數(shù)控裝置和數(shù)控設備的制作方法
【專利摘要】數(shù)控裝置包括上下料控制電路(15)、內(nèi)部總線(16)、數(shù)控機床的控制電路(11)、一個輸入／輸出接口(12)、一個人機接口(13)和一個驅(qū)動接口(14)。上下料控制電路通過內(nèi)部總線與數(shù)控機床的控制電路電連接，與數(shù)控機床的控制電路共用輸入／輸出接口、人機接口和驅(qū)動接口。上下料控制電路包括輸入／輸出控制電路(151)和上下料機械部件的運動控制電路(152)。輸入／輸出控制電路包括與運動控制電路電連接的第一連接端子和第二連接端子；運動控制電路包括第三連接端子。數(shù)控機床的控制電路包括：通過內(nèi)部總線與第二連接端子電連接的第四連接端子和通過內(nèi)部總線與第三連接端子電連接的第五連接端子。本實用新型還提供一種數(shù)控設備，以降低成本。
【專利說明】數(shù)控裝置和數(shù)控設備
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及數(shù)控技術，特別是數(shù)控裝置和數(shù)控設備。
【背景技術】
[0002]在現(xiàn)代機械工業(yè)中，數(shù)控機床是指由程序控制執(zhí)行預定動作的機床。例如:通過控制刀具切削毛坯料，將毛坯料加工成半成品或者成品。但是，將毛坯料裝載在數(shù)控機床或者從數(shù)控機床上將半成品或者成品卸載主要由操作人員手動完成，這造成了人力的浪費和效率的下降。
[0003]為了解決上述技術問題，現(xiàn)有的主要方案是:在數(shù)控機床上安裝兩軸或者多軸機械手替代操作人員，并通過配置獨立的上下料控制裝置來控制該兩軸或者多軸機械手將毛坯料裝載在機床上，或者從機床上將半成品或者成品卸載(即上下料)。圖1用以說明現(xiàn)有數(shù)控機床機械手的控制裝置的示意圖。如圖1所示，數(shù)控機床32包括一個人機接口(HumanMachine Interface，簡稱HMI) 322、一個數(shù)控機床的控制電路321、一個驅(qū)動接口 323、和一個輸入/輸出接口(即I / O接口)324。上下料控制裝置31與數(shù)控機床的控制電路321電連接，上下料控制裝置31包括:一個人機接口 311、一個控制電路312、一個驅(qū)動接口 313、和一個輸入/輸出接口 314。其中，該控制電路312可以通過輸入/輸出接口 314或者以太網(wǎng)總線315與數(shù)控機床的控制電路321電連接(圖1中以以太網(wǎng)總線315為例)，以在上下料控制裝置31的控制電路312和數(shù)控機床的控制電路321之間進行數(shù)據(jù)通信。上下料控制裝置31的驅(qū)動接口 313通過伺服驅(qū)動器33與兩軸或者多軸機械手34電連接。數(shù)據(jù)機床32的控制電路321和上下料控制裝置31分別設置在各自的柜體或者殼體中。
[0004]但在這種結(jié)構中，數(shù)控機床32和上下料控制裝置31中要分別設置人機接口、驅(qū)動接口和輸入/輸出接口，并且要分別為數(shù)控機床32的控制電路321和上下料控制裝置31設置柜體或者殼體。
實用新型內(nèi)容
[0005]本實用新型提出了一種數(shù)控裝置和數(shù)控設備，以有效地降低成本。
[0006]本實用新型提供一種數(shù)控裝置，其包括上下料控制電路、內(nèi)部總線、數(shù)控機床的控制電路、一個輸入/輸出接口、一個人機接口和一個驅(qū)動接口。數(shù)控機床的控制電路分別與輸入/輸出接口、人機接口和驅(qū)動接口電連接。上下料控制電路通過內(nèi)部總線與數(shù)控機床的控制電路電連接，與數(shù)控機床的控制電路共用輸入/輸出接口、人機接口和驅(qū)動接口，上下料控制電路包括輸入/輸出控制電路和上下料機械部件的運動控制電路。輸入/輸出控制電路包括與上下料機械部件的運動控制電路電連接的一個第一連接端子和一個第二連接端子。上下料機械部件的運動控制電路包括一個第三連接端子。數(shù)控機床的控制電路包括:通過內(nèi)部總線與第二連接端子電連接的一個第四連接端子和通過內(nèi)部總線與第三連接端子電連接的一個第五連接端子。
[0007]需要說明的是，在本實用新型中“連接端子”表示內(nèi)設于電路的電路接口，用于區(qū)別所述輸入/輸出接口、人機接口和驅(qū)動接口這樣的電路外部接口。
[0008]優(yōu)選地，所述輸入/輸出控制電路為現(xiàn)場可編程門陣列。
