JPS588321A - 移動物体の位置検出装置 - 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】 本発明は、移動物体の位置検出装置に係り、特に工作機
械などにおいて、被加工物と工具の相対位置が所定位置
に到達したこと、を検出し、送り装置の制御を切替える
際に用いるに好適゛な、移動吻体Ｏ位置検出装置の改良
に関する。

一般に、工作機械や産業機械では、被加工物と工具の相
対位置、即ち加工の進行状況に合わせて工具等の送り速
度等を制御するため、工具等の位置を正ｉａＫ検知する
ことが極めて重畳である。従って従来は、例えば、纂１
図に示す如＜、＊具１０上に固定された被加工物１２を
加工するための。

固定配置されたスライドペース１４と、該スライドベー
ス１４上を前後方向に移動する、スピンドル１６が支持
されたスライドテーブル１８と、咳スライドテーブル１
８の下ＩｍＫ固着された送りすット２０と螺合された送
り軸２２を回転することにより、前記スライドテーブル
１８を前進或イハ後退させる直流モータ２４と、咳直流
モータ２４の回転方向及び回転速度を制御する直流モー
タ駆動回路２６と、＃直流モータ駆動１路２６に、スピ
ンドル１６の前進位置に応じた適切な送り速度の設定値
を出力する速度切換設定回路２８と、前記直流モータ駆
動回路２６を制御する機械シーケンス回路３０とを備え
た工作機械において、前記スライドテーブル１８の側面
の所定箇所にドッグ３．２を配鹸すると共に、前記ステ
イトベース１４０所定箇所に、前記ドッグ３２によりオ
ンオフ作動される機械的なりミットスイッーチ３４を配
設し、咳リミットスイッチ３４が前記ドッグ３２により
オンオフ動−されることにより、スライドテーブル１８
即ちスピンドル１６の前進位置を検知し。

これにより前記機械シーケンス回路３ｏを介して前記直
流モータ駆動回路２６を制御して、スライドテーブル１
８の送り状態を制御するようにしていた。図において、
３Ｂは軸受部、３６はスライドテーブル１８の前方端面
に固着されたストツノ臂。

３７はスライドペース１４の内側壁面に固着されたデツ
ドストツ／平、ＯＲ１，１０Ｒ２は、直流モータ２４の
回転方向を切換えるための正逆切換用接点、ｌ１１１〜
１８４は、加工状況に合わせて送り速度を切換えるため
の速度切換用接点である。

この位置検知装置は、非常に簡単で、制御切り換えに必
要な位置に、必要な信号出力の数に概略等しい数の機縁
的なｙｔフットイッチ３４及びドッグ３２を配設するだ
けで良いというＩＰ＃黴を有するが１機械的な９ｔツト
スイツチは１機械的強度が弱く、又、油、水、塵埃等の
工場穂場の雰囲気に対する防備が十分でないので、切粉
、塵埃、冷却水等による誤動作を生じやすく、信頼性に
欠ける。又、すミツトスイッチとドッグとの相対位置関
係が経時的にくずれ易く、ドッグの調整が大変である。

更に、単一の被加工物を単一のスピンドルを用いて加工
する工作機械の場合には問題が少ないが、近年要求され
る。単−或いは複数の被加工物に、対して複数の加工を
行なう工゛作機械の場合には、被加工物或いはスピンド
ルを交換する毎にドッグ及びすミツトスイッチの位置を
変更しなければならず、汎用性に欠けるという問題点を
有する。これらの問題点は、リンットスイッチの代わり
に近接スイッチを用いた場合にも同様である。

また、近時の数値制御工作機械では、変数をディジタル
に量子化し、変数の移送にインクルメントの数値を用い
る・ディジタル位置検出器が使用されているが、何らか
の原因でｚ４ルス計数ミスを生じると計数誤差を生じ、
スライドテーブル１８の繰返し移動により、計数誤差が
累積して重大なトラプルを生じ易い原因となる、という
問題点がある。

