TWI444795B - 用於工具機之數值控制方法 - Google Patents

Description

用於工具機之數值控制方法

本發明是有關於一種數值控制方法，特別是有關於一種用於工具機之數值控制方法。

一般具有數值控制裝置之工具機例如：車床、銑床、攻牙機、鑽孔機等，各軸向皆有其軸名稱且其軸的對應方式是固定的，比方說X軸對應到第1軸、Y軸對應到第2軸。然而對於一個需要在不同軸群、或不同軸向之間作溝通的工具機控制裝置而言，假設有X1、X2、Y1、Y2四個軸，通常需將X1、Y1與X2、Y2強迫拆成兩個軸群，第一軸群控制X1、Y1，第二軸群控制X2、Y2，但兩邊加工程式需分別撰寫且軸群間溝通不易；而若欲在同一軸群控制不同軸向，則加工程式無法簡單撰寫來交換控制，造成使用上的不便。

另一方面，美國公開專利號第20100185316即是以兩軸群之間的軸交換功能來解決軸群間的溝通問題，例如：Y1可與Y2交換，變成第一軸群控制X1、Y2，第二軸群控制X2、Y1。但此種方式需設置相關參數才可進行軸交換功能，而且只能應用於雙軸群加工中，若只需在單軸群加工，卻多開雙軸群將耗費資源，使得工具機控制裝置的效能變低。

有鑑於此，本發明提出一種利用虛擬軸的作法，直接利用虛擬軸指定對應軸向或使用虛擬軸進行軸向交換，其虛擬軸可以使用加工程式碼直接指定，也可以利用外部控制器觸發啟動虛擬軸，不僅可應用於單軸群的加工也可應用於雙軸群的加工，而且在加工程式撰寫上更為簡便，可達成各種機台的加工需求，並提高加工的效率。

為了解決上述問題，本發明之一主要目的在於提供一種用於工具機之數值控制方法，係藉由加工程式碼啟動虛擬軸功能，進行軸對應或軸交換的控制，其虛擬軸可於加工程式碼中任意指定，藉此方法可縮短加工時間並使得操作更為便利，使其達成各種機台的加工需求，提高加工的效率。

依據上述目的，本發明提供一種用於工具機之數值控制方法，該方法包含：啟動虛擬軸控制；啟動一虛擬軸控制；檢查虛擬軸所對應之一對應軸是否存在，若檢查結果為是，則進行下一步驟，而若檢查結果為否，則繼續尋找對應軸；執行一虛擬軸功能，將對應軸的控制權交給虛擬軸使其對應至一實體軸；及提供一軸向馬達控制實體軸移動或停止；其中啟動一虛擬軸控制之方法，包含：使用一加工程式碼啟動虛擬軸控制；將加工程式碼解譯成複數個加工指令供一電腦數值控制機動作；讀入解譯後加工指令；判斷加工指令是否為程式結尾，若判斷結果為否，則繼續判斷虛擬軸啟用旗標(Virtual Flag，VF)是否為1，而若判斷結果為是，則結束加工；判斷一虛擬軸啟用旗標(VF)是否為1，若判斷結果為否(即VF＝0)，則繼續判斷加工指令是否含虛擬軸指令，而若判斷結果為是(即VF＝1)，則判斷加工指令是否含取消虛擬軸指令；判斷加工指令是否含一虛擬軸指令，若判斷結果為是，則執行一虛擬軸功能，將虛擬軸指定軸向並使其對應到一實體軸，並將虛擬軸啟用旗標(VF)設為1，代表虛擬軸變更過，而若判斷結果為否，則尋找一對應軸，直到找到所對應之軸向後，將命令送出至一軸向馬達使其控制實體軸移動或停止，並於收到命令的同時繼續解譯下一行加工指令；及判斷加工指令是否含一取消虛擬軸指令，若判斷結果為是，則還原虛擬軸的變更，將先前指定之虛擬軸還原成原始參數設定，並將該虛擬軸啟用旗標(VF)設為0，代表虛擬軸並無變更，而若判斷結果為否，則尋找對應軸，直到找到所對應之軸向後，將命令送出至軸向馬達使其控制實體軸移動或停止，並於收到命令的同時繼續解譯下一行加工指令。

本發明又一主要目的在於提供一種用於工具機之數值控制方法，係藉由外部控制器觸發而啟動虛擬軸功能，進行軸對應或軸交換的控制，使其能即刻運作於加工機台縮短加工時間，提高整體效能。

