JPH0863212A - Ｃｎｃの原点復帰方式 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 加工開始時にテーブルの原点位置を確認する
ためのＣＮＣの原点復帰方式において、減速スイッチが
不要な原点復帰を可能にする。 【構成】 絶対位置検出手段５は、アブソリュートパル
スコーダ４からの絶対位置信号を受け取り、テーブル１
が原点復帰用の減速開始位置にくると減速開始位置信号
を出力し、減速期間終了位置にくると減速期間終了位置
信号を出力する。原点復帰制御手段６は、電源投入時に
は原点復帰指令を出力し、減速開始位置信号の入力時に
は減速指令を出力し、減速期間終了位置信号が入力され
てから最初の基準信号のタイミングで移動停止指令を出
力する。軸移動制御手段７は、原点復帰指令の入力によ
って原点復帰方向にサーボモータ３を移動制御し、減速
指令の入力によってサーボモータ３の移動を減速させ、
移動停止指令の入力によってサーボモータ３の移動を停
止する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は加工開始時にテーブルの
原点位置を確認するためのＣＮＣの原点復帰方式に関
し、特にフルクローズシステムにおけるＣＮＣの原点復
帰方式に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、ＣＮＣで制御される工作機械のテ
ーブルの原点復帰を行う場合には、テーブルに取り付け
られるリニアスケールと、テーブルを移動させるサーボ
モータの速度を検出するパルスコーダと、テーブルの原
点付近に設けられる減速スイッチおよびその減速スイッ
チを所定移動距離だけ押すドグを必要とした。

【０００３】この原点復帰方式では、軸を原点方向に移
動させながら、リニアスケールの絶対位置確認用の基準
信号とパルスコーダの信号をもとに、ＣＮＣ内部で仮想
的に基準信号の間隔でグリッド信号を生成し、減速スイ
ッチがオンになるとオンの間だけ軸の送り速度を減速
し、減速スイッチが再びオフになるとその直後のグリッ
ド信号のタイミングで軸移動を停止し、その位置を原点
と認識するようにしていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、このような方
式では、減速スイッチを必要とするため、取り付けの手
間やコストがかかっていた。

【０００５】本発明はこのような点に鑑みてなされたも
のであり、減速スイッチが不要なＣＮＣの原点復帰方式
を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明では上記課題を解
決するために、加工開始時にテーブルの原点位置を確認
するためのＣＮＣの原点復帰方式において、前記テーブ
ルに取り付けられ、前記テーブルの移動量に応じた微小
間隔のパルス信号と前記パルス信号よりも十分に大きな
間隔の基準信号を出力するリニアスケールと、前記テー
ブルを移動させるサーボモータの絶対位置を検出して絶
対位置信号を出力するアブソリュートパルスコーダと、
前記アブソリュートパルスコーダからの絶対位置信号を
受け取り、前記テーブルが原点復帰用の減速開始位置に
くると減速開始位置信号を出力し、減速期間終了位置に
くると減速期間終了位置信号を出力する絶対位置検出手
段と、電源投入時には原点復帰指令を出力し、前記減速
開始位置信号の入力時には減速指令を出力し、前記減速
期間終了位置信号が入力されてから最初の前記基準信号
のタイミングで移動停止指令を出力する原点復帰制御手
段と、前記原点復帰指令の入力によって前記原点復帰方
向に前記サーボモータを移動制御し、前記減速指令の入
力によって前記サーボモータの移動を減速させ、前記移
動停止指令の入力によって前記サーボモータの移動を停
止する軸移動制御手段と、を有することを特徴とするＣ
ＮＣの原点復帰方式が提供される。

【０００７】

【作用】テーブルに取り付けられたリニアスケールは、
テーブルの移動量に応じた微小間隔のパルス信号とこの
パルス信号よりも十分に大きな間隔の基準信号を出力す
る。一方、アブソリュートパルスコーダは、テーブルを
移動させるサーボモータの絶対位置を検出して絶対位置
信号を出力する。絶対位置検出手段は、アブソリュート
パルスコーダからの絶対位置信号を受け取り、テーブル
が原点復帰用の減速開始位置にくると減速開始位置信号
を出力し、減速期間終了位置にくると減速期間終了位置
信号を出力する。

