CN103111907B - 机床旋转轴的定位方法 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例公开了一种机床旋转轴的定位方法，该方法包括以下步骤：根据机床旋转轴的初始位置的初始坐标和目标位置的目标坐标计算目标位置的定位坐标；根据定位坐标和初始位置的初始坐标计算旋转轴转动的最小角度；旋转轴转过最小角度以完成定位；将目标位置的目标坐标设置为目标位置的当前坐标。本发明实施例能够减少旋转轴定位时转过的角度，缩短旋转轴定位的时间，提高机床的效率。
Description
技术领域
本发明属于数控技术领域，具体是涉及一种机床工作轴旋转轴的定位方法。
背景技术
在数控机床中，工作轴的运动主要包括定位和进给。在工作轴的进给过程中，工作轴接触工件表面以对工件进行加工；而在工作轴的定位过程中，工作轴一般不接触工件，此时要求工作轴尽可能快地由初始位置运动到目标位置。而工作轴的定位包括直线定位和旋转定位，直线定位中，传动机构将电机的旋转运动转换成工作轴的直线运动；旋转定位中，传动机构将电机的旋转运动转换成工作轴的旋转，机床通过工作轴的直线运动或旋转运动完成定位。
然而，现有技术中旋转轴定位存在以下问题：首先，若旋转轴定位的目标位置的角度坐标和旋转轴当前所处的位置的角度坐标之间的差值大于旋转轴转动一圈的角度值，旋转轴将会转动超过一圈的角度。假设旋转轴旋转一周转过的角度为360，若旋转轴定位的目标位置的角度坐标为180，当前所处的位置的角度坐标为720，则旋转轴定位时需要转过540的角度。但旋转轴的目标位置和当前位置的实际角度差只是180，旋转轴只需要转过180的角度即可完成定位。现有技术中旋转轴定位需要较长的定位时间，降低了机床的效率。
发明内容
本发明实施例提供一种机床旋转轴的定位方法，以解决现有技术中旋转轴定位时转过的角度大，旋转轴定位时间长，机床效率低的技术问题。
为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种机床旋转轴的定位方法，该方法包括以下步骤：根据机床上旋转轴定位指令的初始位置的初始坐标和目标位置的目标坐标计算目标位置的定位坐标；根据定位坐标和初始位置的初始坐标计算旋转轴转动的最小角度；旋转轴转过最小角度以完成定位；将目标位置的目标坐标设置为目标位置的当前坐标。
其中，根据机床上旋转轴的初始位置的初始坐标和目标位置的目标坐标计算目标位置的定位坐标的步骤具体包括：获取旋转轴的初始位置的初始坐标Pia以及目标位置的目标坐标Pib；计算旋转轴的初始位置和目标位置实际的位置差Li1，具体的计算公式如下为Li1=（Pia-Pib）%Si，其中，Si为旋转轴旋转一圈坐标的变化值；根据实际的位置差Li1计算目标位置的定位坐标Pic，具体的计算公式如下：
其中，获取旋转轴的初始位置的初始坐标Pia以及目标位置的目标坐标Pib的步骤之后还包括：判断旋转轴是否开启快速定位功能，若旋转轴已经开启快速定位功能，计算旋转轴的初始位置和目标位置实际的位置差Li1。
其中，旋转轴绕其轴线转动。
其中，判断旋转轴是否开启快速定位功能的步骤具体包括：查询机床旋转轴的参数配置表，根据参数配置表判断旋转轴是否开启快速定位功能。
其中，最小角度的大小为定位坐标和初始位置初始坐标之间差值的绝对值。
其中，旋转轴转过最小角度以完成定位的步骤具体包括：若坐标之间差值为正，旋转轴向第一方向转过最小角度；若坐标之间差值为负，旋转轴向与第一方向相反的第二方向转过最小角度。
其中，旋转轴旋转一圈坐标的变化值为360。
其中，该方法具体包括：依次判断机床所有工作轴是否为旋转轴，并计算机床上每一旋转轴转动的最小角度及其目标位置的定位坐标；根据指令将指定的旋转轴转过相应的最小角度，并将目标位置的目标坐标设置为旋转轴的目标位置的当前坐标。
