专利名称：具有根据程序来选择轴的功能的数字控制器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种数字控制器，其用于控制具有多个轴的机床。
背景技术：
在用于控制具有多个轴(spindle)的机床的数字控制器中，惯例上由用于轴的贴附后缀的S码或者速度指令码来指定轴，从而，可以识别和选择要控制的轴。当具有三个轴时，例如第一、第二和第三轴，分别以S1＝5000、S2＝4000以及S3＝3000来给出用于第一、第二和第三轴的旋转速度指令。因此，发出指令来以5000/分钟、4000/分钟以及3000/分钟分别驱动第一、第二和第三轴(参阅JP62-293307A)。
可选择地，G码提供来在轴和指令系统之间建立对应关系。在这种情况下，在S码或轴速度指令发出之前，基于G码发出指令来选择要控制的轴。例如，根据指令G150P1Q2R3选择一个轴。地址P表示一个主轴，跟在P后面的数值“1”表示第一轴。地址Q表示轧机联接轴，且跟在Q后面的数值“2”表示第二轴。地址R表示一个副轴，跟在R后面的数值“3”表示第三轴。响应于这个指令，将第一、第二和第三轴分别选择为主轴、轧机联接轴以及副轴。这样基于码G、地址和数值的轴的选择是公知的(参阅JP9-73308A)。
根据其他已知的发明(JP 2843568B)，用于控制连接和断开的信号提供在数字控制器和轴之间。在这种情况下，发出S码指令，从而，在通过操作使用M码指令的这些信号和梯形程序而选择轴之后，来命令旋转速度。
图8是数字控制器的系统图，其中，根据梯形程序来操作信号从而选择轴。图8中所示的例子提供有第一和第二两个系统。在第一系统中，分析/操作部1-2从加工程序1-1中读取指令。如果所读取的指令是命令每个轴向前、反向或者停止旋转的辅助功能指示(M码)，则将这个辅助功能指示(M码)直接递送到可编程控制器(此后参考为PC)1-30。基于梯形程序，PC1-30使用M码来输出将要被控制的轴的选择信号1-31和轴反馈选择信号1-32，并与轴控制界面2-10和轴反馈界面2-11连接。由于所选择的轴是第二系统的第一轴，所以，如图8所示，第一系统与轴控制界面2-10和轴反馈界面2-11连接。而且，由于选择了第二系统的第二轴，所以第二系统与轴控制界面2-13和轴反馈界面2-14连接。
如果从加工程序1-1读取的指令是例如为速度指令(S码)的轴指令，则轴控制处理1-4响应于该S码速度指令产生轴控制指令。经由用于所选择的轴的轴控制界面，将这个控制信号递送到轴控制器(1-15，1-16，2-15，2-16)。据此，驱动轴马达(1-17，1-19，2-17，2-19)。此外，由用于检测所选择轴的旋转速度的检测器检测到的轴反馈信号，经由轴控制器和轴反馈界面(1-11，1-14，2-11，2-14)反馈到轴反馈处理1-5。在轴反馈处理1-5中产生用于每个旋转进给和实际轴速度的数据，并将该数据反馈到分析/操作部1-2。如果从加工程序1-1读取了用于每个反馈进给轴的移动指令等，则通过伺服控制处理1-6将其递送到每个伺服控制器，据此，驱动用于每个进给轴的马达。图8仅仅显示了一组伺服控制器1-21和进给轴马达1-22。
在图8所示的例子中，通过加工程序1-1选择第二系统的第一轴。在这种情况下，驱动第二系统的第一轴的马达2-17，并将由检测器2-18检测到的用于轴速度的轴反馈信号，经由轴控制器2-15和轴反馈界面2-11反馈到轴反馈处理1-5。第二系统中的操作与第一系统中的操作类似。图8显示了通过加工程序2-1选择第二系统的第二轴的一种状态。
在JP 62-293307A中所描述的传统方法中，通过添加了后缀的S码来识别和选择每个将要被控制的轴，该S码后紧随等号和旋转速度。在这种情况下，如果后缀数字的数量正比于轴的增加数量而增加、或者通过字符串来给出后缀时，指令的内容是不可视或难以辨认的。如果将指令给出到同一个轴来连续地改变其速度时，则在每次必须必不可少地描述后缀和等号。此外，这个程序格式不同于传统轴速度指令(S码速度指令，例如S1250)的程序格式。因此，如果使用这种方法，必须修改现存加工程序中的所有轴指令。
