(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
直線運動の案内を有する基台上を移動する移動体の位置をリニアスケールから読み取り、この移動体の位置をフィードバック制御する工作機械の制御系において、ＮＣ装置に前記移動体の制御軸上の原点を確立するスケールフィードバック制御系の原点確立方法であって、
前記基台上の所定の位置にリミットスイッチの接点を切り替える作動子を配置し、
前記移動体に原点リミットスイッチと、前記原点リミットスイッチの位置の近傍で該原点リミットスイッチから所定の距離ｓだけ離れた位置に原点確認リミットスイッチを配置し、
原点を確立すべき一の制御軸上で前記移動体を移動させて作動子により前記原点リミットスイッチがＯＮに切り替わった時の移動体の位置を制御軸上の原点としてＮＣ装置において暫定的に確立し、
さらに移動体を前記制御軸上で移動させて前記原点確認リミットスイッチがＯＮした時の移動体の該制御軸上の座標を検出し、
前記移動体の検出座標と前記原点の位置座標との差の値と、前記所定距離ｓの値とを比較し、その偏差が予め定めた誤差の許容範囲内にある場合に、前記原点が正しく確立したと判定することを特徴とするスケールフィードバック制御系の原点確立方法。
【請求項２】
前記原点リミットスイッチの手前に減速リミットスイッチを配置し、前記移動体が減速リミットスイッチをＯＮさせたときに移動体の速度を減速することを特徴とする請求項１に記載のスケールフィードバック制御系の原点確立装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、スケールフィードバック制御系の原点確立方法に係り、特に、工作機械の制御軸の原点をＮＣ装置において正しく確立するためのスケールフィードバック制御系の原点確立方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
工作機械には、例えば、コラムの左右送り（Ｘ軸）、主軸頭の上下送り（Ｙ軸）、主軸の前後送り（Ｚ軸）などの直線運動があり、これらの運動の位置を数値制御するためには、それぞれの制御軸の原点をＮＣ装置に認識させて正確に確立する必要がある。ＮＣ装置は、制御軸上の原点があってはじめてコラムなどの移動体の移動量をエンコーダで検出することで、機械座標系上の絶対位置を検出することができる。
【０００３】
従来から、ケールフィードバック方式の制御系における原点の確立方法としては、リミットスイッチを用いるものが知られている。そこで、この種のリミットスイッチを用いて移動体の制御軸の原点を確立する方法について、図４を参照しながら説明する。
【０００４】
図４において、参照符号１は、ベッドなどの機台であり、２が移動体であり、この移動体２は、基台１の案内面に沿って直線運動することができる。基台１には、位置の基準となるリニアスケール３が取り付けられている。また基台１上の所定位置には、後述する２つのリミットスイッチのレバーを倒して接点をＯＮに切り替えるドグ４が取り付けられている。
【０００５】
他方、移動体２には、リニアスケール３を読み取るスケールヘッド５と、原点リミットスイッチＬＳ１と減速点リミットスイッチＬＳ２が取り付けられている。
【０００６】
次に、原点を確立するにあたり、移動体２が図４において右行し、基台１のドグ４が減速点リミットスイッチＬＳ２のレバーを倒すと、減速点リミットスイッチＬＳ２のＯＮ信号が図示しないＮＣ装置に入力される。移動体２は減速してゆっくりと進みと、次に原点リミットスイッチＬＳ１のレバーがドグ４により倒され、ＮＣ装置にはそのＯＮ信号が入力される。ＮＣ装置は、このＯＮ信号を受信した時点の移動体２の位置が原点であると認識し、以後、原点が確立される。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のリミットスイッチを利用した原点確立方法では、しばしば機械座標系上の原点の絶対位置と、ＮＣ装置が認識している原点位置との間に誤差が生ずるという問題があった。
【０００８】
このような誤差は、種々の原因が複雑にからみあって生じるが、その１つには原点リミットスイッチＬＳ１のレバーのストロークの不具合がある。例えば、ベッド１に固定したドグ４が移動体２に取り付けてある原点リミットスイッチＬＳ１のレバーを倒すときに、ドグ４とレバーとの相対的な位置関係がよくなかったり、レバーのストロークが適正でなかったような場合に、本来の原点として認識されるべき絶対位置に移動体２が到達したときに原点リミットスイッチＬＳ１のレバーが倒れるべきところ、その位置を通り過ぎてしまってからレバーが倒れて、この位置がＮＣ装置に原点として認識されてしまう。
【０００９】
