JPH01188251A - 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、数値制御（以下ＮＣという）工作機械におい
て、サーボモータによって駆動される主軸台或いは工具
台等の被制御体を原点位置に復帰させる方法に関する。

〔従来の技術〕

ＮＣ工作機械において各輸送り用サーボモータのパルス
コーダには移動距離（増減分）を読み取るインクレメン
タル方式と、絶対座標位置を読み取るアブソリュート方
式がある。この内、インクレメンタル方式のパルスコー
ダを持つサーボモータを使用する場合には、電源投入時
に各軸の原点復帰を行う必要がある。

第４図は、主軸を保持したＸ軸スライド（被制御体）を
インクレメンタル方式のパルスコータヲ持ツサーボモー
タを使用してＮＣ制御を行う装置を概略的に示すブロッ
ク線図であり、ｌはＸ軸スライド、２はこのＸ軸スライ
ドｌを移動させるねじ軸、３はねじ軸２を駆動するサー
ボモータ、４はねじ軸２の回転に応じてパルスを出力す
るパルスコーダ、５は表示部５ａを備えた魔作盤、６は
ＮＣ装置、７はその主要部を構成するＣＰＵ、８はプロ
グラマブルコントローラ（以下ＰＣという）、９はＰＣ
Ｂに内蔵された原点復帰用減速信号回路（以下ＤＥＣ回
路という）、１０は速度制御ユニットである。ＣＰＵ７
は速度制御ユニット１０を介してサーボモータ３を駆動
し、Ｘ軸スライド１を所望の位置に所望の速度で送る。

この際、パルスコーダ４はサーボモータ３の回転に応じ
た位置信号（パルス）を速度制御ユニソ）１０にフィー
ドバックしている。

このようなＮＣ装置において、原点復帰動作の制御を行
うため、Ｘ軸スライド１には、適当な長さのドグ１２が
取付けられ、その走行路にはドグ１２によってオン、オ
フするリミットスイッチ１３が設けられ、リミットスイ
ッチ１３の出力信号はＤＥＣ回路９に送られ、ＤＥＣ回
路９をオン、オフするように使用されている。

上記装置において、原点復帰は次のシーケンスによって
行われている。すなわち、第４図に示すようにＸ軸スラ
イド１のドグ１２かリミットスイッチ１３に接触しない
位置にある時において、操作盤５の押しボタン操作によ
り、或いは自動的に原点復帰指令ａがＣＰＵ７に入力さ
れる。この時、リミットスイッチ１３はドグ１２に非接
触であり、第５図のタイミングチャートに示すように、
原点復帰用減速信号（以下ＤＥＣ信号という）は１であ
る。まず、ＣＰＵ７が早送り信号すを速度制御ユニット
１０に出力し、サーボモータ３を起動すると共に高速で
回転させ、Ｘ軸スライド１を原点に向けて早送りする。

従って、Ｘ軸スライド１は第５図にイー口で示すように
加速し２次いでロー八で示すように、所定の高速Ｖ。で
移動する。Ｘ軸スライド１の移動につれて、ドグ１２か
リミットスイッチ１３を叩（と、リミットスイッチ１３
が動作してＤＥＣ信号をＯに切り換え、ＣＰＵ７はこの
ＤＥＣ信号の変化に応じて、減速信号すを速度制御ユニ
ット１０に出力する。速度制御ユニソ）１０はサーボモ
ータ３を介して、Ｘ軸スライド１を減速し、且つ所定の
低速ｖＬで移動させる（第５図コーホ参照）。Ｘ軸スラ
イドｌが低速移動中にドグ１２がリミットスイッチ１３
を通りすぎ、これにより、ＤＥＣ信号が再び１となる。

一方、ＣＰＵ７は速度制御ユニット１０を介してパルス
コーダ４からのパルスを入力しており、このパルスから
ねし軸２の１回転に一つのパルスを、１回転信号として
拾っている。そして、ＤＥＣ信号が再び１となった直後
の１回転信号をひろうと同時にサーボモータ３を停止さ
せる。かくして、Ｘ軸スライド１が停止し、この位置が
原点である。以上のようにして、原点復帰動作が行われ
る。

