CN100445910C

CN100445910C - 一个数控轴控制多个伺服轴的方法及其轴扩展控制装置

Info

Publication number: CN100445910C
Application number: CNB2006100219508A
Authority: CN
Inventors: 曹星际; 姜华
Original assignee: NINGJIANG MACHINE TOOL GROUP CO Ltd
Current assignee: NINGJIANG MACHINE TOOL GROUP CO Ltd
Priority date: 2006-09-27
Filing date: 2006-09-27
Publication date: 2008-12-24
Anticipated expiration: 2026-09-27
Also published as: CN1928754A

Abstract

本发明公开了一种一个数控轴控制多个伺服轴的方法及其轴扩展控制装置，属机械设备用数控系统技术领域，包括下述步骤：将轴选信号输入到可编程逻辑控制器后输出到数控轴接口；将机床参考点信号、给定信号、使能信号和位置反馈信号经数控轴接口连接到轴扩展控制装置；轴扩展控制装置将机床参考点信号、给定信号、使能信号和位置反馈信号扩展为多组机床参考点信号、给定信号、使能信号和位置反馈信号；每组信号分别接入相应的任一伺服轴接口；轴选信号控制数控轴接口的机床参考点信号、给定信号、使能信号和位置反馈信号与任一伺服轴接口的相应信号连通。本发明实现了数控系统一个数控轴对多个伺服轴的控制，具有广泛的市场应用前景。

Description

一个数控轴控制多个伺服轴的方法及其轴扩展控制装置

技术领域

本发明涉及机械设备用数控系统技术领域，确切地说涉及一种一个数控轴控制多个伺服轴的方法及其轴扩展控制装置。

背景技术

数控系统制造厂商提供的数控系统商品，通常针对具体的应用对象，分为车床系统(2～3轴)、铣床系统(3～4轴)等，其系统伺服控制轴的硬件接口，与配套的伺服轴是一一对应的。目前，一般经济型数控系统的控制轴数都比较少，对于多轴型数控机床而言，较难解决数控系统配套问题。高性能的数控系统技术多由发达国家所掌握并严加保密，对我们国家实行进口限制，即使进口入我们国家，价格也非常昂贵。将其应用到机床产品中也使其价格成本相应增加，影响产品的市场竞争力；如果使用控制轴数不满足要求的数控系统，机床产品不能进行复杂零件的加工，甚至不能开发生产。

发明内容

本发明旨在针对上述现有技术的不足，提供一种能实现将一个数控轴控制多个伺服轴的方法及其轴扩展控制装置。

为达到上述发明目的，本发明采用了如下技术方案：

一个数控轴控制多个伺服轴的方法，其特征在于包括下述步骤：将轴选信号输入到可编程逻辑控制器，经可编程逻辑控制器处理后输出到数控轴接口；将机床参考点信号、给定信号、使能信号和位置反馈信号经数控轴接口连接到轴扩展控制装置；轴扩展控制装置将机床参考点信号、给定信号、使能信号和位置反馈信号扩展为多组机床参考点信号、给定信号、使能信号和位置反馈信号；每组机床参考点信号、轴选信号、给定信号、使能信号和位置反馈信号分别接入相应的任一伺服轴接口；轴选信号控制数控轴接口的机床参考点信号、给定信号、使能信号和位置反馈信号与任一伺服轴接口的机床参考点信号、给定信号、使能信号和位置反馈信号连通。

