CN101169638A - 数字控制器 - Google Patents

Abstract

一种数字控制器，能够缩短在不同控制系统之间转移对主轴的控制所需的时间。确定主轴控制指令是否包括在一个控制系统的加工程序中。如果包括了主轴控制指令，就执行指令并且在速度控制模式下将主轴指定信息和命令的旋转速度和方向信息进行存储，在位置控制模式下将主轴指定信息和命令的旋转位置和速度信息进行存储。当读取取消主轴控制的指令时，对指定主轴的控制及存储的主轴控制状态信息都被转移到其它控制系统。在其它控制系统的加工程序中读取获取主轴控制的指令，其它控制系统就根据转移的主轴控制状态开始对指定主轴的控制。对所有的控制系统的程序执行处理。

Description

数字控制器

技术领域

本发明涉及一种用于控制机床的数字控制器，尤其是能够执行多系统控制的数字控制器。

背景技术

通常例如机床的工业机器都是由数字控制器控制，所述数字控制器具有多个彼此独立或同步的控制系统。在这种控制下存在两种情况：每个控制系统具有主轴；不同的控制系统轮流控制一个主轴。

例如，在工件附着于不同控制系统分别控制并同步旋转的主轴上的情况下，在启动各个控制系统控制的主轴时可能产生时延，从而对工件造成损害。为了预防这种情况，提出了一种数字控制器，其中一个控制系统的加工程序包括用于另一控制系统的控制指令，基于所述一个控制系统的加工程序将控制主轴的指令数据同时下发到所述一个控制系统和另一控制系统，从而消除启动主轴的时延并且能够同时操作主轴(见JP3-71205A)。

在具有多个控制系统的传统数字控制器中，当由一个控制系统的主轴控制被转移至另一控制系统时，必须在主轴停止时进行主轴控制的转移。当主轴停止时进行主轴控制的转移是没有问题的，但是当主轴由一个控制系统控制进行旋转时，主轴的旋转必须减缓直到停止，然后主轴的控制才能转移至另一控制系统。因此，存在的问题是需要大量的时间去转移主轴的控制。

发明内容

本发明提供了一种数字控制器，能够在短时间内将主轴的控制从一个系统转移到另一系统。

本发明的数字控制器具有多系统控制功能并且包括：用于控制至少一个主轴的多个控制系统；和当主轴的控制要从一个控制系统转移到另一控制系统时，将所述一个控制系统控制的主轴的控制状态信息从所述一个控制系统转移到所述另一系统的装置，其中所述另一控制系统以通过所述一个控制系统保持的主轴的控制状态开始对主轴的控制。

主轴的控制状态信息包括关于主轴被控制在位置控制模式还是被控制在速度控制模式的信息。

当主轴被控制在位置控制模式时，该关于主轴控制状态的信息包括关于主轴旋转位置和主轴旋转速度的信息。

当主轴被控制在速度控制模式时，该关于主轴控制状态的信息包括关于主轴旋转速度和主轴旋转方向的信息。

加工程序中的指令指定控制将要被转移的主轴。

根据上述配置，主轴的控制可以从一个控制系统转移到另一控制系统，不需停止主轴旋转。由于在转移主轴控制时不需要减缓且停止主轴旋转，所以不需要复杂的步骤就能在短时间内切换控制主轴的控制系统。

附图说明

图1是描述根据本发明一实施例的数字控制器的主要部分的框图；

图2是描述根据所述实施例的带有解释的示例加工程序的示意图；和

图3是描述根据所述实施例的切换控制主轴的控制系统的处理流程图。

具体实施方式

图1是描述根据本发明一实施例的数字控制器10的主要部分的框图。CPU11是整体控制数字控制器10的处理器。CPU11通过总线19读取存储在ROM12中的系统程序，并且根据所述系统程序控制数字控制器。RAM13存储临时计算数据、显示数据和操作者通过显示/MDI单元20输入的各种数据，其中显示/MDI单元20包括例如CRT和LCD的显示器及键盘。CMOS存储器14由电池(图未示)供电，是非易失性存储器，其即使在到数字控制器的电源关闭时也能位于存储状态。存储在CMOS存储器14中的是通过接口15读取或通过显示/MDI单元70输入的用于控制系统#1和#2的加工程序。进一步地，用于产生和编辑加工程序及其它应用程序的编辑器程序存储在ROM12中。

接口15使得数字控制器10能够和外部设备相连。PC(可编程控制器)16，通过I/O单元17将信号输出至机床的辅助设备(例如，例如刀具改变器的机器手的制动器)，根据存储在数字控制器10中的序列程序控制所述机床。PC16也接收机床机壳上提供的操作面板的不同切换信号并且在执行必要的信号处理后将信号发送至CPU11。

