CN115981211A - 螺纹加工机台监控系统及其监控方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种螺纹加工机台监控系统及其监控方法，应用于螺纹加工的加工机台，它包括：第一驱动装置，耦接第一传感器；第二驱动装置，耦接一第二传感器；控制单元，耦接所述第一驱动装置、所述第二驱动装置、所述第一传感器、所述第二传感器与输入单元；所述控制单元由所述输入单元传来的加工档对工件进行螺纹加工，所述加工档已考虑加工机台的机台刚性与伺服控制；所述控制单元根据由该第一传感器传来的第一感测信号及由该第二传感器传来的第二感测信号发出第一控制命令及第二控制命令，并将第一控制命令及该第二控制命令分别传送至第一驱动装置及第二驱动装置，用以控制该第一驱动装置及该第二驱动装置执行相对应的动作，判断是否发生异常。

Description

螺纹加工机台监控系统及其监控方法

技术领域

本发明属于螺纹加工技术领域，涉及一种螺纹加工机台监控系统及其监控方法，特别是关于螺纹加工诊断监控系统及其监控方法。

背景技术

工具机一般都会需要使用到螺纹加工的工艺，但是螺纹加工工艺的种类分为许多种，针对不同原因也会有对应不同的解决手段，一般终端客户只要遇到螺纹加工问题无法解决，厂商通常需要派员前往协助，亦或通过在线支持的方式来进行，但往往需要两边花费许多的时间与人力成本。另一方面，不同机台的螺纹加工问题所采用的解决方法也有所不同，通常十分仰赖使用者过往的加工经验来处理。

公开号为CN111479653A的中国发明专利公开了一种车削螺纹自动诊断方法，通过主轴实际速度和进给轴实际速度，连续计算螺纹误差，以得到螺纹误差曲线，根据该螺纹误差曲线，分析误差原因。公开号为CN111479653A的中国发明专利通过撷取螺纹加工时的主轴转速与进给轴速度此两项信息仅能解决特定螺纹加工的螺纹异常工艺问题；而且其仅能分析出问题原因，无法通过自动调适解决问题。

发明内容

基于上述缺陷，本发明提供一种螺纹加工机台监控系统，使系统根据当下螺纹加工问题现象进行分析，并归纳出问题、造成问题之原因，并根据问题原因自动调适，大幅降低问题排查的时间、人力以及沟通成本。

为了达成上述目的，本发明提供一种螺纹加工机台监控系统，应用于螺纹加工的加工机台，它包括：

第一驱动装置，所述第一驱动装置耦接第一传感器；

第二驱动装置，所述第二驱动装置耦接一第二传感器；

控制单元，所述控制单元耦接所述第一驱动装置、所述第二驱动装置、所述第一传感器、所述第二传感器与输入单元；

所述控制单元由所述输入单元传来的加工档对工件进行螺纹加工，所述加工档已考虑加工机台的机台刚性与伺服控制；所述控制单元根据由该第一传感器传来的第一感测信号及由该第二传感器传来的第二感测信号发出第一控制命令及第二控制命令，并将该第一控制命令及该第二控制命令分别传送至该第一驱动装置及该第二驱动装置，用以控制该第一驱动装置及该第二驱动装置执行相对应的动作，判断该工件目前的螺纹加工过程是否发生异常。

优化地，当所述控制单元在未接收到该第一感测信号或该第二感测信号时，该控制单元会发出第三控制命令或第四控制命令传送至该第一驱动装置或该第二驱动装置，用以驱动该第一驱动装置或该第二驱动装置，判断该螺纹加工机台监控系统的硬件配线是否正常；当该第一驱动装置或该第二驱动装置未根据该第三控制命令或该第四控制命令执行相对应的动作，该控制单元会发出警示信号。

优化地，当该控制单元在未接收到该第一感测信号或该第二感测信号时，该控制单元会发出第三控制命令或第四控制命令传送至该第一驱动装置或该第二驱动装置，用以驱动该第一驱动装置或该第二驱动装置，判断该螺纹加工机台监控系统硬件配线是否正常；当该第一驱动装置或该第二驱动装置根据该第三控制命令或该第四控制命令执行相对应的动作时，该控制单元会计算出在一操作范围内该第一驱动装置或该第二驱动装置的转速，后续该第一驱动装置或该第二驱动装置会根据该控制单元调整出的转速执行加工。

进一步地，当该控制单元计算出该第一驱动装置或该第二驱动装置的转速不在该操作范围内，该控制单元会发出警示信号。

优化地，该控制单元接收螺纹加工起始点和螺牙起始点时，该第一驱动装置传来的第一驱动电流或该第二驱动装置传来的第二驱动电流，该控制单元分别根据该第一驱动电流计算第一负载率或根据该第二驱动电流计算第二负载率；该控制单元通过该第一负载率或该第二负载率的变化数据计算出加工当下该螺纹加工起始点到该螺牙起始点之间的第一距离，该控制单元将该第一距离与该加工档中该螺纹加工起始点到该螺牙起始点之间的预设距离进行比对。

