JPH01103708A - 数値制御工作機械の絶対位置設定装置 - 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】

本発明はアブソリュートエンコーダを用いた数値制御工
作機械の可動軸の座標系の設定を容易に行うようにした
装置に関する。

【従来技術】

従来、数値制御工作機械の可動軸の位置検出にアブソリ
ュートエンコーダを用いたものがある。 このアブソリュートエンコーダを用いたものでは、可動
軸の現在位置が直接判読できるため、工作機械の電源投
入時等に一々可動軸の原点割出を行う必要がなく便利で
ある。 しかし、各工作機械において、アブソリュートエンコー
ダの出力値は可動軸が同一位置にあっても各機械毎に異
なるため、アブソリュートエンコーダ等を取りつけた当
初は一度はアブソリュートエンコーダの出力値と機械原
点に対する絶対位置とを対応付ける座標系を設定する必
要がある。 この座標系の設定は、通常、各工作機械に共通な固定位
置に原点検出センサを設けておき、その原点検出センサ
から検出信号が出力されるまで可動軸を駆動し、その原
点検出センサから信号が出力された位置を絶対的な原点
位置とするものである。 又、機械原点位置に固定ブロックを設けておき、可動体
をそのブロックに一定圧力で当接させ、その時の位置を
機械原点に設定するという方法もある。

【発明が解決しようとする問題点】

ところが、上記方法は原点検出センサや原点ブロックを
各機械に共通な機械原点位置に正確に設定する必要があ
り、その設定に熟練と時間を要する。又、工作機械の構
造によっては、原点検出センサや原点ブロックが機械原
点に設けることが困難な場合がある。 又、原点ブロックに一定の安定した圧力で可動体を当接
させなければ、可動体を正確に原点位置に割出すことが
できない。このため、マニュアル送りは一定の安定した
圧力で可動体を原点ブロックに当接させることが困難で
あるので使用できず、サーボモータに一定値以上の負荷
がかかった時に電流を低い値に制限する特別な電流制限
回路が必要となる。

【問題点を解決するための手段】

上記問題点を解決するための発明の構成は、第１図に示
すように、可動軸を回転させるサーボモータの回転角を
絶対量で検出する絶対角検出手段を有する数値制御工作
機械の可動軸の絶対位置を設定する装置において、可動
軸により移動される可動体とこの可動体に対向する静止
体とに設けられ、可動体の静止体に対する位置合せを行
うための位置合せ手段と、前記可動体と前記静止体とが
前記位置合せ手段により位置合せが行われた時の可動軸
の所定の機械原点に対する絶対位置が記録された銘板と
、前記可動体と前記静止体とが前記位置合せ手段により
位置合せが行われた時に、前記銘板に記録された絶対位
置を入力するデータ入力手段と、前記可動体と前記静止
体とが前記位置合せ手段により位置合せが行われた時の
前記絶対角検出手段の出力値を入力し、前記データ入力
手段により入力された絶対位置との差をオフセット量と
して記憶するオフセット量記憶手段と、前記絶対角検出
手段の出力値を入力し、前記オフセット量記憶手段に記
憶されているオフセット量だけ前記絶対角検出手段の出
力値を補正して前記可動軸の絶対位置を求める絶対位置
演算手段とを備えたことを特徴とする。

【作用】

上記工作機械には製作時に可動体と静止体とに位置合せ
手段が設けられるが、その位置合せ手段の配設位置は任
意であり各機械毎に異なっても良い。工作機械の製作完
了後に、その位置合せ手段を用いて可動体を静止体の所
定位置に位置決めされた時の可動体の絶対位置が銘板に
記録される。 この絶対位置は、位置合せ手段の設定位置が各工作機械
毎に異なっても良いため、各工作機械毎に異なる。 そして、可動軸の機械原点に対する絶対位置と絶対角検
出手段の出力値との対応関係が絶対角検出手段の交換等
により変動した場合には、座標系の設定を行う必要があ
るが、その設定は次のように実行される。 可動体と静止体とに設けられた位置合せ手段を用いて可
動体を静止体の所定位置に正確に位置決めし、工作機械
の銘板に記録されている絶対位置を入力することにより
座標系の設定が完了する。 この銘板に記録された絶対位置が入力されると、位置合
せが行われた状態における絶対角検出手段の出力値が入
力され、その出力値と入力された絶対位置との差がオフ
セット量として記憶される。 以後、可動軸の移動に伴って出力される絶対角検出手段
の出力値が上記オフセット量だけ補正されることにより
可動軸の絶対位置が決定される。

