具备手动手柄进给功能的数值控制装置的制作方法

本发明涉及一种数值控制装置，尤其涉及一种具备手动手柄进给功能的数值控制装置，所述手动手柄进给功能可以通过操作在显示装置的画面上显示出的虚拟手动手柄，容易地设定轴移动量的倍率。

背景技术：

作业者在手动操作机械时，以前使用安装于该机械或控制该机械的数值控制装置上的硬件形式的操作盘。

图8表示安装在机械上的硬件形式的操作盘的例子。

在图8所示的操作盘40中设置了手动脉冲发生器41、手动进给按钮42、以及设定开关43。手动脉冲发生器41在+旋转或－旋转手动手柄41a时，根据该旋转输出脉冲信号。该脉冲信号是用于判定旋转方向的二相脉冲，经由未图示的总线传送到未图示的处理器而使刀具移动。在手动进给按钮42中，针对“+x”、“－x”、“+y”、“－y”、“+z”、“－z”的各轴设置了正以及负方向的进给按钮。另外，设定开关43是设定与手动手柄41a的操作量对应的轴移动量的倍率的开关。

另一方面，近年来一般使用触摸板、触摸面板等的触摸型指示设备作为针对数值控制装置的输入单元，作为将这些应用于操作盘的现有技术，例如，在日本特开2000-305614号公报中公开了根据触摸面板的输入操作以软件形式产生手动脉冲的装置。另外，在日本特开2009-282973号公报中公开了通过以触摸面板构成操作盘的手柄部分而不受围绕装置的尘埃粒子、液体和/或气体的影响的操作盘。

在操作安装于操作盘的手动手柄而使机械所具备的轴移动时，操作者在移动量多的情况下，预先将与手动手柄的操作量对应的轴移动量的倍率设定得大后旋转操作手动手柄，另外，在移动量少的情况下，预先将与手动手柄的操作量对应的轴移动量的倍率设定得小后旋转操作手动手柄。例如，在将机械具备的轴移动到目的位置时，进行如下调整：若轴位于远离目的位置的位置时，将与手动手柄的操作量对应的轴移动量的倍率设定得大后，旋转操作手动手柄而使轴的位置移动到目的位置的附近，此后，将与手动手柄的操作量对应的轴移动量的倍率设定得小后旋转操作手动手柄而使轴的位置成为目的位置。

这样，在操作手动手柄而使机械所具备的轴移动的过程中想要设定变更与手动手柄的操作量对应的轴移动量的倍率时，操作者需要在暂时停止手动手柄的旋转操作后操作倍率设定的开关。因此，操作者在通过手动使轴移动时会有需要重复如下麻烦的操作步骤的问题，即重复手动手柄的旋转操作、按下设定开关的操作。此外，需要另外准备手动手柄和倍率设定的开关作为操作盘，因此会有无法降低操作盘的开发成本这样的问题。然而，上述的日本特开2000-305614号公报、日本特开2009-282973号公报所公开的现有技术无法解决上述的课题。

技术实现要素：

因此，本发明的目的在于提供一种具备能够容易设定轴移动量的倍率的手动手柄进给功能的数值控制装置。

在本发明中，在数值控制装置的画面上显示虚拟的手动手柄，并基于与该显示的手动手柄对应的操作者的操作同时进行操作量的确定以及与该操作量相对的轴移动量的倍率设定。在本发明的数值控制装置中，根据针对触摸面板所显示的手动手柄的操作者的触摸操作的触摸位置(与手动手柄的中心位置的距离等)等，进行与手动手柄的操作量对应的轴移动量的倍率设定。

并且，本发明的数值控制装置控制至少具备一个轴的机床，所述数值控制装置具备：触摸面板，其能够检测针对显示区域内的预定操作区域的触摸操作；触摸位置检测部，其确定所述操作区域中的拖动操作；操作量运算部，其进行基于所述拖动操作的起点位置、所述拖动操作的终点位置的运算，并确定所述拖动操作的操作量以及所述拖动操作的操作方向；倍率运算部，其进行基于所述拖动操作的运算，并决定与所述拖动操作的操作量对应的所述轴的移动量的倍率；脉冲生成部，其基于所述操作量运算部确定的所述拖动操作的操作量以及所述拖动操作的操作方向、所述倍率运算部决定的与所述拖动操作的操作量对应的所述轴的移动量的倍率，生成用于使所述轴移动的脉冲；以及伺服控制部，其基于所述脉冲生成部生成的脉冲来进行使所述轴移动的控制。

