JPS591137A - メカニカルフイ−ドユニツトの原点位置計測装置 - 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】 この発明は、メカニカルフィードユニットの原点位置計
測装置に関する。

メカニカルフィードユニットにお（・ては、機械の原点
を任意に定めて、その原点を座標原点として、被送り部
であるスライドユニット等の送シ制御するための送り位
置データ（工作機械を構成するメカニカルフィードユニ
ットなら、加工データ）を作成するようになっている。

ところが、このメカニカルフィードユニットはオーバホ
ールすると、前述の機械原点、すなわちスライドユニッ
トの原点位置がオーバホール前に比して微妙にズレるた
め、オーバホール毎にその原点位置を計測して、その開
側結果に基づいて前述の送り位置データを修正する必要
がある。

ところで、原点位置を計測する場合、従来はスライドユ
ニットを原点位置に戻しておいて、予め定めた機械の基
点（例えばワークセンタ）からその原点位置までの寸法
を人間が余尺等で実測するようにしていた。

しかしながら、それではオーバホール毎に人間が実測し
なければならないばかりか、測定精度を高（しかも一定
にすることが難しく、又測定に時間が掛かる欠点があっ
た。

この発明は、上記の背景に鑑みてなされたものであり、
メカニカルフィードユニットの被送９部に設けた第１の
基準部材を、メカニカルフイ　ドユニットの固定部に設
けた第２の基準部材に押し当てた位置から原点位置検出
手段（リミットスイッチ等）が作動する位置まで被送り
部を送った時に、被送り部を駆動するモータに取９付け
たパルスジェネレータから出力されるパルス信号を計数
して、その計数値と第２の基準部側の位置とに基づいて
被送り部の原点位置を算出するようにしたメカニカルフ
ィードユニットの原点位置測定装置を提供して、前述の
欠点の解消を計るものである。

以下、この発明の実施例を添付図面を参照しながら説明
する。

第１図は、この発明の一実施例を示す工作機械を構成す
る２軸メカニカルフイ−ドユニソ′トの概略構成図であ
る。

同図中、スライドユニット１は、マシンベース２に固定
したスライドベース６上を、第１のフィードモータ（Ｄ
Ｃモータ）４によって回転駆動されるボールスクリュー
５によって駆動されて矢示Ｘ方向に移動する。

工具６を取り伺けたフェーシングヘッド７は、スライド
ユニット１内にボール軸受８を介して回転自在に装着し
た主軸９のフェーシングユニット９ａの先端面上を以下
に述べるような機構で矢示２方向に移動する。

すなわち、フェーシングヘッド７は、ベルクラン□り１
０を介して主軸９の軸心部に矢示Ｘ方向に摺動自在に挿
着したドローバ−１１に連結されており、このドローバ
ー１１はボール７２９番−１２及びギアトレイン１６を
介してスライドユニット１の後端部に取り付けた第２の
フィードモータ（ＤＣモータ）１４に連結されている。

したがって、第２のフィードモータ１４を回転駆動すれ
ば、ドローバ−１１が矢示Ｘ方向に往復動して、ベルク
ランク１ｏが矢示Ａ方向に揺動し、それによってフェー
シングヘッド７がフェーシングユニット９ａの先端面上
で矢示Ｚ方向に案内されながら移動する。

スライドユニット１の上面に固定した主軸モータ（Ａ、
Ｃモータ）１５は、その回転軸と主軸９とに夫々取９付
けた歯付プーリ１６，１６及び両歯（＝Ｊ　ツー９１６
，１６間に装架したタイミングベルト１７を介して主軸
９を矢示Ｂ方向に回転させる。

したがって、第１．第２のフィードモータ４゜１４及び
主軸モータ１５を同時に駆動すると、工具６は矢示Ｃ方
向に回転しながらその回転中心から矢示Ｚ方向に偏心し
つつ、矢示Ｘ方向に移動するたメ、マシンベース２１の
ワークセンタ１８にクランプしたワーク１９を加工する
ことができる。