インクレメンタル方式のパルスコーダを持つサーボモー
タを用いたＮＣ制御では、電源投入の都度、上記した原
点復帰を行わねばならず、そのための時間がかかるとか
、原点復帰のためにリミットスイッチ、ドグ等を必要と
するという問題があった。

一方、アブソリュート方式のパルスコーダを持つサーボ
モータを用いたＮＣ制御の場合に□は、制御系が常に原
点座標を記憶しているため、原点復帰を行う必要がなく
、また、原点復帰を行うとしてもその場合には、原点に
位置決め移動を行えばよいので、リミットスイッチやド
グを必要としない利点が得られる。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところが、アブソリュート方式のＮＣ＠御において。

通常、絶対位置記憶は乾電池によるバックアップメモリ
に、よって行っているため、電池の消耗、或いはケーブ
ルの抜き差し、断線等により現在位置、原点位置の記憶
を消失してしまうということがあった。もし、絶対位置
記憶を失うと、被制御体を原点位置に正確に位置決めし
て停止させる原点復帰動作を行い、原点位置を確立する
必要がある。この原点復帰動作は、第４図。

第５図で説明した手順で行うことは可能であるが、その
ためには、リミットスイッチとドグを設けることが必要
となり、毎回行う必要のない原点復帰に対して。

リミットスイッチ及びドグを取付けることはコスト面で
不利である。

原点復帰は、被制御体を操作盤の押しボタン操作による
手動送りで移動させ、その位置を特殊な横置を用いて測
定し、所定の原点位置に位置決めする方法によっても、
可能である。しかし、この方法は作業が極めて難しく、
熟練技術を必要とするばかりでなく、各工作機械に特殊
な横置を付属させねばならないという問題点を有してい
る。

本発明は、かかる問題点を解決せんとするもので。

リミットスイッチ、ドグ等を使用せずに、また、比較的
容易な操作によって高情度で原点復帰を行うことの可能
な原点復帰方法を提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、被制御体と、この被制御体を駆動するサーボ
モータと、このサーボモータの回転に対応して信号を出
力する位置検出器と、該サーボモータを制御するＮＣ装
置とを備えた工作機械において、前記被制御体の原点位
置より所定距離層れた手動原点復帰開始位置に被制御体
を停止させ１次いで、原点復帰指令入力により、被制御
体を原点に向かって早送りすると同時に第一のタイマー
のカウントを開始し、そのタイマーが設定時間に達する
と、前記被制御体を減速し所定の低速で原点に向けて送
ると共に、第二のタイマーをカウントし、そのタイマー
が設定時間に達した後に。

前記位置検出器からの１回転体号によって被制御体を停
止させることを特徴とする原点復帰方法を要旨とする。

〔実施例〕

以下９本発明を図面の実施例を参照して詳細に説明する
。

第１図は本発明を工作機械のＸ軸スライドに適用した実
施例を示す概略ブロック線図であり、第４図の従来例と
同−若しくは同様な部品には同一符号を付けて示してい
る。第１図において、ｌは被制御体であるＸ軸スライド
、２はＸ軸スライド１を移動させるねじ軸。

３はねじ軸２を駆動するサーボモータ、４はねじ軸２の
回転に応じてパルスを出力するパルスコーダであり。

ねじ軸２で駆動されるＸ軸スライドｌの位置に関連した
信号（パルス）を出力する位置検出器を構成する。

ここで使用されるパルスコーダ４は、アブソリエート式
のものである。５は表示部５ａを備えた操作盤、６はＮ
Ｃ装置、７はその主要部を構成するＣＰｏ、８はプログ
ラマブルコントローラ（ＰＣ）、９はＤＥＣ回路、１０
は、ＣＰＵ７からの信号に基づきサーボモータ３を駆動
する速度制御ユニットであり、パルスコーダ４からのパ
ルスがフィードバックされている。

