一种数控系统、控制方法及控制装置与流程

本发明涉及数控机床技术领域，具体而言，涉及一种数控系统、控制方法及控制装置。

背景技术：

数控机床是一种高精度、高效率的自动化机床，其按照事先编制好的加工程序，自动地对被加工零件进行加工，现有数控机床一般为3轴机床，即X,Y,Z轴，只能沿3个轴移动。但是现有的加工制造过程中经常需要在同一台机床上对同一工件的多个面进行加工，这就需要工作台不但能够前后、左右或者上下移动，还需要能够沿着X轴或者Y轴旋转。

现有技术中，数控机床无法直接扩展伺服轴，如果针对数控机床扩展伺服轴，需要为数控机床增加支持扩展伺服轴的逻辑功能，此时需要使用与数控机床兼容的电机驱动器与电机。或者修改数控机床内置的可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller,PLC)使得PLC通过输入/输出(Input/Output,I/O)信号控制电机驱动器，但是PLC输出的信号具有一定局限性，使得扩展的第四轴智能使用预先设定的几个位置。

综上，现有技术在为数控机床增加支持扩展伺服轴的功能时，存在着对不同型号的电机驱动器及电机的兼容性较差，以及扩展伺服轴的使用局限性较大的问题。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种数控系统、应用方法、控制方法及装置，以提高数控机床在扩展伺服轴的同时对电机驱动器及电机的兼容性以及减少扩展伺服轴的使用局限性。

第一方面，本发明实施例提供了一种数控系统，包括数控机床、伺服轴扩展网关和第四轴执行模块；其中，

所述数控机床，用于生成第一控制指令，并将所述第一控制指令传输给所述伺服轴扩展网关；所述第一控制指令中包括含有所述第四轴执行模组的运行参数；

所述伺服轴扩展网关，用于接收所述第一控制指令，并根据与所述伺服轴扩展网关连接的第四轴执行模组对应的接口类型和所述第一控制指令中的运行参数，确定与所述接口类型对应的第二控制指令；将所述第二控制指令传输给所述第四轴执行模组；

所述第四轴执行模组，用于根据所述第二控制指令，执行第四轴运行操作。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，所述第四轴执行模组包括第四轴电机驱动器和第四轴电机；所述伺服轴扩展网关包括至少一个第一接口、处理器和多个第二接口，所述处理器与所述第一接口和多个所述第二接口连接，所述第一接口与所述数控机床连接，所述多个第二接口中的每个第二接口，和与该第二接口的接口类型对应的第四轴电机驱动器连接；

其中，所述第一接口，用于接收所述数控机床传输的所述第一控制指令；

所述处理器，用于根据与所述第二接口连接的第四轴电机驱动器对应的接口类型和所述第一控制指令中的运行参数，确定与所述接口类型对应的第二控制指令，并将该第二控制指令传输给所述第二接口；

所述多个第二接口中的每个第二接口，用于将接收的所述第二控制指令传输给第四轴电机驱动器。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，

所述第四轴执行模组，还用于根据对所述第二控制指令的执行结果，生成第二反馈信号，并将该第二反馈信号传输给所述伺服轴扩展网关；

所述伺服轴扩展网关，还用于接收所述第二反馈信号，并将该第二反馈信号转换为所述数控机床支持的第一反馈信号，将该第第一反馈信号传输给所述数控机床；

所述数控机床，还用于接收所述第一反馈信号，并根据所述第一反馈信号生成控制所述第四轴执行模组执行后续运行操作的控制指令。

第二方面，本发明实施例还提供了一种控制方法，包括：

数控机床生成第一控制指令，并将所述第一控制指令传输给伺服轴扩展网关；所述第一控制指令中包含第四轴执行模组的运行参数；

所述伺服轴扩展网关接收所述第一控制指令，并根据与所述伺服轴扩展网关连接的所述第四轴执行模组对应的接口类型和所述第一控制指令中的运行参数，确定与所述接口类型对应的第二控制指令；将所述第二控制指令传输给所述第四轴执行模组；