【０００８】原点復帰制御手段は、電源投入時には原点
復帰指令を出力し、減速開始位置信号の入力時には減速
指令を出力し、減速期間終了位置信号が入力されてから
最初の基準信号のタイミングで移動停止指令を出力す
る。軸移動制御手段は、原点復帰指令の入力によって原
点復帰方向にサーボモータを移動制御し、減速指令の入
力によってサーボモータの移動を減速させ、移動停止指
令の入力によってサーボモータの移動を停止する。

【０００９】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説
明する。図１は本発明の一実施例の機能の概念を示す図
である。テーブル１に取り付けられたリニアスケール２
は、テーブルの移動量に応じて微小間隔のパルス信号と
このパルス信号よりも十分に大きな間隔の基準信号を出
力する。一方、アブソリュートパルスコーダ４は、テー
ブル１を移動させるサーボモータ３の絶対位置を検出し
て絶対位置信号を出力する。絶対位置検出手段５は、ア
ブソリュートパルスコーダ４からの絶対位置信号を受け
取り、テーブル１が原点復帰用の減速開始位置にくると
減速開始位置信号を出力し、減速期間終了位置にくると
減速期間終了位置信号を出力する。

【００１０】原点復帰制御手段６は、電源投入時には原
点復帰指令を出力し、減速開始位置信号の入力時には減
速指令を出力し、減速期間終了位置信号が入力されてか
ら最初の基準信号のタイミングで移動停止指令を出力す
る。軸移動制御手段７は、原点復帰指令の入力によって
原点復帰方向にサーボモータ３を移動制御し、減速指令
の入力によってサーボモータ３の移動を減速させ、移動
停止指令の入力によってサーボモータ３の移動を停止す
る。

【００１１】図２は本発明を実施するための数値制御装
置（ＣＮＣ）のハードウェアを示すブロック図である。
プロセッサ（ＣＰＵ）１１は、ＲＯＭ１２に格納された
システム・プログラムに従って数値制御装置全体を制御
する。ＲＯＭ１２にはＥＰＲＯＭ又はＥＥＰＲＯＭが使
用される。ＲＡＭ１３にはＤＲＡＭが使用され、各種の
データが格納される。不揮発性メモリ１４には、加工プ
ログラム１４ａ、パラメータ１４ｂ等が記憶されてい
る。また、不揮発性メモリ１４には、後述する減速開始
位置データおよび減速期間終了位置データ等も格納され
ている。不揮発性メモリ１４は、バッテリバックアップ
されたＣＭＯＳ等が使用されるので、数値制御装置の電
源切断後もその内容が保持される。

【００１２】ＰＭＣ（プログラマブル・マシン・コント
ローラ）１５はＭ機能、Ｔ機能等の指令を受けて、シー
ケンス・プログラム１５ａによって工作機械を制御する
信号に変換して出力する。また、機械側からのリミット
スイッチ信号又は機械操作盤からのスイッチ信号を受け
て、シーケンス・プログラム１５ａで処理し、必要な信
号はバスを経由してＲＡＭ１３に格納され、プロセッサ
１１によって読み取られる。

【００１３】グラフィック制御回路（ＣＲＴＣ）１６
は、各軸の現在位置、移動量等のデータを表示信号に変
換し表示装置１６ａに送る。表示装置１６ａは、この表
示信号を表示する。表示装置１６ａには、ＣＲＴ、液晶
表示装置等が使用される。キーボード１７は各種のデー
タを入力するのに使用される。

【００１４】軸制御回路１８は、プロセッサ１１から位
置指令を受けると、サーボモータ２０を制御するための
速度指令信号をサーボアンプ１９に出力する。サーボア
ンプ１９は、この速度指令信号を増幅してサーボモータ
２０を駆動する。

【００１５】入出力回路２３は機械側の制御回路に接続
され、機械側との間で入出力信号の授受を行う。すなわ
ち、機械側のリミットスイッチ信号、機械操作盤のスイ
ッチ信号を受け、これをＰＭＣ１５が読み取る。また、
ＰＭＣ１５からの機械側の空圧アクチュエイタ等を制御
する制御信号を受けて、機械側に出力する。

【００１６】手動パルス発生器２４は回転角度に応じ
て、各軸を精密に移動させるパルス列を出力し、機械操
作盤に実装される。サーボモータ２０にはボールネジ２
６が接合されており、サーボモータ２０の回転に応じて
このボールネジ２６も回転する。ボールネジ２６には、
その回転に応じて移動する機械側のテーブル２５が設け
られている。なお、本実施例ではＸ軸のみ示す。

