JPS63175B2

JPS63175B2 -

Info

Publication number: JPS63175B2
Application number: JP54096524A
Authority: JP
Inventors: Yoshito Kato; Hideyuki Matsubara; Toshio Hashimoto
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1979-07-27
Filing date: 1979-07-27
Publication date: 1988-01-06
Also published as: JPS5621745A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は、移動物体の位置検知方法に係り、特
に工作機械や産業機械などにおいて、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知
し、送り装置の制御を切替える際に用いるに好適
な、移動物体の単位移動量を直接又は間接にデイ
ジタルのパルス信号に置き換えることによつて、
移動物体の位置を検知する移動物体の位置検知方
法の改良に関する。

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
置を正確に検知することが極めて重要である。従
つて従来は、例えば、第１図に示す如く、治具１
０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ベース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、該スライドテーブル１８の下面に固着された
送りナツト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
或いは後退させる直流モータ２４と、該直流モー
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、該直流モータ駆動回路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ツ
グ３２を配設するとともに、前記スライドベース
１４の所定箇所に、前記ドツグ３２によりオンオ
フ作動される機械的なリミツトスイツチ３４を配
設し、該リミツトスイツチ３４が前記ドツク３２
によりオンオフ動作されることにより、スライド
テーブル１８即ちスピンドル１６の前集位置を検
知し、これにより前記機械シーケンス回路３０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１８の送り状態を制御するよう
にしていた。図において、３５は軸受、３６は、
スライドテーブル１８の前方端面に固着されたス
トツパ、３７は、スライドベース１４の内側壁面
に固着されたデツトストツパ、CR１，CR２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、LS１〜LS４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。

この方法は、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
の機械的なリミツトスイツチ３４及びドツグ３２
を配設するだけで良いという特徴を有するが、機
械的なリミツトスイツチは、機械的強度が弱く、
又、油、水、塵埃等の工場現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、
リミツトスイツチとドツグとの相対位置関係が経
時的にくずれ易く、ドツ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
て加工する単能機の場合には問題が少ないが、近
年要求される、単一或いは複数の被加工物に対し
て複数の加工を行なう汎用機の場合には、被加工
物或いはスピンドルを交換する毎にドツグ及びリ
ミツトスイツ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、リミツトスイツチの代わりに近接スイ
ツチを用いた場合にも同様である。

一方最近の数値制御工作機械等では、位置のフ
イードバツグ系を備えたデイジタルサーボ機構が
多く採用されている。これは、第２図に示す如
く、スライドテーブル等の移動物体３８の移動量
を、直接又は間接にデイジタルのパルス信号に置
き換えるパルス発生器４０と、該パルス発生器４
０出力の、移動物体３８の位置に対応するパルス
信号を可逆計数するとともに、予め設定されてい
る指令パルスとの偏差を出力する可逆計数器４２
と、該可逆計数器４２の出力をアナログ信号に変
換するデイジタル―アナログ変換器４４と、該デ
イジタル―アナログ変換器４４の出力を増幅し
て、前記移動物体３８の位置を制御するサーボモ
ータ４８に出力するサーボ増巾器４６とからなる
ものである。このようなデイジタル機構によれ
ば、移動物体３８の時々刻々の位置を監視できる
ので、理想状態では高精度の送り制御ができるは
ずである。しかし実際には、部品点数が多く、構
成が複雑であり非常に高価であるだけでなく、各
要素の信頼性が低く、伝達系のバツクラツシユ等
がサーボ機構の動作を不安定化する原因となつて
いる。しかも、従来の工作機械に、この位置フイ
ードバツク系を有するサーボ機構を装着するのは
相当な大改造を必要とするという問題点を有す
る。

本発明は、前記従来の欠点を解消するべくなさ
れたもので、移動物体の位置を、信頼性に劣る機
械的なリミツトスイツチ或いは複雑なサーボ機構
を用いることなく確実に検知でき、工作機械等に
対する組み込みが極めて容易で、しかも安価な移
動物体の位置検知方法を提供することを目的とす
る。

