JPH06106457A - 加工機における可動部位置検出方法及び検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 加工機のツールまたはワークにセンサ等を設
けることなく相対的位置を容易に検出することにより適
正な加工を行うことのできる加工機における可動部位置
検出方法及び検出装置を提供する。 【構成】 制御部３からの指令値が駆動手段１１を制御
することにより、可動部９を固定部又は別の可動部に対
して移動させて加工を行なう加工機における可動部位置
検出方法にして、位置検出手段１３で前記可動部１９の
実際の移動値を検出し，この実際の移動値と前記指令値
の差を求め、この差が予め設定した設定値よりも増加し
た可動部１１の検出位置を接触点として検出することを
特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は加工機における可動部
位置検出方法及び検出装置に係り、さらに詳しくは、例
えば加工機のツールに対して相対的に移動するワークの
位置を検出するような加工機における可動部位置検出方
法及び検出装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、加工機においてワークを加工
する際に、加工されるワークのツールに対する正確な位
置を把握しなければ適正な加工を施し得ないことは明ら
かである。

【０００３】そこで、ワークがツールに対して相対的に
移動する場合には、ツール側またはワークをクランプし
ている側にセンサやリミットスイッチ等を取付けて、互
いの相対的位置を検出するのが一般的である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の技術にあっては、移動体であるワークあるい
はツールにセンサ等を設けなければならないため検出装
置のコストが割高になるという問題が生じている。

【０００５】この発明の目的は、このような従来の技術
に着目してなされたものであり、例えば加工機のツール
またはワークにセンサ等を設けることなく、可動部の位
置を容易に検出することにより適正な加工を行うことの
できる加工機における可動部位置検出方法及び検出装置
を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この発明に係る加工機に
おける可動部位置検出方法及び検出装置は、上記の目的
を達成するために、制御部からの指令値が駆動手段を制
御することにより、可動部を固定部又は別の可動部に対
して移動させて加工を行なう加工機における可動部位置
検出方法にして、位置検出手段で前記可動部の実際の移
動値を検出し，この実際の移動値と前記指令値の差を求
め，この差が予め設定した設定値よりも増加した可動部
の検出位置を接触点として検出することを特徴とするも
のである。

【０００７】そして、上記検出方法を実施するために、
移動自在に設けられた可動部と、この可動部を移動させ
る駆動手段と、この駆動手段を制御するための制御部を
備えた加工機であって、前記可動部の位置を検出する位
置検出手段を設けると共に、この位置検出手段が検出し
た位置と制御部が駆動手段に指令した位置との差を比較
する比較手段を制御部に設けたものである。

【０００８】

【作用】この発明に係る加工機における可動部位置検出
方法及び検出装置によれば、駆動手段が、制御部の指令
により可動部を移動させるので位置検出手段により可動
部の位置を検出できる。そして、可動部が移動すること
により可動部が固定部又は別の可動部に当接した場合に
は、可動部の移動が阻止されるので制御部が指令した位
置と検出手段が検出した位置とに差が生ずる。この差を
制御部に設けられた比較手段が予め設定した設定値と比
較し増加した可動部の検出位置を接触点、として検出す
ることができる。

【０００９】従って、検出された点を基準として、例え
ばワークとツールとの間隔を決定したり、ワークの位置
決めの原点とすることにより、正確な加工を行うことが
できる。

【００１０】

【実施例】以下、まずこの発明の主要部であるＮＣ制御
装置１の構成の一例および制御内容を図１に基づいて説
明し、続いて具体的な実施例について説明する。

【００１１】ＮＣ制御装置１は主制御部３と、この主制
御部３に接続された位置制御部５と、この位置制御部５
に接続された速度制御部７を有している。

【００１２】そして、このＮＣ制御装置１には、例え
ば、ツール等を保持している可動部９を移動させるため
のサーボモータのごとき駆動手段１１が接続されてお
り、また、この駆動手段１１に設けられているエンコー
ダのごとき内部位置検出手段１３も接続されている。可
動部９は固定部又は別の可動部としての例えばワークＷ
に対して駆動手段１１によって例えば回転されるボール
ねじに螺合されて移動されるものである。

【００１３】また、前記主制御部３は加工機全体をＮＣ
制御すべく、ツールのごとき可動部９に対する移動指令
（指令パルス）を位置制御部５へ発するものである。

【００１４】前記位置制御部５は、主制御部３に直接接
続された比較手段としてのエラーカウンタ１５と、デジ
タル量である移動指令を変換して速度制御部７に指令す
る速度指令変換部１７と、内部位置検出手段１３からの
位置信号をうけて検出パルスに変換してエラーカウンタ
１５に伝達する位置検出信号変換部１９とを備えてい
る。前記速度制御部７は、位置制御部５からの指令によ
り駆動手段１１の速度を制御するためのものである。以
上のように構成されるので、可動部９の移動は以下のよ
うに制御される。