１５．１６はそれぞれＰＣＢに内蔵されている第一タイ
マー、第二タイマーである。第一タイマー１５のカウン
トアツプ信号はＤＥＣ回路９をオフとし、第二タイマー
１６のカウントアツプ信号はＤＥＣ回路９をオンとする
ように、ＤＥＣ回路に入力されている。１８はＸ軸スラ
イド１に形成された指標線、１９はＸ軸スライド１を移
動可能に保持するベツド、２０はこのベツド１９に取付
けられた指標板であり、原点位置を示す原点指標線２１
と手動原点復帰開始位置を示す開始指標線２２とを有し
ている。ここで、原点指標線２１と開始指標線２２との
間隔は、Ｘ軸スライド１を。

その指標線１８が開始指標線２２にほぼ一致する（多少
の９例えば±１ｆｉ程度の誤差範囲内の）位置に停止さ
せ、その位置から以下に示す手順による原点復帰を行っ
た時に、Ｘ軸スライドｌが原点位置に停止するように定
められている。

上記構成の装置においては、Ｘ軸スライド１がアブソリ
ュート方式でＮｃ＊Ｊ？１１されており、従って１通常
は、電源投入時の原点復帰を行う必要がなく、また。

原点復帰を行う場合には、原点を目標位置として位置決
め停止させればよい、しかしながら、何等かの理由によ
り座標の記憶を消失した場合には、Ｘ軸スライドを正確
に原点位置に戻し、原点座標を再度記憶させねばならな
い。

次に、この原点復帰動作を行う本発明方法を第２図のタ
イミングチャートを参照して説明する。

１１）　　操作盤５のＸ軸スライド手動移動用の押しボ
タンを操作して、Ｘ軸スライドｌを手動送りし、その指
標線１８が開始指標線２２にほぼ一致する位置（原点復
帰開始位置）で−旦停止させる。

（２）操作盤５のモード切替スイッチを原点復帰モード
（ＺＲＮ）に切替え、原点復帰開始用のボタンを押す。

これにより、原点復帰開始信号ａが出力され、ＣＰＵ７
と第一タイマー１５に入力する。

（３１ＣＰＵＴはＸ軸スライド１を所定の速度勾配で加
速し、その後一定速度で原点に向けて早送りさせる信号
すを速度制御ユニットｌＯに送り、速度制御Ｂユニット
１０を介してサーボモータ３を駆動する。この際。

サーボモータ３に連結されたアブソリュート式パルスコ
ーダ４はサーボモータ３の回転に応じたパルスｄ（具体
的には、ねじ軸２の１回転当たり２５００パルス程度）
を速度制御ユニット１０にフィードバックする。これに
より、Ｘ軸スライドｌはイー口に示すように所定の勾配
で立ち上がり、その後ロームで示すように、所定の高速
Ｖ、Ｉで移動する。

（４１ＣＰＵＴが速度制御ユニット１０を介してサーボ
モータ３を起動すると同時に第一タイマー１５がカウン
トを開始するが、この間、ＤＥＣ回路９はＤＥＣＥＣ信
号比力している。第一タイマー１５がカウントアツプす
ると、信号ｒが出力され、第二タイマー１６のカウント
を開始し、同時にＤＥＣ回路９をオフとして、ＤＥＣＥ
Ｃ信号比に切り換える。

＋５１ＤＥｃ信号ｇの切替に応じて、ＣＰＵ７はＸ軸ス
ライド１を減速させる信号すを速度制御ユニット１０に
出力し、速度制御ユニットＩＯを介してサーボモータ３
を減速する。かくして、Ｘ軸スライドｌは第２図にハー
ニに示すように、所定の勾配で減速〜し、その後。

二一ホで示すように一定の低速■１で移動する。

（６）　　これらの動作の間において、ＣＰＵ７は、パ
ルスコーダ４からのパルス信号ｄを速度制御ユニッ）１
０を介して信号ｅとして入力しており、ねじ軸２の１回
転に１個のパルスを１回転信号として拾っている。そし
て、第二タイマー１６がカウントアンプすると、信号り
を出力し、ＤＥＣ回路９をオンとして、ＤＥＣＥＣ信号
比に切り換える。ＣＰＵ７はこのＤＥＣＥＣ信号比にな
った後の最初の１回転信号をひろった時点で。

