CN105988413A - 工具机的智能控制系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种工具机的智能控制系统及其控制方法，该方法包括：将一编码器装设在一传动机构的动力输出末端上，该编码器检测连接于该传动机构的动力输出末端的一转动件的旋转位置，并持续反馈包括以编码方式表示旋转位置的电信号给一伺服驱动器，该伺服驱动器即根据该编码器的电信号及外部控制命令，对一伺服马达的转子的转速及/或转动角度持续跟踪并进行调整，以使该转动件的旋转位置确实到位。

Description

工具机的智能控制系统及其控制方法

技术领域

本发明属于自动控制系统技术领域，特别涉及一种工具机的智能控制系统及其控制方法。

背景技术

请参图1与图2所示，其为一种已知工具机的自动换刀机构，其包括一圆盘式刀库1、一伺服马达2、一减速机构3、一编码器4与一伺服驱动器5(servo drives)。其中，该圆盘式刀库1上安装有多数不同的刀具；该伺服马达2通过该减速机构3以驱使该圆盘式刀库1转动而达到选刀目的；该减速机构3包括多个不同齿轮比的齿轮；该编码器4装设于该伺服马达2上，仅用以检测该伺服马达2的转子的转速与转动角度是否确实及到位；该伺服驱动器5对该伺服马达2发出驱动或刹车的控制指令。

上述机构虽可完成选刀作业，惟，该减速机构3的齿轮部分易在长期使用后产生背隙(back lash)问题，而这微小的间隙将导致传动误差，并影响该圆盘式刀库1的旋转位置。除此之外，该圆盘式刀库1亦可能因负载过重而导致转动位置不确实。前述情形皆将使得自动换刀机构动作错误或该编码器4发出异常信息。此时即须停机并对自动换刀机构进行检修，待于排除问题且再经过校正后，方能重启选刀作业以确保该圆盘式刀库1下一次的转动到位。惟如此一来，势将影响到加工作业的效率。虽然有业者选择以高价位的精密减速机构来改善或延后背隙问题的发生，只是这样将导致产品制作成本增加而降低竞争力。

由上述可知，该已知工具机的自动换刀机构因其编码器4安装在该伺服马达2上，必须在该圆盘式刀库1有转动不确实发生之后，才能通过检测该伺服马达2的转子的转动情形，而被动地发出异常信息，并以停机方式来进行检修。是以，前述已知技术未臻完善而待改进。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种工具机的智能控制系统及其控制方法，系通过实时检测与实时补偿方式来修正偏差，以确保运作的顺畅。

缘以达成上述目的，本发明提供一种工具机的智能控制系统，包含一旋转机组、一伺服马达、一伺服驱动器与一编码器。其中该旋转机组包括一第一转动件与一传动机构，该第一转动件可转动地连接于该传动机构的动力输出末端，该传动机构包括至少一第二转动件；该伺服马达通过该传动机构而驱使该第一转动件转动；该伺服驱动器电性连接该伺服马达，而对该伺服马达发出驱动或刹车的控制指令；该编码器电性连接该伺服驱动器，用以检测该第一转动件或该传动机构的第二转动件的旋转位置，并反馈译码给该伺服驱动器。

本发明再提供一种工具机的智能控制方法，该工具机包括一第一转动件、一第二转动件、一驱动器与一伺服马达；该智能控制方法包含下列步骤驱使该第一转动件与该第二转动件同步转动；检测该第一转动件或该第二转动件的旋转位置，并持续反馈一电信号给该驱动器，该电信号包括以编码方式表示的旋转位置；该驱动器根据所接收该电信号，对该伺服马达的转子的转速及/或转动角度进行调整，以使该第一转动件的旋转位置确实到位。

附图说明

图1为已知自动换刀机构的立体图；

图2为图1中已知自动换刀机构的简易示图；

图3为本发明一优选实施例的工具机的智能控制系统的简易示图；

图4为本发明上述实施例的智能控制系统的控制信号传递图；

图5为本发明上述实施例的智能控制系统的控制方法流程图；

图6类同图3，其用于说明编码器装设在以第一齿轮为例的第二转动件上。

【附图标记说明】

10 可编程逻辑控制器

20 伺服驱动器

30 伺服马达

40 旋转机组

42 圆盘式刀库44 减速机构

46 第一齿轮48 第二齿轮

50 编码器

52 主轴

60 编码器

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明作进一步的详细说明。

请参图3至图5所示，其为本发明一优选实施例的工具机的智能控制系统及其控制方法。其应用于自动机械领域中，用以检测装设在自动机械的动力输出末端的一可转动对象的旋转位置，并实时通过补偿方式来修正机械动作的错误或偏差，以确保运作顺畅。为便于说明，在本实施例中，该智能控制系统是以应用于自动换刀机构为例但不以此为限，其包括一可编程逻辑控制器10(Programmable Logic Controller，简称PLC)、一伺服驱动器20、一伺服马达30、一旋转机组40与二编码器，分别为编码器50与编码器60。

