专利名称：具备声音变换装置的机床的数值控制装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及在机床中使用的具备声音变换装置的数值控制装置。
背景技术：
目前，为了评价机床的驱动轴的动作，使用了在显示器中输出各驱动轴的位置、速度以及加速度等物理量的装置。此外，这样的装置为了能够由作业者更加有效地进行评价、调整，与频率解析等分析方法组合使用。例如，在日本特开2004-178447号公报中公开了希望实现以下情况的技术通过将传感部的测量值变换为参数调整作业者容易识别的信息来呈现给参数调整作业者，由此参数调整作业者能够识别机床的状态。一般，通过视觉分析在显示器中输出的数据来进行驱动轴的动作的评价、调整，但除了视觉本身以外，还具有机械的振动音或共振音等在听觉上有效的信息。特别是声音信 息包含了与视觉信息不同的频率以及音量等特征量，所以与视觉信息相比容易直观地理解。但是，在听取这些机械音时，作业者需要在机械旁边。此外，为了确认用于抑制机械的振荡或共振而使用的滤波器的调整效果，需要在机械附近来确认机械声音，对取得数据进行频率解析。在日本特开2004-178447号公报中记载的内容被理解为向参数调整作业者呈现具有与测量值的最大振幅以及振动周期同等的振幅以及频率的振动或者具有与测量值的最大振幅以及振动周期同等的音量以及频率的声音，参数调整作业者识别所呈现的振动或声音来进行调整。但是，在日本特开2004-178447号公报中没有以下的记载把在显示器中显示的波形变换为声音；对参数调整后的声音进行仿真；以及从任意选择的多个波形合成声音等。
发明内容
因此，本发明的目的在于提供一种利用声音变换单元，即使作业者远离也能够确认机床等的机械声音，能够直观地识别参数调整的效果等的数值控制装置。为了达成上述目的，本发明是机床的数值控制装置，具备驱动轴控制部，其控制上述机床的驱动轴；驱动轴数据存储部，其取得上述驱动轴的物理量来作为时间序列数据，并存储该时间序列数据；显示部,其将上述时间序列数据变换为预定的显示形式,作为至少一个显示波形来进行显示；选择部，其能够通过输入操作选择在上述显示部中显示的上述显示波形；声音变换部，其将上述选择部选择的显示波形变换为能够作为声音输出的形式的声音变换数据；以及声音输出部，其将上述声音变换部生成的声音变换数据作为声音进行输出。在优选的实施方式中，数值控制装置还具有仿真部，关于在变更了与上述驱动轴的控制有关的参数时取得的时间序列数据，根据参数变更前的时间序列数据来推定，作为推定时间序列数据来进行计算，上述显示部把通过上述仿真部计算出的上述推定时间序列数据变化为预定的显示形式，作为显示波形来进行显示。
在优选的实施方式中，上述声音变换部将通过上述选择部选择的两个以上的显示波形合成来生成声音合成数据。在优选的实施方式中，上述选择部能够选择在上述显示部中显示的显示波形的一部分的区域，上述声音变换部仅将上述选择部选择的显示波形的部分区域变换为声音变换数据。在优选的实施方式中，上述声音变换部生成使用频率解析将预定的频率的振幅变更为预定的倍率的声音变换数据。在优选的实施方式中，上述声音变换部生成使用频率解析将上述声音变换数据的频率进行任意位移后的声音变换数据。
通过参照附图对以下的优选的实施方式进行说明，本发明上述的或者其他的目·的、特征以及优点会变得更加清楚。图I表示本发明的机床的数值控制装置的第一实施方式的结构。图2是表示第一实施方式的处理的流程的流程图。图3表示通过第一实施方式的数值控制装置作业者进行参数调整的例子。图4表示本发明的机床的数值控制装置的第二实施方式的结构。图5是表示第二实施方式的处理的流程的流程图。图6表示通过第二实施方式的数值控制装置作业者进行参数调整的例子。图7表示声音数据的变换例子。图8表示声音数据的合成例子。图9表示指定声音变换数据的生成范围的例子。
