CN1940792A

CN1940792A - 数字控制器

Info

Publication number: CN1940792A
Application number: CNA2006101593527A
Authority: CN
Inventors: 细川匡彦; 小川修二; 三宅雅彦
Original assignee: Fanuc Corp
Current assignee: Fanuc Corp
Priority date: 2005-09-28
Filing date: 2006-09-27
Publication date: 2007-04-04
Also published as: EP1770462A2; JP2007094646A; US20070073438A1

Abstract

一种具有多个命令系统并控制具有多个主轴的机器的数字控制器，其中不需考虑命令系统和主轴之间的对应关系就能够准备程序。数字控制器具有n个命令系统并且控制具有n个主轴和所需数量其它轴的机床等。外部信号输入装置将指示每个命令系统和主轴之间对应关系的信号输入至选择/切换部。选择/切换部通过软件处理，响应于输入信号在主轴1至n中选择每个命令系统输出的例如用于控制主轴的命令S1的目的地主轴。能够根据命令系统和主轴之间对应关系的改变而改变要加工的刀具或工件的位置。

Description

数字控制器

技术领域

本发明涉及具有多个命令系统的数字控制器，该命令系统用于控制具有多个主轴的机器。

背景技术

现有技术中通常利用具有多个命令系统(下文中也简称为“系统”)的数字控制器控制机器(例如机床)。在执行控制时，需要指定每个命令系统和其控制的主轴之间的对应关系(控制—被控制关系)。在现有技术中，根据每个系统的程序命令选择每个命令系统要控制的主轴的指定。特别地，使用例如下述方法1和2的程序命令确定要控制的主轴。

(方法1)：以程序命令带有的识别符(S码命令)确定作为控制目标的主轴。在例如JP 62-293307A的文件中描述了这类技术。

例如，以下述方式将识别两个主轴1和2的识别符P1和P2加入和主轴操作相关的程序命令中：

S100P1：和主轴1的操作相关的命令(例如速度命令)，

S200P2：和主轴2的操作相关的命令(例如速度命令)。

如果S100和S200分别是系统1和2的代码，作为对上述程序命令的响应，系统1和2分别控制主轴1和2。

(方法2)：在和主轴操作相关的程序命令之前应用程序命令(M码命令)，程序命令用其识别符确认作为控制目标的主轴，每个系统选择一主轴。在例如JP 9-73308A和JP 2843568B的文件中描述了这类技术。

例如，识别符P1和P2分别识别两个主轴1和2，将下述程序命令连续地的加入系统1(或系统2)的语句：

M45 P1：选择主轴1，

S100：和主轴1的操作相关的命令(例如速度命令)，

M45 P2：选择主轴2，

S200：和主轴2的操作相关的命令(例如速度命令)。

在改变系统1和2和主轴1和2之间的对应关系时，增加下述程序命令：

M45 P2：选择主轴2，

S100：和主轴2的操作相关的命令(例如速度命令)，

M45 P21：选择主轴1，

S200：和主轴1的操作相关的命令(例如速度命令)。

根据现有技术，基本上是根据程序命令选择或确定每个命令系统和每个主轴之间的控制—被控制关系。在现有技术中的一种情况下，如图1所示，使用了n(n是大于或等于2的正整数，下述n均为同样意思)个命令系统和n个主轴，事先必须装载带有一定形式的信息的程序，该信息指示用于主轴控制的每一指令所指定的n个主轴中的一个。为了通过具有系统1至n的计算机化数字控制器(CNC)的系统1控制主轴1，例如图1简要所示，使用了具有选择或确定主轴1的内容的命令S1。为了控制主轴2，使用具有选择或确定主轴2的内容的命令S2。其它系统和主轴的情况也类似(图1未示)。在使用系统i(1＝i＝n)控制主轴j(1＝j＝n)时，系统i输出具有选择或确定主轴j的内容的命令Si。

根据响应于程序命令为每个系统选择主轴的方法，在现有技术的情况下，必须考虑选择作为控制目标的主轴准备程序，因此给程序准备带来了很大的负担。

发明内容

本发明提供了具有多命令系统的数字控制器，用于控制具有多个主轴的机器，在准备程序时不需要考虑每个命令系统控制哪个主轴，从而准备程序的负担就减轻了。

本发明的数字控制器具有多个命令系统，用于控制具有多个主轴的机床。数字控制器包括：信号输入装置，用于输入指示多个命令系统中的各个系统分别控制多个主轴中的哪一个主轴的外部信号；和选择装置，用于根据信号输入装置输入的外部信号，从多个主轴中选择一个主轴，来自所有命令系统的用于主轴控制的命令被发送至该主轴。

数字控制器控制的机床可包括机床。在这种情况下，至少一个命令系统可以控制由轴驱动而不是由主轴驱动的刀具，至少一个刀具和工件的位置和/或相对位置可以根据信号输入装置输入的外部信号的改变而改变。