本発明は、上記問題点を解消すべて成された本ので、計
数誤差を生じさせないようにすると共に多用途機能を持
たせた、小製かつ低価格の移動物体の位置検出装置を提
供することを目的とする。

本発明は、移動物体の単位移動量に対応した方向判別可
能な／ダルス信号を出７カするパルス発生器と、前記移
動物体が所定の基３．準領域に到達したとき基準信号を
出力する基準信号発生器と□、前記基準領域中の特定位
置に基準位置を設定する基準点判別器゛と、前記Δルス
信号のパルス数を計数する計数器と、前記移動物体の前
記基準位置を含めた位置検出可能な範囲内の任意の複数
位置に対応した複数のスイッチ信号数および前記基準位
置に対応する基準値を設定するデータ入力装置と、咳デ
ータ人力装置により設定されたデータを記憶するメモリ
と、所定の制御プログラムに従って演算を行いスイッチ
信号を出力する処理装置とを含む移動物体の位置検出装
置において、前記基準信号を直接前記スイッチ信号の１
つとして出力させる基準信号出力手段と、前記基準位置
において前記計数器の計数値を予め設定された基準値に
置換するリセット手段と、前記基準信号出力手段および
前記リセット手段を任意に切換える基準選択手段とを設
けることにより上記目的を達成したものである。

以下１図面を参照して本発明の一実施例を詳細に説明す
る。本実施例は、第２図に示すように。

パルス発生器４０．計数器４２．基準儒号幾生器４４、
基準点判別器４６、データ入力・装置４Ｉおよび入出力
回路ａＯを備えている。

入出力回路ＳＯには、コモンパス５２を介して。

リードアクセスメモリ（以下ＲＡＭと称す）！１４、リ
ードオンリメモリ（以下ＲＯＭと、称す）ｓ６および中
央処理装置（以下ＯｐＵと称す）！ｓ８が接続されてい
る。そして、０ＰＣｒ５ＪＩは、基準信号を直接スイッ
チ信号の１つとして出方させる基準信号出力手段、計数
器４２ｔ）計数値を予め設定された基準値αに置換する
すセット信号を出力するリセット手段およびデータ入力
装置４８により設定された基準選択モードに応じて、基
準信号出方手段およびリセット手段の動作を切換える基
準選択手段が含まれている。

パルス発生器４０は１例えば工ンコー〆から構成され、
移動物体の単位移動量に対応した方向判別可能なパルス
信号を出力する。すなわち、移動物体が約進方向に移動
した場合（は、前進−ルス信号Ｐ、が出力され、一方、
移動物体が璃遥方−向に移動した場合には、後退／量ル
ス信号７１）が出ヵ号Ｐ、および後退パルス信号１１ｂ
ｏΔルス数を計数する計数器４１Ｋｌｉ続されている。

また、計数器４２の出力端子およびセット端子は、入出
力回路ＳＯＫｍｌ輯され、計数器４雪（０９セツト端子
には、リセット手段からのリセット信号が入力されるよ
うに接続されている。

また、基準信号発生器４４は、移動物体が所定の基準領
域に到達したときに、所定の／中ルス幅を有する基準信
号Ｐｃを発生するもので、この基準領域中の特定位置に
基準位置を設定する基準点判別器４６を介して入出力回
路５０Ｋｉ！続されている。

更に、入出力回路ＳＯには、複数のスイッチ信号数およ
び基準位置に対応した基準値ａを設定するためのデータ
入力装置４８が接続されている。

この複数のスイッチ信号数は、１１動物体の位置検出可
能□な範囲内の任ｔｔｏ複数位置に対応するもので、例
えば１次表の基準選択モ□−トム、Ｂ、ＯＫ応じて定め
られる。

