WO2012039003A1

WO2012039003A1 - 原点設定方法及びその装置

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Publication number: WO2012039003A1
Application number: PCT/JP2010/005730
Authority: WO
Inventors: 良太井谷
Original assignee: 三菱電機株式会社
Priority date: 2010-09-22
Filing date: 2010-09-22
Publication date: 2012-03-29
Also published as: CN103119526B; CN103119526A; JPWO2012039003A1; US20130226319A1; JP5340488B2; DE112010005896T5

Abstract

一つの機械移動軸を二つの制御軸が協働してサーボ制御駆動する機械における原点設定方法において、各制御軸の駆動で移動される夫々の軸構造部が夫々の機械端ストッパに当接するまで各軸構造部を移動させ、各軸構造部が各機械端ストッパに当接状態にあることを条件に、各制御軸の当接検知位置を読み取って記憶するとともに各制御軸のドループ量をクリアし、その後、軸構造物を機械端ストッパから離れる方向へ所定量移動させ、この所定量移動させた位置を、記憶した当接検知位置に基づいて原点として設定する。当該方法により、両軸に跨って移動可能に載置されている機体の直角度に狂いがあっても、簡単な構成で、両軸の機械端ストッパ位置を基準にした正確な原点設定が実現できる。

Description

原点設定方法及びその装置

　この発明は、数値制御（Numerical Control；以下ＮＣと略す）工作機械等の原点設定を行う原点設定方法及びその装置に係り、特に一つの機械移動軸を構成する並行した二つの制御軸をサーボ制御し且つ両軸を同期制御することにより原点設定を行うものに関するものである。

　工作機械において、加工ワークが重い場合や大型の機械の場合には、モータのトルク不足解消や、加工精度向上のために、並行した二つの制御軸（プライマリ軸とセカンダリ軸）で一つの機械移動軸を構成し、この並行した二つの制御軸を夫々サーボ制御するとともに、並行した二つの制御軸を二つのサーボモータで同時に駆動する同期制御（両軸駆動、両輪駆動、デュアル駆動、マスタ／スレーブ制御などと言われることもある）を行うことがある。ＮＣ装置で、前記２軸のサーボモータをサーボ制御し且つ同期制御する装置の構成例を図１に示す。基本的には、ＮＣ装置の軸指令生成部から同期制御するプライマリ軸とセカンダリ軸のサーボ制御部に対して、同一の移動指令データを出すことで同期制御が実現できる。

　ＮＣ装置で加工プログラムによって工作機械を稼働させるためには、指令値に意味を持たせるための座標系の原点を、機械上に設定しておく必要がある。ここで機械原点（機械座標系の基準点）を定め、これを不揮発性メモリに記憶しておけば、電源遮断後に機械可動部に外力を加えて動かさない限り、次回電源投入時に原点設定せずに運転を開始できる。
　原点設定方法には、大きく分けてドグ式とドグレス式の二つがあり、この発明の対象とするものは、ドグレス式の一種である押し当て（または突き当て）方式の原点設定に係るものである。押し当て方式の原点設定の基本は、工作機械の任意の軸のモータを、機械などを壊さないようなトルクしか出ないように電流制限して駆動し、このモータで駆動される制御軸で移動される軸構造部を機械端ストッパ等に押し当てて、その位置を基準点とするものである。

　ところで、特許文献１には、機械組み上げ時等に一度、グリッド方式によってマスタ軸(プライマリ軸)およびスレーブ軸（セカンダリ軸）の原点復帰を行い、二つの軸のグリッド位置の差（ズレ量）を自動的に算出してパラメータとして記憶し、二回目以降の原点復帰完了時にスレーブ軸の原点位置を〔マスタ軸の原点位置＋ズレ量〕とする技術が開示されている。

　また特許文献２には、工作機械の単独軸を機械端ストッパに押し当てて位置検出を行なう制御装置において、モータ駆動信号からトルク信号を取り出して基準値と比較することによって機械の当接を検知し、たまりパルスをクリアすると共にこの位置を基準位置として設定する、また、たまりパルスクリア後、逆方向に所定量動かした位置、または最初のＺ相信号を検出した位置を基準位置として設定する技術が開示されている。

特開平８－２２３１３号公報特開平９－４４２５２号公報

　しかしながら、前記従来の第一の技術（特許文献１）によれば、例えば所謂両輪駆動を行なうような大型機械の、並行する二つの軸の原点位置を決定するためのグリッドシフト量を測定するのが困難な場合に、前記二つの軸に取り付けられているパルスコーダの位置帰還パルスをカウントするリファレンスカウンタの値の差を位置ズレ量としてパラメータに格納しておき、原点復帰時にはマスタ軸の原点復帰動作に合わせてグリッドシフトの際に前記パラメータから位置ズレ量を読み出してスレーブ軸のグリッドシフト量に加算し、両軸の原点の位置誤差を解消している。このため人手によるグリッドシフト量の計測が不要となるが、並行する二つの軸上に架橋される機体が軸に対して直角になっているという前提条件が必要である。仮に外力で直角度に狂いが生じた場合には、原点復帰を行ってもその狂いは解消されない。