上記目的を達成するために本発明の構成は、往
復運動する移動物体の単位移動量に対応したパル
スを有するパルス信号を出力させると共に、該移
動物体の移動範囲の特定位置に配設されかつ当接
押圧時に可動しないストツパを該移動物体が当接
押圧する位置を基準位置として該基準位置に対応
させて基準数を定め、前記パルス信号に基づいて
前記移動物体の移動方向を判別すると共に該移動
方向に応じて前記パルス信号のパルス数を前記基
準数に加減算して該パルス信号のカウント数を求
め、前記基準数を基準としかつ前記移動物体の移
動範囲の所定位置に対応させて予め設定された設
定パルス数と前記カウント数との一致を検出し
て、前記移動物体が該所定位置に到達したことを
検知する移動物体の位置検知方法において、前記
移動物体が前記ストツパに当接押圧されて前記パ
ルス信号が出力されなくなつたとき、前記パルス
信号のカウント数を前記基準数にリセツトするよ
うにしたものである。上記本発明の構成によれ
ば、移動物体が所定位置に到達するとパルス信号
のカウント数と設定パルス数とが一致するため、
移動物体が所定位置に到達したことを検知するこ
とができる。また、移動物体がストツパに当接押
圧されたときパルス信号が出力されなくなつて、
パルス信号のパルス数が基準数にリセツトされる
ため、移動物体の移動中に移動位置とカウント数
とが一致しなくなつても、その誤差が累積される
ことがない。また、移動物体がストツパに当接押
圧されてパルス信号が出力されなくなつたときの
パルス信号のカウント数が、予め設定された許容
範囲外となつたとき異常信号を出力するようにす
ることにより、故障検知を容易とすることができ
る。

以下図面を参照して、本発明の実施例を詳細に
説明する。本実施例は、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３図に示
される如く、ドツグ及びリミツトスイツチの代わ
りに、スライドテーブル１８の移動量に対応する
送り軸２２の回転量をギヤカツプリング４９から
検出するロータリエンコーダ５０と、該ロータリ
エンコーダ５０の出力に応じて、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
３０に出力するリミツト検出回路５２とを備えた
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説明は省略する。

前記ロータリエンコーダ５０は、例えば前記直
流モータ２４のギヤカツプリング４９のギヤ周辺
に、位相差90゜の間隔をもつて配設された１対の
光電素子からなり、送り軸２２の回転方向、即
ち、スライドテーブル１８の送り方向によつて位
相差の異なる、第４図に示すような２個のパルス
信号を前記リミツト検出回路５２に出力するよう
にされている。

前記リミツト検出回路５２は、前記ロータリエ
ンコーダ５０の出力が入力されるエンコーダ入力
回路５４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５６と、出力回
路５８と、表示回路６０と、プログラム可能な周
辺インターフエンス（以下PPIと称する）６２
と、中央演算処理部（以下CPUと称する）６４
と、リードオンリーメモリー（以下ROMと称す
る）６６と、ランダムアクセスメモリー（以下
RAMと称する）６８と、これらを接続するバス
７０とを有してなる。このリミツト検出回路５２
中のRAM６８には、制御切換位置P₁〜P₄に対応
する設定パルス数P₁〜P₄が別に準備されている
プログラムモジユールにより書込み、記憶されて
いる。

以下第５図及び第６図を参照して動作を説明す
る。直流モータ２４は、ギヤカツプリング４９を
介して送り軸２２を回転させ、送りナツト２０が
固定されたスライドテーブル１８を前進、後退さ
せる。スライドテーブル１８は、例えば第５図に
示す如く、リミツト検出回路５２によつて得られ
るリミツト信号LS₁〜LS₄に応じてP₁点〜P₂点ま
で早送りされ、P₂点〜P₃点まで第１遅送りされ、
P₃点〜P₄点まで第２遅送りされ、最後にP₄点〜
P₁点まで早戻しされる。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、機
械シーケンス回路３０のリレー開閉によつて、そ
れらの内の１速が選択される。

