JPS62192803A - 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〉 本発明は原点復帰方法に係り、特にデジタルで速度指令
を発生して可動部を移動させるデジタルサーボを適用し
た数値制御工作機械の原点復帰に用いて好適な原点復・
帰方法に関する。

〈従来技術〉 数値制御工作機械においては数値制御開始に先立って可
動部を予め定められた原点に復帰させ、これにより機械
位置と数値制御内部の現在位置を一致させる必要がある
。

第４図は従来の原点復帰方法を実現する部分のブロック
図、第５図はそのタイムチャートである。

原点復帰指令ＺＲＮが′°０“の場合において、ＮＣＣ
デックして移動指令が与えられれば、数値制御部１１は
所定時間毎に該時間に移動すべき各軸方向の微小移動量
を計算し、目的値に到達する迄該時間毎に該微小移動量
を各軸のパルス分配器１２に入力する。パルス分配器１
２は入力された微小移動量に基づいてパルス分配演算を
行って指令パルスＰ。を発生する。可逆カウンタで構成
されたエラーカウンタ１３は該指令パルスＰ。９！計数
し、図示しないＤＡ変換器は該計数内容に比例した電圧
を速度コマンドとして速度制御部１４に入力してサーボ
モータ１５を回転させ、図示しない工具あるいはテーブ
ル等の可動部を移動させる。

又、サーボモータの回転よりロータリエンコーダ１６が
回転する。ロークリエンコーダ１６は、所定量回転する
毎に１個のフィートノ（ツクノｆノトスＰＦを発生し、
又１回転毎に１回転量号ＲＴＳを発生するように構成さ
れている。従って、サーボモータ１５の回転量はローク
リエンコーダ１６により検出され、その回転量はフィー
ドバックノ（ルスＰ　としてエラーカウンタ１３に入力
され、該カウンタの内容を零方向に減少させる。そして
、定常状態にはエラーカウンタ１３の内容（エラー）Ｅ
は略一定になりサーボモータ１５は略一定速度で回転す
ることになる。指令パルスの到来が停止し、指令パルス
数に等しい数のフィードバックノ（ルスＰ　が発生する
とエラーカウンタ１３の内容は零になってサーボモータ
はその回転を停止する。

一方、原点復帰指令ＺＲＮが”１”の場合には数値制御
部１１は早送り速度で可動部を移動させるべく各軸の所
定時間毎の微小移動量を演算してパルス分配器１２に入
力し、これにより前述と同様に可動部を移動させる。尚
、この時実速度Ｖａは第５図に示すように早送り速度迄
漸増する。

又、ゲート１７は原点復帰開始時開いているため、可逆
カウンタ構成で容量Ｎ（ロータリエンコーダが１回転す
る間に発生するフィードバックパルスＰＦの数）のりフ
ァレンスカウンク１８には指令パルスＰＣとフィードバ
ックパルスＰ、がエラーカウンタ１３と同様に入力され
、その内容ＲＥＦは該エラーカウンタ１３の内容（エラ
ー）Ｅと一致している。

実速度Ｖａが所定の第１の基準速度ＶＲ１以上になると
、数値制御部１１は制御信号Ｉ）０１を発生する。そし
て、制御信号ＤＯＩが発生してから最初の１回転量号Ｒ
ＴＳの発生によりゲート制御回路１９はゲート１７を閉
じる。以後リファレンスカウンタ１８は指令パルスＰ。

のみ加算するため、その内容ＲＥＦは第５図に示すよう
に変化する。

尚、リファレンスカウンタＲＥＦには時刻Ｔ０における
サーボの遅れ（＝Ｅ）がセットされ、しかる後指令パル
スＰ０を計数することからその内容ＲＥＦは容量Ｎ毎に
リセットされる指令位置とみなすことができ、又実際の
機械位置は第５図におし）て１点鎖線で示すようになる
。

さて、可動部が移動して原点近傍に設けた減速リミット
スイッチを踏むと減速信号ＤＥＣがローレベル（＝”ｏ
”）になる。これにより、数値制御部１１は可動部の移
動速度を減速し、第２の基準速度ＶＲ２に到達すれば（
時刻Ｔ１）以後該速度ＶＲ２で可動部を移動させるよう
に処理を行う。