依據上述目的，本發明提供一種用於工具機之數值控制方法，該方法包含：啟動虛擬軸控制；啟動一虛擬軸控制；檢查虛擬軸所對應之一對應軸是否存在，若檢查結果為是，則進行下一步驟，而若檢查結果為否，則繼續尋找對應軸；執行一虛擬軸功能，將對應軸的控制權交給虛擬軸使其對應至一實體軸；及提供一軸向馬達控制實體軸移動或停止；其中啟動一虛擬軸控制之方法，包含：使用一外部控制器觸發啟動虛擬軸控制；觸發一訊號至一外部控制器；通知外部控制器的核心準備啟動虛擬軸控制；尋找虛擬軸對應之軸向；及開始執行一虛擬軸功能，並送出命令至一軸向馬達使其控制一實體軸移動或停止。

經由本發明所提供用於工具機之數值控制方法，其虛擬軸功能可應用於單軸群或雙軸群的加工機台，配合不同的加工需求進行軸對應或軸交換的控制，提高加工的效率。

由於本發明主要係揭露一種用於工具機之數值控制方法，係藉由加工程式碼啟動虛擬軸功能，或藉由外部控制器觸發而啟動虛擬軸功能，使得數值控制機台能進行軸對應或軸交換的控制。其中，虛擬軸係用來交換控制數值控制機台之任意軸向的對應關係，使其軸向對應關係不再是固定的形式，藉以達成各種機台的加工需求。以下文中之說明，僅針對與本發明用於工具機之數值控制方法其特徵處進行詳細說明。此外，於下述內文中之圖式，亦並未依據實際之相關尺寸完整繪製，其作用僅在表達與本發明特徵有關之示意圖。

首先，請參閱圖1，係為本發明之用於工具機之數值控制方法流程圖。如圖1所示，用於工具機之數值控制方法流程，係包括下列步驟：

步驟1001：啟動一虛擬軸控制；其啟動虛擬軸控制之方法可藉由一加工程式碼啟動虛擬軸，或藉由一外部控制器觸發而啟動虛擬軸，接著進入步驟1002。

步驟1002：檢查虛擬軸所對應之一對應軸是否存在，若檢查結果為是，則進行下一步驟，而若檢查結果為否，則繼續尋找對應軸；確認檢查結果正確後，就可開始執行虛擬軸功能，將對應軸的控制權交給虛擬軸，而檢查結果若對應軸向不存在，虛擬軸的控制將無意義，接著進入步驟1003。

步驟1003：執行一虛擬軸功能，將對應軸的控制權交給虛擬軸使其對應至一實體軸，最後進入步驟1004。

步驟1004：提供一軸向馬達控制實體軸移動或停止；其軸向馬達可為一變頻馬達或一伺服馬達，可控制實體軸移動到達正確位置或操控實體軸移動的速度。

接著，請參閱圖2，係為本發明之使用加工程式碼啟動虛擬軸之方法流程圖。如圖2所示，使用加工程式碼啟動虛擬軸之方法流程，係包括下列步驟：

步驟101：將一加工程式解譯成複數個加工指令供電腦數值控制機動作。

步驟102：讀入解譯後加工指令。

步驟103：判斷加工指令是否為程式結尾，若判斷結果為否，則繼續判斷虛擬軸啟用旗標(VF)是否為1，而若判斷結果為是，則跳至步驟105結束加工。

步驟104：判斷一虛擬軸啟用旗標(VF)是否為1，若判斷結果為否，則繼續判斷加工指令是否含虛擬軸指令，而若判斷結果為是，則判斷加工指令是否含取消虛擬軸指令。

步驟106：判斷加工指令是否含一虛擬軸指令，若判斷結果為是，則跳至步驟107執行一虛擬軸功能，將虛擬軸指定軸向並使其對應到一實體軸，並進入步驟108將虛擬軸啟用旗標(VF)設為1，代表虛擬軸變更過，而若判斷結果為否，則跳至步驟112尋找一對應軸，直到找到所對應之軸向後，進入步驟113將命令送出至步驟114之一軸向馬達使其控制實體軸移動或停止，並於收到命令的同時回到步驟102繼續解譯下一行加工指令，其軸向馬達可為一變頻馬達或一伺服馬達，可控制實體軸移動到達正確位置或操控實體軸移動的速度。