本发明实施例提供的机床旋转轴的定位方法通过计算目标位置的定位坐标以求出旋转轴转动的最小角度，并将旋转轴转过该最小角度以完成定位，同时将目标位置的目标坐标设置为目标位置的当前坐标。相较于现有技术而言，本发明实施例提供的定位方法只需要转过更小的角度即可完成旋转轴的定位，减少了旋转轴定位时转过的角度，缩短了旋转轴定位的时间，提升了机床的效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明机床旋转轴的定位方法一实施例的流程示意图；以及
图2是本发明机床旋转轴的定位方法另一实施例的流程示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明作进一步的详细描述。以下实施例仅用于说明本发明，但不应用来限定本发明的范围。
请参阅图1，图1是本发明机床旋转轴的定位方法一实施例的流程示意图。本发明实施例机床旋转轴的定位方法包括以下步骤。
步骤S101：根据机床旋转轴的初始位置的初始坐标和目标位置的目标坐标计算目标位置的定位坐标。
下面将结合表1详细讲述本发明实施例的定位方法的具体流程，表1是本发明实施例的定位方法中初始位置的初始坐标、目标位置的目标坐标、目标位置的定位坐标以及目标位置的当前坐标的一一对应表。
| 初始位置的初 | 目标位置的目 | 目标位置的 | 目标位置的当 |
| 始坐标 | 标坐标 | 定位坐标 | 前坐标 |
| 7200 | 0 | 7200 | 0 |
| 7200 | 1 | 7201 | 1 |
| 7200 | 350 | 7190 | 350 |
| 7200 | 370 | 7210 | 370 |
| 7200 | 7100 | 7100 | 7100 |
| 7200 | 7000 | 7360 | 7000 |
表1
需要说明的是，本实施例中，旋转轴转动一圈其坐标值的变化为360。在本发明其他的实施例中，旋转轴转动一圈坐标值的变化也可以为其他的数值，本发明对此不作限定。表1中的具体数值也仅用于方便地解释本发明的工作流程，其具体数值可以根据需要而自行设定，如将初始位置的坐标一律设置为3600或36。
下文将根据初始位置坐标为7200、目标位置的目标坐标为1的情况讲述目标位置的定位坐标的计算过程。如表1所示，若旋转轴的初始位置的初始坐标Pia为7200，目标位置的目标坐标Pib为1，计算目标位置的定位坐标Pic为7201。目标位置的定位坐标Pic的具体计算过程如下所示。
首先，计算旋转轴的初始位置和目标位置实际的位置差Li1，具体的计算公式为Li1=（Pia-Pib）%Si，其中，Si为旋转轴旋转一圈坐标的变化值，%为求余运算的符号，通过上述公式计算出位置差Li1为359。
其次，根据位置差Li1计算目标位置的定位坐标Pic，具体的计算公式为：
通过上述公式计算出定位坐标Pic为7201。
步骤S102：根据定位坐标和初始位置的初始坐标计算旋转轴转动的最小角度。
计算出定位坐标Pic后，根据定位坐标Pic和初始位置的初始坐标的Pia计算旋转轴转动的最小角度。最小角度的大小为定位坐标Pic和初始坐标Pia之间差值的绝对值，本实施例中，最小角度为1。
步骤S103：旋转轴转过最小角度以完成定位。
旋转轴转过最小角度1以完成定位，此时旋转轴由初始位置转动到目标位置完成定位只需要转动一个单位的角度，从而缩短了旋转轴定位的时间，提升了机床的效率。
步骤S104：将目标位置的目标坐标设置为目标位置的当前坐标。
旋转轴转过最小角度后，将目标位置的目标坐标Pib1设置为目标位置的当前坐标，并更新机床系统中相应的参数。
本发明实施例机床旋转轴的定位方法通过计算目标位置的定位坐标以求出旋转轴转动的最小角度，并将旋转轴转过该最小角度以完成定位，同时将目标位置的目标坐标设置为目标位置的当前坐标。本发明实施例的定位方法减少旋转轴定位时转过的角度，缩短了旋转轴定位的时间，提升了机床的效率。
请参阅图2，图2是本发明机床旋转轴的定位方法另一实施例的流程示意图。本实施例与本发明上一实施例的区别在于，本实施例增加了判断机床中所有工作轴是否为旋转轴的相关步骤。
本发明实施例机床旋转轴的定位方法包括以下步骤。
