CN106066631B - 数值控制装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种不需要跳过信号和按键操作的具有获取坐标值的功能的数值控制装置，数值控制装置用于控制如下机床：根据由手动操作控制的可动轴的位置来测量测量对象物的坐标值的机床。数值控制装置存储多个将该可动轴的坐标值与从获取到该坐标值的基准时间点起的经过时间关联起来而成的历史记录信息，根据所存储的该历史记录信息，来分析可动轴的位置调整结束的时机，设定该分析出的时机中的可动轴的坐标值。

Description

数值控制装置
技术领域
本发明涉及一种数值控制装置，特别是涉及一种在获取测量对象物的坐标时能够不需要跳过信号和按键操作的数值控制装置。
背景技术
在控制机床来加工工件时，为了设定成为加工对象的工件的工件坐标系，需要对设置在机床的加工区域内的工件位置进行计测。另外，为了设定刀具偏移量，需要对安装于主轴的刀具尺寸进行计测。
作为用于对测量对象物的坐标值进行计测的现有技术，例如在日本特开平05-066820号公报所记载那样，存在以下方法：在机床进给轴的轴移动部处配置接触式传感器(探头)而对进给轴进行驱动控制，由此使该接触式传感器与工件接触，根据此时输入的跳过信号将进给轴停止(跳过)驱动来获取坐标值，根据该获取到的坐标值来计测测量对象物的坐标值。
然而，在采用使用上述跳过信号对坐标值计测的方法的情况下，需要准备用于检测接触的探头，并且，必须准备在探头检测出接触时输入跳过信号的机构，从而整体变得昂贵，在成本方面存在问题。
另外，作为其它现有技术，如图9A～图9C所示，在日本特开2002-116016号公报中公开了使用定心杆3(centring bar)的方法。如图9A所示，定心杆3由固定套筒4和偏心套筒5构成，将固定套筒4的部分安装于机床的主轴来使用。然后，在对工件的位置进行计测时，如图9B所示，在使偏心套筒5的中心轴从主轴的旋转轴心(固定套筒4的中心轴)偏心的状态下使主轴旋转，如图9C所示，通过操作盘的按键操作向工件6接近。然后，通过目视观察确认，通过定心杆3的偏心套筒5与工件6接触来消除偏心套筒5的中心轴与固定套筒4的中心轴的偏差，获取主轴坐标值，根据该获取到的坐标值来计测测量对象物的坐标值。
然而，在采用使用上述定心杆来计测坐标值的方法时，需要操作员一边对操作盘进行操作一边目视观察确认定心杆，并在消除偏心的时间点一边观察画面一边进行用于设定坐标值的按键输入作业，需要在定心杆、画面、操作盘、键盘之间移动视线和手，从而存在耗费工时并增加操作员的操作负担这样的问题。
发明内容
因此，本发明的目的在于提供一种即使没有跳过信号和操作员的按键操作也能够获取坐标值的数值控制装置。
本发明的数值控制装置的第一方式，用于控制如下机床：根据由手动操作控制的可动轴的位置来测量测量对象物的坐标值的机床，其中，该数值控制装置具备：坐标值获取部，其获取上述可动轴的坐标值；计时部，其对从预定的基准时间点起的经过单位时间进行计时；历史记录存储部，其存储多个历史记录信息，该历史记录信息是将上述可动轴的坐标值与获取该坐标值的经过单位时间关联起来而成的；历史记录记录部，其根据由上述坐标值获取部获取到的上述可动轴的坐标值和由上述计时部计时得到的经过单位时间来生成历史记录信息，并将该生成的历史记录信息记录到上述历史记录存储部；移动历史记录分析部，其根据在上述历史记录存储部中记录的上述历史记录信息，来分析上述可动轴的位置调整结束的时机；以及坐标值设定部，其设定上述移动历史记录分析部分析得到的时机中的上述可动轴的坐标值。
也可以是，上述移动历史记录分析部构成为：将上述可动轴的移动停止了第一时间的时间点，设为上述可动轴的位置调整结束的时机。
也可以是，上述移动历史记录分析部构成为：将在上述可动轴以第一速度以下的速度移动之后停止了第二时间的时间点，设为上述可动轴的位置调整结束的时机。
