CN105320072A - 数值控制系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种数值控制系统，其在数值控制装置与IO单元之间进行输入输出信号的收发，所述IO单元具备：第1控制部，其以输入信号为触发，将从IO单元输出的空闲信号变更为特定的波形模式信号，并在接收到特定的波形模式信号时，向前级发送特定的波形模式信号。数值控制装置具有：第2控制部，其在接收到特定的波形模式信号时，输出中断信号。

Description

数值控制系统
技术领域
本发明涉及一种缩短通过串行通信向用于控制机床或机器人的数值控制装置传输外部输入输出用单元(IO单元)的输入信号时的延迟时间的数值控制系统。
背景技术
为了在数值控制装置和机床或机器人(以下，称为“数值控制机床”)之间进行DI/DO信号(输入信号/输出信号)的输入输出，采用连接多个IO单元的结构。并且，一般数值控制装置和IO单元每隔某一定周期进行DI/DO数据的交换。数值控制装置和IO单元每隔某一定周期进行DI/DO数据的交换，但没有DI/DO数据的交换时，以某周期输入输出重复切换(toggle)的信号(空闲信号)。
另一方面，对于DI/DO的收发，输入输出特定的数据模式。这样，能够判别空闲信号与表示除此以外的DI/DO的数据模式，在数值控制装置中判别接收的信号是哪个(参照图8)。如图8所示，发送DI数据作为开始代码、首部、DI数据、尾部、CRC、停止代码的集合体。此外，发送DO数据作为开始代码、首部、DO数据、尾部、CRC、停止代码的集合体。
如果缩短将向IO单元的输入信号传输给数值控制装置时的延迟时间，则例如能够缩短机内测量功能的循环时间。
在数值控制机床的进给轴的轴移动部安装接触式传感器，通过控制进给轴使接触式传感器接触测量对象物，利用此时的来自接触式传感器的信号，进行在加工前后的工件的外径等的测量的数值控制机床的机内测量功能已经实用化。该机内测量功能在移动进给轴而使接触式传感器接触测量对象物(工件)时，数值控制装置知道接触式传感器的输出从断开成为接通的定时，由此进行对象物的测量。
此外，在数值控制装置和机床之间，为了进行DI/DO信号的输入输出，采用连接多个IO单元的结构。在如上所述的结构的数值控制机床中，若向IO单元输入接触式传感器输出，则与向设置在数值控制装置上的DI信号的接口输入的情况相比，能够实现更自由的结构/布线。
在日本特开2013－196307号公报中公开了上述的技术。在日本特开2013－196307号公报中公开的技术提供了一种通过IO单元进行时间测量，能够进行更高精度的机内测量的数值控制系统。
此外，作为同样的技术，在日本特开平05－66820号公报中公开了为了防止延迟时间的增加，IO单元以DI信号的输入为触发对数值控制装置进行事件驱动的通信的方法，在日本特开平06－149320号公报中公开了各个IO单元在内部具备用于计时时刻的定时器，通过通信协议采取与这些定时器同步的方法。
然而，数值控制装置与IO单元仅定期地进行DI/DO数据的交换，因此在日本特开2013－196307号公报的方法中，有时从接触式传感器输出的输入到数值控制装置检测出在上述IO单元有接触式传感器输出的输入为止的延迟时间增加。在延迟时间增加时，从机内测量动作到向下个动作转移为止的时间增加，进而循环时间增加。
若使用在日本特开平05－66820号公报或在日本特开平06－149320号公报中公开的技术，则能够防止延迟时间的增加，但上述的方法需要用于数据发送的调解电路，导致电路规模增大，从而在严格要求低成本化的IO单元中是不利的。
发明内容
因此，鉴于上述现有技术的问题点，本发明的目的是提供一种通过每隔一定周期的DI/DO数据的交换能够缩短机内测量的循环时间的数值控制系统。