なお、同図中、２０．２１は夫々フィードモータ４，１
４の回転軸に取９刊けたパルスジェネレータ（例えば、
１μｍ程度の分解能を有するもの）である。

また、２２は第１の基準部材であり、図示のように被送
り部であるスライドユニット１の下部に固着しである。

２６は機械の固定部であるマシンベース２」二に取り伺
けた第２の基準部材であり、次のように構成されている
。

すなわち、この第２の基準部材２３は、ワークセンタＯ
から距離ｌ離れたマシンベース２上の基準位置ＰＯに固
定基準面２４ａが位置するようにマシンベース２上に固
着した基準部材２４と、この基準部材２４に取り付けら
れ、その貫通孔２４ｂを介して固定基準面２４ａがら測
定子２５ａを所定長突出させた直線変位測定器であるデ
ジタルリニアゲージ２５とによって構成されている。

そして、この第２の基準部材２６のマシンベース２上に
おける位置は、基準位置Ｐｏがも第、１の基準部材２２
を測定子２５ａに押し当てた時のデジタルリニアゲージ
２５の測定値だけ離れた位置とする。

なお、デジタルリニアゲージ２５を設けた理由は、第１
の基準部材２２を固定基準面２４’ａに直接押し当てる
ようにしても、実際には両者の面が完全に接触すること
は稀であるからであり、その不一致を点接触によって補
償するためである。

なお、デジタルリニアゲージ２５としては、ミクロンオ
ーダの測定精度ヲ廟するものを使用している。

また、第１図において、２６はスライドユニット１用の
原点位置検出手段であるリミットスイッチであり、マシ
ンベース２側に固定され、スライドユニット１の下部に
取り付けたトング２７によって作動子が叩かれることに
よって作動する。

次に、第２図を参照して制御系の実施例を説明する。

同図中、偏差カウンタ２８．Ｔ）／Ａ変換器２９゜サー
ボ増幅器６０．及びＦ／Ｖ変換器３１は、第１図の第１
のフィードモータ４を駆動するだめのデジタルＤ　Ｃサ
ーボ系であり、第２のフィードモータ１４用のデジタル
ＤＣサーボ系に就ては、同様に構成されているので、図
示を省略する。

偏差カウンタ２８は、後述する可動接片ＲＳが接点ａ側
に切り換っている時に入力される加工データに応じた指
令パルス信号ＣＰ又は可動接片）ＬＳが接点す側に切り
換っている時にアンドゲートＧ１を介して入力されるパ
ルス発生器６２がものパルス信号Ｐのパルス数と、第１
のフィードモータ４の回転軸に取り付けたパルスジェネ
レータ２ｏがらのフィードパ。ツクパルス信号ＦＰのパ
ルス数トの偏差量（位置エラー量）Ｓｎ２作り出す。

ただし、この偏差カウンタ２８の出力である偏差量ＳＤ
には正負があり、例えば第１のフィードモータ４が時計
方向に回転して、第１図のスライドユニット１吻；ワー
クベース１８に向って移動しティる時は＋ＳＤ、逆に反
時計方向に回転して、スライドユニット１が原点位置に
向って移動している時は一８Ｄとなる。

なお、偏差カウンタ２８にパルス発生器３２がらのパル
ス信号が入力されている時は、偏差量ＳＤは常に負であ
り、スライドユニット１は原点位置方向に移動する。

Ｄ／Ａ変換器２９は、偏差カウンタ２８からの偏差量Ｓ
Ｄ　ｆアナログ値である電圧信号ＶＤに変換する。

サーボ増幅器（速度アンプ）６０は、１）／Ａ変換器２
９からの電圧信号ＶＤと、パルスジェネレータ２０から
のフィードバックパルス信号ＦＰ−ｉＦ／Ｖ変換器６１
によって電圧信号に変換した速度フィードバック信号Ｖ
ｖとの偏差量に応じた電圧信号■０を第１のフィードモ
ータ４に出力して回転させる。

それによって、第１図のスライドユニッ）Ｉｔ−矢示Ｘ
方向に移動させて、工具６を矢示Ｘ方向に送る。

なお、箒１図の第２のフィードモータ１４も同様に構成
されたデジタルＩ）　Ｃサーボ系によって回転駆動制御
され、そ、ｈによって第１図のフェーシングヘッド７が
矢示Ｚ方向に移動して、工具６を矢示Ｚ方向に送る。