具体实施例方式图I表示在机床(机构部)10的控制中使用的本发明第一实施方式的数值控制装置12的概要结构。数值控制装置12具备控制驱动轴14的驱动轴控制部16，该驱动轴14是驱动机床10的各轴的伺服电动机等的驱动轴；取得驱动轴14的位置以及电流等物理量来作为时间序列数据，并存储该时间序列数据的驱动轴数据存储部18、把该时间序列数据变换为预定的显示形式，作为至少一个显示波形来显示的监视器等显示部20。驱动轴14的物理量可以使用驱动轴控制部16生成的指令值，还可以使用测定驱动轴14的物理量的编码器等(未图示)的测定值(输出值)。此外，数值控制装置12具备能够由作业者30通过输入操作选择在显示部20中显示的显示波形的操作部22、把通过选择部22选择的显示波形变换为能够作为声音输出的形式的声音变换数据的声音变换部24 ;以及把通过声音变换部24生成的声音变换数据作为声音输出的声音输出部26。然后，参照图2以及图3说明使用数值控制装置12的处理的流程。首先，将时刻t设定为零(步骤SI)，取得各驱动轴的位置、速度、加速度以及电流值等物理量的时间序列数据(步骤S2)。在时刻t到达预定的结束时间之前重复步骤S2的处理(步骤S3、S4)。然后，为了在显示部20上进行显示，把从各驱动轴取得的时间序列数据变换为预定的显示形式(步骤S5)，在显示部20上以曲线图等形式显示变换后的时间序列数据(步骤S6、图 3)。然后，操作者向选择部22进行输入操作，选择在显示部20上显示的波形(步骤S7)。该选择包含从多个显示波形中选择至少一个显示波形的操作、选择一个显示波形的一部分的操作等。因此，本发明的“选择的显示波形”包含从多个显示波形中选择的至少一个显示波形以及从一个显示波形中抽出的其一部分。然后，根据选择的显示波形，生成能够作为声音输出的声音变换数据(步骤S8)，将该声音变换数据作为声音来输出(步骤S9)。在现有的驱动轴的调整中，在显示器等中显示从驱动轴得到的数据后，作业者通过视觉或者频率解析等分析在显示器上显示的显示波形，从该显示波形中提取调整所需要的信息，根据该信息进行调整。因此，目前，作业者能够利用的信息是视觉中心的信息，难 以远距离地使用振荡声音或共振音等声音信息。另一方面，在本发明中，如图3所示，在显示部20中将与该声音信息有关联的驱动轴14的位置、电流等物理量作为显示波形来进行显示，并将该显示波形变换为声音，然后通过音频单元等声音输出部26提供给作业者30，由此作业者即使远离也能够识别机械声音或与其实质相同的声音。此外，因为在声音中包含频率或振幅(音量)等特征量，所以作业者能够通过听觉直观地理解该声音信息。通过如此把显示波形作为声音提供给作业者，不仅可以使用视觉信息还可以使用来自听觉的信息，能够更加有效地进行与驱动轴的控制有关的参数的调整。图4表示在机床(机构部)10的控制中使用的本发明第二实施方式的数值控制装置112的概要结构。数值控制装置112具备控制驱动轴14的驱动轴控制部116，该驱动轴14是驱动机床10的各轴的伺服电动机等的驱动轴；从驱动轴控制部116取得驱动轴14的位置以及电流等物理量来作为时间序列数据，存储该时间序列数据的驱动轴数据存储部118、把该时间序列数据变换为预定的显示形式，作为至少一个显示波形来显示的监视器等显示部120。此外，数值控制装置112具备能够由作业者30通过输入操作选择在显示部120中显示的显示波形的操作部122、把通过选择部122选择的显示波形变换为能够作为声音输出的形式的声音变换数据的声音变换部124 ;以及把通过声音变换部24生成的声音变换数据作为声音输出的声音输出部126。第二实施方式与第一实施方式的不同点在于，设置有对于来自驱动轴控制部116或驱动轴数据存储部118的时间序列数据进行仿真的仿真部128。然后，参照图5以及图6说明使用数值控制装置112的处理的流程。