CNC扩展轴控制装置、驱动系统及CNC机床的制作方法

本实用新型涉及数控加工设备技术领域，具体而言，涉及一种CNC扩展轴控制装置、驱动系统及CNC机床。

背景技术：

随着自动化技术的不断发展，数控(Computer numerical control，CNC)机床被广泛的应用到机械加工领域。一般CNC机床为3轴数控机床，加工刀具一般只能水平的XY轴及垂直的Z轴移动，但随着加工工艺要求的不断提升，会遇到需要在同一机床上多工件多个面进行加工的情况，这就要求加工刀具需要可以沿X轴或Y轴旋转，需要增加额外的扩展轴及驱动装置。但是，针对本身不具有扩展轴的CNC机床本身，其自身的控制系统一般无法直接输出扩展轴的控制指令，不能通过CNC机床本身的控制系统对扩展轴进行控制；采用一般PLC扩展装置又无法通过CNC机床本身的系统进行编程控制，安装调试及扩展轴的编程十分复杂繁琐。

技术实现要素：

为了克服现有技术中的上述不足，本实用新型的目的在于提供一种CNC扩展轴控制装置，所述装置包括：处理单元、第一数据接口及第二数据接口，所述处理单元分别与所述第一数据接口及第二数据接口连接；

所述第一数据接口用于与CNC机床控制系统连接；

所述第二数据接口用于与至少一个CNC扩展轴的伺服电机驱动控制器连接；

所述处理单元通过所述第一数据接口接收所述CNC机床控制系统发送的第一控制指令，并将所述第一控制指令转化为第二控制指令后通过所述第二数据接口发送给相应的伺服电机驱动控制器；所述处理单元还通过所述第二数据接口接收所述伺服电机驱动控制器发送的伺服电机反馈信息，并将所述伺服电机反馈信息转换后发送给所述CNC机床控制系统。

进一步地，在上述装置中，所述第一数据接口包括以串行数据口，用于接收格式为数控程序G指令的第一控制指令。

进一步地，在上述装置中，所述第二数据接口包括总线型串行接口，所述第二数据接口通过串行总线与至少一个所述伺服电机驱动控制器连接。

进一步地，在上述装置中，所述第二数据接口包括以太网接口；所述CNC扩展轴控制装置直接通过以太网线与至少一个所述伺服电机驱动控制器连接，或通过以太网线经数据交换机与至少一个所述伺服电机驱动控制器连接。

进一步地，在上述装置中，所述第二数据接口包括多个IO接口，所述CNC扩展轴控制装置通过所述IO接口与所述伺服电机驱动控制器连接。

进一步地，在上述装置中，所述装置还包括存储单元，所述存储单元与所述处理单元连接；所述存储单元，用于存储所述处理单元的运行控制程序。

进一步地，在上述装置中，所述装置还包括程序烧写接口，所述程序烧写接口与所述处理单元连接，所述处理单元通过所述程序烧写接口从上位机接收所述运行控制程序并存入所述存储单元。

进一步地，在上述装置中，所述装置还包括供电单元；所述供电单元与外部电源或CNC机床的供电系统连接，用于获取电能供给所述CNC扩展轴控制装置。

本实用新型的另一目的在于提供一种CNC机床，所述CNC机床包括CNC机床控制系统、至少一个扩展轴及本实用新型提供的所述CNC扩展轴驱动系统；

所述CNC机床控制系统与所述CNC扩展轴驱动系统连接，以向所述CNC扩展轴驱动系统发送控制指令；

所述CNC扩展轴驱动系统与所述扩展轴连接，根据所述第二控制指令驱动所述扩展轴运转。

相对于现有技术而言，本实用新型具有以下有益效果：

本实用新型提供的CNC扩展轴控制装置、驱动系统及CNC机床，通过CNC扩展轴控制装置与CNC机床控制系统连接及扩展轴的伺服电机控制器连接，将CNC机床控制系统发送的通用编程的第一控制指令转化为伺服电机控制器可识别的第二控制指令，并将从所述伺服电机控制器获取的伺服电机反馈信息发送给所述CNC机床控制系统。如此，使得CNC机床控制系统在无需其他额外配置的情况下，采用自带的编程控制即可通过所述CNC扩展轴控制装置对扩展轴进行控制，安装实施均十分简单，适用性强。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本实用新型实施例提供的CNC扩展轴控制装置的应用场景图之一；

