CN107807614A - 一种数控机床加工控制***及控制方法 - Google Patents

一种数控机床加工控制***及控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及机械加工技术领域，公开了一种数控机床加工控制***，包括：数控机床，存储有预设加工指令和协同加工指令，所述预设加工指令用于控制所述数控机床对工件进行加工；机械手，用于上下料和转运所述工件；联络端子板，用于连接所述数控机床和机械手，接收所述数控机床或所述机械手的状态信号，并将所述状态信号发送至主控单元；所述主控单元，用于根据所述状态信号和所述协同加工指令，控制所述机械手和数控机床协同工作。本发明还提供了一种数控机床加工控制方法，应用于上述***。本发明缩短了自动生产线的搭建时间、降低了其搭建难度、节省了数控机床用户的人力成本。

Description

一种数控机床加工控制***及控制方法
技术领域
本发明涉及机械加工技术领域，尤其涉及一种数控机床加工控制***及控制方法。
背景技术
为提高自动化程度、减少人工费用，为数控机床加装上下料用机械手、通过机械手将数控机床连接成自动生产线，已成为数控机床用户的普遍需求。为数控机床加装机械手，需对数控机床的控制电路进行修改，使机械手与数控机床之间通过开关信号交换信息；设计机械手控制器的控制逻辑，并对数控***的PLC程序进行修改，使机械手和数控机床协同工作，完成工件加工。
数控机床用户通常会根据生产需要及市场情况分批购买不同品牌的数控机床，在加装机械手组成自动生产线时，难以全部使用同一品牌的数控机床；而目前存有的数控机床所配备的数控***品牌达几十至上百种之多，各品牌的数控机床的PLC程序的指令***及开发环境自成体系，不可通用。
因此在为同一生产线的不同品牌数控***的数控机床加装机械手时，需单独针对每款数控***，使用不同的PLC程序指令***及开发环境进行修改，才能实现数控机床与机械手之间的协同工作，有较大技术难度，对相关工程技术人员要求较高，耗时耗力，同时也无形中增加了数控机床用户的人力成本。
发明内容
本发明提供了一种数控机床加工控制***及***，用以解决目前为品牌众多的数控机床加装机械手时，需对数控***的PLC程序进行修改，技术难度大且耗时耗力的问题。
本发明实施例一方面提供一种数控机床加工控制***，包括：
数控机床，存储有预设加工指令和协同加工指令，所述预设加工指令用于控制所述数控机床对工件进行加工；
机械手，用于上下料和转运所述工件；
联络端子板，用于连接所述数控机床和机械手，接收所述数控机床或所述机械手的状态信号，并将所述状态信号发送至主控单元；
所述主控单元，用于根据所述状态信号和所述协同加工指令，控制所述机械手和数控机床协同工作。
进一步，上述所述数控机床的数量为若干个，各数控机床用于完成对应加工工序；所述机械手具体用于上下料，并在相邻加工工序的数控机床之间转运所述工件。
进一步，上述数控机床加工控制***还包括I/O端子板，所述主控单元与所述I/O端子板通过串行总线连接，所述I/O端子板包括若干扩展接口，各扩展接口与对应的数控机床通过I/O线连接。
进一步，上述所述I/O端子板和主控单元设于所述机械手侧，各所述数控机床侧均设有所述联络端子板。
进一步，上述所述主控单元用于通过所述联络端子板获取各所述数控机床的所述状态信号。
进一步，上述所述状态信号包括机床防护门开信号、机床防护门关信号、机床卡盘夹紧信号、机床卡盘松开信号、加工运行信号、加工故障信号或加工完成信号。
进一步，上述所述主控单元，具体用于根据所述状态信号和所述协同加工指令，控制所述数控机床打开/关闭机床防护门、夹紧/松开机床卡盘，主控单元还用于控制所述机械手上下料，并在相邻加工工序的数控机床之间转运所述工件。
进一步，上述所述主控单元，还用于发送联机/脱机信号，用于控制所述数控机床相对于所述机械手联机/脱机工作。
另一方面，本发明实施例还提供了一种数控机床加工控制方法，应用于数控机床和机械手之间，所述数控机床存储有预设加工指令和协同加工指令；所述数控机床和机械手通过联络端子板连接，所述方法包括：
获取工件加工前的所述数控机床或所述机械手的状态信号，根据所述加工前的所述数控机床或所述机械手的状态信号，以及所述协同加工指令，控制所述机械手和所述数控机床协同工作，完成所述工件的上料工作；
根据所述预设加工指令控制所述数控机床加工所述工件；
获取所述工件加工后的所述数控机床或所述机械手的状态信号，根据所述工件加工后的所述数控机床或所述机械手的状态信号，以及所述协同加工指令，控制所述机械手和所述数控机床协同工作，完成所述工件的下料工作。