所述轴选信号为自动输入方式，利用一组未用的M代码作为伺服轴的选择代码，该选择代码经数控系统编译后，输入到可编程逻辑控制器。

所述轴选信号为手动输入方式，在数控系统操作面板上设置有与伺服轴对应的轴选开关，轴选开关控制轴选信号输入到可编程逻辑控制器。

所述数控轴接口为X轴接口、Y轴接口或Z轴接口。

一个数控轴控制多个伺服轴的方法的轴扩展控制装置，包括轴选择模块、控制信号切换模块、位置反馈信号切换模块、位置反馈信号转换模块和位置反馈信号还原模块，数控轴接口分别与控制信号切换模块、轴选择模块和位置反馈信号还原模块连接；所述位置反馈信号还原模块连接位置反馈信号切换模块；所述轴选择模块连接控制信号切换模块和位置反馈信号切换模块；位置反馈信号切换模块连接位置反馈信号转换模块；控制信号切换模块、位置反馈信号转换模块连接任一伺服轴接口。

任一输出机床参考点信号的伺服轴接口连接控制信号切换模块，所述控制信号切换模块连通输入机床参考点信号的数控轴接口。

输出给定信号、使能信号的数控轴接口与控制信号切换模块连接，所述控制信号切换模块连通任一输入给定信号、使能信号的伺服轴接口。

任一输出位置反馈信号的伺服轴接口与位置反馈信号转换模块连接，所述位置反馈信号转换模块连接位置反馈信号切换模块，所述位置反馈信号切换模块与位置反馈信号还原模块连接，所述位置反馈信号还原模块连接输入位置反馈信号的数控轴接口。

所述伺服轴接口的个数不少于2个。

本发明的优点在于：

1、本发明采用轴选信号控制数控轴接口的机床参考点信号、给定信号、使能信号和位置反馈信号与任一伺服轴接口的机床参考点信号、给定信号、使能信号和位置反馈信号连通。实现了数控系统一个数控轴对多个伺服轴的控制，打破了发达国家对高性能多轴数控系统的技术限制。本发明可广泛应用于数控系统开发，低成本实现伺服轴的扩展，使控制轴数较少的数控系统能有效地、按实际需要增加伺服轴的数量，具备较好的应用前景。复杂型的工件加工质量得到大大提高，为我国低成本、高精度、高效率的机床产品指明了新道路。

2、本发明的轴选信号既可采用手动选择方式，也可采用自动选择方式。满足数控机床的操作要求。

3、通过手动或程序自动进行伺服轴切换后，被选中的扩展轴具有数控系统对伺服控制轴的所有控制功能。包括：各伺服轴的位置控制；各伺服轴的点动、快移控制；各伺服轴自动返回参考点；各伺服轴的自动运行控制。