进一步地，当控制单元判断该第一距离小于或大于该默认距离，该控制单元发出第五控制命令或第六控制命令用以控制该第一驱动装置或该第二驱动装置，直到该第一距离与该预设距离的差异在一误差范围内。

优化地，所述控制单元根据该加工文件得知正常加工状态下的退尾起始点的位置，并根据在该退尾起始点时，该第一驱动装置或该第二驱动装置的第三驱动电流或第四驱动电流分别计算出第三负载率或第四负载率；且该控制单元由该第一感测信号得知实际加工状态的退尾起始点的位置，并根据当时该第一驱动装置或该第二驱动装置的第五驱动电流或第六驱动电流分别计算出第五负载率或第六负载率。

进一步地，当该控制单元判断该实际加工状态的该第五负载率或该第六负载率与该正常加工状态的该第三负载率或该第四负载率的差异在第一范围外时，该控制单元通过发出第七控制命令或第八控制命令驱动该第一驱动装置或该第二驱动装置，用以调整该第一驱动装置或该第二驱动装置的转速，或移动速度，或退尾长度参数，或退尾角度参数，或该第一驱动装置或该第二驱动装置加减速时间参数，藉此降低该实际加工状态在退尾起始点的该第五负载率或该第六负载率。

更进一步地，该控制单元发出该第七控制命令或该第八控制命令驱动该第一驱动装置或该第二驱动装置，用以调整第一驱动装置或第二驱动装置转速，或移动速度，或退尾长度参数，或退尾角度参数，或该第一驱动装置或该第二驱动装置加减速时间参数都无法降低当下该实际加工状态下的该第五负载率或该第六负载率时，该控制单元会发出警示信号。

优化地，该控制单元由该加工文件得知正常加工状态下的螺牙起始点与退尾起始点的位置，并根据该正常加工状态在该螺牙起始点至该退尾起始点的位置时，该第一驱动装置或该第二驱动装置的第七驱动电流或第八驱动电流分别计算出第七负载率或第八负载率；或，该控制单元由实际加工状态在该螺牙起始点至该退尾起始点时，该第一驱动装置或该第二驱动装置的第九驱动电流或第十驱动电流分别计算出第九负载率或第十负载率；该控制单元通过该第九负载率或该第十负载率的变化计算出该实际加工状态下该螺牙起始点的位置，且该控制单元由该第一感测信号得知该实际加工状态的该退尾起始点的位置。

进一步地，当控制单元判断该第九负载率或该第十负载率与该第七负载率或第八负载率的差异在第二范围外时，该控制单元调整该加工文件中的加工指令，并发出对应之第九控制命令或第十控制命令用以驱动该第一驱动装置或该第二驱动装置，降低该实际加工状态的该第九负载率或该第十负载率。

更进一步地，当该控制单元调整该加工文件中的加工指令，并发出对应的该第九控制命令或该第十控制命令用以驱动该第一驱动装置或该第二驱动装置，无法降低该实际加工状态的该第九负载率或该第十负载率时，该控制单元会发出警示信号。

优化地，该控制单元耦接视觉检测装置，用以监测螺纹加工过程中的异常。

优化地，该第一驱动装置设有振动传感器，该控制单元根据由该振动传感器发出的信号检测螺纹加工过程中的振动异常。

优化地，该控制单元通过因特网联机远程储存监测装置，同步及储存该加工机台的监测状况。

优化地，该第一驱动装置与该第二驱动装置分别耦接第三传感器与第四传感器，该控制单元根据该第一感测信号与该第三传感器传来的第三感测信号判断该第一驱动装置的第一传动皮带是否发生异常，或该控制单元根据该第二感测信号与该第四传感器传来的第四感测信号判断该第二驱动装置的第二传动皮带是否发生异常。

进一步地，当实际加工过程中所述负载率变化异常时，该控制单元根据加工刀具的刀具信息判断该加工刀具是否发生异常。

本发明的又一目的在于提供一种螺纹加工机台监控方法，应用于加工机台通过第一驱动装置与第二驱动装置控制的工件进行螺纹加工，包括：

控制单元根据由输入单元传来的加工档，该加工档已考虑该加工机台的机台刚性与伺服控制；

该控制单元根据由该第一驱动装置耦接的第一传感器传来的第一感测信号发出第一控制命令，及由该第二驱动装置耦接的第二传感器传来的第二感测信号发出第二控制命令；

通过该第一控制命令及该第二控制命令分别传送至该第一驱动装置及该第二驱动装置，用以控制该第一驱动装置或该第二驱动装置执行相对应的动作对该工件进行螺纹加工，判断该工件目前的螺纹加工过程是否发生异常。

优化地，当该控制单元在未接收到该第一感测信号或该第二感测信号时，该控制单元会发出第三控制命令或第四控制命令传送至该第一驱动装置或该第二驱动装置，用以驱动该第一驱动装置或该第二驱动装置，判断该螺纹加工机台监控系统的硬件配线是否正常；当该第一驱动装置或该第二驱动装置未根据该第三控制命令或该第四控制命令执行相对应的动作，该控制单元会发出警示信号。