进一步，上述所述工件加工前的所述数控机床或所述机械手的状态信号包括：机械手上料到位信号、机床卡盘夹紧信号、机械手上料完成信号或机床防护门关信号；
所述工件加工后的所述数控机床或所述机械手的状态信号包括：机床防护门开信号、机械手下料到位信号、机床卡盘松开信号或机械手下料完成信号；
所述获取工件加工前的所述数控机床或所述机械手的状态信号，根据所述加工前的所述数控机床或所述机械手的状态信号，以及所述协同加工指令，控制所述机械手和所述数控机床协同工作，完成所述工件的上料工作的步骤，具体包括：
控制机械手夹持工件到达数控机床的卡盘处，生成机械手上料到位信号；
控制所述数控机床的卡盘夹紧，生成所述机床卡盘夹紧信号；
控制所述机械手松开并退出数控机床防护门，生成机械手上料完成信号；
控制所述数控机床的防护门关闭，生成机床防护门关信号；
所述获取所述工件加工后的所述数控机床或所述机械手的状态信号，根据所述工件加工后的所述数控机床或所述机械手的状态信号，以及所述协同加工指令，控制所述机械手和所述数控机床协同工作，完成所述工件的下料工作的步骤，具体包括：
控制所述数控机床的防护门打开，生成机床防护门开信号；
控制所述机械手伸入所述数控机床的防护门，并夹紧所述工件，生成机械手下料到位信号；
控制所述数控机床的卡盘松开，生成所述机床卡盘松开信号；
控制所述机械手夹持所述工件退出数控机床的防护门。
本发明实施例不修改数控机床的PLC程序，通过在预设加工指令中增加与数控机床的数控***对应的协同加工指令，配合联络端子板采集数控机床或所述机械手的状态信号，通过协同加工指令和状态信号来完成数控机床与机械手之间的信号逻辑处理，实现机械手和数控机床协同工作。本发明实施例的协同加工指令可以是根据各品牌的数控机床的数控***预置的，缩短了自动生产线的搭建时间、降低了其搭建难度、节省了数控机床用户的人力成本。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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的附图。
图1是本发明实施例的数控机床加工控制***的结构框图；
图2是图1的详细结构示意图；
图3是图2中的数控机床的详细结构示意图；
图4是本发明实施例的数控机床加工控制方法的流程示意图。
具体实施方式
为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
当本发明实施例提及“第一”、“第二”等序数词时，除非根据上下文其确实表达顺序之意，应当理解为仅仅是起区分之用。
本发明实施例中的步骤标号“S”为“Step”的缩写，作为步骤的简称。本发明实施例中的步骤顺序为示例性的，并不用于限制步骤间的逻辑关系。
本发明实施例中所述的“若干”为两个或两个以上。
第一实施例：
请参照图1、图2和图3所示，本发明实施例提供了一种数控机床加工控制***，包括：
数控机床110，存储有预设加工指令和协同加工指令，所述预设加工指令用于控制所述数控机床对工件进行加工；
机械手120，用于上下料和转运所述工件；
联络端子板130，用于连接所述数控机床110和机械手129，接收所述数控机床110或所述机械手120的状态信号，并将所述状态信号发送至主控单元140；
所述主控单元140，用于根据所述状态信号和所述协同加工指令，控制所述机械手120和数控机床110协同工作。
通常数控机床的数控***的程序指令(预设加工指令)均提供IO控制的专用M代码，本发明实施例可以通过在预设加工指令中增加与该数控***对应的M代码指令行，生成协同加工指令，协同加工指令和状态信号可用于控制机械手120和数控机床110协同工作。
上述数控机床110的数量为若干个，各数控机床110用于完成对应加工工序；所述机械手120具体用于上下料，并在相邻加工工序的数控机床110之间转运所述工件。
在本实施例中，机械手120可以采用桁架机械手，通过桁架机械手将工件从前一工序的数控机床转运到后一工序的机床并进行加工，而整个过程中桁架机械手由主控单元140进行控制，可实现多个品牌的数控***的数控机床组成自动流水线。
目前多台数控机床使用一台机械手进行上下料时，各数控机床的数控***与机械手之间采用并行连接，走线复杂，不便于安装调试及故障维修。
为了克服上述技术缺陷，本发明实施例的机床加工控制***还包括I/O端子板150，所述主控单元140与所述I/O端子板150通过串行总线连接，所述I/O端子板150包括若干扩展接口160，各扩展接口160与对应的数控机床110通过I/O线连接。
在本实施例中，所述I/O端子板150和主控单元140设于所述机械手侧，各所述数控机床110侧均设有所述联络端子板130，各扩展接口160与对应的数控机床110上的联络端子板150连接。