附图说明

图1为本发明的方法控制流程示意方框图

图2为本发明的轴扩展控制装置的整体结构示意方框图

具体实施方式

实施例1

一个数控轴控制多个伺服轴的方法，包括下述步骤：将轴选信号输入到可编程逻辑控制器，经可编程逻辑控制器处理后输出到数控轴接口1；将机床参考点信号、给定信号、使能信号和位置反馈信号经数控轴接口1连接到轴扩展控制装置；轴扩展控制装置将机床参考点信号、给定信号、使能信号和位置反馈信号扩展为多组机床参考点信号、给定信号、使能信号和位置反馈信号；每组机床参考点信号、轴选信号、给定信号、使能信号和位置反馈信号分别接入到相应的任一伺服轴接口3；轴选信号控制数控轴接口1的机床参考点信号、给定信号、使能信号和位置反馈信号与任一伺服轴接口3的机床参考点信号、给定信号、使能信号和位置反馈信号连通。任一伺服轴接口3的机床参考点信号连接伺服轴参考点开关5；任一伺服轴接口3的给定信号、使能信号连接伺服驱动器6；伺服驱动器6连接伺服轴电机7；与伺服轴电机7同步转动连接的伺服轴编码器8连接伺服轴驱动器6，再与任一伺服轴接口3的位置反馈信号连通。所述轴选信号为手动输入方式，在数控系统4操作面板上设置与伺服轴对应的轴选开关，轴选开关控制轴选信号输入到可编程逻辑控制器。当需要手动操作的伺服轴选定后，有关伺服轴的其他手动操作按原数控系统4的相关操作即可。所述数控轴接口1为Z轴接口。也可为任意定义的X轴、Y轴或其他控制轴接口。一个数控轴控制多个伺服轴的方法的轴扩展控制装置，包括轴选择模块、控制信号切换模块、位置反馈信号切换模块、位置反馈信号转换模块和位置反馈信号还原模块，数控轴接口1分别与控制信号切换模块、轴选择模块和位置反馈信号还原模块连接；所述位置反馈信号还原模块连接位置反馈信号切换模块；所述轴选择模块连通控制信号切换模块和位置反馈信号切换模块；位置反馈信号切换模块连接位置反馈信号转换模块；控制信号切换模块、位置反馈信号转换模块连接任一伺服轴接口3。任一输出机床参考点信号的伺服轴接口3连接控制信号切换模块，所述控制信号切换模块连接输入机床参考点信号的数控轴接口1。输出给定信号、使能信号的数控轴接口1与控制信号切换模块连接，所述控制信号切换模块连通任一输入给定信号、使能信号的伺服轴接口3。任一输出位置反馈信号的伺服轴接口3与位置反馈信号转换模块连接，所述位置反馈信号转换模块连接位置反馈信号切换模块，所述位置反馈信号切换模块与位置反馈信号还原模块连接，所述位置反馈信号还原模块连接输入位置反馈信号的数控轴接口1。所述伺服轴接口3的个数为2个。所述轴选择模块主要由通用逻辑电路组成；所述控制信号切换模块主要由通用小继电器和通用逻辑电路组成；所述位置反馈信号转换模块主要由通用差分线接收器电路组成；位置反馈信号还原电路主要由通用差分线驱动器电路组成；位置反馈信号切换电路主要由通用数据选择器电路组成。

实施例2

一个数控轴控制多个伺服轴的方法，包括下述步骤：将轴选信号输入到可编程逻辑控制器，经可编程逻辑控制器处理后输出到数控轴接口1；将机床参考点信号、给定信号、使能信号和位置反馈信号经数控轴接口1连接到轴扩展控制装置2；轴扩展控制装置2将机床参考点信号、给定信号、使能信号和位置反馈信号扩展为多组机床参考点信号、给定信号、使能信号和位置反馈信号；每组机床参考点信号、轴选信号、给定信号、使能信号和位置反馈信号分别接入相应的任一伺服轴接口3；轴选信号控制数控轴接口1的机床参考点信号、给定信号、使能信号和位置反馈信号与任一伺服轴接口3的机床参考点信号、给定信号、使能信号和位置反馈信号连通。所述轴选信号为自动输入方式，利用一组未用的M代码作为伺服轴的选择代码，该选择代码经数控系统4编译后，输入到可编程逻辑控制器。对扩展伺服轴的自动操作程序为：首先通过用户程序执行相应的M代码，完成扩展伺服轴的程序自动选择；然后执行选定扩展伺服轴的自动返回参考点程序(G28)，使选定的扩展伺服轴完成回参考点工作，建立起工作坐标系，为扩展伺服轴的使用作好准备。当需要的伺服轴准备好后，有关伺服轴的其他程序操作按原数控系统4的相关程序操作即可。所述数控轴接口1为X轴接口。所述伺服轴接口3的个数为5个。一个数控轴控制多个伺服轴的方法的轴扩展控制装置2，包括轴选择模块、控制信号切换模块、位置反馈信号切换模块、位置反馈信号转换模块和位置反馈信号还原模块，数控轴接口1分别与控制信号切换模块、轴选择模块和位置反馈信号还原模块连接；所述位置反馈信号还原模块连接位置反馈信号切换模块；所述轴选择模块连通控制信号切换模块和位置反馈信号切换模块；位置反馈信号切换模块连接位置反馈信号转换模块；控制信号切换模块、位置反馈信号转换模块连接任一伺服轴接口3。任一输入机床参考点信号的伺服轴接口3连接控制信号切换模块，所述控制信号切换模块连接输入机床参考点信号的数控轴接口1。输出给定信号、使能信号的数控轴接口1与控制信号切换模块连接，所述控制信号切换模块连接任一输入给定信号、使能信号的伺服轴接口3。任一输出位置反馈信号的伺服轴接口3与位置反馈信号转换模块连接，所述位置反馈信号转换模块连接位置反馈信号切换模块，所述位置反馈信号切换模块与位置反馈信号还原模块连接，所述位置反馈信号还原模块连接输入位置反馈信号的数控轴接口1。

