CN112207714B - 具随意偏心轨道运动速度检测的研磨工具机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种具随意偏心轨道运动速度检测的研磨工具机，该研磨工具机包含一本体及一研磨盘，该本体包含一驱动轴及一连接该研磨盘并相对该驱动轴具有一偏心距离的工具保持件，该研磨盘在该驱动轴转动时以一随意偏心轨道运动进行研磨。其中，该研磨盘在面对该本体一侧设有至少一用以检测该随意偏心轨道运动的速度的被检测件，该至少一被检测件界定出一范围大于或等于两倍该偏心距离的检测区域。借此，即可取得该研磨盘进行该随意偏心轨道运动时的准确速度，令逐渐以自动化进行的精密研磨可更精确地控制研磨作业。

Description

具随意偏心轨道运动速度检测的研磨工具机

技术领域

本发明涉及一种研磨工具机结构，尤指一种于一研磨垫界定出一用以检测随意偏心轨道运动速度的检测范围的研磨工具机。

背景技术

进行研磨作业或抛光作业的动力工具，业界普遍称为研磨工具机，上述研磨工具机所属一研磨盘的驱动方式及运动模式主要可分为三种，逐一解释如后。

请参照图1，第一种驱动方式是将一马达31的一驱动轴311直接连接该研磨盘30，因采直接驱动，该研磨盘30的每分钟旋转次数(RotationPer Minute，简称RPM)即等于该驱动轴311的转速，在拟检测该研磨盘30转速时仅需取得该驱动轴311的转速即可。另一方面，在此驱动方式中，该研磨盘30上的各点均相对该驱动轴311进行同心运动，运动轨迹如图2上的箭头40所示。再者，在美国专利US 2005/0245183中也可见此种驱动方式。

请参照图3，第二种驱动方式则是令该研磨盘30装配于一相对该驱动轴311为偏心的偏心轴32上，该偏心轴32相对该驱动轴311具有一偏心距离321，该偏心轴32通过一工具保持件33连接该驱动轴311，其中，该工具保持件33为一轴承。再者，该研磨盘30与该驱动轴311之间更设有至少一自转限制件34，该自转限制件34是由弹性材料所制成，该自转限制件34限制该研磨盘30仅能相对该驱动轴311做偏心轨道运动而不能进行自由的自转运动(FreeRotation Motion)，该研磨盘30的运动轨迹如图4所示。进一步地，该研磨盘30上任一点均相对该驱动轴311进行偏心轨道运动，运动半径等于该偏心距离321。在此种驱动方式中，该研磨盘30是与该驱动轴311同步，也就是说，该研磨盘30的运动速度等于该驱动轴311的转速。因此，拟取得该研磨盘30的每分钟偏心轨道运动次数(Orbital Motions PerMinute，简称OPM)仅需取得该驱动轴311的转速即可。

请参照图5，第三种驱动方式与第二种驱动方式近似，差异在于第三种驱动方式不具有该自转限制件34，相关专利可见美国专利US6,004,197、US6,979,254、US6,855,040等。该研磨盘30与该驱动轴311不具有直接的连动关系，该研磨盘30的转动是通过令该马达31转动到一定速度，该偏心轴32上产生惯性离心力(Inertial Centrifugal Force)，推动该研磨盘30转动。该研磨盘30的转速随着该驱动轴311的转速升高而加快，但不会超过该驱动轴311的最高转速。然而，当该驱动轴311转速降低或停止时，储存于该研磨盘30中的动能仍可驱使该研磨盘30继续转动直至所储存的动能消耗殆尽。再者，该研磨盘30被惯性离心力驱动而旋转时，除了进行一以该偏心轴32为中心的自转运动(Rotation Motion)之外，更因该偏心轴32与该驱动轴311之间存在该偏心距离321，而使该研磨盘30同时产生一偏心轨道运动(Orbital Motion)，上述两种运动加在一起所形成的运动轨迹如图4所示。除此之外，该研磨盘30实际上更同时相对该驱动轴311进行一公转运动(Revolution Motion)，而上述三种运动所合成的运动称为一随意偏心轨道运动(Random Orbital Motion)，运动轨迹如图6所示。承此，在此驱动结构下，该研磨盘30的该公转运动与该偏心轨道运动始终与该驱动轴311的转速保持同步，但由于该偏心轴32是经由该工具保持件33与该驱动轴311进行偏心组接，所以当该研磨盘30接触被研磨物表面时，该研磨盘30的自转速度将因接触产生的阻力而下降。再者，被研磨物表面的形状、该研磨盘30与被研磨物表面接触的角度接触压力以及该研磨盘30上所使用的研磨材料均会产生不同的阻力，而降低该研磨盘30的自转速度。导致在作业进行的过程中，该研磨盘30的该自转运动转速与该偏心轨道运动相较于该驱动轴311转速存在极大差异，且此差异在作业进行的过程中是不停地快速变化，所以想要针对该研磨盘30的每分钟随意偏心轨道运动次数(Random Orbital Motions Per Minute，简称ROPM)进行检测是十分困难的。