　また前記第二の技術（特許文献２）では、押し当て用ストッパ位置を基準とした原点設定が行なえるものであり、機械のスライダを動作軸の端点にぶつけた時に発生するサーボモータのトルク信号が所定の基準値を超えた時に移動指令を止めて原点を設定し、溜まりパルスをクリアしてから所定値だけ、またはＺ相信号が検出されるまでモータを逆転させている。
　然し、前記第二の技術は単独軸のみの原点設定を行なうものであるので、これを単に二つの軸（マスタ軸とスレーブ軸）を有するものの原点設定に適用しても、マスタ軸とスレーブ軸を同一指令で制御する現在の方式（基本的にマスタ軸とスレーブ軸を夫々独立に制御できない方式）では、機体の直角度にズレがある場合や、何らかの外力で機体の直角度に狂いが生じた場合、図８に示すように原点設定を行っても、一方の軸はストッパに当たる前に逆方向に戻されてしまう可能性が大きく、この時は前記第一の技術と同様にズレは解消されず、正しく原点設定がなされない。

　この発明は、かかる問題を解決するためになされたもので、プライマリ軸とセカンダリ軸を押し当て方式で原点設定を行う際、機体の直角度に狂いがある場合であっても、正確に原点設定を行うことが出来る原点設定方法及びその装置を得ることを目的としている。

　この発明の原点設定方法は、一つの機械移動軸を二つの制御軸が協働してサーボ制御駆動する機械における原点設定方法であって、前記各制御軸の駆動で移動される夫々の軸構造部が夫々の機械端ストッパに当接するまで、前記各軸構造部を移動させるステップと、前記軸構造部と機械端ストッパの当接を検知するステップと、前記各軸構造部が各機械端ストッパに当接状態にあることを条件に各制御軸の当接検知位置を読み取って記憶するステップと、前記各軸構造部が各機械端ストッパに当接状態にあることを条件に各制御軸のドループ量をクリアするステップと、前記軸構造物を機械端ストッパから離れる方向へ所定量移動させ、この所定量移動させた位置を、前記記憶した当接検知位置に基づいて原点として設定するステップとを有するものである。

　またこの発明の原点設定方法は、一つの機械移動軸を二つの制御軸が協働してサーボ制御駆動する機械における原点設定方法であって、前記各制御軸の駆動で移動される夫々の軸構造部が夫々当接する機械端ストッパ間の取り付け位置誤差を測定するステップと、当該誤差値を記憶するステップと、前記各軸構造部が各機械端ストッパに当接するまで、前記各軸構造部を移動させるステップと、前記軸構造部と機械端ストッパの当接を検知するステップと、前記各軸構造部が各機械端ストッパに当接状態にあることを条件に各制御軸の当接検知位置を読み取って記憶するステップと、前記各軸構造部が各機械端ストッパに当接状態にあることを条件に各制御軸のドループ量をクリアするステップと、前記記憶した誤差値に基づいて機械端ストッパ間の取り付け位置誤差を解消するステップと、前記機械構造部を機械端ストッパから離れる方向へ所定量移動させ、この所定量移動させた位置を、前記記憶した当接検知位置に基づいて原点として設定するステップとを有するものである。

　またこの発明の原点設定装置は、一つの機械移動軸を二つの制御軸が協働してサーボ制御駆動する機械における原点設定装置であって、前記各制御軸の駆動で移動される夫々の軸構造部が夫々の機械端ストッパに当接するまで、前記各軸構造部を移動させる移動手段と、前記軸構造部と機械端ストッパの当接を検知する当接検知手段と、前記各軸構造部が各機械端ストッパに当接状態にあることを条件に各制御軸の当接検知位置を読み取って記憶する当接検知位置記憶手段と、前記各軸構造部が各機械端ストッパに当接状態にあることを条件に各制御軸のドループ量をクリアするドループ量消去手段と、前記軸構造物を機械端ストッパから離れる方向へ所定量移動させ、この所定量移動させた位置を、前記当接検知位置記憶手段に記憶した当接検知位置に基づいて原点として設定する原点設定手段とを備えるものである。