优化地，当该控制单元在第二时间未接收到该第一感测信号或该第二感测信号时，该控制单元会发出第三控制命令或第四控制命令传送至该第一驱动装置或该第二驱动装置，用以驱动该第一驱动装置或该第二驱动装置，判断该螺纹加工机台监控系统硬件配线是否正常；当该第一驱动装置或该第二驱动装置根据该第三控制命令或该第四控制命令执行相对应的动作时，该控制单元会计算出在操作范围内该第一驱动装置或该第二驱动装置的转速，后续该第一驱动装置或该第二驱动装置会根据该控制单元调整出的转速执行加工。

进一步地，当该控制单元计算出该第一驱动装置或该第二驱动装置的转速不在该操作范围内，该控制单元会发出警示信号。

优化地，当螺纹加工程序在螺纹加工起始点和螺牙起始点时，该控制单元通过该第一驱动装置传来的第一驱动电流或该第二驱动装置传来的第二驱动电流计算得到第一负载率或第二负载率；该控制单元通过该第一负载率或该第二负载率的变化数据计算出加工当下该螺纹加工起始点到该螺牙起始点之间的第一距离，该控制单元将该第一距离与该加工档中该螺纹加工起始点到该螺牙起始点之间的预设距离进行比对。

进一步地，当控制单元判断该第一距离小于或大于该默认距离，该控制单元发出第五控制命令或第六控制命令用以控制该第一驱动装置或该第二驱动装置，直到该第一距离与该预设距离的差异在误差范围内。

优化地，该控制单元根据该加工文件得知正常加工状态下的退尾起始点的位置，根据在该退尾起始点位置时，该第一驱动装置或该第二驱动装置的第三驱动电流或第四驱动电流分别计算出第三负载率或第四负载率；且该控制单元由该第一感测信号得知实际加工状态的退尾起始点的位置，并根据当时该第一驱动装置或该第二驱动装置的第五驱动电流或第六驱动电流分别计算出第五负载率或第六负载率。

进一步地，当该控制单元判断该实际加工状态的该第五负载率或该第六负载率与该正常加工状态的该第三负载率或该第四负载率的差异在第一范围外，该控制单元发出第七控制命令或第八控制命令驱动该第一驱动装置或该第二驱动装置，用以调整该第一驱动装置或该第二驱动装置的转速，或移动速度，或退尾长度参数，或退尾角度参数，或该第一驱动装置或该第二驱动装置加减速时间参数，降低该实际加工状态在退尾起始点的该第五负载率或该第六负载率。

更进一步地，该控制单元发出该第七控制命令或该第八控制命令用以驱动该第一驱动装置或该第二驱动装置，用以调整第一驱动装置或第二驱动装置转速，或移动速度，或退尾长度参数，或退尾角度参数，或该第一驱动装置或该第二驱动装置加减速时间参数都无法降低当下该实际加工状态在该退尾起始点位置时的该第五负载率或该第六负载率时，该控制单元会发出警示信号。

优化地，该控制单元由该加工文件得知正常加工状态下的螺牙起始点与退尾起始点的位置，并根据该正常加工状态在该螺牙起始点至该退尾起始点的位置时，该第一驱动装置或该第二驱动装置的第七驱动电流或第八驱动电流分别计算出第七负载率或第八负载率；或，该控制单元由实际加工状态在该螺牙起始点至该退尾起始点时，该第一驱动装置或该第二驱动装置的第九驱动电流或第十驱动电流分别计算出第九负载率或第十负载率；该控制单元藉由该第九负载率或该第十负载率的变化计算出该实际加工状态下该螺牙起始点的位置，且该控制单元由该第一感测信号得知该实际加工状态的该退尾起始点的位置。

进一步地，当控制单元判断该第九负载率或该第十负载率与该第七负载率或第八负载率的差异在第二范围外时，该控制单元调整该加工文件中的加工指令，并发出对应之第九控制命令或第十控制命令用以驱动该第一驱动装置或该第二驱动装置，降低该实际加工状态的该第九负载率或该第十负载率。

更进一步地，当该控制单元调整该加工文件中的加工指令，并发出对应的该第九控制命令或该第十控制命令用以驱动该第一驱动装置或该第二驱动装置，无法降低该实际加工状态的该第九负载率或该第十负载率时，该控制单元会发出警示信号。

优化地，该控制单元耦接视觉检测装置，通过视觉检测方式监测螺纹加工过程中的异常。

优化地，该第一驱动装置设有振动传感器，该控制单元根据由该振动传感器发出的信号检测螺纹加工过程中的振动异常。

优化地，该控制单元还通过因特网联机远程储存监测装置，同步及储存该加工机台的监测状况。

优化地，该第一驱动装置与该第二驱动装置分别耦接第三传感器与第四传感器，该控制单元根据该第一感测信号与该第三传感器传来的第三感测信号判断该第一驱动装置的第一传动皮带是否发生异常，或该控制单元根据该第二感测信号判断该第二驱动装置的第二传动皮带是否发生异常。