従来、原点の絶対位置がずれて確立してしまった場合と正しく確立した場合とを判別できないため、ずれて原点が確立されてしまったまま、工作機械で加工をすると、プログラムされた通りに工作物が加工されないため加工不良品になり廃棄しなければならない上に、大きな工作物であれば機械そのものが破損するという事態にも至る。
【００１０】
そこで、本発明の目的は、前記従来技術の有する問題点を解消し、原点が正しく確立されないままＮＣ装置に認識されるのを防止し、正しく原点を確立することを可能とするスケールフィードバックの制御系の原点確立方法を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
前記の目的を達成するために、本発明は、直線運動の案内を有する基台上を移動する移動体の位置をリニアスケールから読み取り、この移動体の位置をフィードバック制御する工作機械の制御系において、ＮＣ装置に前記移動体の制御軸上の原点を確立するスケールフィードバック制御系の原点確立方法であって、前記基台上の所定の位置にリミットスイッチの接点を切り替える作動子を配置し、前記移動体に原点リミットスイッチと、前記原点リミットスイッチの位置の近傍で該原点リミットスイッチから所定の距離ｓだけ離れた位置に原点確認リミットスイッチを配置し、原点を確立すべき一の制御軸上で前記移動体を移動させて作動子により前記原点リミットスイッチがＯＮに切り替わった時の移動体の位置を制御軸上の原点としてＮＣ装置において暫定的に確立し、さらに移動体を前記制御軸上で移動させて前記原点確認リミットスイッチがＯＮした時の移動体の該制御軸上の座標を検出し、前記移動体の検出座標と前記原点の位置座標との差の値と、前記所定距離ｓの値とを比較し、その偏差が予め定めた誤差の許容範囲内にある場合に、前記原点が正しく確立したと判定することを特徴とするものである。
【００１２】
本発明によれば、暫定原点が正しく確立されていれば、原点確認リミットスイッチのあるべき位置は暫定原点からｓだけ離れた位置にあるずであるから、検出した位置を比較し誤差が許容範囲内にあれば、原点が正しく確立されたものと判定することができる。他方、誤差が許容範囲外にあれば、原点が正しく確立されていない場合を確実に判別することができるので、原点の位置の機械座標上の絶対位置からのずれが看過されたまま、ＮＣ装置に確立されてしまうことを確実に防止できる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明によるスケールフィードバック制御系の原点確立方法の一実施形態について、添付の図面を参照しながら説明する。
【００１４】
図１は、本発明による原点確立方法が適用される横フライス中ぐり盤を模式的に示す図である。図１において、参照符号１０はコラムを示す。このコラム１０は、Ｘ軸を制御軸としてベッド１１の直線案内１２に沿って移動する。１３はコラムの案内面に沿ってＹ軸を制御軸に上下に昇降する主軸頭である。この主軸頭１３には、ラム１４がＺ軸を制御軸として水平方向に移動可能に設けられている。主軸１５はラム１４に組み込まれ保持されている。
【００１５】
ベッド１１上には、直線案内１２と平行にラック歯車１６が敷設されている。このラック歯車１６には、コラム１０の底部に配設されているピニオン歯車１７が噛み合うようになっている。このピニオン歯車１７は、減速歯車列を介してＸ軸サーボモータ１８と連結されている。したがって、Ｘ軸サーボモータ１８がピニオン歯車１７を駆動すると、コラム１０はベッド１１上をＸ軸の方向に送られるようになっている。
【００１６】
ベッド１１の側部には、コラム１０が送られるときにＸ軸上の位置を読み取る基準となるリニアスケール２０が直線案内１２と平行に取り付けられている。コラム１０の底部には、このリニアスケール２０から位置を読み取るためのスケールヘッド（図１には図示せず）が配置されている。
【００１７】
次に、図２は、Ｘ軸上の原点を確立するために利用されるリミットスイッチの配置を説明する図である。
【００１８】
この図２において、参照符号２４はＮＣ装置である。このＮＣ装置２４は、コラム１０のＸ軸送りの場合、リニアスケール２０からスケールヘッド２２でＸ軸座標を読み取り、この座標をフィードバックするとともに目標値と比較し、その偏差が０になるようにＸ軸サーボモータ１８に指令を出力する。
【００１９】
本実施形態では、このようなコラム送りのフィードバック制御系のＸ軸原点をＮＣ装置２４において確立するために、スケールヘッド２２とともに、３つのリミットスイッチＬＳ１、ＬＳ２、ＬＳ３がコラム１０の底部の所定の位置に取りつけられている。
【００２０】
これらのリミットスイッチのうち、ＬＳ１は原点リミットスイッチである。ＬＳ２は減速点リミットスイッチで、原点リミットスイッチＬＳ１よりも前方のＸ軸正方向に所定距離だけ離れた位置に設けられている。原点リミットスイッチＬＳ１から後方のＸ軸負方向に所定の微少な距離ｓだけ離れた位置にあるのが原点確認リミットスイッチＬＳ３である。この距離ｓは、工作機械の大きさによって異なるが、例えば、コラム１０の送り全長が１０，５００ｍｍの機械の場合、５ｍｍである。