首先，将时刻t设定为零(步骤S101)，取得各驱动轴的位置、速度、加速度以及电流值等物理量的时间序列数据(步骤S102)。在时刻t到达预定的结束时间之前重复步骤S102的处理(步骤S103、S104)。然后，为了在显示部120上进行显示，把从各驱动轴取得的时间序列数据变换为预定的显示形式(步骤S105)，在显示部20上以曲线图等形式显示变换后的时间序列数据(步骤S106、图6的A以及B)。然后，操作者向选择部22进行输入操作，选择在显示部20上显示的波形(步骤S107)。该选择包含从多个显示波形中选择至少一个显示波形的操作和选择一个显示波形的一部分的操作等。因此，本发明的“选择的显示波形”包含从多个显示波形中选择的至少一个显示波形以及从一个显示波形中抽出的其一部分。然后，根据选择的显示波形，生成能够作为声音输出的声音变换数据(步骤S108)，将该声音变换数据作为声音来输出(步骤S109、图6C)。在下一步骤SllO中，作业者根据显示波形或输出的声音进行滤波器的应用或参数的调整(图6的D)。一般，当在机床中发生了振荡或共振时，有时为了抑制该振荡或共振对于显示波形实施滤波处理。作为确认该滤波处理的效果的方法，具有关于应用滤波器的前后进行频率解析的方法和通过听觉确认由于应用滤波器而导致的机械声音的衰减幅度的方法，在为后者时作业者需要在机床的附近进行作业。因此，在本发明中，如图6C所示，作业者使用滤波器或进行参数调整，通过仿真部128计算在应用滤波器后或者在调整参数后预测的推定时间序列数据(步骤SI 11)。在下一步骤SI 12中，通过与步骤S105 S109相同的处理，进行关于推定时间序列数据向预定的显示形式的变换、变换数据的显示、作业者的选择、声音变换数据的生成、声音变换数据的输出。由此，作业者能够通过视觉和听觉确认在应用滤波器后或参数调整后 的状态。在判断为已使滤波器或参数最佳化时，作为例如对得到的显示波形进行频率解析而得到的结果、或者对显示波形进行声音变换输出的声音的频率或音量(振幅)大体等于机床正常时的频率或音量时，将该最佳化的滤波器或参数用于机床然后结束处理(步骤S113、S114、图6的E)。另一方面，在判断为没有最佳化或者不充分时，返回步骤SllO再次进行滤波器应用或参数调整(步骤S113、图6的C以及D)。图7表示声音变换数据的生成例子。如图7所示,把选择部22或112选择的显示波形的时间序列数据在声音变换部24或124中变换为能够作为声音输出的波形(WAVE)、MP3等形式的声音变换数据，并且通过声音输出部26或126作为声音来输出。例如在采用波形形式时，能够根据时间序列数据、采样率以及量化比特数(分辨率)等生成波形文件，通过能够再生的音频单元作为声音来进行再生并输出。图8表示声音的合成例子，从X、Y以及Z的3轴的驱动轴14取得位置数据，使取得的数据重合来生成声音合成数据。如图8的F所示，在X、Y以及Z分别往复动作时，通过3轴的运动表现的机床的代表点(例如刀具前端点)的位置数据呈现图SG所示那样的3维轨迹。考虑沿着该3维轨迹运动时生成的机械声音中具有特征性的频率以及振幅，因为在各驱动轴的物理量中包含这些特征量，所以通过合成根据Χ、Υ以及Z的各驱动轴14的位置数据生成的声音，能够再现与机械声音接近的声音。因此，在为根据从多个轴得到的位置数据计算刀具前端部的轨迹而得到的轨迹时，如图8的H所示，合成多个轴的位置数据，将合成后的数据作为刀具前端部的轨迹的声音数据，通过对其进行声音变换，可以用于机械的调整。作业者可以选择全部的在显示部上构成3维刀具轨迹的轴的位置数据，使用声音合成方法来生成3维刀具轨迹的声音数据，还可以不仅选择构成3维轨迹的轴的位置数据，还选择包含电流等的2个以上的数据来生成合成音。图9表示指定声音变换数据的生成范围的例子。在图9中，如点划线44所示，通过选择显示波形的一部分，仅将选择的范围变换为声音变换数据，作为声音进行输出。