而且，在JP79-73308A中描述的发明中，提供了G码，从而在轴和指令系统之间建立了对应关系，并在S码发出之前，通过G码来选择要控制的轴。在这种情况下，存在增加程序数量的问题。而且，由于这些指令要求更多的G码，使得程序难以辨认。
在如图8所示且JP 2843568B所描述的发明中，在数字控制器和轴之间提供了用于控制连接和断开的信号，并且，通过操作使用了M码指令的这些信号和梯形程序，从而选择轴。在这种情况下，有必要建立对应于轴的M码，并通过根据M码来操作前述信号，从而预备用于要控制的轴的选择的梯形程序、以及用于轴的反馈信号。
此外，通常在M码中只能命令数字，并且不能利用字符串。照惯例，用于其他控制的各种数字被使用在M码中，使得不能为用于选择轴的M码建立随机数字。因此，存在用于轴选择的程序直观上不清楚的问题。
发明内容
本发明提供一种数字控制器，其能容易地指定和控制具有多个轴的机床的轴。
本发明的数字控制器包括一个或者更多的、用于控制具有多个轴的机床的指令系统。该数字控制器包括存储装置，存储关于多个轴的识别参数的设置信息；选择装置，基于与加工程序中的用于轴的指令相关的识别参数中的一个、以及存储在存储装置中的识别参数的设置信息，依据加工程序中的用于轴的指令，从而在多个轴中选择要控制的轴。以上述构造，可以使用识别参数来选择和指定轴。
与用于轴的指令相关的识别参数中的一个可以存储作为模态信息。此外，存储装置可以存储识别参数的默认值，该识别参数与用于轴的指令相关。
该数字控制器，进一步包括，用于对依据用于轴的指令而由所述选择装置选择的轴执行控制的装置，以及，用于使用来自所选择的轴的反馈信号来执行控制的装置。
依据本发明，由于可以根据识别参数来选择要控制的轴，从而，可以很容易地选择和控制它。
图1是根据本发明一个实施例的数字控制器的系统图；图2是用于描述根据该实施例的轴ID的参数设置例子的图示；
图3a和3b给出了用在该实施例的设备中的加工程序的例子；图4给出了在该实施例中用于轴ID的设置辨认的流程图；图5给出了基于该实施例的加工程序的轴选择和轴速度指令处理的流程图；图6为图5的流程图的延续；图7为描述该实施例的加工程序和轴动作的图示；以及图8为一种数字控制器的系统图，在该数字控制器中，通过根据传统梯形程序来操作信号，从而选择轴。
具体实施例方式
图1是根据本发明一个实施例的数字控制器的系统图；图2是用于描述轴识别信息数据设置在参数中时的图示；图3a和3b给出了根据本实施例的加工程序的例子。
在这个实施例中，给出了包括两个系统的数字控制器的例子，例如每个系统具有两个轴，总共四个轴。使用数字和/或字符来为各个轴定义和指定识别参数(此后参考为轴ID)。因此，通过用于指定单个轴的参数设置，而预先设置识别参数和识别参数上的设置信息。图2给出了根据这个实施例的、用于轴ID的参数设置的例子的图示。用于指定每个轴的轴ID包括用于指定轴的指令地址、以及与该地址组合的数字或更清楚地指定了相应于机床的轴的字符串。
在图2所示的设置例子中，用于指定轴的地址与用于加工程序的指定参数一同设置，其中，使用了第一系统的第一和第二轴以及第二系统的第一轴。第一系统的第一轴、第一系统的第二轴以及第二系统的第一轴分别通过[1]，[3]和[2]表示。在设置例子1中，只设置数值来同指定地址一起使用。如果在为机床定义轴的数字时，可以设置这些数字来允许操作者容易地辨认机床的轴和轴ID之间的关系。
另外，在设置例子2中，可以直接从数字或者字符串看出与机床的轴的关系。第一系统的第一轴、第一系统的第二轴以及第二系统的第一轴分别由主SP，刀具SP和副SP表示。
在设置例子3和4中，对所有四个轴设置轴ID。在设置例子3中，轴ID同指定地址组合。在设置例子4中，设置轴ID来使得轴仅仅由数字或字符串指定。在设置例子3中，第一位表示轴序号，第二位表示系统，由此，指定了每个系统的每个轴。因此，可以理解与机床的关系。而且，在设置例子4中，Pm和Sn(m，n正整数)分别指定系统和轴。例如，P1S1表示第一系统的第一轴的轴ID，并且从该轴ID可以看出机床的系统和轴。