【００２１】
他方、ベッド１１には、これらの減速点リミットスイッチＬＳ２、原点リミットスイッチＬＳ１、原点確認リミットスイッチＬＳ３の各レバーを次々に倒して接点をＯＮにするドグ２３が所定の位置に設けられている。このドグ２３は、図２、図３では取付構造は省略されているが、例えば、ベッド１１におけるＸ座標上の原点の絶対位置に取り付けられている。
【００２２】
次に、図３を参照しながら、原点確立の手順について、順を追って説明する。
【００２３】
まず、Ｘ軸サーボモータ１８に駆動されてコラム１０が図３（ａ）において右行すると、コラム１０に配置されている３つのリミットスイッチのうち、まず最初に、減速点リミットスイッチＬＳ２のレバーがドグ２３によって倒される。この減速点リミットスイッチＬＳ２の接点がＯＮになり、そのＯＮ信号がＮＣ装置２４に入力される。Ｘ軸サーボモータ１８はＮＣ装置２４の指令により減速し、以後コラム１０は減速して極めてゆっくりと進むことになる。
【００２４】
図３（ｂ）に示すように、コラム１０がＸ軸上の原点絶対位置に至ったところで、ドグ２３によって原点リミットスイッチＬＳ１のレバーが倒され、原点リミットスイッチＬＳ１の接点がＯＮになり、ＮＣ装置２４にそのＯＮ信号が入力される。これと同時にＮＣ装置２４にあって、原点リミットスイッチＬＳ１がＯＮになった時点でのコラム１０の位置がＸ軸の原点として暫定的に確立される。暫定的に原点が確立された以後は、ＮＣ装置２４はスケールヘッド２２でリニアスケール２０を読み取り、コラム１０のＸ軸上の位置座標を認識することができるようになる。
【００２５】
図３（ｃ）に示すように、コラム１０がさらに移動して原点確認リミットスイッチＬＳ３のレバーがドグ２３によって倒されると、この原点確認リミットスイッチＬＳ３の接点がＯＮに切り換わる。このスキップ信号を受信すると同時にＮＣ装置２４は、そのスキップ機能を使ってスケールヘッド２２から座標を読み取る。
【００２６】
さらに、この時にＮＣ装置２４が読み取った位置座標は、原点が正しく確立されていれば、原点確認リミットスイッチＬＳ３のあるべき位置、すなわち原点からｓ（この実施形態では５ｍｍ）だけ離れた位置に相当する位置座標であるはずである。
【００２７】
そこでＮＣ装置２４は、ｓと読み取った座標を比較し、その読み取った座標が誤差を見込んで許容範囲内にあるかどうかを判別する。この実施形態の場合、読み取った座標が５±０．０５（ｍｍ）の範囲内にあれば、上記の暫定的な原点は正しく確立されたものと判定される。こうしてＸ軸の原点が正規に確立された後は、Ｘ軸に関してコラム送りの位置制御を正確に行うことができる。
【００２８】
これに対して、読み取った座標が５±０．０５（ｍｍ）の範囲外にあった場合は、上記の暫定的に確立された原点は正しくないものと判定され、もう一度、最初に戻って原点確立の手順をやり直すことになる。この場合、特に、誤差が１ｍｍ以上もずれていたような場合には、ＮＣ装置２４にアラームが出るようにしておくことが好ましい。このようにして、原点が正しく確立されていない場合を確実に判別することができるので、原点の位置の機械座標上の絶対位置からのずれが看過されたまま、ＮＣ装置２４に確立されてしまうことを確実に防止することができる。
【００２９】
以上、本発明について、横フライス中ぐり盤のコラムを送るＸ軸の原点を確立する場合を好適な実施形態として説明したが、本発明はこれ以外の、リニアスケールにより位置のフィードバックを取る工作機械のテーブル等の移動体の制御軸の原点確立に適用することができるのはもちろんである。
【００３０】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、原点が正しく確立されないままＮＣ装置に認識されるのを防止し、正しく原点を確立することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による原点確立方法が適用される横フライス中ぐり盤を示す斜視図。
【図２】本発明による原点確立方法に用いられるリミットスイッチの配置の説明図。
【図３】本発明による原点確立方法の手順の説明図。
【図４】従来の原点確立方法の説明図。
【符号の説明】
１０  コラム
１２  直線案内
１３  主軸頭
１４  ラム
１５  主軸
１６  ラック歯車
１７  ピニオン歯車
１８  Ｘ軸サーボモータ
２０  リニアスケール
２２  スケールヘッド
２３  ドグ
２４  ＮＣ装置
ＬＳ１  原点リミットスイッチ
ＬＳ２  減速点リミットスイッチ
ＬＳ３  原点確認リミットスイッチ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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