JP4164959B2 - Rotary axis control device - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば数値制御工作機械等の回転軸の原点復帰動作を実行させる回転軸制御装置に関する。
【０００２】
【発明が解決しようとする課題】
例えば数値制御工作機械においては、チャック機構によりワークを保持するインデックステーブルを、サーボモータにより自在に回転させることによって、ワークの加工面の変更を行なうようにしたものがある。このようなインデックステーブルにおいては、適宜の時期に原点位置に復帰させる動作が行なわれるが、従来より、ドグスイッチを用いて回転軸の原点復帰動作を行なわせるものが供されている。
【０００３】
即ち、図７はインデックステーブル１の裏面側からの様子を概略的に示している。ここで、回転軸としてのインデックステーブル１は、シャフト２が図示しないサーボモータにより駆動され、正方向（図に「＋」で示す時計回り方向）及び逆方向（図に「−」で示す反時計回り方向）に自在に回転されるようになっている。また、例えばインデックステーブル１の所定の原点Ｏが、上部（０度）に一致した位置が原点位置とされる。
【０００４】
そして、インデックステーブル１の外周部には、前記原点Ｏよりもやや正方向寄りの位置にドグ３が設けられ、装置側（固定側）には、前記０度の位置よりもやや逆方向寄りの位置に前記ドグ３によりオン動作されるドグスイッチ４が設けられる。尚、この場合、前記ドグ３は、２〜３度の範囲でドグスイッチ４をオン動作させるようになる。
【０００５】
これにて、例えば操作パネルの原点復帰キーがオン操作されると、インデックステーブル１は例えば図７（ａ）に示す位置から正方向に高速回転され、ドグスイッチ４がオンしたところで低速回転に切替えられ、ドグスイッチ４がオフした時点から所定量だけ回転させたところで、インデックステーブル１が停止され、もって原点復帰がなされるようになる。この場合、短時間で、確実に原点復帰が行なわれるようになるのである。
【０００６】
ところで、前記インデックステーブル１には、チャック機構を動作させるためのケーブル５（あるいはエアー供給用のホース等）が接続されるようになっており、無制限に一方向回転されると、そのケーブル５がシャフト２に巻付き、ひいては断線してしまうという虞がある。つまり、図７（ｂ）に示すような、ドグ３がドグスイッチ４よりも正方向側に位置している状態から、上記したような正方向への原点復帰動作がなされると、図７（ｃ）に示すように、インデックステーブル１が本来の０度の位置から正方向に３６０度回転した位置に停止し、シャフト２にケーブル５が巻付くようになる。
【０００７】
そこで、従来では、そのような不具合に対処するために、実際のインデックステーブル１（サーボモータ）の停止位置をバックアップＲＡＭに常に記憶しておき、原点復帰時にドグ３がドグスイッチ４よりも正方向側に位置するときには、インデックステーブル１を一旦逆方向に回転させてドグ３をドグスイッチ４よりも逆方向側まで戻し、その後インデックステーブル１を正方向に回転させて原点復帰動作を行なわせることが考えられている。
【０００８】
しかしながら、上記のものでは、バックアップＲＡＭの記憶と、インデックステーブル１の停止位置とが一致しているときには有効であるものの、例えば修理時に基板を交換してバックアップＲＡＭの内容がクリアされた場合や、インデックステーブル１の回転中に電源がオフされた場合、電源オフ中に何らかの要因でインデックステーブル１が回転された場合等、バックアップＲＡＭの記憶と実際のインデックステーブル１の停止位置との間に不一致が生ずると、上記したように原点復帰動作によってシャフト２にケーブル５が巻付いて断線する虞は依然として残ることになる。
【０００９】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、その目的は、回転軸にケーブル等を接続したものにおいて、記憶された回転軸の位置と実際の回転軸の位置とが不一致となった場合でも、回転軸の原点復帰動作に起因するケーブル等の断線を未然に防止することができる回転軸制御装置を提供するにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の請求項１の回転軸制御装置は、ドグスイッチの動作に基づいて回転軸を原点位置に復帰させる原点復帰制御手段を備えるものにあって、前記原点復帰制御手段を、操作手段の通常操作により原点復帰が指示された場合には、前記ドグスイッチがオン状態ならば回転軸を正方向に低速回転させて原点位置に復帰させると共に、前記ドグスイッチがオフ状態ならば、前記回転軸をオン動作位置よりも逆方向側から該ドグスイッチがオンするまで正方向に高速回転させ、該ドグスイッチがオンした後該回転軸を正方向に低速回転させて原点位置に復帰させ、操作手段の特殊操作により原点復帰が指示されたときには、ドグスイッチがオン状態ならばそのまま回転軸を正方向に低速回転させて原点位置に復帰させる原点復帰動作を行なわせ、前記ドグスイッチがオフ状態ならば原点復帰動作を禁止すると共にエラー報知を行なうように構成したところに特徴を有する。
【００１１】
これによれば、装置側において、回転軸の停止位置がドグスイッチに対して正方向側か逆方向側のいずれに位置しているかが判らなくなった場合には、オペレータが、操作手段の特殊操作により原点復帰を指示すると、ドグスイッチがオン状態であるときにのみ原点復帰動作がなされ、それ以外の状態では、原点復帰動作は行なわれずにエラー報知がなされる。従って、特殊操作により原点復帰が指示されたときには、原点復帰動作を行なっても回転軸に接続されたケーブルに断線等の不具合が発生しないことが確実であるときにのみ、原点復帰動作が行なわれるようになる。
【００１２】
このとき、前記回転軸を遠隔からの手動操作により自在に回転させる手動操作手段を設けるようにしても良い（請求項２の発明）。これによれば、特殊操作により原点復帰を指示した際にエラーとなる虞があるとき、あるいは、１回エラー報知が行なわれたときに、オペレータが、手動操作手段により、回転軸を自在に回転させてエラーの生じない位置つまりドグスイッチがオン状態となる位置に容易にもっていくことができ、その後特殊操作により原点復帰を指示することにより、回転軸の原点復帰動作を行なわせることができるようになる。
【００１３】
