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1、(10)申请公布号 CN 102411340 A(43)申请公布日 2012.04.11CN102411340A*CN102411340A*(21)申请号 201110449154.5(22)申请日 2011.12.29G05B 19/4103(2006.01)(71)申请人湖南省耐为数控技术有限公司地址 410116 湖南省长沙市雨花区环保科技产业园创业中心五楼振华路199号(72)发明人肖新皇 万炳呈(74)专利代理机构北京康信知识产权代理有限责任公司 11240代理人吴贵明(54) 发明名称机床控制器(57) 摘要本发明提供了一种机床控制器，包括管理单元、通讯模块及控制单元。管理单元经通。
2、讯模块发送指令给控制单元，控制单元包括译码模块、判断模块及插补模块，译码模块将指令进行译码，插补模块包括粗插补模块及与粗插补模块连接的精插补模块。其中，判断模块判断指令，当指令为进给指令，调用粗插补模块，粗插补模块根据进给指令计算出脉冲频率及脉冲数。精插补模块包括至少一个脉冲信号发生器，控制单元还包括基准模块，基准模块输出基准源给脉冲信号发生器。脉冲信号发生器根据粗插补模块的计算出的脉冲频率及脉冲数控制基准源的输出，从而发出均匀的脉冲信号。本发明的机床控制器能够快速地输出均匀的脉冲，从而能够驱动机床平稳高速地运行。(51)Int.Cl.(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请权。
3、利要求书 1 页 说明书 4 页 附图 2 页CN 102411350 A 1/1页21.一种机床控制器，包括管理单元(1)、通讯模块(3)及控制单元(5)，其中，所述管理单元(1)包括程序编译模块(11)及输入输出模块(13)，所述程序编译模块(11)编译指令，所述输入输出模块(13)将所述指令经所述通讯模块(3)发送给所述控制单元(5)，所述控制单元(5)包括译码模块(51)，所述译码模块(51)将所述指令进行译码，其特征在于，所述控制单元还包括判断模块(53)及插补模块(55)，所述插补模块(55)包括粗插补模块(551)及与所述粗插补模块(551)连接的精插补模块(553)，其中，所述。
4、判断模块(53)与所述粗插补模块(551)连接，所述判断模块(53)判断所述指令，当所述指令为进给指令，调用所述粗插补模块(551)，所述粗插补模块(551)根据所述进给指令计算出脉冲频率及脉冲数；所述精插补模块(553)包括至少一个脉冲信号发生器，所述控制单元(5)还包括基准模块(50)，所述脉冲信号发生器分别连接所述粗插补模块(551)和所述基准模块(50)，所述基准模块(50)输出基准源给所述脉冲信号发生器，所述脉冲信号发生器根据所述粗插补模块(551)的计算出的所述脉冲频率及所述脉冲数控制所述基准源的输出，从而发出均匀的脉冲信号。2.根据权利要求1所述的机床控制器，其特征在于，所述脉冲。
5、信号发生器包括至少一个第一定时器(555)及至少一个与所述第一定时器(555)对应连接的第二定时器(557)。3.根据权利要求2所述的机床控制器，其特征在于，所述第一定时器(555)的第一计数值等于所述脉冲频率，所述第二定时器(557)的第二计数值等于所述脉冲数的两倍。4.根据权利要求3所述的机床控制器，其特征在于，所述基准模块(50)输出所述基准源给所述第一定时器(555)，所述第一定时器(555)计数并控制所述基准源的输出，在所述计数达到所述第一计数值的过程中，所述第二定时器(557)的输出引脚一直处于高电平或低电平状态。5.根据权利要求4所述的机床控制器，其特征在于，当所述第一定时器(5。
6、55)的计数达到所述第一计数值时，所述第一定时器(555)发出第一信号给所述第二定时器(557)，且所述第一定时器(555)自动重置重新开始计数。6.根据权利要求5所述的机床控制器，其特征在于，所述第二定时器(557)每接收一次所述第一信号，所述第二定时器(557)的输出引脚发生一次高低电平的变换。7.根据权利要求6所述的机床控制器，其特征在于，所述第二定时器(557)每接收一次所述第一信号，所述第二定时器(557)就递增地计一个数，所述第二定时器(557)每计一个数，所述第二定时器(557)的输出引脚发生所述高低电平的变换，所述高电低平的变换从而形成所述脉冲信号。8.根据权利要求7所述的机床。
