CN103513608B - 数控机床的控制方法及控制数控机床的控制器 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种数控机床的控制方法及控制数控机床的控制器，该控制方法包括：基于用于控制与数控机床不同的三维测量设备的指令，来生成指示数控机床的操作种类的标志和用于控制数控机床的操作的操作变量；将所述标志存储在标志存储区域中，并且将所述操作变量存储在操作变量存储区域中；通过参考存储在所述标志存储区域中的标志的值来选择要由数控机床执行的操作；以及根据存储在所述操作变量存储区域中的操作变量的值来执行针对所选择的要由数控机床执行的操作的控制。

Description

数控机床的控制方法及控制数控机床的控制器

技术领域

本发明涉及数控机床的控制方法和控制数控机床的控制器。

背景技术

如下技术是公知的：用于数控（NC）机床的、等价于三维测量设备中使用的测量探测器的探测器被安装到数控机床上以在数控机床上进行测量（例如专利文献1）。几家提供NC机床使用的探测器的制造商还提供数据处理软件，该数据处理软件根据用该探测器得到的测量数据执行如几何计算等的计算处理。这些制造商提供用于通过将上述探测器与软件组合而在NC机床上实现测量功能的系统。另一方面，几家提供计算机数控（CNC）三维测量设备的制造商使用三维测量设备的数据处理程序来根据计算机辅助设计（CAD）模型创建CNC三维测量设备中一系列测量操作的测量程序，该测量程序被称为部分程序，然后，将该测量程序转换成每个NC机床的NC控制器用的NC程序，并使用转换后的NC程序提来供可在NC机床上进行测量的系统。与这种把根据CAD模型针对三维测量设备所创建的测量程序转换成NC程序的系统相类似的系统也广泛用于计算机辅助制造（CAM）系统中。

然而，在现有技术的方法中，由于同时把如部分程序等的一系列测量程序转换成NC程序，所以不能进行部分测量或交互测量，因而，测量的灵活性较低。此外，在形成用于进行复杂测量的部分程序时，NC程序数据的量变得很大。因而，由于出现故障时难以指明NC程序上的故障位置，所以找到故障非常耗时，而且维护性能下降。

[相关技术文献]

[专利文献]

[专利文献1]日本特开平5-253800

发明内容

本发明的示例实施例提供一种可根据与三维测量设备的操作相同的操作在NC机床上执行测量的数控机床的控制方法和控制器。

根据本发明示例实施例的数控机床控制方法包括：

基于用于控制和数控机床不同的三维测量设备的指令，来生成指示数控机床的操作种类的标志和用于控制数控机床的操作的操作变量；

将所述标志存储在标志存储区域中，并且将所述操作变量存储在操作变量存储区域中；

通过参考存储在标志存储区域中的标志的值来选择由数控机床执行的操作；以及

根据存储在操作变量存储区域中的操作变量的值来执行对所选择的由数控机床执行的操作的控制。

根据本发明的实施例的控制数控机床的控制器包括：

生成模块，用于基于用于控制和数控机床不同的三维测量设备的指令，来生成指示数控机床的操作种类的标志和用于控制数控机床的操作的操作变量；

存储模块，用于将所述标志存储在标志存储区域中，并且将所述操作变量存储在操作变量存储区域中；

选择模块，用于通过参考存储在标志存储区域中的标志的值来选择由数控机床执行的操作；以及

执行模块，用于根据存储在操作变量存储区域中的操作变量的值来执行对所选择的由数控机床执行的操作的控制。

根据本发明，提供了一种可根据与三维测量设备的操作相同的操作在数控机床上进行测量的数控机床的控制方法和控制器。

附图说明

图1的视图显示根据示例实施例的三维测量系统概述。

图2的视图说明根据示例实施例的三维测量系统的操作概述。

图3A和3B的视图显示根据示例实施例的NC程序的标志存储区域和操作变量存储区域的一个示例。

图4的视图示出根据示例实施例的NC驱动器和NC控制器的处理的示例。

图5的视图说明根据示例实施例的NC机床和NC控制器的块跳转功能。

图6的视图示出根据示例实施例的NC程序的程序代码示例。

具体实施方式

下面参考附图说明根据本发明示例实施例的NC机床的控制方法和控制器。

[三维测量系统概述]