所述倍率运算部也可以基于所述拖动操作的起点位置来运算并决定与所述拖动操作的操作量对应的所述轴的移动量的倍率，另外，也可以基于所述拖动操作中的触摸点的数量来运算并决定与所述拖动操作的操作量对应的所述轴的移动量的倍率。

根据本发明，不中断手动手柄的操作而同时进行旋转操作和倍率变更操作，因此提高操作者进行的机械的轴移动操作的效率。另外，因为不需要物理性地准备手动手柄和操作开关，所以能够削减数值控制装置的制造成本。

附图说明

图1是表示本发明的虚拟手柄操作的例子的图。

图2是表示本发明的虚拟手柄操作中的轴移动量的倍率设定操作的例子的图。

图3是表示本发明的一个实施方式的数值控制装置的主要部分的硬件结构图。

图4是本发明的一个实施方式的数值控制装置的概要功能框图。

图5是在本发明的一个实施方式的数值控制装置上执行的处理的概要流程图。

图6是表示其他实施方式的虚拟手柄操作的例子的图。

图7是说明基于拖动操作的触摸数来决定轴移动量的倍率的实施方式的图。

图8是表示现有技术中的安装在机械上的硬件型操作盘的例子的图。

具体实施方式

在本发明的数值控制装置中，在显示装置所显示的画面上显示虚拟的手动手柄(以下，称为虚拟手柄)作为操作区域，通过在该显示装置上重叠配置的触摸面板检测出针对该画面上的虚拟手柄的操作者的操作，并基于该检测结果同时执行操作量的确定以及与该操作量对应的轴移动量的倍率设定。

图1表示本发明的一个实施方式的数值控制装置上的虚拟手柄的基本操作的例子。

操作本实施方式的数值控制装置的操作者在操作虚拟手柄时，如图1所示，通过手指等触摸显示装置所显示的虚拟手柄的图像，在保持触摸的状态下进行在虚拟手柄的图像上圆弧状地移动手指的操作(拖动操作)。本实施方式的数值控制装置经由触摸面板检测出操作者进行的针对虚拟手柄的操作，并基于拖动操作的起点位置以及该拖动操作后的触摸点的位置来确定针对虚拟手柄的操作量和操作方向。

为图1所示的圆形的虚拟手柄的情况下，根据由拖动操作的起点位置、虚拟手柄的中心位置、拖动操作后的触摸点的位置所成的角θ来决定操作量。作为一个例子，如果将在圆弧上360°描绘虚拟手柄那样进行了拖动操作时的操作量决定为100脉冲量的操作量，则θ成为以3.6°进行1脉冲量的操作量(将它设为单位操作量)的操作(为了在图1中容易观察，使用大于实际角度的角度来描绘)。另外，可以基于从虚拟手柄的中心位置观察时的拖动操作的起点位置和拖动操作后的触摸点的位置之间的位置关系(例如，在从虚拟手柄的中心位置观察时，当起点位置为左操作后的触摸点为右时为正方向，当起点位置为右操作后的触摸点为左时为反方向)来决定操作方向。

此外，拖动操作的移动量和虚拟手柄的操作量之间的对应关系并不限于上述，可以根据虚拟手柄的用途来适当决定，另外，也可以通过针对数值控制装置的设定来进行适当变更。

图2表示在进行图1说明的拖动操作时变更与虚拟手柄的操作量对应的轴移动量的倍率设定的操作的例子。

操作本实施方式的数值控制装置的操作者在显示装置所显示的虚拟手柄的图像上进行图1说明的拖动操作时，可以通过变更触摸点的位置与虚拟手柄的中心位置之间的距离，来变更与虚拟手柄的操作量对应的轴移动量的倍率设定。在图2所示的例子中，将虚拟手柄的全体区域分割为基于从中心位置起的距离的三个倍率设定区域后，按照从虚拟手柄的中心位置近到远的顺序分别设为1倍的倍率设定区域、10倍的倍率设定区域、100倍的倍率设定区域，操作者在虚拟手柄上进行拖动操作时，根据该拖动操作的起点位置位于哪个倍率设定区域来决定与该拖动操作的操作量对应的轴移动量的倍率设定。