直流モータ２４によつて送り軸２２が回転され
ると、ギヤカツプリング４９にロータリエンコー
ダ５０が結合されているため、該ロータリエンコ
ーダ５０からは、その回転方向に応じて位相差の
異なる２個の、第４図に示すようなパルス出力が
得られ、これがリミツト検出回路５２のエンコー
ダ入力回路５４に入力される。

リミツト検出回路５２は、第６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
力回路５６で受け付けており、動作中でない場合
には休止状態とされている。機械シーケンス回路
３０出力が動作中である場合には、ロータリエン
コーダ５０からの90゜の位相差のある２個のパル
ス信号を方向判別して、前進方向（エンコーダ正
転）、後退方向（エンコーダ逆転）のいずれであ
るかを区別する。エンコーダが正転状態にあり、
スライドテーブル１８が前進状態にある場合に
は、リミツト検出回路５２の異常出力（後出）を
クリアーするとともに、前記ロータリエンコーダ
５０出力のパルス信号を加算計数する。一方エン
コーダが逆転信号を出力しており、スライドテー
ブル１８が後退状態にある場合には、その時まで
に計数されているパルス信号から、スライドテー
ブル１８の罪退にともなつて出力されるエンコー
ダ出力のパルス数を減算計数する。これらの計数
値と、予めRAM６８に入力されている所定位置
P₁〜P₄に対応する設定パルス数P₁〜P₄との一致
をCPU６４は比較照合して、一致した場合には
リミツト信号LS₁〜LS₄のオンオフ状態を変化さ
せ、PPI６２を介して出力回路５８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１８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側のストツパ３６がスライドベース１４の端
面に固定されたデツドストツパ３７に当接する原
点位置に到達すると、直流モータ２４の回転トル
クにかかわらず、スライドテーブル１８の前進が
不可能となり、ロータリエンコーダ５０からはパ
ルス出力が得られなくなる。従つて、このロータ
リエンコーダ５０出力が一定時間消失した状態を
原点位置と判断してカウンタのリセツトを行な
う。この時、リセツトを行なう前に、原点復帰時
のカウンタの計数値が、原点位置に対応する所定
値（例えば零）付近になつているかどうかを判別
する。即ち、計数値が下限判別値以上上限判別値
以下の場合には、正常に動作したと判定し、カウ
ンタの計数値を所定値にリセツトして、早戻しを
行ない次の加工に移る。一方、カウンタの計数値
が下限判別値未満或いは上限判別値を越える場合
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実際のスライドテーブル１８
の位置とずれたと考えられるので、表示回路６０
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３０に異常出力を出力し、加工を停
止する。

なお、リミツト信号（制御切換信号点）の変更
は、別に準備されているプログラムモジユールに
より、リミツト検出回路５２内のRAM６８のデ
ータ（原点からの距離に相当する）を修正するこ
とにより容易に行なわれる。

本実施例においては、スライドテーブル１８側
のストツパ３６がデツドストツパ３７に当接した
瞬間を直ちに原点として判定するのではなく、直
流モータ２４の回転トルクによりストツパ３６が
デツドストツパ３７に対してほぼ一定の力で所定
時間連続的に押圧された点を原点と判定するよう
にしているため、バツクラツシユ、戻り等による
誤差が少ない。なお、本実施例においては、基準
位置が、スライドテーブル最前進位置の加工終了
位置とされていたが、基準位置はこれに限定され
ず、スライドテーブル最後方位置の戻り完了位置
とすることも可能である。又、本実施例において
は、基準位置がスライドテーブル１８の移動終端
位置（即ちストロークエンド）とされていたが、
基準位置はこれに限定されず、中間位置或いは、
一定の加工が終了する中間加工位置とすることも
可能である。

なお前記実施例においては、ロータリエンコー
ダ５０より、90゜の位相差を持つ、２個のパルス
信号が出力されるようにされていたが、ロータリ
エンコーダの出力信号の種類はこれに限定され
ず、ロータリエンコーダの出力信号として単一の
パルス列だけを出力するものを使用する場合に
は、機械シーケンス回路３０からの指令情報とし
て、前進、後退信号も入力して方向判別をするよ
うにしたり、或いは、ロータリエンコーダ自体が
正転、逆転の場合にそれぞれ異なるパルス信号を
区別して発生するようにすることもできる。この
場合には、リミツト検出回路の動作がより簡単化
される。

