CN102841569A - 用于机床系统的操控装置及机床系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种用于机床系统的操控装置及机床系统。该机床系统包括至少一个驱动器和数字控制器，该操控装置包括：适于连接到驱动器和数字控制器中的任意一个的共用接口；用于实现用于数字控制器的手轮功能的手轮功能实现模块；和用于实现用于驱动器的基本操作面板功能的基本操作面板功能实现模块；其中，共用接口包括：识别模块，用于识别出连接到共用接口的设备的类型是数字控制器还是驱动器；启用模块，用于在识别出为数字控制器时启用手轮功能实现模块、在识别出为驱动器时启用基本操作面板功能实现模块；以及收发模块，用于在所启用的模块和连接到共用接口的设备之间传递数据。采用本发明方案能够降低构建机床系统的成本。

Description

用于机床系统的操控装置及机床系统

技术领域

本发明涉及机床领域，尤其涉及一种用于机床系统的操控装置，以及具有该操控装置的机床系统。

背景技术

机床系统特别是数控机床系统通常包括机床主体、数字控制器(NC，Numeric Controller)和至少一个驱动器。特别地，在标准的数控机床系统配置中，通常为一个数字控制器配置两个或三个驱动器。机床主体例如包括机架、输入装置(例如手轮)、至少一个电机等构件。驱动器用于控制电机带动负载运动。数字控制器按照预定的程序控制相应的驱动器。作为机床的输入装置，手轮一般可在需要时用于进行手动操作。通常手轮在其输入端可以为转轮形式或者为用户界面形式。通过旋转手轮的转轮或者操控手轮的用户界面，可以设置电机的工作位置；数字控制器能够响应于手轮的输入，控制相应的驱动器驱动相应的电机转动到设定的工作位置。

通常，每一个驱动器都配置有一个基本操作面板(BOP，Basic Operation Panel)，BOP是一个人机交互的面板。通过BOP可以显示驱动器的报警等状态。而且，通过BOP，操作者可以设置驱动器的参数以进行空载下的试运行、以及以点动JOG操作方式操作驱动器等。其中，所谓的点动JOG操作方式就是：操作者点按BOP上的相应操作按钮，在点击该按钮的瞬间驱动器动作，而一旦抬离该按钮，驱动器便停止动作。这样，也可以使得在驱动器的驱动下电机带动负载达到指定位置。

当前市售的每个驱动器几乎都配备有一个独立的BOP。这样，对于包含两个或更多个驱动器的机床系统而言，该机床系统中必然包含两个或更多个独立的BOP，这样的机床系统的成本相对较高。

发明内容

本发明实施例的一个方面是提供一种用于机床系统的操控装置，以将手轮的功能和基本操作面板的功能集成在一个操控装置中实现，从而能够降低构建机床系统的成本。

本发明实施例的另一个方面是提供一种成本相对较低的机床系统。

本发明实施例的再一个方面是提供一种用于机床系统的操控方法，以能够以简单的方法识别与共用接口连接的设备的类型，并能够根据识别出的不同的类型操控启用不同的功能。

根据本发明实施例的一个方面，提供一种用于机床系统的操控装置，其中，所述机床系统包括至少一个驱动器和一个数字控制器，所述操控装置包括：

一共用接口，适于连接到所述驱动器和所述数字控制器中的任意一个；

手轮功能实现模块，用于实现用于所述数字控制器的手轮功能；以及

基本操作面板功能实现模块，用于实现用于所述驱动器的基本操作面板功能；

其中，所述共用接口包括：识别模块，用于识别出连接到所述共用接口的设备的类型是数字控制器还是驱动器；启用模块，用于在所述识别模块识别出的设备的类型为数字控制器时，启用所述手轮功能实现模块；以及在所述识别模块识别出的设备的类型为驱动器时，启用所述基本操作面板功能实现模块；以及收发模块，用于在所述启用模块所启用的模块和连接到所述共用接口的设备之间传递数据。

