(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
位置検出器を備えたサーボモータによって駆動される可動部を有する機械の機械原点位置の調整方法であって、
前記可動部を所定の方向に移動させて機械原点位置に位置決めし、
前記位置検出器により検出された値をカウントすると共に前記サーボモータが一回転する毎に所定の値にプリセットされるレファレンスカウンタの前記可動部を位置決めしたときの値を読取り、
前記レファレンスカウンタのカウンタ容量を読取り、
前記位置決めしたときのレファレンスカウンタの値とレファレンスカウンタ容量とに基づいて前記機械原点位置の調整量を算出する、機械の原点調整方法。
【請求項２】
前記機械は工作機械、放電加工機、射出成形機、産業機械またはロボットであることを特徴とする請求項１記載の機械の原点調整方法。
【請求項３】
位置検出器を備えたサーボモータによって駆動される可動部の機械原点位置調整機能を有する機械において、
前記位置検出器により検出された値をカウントすると共に前記サーボモータが一回転する毎に所定の値にプリセットされるレファレンスカウンタと、
前記可動部を所定の方向に移動させて機械原点位置に位置決めしたときのレファレンスカウンタの容量を記憶した記憶部と、
前記可動部を位置決めしたときの前記レファレンスカウンタの値を読み取るレファレンスカウンタ読取部と、
前記レファレンスカウンタのカウンタ容量を読み取るカウンタ容量読取部と、
レファレンスカウンタの値とレファレンスカウンタ容量とに基づいて前記機械原点位置の調整量を算出する調整量算出部と、を含む機械。
【請求項４】
前記機械は工作機械、放電加工機、射出成形機、産業機械またはロボットであることを特徴とする請求項３記載の機械。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、サーボモータにより駆動される可動部を有する機械、例えば工作機械、放電加工機、射出成形機、ロボットまたは産業機械において機械原点を有効にするための原点位置調整方法およびそのような原点位置調整機能を有する機械に関する。
【背景技術】
【０００２】
サーボモータ（以下、単に「モータ」と称する場合がある）により駆動される可動部を有する機械、例えば工作機械、放電加工機、射出成形機、ロボットまたは産業機械においては、治具などを利用してワークを所定の位置に固定する場合がある。
【０００３】
図４はワークおよびその周辺機器の頂面図である。図４に示されるように、平板状であるワークＷがワーク置台１に載置される。このワークＷは二つの治具２ａ、２ｂによってＸＹ方向に移動しないように固定されている。また、ワーク置台１は、サーボモータにより駆動される可動部を有する機械に取付けられているものとする。
【０００４】
図４から分かるように、所定形状の加工開始穴がワークＷの所定位置に形成されている。この加工開始穴はワーク原点ＯＷとも呼ばれている。ワーク原点ＯＷを基準として、ワークＷの加工寸法が図面などで指定される。このような場合には、作業を簡略化する目的で、ワーク原点ＯＷと機械原点ＯＭとの間の位置情報（位置差）を予めワーク座標系として登録している。
【０００５】
図４のワーク置台１内に設定されている機械原点ＯＭは、機械のサーボモータ（図示しない）と制御装置（図示しない）とが接続されてかつ電源が保持されている場合には保持される。しかしながら、機械の組立開始時や移設時、保持用電源、例えば乾電池が消耗した場合には、機械原点ＯＭの位置情報が存在しないか、あるいは消失することがある。
【０００６】
そのような場合には機械原点ＯＭの設定を行う必要がある。機械原点ＯＭの具体的な設定方法は、例えば特許文献１に記載されている。なお、機械原点ＯＭは任意の位置ではなく、機械の可動部、例えば軸（図示しない）と固定部、例えばワーク置台１との間の相対位置に応じて定まる。また、作業者の熟練度に関わらずに機械原点ＯＭをより正確に設定できるようにするために、パルスコーダの一回転信号を利用して機械原点ＯＭを設定する。通常、パルスコーダの一回転信号に応じた位置が正しい機械原点ＯＭの位置にはならないので、機械原点ＯＭの位置を調整する必要がある。
【０００７】
図５（ａ）から図５（ｃ）は従来技術における機械原点ＯＭの位置の調整作用を説明するための図である。これら図面において、横軸は機械位置を示すと共に、縦軸はリファレンスカウンタのデータＲＣＤを示すものとする。リファレンスカウンタは可逆カウンタとして動作するものであって、横軸における位置に関するパルスが一定量だけ入力される毎にグリッド信号を出力する。
【０００８】