进一步地，其特征在于：当实际加工过程中所述负载率变化异常时，该控制单元根据加工刀具的刀具信息判断该加工刀具是否发生异常。

本发明通过该控制单元根据由该输入单元传来的加工文件，该加工档已考虑该加工机台的机台刚性与伺服控制；根据加工文件、工件轴信息与刀具轴信息，对不同的螺纹加工问题现象进行问题分析与提供解决方案，亦可自动调整动程参数。其中，加工文件为已考虑机台性能、伺服控制所产生的加工指令，且工件轴信息与刀具轴信息可由编码器讯号换算出转速与位置。该控制单元针对用户所遇到的螺纹加工的问题会自动进行对应的检测流程，并提供用户对应的解决方案亦可进行自动调适，能够大幅降低加工时间成本与人力成本。

附图说明

图1为本发明螺纹加工机台监控系统的方块示意图一；

图2为本发明螺纹加工循环示意图；

图3为本发明螺纹加工机台监控系统的方块示意图二；

图4为本发明螺纹加工机台监控系统的方块示意图三；

图5为本发明螺纹加工机台监控系统的方块示意图四；

图6为本发明螺纹加工机台监控系统的方块示意图五；

图7为本发明螺纹加工机台监控系统的方块示意图六；

图8为本发明螺纹加工机台监控系统的方块示意图七。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明，下面将结合实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员所做的等效变化与修饰前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

请参照图1，为本申请螺纹加工机台监控系统的方块示意图。本申请是一种螺纹加工机台监控系统，应用于螺纹加工的加工机台，实施时，该螺纹加工机台监控系统至少包括：第一驱动装置100、第二驱动装置200和控制单元300，第一驱动装置100耦接第一传感器110，第二驱动装置200耦接第二传感器210。在实施应用时，第一驱动装置100可为刀具轴马达，第一传感器110为刀具轴编码器；第二驱动装置200可为工件轴马达，第二传感器210为工件轴编码器。控制单元300耦接第一驱动装置100、第二驱动装置200、第一传感器110、第二传感器210与输入单元400。在实施应用时，控制单元300可以是加工机台的控制器；输入单元400不限制输入方式，可以是加工机台上的输入界面或外接的外部装置(例如笔电)。

实施时，控制单元300由输入单元400传来的加工档410对工件进行螺纹加工，加工档410已考虑加工机台的机台刚性与伺服控制。其中，机台刚性包括该机台的静刚性(机台在外力作用下的抗变形能力)或机台的动刚性(机台在外力作用下的振动反应)；伺服控制除了包括机台的动程参数(如：马达转速、马达移动速度、退尾角度参数或退尾长度参数等)或机台的伺服参数(电流、速度、位置控制回路相关参数)外，也包括伺服延迟、命令延迟或通讯延迟。控制单元300根据由该第一传感器110传来的第一感测信号111及由该第二传感器210传来的第二感测信号211(第一感测信号111为刀具轴位置，第二感测信号211为工件轴位置)发出第一控制命令301及第二控制命令302，并将该第一控制命令301及该第二控制命令302分别传送至第一驱动装置100及第二驱动装置200，用于控制该第一驱动装置100及该第二驱动装置200执行相对应的动作，通过判断该工件目前的螺纹加工过程是否发生异常。

在实施应用时，本申请的螺纹加工机台监控方法，为该控制单元300根据由该输入单元400传来的加工档410，该加工档410已考虑该加工机台的机台刚性与伺服控制。该控制单元300根据由该第一传感器110传来的该第一感测信号111发出该第一控制命令301，及由该第二传感器210传来的该第二感测信号211发出该第二控制命令302。通过该第一控制命令301及该第二控制命令302分别传送至该第一驱动装置100及该第二驱动装置200，用以控制该第一驱动装置100或该第二驱动装置200执行相对应的动作对该工件进行螺纹加工，通过判断该工件目前的螺纹加工过程是否发生异常。

请参照图2为螺纹加工循环示意图所示，螺纹加工过程的切削循环，以外螺纹加工为例，该刀具对应该工件的关系为︰A点(刀具起始点)、B点(螺纹加工起始点)、C点(退尾起始点(退刀起始点))、D点(中间点)、E点(结束点)、F点(螺牙起始点)。判断加工过程是否发生异常，实施说明将以这些点以及点与点之间是否异常为本案螺纹加工问题诊断过程，针对使用者所遇到的螺纹加工的问题现象，该控制单元300会自动进行对应的检测流程，并提供用户对应的解决方案。

在实施应用时，请参照图3，当该控制单元在未接收到该第一感测信号111或该第二感测信号211时，代表螺纹加工过程发生了非使用者所预期的中断情况(如：加工中卡住)。此时，该控制单元300会发出第三控制命令303或第四控制命令304传送至该第一驱动装置100或该第二驱动装置200，用以驱动该第一驱动装置100或该第二驱动装置200，通过判断该螺纹加工机台监控系统的硬件配线是否正常。