在图2所示的例子中，数值控制装置在操作者的拖动操作开始时，作为该拖动操作的起点位置存储点a的坐标后继续依次检测触摸点，在触摸点从拖动操作的起点位置移动了单位操作量(θ＝3.6°)的时间点，提取该时间点的触摸点的位置即点b的坐标作为终点位置。此时，由于点a位于1倍的倍率设定区域，因此数值控制装置将与操作量对应的轴移动量的倍率决定为1倍，输出将从作为起点位置存储的点a开始到作为终点位置提取的点b为止的拖动操作的操作量(单位操作量)乘以1倍而求出的脉冲量(1脉冲)。

接着，数值控制装置在将作为终点位置提取的点b的坐标存储为新的拖动操作的起点位置后继续依次检测触摸点，在从拖动操作的起点位置(点b)起触摸点移动了单位操作量(θ＝3.6°)的时间点，提取该时间点的触摸点的位置即点c的坐标作为终点位置。此时，由于点b位于1倍的倍率设定区域，因此数值控制装置将与操作量对应的轴移动量的倍率决定为1倍，输出将从作为起点位置存储的点b开始到作为终点位置提取的点c为止的拖动操作的操作量(单位操作量)乘以1倍而求出的脉冲量(1脉冲)。

接着，数值控制装置在将作为终点位置提取的点c的坐标存储为新的拖动操作的起点位置后继续依次检测触摸点，在从拖动操作的起点位置(点c)起触摸点移动了单位操作量(θ＝3.6°)的时间点，提取该时间点的触摸点的位置即点d的坐标作为终点位置。此时，由于(作为终点位置的点d位于10倍的倍率设定区域)作为起点位置的点c位于1倍的倍率设定区域，因此数值控制装置将与操作量对应的轴移动量的倍率决定为1倍，输出将从作为起点位置存储的点c开始到作为终点位置提取的点d为止的拖动操作的操作量(单位操作量)乘以1倍而求出的脉冲量(1脉冲)。

进一步地，数值控制装置在将作为终点位置提取的点d的坐标存储为新的拖动操作的起点位置后继续依次检测触摸点，在从拖动操作的起点位置(点d)起触摸点移动了单位操作量(θ＝3.6°)的时间点，提取该时间点的触摸点的位置即点e的坐标作为终点位置。此时，由于作为起点位置的点d位于10倍的倍率设定区域，因此数值控制装置将与操作量对应的轴移动量的倍率决定为10倍，输出将从作为起点位置存储的点d开始到作为终点位置提取的点e为止的拖动操作的操作量(单位操作量)乘以10倍而求出的脉冲量(10脉冲)。

此外，在图2中把虚拟手柄的全体区域分割为三个倍率设定区域，但也可以从设计上变更倍率设定区域的数量，另外，也可以通过针对数值控制装置的设定来进行适当变更。在图2中把每个倍率设定区域设为相同宽度，但也可以把每个倍率设定区域的宽度设为不同，例如也可以增大经常使用的倍率设定区域的宽度。

另外，在图2的例子中，倍率设定区域被配置为离虚拟手柄的中心位置越远倍率越低，但也可以配置为离虚拟手柄的中心位置越远倍率越高。在前者的情况下，具有在轴位于目的位置附近时微调整变得容易这样的优点，在后者的情况下，具有使轴高速移动时移动量的控制变动容易这样的优点。

以下，对实现上述操作的数值控制装置的结构进行说明。

图3是表示本发明的一个实施方式的数值控制装置的主要部分的硬件结构图。数值控制装置1以处理器10为中心构成。处理器10按照存储于rom11的系统/程序来控制数值控制装置1整体。该rom11使用eprom或eeprom。

ram12使用dram等，临时存储计算数据、显示数据、输入输出信号等。非易失性存储器13使用通过未图示的电池进行备份的cmos或sram，存储在电源切断后也应保持的参数、加工程序、刀具修正数据等。

lcd/mdi单元18被配置在数值控制装置1的前面或与机械操作盘相同的位置，用于数据及图形的显示、数据输入、数值控制装置1的运行。图形控制电路19将数值数据及图形数据等数字信号变换为显示用的光栅信号，并传送到显示装置20，显示装置20显示这些数值及图形。显示装置20主要使用液晶显示装置。

输入装置21由具备数值键、符号键、字符键以及功能键的键盘、鼠标等指示设备构成，用于加工程序的生成、编辑以及数值控制装置的运行。

触摸面板22具备检测操作者进行的触摸、拖动等操作的功能。在显示装置20的画面上重叠地配置触摸面板22，能够通过触摸面板22检测出操作者对显示于显示装置20的画面上的软键盘、软按钮、软开关进行的操作。此外，也可以将触摸面板22和显示装置20合并构成为1个装置。