所述第四轴执行模组根据所述第二控制指令，执行第四轴运行操作。

结合第二方面，本发明实施例提供了第二方面的第一种可能的实施方式，还包括：

所述伺服轴扩展网关通过第一接口接收所述数控机床传输的所述第一控制指令；

所述伺服轴扩展网关通过处理器根据与第二接口连接的第四轴电机驱动器对应的接口类型和所述第一控制指令中的运行参数，确定与所述接口类型对应的第二控制指令；

所述伺服轴扩展网关通过所述第二接口将所述第二控制指令传输给所述第四轴电机驱动器。

结合第二方面，本发明实施例提供了第二方面的第二种可能的实施方式，所述第四轴执行模组根据所述第二控制指令，执行第四轴运行操作之后还包括：

所述第四轴执行模组根据对所述第二控制指令的执行结果，生成第二反馈信号，并将该第二反馈信号传输给所述伺服轴扩展网关；

所述伺服轴扩展网关接收所述第二反馈信号，并将该第二反馈信号转换为所述数控机床支持的第一反馈信号，将该第一反馈信号传输给所述数控机床；

所述数控机床接收所述第一反馈信号，并根据所述第一反馈信号生成控制所述第四轴执行模组执行后续运行操作的控制指令。

第三方面，本发明实施例提供了一种控制方法，包括：

伺服轴扩展网关接收第一控制指令，所述第一控制指令中包含第四轴执行模组的运行参数；

根据与伺服轴扩展网关连接的第四轴执行模组对应的接口类型和所述第一控制指令中的运行参数，确定与所述接口类型对应的第二控制指令；

将所述第二控制指令传输给所述第四轴执行模组，所述第二控制指令用于指示所述第四轴执行模组执行第四轴运行操作。

结合第三方面，本发明实施例提供了第三方面的第一种可能的实施方式，所述将所述第二控制指令传输给所述第四轴执行模组之后，还包括：

接收第二反馈信号，所述第二反馈信号由所述第四轴执行模组根据对所述第二控制指令的执行结果生成；

将该第二反馈信号转换为数控机床支持的第一反馈信号；

将该第一反馈信号传输给所述数控机床，所述第一反馈信号用于使得所述数控机床生成控制所述第四轴执行模组执行后续操作的控制指令。

第四方面，本发明实施例提供了一种控制装置，包括：

接收模块，用于接收第一控制指令，所述第一控制指令中包含第四轴执行模组的运行参数；

处理模块，用于根据与伺服轴扩展网关连接的第四轴执行模组对应的接口类型和所述第一控制指令中的运行参数，确定与所述接口类型对应的第二控制指令；

传输模块，用于将所述第二控制指令传输给所述第四轴执行模组，所述第二控制指令用于使得所述第四轴执行模组执行第四轴运行操作。

结合第四方面，本发明实施例提供了第四方面的第一种可能的实施方式，

所述传输模块，还用于接收第二反馈信号，所述第二反馈信号由所述第四轴执行模组根据对所述第二控制指令的执行结果生成；

所述处理模块，还用于将该第二反馈信号转换为数控机床支持的第一反馈信号；

所述接收模块，还用于将该第一反馈信号传输给所述数控机床，所述第一反馈信号用于使得所述数控机床生成控制所述第四轴执行模组执行后续操作的控制指令。

本发明与现有技术中的数控系统相比，从硬件配备上增加了伺服轴扩展网关，数控机床可以不用考虑第四轴执行模组的兼容性问题，只需将控制第四轴执行模组运行的第一控制指令下发给伺服轴扩展网关，由伺服轴扩展网关基于该第一控制指令确定与第四轴执行模组对应的接口类型相匹配的第二控制指令，从而使得数控系统在扩展伺服轴的同时提高了对第四轴执行模组(包括电机驱动器及电机)的兼容性；另外，由于数控机床下发第一控制指令不用受限于预定的第四轴使用位置，从而减少了扩展伺服轴的使用局限性。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，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发明的某些实施例，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示出了本发明实施例所提供的一种数控系统的结构示意图；

图2示出了本发明实施例所提供的另一种数控系统的结构示意图；

图3示出了本发明实施例所提供的一种控制方法流程示意图；

图4示出了本发明实施例所提供的另一种控制方法流程示意图；

图5示出了本发明实施例所提供的一种控制装置的结构示意图。

图标：101-数控机床；102-伺服轴扩展网关；103-第四轴执行模组；201-第一接口；202-处理器；203-第二接口；301-第四轴电机驱动器；302-第四轴电机；501-接收模块；502-处理模块；503-传输模块。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明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发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

本发明实施例1提供了一种数控系统，如图1所示，包括数控机床101、伺服轴扩展网关102和第四轴执行模组103，其中数控机床101、伺服轴扩展网关102和第四轴执行模组103之间有连接关系。