在本发明实施方式中，通过将手轮功能实现模块和基本操作面板功能实现模块集成在操控装置中，并在操控装置中设置一共用接口，该共用接口能够识别与其连接的设备的类型，并在识别出为数字控制器时启用手轮功能实现模块，以实现用于数字控制器的手轮功能，以及在识别出为驱动器时启用基本操作面板功能实现模块，以实现用于驱动器的基本操作面板功能，使得能够节省材料开支，以降低构建机床系统的成本，同时不会影响机床系统的现有功能。

较佳地，所述收发模块还用于在所述识别模块和连接到所述共用接口的设备之间传递数据；且所述识别模块包括：发送子模块，用于经由所述收发模块向连接到所述共用接口的设备发送查询报文；接收子模块，用于经由所述收发模块接收来自所述设备的反馈消息，所述反馈消息包括与所述设备的类型有关的标识；以及第一识别子模块，用于根据所述接收子模块接收的反馈消息中包含的标识，识别出所述设备的类型。

在本发明实施方式中，通过操控装置中的共用接口向与其连接的设备发送查询报文，并根据该设备反馈的消息中包含的设备类型的标识，识别该设备的类型，使得操控装置能够以简单的、无需占用任何硬件资源的方式识别与其连接的设备的类型，从而使得该操控装置后续能够相应地实现手轮的功能或者基本操作面板的功能。

可替选地，所述识别模块包括：获取子模块，用于在所述共用接口连接到一设备后，获取所述共用接口的至少一个引线上的电位；以及第二识别子模块，用于根据所述获取子模块获得的电位，确定所述设备的类型。

在本发明实施方式中，通过操控装置中的共用接口获取与其连接的引线上的电位，并根据该电位确定与其连接的设备的类型，使得操控装置能够以简单的硬件方式识别与其连接的设备的类型，从而使得该操控装置后续能够相应地实现手轮的功能或者基本操作面板的功能。

较佳地，所述共用接口支持热插拔。更佳地，所述共用接口支持串行外围接口协议、内部集成电路总线协议、通用串行总线协议和蓝牙协议中的任一。

根据本发明实施方式，操控装置中的共用接口支持热插拔，例如该共用接口支持串行外围接口协议、内部集成电路总线协议、通用串行总线协议或蓝牙协议，使得在机床系统处于运行状态时，能够方便地插入或者拔出该操控装置，例如可以根据实际需要将该操控装置插入与驱动器连接，或者将该操控装置拔出后重新插入与数字控制器连接等。

较佳地，所述操控装置还包括用户界面，所述用户界面中用于配合所述手轮功能实现模块11实现手轮功能的部分与用于配合所述基本操作面板功能实现模块12实现基本操作面板功能的部分至少部分复用。

根据本发明实施方式，配合手轮功能实现模块实现手轮功能的用户界面可以与配合基本操作面板功能实现模块实现基本操作面板功能的用户界面至少部分复用，使得能够进一步节省材料开支，从而降低了构建机床系统的成本。

较佳地，所述操控装置可以是便携式设备，其可通过线缆与相应的数字控制器或驱动器连接。或者，更为优选地，所述操控装置还可以通过无线方式与相关设备连接。

根据本发明实施例的另一个方面，提供一种机床系统，包括：机床主体；数字控制器；至少一个驱动器；以及适于与所述数字控制器和所述驱动器中的任意一个连接的根据本发明的操控装置。

根据本发明实施方式，通过在机床系统中配置适于与数字控制器和驱动器中的任意一个连接的操控装置，使得能够降低该机床系统的成本。

根据本发明实施例的再一方面，提供一种用于机床系统的操控方法，其中，所述机床系统包括一数字控制器和至少一个驱动器，所述操控方法包括：向经由一共用接口连接到的设备发送查询报文，其中所述共用接口适于连接所述驱动器和所述数字控制器中任意一个设备；接收来自所述设备的反馈消息，所述反馈消息携带有用于标识所述设备是数字控制器还是驱动器的设备类型的标识；根据所述反馈消息中包含的设备类型的标识，识别所述设备的类型；以及在识别出所述设备的类型为数字控制器时，启动用于实现用于数字控制器的手轮功能的模块；以及在识别出所述设备的类型为驱动器时，启动用于实现用于驱动器的基本操作面板功能的模块。

根据本发明实施方式提供的用于机床系统的操控方法，使得能够以简单的方式识别与共用接口连接的设备为数字控制器还是驱动器，从而使得后续能够相应地启用用于数字控制器的手轮功能或者用于驱动器的基本操作面板功能。