步驟109：判斷加工指令是否含一取消虛擬軸指令，若判斷結果為是，則跳至步驟110還原虛擬軸的變更，將先前指定之虛擬軸還原成原始參數設定，並將步驟111之虛擬軸啟用旗標(VF)設為0，代表虛擬軸並無變更，而若判斷結果為否，則跳至步驟112尋找對應軸，直到找到所對應之軸向後，進入步驟113將命令送出至步驟114之軸向馬達使其控制實體軸移動或停止，並於收到命令的同時回到步驟102繼續解譯下一行加工指令，其軸向馬達可為一變頻馬達或一伺服馬達，可控制實體軸移動到達正確位置或操控實體軸移動的速度。

請繼續參閱圖3，係為本發明之判斷加工指令是否含虛擬軸指令之方法流程圖。於上述之流程中，步驟106判斷加工指令是否含一虛擬軸指令，進一步包含以下步驟：

步驟1061：檢查是否為其虛擬軸指令，若檢查結果為是，則進行下一步驟，而若檢查結果為否，則跳出至步驟112繼續尋找對應軸；

步驟1062：檢查虛擬軸是否合法，若檢查結果為是，則進行下一步驟，而若檢查結果為否，則跳出至步驟112繼續尋找對應軸；此虛擬軸之軸名稱不可與實體軸向名稱相同，亦必須為數值控制機台所認可之軸名稱，否則虛擬軸並不合法，將無法啟動虛擬軸功能。

步驟1063：檢查對應軸是否存在，若檢查結果為是，則將對應軸控制權交給虛擬軸，接著跳出，進入步驟107執行虛擬軸功能，而若檢查結果為否，則跳出至步驟112繼續尋找對應軸；確認檢查結果皆正確後，就可開始執行虛擬軸功能，將對應軸的控制權交給虛擬軸，而檢查結果若對應軸向不存在，虛擬軸的控制將無意義。

根據上述之說明，虛擬軸功能係使用加工程式碼於加工程式中指定，進而進行軸對應或軸交換的控制，藉此方法可達成各種機台的加工需求，且於加工程式撰寫上更為簡便，能提高加工的效率。

以一實施例來說明使用加工程式碼啟動虛擬軸功能，請參閱圖4，係為本發明之虛擬軸應用於單軸群之加工程式數值控制檔示意圖。如圖4所示，係使用加工程式G碼直接啟動其虛擬軸功能，於加工程式碼中，G00代表刀具移動前的位置，G01代表刀具目前所在位置，未指定虛擬軸前，G01X10.Y10.所控制的軸向為X 軸與Y1軸，當加工程式解譯至3A行之虛擬軸指令時，即G200 Y=Z1，代表虛擬軸Y控制實體軸Z1，而當加工程式解譯至3B行之虛擬軸指令時，即G200 Z=Y1，代表虛擬軸Z控制實體軸Y1，藉此使其Y軸與Z軸進行交換，因此指定虛擬軸後G01X10.Y10.所控制的軸向不再是X 軸與Y1軸，而是改變為X軸與Z1軸。實際軸對應關係如表1所示：

表1:軸對應關係表

根據該軸對應關係表中，三個實體軸名稱為X、Y1、Z1，於表1中由於虛擬軸之軸名稱不可與實體軸向名稱相同，因此以Y軸與Z軸代表其虛擬軸名稱。未指定虛擬軸前，實體軸的軸向位置為X＝10.、Y1=10.、Z1=0，指定虛擬軸後，虛擬軸Y控制實體軸Z1、虛擬軸Z控制實體軸Y1，因此，最後軸向位置改變為X＝10.、Y1=0、Z1=10.。

以另一實施例來說明使用加工程式碼啟動虛擬軸功能，請參閱圖5，係為本發明之虛擬軸應用於雙軸群之加工程式數值控制檔示意圖。如圖5所示，係使用加工程式G碼直接啟動其虛擬軸功能，於加工程式碼中，＄1代表第一軸群，＄2代表第二軸群，G00代表刀具移動前的位置，G01代表刀具目前所在位置。未指定虛擬軸前，第一軸群與第二軸群目前所在位置皆為G01X10.Y10.Z5.，當加工程式解譯至4C行之虛擬軸指令時，即G200 Z=Z2，代表虛擬軸Z控制實體軸Z2，也就是第一軸群將第二軸群的Z軸控制權搶走，亦即第二軸群的Z軸喪失實際對應的實體軸，而第一軸群將第二軸群的Z軸控制權接收過來後執行G01X10.Y10.Z15.，因此指定虛擬軸後第一軸群所控制的軸向不再是X1、Y1與Z1軸，而是改變為X1、Y1與Z2軸，至於第二軸群所控制的軸向會因第二軸群的Z軸控制權已被第一軸群搶走而喪失控制權，因此第二軸群最後只剩X軸與Y軸的控制權。實際軸對應關係如表2所示：