また、入出力回路５０には、基準信号発生器４４から出
力される基準信号ｐ６　Ｋ対応したスイッチ信号１ｉｆ
ｔ、制御プ胃ダ２ムに従って０ＰＵ５８内で演算された
。移動物体の任意位置に対応するスイッチ信号８Ｗ２．
８Ｗ８が入力される機械シーケンス回路等の制御装置６
ｏが接続されている。

次に１本実施例の動作を第３図および第４図を参照して
説明する。まず原初に、基準選択手段を動作させるため
に、データ入力装置４８より、ＩＩＯモートム、Ｂ％Ｏ
およびｌｔｌ進数値の基準値αをキー操作により入力す
る。このモートム、Ｂ。

ＯＫＫ対応る基準値補正およｑスイッチ信号の制御グロ
ダツムは、モードＡ、Ｂ、Ｏ毎に予めＩｔＯＭ８６に記
憶されている。そして、データ入力装置４８より入力さ
れたモードＡ、Ｂ、Ｏおよび基準値αは、ＲＡＭｌ５４
に記憶される。

続いて、移動物体を前進方向または後退方向に移動させ
ると、移動方向の単位移動量に対応して。

第４図に示す前進パルス信号Ｐａまたは後退／ｆルス信
号Ｐｂが出力される。移動物体が基準領域内に移動して
くると、基準信号発生器４４から出力される基準信号Ｐ
Ｃが低レベルに立下り、移動物体が基準領域内を移動し
ている間箒準信号Ｐｃは低レベルとなる。ここで、移動
物体が基準領域内を移動しているか否かが判断され、基
準領域以外を移動しているときにはスイッチ信号８１１
は出力されない。

次に、ＲＡＭ１＄４にモートム、Ｂ、ｏＯいずれが記憶
されているかが判断され、モートムが記憶されていると
きには基準信号出力手段からスイツチ信号ｓｗ１が出力
され、４ニードＢまたはモード０が記憶されているとき
にはスイッチ信号θＷ１が出力されない。モートムのと
き出力されたスイッチ信号８Ｗ１は、制御装置６０へ出
力され、移動物体が制御される。

最後に、基準信号の基準パルスが立上がったか否か、移
動物体が前進方向に移動しているか否か。

モートムまたはモードＢがが判断され、全ての条件が背
定的な場合には、リセット手段から計数器４２にリセッ
ト信号が出力され、計数器４ｚの計数値が基準値αにリ
セットされる。すなわち、−準ノ々ルスが立上り、移動
物体が前進しており、かつ、モートムまたはＢのと自に
、計数”器４２に設定されている基準値が補正されると
とＫなる。

なお、以上では、モートム、Ｂ、Ｏのいずれかを設定し
た例について説明したが、スイッチ信号８１ｊｌを出力
するのみで基準値を補正しない毫−ドＤを設定するよう
にして−よい。

次に、本発明を工作機械のスライドテーブルの位置、検
出に応用した応用例について説明する。本応用例は、第
１図に示される従来の工作機−械に本発明を適用したも
ので、第５図に示される如く、ドッグ及びす建チットス
イッチの代わりに、スライドテーブル１８の単位移動量
を検出してパルス信号に変換する／譬ルス発生器として
のりニャエンコー〆！１１と、このリニャエンコーメｓ
ｌＯ出力に応じて、スライドテーブル１８の送り位置を
検知し、機械シーケンス回路ＳＯＫスイッチ信号を田カ
する位置検出装置１ｓ３とを設けたものである。

他の点については前記第１図に示される従来例と同様で
あるので対応する部分に同一符号を付しその説明は省略
する。

リニャエンコー〆Ｓ１は、例えば、夷願昭５Ｉｓ−６１
４２１号公報に示される如く、同一スケール５１１Ｌ上
に基準信号用発磁部と磁気格子を廖成する側尺信号用発
磁部とを併設し、このスケール１１１１Ｌｉｌｉに相対
して基準信号を検出する基準検出′磁気ヘッド及び測尺
用検出磁気ヘッドを備えた検出ヘッドＢｉｔ）を設け、
スケール１１１Ｌト４１１ｆｆｉヘツド５１１）とを相
対移動させることによって、パルス信号を得るものであ
る。本応用例では、スケール５１＆をスライドテーブル
１８の側面に固定しスケールＢ１ａＫ相対して、スライ
ドペース１４に前記検出ヘッド５１ｂを固設している。