另外，图3a和3b给出了使用在本实施例中的加工程序的例子。在图3a和3b中，左手侧部分表示加工程序，在它们右边的句子是对于在加工程序中的指令内容的说明性注解。在图3a所示的加工程序的例子中，根据图2的设置例子1设置用于轴ID的参数。
在指令“M05 S0 P1”中，P1指定具有指令地址P的第一系统的第一轴，S0表示相关轴的旋转速度指令为0，以及M05指定轴停止指令。进一步，指令“M03 S500 P3”表示第一系统的第二轴(P3)的旋转速度指令为500(S500)且向前旋转(M03)。
在图3b所示的加工程序的例子中，根据图2的设置例子2设置用于轴ID的参数。在这种情况下，执行图3a的同样的加工操作。在图3b中，没有使用指定地址而通过直接设置的轴ID来指定轴。图3a中的P1和P3分别代替了主SP和刀具SP，并且根据图2的设置例子2来指定轴。
如图3a和3b所示，在根据本发明的加工程序中，与传统的加工程序相比，指定轴的轴ID加到了用于命令轴速度和它们各自的设置值的S码上。因此，传统的加工程序可以非常容易地改变。
现在参考图1，将描述数字控制器的操作的例子，其中，图2所示的轴ID预先设置在参数中，并存储在存储设备中，而且执行如图3a和3b所示的加工程序。假设轴ID参数是根据图2的设置例子3而设置。图1给出了一种状态，其中，分别从第一系统的加工程序1-1和第二系统的加工程序2-1分别读取并执行指令“S500 P21”和“S400 P22”。在图1中，使用相同的数字来表示与图8所示的传统例子相同的元件。
第一系统的分析/操作部1-2从加工程序1-1连续读取指令，并分析它们。如果该指令是用于进给轴的移动指令，则伺服控制处理1-6将用于每个进给轴的移动指令递送到每个伺服控制器，据此，驱动用于每个进给轴的马达。图1仅仅给出了一组伺服控制器1-21和进给轴马达1-22。
如果用于轴的指令“S500 P21”是以图1所示的方式而读取并分析，则，将其递送到轴控制处理1-4。此外，将通过分析该指令而提取出的这个指令的P21，传送到用于选择要控制的轴的处理1-7、以及轴反馈选择处理1-8。选择处理1-7和1-8检索且比较该传送的轴ID和为各个轴设置的轴ID参数，并选择适合的轴。在图1所示的例子中，由加工程序1-1中的P21来指定轴，从而选择第二系统的第一轴。
在轴控制处理1-4中，根据S码中的速度指令，产生轴控制指令。经由用于在轴选择处理1-7中所选择出的轴的轴控制界面(这个例子中的2-10)，将这个指令递送到轴控制器(这个例子中的2-15)。据此，驱动用于该所选择的轴的马达。在图1所示的例子中，驱动用于第二系统的第一轴的马达2-17。此外，经由每个轴控制器(这个例子中的2-15)和轴反馈界面(这个例子中的2-11)，将轴反馈信号反馈到轴反馈信号处理1-5，该轴反馈信号是由用于检测轴反馈选择处理1-8中所选择轴的旋转速度的检测器(这个例子中的2-18)所检测到的。据此，产生用于每个旋转进给和实际轴速度的数据，并将其反馈到分析/操作部1-2。
在第二系统中执行同样的操作处理。在图1所示的例子中，从第二系统的加工程序2-1发出轴指令“S400 P22”，从而，指定第二系统的第二轴。因此，在图1所示的状态中，可以选择并连接第二系统的第二轴。
而且，根据本实施例，轴ID指令可以使用默认设置和模态功能。当启动或者重新设置数字控制器时，将任何轴ID作为默认模态信息而存储。此后，更新最近指令的轴ID，并将其预先作为模态信息而存储。如果没有发出轴ID指令，作为该模态信息而存储的轴ID可以推断为已经被指定。
基于这些功能，可以省略该轴ID指令。如果省略了该轴ID指令，则指令格式类似于用于常规轴的速度指令(S码指令)的格式。如果将本发明应用到现有的机床，则可以利用现有的加工程序，而无需通过设置用于轴ID的默认而进行更改。
