CN103901812A - 数控装置 - Google Patents

Abstract

一种数控装置，在速度变化开关异常时能将机床的动作状态改变为更安全的状态。CPU定期地获取开关的状态。开关根据开关状态而输出禁止(INHIBIT)信号。当禁止信号断开时，CPU确定开关的切换位置并将切换位置存储于RAM。当禁止信号接通时，CPU判断禁止信号接通的状态是否持续了异常检测时间。当该状态持续了异常检测时间时，CPU将存储于RAM的切换位置更新为与切换范围中的最小值对应的切换位置。由于CPU以与存储于RAM的切换位置对应的变化量来改变速度，因此，能避免开关的误检测且能将异常时的机床的动作状态改变为更安全的状态。

Description

数控装置

技术领域

本发明涉及一种数控装置。

背景技术

机床等的数控装置包括速度变化开关。速度变化开关一般是旋转开关。旋转开关逐级地切换变化量。变化量例如是使工具的进给速度(快速进给、切削进给等)、主轴的旋转速度等从预先设定好的速度开始变化的量。速度变化开关包括在切换时使输出为零的类型和在切换时输出禁止(INHIBIT)信号的类型。

在切换时使输出为零的开关包括多个输出接点。当开关的位置位于各输出接点之间时，输出数据为零。因此，进给速度等可能会不均。日本专利特许公开1987年第79945号公报所记载的进给速度修正控制装置对当前的变化量进行存储。该装置继续当前的速度指令下的动作，直至新的变化量被正式地设定。该开关被切换为新的变化量时，输出新的变化量的数据。因此，速度变化开关的切换状态变化变得顺畅。

在切换时输出禁止信号的开关为了避免信号振荡和误检测，在切换开关时输出禁止信号。包括该开关的数控装置在禁止信号接通过程中获取速度变化开关的信号状态时，可能会误识别变化量。因此，数控装置在禁止信号断开时判断速度变化开关的状态。数控装置将速度变化开关的状态存储于内部存储装置。在禁止信号接通时，数控装置使用存储于内部存储装置的速度变化开关的状态。因此，速度变化开关的切换状态变化变得顺畅。

在上述两种类型的开关中，当速度变化开关在切换的中间位置停止时，数控装置可能一直使用切换前的状态。由于监视速度变化开关的状态的时刻的原因，数控装置可能会获取错误的状态。例如，操作者按照第一位置→(第一中间位置)→第二位置→(第二中间位置)→第三位置的顺序切换速度变化开关的状态。当切换操作过快时，数控装置可能无法获取第二位置。当数控装置没有获取到第二位置且速度变化开关在第二中间位置停止时，数控装置将速度变化开关的状态识别为第一位置。此时，机床可能会产生误动作。

发明内容

本发明的目的在于提供一种数控装置，在速度变化开关异常时能将机床的动作状态改变为更安全的状态。

技术方案1的数控装置，速度变化开关将工具的进给速度和安装有上述工具的主轴的旋转速度中的至少任一个从预先设定好的速度开始变化的变化量予以逐级地切换，上述数控装置基于上述速度变化开关的状态来改变上述工具的进给速度和安装有上述工具的主轴的旋转速度中的至少任一个，上述数控装置包括：获取部，该获取部获取上述速度变化开关的状态；第一判断部，该第一判断部基于上述获取部获取的上述状态，判断是否能确定上述速度变化开关的切换位置；存储部，该存储部在上述第一判断部判断为能确定上述切换位置时，确定上述切换位置且将上述切换位置存储于存储装置；第二判断部，该第二判断部在上述第一判断部判断为不能确定上述切换位置时，判断上述不能确定的状态是否持续了规定时间；更新部，该更新部在上述第二判断部判断为上述不能确定的状态持续了上述规定时间时，将存储于上述存储装置的上述切换位置更新为与最小值对应的切换位置；以及速度变化部，该速度变化部以与存储于上述存储装置的上述切换位置对应的上述变化量来改变上述工具的进给速度和安装有上述工具的主轴的旋转速度中的至少任一个。当速度变化开关位于切换位置与切换位置之间时，速度变化开关处于切换过程中。当速度变化开关处于切换过程中时，数控装置无法确定速度变化开关的切换位置。当不能确定的状态持续了规定时间时，速度变化开关的状态是异常的。此时，数控装置将存储于存储装置的切换位置更新为与最小值对应的切换位置。所以，数控装置能避免速度变化开关的误检测，且在异常时能将机床的动作状态改变为更安全的状态。当不能确定的状态没有持续规定时间时，数控装置并不将速度变化开关的状态判断为异常。数控装置将速度变化开关的状态判断为之前存储于存储装置的切换位置。因此，数控装置能顺畅地改变进给速度和主轴的旋转速度。

