JPH0362103A - Ｎｃサーボモータ駆動系の座標検出装置 - 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、駆動モータに連結きれたロータリエンコーダ
を用いて座標検出するＮＣサーボモータ駆動系の座標検
出装置に係り、特にＮＣサーボモータ駆動系に電源断が
生じたとき、電源復帰後、電源断前の作業継続が可能な
ＮＣサーボモータ駆動系の座標検出装置に関するもので
ある。

〔従来の技術〕

第５図は、従来のＮＣサーボモータ駆動系の座標検出装
置の概略構成図で、図中１１はＸ軸、Ｙ軸などの駆動モ
ータである。このモータ１１の角変位は、モータ１１に
連結された座標検出器としてのロータリエンコーダ１２
で検出される。１３は、モータ１１の回転に合わせて回
転するボールねじである。

■４は、ボールねじ１３の回転に応じてボールねじ１３
を図中左右方向（矢印イ９ロ方向）に移動する可動子で
、この可動子１４の変位は、常にロータリエンコーダ１
２の角変位となる。１５は、実際には存在しないが、説
明の便宜上、想定したスケール（仮想スケール）であり
、可動子１４の変位を直読できるようになっているもの
とする。１６は可動子１４が近傍にあることを検出する
センサで、可動子１４の移動軌跡に沿う所定位置に設置
、固定されている。

１７はカウンタ回路、１８はバッテリ・バックアップ・
メモリである。

このような従来装置において、機械原点（ここでは機械
により定まった固有原点であり、データ変更などにより
変わることのない絶対的な原点をいう。）の定め方及び
機械原点探査方法を第６図及び第７図を併用して以下に
述べる。

第６図は第５図中のロータリエンコーダ１２の拡大断面
図、第７図は第５図中の仮想スケール１５上の機械原点
などの各位置を示す図である。これら両図において、三
角マーク（Δ）　２０１．３０１は原点マークで、ロー
タリエンコーダ１２．仮想スケール１５上の機械原点（
位置）を示す。第６図では、ロータリエンコーダ１２の
Ｚ相検出窓（２点）２０２が駆動系の起点となっており
、原点マーク２０１は、２点２０２との間での角変位を
表すようになっている。また、仮想スケール１５上を前
記可動子１４が図中右方向に移動するとロータリエンコ
ーダ１２上の原点マーク２０１は、図中反時計方向に回
転する。

このような関係において、まず、任意の点を機械原点と
して定める０通常、原点マーク２ＱＬ、３０１の位置が
機械原点として定められる。ここで、第６図中の原点マ
ーク２０１が、２点２０２へ反時計方向に回して達する
ときの角変位を２０３とする。同様に、第７図中におい
て２点は３０２であり、原点マーク３０１と２点３０２
間の変位量を３０３とする。

これらの角変位２０３又は変位量３０３は、第５図のパ
ルスエンコーダ１２によりパルスに変換して、カウンタ
回路１６により計数され、バッテリ・バックアップ・メ
モリ１７へ格納される。これにより、角変位２０３又は
変位量３０３の値は、駆動系作動中に停電などで電源断
になっても残っていることになる。

第６図において、２点２０２から１回転して再び２点が
検出されるまでの角変位を２０４とし、この角変位２０
４に相当する第７図中の仮想スケール１５上の変位量を
３０４と定める。第６図において１回転して再び検出さ
れる２点２０２は、第７図においてＺ′点３０５となる
。そして、第７図中の２点３０２とＺ′点３０５の間に
センサ１６を設置、固定する。センサ１６は、その設置
、固定点を前記可動子１４が通過したとき検出信号を出
力するものである。

第５図〜第７図において、いま、可動子１４が任意の点
３０６にあって、突然停電により駆動系電源断になり、
その後、電源が復帰したとする。この場合、前記任意の
点３０６の位置を知らなければ、停電により中断された
作業を中断位置から再開することはできない。そこでま
ず、カウンタ回路１７の値をクリアしてＯとする。次に
、駆動系を原点マーク３０１の方へ移動する。移動して
行くと、可動子１４はやがてセンサ１６の設置位置（３
点）へ達し、センサ１６は検出信号を出力する。その後
さらに移動を続けると、ロータリエンコーダ１２はＺ相
検出窓、すなわち２点３０２を検出する。この２点３０
２は、ＮＧ装置Ｉ！（図示せず）により、センサ１６よ
り検出信号を受は取ってから最初の２点であると認識さ
れる。この時点で、バッテリ・バックアップ・メモリ１
８から、停電前より格納しておいた変位量３０３の値を
読み出し、その分だけさらに同方向に可動子１４を移動
させ、原点復帰を完了する。