此外，由于输入了相应于有关轴的、用于轴的反馈信号，因此，可以执行例如每个旋转进给的控制。更明确地，数字控制器选择要控制的轴、或者用到该反馈信号的轴，从而，排除了用于轴选择的信号操作的必要性。因此，可以减轻产生梯形程序的负担，该梯形程序用于控制具有多个轴的机床。
图4给出了当启动数字控制器时所执行的处理，该处理是为了在设备启动自动操作之前，检查轴ID设置是否没有包含问题。
首先，在不考虑系统的情况下，数字控制器的处理器确认用于所有已连接的轴的轴ID参数的各个值(步骤a1)。确定是否存在任何未设置的参数(具有“0”值)(步骤a2)。如果推断出所有参数已设置，则确定相同的轴ID是否设置到不同轴(步骤a3)。当不存在未设置的参数或者重复的轴ID时，结束处理。
另一方面，如果在步骤a2中推断出存在未设置的参数，则，发出表示未设置的轴ID存在的警报，以及将该警报显示在数字控制器的显示设备上(步骤a4)，并且，禁止依照加工程序的操作(步骤a6)。如果在步骤a3中检测到相同的轴ID设置到不同轴，则，同样将警报发出并显示在显示设备上，来表示相同ID的重复(步骤a5)。然后，处理进行到步骤a6，在步骤a6中，禁止基于加工程序的操作。
在这个实施例中，如果没有设置轴ID，则在步骤a4中发出警报来禁止基于加工程序的操作。然而，如果依照加工程序，存在没有被直接控制的任何轴时，为了允许基于加工程序的操作而省略了步骤a2和a4的处理。在这种情况下，如果存在未设置的参数，则可以允许基于加工程序的操作。
图5和图6给出了基于加工程序的轴选择和轴速度指令处理的流程图。来自加工程序的其他指令是以与传统情况相同的方式发出，从而，省略这些指令的发出的描述。依据这个实施例，尽管发出了速度指令(S码指令)，如果没有发出轴选择指令，可以选择性地建立以下三个未设置轴处理模式的任何一个(A)发出警报，(B)指定默认值，以及(C)将轴选择指令调整为模值，并指定最后指令的轴选择指令值。
模式(A)适合于，防止了在加工程序的产生中的错误并加强了安全性的情况。模式(B)和(C)适合于，尽管对现有机床增加的轴或者加工程序的增加数量可以最小化，但是直接使用现有加工程序要的情况，。如果建立模式(B)，则将默认值分别地预先设置为参数。如果建立模式(C)，则将模值的初始值分别地预先设置为参数。
当以这种方式建立了未设置轴处理模式后，启动基于加工程序的操作。
数字控制器的处理器连续地从加工程序读取指令，并确定所读取的指令是否是用于轴的指令(步骤b1)。更明确地，确定是否发出了依据S码的、用于轴的速率指令，或者用于轴的其他指令(用于作为轴定位指令来在指定位置停止轴的指令，或者以用于齿轮等的恒定速度旋转轴的M码指令)。如果没有发出用于轴的指令，则，无需执行用于轴的处理而中断程序。如果所读取的指令不是用于轴的指令，则，以与常规情况相同的方式执行处理。由于这个处理不是与本发明直接相关，因此，在图5中未给出。
如果所读取的指令是用于轴的指令(S码指令等)，则，确定轴选择的指令是否是在所读取的指令的同一段中发出(步骤b2)。如果发出了用于轴选择的指令，则，进程进行到步骤b8。如果没有发出，则，确定未设置轴处理模式是否设置为(A)、(B)或(C)(步骤b3和b5)。如果在模式(A)中不允许省略轴选择指令，则，发出警报，来以指令格式(没有选择轴)等将错误表示在数字控制器的显示设备上(步骤b4)。
另一方面，如果建立了模式(C)，则，因此将轴选择为模值，在数字控制器中存储用于轴选择的模值的存储器中读取出轴ID，并相应于所读取的轴ID来发出指令从而选择轴(步骤b6)。如果建立了模式(B)，则，因此选择相应于默认值的轴，此外，数字控制器中的默认值的轴ID被读取，并且采用作轴选择指令(步骤b7)。然后，进程进行到步骤b8。
在步骤b8中，确定已指令的轴ID是否包含在所有设置的轴ID参数中。如果没有，则，输出警报，并结束这个处理(步骤b9)。如果该设置参数中存在指定的轴ID，则，确定未设置的轴处理模式是否是模式(C)(步骤b10)，在模式(C)中，模值被用于轴ID指令。如果执行了设置在模式(C)中的模值，则，将用于存储该模值的存储器更新为当前所选择的轴ID(步骤b11)。