也可以是，上述移动历史记录分析部构成为：将在上述可动轴的移动方向发生了变化之后上述可动轴以第二速度以上的速度移动了第一距离以上的距离时上述可动轴的移动方向发生了变化的时间点，设为上述可动轴的位置调整结束的时机。
本发明的数值控制装置的第二方式，用于控制如下机床：根据由手柄操作控制的可动轴的位置来测量测量对象物的坐标值的机床，其中，该数值控制装置具备：手柄信息获取部，其获取手柄信息，该手柄信息包含与手柄的旋转方向和速度有关的信息；坐标值获取部，其获取上述可动轴的坐标值；计时部，其对从预定的基准时间点起的经过单位时间进行计时；历史记录存储部，其存储多个历史记录信息，该历史记录信息是将上述手柄信息、上述可动轴的坐标值、以及获取这些手柄信息和坐标值的经过单位时间关联起来而成的；历史记录记录部，其根据由上述坐标值获取部获取到的上述可动轴的坐标值和由上述计时部计时得到的经过单位时间来生成历史记录信息，并将该生成的历史记录信息记录到上述历史记录存储部；移动历史记录分析部，其根据在上述历史记录存储部中记录的上述历史记录信息，来分析上述可动轴的位置调整结束的时机；以及坐标值设定部，其设定上述移动历史记录分析部分析得到的时机中的上述可动轴的坐标值。
也可以是，上述移动历史记录分析部构成为：将上述手柄的旋转停止了第一时间的时间点，设为上述可动轴的位置调整结束的时机。
也可以是，上述移动历史记录分析部构成为：将在上述手柄的旋转以第三速度以下的速度旋转之后停止了第二时间的时间点，设为上述可动轴的位置调整结束的时机。
也可以是，上述移动历史记录分析部构成为：将在上述手柄的旋转方向发生了变化之后上述手柄以第四速度以上的速度旋转了第三时间以上的时间时上述手柄的旋转方向发生了变化的时间点，设为上述可动轴的位置调整结束的时机。
根据本发明，即使不准备使用了高价探头的机构，也能够使用定心杆等测量器进行工件坐标的检测而不会使操作员承担过度的操作负担。
附图说明
通过说明与附图关联的以下的实施例，能够更加明确本发明的上述和其它目的以及特征。在这些图中：
图1A和图1B是说明本发明的数值控制装置所具备的坐标值获取功能的图。
图2是实现坐标值获取功能的本发明的一个实施方式的数值控制装置以及通过该数值控制装置控制的机床的主要部分框图。
图3是实现坐标值获取功能的本发明的一个实施方式的数值控制装置的功能框图。
图4是说明图3的数值控制装置对位置调整结束时机进行分析的第一例的图。
图5是说明图3的数值控制装置对位置调整结束时机进行分析的第二例的图。
图6是说明使用手柄信息对图5示出的位置调整结束时机进行分析的情况的图。
图7是说明图3的数值控制装置对位置调整结束时机进行分析的第三例的图。
图8是说明使用手柄信息对图7示出的位置调整结束时机进行分析的情况的图。
图9A～图9C是说明使用由固定套筒和偏心套筒构成的定心杆测量工件坐标的测量方法的现有技术的图。
具体实施方式
在本发明中，提供以下功能：分析在使用定心杆等测量器或刀具来计测坐标值时操作员对可动轴进行移动操作而产生的各轴移动，根据其分析结果自动地获取坐标值。以下，以将定心杆安装于可动轴之一即主轴的情况为例进行说明。
图1A和图1B是定心杆的移动操作的示例。
通常，在使用定心杆对坐标值进行计测时，如图1A所示，反复进行以下操作：操作员首先使安装了定心杆3的主轴靠近到距工件6规定距离的位置(接近阶段)，然后，降低移动速度而关注定心杆3的偏心状态的同时将主轴向工件6靠近使得接触，如果走过了则分开(位置调整阶段)。然后，如果确认消除偏心状态，则将主轴从工件6分离(脱离阶段)。
图1B是表示进行图1A示出的操作时的、(安装了)定心杆3(的主轴)的坐标位置(X轴方向的位置)的时间推移的曲线图。本发明的数值控制装置所具备的坐标值获取功能，分析从图1B示出的位置调整阶段至脱离阶段的坐标值X与时刻t的关系，在调整定心杆的位置之后，以从工件分离的动作为契机，获取从工件分离前的定心杆的坐标值。