通过采用I/O端子板150和联络端子板130，使得各数控机床110的数控***与机械手120之间可以采用串行连接，布线更加简单，方便了安装调试及故障检修。
在本实施例中，上述所述主控单元140用于通过所述联络端子板130获取各所述数控机床110的所述状态信号。上述所述状态信号包括机床防护门开信号、机床防护门关信号、机床卡盘夹紧信号、机床卡盘松开信号、加工运行信号、加工故障信号或加工完成信号。各种状态信号对应于数控机床110的当前状态。
在本实施例中，主控单元140用于根据所述协同加工指令，控制所述数控机床110打开/关闭机床防护门、夹紧/松开机床卡盘，主控单元140还用于根据状态信号获取数控机床110的当前状态，并根据数控机床110的当前状态，对应控制所述机械手120上下料，或在相邻加工工序的数控机床110之间转运所述工件。
作为对本发明实施例的进一步改进，上述所述主控单元140，还用于发送联机/脱机信号，用于控制所述数控机床110相对于所述机械手120联机/脱机工作。当处于联机状态时，数控机床110与机械手120共同参与自动流水线作业，均受主控单元140控制；当处于脱机(非联机)状态时，数控机床110进行工件加工，但机械手120不执行上下料动作和转运工件的操作，上下料和转运工件的操作可通过人力实现。本发明实施例通过在主控单元140中增加联机/脱机信号，可实现数控机床加工控制***在全自动和半自动加工作业间的便捷转换，以满足数控机床用户的多种需求。
本发明实施例不修改数控机床的PLC程序，通过在预设加工指令中增加与数控机床的数控***对应的协同加工指令，配合联络端子板采集数控机床或所述机械手的状态信号，通过协同加工指令和状态信号来完成数控机床与机械手之间的信号逻辑处理，实现机械手和数控机床协同工作。本发明实施例的协同加工指令可以是根据各品牌的数控机床的数控***预置的，缩短了自动生产线的搭建时间、降低了其搭建难度、节省了数控机床用户的人力成本。
第二实施例：
请参考图4所示，本发明实施例还提供了一种数控机床加工控制方法，应用于数控机床和机械手之间，所述数控机床存储有预设加工指令和协同加工指令；所述数控机床和机械手通过联络端子板连接，所述方法包括：
S101，获取工件加工前的所述数控机床或所述机械手的状态信号，根据所述加工前的所述数控机床或所述机械手的状态信号，以及所述协同加工指令，控制所述机械手和所述数控机床协同工作，完成所述工件的上料工作。
S102，根据所述预设加工指令控制所述数控机床加工所述工件。
S103，获取所述工件加工后的所述数控机床或所述机械手的状态信号，根据所述工件加工后的所述数控机床或所述机械手的状态信号，以及所述协同加工指令，控制所述机械手和所述数控机床协同工作，完成所述工件的下料工作。
本发明实施例的实施主体可以是上述实施例中的主控单元，上述状态信号是即时生成和获取的，主控单元根据状态信号判断数控机床或机械手的当前状态，并控制所述机械手和所述数控机床协同工作。
需要说明的是，步骤S103之后还可以包括主控单元控制机械手完成的转运步骤。
上述所述工件加工前的所述数控机床或所述机械手的状态信号包括：机械手上料到位信号、机床卡盘夹紧信号、机械手上料完成信号或机床防护门关信号；
所述工件加工后的所述数控机床或所述机械手的状态信号包括：机床防护门开信号、机械手下料到位信号、机床卡盘松开信号或机械手下料完成信号；
所述获取工件加工前的所述数控机床或所述机械手的状态信号，根据所述加工前的所述数控机床或所述机械手的状态信号，以及所述协同加工指令，控制所述机械手和所述数控机床协同工作，完成所述工件的上料工作的步骤，具体包括：
控制机械手夹持工件到达数控机床的卡盘处，生成机械手上料到位信号；
控制所述数控机床的卡盘夹紧，生成所述机床卡盘夹紧信号；
控制所述机械手松开并退出数控机床防护门，生成机械手上料完成信号；
控制所述数控机床的防护门关闭，生成机床防护门关信号；
所述获取所述工件加工后的所述数控机床或所述机械手的状态信号，根据所述工件加工后的所述数控机床或所述机械手的状态信号，以及所述协同加工指令，控制所述机械手和所述数控机床协同工作，完成所述工件的下料工作的步骤，具体包括：
控制所述数控机床的防护门打开，生成机床防护门开信号；
控制所述机械手伸入所述数控机床的防护门，并夹紧所述工件，生成机械手下料到位信号；
控制所述数控机床的卡盘松开，生成所述机床卡盘松开信号；
控制所述机械手夹持所述工件退出数控机床的防护门。