在所述实施例中，数字控制器10具有控制系统#1和#2。各个轴的轴控制电路30x1、30z1、30x2、30z2从CPU11处接收各个轴的运动指令量，并将各个轴的指令输出至伺服放大器40x1、40z1、40x2、40z2。一收到指令，伺服放大器40x1、40z1、40x2、40z2就驱动机床的各个轴的伺服马达50x1、50z1、50x2、50z2。各个轴的伺服马达50x1、50z1、50x2、50z2都包括位置/速度检测器，并且将位置/速度反馈信号从位置/速度检测器反馈到轴控制电路30x1、30z1、30x2、30z2中相关的一个轴控制电路，然后执行位置/速度反馈控制。在图1中省略了位置/速度反馈。

主轴控制电路60s和60s2接收主轴旋转指令并将主轴速度信号分别输出至主轴放大器70s1、70s2。主轴放大器70s1、70s2接收主轴速度信号，然后以指定的速度旋转主轴马达SM1、SM2。位置编码器80s1、80s2与主轴旋转同步的将反馈脉冲输出至主轴控制电路60s1、60s2，从而执行速度控制。当控制模式被切换到主轴位置(C-轴)控制模式时，主轴控制电路60s1、60s2基于命令的旋转位置和一次旋转信号及反馈脉冲控制主轴的位置，从而控制主轴的旋转位置。

在所述实施例中，控制系统#1包括用于驱动系统#1的X-轴和Z-轴的伺服马达50x1、50z1，轴控制电路30x1、30z1，伺服放大器40x1、40z1，主轴马达SM1，主轴控制电路60s1，主轴放大器70s1和位置编码器80s1。类似地，控制系统#2包括用于驱动系统#2的X-轴和Z-轴的伺服马达50x2、50z2，轴控制电路30x2、30z2，主轴马达SM2，主轴控制电路60s2，主轴放大器70s2和位置编码器80s2。

上述数字控制器的硬件配置和具有两个控制系统的传统数字控制器的硬件配置相同。本发明的数字控制器和传统数字控制器的不同之处在于将主轴控制从一个控制系统转移到另一控制系统的控制。

图2是描述根据所述实施例的示例加工程序的示意图。事先准备好控制系统#1的加工程序和控制系统#2的加工程序并将其存储在CMOS存储器14中。CPU11一块一块地读取将要执行的程序。

在图2所示的程序中，后面带有数字的“N”表示程序的序列号。后面带有数字的“S”表示主轴的速度指令，后面带有数字的“P”表示指定的主轴。特别的，“P1”指定系统#1初始包括的主轴#1，P2指定系统#2初始包括的主轴#2。M03表示正向(顺时针方向)的主轴旋转指令，M04表示反向(逆时针方向)的主轴旋转指令，G01表示直线内插指令(切割进给)，后面带有数字的“Z”表示Z轴位置指令，后面带有数字的“F”表示进给轴(X-轴、Z-轴)的速度指令，M100表示等待码，K0表示取消主轴控制的码，K1表示启动主轴控制的码，M50表示将主轴的控制模式切换到位置控制模式的指令，后面带有数字的“C”表示命令主轴旋转位置的码。

在系统#1的程序中，在序列号N1000处，编程了在正向(M03)以100r.p.m的速度(S100)旋转主轴#1(P1)的指令块，在序列号N1010处，编程了以主轴每转10mm的速度将系统#1的Z-轴移动到100mm的位置的指令块。同时，在系统#2的程序中，在序列号N2000处，读取在反向(M04)以600r.p.m的速度旋转主轴#2(P2)的指令块，在序列号N2010处，下发以主轴每转10mm的速度将系统#2的Z-轴移动到-50mm的位置的指令块。系统#1和#2的控制模式都初始设为速度控制模式。

根据系统#1的程序中的“N1100M100P2K1；”指令块，系统#1执行控制系统之间的等待(M100)。特别的，命令控制系统#1等待直到系统#2的等代码M100也被读取，然后启动对主轴#2的控制(P2)。另一方面，根据系统#2的程序中的“N2100 M100 P2 K0；”指令块，命令控制系统#2执行系统间的等待(M100)，然后取消对主轴#2的控制(P2)。结果是，对主轴#2的控制被转移到控制系统#1。在转移中，主轴#2的控制状态信息也被转移到系统#1。在所述例中，主轴#2的600r.p.m.(S600)和反向旋转(M04)的控制状态信息也被转移到系统#1。在系统#1中，根据主轴#2的控制状态的转移信息(反向600r.p.m.)开始对主轴#2的控制。结果是，系统#1控制主轴#1和主轴#2。因此，在保持控制状态的情况下，主轴#2的控制被转移到系统#1，缩短了在控制系统之间转移主轴控制所需的时间。

接下来，在序列号“N1200”处，读取“M50 P1”的指令，将主轴#1的控制模式切换到位置控制模式。在序列号“N1210”处，读取“P1 C150.F500”的指令，将主轴#1以500deg/min的速度移动到150度的旋转位置。在序列号“N1300”处，读取“M100 P1 K0”的指令，执行系统之间的等待，然后取消对主轴#1的控制(K0)。另一方面，在系统#2的程序的序列号“N2300”处，读取“M100 P1 K1”的指令，执行系统之间的等待，然后启动对主轴#1的控制。此时，主轴#1的控制状态信息，即150度的旋转位置(C150)和500deg/min的旋转速度(F500)，被从控制系统#1转移到系统#2。然后，在序列号“N2300”处，读取“P1 C-50”的指令，系统#2将主轴#1旋转到-50度的旋转位置。