[0009]優(yōu)選地，所述第一連接端子為雙口隨機存取存儲器。
[0010]優(yōu)選地，所述第二連接端子為串行外設接口 ；所述第四連接端子為串行外設接口。
[0011]優(yōu)選地，所述第五連接端子為以太網(wǎng)接口 ；所述第三連接端子為以太網(wǎng)接口。
[0012]優(yōu)選地，所述輸入/輸出控制電路還包括配置連接端子；所述上下料機械部件的運動控制電路還包括第六連接端子，所述第六連接端子與所述配置連接端子電連接。
[0013]本實用新型還提供一種數(shù)控設備，其包括伺服驅(qū)動器、上下料的機械部件和如上述所述的數(shù)控裝置，伺服驅(qū)動器與上下料的機械部件電連接，伺服驅(qū)動器與數(shù)控裝置的驅(qū)動接口電連接。
[0014]與設置獨立的上下料裝置來控制機械手實現(xiàn)上下料相比，本實用新型的數(shù)控裝置使得數(shù)控機床的控制電路和上下料控制電路能夠共用一個輸入/輸出接口，一個人機接口和一個驅(qū)動接口，同時上下料控制電路可以設置在數(shù)控機床的控制電路的柜體或者殼體中，無需再為上下料的控制設置設置單獨的柜體或者殼體，從而有效地優(yōu)化了數(shù)控裝置，降低了成本。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]下面將通過參照附圖詳細描述本實用新型的優(yōu)選實施例，使本領域的普通技術人員更清楚本實用新型的上述及其它特征和優(yōu)點，附圖中:
[0016]圖1是用說明現(xiàn)有數(shù)控機床機械手的控制裝置的示意圖；
[0017]圖2為本實用新型數(shù)控裝置的實施例一的結(jié)構示意圖；
[0018]圖3為本實用新型數(shù)控裝置的實施例二的結(jié)構示意圖；
[0019]圖4為本實用新型數(shù)控裝置的實施三的電路原理示意圖；
[0020]圖5為本實用新型數(shù)控設備的結(jié)構示意圖。
【具體實施方式】
[0021]為使本實用新型的目的、技術方案和優(yōu)點更加清楚，下面以實施例對本實用新型進一步詳細說明。
[0022]實施例一
[0023]圖2為本實用新型數(shù)控裝置的實施例一的結(jié)構示意圖，如圖2所示，本實施例的數(shù)控裝置包括:數(shù)控機床的控制電路11、一個輸入/輸出接口 12、一個人機接口 13、一個驅(qū)動接口 14、上下料控制電路15和內(nèi)部總線16。數(shù)控機床的控制電路11分別與輸入/輸出接口 12、人機接口 13和驅(qū)動接口 14電連接。上下料控制電路15通過內(nèi)部總線16與數(shù)控機床的控制電路11電連接，上下料控制電路15與數(shù)控機床的控制電路11共用輸入/輸出接口 12、人機接口 13和驅(qū)動接口 14。
[0024]上下料控制電路15包括輸入/輸出控制電路151和上下料機械部件的運動控制電路152。現(xiàn)場可編程門陣列(Field-Programmable Gate Array,簡稱FPGA)用作輸入/輸出控制電路151，例如可以選用型號為EP4CE6F1717N的FPGA。輸入/輸出控制電路151具體包括:與上下料機械部件的運動控制電路152電連接的第一連接端子1511和第二連接端子1512。上下料機械部件的運動控制電路152可為型號為MPC8313的芯片，該運動控制電路包括第三連接端子接口 1521。數(shù)控機床的控制電路11包括:通過該內(nèi)部總線16與該第二連接端子1512電連接的第四連接端子111，和通過該內(nèi)部總線16與該第三連接端子1521電連接的第五連接端子112。
[0025]第一連接端子1511和第二連接端子1512內(nèi)置在輸入/輸出控制電路151中；第三連接端子1521內(nèi)置在上下料機械部件的運動控制電路152中。
[0026]在工作過程中，人機接口 13可以接收用戶指令。數(shù)控機床的控制電路11接收到該操作指令后，通過數(shù)控機床的控制電路11的第四連接端子111和內(nèi)部總線16，傳輸給輸入/輸出控制電路151的第二連接端子1512，輸入/輸出控制電路151將該操作指令進行轉(zhuǎn)換處理，并將轉(zhuǎn)換處理后的使能信號通過第一連接端子1511傳輸給上下料機械部件的運動控制電路152，由上下料機械部件的運動控制電路152根據(jù)該使能信號生成運動控制信號，該運動控制信號通過第三連接端子1521和內(nèi)部總線16傳輸給第五連接端子112，以使得數(shù)控機床的控制電路11接收該運動控制信號，并將其傳輸給驅(qū)動接口 14。由于驅(qū)動接口 14與伺服驅(qū)動器電連接，該伺服驅(qū)動器與上下料的機械部件電連接，因此，可以控制該機械部件根據(jù)該運動控制信號執(zhí)行相應的上下料動作。