従って。

スライドテーブル１Ｂが移動すると１例えば、単位移動
量あたり１パルスのノ譬ルス信号が出力され。

スライドテーブル１８の移動量はパルス信号に変換され
る。この場合、スライドテーブル１８が前進したか後退
したかを区別するために、スライドテーブル１８の移動
方向によって前進時にはＢ６図（１）Ｋ示す正のパルス
信号が１後退時には第６図（劾、に示す負ＩＤＡルス信
号が出力されるようにされている。また、スライドテー
ブル１８が移動して基準領域に達すると、すなわち、検
出ヘッドが基準信号用発磁部に到達すると、第７図に示
すような約１６■幅の矩形パルス信号である基準信号が
出力される。而して、これら・のパルス信号及び基準信
号は位置検出装置ｓｓＫ入力される。位置検出装置ｉｓ
は、リニャエンコー〆＠ｌの出力が入力される工ンコー
メ入力回路ＳＳと、前記機械シーケンス回路３０出力の
動作中指令が入力される入力回路Ｓ７と１機械シーケン
ス回路８０に；インチ信号を出力する出力回路５９と、
データ入力装置４８と、プログ２ム可能な周辺インター
フェンス（以下ｐｐ工と称する）６２と、０ＦＵＢ８と
、ＲＯＭＩ＄６と、ＲＡＭ５４と、これらを接続するコ
モンパス５０とを有している。この位置検出装置ＳＳ中
のＲＡＭ！＄４には、各種の制御切換位置２６点、２お
よび！８点〜Ｐ１点すなわちスライドテーブルの各特定
位置、に対応する設定数ｐ・およびｐ、〜ＰＩが、別に
準備されているプログツムモジュールにより書込み、記
憶されている。この設定数は、スライドテーブルの基準
領域内のいずれか１点を基準位置とし、こＯ基準位置か
ら他の特定位置までの距離をパルス数に換算し、基準位
置での設定数（基準数）にこのパルス数を加算または減
算して決定したものである。

以下第８図及び第９図を、参照して峰−トムを設定した
場合の動作を説明する。直流、４−夕２４は。

Ｙヤカツデリング４９を介して送り軸２露を回転Ｎ４ させ、送りナツト２０が固定されたスライドテーブル１
８を前進、後退させる。スフイドテーブル１８は１例え
ば第８図に示す如く１位置検出装置Ｉｓ３によって得ら
れるスイッチ信号ｓｗ１〜８Ｗ４に応′じて、Ｐ１点〜
Ｐ２点まで早送りされ、Ｐ３点〜Ｐ、点まで第１運送り
されｓＰｍ点〜Ｐ１点まで第２運送りされ、最後にＰ１
点〜Ｐ１点まで早戻し之れる。これらの送り速度は、予
め速度切換設定回路２８に設定されていて１横棚シーケ
ンス回路３０のリレー開閉によって速度切換用接点１１
１〜ｊｇ４が切換えられることＫより、それらの内の１
速が選択される。

直流モータ２４によって送り軸２２が回転されると、ス
ライドテーブル１８が移動するため、５に岑エンコーダ
ｓ１からは、その移動方向に応じて、正、又は負の、第
６図に示すようなノ譬ルス信号、出力が得られ、この／
４ルス信号が位置検出装置Ｂ３の工ｙコーメ入力回路！
Ｉ−に入力される。

