JP5252999B2 - 数値制御装置および位置ずれ補正方法 - Google Patents

Description

この発明は、マスタ軸およびスレーブ軸を同期制御する数値制御（Ｎｕｍｅｒｉｃａｌ Ｃｏｎｔｒｏｌ；以下ＮＣと記載する）装置に関し、特に１軸をマスタ軸およびスレーブ軸の２軸のサーボモータで駆動する数値制御装置、およびマスタ軸およびスレーブ軸の位置ずれ補正方法に関するものである。

同期制御を行う数値制御装置においては、電源断などにより位置ずれが発生して、マスタ軸およびスレーブ軸の同期関係が崩れている場合、例えば、サーボオンを検知した後、一度、両軸の原点復帰動作を行うことにより、マスタ軸およびスレーブ軸間の位置ずれを解消し同期を取ることが行われている。

原点復帰動作によりマスタ軸およびスレーブ軸間の位置ずれを補正する方法に関しては、従来、同期制御軸の可動範囲において、マスタ軸およびスレーブ軸のグリッド位置のずれ量とグリッドシフト量を基にした原点復帰動作によりマスタ軸およびスレーブ軸の位置合わせを行うものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

また、従来の数値制御装置において、原点復帰動作をせずに、マスタ軸およびスレーブ軸間の位置ずれを解消するために、サーボオンを検知した時点でマスタ軸およびスレーブ軸間の位置ずれ量を算出し、ずれ量分の指令をスレーブ軸へ与えることにより、マスタ軸位置およびスレーブ軸の位置合わせをする機能を持つものもある。

特開平８−２２３１３号公報

しかしながら、例えば、マスタ軸とスレーブ軸の２台のサーボモータで垂直軸の水平荷重物を軸移動させるような数値制御装置において、ストアードストロークリミット近傍で電源断された場合には、同期制御軸間の負荷バランスに偏りがあると、マスタ軸がストアードストロークリミットの範囲外となったり、補正動作時にスレーブ軸がストアードストロークリミットの範囲外に移動するような位置となったりする場合がある。このような場合には、補正動作中にスレーブ軸がストアードストロークリミットに到達し、移動できなくなるという事態が発生するという課題があった。

図５および図６は上記課題を説明する図であり、図５は、従来の数値制御装置の機能の概念を示す図である。電源断などにより、マスタ軸２１およびスレーブ軸２２の同期関係が崩れた場合に、オペレータが機械操作盤１８から非常停止解除などの操作を行い、数値制御装置がサーボオン１９を検知した時、位置補正量算出部２０は、マスタ軸２１およびスレーブ軸２２を駆動するサーボモータ２４，２７に接続されたエンコーダ２５，２８からのフィードバック位置をもとにマスタ軸２１とスレーブ軸２２の位置のずれを補正するための位置補正量を算出する。そして、軸移動指令部２９は位置補正量算出部２０で算出した位置補正量をもとにスレーブ軸２２の制御部２６に対して軸移動指令を与える。

図６は、従来のマスタ軸とスレーブ軸の位置補正方法を示す図であり、スレーブ軸がストアードストロークリミットに到達し、移動できなくなる状態を説明する図である。図６において、スレーブ軸を補正するため、マスタ軸の位置Ｐ１を基準として、マスタ軸およびスレーブ軸の位置のずれ量εだけスレーブ軸の位置Ｐ２をマスタ軸の位置Ｐ１の方向へ移動させることにより、同期制御軸間の位置を補正する。このとき、マスタ軸の位置Ｐ１がストアードストロークリミットの範囲外にあるため、補正動作中にスレーブ軸がストアードストロークリミットに到達し、その後移動できなくなる。