其中，数控机床101，用于生成第一控制指令，并将第一控制指令传输给伺服轴扩展网关102；其中第一控制指令中包含第四轴执行模组103的运行参数。

伺服轴扩展网关102，用于接收第一控制指令，并根据与伺服轴扩展网关102连接的第四轴执行模组103对应的接口类型和第一控制指令中的运行参数，确定与上述接口类型对应的第二控制指令；将该第二控制指令传输给第四轴执行模组103。

第四轴执行模组103，用于根据第二控制指令，执行第四轴运行操作。

其中数控机床101为三轴机床，即X、Y和Z轴，当需要在同一机床上对弓箭的多个面进行加工时，比如需要对某个工件进行旋转切割时，仅仅通过沿X、Y和Z轴进行切割无法做到，则需要扩展第四轴对该工件进行加工。

数控机床101包含数字控制器或者轴控制器，工作人员可在数字控制器或者轴控制器中使用数字指令比如G代码进行编程，以实现对轴的控制，该控制包括转速、方向、位置等。

比如，某一时间段需要对某一工件进行第四轴的加工，工作人员提前在数控机床101中的数字控制器中进行了对第四轴的转速、方向和位置进行了编程，当时间到达时，或者工作人员触发第四轴工作指令时，数控机床101，生成第一控制指令，该控制指令包括第四轴执行模组103工作的转速、方向和位置。

当伺服轴扩展网关102接收到第一控制指令时，会根据其连接的第四轴执行模组103对应的接口类型，将第一控制指令转换成该第四轴执行模组103可以识别的第二控制指令，通过该第二控制指令，控制第四轴执行模组103对相应的工件进行加工。

如图2所示，第四轴执行模组103包括第四轴电机驱动器301和第四轴电机302，伺服轴扩展网关102包括至少一个第一接口201、处理器202和多个第二接口203，且具有对应类型的第一接口驱动和各个第二接口驱动，处理器202与第一接口201和多个第二接口203连接，第一接口201与数控机床101连接，多个第二接口203中的每个第二接口203，和与该第二接口203的接口类型对应的第四轴电机驱动器301连接，为了简便描述，在图2中，仅仅用一个第二接口203进行表述。

其中第一接口201，用于接收数控机床101传输的第一控制指令。

处理器202，用于根据与所述第二接口203连接的第四轴电机驱动器301对应的接口类型和所述第一控制指令中的运行参数，确定与所述接口类型对应的第二控制指令，并将该控制指令传输给第二接口203。

多个第二接口203中的每个第二接口203，用于将接收的第二控制指令传输给第四轴电机驱动器301。

其中，第一接口201包括：以太网接口、USB接口、红外线接口和蓝牙接口中的至少一种，多个第二接口203包括：以太网接口、串行接口和I/O接口中的至少两种，并且第一接口201和第二接口203的类型并不仅仅局限于上述接口类型，在此不再赘述，在图2中，为了简便，仅仅绘制了与一种第二接口203对应的第四轴电机驱动器301。

一种较佳的实施方式，在本发明实施例1提出的技术方案中，其中第四轴执行模组103，还用于根据对第二控制指令的执行结果，生成第二反馈信号，并将该第二反馈信号传输给伺服轴扩展网关102。

伺服轴扩展网关102，还用于接收第二反馈信号，并将该第二反馈信号转换为数控机床101支持的第一反馈信号，将该第一反馈信号传输给数控机床101。

数控机床101，还用于接收第一反馈信号，并根据第一反馈信号生成控制第四轴执行模组103执行后续运行操作的控制指令。

比如第四轴执行模组103中的第四轴电机302执行过程中，会实时或者间隔一定时间根据执行结果生成第二反馈信号，并将该反馈信号发送至第四轴电机驱动器301，再由第四轴电机驱动器301将该第二反馈信号通过与该第四轴电机驱动器301连接的伺服轴扩展网关102中的第二接口203发送至伺服轴扩展网关102，并经过伺服轴扩展网关102中的处理器202的处理转换成数控机床101可识别的第一反馈信号，处理器202将该第一反馈信号通过第一接口201发送至数控机床101，数控机床101接收到该第一反馈信号后生成后续控制指令。

比如，当第一反馈信号指示第四轴电机302完成了全部指定动作时，数控机床101下发停止第四轴电机302工作指令；当第一反馈信号指示第四轴电机302完成了第一阶段的指定动作时，数控机床101下发进行第二阶段的指定工作指令；当第一反馈信号指示第四轴电机302出现某种故障，则数控机床101下发暂停工作指令。