附图说明

下文将以明确易懂的方式通过对优选实施方式的说明并结合附图来对本发明上述特性、技术特征、优点及其实施方式予以进一步说明，其中：

图1为根据本发明实施方式的机床系统的结构示意图，其中示出了操控装置的细节；

图2为根据本发明实施方式的机床系统的结构示意图，其中示出了操控装置中共用接口的细节；

图3为根据本发明实施方式的识别模块的一种结构示意图；

图4为根据本发明实施方式的识别模块的另一种结构示意图；

图5为示出根据本发明实施方式的操控装置与机床系统中的其它设备连接所用的接口协议的示意图；以及

图6为根据本发明实施方式，机床系统中的操控装置识别与其连接的设备的流程示意图。

参考符号表

1    机床系统

10   操控装置

11   手轮功能实现模块

12   基本操作面板(BOP)功能实现模块

13   共用接口

15   驱动器

16   数字控制器(NC)

131  识别模块

132  启用模块

133  收发模块

1311 发送子模块

1312 接收子模块

1313 第一识别子模块

1314 读取子模块

1315  第二识别子模块

22-25 流程图的步骤

具体实施方式

本发明的发明人通过研究发现以下内容：

1、基本操作面板(BOP)是一个人机交互的面板，其本身并不存储驱动器的任何数据，而且BOP也不需要识别不同的驱动器。例如，假设机床系统中的三个驱动器都含有P20这个参数，若想要修改第一个驱动器的P20的值，在将BOP连接到第一个驱动器上后，BOP不需要识别所连接的是第几个驱动器，它只需要直接读取并修改P20的值即可。因此，使得机床系统中的每个驱动器都有一个BOP并不是必须的，也即，可以使用一个BOP为多个驱动器服务；

2、在使用一个单独的BOP为多个驱动器服务时，例如在调试驱动器时，可以将该单独的BOP先后连接到各个驱动器，以分别为这些驱动器设置参数及调试；在调试结束后，若需要查看某个驱动器的报警等状态信息，则可以将该单独的BOP与该驱动器连接，以显示该驱动器的报警等状态信息。一般而言，由于每个驱动器上都有一个报警LED指示灯，当有警告发生时，该LED灯会变亮，在LED灯亮后，可以将BOP连接到亮灯的驱动器上，以查看该驱动器的具体报警信息；

3、一般而言，只有在对驱动器进行调试期间，需要使用基本操作面板(BOP)为驱动器设置参数，例如设置驱动器的现场总线地址等。而且，一般而言，驱动器的点动JOG操作功能也仅在调试期间通过BOP控制使用；而在调试结束后，BOP的作用仅剩下显示驱动器的报警等状态信息，即，BOP通常只在调试阶段使用，而在调试结束后，BOP便很少被用到。然而在对驱动器进行调试期间，手轮不会被使用，在调试结束后，即正常操作期间，操作者可以通过旋转手轮的转轮或者操控手轮的用户界面，设置电机的工作位置，从而数字控制器能够响应于手轮的输入，控制相应的驱动器驱动相应的电机转动到设定的工作位置。也就是说，手轮通常只在驱动器调试结束后使用，而不在驱动器调试阶段使用，因此，操作者几乎不会同时使用到手轮和BOP，因此，可以考虑机床系统中的手轮与BOP集成在一个单元中，以起到进一步节约成本的作用。

然而，由于手轮的功能是属于NC的，而BOP的功能是属于驱动器的，且手轮的功能不能在驱动器上使用，BOP的功能不能在NC上使用，因此，如果将手轮的功能与BOP的功能集成在一个单元中实现时，需要使得该单元能够根据与其连接的设备的类型的不同而选择实现手轮的功能或者BOP的功能。

为此，在本发明的一个实施方式中提出一种用于机床系统的操控装置，以将手轮的功能和BOP的功能都集成在该操控装置中实现。

参见图1，图1为根据本发明实施方式的一种机床系统1的示意图。该机床系统1包括：机床主体(未示出)、数字控制器(NC)16、驱动器15以及适于与数字控制器16或驱动器15中的任意一个连接的操控装置10。其中，驱动器15可以为一个或多个，在图1中示出为三个，即驱动器a、驱动器b和驱动器c。