当该第一驱动装置100或该第二驱动装置200未根据该第三控制命令303或该第四控制命令304执行相对应的动作，代表硬件配线不正常，该控制单元300会发出警示信号，警示信号可以显示于前述输入单元400，也可显示于外接的警示装置。在此实施例中，本发明的该控制单元300可排查因该第一驱动装置100(刀具轴马达)或该第二驱动装置200(工件轴马达)的配线异常(如：脱落或受损)所造成的螺纹加工问题并警示使用者。

当该第一驱动装置100或该第二驱动装置200根据该第三控制命令303或该第四控制命令304执行相对应的动作时，代表硬件配线正常，所以螺纹加工过程发生了非使用者所预期的中断情况可能是由于该第一驱动装置100或第二驱动装置200的转速不合理所造成。在此实施例中，该控制单元300会计算出在操作范围内该第一驱动装置100或该第二驱动装置200的转速，后续该第一驱动装置100或该第二驱动装置300会根据该控制单元300发出的该第三控制命令303或该第四控制命令304，以调整出的转速执行加工。其中，当该控制单元300计算出该第一驱动装置100或该第二驱动装置200的转速不在该操作范围内，该控制单元300会发出警示信号。在本发明中，第一驱动装置100或该第二驱动装置200的转速操作范围通常会根据马达种类而有所不同，本发明对此无特别限制。

再参照图2与图4，在判断螺纹加工过程中螺纹前端是否有规律异常实施应用时，该控制单元300接收螺纹加工起始点(B点)和螺牙起始点(F点)时，该第一驱动装置100传来的第一驱动电流101或该第二驱动装置200传来的第二驱动电流201，该控制单元300分别根据第一驱动电流101计算第一负载率或根据第二驱动电流201计算第二负载率；该控制单元300通过第一负载率或该第二负载率的变化数据计算出加工当下该螺纹加工起始点(B点)到该螺牙起始点(F点)之间的第一距离，该控制单元300将该第一距离与该加工档410中该螺纹加工起始点(B点)到该螺牙起始点(F点)之间的预设距离进行比对。在本发明中，使用者可根据实际加工情况调整所述预设距离。

当控制单元300判断该第一距离小于或大于该默认距离，控制单元发出第五控制命令305或第六控制命令306用以控制该第一驱动装置100或该第二驱动装置200，直到该第一距离与该预设距离的差异在一误差范围内。在本发明中，使用者可根据实际加工情况调整所述误差范围。在理想情况下，该第一距离与该预设距离的差异会在该误差范围内。然而，当该第一距离与该预设距离的差异不在误差范围内时，代表螺纹加工机台可能出现了组件损耗的情况(如：马达皮带损耗或是螺杆损耗)。因此，螺纹加工过程中会出现螺纹前端发生规律异常的问题。

请再参照图2与图5，在判断螺纹加工过程中螺纹后端是否有异常实施应用上(退尾起始点C点之后)，该控制单元300根据该加工文件410得知正常加工状态下的退尾起始点(C点)的位置，并根据在该退尾起始点(C点)时，该第一驱动装置100或该第二驱动装置200的第三驱动电流103或第四驱动电流203分别计算出第三负载率或第四负载率；且该控制单元300由该第一感测信号111得知实际加工状态的退尾起始点(C点)的位置，即X轴开始移动或Z轴速度为零，并根据当时该第一驱动装置100或该第二驱动装置200的第五驱动电流105或第六驱动电流205分别计算出第五负载率或第六负载率。

当该控制单元300判断该实际加工状态的该第五负载率或该第六负载率与该正常加工状态的该第三负载率或该第四负载率的差异在第一范围外时，该控制单元通过发出第七控制命令307或第八控制命令308用以驱动该第一驱动装置100或该第二驱动装置200，用以调整该第一驱动装置100或该第二驱动装置200的转速，或移动速度，或退尾长度(退刀长度)参数，或退尾角度(退刀角度)参数，或该第一驱动装置100或该第二驱动装置200加减速时间参数，通过降低该实际加工状态在退尾起始点(C点)的该第五负载率或该第六负载率。在本发明中，使用者可根据实际情况调整第一范围。

在当该控制单元300发出该第七控制命令307或该第八控制命令308用以驱动该第一驱动装置100或该第二驱动装置200，用以调整第一驱动装置100或第二驱动装置200转速，或移动速度，或退尾长度参数，或退尾角度参数，或该第一驱动装置100或该第二驱动装置200加减速时间参数都无法降低当下该实际加工状态下的该第五负载率或该第六负载率时，该控制单元300会发出警示信号。

再参照图2与图6，在判断螺纹加工过程中是否有异常实施应用上(螺牙起始点F点到退尾起始点C点之间)，其中，该控制单元300由该加工文件410得知常加工状态下的螺牙起始点(F点)与退尾起始点(C点)的位置，并根据该正常加工状态在该螺牙起始点(F点)至该退尾起始点(C点)的位置时，该第一驱动装置100或该第二驱动装置200的第七驱动电流107或第八驱动电流207分别计算出第七负载率或第八负载率；又，该控制单元300由实际加工状态在该螺牙起始点(F点)至该退尾起始点(C点)时，该第一驱动装置100或该第二驱动装置200的第九驱动电流109或第十驱动电流209分别计算出第九负载率或第十负载率；通过该控制单元300藉由该第九负载率或该第十负载率的变化计算出该实际加工状态下该螺牙起始点(F点)的位置，且该控制单元300由该第一感测信号111得知该实际加工状态的该退尾起始点(C点)的位置。