【実施例】

以下、本発明を具体的な実施例に基づいて説明する。 第２図において、１はアンギュラスライド型研削盤、２
０は数値制御装置である。前記研削盤１はベツド１０と
砥石車Ｇを軸承する砥石台１１と工作物Ｗを載置する工
作物テーブル１３とを備えている。そして、前記砥石台
１１及び工作物テーブル１３は、駆動回路１６．１７に
よってそれぞれ回転駆動されるサーボモータ１２．１４
ｉ：よって可動軸であるＸ軸、Ｚ軸方向に移動されるよ
うになっている。そして、サーボモータ１２．１４には
その回転角を絶対量として検出するアブソリュートエン
コーダ１８．１９が接続されている。 又、そのアブソリュートエンコーダ１８．１９の出力信
号はインタフェース２９を介してＣＰＵ２１に入力して
いる。 又、工作物Ｗは工作物テーブル１３上に載置された主軸
４１吉心押台４３（！：で支持されており、主軸４１は
主軸モータ４２によって回転される。 又、砥石台１１にはドレッサー４７が摺動自在に載置さ
れており、そのドレッサー４７はＵ軸方向にサーボモー
タ４５により移動される。そして、そのＵ軸方向の位置
を検出するために、サーボモータ４５の絶対角を検出す
るアブソリュートエンコーダ４６が設けられている。そ
のアブソリュートエンコーダ４６の出力信号はインタフ
ェース２９を介してＣＰＵ２１に入力している。尚、１
５は工作物Ｗの軸方向位置決めを行うための端面定寸装
置である。 又、Ｘ軸の移動機構は、第３図に示すように、サーボモ
ータ１２にボールネジ９が直結しており、そのボールネ
ジ９に砥石台１１に固設されたナツト８が螺合している
。そして、サーボモータ１２が回転すると、ボールネジ
９が回転しそのボールネジ９に螺合するナツト８がＸ軸
方向に力を受け、砥石台１１はベツド１０上をＸ軸方向
に摺動する。 砥石台１１とベツド１０とが対向する位置には位置合せ
手段として、ブロック５０ａが砥石台１１に固設され、
ブロック５０ｂがベツド１ｏに固設されている。そして
、ブロック５０ａとブロック５０ｂには位置合せのため
の細線５１ａ、５１ｂが刻まれており、その細線５１ａ
と細線５１ｂを一致させることにより位置合せが行われ
る。この位置合せは、ミクロメータ等を用いて正確に行
われる。 又、上記の位置合せ手段の近くの砥石台１１には銘板５
３が貼付されており、その銘板には位置合せが行われた
時のＸ軸の所定の原点に対する絶対位置が記録されてい
る。 又、Ｕ軸の位置合せのために、ドレッサー４６を支持し
、砥石台１１に対してサーボモータ４５により摺動され
る倣いラム４８の側面にブロック５４ａが配設され、そ
のブロック５４ａと対向する砥石台１１の箇所にブロッ
ク５４ｂが配設されている。そして、その各ブロック５
４ａとブロック５４ｂには、同様に細線５５ａ、ｕ細線
５５ｂが刻まれており、Ｕ軸の絶対位置を記録した銘板
５６が砥石台１１に貼付されている。 又、Ｚ軸の位置合せのために、第２図に示すように、工
作物テーブル１３の側面にブロック５７ａが配設され、
そのブロック５７ａと対向するベツド１０の箇所にブロ
ック５７ｂが配設されている。そして、その各ブロック
５７ａとブロック５７ｂには、同様に細線５８ａと細線
５８ｂが刻まれており、Ｚ軸の絶対位置を記録した銘板
５９がベツド１０に貼付されている。 一方、前記数値制御装置２０は、ＣＰＵ２１、ＲＡＭ２
４、ＲＯＭ２５、パルス発生器２３、インタフェース２
６．２７，２８．２９によって構成され、パルス発生器
２３から送出される指令パルスが駆動回路１６．１７．
４４に供給されるようになっている。 前記ＲＡＭ２４には各可動軸（Ｘ軸、Ｚ軸、Ｕ軸）の位
置を検出する各アブソリュートエンコーダ１８’、１９
．４６の出力値と、各可動軸の絶対位置との差であるオ
フセット量を記憶するＸ軸オフセット量メモリ２４１．
Ｚ軸オフセット量メモリ２４２．Ｕ軸オフセット量メモ