【００１５】主制御部３から移動指令が位置制御部５の
エラーカウンタ１５へ発せられ、このデジタル量である
移動指令を変換して速度制御部７へ指令する。速度制御
部７は、移動指令に基づいて駆動手段１１を制御して可
動部９を移動させる。一方、駆動手段１１に設けられて
いる内部位置検出手段１３が駆動手段１１の回転に対応
した信号を位置制御部５の位置検出信号変換部１９へ送
る。

【００１６】ここで、エラーカウンタ１５は主制御部３
からの指令位置と位置検出信号変換部１９からの検出位
置の差、すなわち、位置偏差量を保持し（次式参照）、 位置偏差量＝送り速度（ｍｍ／分）／６０／ループゲイン（１／秒）……１ 駆動手段１１はその位置偏差に比例した速度で回転する
ように制御される。

【００１７】なお、ループゲインとはサーボ機構の特性
を表すものであり、ループゲインの値が高いほど適応性
がよいことを示すものである。

【００１８】すなわち、可動部９がワークＷ等に接触す
るとその動きが阻止され、位置検出信号変換部１９が発
する検出パルスが減少することとなり、１式により位置
偏差量が増加することがわかる。

【００１９】この検出された増加点に対応する可動部９
の位置を、ワークＷ等の接触点、すなわち、ワークＷ等
の位置として検出し、これを基準点として用いることに
より可動部９とワークＷとの位置関係を正確に把握する
ことができるので、正確な加工を行うことが可能にな
る。

【００２０】また、可動部９等にセンサやリミットスイ
ッチ等を設ける必要ないので、コストの面でも有利であ
る。

【００２１】以下に、具体的な加工機におけるワーク位
置の検出について説明する。ここで、いずれの加工機も
一般的なものであるので、その構造および動作に関して
は概略の説明に止めることとし、共通の構成部分には共
通の符号を付すと共に説明は省略する。

【００２２】まず、図２には、本実施例に係る加工機に
おける可動部位置検出方法及び検出装置をボール盤２１
に使用した例について説明する。

【００２３】このボール盤２１は、全体Ｃ形状をしたフ
レーム２３の上端には可動部としての加工ヘッド２５が
上下移動自在に設けられ、この加工ヘッド２５の下端に
は図示しない回転駆動手段により高速回転するツールと
してのドリル２７が設けられている。加工ヘッド２５は
駆動手段としてのサーボモータ２９によって上下移動す
るものであり、このサーボモータ２９はＮＣ制御装置１
内の速度制御部７からの指令により作動するものであ
る。

【００２４】このサーボモータ２９には、内部位置検出
手段としてのエンコーダ３１が設けられており、このエ
ンコーダ３１はＮＣ制御装置１内の位置検出信号変換部
１９に接続されている。

【００２５】また、フレーム２３の中程の高さ位置に
は、ワークＷを保持するワークテーブル３３が設けられ
ており、ワークＷの所望位置がドリル２７の下方に位置
するように位置決めするものである。

【００２６】ＮＣ制御装置１の内部構成は、前述の如く
構成されているので、説明は省略する。

【００２７】以上のように構成されるので、図示しない
回転駆動手段が加工ヘッド２５に設けられているドリル
２７を回転させ、サーボモータ２９が加工ヘッド２５を
下降させることによりワークテーブル３３に位置決めさ
れたワークＷに穿孔するものである。

【００２８】この時、ドリル２７がワークＷに当接して
加工ヘッド２５の降下が阻止されると、ＮＣ制御装置１
のエラーカウンタ１５がカウントするエラーパルスが増
加するので、この点をワークＷとの接触点として検出で
きる。この検出した位置には、加工ヘッド２５の送りね
じのバックラッシュ等の機械的な誤差がキャンセルされ
たものであるので、ワークＷの位置を正確に検出するこ
とができる。

【００２９】これにより、長さが異なるドリル２７を使
用して穿孔する場合でも、検出された位置から板厚に相
当する量だけ下降すればよいので、ワークＷの板厚をＮ
Ｃ制御装置１に入力するだけで自動的に加工ヘッド２５
の上下移動範囲を設定することができる。

【００３０】次に、図３に基づいて、本実施例に係る加
工機における可動部位置検出方法及び検出装置をレーザ
加工機３５に使用した例について説明する。ここで、Ｎ
Ｃ制御装置１は前述の通りなので説明および図示を省略
する。