当控制单元300判断该第九负载率或该第十负载率与该第七负载率或第八负载率的差异在第二范围外时，该控制单元300调整该加工文件410中的加工指令，并发出对应之第九控制命令309或第十控制命令310用以驱动该第一驱动装置100或该第二驱动装置200，通过降低该实际加工状态的该第九负载率或该第十负载率。

当该控制单元300调整该加工文件410中的加工指令，并发出对应的该第九控制命令309或该第十控制命令310用以驱动该第一驱动装置100或该第二驱动装置200，无法降低该实际加工状态的该第九负载率或该第十负载率时，该控制单元300会发出警示信号。

在实施应用时，当实际加工过程中前述的负载率变化异常时，该控制单元300也可以根据加工刀具的刀具信息(如刀具种类、刀具材质)判断该加工刀具是否发生异常，例如刀具受损或磨耗过大都会让负载率异常，通过刀具信息可以让控制单元300更准确的判断负载率变化异常的原因。

再参照图7，本申请螺纹加工机台监控系统在实施应用(以图1所示实施例为基础说明实施方式)时，该控制单元300进一步可耦接视觉检测装置500，例如影像捕获设备、CCD、相机等，通过视觉方式监测螺纹加工过程中的异常。利用视觉检测装置500的视觉监测方式，具有以优点︰1、可以提高判断螺纹加工循环中A点(刀具起始点)、B点(螺纹加工起始点)、C点(退尾起始点)、D点(中间点)、E点(结束点)、F点(螺牙起始点)各点位置的精确度；2、可检测对刀方式是否错误，例如刀尖点和加工表面的位置是否如预期；3、可检测工件或刀具是否夹持异常，例如不稳定或者不匹配。

本申请螺纹加工机台监控系统在实施应用时，该第一驱动装置100进一步设有振动传感器600(例如加速规)，用于螺纹加工振动过大的优化检知。实施时，该振动传感器600可贴设在该第一驱动装置100的刀具轴上，该控制单元300根据由该振动传感器600发出的信号检测螺纹加工过程中的振动异常。该振动传感器600的主要功效是可以取代前述负载率，例如前控制单元300根据该第一驱动电流101计算第一负载率，实施上若以该振动传感器600发出的振动值取代，该控制单元300可以通过螺纹加工起始点(B点)和螺牙起始点(F点)的振动值来判断两个点之间的距离(该第一距离)。

本申请螺纹加工机台监控系统在实施应用时，该控制单元300进一步通过因特网联机远程储存监测装置700，同步及储存该加工机台的监测状况。实施应用时，该远程储存监测装置700可以是伺服主机用于储存多台螺纹加工机台的监测数据；也可以是远程的计算机，供非现场操作人员做监控记录，远程的使用者或监控者可同步了解加工状况，且在加工过程有异常检知时，予以警示或其余对应的动作。如果有手动调适的数据，可以将相关加工信息、调适后的最佳参数上传到云端的远程储存监测装置700当作以后其他类似问题的数据库。

请再参照图8，本申请螺纹加工机台监控系统在实施应用时，进一步该第一驱动装置100与该第二驱动装置200分别耦接第三传感器120与第四传感器220，该控制单元300根据该第一感测信号111与该第三传感器120传来的第三感测信号121判断该第一驱动装置100的第一传动皮带(实施上为刀具轴马达带动刀具轴的传动皮带)是否发生异常，或该控制单元300根据该第二感测信号211与该第四传感器220传来的第四感测信号221判断该第二驱动装置200的第二传动皮带(实施上为工件轴马达带动工件轴的传动皮带)是否发生异常。

实施时，该控制单元300根据第一驱动装置100的马达的角位移信号(第一感测信号111)与刀具轴的角位移信号(第三感测信号121)来计算出该第一传动皮带的打滑比，计算方式如下：

另外，该控制单元300根据以下公式计算该第一传动皮带打滑累积距离：

打滑累积距离＝∫(第一感测器的角位移信号(t)-第三感测器的角位移信号(t))dt。

该控制单元300根据该第二驱动装置200的马达的角位移信号(第二感测信号211)与工件轴的角位移信号(第四感测信号221)来计算出该第二传动皮带的打滑比，计算方式如下：

另外，该控制单元300根据以下公式计算该第二传动皮带的打滑累积距离：

打滑累积距离＝∫(第二感测器的角位移信号(t)-第四感测器的角位移信号(t))dt。

进一步在应用时，该控制单元300还可根据打滑比对时间的微分来计算出打滑比变化率，并根据打滑累积距离对时间的微分来计算出打滑累积距离变化率。通过打滑比、打滑累计(即累积)距离、打滑比变化率、打滑累计距离变化率，可排查螺纹异常中的整段螺纹加工异常的皮带传动异常，当打滑比、打滑累计距离、打滑比变化率、打滑累计距离变化率任一超过容忍范围，该控制单元300发出警示信号请用户检查。