为了表示操控装置10在同一时刻最多只能与一个驱动器15连接或者与一个NC 16连接，在图1中，将操控装置10与任一驱动器15或NC 16的连接用虚线表示，即在同一时刻最多只能有其中一条虚线表示的连接存在，也就是说，在同一时刻操控装置10可以与驱动器a、驱动器b、驱动器c和NC中的一个连接。

在图1中，示出了操控装置10的细节。该操控装置10包括：共用接口13，其适于连接到驱动器15和NC 16中的任意一个；手轮功能实现模块11，用于实现用于NC的手轮的功能；以及BOP功能实现模块12，用于实现用于驱动器的BOP的功能。

共用接口13的细节示出在图2中，共用接口13包括：识别模块131，用于识别出连接到共用接口13的设备的类型是NC还是驱动器；启用模块132，用于在识别模块131识别出的设备的类型为NC时，启用手轮功能实现模块11，以及在识别模块131识别出的设备的类型为驱动器时，启用BOP功能实现模块12；以及收发模块133，用于在启用模块132所启用的模块和连接到共用接口13的设备之间传递数据。如图1所示的操控装置10，其集成有BOP和手轮两个功能模块，而且还配置了适于连接到驱动器和NC中的任意一个的共用接口13。共用接口13能够自动识别出与之连接的是驱动器还是NC。而且，共用接口13还可以在识别出操控装置10与驱动器15连接时，启用操控装置10中用于实现BOP功能的模块12，即此时操控装置10能够作为BOP使用；而在识别出操控装置10与NC 16连接时，启用操控装置10中用于实现手轮功能的模块11，即此时操控装置10能够作为手轮使用。由此，BOP和手轮二者被集成在同一操控装置中，且在不同的时段(调试期和操控期)分别启动相应的功能。

其中，共用接口的识别功能可以采用多种方式来实现，例如可以采用软件判别来实现，也可以通过硬件判别来实现。由此，如果采用软件方式，这里所提及的识别模块和启用模块可以由一个CPU及其外围设备来实现。优选地，这个CPU可以是该操控装置10的中央处理器，即与用于实现手轮功能和BOP功能的处理器为同一处理器，但其功能仍可作为共用接口的一部分。当然，根据实际情况，本领域技术人员还可以选择其他实现方式，例如选择使用与共用接口的物理部分集成在一起处理芯片等。这些可选方案对于本领域技术人员而言是显而易见的。

图3示例性地示出了采用软件判别来实现的一个例子。如图3所示，优选地，收发模块133还可用于在识别模块131和连接到共用接口13的设备之间传递数据；且识别模块131包括：发送子模块1311，用于经由收发模块133向连接到共用接口13的设备发送查询报文；接收子模块1312，用于经由收发模块133接收来自所述设备的反馈消息，所述反馈消息包括与所述设备的类型有关的标识；以及第一识别子模块1313，用于根据接收子模块1312接收的反馈消息中包含的标识，识别出所述设备的类型。

可替选地，共用接口中的识别功能还可以通过硬件判别来实现。例如，识别模块131还可以如图4所示包括：获取子模块1314，用于在共用接口13连接到一设备后，获取共用接口13的至少一个引线上的电位；以及第二识别子模块1315，用于根据获取子模块1314获得的电位，确定所述设备的类型。

具体地，可以预先进行如下设置：当共用接口13与驱动器15连接时，共用接口13的引线上的电位为高，而当共用接口13与NC 16连接时，共用接口13的引线上的电位为低。如此，在共用接口13连接到一设备后，可以根据获取到的与该设备连接的共用接口13的某个引线上的高电位，确定该设备为驱动器15，或者根据获取到的共用接口13的该引线上的低电位，确定该设备为NC 16。相反设置同样可以达到相同的识别效果。此外，可选地，还可以将共用接口13中的一个引线设定为用于确定是否有设备连接，而另一个引线设定为用于判断所连接设备的类型。