再者，现今虽有诸多业者推出具转速检测的研磨工具机，但实施上，上述业者是以该驱动轴311转速视为该研磨盘30转速。一旦该研磨工具机是采用上述第三种驱动方式实施，该研磨盘30的真正转速即无法确实地掌握，进而影响研磨作业。再者，随着科技的进步，现今工业精密研磨已逐渐朝自动化发展，也就是说，该研磨工具机将被配置于一机械手臂上，然而该机械手臂需以精准数值才可进行准确的控制，因此，将该驱动轴311转速视为该研磨盘30转速的做法，将使该机械手臂无法被精准地控制。

发明内容

本发明的主要目的，在于解决现有无法检测研磨盘的随意偏心轨道运动速度的问题。

为达上述目的，本发明提供一种具随意偏心轨道运动速度检测的研磨工具机，该研磨工具机包含一本体及一研磨盘，该本体包含一驱动轴及一连接该研磨盘并相对该驱动轴具有一偏心距离的工具保持件，该研磨盘在该驱动轴转动时以一随意偏心轨道运动进行研磨。其中，该研磨盘在面对该本体一侧设有至少一用以检测该随意偏心轨道运动速度的被检测件，该至少一被检测件界定出一范围大于或等于两倍该偏心距离的检测区域。

在一实施例中，该研磨盘设有单一该被检测件，该检测件的两相对边界定出范围大于或等于两倍该偏心距离的检测区域。

在一实施例中，该些被检测件位于同一延伸线上，该些被检测件的其中之一位于该检测区域的中央，该些被检测件的其中之二分别以该偏心距离与位于中央的其中一该被检测件间隔设置。

在一实施例中，该研磨工具机具有一面对该研磨盘的主动检测件，并且在该研磨盘进行该随意偏心轨道运动时，该主动检测件不改变位置以检测该被检测件并输出一检测信号。进一步地，该主动检测件设于该本体面对该研磨盘一侧，或者该主动检测件是以一连接件外挂于该本体外。

在一实施例中，该主动检测件具有一朝向该被检测件发出一检测波的输出部，以及一接受由该被检测件反射的该检测波而输出该检测信号的接收部，该检测波是选自由一光线、一无线电波、一声波所组成群组的其中之一。

在一实施例中，该主动检测件基于被该被检测件改变的磁场强度来产生该检测信号。

在一实施例中，该研磨工具机具有一连接该主动检测件并基于该检测信号产生一每分钟随意偏心轨道运动转速数据的信息处理模块。进一步地，该信息处理模块包含一波形处理单元以及一连接该波形处理单元的运算处理单元，并且该运算处理单元解析该波形处理单元所输出一检测波形信号而产生该每分钟随意偏心轨道运动速度数据。

在一实施例中，该主动检测件设于该本体面对该研磨盘一侧，该信息处理模块设于该本体内并连接该主动检测件。

通过本发明上述实施例，相较于现有的具有以下特点：本发明以设于该研磨盘上的至少一该被检测件界定出范围大于或等于两倍该偏心距离的该检测区域，令该研磨盘进行该随意偏心轨道运动的速度可以被检测出来，令自动化设备在精致工业研磨上可获得更准确的控制，增加自动化设备可执行的研磨作业。