またこの場合、前記ドグスイッチのオン，オフ状態を表示する表示手段を設けるようにすれば（請求項３の発明）、オペレータが、表示手段を見てドグスイッチがオン状態にあるかどうか、つまり特殊操作により原点復帰を指示した際にエラーとなるかどうかを容易に知ることができ、また上記手動操作手段による操作を行なう場合にはその操作をより簡単に行なうことができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を数値制御工作機械のインデックステーブルに適用した一実施形態（請求項１〜３に対応）について、図１ないし図６を参照しながら説明する。まず、図４は、数値制御工作機械（マシニングセンタ）１１の本体部の要部の外観構成を示している。ここで、ベース１２上には、コラム１３が上方に延びて設けられており、このコラム１３の前面部に上下方向に延びて設けられたリニアガイド１４に沿って、主軸台１５が上下動可能に支持されている。
【００１５】
前記コラム１３には、前記主軸台１５を上下方向（Ｚ軸方向）に自在に移動させるための、Ｚ軸モータ１６やボールねじ機構（ボールねじ１７のみ図示）が設けられている。また、前記ベース１２の前面部には、周知のＸＹテーブル１８が設けられ、そのＸＹテーブル１８上に、回転軸としての後述するインデックステーブル１９が取付けられている。前記ＸＹテーブル１８は、Ｘ軸モータ２０及びＹ軸モータ２１（いずれも図３にのみ図示）の駆動により、夫々前後（Ｘ軸）方向及び左右（Ｙ軸）方向に自在に移動され、以て、前記インデックステーブル１９に支持されたワークＷ（図５参照）をＸＹ方向に自在に移動させるようになっている。
【００１６】
前記主軸台１５には、加工ヘッド２２が設けられていると共に、回転形の工具マガジン２３や工具交換装置２４が設けられている。前記加工ヘッド２２は、その下部に主軸２５を有すると共に、上部にその主軸２５を回転駆動する主軸モータ２６を有して構成されている。前記主軸２５には工具２７が交換可能に取付けられるようになっている。
【００１７】
前記工具マガジン２３は、各種の工具２７を収容する複数の工具ポットをリング状に有してなり、マガジンモータ２８の駆動により回転して、そのうちの必要な工具ポット（工具２７）を、最下部の工具出入位置に位置させるようになっている。また、前記工具交換装置２４は、工具交換モータ２９の駆動によって工具交換アーム３０を回動させ、工具出入位置に位置された工具２７と、前記主軸に取付けられた工具２７とを交換（工具２７がいずれか一方にのみある場合にはその工具を他方に移載）するようになっている。
【００１８】
そして、図５に示すように、前記インデックステーブル１９は、円板状をなし、その中心部裏面側に延びるシャフト３１を介して左右方向（Ｙ軸方向に平行）に延びるＢ軸を中心に回転可能に設けられている。このとき、インデックステーブル１９の前面側（図４で左側を向く面）には、ワークＷを四方から挟むように保持するチャック機構３２が設けられている。尚、図２に示すように、前記チャック機構３２を駆動するためのケーブル３３が、インデックステーブル１９の裏面側から導出されている。
【００１９】
前記インデックステーブル１９（シャフト３１）は、Ｂ軸モータ３４により自在に回転駆動されるようになっている。これにて、ワークＷは、インデックステーブル１９の前面にチャック機構２３により保持された状態で、前記Ｂ軸モータ３４の駆動により自在に回転され、その被加工面が変更されるようになっているのである。
【００２０】
図３は、工作機械１の電気的構成を概略的に示しており、この工作機械１には、全体の制御を行なう制御回路３５が設けられている。この制御回路３５は、ＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭ等を備えたマイコンを主体として構成され、図示しないモータ駆動回路（サーボドライバ）を介して、前記主軸モータ２６、Ｘ軸モータ２０、Ｙ軸モータ２１、Ｚ軸モータ１６、Ｂ軸モータ３４、マガジンモータ２８、工具交換モータ２９を制御するようになっている。尚、これら各モータにはエンコーダが設けられており、このエンコーダの出力によりフィードバック制御がなされるようになっている。
【００２１】
これにて、制御回路３５は、予め入力されたＮＣプログラムに従って、主軸２５に必要な工具２７を取付け、インデックステーブル１９によりワークＷの被加工面の割り出しを行なった状態で、ＸＹテーブル１８によりそのワークＷを水平方向に自在に位置決めしながら、主軸２５（工具２７）を回転させながら上下動させ、以てワークＷに対する加工作業を自動的に実行するようになっているのである。
【００２２】
また、このとき、この工作機械１１の本体部を覆う図示しないスプラッシュカバーの外壁面部に位置して、操作パネル３６が設けられている。この操作パネル３６は、図６にも示すように、表示手段として機能するディスプレイ３７を備えると共に、キー操作部３８を備えている。前記ディスプレイ３７の表示は、前記制御回路３５により制御されるようになっており、また、前記キー操作部３８のキー操作信号が制御回路３５に入力されるようになっている。
【００２３】
この場合、全体としての図示は省略しているが、図６に示すように、キー操作部３８には、後述する原点復帰の指示に用いられる、「原点復帰」キー３９、 「解除」キー４０等の複数個の操作キーが設けられており、操作手段として機能するようになっている。また、このキー操作部３８には、各軸を手動で動作（インチング動作）させるための手動操作手段としての複数個の手動操作キー４１も設けられている。
【００２４】
さて、前記制御回路３５は、必要時及びオペレータのキー操作部３８の操作によって原点復帰が指示されたときに、各軸の原点復帰動作を実行させるようになっており、もって本発明にいう回転軸制御装置を構成するようになっている。以下、インデックステーブル１９（Ｂ軸）の原点復帰に関連する部分について述べる。
【００２５】
図２は、インデックステーブル１９の裏面側からの様子を概略的に示しており、このインデックステーブル１９は、上述のように、Ｂ軸モータ３４（シャフト３１）の駆動により、正方向（図に「＋」で示す時計回り方向）及び逆方向（図に「−」で示す反時計回り方向）に自在に回転されるようになっている。また、例えばインデックステーブル１９の所定の原点Ｏが、上部（０度）に一致した位置が原点位置とされる。
【００２６】
このインデックステーブル１９の外周部には、前記原点Ｏよりもやや正方向寄りの位置にドグ４２が設けられ、固定側には、前記０度の位置よりもやや逆方向寄りの位置に前記ドグ４２によりオン動作されるドグスイッチ４３が設けられる。このドグスイッチ４３としては、例えば動作が確実で耐久性の高いリミットスイッチが採用される。図３に示すように、このドグスイッチ４３の動作信号は、前記制御回路３５に入力されるようになっている。尚、この場合、前記ドグ４２は、例えば２〜３度の範囲においてドグスイッチ４３をオン動作させるようになっている。