整体技术上，本案技术上参考加工文件、刀具轴编码器、工件轴编码器，在加工文件中考虑机台刚性与伺服控制，且加工机台无需安装额外传感器(只需原本配置之刀具轴编码器与工件轴编码器)，该控制单元可自动排查螺纹加工所有问题，可以根据不同的螺纹加工问题现象进行问题分析与解决方案提供，亦可自动针对问题现象进行调整动程参数。如此，通过CNC的控制单元增螺纹加工问题诊断功能，系统会根据当下螺纹加工问题现象进行分析，并归纳出问题、造成问题之原因，并根据问题原因自动调适，如此一来能够大幅降低问题排查的时间、人力以及沟通成本。

以上所述仅为本发明较佳的实施方式，并非用以限定本发明的保护范围；同时以上的描述，对于相关技术领域中具有通常知识者应可明了并据以实施，因此其他未脱离本发明所揭露概念下所完成之等效改变或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (34)

1.一种螺纹加工机台监控系统，应用于螺纹加工的加工机台，其特征在于，它包括：

第一驱动装置，所述第一驱动装置耦接第一传感器；

第二驱动装置，所述第二驱动装置耦接一第二传感器；

控制单元，所述控制单元耦接所述第一驱动装置、所述第二驱动装置、所述第一传感器、所述第二传感器与输入单元；

所述控制单元由所述输入单元传来的加工档对工件进行螺纹加工，所述加工档已考虑加工机台的机台刚性与伺服控制；所述控制单元根据由该第一传感器传来的第一感测信号及由该第二传感器传来的第二感测信号发出第一控制命令及第二控制命令，并将该第一控制命令及该第二控制命令分别传送至该第一驱动装置及该第二驱动装置，用以控制该第一驱动装置及该第二驱动装置执行相对应的动作，判断该工件目前的螺纹加工过程是否发生异常。

2.根据权利要求1所述的螺纹加工机台监控系统，其特征在于：当所述控制单元在未接收到该第一感测信号或该第二感测信号时，该控制单元会发出第三控制命令或第四控制命令传送至该第一驱动装置或该第二驱动装置，用以驱动该第一驱动装置或该第二驱动装置，判断该螺纹加工机台监控系统的硬件配线是否正常；当该第一驱动装置或该第二驱动装置未根据该第三控制命令或该第四控制命令执行相对应的动作，该控制单元会发出警示信号。

3.根据权利要求1所述的螺纹加工机台监控系统，其特征在于：当该控制单元在未接收到该第一感测信号或该第二感测信号时，该控制单元会发出第三控制命令或第四控制命令传送至该第一驱动装置或该第二驱动装置，用以驱动该第一驱动装置或该第二驱动装置，判断该螺纹加工机台监控系统硬件配线是否正常；当该第一驱动装置或该第二驱动装置根据该第三控制命令或该第四控制命令执行相对应的动作时，该控制单元会计算出在一操作范围内该第一驱动装置或该第二驱动装置的转速，后续该第一驱动装置或该第二驱动装置会根据该控制单元调整出的转速执行加工。

4.根据权利要求3所述的螺纹加工机台监控系统，其特征在于：当该控制单元计算出该第一驱动装置或该第二驱动装置的转速不在该操作范围内，该控制单元会发出警示信号。

5.根据权利要求1所述的螺纹加工机台监控系统，其特征在于：该控制单元接收螺纹加工起始点和螺牙起始点时，该第一驱动装置传来的第一驱动电流或该第二驱动装置传来的第二驱动电流，该控制单元分别根据该第一驱动电流计算第一负载率或根据该第二驱动电流计算第二负载率；该控制单元通过该第一负载率或该第二负载率的变化数据计算出加工当下该螺纹加工起始点到该螺牙起始点之间的第一距离，该控制单元将该第一距离与该加工档中该螺纹加工起始点到该螺牙起始点之间的预设距离进行比对。

6.根据权利要求5所述的螺纹加工机台监控系统，其特征在于：当控制单元判断该第一距离小于或大于该默认距离，该控制单元发出第五控制命令或第六控制命令用以控制该第一驱动装置或该第二驱动装置，直到该第一距离与该预设距离的差异在一误差范围内。

7.根据权利要求1所述的螺纹加工机台监控系统，其特征在于：所述控制单元根据该加工文件得知正常加工状态下的退尾起始点的位置，并根据在该退尾起始点时，该第一驱动装置或该第二驱动装置的第三驱动电流或第四驱动电流分别计算出第三负载率或第四负载率；且该控制单元由该第一感测信号得知实际加工状态的退尾起始点的位置，并根据当时该第一驱动装置或该第二驱动装置的第五驱动电流或第六驱动电流分别计算出第五负载率或第六负载率。