7、控制器，其特征在于，当所述第二定时器(557)的计数达到所述第二计数值时，所述第二定时器(557)的输出引脚发生了次数为所述第二计数值的所述高低电平的变换。9.根据权利要求8所述的机床控制器，其特征在于，所述第二定时器(557)的输出引脚连接于伺服驱动器(7)，所述第二定时器(557)将所述脉冲信号输出给所述伺服驱动器(7)。10.根据权利要求1所述的机床控制器，其特征在于，所述控制单元(5)还包括控制模块(57)，当所述指令为非进给指令，所述控制模块(57)根据所述非进给指令对机床进行控制。权 利 要 求 书CN 102411340 ACN 102411350 A 1/4页3机床控制器技术领。
8、域0001 本发明涉及数控领域，特别地，涉及一种机床控制器。背景技术0002 目前，机床控制器的高速精插补器是采用微处理器或者微控制器的PWM(Pulse Width Modulation脉冲宽度调制)模块进行脉冲输出控制的，但是，采用微处理器或者微控制器的PWM模块进行脉冲控制存在如下缺点：PWM模块输出的脉冲，其均匀性得不到保证，使得机床难以平稳运行。发明内容0003 本发明目的在于提供一种机床控制器，以解决现有的高速精插补器中的PWM模块输出的脉冲，其均匀性得不到保证的技术问题。0004 为实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种机床控制器，包括管理单元、通讯模块及控制单元，其中，。
9、管理单元包括程序编译模块及输入输出模块，程序编译模块编译指令，输入输出模块将指令经通讯模块发送给控制单元，控制单元包括译码模块，译码模块将指令进行译码，控制单元还包括判断模块及插补模块，插补模块包括粗插补模块及与粗插补模块连接的精插补模块，其中，判断模块与粗插补模块连接，判断模块判断指令，当指令为进给指令，调用粗插补模块，粗插补模块根据进给指令计算出脉冲频率及脉冲数；精插补模块包括至少一个脉冲信号发生器，控制单元还包括基准模块，脉冲信号发生器分别连接粗插补模块和基准模块，基准模块输出基准源给脉冲信号发生器，脉冲信号发生器根据粗插补模块的计算出的脉冲频率及脉冲数控制基准源的输出，从而发出均匀的脉。
10、冲信号。0005 进一步地，脉冲信号发生器包括至少一个第一定时器及至少一个与第一定时器对应连接的第二定时器。0006 进一步地，第一定时器的第一计数值等于脉冲频率，第二定时器的第二计数值等于脉冲数的两倍。0007 进一步地，基准模块输出基准源给第一定时器，第一定时器计数并控制基准源的输出，在计数达到第一计数值的过程中，第二定时器的输出引脚一直处于高电平或低电平状态。0008 进一步地，当第一定时器的计数达到第一计数值时，第一定时器发出第一信号给第二定时器，且第一定时器自动重置重新开始计数。0009 进一步地，第二定时器每接收一次第一信号，第二定时器的输出引脚发生一次高低电平的变换。0010 进。
11、一步地，第二定时器每接收一次第一信号，第二定时器就递增地计一个数，第二定时器每计一个数，第二定时器的输出引脚发生高低电平的变换，高电低平的变换从而形成脉冲信号。说 明 书CN 102411340 ACN 102411350 A 2/4页40011 进一步地，当第二定时器的计数达到第二计数值时，第二定时器的输出引脚发生了次数为第二计数值的高低电平的变换。0012 进一步地，第二定时器的输出引脚连接于伺服驱动器，第二定时器将脉冲信号输出给伺服驱动器。0013 进一步地，控制单元还包括控制模块，当指令为非进给指令，控制模块根据非进给指令对机床进行控制。0014 本发明具有以下有益效果：本发明的机床控。
12、制器能够输出均匀的脉冲信号，从而能够驱动机床平稳的运行，同时，脉冲信号的输出无需占用机床控制器的CPU资源，从而提高了机床控制器的处理速度，进而使得机床可以高速运行。0015 除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。附图说明0016 构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：0017 图1是本发明优选实施例的机床控制器的结构示意图；0018 图2是本发明优选实施例的插补模块的结构示意图；0019 图3是本发明优选实施例的精插补模。