　またこの発明の原点設定装置は、一つの機械移動軸を二つの制御軸が協働してサーボ制御駆動する機械における原点設定装置であって、前記各制御軸の駆動で移動される夫々の軸構造部が夫々当接する機械端ストッパ間の取り付け位置誤差を記憶する誤差記憶手段と、前記各軸構造部が各機械端ストッパに当接するまで、前記各軸構造部を移動させる移動手段と、前記軸構造部と機械端ストッパの当接を検知する当接検知手段と、前記各軸構造部が各機械端ストッパに当接状態にあることを条件に各制御軸の当接検知位置を読み取って記憶する当接検知位置記憶手段と、前記各軸構造部が各機械端ストッパに当接状態にあることを条件に各制御軸のドループ量をクリアするドループ量消去手段と、前記誤差記憶手段に記憶した誤差値に基づいて機械端ストッパ間の取り付け位置誤差を解消する位置誤差解消手段と、前記機械構造部を機械端ストッパから離れる方向へ所定量移動させ、この所定量移動させた位置を、前記当接検知位置記憶手段に記憶した当接検知位置に基づいて原点として設定する原点設定手段とを備えるものである。

　この発明によれば、簡単な構成で、両軸に跨って移動可能に載置されている機体の直角度に狂いがあっても、両軸の機械端ストッパ位置を基準にした正確な原点が設定できる。

　またこの発明によれば、簡単な構成で、両軸に跨って移動可能に載置されている機体の直角度に狂いがあり且つ両軸の機械端ストッパ位置がズレていても、正確に原点が設定できる。

この発明の実施例１に係るＮＣシステムの構成例を示すブロック図である。この発明の実施例１に係る、プライマリ軸とセカンダリ軸の機械端ストッパに取り付け誤差がある場合の説明図である。この発明の実施例１に係る、プライマリ軸とセカンダリ軸のストッパ取り付け誤差の設定動作を示すフローチャートである。この発明の実施例１に係るＮＣシステムで用いるパラメータを示す図である。この発明の実施例１に係る原点設定動作を示すフローチャートである。図５における基準点認識処理の詳細を示すフローチャートである。この発明の実施例１に係る原点設定操作の動作を示す図である。従来技術による原点設定操作の動作例を示す図である。

実施例１．
　以下、この発明の実施例１（原点設定方法及びその装置を含む工作機械ＮＣシステム）を、図１～図７に基づいて詳細に説明する。
　図１はこの発明の実施例１に係るＮＣシステムの構成例を示すブロック図である。図に於いて、１はＮＣ装置、２はＮＣ装置１を介して機械を操作するための操作盤、３はＮＣ装置１の各種機能を実現するための制御部、４は自動または手動によるモータへの移動指令を生成する位置指令生成部、５ａはプライマリ軸用サーボモータ６ａを駆動制御するドライブユニット、５ｂはセカンダリ軸用サーボモータ６bを駆動制御するドライブユニット、６ａはプライマリ軸を駆動するサーボモータ、６ｂはセカンダリ軸を駆動するサーボモータ、７ａはサーボモータ６ａの回転を検出する検出器，７ｂはサーボモータ６ｂの回転を検出する検出器、８はＮＣ装置１の制御に必要なパラメータを記憶するパラメータ記憶部、９は設定表示盤、１０ａはプライマリ軸側の機械誤差等の補正を行なう移動補正部，１０ｂはセカンダリ軸側の機械誤差等の補正を行なう移動補正部である。
　なお、通常の加工（自動運転）に於いては、セカンダリ軸はプライマリ軸用に演算された移動データと同じデータを使用して制御されるが、ロストモーション補正やピッチ誤差補正などの機械誤差は、例えば移動補正部１０ａ，１０ｂから入力されてプライマリ軸とセカンダリ軸の夫々で個別に補正される。

　またこの実施例では、制御部３、位置指令生成部４、パラメータ記憶部８及び移動補正部１０ａ，１０ｂによりＮＣ装置１を構成している。
　またこの実施例においては、主にサーボモータ６a,６bが移動手段を、主に制御部３、ドライブユニット５a,５bが当接検知手段を、主にパラメータ記憶部８が当接検知位置記憶手段を、主に制御部３、ドライブユニット５a,５bがドループ量消去手段を、主にサーボモータ６a,６b、ドライブユニット５a,５b、制御部３が原点設定手段を、主にサーボモータ６a,６b、ドライブユニット５a,５b、制御部３が位置誤差解消手段を、夫々構成している。
　また、周知の通り、実際に原点設定のため機械端ストッパに当接するものは、プライマリ軸やセカンダリ軸そのものではなく、プライマリ軸やセカンダリ軸で移動される機械構造部である。