技术方案2的数控装置也可包括设定部，该设定部基于与存储于上述存储装置的上述切换位置对应的上述变化量来设定上述规定时间，上述变化量越大，则上述设定部将上述规定时间设定得越短。进给速度或主轴的旋转速度越快，则第二判断部以越短的时间进行判断。因此，数控装置能根据工具的移动动作或主轴的旋转动作的速度来检测出速度变化开关的异常。

技术方案3的数控装置也可包括异常信息输出部，该异常信息输出部在上述第二判断部判断为上述不能确定的状态持续了上述规定时间时，输出异常信息。操作者通过确认异常信息能识别出速度变化开关处于异常状态。因此，操作者能迅速地识别出速度变化开关的异常，从而能进行使机床的动作停止等迅速的应对。

附图说明

图1是表示数控装置1和机床2的电气结构的框图。

图2是切削进给速度变化开关54的主视图。

图3是表示将切削进给速度变化开关54从100％的切换位置切换到200％的切换位置时的A～E信号及禁止信号的接通和断开的波形图。

图4是RAM13的概念图。

图5是开关监视处理的流程图。

图6是异常检测时间决定处理的流程图。

图7是主处理的流程图。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的一实施方式进行说明。数控装置1对机床2进行控制，对保持于工作台(未图示)上表面的工件(未图示)进行切削加工。

参照图1，对机床2的结构进行简单说明。机床2的左右方向、前后方向、上下方向分别为X轴方向、Y轴方向、Z轴方向。机床2包括未图示的主轴机构、主轴移动机构、工具更换装置等。主轴机构包括主轴马达32，使安装有工具的主轴旋转。主轴移动机构包括Z轴马达31、X轴马达33、Y轴马达34，使主轴相对于工作台上表面所支撑的工件相对地分别在X轴方向、Y轴方向、Z轴方向上移动。工具更换装置包括库马达35，驱动对多个工具进行保持的工具库(未图示)，并使安装于主轴的工具与其它工具进行更换。机床2还包括操作盘50。操作盘50包括输入按键51、显示装置52、快速进给速度变化开关53、切削进给速度变化开关54、主轴速度变化开关55等。输入按键51是用于进行各种输入、设定等的设备。显示装置52是显示各种显示画面、设定画面、异常警告画面等的设备。快速进给速度变化开关53是用于改变主轴的定位动作速度的开关。比率为0～200％。切削进给速度变化开关54是用于改变切削进给动作的速度的开关。比率为0～200％。主轴速度变化开关55是用于改变主轴旋转的速度的开关。比率为50～200％。操作盘50与数控装置1的输入输出部16连接。各速度变化开关除了比率以外，例如也可具有与速度对应的多个切换位置。操作者也可通过切换速度变化开关，来选择多个速度中的一个速度。Z轴马达31包括编码器41。主轴马达32包括编码器42。X轴马达33包括编码器43。Y轴马达34包括编码器44。库马达35包括编码器45。编码器41～45分别与数控装置1的驱动电路21～25连接。

