JPS60167002A - 工作機械の自動原点復帰方式 - 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】 本発明は、工作機械における主軸ヘッド等の送り制御系
の自動原点復帰方式に関し、特に、主軸ヘッドの原点復
帰開始位置が作動転置のいずれの区域にあっても自動的
に原点へ復帰させる自動原点復帰方式に関する。

近時、ファクトリ拳オートメーションが進められている
が、その一つには単体機の自動化すなわち数値制御機械
の普及があり、一方では工場全体の自動化という問題が
ある。本発明は、それらの−環として、工作機械の電源
をオンにしてのち運転が開始されるまでの自動化と省力
化とを企図するもので、一般に、サーボ検出器を有する
送り制御系は電源をオンにしてのちに原点復帰を要する
が、通常使用されているインクリメンタル型検出器を有
する機械では、制御装置側で主軸ヘッドなどの機械座標
位置が不明なので、従来は作業者が機械の各送り軸の釦
を押して原点復帰させていたのを、自動化しようとする
ものである。

第１図は、原点復帰を要する数値制御機械の一例を示す
側面図である。第１図において、数値制御機械は、基台
Ａと、該基台Ａに載設されたコラムＢと、該コラムＢに
沿ってサーボモータＣの駆動により上下方向へ往復摺動
する主軸ヘッドＤとから成り、該摺動に運動して主軸ヘ
ッドＤの主軸に取付けられたツールＥが基台Ａ上のテー
ブルに載置されたワークＦを加工する。

ここで、主軸ヘッドＤの上下方向の行程について説明す
ると、８点が原点として設定されていて、８点からワー
クへの作業限界点Ｗ点までのワーク側区域内に加工行程
が設けられる。８点のコラムＢ側にはマイクロスイッチ
Ｓ１が設けてあって、主軸ヘッドが原点位置に復帰した
ことを検出するが、ここで問題となるのは、前記凡点が
主軸ヘッドＤの上下摺動の上限点ではないことで、主軸
ヘッドＤはｉｔ点を越えて更に上方の駆動限界点即ちオ
ーバートラベル点（ＯＴ点）まで駆動される。このオー
バートラベル区域内に発生する開鎖について次に説明す
る。

第２図は、上記の数値制御機械に対する従来の原点復帰
方式の一例を示す行程図である。図において、グラフの
構成分は前記主軸ヘッドＤの上下方向の行程を示し、縦
成分は該主軸ヘッドＤの駆動速度すなわちサーボモータ
Ｃの回転速度を示す。主軸ヘッドＤの移動範囲は上限の
駆動限界点Ｏ′ｒから下限の作業限界点Ｗまでの間で、
所定の原点Ｒによってワーク側区域ｄ、とオーバートラ
ベル区域ｄ、とに区分される。ワークを加工する作業行
程はもちろんワーク側区域ｄ、内に設定され、亀゛源が
オフになった時点で通常は主軸ヘッドＤはこのワーク側
区域ｄ、内で停止し、原点復帰はワーク側区域ｄ、内の
位置から開始されるのが普通である。但し、一般に、サ
ーボモータは単にパルス発振をカウントして停止、発進
、速度を制御されるだけで位置情報を記憶してはいない
ので、電源をオフにすると、制御側では根株側の位置が
不明という状態になっている。ここで、電源をオンにし
て原点復帰が指令されると、主軸ヘッドＤは駆動限界点
ＯＴ側側力へ、すなわち第２図の右方向へ、また第１図
の上方向へ、早送り速度で起動される。

そして、主軸ヘッドＤは原点Ｒへ接近するが、普通、原
点凡の手前には減速用ドッグによる減速区域ｄｓが設け
られていて、主軸ヘッドＤがこの区域ｄ、に突入すると
、減速リミットスイッチが係合し、その係合期間中減速
サーボが働いて、主軸ヘッドＤが確実に原点Ｒで停止で
きるように減速させる。そして抄出器によって特定され
たグリッド点（後述）すなわち原点Ｒに位置決めが行な
われる。上記の操作は、作業者が機械を原点復帰モード
にして、ジョグ釦を押し続けることで実行され、作業者
は原点復帰完了ランプの点灯を確認して、ジョグ釦を放
す。もし、主軸ヘッドＤの当初の位置が減速区域ｄ、内
にある場合には、作業者はその減速ＩＪ　ミツトスイッ
チの係合が外れるまで原点Ｒから陥れる方向へ主軸ヘッ
ドＤを早送りジョグで逆行させ、次に原点復帰モードに
して、再びジョグ釦を押せはよい。以上の２つはいずれ
も主軸ヘッドＤの位置が原点復帰開始位置の条件を満足
させている場合で、その他の場合は１機械はオーバート
ラベルとしてアラームになる。なお、減速区域ｄ。