本发明的数值控制系统具有数值控制装置和与该数值控制装置连接的一个或多个IO单元，并通过串行通信在所述数值控制装置与所述IO单元之间进行输入输出信号的收发，所述IO单元具备：第1控制部，其以输入信号为触发，将从所述IO单元输出的空闲信号变更为预先设定的特定的波形模式信号，并且，在接收到所述特定的波形模式信号时，向前级发送特定的波形模式信号，所述数值控制装置具有：第2控制部，其在接收到所述特定的波形模式信号时，输出中断信号。
所述IO单元的所述第1控制部可以在所述IO单元中存在输入信号时，变更从所述IO单元输出的空闲信号的周期后，作为所述特定的波形模式信号而输出。
所述IO单元的所述第1控制部可以在所述IO单元中有输入信号时，向从所述IO单元输出的空闲信号插入特定的数据模式后，作为所述特定的波形模式信号而输出。
所述IO单元的所述第1控制部可以在所述IO单元中有输入信号时，变更从所述IO单元输出的空闲信号的相位后，作为所述特定的波形模式信号而输出。
所述IO单元的第1控制部也可以在后级的IO单元收发输入信号并将从该IO单元输出的空闲信号变更为特定的波形模式信号后，输出给前级的IO单元时，检测所述变更后的空闲信号中的特定的波形模式信号，仅在符合条件时，直接向前级输出检测后的所述空闲信号。
本发明的数值控制系统具有数值控制装置和与该数值控制装置连接的一个或多个IO单元，并通过串行通信在所述数值控制装置与所述IO单元之间进行输入输出信号的收发，所述IO单元具备：接收部，其判别向所述IO单元输入的输入信号的种类；以及第3控制部，其对所述输入信号的每个种类预先设定从所述IO单元输出的空闲信号的特定的波形模式，以所述输入信号为触发，输出根据所述输入信号的种类而预先设定了从所述IO单元输出的空闲信号的特定的波形模式信号，所述数值控制装置具备：第4控制部，其在接收到所述特定的波形模式信号时，根据所述特定的波形模式信号判别所述输入信号的种类。
所述IO单元的所述第3控制部可以在后级的IO单元收发输入信号，并将从该IO单元输出的空闲信号变更为特定的波形模式信号后输出给前级的IO单元时，检测出所述变更后的空闲信号中的特定的波形模式信号，仅在符合条件时，直接向前级输出检测后的所述空闲信号。
通过具备以上的结构，本发明能够提供一种通过每隔一定周期的DI/DO数据的交换，能够缩短机内测量的循环时间的数值控制系统。
附图说明
参照附图，对以下的实施例进行说明，从而使本发明的所述以及其他目的和特征更加明确。
图1是说明多个IO单元以链式方式与数值控制装置连接的数值控制系统的图。
图2是说明用于变更空闲信号的周期的实施方式的图。
图3是说明在空闲信号中混入有数据模式的实施方式的图。
图4是说明用于变更空闲信号的相位的实施方式的图。
图5是说明根据输入信号的种类变更空闲信号的数据模式的实施方式的图。
图6是说明以往的数值控制装置与多个IO单元以雏菊链连接的数值控制系统的图。
图7是说明在数值控制装置与多个IO单元以雏菊链连接的数值控制系统中，将变更后的空闲信号可靠地传输给数值控制装置的实施方式的图。
图8是说明现有技术的图。
具体实施方式
图1是说明多个IO单元以链式方式与数值控制装置连接的数值控制系统的图。数值控制装置10是用于控制机床或机器人的装置。数值控制装置10经由信号线20与多个IO单元30以链式连接。IO单元30具备后述的控制部。作为输入信号向IO单元30－n输入来自机内测量装置(例如，接触式传感器)的信号。此外，数值控制装置10具备后述的控制部。
IO单元30具备：控制部，其以输入信号为触发，将从所述IO单元输出的空闲信号变更为预先设定的特定的波形模式信号，在接收到所述特定的波形模式信号时，向前级发送特定的波形模式信号。另外，在各请求范围中，根据实施方式将所述控制部记载为第1控制部或第3控制部。
数值控制装置10具备在接收到所述特定的波形模式信号时输出中断信号的控制部。另外，在各请求范围中，根据实施方式将所述控制部记载为第2控制部或第4控制部。