そして、低速度で可動部が更に移動して減速リミットス
イッチが復旧するとると（時刻Ｔ２）数値制御部１１は
ゲート信号ＤＯ２を発生する。

しかる後、所定の指令パルスＰ。が発生すると可動部が
更に移動し、かつリファレンスカウンク１８の計数値Ｒ
ＥＦが雰になる。これにより信号ＺＲが１°′なれば（
時刻Ｔ、）ゲート２０は閉じ、以後指令パルスＰＣを出
力しない。

以後エラーカウンタ１３の内容が次第に減少してゆき、
結果としてサーボモータ１５の回転速度は減少し、最終
的に１回転信号ＲＴＳが発生した時エラーカウンタ１３
の内容Ｅが零になって停止する。

〈発明が解決しようとしている問題点〉以上の従来の原
点復帰方法によれば、遅れ量に依存しない正確な原点復
帰ができると共に、１回転位置を格子点位置とすれば該
格子点位置に原点復帰させることができ、しかもリファ
レンスカウンタ１８に数値Ｍをプリセットしておくこと
により格子点位置からＭパルス分ずれた位置を原点復帰
位置とすることもでき有効な手法である。

ところで、最近はサーボモータをデジタル制御する傾向
にある。かかるデジタルサーボば、数値制御部で所定時
間ΔＴ（たとえば２ｍ５ｅｃ）毎の各軸移動量ΔＲ，を
計算し、該移動量ΔＲ，に所定のゲインを掛け！−数値
を該所定時間へＴ毎にデジタルサーボ回路に入力し、デ
ジタルサーボ回路は△Ｔ毎に次式 ％式％ （ただし、ΔＰｎ＋よΔＴ毎の実際の移動量、Ｅ（よエ
ラー）の演算を行い、該エラーＥの大きさに応じてパル
ス幅変調を行ってサーボモータを制御するものである。

すなわちデジタルサーボにおいては、シリアルなパルス
を発生するパルス分配器１２は存在ぜず、しかもエラー
カウンタは数値制御部１１のＲＡＭで代用される。

このため１、従来の原点復帰方法はかがるデジタルサー
ボを採用した数値制御工作機械の原点復帰に適用できな
いという問題があった。

以上から、本発明の目的はデジタルサーボを採用した数
値制御工作機械の原点復帰に適用できる原点＆帰方法を
提供することである。

く問題点を解決するための手段〉 第１図は本発明を実施する装置のブロック図である。

２１ｔよ所定時間毎の各時刻において移動指令値ΔＲ，
を発生して工具あるいはテーブル等の可動部を移動させ
るコンピュータ構成の数値制御部、２１ａはプロセνす
、２１ｂはＲＡＭである。

２２はデジタルサーボ回路、２３はサーボモータ、２４
は可動部が所定量移動する毎にパルスＰＰを発生すると
共に、１回転毎に換言すれば前記パルスＰ、が所定量（
Ｎ）発生する毎に１回転信号ＲＴＳを発生するロークリ
エンコーグである。

２５は所定時間の間に発生する前記パルスＰＦを計数し
てその間における可動部の移動量ΔＰｎを監視する第１
のカウンタ、２７は１回転信号ＲＴＳが発生してから最
初の所定時間毎の時刻迄に発生するパルスＰＦを計数し
てその間の可動部移動［Ｂを監視する第２のカウンタ、
２９ば原点近傍に設けられた減速リミットスイッチであ
る。

く作用〉 原点復帰指令ＺＲＮにより数値制御部２１は可動部を移
動させると共に、所定の１回転信号ＲＴＳが発生してか
ら最初の時刻において、指令位置Ｒ，と実際の８Ｎ城現
在位置Ｐ、の差分であるエラーＥ、と第２のカウンタに
より得られた移動量Ｂの和ＲＥ　Ｆ、を計算する。尚、
指令値ＷＲｏは所定時間へＴ毎の指令移動量をΔＲ，，
とすればＲ＋ΔＲ−４Ｒ により得られ、機械現在位置Ｐ、、は所定時間Δτ毎の
移動量をΔＰｎとすれば次式 ％式％ により得られる。