【００２７】
また、図３に示すように、前記制御回路３５には、不揮発性メモリこの場合バックアップＲＡＭ４４が接続されており、このバックアップＲＡＭ４４には、インデックステーブル１９（Ｂ軸モータ３４）の停止位置（角度座標）が常に記憶されるようになっている。
【００２８】
そして、後の作用説明にて述べるように、前記制御回路３５は、そのソフトウエア構成により、前記キー操作部３８の「原点復帰」キー３９がオン操作されると（通常操作）、インデックステーブル１９を、前記ドグスイッチ４３をオンさせるオン動作位置よりも逆方向側から正方向（＋方向）に回転させ、前記ドグスイッチ４３がオン動作することに基づいて原点位置に復帰させるようになっている。従って、制御回路３５が原点復帰制御手段として機能する。
【００２９】
これに対し、前記制御回路３５は、例えばキー操作部３８の「解除」キー４０がオン操作されながら「原点復帰」キー３９がオン操作（特殊操作）されたときには、前記ドグスイッチ４３のオン，オフ状態を判定し、前記ドグスイッチ４３がオン状態（インデックステーブル１９がオン動作位置にある）ならば、そのままインデックステーブル１９の原点復帰動作を行なわせ、前記ドグスイッチ４３がオフ状態ならば、原点復帰動作を禁止すると共にエラー報知を行なうように構成されている。
【００３０】
また、本実施形態では、前記制御回路３５は、上記した原点復帰動作時において、前記ドグスイッチ４３のオン，オフ状態を前記ディスプレイ３７に表示するようになっている。尚、図６に示すように、表示は、Ｂ軸に限らず各軸に関して行なわれる。さらに、制御回路３５は、前記キー操作部３８の手動操作キー４１がキー操作されると、その操作に応じて各軸を微少角度ずつ回転させるようになっている。この場合、手動操作キー４１のうち「＋Ｂ」キー４１ａが操作されると、インデックステーブル１９を正方向に回転させるようになっており、「−Ｂ」キー４１ｂが操作されると、インデックステーブル１９を逆方向に回転させるようになっている。
【００３１】
次に、上記構成の作用について、図１も参照しながら述べる。図１のフローチャートは、インデックステーブル１９の原点復帰動作を行なわせるにあたっての制御回路３５が実行する処理手順を示している。即ち、オペレータは、通常時においてインデックステーブル１９の原点復帰動作を行なわせるには、上述のように、キー操作部３８の「原点復帰」キー３９をオン操作するようにする（ステップＳ１にてＮｏ）。
【００３２】
すると、次のステップＳ２にて、ドグスイッチ４３がオンしている（インデックステーブル１９がオン動作位置にある）かどうかが判断され、図２（ｃ）に示すようにドグスイッチ４３がオンしていれば（Ｙｅｓ）、そのまま後述のステップＳ４に進む。一方、ドグスイッチ４３がオン状態でないときには（ステップＳ２にてＮｏ）、ステップＳ３にて、インデックステーブル１９がオン動作位置よりも逆方向に位置している状態（図２（ａ）に示す状態）から、ドグスイッチ４３がオンするまで高速で正方向に回転される。
【００３３】
この場合、バックアップＲＡＭ４４にはインデックステーブル１９の停止位置が常に記憶されており、図１に詳しく図示はされていないが、バックアップＲＡＭ４４に記憶されているインデックステーブル１９の位置がオン動作位置よりも逆方向にあれば、そのままインデックステーブル１９が正方向に高速回転される。これに対し、バックアップＲＡＭ４４に記憶されているインデックステーブル１９の位置がオン動作位置よりも正方向にあれば（図２（ｂ）に示す位置）、インデックステーブル１９を一旦逆方向に回転させてオン動作位置よりも逆方向の位置（図２（ａ）に示す位置）まで戻し、引続き正方向に高速回転させるようになっている。
【００３４】
このようにインデックステーブル１９が高速で正方向に回転されてドグスイッチ４３がオンすると、インデックステーブル１９は低速回転に切替えられ、ドグスイッチ４３がオフするまで低速で回転される（ステップＳ４）。そして、ドグスイッチ４３がオフしたら、Ｂ軸モータ３４の原点信号がエンコーダにより検出されるまで更に低速で正方向に回転され（ステップＳ５）、Ｂ軸モータ３４の原点信号が検出されると所定のグリッドシフト量だけインデックステーブル１９が回転されて停止される（ステップＳ６）。
【００３５】
これにて、インデックステーブル１９の原点復帰がなされるようになる。このとき、ドグスイッチ４３を用いて、ドグスイッチ４３がオンするまではインデックステーブル１９を高速で正方向に回転させるので、短時間で且つ確実に原点復帰が行なわれるようになるのである。また、原点復帰時にインデックステーブル１９がオン動作位置よりも正方向に位置する（ドグ４２がドグスイッチ４３よりも正方向側に位置する）ときには、一旦インデックステーブル１９を逆方向に戻すようにしているので、インデックステーブル１９が本来の原点位置から３６０度回転した位置で停止することはなく、シャフト３１にケーブル３３が巻付いてしまうことを未然に防止することができるのである。
【００３６】
しかして、上記したバックアップＲＡＭ４４の記憶と実際のインデックステーブル１９の停止位置との間に不一致が生ずるケースが考えられる。例えば、修理時に基板を交換してバックアップＲＡＭ４４の内容がクリアされた場合や、インデックステーブル１９の回転中に電源がオフされた場合、電源オフ中に何らかの要因でインデックステーブル１９が回転された場合等である。このようにバックアップＲＡＭ４４の記憶と実際のインデックステーブル１９の停止位置との間に不一致が生ずると、上記のような原点復帰動作を行なわせた際に、インデックステーブル１９が本来の原点位置から正方向に３６０度回転した位置で停止してしまい、シャフト３１にケーブル３３が巻付いて断線する虞がある。
【００３７】
そこで、そのようなバックアップＲＡＭ４４の記憶と実際のインデックステーブル１９の停止位置との間に不一致が生じた虞のある場合には、オペレータは、キー操作部３８の特殊操作により原点復帰を指示するようにする（ステップＳ１にてＹｅｓ）。具体的には、「解除」キー４０をオン操作しながら「原点復帰」キー３９をオン操作するようにする。すると、次のステップＳ７にて、ドグスイッチ４３がオンしている（インデックステーブル１９がオン動作位置にある）かどうかが判断される。
【００３８】