本发明实施例不修改数控机床的PLC程序，通过在预设加工指令中增加与数控机床的数控***对应的协同加工指令，配合联络端子板采集数控机床或所述机械手的状态信号，通过协同加工指令和状态信号来完成数控机床与机械手之间的信号逻辑处理，实现机械手和数控机床协同工作。本发明实施例的协同加工指令可以是根据各品牌的数控机床的数控***预置的，缩短了自动生产线的搭建时间、降低了其搭建难度、节省了数控机床用户的人力成本。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种数控机床加工控制***，其特征在于，包括：
数控机床，存储有预设加工指令和协同加工指令，所述预设加工指令用于控制所述数控机床对工件进行加工；
机械手，用于上下料和转运所述工件；
联络端子板，用于连接所述数控机床和机械手，接收所述数控机床或所述机械手的状态信号，并将所述状态信号发送至主控单元；
所述主控单元，用于根据所述状态信号和所述协同加工指令，控制所述机械手和数控机床协同工作。
2.如权利要求1所述的数控机床加工控制***，其特征在于，所述数控机床的数量为若干个，各数控机床用于完成对应加工工序；所述机械手具体用于上下料，并在相邻加工工序的数控机床之间转运所述工件。
3.如权利要求2所述的数控机床加工控制***，其特征在于，还包括I/O端子板，所述主控单元与所述I/O端子板通过串行总线连接，所述I/O端子板包括若干扩展接口，各扩展接口与对应的数控机床通过I/O线连接。
4.如权利要3所述的数控机床加工控制***，其特征在于，所述I/O端子板和主控单元设于所述机械手侧，各所述数控机床侧均设有所述联络端子板。
5.如权利要求4所述的数控机床加工控制***，其特征在于，所述主控单元用于通过所述联络端子板获取各所述数控机床的所述状态信号。
6.如权利要求5所述的数控机床加工控制***，其特征在于，所述状态信号包括机床防护门开信号、机床防护门关信号、机床卡盘夹紧信号、机床卡盘松开信号、加工运行信号、加工故障信号或加工完成信号。
7.如权利要求6所述的数控机床加工控制***，其特征在于，所述主控单元，具体用于根据所述状态信号和所述协同加工指令，控制所述数控机床打开/关闭机床防护门、夹紧/松开机床卡盘，主控单元还用于控制所述机械手上下料，并在相邻加工工序的数控机床之间转运所述工件。
8.如权利要求7所述的数控机床加工控制***，其特征在于，所述主控单元，还用于发送联机/脱机信号，用于控制所述数控机床相对于所述机械手联机/脱机工作。
9.一种数控机床加工控制方法，其特征在于，应用于数控机床和机械手之间，所述数控机床存储有预设加工指令和协同加工指令；所述数控机床和机械手通过联络端子板连接，所述方法包括：
获取工件加工前的所述数控机床或所述机械手的状态信号，根据所述加工前的所述数控机床或所述机械手的状态信号，以及所述协同加工指令，控制所述机械手和所述数控机床协同工作，完成所述工件的上料工作；
根据所述预设加工指令控制所述数控机床加工所述工件；
获取所述工件加工后的所述数控机床或所述机械手的状态信号，根据所述工件加工后的所述数控机床或所述机械手的状态信号，以及所述协同加工指令，控制所述机械手和所述数控机床协同工作，完成所述工件的下料工作。
10.如权利要求9所述的数控机床加工控制方法，其特征在于，所述工件加工前的所述数控机床或所述机械手的状态信号包括：机械手上料到位信号、机床卡盘夹紧信号、机械手上料完成信号或机床防护门关信号；
所述工件加工后的所述数控机床或所述机械手的状态信号包括：机床防护门开信号、机械手下料到位信号、机床卡盘松开信号或机械手下料完成信号；
所述获取工件加工前的所述数控机床或所述机械手的状态信号，根据所述加工前的所述数控机床或所述机械手的状态信号，以及所述协同加工指令，控制所述机械手和所述数控机床协同工作，完成所述工件的上料工作的步骤，具体包括：
控制机械手夹持工件到达数控机床的卡盘处，生成机械手上料到位信号；
控制所述数控机床的卡盘夹紧，生成所述机床卡盘夹紧信号；
控制所述机械手松开并退出数控机床防护门，生成机械手上料完成信号；
控制所述数控机床的防护门关闭，生成机床防护门关信号；
所述获取所述工件加工后的所述数控机床或所述机械手的状态信号，根据所述工件加工后的所述数控机床或所述机械手的状态信号，以及所述协同加工指令，控制所述机械手和所述数控机床协同工作，完成所述工件的下料工作的步骤，具体包括：
控制所述数控机床的防护门打开，生成机床防护门开信号；
控制所述机械手伸入所述数控机床的防护门，并夹紧所述工件，生成机械手下料到位信号；
控制所述数控机床的卡盘松开，生成所述机床卡盘松开信号；
控制所述机械手夹持所述工件退出数控机床的防护门。
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