图2为本实用新型实施例提供的CNC扩展轴控制装置的结构框图；

图3为本实用新型实施例提供的CNC扩展轴控制装置的应用场景图之二；

图4为本实用新型实施例提供的CNC扩展轴控制装置的应用场景图之三。

图标：100-CNC扩展轴控制装置；120-存储单元；130-处理单元；140-第一数据接口；150-第二数据接口；200-CNC机床控制系统；300-伺服电机驱动控制器；500-数据交换机。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

请参照图1，图1为本实施例提供的CNC扩展轴控制装置100与CNC机床控制系统200及CNC扩展轴的伺服电机驱动控制器300通信连接的示意图。

请参照图2，图2是图1所示的CNC扩展轴控制装置100的方框示意图。所述CNC扩展轴控制装置100包括处理单元130、第一数据接口140及第二数据接口150。

所述第一数据接口140及第二数据接口150直接或间接地分别与所述处理单元130连接，以实现数据的传输或交互。所述第一数据接口140用于与CNC机床控制系统200连接。所述第二数据接口150用于与至少一个CNC扩展轴的伺服电机驱动控制器300连接。

所述CNC扩展轴控制装置100还可包括存储单元120，其中，所述存储单元120可以是，但不限于，随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)，只读存储器(Read Only Memory，ROM)，可编程只读存储器(Programmable Read-Only Memory，PROM)，可擦除只读存储器(Erasable Programmable Read-Only Memory，EPROM)，电可擦除只读存储器(Electric Erasable Programmable Read-Only Memory，EEPROM)等。其中，所述存储单元120存储有指令，所述指令再被所述处理单元130执行时，所述处理单元130通过所述第一数据接口140接收所述CNC机床控制系统200发送的第一控制指令，并将所述第一控制指令转化为第二控制指令后通过所述第二数据接口150发送给相应的伺服电机驱动控制器300。

所述处理单元130还通过所述第二数据接口150接收所述伺服电机驱动控制器300发送的伺服电机反馈信息，并将所述伺服电机反馈信息转换后发送给所述CNC机床控制系统200。

在本实施例中，所述第一数据接口140可以包括串行数据接口，所述第一控制指令可以为数控程序G指令。例如，所述第一数据接口140可以为232数据接口。

在本实施例中，所述处理单元130可以是一种集成电路芯片，具有信号的处理能力。上述的处理单元130可以是通用处理器，包括中央处理器(Central Processing Unit，CPU)、网络处理器(Network Processor，NP)等；还可以是数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。所述处理单元130将对所述第一数据接口140接收到的第一数据信号进行处理，转化为所述伺服电机驱动控制器300可以识别的第二控制指令并通过所述第二数据接口150发送出去。

在本实施例的第一种实施方式中，所述第二数据接口150可以包括串行接口。

由于所述CNC扩展轴控制装置100可能需要与多个CNC扩展轴连接，实现对多个CNC扩展轴的控制，请参照图3，所述第二数据接口150可以为总线型串行接口。

所述CNC扩展轴控制装置100通过串行数据总线与至少一个CNC扩展轴的伺服电机驱动控制器300连接，所述CNC扩展轴控制装置100将所述第二控制指令通过所述第二数据接口150广播至所述串行数据总线，挂接在该串行数据总线上的伺服电机驱动控制器300接收所述第二控制指令并执行相应的动作。例如，在本实施例中，可以采用485、can、I2C、USB等总线形式。

在本实施例的第二种实施方式中，所述第二数据接口150可以包括以太网接口，每个所述以太网接口直接通过以太网线与所述伺服电机控制器连接，所述处理单元130根据所述第一控制指令分别通过相应的第二数据接口150向连接的所述伺服电机驱动控制器300发送第二控制指令。