[0027]在本實施例中，和設置獨立的上下料裝置來控制機械手實現(xiàn)上下料的現(xiàn)有技術相t匕，本實用新型的數(shù)控裝置使得數(shù)控機床的控制電路和上下料控制電路能夠共用一個輸入/輸出接口，人機接口和驅(qū)動接口。同時，上下料控制電路可以設置在數(shù)控機床控制電路的柜體或者殼體中，無需再為其設置單獨的柜體或殼體，從而有效地優(yōu)化了數(shù)控裝置，降低了成本。
[0028]實施例二
[0029]圖3為本實用新型發(fā)明數(shù)控裝置的實施例二的結(jié)構示意圖，在上述圖所示實施例一的基礎上，本實施例中輸入/輸出控制電路151為Altera公司生產(chǎn)的型號為EP3C40F324C6的可編程器件。
[0030]可選地，輸入/輸出控制電路151中的第一連接端子1511為雙口隨機存取存儲器，第二連接端子1512為串行外設接口 (Serial Peripheral Interface，簡稱SPI)，該SPI可為王接口。
[0031]可選地，第四連接端子111為SPI，第五連接端子112為以太網(wǎng)接口。RJ45接口用作該以太網(wǎng)接口。
[0032]可選地，第三連接端子1521為以太網(wǎng)接口，例如為增強型三速以太網(wǎng)控制器。
[0033]可選地，輸入/輸出控制電路151還包括配置連接端子1513 ;上下料機械部件的運動控制電路152還包括第六連接端子1522，該第六連接端子1522與配置連接端子1513電連接。該第六連接端子1522可為SPI。其中，該第六連接端子1522內(nèi)置在上下料機械部件的運動控制電路152中，該配置連接端子1513內(nèi)置在輸入/輸出控制電路151上。
[0034]在本實施例中，輸入/輸出控制電路151在掉電后，其配置信息會丟失，因此在重新上電后，需要通過配置連接端子1513接收來自上下料機械部件的運動控制電路152的配置信號，并根據(jù)該配置信號，對輸入/輸出控制電路151重新進行配置。
[0035]可選地，上下料機械部件的運動控制電路152為Intel公司的ATOM E600系列芯片。[0036]在本實施例中，采用FPGA用作輸入/輸出控制電路151，且輸入/輸出控制電路151采用SPI和雙口隨機存取存儲器，來實現(xiàn)與數(shù)控機床的控制電路11上對應的SPI和以太網(wǎng)控制器的電連接，這使得本實用新型整體電路設計結(jié)構簡單，且其運行速度較快。
[0037]實施例三
[0038]圖4為本實用新型數(shù)控裝置的實施三的電路原理示意圖，在上述實施例二的基礎上，如圖4所示，輸入/輸出控制電路151為FPGA，該上下料機械部件的運動控制電路152為 MPC8313。
[0039]參見圖4，具體地輸入/輸出控制電路151還包括電池電壓監(jiān)測元件。上下料機械部件的運動控制電路152還包括:雙倍速率同步動態(tài)隨機存儲器的控制器(例如可使用型號為MT47H32M16的控制器)、集成電路總線、本地總線控制器、中斷請求I和中斷請求0，以及總線擴展器0、1、2和31。
[0040]另外，如圖4所示，數(shù)控裝置還可以包括下述至少一個外圍電路:電池電壓監(jiān)測元件、溫度傳感器、第一振蕩器、第二振蕩器、閃存、靜態(tài)隨機存儲器、電池、實時時鐘、雙倍速率同步動態(tài)隨機存儲器、電平轉(zhuǎn)換電路(例如可使用74LVC245芯片)、或非門以及非門等。具體地，電池電壓監(jiān)測元件與電壓監(jiān)測元件電連接。溫度傳感器與上下料機械部件的運動控制電路152中的集成電路總線電連接，用于檢測上下料機械部件的運動控制電路152的溫度。第一振蕩器與輸入/輸出控制電路151電連接；第二振蕩器與上下料機械部件的運動控制電路152電連接。閃存和靜態(tài)隨機存儲器均與上下料機械部件的運動控制電路152中的本地總線控制器電連接；電池與靜態(tài)隨機存儲器電連接，并通過實時時鐘與上下料機械部件的運動控制電路152中的集成電路總線電連接；雙倍速率同步動態(tài)隨機存儲器與運動控制電路152中的雙倍速率同步動態(tài)隨機存儲器的控制器電連接。