そして、その時のカウンタ回路１７の絶対値が、電源復
帰後、（電源断時）の任意の点（Ｎ点）３０６の位置と
いうことになる。

したがって原点復帰後、前記カウンタ回路１７の絶対値
に基づいて、停電により中断された作業を中断位置から
再開することができる。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしこのような従来の座標検出方法では、機械座標と
ワーク座標が定められた関係、すなわち（ワーク座標）
＝（機械座標）＋（定数）（換言すれば、変位ｌ３０３
が一定）でなければ適用できない。したがって、例えば
使用者が機械原点３０１を無視してワークをセットした
場合や、ワークの設定をするごと、ワーク座標と機械座
標の関係が異なる使用方法を用いる工作機械においては
、原点復帰ができない。このため、電源復帰直後（電源
断時）の座標検出ができず、電源復帰後の作業の継続は
不可能になるという問題点があった。

本発明の目的は、操作者が機械原点を無視してワークを
セットしても、ないしは機械座標とワーク座標の間に一
定の関係がないようなワークの設定の仕方をする工作機
械でも、電源復帰後、電源断により中断した作業の継続
が容易に可能なＮＣサーボモータ駆動系の座標検出装置
を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的は、駆動モータに連結されたロータリエンコー
ダを用いて座標検出するＮＣサーボモータ駆動系の座標
検出装置において、前記駆動モータに連結されたボール
ねじに螺合し、ボールねじの回転によりボールねし上を
移動する可動子と、前記ボールねしに平行して設けられ
たレール状の台と、この台上の任意の位置に載置可能で
前記可動子が近傍にあることを検出するセンサと、この
センサを前記台上の任意の位置に載置させると共に、前
記台上に載置された前記センサ近傍を前記可動子が通過
するときにセンサが前記可動子を検出しセンサを可動子
に回収させるセンサ設置１同収手段と、前記ロータリエ
ンコーダの基準位置から機械原点として設定されたワー
ク原点までの変位量を格納するバッテリ・バックアップ
・メモリとを具備し、このバッテリ・バックアップ・メ
モリの格納値及び前記ロータリエンコーダにより検出さ
れた前記センサの載置位置に基づいて、ＮＣサーボモー
タ駆動系の前記機械原点への復帰を可能にしたことにま
り達成される。

〔作用〕

可動子は、ボールねじの回転によりボールねじ上を移動
する。センサは、ボールねしに並行して設けれたレール
状の台の上の任意の位置に載置可能で可動子が近傍にあ
るときそれを検出する。センサ設置２回収手段は、セン
サを台上の任意の位置に載置させると共に、台上に載置
されたセンサ近傍を可動子が通過するときにセンサが可
動子を検出し、センサを可動子に回収させる。バッテリ
・バックアップ・メモリは、ロータリエンコーダの基準
位置から機械原点として設定されたワーク原点までの変
位量を格納する。これにより、バッテリ・バックアップ
・メモリの格納値及び前記ロータリエンコーダにより検
出された前記センサの載置位置に基づいて、ＮＣサーボ
モータ駆動系の、電源断からの復帰後の前記機械原点へ
の復帰が可能となる。したがって、操作者が機械原点を
無視してワークをセットしても、ないしは機械座標とワ
ーク座標の間に一定の関係がないようなワークの設定の
仕方をする工作機械でも、電源復帰後、電源断により中
断した作業の継続が容易に可能となる。

〔実施例〕

以下、図面を参照して本発明の詳細な説明する。第１図
は、本発明によるＮＣサーボモータ駆動系の座標検出装
置の一実施例を示す概略構成図で、図中１１〜１３．１
５及び１７は各々第５図と同様である。　１４及び１６
も第５図と同様に可動子及びセンサを示すが、本発明で
は次のように構成されている。すなわち可動子１４は、
図示しないコントローラで上下動制御される空気圧、油
圧などを利用したピストン１９を備えてなる。またセン
サ１６は、ここではセンサハウス２０内に設けられ、ボ
ールねじ１３に並行して設けられたレール状の台２１上
の任意の位置に載置可能であり、かつその載置位置から
回収可能である。１８も第５図と同様にロータリエンコ
ーダ１２の基準位置から機械原点までの変位量を格納す
るバッテリ・バックアップ・メモリを示すが、本発明で
は上記機械原点は従来装置の場合のように機械原点その
ものではなく、機械原点として設定されるワーク原点を
指し、したがって実際には、ロータリエンコーダ１２の
基準位置からワーク原点までの変位量を格納する。

前記センサ１６を設置１回収するセンサ（センサハウス
）設置９回収手段は、センサ１６及び図示しないＮＣ装
置などからの信号により、ピストン１９及びセンサハウ
ス２０などを制御するコントローラ（図示せず）で構成
されている。このコントローラは、ＮＣ装置に兼用させ
てもよい。