リ２４３が設けられている。又、ＲＡＭ２４には各可動
軸の現在の絶対位置を記憶するＸ軸結対位置メモ！Ｊ　
２４４゜Ｚ軸結対位置メモ’Ｊ２４５．Ｕ軸結対位置メ
モリ２４６とＮＣデータを記憶するＮＣデータメモリ２
４７とが形成されている。 一方、インタフェース２６には表示制御回路３７が接続
され、その表示制御回路３７にはＣＲＴ表示装置３８が
接続されている。又、インタフェース２７には銘板５３
，５６．５９に記載された各可動軸の絶対位置を入力す
るデータ書込装置３６と、ＮＣデータを記憶したバブル
カセット入出力装置３４とが接続されている。 次に、本発明の作用を第４図、第５図のフローチャート
を参照して説明する。 各可動軸のサーボモータやアブソリュートエンコーダ等
が交換されたり、絶対位置の位置ずれが生じた場合には
、第４図のプログラムが実行される。 ステップ１００ではデータ書込装置３６から位置合せを
行う軸の軸名（Ｘ軸、Ｚ軸、Ｕ軸）が入力される。次に
、マニュアルにより位置合せ軸が移動され、対応する砥
石台１１、工作物テーブル１３又はドレッサー４７が移
動され、位置合せ手段のブロック５０ａの細線５１ａと
ブロック５０ｂの細線５１ｂ１ブロツク５４ａの細線５
５ａとブロック５４ｂの細線５５ｂ又はブロック５７ａ
の細線５８ａとブロック５７ｂの細線５８ｂとが一致す
るように調整される。そして、位置合せが完了すると、
データ書込装置３６から位置合せ完了指令が入力される
。 ステップ１０２では上記の位置合せ完了指令の入力によ
り位置合せ完了か否かが判定され、位置合せ完了と判定
された場合にはステップ１０４へ移行して、データ書込
装置３６から入力される銘板５３、銘板５６又は銘板５
９に記録された位置合せ軸の絶対位置Ａが読み込まれる
。この絶対位置Ａ　゛は位置合せ状態での可動軸の絶対
位置を示している。 次に、ステップ１０６で位置合せ軸のアブソリュートエ
ンコーダの出力値Ｂが入力され、次のステップ１０８で
は、ステップ１０４で入力された絶対位置Ａがμｓ単位
であるので、その絶対位置Ａをアブソリュートエンコー
ダの出力値Ｂと同一次元の数量（ステップ数）に変換さ
れ、その値は絶対位置Ｃきされる。 次に、ステップ１１０へ移行してオフセット量りが、Ｄ
＝Ｂ−Ｃにより演算され、次のステップ１１２でそのオ
フセット量りは位置合せ軸の対応するオフセット量メモ
リ　（２４１〜２４３）に記憶される。このオフセット
量りはアブソリュートエンコーダの絶対位置に対する偏
差（オフセット）を示している。 次に、位置合せをすべき全軸の位置合せが終了すると、
データ書込装置３６から全軸位置合せ終了指令が付与さ
れる。ステップ１１４ではその終了指令が入力されたか
否かを判定することにより、全軸の位置合せが終了した
か否かが判定される。 そして、全軸の位置合せが終了していない場合には、ス
テップ１００へ戻り次の可動軸の位置合せが実行される
。又、全軸の位置合せが終了した場合には、本プログラ
ムは終了となる。 このようにして、各可動軸のオフセット量が設定された
後、第５図のプログラムに従って各可動軸の絶対位置が
管理される。第５図のプログラムは一定の時間間隔でイ
ンターバルタイマ割込により起動される。 ステップ２００では各軸のアブソリュートエンコーダ１
８，１９．４６１７）出力値ＡＸ、　ＡＺ、　ＡＵが入
力され、次のステップ２０２では各軸の出力値ＡＸ、　
ＡＺ、　ＡＵから各軸のオフセット量メモリ２４１．２
４２．２４３に記憶されている各軸のオフセット量ＤＸ
、　ＤＺ、　Ｄｌｌが減算されてオフセット補正された
位置ＥＸ、　ＥＺ、　ＥＵが求められる。次に、ステッ
プ２０４では各軸のバックラッシュ分の移動量だけ上記
の絶対位置ＥＸ、　ＥＺ、　Ｅｌがさらに補正され、次
のステップ２０６でステップ数から−単位への変換と機
械原点のオフセットの補正を行う内部オフセット補正と