通过上述软件的方式，即在识别模块131与连接到共用接口13的设备之间设置类似软件握手协议的流程，或者通过上述硬件的方式，即由识别模块131读取共用接口13的引线上的电位的方式，使得操控装置10能够以简单的方式识别与其连接的设备的类型，以便该操控装置10后续能够相应地实现手轮的功能或者BOP的功能。

通过以上配置，本发明实施方式中的操控装置10例如在调试期间或报警期间充当BOP，即提供初始在BOP中的功能：1、提供驱动器的参数设置的功能；2、提供驱动器的报警/状态显示的功能；3、提供驱动器的点动JOG操作的功能。但是在操控期间，操控装置10充当一个手轮，即提供初始在手轮中的功能：如手轮输入。

此外，为了使得在机床系统运行时，能够方便地插拔操控装置10，可以将操控装置10配置成支持热插拔功能。操控装置10与机床系统中的其它设备连接所采用的接口协议可以为串行外围接口协议SPI、内部集成电路总线协议I²C、通用串行总线协议USB、蓝牙协议等。采用这些协议的接口均支持热插拔。

在操控装置10的接口选择好之后，NC 16和驱动器15的接口应当与操控装置10所选择的接口相适配。例如，当操控装置10选择使用USB接口时，NC和驱动器也应当使用USB接口。

由于操控装置10支持热插拔，使得在机床系统处于运行状态时，能够方便地插入或者拔出该操控装置10。例如，可以根据实际需要将操控装置10插入与驱动器15连接，或者根据需要将操控装置10拔出后重新插入与NC 16连接，或者根据实际需要将操控装置10再次拔出后重新插入与驱动器15连接等。

优选地，操控装置10还可以包括用户界面(未示出)，该用户界面中用于配合手轮功能实现模块11实现手轮功能的部分与用于配合BOP功能实现模块12实现BOP功能的部分至少部分复用。

例如，操控装置10中用于实现BOP功能的用户界面可以与现有BOP的用户界面一致，例如，其中包括在设置驱动器的参数时用于使参数值增大的增量按钮，以及用于使参数值减小的减量按钮。操控装置10中用于实现手轮功能的用户界面可以与现有手轮的用户界面一致，例如，其中包括在设置电机的工作点位置时用于使电机转动角度增大的增量按钮，以及用于使电机转动角度减小的减量按钮。这样，操控装置10中用于实现BOP功能的用户界面中包含的增量按钮可以与操控装置10中用于实现手轮功能的用户界面中包含的增量按钮复用，操控装置10中用于实现BOP功能的用户界面中包含的减量按钮可以与操控装置10中用于实现手轮功能的用户界面中包含的减量按钮复用。也就是说，在不同时刻(调试期或操控期)增量按钮和减量按钮可实现不同的功能。当然，也可以将操控装置10中用于实现BOP功能的用户界面中的其它按钮、显示区域或其它部分与操控装置10中用于实现手轮功能的用户界面中的其它按钮、显示区域或其它部分复用，此处不再赘述。

本发明实施方式还提供一种用于机床系统的操控方法，如图6所示，其中，机床系统包括一数字控制器和至少一个驱动器，该操控方法具体包括：

步骤22：向经由一共用接口连接到的设备发送查询报文，其中所述共用接口适于连接所述驱动器和所述数字控制器中任意一个设备；

步骤23：接收来自所述设备的反馈消息，所述反馈消息携带有用于标识所述设备是数字控制器还是驱动器的设备类型的标识；

步骤24：根据所述反馈消息中包含的设备类型的标识，识别所述设备的类型；

步骤25：在识别出所述设备的类型为数字控制器时，启动用于操控数字控制器的手轮功能模块；以及在识别出所述设备的类型为驱动器时，启动用于操控驱动器的基本操作面板功能模块。

本发明提出了用于机床系统的操控装置及机床系统。该机床系统包括至少一个驱动器和数字控制器。该操控装置包括：用于实现用于数字控制器的手轮功能的手轮功能实现模块；用于实现用于驱动器的基本操作面板功能的基本操作面板功能实现模块；以及适于连接到驱动器和数字控制器中的任意一个的共用接口；其中，该共用接口包括：识别模块，用于识别出连接到共用接口的设备是数字控制器还是驱动器；启用模块，用于在识别出为数字控制器时启用手轮功能实现模块、在识别出为驱动器时启用基本操作面板功能实现模块；以及收发模块，用于在所启用的模块和连接到共用接口的设备之间传递数据。由于本发明提出的操控装置能够在不同时间分别用于操控数字控制器和驱动器，因而可以采用这一单个操控装置替代原有的多个分立的操控设备(如手轮和多个BOP)。因此，采用本发明方案能够降低构建机床系统的成本，提高设备的利用率。