步骤S201：令i=1。
其中，i是为实现本发明机床工作轴的定位而设置的一个变量。本实施例中，以机床中的G00指令代表定位方法的指令。在本发明其他的实施例中，也可以以其他的指令代表定位方法，本发明对此不作限定。
步骤S202：获取第i工作轴的初始位置的初始坐标以及目标位置的目标坐标。
下面继续结合表1讲述本发明实施例的工作流程，同时继续根据工作轴的初始位置的初始坐标Pia为7200、目标位置的目标坐标Pib为1的情况讲述讲述目标位置的定位坐标的计算过程。
步骤S203：判断该工作轴是否开启快速定位功能。若是，则执行步骤S204，若否，则执行步骤S206。
其中，判断第i工作轴是否开启快速定位功能。下面将结合表2详细讲述本发明实施例定位方法判断工作轴是否开启快速定位功能的工作过程。表2是本发明实施例定位方法中机床的工作轴的参数配置表的部分示意图。
| 轴属性 | 旋转轴 |
| 快速定位功能 | 打开 |
表2
具体而言，机床系统中保存有工作轴的参数配置表，该参数配置表以文件形式存储在机床的硬盘中以确保机床的各项参数不会由于断电和关机而改变。用户可以手动修改参数配置表中的参数，机床启动时，其操作系统会自动读取参数配置表并根据上述参数配置表更新系统的参数。如表2所示，参数配置表中有“轴属性”和“快速定位功能”两个参数栏，若“快速定位功能”这一参数栏中的参数设置为“打开”，则判断该工作轴已经开启快速定位功能；若“快速定位功能”这一参数栏中的参数设置为“关闭”，则判断该工作轴没有开启快速定位功能。
步骤S204：判断该工作轴是否为旋转轴。若是，则执行步骤S205，若否，则执行步骤S206。
若第i工作轴已经开启快速定位功能，则判断该工作轴是否为旋转轴。查询参数配置表，若“轴属性”这一参数栏中的参数设置为“旋转轴”，则判断该工作轴为旋转轴；若“轴属性”这一参数栏中的参数设置为“直线轴”或“其他”，则判断该工作轴不为旋转轴。需要说明的是，本实施例中，工作轴为旋转轴时，其绕轴线做旋转运动。
步骤S205：计算该工作轴目标位置的定位坐标以及转动的最小角度。
目标位置的定位坐标以及转动的最小角度的计算请参照本发明上一实施例，在此不再赘述。本实施例中，目标位置的定位坐标Pic为7201，而最小角度为1。
步骤S206：判断i是否等于N。若是，则执行步骤S208，若否，则执行步骤S207。
需要说明的是，本实施例中N为机床中工作轴的个数。下文将以N=4为例讲述本发明实施例的工作流程，但机床中工作轴的个数也可以为其他的数值，本发明对此不作限定。
当i<4时，说明系统还没有全部计算处理所有工作轴的定位坐标和转动的最小角度，系统令i=i+1，继续计算下一工作轴的定位坐标和转动的最小角度。当i=4，说明系统已经全部计算所有需要计算的工作轴的定位坐标和转动的最小角度。
步骤S207：令i=i+1。
令i=i+1后，返回执行步骤S202。
步骤S208：将指定的工作轴转过相应的最小角度。
其中，最小角度的大小为定位坐标和初始位置坐标之间差值的绝对值。需要说明的是，当工作轴为旋转轴时，工作轴可以朝第一方向或与第一方向相反的第二方向转动。若定位坐标和初始位置的初始坐标之间差值为正，工作轴向第一方向转过最小角度；若坐标之间差值为负，工作轴向第二方向转过最小角度。本实施例中，目标位置的定位坐标Pic为7201，初始位置坐标Pia为7200，则最小角度为1且定位坐标Pic和初始位置坐标Pia之间差值为正，工作轴向第一方向转过最小角度1。若目标位置的定位坐标Pic为7190，初始位置的初始坐标Pia为7200，则最小角度为10且定位坐标Pic和初始位置坐标Pia之间差值为负，工作轴向第二方向转过最小角度10。第一方向可以为顺时针方向，也可以为逆时针方向，本发明对此不作限定。
其中，步骤S208还包括选择控制指令中指定的工作轴。具体而言，机床中所有工作轴均设置有一个对应的标志位，即所有工作轴分别对应控制指令中选择工作轴的一段指令中的一个位。例如，若控制指令中选择工作轴的一段指令为0101，则表示对第一工作轴和第三工作轴进行操作。系统将控制指令中指定的工作轴转动的指令添加入指令队列，并将指定的工作轴转过相应的最小角度。