以下，对各实施方式进行说明。
(实施方式1)
实施方式1是“将空闲信号变更为特定的信号模式后通知给数值控制装置”的方式。
本发明的数值控制系统在IO单元检测出接触式传感器输出的输入时，将从IO单元30输出的所述空闲信号变更为特定的信号模式。将变化成特定模式的空闲信号向数值控制装置10输入，因此检测出特定模式的数值控制装置10无需等待DI/DO信号的通信而能够通过IO单元30检测出存在接触式传感器输出的输入。由此，在不需要用于数据发送的调解的基础上，不产生延迟时间，能够向数值控制装置10传达在IO单元30存在接触式传感器输出的输入，从而在机内测量动作完成后可以立即开始下一动作，因此不会增加循环时间。实施方式2～6表示使上述特定的信号模式变化的例子。
如背景技术所述，数值控制装置和IO单元在每隔某一定周期进行DI/DO数据的交换，但在没有DI/DO数据的交换时，始终以特定周期输入输出重复切换的信号(空闲信号)。通过向数值控制装置输入上述的空闲信号，能够判别为具有图8所示的数据结构的DI/DO信号，在数值控制装置中能够判断为“没有进行DI/DO信号的交换”的状态。
通常，在IO单元30不变更空闲信号的周期或模式，但在本发明的实施方式中所使用的IO单元30在IO单元具备在IO单元检测出来自机内测量装置即接触式传感器的接触式传感器输出的输入时，能够在IO单元侧将空闲信号变更为特定的信号模式的控制部(第1控制部)。所述特定的信号模式经由信号线20输出到数值控制装置10。
另一方面，数值控制装置10具备：控制部(第2控制部)，其仅在以预定比特(bit)数以上接收到上述特定的信号模式时接通中断信号。在数值控制装置10的控制部(第2控制部)接通中断信号时，数值控制装置10立即结束测量循环，向下一动作循环转移。这样，可以向数值控制装置10通知没有增加延迟时间而存在接触式传感器输出的输入。
通过使用该方法，在现状在接受DI信号之前通过维持接触式传感器接触测量对象物的状态而浪费时间的位置产生中断，由此不等待DI信号的接收地操作进给轴而能够向下一步骤前进，不会产生由DI信号接收等待引起的循环时间的增加。此外，在中断的时间点无法知道有接触式传感器的输入的时刻，但接收DI后，能够检测出接触式传感器的输入时刻，因此在机内测量功能中不会存在问题。
在实施方式1中，接收接触式传感器输出的输入而将空闲信号变更为特定的信号模式，从而能够将有接触式传感器输出的输入的情况通知给数值控制装置。在实施方式2～6，对空闲信号的具体的变更方法进行说明。
(实施方式2)
实施方式2是“变更空闲信号的周期后向数值控制装置进行通知”的方式。
作为向空闲信号的特定的信号模式的变更方法，说明通过变更空闲信号的周期来通知有接触式传感器输出的输入的方法。
IO单元30具备：控制部(第1控制部)，其在IO单元30接收到来自接触式传感器的输出信号时，变更空闲信号的周期。另一方面，数值控制装置10具备：控制部(第2控制部)，其仅在检测出空闲信号的周期被变更时，接通中断信号。通过该结构，可以准确且不增加延迟时间地将有接触式传感器输出的输入的情况通知给数值控制装置10。
图2是说明用于变更空闲信号的周期的实施方式的图。将接触式传感器的输出信号通过作为从属的IO单元30接收，并从IO单元30经由信号线20发送给作为主数值控制装置的数值控制装置10时，延迟“延迟时间”后，数值控制装置10接收接触式传感器的输出信号。接触式传感器输入时间是从对IO单元30输入了接触式传感器的输出信号的时间点到接收到用于通知数值控制装置10接收了从IO单元30发送的接触式传感器的输出信号的信号的时间点的时间。在实施方式2中，“延迟时间”与图8所示的现有技术相比，能够缩短“被缩短的时间”。也就是说，能够使接触式传感器输入时间短于DI/DO信号的发送周期。
如以上所示，在实施方式2中，通过变更空闲信号的周期，能够从IO单元30向数值控制装置10通知有接触式传感器输出的输入。