该可编程逻辑控制器10与该伺服驱动器20电性连接，该伺服驱动器20再与该伺服马达30电性连接。该伺服马达30通过该旋转机组40的一传动机构而与其一第一转动件连结。在本实施例中，该第一转动件为装载有多数不同刀具的圆盘式刀库42，其可转动地连接于该传动机构的动力输出末端。更具体地说，在该伺服驱动器20依据该可编程逻辑控制器10的程序，而对该伺服马达30发出驱动或刹车的控制指令时，该伺服马达30旋即经由该传动机构而驱使该圆盘式刀库42转动或停止，以完成选刀作业。在本实施例中，该传动机构包括一减速机构44、一第一齿轮46与一第二齿轮48，其中该减速机构44连接至该伺服马达30的输出轴，该第一齿轮46连接该减速机构44，用以将动力传递至所啮合的该第二齿轮48。该第二齿轮48则与该圆盘式刀库42结合为一体而一起转动。必须说明的是，该传动机构可视实际需求而以包含有分度凸轮的齿轮箱取代减速机构。

该编码器50为绝对编码器(absolute encoder)，其具有一可转动的主轴52，该主轴52以与该圆盘式刀库42为同轴心的方式设置。该编码器50电性连接该伺服驱动器20，其用以检测该圆盘式刀库42的旋转位置，并反馈一译码后的电信号给该伺服驱动器20，该电信号包括以编码方式表示的旋转位置。至于该编码器60，亦为绝对编码器，其装设于该伺服马达30上且电性连接该伺服驱动器20，该编码器60用以检测该伺服马达30的转子的转速，並反馈译码給该伺服驱动器20。在上述中，该主轴52系连结于该第二齿轮48上而测得该圆盘式刀库42的旋转位置。当然，在其他的情况下，得将该主轴52直接连结于该圆盘式刀库42以检测其旋转位置。

在上述中，当该圆盘式刀库42转动时，该编码器50将主动且不断地检测其旋转位置，并将之转译为电信号持续地反馈给该伺服驱动器20。在所检测圆盘式刀库42的旋转位置到位的情况下，该伺服驱动器20维持依据该可编程逻辑控制器10的程序，对该伺服马达30发出控制指令；反之，在所检测圆盘式刀库42的旋转位置未能到位而有偏差时，该编码器50所反馈的电信号，则提供该伺服驱动器20对该伺服马达30的转子的转速及/或转动角度進行调整，以使该圆盘式刀库42能实时通过补偿的方式来修正偏差，以确保该圆盘式刀库42每次的旋转位置确实到位。换言之，本发明用以对动力传递的末端进行检出及跟踪的方式，着实改善已知结构采被动发出异常信息，且须停机以进行检修所带来的不便；而且，该以末端检出及跟踪的方式，使得自动机械中所配置的传动机构(例如减速机构)的精密度更具选择弹性，如此可适度地降低成本支出。

必须一提的是，该用以检测圆盘式刀库42旋转位置的编码器50，以装设在传动机构的动力输出末端为佳。因此，除了上述实施例所揭示的与该圆盘式刀库42为同轴心设置的方式外，亦可如图6所示的装设在以该第一齿轮46为例的第二转动件上，同样可达成实时检测并适时补偿偏差的作用。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种工具机的智能控制系统，包括：

一旋转机组，包括一第一转动件与一传动机构，该第一转动件可转动地连接于该传动机构的动力输出末端，该传动机构包括至少一第二转动件；

一伺服马达，通过该传动机构而驱使该第一转动件转动；

一伺服驱动器，电性连接该伺服马达，而对该伺服马达发出驱动或刹车的控制指令；以及

一编码器，电性连接该伺服驱动器，用以检测该第一转动件或该传动机构的第二转动件的旋转位置，并反馈译码给该伺服驱动器。

2.如权利要求1所述的工具机的智能控制系统，其特征在于，包括另一编码器，其装设于该伺服马达上且电性连接该伺服驱动器，该另一编码器检测该伺服马达的转子的转速，并反馈译码给该伺服驱动器。

3.如权利要求2所述的工具机的智能控制系统，其特征在于，该编码器具有一可转动的主轴，其与该第一转动件以同轴心方式设置。

4.如权利要求2所述工具机的智能控制系统，其特征在于，该编码器具有一可转动的主轴，其与该第二转动件以同轴心方式设置。

5.如权利要求2所述工具机的智能控制系统，其特征在于，该编码器与该另一编码器为绝对型编码器。

6.一种工具机的智能控制系统，包括：

一第一转动件；

一伺服马达，用以驱使该第一转动件转动；

一伺服驱动器，电性连接该伺服马达，而对该伺服马达发出驱动或刹车的控制指令；以及

一编码器，电性连接该伺服驱动器，用以检测该第一转动件的旋转位置，并反馈译码给该伺服驱动器。

7.一种工具机的智能控制方法，该工具机包括一第一转动件、一第二转动件、一驱动器与一伺服马达；该智能控制方法包含下列步骤：

驱使该第一转动件与该第二转动件同步转动；

检测该第一转动件或该第二转动件的旋转位置，并持续反馈一电信号给该驱动器，该电信号包括以编码方式表示的旋转位置；

该驱动器根据所接收该电信号，对该伺服马达的转子的转速及/或转动角度进行调整，以使该第一转动件的旋转位置确实到位。

8.如权利要求7所述工具机的智能控制方法，其特征在于，以一绝对型编码器来检测该第一转动件或该第二转动件的旋转位置，并产生该以编码方式表示旋转位置的电信号。