附图说明

图1，现有研磨工具第一种类驱动结构的示意图。

图2，现有研磨工具第一种类驱动结构的研磨盘运动轨迹示意图。

图3，现有研磨工具第二种类驱动结构的示意图。

图4，现有研磨工具第二种类驱动结构的研磨盘运动轨迹示意图。

图5，现有研磨工具第三种类驱动结构的示意图。

图6，现有研磨工具第三种类驱动结构的研磨盘运动轨迹示意图。

图7，本发明研磨工具机的结构示意图(一)。

图8，本发明研磨盘的俯视结构示意图(一)。

图9，本发明研磨盘的俯视结构示意图(二)。

图10，本发明研磨工具机的结构示意图(二)。

图11，本发明研磨盘的作动示意图(一)。

图12，本发明研磨盘的作动示意图(二)。

图13，本发明研磨工具机的单元示意图(一)。

图14，本发明研磨工具机的单元示意图(二)。

其中，附图标记：

10..............研磨工具机

11..............本体

111.............动力组件

112.............驱动轴

113.............工具保持件

114.............偏心块

115.............第一轴心

116.............第二轴心

117.............偏心距离

118.............主动检测件

119.............输出部

110.............接收部

12..............研磨盘

121.............安装件

122.............被检测件

123.............检测区域

124.............延伸线

13..............信息处理模块

131.............波形处理单元

132.............运算处理单元

133.............检测波形信号

20..............检测波

21..............检测信号

30..............研磨盘

31..............马达

311.............驱动轴

32..............偏心轴

321.............偏心距离

33..............工具保持件

34..............自转限制件

40..............箭头

具体实施方式

本发明详细说明及技术内容，现就配合附图说明如下：

请参照图7及图8，本发明提供一种研磨工具机10，该研磨工具机10可配置于一自动化设备(图中未示)上，所称该自动化设备可为机械手臂等。又，本发明该研磨工具机10除用于研磨作业之外，也可用于抛光作业。该研磨工具机10包含一本体11及一研磨盘12，该本体11除包含一动力组件111之外，更包含一受该动力组件111带动的驱动轴112以及一连接该研磨盘12的工具保持件113，上述该动力组件111可根据实施而为气动或电动实施。进一步地，该驱动轴112成形一偏心块114，而该工具保持件113设于该偏心块114上，并相对该驱动轴112为偏心。具体来说，该驱动轴112具有一第一轴心115，该工具保持件113具有一偏离该第一轴心115的第二轴心116，该第一轴心115与该第二轴心116之间具有一偏心距离117。如此一来，装于该工具保持件113上的该研磨盘12即相对该驱动轴112为偏心。再者，该工具保持件113可为单一轴承或由多个轴承组合实施，该研磨盘12具有一与该工具保持件113组接的安装件121，该安装件121可为一与该工具保持件113配合的柱状结构。承此，该驱动轴112转动时，该研磨盘12将以一随意偏心轨道运动(Random Orbital Motions)进行转动。

再请参照图7及图8，该研磨盘12在面对该本体11一侧设有至少一被检测件122，该至少一被检测件122界定出一范围大于或等于两倍该偏心距离117的检测区域123。承此，本发明该被检测件122可根据实施调整数量。如图8所绘，该研磨盘12仅设单一该被检测件122时，该检测区域123范围即是由该被检测件122的两侧边界定。再请参照图9，该研磨盘12设有多个该被检测件122时，该检测区域123范围则是基于该些被检测件122中位于两相对边缘者所界定。进一步地，该些被检测件122为多个时，该些被检测件122可以一排列规则分布于该检测区域123内。以图9所绘进行举例，该些被检测件122位于同一延伸线124上，该些被检测件122的其中之一位于该检测区域123的中央，该些被检测件122的其中之二分别以该偏心距离117与位于中央的其中一该被检测件122间隔设置。

再请参照图7及图13，该研磨工具机10包含一主动检测件118，该主动检测件118面对该研磨盘12以检测该被检测件122，并输出一检测信号21。再者，本发明该主动检测件118可配置于一机械手臂上，或者是以一连接件外挂于该本体11外，或者是设于该本体11面对该研磨盘12一侧(如图10所示)。该主动检测件118在该研磨盘12进行该随意偏心轨道运动时并不改变位置，也就是说，该主动检测件118在该研磨盘12转动过程中，不会追踪该被检测件122，而是在原地等待该被检测件122经过。再者，在该研磨盘12未转动且该主动检测件118直接面对该检测区域123时，该主动检测件118的投影位置将位于该检测区域123的中央。在一实施例中，该驱动轴112与该主动检测件118的距离等于该安装件121与该检测区域123中心点的距离。除此之外，该主动检测件118被设计位于该检测区域123的运动轨迹上，以令该研磨盘12每相对该本体11转动一圈时，该被检测件122可被该主动检测件118检测到一次。请参照图10及图11，该研磨盘12设有多个该被检测件122时，该研磨盘12在进行该随意偏心轨道运动的过程中，该研磨盘12不停改变位置，该主动检测件118不会一直检测到同一该被检测件122，而是基于该研磨盘12当前态样随机感应该些被检测件122的其中之一。