上文通过附图和优选实施方式对本发明进行了详细展示和说明，然而本发明不限于这些已揭示的实施方式，本领域技术人员从中推导出来的其它方案也在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种操控装置(10)，其用于操控具有至少一个驱动器(15)和一个数字控制器(16)的机床系统(1)，

所述操控装置(10)包括：

一手轮功能实现模块(11)，其实现用于所述数字控制器(16)的手轮功能；以及

一基本操作面板功能实现模块(12)，其实现用于所述驱动器(15)的基本操作面板功能；

一共用接口(13)，适于连接到所述驱动器(15)和所述数字控制器(16)中任一，该共用接口(13)包括：

一识别模块(131)，用于识别出连接到所述共用接口(13)的设备的类型是数字控制器还是驱动器；

一启用模块(132)，其在所识别出的设备类型为数字控制器(16)时，启用所述手轮功能实现模块(11)；以及在所识别出的设备类型为驱动器(15)时，启用所述基本操作面板功能实现模块(12)；以及

一收发模块(133)，用于在所启用的模块和连接到所述共用接口(13)的设备之间传递数据。

2.如权利要求1所述的操控装置(10)，其中，所述收发模块(133)还用于在所述识别模块(131)和连接到所述共用接口(13)的设备之间传递数据；且所述识别模块(131)包括：

发送子模块(1311)，用于经由所述收发模块(133)向连接到所述共用接口(13)的设备发送查询报文；

接收子模块(1312)，用于经由所述收发模块(133)接收来自所述设备的反馈消息，所述反馈消息包括与所述设备的类型有关的标识；以及

第一识别子模块(1313)，用于根据所述接收子模块(1312)接收的反馈消息中包含的标识，识别出所述设备的类型。

3.如权利要求1所述的操控装置(10)，其中，所述识别模块(131)包括：

获取子模块(1314)，用于在所述共用接口(13)连接到一设备后，获取所述共用接口(13)的至少一个引线上的电位；以及

第二识别子模块(1315)，用于根据所述获取子模块(1314)获得的电位，确定所述设备的类型。

4.如权利要求1-3中任一项所述的操控装置(10)，其中，所述共用接口(13)支持热插拔。

5.如权利要求4所述的操控装置(10)，其中，所述共用接口(13)支持串行外围接口协议、内部集成电路总线协议、通用串行总线协议和蓝牙协议中的任一。

6.如权利要求1-3中任一项所述的操控装置(10)，还包括用户界面，所述用户界面中用于配合所述手轮功能实现模块(11)实现手轮功能的部分与用于配合所述基本操作面板功能实现模块(12)实现基本操作面板功能的部分至少部分复用。

7.如权利要求1所述的操控装置(10)，其中所述操控装置(10)为便携式设备。

8.一种机床系统(1)，包括：

机床主体；

数字控制器(16)；

至少一个驱动器(15)；以及

适于与所述数字控制器(16)和所述驱动器(15)中的任意一个连接的如权利要求1-7中任一项所述的操控装置(10)。

9.一种用于机床系统的操控方法，其中，所述机床系统包括一数字控制器和至少一个驱动器，所述操控方法包括：

向经由一共用接口连接到的设备发送查询报文(22)，其中所述共用接口适于连接到所述驱动器和所述数字控制器中任意一个；

接收来自所述设备的反馈消息，所述反馈消息携带有用于标识所述设备是数字控制器还是驱动器的设备类型的标识(23)；

根据所述反馈消息中包含的设备类型的标识，识别所述设备的类型(24)；以及

在识别出所述设备的类型为数字控制器时，启动用于操控数字控制器的手轮功能模块；以及在识别出所述设备的类型为驱动器时，启动用于操控驱动器的基本操作面板功能模块(25)。

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