参考图1说明使用根据本发明示例实施例的控制方法、控制程序或控制器的三维测量系统概述。

三维测量系统包括NC机床100、控制NC机床100的NC控制器200、以及为用户提供界面并与NC控制器200进行各种数据的发送/接收的终端设备300。在本系统中，测量探测器连接到NC机床100以利用NC机床100上的测量功能对工件进行三维测量。

可通过终端设备300输入用于三维测量设备的操作命令。终端设备300具有用于三维测量设备的数据处理器320（以下称为数据处理器）。数据处理器320发出用于控制三维测量设备的指令（以下称为测量设备的指令）或者从三维测量设备得到测量结果（以下称为测量设备的数据），以在屏幕上显示该测量结果。终端设备300还包括NC驱动器310，NC驱动器310使得用于三维测量设备的操作的数据处理器320和用于控制NC机床100的NC控制器200连接起来。使用NC驱动器310，如下所述，不具备充分的NC机床知识的用户可像三维测量设备的情况一样在NC机床100上进行测量。

终端设备300可安装在物理上与NC控制器200隔离开的位置，并通过线缆与NC控制器200通信（例如RS-232C、TCP/IP等）。此外，在NC控制器200具有构成方式与用于前端的普通计算机一样的部分的情况下，作为数据处理器320的三维测量设备用的数据处理程序以及NC驱动器310可以内置于NC控制器200的该部分中并且可通过应用程序接口（API）与NC控制器200进行内部通信。

[NC驱动器和NC程序]

下面描述NC驱动器310和NC控制器200中包括的NC程序。

图2的视图说明根据示例实施例的三维测量系统的操作概述。图2示出终端设备300的数据处理器320和NC驱动器310以及NC控制器200的NC程序。

首先，在步骤S101，用户操作终端设备300的屏幕。因而，数据处理器320发送测量设备的指令给NC驱动器310。这里，测量设备的指令不仅包括如移动探测器等的简单指令，还包括便于三维测量（如工件的孔的自动测量等）的相对复杂指令。

随后，在步骤S102，从数据处理器320接收测量设备的指令的NC驱动器310分析测量设备的指令，以把该指令划分成相对简单的操作，例如，图2所示的NC机床100具有的定位、测量、A/C轴旋转、B轴旋转等操作。然后，把划分后的各个操作依次转换成用于选择各种操作的标志和控制操作所用的操作变量（标志和操作变量生成处理）。操作变量的格式符合针对NC机床100的制造商各不相同的NC控制器200和NC机床100的规格。

然后，在步骤S103，NC驱动器310把前一步S102形成的标志和操作变量存储在如NC程序可读的预定寄存器等的存储区域（标志和操作变量存储处理）。

图3A的表格示出NC程序中要用到的标志和操作变量的存储区域的一个示例。在下述说明中，有时把存储标志的区域称为标志存储区域，有时把存储操作变量的区域称为操作变量存储区域。

如图3A所示，标志存储区域和操作变量存储区域根据制造商各自准备的NC程序的规格而不同。例如，对于A公司，标志存储区域用“VC180”指示，并且运动坐标值的操作变量存储区域用“VC181”～“VC183”指示。相比而言，对于B公司，标志存储区域用“R80”指示，并且运动坐标值的操作变量存储区域用“R81”～“R83”指示。

因而，NC驱动器310需要将基于从数据处理器320接收到的测量设备的指令所形成的标志和操作变量存储在分别符合制造商的NC程序规格的适当标志存储区域和操作变量存储区域中。

终端设备300和NC控制器200之间的通信例如通过TCP/IP或RC-232C进行。这取决于每个制造商的NC控制器200的规格。NC驱动器310使用每个制造商所准备的用于通信的API或类模块来与NC控制器200通信。