【００１７】サーボモータ２０には、アブソリュートパ
ルスコーダ２０ａが内蔵されており、サーボモータ２０
の絶対位置を検出し、その絶対位置信号を軸制御回路１
８に送る。このアブソリュートパルスコーダ２０ａは、
バッテリでバックアップされており、電源切断後もその
検出絶対位置を保持している。

【００１８】テーブル２５には、リニアスケール２１が
取り付けられている。リニアスケール２１は、スケール
２１ａおよびセンサ２１ｂで構成されている。スケール
２１ａはテーブル２５とともに移動可能に取り付けら
れ、センサ２１ｂは台側に固定されている。センサ２１
ｂは、スケール２１ａの移動量に応じて微小間隔のパル
ス信号を軸制御回路１８にフィードバックする。また、
センサ２１ｂは、比較的大きな間隔、例えば５ｍｍ毎に
基準信号を出力する。

【００１９】軸制御回路１８は、センサ２１ｂからのパ
ルス信号および基準信号に基づいて、テーブル２５の現
在の位置を検出する。パルス信号、基準信号、および絶
対位置信号は、この軸制御回路１８からバスを介してプ
ロセッサ１１に送られる。プロセッサ１１は、電源投入
時にこれらパルス信号、基準信号、および絶対位置信号
に基づいて、後述する原点復帰制御を行う。

【００２０】なお、これらの要素は軸数分だけ必要であ
るが、各要素の構成は同じであるので、ここでは１軸分
のみ記載してある。また、図ではスピンドルを制御する
ためのスピンドル制御回路、スピンドルアンプ、スピン
ドルモータ等は省略してある。

【００２１】次に、このような構成を有する数値制御装
置による原点復帰方式の具体的な手順を説明する。図３
は本発明の一実施例の原点復帰方式の具体的な手順を示
す図である。まず、電源が投入されると、プロセッサ１
１は、各軸のサーボモータ２０等を制御して原点復帰動
作を開始する。この原点復帰動作開始後、プロセッサ１
１は、リニアスケール２１のセンサ２１ｂから最初の基
準信号を受け取ると（時刻ｔ₀ ）、その時点から基準信
号と同じ間隔毎にグリッド信号を生成する。

【００２２】そして、アブソリュートパルスコーダ２０
ａが予め設定されている減速開始位置を検出すると（時
刻ｔ₁ ）、軸の送り速度を減速させる。次いで、アブソ
リュートパルスコーダ２０ａが、同じく予め設定されて
いる減速期間終了位置を検出すると（時刻ｔ₂ ）、その
減速期間終了位置から最初のグリッド信号の発生時（時
刻ｔ₃ ）に、軸の送り速度を０にして移動を停止させ
る。こうして、この時点の各軸の位置を原点と認識する
ことにより、原点復帰動作が終了する。以後は、リニア
スケール２１のパルス信号が入力される度にカウントア
ップを行えば、テーブル２５の現在位置を常に正確に把
握することができる。

【００２３】図４はこのような本発明の一実施例の原点
復帰のプロセッサ１１側の手順を示すフローチャートで
ある。 〔Ｓ１〕軸を移動させて原点復帰動作を開始する。 〔Ｓ２〕リニアスケール２１から基準信号が入力された
か否かを判断し、されればステップＳ３に進み、そうで
なければステップＳ２を繰り返す。 〔Ｓ３〕基準信号に基づいてグリッド信号を生成する。 〔Ｓ４〕アブソリュートパルスコーダ２０ａの検出位置
が減速開始位置になったか否かを判断し、なればステッ
プＳ５に進み、そうでなければステップＳ４を繰り返
す。 〔Ｓ５〕軸移動の減速を開始する。 〔Ｓ６〕アブソリュートパルスコーダ２０ａの検出位置
が減速期間終了位置になったか否かを判断し、なればス
テップＳ７に進み、そうでなければステップＳ６を繰り
返す。 〔Ｓ７〕減速期間終了位置から初めてグリッド信号が発
生したか否かを判断し、発生すればステップＳ８に進
み、しなければステップＳ７を繰り返す。 〔Ｓ８〕軸の移動を停止する。

【００２４】このように、本実施例では、サーボモータ
２０の位置検出器としてアブソリュートパルスコーダ２
０ａを使用し、その絶対位置検出信号に基づいて原点復
帰を行うようにしたので、従来のように減速スイッチや
ドグを設けることなく減速停止を行うことができる。こ
のため、製造コストなどを低減することができる。