13、块的结构示意图；以及0020 图4是本发明优选实施例的机床控制器优选的一种应用结构示意图。具体实施方式0021 以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。0022 参见图1，本发明的机床控制器包括管理单元1、通讯模块3及控制单元5。管理单元1包括程序编译模块11及输入输出模块13，用户通过程序编译模块11进行指令的编译，输入输出模块13将程序编译模块11内的指令经通讯模块3发送给控制单元5，再通过控制单元5来控制机床的运行。0023 控制单元5包括译码模块51、判断模块53、插补模块55及控制模块57。译码模块51将接收的指令进行译码，判断。
14、模块53判断指令是进给指令还是非进给指令。当判断模块53判断指令为非进给指令，则控制模块57根据具体的非给指令对机床进行控制。比如：非进给指令为M指令，M03启动主轴，M08启动切屑液泵，M04停止主轴；再比如：非进给指令为T指令，T01换第一把刀，T02换第二把刀；再比如：非进给指令为S指令，S3000指定主轴转速为3000等等。在本实施例中，控制模块57优选采用PLC控制器进行控制。0024 结合参见图1及图2，插补模块55包括粗插补模块551及精插补模块553。当判断模块53判断指令是进给指令，则控制单元5的中断模块59产生周期为T1的中断例程。在本实施例中，T1优选为1.5ms。每一进。
15、给指令中包含有进给方式的信息。在粗插补模块551内设置有多个插补算法，每一插补算法与进给指令中的进给方式一一对应。比如：进给方式为G0，则调用粗插补模块551中的快速定位插补算法；进给方式为G01，则调用粗插补模块551中的直线进给插补算法；进给方式为G02G03，则调用粗插补模块551中的圆弧进说 明 书CN 102411340 ACN 102411350 A 3/4页5给插补算法；进给方式为G32，则调用粗插补模块551中的螺纹进给插补算法。在T1的时间段内，粗插补模块551根据进给指令中的进给方式调用与之相对应的插补算法，被调用的插补算法根据进给指令得到脉冲频率及脉冲数。0025 结合参。
16、见图1及图3，精插补模块553包括第一定时器555及与之连接的第二定时器557，第一定时器555与第二定时器557级联构成脉冲信号发生器。将上述粗插补模块551得到的脉冲频率作为第一定时器555的第一计数值，将上述粗插补模块551得到的脉冲数乘以二后作为第二定时器557的第二计数值。其中，第一定时器555的其中一个输入引脚直接连接于控制单元5的基准模块50，第一定时器555的其中一个输出引脚直接连接于第二定时器557的其中一个输入引脚，第二定时器557的其中一个输出引脚直接连接于伺服驱动器7。第一定时器555从零开始计数，第一定时器555每计一个数时，基准模块50直接将一个基准源输出给第一定时。
17、器555。当第一定时器555的计数达到第一计数值时，基准模块50已连续输出次数为第一计数值的基准源给第一定时器555。在第一定时器555从零计数到第一计数值的过程中，第二定时器557的输出引脚一直处于高电平或低电平状态。当第一定时器555的计数达到第一计数值时，第一定时器555经输出引脚发出第一信号给第二定时器557。当第二定时器557收到第一定时器555的第一信号时，第二定时器557从零开始递增的计数，且第二定时器557的输出引脚由原来的高电平转换为低电平或由原来的低电平转换为高电平，此时，完成一个插补周期，即将进入下一个插补周期。下一个插补周期的过程与前一个插补周期的过程相同，即：第一定时。