又、前記実施例においては、リミツト信号がリ
レーシーケンス回路からなる機械シーケンス回路
に組み込まれていたが、近年利用度が大きくなつ
てきているシーケンサに組込むことも勿論可能で
ある。

なお前記実施例は、本発明を、スライドテーブ
ルが直流モータによつて送り制御される工作機械
に適用されていたが、本発明の適用範囲はこれに
限定されず、スライドテーブルが油圧シリンダ或
いは空気圧シリンダにより送り制御されており、
該油、或いは空気の流量を切り換えることにより
送り速度を切り換えるようにされている一般の工
作機械にも同様に適用可能である。

以上説明した通り、本発明によれば、機械的な
リミツトスイツチを用いることなく、長期間に渡
つて高精度で移動物体の位置を無接触検知でき
る。又、複雑なサーボ系が不要であるのでコンパ
クトに構成でき安価である。更に、制御切換点の
変更が容易であり、同一設備で多種類の制御に対
応できる。また更に、移動物体を移動させる機械
系とパルス信号をカウントする電気系との間に位
相のずれが発生して誤差が生じた場合でも、この
誤差を電気的に補正することができきわめて容易
に実施できること共に信頼性が高くなる等の優れ
た効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は、従来の機械的なリミツトスイツチが
用いられた工作機械の送り制御装置の一例の構成
を示すブロツク線図、第２図は、従来の位置フイ
ードバツク系を備えたサーボ機構の一例の構成を
示すブロツク線図、第３図は、本発明に係る移動
物体の位置検知方法の実施例が採用された工作機
械の送り制御装置の構成を示すブロツク線図、第
４図は、前記実施例におけるロータリエンコーダ
の出力波形を示す線図、第５図は、同じく前記実
施例におけるスライドテーブルの送り速度制御状
態を示す線図、第６図は、同じく前記実施例にお
けるリミツト検出回路の動作を示す流れ図であ
る。１２…被加工物、１４…スライドベース、１６
…スピンドル、１８…スライドテーブル、２０…
送りナツト、２２…送り軸、２４…直流モータ、
２６…直流モータ駆動回路、２８…速度切換設定
回路、３０…機械シーケンス回路、３６…ストツ
パ、３７…デツドストツパ、５０…ロータリエン
コーダ、５２…リミツト検出回路、５４…エンコ
ーダ入力回路、５６…入力回路、５８…出力回
路、６０…表示回路、６２…PPI、６４…CPU、
６６…ROM、６８…RAM、７０…バス。

Claims

【特許請求の範囲】１往復運動する移動物体の単位移動量に対応し
たパルスを有するパルス信号を出力させると共
に、該移動物体の移動範囲の特定位置に配設され
かつ当接押圧時に可動しないストツパを該移動物
体が当接押圧する位置を基準位置として該基準位
置に対応させて基準数を定め、前記パルス信号に
基づいて前記移動物体の移動方向を判別すると共
に該移動方向に応じて前記パルス信号のパルス数
を前記基準数に加減算して該パルス信号のカウン
ト数を求め、前記基準数を基準としかつ前記移動
物体の移動範囲の所定位置に対応させて予め設定
された設定パルス数と前記カウント数との一致を
検出して、前記移動物体が該所定位置に到達した
ことを検知する移動物体の位置検知方法におい
て、前記移動物体が前記ストツパに当接押圧され
て前記パルス信号が出力されなくなつたとき、前
記パルス信号のカウント数を前記基準数にリセツ
トすることを特徴とする移動物体の位置検知方
法。２前記移動物体が前記ストツパに当接押圧され
て前記パルス信号が出力されなくなつたときのパ
ルス信号のカウント数が、予め設定された許容範
囲外である時に、異常信号を出力するようにされ
ている特許請求の範囲第１項記載の移動物体の位
置検知方法。