CN110392868B - 用于控制机床的控制装置和控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于控制机床的控制装置，其中机床和控制装置以这样的方式配置，使得布置在机床上的工具和/或工件能够以至少第一速度以及第二速度运动。当从以第一速度(1)的运动转换至以第二速度(2)的运动时，当第二速度比第一速度大至少预设的倍数时，在执行以第二速度(2)的运动前先停止工具或工件。控制装置包括用于触发以第二速度(2)运动的输入装置，并且随后通过在输入装置上的操作员输入，触发后续的以第二速度(2)的运动的执行。本发明还涉及一种用于控制机床的相应控制方法。

Description

用于控制机床的控制装置和控制方法

技术领域

本发明涉及一种用于控制机床的控制装置，其中，机床和控制装置以这样的方式配置，使得设置在机床上的工具和/或设置在机床上的工件能以至少一个第一速度和至少一个第二速度运动。本发明还涉及一种用于控制机床的控制方法。

背景技术

在计算机控制的机床（CNC机床）的准备阶段期间，计算机程序（NC程序），特别是其中的指定由机床在工件上执行的加工步骤，由操作员逐步执行，以针对所需的加工操作检查程序的正确性和可执行性。例如，这样可以识别不正确的加工步骤，或可避免在进给运动或定位运动期间刀具与工件之间的碰撞。

为此，机床的控制系统通常提供使NC程序以单程序段模式运行的可能性。在这种情况下，程序次序在每个单独的程序步骤之后停止，并且由操作员输入触发程序的继续执行，即执行后续程序步骤。

这是不利的，因为在每个单独的程序步骤之后都需要操作员输入，以执行后续的程序步骤。因此，为了测试整个NC程序的所有单独的步骤，需要大量的操作员输入。这大大增加了准备阶段所需的时间。

然而，通常没有必要单独执行所有的步骤。多个步骤也可以连续的方式执行，并且只有某些步骤，例如，快速横进运动或定位运动步骤，需要在执行程序之前停止，并通过独立的操作员输入触发相应的步骤。在这种情况下，特别关键的情况是程序中的这样的位置，其中后续程序块，即后续程序步骤中的运动速度，比前一个程序块快得多。在这种情况下，操作员几乎不可能对不正确的运动作出反应。

在NC程序的准备阶段期间，操作员经常想要以连续的方式执行一系列进给运动，这些运动在连续的程序步骤中指定，而不会诧异于随后的高速的快速横进运动。当然，他们希望以受控的方式执行随后的快速横进运动，并且若可能的话，通过单独的操作员输入触发该运动，以避免诸如工具与工件在高速的情况下发生的碰撞。

为了实现这一点，已知机床控制系统，其操作元件包括所谓的超控电位器。通常，在这种情况下设置两个单独的超控电位器。第一超控电位器，也称为进给超控电位器，在这种情况下通常控制进给运动的速度，即在加工工具对工件进行加工时，控制工具、工件或它们两者相对于其中另一个的相对运动速度，该速度通常较低。通过调整第一超控电位器，可调整，特别是降低，在执行程序步骤时，在NC程序中对相应的加工步骤指定的进给速度。第二超控电位器（快速横动超控电位器），其控制快速横动速度，即在加工工具相对于工件进行定位时，控制工具、工件或它们两者相对于其中另一个的速度，该速度较进给速度通常更高。通过调节第二超控电位器，可调整，特别是降低，在执行定位运动时，由NC程序预先确定的快速横动速度或定位速度。

为了避免操作员面对进给运动后的一系列快速横进运动而不知所措，以受控方式并以操作员预先确定的速度而不是程序预先确定的速度执行快速横进运动，操作员首先将快速横动电位器设置为0％。若一系列执行进给运动的程序步骤之后执行的是快速横进运动的程序步骤，则机床（即刀具和/或工件）首先保持静止状态，直到操作员有意调高快速横动电位器为止。通过这种方式，操作员能以受控的方式触发快速横进运动，并且操作员能够操控执行速度。这样，快速横进运动不是以进给超控电位器的当前设置开始，该设置当其时通常设置为非常高的速度，而是可以使用单独的快速横动超控电位器以受控方式缓慢启动该运动。

