CN107765646A - 数控机床多轴控制系统及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种数控机床多轴控制系统，包括：数控机床多轴控制装置及数控机床，数控机床多轴控制装置包含主机、电机控制器、手轮控制器及手轮手持端，电机控制器输入端通过串口通讯接口与主机第一输出端连接，手轮控制器输入端通过USB接口与主机第二输出端连接，手轮控制器第一输出端通过IO接口与电机控制器第一输出端连接，手轮手持端与手轮控制器第二输出端无线通讯连接；数控机床输出端与主机输入端连接，电机控制器第二输出端与数控机床中的多轴进行连接；电机控制器接受不同工作模式下的数据信息，电机控制器根据数据信息发送控制指令对数控机床中的多轴进行控制。基于数控机床多轴控制系统，还提供了一种数控机床多轴控制方法。

Description

数控机床多轴控制系统及控制方法

技术领域

本发明涉及数控机床的技术领域，尤其涉及一种数控机床多轴控制系统及控制方法。

背景技术

随着数控机床的广泛应用，对于数控机床加装多轴扩展功能的需求也随之增加，但由于数控机床的生产厂商不同，不同的数控机床需要加装对应生产厂商的电机，这样限制了多轴的通用性。再者，现有技术中利用其他不同厂家的数控机床的电机需通过增加单独的外部控制PLC系统控制其他轴，CNC数控机床通过M代码发出开关信号，单独PLC通过IO口接受机床的开关信号后，在按照PLC自身设置参数来驱动其他轴旋转，不能直接和数控机床通讯来实现接受机床传递的任何数据，造成现场调机使用不便、有一定的安全隐患；且并非通过机床的数控系统联机控制，使得控制系统较为复杂；且不能通用多种数控机床，价格偏贵。

因此，急需要一种数控机床多轴控制系统及控制方法来克服上述存在的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种数控机床多轴控制系统及控制方法，该数控机床多轴控制系统中数控机床的多轴的所有控制都可以在数控机床上实现，具有提高用户使用过程中的安全性能、且控制系统较为简单的优点。

为实现上述目的，本发明提供了一种数控机床多轴控制系统，其特征在于，包括：用于对数控机床中的多轴进行控制的数控机床多轴控制装置及数控机床，所述数控机床多轴控制装置包含主机、电机控制器、手轮控制器及手轮手持端，所述电机控制器输入端通过串口通讯接口与所述主机第一输出端连接，所述手轮控制器输入端通过USB接口与所述主机第二输出端连接，所述手轮控制器第一输出端通过IO接口与所述电机控制器第一输出端连接，所述手轮手持端与所述手轮控制器第二输出端无线通讯连接；所述数控机床输出端与所述主机输入端连接，所述电机控制器输出端与所述数控机床中的所述多轴进行连接；

所述电机控制器接受不同工作模式下主机或手轮控制器的数据信息，所述电机控制器根据所述数据信息发送控制指令对所述数控机床中的所述多轴进行控制。

优选的，所述工作模式包括自动模式和手动模式，所述主机及所述电机控制器控制所述数控机床多轴控制装置的自动模式，所述手轮手持端、所述手轮控制器及所述电机控制器控制所述数控机床多轴控制装置的手动模式。

优选的，所述主机通过以太网接口与所述数控机床进行通讯。

优选的，所述主机通过RS485接口或RS232接口将所述数据信息发送给所述电机控制器。

一种数控机床多轴控制控制方法，其特征在于，所述步骤包括：

步骤A、通过手轮手持端设定数控机床多轴控制装置的工作模式；

步骤B、所述数控机床多轴控制装置与数控机床进行通讯连接，电机控制器获取设定的所述工作模式下的数据信息；

步骤C、所述电机控制器根据所述数据信息发送控制指令对所述数控机床中的多轴进行控制。

优选的，所述工作模式包括自动模式和手动模式，所述主机及所述电机控制器控制所述数控机床多轴控制装置的自动模式，所述手轮手持端、所述手轮控制器及所述电机控制器控制所述数控机床多轴控制装置的手动模式。