图2是实现上述功能的本发明的一个实施方式的数值控制装置和机床的主要部分框图。
数值控制装置1具有控制该数值控制装置1整体的CPU 10，在该CPU 10上经由总线连接有ROM 11、RAM 12、非易失性存储器13、PMC 14、显示器/MDI单元15、轴控制电路16。
ROM 11存储有用于控制数值控制装置1整体的系统程序。在RAM 12中存储有数值控制装置1动作时所需的临时数据、数值控制装置1用于控制机床2所需的加工程序等。该加工程序平时存储在非易失性存储器13中，在执行时被从非易失性存储器13读出而被存储到RAM 12。
然后，CPU 10从RAM 12读出加工程序的同时依次执行该加工程序，控制轴控制电路16，经由伺服放大器17控制机床2所具备的各轴的伺服电机。另外，在机床2所具备的各轴的伺服电机中内置位置/速度检测器，将来自该位置/速度检测器的位置/速度反馈信号反馈至轴控制电路16，进行位置/速度的反馈控制。此外，在框图中省略位置/速度的反馈。
另外，可编程机床控制器(PMC)14通过内置于数值控制装置1的顺序程序控制机床侧的辅助装置等。
显示器/MDI单元15具备：显示数值控制装置1的状态信息或与加工状况有关的信息的显示器18、以及接收操作人员的操作的键盘19等。
通过数值控制装置1控制的机床2具有操作员用于操作机床2所使用的操作盘20。在操作盘20中设置有由开关、手柄等构成的手动脉冲发生器21，操作员通过操作手动脉冲发生器21来对机床2所具备的各轴的伺服电机进行手动控制，从而能够直接驱动各轴。
以下，详细说明图2的数值控制装置1所具备的坐标值获取功能。
图3是通过功能框图表示数值控制装置1所具备的功能的图。
数值控制装置1具备坐标值获取部100、计时部110、历史记录记录部120、移动历史记录分析部130、坐标值设定部140以及历史记录存储部200。
在由操作员将数值控制装置1设定为坐标值获取模式的情况下，坐标值获取部100将反馈至轴控制电路16的机床2的主轴的位置信息，作为坐标值来获取并进行输出。
另外，计时部110输出对从成为基准的时间点开始经过的单位时间进行计时得到的经过单位时间。计时部110可以构成为从数值控制装置1所具备的时钟(RTC)将当前时刻(该情况下，例如基准时间点为0点、单位时间为1秒钟)作为经过单位时间来输出，也可以构成为将切换为坐标值获取模式后的经过时间作为经过单位时间来输出。另外，还可以构成为将数值控制装置1的内部动作周期设为单位时间，将开始获取坐标值之后的内部动作周期数的计数值设为经过单位时间来输出。
然后，历史记录记录部120将主轴的历史记录信息存储到历史记录存储部200，该历史记录信息是将从坐标值获取部100输出的主轴坐标值与从计时部110输出的经过单位时间关联起来而得的信息。
按预先设定的规定周期来进行通过历史记录记录部120向历史记录存储部200记录历史记录信息，此外，在数值控制装置1被设定为坐标值获取模式期间，记录预先设定的规定个数。在所存储的历史记录信息超过规定个数时，删除较早的历史记录信息而记录新的历史记录信息以便不超过规定个数。
在数值控制装置1被设定为坐标值获取模式时，移动历史记录分析部130根据从历史记录存储部200获取到的历史记录信息，分析到目前为止的机床2所具备的主轴坐标值的时间推移，并分析操作员结束位置调整的时机。在分析时机时，可以仅根据存储在历史记录存储部200中的信息来进行分析，还可以使用从坐标值获取部100输出的主轴的当前坐标值、从计时部110输出的经过单位时间。
如何分析操作员结束位置调整的时机，要考虑各种方法。以下，可举出代表性的分析方法。此外，在说明各分析方法的图中，为了使说明更简单，仅示出X轴坐标值与时间关系的曲线图，但还可应用于Y轴、Z轴等任意方向的坐标值与时间的关系。
<分析方法1：基于停止时间的方法>