参照图1，对数控装置1的电气结构进行说明。数控装置1包括CPU11、ROM12、RAM13、非易失性存储装置14、输入输出部16、驱动电路21～25等。CPU11一并对数控装置1进行控制。ROM12对开关监视程序、主程序等各种程序进行存储。RAM13包括各种存储区域(参照图4)，并对各种处理执行过程中的各种数据进行存储。非易失性存储装置14对加工程序等进行存储。加工程序由包含各种NC控制指令的多个模块构成。加工程序是用于以模块单位来控制包含机床2的轴移动、主轴旋转、工具更换等在内的各种动作的程序。操作者使用输入按键51来录入加工程序。驱动电路21与Z轴马达31和编码器41连接。驱动电路22与主轴马达32和编码器42连接。驱动电路23与X轴马达33和编码器43连接。驱动电路24与Y轴马达34和编码器44连接。驱动电路25与库马达35和编码器45连接。驱动电路21～25从CPU11接收指令信号，并将驱动电流(脉冲)分别输出到对应的各马达31～35。驱动电路21～25从编码器41～45接收反馈信号，来进行位置和速度的反馈控制。驱动电路21～25例如也可以是FPGA(现场可编程门阵列)电路。输入输出部16与操作盘50连接。操作者能利用输入按键51从多个加工程序中选择一个加工程序。CPU11将操作者选择好的加工程序显示于显示装置52。CPU11在输入了加工开始指示之后，根据显示于显示装置52的加工程序对机床2的动作进行控制。

参照图2，对切削进给速度变化开关54进行说明。以下，将切削进给速度变化开关54称为开关54。开关54是一般的旋转开关，其具有五个切换位置。五个切换位置为0％、50％、100％、150％、200％。即切换范围为0～200％。操作者能使用开关54，以与各切换位置对应的变化量来改变在加工程序中设定的工具的切削进给的设定速度。当切换位置为100％时，切削进给为设定速度。当切换位置为大于100％的数值时，切削进给比设定速度快。当切换位置为小于100％的数值时，切削进给比设定速度慢。当切换位置为200％时，切削进给为设定速度两倍的速度。当切换位置为50％时，切削进给为设定速度一半的速度。由于开关53、55是与开关54相同的开关，因此，省略对开关53、55的说明。变化量的切换范围和切换档位等并不局限于本实施方式。

参照图3，对开关54输出的各信号进行说明。开关54分别输出A～E信号和禁止信号。当切换位置为0％时，开关54使A信号接通。当切换位置为50％时，开关54使B信号接通。当切换位置为100％时，开关54使C信号接通。当切换位置为150％时，开关54使D信号接通。当切换位置为200％时，开关54使E信号接通。开关54在进行切换时使禁止信号接通。即开关54在位于各切换位置之间时，使禁止信号接通。图3表示操作者将开关54从100％切换到200％时各信号的接通、断开。在时刻t0时，C信号接通，C信号以外的信号断开。数控装置1将开关54的状态识别为在100％的切换位置。在时刻t1～t2期间，操作者将开关54从100％经由中间位置A切换到150％。在时刻t1～t2期间，在C信号断开之前，D信号接通。在时刻t1～t2中的一部分时刻，信号是重叠的。因此，数控装置1无法准确地获知开关54的状态。开关54在时刻t1～t2期间，使禁止信号接通。数控装置1将开关54的状态识别为在切换过程中。开关54在时刻t2使禁止信号断开。在时刻t3时，D信号接通，D信号以外的信号断开。数控装置1将开关54的状态识别为在150％的切换位置。在时刻t4～t5，在D信号断开之前，E信号接通。在时刻t4～t5中的一部分时刻，信号是重叠的。因此，数控装置1无法准确地获知开关54的状态。开关54在时刻t4～t5期间，使禁止信号接通。数控装置1将开关54的状态识别为在切换过程中。禁止信号在时刻t5断开。在时刻t6时，E信号接通，E信号以外的信号断开。数控装置1将开关54的状态识别为在200％的切换位置。

如上所述，数控装置1基于开关54输出的各信号的接通、断开，来获取开关54的状态(以下称为开关状态)。开关状态是开关54的切换位置的状态。数控装置1将获取的开关状态的信息作为开关信息存储于RAM13。在开关54处于切换过程中时，数控装置1无法准确地识别出开关54的切换位置。数控装置1在开关54处于切换过程中时，使用之前存储于RAM13的开关信息。因此，数控装置1能使开关54的状态变化顺畅。