步骤S209：将指定的工作轴目标位置的目标坐标设置为工作轴的目标位置的当前坐标。
将目标位置的目标坐标Pib1设置为工作轴的目标位置的当前坐标，并更新机床系统中相应的参数。
值得一提的是，本实施例中，将指定的工作轴转过相应的最小角度后直接将目标位置坐标设置为目标位置的目标坐标。在本发明其他的实施例中，将指定的工作轴转过相应的最小角度后，系统判断目标位置的目标坐标是否等于目标位置的定位坐标，若二者相等，则将目标位置坐标设置为目标位置的定位坐标，并更新机床系统中相应的参数。
本发明实施例机床旋转轴的定位方法通过计算目标位置的定位坐标以求出旋转轴转动的最小角度，并将旋转轴转过该最小角度以完成定位，同时将目标位置的目标坐标设置为目标位置的当前坐标。相比较于现有技术而言，本发明实施例的定位方法只需要转过更小的角度即可完成旋转轴的定位，减少旋转轴定位时转过的角度，缩短旋转轴定位的时间，提升机床的效率。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (8)
1.一种机床旋转轴的定位方法，其特征在于，所述定位方法包括以下步骤：
根据所述机床旋转轴的初始位置的初始坐标和目标位置的目标坐标计算所述目标位置的定位坐标；
根据所述定位坐标和所述初始位置的初始坐标计算所述旋转轴转动的最小角度；
所述旋转轴转过所述最小角度以完成定位；
将所述目标位置的目标坐标设置为所述目标位置的当前坐标；
其中，所述根据所述机床上旋转轴的初始位置的初始坐标和目标位置的目标坐标计算所述目标位置的定位坐标的步骤具体包括：
获取旋转轴的初始位置的初始坐标Pia以及目标位置的目标坐标Pib；
计算旋转轴的初始位置和目标位置实际的位置差Li1，具体的计算公式如下：
Li1＝(Pia-Pib)％Si，其中，Si为旋转轴旋转一圈坐标的变化值；
根据所述实际的位置差Li1计算所述目标位置的定位坐标Pic，具体的计算公式如下：
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<mo>.</mo>
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2.根据权利要求1所述的定位方法，其特征在于，所述获取旋转轴的初始位置的初始坐标Pia以及目标位置的目标坐标Pib的步骤之后还包括：
判断所述旋转轴是否开启快速定位功能，若所述旋转轴已经开启快速定位功能，计算旋转轴的初始位置和目标位置实际的位置差Li1以及定位坐标Pic。
3.根据权利要求2所述的定位方法，其特征在于，所述旋转轴绕其轴线转动。
4.根据权利要求2所述的定位方法，其特征在于，所述判断所述旋转轴是否开启快速定位功能的步骤具体包括：
查询所述机床旋转轴的参数配置表，根据所述参数配置表判断所述旋转轴是否开启快速定位功能。
5.根据权利要求1所述的定位方法，其特征在于，所述最小角度的大小为所述定位坐标和所述初始位置的初始坐标之间差值的绝对值。
6.根据权利要求5所述的定位方法，其特征在于，所述旋转轴转过所述最小角度以完成定位的步骤具体包括：
若所述坐标之间差值为正，所述旋转轴向第一方向转过所述最小角度；若所述坐标之间差值为负，所述旋转轴向与所述第一方向相反的第二方向转过所述最小角度。
7.根据权利要求1所述的定位方法，其特征在于，所述旋转轴旋转一圈坐标的变化值为360。
8.根据权利要求1-7中任一项所述的定位方法，其特征在于，所述定位方法具体包括：
依次判断所述机床所有工作轴是否为旋转轴，并计算所述机床上每一旋转轴转动的所述最小角度及其所述目标位置的定位坐标；
根据指令将指定的所述旋转轴转过相应的所述最小角度，并将所述目标位置的目标坐标设置为所述旋转轴的目标位置的当前坐标。
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