在准备程序用于具有多个命令系统的数字控制器控制具有多个主轴的机器时，不需要考虑命令系统和由命令系统控制的主轴之间的关系，从而减轻了准备程序的负担。

附图说明

图1是描述根据使用现有数字控制器响应程序命令而选择或确定命令系统1到n和主轴1到n之间控制—被控制对应关系的方法的示意图；

图2是描述根据本发明的包括数字控制器的系统单元的概况的示意图，并且指示不需使用任何程序命令就能选择或确定命令系统1到n和主轴1到n之间控制—被控制对应关系；

图3描述了命令系统控制的主轴的切换信号的配置示例；

图4a和4b描述需要加工的刀具或工件的位置随着命令系统和主轴之间的对应关系的切换而改变的情况，其中图4a描述了参考状态，图4b描述了从参考状态进行了命令系统—主轴对应关系切换后得到的状态；

图5a和5b描述了从图4a至图4b的状态变化导致的命令系统—主轴对应关系切换的表格，其中图5a描述了图4a参考状态的命令系统—主轴对应关系，图5b描述了切换后的图4b的状态的命令系统—主轴对应关系；

图6a和6b描述了需要加工的刀具或工件的位置随着命令系统—主轴对应关系的切换而改变的另一种情况，其中图6a描述了参考状态，图4b描述了从参考状态进行了命令系统—主轴对应关系切换后得到的状态；

图7a和7b描述了从图6a至图6b的状态变化导致的命令系统—主轴对应关系切换的表格，其中图7a描述了图6a参考状态的命令系统—主轴对应关系，图7b描述了切换后的图6b的状态的命令系统—主轴对应关系；

具体实施方式

图2是描述根据本发明的包括计算机化数字控制器(CNC)的系统单元的概况的示意图。数字控制器具有“n”个命令系统并控制具有“n”个主轴和所需数量、不是主轴的轴(图未示，下文中也称为“其它轴”)的机器(例如机床)。所述数字控制器和现有技术中多系统的数字控制器并无较大不同，不同之处只在于和下述命令系统控制的主轴的选择或切换相关的项目。

特别地，数字控制器具有通常用于控制整个系统单元的系统程序，包括用于控制n个主轴和其它轴的命令等的程序(下文中简称为“程序”)，和存储各种参数等的存储器。每个命令系统包括PC(可编程控制器)并根据程序执行主轴控制处理、主轴反馈处理、其它轴的伺服控制处理等。

写在程序中用于控制“命令系统控制的主轴”的命令(例如确定每秒旋转量的命令)不需要和关于“相关系统控制的主轴”的信息一起载入，但在现有技术方法1中就需要一起载入。此外，和现有技术方法2的情况不同，控制主轴的命令并不是提前发出的。在本发明中，提供了外部信号输入装置和选择/切换部，从而外部信号输入装置将指示每个命令系统和命令系统控制的主轴之间对应关系的信号输入至选择/切换部。选择/切换部装载有软件，其根据输入信号选择作为每个命令系统输出的用于控制主轴的命令的目的地的主轴。进一步地，外部信号输入装置可以形成为数字控制器的操作面板，从任何机床部接收信号并将信号输出至数字控制器的设备等等。

出于方便起见，将系统i输出的用于主轴控制的命令以Si表示，选择/切换部根据外部信号输入装置输入的切换信号(选择信号)选择命令Si的目的地。如果输入了将系统1控制的主轴从主轴n切换为主轴1的信号，在所述例中，系统n输出的用于主轴控制的命令Sn就会从原先发送至主轴n(更确切地，“主轴n的控制部”，在下文类似)的状态切换为发送至主轴1(主轴1的控制部)的状态。

图3描述了切换信号(选择信号)的配置示例，其中n＝6并且每个信号都以三个二进制数字表示。在图3中，#0到#2表示对应于各个数字的寄存器。一个这样的切换信号位于每个命令系统中并且组成“指示每个命令系统和由命令系统控制的主轴之间对应关系的信号”。

例如，如果系统1的信号部由“#0＝1，#1＝0，#2＝0”表示，系统1能够控制主轴1并且将命令S1发送至主轴1。如果信号部由“#0＝1，#1＝0，#2＝1”表示，系统1能够控制主轴5并且将命令S1发送至主轴5。其它的系统也类似。例如，如果系统3的信号部由“#0＝1，#1＝0，#2＝0”表示，系统3能够控制主轴1并且将命令S3发送至主轴3。如果信号部由“#0＝1，#1＝1，#2＝0”表示，系统3能够控制主轴6并且将命令S3发送至主轴6。在有的情况下，命令系统可以不和主轴一样多。然而，在这种情况下，如果信号的类型增多从而能够覆盖所有命令系统和主轴之间的对应关系，就能够用和信号的一一对应的关系表示所有的命令系统和主轴。