そして、図２（ｃ）に示すようにドグスイッチ４３がオンしていれば（ステップＳ７にてＹｅｓ）、そのままステップＳ４に進み、上記と同様に原点復帰動作がなされる。原点復帰がなされると、インデックステーブル１９が原点にある旨がバックアップＲＡＭ４４に記憶されることは勿論である。
【００３９】
一方、ドグスイッチ４３がオフ状態であれば（ステップＳ７にてＮｏ）、原点復帰動作が行なわれずに、エラー報知が行なわれるようになる（ステップＳ８）。このエラー報知は、例えばディスプレイの表示及びブザーの鳴動により行なわれる。またこのときには、前記ディスプレイ３７には、Ｂ軸ドグスイッチ４３がオフである旨が表示されるようになる。
【００４０】
従って、バックアップＲＡＭ４４の記憶内容に信頼性がない場合には、オペレータが特殊操作により原点復帰を指示することにより、ドグスイッチ４３がオン状態にあるとき、つまりインデックステーブル１９がオン動作位置にあることが検出（確定）できたときにのみ、原点復帰動作が行なわれ、インデックステーブル１９がどの位置にあるかが不明な場合には、原点復帰動作が行なわれないので、シャフト３１にケーブル３３が巻付くといった事態の発生が未然に防止されるのである。また、オペレータは、ディスプレイ３７の表示を見て、ドグスイッチ４３がオフ状態であることを容易に知ることができる。
【００４１】
尚、上記エラー報知が行なわれた場合には（ステップＳ８）、その後、オペレータは、実際のインデックステーブル１９及びケーブル３３の位置を見ながら、キー操作部３８の「＋Ｂ」キー４１ａあるいは「−Ｂ」キー４１ｂを操作し、遠隔からの手動操作によりインデックステーブル１９をケーブル３３がシャフト３１に絡まない方向に回転させ、図２（ｃ）に示すオン動作位置にもっていくようにする。
【００４２】
このとき、インデックステーブル１９がオン動作位置に来ると、ディスプレイ３７の表示は、ドグスイッチ４３がオンしている旨に切替わるので、その時点でキー操作を停止すれば良い。そして、この後、再び特殊操作により原点復帰を指示することにより、今度はステップＳ７にてＹｅｓとなってインデックステーブル１９の原点復帰がなされるようになる。
【００４３】
このように本実施形態によれば、特殊操作により原点復帰が指示されると、原点復帰動作を行なってもインデックステーブル１９に接続されたケーブル３３に断線等の不具合が発生しないことが確実であるときにのみ、原点復帰動作が行なわれ、それ以外の状態では、インデックステーブル１９の原点復帰動作は行なわれずにエラー報知がなされるように構成した。この結果、バックアップＲＡＭ４４に記憶されたインデックステーブル１９の位置と実際の位置とが不一致となった場合でも、原点復帰動作に起因するケーブル３３等の断線を未然に防止することができるという優れた効果を得ることができる。
【００４４】
また、特に本実施形態では、手動操作キー４１によりインデックステーブル１９を遠隔からの手動操作により自在に回転させることを可能に構成したので、オペレータが、インデックステーブル１９をエラーの生じない位置つまりドグスイッチ４３がオン状態となる位置に容易にもっていくことができる。さらには、ディスプレイ３７にドグスイッチ４３のオン，オフ状態を表示するように構成したので、オペレータがドグスイッチ４３のオン，オフ状態を容易に知ることができるといったメリットも得ることができる。
【００４５】
尚、上記実施形態では、インデックステーブル１９（Ｂ軸）の原点復帰について本発明を適用したが、他の軸に関しても本発明を適用することができ、またパレットテーブルを有する工作機械にあっては、そのパレットテーブルの原点復帰にも適用することができる。また、本発明は数値制御工作機械１に限定されず、各種機器の回転軸の原点復帰に適用することができる。そして、上記実施形態の説明では、エラー報知の後に、手動操作キー４１を操作してインデックステーブル１９をオン動作位置に移動させるようにしたが、特殊操作による原点復帰を指示する前において、インデックステーブル１９をオン動作位置に移動させるようにすることもできる。
【００４６】
その他、例えばケーブル３３としては、電線に限らずエアー用のホース等も含まれ、また、バックアップＲＡＭ４４に限らず他の不揮発性メモリを用いることもでき、さらには、ドグスイッチの構成や、キー操作部（操作手段）の構成、ディスプレイの表示形態などについても種々の変形例が考えら得る等、本発明は要旨を逸脱しない範囲内で適宜変更して実施し得るものである。
【００４７】
【発明の効果】
以上の説明にて明らかなように、本発明の回転軸制御装置によれば、ドグスイッチを用いて原点復帰動作を行なわせるようにしたものにあって、操作手段の特殊操作により原点復帰が指示されたときには、ドグスイッチがオン状態ならばそのまま原点復帰動作を行なわせ、ドグスイッチがオフ状態ならば原点復帰動作を禁止すると共にエラー報知を行なうように構成したので、回転軸にケーブル等を接続したものにおいて、記憶された回転軸の位置と実際の回転軸の位置とが不一致となった場合でも、回転軸の原点復帰動作に起因するケーブル等の断線を未然に防止することができるという優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の一実施形態を示すもので、原点復帰動作における処理手順を示すフローチャート
【図２】 インデックステーブルの位置とドグスイッチの位置との関係を示す図
【図３】 数値制御工作機械の電気的構成を概略的に示すブロック図
【図４】 数値制御工作機械の本体部の要部の外観構成を示す斜視図
【図５】 インデックステーブルの正面図
【図６】 操作パネルの正面図
【図７】 従来例を示す図２相当図
【符号の説明】
図面中、１１は数値制御工作機械、１９はインデックステーブル（回転軸）、３１はシャフト、３２はチャック機構、３３はケーブル、３４はＢ軸モータ、３５は制御回路（原点復帰制御手段）、３７はディスプレイ（表示手段）、３８はキー操作部（操作手段）、３９は「原点復帰」キー、４０は「解除」キー、４１は手動操作キー（手動操作手段）、４２はドグ、４３はドグスイッチ、４４はバックアップＲＡＭを示す。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a rotary shaft control device that executes an origin return operation of a rotary shaft of, for example, a numerically controlled machine tool.