の原点側末端から原点Ｒまでの僅かな区域ｄ４が、ワー
ク側区域ｄ、内でありながら、原点復帰開始位置の条件
を満足させられず、オーバートラベル動作となってしま
う。サーボ制御を直接受けるのがサーボモータの回転角
であって、検出器は１回に３６０度の１個所にグリッド
を設けるようになっているので、減速信号がオフになる
回転角と原点位置の回転角とに３６０度以内のズレが生
じるためである。

さて、上記の原点復帰方式においては、主軸ヘッドの位
置が原点復帰開始位置を満足させていても、２つのケー
スがあってそれぞれ処直方式が異なり、自動比重るのが
困難であったうえに、主軸ヘッドがオーバートラベル動
作をした巻付１機械は６アラーム”になり、フェールセ
ーフ乃至はメカニカルロックがかかることもあって、自
動化どころか、作業者が点検やリセットに要する時間と
労力とは多大なものであった。

本発明は、以上の事情に鑑みてなされたものであり、そ
の目的は、主軸ヘッドの原点後帰開始位１−二が作動範
囲のいずれの区域にあっても自動的に原点へ復帰させる
ことのできる自動原点復帰方式を提供することにある。

本発明は、この目的を達成するために、オーバートラベ
ル区域分の駆動量よりも犬なる所望の量を尻し童として
設定する戻し量レジスタと、主軸ヘッドが駆動限界点へ
達したことを検知するオーバートラベル検知手段とを倫
え、主軸ヘッドの原点復帰開始位置かいずれの区域にあ
るかに拘らず、原点復帰方向として駆動限界点側方向へ
の駆動を起動し、前記オーバートラベル検知手段の検知
信号が発されたならは主軸ヘッドをワーク側方向へ前記
戻し量だけ駆動したのち再び原Ａ侑帰駆動を起動する割
込手順を設け、常に主軸ヘッドをワーク側区域から原点
へ復帰させることを特徴とするものである。

以下、飾付の図面と実施例によって１本発明の詳細な説
明する。

第３囚は、本発明による自動原点復帰方式を実施するの
に好適なサーボ工作機械の一例を示す概略Ｓ成因である
。図において、サーボ工作機械の制御部は、演算制御手
段１と、サーボ指令手段２と、サーボ動力手段３とで概
略構成され、演算制御手段１は、演算制御回路１１と、
ＮＣプログラムによって決定される移動針を登録する移
動指令値レジスタ１２と、＠点と前記グリッドとのシフ
ト値を登録する原点シフトレジスタ１３とを備え、サー
ボ指令手段２は、パルス分配相の補間器２２を中心に構
成されている。補間器２２には、早送り、切削送りなど
の速度を指示する駆動速度制御回路２１からの入力と前
記演算制御回路１１からの入力とをパルスとして分配し
、指令パルスゲート回路２３および指令パルスマルチ回
路２４を介して前記サーボ動力手段３へ出力する。サー
ボ動力手段３は、加減算カウンタ３１、指令をアナログ
均圧に変換するＤ／Ａコンバータ３３、その電圧をモー
タに適応した指令電圧に増巾するサーボアンプ３４、該
指令電圧で駆動されるサーボモータ３６などで一般的に
ｍ成され、また、サーボモータ３６に直結されたエンコ
ーダ３７から、速度サーボ情報なＦ／Ｖ変換器３５を介
してサーボアンプ３４へ帰還させ１位置サーボ情報を方
向判別マルチ回路３２を介して加減算カウンタ３１へ帰
還させている。なお、この位置サーボ情報は一般のサー
ボモータに使用される相対的なパルス列で、座標の如き
絶対的な位置情報でないことは前述したとおりである。