上述したように、ストアードストロークリミットの近傍で電源断された場合に、マスタ軸がストアードストロークリミットの範囲外にある場合や、補正動作時にスレーブ軸がストアードストロークリミットの範囲外に移動するような位置へマスタ軸が移動した場合には、マスタ軸およびスレーブ軸間の位置ずれを補正することができなかった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、マスタ軸とスレーブ軸のいずれか一方がストアードストロークリミットを外れた位置にある場合においても、両軸の位置ずれを補正することができる数値制御装置および位置ずれ補正方法を得ることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の数値制御装置は、マスタ軸およびスレーブ軸を同期制御する数値制御装置において、マスタ軸およびスレーブ軸の機械原点からの距離を算出する距離算出手段と、算出された距離に基づいて、マスタ軸およびスレーブ軸の機械原点から遠い方の軸を補正軸として選択する補正軸選択手段と、補正軸の補正量を算出する補正量算出手段と、補正軸を機械原点方向へ前記補正量だけ移動させる補正手段と、を有することを特徴とする。

また、本発明の位置ずれ補正方法は、同期制御されるマスタ軸およびスレーブ軸間の位置ずれ補正方法において、マスタ軸およびスレーブ軸の機械原点からの距離を算出する距離算出工程と、算出された距離に基づいて、マスタ軸およびスレーブ軸の機械原点から遠い方の軸を補正軸として選択する補正軸選択工程と、補正軸の補正量を算出する補正量算出工程と、補正軸を機械原点方向へ前記補正量だけ移動させる補正工程と、を有することを特徴とする。

この発明によれば、マスタ軸およびスレーブ軸の機械原点からの距離を算出して、機械原点から遠い方の軸を補正軸として選択するので、マスタ軸とスレーブ軸のいずれか一方がストアードストロークリミットを外れた位置にある場合に、ストアードストロークリミット内にある軸を基準として、他方の軸を移動させて補正動作をすることができるので、補正動作途中でストアードストロークリミットに達して停止してしまうことなく、良好に補正動作を完了することができる、という効果を奏する。

以下に、本発明にかかる数値制御装置および位置ずれ補正方法の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

実施の形態
図１は、本発明にかかる数値制御装置の実施の形態の機能の概念を示す図である。電源断などにより、マスタ軸４およびスレーブ軸５の同期関係が崩れた場合に、オペレータが機械操作盤１から非常停止解除などの操作を行い、数値制御装置がサーボオン２を検知した時、位置補正量算出部３は、マスタ軸４およびスレーブ軸５を駆動するサーボモータ７，１０に接続されたエンコーダ８，１１からのフィードバック位置と機械原点位置１５をもとにマスタ軸４とスレーブ軸５の位置のずれを補正するための位置補正量を算出する。一方、軸移動指令部１２は位置補正量算出部３で算出した位置補正量をもとにマスタ軸４またはスレーブ軸５の制御部６，９に対して軸移動指令を与える。

また、ストアードストロークリミットの範囲外における移動速度設定部１３は、マスタ軸４およびスレーブ軸５の位置補正量が０で無い軸に対して、ストアードストロークリミットの位置１６の範囲外にあるかを判断し、範囲外にある場合は、予め設定されたストアードストロークリミットの範囲外における速度１７を適用する。

なお、機械原点位置１５、および、パラメータなどにより指定されるストアードストロークリミットの位置１６、ストアードストロークリミットの範囲外における速度１７は、数値制御装置の持つ内部メモリ上のデータ格納領域１４に格納されている。

図２は、位置補正量算出部３の行う位置補正量を算出するための手順を示すフローチャートである。位置補正量算出部３は、まず、ステップＳ１において、マスタ軸およびスレーブ軸の位置補正量の初期化を行い、ステップＳ２に進む。

次に、ステップＳ２では、マスタ軸およびスレーブ軸の位置と機械原点位置をもとにマスタ軸およびスレーブ軸の機械原点からの距離を算出し、ステップＳ３に進む。

ステップＳ３では、マスタ軸およびスレーブ軸の位置と機械原点の位置関係を判断し、マスタ軸およびスレーブ軸の位置の間に機械原点がない場合はステップＳ４へ進み、マスタ軸およびスレーブ軸の位置の間に機械原点がある場合はステップＳ５へ進む。