【００２５】なお、本実施例では、リニアスケール２１
の基準信号に基づいてグリッド信号を生成するようにし
たが、基準信号のみを使用するようにしてもよい。次
に、本発明の他の実施例を説明する。

【００２６】図５は本実施例の機能の概念を示す図であ
る。テーブル３１に取り付けられたリニアスケール３２
は、テーブル３１の移動量に応じた微小間隔のパルス信
号とそのパルス信号よりも十分に大きな間隔の基準信号
を出力する。一方、テーブル３１を移動させるサーボモ
ータ３３に内蔵されたアブソリュートパルスコーダ３４
は、サーボモータ３３の絶対位置を検出して絶対位置信
号を出力する。位置補正手段３５は、電源投入時には軸
移動開始指令を出力し、この軸移動開始指令の入力とと
もに軸移動制御手段３６がサーボモータの移動制御を行
う。位置補正手段３５は、軸移動開始から最初の基準信
号の入力時にＣＮＣの座標系をアブソリュートパルスコ
ーダの絶対位置と基準信号のタイミングに基づいて補正
する。

【００２７】次に本実施例の具体的な手順を説明する。
ただし、本実施例のハードウェアの構成は、図２とほぼ
同じなので、ここでは説明を省略する。図６は本実施例
の原点復帰方式の具体的な手順を示す図である。通常、
作業を停止して電源を切断すると、それまでのリニアス
ケールをもとにした座標は失われる一方、各機構部のガ
タ等によりテーブル２５の位置は微妙にずれる。またこ
のずれ量は基準信号の間隔に対して十分に小さい。この
ため、再び電源を投入したときには、アブソリュートパ
ルスコーダ２０ａで認識しているテーブル２５の絶対位
置は、実際のテーブル２５の位置と異なった値となって
いる。ここでは、例えばアブソリュートパルスコーダ２
０ａの座標５ｍｍ，１０ｍｍ，１５ｍｍ，２０ｍｍ，２
５ｍｍ・・・の各位置がリニアスケール２１の基準信号
と一致するような状態で電源が切断され、その後の電源
投入時には、テーブル２５側の座標が少しだけ負方向に
ずれた場合を示している。

【００２８】電源投入時、プロセッサ１１側では、その
時点のアブソリュートパルスコーダ２０ａによる絶対位
置Ｐ₀ （例として、１５ｍｍとする）を認識している。
また、それをもとにした座標系によって軸の移動を行
う。例えば、軸を正方向に移動させていき、基準信号が
立ち上がった時点でプロセッサ１１は、アブソリュート
パルスコーダ２０ａによる絶対位置Ｐ₁ の座標値に、最
も近いリニアスケール２１の基準信号の上がるべき座標
値（１５ｍｍとする）によって、それまでのアブソリュ
ートパルスコーダ２０ａをもとにした座標系を補正する
（Ｐ₁ ＝１５ｍｍとする）。またそれ以後、その補正し
た座標系によって軸の移動を行うこととする。これによ
り、ＣＮＣの座標系とリニアスケール２１の座標系を一
致させることができる。

【００２９】図７は本発明の他の実施例のプロセッサ側
の手順を示すフローチャートである。なお、このフロー
チャートは、電源投入時に実行開始される。 〔Ｓ１０〕軸を移動開始する。 〔Ｓ１１〕基準信号が立ち上がったか否かを判断し、立
ち上がればステップＳ１３に進み、そうでなければステ
ップＳ１２を繰り返す。 〔Ｓ１２〕アブソリュートパルスコーダ２０ａをもとに
した座標系をリニアスケール２１の基準信号をもとに補
正する。

【００３０】このように、本実施例では、電源投入後に
軸を移動させ、最初に基準信号が立ち上がった時に、そ
の基準信号をもとにアブソリュートパルスコーダ２０ａ
による座標系を補正し、ＣＮＣの座標系とリニアスケー
ル２１の座標系を一致させるようにしたので、電源投入
時に原点まで軸を移動させる必要がない。このため、よ
り迅速な原点復帰が可能となる。

【００３１】

【発明の効果】以上説明したように本発明では、テーブ
ルの移動量に応じた微小間隔のパルス信号とこのパルス
信号よりも十分に大きな間隔の基準信号を出力するリニ
アスケールをテーブルに取り付け、テーブルを移動させ
るサーボモータの絶対位置を検出して絶対位置信号を出
力するアブソリュートパルスコーダを設け、電源投入時
には原点復帰方向にサーボモータを移動制御し、テーブ
ルが原点復帰用の減速開始位置にくるとサーボモータの
移動を減速させ、減速期間終了位置にくるとサーボモー
タの移動を停止するようにしたので、減速スイッチやド
グを設けることなく減速停止を行うことができる。この
ため、製造コストなどを低減することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の機能の概念を示す図であ
る。