【００３１】レーザ加工機３５は、加工ヘッド３７内の
レンズ３９により集光されたレーザ光ＬＢを、加工ヘッ
ド３７の下端に装着されたノズル４１からワークＷに対
して照射することにより、切断や溶接等の熱加工をワー
クＷに施すものである。

【００３２】従って、効率よく正確な熱加工を行うに
は、レンズ３９とワークＷの間隔とレンズ３９の焦点距
離Ｌとの関係が重要になってくる。このため、加工ヘッ
ド３７を下降させるための図示しないサーボモータを制
御して、レンズ３９とワークＷとの距離を調整する。

【００３３】図に示すように、レンズ３９とノズル４１
先端までの距離Ａは一定のものであるため、ノズル４１
先端からワークＷまでの距離Ｂが把握できれば焦点距離
Ｌの制御は正確にできる。

【００３４】そこで、一旦加工ヘッド３７を下降させ
る。この際、ノズル４１がワークＷに当接すると加工ヘ
ッド３７の下降が阻止されるため、ＮＣ制御装置１にお
いてエラーパルスが増加して、この点をワークＷとの接
触点として検出できる。この検出した位置から図中Ｂだ
け加工ヘッド３７を上昇させると、レンズ３９の位置を
所定の位置に正確に位置決めすることができるので、所
望の熱加工を行うことができる。この場合、ノズル４１
を直接ワークＷへ接触させると、ノズル４１自体に悪影
響があるため、ノズル４１の外部にワークＷとの当接部
を設けることも考えられる。その際、ノズル４１の先端
とワークＷとの距離は例えば定数Δｘとしてあらかじめ
ＮＣ装置へ入力されているものである。

【００３５】尚、上記実施例において述べた他にも、例
えば、旋盤，Ｖカット，マシニングセンタ等におけるツ
ールの自動原点出しや、ワークＷの位置決め基準の設定
等にも広く使用することができる。

【００３６】また、ツールまたはワークＷを移動させて
行き、障害物に当たると反対側へ移動するように制御す
る加工機にも適用することができる。

【００３７】さらに、上記実施例においては、いずれも
ツールまたはワークＷの一方のみが移動する場合につい
て説明したが、ツールおよびワークＷの両方が移動する
場合にも全く同様に適用できる。位置検出手段として駆
動手段に設けられたエンコーダ又はレゾルバの例で説明
したが、リニアスケールなどの外部位置検出器を利用し
てフルクローズドループで適用することでも可能であ
る。

【００３８】

【発明の効果】この発明に係る加工機における可動部位
置検出方法及び検出装置は以上説明したような構成のも
のであり、可動部が移動することにより可動部が固定部
又は別の可動部に当接した場合には、可動部の移動が阻
止されるので制御部が指令した位置と検出手段が検出し
た位置とに差が生ずる。この差を制御部に設けられた比
較手段で比較し、増加した点を可動部が固定部又は別の
可動部に当接した点として検出することができるので、
外部に機械的なセンサやリミットスイッチ等を設けるこ
となく、可動部の位置を正確に検出することができる。
また、可動部の位置を正確に検出することにより、正確
な加工が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に係る加工機における可動部位置検出
方法及び検出装置を示すブロック図である。

【図２】この発明に係る加工機における可動部位置検出
方法及び検出装置をボール盤に使用した一例を示す説明
図である。

【図３】この発明に係る加工機における可動部位置検出
方法及び検出装置をレーザ加工機に使用した一例を示す
説明図である。

【符号の説明】

１ ＮＣ制御装置（制御部） ２５，３７ 加工ヘッド（可動部） ２７ ドリル（ツール） ２９ サーボモータ（駆動手段） ３１ エンコーダ（位置検出手段） ４１ ノズル（ツール） Ｗ ワーク

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 制御部からの指令値が駆動手段を制御す
   ることにより、可動部を固定部又は別の可動部に対して
   移動させて加工を行なう加工機における可動部位置検出
   方法にして、位置検出手段で前記可動部の実際の移動値
   を検出し、この実際の移動値と前記指令値の差を求め、
   この差が予め設定した設定値よりも増加した可動部の検
   出位置を接触点として検出することを特徴とする加工機
   におけるワーク位置検出方法。
2. 【請求項２】 移動自在に設けられた可動部と、この可
   動部を移動させる駆動手段と、この駆動手段を制御する
   ための制御部を備えた加工機であって、前記可動部の位
   置を検出する位置検出手段を設けると共に、この位置検
   出手段が検出した位置と制御部が駆動手段に指令した位
   置との差を比較する比較手段を制御部に設けたことを特
   徴とする加工機における可動部位置検出装置。