随后，在步骤S104，NC控制器200的NC程序参照标志存储区域的值（标志）来选择要由NC机床100根据该值执行的操作种类（操作选择处理）。

图3B的表格显示标志值与操作种类分别对应的示例。例如，在标志为“1”的情况下，选择探测器定位作为操作种类。在标志为“2”的情况下，选择工件测量作为操作种类。

然后，NC程序使用操作变量存储区域中存储的操作变量，根据为每类操作准备的处理例程来操作NC机床100（操作执行处理）。由于操作如上所述是相对简单单一的操作，如探测器定位、测量执行、A/C轴旋转、B轴旋转等操作，因而可使NC控制器200的NC程序简单短小。因而，与像一次执行整个测量路径的批处理那样的需要NC程序的现有技术的情况相比，可以极大减少编写NC程序所需的精力。下面描述例程处理。

NC控制器200根据需要把根据NC机床100的状态而变化的状态数据存储在预先准备好的状态数据存储区域中（状态数据存储处理）。

然后，在步骤S105，NC驱动器310参照NC控制器200的状态数据存储区域。然后，NC驱动器310把状态数据转换成适当的测量值以生成数据处理器320可读的测量设备的数据，并把测量设备的数据发送给数据处理器320（测量设备的数据生成处理）。

最后，在步骤S106，数据处理器320计算从NC驱动器310接收到的工件的各种测量值并以用户可用的形式通过终端设备300提供的屏幕输出计算结果。

接下来，通过展示具体示例来描述NC驱动器310和NC程序的详细操作。图4显示使用图3A所示的C公司制造的NC机床的三维测量系统的示例。下述说明主要根据C公司制造的NC机床和NC控制器的规格来给出。然而，C公司的NC机床和NC控制器的规格仅在存储区域的指定或NC代码方面与A公司和B公司的规格稍有不同。C公司的NC驱动器和NC程序的基本结构与A公司和B公司并无不同。

如图4所示，为NC控制器200准备的NC程序包括标志处理器210和操作执行模块220，标志处理器210确定要由NC机床执行的操作种类，操作执行模块220根据操作变量来控制所确定的操作。

在标志处理器210中，通过循环来重复标志值确定处理。对于C公司，通过将作为标志存储区域的“#903”的值和图3B所示的表示操作种类的值进行比较来执行确定标志的处理。然后，根据此处所确定的操作种类，该处理前进到操作执行模块220中的针对各类操作的处理例程。

接下来，下面依次描述NC程序的上述操作的流程。此处所涉及的操作种类是测量执行。

最初，在步骤S201，数据处理器320通过用户操作终端设备300来发出测量设备的指令，并且接收从数据处理器320发出的测量设备的指令的NC驱动器310执行标志和操作变量生成处理。

随后，在步骤S202，NC驱动器310把表示测量的标志值“2”存储在作为标志存储区域的“#903”中，并把X坐标命令值、Y坐标命令值和Z坐标命令值作为操作变量存储在作为操作变量存储区域的“#900”、“#901”和“#902”中（标志和操作变量存储处理）。

然后，在步骤S203，NC程序的标志处理器210参照作为标志存储区域的“#903”。然后，在“#903”指示“1”的情况下，即，在操作种类是探测器定位的情况下，处理前进至操作执行模块220中的用于定位的处理例程220a（步骤S203a）。类似地，在“#903”指示“3”的情况下，即，在操作种类是A/C轴旋转的情况下，处理前进至操作执行模块220中的用于进行A/C轴旋转的处理例程220c（步骤S203c）。在图4所示示例中，由于“#903”指示“2”，所以，处理前进至操作执行模块220中的用于测量执行的处理例程220b（步骤S203b）。

随后，在步骤S204，在操作执行模块220中的用于测量的处理例程220b中发出测量所需的用于NC机床的指令（下文称为机床指令）。在图4所示示例中，通过使用通常为NC机床准备的块跳转功能来进行测量。