实施例2

本发明实施例2提供了一种控制方法，其方法流程图见图3所示，具体步骤如下所示：

S310，数控机床生成第一控制指令，并将第一控制指令传输给伺服轴扩展网关；第一控制指令中包含第四轴执行模组的运行参数。

S320，伺服轴扩展网关接收第一控制指令，并根据该伺服轴扩展网关了解的第四轴执行模组对应的接口类型和第一控制指令中的运行参数，确定与上述接口类型对应的第二控制指令；将该第二控制指令传输给第四轴执行模组。

S330，第四轴执行模组根据第二控制指令，执行第四轴运行操作。

其中，在S320步骤中，该控制方法还包括如下步骤：

伺服轴扩展网关通过第一接口接收数控机床传输的第一控制指令。

伺服轴扩展网关通过处理器根据与第二接口连接的第四种电机驱动器对应的接口类型和第一控制指令中的运行参数，确定与上述接口类型对应的第二控制指令。

伺服轴扩展网关通过第二接口将第二控制指令传输给第四轴电机驱动器。

其中在步骤S330，即第四轴执行模组根据第二控制指令，执行第四轴运行操作之后，该控制控制方法还包括：

第四轴执行模组根据对第二控制指令的执行结果，生成第二反馈信号，并将该第二反馈信号传输给伺服轴扩展网关。

伺服轴扩展网关接收上述第二反馈信号，并将该第二反馈信号转换为数控机床支持的第一反馈信号，将该第一反馈信号传输给数控机床。

数控机床接收第一反馈信号，并根据第一反馈信号生成控制第四轴执行模组执行后续运行操作的控制指令。

实施例3

本发明实施例3提供了一种控制方法，应用于上述数控系统中的伺服轴扩展网关，其过程流程图见图4所示，其具体步骤如下：

S410，接收第一控制指令，该第一控制指令中包含第四轴执行模组的运行参数。

S420，根据与伺服轴扩展网关连接的第四轴执行模组对应的接口类型和第一控制指令中的运行参数，确定与该接口类型对应的第二控制指令。

S430，将第二控制指令传输给第四轴执行模组，其中第二控制指令用于使得第四轴执行模组执行第四轴运行操作。

其中，在将第二控制指令传输给第四轴执行模组之后，还包括：

接收第二反馈信号，该第二反馈信号由第四轴执行模组根据第二控制指令的执行结果生成。

将该第二反馈信号转换为数控机床支持的第二反馈信号。

将该第一反馈信号传输给数控机床，该第一反馈信号用于使得数控机床生成控制第四轴执行模组执行后续操作的控制指令。

实施例4

本发明实施例4提供了一种控制装置，如图5所示，包括：接收模块501，处理模块502和传输模块503，处理模块502分别与接收模块501和传输模块503连接。

其中，接收模块501，用于接收第一控制指令，该第一控制指令中包括第四轴执行模组103的运行参数。

处理模块502，用于根据与伺服轴扩展网关102连接的第四种执行模组对应的接口类型和第一控制指令中的运行参数，确定与该接口类型对应的第二控制指令。

传输模块503，用于将上述第二控制指令传输给第四轴执行模组103，该第二控制指令用于实时第四轴执行模组103执行第四轴运行操作。

其中传输模块503，还用于接收第二反馈信号，该第二反馈信号由第四轴执行模组103根据对第二控制指令的执行结果生成。

处理模块502，还用于将上述第二反馈信号转换为数控机床101支持的第一反馈信号。

接收模块501，还用于将上述第一反馈信号传输给数控机床101，其中第一反馈信号用于使得数控机床101生成控制第四轴执行模组103执行后续操作的控制指令。

基于上述分析可知，与相关技术中的数控系统相比，本发明从硬件配备上增加了伺服轴扩展网关，数控机床可以不用考虑第四轴执行模组的兼容性问题，只需将控制第四轴执行模组运行的第一控制指令下发给伺服轴扩展网关，由伺服轴扩展网关基于该第一控制指令确定与第四轴执行模组对应的接口类型相匹配的第二控制指令，从而使得数控系统在扩展伺服轴的同时提高了对第四轴执行模组(包括电机驱动器及电机)的兼容性；另外，由于数控机床下发第一控制指令不用受限于预定的第四轴使用位置，从而减少了扩展伺服轴的使用局限性。

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。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，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。

在本发明的描述中，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发明中的具体含义。

最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围。都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。