位置検出装置Ｓ３は、第９図に示す如く、機械シーケン
ス回路３０から、動作中指令信号を入力は休止状態とさ
れている。機械シーケンス回路３゜出力が動作中であｉ
場合には、リニャエンコー〆８１からの正又は負のパル
ス信号によって、前進方向（正のパルス信号）、後退方
＾（負の・ヤルス信号）のいずれであるかを判別する。

スライドテーブル１８が前進状態にある場合には１位置
検出装置５ｓｏ１４常出力（後出）をクリアーすると共
に、前記りニャエンコーメＩＳｌ出力（ＤＡパルス信号
計数器（カウンタ）を用いて加算計数する。一方、スラ
イドテーブル１８が後通状１１にある場合には、その時
までに計数されている・豐ルス信号ＯＡ　ルス数から、
スフイドテーブルｌ暮の後退にともなって出力されるリ
ニャエンコーメ出力ＯＡルス数を減算計数する。このよ
うにして、計数値が予め設定されたス１ツ千点ｐ、およ
びｐ、〜］＞、　Ｋ一致するか否かを常時判別し、−款
しておれば、キＯ計数値に対応した１スイッチ信号を出
方する。

また、スライドテーブルが基準領域１例えばスフイドテ
ーブルの原位置２８点に違すると、第７、図に示す一基
準信号が位置検出装置５３に入力され。

スライドテーブルが前進方向に移動していることを示す
正のパルス信号が出力されており、かつ。

基準位置を設定する基準点判別器の作用により基準信号
が立下った瞬間に現在のカウンタの計数値と予め設定さ
゛れた基準位置に対応する設定数（基準数）との差が採
られる。そして、この差の絶対値が許容値以内にあれば
カウンタの計数値を基準数にリセット畜せる。また、差
が過大な場合には。

機械系、電気系のいずれかの異常により、カウンタの計
数値が東ｗ１０スライドテーブル１ｇ１０位置とずれた
と考゛えられるので、ｌｌ示回路（図示せず）により異
常状態を表示するとともに、前記機械シーケンス回路３
０に異常出力を出力し、加工を停止する。

このようにスフイドテーブル１８の移動量は。

前進状態で出力される基準信号の立下り点く対応する位
置を基準位置として、スライドテーブル１８の前進また
は後退移動に応じて出力される゛リニヤエンコーグ５Ｉ
Ｃ）正または負のパルス信号をカウンタで加減算して、
スライドテーブル１８の位置とカウンタの計数値をｌ対
ＩＫ対応させることにより決定される。

而して、前記カウンタの計数値と、予めＲＡＭ５４に入
力されている所定位置？、〜ＰＩＫ対応する設定数ｐ、
〜ｐ、との一致なａｐσＳＳが比較照合しソ、一致した
場合にはスイッチ信号８１１〜８１４０オンオフ状態を
変化させ、　、Ｐ　Ｐ　Ｘ　１１１を介して出力回路ｓ
９に出力する。これにより、機械シーケンス回路３０が
スライドテーブルｔＳの位置に応じて制御される。

被加工物１２に対する加工が進行し、スライドテーブル
１８儒のストツ／４３６がスライドペース１４の端面Ｋ
ｍ定されたデツドストツ／４３丁Ｏ近傍に設定された鏑
道端子知位置Ｐ６点に達すると、速度切換用接点４．４
が作動し、スフイドテーブル１８が前進端ストツノ＃３
７に轟接抑圧するに十分な時間を設定した前道端確認タ
イマ（図示せず）が作動し機械シーケンス回路３Ｇによ
って、電流鋼＠囲路が有効とされる。スライドテーブル
１８は、このまま前進移動し、前進端設定位置ＰＩ点付
近に達すると、前記デッドストッパ３７Ｋｍ線押圧する
。この場合前記電流側ｐｊｌ団路により、直流モータ２
４には予め設定された制限値以上の電流は流れないよう
Ｋされているので、直流モータ２４の速度フィードバッ
ク回路により安定した一定電流値に保たれる。これＫよ
って、スライドテーブル１８は一定のトルクで前７進端
位置に押圧され、きわめて高精度な位置決め精度が確保
できる。