操作员在调整定心杆的位置时，一边对操作盘进行操作来使安装了定心杆的主轴接近工件或远离工件，一边目视观察确认消除定心杆的偏心状态，而此时关注操作员停止操作这一情况，如图4所示，将在规定时间T的期间主轴坐标值未发生变化的时间点检测为操作员结束位置调整的时机，将对该时间点的主轴坐标值校正定心杆的半径量大小而得的坐标值设定为工件坐标值。
此外，关于规定时间T，可以预先设定给数值控制装置1，也可以在数值控制装置1被切换为坐标值获取模式时由操作员进行设定。
<分析方法2：基于移动速度和停止时间的方法>
操作员在调整定心杆的位置时，一边对操作盘进行操作来使安装了定心杆的主轴接近工件或远离工件，一边消除定心杆的偏心状态的最后一刻降低主轴的移动速度来进行微调整。因此，如图5所示，以不超过规定速度tanθ的速度进行移动之后，当在规定时间T的期间主轴坐标值未发生变化时，将该时间点检测为操作员结束位置调整的时机，将对该时间点的主轴坐标值校正定心杆的半径量大小而得的坐标值设定为工件坐标值。
此外，关于规定速度tanθ和规定时间T，可以预先设定给数值控制装置1，也可以在数值控制装置1被切换为坐标值获取模式时由操作员进行设定。
另外，作为根据操作主轴移动量的手柄的信息来检测上述时机的方法，如图6所示，在以不超过规定速度V3的速度使手柄旋转之后，当在规定时间T的期间手柄的旋转未发生变化时，将该时间点检测为操作员结束位置调整的时机，将对该时间点的主轴坐标值校正定心杆的半径量大小而得的坐标值设定为工件坐标值。
此外，关于规定速度V3和规定时间T，可以预先设定给数值控制装置1，也可以在数值控制装置1被切换为坐标值获取模式时由操作员进行设定。
与分析方法1相比，在本分析方法中能够防止在接近过程中等时候由于某种情形使得操作员停止操作等情况下的坐标错误检测。
<分析方法3：检测移动方向的变化的方法>
操作员在调整定心杆的位置时，一边降低主轴的移动速度来接近工件或远离工件一边进行微调整，在消除定心杆的偏心状态之后，提高主轴移动速度而使其脱离。因此，如图7所示，将安装了定心杆的主轴的移动方向发生变化的时机(在移动方向发生变化期间主轴停止时，在主轴停止之后开始移动的时机)中的主轴坐标值临时存储或标记在历史记录存储部200内，在将主轴从存储或标记的时间点起以规定速度以上的速度移动了规定距离L的情况下，将对该存储或标记的时间点的坐标值校正定心杆的半径量大小而得的坐标值设定为工件坐标值。
此外，关于规定速度和规定距离L，可以预先设定给数值控制装置1，也可以在数值控制装置1被切换为坐标值获取模式时由操作员进行设定。
另外，作为根据手柄信息来检测的方法，如图8所示，将手柄旋转方向发生变化的时机(在旋转方向发生变化期间手柄停止时，在手柄停止之后开始移动的时机)中的主轴坐标值临时存储或标记在历史记录存储部200内，在将手柄从存储或标记的时间点起以规定速度V4以上的转速旋转规定时间T3的情况下，将对该存储或标记的时间点的坐标值校正定心杆的半径量大小而得的坐标值设定为工件坐标值。
此外，关于规定速度V4和规定时间T3，可以预先设定给数值控制装置1，也可以在数值控制装置1被切换为坐标值获取模式时由操作员进行设定。
通过手柄进行操作时的主轴移动量可以指定倍率，因此在倍率低的情况下，有时即使手柄转速快主轴移动速度也会慢。还想到了在位置微调整后的脱离中即使使手柄快速旋转，主轴移动速度也不能满足规定速度因此也有时无法判别脱离移动。通过根据手柄转速来进行分析，能够判别脱离。
然后，坐标值设定部140将移动历史记录分析部130分析而得的时机中的主轴坐标值设定为测量得到的工件坐标值。
这样，在本实施方式的数值控制装置1中，不准备使用高价探头的机构，也不会使操作员承担过度的操作负担，能够使用定心杆进行工件坐标的检测。
以上，说明了本发明的实施方式，但是本发明并不局限于上述实施方式的示例，通过施加适当的变更，能够通过各种方式来实施。