ステップＳ４では、ステップＳ２で算出したマスタ軸およびスレーブ軸の機械原点からの距離を用いて、機械原点からより離れている軸を判断し、マスタ軸が機械原点からより離れている場合はステップＳ７に進み、スレーブ軸が機械原点からより離れている場合はステップＳ８に進む。

ステップＳ５では、マスタ軸の位置がストアードストロークリミットの範囲外かを判断し、範囲外の場合はステップＳ７に進み、範囲内の場合はステップＳ６に進む。ステップＳ６では、スレーブ軸の位置がストアードストロークリミットの範囲外かを判断し、範囲外の場合はステップＳ８に進み、範囲内の場合はステップＳ４に進む。

ステップＳ７では、マスタ軸およびスレーブ軸の位置をもとにマスタ軸の位置補正量を算出する。ステップＳ８では、マスタ軸およびスレーブ軸の位置をもとにスレーブ軸の位置補正量を算出する。マスタ軸とスレーブ軸の位置が一致している場合は、マスタ軸およびスレーブ軸の位置補正量は共に０となる。

ここで、ステップＳ２は、マスタ軸およびスレーブ軸の機械原点からの距離を算出する距離算出工程（距離算出手段）を構成している。また、ステップＳ３乃至Ｓ６は、マスタ軸およびスレーブ軸の機械原点からの距離の比較により補正軸を選択する補正軸選択工程（補正軸選択手段）を構成している。さらに、ステップＳ７およびＳ８は、補正軸の補正量を算出する補正量算出工程（補正量算出手段）を構成している。なお、軸移動指令部１２（図１）は、補正軸を機械原点方向へ補正量だけ移動させることにより、マスタ軸とスレーブ軸間の位置ずれ量を補正する補正工程（補正手段）を構成している。

図３は、ストアードストロークリミット範囲外における補正軸の移動速度を設定するための手順を示すフローチャートである。ステップＳ９では、マスタ軸の位置補正量が０かを判断し、０以外の場合はステップＳ１０に進み、０の場合はステップＳ１１に進む。ステップＳ１０では、マスタ軸の位置がストアードストロークリミットの範囲外にあるかを判断し、範囲外にある場合はステップＳ１３に進み、範囲内の場合は終了する。

ステップＳ１１では、スレーブ軸の位置補正量が０かを判断し、０以外の場合はステップＳ１２に進み、０の場合は終了する。ステップＳ１２では、スレーブ軸の位置がストアードストロークリミットの範囲外にあるかを判断し、範囲外にある場合はステップＳ１４に進み、範囲内の場合は終了する。

ステップＳ１３では、マスタ軸の移動速度をストアードストロークリミットの範囲外における速度に設定する。ステップＳ１４では、スレーブ軸の移動速度をストアードストロークリミットの範囲外における速度に設定する。

図４は、本実施の形態のマスタ軸とスレーブ軸の位置補正方法を示す図である。図４において、機械原点Ｐ０とマスタ軸の位置Ｐ１までの距離Ｍｄと機械原点Ｐ０とスレーブ軸の位置Ｐ２までの距離Ｓｄとの大小比較により、機械原点からより離れているマスタ軸を補正軸とするため、スレーブ軸の位置を基準として、マスタ軸およびスレーブ軸の位置のずれ量εだけマスタ軸を機械原点方向へ移動させることにより、同期制御軸間の位置を補正する。

本実施の形態によれば、マスタ軸およびスレーブ軸の機械原点からの距離を算出して、機械原点から遠い方の軸を補正軸として選択するので、マスタ軸とスレーブ軸のいずれか一方がストアードストロークリミットを外れた位置にある場合に、ストアードストロークリミット内にある軸を基準として、他方の軸を移動させて補正動作をすることができ、補正動作途中でストアードストロークリミットに達して停止してしまうことなく、良好に補正動作を完了することができる。

このように、本実施の形態の数値制御装置においては、電源断などにより同期関係が崩れた位置によらず、サーボオン時の軸位置がストアードストロークリミットの範囲外にある場合でも、マスタ軸とスレーブ軸間の位置の位置ずれを補正することができるため、従来、軸がストアードストロークリミットの範囲外にある場合は、工作機械メーカが独自に制御装置に組み込むラダーシーケンスにより行っていた位置合わせの動作が不要となり、ラダープログラムを簡素化したり、開発負荷を軽減したりするといった効果がある。