然后，基于轴指令(S码等)产生轴控制指令(步骤b12)。进一步选择由指令的轴ID参数识别的轴(步骤b13)，并将步骤b12中产生的控制指令递送到所选择的轴的轴界面(步骤b14)。
随后，确定是否依据轴选择指令，从轴上的速度检测器输入反馈信号(步骤b15)。在这个实施例中，反馈信号可以从轴输入，该轴是响应于轴选择指令而选择的、或者不考虑轴选择指令而保持不改变。在步骤b15中确定这个选择。如果反馈信号也确实遵循轴选择指令，则可以省略步骤b15的处理。
如果反馈信号没有设置来遵循轴选择指令，则，中断这个处理。如果其设置为反馈信号遵循轴选择指令，则，依据指令的轴ID参数的设置来选择轴(步骤b16)，并从所选择的轴的轴反馈界面输入反馈信号(步骤b17)。从输入的轴反馈信号产生用于每个旋转进给的数据和实际轴旋转速度数据(步骤b18)。据此，中断这个轴处理。
图7是描述加工程序和各个轴行为的图示。在状态(1)中，依据用于第一系统的加工程序，选择第一系统的第一轴，以100/分钟给出它的轴旋转速度指令。依据用于第二系统的加工程序，选择第二系统的第一轴，以200/分钟给出它的轴旋转速度指令。图示了每个选择的轴是以指令的速度旋转。表示所选择的轴的轴ID是基于图2所示的设置例子3。
在状态(2)中，将第二系统的加工程序从选择的第二系统的第一轴(P21)改变为选择第一系统的第一轴。这个新的指令是生效的，并且其轴速度指令指定为300/分钟。第一系统的第一轴以300/分钟旋转，而没有被选择的第二系统的第一轴保持它的现有旋转速度。
在状态(3)中，在用于第一系统的加工程序中命令“S400 P12”，并且，在第二系统的加工程序中命令“S500 P22”。因此，第一系统的第二轴以400/分钟旋转，而第二系统的第二轴以500/分钟旋转。进一步，没有被选择的第一和第二系统的各个第一轴保持它们现有的旋转速度。
在状态(4)中，在用于第一系统的加工程序中命令“S150 P21”，从而，第二系统的第一轴以150/分钟旋转。没有被选择的第一系统的第一和第二轴保持它们现有的旋转速度，并且，第二系统的第二轴保持在状态(3)中指令的旋转速度500/分钟。
以这种方式，由轴ID或者用于识别轴的识别信息数据来控制所选择的轴。
权利要求
1.一种具有一个或者更多指令系统的数字控制器，该指令系统用于控制具有多轴的机床，该数字控制器包括存储装置，存储关于多个轴的识别参数的设置信息；以及选择装置，基于一个与加工程序中的用于轴的指令相关的识别参数、以及存储在所述存储装置中的识别参数的设置信息，依据加工程序中的用于轴的指令，在多个轴中选择要控制的轴。
2.如权利要求1所述的数字控制器，其中，所述一个与用于轴的指令相关的识别参数被存储作为模态信息。
3.如权利要求1所述的数字控制器，其中，所述存储装置存储与用于轴的指令相关的识别参数默认值。
4.如权利要求1所述的数字控制器，进一步包括，对依据用于轴的指令而由所述选择装置选择的轴执行控制的装置，以及，使用来自所选择的轴的反馈信号来执行控制的装置。
全文摘要
一种数字控制器，其依据用于轴的指令，可以容易地选择和指定要控制的轴。给出的用于指定要控制的轴的轴ID，与加工程序中用于轴的指令相关。当分析/操作部读取轴ID时，其将指令的轴ID传送到轴选择处理。然后，将指令的轴ID与轴ID参数设置信息进行比较，从而确定要控制的轴，并且，轴控制处理连接到轴控制界面中其对应的一个。基于用于轴的指令，经由所连接的轴界面执行轴控制处理，从而控制所选择的轴。以相同的方式，反馈信号可以被输入并由轴反馈信号处理来处理。
文档编号G05B19/18GK1690897SQ20051006618
公开日2005年11月2日 申请日期2005年4月21日 优先权日2004年4月21日
发明者远藤贵彦, 弦间荣治, 黑川隆, 伊藤元彦 申请人:发那科株式会社