表2:軸對應關係表

根據該軸對應關係表中，第一軸群三個實體軸名稱為X1、Y1、Z1，第二軸群三個實體軸名稱為X2、Y2、Z2，於表2中由於虛擬軸之軸名稱不可與實體軸向名稱相同，因此以Z軸代表其虛擬軸名稱。對應圖4的加工程式碼，未指定虛擬軸前，第一軸群實體軸的軸向位置為X1＝10.、Y1=10.、Z1=5.，第二軸群實體軸的軸向位置為X2＝10.、Y2=10.、Z2=5.，指定虛擬軸後第一軸群的Z軸將第二軸群的Z軸控制權搶走後並執行G01X10.Y10.Z15.，此時第二軸群的Z軸喪失實際對應的實體軸，因此，最後第一軸群的軸向位置改變為X1＝10.、Y1=0、Z2=15.，第二軸群的軸向位置則只剩下X2=10.與Y2=10.，然而 Z1於指定虛擬軸後並未對其控制，因此Z1位置還停留於指定虛擬軸前的位置，即Z1=5.。

然而，虛擬軸功能亦可藉由一外部控制器觸發而啟動，例如：可程式邏輯控制器(Programmable Logic Controller，PLC)，使其控制器於收到命令時能即刻運作於工具機台縮短加工時間，提高整體效能。請參閱圖6，係為本發明之使用外部控制器啟動虛擬軸之方法流程圖。如圖6所示，使用外部控制器啟動虛擬軸之方法，係包括下列步驟：

步驟500：觸發一訊號至一外部控制器；此外部控制器可為一可程式邏輯控制器(Programmable Logic Controller，PLC)，可用以處理輸入之訊號以及傳送訊號，接著進入步驟501。

步驟501：通知外部控制器的核心準備啟動虛擬軸控制；此外部控制器的核心為中央處理單元，當外部控制器接收到訊號後，通知中央處理單元開始準備啟動虛擬軸控制，接著進入步驟502。

步驟502：尋找虛擬軸對應之軸向；此虛擬軸之軸名稱不可與實體軸向名稱相同，亦必須為數值控制機台所認可之軸名稱，否則虛擬軸並不合法，將無法啟動虛擬軸功能，而若對應軸向不存在，虛擬軸的控制將無意義，最後進入步驟503。

步驟503：執行一虛擬軸功能，並送出一命令至一軸向馬達使其控制實體軸移動或停止。於命令發送完畢後，對應軸的控制權就轉交給虛擬軸了，而虛擬軸會對應至軸向馬達進而控制實體軸，其虛擬軸所對應之軸向馬達可為一變頻馬達或一伺服馬達，可控制實體軸移動到達正確位置或操控實體軸移動的速度。

雖然本發明以前述之較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習相像技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，因此本發明之專利保護範圍須視本說明書所附之申請專利範圍所界定者為準。

3A、3B、4C．．．虛擬軸指令

1001、1002、1003、1004、1005．．．步驟

101、102、103、104、105、106、107、108、109、110、111、112、113、114．．．步驟

1061、1062、1063．．．步驟

500、501、502、503．．．步驟

圖1係為本發明之用於工具機之數值控制方法流程圖；

圖2係為本發明之使用加工程式碼啟動虛擬軸之方法流程圖；

圖3係為本發明之判斷加工指令是否含虛擬軸指令之方法流程圖；

圖4係為本發明之虛擬軸應用於單軸群之加工程式數值控制檔示意圖；

圖5係為本發明之虛擬軸應用於雙軸群之加工程式數值控制檔示意圖；

圖6係為本發明之使用外部控制器啟動虛擬軸之方法流程圖。

1001、1002、1003、1004、1005．．．步驟

Claims (15)