　次に前記構成によるＮＣシステムの動作について説明する。
　作業者（オペレータ）はＮＣ装置１の操作盤２を用いて手動モードや自動モードなどの運転モードを選択する。手動モードではプライマリ軸など所望の軸、その軸に対応する速度を選択し、“＋”または“－”のＪＯＧボタンを押すと、選択された軸が指定の速度で移動する。なお、これらの移動指令は、ＪＯＧボタンが押されている間、制御部３を介して位置指令生成部４で生成される。
　また、ハンドルモードであれば、ハンドルの回転方向と回転速度によって移動方向と移動速度が決定される。

　前記移動指令がプライマリ軸に対するものであれば、制御部３より単位時間当りの移動データとしてドライブユニット５ａに出力される。ここではプライマリ軸とセカンダリ軸は並行軸として同期制御されるので、制御部３よりプライマリ軸用に出力される単位時間当りの移動データと同じものが、セカンダリ軸用として、ドライブユニット５ｂに出力される。ドライブユニット５ａ，５ｂは前記移動データをドライブユニット５ａ、５ｂ内で積算し、指令位置を作成する。一方、サーボモータ６ａ，６ｂに結合された検出器７ａ，７ｂは、モータの回転量に応じたフィードバックパルスをドライブユニット５ａ，５ｂに出力する。ドライブユニット５ａ，５ｂ内では前記フィードバックパルスを積算してフィードバック位置とし、前記指令位置と当該フィードバック位置の差（ドループ）を電力変換して、サーボモータ６ａ，６ｂに供給し回転させる。このドループが０になった時点で、ドライブユニット５ａ，５ｂは目的位置に達したと判断してモータを止める。
　このようにプライマリ軸とセカンダリ軸は同一の移動データを用いて制御されるが、共通の指令値以外、つまり各軸独自に決まるロストモーション補正やピッチ誤差補正等の補正量は、制御部３のプライマリ軸とセカンダリ軸への出力に対して移動補正部１０ａ，１０ｂで独立に加算される。

　前記ドライブユニット５ａ、５ｂ内の情報は制御部３から読み取りが可能であり、また、制御部３からドライブユニット５ａ、５ｂに情報を書き込むこともできる。パラメータ記憶部８はＮＣ装置１の図示しないメモリ内にあり、ＮＣ制御に必要な情報、例えば図４に示すような情報が書き換え可能に設定表示盤９から入力でき、また、これらの内容は設定表示盤９の表示部上に表示させることができる。

　後述する、図２に示すような、機械の所定位置に設けられ原点設定の際に使用される二つの機械端ストッパの機械的な位置の差は、前記パラメータ記憶部８にストッパ位置誤差として符号付で格納される。当該誤差は移動補正部１０ａ、１０ｂより制御部３の出力に、単位時間あたりの最大移動量を超えないように分割して加算される。

　なお、前記符号によって補正対象軸と補正方向が決まる。例えば図２に示すように、両軸のストッパ差が“－５mm”である場合は、両軸の軸構造部がストッパに当接した後、プライマリ軸の軸構造部を機械端ストッパから５mm離すように、移動補正部１０ａからその量分だけ加算することによりプライマリ軸を動かす。その結果、プライマリ軸の機械端ストッパが、セカンダリ軸の機械端ストッパと同一位置にあたかもあるように補正される。逆にセカンダリ軸の機械端ストッパがプライマリ軸の機械端ストッパより“＋５mm”であれば、両軸の軸構造部が機械端ストッパに当接した後、セカンダリ軸側の移動補正部１０ｂからその量分だけ加算し、セカンダリ軸の軸構造部を機械端ストッパから５mm離すように移動させることで、セカンダリ軸のストッパがプライマリ軸の機械端ストッパと同一位置にあたかもあるように補正される。

　なおこの実施例では、機械端ストッパの位置誤差補正を、移動補正部１０ａ、１０ｂを用いて行なっているが、位置指令生成部４で分散出力することもできるし、ドライブユニット５ａ、５b内にドループ値が生じる様に指令位置に加算することによってプリセットし、サーボループの自動制御機能を用いてプリセット分を自動的に移動させるようにすることもできる。要するにストッパ位置誤差補正は、種々の方法で行うことができる。

　また、基準点（両軸の軸構造部が機械端ストッパに当接した位置）より両軸の軸構造部を戻し、最初にグリッド点（エンコーダから出力される）を検出した位置を原点としてもよいが、このグリッド点から更に反機械端ストッパ側の所定位置を原点に設定するのが一般的である。このため、この実施例にあっては、原点を前記所定位置にシフトさせるため、原点シフト量（グリッド点から前記所定位置までの量）を、作業者によって設定表示盤９よりパラメータ記憶部８に設定している。なおこの値はプライマリ軸とセカンダリ軸に共通である。