例如，在移动历史记录分析部130的分析方法中，数值控制装置1可以仅安装一个分析方法，或者也可以将多个分析方法安装到数值控制装置1，在操作员将数值控制装置1设定为坐标值获取模式时能够选择，也可以组合多个彼此不矛盾的分析方法。
另外，在上述实施方式中，说明了根据可动轴坐标值的时间推移来分析轴的移动方向、移动速度等信息，但是，例如也可以设置获取设置于脉冲发生器的手柄的旋转方向和速度的结构，并根据与该手柄的操作有关的信息来求出轴的移动方向、移动速度等信息。

Claims (8)

1.一种数值控制装置，用于控制如下机床：根据由手动操作控制的可动轴的位置来测量测量对象物的坐标值的机床，其特征在于，该数值控制装置具备：
坐标值获取部，其获取上述可动轴的坐标值；
计时部，其对从预定的基准时间点起的经过单位时间进行计时；
历史记录存储部，其存储多个历史记录信息，该历史记录信息是将上述可动轴的坐标值与获取该坐标值的经过单位时间关联起来而成的；
历史记录记录部，其根据由上述坐标值获取部获取到的上述可动轴的坐标值和由上述计时部计时得到的经过单位时间来生成历史记录信息，并将该生成的历史记录信息记录到上述历史记录存储部；
移动历史记录分析部，其根据在上述历史记录存储部中记录的上述历史记录信息，来分析上述可动轴的位置调整结束的时机；以及
坐标值设定部，其设定上述移动历史记录分析部分析得到的时机中的上述可动轴的坐标值。
2.根据权利要求1所述的数值控制装置，其特征在于，
上述移动历史记录分析部将上述可动轴的移动停止了第一时间的时间点设为上述可动轴的位置调整结束的时机。
3.根据权利要求1所述的数值控制装置，其特征在于，
上述移动历史记录分析部将在上述可动轴以第一速度以下的速度移动之后停止了第二时间的时间点设为上述可动轴的位置调整结束的时机。
4.根据权利要求1所述的数值控制装置，其特征在于，
上述移动历史记录分析部将在上述可动轴的移动方向发生了变化之后上述可动轴以第二速度以上的速度移动了第一距离以上的距离时上述可动轴的移动方向发生了变化的时间点设为上述可动轴的位置调整结束的时机。
5.一种数值控制装置，用于控制如下机床：根据由手柄操作控制的可动轴的位置来测量测量对象物的坐标值的机床，其特征在于，该数值控制装置具备：
手柄信息获取部，其获取手柄信息，该手柄信息包含与手柄的旋转方向和速度有关的信息；
坐标值获取部，其获取上述可动轴的坐标值；
计时部，其对从预定的基准时间点起的经过单位时间进行计时；
历史记录存储部，其存储多个历史记录信息，该历史记录信息是将上述手柄信息、上述可动轴的坐标值、以及获取该手柄信息和该坐标值的经过单位时间关联起来而成的；
历史记录记录部，其根据由上述坐标值获取部获取到的上述可动轴的坐标值和由上述计时部计时得到的经过单位时间来生成历史记录信息，并将该生成的历史记录信息记录到上述历史记录存储部；
移动历史记录分析部，其根据在上述历史记录存储部中记录的上述历史记录信息，来分析上述可动轴的位置调整结束的时机；以及
坐标值设定部，其设定上述移动历史记录分析部分析得到的时机中的上述可动轴的坐标值。
6.根据权利要求5所述的数值控制装置，其特征在于，
上述移动历史记录分析部将上述手柄的旋转停止了第一时间的时间点设为上述可动轴的位置调整结束的时机。
7.根据权利要求5所述的数值控制装置，其特征在于，
上述移动历史记录分析部将在上述手柄的旋转以第三速度以下的速度旋转之后停止了第二时间的时间点设为上述可动轴的位置调整结束的时机。
8.根据权利要求5所述的数值控制装置，其特征在于，
上述移动历史记录分析部将在上述手柄的旋转方向发生了变化之后上述手柄以第四速度以上的速度旋转了第三时间以上的时间时上述手柄的旋转方向发生了变化的时间点设为上述可动轴的位置调整结束的时机。
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