サーボモータ３を速度制御ユニット１０を介して停止さ
せる。かくして、Ｘ軸スライド１はねじ軸２の所定の回
転位置で停止する。この位置が原点位置であり。

Ｘ軸スライド１の指標線１８は原点指標線２１に一致し
ている。同時にＣＰＵ７が操作盤の表示部５ａに信号ｉ
を出力し、操作盤５の表示部５ａに原点表示する。

以上のように１本発明方法では、Ｘ軸スライドｌを所定
の原点復帰開始位置から原点に向けて所定の勾配で加速
し、且つ所定の高速で移動させ、第一タイマー１５でカ
ウントした所定時間後に減速するので、Ｘ軸スライド１
が一定の位置を通過する際に減速が開始され、また、そ
の後所定の勾配で減速し且つ所定の低速で移動させ、そ
の間に第二タイマー１６がカウントを行っているので、
Ｘ軸スライドｌが一定の位置を通過する際に第二タイマ
ー１６がカウントアツプし、その後、１回転信号によっ
てサーボモータを停止させ、Ｘ軸スライドを停止させる
ものであるので、極めて正確に原点復帰させることがで
きる。すなわち、第４図。

第５図に示す従来装置においては、ＤＥＣ信号をドグと
リミントスイッチで切り換えたが、その代りにタイマー
を用いたものであり、第４図の場合と同様な精度を得る
ことができる。例えば、ねじ軸２の１回転でＸ軸スライ
ド１が５ｆｉ進むものとし、ねじ軸２の１回転にパルス
コーダ４が２５００パルスを発生するとすると、５／２
５００ｍの精度でＸ軸スライドを原点復帰させることが
できる。しかも、ここで使用する第一タイマー、第二タ
イマーはもともとＰＣＢに内蔵されているものを利用可
能であり、新規に設ける必要がないので、コスト面でも
有利である。

なお、上記したように、Ｘ軸スライドの停止には１回転
信号を読み取っているため、なんらかのエラー（例えば
、Ｘ軸スライドの原点復帰開始位置での位置合せが大幅
に違っていた場合等）がある場合には、Ｘ軸スライドを
停止させた時、Ｘ軸スライドｌの指標線１８と原点指標
線２１とがねじ軸の１回転分（例えば。

５ｆｌ程度）ずれている場合がある。その場合には、再
度Ｘ軸スライドを手動操作により原点復帰開始位置に位
置決めし、同じ手順で原点復帰を行えばよい。

次に、装置製作時における原点設定の仕方を説明すｆａ
ｔ　　まず、操作盤による手動送りによってＸ軸スライ
ド１を原点位置に移動させ、装具を使用−して正確な原
点位置に位置決めする。

（ｂｌ　　この原点位置をＮＣに記憶させる。

ｔｅｌ　　上記の状態で、Ｘ軸スライド１の指標線１８
に指標板２０の原点指標ｖＡ２１が一致するように、指
標板２０をベツド１９に貼付ける。

ｆｄｌ　　Ｘ軸スライドを手動送りによって、・原点復
帰開始位置に位置決めする。

ｔｅｌ　　上記したｉｌｌ〜（６）の手順による原点復
帰動作（第２図参照）を行う。

ｌｆｌ　　この時のＸ軸スライド１の位置に対する第一
タイマー出力、第二タイマー出力、ＤＥＣ信号及び１回
転信号（「１回目１回転信号Ｊ）の関係を第３図に示し
ている。この「１回目１回転借号１に示すように、第二
タイマーがカウントアツプし、ＤＥＣ信号が立ち上がっ
た後の最初の１回転信号ＡによってＸ軸スライドが停止
する。この時の停止位置は必ずしも上記＋８１項で設定
した原点と一致しておらず、成る差αが生じている、そ
こで、この差を横置によって測定する（具体的には、横
置のイジケータの目盛が零となるまで、Ｘ軸スライドを
手動送りし、その時の移動量は表示部５ａに表示される
ので、その量を読み取る）。

（明　次に、測定した差αだけ、ＮＣ装置によって１回
転信号をシフトさせ、その状態で再度原点復帰動作を行
う、この時の１回転信号は第３図のｒ２回目１回転信号
」のようになり、第二タイマーのカウントアンプによる
ＤＥＣ信号の立ち上がり後の最初の１回転信号Ｂによっ
てＸ軸スライドが停止する。ところが、この場合、１回
転信号Ｂは原点よりもねじ軸の１回転分前の位置である
。