参照图2，对开关54的异常进行说明。操作者在逐级切换开关54的切换位置时，开关54经由各中间位置。中间位置是各切换位置之间的位置。例如，操作者在使开关54停在作为目标的切换位置的前方时，开关54有时会在中间位置停止(参照图2的双点划线)。当开关54位于中间位置时，开关54使禁止信号持续接通。数控装置1持续识别为开关54处于切换过程中。当机床2使用切换前的开关状态来执行动作时，可能会发生误动作。持续停止在中间位置的开关54的状态称为异常。数控装置1通过执行开关监视处理(参照图5)和主处理(参照图6)，在开关54出现异常时，将变化量更新为最小值。数控装置1能停止或推迟机床2的动作。因此，数控装置1能将机床2的动作状态改变为更安全的状态。

参照图4，对RAM13的各种存储区域进行说明。RAM13包括第一区域131、第二区域132、第三区域133、第四区域134等。第一区域131对开关53～55当前的开关状态(以下称为当前状态)的信息进行存储。第二区域132对开关53～55之前的开关状态(以下称为之前状态)的信息进行存储。第三区域133对开关53～55的开关信息进行存储。存储于第三区域133的开关信息是开关53～55的最终确定的开关状态的信息。第四区域134对时间计数器的计数值进行存储。时间计数器表示各开关53～55分别输出的禁止信号的连续接通时间。CPU11能利用RAM13的各种区域131～134来执行开关监视处理和主处理。

参照图5，对开关监视处理进行说明。本实施例以开关54的操作作为一例来进行说明。CPU11定期从ROM12调用开关监视程序来执行开关监视处理。CPU11基于开关54输出的各信号，获取开关54的当前状态，并将当前状态存储于RAM13的第一区域131(S1)。CPU11判断禁止信号是否接通(S2)。当禁止信号断开时(S2：否)，开关54位于五个切换位置中的某一个切换位置。CPU11将存储于第一区域131的当前状态的信息作为之前状态的信息存储于RAM13的第二区域132(S3)。CPU11将RAM13的第四区域134(时间计数器)的值设定为0(S4)。CPU11将存储于第一区域131的当前状态的信息作为开关信息存储于RAM13的第三区域133(S5)。CPU11结束处理。当禁止信号接通时(S2：是)，CPU11执行异常检测时间决定处理(S6)。

参照图6，对异常检测时间决定处理进行说明。CPU11参照RAM13的第二区域132，判断之前状态为200％、150％、100％、50％、0％中的哪一个(S11～S14)。当之前状态为200％时(S11：是)，CPU11将异常检测时间设定为600(msec)(S15)。当之前状态为150％时(S12：是)，CPU11将异常检测时间设定为700(msec)(S16)。当之前状态为100％时(S13：是)，CPU11将异常检测时间设定为800(msec)(S17)。当之前状态为50％时(S14：是)，CPU11将异常检测时间设定为900(msec)(S18)。当之前状态为0％时(S14：否)，CPU11将异常检测时间设定为1000(msec)(S19)。CPU11在时间计数值上加上值(S20)。CPU11将相加后的时间计数值存储于RAM13的第四区域134。CPU11在时间计数值上所加的值例如是与执行开关监视处理的周期相吻合的时间。CPU11结束异常检测时间决定处理，并前进到图5的S7的处理。CPU11判断存储于RAM13的第四区域134的时间计数值是否处于在S6的处理中决定的异常检测时间以上(S7)。在操作者正常地切换开关54时，禁止信号连续接通的时间不会达到异常检测时间。当时间计数值小于异常检测时间时(S7：否)，CPU11以存储于第二区域132的之前状态来更新RAM13的第一区域131(S8)。CPU11将存储于第一区域131的信息作为开关信息存储于RAM13的第三区域133(S5)。CPU11结束处理。当开关54在中间位置持续停止时(参照图2的双点划线)，禁止信号连续接通的时间会超过异常检测时间。当时间计数值达到异常检测时间以上时(S7：是)，CPU11在显示装置52中显示异常警告显示(S9)。CPU11以切换范围中的最小值的信息来更新存储于RAM13的第一区域131中的信息(S10)。在本实施方式中，最小值为0％。CPU11将存储于第一区域131的最小值的信息作为开关信息存储于RAM13的第三区域133(S5)。CPU11结束处理。