【図２】本発明を実施するための数値制御装置（ＣＮ
Ｃ）のハードウェアを示すブロック図である。

【図３】本発明の一実施例の原点復帰方式の具体的な手
順を示す図である。

【図４】本発明の一実施例の原点復帰のプロセッサ側の
手順を示すフローチャートである。

【図５】他の実施例の機能の概念を示す図である。

【図６】他の実施例の原点復帰方式の具体的な手順を示
す図である。

【図７】本発明の他の実施例のプロセッサ側の手順を示
すフローチャートである。

【符号の説明】

１ テーブル ２ リニアスケール ３ サーボモータ ４ アブソリュートパルスコーダ ５ 絶対位置検出手段 ６ 原点復帰制御手段 ７ 軸移動制御手段 １１ プロセッサ １２ ＲＯＭ １３ ＲＡＭ １４ 不揮発性メモリ １８ 軸制御回路 １９ サーボアンプ ２０ サーボモータ ２０ａ アブソリュートパルスコーダ ２１ リニアスケール ２１ａ スケール ２１ｂ センサ ２５ テーブル

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 加工開始時にテーブルの原点位置を確認
   するためのＣＮＣの原点復帰方式において、 前記テーブルに取り付けられ、前記テーブルの移動量に
   応じた微小間隔のパルス信号と前記パルス信号よりも十
   分に大きな間隔の基準信号を出力するリニアスケール
   と、 前記テーブルを移動させるサーボモータの絶対位置を検
   出して絶対位置信号を出力するアブソリュートパルスコ
   ーダと、 前記アブソリュートパルスコーダからの絶対位置信号を
   受け取り、前記テーブルが原点復帰用の減速開始位置に
   くると減速開始位置信号を出力し、減速期間終了位置に
   くると減速期間終了位置信号を出力する絶対位置検出手
   段と、 電源投入時には原点復帰指令を出力し、前記減速開始位
   置信号の入力時には減速指令を出力し、前記減速期間終
   了位置信号が入力されてから最初の前記基準信号のタイ
   ミングで移動停止指令を出力する原点復帰制御手段と、 前記原点復帰指令の入力によって前記原点復帰方向に前
   記サーボモータを移動制御し、前記減速指令の入力によ
   って前記サーボモータの移動を減速させ、前記移動停止
   指令の入力によって前記サーボモータの移動を停止する
   軸移動制御手段と、 を有することを特徴とするＣＮＣの原点復帰方式。
2. 【請求項２】 前記原点復帰制御手段は、前記原点復帰
   動作の開始から最初の前記基準信号の入力以後は、前記
   基準信号と同じ間隔で仮想的にグリッド信号を生成する
   ように構成されていることを特徴とする請求項１記載の
   ＣＮＣの原点復帰方式。
3. 【請求項３】 加工開始時にテーブルの原点位置を確認
   するためのＣＮＣの原点復帰方式において、 前記テーブルに取り付けられ、前記テーブルの移動量に
   応じた微小間隔のパルス信号と前記パルス信号よりも十
   分に大きな間隔の基準信号を出力するリニアスケール
   と、 前記テーブルを移動させるサーボモータの絶対位置を検
   出して絶対位置信号を出力するアブソリュートパルスコ
   ーダと、 電源投入時には軸移動開始指令を出力し、前記軸移動開
   始から最初の前記基準信号の入力時に前記ＣＮＣの座標
   系を前記アブソリュートパルスコーダの絶対位置と前記
   基準信号のタイミングに基づいて補正する位置補正手段
   と、 前記軸移動開始指令の入力とともに前記サーボモータの
   移動制御を行う軸移動制御手段と、 を有することを特徴とするＣＮＣの原点復帰方式。
4. 【請求項４】 前記位置補正手段は、前記軸移動開始か
   ら最初に前記基準信号が立ち上がったときに、前記軸移
   動開始の前に前記基準信号と一致していた前記アブソリ
   ュートパルスコーダの位置が前記基準信号と一致するよ
   うに座標系を補正するように構成されていることを特徴
   とするＣＮＣの原点復帰方式。