实施例3

本发明不限于上述实施例，在本发明的构思范围内，本领域的普通技术人员还可对上述实施例做一些显而易见的改变，但这些改变均应落入本发明权利要求的保护范围之内。

Claims

1、一个数控轴控制多个伺服轴的方法，其特征在于包括下述步骤：将轴选信号输入到可编程逻辑控制器，经可编程逻辑控制器处理后输出到数控轴接口(1)；将输入的机床参考点信号、给定信号、使能信号和位置反馈信号经数控轴接口(1)输入到轴扩展控制装置(2)；轴扩展控制装置(2)将机床参考点信号、给定信号、使能信号和位置反馈信号扩展为多组机床参考点信号、给定信号、使能信号和位置反馈信号；每组机床参考点信号、轴选信号、给定信号、使能信号和位置反馈信号分别输入相应的任一伺服轴接口(3)；轴选信号控制数控轴接口(1)的机床参考点信号、给定信号、使能信号和位置反馈信号与任一伺服轴接口(3)的机床参考点信号、给定信号、使能信号和位置反馈信号连通。

2、根据权利要求1所述的一个数控轴控制多个伺服轴的方法，其特征在于：所述轴选信号为自动输入方式，利用一组未用的M代码作为伺服轴的选择代码，该选择代码经数控系统(4)编译后，输入到可编程逻辑控制器。

3、根据权利要求1所述的一个数控轴控制多个伺服轴的方法，其特征在于：所述轴选信号为手动输入方式，在数控系统(4)操作面板上设置与伺服轴对应的轴选开关，轴选开关控制轴选信号输入到可编程逻辑控制器。

4、根据权利要求1或2或3所述的一个数控轴控制多个伺服轴的方法，其特征在于：所述数控轴接口为X轴接口、Y轴接口或Z轴接口。

5、根据权利要求1所述的一个数控轴控制多个伺服轴的方法的轴扩展控制装置，其特征在于：包括轴选择模块、控制信号切换模块、位置反馈信号切换模块、位置反馈信号转换模块和位置反馈信号还原模块，数控轴接口(1)分别与控制信号切换模块、轴选择模块和位置反馈信号还原模块连接；所述位置反馈信号还原模块连接位置反馈信号切换模块；所述轴选择模块连通控制信号切换模块和位置反馈信号切换模块；位置反馈信号切换模块连接位置反馈信号转换模块；控制信号切换模块、位置反馈信号转换模块连接任一伺服轴接口(3)，任一输出机床参考点信号的伺服轴接口(3)连接控制信号切换模块，所述控制信号切换模块连接输入机床参考点信号的数控轴接口(1)，输出给定信号、使能信号的数控轴接口(1)与控制信号切换模块连接，所述控制信号切换模块连通任一输入给定信号、使能信号的伺服轴接口(3)，任一输出位置反馈信号的伺服轴接口(3)与位置反馈信号转换模块连接，所述位置反馈信号转换模块连接位置反馈信号切换模块，所述位置反馈信号切换模块与位置反馈信号还原模块连接，所述位置反馈信号还原模块连接输入位置反馈信号的数控轴接口(1)。

6、根据权利要求5所述的一个数控轴控制多个伺服轴的方法的轴扩展控制装置，其特征在于：所述伺服轴接口(3)的个数不少于2个。