が行われて絶対位置ＭＸ、　ＭＺ、　ＭＵが求められ、
次のステップ２０８で各軸の絶対位置メモリ２４４，２
４５．２４６にそれらの絶対位置ＭＸ、　ＭＺ、　Ｍｌ
ｌが記憶される。 次に、銘板へ記入される絶対位置の決定方法について述
べる。 絶対位置の決定は、第８図に示すプログラムにより実行
され、そのプログラムは第４図に示すプログラムと同様
であるが、ステップ１０２の位置合せがステップ３０２
のマスク合せとなり、ステップ１０４の銘板からの絶対
値Ａの入力がステップ３０４のマスク合せ状態での既知
の絶対位置Ａの入力と絶対位置メモリへの記憶となる点
で異なる。 Ｘ軸とＺ軸の絶対位置決定におけるマスク合せは、第６
図に示すように行われ、Ｕ軸の絶対位置決定におけるマ
スク合せは第７図に示すようにして行われる。 第６図において、寸法が既知のマスクワークＭＷが工作
物テーブル１３に設定され、寸法の既知のマスク砥石車
ＭＧが砥石台１１に取り付けられる。そして、マスクワ
ークＭＷのコーナ一部ＭＷＣにマスク砥石車ＭＧの刃先
部Ｍ　Ｇ　ｅが当接するように、工作物テーブル１３と
砥石台１１の位置がマニュアル移動される。このように
調整された状態で、主軸軸線ＬＺと砥石台１１の送り軸
線ＬＸとの交点が機械原点Ｏとされ、Ｘ軸、Ｚ軸の絶対
位置はその機械原点０を基準とする値とされる。 Ｘ軸の絶対位置は、このように設定された状態で、マス
タワークＭＷの径とマスク砥石車ＭＧの径からマスク砥
石車ＭＧの中心ＯＧの絶対位置ＸＧが決定され、その値
がＸ軸結対位置メモリ２４４に記憶されることにより設
定される。 又、Ｚ軸の絶対位置は、Ｚ軸は上記の設定状態で機械原
点に存在するので、絶対位置Ａとして０が入力され、Ｚ
軸結対位置メモリ２４５に記憶されることにより設定さ
れる。 又、Ｕ軸の絶対位置は、第７図に示すように、マスク砥
石車ＭＧとマスタドレッサーＭＤとを当接させた状態で
、マスク砥石車ＭＧの径とマスタドレッサーＭＤの径と
からマスク砥石車ＭＧの中心ＯＧを原点とするマスクド
レッサーＭＤの中心００の絶対位置ＵＤが入力され、Ｕ
軸結対位置メモリ２４６に記憶されることにより設定さ
れる。 このように、マスク合せ状態で各軸の絶対位置が設定さ
れると、次に、ステップ３０６で上記の設定状態で位置
合せ軸のアブソリュートエンコーダの出力値Ｃが入力さ
れ、ステップ３０８で上記絶対位置Ａがそのアブソリュ
ートエンコーダの出力値と同一次元のステップ数の絶対
位置Ｃに変換される。そして、次のステップ３１０でア
ブソリュートエンコーダの出力値Ｂの絶対位置Ｃに対す
る偏差がオフセット量りとして演算され、その値は各軸
のオフセット量メモリに記憶される。 次に、上記のマスク合せの状態から、マニュアルにより
各軸を移動させて、位置合せ手段の各ブロックの位置合
せを行う。この時、各軸の移動に伴い各軸の絶対位置メ
モリに記憶されている絶対位置は第５図のフローチャー
トに従って更新されている。そして、位置合せが完了し
た時の各軸の絶対位置メモリに記憶されている値がその
時の各軸の絶対位置を示しているので、その値を各軸の
銘板に記録する。 上記のようにして、銘板に記録される絶対位置が決定さ
れる。 尚、上記実施例において、絶対角検出手段はアブソリュ
ートエンコーダ１８．１９．４６で実現され、位置合せ
手段はブロック５１ａ、５１ｂ。 ５４ａ、５４ｂ、５７ａ、５７ｂで実現される。 又、データ入力手段の機能はステップ１０２．１０４で
実現され、オフセット量記憶手段の機能はＸオフセット
メモリ２４１、Ｚオフセットメモリ２４２、Ｕオフセッ
トメモリ２４３とステップ１０６、ステップ１０８、ス
テップ１１０、ステップ１１２で実現される。又、絶対
位置演算手段の機能は第５図のプログラムとＸ軸結対位
置メモリ２４４．２軸結対位置メモリ２４５、Ｕ軸結対
位置メモリ２４６により実現される。