优选的，所述步骤B具体包括：

B1、当为自动模式时，所述电机控制器获取所述数控机床中的所述数据信息；

B2、当为手动模式时，所述电机控制器获取通过所述手轮手持端输入的所述数据信息。

优选的，所述步骤B1具体包括：

B11、所述数控机床多轴控制装置与所述数控机床通过以太网进行通讯连接；

B12、所述数控机床多轴控制装置定时扫描所述数控机床的寄存器中的指令代码；

B13、主机根据所述指令代码调取各控制参数的所述数据信息；

B14、将所述数据信息通过RS485接口或RS232接口发送给所述电机控制器。

优选的，所述控制参数包括：运行参数、基准点及运行动作。

优选的，所述步骤C具体包括：

C1、当所述电机控制器接收到所述数据信息后，所述电机控制器将所述数据信息解析为控制指令；

C2、所述电机控制器根据所述控制指令控制所述数控机床中的多轴运转至指定位置，完成后反馈给所述数控机床进入下一个指令代码。

与现有技术相比，本发明提供了数控机床多轴控制系统，数控机床多轴控制系统可通用多种不同生产厂商的多轴，且通过数控机床多轴控制装置与数控机床的配合完成数控机床的位置控制，在自动模式的工作模式下，可以获取数控机床的数据信息，能直接与数控机床数据信息传输，用户能通过数控机床本身的多轴的数据信息进行调整，不用外部控制器的配合使用，能提高用户使用过程中的安全性能；且通过数控机床的联机控制，使得控制系统较为简单。

附图说明

图1是本发明的数控机床多轴控制系统的结构示意图。

图2是本发明数控机床多轴控制方法的流程图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明的数控机床多轴控制方法是基于数控机床多轴控制系统10实现的，现对数控机床多轴控制系统10的结构关系进行详细描述，请参阅图1，具体结构如下：本发明的数控机床多轴控制系统10包括用于对数控机床200中的多轴201进行控制的数控机床多轴控制装置100及数控机床200，数控机床多轴控制装置100包含：主机101、电机控制器102、手轮控制器103及手轮手持端104。

其中，电机控制器102输入端通过串口通讯接口与主机101第一输出端连接。优选的，串口通讯接口可为RS485接口或RS232接口，主机101通过RS485接口或RS232接口将数据信息发送给电机控制器102。

再者，手轮控制器103输入端通过USB接口与主机101第二输出端连接，手轮控制器103第一输出端与电机控制器102第一输出端连接，手轮手持端104与手轮控制器103第二输出端无线通讯连接，手轮控制器103接受手轮手持端104的操作信号并传送相关操作信号的数据信息给电机控制器102。优选的，手轮手持端104通过微波传输与手轮控制器103第二输出端连接。

且，数控机床200输出端与主机101的输入端连接，数控机床多轴控制装置100中的主机101通过以太网接口与数控机床200进行通讯。电机控制器102第二输出端与数控机床200中的多轴201进行连接；则，电机控制器102接受不同工作模式下主机101或手轮控制器103传送的数据信息，电机控制器102根据数据信息发送控制指令对数控机床200中的多轴201进行控制。优选的，数控机床多轴控制装置100的工作模式包括自动模式和手动模式，通过主机101及电机控制器102控制数控机床多轴控制装置100的自动模式，而通过手轮手持端104、手轮控制器103及电机控制器102控制数控机床多轴控制装置100的手动模式。

基于上述的数控机床多轴控制系统10，本发明还提供了一种数控机床多轴控制方法，通过操作手轮手持端104输入数据信息对数控机床200的多轴进行控制，或通过自动获取数控机床200中的数据信息对数控机床200的多轴进行控制，如图2所示，为本发明的数控机床多轴控制方法的流程图，具体包括如下步骤：

S100、通过手轮手持端104设定数控机床多轴控制装置100的工作模式；

S200、数控机床多轴控制装置100与数控机床200进行通讯连接，电机控制器102获取设定的工作模式下的数据信息；

S300、电机控制器102根据数据信息发送控制指令对数控机床200中的多轴201进行控制。

下面对各个步骤进行更加详细的解释，在对数控机床200进行控制之前需确定控制的方式，即是需要选择数控机床多轴控制装置100的工作模式，工作模式包括自动模式和手动模式，工作模式的切换是通过手轮手持端104上的档位进行选择。当选择自动模式后，通过主机101及电机控制器102控制数控机床多轴控制装置100的自动模式；当选择手动模式后，通过手轮手持端104、手轮控制器103及电机控制器102控制数控机床多轴控制装置100的手动模式。

当根据操作人员的需求选择工作模式后，电机控制器102获取设定的工作模式下的数据信息。当为自动模式时，电机控制器102获取数控机床200中的数据信息；当为手动模式时，电机控制器102获取通过手轮手持端104输入的数据信息。

首先，对本发明在自动模式下电机控制器102如何获取数控机床200中的数据信息的过程进行详细的介绍，具体的步骤如下：

数控机床多轴控制装置100与数控机床200通过以太网进行通讯连接；数控机床多轴控制装置100的主机101通过以太网接口与数控机床200进行通讯。如果检测到为外设设备的数据机床连接成功后，则数控机床多轴控制装置100定时扫描数控机床200的寄存器中的指令代码，主机101根据指令代码调取各控制参数的数据信息，将该数据信息通过RS485接口或RS232接口发送给电机控制器102。