第２図は、ワーク原点が、機械原点と一定の関係がなく
とも、停電復帰後、可動子１４のワーク座標を検出でき
る本発明装置の動作を説明するための図で、第１図中の
仮想スケール上の機械原点などの各位置を示す図である
。

本発明装置においては、センサ１６の設置を、従来装置
の固定式から、仮想スケール１５上を自由に変更させ得
る可動式としている。この方式においては、まずワーク
原点を定める。ワーク原点が定まると、（＠械原点）＝
（ワーク原点）の関係で機械原点が定められる。

第７図と同様に図中三角マーク（△）で示す上記機械原
点１からエンコーダ１２のＺ相検出窓の２点２までの変
位量３をバッテリ・バックアップ・メモリ１８へ取り込
む。そして２点２と、そこから１回転して再び検出され
る２点、すなわちＺ′点５との間の任意の位置に可動式
のセンサ１６を設置する。ちなみ仝こｚ−ｚ’間の変位
量４は、ロータリエンコーダ１２が第５図と同一のもの
であれば、同図中の変位量３０４と同一となる。

停電などによる電源断からの電源復帰後の座標（任意の
点（Ｎ）６）の検出は、従来の固定式のセンサ方式と同
様に行うことができる。

すなわち第１図、第２図において、いま、可動子１４が
任意の点６にあって、突然停電により駆動系電源断にな
り、その後、電源が復帰したとする。

この場合、前記任意の点６の位置を知らなければ、停電
により中断された作業を中断位置から再開することはで
きない。そこでまず、カウンタ回路１７の値をクリアし
て０とする。次に、駆動系を原点マーク１の方へ移動す
る。移動して行くと、可動子１４はやがてセンサ１６の
設置位置（３点）へ達し、センサ１６は検出信号を出力
する。その後さらに移動を続けると、ロータリエンコー
ダ１２はＺ相検出窓、すなわち２点２を検出する。この
２点２は、ＮＣ装置（図示せず）により、センサ１６よ
り検出信号を受は取ってから最初の２点であると認識さ
れる。この時点で、バッテリ・バックアップ・メモリ１
８から、停電前より格納しておいた変位ｉ１３の値を読
み出し、その分だけさらに同方向に可動子１４を移動さ
せ、原点復帰を完了する。そして、その時のカウンタ回
路１７の絶対値が、電源復帰後（電源断時）の任意の点
（Ｎ点）６の位置ということになる。

次に、どのようにしてセンサ１６を移動し、２点２とＺ
′点５との間の任意の位置に設置するか、また、センサ
１６をどのように回収するかについて以下に述べる。

第３図は第１図を矢印へ方向から見た断面図、第４図は
前記センサハウス２０の構成例を示す図で、以下、これ
らの図を参照してセンサ１６、すなわちセンサハウス２
０の設置１回収及びセンサハウス２０の動作を説明する
。

第３図において、可動子１４はボールねじ１３により図
示面垂直方向（第１図中の矢印イ１ロ方向）に移動する
。ピストン１９は、可動子１４に取り付けてあり、第３
図において、上下（矢印二）方向に働く。２１は、セン
サハウス２０を載せるための台で、この台２１と前記ピ
ストン１９とは、磁気吸着可能の強磁性体、例えば鉄材
などからなる。

第３図（Ａ）は、加工（作業）プログラムの始まる前の
センサハウス２０の待機状態を示す図である。この（Ａ
）図に示す状態では、センサハウス２０のスイッチ可動
体４０１がピストン１９により押し込められているため
、第２固定接点４０４と可動接点４０３が接触してコイ
ル４０５とコイル４０６に電流が流れて励磁され、ピス
トン１９に、ばね４１３の偏倚力に抗して吸着している
。

ここで、４０９は直流電源、４１０は電流制限用可変抵
抗である。４１１はリレー接点（ｂ接点）で、リレーコ
イル４１２の通電状態で開閉制御されるもので、（Ａ）
図に示す状態ではリレーコイル４１２は非通電状態にあ
り、閉路している。