以後前記時間ΔＴ毎に、１回転信号発生位置を零位置と
した時の指令値ＩＲＥＦｎを次式％式％ ただし、（ＲＥＦｎ、＋ΔＲ，，）≧Ｎの場合にはＲＥ
Ｆ　＋ΔＲ−Ｎ−４ＲＥＦ によやＲＥ　Ｆ、、を更新する。

そして、減速リミット恣イッチ２９が踏まれてから復旧
した後の最初の時刻におけるＲ　Ｅ　Ｆ、、、を求め、
（Ｎ−ＲＥＦｎ、）を最後の指令移動量としてプレクル
サーボ回路２２に出力して可動部を原点復帰させる。

〈実施例〉 第１図は本発明を実施する装置のブ四ツク図である。

２１は所定時間毎の各時刻において移動指令値ΔＲ，，
を発生して工具あるいはテーブル等の可動部を移動させ
るコンピュータ構成の数値制御部、２１ａはプロセッサ
、２１ｂはＲＡＭである。

２２はデジタルサーボ回路、２３はサーボモーフ、２４
は可動部が所定量移動する毎にパルスＰ、を発生すると
共に、１回転毎に換言すれば前記パルスＰ、が所定量（
Ｎ）発生する毎に１回転借号ＲＴＳを発生するロータリ
エンコーダ、２５は所定時間の間に発生する前記パルス
ＰＦを計数してその間における可動部の移動量ΔＰｎ、
を監視する第１のカウンタ、２６はゲート、２７は１回
転借号ＲＴＳが発生してから最初の所定時間毎の時刻迄
に発生するパルスＰ、を計数してその間の可動部移動量
Ｂを監視する第２のカウンタ、２９は原点近傍に設けら
れな減速リミットスイッチである。

第２図は本発明にかかる原点復帰方法の処理の流れ図、
第３図はクイムチヤードである。以下本発明の原点復帰
を第１図乃至第３図に従って説明する。尚、ΔＴ（たと
えば２ｍ５ｅｃ）毎にプロセッサは所定の演算を行うも
のとし、各時刻Ｔｎ（ｎ＝１．２．　　・・・）におけ
る指令位置はＲ，で、機械現在位置はＰ。で、エラーは
Ｅ、で、１回転毎の指令位置はＲＥ　Ｆ、、で表現する
ものとする。

（ａ）図示しない操作盤から原点復帰指令が要求される
と（ＺＲＮ＝”　１”　）　、数値制御部２１のプロセ
ッサ２１ａは早送り速度で可動部を移動させるべく各軸
の所定時間ΔＴ（２ｍｓａｃｌ毎の微小移動量ΔＲ，，
を演算し、所定のゲインを乗算してデジタルサーボ回路
２２に入力してサーボモーフ２３を回転させて可動部を
移動させる。

尚、ステップｆｄｌ迄は数値制御部１１のプロセッサ２
１ａは第２図の流れ図に示す処理と並行して、ΔＴ　（
２ｍ５ｅｃ）毎に以下に示す演算Ｒ＋ΔＲ−Ｒ（１） Ｐ＋ΔＰ　−Ｐ　　　　　　　　（２１Ｅ、＋ΔＲ，，
−ΔＰｎ、Ｅ。　　（３）Ｒ−Ｐ　−ＲＥＦ　　　　　
　（４） を行って指令位置Ｒ，，、機械現在位置Ｐ。、エラーＥ
ｒ１１ＲＥＦｎを得、これらをＲＡＭ１１ｂに記憶する
。

ただし、ＲＥ　Ｆ、、は第４図の従来例におけるリファ
レンスカウンタ１８の内容に相当するものである。又、
上式中ΔＰｎはΔＴ毎の実際の移動量であす、カウンタ
２５によりフィードバックパルスＰＦを計数させ、プロ
セッサ２１ａがΔＴ毎にその計数値を読み取り、かつ該
カウンタを零にリセットして再び零からフィードバック
パルスを計数することにより得られる。