例えば、リファレンスカウンタのカウンタ容量ＣＣＤが５０００００、横軸における位置の１パルスの重みが０．０１μｍに設定されている場合には、グリッドデータは分配パルス５０００００パルス毎、すなわち移動量５ｍｍごとに作成される。
【０００９】
そして、リファレンスカウンタのデータＲＣＤが、モータに取付けられたパルスコーダの一回転に対応する所定の値に到達すると、リファレンスカウンタは一回転信号（図５（ａ）から図５（ｃ）においては白色四角で示される）を出力する。これら図面においては、調整前のリファレンスカウンタの値が破線で表されている。これら破線における複数の頂点はパルスコーダの一回転信号を示している。以下、図５（ａ）から図５（ｃ）を参照して、従来技術における機械原点ＯＭの位置の調整量を設定する具体的な手法を説明する。
【００１０】
（１）はじめに、図５（ａ）に示されるように機械の軸を機械原点ＯＭの位置まで移動させる（図５（ａ）の白色円を参照されたい）。このときのリファレンスカウンタのデータＲＣＤは任意である。また、機械原点ＯＭと仮の機械原点との間の座標値も任意の値になる。ここでは、図５（ａ）に示される例においては、仮原点位置と機械原点ＯＭとの間に−２．００００ｍｍの座標値が存在している。なお、機械の組立開始時には部品が組立てられていないものの、組立工程の便宜上、仮の原点位置を設定する必要がある。従って、図５（ａ）においては、仮の原点位置での原点設定状態になっている。
【００１１】
（２）次いで、図５（ａ）に示される位置関係において機械原点ＯＭを無効（原点を失わせる）にし、その後、再び有効にする。
（３）制御装置の電源を再起動し、制御装置の内部的な処理により機械座標値をプリセットする。これにより軸の現在位置の座標値は０．００００ｍｍとなる。
（４）この位置において再び原点を無効（原点を失わせる）にする。
【００１２】
（５）原点復帰モードにおいて軸を移動させ、モータの一回転位置で軸を停止させる。図５（ｂ）に示されるように、軸の現在位置（白色円）と一つの一回転信号（白色四角）とが一致している。このときの軸の現在位置の座標値は１．００００ｍｍである。
（６）表示されている座標値に基づいて、原点位置ＯＭのための調整量を計算し、ＮＣ用ＲＯＭに設定する。ここでは、軸の現在位置の座標値が１．００００ｍｍ（＝１０００μｍ）であるので、１０００／０．０１（μｍ）＝１０００００に符号を反転して原点位置の調整量として設定する。
（７）再び原点を無効にする。
【００１３】
（８）軸を反対方向に一回転を超えない範囲で戻し、原点復帰モードで軸を動かし、モータの一回転位置で原点を設定する。調整量を前述したように設定しているため、図５（ｃ）において実線で示されるように、軸の現在位置の座標値は０．００００となる。このようにして、最終的には（１）で設定した位置が正しい原点位置になる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】特開昭６２−９５６０４号公報
【特許文献２】特許第２８１１０８７号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
このような作業は、操作者により目視で行われ煩雑である。また、軸によっては、位置合わせのために治具が必要となり、設定に要する時間も長くなる。従って、この原点位置の調整は機械の組立時に一度だけ行うのが望まれる。また、作業者の熟練度によっても作業時間はかなり変化する。
【００１６】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、作業時間を短くしつつ、原点位置をさらに容易に設定することのできる、機械における原点位置調整方法および原点位置調整機能を有する機械を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
前述した目的を達成するために１番目の発明によれば、位置検出器を備えたサーボモータによって駆動される可動部を有する機械の機械原点位置の調整方法であって、前記可動部を所定の方向に移動させて機械原点位置に位置決めし、前記位置検出器により検出された値をカウントすると共に前記サーボモータが一回転する毎に所定の値にプリセットされるレファレンスカウンタの前記可動部を位置決めしたときの値を読取り、前記レファレンスカウンタのカウンタ容量を読取り、前記位置決めしたときのレファレンスカウンタの値とレファレンスカウンタ容量とに基づいて前記機械原点位置の調整量を算出する、機械の原点調整方法が提供される。
２番目の発明によれば、１番目の発明において、前記機械は工作機械、放電加工機、射出成形機、産業機械またはロボットである。