[0041]更為具體的，第一連接端子1511為雙口隨機存取存儲器，且通過電平轉(zhuǎn)換電路與該上下料機械部件的運動控制電路152電連接；該第六連接端子1522通過或非門以及非門與配置連接端子1513電連接；第三連接端子1521與第五連接端子112電連接。其中，雙口隨機存取存儲器通過數(shù)據(jù)線(其包括:LCS3、RcUWE[O: 1]、D[0: 15]和ADDR[0: 15])與上下料機械部件的運動控制電路152電連接。
[0042]圖5為本實用新型數(shù)控設備的結(jié)構示意圖，如圖5所示，本實施例的數(shù)控設備包括:伺服驅(qū)動器21、上下料的機械部件22和數(shù)控裝置23 ;其中，數(shù)控裝置23可以為上述實施一至三任一所述的數(shù)控裝置，其實現(xiàn)原理類似，此處不再贅述。伺服驅(qū)動器21與該上下料的機械部件22電連接，該伺服驅(qū)動器21與該數(shù)控裝置23中的驅(qū)動接口電連接。
[0043]和設置獨立的上下料裝置來控制機械手實現(xiàn)上下料的現(xiàn)有技術相比，本實用新型的數(shù)控裝置和數(shù)控設備使得數(shù)控機床的控制電路和上下料控制電路共用一個輸入/輸出接口、人機接口和驅(qū)動接口，同時上下料控制電路可以設置在數(shù)控機床控制電路的柜體中，無需再為其設置單獨的柜體，從而有效地優(yōu)化了數(shù)控裝置，降低了成本。
[0044]以上所述僅為本實用新型的較佳實施例而已，并不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。
【權利要求】
1.一種數(shù)控裝置，其包括上下料控制電路(15)、內(nèi)部總線(16)、數(shù)控機床的控制電路(11)、一個輸入/輸出接口(12)、一個人機接口(13)和一個驅(qū)動接口(14)； 所述數(shù)控機床的控制電路(11)分別與所述輸入/輸出接口(12)、所述人機接口(13)和所述驅(qū)動接口(14)電連接； 其特征在于:所述上下料控制電路(15)通過所述內(nèi)部總線(16)與所述數(shù)控機床的控制電路(11)電連接，與所述數(shù)控機床的控制電路(11)共用所述輸入/輸出接口(12)、所述人機接口(13)和所述驅(qū)動接口(14)，所述上下料控制電路(15)包括輸入/輸出控制電路(151)和上下料機械部件的運動控制電路(152)，所述輸入/輸出控制電路(151)包括與所述上下料機械部件的運動控制電路(152)電連接的一個第一連接端子(1511)和一個第二連接端子(1512)，所述上下料機械部件的運動控制電路(152)進一步包括一個第三連接端子(1521)； 所述數(shù)控機床的控制電路(11)包括:通過所述內(nèi)部總線(16)與所述第二連接端子(1512)電連接的一個第四連接端子(111)，和通過所述內(nèi)部總線(16)與所述第三連接端子(1521)電連接的一個第五連接端子(112)。
2.根據(jù)權利要求1所述的數(shù)控裝置，其特征在于，所述輸入/輸出控制電路(151)為現(xiàn)場可編程門陣列。
3.根據(jù)權利要求2所述的數(shù)控裝置，其特征在于，所述第一連接端子(1511)為雙口隨機存取存儲器。
4.根據(jù)權利要求2所述的數(shù)控裝置，其特征在于，所述第二連接端子(1512)和所述第四連接端子(111)均為串行外設接口。
5.根據(jù)權利要求3所述的數(shù)控裝置，其特征在于，所述第三連接端子(1521)和所述第五連接端子(112)均為以太網(wǎng)接口。
6.根據(jù)權利要求2所述的數(shù)控裝置，其特征在于，所述輸入/輸出控制電路(151)還包括配置連接端子(1513);所述上下料機械部件的運動控制電路(152)還包括一個第六連接端子(1522)，所述第六連接端子(1522)與所述配置連接端子(1513)電連接。
7.—種數(shù)控設備，其特征在于，該數(shù)控設備包括:伺服驅(qū)動器、上下料的機械部件和如權利要求1至6任一所述的數(shù)控裝置；其中，所述伺服驅(qū)動器與所述上下料的機械部件電連接，所述伺服驅(qū)動器與所述數(shù)控裝置的所述驅(qū)動接口電連接。
【文檔編號】G05B19/414GK203745855SQ201420151224
【公開日】2014年7月30日 申請日期:2014年3月31日 優(yōu)先權日:2014年3月31日
【發(fā)明者】李 浩, 孟爾平, 王倩, 范順杰 申請人:西門子（中國）有限公司