　次に前記構成によるＮＣシステムの原点設定動作について説明するが、より精密な制御を行なわせるには、機械端ストッパ間の取り付け位置のズレ量も知っておく必要がある。このためにはＮＣ装置を作動させる前に、図２に示すようなプライマリ軸とセカンダリ軸の機械端ストッパ間の取り付け位置誤差を測定する。図３にこの誤差の測定手順とデータ設定のフローチャートを示す。
　即ち、図３に示すように、先ずプライマリ軸のストッパの押し当て面を基準にし、ここからプライマリ軸に垂直方向に、充分に絞り込まれたレーザービームをセカンダリ軸に平行に設置されたスケール板に照射する。このスケール板はセカンダリ軸側の押し当て面が“０”となる様に設置されており、レーザービームの当たった位置がプライマリ軸の押し当て面との位置誤差となることにより、ストッパ間の取り付け位置誤差を計測する（ステップＳ１０１）。なお、ストッパの取り付け位置の誤差を計測するため、前記のようなレーザ計測方法以外の方法を用いてもよい。

　ステップＳ１０２では、計測の結果ストッパの取り付け位置に誤差があったか否かを作業者がチェックし、誤差があればステップＳ１０３に進み、前記ストッパの位置誤差を図２に示すような符号付の数値情報として、図４に示すように、作業者が設定表示盤９を用いてパラメータ記憶部８に格納する。続いてステップＳ１０４で原点設定のための準備データ、例えばモータトルクを抑えて機械を損傷しないようにするための電流制限値の設定、機体の過度のズレを無理矢理修正しないためのズレ許容値およびズレ量監視フラグの設定、軸構造部がストッパに当接したか否かを判定するための当接判定値の設定などを作業者が行ない、処理を終了する。なお、原点設定時にはモータ駆動電流は前記電流制限値以下となって低トルクに制限されるため、軸構造部とストッパが当接しても損傷を与えることがない。
　ステップＳ１０２で誤差が無ければ、ステップＳ１０４に分岐して前記の各種データ設定を行なって処理を終了する。

　なお、機械端ストッパ間の取付け位置誤差が僅かで機械的に調整が可能ならば、機械端ストッパ間の取付け位置誤差が“０”になるように作業者が取付け位置を調整してもよいが、この実施例では、機械端ストッパ間の取付け位置誤差補正を機械的に実施できない場合のことを考慮して、調整ストッパ間の取付け位置誤差（ストッパ位置誤差）を、図２に示すように符号付の数値情報として、設定表示盤９を用いて図４に示すパラメータ記憶部８に格納しておき、図６に示すように原点設定時に読み出してストッパ取付け位置誤差補正をするように構成している。

　次に図５～図７を用いて原点設定処理動作について説明する。
　即ち、図５に示すように、作業者はＮＣ装置の操作盤２を操作し、原点設定モードを選択する（ステップＳ２０１）。続いて操作盤２の手動送りモードをＪＯＧかハンドル（手動パルス発生器）にし、ＪＯＧであれば更に送り速度を設定してストッパ方向のＪＯＧボタンを押す。ハンドルを選択したのであれば、ハンドルの倍率を選択してストッパ方向に動くようにハンドルを回転させる。
　この間、制御部３はプライマリ軸とセカンダリ軸のドライブユニット５ａ，５ｂに所定の同一移動データが入力され、ドライブユニット５ａ，５ｂが駆動電力に変換してサーボモータ６ａ，６ｂを駆動する。サーボモータ６ａ，６ｂの回転によって動いた量は検出器７ａ，７ｂよりドライブユニット５ａ，５ｂにフィードバックされ、指令位置に追従する。またこの時、プライマリ軸とセカンダリ軸は同時に同じ移動指令が入力されているので、図７の２に示すように、例えばセカンダリ軸側の機械端ストッパにセカンダリ軸側の軸構造部が押し当たっても、プライマリ軸側の軸構造部がプライマリ軸側の機械端ストッパに押し当たるまで、指令は双方の軸に続けて入力される（ステップＳ２０２）。

　続いて基準点の認識処理を行なう（ステップＳ２０３）。基準点は押し当てでモータ電流値が所定値に達した位置であり、この詳細は図６を用いて後述する。
　プライマリ軸およびセカンダリ軸の基準点を設定後、作業者はＪＯＧボタンまたはハンドルを操作して、プライマリ軸およびセカンダリ軸を戻し（プライマリ軸およびセカンダリ軸の軸構造部を機械端ストッパより離し）、パラメータ記憶部８に記憶された原点シフト量分だけ戻った位置を原点とする設定を行う（ステップＳ２０４）。なおこの時、作業者が移動操作を続けても、サーボモータ６ａ、６ｂはパラメータ記憶部８に記憶された原点シフト量分だけ戻った位置で自動的に停止し、それ以上動くことは無い。原点位置に到達したことは操作盤２上に表示される。なお、図７の３が原点設定した位置である。
　また、パラメータ記憶部８に記憶された原点シフト量分だけ戻った位置を原点とすることなく、プライマリ軸およびセカンダリ軸を戻した時、最初のグリッド点を検出した位置を原点とする場合もある。