(实施方式3)
实施方式3是“向空闲信号混入特定的数据模式后向数值控制装置进行通知”的方式。
图3是说明向空闲信号混入数据模式的实施方式的图。接触式传感器输入时间、延迟时间以及缩短的时间的说明与实施方式2的图2的说明相同。
实施方式3是向空闲信号混入特定的数据模式来通知有接触式传感器输出的输入的情况的方式。在IO单元30接收到来自接触式传感器的输出信号时，将向空闲信号混入特定的数据模式的控制部(第1控制部)组合到IO单元30。另一方面，对数值控制装置10组合仅在检测出以预定比特数以上变更了空闲信号的数据模式时接通中断信号的控制部(第2控制部)。通过该结构，可以准确且不增加延迟时间地将在IO单元中有接触式传感器输出的输入的情况通知给数值控制装置10。
(实施方式4)
实施方式4是“变更空闲信号的相位后向数值控制装置进行通知”的方式。
图4是说明用于变更空闲信号的相位的实施方式的图。接触式传感器输入时间、延迟时间以及缩短的时间的说明与实施方式2的图2的说明相同。
实施方式4是变更空闲信号的相位来通知有接触式传感器输出的输入的情况的方式。IO单元30具备能够变更空闲信号的相位的控制部(第1控制部)。另一方面，数值控制装置10具备仅在检测出以特定比特数以上变更了空闲信号的相位时接通中断信号的控制部(第2控制部)。通过该结构，可以准确且不增加延迟时间地将有接触式传感器输出的输入的情况通知给数值控制装置。
(实施方式5)
实施方式5是“根据输入信号的种类变更空闲信号的数据模式，将输入信号的种类通知给数值控制装置”的方式。也就是说，实施方式5是根据输入信号的种类变更空闲信号，来向数值控制装置通知输入信号的种类的方式。图5是说明根据输入信号的种类变更空闲信号的数据模式的实施方式的图。
实施方式1可以以输入信号为触发对空闲信号进行变更，从而将有接触式传感器输出的输入的情况通知给数值控制装置。向IO单元30的输入信号不仅可以是在实施方式1所示的接触式传感器输出，也可以考虑各种的输入信号。然而，在实施方式1的方式中存在多个由上述的IO单元30收发的输入信号时，数值控制装置10在接收到来自上述的IO单元30的DI信号之前无法知道IO单元30收发了什么样的输入信号。
因此，数值控制装置10即使检测出空闲信号中的变更，也无法使延迟时间为最小限地知道有哪些输入信号，存在无法针对输入信号做出准确响应的可能性。解决该问题点的方法为实施方式5。
在实施方式1中，在IO单元30收发到输入信号时，将空闲信号变更为预先设定的特定的数据模式，由此向数值控制装置10通知有输入信号。另一方面，在实施方式5中，IO单元30具备：控制部(第3控制部)，其设定能够向IO单元30输出根据输入信号的每个种类而预先不同的特定的数据模式，从而根据输入信号的种类将空闲信号变更为所设定的数据模式。
通过该结构，向IO单元30输入了某输入信号时，将空闲信号变更为与上述的输入信号的种类对应的特定的数据模式，并向数值控制装置10侧输出。此外，数值控制装置10具备：控制部(第4控制部)，其预先设定在上述的IO单元设定的特定的数据模式与输入信号的种类的关系，由此通过数值控制装置10收发某特定的数据模式时，不等待来自IO单元的DI信号地判别输入信号的种类。
根据实施方式5，数值控制装置10即使不接收DI信号也能够识别通过IO单元30输入了哪些输入信号，可以不增加延迟时间地将输入信号的种类通知给数值控制装置10。
(实施方式6)
实施方式6是“在雏菊链连接了数值控制装置与多个IO单元的结构的数值控制系统中，通知在前级的IO单元有输入信号”的方式。
图6是说明对以往的数值控制装置雏菊链连接了多个IO单元的数值控制系统的图。