（ｂ）以上の制御により実速度Ｖａが漸増し、プロセッ
サ２１ａは該実速度Ｖａが所定の第１の基準速度ＶＲＩ
以上になったかどうかをチェ・ツクする。

（ｃ）Ｖａ≧ＶＲＩとなれば（信号ＶＲＧ＝”１°゛）
、次に１回転借号ＲＴＳが発生したかどうかをチェック
する。

（ｄ）１回転借号ＲＴＳが発生すれば、ΔＴ毎の最初の
時刻Ｔｎになったかどうかをチェックする。

尚、１回転借号ＲＴＳが発生すればΔτ毎の最初の時刻
Ｔｎになる迄ゲート２６が開き、ロータリエンコーダ２
４から発生するフィードバックパルスＰ、がカウンタ２
７に印加されて計数される。

すなわち、カウンタ２７には１回転借号ＲＴＳが発生し
てからΔＴ毎の最初の時刻Ｔｎ迄に移動した移動量Ｂ（
第３図参照）が記憶されることになる。

（ｅ１時刻Ｔｎになればプロセッサ２１ａはサンプリン
グパルスＳＰを発生してカウンタ２７に記憶されている
移動量Ｂを読み取ると共に、同様にカウンタ２５に記憶
されているΔτ間の移！ａＩＩ量ΔＰ。

を読み取り、しかる後（１）〜（３）式の演算を実行し
て指令位置Ｒ，、機械現在位置Ｐ０、エラーＥ。を計算
し、かつ次式 ％式％（５） によりＲＥ　Ｆ、を計算する。尚、ＲＥＦｎ、、は１回
転信号ＲＴＳ発生位置からの時刻Ｔｎにおける指令位置
（１回転毎の指令位Ｗ）どなっている。実際の機織現在
位置はＲＥＦｎ、より　（Ｒ，−Ｐ、＋Ｂ）遅れている
。

（ｆｌつし１て、プロセッサ２１ａは減速リミノ１〜ス
イッチ２９が可動部により踏まれて減速（ｇ号ＤＥ（］
がパＯ°“になったかどうかをチェックする〇尚、以後
ステップ（目上プロセッサ２１ａは第２図の流れ図に示
す処理と並行して、ΔＴ毎に（１）〜（３）式の演算を
行って指令位＠Ｒ，、機械現在位置■）、、、エラーＥ
。Ｊｅ演算すると共に、次式％式％ ／′：だし、（ＲＥＦｎ＋Δｐ、）がＮより大きい場き
には Ｒ，Ｅ　Ｆ＋ΔＲ−Ｎ−４ＲＥＦ　　　　　（６１’に
より１回転毎の指令位置ＲＥ　Ｆｎを更新する。すなわ
ち、１回転毎の指令位置ＲＥ　Ｆ、、はΔＴ毎に指令移
！Ｓ量ΔＲ，を加算されて第３図に示すように変化する
。尚、１点鎖線により機械現在位置を示す。

（ｇｌ可動部が原点方向に移動し、原点近傍に設けられ
た減速リミットスイッチ２９が該可動部により踏′、Ｊ
ねると、減速信号ＤＥＣがＯ″′になる。

減速４３号ＤＥＣがｏ１１になれば、プロセッサ２１ａ
は減速処理を行う。すなわち、順次ΔＴ毎の移動指令量
ΔＲ，を減小する。

（１１）以後、プロセッサは実速度Ｖａが第２の基準速
度ＶＲ２に到達したかどうかをチェックする。

（１）そして、Ｖ　ａ　＝　Ｖ　Ｒ２となれば減速処理
を停止する。この結果、可動部は以後該速変で原点方向
に移動する。

（」）引き続き、プロセッサ２１ａは減速信号ＤＥＣが
１１１１１になったかどうかをチェックする。

（ｋ）可動部が更に原点方向に移動するとそれ迄該可動
部により踏まれていた減速リミットスイッチ２９が復旧
し、減速信号ＤＥＣが０“−ｌｌ＋になる。

ＤＥＣ＝″゛１″になれば、ΔＴ毎の最初の時刻Ｔｋに
なったかどうかをチェックする。

（１）時刻Ｔｋになれば、プロセッサは（１）〜（３）
式、（６）あるいは（６）′式の演算を行って（各式に
おし）てｎ→にとする）指令位置ＲＫ１機械現在位置位
置１エラーＥＫ並びに１回転毎の指令位置ＲＥ　ＦＫを
計算する。