[0002]
[Problems to be solved by the invention]
For example, in a numerically controlled machine tool, there is one in which a work surface of a workpiece is changed by freely rotating an index table that holds the workpiece by a chuck mechanism by a servo motor. In such an index table, an operation for returning to the origin position is performed at an appropriate time. Conventionally, an index table is used to perform an origin return operation of the rotary shaft using a dog switch.
[0003]
That is, FIG. 7 schematically shows a state from the back side of the index table 1. Here, in the index table 1 as a rotating shaft, the shaft 2 is driven by a servo motor (not shown), and the forward direction (clockwise direction indicated by “+” in the drawing) and the reverse direction (counterclockwise indicated by “−” in the drawing). It can be freely rotated in the direction of rotation). Further, for example, a position where a predetermined origin O of the index table 1 coincides with the upper part (0 degree) is set as the origin position.
[0004]
A dog 3 is provided on the outer peripheral portion of the index table 1 at a position slightly closer to the forward direction than the origin O. On the apparatus side (fixed side), the dog 3 is slightly closer to the reverse direction than the 0 degree position. A dog switch 4 that is turned on by the dog 3 is provided at the position. In this case, the dog 3 turns on the dog switch 4 in the range of 2 to 3 degrees.
[0005]
Thus, for example, when the origin return key on the operation panel is turned on, the index table 1 is rotated at a high speed in the forward direction from the position shown in FIG. 7A, for example, and is switched to a low speed rotation when the dog switch 4 is turned on. When the dog switch 4 is turned off by a predetermined amount, the index table 1 is stopped and the origin is returned. In this case, the return to origin can be performed reliably in a short time.
[0006]
By the way, a cable 5 (or a hose for supplying air) for operating the chuck mechanism is connected to the index table 1. When the cable 5 is rotated in one direction without limitation, the cable 5 There is a concern that the shaft 2 may be wound and eventually disconnected. That is, when the origin return operation in the positive direction as described above is performed from the state where the dog 3 is positioned on the positive direction side of the dog switch 4 as shown in FIG. ), The index table 1 stops at a position rotated 360 degrees in the forward direction from the original 0 degree position, and the cable 5 is wound around the shaft 2.
[0007]
Therefore, conventionally, in order to deal with such a problem, the actual stop position of the index table 1 (servo motor) is always stored in the backup RAM, and the dog 3 is more positive than the dog switch 4 when returning to the origin. If the index table 1 is positioned in the reverse direction, the index table 1 is temporarily rotated in the reverse direction to return the dog 3 to the reverse direction side of the dog switch 4, and then the index table 1 is rotated in the forward direction to perform the origin return operation. ing.
[0008]
However, in the above, it is effective when the storage of the backup RAM and the stop position of the index table 1 match, but for example, when the contents of the backup RAM are cleared by replacing the board at the time of repair, When the power is turned off while the index table 1 is rotating, or when the index table 1 is rotated for some reason while the power is turned off, there is a discrepancy between the storage in the backup RAM and the actual stop position of the index table 1. When this occurs, there is still a possibility that the cable 5 is wound around the shaft 2 due to the return to origin operation and is disconnected.
[0009]
The present invention has been made in view of the above circumstances, and its purpose is to connect a cable or the like to the rotating shaft, even if the stored position of the rotating shaft and the actual position of the rotating shaft are inconsistent. Another object of the present invention is to provide a rotary shaft control device that can prevent disconnection of a cable or the like due to the origin return operation of the rotary shaft.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a rotating shaft control apparatus according to claim 1 of the present invention comprises an origin returning control means for returning a rotating shaft to an origin position based on an operation of a dog switch, and the origin returning control is provided. Means When the origin return is instructed by the normal operation of the operating means, if the dog switch is in the on state, the rotating shaft is rotated at a low speed in the forward direction to return to the origin position, and if the dog switch is in the off state, the rotation is performed. The shaft is rotated at a high speed in the forward direction from the opposite side of the on operation position until the dog switch is turned on, and after the dog switch is turned on, the rotating shaft is rotated at a low speed in the forward direction to return to the origin position. When the origin return is instructed by special operation of the operating means, if the dog switch is on, Rotate the rotation axis in the forward direction at low speed to return to the origin position The home position returning operation is performed, and when the dog switch is in an OFF state, the home position returning operation is prohibited and an error notification is performed.
[0011]
According to this, when it becomes impossible to determine on the device side whether the stop position of the rotary shaft is located on the forward direction side or the reverse direction side with respect to the dog switch, the operator performs a special operation of the operation means. When the home position return is instructed, the home position return operation is performed only when the dog switch is in the ON state, and in other states, the home position return operation is not performed and an error is notified. Therefore, when an origin return is instructed by a special operation, the origin return operation is performed only when it is certain that the cable connected to the rotating shaft will not be broken even if the origin return operation is performed. It becomes like this.
[0012]
At this time, manual operation means for freely rotating the rotary shaft by remote manual operation may be provided (invention of claim 2). According to this, when there is a possibility of an error when instructing the return to origin by a special operation, or when an error notification is made once, the operator freely rotates the rotating shaft by manual operation means. So that the position where no error occurs, that is, the position where the dog switch is turned on, can be easily moved, and then the origin return operation of the rotating shaft can be performed by instructing the origin return by a special operation. Become.
[0013]
Further, in this case, if display means for displaying the on / off state of the dog switch is provided (invention of claim 3), the operator looks at the display means to determine whether the dog switch is in the on state, that is, a special operation. Thus, it is possible to easily know whether or not an error occurs when instructing the return to origin, and when performing the operation by the manual operation means, the operation can be performed more easily.