在实施方式1中，在IO单元30接收到输入信号后，通过变更空闲信号，可以将有接触式传感器输出的输入的情况通知给数值控制装置10。然而，在雏菊链连接了数值控制装置10与多个IO单元30的结构的数值控制系统中，在上述数值控制装置与上述IO单元之间进行定期的IO通信的结构中，采用某IO单元接收从与后级侧连接的IO单元输出的空闲信号的结构。因此，即使与后级侧连接的IO单元接收输入信号，对空闲信号进行变更，将变更后的空闲信号发送给前级的IO单元，在前级的IO单元的控制部中也存在无法准确地将上述变更后的空闲信号发送给数值控制装置侧的可能性。实施方式6用于解决该问题。
在实施方式1中，各IO单元30以输入信号为触发，对空闲信号进行变更后输出。因此，在实施方式6中，将各IO单元30所具备的控制部(实施方式1～4的IO单元30所具备的第1控制部、实施方式5的IO单元30所具备的第3控制部)构成为仅在预先检测出以预定的比特数以上将空闲信号变更为特定的信号模式时，将与上述特定的信号模式所包含的空闲信号相同的空闲信号发送给各IO单元30。
在实施方式6中，可以将变更后的空闲信号传送到数值控制装置10，即使是以雏菊链方式连接了数值控制装置10和多个IO单元30的结构，也可以将延迟时间抑制成最小限而向数值控制装置通知有输入信号。

Claims (7)

1.一种数值控制系统，其具有数值控制装置和与该数值控制装置连接的一个或多个IO单元，并通过串行通信在所述数值控制装置与所述IO单元之间进行输入输出信号的收发，该数值控制系统的特征在于，
所述IO单元具备：第1控制部，其以输入信号为触发，将从所述IO单元输出的空闲信号变更为预先设定的特定的波形模式信号，并且，在接收到所述特定的波形模式信号时，向前级发送特定的波形模式信号，
所述数值控制装置具有：第2控制部，其在接收到所述特定的波形模式信号时，输出中断信号。
2.根据权利要求1所述的数值控制系统，其特征在于，
在所述IO单元中有输入信号时，所述IO单元的所述第1控制部将从所述IO单元输出的空闲信号的周期变更后，作为所述特定的波形模式信号而输出。
3.根据权利要求1所述的数值控制系统，其特征在于，
在所述IO单元中有输入信号时，所述IO单元的所述第1控制部向从所述IO单元输出的空闲信号插入特定的数据模式后，作为所述特定的波形模式信号而输出。
4.根据权利要求1所述的数值控制系统，其特征在于，
在所述IO单元中有输入信号时，所述IO单元的所述第1控制部将从所述IO单元输出的空闲信号的相位变更后，作为所述特定的波形模式信号而输出。
5.根据权利要求1至4中的任一项所述的数值控制系统，其特征在于，
在后级的IO单元收发输入信号并将从该IO单元输出的空闲信号变更为特定的波形模式信号后输出给前级的IO单元时，所述IO单元的所述第1控制部，检测所述变更后的空闲信号中的特定的波形模式信号，仅在符合条件时，直接向前级输出检测后的所述空闲信号。
6.一种数值控制系统，其具有数值控制装置和与该数值控制装置连接的一个或多个IO单元，并通过串行通信在所述数值控制装置与所述IO单元之间进行输入输出信号的收发，该数值控制系统的特征在于，
所述IO单元具备：接收部，其判别向所述IO单元输入的输入信号的种类；以及第3控制部，其对所述输入信号的每个种类预先设定从所述IO单元输出的空闲信号的特定的波形模式，以所述输入信号为触发，输出根据所述输入信号的种类预先设定了从所述IO单元输出的空闲信号的特定的波形模式，
所述数值控制装置具备：第4控制部，其在接收到所述特定的波形模式时，根据所述特定的波形模式信号判别所述输入信号的种类。
7.根据权利要求6所述的数值控制系统，其特征在于，
在后级的IO单元收发输入信号并将从该IO单元输出的空闲信号变更为特定的波形模式信号后输出给前级的IO单元时，所述IO单元的所述第3控制部检测所述变更后的空闲信号中的特定的波形模式信号，仅在符合条件时，直接向前级输出检测后的所述空闲信号。
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