又、ＲＥＦＫ−Ｃ（第３図参照）とする。

（ｒｎｌついで、プロセッサ２１ａは次式％式％（７） により、指令位置を１回転信号発生位置にするに必要な
移動ｌΔＲ，＋、を演算する。換言すれば、機械現在位
置を１回転信号発生位置に移動させるに必要な指令移動
量ΔＲＫ、、を演算する。

尚、（１）式により指令位置を更新する。

（ｎ）シ、かる後、最後の指令移動量としてΔＲｏ１を
デジタルサーボ回路２２に出力する。これにより、時刻
ＴＫから可動部は（ΔＲＫ＋１＋ＥＫ）移動して】回転
位置に到達して停止し、原点復帰が終了する。

〈発明の効果〉 以上本発明によれば、コンピュータ構成の数値制御部内
部でソフト処理により原点復帰させることができるため
、デジタルサーボを採用した数値制御工作機械の原点復
帰に適用して好適である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を実施する装置のブロック図、第２図は
本発明の処理の流れ図、 第３図は本発明のタイムチャート、 第４図は従来装置のブロック図、 第５図はそのタイムチャートである◇ ２１・・数値制御部、 ２１ａ・・プロセッサ、２１　ｂ　−−ＲＡＭ。 ２２・・デジタルサーボ回路、 ２３・・サーボモータ、 ２４・・ロークリエンコーグ、 ２５・・カウンタ、 ２７・・カウンタ、 ２９・・減速リミットスイッチ 特許出願人　　　　　　　　ファナック株式会社代理人
　　　　　　　　　　弁理士　　齋藤千幹、ｃＩＪＬＬ ”（′）００　　　　　Ｌｕ ≦　壜　−ｏｏ　　　　ｃｉ＝

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）所定時間毎の各時刻において移動指令値ΔＲ＿ｎ
   を発生して可動部を移動させるコンピュータ構成の数値
   制御部と、 可動部が所定量移動する毎にパルスを発生すると共に、
   前記パルスが所定量（Ｎ）発生する毎に１回転信号を発
   生する手段と、 前記所定時間の間に発生する前記パルスを計数してその
   間における可動部の移動量ΔＰ＿ｎを監視する第１の計
   数手段と、 １回転信号が発生してから最初の前記時刻迄に発生する
   前記パルスを計数してその間の可動部移動量Ｂを監視す
   る第２の計数手段と、 減速リミットスイッチ を備え、 原点復帰指令により数値制御部は可動部を移動させると
   共に、 所定の１回転信号が発生してから最初の時刻迄の指令移
   動量と実際の移動量の差分であるエラーＥ＿ｎと前記移
   動量Ｂの和ＲＥＦ＿ｎを求め、以後前記時刻毎に次式 ＲＥＦ＿ｎ＋ΔＲ＿ｎ→ＲＥＦ＿ｎ ただし、（ＲＥＦ＿ｎ＋ΔＲ＿ｎ）≧Ｎの場合にはＲＥ
   Ｆ＿ｎ＋ΔＲ＿ｎ−Ｎ→ＲＥＦ＿ｎ によりＲＥＦ＿ｎを更新し、 減速リミットが踏まれてから復旧した後の最初の時刻に
   おけるＲＥＦ＿ｎを求め、 （Ｎ−ＲＥＦ＿ｎ）を最後の指令移動量ΔＲ＿ｎとして
   出力して可動部を原点復帰させることを特徴とする原点
   復帰方法。
2. （２）指令位置Ｒ＿ｎを次式 Ｒ＿ｎ＋ΔＲ＿ｎ→Ｒ＿ｎ により更新することを特徴とする特許請求の範囲第（１
   ）項記載の原点復帰方法。
3. （３）前記１回転信号は実速度が所定速度以上になって
   から最初に生じる１回転信号であることを特徴とする特
   許請求の範囲第（１）項記載の原点復帰方法。