1. 一種用於工具機之數值控制方法，該方法包含：
   啟動一虛擬軸控制；
   檢查該虛擬軸所對應之一對應軸是否存在，若檢查結果為是，則進行下一步驟，而若檢查結果為否，則繼續尋找該對應軸；
   執行一虛擬軸功能，將該對應軸的控制權交給該虛擬軸使其對應至一實體軸；及
   提供一軸向馬達控制該實體軸移動或停止。
2. 根據申請專利範圍第1項所述之用於工具機之數值控制方法，其中啟動該虛擬軸控制之方法包括：
   使用一加工程式碼啟動該虛擬軸控制；
   將該加工程式碼解譯成複數個加工指令供一電腦數值控制機動作；
   讀入解譯後該些加工指令；
   判斷該些加工指令是否為程式結尾；
   判斷一虛擬軸啟用旗標(Virtual Flag，VF)是否為1；
   判斷該些加工指令是否含一虛擬軸指令；及
   判斷該些加工指令是否含一取消虛擬軸指令。
3. 根據申請專利範圍第2項所述之用於工具機之數值控制方法，其中判斷該些加工指令是否為程式結尾之步驟，若判斷結果為否，則繼續判斷該虛擬軸啟用旗標(VF)是否為1，而若判斷結果為是，則結束加工。
4. 根據申請專利範圍第2項所述之用於工具機之數值控制方法，其中判斷該虛擬軸啟用旗標(VF)是否為1之步驟，若判斷結果為否(即VF＝0)，則繼續判斷該些加工指令是否含該虛擬軸指令，而若判斷結果為是(即VF＝1)，則判斷該些加工指令是否含該取消虛擬軸指令。
5. 根據申請專利範圍第4項所述之用於工具機之數值控制方法，其中判斷該些加工指令是否含該虛擬軸指令之步驟，若判斷結果為是，則執行一虛擬軸功能，將該虛擬軸指定軸向並使其對應到一實體軸，並將該虛擬軸啟用旗標(VF)設為1，代表虛擬軸變更過，而若判斷結果為否，則尋找一對應軸，直到找到所對應之軸向後，將命令送出至一軸向馬達使其控制該實體軸移動或停止，並於收到命令的同時繼續解譯下一行加工指令。
6. 根據申請專利範圍第4項所述之用於工具機之數值控制方法，其中判斷該些加工指令是否含該取消虛擬軸指令之步驟，若判斷結果為是，則還原該虛擬軸的變更，將先前指定之虛擬軸還原成原始參數設定，並將該虛擬軸啟用旗標(VF)設為0，代表虛擬軸並無變更，而若判斷結果為否，則尋找該對應軸，直到找到所對應之軸向後，將命令送出至該軸向馬達使其控制該實體軸移動或停止，並於收到命令的同時繼續解譯下一行加工指令。
7. 根據申請專利範圍第2項所述之用於工具機之數值控制方法，其中判斷該些加工指令是否含該虛擬軸指令之步驟，進一步包含：
   檢查是否為該虛擬軸指令，若檢查結果為是，則進行下一步驟，而若檢查結果為否，則跳出並繼續尋找該對應軸；
   檢查虛擬軸是否合法，若檢查結果為是，則進行下一步驟，而若檢查結果為否，則跳出並繼續尋找該對應軸；及
   檢查對應軸是否存在，若檢查結果為是，則將該對應軸控制權交給該虛擬軸，接著跳出進入下一階段執行該虛擬軸功能，而若檢查結果為否，則跳出並繼續尋找該對應軸。
8. 根據申請專利範圍第2項所述之用於工具機之數值控制方法，其中該虛擬軸指令係於該加工程式碼中任意指定。
9. 根據申請專利範圍第1項所述之用於工具機之數值控制方法，其中啟動該虛擬軸控制之方法包括：
   使用一外部控制器觸發啟動該虛擬軸控制；
   觸發一訊號至該外部控制器；
   通知該外部控制器的核心準備啟動該虛擬軸控制；
   尋找虛擬軸對應之軸向；及
   開始執行一虛擬軸功能，並送出一命令至一軸向馬達使其控制一實體軸移動或停止。
10. 根據申請專利範圍第9項所述之用於工具機之數值控制方法，其中該外部控制器為一可程式邏輯控制器(Programmable Logic Controller，PLC)。
11. 根據申請專利範圍第1、2與9項所述之用於工具機之數值控制方法，其中該虛擬軸所對應之該軸向馬達可為一變頻馬達或一伺服馬達。
12. 根據申請專利範圍第1、2與9項所述之用於工具機之數值控制方法，其中該虛擬軸所對應之該軸向馬達係控制該實體軸的移動位置。
13. 根據申請專利範圍第1、2與9項所述之用於工具機之數值控制方法，其中該虛擬軸所對應之該軸向馬達係控制該實體軸的移動速度。
14. 根據申請專利範圍第1、2與9項所述之用於工具機之數值控制方法，該方法係應用於同軸群的加工。
15. 根據申請專利範圍第1、2與9項所述之用於工具機之數值控制方法，該方法係應用於跨軸群的加工。