在图9的例子中，表示了使用指点设备或触摸面板(未图示)使用四角形44来划定选择波形的一部分(图9的I)，把选择的波形变换为声音数据(图9的J)，作为声音进行输出(图9的K)的例子。在本发明中，在把从驱动轴取得的数据变换为声音时，使用频率解析来仅强调特定的频率的声音，由此能够向作业者提供共振频率等特定的声音。例如，像以下的式(I)所示那样，在把按照预定的采样周期T取得的数据数设为N，把取得的数据设为f (η)的情况下，当进行离散傅立叶变换时计算f (k)。以下如式(2)所示，通过将计算出的f (k)变换为预定的倍率(例如D倍)，计算振幅D倍的f’(k)，并且如式(3)所示通过对f’(k)进行逆离散傅立叶变换，能够生成仅夸张了特定频率的声音(以任意的赔率进行放大)的数据。
权利要求
1.一种机床(10)的数值控制装置(12、112)，其特征在于，具备 驱动轴控制部(16、116)，其控制上述机床(10)的驱动轴(14)； 驱动轴数据存储部(18、118)，其取得上述驱动轴(14)的物理量来作为时间序列数据，并存储该时间序列数据； 显示部(20、120)，其将上述时间序列数据变换为预定的显示形式，作为至少一个显示波形来进行显示； 选择部(22、122)，其能够通过输入操作选择在上述显示部(20、120)中显示的上述显示波形； 声音变换部(24、124)，其将上述选择部(22、122)选择的显示波形变换为能够作为声音输出的形式的声音变换数据；以及 声音输出部(26、126)，其将上述声音变换部(24、124)生成的声音变换数据作为声音进行输出。
2.根据权利要求I所述的机床的数值控制装置，其特征在于， 还具有仿真部(128)，根据参数变更前的时间序列数据来推定在变更了与上述驱动轴(14)的控制有关的参数时取得的时间序列数据，并作为推定时间序列数据来进行计算， 上述显示部(120)把通过上述仿真部(128)计算出的上述推定时间序列数据变换为预定的显示形式，作为显示波形来进行显示。
3.根据权利要求I所述的机床的数值控制装置，其特征在于， 上述声音变换部(24、124)将通过上述选择部(22、122)选择的两个以上的显示波形合成来生成声音合成数据。
4.根据权利要求I所述的机床的数值控制装置，其特征在于， 上述选择部(22、122)能够选择在上述显示部(20、120)中显示的显示波形的部分区域，上述声音变换部(24、124)仅将上述选择部(22、122)选择的显示波形的部分区域变换为声音变换数据。
5.根据权利要求广3的任意一项所述的机床的数值控制装置，其特征在于， 上述声音变换部(24、124)生成使用频率解析将预定的频率的振幅变更为预定的倍率的声音变换数据。
6.根据权利要求I所述的机床的数值控制装置，其特征在于， 上述声音变换部(24、124)生成使用频率解析将上述声音变换数据的频率进行任意位移后的声音变换数据。
全文摘要
本发明提供具备声音变换装置的机床的数值控制装置，使用声音变换单元，即使作业者远离也能够确认机床等的机械声音，能够直观地识别参数的调整的效果。数值控制装置具备驱动轴控制部，其控制驱动轴；驱动轴数据存储部，其取得驱动轴的位置以及电流等物理量来作为时间序列数据，并存储该时间序列数据；显示部，其将该时间序列数据变换为预定的显示形式，作为至少一个显示波形来进行显示；选择部，其能够由作业者通过输入操作选择显示的显示波形；声音变换部，其将选择的显示波形变换为能够作为声音输出的形式的声音变换数据；以及声音输出部，其将生成的声音变换数据作为声音进行输出。
文档编号G05B19/406GK102902233SQ20121025991
公开日2013年1月30日 申请日期2012年7月25日 优先权日2011年7月26日
发明者手塚淳一, 小川肇 申请人:发那科株式会社