并请参照图14，在一实施例中，该主动检测件118具有一朝向该被检测件122发出一检测波20的输出部119以及一接受由该被检测件122反射的该检测波20而输出该检测信号21的接收部110。其中，该检测波20是选自由一光线、一无线电波、一声波所组成群组的其中之一。

承上，以该检测波20为该光线时进行说明，在本实施例中，该至少一被检测件122为一反射件，该主动检测件118则为一光学收发件。进一步地，该检测波20可为红外线或雷射。实施时，该主动检测件118受控而朝该研磨盘12投射该光线，该研磨盘12转动到该检测区域123面对该主动检测件118时，该检测区域123内的该被检测件122反射该光线，令该主动检测件118得以接受被反射的该光线，并输出该检测信号21。承此，本实施例可应用于研磨作业环境中无强烈干扰光源的场所中。另一方面，以该检测波20为该无线电波进行说明，首先该无线电波可指称无线射频，故在本实施例中，该被检测件122与该主动检测件118可以无线射频识别(Radio Frequency Identification)架构实施。进一步地，该被检测件122为一无线射频标签，该主动检测件118则为一无线射频读取器。实施时，该主动检测件118可被设定为长时间朝该研磨盘12发送一无线射频信号，待为该无线射频标签的该被检测件122进入该主动检测件118的读取范围时，该主动检测件118即完成读取并输出该检测信号21。又，本实施例可应用于研磨作业中无强烈干扰电波的场所中。再者，以该检测波20为该声波时进行说明，该被检测件122可为导致该研磨盘12表面不平整的结构，或者是与研磨盘12声阻抗不同的物件，而该主动检测件118则为一声波探测件。实施时，该主动检测件118长时间对该研磨盘12发出该声波，该声波将因该研磨盘12表面态样的不同或该研磨盘12声阻抗不同的部分，产生不同的反射波，该主动检测件118即基于上述反射波产生不同的信号，输出该检测信号21。

除上述之外，本发明该主动检测件118也可基于被该被检测件122改变的磁场强度来产生该检测信号21。举例来说，该被检测件122为一磁铁，而该主动检测件118为一霍尔检测件。实施时，该被检测件122经过该主动检测件118时，为该磁铁的该被检测件122使该主动检测件118检测到磁场强度增强，该主动检测件118依此磁信号转换为电信号，输出该检测信号21。承此，本实施例可应用于研磨物为非金属材料的研磨作业上。除上述之外，该被检测件122与该主动检测件118更可以近接开关(Proximitw Switch)结构实施。具体来说，该被检测件122为一铁片，而该主动检测件118是由一激磁线圈与一磁场变化信号检测单元组成。实施时，该激磁线圈通电建立磁场，该被检测件122经过上述磁场时将造成磁损耗，而该磁场变化信号检测单元即因上述磁损耗衍生的阻抗变化而产生不同的该检测信号21，通过该检测信号21的不同来取得该随意偏心轨道运动的转速。又，本实施例可应用于研磨环境无其他高频信号干扰的场所。

再请参照图13，该研磨工具机10更可具有一连接该主动检测件118并基于该检测信号21产生一每分钟随意偏心轨道运动转速数据的信息处理模块13，该信息处理模块13可设置于该机械手臂上或一用于管理该机械手臂工作的控制装置内。除此之外，在该主动检测件118设于该本体11的实施例中，该信息处理模块13也可装配于该本体11内。再者，一实施例中，该信息处理模块13可被设计为具有控制该主动检测件118启闭的能力。又，该信息处理模块13可经有线或无线方式与一外部电子设备信息连接，以将该每分钟随意偏心轨道转速数据传送至该外部电子设备，令该外部电子设备得基于该每分钟随意偏心轨道运动转速数据进行相对的工作管理，该外部电子设备在一实施例中可为上述该控制装置。再请参照图13，一实施例中，该信息处理模块13可包含一波形处理单元131以及一连接该波形处理单元131的运算处理单元132，该波形处理单元131主要功能在于对该主动检测件118输出的该检测信号21进行噪声滤除，并向该运算处理单元132输出一检测波形信号133。进一步地，该波形处理单元131可为一数字滤波器。该运算处理单元132接受该检测波形信号133后，该运算处理单元132基于预先写入的程序运算产生该每分钟随意偏心轨道运动转速数据。承此，该信息处理模块13可由多个产生电性连接关系的电子组件所实现。

借此，本发明提供一种可对该研磨盘12进行该随意偏心轨道运动的速度检测的技术手段，解决现有无法检测而仅能以该驱动轴112转速大概估算，导致自动化设备在精致工业研磨上无法精确控制的问题。

当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (17)

