加工部１０は新たな工作物
１１ａに衝突することになる（第１９図参照）。

そこで、手送りハンドル２０ｂをマニュアルで操作し、
加工部１０を後退方向へ移動調整する（ステップＳ９）
。この加工部１０の移動により、ヘッド２１ｂが移動し
て検出信号を信号処理回路２４に出力する。ＣＰＵ２５
は信号処理回路２４からの位置データに基づいてヘッド
２１ｂの移動量を算出し、この移動量と入力された基準
位置データ（ここでは５０）とを加算した結果を表示部
２７の表示器２７ａに表示させる（ステップ５１０）、
即ち表示部２７の表示器２７ａには、自動送りされた位
置１０ｄ（５０ｍ＋）から後退方向へ移動した距ｗＬＲ
の２倍が加算された値（５０＋２Ｒ）が表示される。具
体的には、第１４図に示すように、距離Ｒが例えば１１
ｍであれば、表示器２７ａには「７２」が表示されるの
で、表示器２７ａの表示データに応じて、直径７２＋ｍ
の新たな工作物１１ａに対して、加工部１ｏを一定距離
りだけ自動送りした場合に、加工部１ｏと工作物１１ａ
とが衝突しない位置まで加工部１０を移動調整する（ス
テップ５ｌｌ）、さらに換言するならば、いま新たな工
作物１１ａの直径が７２ｍである場合には、表示器２７
ａの表示が７２ｉｎを超えた値、例えばｒ７３ｍ」とな
るように加工部１゜をマニュアルで移動操作すれば、加
工部１ｏを自動送りした場合に工作物と衝突しない状態
となる。

そして、第１５図に示すように、移動調整後の位ｆａ　
１．　Ｏｅから、加工部１０を前進方向へ一定比１１１
１Ｌだけ、自動送りにより移動させる（ステップ５１２
）。この後、手送りハンドル２０ｂをマニュアルで操作
し、加工部１０をマニュアル機構により移動調整し、新
たな工作物１１ａの°表面に接触させて、工作物Ｌｌａ
の表面を研削する加工処理を実行する（ステップ５１３
）、マニュアル機構によって加工部１ｏが前進するにつ
れて、表示器２７ａの数値は「７３■−２×前進量」が
リアルタイムで表示されるので、表示器２７ａの表示が
７０ｍとなるまで研削すればよい、そして加工処理が終
了すると、自動送り機構により加工部１０を一定距離し
たけ移動させる。以後、新たに基準位置データを入力す
ることなく既に入力されている基準位置データに基づい
て引き続き工作機械を使用でき、大量の工作物を加工す
ることができる。

このようにして、加工終了後に新たな工作物１１ａをセ
ットした場合には、表示部２７に表示された数値を確認
しながら加工部１０を後退方向へ移動調整して、自動送
りの際に加工部１０を工作物１１ａから十分な距離だけ
離れた位置に設定することができる。したがって加工さ
れた工作物の加工サイズ及び新たにセットされる工作物
のサイズに基づいて、加工処理の開始時に加工部を自動
送りにより、常に適正な位置に設定することができる。