開側開始押釦スイッチ６６は、押す毎にオン・オンを繰
シ返すダブルアクションタイプのスイッチからなる。

マグネットスイッチ６４ば、計測開始押釦スイッチ６６
がオンした時にプルダウン抵抗Ｉ（１１の両端に発生す
るハイレベル′ＸＨ“の信号ｅによって励磁された時に
のみ、その可動接片Ｒ，Ｓは接点１〕側に切り換り、励
磁が解除されると、可動接片Ｒ８は接点ａ側に切り換る
。

カウンタ６５は、ハイレベル１ゝＨ＃の信号ｅによって
トリガされるワンショットマルチバイブレータ（Ｏ８）
３６の出力パルスＳＲによってリセットされ、ハイレベ
ル″Ｉ（“の信号ｅによって開かれたアントゲ−）Ｇ２
’に介して入力されるパルスジエネレータ２０からのフ
ィードバックパルス信号ＦＰをカウントする。

原点位置算出手段としての加算回路６７は、カウンタ６
５のカウント値ｎと、第１のレジスタ６８にセットされ
る第１図のデジタルリニアゲージ２５の測定値Δｌと、
第２のレジスタ６９に予めセットされた第１図の距離ｌ
とを加算して、ワークセンタ０かも原点位置までの距離
を求める。

ただし、測定値Δ４及び距離では、夫々フィードバック
パルス信号ＦＰの１パルスが示す距離で換算した値とな
っている。

表示器４０は複数の７セグメント表示器によって構成さ
れてお９、デコーダ４１及びドライバ４２を介して加算
回路３７の加算結果に応じた実距離データが表示される
。

次に、この実施例゛の操作方法に就て述べる。

先ず、スライドユニット１を前進させて第１の基準部材
２２をデジタルリニアゲージ２５の測定子２５ａに押し
当てる。

このようにすると、直ちにデジタルリニアゲージ２５の
測、定値Δｌが第１のレジスタ６８にセットされる。

次に、第１の基準部材２２を測定子２５，１に押し当て
た状態で第２図の測定開始押釦スイッチ６６゜を一度押
して該スイッチ６６をオンする。

このスイッチ６６がオンすると、ハイレベル’ＩＩ″の
信号ｅＫよってｏｓ３６がトリガさり、るため、その出
力パルスＳＲによってカウンタ６５がリセントサれると
共に、アンドゲートＧ２が開き、且つマグネットスイッ
チ６４が励磁されてその可動接片Ｒ８が接点す側に切シ
換る。

一方、第１の基準部材２２を測定子２５ａに押し当てた
状態では、リミットスイッチ２６は第２図に示すように
オフしているため、インバータ■の入力側はプルダウン
抵抗Ｒ２によってローレベル゛Ｌ“で、その出力側はハ
イレベル’Ｈ″となっておシ、アンドゲートＧｌは開状
態となっている。

そのため、可動接片Ｒ８が接線す側に切り換ると、パル
ス発生器３２から出力されるパルス信号Ｐが直ちに偏差
カウンタ２８に入力される。

それによって、第１のフィードモータ４は、スライドユ
ニット１をリミットスイッチ２６がオンする位置まで送
るべく反時計方向に回転駆動される。

第１のフィードモータ４が回転し始めると、パルスジェ
ネレータ２０かも出力されるフィードバックパルス信号
ＦＰがアンドゲートＧ２を介してカウンタ６５に入力さ
れてカウントされる。

そして、スライドユニット１が原点位置に向って後退し
て、スライドユニット１に設けたドッグ２７がリミット
スイッチ２６を叩いて該リミットスイッチ２６をオンす
ると、直ちにインバータＩの入力側がハイレベル’Ｈ″
となって、その出力側がローレベル１Ｌ＃になるため、
アンドゲートＧｌが閉じてパルス信号Ｐｉ遮断する。

それによって、第１のフィードモータ４は直ちに停止す
るため、スライドユニット１もリミットスイッチ２６の
設置位置に応じた原点位置で停止する。

そして、この間にスライドユニット１が移動した距離は
、カウンタ・６５の割数値＋１として開側されているか
ら、加算回路６７は、この割数値１１と、第１．第２の
レジスタ３８．３９にセットされているデータΔ１．ｌ
とを加算して、ワークセンタＯから原点位置までの距離
ヲ求める。