３番目の発明によれば、位置検出器を備えたサーボモータによって駆動される可動部の機械原点位置調整機能を有する機械において、前記位置検出器により検出された値をカウントすると共に前記サーボモータが一回転する毎に所定の値にプリセットされるレファレンスカウンタと、前記可動部を所定の方向に移動させて機械原点位置に位置決めしたときのレファレンスカウンタの容量を記憶した記憶部と、前記可動部を位置決めしたときの前記レファレンスカウンタの値を読み取るレファレンスカウンタ読取部と、前記レファレンスカウンタのカウンタ容量を読み取るカウンタ容量読取部と、レファレンスカウンタの値とレファレンスカウンタ容量とに基づいて前記機械原点位置の調整量を算出する調整量算出部と、を含む機械が提供される。
４番目の発明によれば、３番目の発明において、前記機械は工作機械、放電加工機、射出成形機、産業機械またはロボットである。
【発明の効果】
【００１８】
１番目および３番目の発明においては、リファレンスカウンタデータに基づいて原点位置調整量を設定しているので、機械位置の設定に要する作業時間を短くし、原点位置をさらに容易に設定できる。
２番目および４番目の発明においては、多くの種類の機械について本発明を適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明に基づく機械の機能ブロック図である。
【図２】本発明に基づく機械の原点位置調整方法を説明するためのフローチャートである。
【図３】（ａ）本発明に基づく機械原点ＯＭの位置の調整作用を説明するための第一の図である。（ｂ）本発明に基づく機械原点ＯＭの位置の調整作用を説明するための第二の図である。
【図４】ワークおよびその周辺機器の頂面図である。
【図５】（ａ）従来技術における機械原点ＯＭの位置の調整作用を説明するための第一の図である。（ｂ）従来技術における機械原点ＯＭの位置の調整作用を説明するための第二の図である。（ｃ）従来技術における機械原点ＯＭの位置の調整作用を説明するための第三の図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、添付図面を参照して本発明の実施形態を説明する。以下の図面において同様の部材には同様の参照符号が付けられている。理解を容易にするために、これら図面は縮尺を適宜変更している。
図１は本発明に基づく機械の機能ブロック図である。図１に示されるように、サーボモータＭは機械、例えば工作機械、放電加工機、射出成形機、ロボットまたは産業機械の機構可動部１０を駆動するのに使用される。つまり、サーボモータＭの軸の回転量に応じて機構可動部１０の移動量が定まる。
【００２１】
図１において、ＣＮＣ１１からサーボモータＭの軸の移動指令値が出力される。サーボモータＭにはパルスコーダ１５が取付けられていて、サーボモータＭの軸の位置を所定の制御周期毎に検出する。パルスコーダ１５により検出された位置検出値は、減算器１２において移動指令値から減算されて、誤差レジスタ１３に入力される。そして、誤差レジスタ１３から出力されるエラー量に応じて電圧信号が指令される。その電圧信号はサーボアンプ１４によって増幅され、サーボモータＭに入力される。
【００２２】
図１に示されるように、パルスコーダ１５により検出された位置検出値はリファレンスカウンタ１６にも入力される。リファレンスカウンタ１６のカウンタ容量データＣＣＤは、ＣＮＣ１１の記憶部１７に記憶される。リファレンスカウンタ１６は、パルスコーダ１５により検出された位置検出値をカウントして、リファレンスカウンタデータＲＣＤを更新する。そして、リファレンスカウンタデータＲＣＤが所定量に到達すると、グリッド信号を出力する。
【００２３】
ここで、グリッドとは、パルスコーダ１５（位置検出器）の一回転毎に出力される一回転信号を基準にパラメータ設定される値を初期値とするカウンタにて作られる電子的格子点である。例えば、リファレンスカウンタ１６のカウンタ容量データＣＣＤを５０００００とし、１パルスの重みを０．０１μｍとする。このとき、分配パルス５０００００パルス毎、すなわち移動量５ｍｍごとに、グリッド信号が出力されることになる。さらに、リファレンスカウンタの値がパルスコーダの一回転に対応する所定の値に到達すると、リファレンスカウンタは一回転信号を出力する。
【００２４】
また、図１に示されるように、リファレンスカウンタ１６のリファレンスカウンタデータＲＣＤはカウンタ読取部１８に読取られて算出部２０に入力される。同様に、記憶部１７に記憶されたカウンタ容量データＣＣＤはカウンタ容量読取部１９に読取られて算出部２０に入力される。算出部２０はリファレンスカウンタデータＲＣＤおよびカウンタ容量データＣＣＤに基づいて、機械原点位置の調整量を後述するように算出する。
【００２５】