更に、エンコーダ３７からは、常時グリッド信号が前記
演算制御回路１１へ送られて、前記原点シフトレジスタ
１３の値を補正することになっている。

上記のサーボ工作機械の制御部に対して、まず原点復帰
指令手段４１は、サーボ指令手段２の補間器２２に直接
接続されている。原点復帰指令は、電源がオンになり、
ＮＣプログラムがスタートすると、自動的に起動するよ
うにセットされ、主軸ヘッドの位置の如何にかかわらず
、早送り速度で駆動限界点方向へ駆動する指令を発する
。また、サーボ指令手段２には、減速リミットスイッチ
に接続された減速設定回路４２からの減速設定値が駆動
速度制御回路２１へ入力されるようになっている。一方
、主軸ヘッドがｔｔ駆動限界点達した巻付に、これを検
出するオーバートラベル検知手段５１が機械側の駆動限
界点もしくはその近傍に設けられ、演算制御手段１の演
算制御回路１１へ接続されている。

演算制御回路１１には、その他に、後記する戻し量を収
金する戻し量レジスタ５２と、主軸ヘッドをワーク側方
向へ該、戻し量だけ駆動することを指令する戻し指令手
段５３とが接続されていて、オーバートラベル検知手段
５１から検出イ汀号か入力されると、前記戻し指令手段
５３を起動し、戻し量レジスタ５２に登録された数値を
適用して、戻し操作を算出し、補間器２２に送る。なお
、戻し操作の完了か確認されると、再び原点復帰指令が
発せられることになっているが、この：ｐ＋後後指指令
手段４３、前記原点復帰指令手段４１０回路を使用して
徊成されて差支上ない。

上記構成のサーボ工作機械において、本発明の自動原点
復帰方式は、次の如〈実施される。

第４図は１本発明を実施した自動原点復帰方式の一例を
示す行程図である。第４図において、グラフの構成分は
工作機械の主軸ヘッドの行程を示し、主軸ヘッドの移動
帥、曲は、Ｐ９ｒ定の原点几からワークへの作業限界点
Ｗまでのワーク側区域ｄ、と、原点几からワークと反対
方向への駆動限界点Ｏ′ｒまでのオーバートラベル区域
ｄ、との画成にわたるものである。ワーク側区域ｄ、内
の原点Ｒの手前には、減速区域ｄ３が設けられている。

また、前記戻し前レジスタ５２に登録される決し菫ｌは
、オーバートラベル区域ｄ、に減速区域ｄ、および原点
ズレ区域ｄ４を加えた距離よりも犬なる値に設定される
。

第５図は５本発明を実施した自動原点復帰方式の一例を
示すフローチャートである。本チャートおよび第４図の
行程図において、まず、電源をオンにしてＮＣプログラ
ムをスタートさせ、フローの第１段として、原点復帰が
指令されると、その指令は前記原点復帰指令手段４３へ
入力される。原点復帰指令手段４３は、フローの第２段
として、機械側に？ｌｌラフラグたてられているか否か
を確認し、復帰フラグかたてられていれは、既に原点復
帰処理がなされ、座標系が設定されていることになるの
で、直ちに通常の加工工程に移り、移動指令値レジスタ
１２から移動値を呼出して作業を開始する。しかし、晋
遡は、電源をオンにした直後なので、復帰フラグはたて
られて居らす、原点復帰指令手段４３が起動し、繰返し
て前記したとおり、主・軸ヘッドの位置情報は不明のま
まで、主軸ヘッドの位置の如何にかかわらず、第４図に
示される駆動限界点ＯＴ側すなわち右方向へ、早送り速
度Ｖで主軸ヘッドを移動する。そして、主軸ヘッドの原
点復帰開始位置が減速区域ｄ、よりもワーク側のノーマ
ル条件を満足させる区域ｄｌｌ内であれはフロー第３段
でオーバートラベル否定側に分岐し、戻し領域でもない
ので通常の原点復帰処理になり、主軸ヘッドはやがて減
速リミットスイッチに係付し、減速後原点に停止するこ
とになる。一方、主軸ヘッドの原点復帰開始位置が前茜
Ｃ，区域ｄ、以外にある編付は、主軸ヘッドは、原点Ｒ
で停止せず、駆動限界点ＯＴもしくはその近傍へ達して
、フローの第３段として、オーバートラベル検知手段で
あるリミットスイッチに捕捉される。ここで、フローの
第４段として、オーバートラベル現象が１源オン後例（
ロ）目であるか横系され、２回目であれは、同一手順を
無益に繰返して原点復帰不用能な状態であるわけで、機
械は”アラーム”になる。上記フローが電源オン佐初回
目であれは、フローの第５段として１本発明の方式によ
るオーバートラベル処理が起動される。すなわち、演算
制御手段に接続された前記戻し指令手段５３が前記戻し
°緻しジスタ５２にパラメータで設定されている前記戻
しｔＩＩを呼出し、主軸ヘッドをワーク一方向へ該戻し
一１ｉｔだけ駆動し、オーバートラベルから脱出させる
。戻し量ｌは、 １　＞　ｄｔ　＋ｄｓ　＋ｄ４ なので、主軸ヘッドが戻された位置は、ノーマルなスタ
ート位置条件を満足させる区域として第４図に示された
区域も内にあり、再復帰指令を起動させると、今回はフ
ローの第３段でオーバートラベルにならず、主＠１ヘッ
ドは原点）１［停止する。そこで、原点復帰側フローの
第６段として１機械原点もしくは絶対座標値などの自動
座標系を設定して、その時点における主軸ヘッドの位負
に対応させれば、原点復帰処理は終了する。