一方面，在这种情况下的一个缺点是，另外需要额外的超控电位器形式的部件或至少一个第二超控电位器。然而，在这种情况下，特别的缺点是，在执行每个单独的快速横进运动之后，操作员需要在随后的进给运动期间将快速横动电位器复位到0％的位置，以使随后的快速横进运动先再次停止，然后以受控的方式由操作员执行。如果操作员忘记这样做，则程序将以其预定的速度自动执行后续的快速横进运动，这样操作员就没法再进行控制，并且也无法阻止工具与工件之间可能发生的碰撞。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种用于控制机床的控制装置和控制方法，利用该控制装置，操作员能够在每次执行这样的运动时，触发工具和/或工件的快速运动的执行，并且在其中，机床控制系统总能确保在执行快速运动之前，自动停止。

在根据本发明的用于控制机床的控制装置中，机床和控制装置以这样的方式配置，以使得设置在机床上的工具和/或设置在机床上的工具可以至少一个第一速度和至少一个第二速度运动。在这种情况下，控制装置还被配置为，当从以第一速度的运动切换至以第二速度的运动时，若第二速度比第一速度大预设的倍数，则在执行以第二速度的运动前先停止工具或工件。该控制装置具有用于触发以第二速度的运动的输入装置，通过操作员在输入装置上的输入触发随后的以第二速度的运动的执行。

若在以第一速度运动后的第二运动的速度高第一速度至少一倍数，即若第二运动比第一运动快至少预设的倍数，则先停止执行程序，即，先停止执行工具和/或工件的后续要执行的运动。该倍数可具有任何值，特别是大于1的值。特别地，如果以第二速度的运动速度比以第一速度的运动速度高至少2倍，则可能会发生停止。然而，也可以使用其他倍数，例如，10倍或2倍到10倍之间的任何倍数。可在控制装置上输入该倍数，例如，通过按键或电位计输入，或者也可将该倍数固有地编写到控制系统中和/或通过选择菜单或触摸屏进行选择。

为了实现本发明，程序相关的执行，不必在程序中通过设置两个速度之间的倍数来进行。在执行第二运动之前中断程序的标准也可以在程序中实现，例如，若第二速度比第一速度高出（例如，加法性的）阈值，则在执行第二运动之前，程序中断。有效地，在这种情况下在第一速度和第二速度之间设置倍数，使得使用乘法性的倍数也产生与在实际实现中相同的效果，使得这样的实现也落入所要求保护的范围。如果在步骤中，仅将第二速度与绝对阈值进行比较而不包括与第一速度的比较，来作为中断程序的标准，则也落入所要求保护的范围。同样在这种情况下，设置两个速度之间的倍数总是有效的，并且若第一速度小于阈值，那么由程序中断时的第二速度与第一速度的商所确定的倍数总是大于1。

使用根据本发明的控制装置上设置的输入装置，然后由操作员触发以第二速度的运动，该第二速度比第一速度高至少预设的倍数。指定以更高速的运动的NC程序的程序步骤，仅通过触发动作触发。

一种用于控制本发明意义上构造的机床的控制装置，其主要特征在于，具有较高速度的运动（即，较快的运动），如果跟随于先前具有较低速度的运动（即，较慢的速度），则每次自动停止该具有较高速度的运动，而无需操作员为此目的进行任何特定的干预。因此，确保机床或NC程序每次在执行快速运动前先自动停止，从而能可靠地避免无意执行的快速运动，及可能由此而引起的碰撞。在这种情况下，随后执行的运动总是需要操作员确认。此时无需第二电位器；而在机床控制系统的操作装置上设置的一个键就足够完成此目的。因此，可通过单个操作元件控制运动，操作员无需“盲摸”来寻找操作元件，这样做会转移操作员的注意力（这样，在准备阶段，操作员将注意力主要集中在工件和工具上，而不是控制系统的操作元件，其大部分是“盲摸”操作的。）

在这种情况下，特别有利的是，在用于控制在本发明意义上配置的机床的控制装置中，可通过可预设的倍数来指定或设定慢速的第一运动和随后的快速的第二运动之间的速度差异，这样，就可以先停止第二运动的执行，并通过操作员的输入来继续执行。