18、器555自动重置重新从零开始计数，一直递增地计数到第一计数值，当第一定时器555再次达到第一计数值时，第一定时器555再次向第二定时器557发送一次上述的第一信号。第二定时器557每接收一次第一定时器555发送的第一信号，第二定时器557从零开始递增地计一个数，第二定时器557每计一个数，第二定时器557的输出引脚即发生高低电平的变换。当第二定时器557的计数达到第二计数值时，第二定时器557已连续发生了次数为第二计数值的高低电平的变换，该高低电平的变换从而形成连续且均匀的脉冲信号。优选地，该脉冲信号为方波信号。当第二定时器557的计数达到第二计数值时，表明上述的进给指令已经完成，此时，第一定。
19、时器555不会自动重置重新开始计数，而是等待下一条进给指令的输入。0026 在本发明的上述实施例中，将上述的脉冲数乘以二后作为第二定时器557的第二计数值的原因在于：脉冲数为第二定时器557需要生成的脉冲信号的个数，当第二定时器557生成一个脉冲信号时，第二定时器557的输出引脚需进行两次高低电平的变换，因此，当要生成N个脉冲信号，则第二定时器557的输出引脚需进行N乘以两次高低电平的变换。第二定时器557每生成一个脉冲信号，表示已完成一个插补周期，每个插补周期所形成的脉冲信号都是均匀的。0027 综上，本发明的第二定时器557能够输出均匀的脉冲信号的原因在于：一方面，在每个插补周期内，由于第。
20、二定时器557输出的每个脉冲信号的频率都是由第一定时器555的第一计数值与基准模块50输出的基准源的倍数关系决定的，而基准源的均匀度完全是由CPU的硬件决定的，由CPU的硬件所决定的每一基准源都是均匀的，所以第二定时器557输出的脉冲信号是均匀的；另一方面，每两个插补周期之间的间隔时间非常短，即第一定时器555实现自动重置的时间占插补周期的比例非常小，不足以影响脉冲信号的均匀度。0028 由以上可知，第二定时器557输出均匀的脉冲信号，从而使得机床可以平稳的运说 明 书CN 102411340 ACN 102411350 A 4/4页6行。同时，由于第二定时器557计数满之后可以自动产生中断，。
21、所以不需要CPU时时刻刻的进行软件查询判断，从而进一步节省CPU资源，使得第二定时器557能够更快地输出均匀的脉冲信号，并控制机床平稳且高速的运行。0029 参见图4，本发明的机床控制器连接于伺服驱动器7。具体地，插补模块55的第二定时器557的输出引脚直接与伺服驱动器7连接，第二定时器557将上述的脉冲信号输出给伺服驱动器7，伺服驱动器7根据收到的脉冲信号驱动受控设备9运行，至此，上述的进给指令执行完毕。0030 在本发明的其它实施方式中，精插补模块553可以设置多个第一定时器555及与每一个第一定时器555对应连接的第二定时器557。如受控设备9包括X轴、Y轴、Z轴、C轴，则可以设置四个第。
22、一定时器555及四个与第一定时器555对应连接的第二定时器557，每一第二定时器557分别对应地连接一个伺服驱动器7，每一伺服驱动器7分别驱动上述的X轴、Y轴、Z轴、C轴。具体地，第一个第一定时器555及与之连接的第一个第二定时器557级联构成驱动X轴运动的第一脉冲信号发生器；第二个第一定时器555及与之连接的第二个第二定时器557级联构成驱动Y轴运动的第二脉冲信号发生器；第三个第一定时器555及与之连接的第三个第二定时器557级联构成驱动Z轴运动的第三脉冲信号发生器；第四个第一定时器555及与之连接的第四个第二定时器557级联构成驱动C轴运动的第四脉冲信号发生器。0031 上述的进给指令中还。
23、包括有对应的受控设备9的信息。当进给指令是针对X轴发出的，则驱动X轴运动的第一脉冲信号发生器采用如上所述的过程生成第一脉冲信号，与第一脉冲信号发生器连接的其中一个伺服驱动器7根据第一脉冲信号驱动X轴运动。同理，当进给指令是针对Y轴发出的，第二脉冲信号发生器也采用上述的过程生成第二脉冲信号，与第二脉冲信号发生器连接的另一个伺服驱动器7根据第二脉冲信号驱动Y轴运动。第三脉冲信号发生器及第四脉冲信号发生器分别对Z轴与C轴的驱动过程，其原理同上，在此不再赘述。0032 以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。说 明 书CN 102411340 ACN 102411350 A 1/2页7图1图2说 明 书 附 图CN 102411340 ACN 102411350 A 2/2页8图3图4说 明 书 附 图CN 102411340 A。