　次に図６を用いて、図５におけるステップＳ２０３の基準点の認識処理を説明する。
　即ち、図６において、ステップＳ３０１で、制御部３はプライマリ軸とセカンダリ軸のドライブユニット５ａ，５ｂからモータ６a、６bの電流値を取得しその電流値を読み取る。ステップＳ３０２で、プライマリ軸とセカンダリ軸のモータの電流値を、パラメータ記憶部８に記憶されたモータ電流判定値である当接判定値と比較し、Ｎｏであれば（どちらか一方の軸のモータ電流値が当接判定値に達しなければ）、プライマリ軸（またはセカンダリ軸）の軸構造部と機械端ストッパが当接する（Ｙｅｓ）まで前記処理を周期的に実行する。

　ステップＳ３０２で、プライマリ軸とセカンダリ軸のどちらかの軸の軸構造部が機械端ストッパに当接し、どちらか一方の軸のモータ電流値が当接判定値に達すると、Ｙｅｓとなり、ステップＳ３０３でパラメータ記憶部８のズレ量監視フラグをチェックする。このフラグがオフ（Ｎｏ）であれば、ステップＳ３０４でプライマリ軸とセカンダリ軸の両軸の軸構造部が機械端ストッパに当接し、両軸のモータ電流値が当接判定値に達するまで、ステップＳ３０３とステップＳ３０４を繰り返し、移動指令を与え続ける。ステップＳ３０３でズレ量監視フラグがオン（Ｙｅｓ）であればステップＳ３０９に分岐するが、両軸のズレ量（ドループ）が、パラメータ記憶部８に記憶されたズレ量許容値を超えていない場合には、ステップＳ３０４に移行し、ステップＳ３０３、ステップＳ３０９、ステップＳ３０４の処理を繰り返し、移動指令を与え続ける。
　なお、前記ズレ量監視フラグは、プライマリ軸とセカンダリ軸の機械端ストッパの機械的位置が大きくズレている場合（並行する二つの軸（プライマリ軸とセカンダリ軸）上に架橋される機体が軸に対して直角度が大きくズレている場合）に、無理矢理修正して機械を壊さないようにするために設定されるもので、作業者の裁量によって設定される。

　ステップＳ３０４で、プライマリ軸とセカンダリ軸の両軸の軸構造部が各機械端ストッパに押し当たると（両軸のモータ電流値が当接判定値に達すると）、ＹｅｓとなりステップＳ３０５に進む。ステップＳ３０５では、制御部３がプライマリ軸とセカンダリ軸に溜まったドループをキャンセルする指令をドライブユニット５に出力し、ドライブユニット５がこの指令に基づいてモータ６a、６bに対して移動指令を止める。
　ステップＳ３０６で、プライマリ軸とセカンダリ軸の現在の位置情報を基準点としてパラメータ記憶部８に格納する。なお、この基準点は、図４に示すように、パラメータ記憶部８に基準点座標位置（Ｐ軸）及び基準点座標位置（Ｓ軸）として記憶される。
　なおこの時、図７の１に示すように機体が歪んでいても（機体が並行軸に対して直角に組み上げられていなくても）、図７の２に示すように、機械端ストッパ間に誤差が無い場合には、両軸の軸構造部が機械端ストッパに押し当てられることで、その歪が修正される。

　ステップＳ３０７では、プライマリ軸とセカンダリ軸の機械端ストッパの取り付け位置に誤差があったかどうかをチェックする。これは例えばパラメータ記憶部８のストッパ位置誤差の内容をチェックすることにより実行できる。この結果がＹｅｓであればステップＳ３０８に進み、図２を用いて前述したように、前記ストッパ位置誤差分だけプライマリ軸またはセカンダリ軸の軸構造部を、機械端ストッパより離れるように移動させる。具体的には、前述したように前記ストッパ位置誤差分だけ移動指令として指令する、移動補正部１０ａ，１０ｂより補正する、前記ストッパ位置誤差分だけドライブユニット５ａ，５ｂにドループとして書き込む等の方法を用いて、前記ストッパ位置誤差分だけプライマリ軸またはセカンダリ軸の軸構造部を、機械端ストッパより離れるように移動させる。
　この結果、図２を用いて前述したように、機械端ストッパ間の取り付け位置誤差が修正される。
　また機械端ストッパ間の取り付け位置誤差がある場合、機体が歪んでいない場合（機体が並行軸に対して直角に組み上げられている場合）には、両軸の軸構造部を各機械端ストッパに当接させとき機体が歪むが、ステップ３０８の処理を実行することにより、その機体の歪みは修正される。
　また、機械端ストッパ間の取り付け位置誤差があり、且つ機体が歪んでいる場合（機体が並行軸に対して直角に組み上げられていない場合）でも、両軸の軸構造部を各機械端ストッパに当接させとき、機体の歪みは機械端ストッパ間の取り付け位置誤差分だけの歪みに修正され、ステップ３０８の処理を実行することにより、その歪も修正される（機体が歪んでいない状態に修正される）。