在根据本发明的控制装置中，根据本发明的功能可以被配置为可去激活，以使得操作员能够选择他们是否希望使用该功能，或者他们是否希望使用传统的，在背景简介中说明的单个的块功能。

在根据本发明的控制装置的有利实施例中，输入装置是释放键、释放拨动开关、旋转释放开关或具有拉动或推动功能的电位器。在以速度更高的第二速度的开始运动前，停止程序后，操作员可以通过在设备上的输入装置上进行输入，以触发第二运动。键允许在通常已经在机床控制系统上设有的操作元件上进行简单输入，即，可针对已有的键进行重新编程。相比之下，输入元件的位置可通过拨动开关或旋转开关控制。

在根据本发明的控制装置的另一有利实施例中，控制装置具有另外的输入装置，用于操控以第二速度的运动速度。由于有另外的输入装置，可操控第二运动的速度，并且偏离NC程序中指定的速度，以较低的速度执行更快的第二运动，例如，比在程序中预定义的速度低，使得，例如，在该过程中，可在适当的时间识别工具和工件之间的碰撞。可通过电位器，通过键盘、触摸屏上的输入或机床控制装置的相应菜单项，来操控以第二速度的运动速度。

尽管在本发明中基本上不是绝对必需操作员能够手动操控第二运动的速度，例如快速横进运动，但如果有可能的话，也是有利的。尽管在本发明中省略了单独的快速横动超控电位器，但是，机床的控制系统通常将还会包括至少一个超控电位器，例如，进给超控电位器。在这种情况下，后者可用在本发明的上述有利实施例中，以便一并操控第二快速运动的速度，例如，快速横进运动。在这种情况下，当从第一较慢的运动切换到第二较快的运动时中断程序，这样可利用这样的中断，在接下来的运动开始之前，将超控电位器调为0。开始接下来的运动后，可缓慢调高超控电位器（或者甚至是任意的，不同的速度来操控操作元件，例如慢速—快速键），以便能够控制运动的速度。

在根据本发明的控制装置的另一有利实施例中，以第一速度的运动是进给运动，而以第二速度的运动是快速横进运动。在快速定位运动期间，工具不与工件接触，通常称为快速横进运动。相对地，工具加工工件时的运动通常称为进给运动。快速横进运动通常比进给运动快得多。然而，由于速度慢，操作员通常可以在适当的时间辨识进给运动中的出错，而通常不可能对出错的快速横进运动作出反应，例如，辨识碰撞。因此，操作员必须在快速横进运动前先停止，将超控电位器（若已设有了的话）调到0，以检查工具和工件彼此之间的位置，特别是它们彼此之间的距离，然后，查询程序，在随后的快速横进运动中要行进的是哪条路径，然后评估该路径是否能在没有产生任何碰撞的情况下行进，然后才触发快速横进运动。通过根据本发明的控制装置使这成为可能。

在根据本发明的用于控制机床的控制方法中，程序次序首先由操作员启动，其中该程序次序包括以不同速度的工具和/或工件的运动次序。

当从以第一速度的运动切换到随后以第二速度运动时，若第二速度比第一速度大至少预设的倍数，则在执行以第二速度的运动之前，通过机床的控制装置停止该程序次序。

然后，通过在机床的控制装置上设置的输入装置上的操作员输入，来触发第二运动的执行。

当以第二速度的运动开始之前，程序停止，则以第二速度的运动其速度比以第一速度的运动快至少预设的倍数。例如，以第二速度的运动可以是快速横进运动，而以第一速度的运动可以是进给运动。速度不同的倍数优选在2倍到10倍之间。

在根据本发明的控制方法的有利实施例中，以第二速度的运动的速度由另外的操作员的输入进行预先确定。例如，这可以通过借助于电位器或通过键盘输入预先确定速度来实现。因此，不仅可以有目的地触发以更高速度的运动，并且能以这样的方式操控速度：操作员在执行运动时可监视和辨识可能发生的碰撞，然后可以在适当的时间中止操作。