さてＮＣ工作機械側では、ワークセットが終わり、各軸
はワーク原点にあるとする。作業プログラムにスタート
が入り、前述した機械原点設定が始まりセンサ１６の設
置の順番に来る。その時、可動子１４は、２点２とＺ′
点５の間で減速しつつ予め定められたセンサ１６設置点
（３点）へ移動し、コントローラ（図示せず）がコイル
４１２へ通電してリレー接点４１１を開く。これにより
、センサハウス２０のコイル４０５．４０６への通電は
途絶え、コア４０７　、４０８は消磁される。加えて、
一端側が台金４１４で支持されたばね４１３の他端側（
図示上方向）への押圧力でスイッチ可動体４０１は上方
へ突き出る。このスイ可動体４０１の押圧力によりセン
サハウス２０はピストン１９から台２１上へ垂直に落ち
る。これにより、前記コントローラは再びリレー接点４
１１を閉路する。このとき、スイッチ可動体４０１は上
方へ突き出ているため、このスイッチ可動体４０１と連
結された可動接点４０３は第１固定接点４０２と接触し
ている。したがって、コイル４１５は通電され、コア４
１６は励磁されてセンサハウス２０は台２１に吸着する
（第３図（Ｂ）及び第４図参照）。

この場合、センサハウス２０にはセンサ１６が収納され
ているので、センサ１６が設置されたことになる。セン
サ１６は、図示例では反射形の光センサになっているが
、例えば光透過形など別方式によるセンサでもよい。

センサ１６が設置されると、作業プログラムが動作に入
る。プログラム実行中に停電が生じた場合は、前述した
ように動作する。

プログラムが終了したならば、可動子１４は、−度ワー
ク原点に復帰する。その際に、センサ１６の設置箇所で
一度停止し、そこで前記コントローラが、シーケンス制
御によりピストン１９を矢印ホに示すように下降させる
（第３図（Ｃ）参照）。スイッチ可動体４０１は、ピス
トン１９により矢印へに示すように押し下げられるので
、再び可動接点４０３が第２固定接点４０４に接触して
（矢印ト参照）コア４０７，４０８が励磁され、センサ
ハウス２０は、ピストン１９へ吸着すると同時に、コア
４１６は消磁される。そして、再びピストン１９を上げ
、センサハウス２０を吸着したまま作動子１４が待機位
置に戻って、第３図（Ａ）の待機状態になる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、ワーク原点と機械原点の間に一定の関
係をもたない使用方法でも、換言すれば、操作者が機械
原点を無視してワークをセットしても、停電などの電源
断が生じた場合、その復帰後、ワーク座標を簡易、正確
に傾動でき、電源断により中断した作業の継続が容易に
可能であるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明装置の一実施例を示す概略構成図、第２
図は第１図中の仮想スケール上の機械原点などの各位置
を示す図、第３図は第１図中のセンサハウスの設置１回
収及びセンサハウスの動作を説明する図、第４図は第１
図中のセンサハウスの構成例を示す図、第５図は従来装
置の概略構成図、第６図は第５図中のエンコーダの説明
図、第７図は第５図中の仮想スケール上の機械原点など
の各位置を示す図である。 １、２０１，３０１・・・機械原点（原点マーク）、２
、２０２．２０３・・・２点、３．２０３，３０３・・
・機械原点から２点までの角変位又は角変位量、４．２
０４．３０４・・・２点から２点までの角変位又は角変
位量、５゜３０５・・・Ｚ′点、６，３０６・・・任意
の点Ｎ、１１・・・駆動モータ、１２・・・ロータリエ
ンコーダ、１３・・・ボールねし、１４・・・可動子、
１５・・・仮想スケール、１７・・・カウンタ回路、１
８・・・バッテリ・バックアップ・メモリ、１９・・・
ピストン、２０・・・センサハウス、２１・・・台、４
０１・・・スイッチ可動体、４０２．４０３．４０４・
・・接点、　４０５゜４０６．４１２．４１５・・・コ
イル、４０７，４０８．４１６・・・コア、４０９・・
・直流電源、４１０・・・可変抵抗、４１１・・・リレ
ー接点、４１３・・・ばね、４１４・・・台金。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、駆動モータに連結されたロータリエンコーダを用い
   て座標検出するＮＣサーボモータ駆動系の座標装置にお
   いて、前記駆動モータに連結されたボールねじに螺合し
   、ボールねじの回転によりボールねじ上を移動する可動
   子と、前記ボールねじに並行して設けられたレール状の
   台と、この台上の任意の位置に載置可能で前記可動子が
   近傍にあることを検出するセンサと、このセンサを前記
   台上の任意の位置に載置させると共に、前記台上に載置
   された前記センサ近傍を前記可動子が通過するときにセ
   ンサが前記可動子を検出しセンサを可動子に回収させる
   センサ設置、回収手段と、前記ロータリエンコーダの基
   準位置から機械原点として設定されたワーク原点までの
   変位量を格納するバッテリ・バックアップ・メモリとを
   具備し、このバッテリ・バックアップ・メモリの格納値
   及び前記ロータリエンコーダにより検出された前記セン
   サの載置位置に基づいて、ＮＣサーボモータ駆動系の前
   記機械原点への復帰を可能にしたことを特徴とするＮＣ
   サーボモータ駆動系の座標検出装置。