[0014]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment (corresponding to claims 1 to 3) in which the present invention is applied to an index table of a numerically controlled machine tool will be described with reference to FIGS. First, FIG. 4 shows the external configuration of the main part of the main body of the numerically controlled machine tool (machining center) 11. Here, a column 13 is provided on the base 12 so as to extend upward. A headstock 15 can be moved up and down along a linear guide 14 provided on the front surface of the column 13 so as to extend in the vertical direction. It is supported by.
[0015]
The column 13 is provided with a Z-axis motor 16 and a ball screw mechanism (only a ball screw 17 is shown) for freely moving the headstock 15 in the vertical direction (Z-axis direction). A well-known XY table 18 is provided on the front surface of the base 12, and an index table 19, which will be described later, is attached to the XY table 18 as a rotating shaft. The XY table 18 is freely moved in the front-rear (X-axis) direction and the left-right (Y-axis) direction by driving an X-axis motor 20 and a Y-axis motor 21 (both are shown only in FIG. 3). The work W (see FIG. 5) supported by the index table 19 is freely moved in the XY directions.
[0016]
The headstock 15 is provided with a machining head 22 and a rotary tool magazine 23 and a tool changer 24. The machining head 22 has a main shaft 25 at its lower part and a main shaft motor 26 for rotating the main shaft 25 at its upper part. A tool 27 is replaceably attached to the main shaft 25.
[0017]
The tool magazine 23 has a plurality of tool pots for accommodating various tools 27 in a ring shape, and is rotated by driving of a magazine motor 28 so that a necessary tool pot (tool 27) is moved to the lowermost part. The tool is placed at the tool entry / exit position. Further, the tool changer 24 rotates the tool change arm 30 by driving a tool change motor 29 to exchange the tool 27 positioned at the tool entry / exit position with the tool 27 attached to the main shaft (tool 27). If there is only one of them, the tool is transferred to the other).
[0018]
As shown in FIG. 5, the index table 19 has a disk shape and rotates about a B axis extending in the left-right direction (parallel to the Y-axis direction) via a shaft 31 extending on the back side of the center portion. It is provided as possible. At this time, a chuck mechanism 32 is provided on the front side of the index table 19 (the side facing the left side in FIG. 4) to hold the workpiece W so as to sandwich the workpiece W from four directions. As shown in FIG. 2, a cable 33 for driving the chuck mechanism 32 is led out from the back side of the index table 19.
[0019]
The index table 19 (shaft 31) is freely rotated by a B-axis motor 34. As a result, the workpiece W is freely rotated by the drive of the B-axis motor 34 while being held on the front surface of the index table 19 by the chuck mechanism 23, so that the surface to be processed is changed. It is.
[0020]
FIG. 3 schematically shows the electrical configuration of the machine tool 1, and the machine tool 1 is provided with a control circuit 35 that performs overall control. The control circuit 35 is mainly composed of a microcomputer including a CPU, a ROM, a RAM, and the like, and via the motor drive circuit (servo driver) (not shown), the spindle motor 26, the X-axis motor 20, the Y-axis motor 21, The Z-axis motor 16, the B-axis motor 34, the magazine motor 28, and the tool change motor 29 are controlled. Each of these motors is provided with an encoder, and feedback control is performed by the output of this encoder.
[0021]
Thus, the control circuit 35 attaches the necessary tool 27 to the spindle 25 in accordance with the NC program inputted in advance, and indexes the work surface of the workpiece W by the index table 19, and the XY table 18 While the workpiece W is positioned freely in the horizontal direction, the spindle 25 (tool 27) is moved up and down while rotating, so that the machining operation on the workpiece W is automatically executed.
[0022]
At this time, an operation panel 36 is provided on the outer wall surface of a splash cover (not shown) that covers the main body of the machine tool 11. As shown in FIG. 6, the operation panel 36 includes a display 37 that functions as a display unit and a key operation unit 38. The display on the display 37 is controlled by the control circuit 35, and a key operation signal from the key operation unit 38 is input to the control circuit 35.
[0023]
In this case, although illustration as a whole is omitted, as shown in FIG. 6, the key operation unit 38 has a “origin return” key 39 and a “cancel” key 40 used for an origin return instruction to be described later. A plurality of operation keys such as are provided and function as operation means. The key operation unit 38 is also provided with a plurality of manual operation keys 41 as manual operation means for manually operating each axis (inching operation).
[0024]
The control circuit 35 is configured to execute the origin return operation of each axis when necessary and when the origin return is instructed by the operation of the key operation section 38 of the operator. An axis control device is configured. Hereinafter, a part related to the return to origin of the index table 19 (B axis) will be described.
[0025]
FIG. 2 schematically shows the state of the index table 19 from the back side. As described above, the index table 19 is driven in the forward direction (“ It is freely rotated in the clockwise direction indicated by “+” and in the reverse direction (counterclockwise direction indicated by “−” in the drawing). For example, the position where the predetermined origin O of the index table 19 coincides with the upper part (0 degree) is set as the origin position.
[0026]
On the outer peripheral portion of the index table 19, a dog 42 is provided at a position slightly closer to the positive direction than the origin O, and on the fixed side, the dog 42 is positioned at a position slightly reverse to the 0 degree position. A dog switch 43 is provided which is turned on by. As the dog switch 43, for example, a limit switch with reliable operation and high durability is employed. As shown in FIG. 3, the operation signal of the dog switch 43 is input to the control circuit 35. In this case, the dog 42 turns on the dog switch 43 in a range of, for example, 2 to 3 degrees.
[0027]
As shown in FIG. 3, a non-volatile memory, in this case, a backup RAM 44 is connected to the control circuit 35, and the stop position (angular coordinates) of the index table 19 (B-axis motor 34) is connected to the backup RAM 44. ) Is always remembered.
[0028]
As will be described later in the description of the operation, when the “origin return” key 39 of the key operation unit 38 is turned on (normal operation), the control circuit 35 uses the software configuration to make the index table 19 Is rotated in the forward direction (+ direction) from the opposite side of the on operation position where the dog switch 43 is turned on, and the dog switch 43 is returned to the origin position when the dog switch 43 is turned on. Therefore, the control circuit 35 functions as an origin return control means.
[0029]
On the other hand, for example, when the “return to origin” key 39 is turned on (special operation) while the “release” key 40 of the key operation unit 38 is turned on, the control circuit 35 turns the dog switch 43 on and off. If the dog switch 43 is in the ON state (the index table 19 is in the ON operation position), the origin return operation of the index table 19 is performed as it is. If the dog switch 43 is in the OFF state, the origin return operation is performed. It is prohibited and error notification is performed.