以上のように、本発明は、マスタ軸およびスレーブ軸を同期制御する数値制御装置に適用されて有用であり、特に、マスタ軸とスレーブ軸の２台のサーボモータで垂直軸の水平荷重物を軸移動させるような数値制御装置に適用されて好適なものである。

本発明の数値制御装置の実施の形態の機能の概念を示す図である。 位置補正量算出部の行う位置補正量を算出するための手順を示すフローチャートを示す図である。 ストアードストロークリミット範囲外における補正軸の移動速度を設定するための手順を示すフローチャートを示す図である。 実施の形態のマスタ軸とスレーブ軸の位置補正方法を示す図である。 従来の数値制御装置の機能の概念を示す図である。 従来のマスタ軸とスレーブ軸の位置補正方法を示す図である。

符号の説明

１，１８ 機械操作盤
２，１９ サーボオン
３，２０ 位置補正量算出部
４，２１ マスタ軸
５，２２ スレーブ軸
６，９，２３，２６ 制御部
７，１０，２４，２７ サーボモータ
８，１１，２５，２８ エンコーダ
１２，２９ 軸移動指令部
１３ ストアードストロークリミットの範囲外における移動速度設定部
１４ データ格納領域
１５ 機械原点位置
１６ ストアードストロークリミットの位置
１７ ストアードストロークリミットの範囲外における速度

Claims (8)

1. マスタ軸およびスレーブ軸を同期制御する数値制御装置において、
   マスタ軸およびスレーブ軸の機械原点からの距離を算出する距離算出手段と、
   算出された距離に基づいて、マスタ軸およびスレーブ軸の機械原点から遠い方の軸がストアードストロークリミット範囲外にある場合に補正軸として選択する補正軸選択手段と、
   前記補正軸の補正量を算出する補正量算出手段と、
   前記補正軸を機械原点方向へ前記補正量だけ移動させる補正手段と、
   を有することを特徴とする数値制御装置。
2. 前記補正手段は、前記補正軸のストアードストロークリミット範囲外における移動を、予め設定された専用速度で行う
   ことを特徴とする請求項１に記載の数値制御装置。
3. 前記距離算出手段は、マスタ軸およびスレーブ軸を駆動するサーボモータに接続されたエンコーダからのフィードバック位置と機械原点位置をもとにマスタ軸およびスレーブ軸の機械原点からの距離を算出する
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の数値制御装置。
4. 前記補正量は、マスタ軸およびスレーブ軸の位置の差である
   ことを特徴とする請求項１、２または３に記載の数値制御装置。
5. 同期制御されるマスタ軸およびスレーブ軸間の位置ずれ補正方法において、
   マスタ軸およびスレーブ軸の機械原点からの距離を算出する距離算出工程と、
   算出された距離に基づいて、マスタ軸およびスレーブ軸の機械原点から遠い方の軸がストアードストロークリミット範囲外にある場合に補正軸として選択する補正軸選択工程と、
   前記補正軸の補正量を算出する補正量算出工程と、
   前記補正軸を機械原点方向へ前記補正量だけ移動させる補正工程と、
   を有することを特徴とする位置ずれ補正方法。
6. 前記補正工程は、前記補正軸のストアードストロークリミット範囲外における移動を、予め設定された専用速度で行う
   ことを特徴とする請求項５に記載の位置ずれ補正方法。
7. 前記距離算出工程は、マスタ軸およびスレーブ軸を駆動するサーボモータに接続されたエンコーダからのフィードバック位置と機械原点位置をもとにマスタ軸およびスレーブ軸の機械原点からの距離を算出する
   ことを特徴とする請求項５または６に記載の位置ずれ補正方法。
8. 前記補正量は、マスタ軸およびスレーブ軸の位置の差である
   ことを特徴とする請求項５、６または７に記載の位置ずれ補正方法。

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