（ｈｌ　　そこで、第一タイマー又は第二タイマーのカ
ウント量を増加させ、第二タイマーのカウントアンプに
よるＤＥＣ信号の立ち上がり位置を、第３図の「補正Ｄ
ＥＣ信号」に示すように調節する。

＋１１　　その後、再度原点復帰動作を行うと、１回転
信号は、第３図のｒ３回目１回転信号Ｊに示すようにな
り。

１回転信号Ｃにより、Ｘ軸スライドは停止する。かくし
て、Ｘ軸スライドの停止位置は正確に原点位置に一致す
る。

以上で原点設定動作が終了する。−旦原点設定を行った
後は、上記ｆｌｌ〜（６）で示した原点復帰動作を行う
ことにより、常に、Ｘ軸スライドを高精度で原点位置に
停止させることができる。

なお１以上の実施例は１本発明をＸ軸スライドの原点復
帰に適用したものであるが３本発明はこのような直線状
に往復動するスライドの原点復帰に限定されず。

任意の被制御体１例えば回転体の原点復帰に対しても適
用可能であることは言うまでもない。また２本発明の原
点復帰方法は、インクレメンタル方式のパルスコーダを
用いたサーボモータの原点復帰に対しても使用可能であ
る。

（発明の効果〕 以上に説明したように１本発明は、原点復帰すべき被制
御体を原点から所定の距離だけはなれた原点復帰開始位
置から、原点に向けて所定の速度で早送りすると共に第
一のタイマーのカウントを開始し、そのタイマーが設定
時間に達すると、前記被制御体を減速し所定の低速で原
点に向けて送ると共に、第二のタイマーをカウントし、
そのタイマーが設定時間に達した後に。

位置検出器からの１回転信号によって被制御体を停止さ
せることによって、被制御体を原点に高精度で停止させ
ることができ、原点復帰のためにリミットスイッチやド
グを使用する必要がなく、また、原点復帰動作に何等装
置や熟練を要しないという効果を有している。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法の実施に使用する装置の概略構成を
示すブロック図、第２図はその装置による原点復帰動作
における各信号のタイミングチャート及びＸ軸スライド
の速度変化を示すグラフ、第３図は上記装置における原
点設定動作を説明するもので、原点へ向かって移動する
Ｘ軸スライドの位置に対する各信号の関係を示すグラフ
、第４図は従来装置の概略構成を示すブロック図、第５
図はその装置による原点復帰動作における各信号のタイ
ミングチャート及びＸ軸スライドの速度変化を示すグラ
フである。 ■・・・Ｘ軸スライド、２・・−ねじ軸、３−・−サー
ボモータ。 ４−・パルスコーダ、５−・−操作盤、６・−・−ＮＣ
装置、７・−ＣＰＵ、８・・・プログラマブルコントロ
ーラ（ＰＣ）。 ９−・原点復帰用減速信号回路（ＤＥＣ回路）、ＩＯ−
・速度制御ユニッ）、１５−・第一タイマー、１６−第
二タイマー、ＩＥＩ−指標線、１’９−べ、ド、２０・
−・指標板、２１・−原点指標線、２２−・開始指標線
。 代理人　弁理士　乗　松　恭　三 牙１図 第２図 第４図 第５図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　被制御体と、この被制御体を駆動するサーボモータと
   、このサーボモータの回転に対応して信号を出力する位
   置検出器と、該サーボモータを制御するＮＣ装置とを備
   えた工作機械において、前記被制御体の原点位置より所
   定距離離れた手動原点復帰開始位置に被制御体を停止さ
   せ、次いで、原点復帰指令入力により、被制御体を原点
   に向かって早送りすると同時に第一のタイマーのカウン
   トを開始し、そのタイマーが設定時間に達すると、前記
   被制御体を減速し所定の低速で原点に向けて送ると共に
   、第二のタイマーをカウントし、そのタイマーが設定時
   間に達した後に、前記位置検出器からの１回転信号によ
   って被制御体を停止させることを特徴とする原点復帰方
   法。