なお、複数軸工作機械においては、予め自動原点復帰を
行なう順序を決めておき、プログラム指令によって順次
自動原点復帰を行なうことができる。また１本実施例に
おける各手段は、部材として独立させて構成しなくても
、メモリ中の領域もしくはプログラム中の設定として構
成することによっても、本発明の方式を実施できること
はいうまでもない。

以上、説明したとおり、本発明の自動原点後、。

締力式によれば、工作機械の主軸ヘッド等の原点伯帰開
始位麺、が作動範囲のいずれの区域にあっても、自動的
に迅速な原点復帰処理を行なうことが可能になり１手動
作業の手間を省くと共に魁動作を防ぎ、単体機としても
省力化と自動化の効果が太きいが、ファクトリ・オート
メーションの見地からは、複数台数の機械をライン構成
したシステム機において、これを−斉に１源オンにした
瞬間、自動的に全マシーンが原点復帰できることの効果
は、各マシーンを順次手動で原点復帰させなげればなら
ないに一＆に比較すると、更に絶大なものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は数値制御機械の一例の側面図、第２発明を実施
したサーボ工作機械の概略構成図、第４図は本発明の自
動原点復帰方式の行程図。 第５図は本実施例の自動原点復帰方式のフローチャート
である。 Ａ・・・基８　Ｂ・・・コラム Ｃ・・・サーボモータ　Ｄ・・・主軸ヘッドＥ８０．ツ
ー／ｌ／　ｋ’−ワーク Ｒ・・・原点　Ｗ・・・作業限界点 ＯＴ・・・駆動限界点　ｄ、・・・ワーク側区域ｄ、・
・・オーバートラベル区域 ｄ、・・・減速区域　１・・・？３に扉制御手段２・・
・サーボ指令手段　３・・・サーボ部製手段４１・・・
原点後締指令手段 ４３・・・再復帰指令手段 ５１・・・オーバートラベル検知手段 ５２・・・戻し賞設定レジスタ ５３・・・戻し指令手段　ｌ・・・戻し奮第４図 第５図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 送り制御系の可動体の各軸を駆動するサーボ動力手段を
   備えてワークを加工する工作機械のそれぞれの軸上に、
   所定の機械原点な設足し、該機械原点からワークへの作
   業限界点までのワーク側区域と、該機械原点からワーク
   側と反対方向への駆動限界点までのオーバートラベル区
   域との２つの区域のいずれかの区域内の位置から可動体
   を自動的に原点へ復帰させる自動原点復帰方式において
   、オーバートラベル区域分の移動量よりも大なる所望の
   量を戻し量と【７て設定する戻し量レジスタと、可動体
   が駆動限界点へ達したことを検知するオーバートラベル
   検知手段とを伽え、可動体の原点復帰開始位置がいずれ
   の区域にあるかに拘らず原点復帰方向として駆動限界点
   側方向への駆動を起動する原点復帰指令手段と、前記オ
   ーバートラベル検知手段の検知信号が発されたならは可
   動体をワーク側方向へ前記戻し量だけ移動したのち再び
   原点復帰駆動を起動する再復帰指令手段を設け、常に可
   動体なワーク側区域から原点へ復帰させることを特徴と
   する自動原点復帰方式。