参照图7，对主处理进行说明。CPU11在数控装置1启动时，调用存储于ROM12的主程序，来执行主处理。CPU11判断是否从输入按键51接收了加工开始操作(S21)。操作者使用输入按键51从存储于非易失性存储装置14的多个加工程序中选择一个加工程序。加工开始操作是指示操作者所选择的加工程序的加工开始的操作。在没有接收到加工开始操作时(S21：否)，CPU11使处理返回到S21。在接收到加工开始操作时(S21：是)，CPU11读取操作者所选择的加工程序(S22)。CPU11解读多个模块中的一个模块(S23)。CPU11判断解读的控制指令的动作是否是速度变更对象动作(S24)。在本实施方式中，速度变更对象动作为快速进给动作、切削进给动作、主轴旋转动作。当解读的控制指令的动作为速度变更对象动作时(S24：是)，CPU11读取RAM13的第三区域133所存储的开关信息中的与开关54对应的开关信息(S25)。CPU11以与读取的开关信息对应的变化量来改变在S23中解读并设定的切削进给(S26)。CPU11执行动作(S27)。CPU11将脉冲输出到与切削进给对应的各马达。数控装置1基于存储于RAM13的速度、移动轴、移动方向、移动量使工具或工作台移动，来进行切削进给。例如，当开关54位于50％的切换位置时，存储于RAM14的切削进给为设定速度的50％。每单位时间的移动距离为设定值的50％。当操作者利用开关54来切换变化量时，开关54通过中间位置。禁止信号暂时接通，但禁止信号的连续接通时间小于异常检测时间。CPU11在开关监视处理中，将之前状态的开关信息存储于RAM13的第三区域(参照图5的S8)。CPU11在开关54处于切换过程中期间，使用之前状态的开关信息。CPU11能使开关54切换时的状态变化顺畅。当操作者使开关54在中间位置停止时，CPU11在开关监视处理中将切换范围中最小值的信息存储于RAM13的第三区域。由于CPU11以最小值的变化量来改变切削进给，因此，能可靠地使切削进给比设定速度慢。在本实施方式中，由于变化量的最小值为0％，因此切削进给停止。所以，数控装置1在开关54异常时能将机床2的动作状态改变为更安全的状态。CPU11判断动作是否已结束(S28)。当动作没有结束时(S28：否)，CPU11使处理返回到S24。CPU11重复上述处理，直至动作结束。当动作已结束时(S28：是)，CPU11判断加工程序是否已结束(S29)。当加工程序没有结束时(S29：否)，CPU11使处理返回到S23。CPU11解读加工程序的下一个模块，并重复执行与上述相同的处理。当解读的控制指令的动作不是速度变更对象动作时(S24：否)，CPU11对与解读的控制指令的动作对应的马达进行输出控制(S27)。不是速度变更对象动作的动作例如是工具更换动作等。机床2执行与控制指令对应的动作。当加工程序已结束时(S29：是)，CPU11结束主处理。执行上述实施方式的图5的S1处理的CPU11相当于本发明的获取部。执行S2处理的CPU11相当于本发明的第一判断部。执行S3和S5处理的CPU11相当于本发明的存储部。执行S7处理的CPU11相当于本发明的第二判断部。执行S10处理的CPU11相当于本发明的更新部。执行S6处理的CPU11相当于本发明的设定部。执行S9处理的CPU11相当于本发明的异常信息输出部。执行图7的S25～S27处理的CPU11相当于本发明的速度变化部。上述实施方式的数控装置1包括开关54。操作者对开关54进行操作来逐级地切换切削进给的变化量，从而能改变在加工程序中预先设定好的速度。CPU11定期地获取开关54的状态。CPU11基于开关54输出的禁止信号的接通、断开，来判断是否能确定开关54的切换位置。当判断为能确定时，CPU11确定切换位置，并将确定好的切换位置存储于RAM13。当判断为不能确定时，CPU11判断不能确定的状态是否持续了规定时间。当判断为持续了规定时间时，CPU11将存储于RAM13的切换位置更新为与切换范围中的最小值对应的切换位置。CPU11以与存储于RAM13的切换位置对应的变化量来改变速度。所以，数控装置1能避免开关54的误检测，且在异常时能将机床2的动作状态改变为更安全的状态。当不能确定的状态没有持续规定时间时，CPU11并不判断为异常。CPU11将开关54的状态判断为之前存储于RAM13的切换位置。因此，数控装置1能使开关54切换时的状态变化顺畅。存储于RAM13的切换位置的变化量越大，则CPU11使得用于判断开关54异常的规定时间变得越短。因此，数控装置1能根据切削进给来检测开关54的异常。变化量较大时，进给速度较快。CPU11通过尽快检测出异常发生，能阻止继续高速移动，能更安全地进行控制。当判断为开关54的切换位置不能确定的状态持续了规定时间时，CPU11在显示装置52中显示异常警告显示。操作者通过确认显示装置52所显示的异常警告显示，能快速地识别出开关54在中间位置停止了。操作者为了避免机床2的误动作，能进行使机床2的动作停止等迅速的应对。