　また、ステップＳ３０３でパラメータ記憶部８のズレ量監視フラグがオンになっておれば、ステップ３０９に進んで先に当接した軸のドループを監視し、ズレ量（ドループ）が許容値を超えていないか否かをチェックする。これはプライマリ軸とセカンダリ軸の機械端ストッパの位置が大きくズレている場合に無理矢理修正して機械を壊さないようにするのが目的であり、ズレ量が許容値を超えておればステップＳ３１０に進み、ズレ量過大警告を報知して機械を停止させ、処理を終了する。このズレ量監視フラグにより、プライマリ軸とセカンダリ軸の機械端ストッパの取り付け誤差が大きすぎる場合にアラームとするか、しないかを選択できる。

　以上説明したように、この実施例によれば、原点設定時にはプライマリ軸とセカンダリ軸の両軸を独立して制御して機械端ストッパに押し当てて当接を検知し、両軸が当接した時にその位置を基準点として設定するとともにドループ量をクリアし、両軸を所定量だけ機械端ストッパとは逆方向に移動させて原点とするようにしたので、簡単な構成で、両軸に跨って移動可能に載置されている機体の直角度に狂いがあっても、両軸の機械端ストッパ位置を基準にした正確な原点が設定できる。

　また、原点設定時にはプライマリ軸とセカンダリ軸の両軸を独立して制御して機械端ストッパに押し当てて当接を検知し、両軸が当接した時にその位置を基準点として設定するとともにドループ量をクリアし、更に両軸の機械端ストッパ取り付け位置の誤差を解消するように何れかの軸を機械端ストッパとは逆方向に所定量移動させて誤差を修正し、その後両軸を所定量だけ機械端ストッパとは逆方向に移動させて原点とするようにしたので、簡単な構成で、両軸に跨って移動可能に載置されている機体の直角度に狂いがあり、且つ両軸の機械端ストッパ位置がズレていても正確に原点が設定できる。

　また、前記軸構造部と機械端ストッパの当接をモータの電流値が所定値を超えたことにより検出するようにしたので、簡単な構成で原点の設定が行える。

　なお前記実施例では、プライマリ軸とセカンダリ軸両軸の軸構造部と機械端ストッパの当接をモータ電流値で比較・検出するものを示したが、モータトルク値で検出することもできる。この場合は予めトルク～モータ電流変換定数でモータ電流判定値に変換しておき、これを使用する事で実現ができる。また、ドループ判定値を用いてもモータ電流やトルクと同じように比較・検出ができる。

　また、前記軸構造部と機械端ストッパの当接を各軸のドループ量が所定値を超えたことにより検出するようにしたので、簡単な構成で原点の設定が行える。

　この発明に係る原点設定方法及びその装置は、プライマリ軸とセカンダリ軸から成る並行軸を有するＮＣ装置付工作機械の原点設定に用いられるのに適している。

　１　ＮＣ装置、２　操作盤、３　制御部、４　位置指令生成部、５a,５b　ドライブユニット、６a,６b　サーボモータ、７a,７b　検出器、８　パラメータ記憶部、９　設定表示盤、１０a,１０b　移動補正部。