这里，下面简单描述块跳转功能。

块跳转功能是指如下功能，其中在探测器向预定位置移动期间某物与该探测器相接触的情况下，该功能停止探测器的后续运动，并执行下一处理。

图5的视图描述块跳转功能的概述。该图显示在探测器从位置P0向P1移动期间探测器和工件在位置P1’处接触的示例。

在执行块跳转功能之前，通过定位将探测器移动到位置P0（步骤S301）。

在该状态下，NC程序将“G31X(x1)Y(y1)Z(z1)”作为块跳转功能的机床指令发出至NC机床100。此处，G31指示表示块跳转功能的NC代码。（x1）、（y1）和（z1）分别是用于指定位置P1的X坐标、Y坐标和Z坐标的值或变量名。根据机床指令，探测器开始从位置P0向位置P1运动。

然后，在步骤S302，在位置P1’处，工件与探测器的端部（尖部）接触。在该瞬间，NC机床100（更特别地，探测器用的控制器（未示出））发出跳转信号给NC控制器200（步骤S303）并把探测器的运动从位置P1’跳转到位置P1（步骤S304）。

之后，NC控制器执行下一处理（步骤S305）。

上面描述了块跳转功能的概述。在NC机床100执行测量时，在NC控制器200中对利用块跳转功能从NC机床发出跳转信号时的位置P1’的坐标（状态数据）进行处理，因而，可简单实现测量。

这里，返回描述NC驱动器310和NC程序的操作。

在步骤S204，从操作执行模块220的处理例程220b发出块跳转功能的机床指令。具体而言，块跳转功能的机床指令对应于“G31X#900Y#901Z#902”。由于x轴的运动坐标值、y轴的运动坐标值和z轴的运动坐标值已被NC驱动器310存储在“#900”、“#901”和“#902”中，所以基本上可用上述一行程序来实现测量。

例如，可用如图6所示的短程序来实现用于测量的处理例程220b。

允许处理例程220b符合图3所示的C公司制造的NC控制器200的规格。在图6中，“#5041”到“#5043”指示用于存储探测器的当前位置的状态数据存储区域。此外，“#995”到“#997”指示用于存储探测器的运动起始点的坐标的状态数据存储区域。

在L102～L104中，由于将探测器的当前位置设为块跳转功能的运动起始点，所以#5041到#5043的值存储在“#995”到“#997”中。

在L105，执行块跳转功能，其中，将“#995”到“#997”指示的坐标设为运动起始点，并且探测器被移动到“#900”到“#902”指示的坐标。

L106～L115示出探测器出现不希望的碰撞时的错误处理，省略其详细描述。

如上所述，在图6所示示例的情况下，用于测量的处理例程220b很简单，因而，处理例程即便包括错误处理最多也不会到20行。这也适于其他操作的处理例程，如运动或A/C轴旋转。即，通过使用NC驱动器310，具备三维测量设备知识的用户可相对容易地开发NC程序，即便该用户不完全理解NC机床100的控制。

随后，在步骤S205，在执行块跳转功能的过程中，在探测器接触到工件时，NC机床100例如把坐标位置（状态数据）保存在“#5061”到“#5063”中，并发出跳转信号给NC控制器200。在NC控制器200接收到跳转信号的情况下，NC控制器200把“#5061”到“#5063”中保存的探测器的坐标位置存储在作为状态数据存储区域的“#904”到“#906”中（步骤S206）。

然后，在步骤S207，NC驱动器310把存储在作为状态数据存储区域的“#904”到“#906”中的坐标位置的状态数据转换成数据处理器320可读的坐标值（测量设备的数据），并把坐标值发送给数据处理器320。

在各自结束NC程序的处理例程后，处理返回标志处理器210（步骤S209）。然而，在处理返回标志处理器210之前，如图6的L115所示，表示操作结束的值“5”被存储在作为标志存储区域的“#903”中。在这种情况下，除非从NC驱动器310向“#903”存储如“1”（探测器定位）、“2”（测量）、“3”（A/C轴旋转）、“4”（B轴旋转）和“7”（NC程序结束）等值中的任何值，否则在标志处理器210中重复循环处理。因而，NC程序可不断检查标志变化。相应地，在示例实施例的NC驱动器310和NC程序组合在一起的情况下，可实现能够针对用户在终端设备300上的操作进行实时处理的三维测量系统。