上述实施方式可进行各种变更。例如，开关53～55也可以是在切换时使输出为零的速度变化开关。数控装置只需检测来自速度变化开关的输出是否为零，来判断是否能确定切换位置即可。由于该开关不输出禁止信号，因此，数控装置能变得便宜。

CPU11能根据开关53、55的开关状态来进行与开关监视处理和主处理同样的处理。因此，关于快速进给动作、主轴旋转动作，CPU11也能获得与上述实施方式相同的效果。

CPU11也可判断机床2的动作，若处于动作过程中则监视开关53～55的异常，若处于不动作时则在动作开始时检测异常。由于开关监视处理的处理次数减少，因此，数控装置1能减轻CPU11的负荷。

CPU11也可在S9的处理中例如通过报警器或灯等来通知异常。CPU11也可将异常信息输出到其它装置。当时间计数值达到异常检测时间以上时(S7：是)，CPU11也可不在显示装置52中显示异常警告显示。此时，CPU11只需前进到S10的处理即可。

CPU11在S6的处理中也可不参照之前状态，而将规定时间设定为异常检测时间。在禁止信号接通时(S2：是)，CPU只需将规定时间设定为异常检测时间并前进到S20的处理即可。规定时间可以预先存储于ROM12，也可以通过操作者来设定。

Claims (3)

1.一种数控装置(1)，速度变化开关(54、55)将工具的进给速度和安装有所述工具的主轴的旋转速度中的至少任一个从预先设定好的速度开始变化的变化量予以逐级地切换，所述数控装置基于所述速度变化开关的状态来改变所述工具的进给速度和安装有所述工具的主轴的旋转速度中的至少任一个，其特征在于，所述数控装置包括：

获取部(11)，该获取部获取所述速度变化开关的状态；

第一判断部(11)，该第一判断部基于所述获取部获取的所述状态，判断是否能确定所述速度变化开关的切换位置；

存储部(11)，该存储部在所述第一判断部判断为能确定所述切换位置时，确定所述切换位置且将所述切换位置存储于存储装置；

第二判断部(11)，该第二判断部在所述第一判断部判断为不能确定所述切换位置时，判断所述不能确定的状态是否持续了规定时间；

更新部(11)，该更新部在所述第二判断部判断为所述不能确定的状态持续了所述规定时间时，将存储于所述存储装置的所述切换位置更新为与最小值对应的切换位置；以及

速度变化部(11)，该速度变化部以与存储于所述存储装置的所述切换位置对应的所述变化量来改变所述工具的进给速度和安装有所述工具的主轴的旋转速度中的至少任一个。

2.如权利要求1所述的数控装置，其特征在于，

所述数控装置包括设定部(11)，该设定部基于与存储于所述存储装置的所述切换位置对应的所述变化量来设定所述规定时间，

所述变化量越大，则所述设定部将所述规定时间设定得越短。

3.如权利要求1或2所述的数控装置，其特征在于，

所述数控装置包括异常信息输出部(11)，该异常信息输出部在所述第二判断部判断为所述不能确定的状态持续了所述规定时间时，输出异常信息。

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