そして、その距離ゲージがデコーダ４１及びドライバ４
２を介して表示器４０に実距離データとして表示される
。

このようにして、スライドユニット１の原点位置が正確
にしかも短時間に開側できる。

そして、開側が終了したら、計測開始押釦スイッチ６６
を再び押すことによってオフにして、アンドゲートＧ２
を閉じると共に、可動接片几Ｓは接点ａ側に戻す。

なお、上記実施例ではスライドユニット１の原点位置を
計測する場合に就て述べたが、フェーシングヘッド７の
原点位置に就ても同様の原理によって計測することがで
きる。

また、上記実施例では、マシンベース２上に基準部材２
４とデジタルリニアゲージ２５とからなる第２の基準部
材２６を設けた例に就て述べたが、若干測定精度が落ち
ても良ければ、デジタルリニアゲージ２５を省略するこ
ともできる。

さらに、上記実施例では直線変位測定器としてデジタル
リニアゲージ２５を用いた例に就で述べたが、これに限
るものではなく、通常のダイアルゲージを用いても良（
・。

但し、その場合ダイアルゲージによる測定値を第１のレ
ジスタ３８に人間がセットする必要がある。

なお、上記実施例において、ワークセンタＯから基準位
置ＰＯまでの距離ｌは、実測する必要があるが、−変時
間を掛けて正確に計測すれば良く、原点位置計測毎に計
測しな（て済む。

以上説明したように、この発明によれば原点位置を短時
間にしかも正確に計測できるため、メカニカルフィード
ユニットにおける可動部のオーバホールや原点位置検出
手段（リミットスイッチ）の位置調整を気軽に行なえる
ようになり、機械を常に最良の状態で運転することがで
きる。

第１図は、この発明の一実施例を示す工作機械を構成す
る２軸メカニカルフイードユニツトの概略構成図、 第２図は、同じくその制御系のブロック図である。

１・・・スライドユニット（被送り部）２・・・マシン
ベース（固定部） ４・・・第１のフィードモータ　　６・・・工具７・・
・フェーシングヘッド １４・・・第２のフィードモータ ２０．２１・・・パルスジェネレータ ２２・・・第１の基準部材　２６・・・第２の基準部材
２４・・・基準部材　　　２４ａ・・・固定基準面２５
・・・デジタルリニアゲージ（直線変位測定器）２５ａ
・・・測定子 ２６・・・リミットスイッチ（原点位置検出手段）２８
・・・偏差カウンタ　　２９・・・Ｄ／Ａ変換器６０・
・・サーボ増幅器　　６１・・・Ｆ／Ｖ変換器６２・・
・パルス発生器 ６６・・・計測開始押釦スイッチ ６５・・・カウンタ ６７・・・加算回路（原点位置算出手段）２４４

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　メカニカルフィードユニットの被送り部に設けた第
   １の基準部材と、前記メカニカルフィードユニットの固
   定部に設けた第２の基準部材と、前記第１の基準部材を
   前記第２の基準部材に押し当てた位置から原点位置検出
   手段が作動する位置まで前記被送シ部を送るべく前記被
   送り部用のモータを駆動制御する駆動制御手段と、この
   駆動制御手段によって前記モータが駆動されている間前
   記モータの出力軸に取シ付けたパルスジェネレータから
   出力されるパルス信号を言」数する割数手段と、この計
   数手段の計数結果と前記第２の基準部材の位置とに基づ
   いて前記被送り部の原点位置を算出する原点位置算出手
   段とによって構成したこと全□特徴とするメカニカルフ
   ィードユニットの原点位置計測装置。 ２　第２の基準部材が、前記メカニカルフィードユニッ
   トの固定部における予め定めた基準位置に固定した固定
   基準面と、この固定基準面から測定子を突出させた直線
   変位測定器とからなり、該第２の基準部材の位置金、前
   記固定基準面の基準位置から前記第１の基準部材を前記
   測定子に押し当てた時の前記直線変位測定器の測定値だ
   Ｖす離ｉｔだ位置とした特許請求の範囲第１項記載のメ
   カニカルフィードユニットの原点位置測定装置。