同时，控制系统#1保持序列号“N1400”所示的对主轴#2的控制。根据序列号“N1500”处的指令“M100 P2 K0”，执行系统之间的等待，然后取消系统#1对主轴#2的控制。根据系统#2的序列号“N2500”处的指令“M100P2 K1”，执行系统之间的等待，然后系统#2启动对主轴#2的控制。此时，主轴#2的控制状态信息(“N1400”处的“S500 P2 M03”)被从系统#1转移到系统#2，从而控制系统#2以500r.p.m.的速度在正向驱动控制主轴#2。

图3是描述由CPU11执行的控制主轴的切换控制系统的处理流程图。CPU11一块一块地读取控制系统的加工程序，确定是否有对主轴的控制指令(步骤a1)。特别的，确定在读取的块中是否包括主轴(P1、P2)速度指令码“S”或主轴主轴旋转位置指令码“C”。如果读取的块中不包括主轴的控制指令，执行步骤a6。如果读取的块中包括主轴的控制指令，为指令中P码指定的主轴执行命令的过程(步骤a2)。例如，当在系统#1的程序的“N1000”序列号处读取“S100 P1 M03；”的指令块时，CPU11将以100rpm.的速度将主轴#1正向旋转的指令下发到系统#1的主轴控制电路60s1，然后主轴控制电路60s1以正向100rpm.的速度控制主轴#1的主轴伺服马达SM1。

接下来，确定指定主轴的当前控制模式是速度控制模式还是位置控制模式(如果命令码是S-码就确定为速度控制模式，如果命令码是C-码就确定为位置控制模式)(步骤a3)。如果确定控制模式为速度控制模式，就存储指定主轴的信息、命令的旋转速度和命令的旋转方向(步骤a4)。如果确定控制模式为位置控制模式，就存储指定主轴的信息(P1、P2)、命令的旋转位置和命令的旋转速度(步骤a5)，然后执行步骤a6。

在步骤a6，确定读取的块中是否包括改变指定主轴的控制系统的指令。特别的，确定读取的块中是否有指令“K0”或“K1”(步骤a7)。如果没有这样的指令，执行步骤a11。当确定有这样的指令时，确定所述指令是用于取消(K0)主轴控制还是获取(K1)主轴控制(步骤a8)，如果是用于取消主轴控制，执行控制系统间的等待(和等待码M100一起命令取消和获取主轴控制的码K0、K1)，然后控制系统中将要取消的主轴(P1、P2)控制就被转移到要启动主轴控制的控制系统。此时，在步骤a4或a5中存储的指定主轴的控制的当前状态就被转移到将要启动对指定主轴的控制的控制系统。特别的，当主轴处于速度控制模式下时，转移主轴的命令的旋转速度和旋转方向信息，当主轴处于位置控制模式下时，转移命令的旋转速度和旋转位置信息(步骤a9)，然后执行步骤a11。

另一方面，确定在步骤a8编程了启动主轴控制的指令(K1)而不是取消主轴控制的指令(K0)，执行系统间的等待，将取消对指定主轴控制的控制系统中的编程有指令(K1)的指定主轴(P1、P2)包括进来。此时，接收到指定主轴的控制状态并设为主轴控制功能。此后，控制系统根据接收到的控制状态开始对主轴的控制(步骤a10)，然后执行步骤a11。

在图2所示的程序的例子中，当在控制系统#1的程序中序列号“N1100”处读取“M100 P2 K1”的指令时，等待直到在控制系统#2的程序中序列号“N2100”处读取指令“M100 P2 K1”的码“M100”后，主轴#2的控制被从控制系统#2转移到控制系统#1，在控制转移的同时，主轴#2的控制状态，即正向600r.p.m.的信息，也被转移到控制系统#1。

在步骤a11，确定是否所有的控制系统的程序中都完成了对主轴控制的检查和执行，如果否，返回步骤a1开始上述处理。

Claims (5)

1.一种具有多系统控制功能的数字控制器，其包括：

用于控制至少一个主轴的多个控制系统；和

当主轴的控制要从一个控制系统转移到另一控制系统时，将所述一个控制系统控制的主轴的控制状态信息从所述一个控制系统转移到所述另一系统的装置，

其中所述另一控制系统以通过所述一个控制系统保持的主轴的控制状态开始对主轴的控制。

2.根据权利要求1所述的数字控制器，其中主轴的控制状态信息包括关于主轴被控制在位置控制模式还是被控制在速度控制模式的信息。

3.根据权利要求2所述的数字控制器，其中当主轴被控制在位置控制模式时，该关于主轴控制状态的信息包括关于主轴旋转位置和主轴旋转速度的信息。

4.根据权利要求2所述的数字控制器，其中当主轴被控制在速度控制模式时，该关于主轴控制状态的信息包括关于主轴旋转速度和主轴旋转方向的信息。

5.根据权利要求1所述的数字控制器，其中加工程序中的指令指定控制将要被转移到的主轴。

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