在现有技术中，首先，使用用于三维测量设备的数据处理程序来生成用于三维测量设备的数据处理程序中的测量路径的数据。然后，测量路径的数据被转换成符合每个NC机床的NC控制器用的NC程序。然后，采用NC程序利用NC机床来实现三维测量。

然而，在这种情况下，总是需要执行整个测量路径。例如，即便只希望测量工件的一部分，也不能部分地执行测量路径。因而，难以实现灵活测量。

另外，对于NC控制器，需要准备用于处理整个测量路径的复杂NC程序。相应地，熟悉NC程序的用户以及不十分了解NC程序知识的用户都需要花极大的时间和精力来开发复杂的NC程序。

另外，在现有技术的方法中，在出现故障时，不易于从大量NC数据或复杂NC程序中指定故障位置，并且不利地，维护性能较低。

在本示例实施例的情况下，NC驱动器310每次都把从数据处理器320发出的测量设备的指令转换成符合NC控制器200的规格的标志和操作变量。此外，在NC程序中，通过循环不断监视标志变化，并且每次根据标志变化对NC机床100进行控制。即，用户操作终端设备300从而用户可用NC机床100大体实时地进行三维测量。如上所述，在示例实施例中，由于通过用户操作实现了实时控制，因而可灵活地满足用户希望进行的特殊测量，这不同于如连续执行一系列测量路径的批处理那样的现有技术处理方法。

此外，由于仅组合简单的如定位或块跳转功能等的NC代码就可实现测量设备的指令，所以可准备简单短小的NC程序。因而，和现有技术的开发成本相比，可极大降低NC程序的开发成本。

此外，通过使用NC驱动器310，例如，在现有技术中用户使用三维测量设备进行三维测量的情况下所使用的完整数据处理程序可原封不动地使用。在这种情况下，即便系统出故障，也可由三维测量设备的数据处理来指定故障部分。此外，如上所述，由于NC程序自身简单，所以与现有技术的情况相比，维护性能可更高。

Claims (3)

1.一种数控机床的控制方法，其特征在于，包括：

基于用于控制与所述数控机床不同的三维测量设备的指令，来生成用于指示所述数控机床的操作种类的标志和用于控制所述数控机床的所述种类的操作的操作变量，其中所述指令被划分成所述数控机床所具有的多个操作，然后各个操作被依次转换成所述标志和所述操作变量；

将所述标志存储在标志存储区域中，并且将所述操作变量存储在操作变量存储区域中；

通过参考存储在所述标志存储区域中的标志的值，来选择要由所述数控机床执行的操作；以及

根据存储在所述操作变量存储区域中的操作变量的值，来执行针对所选择的要由所述数控机床执行的操作的控制。

2.根据权利要求1所述的控制方法，其中，还包括：

接收根据所述数控机床中所提供的探测器的状态而变化的状态数据，并将所述状态数据存储在状态数据存储区域中；以及

基于存储在所述状态数据存储区域中的状态数据的值来生成用于所述三维测量设备的数据处理器能够读取的数据。

3.一种控制数控机床的控制器，其特征在于，包括：

生成模块，用于基于用于控制与所述数控机床不同的三维测量设备的指令，来生成用于指示所述数控机床的操作种类的标志和用于控制所述数控机床的所述种类的操作的操作变量，其中所述指令被划分成所述数控机床所具有的多个操作，然后各个操作被依次转换成所述标志和所述操作变量；

存储模块，用于将所述标志存储在标志存储区域中，并且将所述操作变量存储在操作变量存储区域中；

选择模块，用于通过参考存储在所述标志存储区域中的标志的值，来选择要由所述数控机床执行的操作；以及

执行模块，用于根据存储在所述操作变量存储区域中的操作变量的值，来执行针对所选择的要由所述数控机床执行的操作的控制。