[0030]
In the present embodiment, the control circuit 35 displays the on / off state of the dog switch 43 on the display 37 during the above-described home position return operation. As shown in FIG. 6, the display is performed not only on the B axis but also on each axis. Further, when the manual operation key 41 of the key operation unit 38 is operated, the control circuit 35 rotates each axis by a minute angle according to the operation. In this case, when the “+ B” key 41a of the manual operation keys 41 is operated, the index table 19 is rotated in the forward direction. When the “−B” key 41b is operated, the index table 19 is rotated. Is rotated in the reverse direction.
[0031]
Next, the operation of the above configuration will be described with reference to FIG. The flowchart in FIG. 1 shows a processing procedure executed by the control circuit 35 when performing the origin return operation of the index table 19. In other words, the operator turns on the “origin return” key 39 of the key operation unit 38 as described above in order to perform the origin return operation of the index table 19 in a normal state (No in step S1). ).
[0032]
Then, in the next step S2, it is determined whether or not the dog switch 43 is on (the index table 19 is in the on operation position), and if the dog switch 43 is on as shown in FIG. (Yes), the process proceeds to step S4 described later. On the other hand, when the dog switch 43 is not in the on state (No in step S2), in step S3, the index table 19 is located in a direction opposite to the on operation position (the state shown in FIG. 2A). The dog switch 43 is rotated in the positive direction at a high speed until the dog switch 43 is turned on.
[0033]
In this case, the stop position of the index table 19 is always stored in the backup RAM 44 and is not shown in detail in FIG. 1, but the position of the index table 19 stored in the backup RAM 44 is opposite to the ON operation position. If it is in the direction, the index table 19 is rotated at high speed in the forward direction as it is. On the other hand, if the position of the index table 19 stored in the backup RAM 44 is in the forward direction from the ON operation position (the position shown in FIG. 2B), the index table 19 is once rotated in the reverse direction to turn on. The position is returned to the position opposite to the operating position (the position shown in FIG. 2A), and is continuously rotated at a high speed in the forward direction.
[0034]
Thus, when the index table 19 is rotated in the forward direction at high speed and the dog switch 43 is turned on, the index table 19 is switched to low speed rotation and rotated at low speed until the dog switch 43 is turned off (step S4). When the dog switch 43 is turned off, it is rotated in the forward direction at a lower speed until the origin signal of the B-axis motor 34 is detected by the encoder (step S5). When the origin signal of the B-axis motor 34 is detected, a predetermined grid is obtained. The index table 19 is rotated and stopped by the shift amount (step S6).
[0035]
As a result, the origin of the index table 19 is returned. At this time, since the index table 19 is rotated in the forward direction at high speed until the dog switch 43 is turned on using the dog switch 43, the origin return can be performed reliably in a short time. Further, when the index table 19 is positioned in the forward direction relative to the ON operation position at the time of return to origin (the dog 42 is positioned in the forward direction side than the dog switch 43), the index table 19 is once returned in the reverse direction. The index table 19 does not stop at a position rotated 360 degrees from the original origin position, and the cable 33 can be prevented from being wound around the shaft 31 in advance.
[0036]
Thus, there may be a case where a mismatch occurs between the storage in the backup RAM 44 and the actual stop position of the index table 19. For example, when the contents of the backup RAM 44 are cleared by replacing the board at the time of repair, the power is turned off while the index table 19 is rotating, the index table 19 is rotated for some reason while the power is turned off, etc. It is. If there is a discrepancy between the storage in the backup RAM 44 and the actual stop position of the index table 19 as described above, the index table 19 is moved forward from the original origin position when the origin return operation is performed as described above. There is a risk that the cable 33 is wound around the shaft 31 and is disconnected at a position rotated 360 degrees.
[0037]
Therefore, when there is a possibility that a mismatch occurs between the storage in the backup RAM 44 and the actual stop position of the index table 19, the operator instructs the return to origin by a special operation of the key operation unit 38. (Yes in step S1). Specifically, the “return to origin” key 39 is turned on while the “release” key 40 is turned on. Then, in the next step S7, it is determined whether or not the dog switch 43 is on (the index table 19 is in the on operation position).
[0038]
If the dog switch 43 is turned on as shown in FIG. 2C (Yes in step S7), the process proceeds to step S4 as it is, and the origin return operation is performed as described above. Of course, when the origin is returned, the fact that the index table 19 is at the origin is stored in the backup RAM 44.
[0039]
On the other hand, if dog switch 43 is off (No in step S7), the origin return operation is not performed and error notification is performed (step S8). This error notification is performed, for example, by display on the display and sounding of a buzzer. At this time, the display 37 displays that the B-axis dog switch 43 is off.
[0040]
Therefore, if the stored contents of the backup RAM 44 are not reliable, the operator may instruct the origin return by a special operation, so that the dog switch 43 is in the on state, that is, the index table 19 is in the on operation position. Only when it can be detected (determined), the origin return operation is performed, and when the position of the index table 19 is unknown, the origin return operation is not performed and the cable 33 is wound around the shaft 31. Such a situation is prevented in advance. Further, the operator can easily know that the dog switch 43 is in the OFF state by looking at the display on the display 37.
[0041]
When the error notification is performed (step S8), the operator then checks the actual position of the index table 19 and the cable 33, and the “+ B” key 41a or “−B” of the key operation unit 38. The key 41b is operated, and the index table 19 is rotated in a direction in which the cable 33 is not entangled with the shaft 31 by manual operation from a remote location, and is brought to the ON operation position shown in FIG.
[0042]
At this time, when the index table 19 comes to the ON operation position, the display on the display 37 is switched to the fact that the dog switch 43 is ON, so that the key operation may be stopped at that time. After that, by instructing the return to origin by a special operation again, this time becomes Yes in step S7, and the return to origin of the index table 19 is performed.
[0043]
As described above, according to the present embodiment, when the origin return is instructed by a special operation, it is sure that no trouble such as disconnection occurs in the cable 33 connected to the index table 19 even if the origin return operation is performed. Only when the home position return operation is performed, in other cases, the home position return operation of the index table 19 is not performed and an error notification is made. As a result, even when the position of the index table 19 stored in the backup RAM 44 and the actual position do not coincide with each other, it is possible to prevent disconnection of the cable 33 and the like due to the return to origin operation. Can be obtained.