轴控制电路14接受来自处理器10的轴的移动指令，并向伺服放大器15输出轴的移动指令。伺服放大器15放大该移动指令，驱动与机床2耦合的伺服电动机，控制机床2的刀具和工件的相对运动。此外，在图3中只示出了1个轴，但设置与伺服电动机的轴数相对应的数量的轴控制电路14以及伺服放大器15。

可编程机床控制器(programmablemachinecontroller，pmc)16从处理器10经由总线17接收m(辅助)功能信号、s(主轴速度控制)功能信号、t(刀具选择)功能信号等。然后，通过序列/程序对这些信号进行处理，并将输出信号进行输出，控制机床2内的空压设备、油压设备、电磁致动器等。另外，接收机床2内的机械操作盘的按钮信号、开关信号等各种信号来进行序列处理，经由总线17向处理器10传送必要的输入信号。

此外，在图3中省略了主轴电动机控制电路以及主轴电动机用放大器等。

图4是表示通过系统/程序对图3所示的数值控制装置1安装了本发明提供的基于虚拟手柄操作的手动轴移动控制的功能时的一个实施方式的概要功能框图。通过图3所示的处理器10执行系统/程序使数值控制装置1的各部动作，并通过提供各种功能来实现图4所示的数值控制装置1所具备的各功能单元。

本发明的数值控制装置1具备触摸位置检测部100、起点位置存储部110、倍率运算部120、操作量运算部130、脉冲生成部140、伺服控制部150、显示控制部160。

触摸位置检测部100依次检测后述的显示控制部160针对显示装置20显示的与虚拟手柄的显示位置相对应的触摸面板22的位置上的操作者的操作。触摸位置检测部100在触摸面板22上开始拖动操作(保持触摸的状态下移动触摸点的操作)时，检测出拖动操作的起点位置并向后述的起点位置存储部110输出。之后，触摸位置检测部100依次检测出操作者进行的针对虚拟手柄的拖动操作，在从检测出起点位置存储部110所存储的起点位置起进行了单位操作量的拖动操作的时间点，提取该时间点的触摸点的位置作为终点位置，并向后述的操作量运算部130输出所提取的终点位置。然后，在通过后述的脉冲生成部140执行的从所述起点位置到所述终点位置的拖动操作所对应的脉冲生成处理完成时，向起点位置存储部110输出所述终点位置作为新的拖动操作的起点位置。触摸位置检测部100通过重复上述处理来继续检测操作者进行的拖动操作。

起点位置存储部110在未图示的存储器(ram12等)中存储从触摸位置检测部100输入的拖动操作的起点位置。

倍率运算部120基于起点位置存储部110所存储的起点位置、显示装置20所显示的虚拟手柄的显示位置、预先在存储器(非易失性存储器13等)中设定的与倍率设定区域相关的设定信息(怎样分割虚拟手柄的全体区域、对每个区域设定何种倍率这样的信息)，来决定与操作量对应的轴移动量的倍率设定。

操作量运算部130基于起点位置存储部110所存储的起点位置、从触摸位置检测部100输入的终点位置、显示装置20所显示的虚拟手柄的显示位置，如图1所说明的那样，运算并确定从起点位置到终点位置的拖动操作的操作量以及操作方向，并向脉冲生成部140、以及显示控制部160输出与所确定的拖动操作的操作量以及操作方向相关的信息。

脉冲生成部140基于从操作量运算部130输入的拖动操作的操作量以及操作方向、从倍率运算部输入的与操作量对应的轴移动量的倍率设定，来生成与轴的移动相关的脉冲，并向伺服控制部150输出所生成的脉冲。脉冲生成部140决定将拖动操作的操作量乘以与操作量对应的轴移动量的倍率设定而生成的脉冲的数量，并基于拖动操作的操作方向(正方向、反方向)来决定轴的移动方向的正负。

然后，伺服控制部150基于从脉冲生成部140输入的脉冲来控制机床2所具备的各伺服电动机。

显示控制部160执行在显示装置20上显示虚拟手柄的控制。显示控制部160在预先设定的位置上显示虚拟手柄的图像，另外，基于从操作量运算部130输入的与拖动操作的操作量以及操作方向相关的信息，来变更在画面上显示的虚拟手柄的图像。例如，显示控制部160在虚拟手柄为圆形手柄形状时，动画显示为与操作者的操作对应地虚拟手柄旋转。