Claims

　一つの機械移動軸を二つの制御軸が協働してサーボ制御駆動する機械における原点設定方法であって、前記各制御軸の駆動で移動される夫々の軸構造部が夫々の機械端ストッパに当接するまで、前記各軸構造部を移動させるステップと、前記軸構造部と機械端ストッパの当接を検知するステップと、前記各軸構造部が各機械端ストッパに当接状態にあることを条件に各制御軸の当接検知位置を読み取って記憶するステップと、前記各軸構造部が各機械端ストッパに当接状態にあることを条件に各制御軸のドループ量をクリアするステップと、前記軸構造物を機械端ストッパから離れる方向へ所定量移動させ、この所定量移動させた位置を、前記記憶した当接検知位置に基づいて原点として設定するステップとを有することを特徴とする原点設定方法。
　前記機械端ストッパ間の取り付け位置誤差を解消するステップを有することを特徴とする請求項１に記載の原点設定方法。
　一つの機械移動軸を二つの制御軸が協働してサーボ制御駆動する機械における原点設定方法であって、前記各制御軸の駆動で移動される夫々の軸構造部が夫々当接する機械端ストッパ間の取り付け位置誤差を測定するステップと、当該誤差値を記憶するステップと、前記各軸構造部が各機械端ストッパに当接するまで、前記各軸構造部を移動させるステップと、前記軸構造部と機械端ストッパの当接を検知するステップと、前記各軸構造部が各機械端ストッパに当接状態にあることを条件に各制御軸の当接検知位置を読み取って記憶するステップと、前記各軸構造部が各機械端ストッパに当接状態にあることを条件に各制御軸のドループ量をクリアするステップと、前記記憶した誤差値に基づいて機械端ストッパ間の取り付け位置誤差を解消するステップと、前記機械構造部を機械端ストッパから離れる方向へ所定量移動させ、この所定量移動させた位置を、前記記憶した当接検知位置に基づいて原点として設定するステップとを有することを特徴とする原点設定方法。
　前記機械端ストッパ間の取り付け位置誤差を解消するステップは、何れかの軸の機械構造部を機械端ストッパから離れる方向へ移動させるものであることを特徴とする請求項３に記載の原点設定方法。
　前記原点として設定するステップは、前記機械端ストッパ間の取り付け位置誤差を解消するステップを実行後に実行するものであることを特徴とする請求項４に記載の原点設定方法。
　前記軸構造部と機械端ストッパとの当接は、前記各制御軸を駆動する各モータの各駆動電流が所定値を超えたことにより検出することを特徴とする請求項１～請求項５の何れかに記載の原点設定方法。
　前記軸構造部と機械端ストッパとの当接は、前記各制御軸を駆動する各モータにおけるサーボ制御のドループ量が所定値を超えたことにより検出することを特徴とする請求項１～請求項５の何れかに記載の原点設定方法。
　一つの機械移動軸を二つの制御軸が協働してサーボ制御駆動する機械における原点設定装置であって、前記各制御軸の駆動で移動される夫々の軸構造部が夫々の機械端ストッパに当接するまで、前記各軸構造部を移動させる移動手段と、前記軸構造部と機械端ストッパの当接を検知する当接検知手段と、前記各軸構造部が各機械端ストッパに当接状態にあることを条件に各制御軸の当接検知位置を読み取って記憶する当接検知位置記憶手段と、前記各軸構造部が各機械端ストッパに当接状態にあることを条件に各制御軸のドループ量をクリアするドループ量消去手段と、前記軸構造物を機械端ストッパから離れる方向へ所定量移動させ、この所定量移動させた位置を、前記当接検知位置記憶手段に記憶した当接検知位置に基づいて原点として設定する原点設定手段とを備えてなる原点設定装置。
　前記機械端ストッパ間の取り付け位置誤差を解消する位置誤差解消手段を有することを特徴とする請求項８に記載の原点設定装置。
　一つの機械移動軸を二つの制御軸が協働してサーボ制御駆動する機械における原点設定装置であって、前記各制御軸の駆動で移動される夫々の軸構造部が夫々当接する機械端ストッパ間の取り付け位置誤差を記憶する誤差記憶手段と、前記各軸構造部が各機械端ストッパに当接するまで、前記各軸構造部を移動させる移動手段と、前記軸構造部と機械端ストッパの当接を検知する当接検知手段と、前記各軸構造部が各機械端ストッパに当接状態にあることを条件に各制御軸の当接検知位置を読み取って記憶する当接検知位置記憶手段と、前記各軸構造部が各機械端ストッパに当接状態にあることを条件に各制御軸のドループ量をクリアするドループ量消去手段と、前記誤差記憶手段に記憶した誤差値に基づいて機械端ストッパ間の取り付け位置誤差を解消する位置誤差解消手段と、前記機械構造部を機械端ストッパから離れる方向へ所定量移動させ、この所定量移動させた位置を、前記当接検知位置記憶手段に記憶した当接検知位置に基づいて原点として設定する原点設定手段とを備えてなる原点設定装置。
　前記位置誤差解消手段は、何れかの軸の機械構造部を機械端ストッパから離れる方向へ移動させるものであることを特徴とする請求項１０に記載の原点設定装置。
　前記原点設定手段は、前記位置誤差解消手段が実行後に実行するものであることを特徴とする請求項１１に記載の原点設定装置。
　前記当接検知手段は、前記各制御軸を駆動する各モータの各駆動電流が所定値を超えたことにより、軸構造部と機械端ストッパの当接を検出するものであることを特徴とする請求項８～請求項１２の何れかに記載の原点設定装置。
　前記当接検知手段は、前記各制御軸を駆動する各モータにおけるサーボ制御のドループ量が所定値を超えたことにより、軸構造部と機械端ストッパの当接を検出するものであることを特徴とする請求項８～請求項１２の何れかに記載の原点設定装置。