本发明中，数控机床多轴控制装置100还可包括设置显示屏（图中未示），在数控机床多轴控制装置100的设置显示屏上，用户对对应的需操作的数控机床200的IP地址或端口进行设置，并分别设置好指令源地址、转速地址、背隙补偿地址，用户点击数控机床多轴控制装置100的设置显示屏上初始化按键即可对数控机床200的连接状态进行测试，数控机床200连接成功后在设置显示屏上进行显示。

本发明中，控制参数包括：运行参数、基准点及运行动作，但并不对该控制参数限定，也可加入其他的可对数控机床200的位置进行调整的控制参数。

不同的指令代码可控制不同控制参数，指令代码并未有固定格式，用户可根据自己的需求进行设定，当数控机床多轴控制装置100扫描到设定的指定代码后即可启动相应控制参数的设定。下面用几个实例对指令代码进行讲解，例如，“#590=8911”代表运行参数的指令代码，优选的，运行参数为运转速度、正负限位、背隙补偿及旋转方向，但并不以此为限。当数控机床多轴控制装置100扫描到该“#590=8911”的指令代码后，主机101将预先设定于数控机床200中的运转速度、正负限位、背隙补偿及旋转方向的数据信息进行调取。再者，例如：指令代码为“#590=8910”时数控机床多轴控制装置100将数控机床200中A轴当前位置指定为运动零点，或例如指令代码为“#590=9910”时数控机床多轴控制装置100将数控机床200中C轴当前位置指定为运动零点，或例如指令代码为“G65P8000A90.000”时数控机床多轴控制装置100将数控机床200中四轴运转到90度的位置。

下面对根据指令代码设定控制参数的具体过程进行解释：

(A)运行参数设定步骤：当数控机床多轴控制装置100扫描到运行参数对应的指令代码时，主机101读取预先设定于数控机床200中的运行参数数值，将运行参数数值发送给电机控制器102，进而判断运行参数是否正确，可通过数控机床200中寄存器的显示来对运行参数的正确性进行判断，预先设置运行参数正确的指定数值，当运行参数正确时寄存器会更新显示为指定数值，当运行参数不正确时寄存器会显示其他数值，该其他数值不等于指定数值。当运行参数正确后，则将读取的运行参数数值传送给数控机床200，并对数控机床200的运行参数进行调整，完成整个运行参数设定的过程。（B)基准点设定步骤：当数控机床多轴控制装置100扫描到基准点对应的指令代码时，当数控机床200连接成功，则电机控制器102将基准点数值传送给数控机床200，并对数控机床200的基准点进行调整，完成整个基准点设定的过程。（C)运行动作设定步骤：当数控机床多轴控制装置100扫描到运行动作对应的指令代码时，主机101读取预先设定于数控机床200中的运行动作指令，将运行动作指令发送给电机控制器102，电机控制器102将运行动作指令传送给数控机床200，并通过该运行动作指令对数控机床200进行调整，完成整个运行动作设定的过程。本发明中，对控制参数设定的具体的方式可为其他方式，并不在此进行限定。

当电机控制器102接收到数据信息后，电机控制器102将数据信息解析为控制指令；，电机控制器102根据数控机床200中设置好的相应的控制参数的数据信息对数控机床200中的多轴201的位置进行调整，数控机床200根据该控制指令控制数控机床200中的多轴201运转至指定位置，完成后反馈给数控机床200进入下一个指令代码。

本发明中采用自动模式时，数控机床多轴控制装置100与数控机床200进行数据通信，操作人员能通过控制数控机床200本身的控制界面直接调整数控机床200的多轴的控制参数并控制旋转，能减少外部控制器的配合使用，数控机床多轴控制装置100随着数控机床200而开关机，无需进行单独开启或关闭，无需在数控机床200外操作任何设备，有效提高了数控机床200的生产效率及安全性；且可以根据用户自身的需求随意调配安装多轴的数控机床200，而不需在所有的数控机床200上统一安装相同数量的多轴，减少了设备的投入。

再者，对本发明在手动模式下电机控制器102如何获取数控机床200中的数据信息的过程进行详细的介绍，具体步骤如下：

手轮手持端104通过微波传输与手轮控制器103进行连接，用户操作手轮手持端104，手轮控制器103接受手轮手持端104的操作信号，并传送相关操作信号的数据信息给电机控制器102，电机控制器102根据数据信息发送控制指令到数控机床200，数控机床200根据该控制指令将各轴运转至指定位置，完成后等待接受手轮手持端104的另一操作信号。

本发明中，手轮手持端104与手轮控制器103无线连接，简化了布线问题；用户使用手轮手持端104可实现不看设置显示屏的情况下操作设备，能方便观察设备的加工件，比老式触摸屏操作更加的精准定位，从而提高了作业效率，提升了产品加工后的质量；且手轮手持端104与设置显示屏集成于一体，用户可在手动操作时方便直接的通过设置显示屏观察到数控机床200的位置信息。