如上所述，机器的典型的例子是机床。在机床的情况下，多个命令系统中的一些(在有的情况下是全部)控制不由主轴驱动的刀具。在改变命令系统和主轴对应关系时，在控制这种类型的机床时，可以假设加工形式，以至必须改变要加工的刀具和/或工件的位置。

图4a和4b描述了这种情况的一个示例，特别地描述了车床，其中各个工件被单独的安装在旋转的六个主轴上。数字1表示提供有六个主轴1-6的塔形基座。数字控制器的任何系统控制的轴(不是主轴)都可以使基座旋转。如图4a和4b所示，一个工件被安装在每个主轴1-6上。数字2和3表示切割工具(刀具)，其位置由其它轴(例如X-和Y-轴)控制而不是由主轴控制。在这种情况下，它们被安装在系统6控制的X-和Y-轴上。这些刀具也可安装在任何其它系统控制的轴上。

图4a和4b所示的状态根据塔形基座1的旋转位置不同而不同。如果图4a所示的状态是参考状态，其中基座1位于参考旋转位置，图4b所示的基座1所在的位置就是沿着图4所示箭头方向旋转60度(和主轴之间角间隔相同的角度)后的位置。在旋转60度的过程中，主轴上安装工件W1至W6。系统将所述旋转的命令输出至旋转基座1的轴。所述输出和系统和主轴之间对应关系的改变同步。

特别地，当响应于信号输入装置(见图2)输入的信号将图5a所示的信号状态切换至图5b所示的信号状态时，例如，在从图4a的状态改变为图4b的状态时，执行上述输出。至少当基座在旋转时，切割工具2和3离开工件。根据加工命令执行对工件(图4a中的W6或图4b中的W1)加工。

如果图5所示的系统和主轴之间的关系的改变和图4所示的刀具和工件之间相对位置的改变结合起来，相同系统(这种情况下是系统6)控制的切割工具2和3就能连续加工多个工件W1至W6。如果沿着基座1相隔60度(或相隔60度的整数倍)将其它类型的刀具(例如在旋转上游侧的粗加工刀具和在下游的精加工刀具等)和切割刀具2和3安排在一起，可以对于每个工具可以执行一系列的加工操作。

图6a和6b描述了另一种情况，其中要加工的刀具或工件的位置根据命令系统和主轴之间的对应关系的改变而改变。在所述例中，带有钻头(刀具)6的钻孔设备5安装于基座4上，从而如弓形箭头指示可在图6a所示的参考相对位置和图6b所示的旋转后的相对位置之间移动。在所述例中，命令系统只包括系统1和2，主轴包括主轴1至3。

通过旋转用于旋转钻孔设备5的旋转轴而改变相对位置，数字控制器的任一系统输出改变的命令。进一步地，系统1控制的轴(不是主轴)驱动钻孔设备5的钻头6的旋转。

尽管从图6a的状态变化到图6b的状态的命令可以作为系统中的程序命令输出，该系统控制旋转钻孔设备5的轴，也可通过转换附着在数字控制器上的开关可选的输出钻孔设备5的旋转。在任何一种情况下，在系统和主轴之间的对应关系改变后，要立即输出所述命令，不能有延迟。在所述示例的情况下，当响应于信号输入装置(见图2)的信号输入将图7a所示的信号状态切换为图7b所示的信号状态时，进行上述输出。因此，图6a所示的状态被切换为图6b所示的状态。

如图6a和7a所示，系统1控制配备有在图6a所示的状态的工件W7的主轴1，主轴2不受任何系统控制(自然就不会操作)。在信号改变后的图6b的状态中，与此不同，工件W7从主轴1上卸除(例如，通过机床人)，主轴1不受任何系统控制(自然就不会操作)。另一方面，新配备有工件W7的主轴2(例如通过机床人)受系统1的控制。进一步地，配备有工件W7的主轴3受系统2的控制。

在图6中，工件W7和钻头6之间有一定距离。然而在加工操作中，任一系统输出将工件W7和钻头6靠近的命令。因此，如果图7所示的系统和主轴之间对应关系的改变和图6所示的刀具的相对位置的改变结合起来，工件W7可以处于任何位置和方向。进一步地，能够通过主轴3驱动的旋转刀具适当地执行加工。

Claims

1.一种具有多个命令系统的数字控制器，用于控制具有多个主轴的机器，所述数字控制器包括：

信号输入装置，用于输入指示多个命令系统中的各个系统分别控制多个主轴中的哪一个主轴的外部信号；和

选择装置，用于根据信号输入装置输入的外部信号，从多个主轴中选择一个主轴，来自所有命令系统的用于主轴控制的命令被发送至该主轴。

2.根据权利要求1所述的数字控制器，其中由数字控制器控制的机器包括机床。