图5是表示在本实施方式的数值控制装置1上执行的处理流程的流程图。

[步骤sa01]触摸位置检测部100依次检测操作者在触摸面板22上当前正在触摸的触摸点的位置，并向起点位置存储部110输出开始拖动操作的时间点的位置作为起点位置。起点位置存储部110将从触摸位置检测部100输入的位置存储为起点位置。

[步骤sa02]触摸位置检测部100依次继续检测操作者在触摸面板22上当前正在触摸的触摸点的位置，并暂时存储在ram12等存储器上。

[步骤sa03]触摸位置检测部100判定在步骤sa02中暂时存储的操作者在触摸面板22上的触摸点的位置从虚拟手柄的中心位置观察时是否旋转了单位操作量(3.6°)。在旋转了单位操作量时，取得该时间点的触摸点的位置作为终点位置后将处理转移到步骤sa04，在没有旋转单位操作量时返回到步骤sa02并继续进行检测处理。

[步骤sa04]操作量运算部130根据起点位置存储部110所存储的起点位置和在步骤sa03中取得的终点位置来确定拖动操作的操作量和操作方向，并对脉冲生成部140指令基于所确定的拖动操作的操作量和操作方向来生成脉冲。然后，脉冲生成部140基于来自操作量运算部130的指令向伺服控制部输出脉冲。

[步骤sa05]操作量运算部130对显示控制部160指令基于在步骤sa04中确定的拖动操作的操作量和操作方向，来更新显示。显示控制部160动画显示为根据来自操作量运算部130的指令使在显示装置20上显示的虚拟手柄进旋转。

以上，对本发明的实施方式进行了说明，但是本发明并不限定于上述的实施方式的例子，通过施加适当的变更能够以各种方式来实施。

例如，在上述的实施方式中示出了以圆形手柄形状显示虚拟手柄的例子，例如也可以如图6所示那样以四角形的形状显示虚拟手柄，在这种情况下，基于拖动操作的左右方向的操作长度来决定操作量，在拖动操作的方向上决定操作方向即可。另外，如图6下方所示，也可以设置上下分割了虚拟手柄的全体区域而得的多个倍率设定区域，例如设为越向下倍率越低。

另外，在上述实施方式中，对虚拟手柄的全体区域设置多个倍率设定区域，根据进行了拖动操作时的触摸点的位置来变更与操作量对应的轴移动量的倍率设定，但也可以如图7所示，通过进行拖动操作时的触摸点的数量(手指的数量)来变更与操作量对应的轴移动量的倍率设定。在这种情况下，触摸位置检测部100在检测出操作者进行的拖动操作中的触摸点的数量(触摸的手指数量)后，只要起点位置存储部110除了起点位置以外还存储触摸点数量，则倍率运算部120能够将存储的触摸点的数量用于倍率设定的决定。此外，对于触摸位置，使用多个触摸点的重心位置等，并可以在触摸点的数量发生了变化的前后作为触摸位置没有变化的位置来处理。

如在图1～3中说明的那样，将倍率设定区域构成为与利用的操作量相对应的轴移动量的倍率设定时，当操作者一边看着机床2的方向一边操作在触摸面板22上显示的虚拟手柄使所述机床2所具备的轴移动时，会产生途中手指从操作者自身设想的倍率设定区域偏离的情况，但是在如图7所说明的那样构成为通过触摸点数量进行与操作量对应的轴移动量的倍率设定时，能够避免这样的问题。

在上述的实施方式中，示出了当通过由操作者进行的拖动操作进行单位操作量的操作时，进行拖动操作的操作量以及操作方向、以及操作量所对应的轴移动量的倍率设定的例子，但例如也可以在进行多个单位操作量的拖动操作时执行该处理。这样，会有与拖动操作对应的轴移动的精度、适应性降低的问题，但是因为数值控制装置的负荷变轻，所以在处理能力低的数值控制装置中安装本发明的功能的情况下也是有效的。

并且，对于图4说明的功能框图所示的各功能单元，只要保持每个功能单元所具备的功能则也可以将2个以上的功能单元安装为1个功能单元，或者将1个功能单元分割安装为2个以上的功能单元。例如，能够将起点位置存储部110安装为触摸位置检测部100的一部分。