【発明の効果】

本発明は、可動体の静止体に対する位置合せを行うため
の位置合せ手段と、位置合せ手段により位置合せが行わ
れた時の可動軸の所定の機械原点に対する絶対位置が記
録された銘板と、位置合せが行われた時に、銘板に記録
された絶対位置のデ−タを入力するデータ入力手段と、
位置合せが行われた時の前記絶対角検出手段の出力値を
入力し、データ入力手段により入力された絶対位置との
差をオフセット量として記憶するオフセット量記憶手段
と、絶対角検出手段の出力値を入力し、オフセット量記
憶手段に記憶されているオフセット量だけ前記絶対角検
出手段の出力値を補正して可動軸の絶対位置を求める絶
対位置演算手段とを設けているので、絶対角検出手段の
交換等により設定された座標系が破壊されても、可動体
を所定の位置に位置合せを行い銘板に記載された値を入
力するだけで、座標系が設定されることになり、座標系
の設定手順が簡単になるという効果を有している。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の概念を示したブロックダイヤグラム。 第２図は本発明の具体的な一実施例に係る絶対位置設定
装置を用いた数値制御装置と研削盤を示した構成図。第
３図は位置合せ手段と銘板を示した構成図。第４図、第
５図はＣＰＵの処理手順を示したフローチャート。第６
図、第７図は銘板に記録される絶対位置を決定するため
のマスク合せの方法を示した説明図。第８図はその絶対
位置の決定手順を示したフローチャートである。 １′−・・研削盤　１２．１４．４５−サーボモータ１
８．１９．４６・・°°アブソリュートエンコーダ４７
−ドレッサー　５０　ａ、　　５０　ｂ、　　５３　ａ
。 ５３ｂ、５６ａ、５６ｂ−ブロック　５１ａ、５１ｂ、
５４ａ、５４ｂ、５７ａ、５７ｂ−細線５２．５５．５
８−・−銘板 ２０−・−数値制御装置 特許出願人　　豊田工機株式会社 代理　人　　弁理士　藤谷　修

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 　可動軸を回転させるサーボモータの回転角を絶対量で
   検出する絶対角検出手段を有する数値制御工作機械の可
   動軸の絶対位置を設定する装置において、 可動軸により移動される可動体とこの可動体に対向する
   静止体とに設けられ、可動体の静止体に対する位置合せ
   を行うための位置合せ手段と、前記可動体と前記静止体
   とが前記位置合せ手段により位置合せが行われた時の可
   動軸の所定の機械原点に対する絶対位置が記録された銘
   板と、前記可動体と前記静止体とが前記位置合せ手段に
   より位置合せが行われた時に、前記銘板に記録された絶
   対位置を入力するデータ入力手段と、前記可動体と前記
   静止体とが前記位置合せ手段により位置合せが行われた
   時の前記絶対角検出手段の出力値を入力し、前記データ
   入力手段により入力された絶対位置との差をオフセット
   量として記憶するオフセット量記憶手段と、 前記絶対角検出手段の出力値を入力し、前記オフセット
   量記憶手段に記憶されているオフセット量だけ前記絶対
   角検出手段の出力値を補正して前記可動軸の絶対位置を
   求める絶対位置演算手段とを備えたことを特徴とする数
   値制御工作機械の絶対位置設定装置。