请参照图4，所述CNC扩展轴控制装置100也可以通过所述第二数据接口150与数据交换机500连接，同时至少一个所述伺服电机驱动控制器300也与所述交换机连接，所述处理单元130通过所述第二数据接口150将所述第二控制指令发送至所述数据交换机500，所述数据交换机500将所述第二控制指令转发至相应的伺服电机驱动控制器300。

在本实施例的第三种实施方式中，所述第二数据接口150可以包括多个IO接口。所述CNC扩展轴控制装置100通过所述多个IO接口分别与所述伺服电机驱动控制器300连接。

基于上述设计，针对没有扩展轴的CNC机床，可以将本实施例提供的CNC扩展轴控制装置100连接于CNC机床控制系统200与所述伺服电机驱动控制器300之间，通过所述CNC扩展轴控制装置100将CNC机床控制系统200本身的第一控制指令转换为伺服电机驱动控制器300可识别的第二控制指令。

为保证控制CNC扩展轴的准确动作，所述CNC机床控制系统200需要根据CNC扩展轴的运作状态进行反馈调整。故在本实施例中，所述处理单元130还通过所述第二数据接口150接收所述伺服电机驱动控制器300发送的伺服电机反馈信息，并将所述伺服电机反馈信息转换后发送给所述CNC机床控制系统200。

进一步地，不同的CNC机床控制系统200可能提供不同格式的第一控制指令，或者不同伺服电机驱动控制器300可能需要不同格式的第二控制指令，某些情况下可能需要对所述CNC扩展轴控制装置100中的运行程序进行修改。

故在本实施例中，所述CNC扩展轴控制装置100还可以包括一程序烧写接口，所述程序烧写接口与所述处理单元130连接，所述处理单元130通过所述程序烧写接口从上位机接收所述运行控制程序并存入所述存储单元120。

进一步地，在本实施例中，所述CNC扩展轴控制装置100还可以包括供电单元。所述供电单元与外部电源连接，或与所述CNC机床的供电系统连接，用于获取电能供给所述CNC扩展轴控制装置100。

本实施例还提供一种CNC扩展轴驱动系统，所述CNC扩展轴驱动系统包括本实施例提供的所述CNC扩展轴控制装置100及至少一套驱动组件，所述驱动组件包括伺服电机及伺服电机驱动控制器300。

所述CNC扩展轴控制装置100与所述伺服电机驱动控制器300连接，以根据从CNC机床控制系统200获得的第一控制指令向相应的所述伺服电机驱动控制器300发送第二控制指令。

所述伺服电机驱动控制器300还与所述伺服电机连接，以根据所述第二控制指令控制所述伺服电机运行；并获取所述伺服电机的运行状态，生成伺服电机反馈信息发送给所述CNC扩展轴控制装置100。

本实施例还提供一种CNC机床，所述CNC机床包括CNC机床控制系统200、至少一个扩展轴及本实施例提供的所述CNC扩展轴驱动系统。

所述CNC机床控制系统200与所述CNC扩展轴驱动系统连接，以向所述CNC扩展轴驱动系统发送控制指令。

所述CNC扩展轴驱动系统与所述扩展轴连接，根据所述第二控制指令驱动所述扩展轴运转。

综上所述，本实用新型提供的CNC扩展轴控制装置100、驱动系统及CNC机床，通过CNC扩展轴控制装置100与CNC机床控制系统200连接及扩展轴的伺服电机控制器连接，将CNC机床控制系统200发送的通用编程的第一控制指令转化为伺服电机控制器可识别的第二控制指令，并将从所述伺服电机控制器获取的伺服电机反馈信息发送给所述CNC机床控制系统200。如此，使得CNC机床控制系统200在无需其他额外配置的情况下，采用自带的编程控制即可通过所述CNC扩展轴控制装置100对扩展轴进行控制，安装实施均十分简单，适用性强。

在本申请所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的装置，也可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，附图中的流程图和框图显示了根据本实用新型的多个实施例的装置、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现方式中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。

另外，在本实用新型各个实施例中的各功能模块可以集成在一起形成一个独立的部分，也可以是各个模块单独存在，也可以两个或两个以上模块集成形成一个独立的部分。

所述功能如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本实用新型的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本实用新型各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。