1.一种具随意偏心轨道运动速度检测的研磨工具机，该研磨工具机包含一本体及一研磨盘，该本体包含一驱动轴及一连接该研磨盘并相对该驱动轴具有一偏心距离的工具保持件，该研磨盘在该驱动轴转动时以一随意偏心轨道运动进行研磨，该研磨工具机特征在于：

该研磨盘在面对该本体一侧设有至少一用以检测该随意偏心轨道运动的速度的被检测件，该至少一被检测件界定出一范围大于或等于两倍该偏心距离的检测区域。

2.如权利要求1所述的具随意偏心轨道运动速度检测的研磨工具机，其特征在于，该研磨盘设有单一该被检测件，该被检测件的两相对边界定出范围大于或等于两倍该偏心距离的检测区域。

3.如权利要求1所述的具随意偏心轨道运动速度检测的研磨工具机，其特征在于，该些被检测件位于同一延伸线上，该些被检测件的其中之一位于该检测区域的中央，该些被检测件的其中之二分别以该偏心距离与位于中央的其中一该被检测件间隔设置。

4.如权利要求1或2或3所述的具随意偏心轨道运动速度检测的研磨工具机，其特征在于，该研磨工具机具有一面对该研磨盘的主动检测件，并且在该研磨盘进行该随意偏心轨道运动时，该主动检测件不改变位置以检测该被检测件并输出一检测信号。

5.如权利要求4所述的具随意偏心轨道运动速度检测的研磨工具机，其特征在于，该研磨工具机具有一连接该主动检测件并基于该检测信号产生一每分钟随意偏心轨道运动转速数据的信息处理模块。

6.如权利要求4所述的具随意偏心轨道运动速度检测的研磨工具机，其特征在于，该主动检测件具有一朝向该被检测件发出一检测波的输出部，以及一接受由该被检测件反射的该检测波而输出该检测信号的接收部，该检测波是选自由一光线、一无线电波、一声波所组成群组的其中之一。

7.如权利要求4所述的具随意偏心轨道运动速度检测的研磨工具机，其特征在于，该主动检测件在该研磨盘未转动时的投影位置位于该检测区域的中央。

8.如权利要求7所述的具随意偏心轨道运动速度检测的研磨工具机，其特征在于，该主动检测件设于该本体上并位于面对该研磨盘一侧。

9.如权利要求4所述的具随意偏心轨道运动速度检测的研磨工具机，其特征在于，该主动检测件基于被该被检测件改变的磁场强度来产生该检测信号。

10.如权利要求9所述的具随意偏心轨道运动速度检测的研磨工具机，其特征在于，该主动检测件设于该本体上并位于面对该研磨盘一侧。

11.如权利要求4所述的具随意偏心轨道运动速度检测的研磨工具机，其特征在于，该主动检测件设于该本体上并位于面对该研磨盘一侧。

12.如权利要求11所述的具随意偏心轨道运动速度检测的研磨工具机，其特征在于，该主动检测件具有一朝向该被检测件发出一检测波的输出部以及一接受由该被检测件反射的该检测波而输出该检测信号的接收部，该检测波是选自由一光线、一无线电波、一声波所组成群组的其中之一。

13.如权利要求12所述的具随意偏心轨道运动速度检测的研磨工具机，其特征在于，该研磨工具机具有一连接该主动检测件并基于该检测信号产生一每分钟随意偏心轨道运动转速数据的信息处理模块。

14.如权利要求13所述的具随意偏心轨道运动速度检测的研磨工具机，其特征在于，该信息处理模块包含一波形处理单元以及一连接该波形处理单元的运算处理单元，并且该运算处理单元解析该波形处理单元所输出一检测波形信号而产生该每分钟随意偏心轨道运动速度数据。

15.如权利要求4所述的具随意偏心轨道运动速度检测的研磨工具机，其特征在于，该主动检测件以一连接件外挂于该本体外。

16.如权利要求15所述的具随意偏心轨道运动速度检测的研磨工具机，其特征在于，该主动检测件设于该本体面对该研磨盘一侧，该研磨工具机具有一连接该主动检测件并基于该检测信号产生一每分钟随意偏心轨道运动转速数据的信息处理模块，该信息处理模块设于该本体内并连接该主动检测件。

17.如权利要求16所述的具随意偏心轨道运动速度检测的研磨工具机，其特征在于，该信息处理模块包含一波形处理单元以及一连接该波形处理单元的运算处理单元，并且该运算处理单元解析该波形处理单元所输出一检测波形信号而产生该每分钟随意偏心轨道运动速度数据。

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