この時、前進端設定数ｐ１と、スライドテーブル１８が
デッドストッパ３７に当接抑圧した位置としてカウンタ
が計数した計数値との差が許容値よりも大１１４すれば
、これも又重大なトラブルとみなされ、異常信号を出力
して、スライドテーブル１８の移動を停止させることも
できる。

前記前進端確認タイマがタイムアッグすると、前記機械
シーケンス回路３０によって早戻し指令が与えられ、ス
ライドテーブル１８は前記デッドストッパから離れ、原
位置２１点Ｋｊ！る。スライドテーブル１ｓが原位置Ｐ
３点まで後退すると。

スイッチ信号ｓｖｌが出力され、機械シーケンス回路３
０によって直流モータ２４ｆｌＣ停止指令が出力され、
スライドテーブル１８が移動を止める。

ところで、スライドテーブル１８は高速送りで員される
ので、慣性力により原位置２１点には停止できず、原位
置よりも更に戻り側にオーパランすることになるが、前
記の如く戻り移動時すなわち後退状態では、リニヤエン
コーダ暴１から基準信号が出力畜れてもカウンタは基準
値にリセットされず、そｄまま減算を続け、スライドチ
ーツル１魯が実際に停止する位置では、カウンタ計数値
は基準値よりも小となる。スライドテーブル１８０次の
加工ナイクルでは、再び前進指令が与えられ、リニヤエ
ンコーダ８１から正パルス信号が出力されるので、カウ
ンタが加算を行なう、そして、′スライドテーブル１８
が再び前進して原位置Ｐ。

点に達すると、基準信号が出力され、更にテーブルＩＩ
Ｉが前進移動して基準信号が立下る瞬間に。

力９ウンタ計数値が予め設定された基準値にリセットさ
れる。

以上説明した通り、本発明によれば、基準位置で計数補
正しているので累積誤差が生じることがなく、異るモー
ドの設定ができるので汎用性のある位置検出器を提供で
きる、という優れた効果が得られる・。

【図面の簡単な説明】

第１図は、従来の工作機械の送り制御装置の一例の構成
を示すブロック線図、第２図は、本発明の一実施例を示
すブロック線図、第３図は、前記実施例の動作を示す流
れ図、第４図は、前記実施例における各信号の波形を示
す線−１第５図乃至第９図は１本発明の応用例を示す説
明図である。 ４０・・・パルス発生器、　４２・・・計数器。 ４４・・・基準信号発生器、４６・・・基準点判別器。 ４８・・・データ入力装置、５０・・・入出力回路、６
０・・・制御装置。 代理人　　　鵜　沼　辰　之 （ほか２名） 第１図 」０

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 移動物体の単位移動量に対応した方向判別可能な／４ル
   ス信号を出力する／譬ルス発生器と、前記移動物体が所
   定の基準領域に到達したとき基準信号を出力する基準信
   号発生器と、前記基準領域中の特定位置に基準位置を設
   定する基準点判別器と。 前記／々ルス傭号の・苛ルス数を計数する計数器と。 前記移動物体の＃記基準位置を含めた位置検出可能な範
   囲内の任意の複数位置に対応した複数のスイッチ信号数
   および前記基準位置に対応する基準値を設定するデータ
   入力装置と、該データ入力装置により設定されたデータ
   を記憶するメモリと、所定の制御プログラムに盗って演
   算を行いスイッチ信号を出力する処理装置とを含む移動
   物体の位置検出装置において、前記基準信号を直接前記
   スイッチ信号の１つとして出力させる基準信号出力手段
   と、前記基準位置において前記計数器の針数値を予め設
   定された基準値に置換するリセット手段と、ｔＩｌ記基
   準基準信号出力手段び前記リセット手段を任意に切換え
   る基準選択手段とを設けたことを特徴とする移動物体の
   位置検出装置。