[0044]
In particular, in the present embodiment, since the index table 19 can be freely rotated by manual operation from a remote position by the manual operation key 41, the operator can move the index table 19 to a position where no error occurs, that is, the dog switch 43. Can be easily brought to a position where the is turned on. Furthermore, since the display 37 displays the on / off state of the dog switch 43, it is possible to obtain an advantage that the operator can easily know the on / off state of the dog switch 43.
[0045]
In the above embodiment, the present invention is applied to the origin return of the index table 19 (B axis). However, the present invention can be applied to other axes, and in a machine tool having a pallet table. It can also be applied to return to the origin of the pallet table. The present invention is not limited to the numerically controlled machine tool 1 and can be applied to return to the origin of the rotary shafts of various devices. In the description of the above embodiment, after the error notification, the manual operation key 41 is operated to move the index table 19 to the ON operation position. However, before the origin return is instructed by a special operation, the index table 19 It is also possible to move 19 to the ON operation position.
[0046]
In addition, for example, the cable 33 includes not only an electric wire but also an air hose and the like, and not only the backup RAM 44 but also other non-volatile memory can be used. Various modifications can be considered for the configuration of the (operation means), the display form of the display, and the like, and the present invention can be implemented with appropriate modifications without departing from the scope of the invention.
[0047]
【The invention's effect】
As apparent from the above description, according to the rotary shaft control device of the present invention, the origin return operation is performed using the dog switch, and the origin return is instructed by the special operation of the operation means. When the dog switch is on, the home position return operation is performed as it is. Even if the stored position of the rotating shaft and the actual position of the rotating shaft do not match, it is possible to prevent the disconnection of the cable or the like due to the origin returning operation of the rotating shaft. Play.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1, showing an embodiment of the present invention, is a flowchart showing a processing procedure in an origin return operation
FIG. 2 is a diagram showing the relationship between the position of the index table and the position of the dog switch
FIG. 3 is a block diagram schematically showing the electrical configuration of a numerically controlled machine tool
FIG. 4 is a perspective view showing an external configuration of a main part of a main body of a numerical control machine tool.
FIG. 5 is a front view of an index table.
FIG. 6 is a front view of the operation panel.
FIG. 7 is a view corresponding to FIG. 2 showing a conventional example.
[Explanation of symbols]
In the drawing, 11 is a numerically controlled machine tool, 19 is an index table (rotating shaft), 31 is a shaft, 32 is a chuck mechanism, 33 is a cable, 34 is a B-axis motor, 35 is a control circuit (origin return control means), 37 Is a display (display means), 38 is a key operation unit (operation means), 39 is a "return to origin" key, 40 is a "release" key, 41 is a manual operation key (manual operation means), 42 is a dog, 43 is a dog switch 44 indicate backup RAMs.

Claims (3)

回転軸（１９）の原点復帰を指示するための操作手段（３８）と、
前記回転軸（１９）が原点位置よりも逆回転方向寄りの所定のオン動作位置にあるときにオン動作するドグスイッチ（４３）と、
前記操作手段（３８）の操作により原点復帰が指示されたときに、前記ドグスイッチ（４３）の動作に基づいて前記回転軸（１９）を原点位置に復帰させる原点復帰制御手段（３５）とを備える回転軸制御装置であって、
前記原点復帰制御手段（３５）は、前記操作手段（３８）の通常操作により原点復帰が指示された場合には、前記ドグスイッチ（４３）がオン状態ならば前記回転軸（１９）を正方向に低速回転させて原点位置に復帰させると共に、前記ドグスイッチ（４３）がオフ状態ならば、前記回転軸（１９）を前記オン動作位置よりも逆方向側から該ドグスイッチ（４３）がオンするまで正方向に高速回転させ、該ドグスイッチ（４３）がオンした後該回転軸（１９）を正方向に低速回転させて原点位置に復帰させ、
前記操作手段（３８）の特殊操作により原点復帰が指示されたときには、前記ドグスイッチ（４３）がオン状態ならばそのまま前記回転軸（１９）を正方向に低速回転させて原点位置に復帰させる原点復帰動作を行なわせ、前記ドグスイッチ（４３）がオフ状態ならば原点復帰動作を禁止すると共にエラー報知を行なうように構成されていることを特徴とする回転軸制御装置。Operating means (38) for instructing the return of the origin of the rotary shaft (19) ;
A dog switch (43) that is turned on when the rotation shaft (19) is at a predetermined on-operation position closer to the reverse rotation direction than the origin position;
When the homing has been instructed by the operation means (38) operated, prior Symbol homing control means for returning said rotating shaft (19) to the origin position based on the operation of Dogusuitchi (43) and (35) A rotation axis control device comprising:
When the origin return is instructed by the normal operation of the operation means (38), the origin return control means (35) moves the rotating shaft (19) in the forward direction if the dog switch (43) is in an ON state. When the dog switch (43) is turned off while rotating at a low speed and the dog switch (43) is in an off state, the rotating shaft (19) is moved in the forward direction from the opposite direction side to the on operation position until the dog switch (43) is turned on. , And after the dog switch (43) is turned on, the rotating shaft (19) is rotated at a low speed in the forward direction to return to the origin position,
When an origin return is instructed by a special operation of the operating means (38) , if the dog switch (43) is in an ON state , the origin is returned by rotating the rotating shaft (19) at a low speed in the forward direction. The rotating shaft control device is configured to perform an operation and prohibit an origin return operation and perform an error notification if the dog switch (43) is in an OFF state. 前記回転軸（１９）を遠隔からの手動操作により自在に回転させる手動操作手段（４１）を備えることを特徴とする請求項１記載の回転軸制御装置。The rotating shaft control device according to claim 1, further comprising manual operation means (41) for freely rotating the rotating shaft (19) by a manual operation from a remote location. 前記ドグスイッチ（４３）のオン，オフ状態を表示する表示手段（３７）を備えることを特徴とする請求項１又は２記載の回転軸制御装置。The rotary shaft control device according to claim 1 or 2, further comprising display means (37) for displaying an on / off state of the dog switch (43) .

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