第８図は、本発明の第２の実施例の要部を示すもので、
加工部１０と工作物１１との接触位置を特定するための
ＣＰＵの他の制御フローを示している。

前記した第１の実施例におけるＣＰＵは、加工部１ｏが
前進端位置にあるときで、所定の時間内における最新の
スケールデータを初期設定位置データとするが、本実施
例では、加工部１０が後退する直前のスケールデータを
初期設定位置データとするようになっている。即ち、ス
テップ５１において、リニアスケール装置２１からの加
工部１０の位置データＤ□及び移動方向データＡ１を読
み取り、バッファに記憶する。次に、ステップ５２にお
いて、センサ（マイクロスイッチ）２８がＯＮか否か、
即ち加工部１０が前進端位置か否かが判別され、Ｎｏ（
ｊｌＪ工部１０が前進端位置でない）であれば終了し、
ＹＥＳ　（加工部１０が前進端位置）であればステップ
５３に移る。ステップ５３では、リニアスケール装置２
１から加工部１０の位置データＤ２．移動方向データＡ
２及び速度データ■を読み取る。そしてステップ５４に
おいて、加工部１０の移動速度■がＯか否か判別され、
ＹＥＳ　（Ｖ＝Ｏ）であればステップ５２に戻り、ＮＯ
（■≠０）であればステップ５５に移る。ステップ５５
では、ステップ５３で読み取った移動方向データＡ２を
バッファに記憶されている移動方向データＡ、と比較し
、移動方向が同一か否か判別され、ＹＥＳ　（Ａ、＝Ａ
２）であればステップ５６に移る。ステップ５６では、
ステップ５３で読み取った位置データＤ２．移動方向デ
ータＡ２をそれぞれバッファに記憶するとともに、今ま
で記憶されていた古いデータを消去して、ステップ５２
に戻る。またステップ５５においてＮｏ　（Ａ□≠Ａ２
）であればステップ５７に移り、バッファ内の位置デー
タを加工部１ｏの工作物１１との接触位置データ（初期
設定位１りとし、ステップ５２に戻る。

この第２の実施例では、工作物１１と接触中の加工部１
０が振動しているような場合に特に有効である。即ち、
加工部１０が工作物１１の研削中にブレるような場合が
あり、本実施例はこのような場合にも初期設定位置の検
出が可能である。

〔発明の効果〕

以上詳述したように本発明によれば、自動送り機構を有
する工作機械において、工作物を交換した後に自動送り
機構により加工部を自動送りする際に、移動調整分の十
分な距離を有する適正な位置に設定することができる。

したがって、自動送りする際に、加工部が工作物に衝突
するような事態を確実に防止することができる。これに
より、結果的に加工部の確実な位置制御を実現すること
ができるものである。特に、加工部が工作物と接触する
初期設定位置の設定が自動的に行われるので、その入力
操作が省略でき、作業が簡略化される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例に係わる位置制御装置の
構成を示すブロック図、第２図は同実施例に係わる表示
部の構成を示すブロック図、第３図は同実施例に係わる
リニアスケール装置の構成を示す斜視図、第４図は同実
施例に係わる工作機械の構成を説明するための概念図、
第５図は同実施例の動作を説明するためのフローチャー
ト、第６図は加工部の工作物に対する動きを時間との関
係で示す図、第７図はＣＰＵの制御フローチャート、第
８図はＣ））　Ｕの他の制御フローチャート、第９図〜
第１６図はそれぞれ同実施例の動作を説明するだめの概
念図、第１７図〜第１９図はそれぞれ従来技術を説明す
るための概念図である。 １０　加工部、 １１、ｌｌａ・・・工作物、 ２１・・・位置検出手段であるリニアスケール装置、２
３・・表示手段であるデイスプレィ装置、２５・・・Ｃ
ＰＵ、 ２７ｂ・・・久方手段であるキーボード。 特 許 出 願 人 株 式 第 因 第 図 第 旧 因 第 １つ 図 安

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）被加工対象である工作物に対して工作機械の加工
   部の移動量を検出する位置検出手段と、前記加工部を所
   定の距離だけ直線的に移動させ、前記工作物に対して前
   進方向又は後退方向へ往復移動させる自動早送り手段と
   、 前記加工部を前進方向又は後退方向へ移動させる手動送
   り手段と、 前記工作物に対する加工処理後に、前記自動早送り手段
   により前記加工部が前記工作物に接触した位置から前記
   所定の距離だけ後退移動した基準位置で、前記工作物の
   加工サイズに応じた基準位置データを入力させる入力手
   段と、 前記手動送り手段により前記加工部を前記基準位置から
   後退移動させた際に、前記位置検出手段により検出され
   る移動量及び前記基準位置データに基づいて前記工作物
   と前記加工部との距離に対応する位置データを算出する
   算出手段と、 この算出手段により算出された前記位置データを前記表
   示画面に表示させる表示手段とを備え、前記入力手段に
   よる入力に先立って、加工部が前進から後退に移行する
   位置を把えてこの位置データが初期設定位置として自動
   的に入力されることを特徴とする工作機械の位置制御装
   置。