与现有技术相比，本发明提供了数控机床多轴控制系统10，数控机床多轴控制系统10可通用多种不同生产厂商的多轴，且通过数控机床多轴控制装置100与数控机床200的配合完成数控机床200的位置控制，在自动模式的工作模式下，可以获取数控机床200的数据信息，能直接与数控机床200数据信息传输，用户能通过数控机床200本身的多轴的数据信息进行调整，不用外部控制器的配合使用，能提高用户使用过程中的安全性能；且通过数控机床200的联机控制，使得控制系统较为简单。

上述功能模块的划分仅用以举例说明，在实际应用中，可以根据需要将上述功能分配由不同的功能模块来完成，即划分不同的功能模块，来完成上述描述的全部或部分功能。

本领域普通技术人员可理解上述实施例方法中全部或部分流程，是可以通过计算机（移动终端）程序来指令相关的硬件完成，所述的计算机（移动终端）程序可存储于一计算机（移动终端）可读取存储介质中，程序在执行时，可包括上述各方法的实施例的流程。其中的存储介质可以为磁碟、光盘、只读存储记忆体（ROM）或随机存储记忆体（RAM）等。

以上所揭露的仅为本发明的优选实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明申请专利范围所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。

Claims (10)

1.一种数控机床多轴控制系统，其特征在于，包括：用于对数控机床中的多轴进行控制的数控机床多轴控制装置及数控机床，所述数控机床多轴控制装置包含主机、电机控制器、手轮控制器及手轮手持端，所述电机控制器输入端通过串口通讯接口与所述主机第一输出端连接，所述手轮控制器输入端通过USB接口与所述主机第二输出端连接，所述手轮控制器第一输出端通过IO接口与所述电机控制器第一输出端连接，所述手轮手持端与所述手轮控制器第二输出端无线通讯连接；所述数控机床输出端与所述主机输入端连接，所述电机控制器第二输出端与所述数控机床中的所述多轴进行连接；

所述电机控制器接受不同工作模式下主机或手轮控制器传送的数据信息，所述电机控制器根据所述数据信息发送控制指令对所述数控机床中的所述多轴进行控制。

2.根据权利要求1所述的数控机床多轴控制系统，其特征在于，所述工作模式包括自动模式和手动模式，所述主机及所述电机控制器控制所述数控机床多轴控制装置的自动模式，所述手轮手持端、所述手轮控制器及所述电机控制器控制所述数控机床多轴控制装置的手动模式。

3.根据权利要求1所述的数控机床多轴控制系统，其特征在于，所述主机通过以太网接口与所述数控机床进行通讯。

4.根据权利要求1所述的数控机床多轴控制系统，其特征在于，所述主机通过RS485接口或RS232接口将所述数据信息发送给所述电机控制器。

5.一种如权利要求1~4任一项所述的数控机床多轴控制系统的控制方法，其特征在于，所述步骤包括：

步骤A、通过手轮手持端设定数控机床多轴控制装置的工作模式；

步骤B、所述数控机床多轴控制装置与数控机床进行通讯连接，电机控制器获取设定的所述工作模式下的数据信息；

步骤C、所述电机控制器根据所述数据信息发送控制指令对所述数控机床中的多轴进行控制。

6.根据权利要求5所述的数控机床多轴控制系统的控制方法，其特征在于，所述工作模式包括自动模式和手动模式，所述主机及所述电机控制器控制所述数控机床多轴控制装置的自动模式，所述手轮手持端、所述手轮控制器及所述电机控制器控制所述数控机床多轴控制装置的手动模式。

7.根据权利要求5所述的数控机床多轴控制方法，其特征在于，所述步骤B具体包括：

B1、当为自动模式时，所述电机控制器获取所述数控机床中的所述数据信息；

B2、当为手动模式时，所述电机控制器获取通过所述手轮手持端输入的所述数据信息。

8.根据权利要求7所述的数控机床多轴控制方法，其特征在于，所述步骤B1具体包括：

B11、所述数控机床多轴控制装置与所述数控机床通过以太网进行通讯连接；

B12、所述数控机床多轴控制装置定时扫描所述数控机床的寄存器中的指令代码；

B13、主机根据所述指令代码调取各控制参数的所述数据信息；

B14、将所述数据信息通过RS485接口或RS232接口发送给所述电机控制器。

9.根据权利要求8所述的数控机床多轴控制方法，其特征在于，所述控制参数包括：运行参数、基准点及运行动作。

10.根据权利要求5所述的数控机床多轴控制方法，其特征在于，所述步骤C具体包括：

C1、当所述电机控制器接收到所述数据信息后，所述电机控制器将所述数据信息解析为控制指令；

C2、所述电机控制器根据所述控制指令控制所述数控机床中的多轴运转至指定位置，完成后反馈给所述数控机床进入下一个指令代码。