図２は本発明に基づく機械の原点位置調整方法を説明するためのフローチャートである。また、図３（ａ）および図３（ｂ）は、本発明に基づく機械原点ＯＭの位置の調整作用を説明するための図である。これら図面において、横軸は機械位置を示すと共に、縦軸はリファレンスカウンタのデータＲＣＤを示すものとする。また、これら図面においては、一回転信号は白色四角で示される。
【００２６】
ここで、機構可動部１０を含む機械は、ワークＷおよびワーク置台１を別途備えている。図４を参照して説明したように、平板状であるワークＷがワーク置台１に載置される。このワークＷは二つの治具２ａ、２ｂによってＸＹ方向に移動しないように固定されている。また、ワーク置台１は、サーボモータにより駆動される可動部を有する機械に取付けられているものとする。
【００２７】
図４から分かるように、所定形状の加工開始穴がワークＷの所定位置に形成されている。この加工開始穴はワーク原点ＯＷとも呼ばれている。ワーク原点ＯＷを基準として、ワークＷの加工寸法が図面などで指定される。このような場合には、作業を簡略化する目的で、ワーク原点ＯＷと機械原点ＯＭとの間の位置情報（位置差）を予めワーク座標系として登録している。以下、図１から図３（ｂ）を参照しつつ、本発明に基づく機械の原点位置調整方法について説明する。
【００２８】
はじめに、ステップＳ１において操作者が機械の軸を手動で機械原点位置ＯＭまで移動する。次いで、カウンタ読取部１８を通じてリファレンスカウンタ１６のリファレンスカウンタデータＲＣＤを読取ると共に、カウンタ容量読取部１９を通じて記憶部１７からカウンタ容量データＣＣＤを読取る（ステップＳ２、ステップＳ３）。図３（ａ）においては、リファレンスカウンタデータＲＣＤが４０００００であり、カウンタ容量データＣＣＤが５０００００である。
【００２９】
次いで、ステップＳ４において算出部２０はリファレンスカウンタデータＲＣＤがカウンタ容量データＣＣＤの半分よりも小さいか否かを判定する。その理由は、一回転信号を中心として調整量を設定するのが望まれるので、リファレンスカウンタデータＲＣＤがカウンタ容量データＣＣＤの半分を超えた場合には算出方法を異ならせるのが有利なためである。そして、カウンタ容量データＣＣＤの半分とリファレンスカウンタデータＲＣＤとを比較するのは、次のリファレンスカウンタデータＲＣＤに基づいて判断したほうが、調整量を迅速に算出できる場合があるためである。
【００３０】
そして、リファレンスカウンタデータＲＣＤがカウンタ容量データＣＣＤの半分よりも小さい場合には原点位置調整量をリファレンスカウンタデータＲＣＤに設定する（ステップＳ５）。これに対し、リファレンスカウンタデータＲＣＤがカウンタ容量データＣＣＤの半分よりも小さくない場合には、リファレンスカウンタデータＲＣＤからカウンタ容量データＣＣＤを減算した偏差を原点位置調整量として設定する（ステップＳ６）。図３（ａ）に示される例では、算出部２０は原点位置調整量として、４０００００−５０００００＝−１０００００（＝ＲＣＤ−ＣＣＤ）を設定している。
【００３１】
次いで、ステップＳ７において、設定された原点位置調整量をＮＣ用ＲＯＭデータ（図示しない）に書込む。そして、一回転を越えない範囲で軸を反対方向に戻し、原点復帰モードで軸を動かし、モータの一回転位置で原点を設定する。これにより、図３（ｂ）において実線で示されるように、現在位置（白色円）と一つの一回転信号（白色四角）とが一致するようになる。前述した原点位置調整量を設定しているので、原点を設定したときのリファレンスカウンタ１６の値はゼロになる。
【００３２】
前述した従来技術においては機械位置（横軸）に基づいて原点位置調整量を設定している。これに対し、本発明においては、リファレンスカウンタデータＲＣＤ（縦軸）に基づいて原点位置調整量を設定している。従って、機械位置の設定に要する作業時間を短くし、原点位置ＯＭをさらに容易に設定することが可能となる。また、このような原点位置ＯＭ作業は作業者の熟練度に関わらずに行えるのが分かるであろう。
【符号の説明】
【００３３】
１    ワーク置台
２ａ、２ｂ    治具
１０    機構可動部
１１    ＣＮＣ
１２    減算器
１３    誤差レジスタ
１４    サーボアンプ
１５    パルスコーダ（位置検出器）
１６    リファレンスカウンタ
１７    記憶部
１８    カウンタ読取部
１９    カウンタ容量読取部
２０    算出部
ＣＣＤ    カウンタ容量データ
ＯＭ    機械原点
ＲＣＤ    リファレンスカウンタデータ
【図１】
0005226843.tif 000002
【図２】
0005226843.tif 000003
【図３】
0005226843.tif 000004
【図４】
0005226843.tif 000005
【図５】
0005226843.tif 000006