附图说明

下面将参照附图描述本发明的示例性实施例。

在图中：

图1示出了根据现有技术的次序中进给运动和快速横进运动的次序以及相应的运动中断；

图2示出了由根据本发明的控制装置控制的次序中进给运动和快速横进运动的次序以及运动中断。

具体实施方式

图1示出了根据现有技术的一系列连续运动中的进给运动和快速横进运动的次序以及相应的运动中断。在执行NC程序的程序段或程序块（其中预先确定为慢速运动1，例如是进给运动，在图1和图2用连续箭头示出）之后，总是先进行程序中断或运动中断3。在随后的运动开始之前，无论随后的运动是慢速的进给运动1，还是如图1和图2中用虚线箭头所示的快速横进运动2，先通过程序中断或运动中断3来中止程序次序以及运动次序。因此，后续运动必须总是由操作员的输入触发，例如，通过键输入。

因此，程序和运动在每个单独的运动步骤1、2之后停止，而操作员无法选择以没有任何中间中断的连续的方式连续执行连续的缓慢运动，例如直接连续的进给运动，因为他们通常不需要中断运动3，但操作员可在运动执行过程中观察是否可能出现问题，并且可以在由于主要运动速度较慢而引起错误的情况下及时停止运动。

在图2中示出了，根据本发明的控制装置控制的次序，其中示出了进给运动1和快速横进运动2的次序，以及运动中断或程序中断3，其中，相比较之下，运动次序的中断3仅在诸如进给运动的慢速运动1之后紧接诸如快速横进运动的快速运动2时发生。仅在连续运动之间的速度存在差异，其中后续运动的速度比先前运动的速度大预设倍数的情况下，运动才被中断，否则直到后续运动由操作员触发介入，例如通过键输入。因此，可在没有任何中断的情况下以连续方式执行若干程序步骤，其中在没有任何中断的情况下以连续方式执行低速运动1，并且仅在执行高速运动2的程序步骤之前中断程序次序，从而为操作员提供控制选项，并允许其独立地启动随后的运动。然而，若高速运动之后紧接的是低速运动，则不执行程序中断，高速运动2之后在不执行任何中断的情况下直接执行低速运动1。

附图标记列表

1 慢速运动，例如进给运动

2 快速运动，例如快速横进运动

3 程序中断或运动中断

Claims (6)

1.一种控制机床的控制装置，

其中，所述机床和所述控制装置配置成：设置在所述机床上的工具和/或工件能够以至少一个第一速度（1）和至少一个第二速度（2）运动；

其特征在于，

所述控制装置还配置成：当从以第一速度（1）的运动切换至以第二速度（2）的运动时，如果所述第二速度（2）比第一速度（1）大预设的倍数，则在执行以所述第二速度（2）的运动前，先停止所述工具或工件（3）；

所述控制装置具有输入装置，以触发以所述第二速度（2）的运动，并且，

后续执行的以第二速度（2）的运动由在所述输入装置上的操作员输入进行触发。

2.根据权利要求1所述的控制装置，其特征在于，

所述输入装置为释放键、释放拨动开关、旋转释放开关、或者带拉或推功能的电位器。

3.根据权利要求1所述的控制装置，其特征在于，

所述控制装置具有另外的输入装置，其用于操控以第二速度（2）的运动的速度。

4.根据前述权利要求中任一项所述的控制装置，其特征在于，

所述以第一速度（1）的运动为进给运动，以第二速度（2）的运动为快速横进运动。

5.一种控制机床的控制方法，包括以下步骤：

通过操作员启动程序次序，其中，所述程序次序包括以不同速度的工具和/或工件的运动次序；

当从以第一速度（1）的运动切换到后续的以第二速度（2）的运动时，如果所述第二速度（2）比所述第一速度（1）大预设的倍数，则在执行以所述第二速度的运动之前，通过所述机床的控制装置停止所述程序次序；

通过在所述机床的所述控制装置上设置的输入装置上的操作员输入，触发所述第二速度（2）的运动的执行。

6.根据权利要求5所述的控制方法，

其中，以所述第二速度（2）的运动的速度由另外的操作员输入来预先确定。

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