8.根据权利要求7所述的螺纹加工机台监控系统，其特征在于：当该控制单元判断该实际加工状态的该第五负载率或该第六负载率与该正常加工状态的该第三负载率或该第四负载率的差异在第一范围外时，该控制单元通过发出第七控制命令或第八控制命令驱动该第一驱动装置或该第二驱动装置，用以调整该第一驱动装置或该第二驱动装置的转速，或移动速度，或退尾长度参数，或退尾角度参数，或该第一驱动装置或该第二驱动装置加减速时间参数，藉此降低该实际加工状态在退尾起始点的该第五负载率或该第六负载率。

9.根据权利要求8所述的螺纹加工机台监控系统，其特征在于：该控制单元发出该第七控制命令或该第八控制命令驱动该第一驱动装置或该第二驱动装置，用以调整第一驱动装置或第二驱动装置转速，或移动速度，或退尾长度参数，或退尾角度参数，或该第一驱动装置或该第二驱动装置加减速时间参数都无法降低当下该实际加工状态下的该第五负载率或该第六负载率时，该控制单元会发出警示信号。

10.根据权利要求1所述的螺纹加工机台监控系统，其特征在于：该控制单元由该加工文件得知正常加工状态下的螺牙起始点与退尾起始点的位置，并根据该正常加工状态在该螺牙起始点至该退尾起始点的位置时，该第一驱动装置或该第二驱动装置的第七驱动电流或第八驱动电流分别计算出第七负载率或第八负载率；或，该控制单元由实际加工状态在该螺牙起始点至该退尾起始点时，该第一驱动装置或该第二驱动装置的第九驱动电流或第十驱动电流分别计算出第九负载率或第十负载率；该控制单元通过该第九负载率或该第十负载率的变化计算出该实际加工状态下该螺牙起始点的位置，且该控制单元由该第一感测信号得知该实际加工状态的该退尾起始点的位置。

11.根据权利要求10所述的螺纹加工机台监控系统，其特征在于：当控制单元判断该第九负载率或该第十负载率与该第七负载率或第八负载率的差异在第二范围外时，该控制单元调整该加工文件中的加工指令，并发出对应之第九控制命令或第十控制命令用以驱动该第一驱动装置或该第二驱动装置，降低该实际加工状态的该第九负载率或该第十负载率。

12.根据权利要求11所述的螺纹加工机台监控系统，其特征在于：当该控制单元调整该加工文件中的加工指令，并发出对应的该第九控制命令或该第十控制命令用以驱动该第一驱动装置或该第二驱动装置，无法降低该实际加工状态的该第九负载率或该第十负载率时，该控制单元会发出警示信号。

13.根据权利要求1所述的螺纹加工机台监控系统，其特征在于：该控制单元耦接视觉检测装置，用以监测螺纹加工过程中的异常。

14.根据权利要求1所述的螺纹加工机台监控系统，其特征在于：该第一驱动装置设有振动传感器，该控制单元根据由该振动传感器发出的信号检测螺纹加工过程中的振动异常。

15.根据权利要求1所述的螺纹加工机台监控系统，其特征在于：该控制单元通过因特网联机远程储存监测装置，同步及储存该加工机台的监测状况。

16.根据权利要求1所述的螺纹加工机台监控系统，其特征在于：该第一驱动装置与该第二驱动装置分别耦接第三传感器与第四传感器，该控制单元根据该第一感测信号与该第三传感器传来的第三感测信号判断该第一驱动装置的第一传动皮带是否发生异常，或该控制单元根据该第二感测信号与该第四传感器传来的第四感测信号判断该第二驱动装置的第二传动皮带是否发生异常。

17.根据权利要求5、7或10所述的螺纹加工机台监控系统，其特征在于：当实际加工过程中所述负载率变化异常时，该控制单元根据加工刀具的刀具信息判断该加工刀具是否发生异常。

18.一种螺纹加工机台监控方法，应用于加工机台通过第一驱动装置与第二驱动装置控制的工件进行螺纹加工，包括：

控制单元根据由输入单元传来的加工档，该加工档已考虑该加工机台的机台刚性与伺服控制；

该控制单元根据由该第一驱动装置耦接的第一传感器传来的第一感测信号发出第一控制命令，及由该第二驱动装置耦接的第二传感器传来的第二感测信号发出第二控制命令；

通过该第一控制命令及该第二控制命令分别传送至该第一驱动装置及该第二驱动装置，用以控制该第一驱动装置或该第二驱动装置执行相对应的动作对该工件进行螺纹加工，判断该工件目前的螺纹加工过程是否发生异常。

19.根据权利要求18所述的螺纹加工机台监控方法，其特征在于：当该控制单元在未接收到该第一感测信号或该第二感测信号时，该控制单元会发出第三控制命令或第四控制命令传送至该第一驱动装置或该第二驱动装置，用以驱动该第一驱动装置或该第二驱动装置，判断该螺纹加工机台监控系统的硬件配线是否正常；当该第一驱动装置或该第二驱动装置未根据该第三控制命令或该第四控制命令执行相对应的动作，该控制单元会发出警示信号。

20.根据权利要求18所述的螺纹加工机台监控方法，其特征在于：当该控制单元在第二时间未接收到该第一感测信号或该第二感测信号时，该控制单元会发出第三控制命令或第四控制命令传送至该第一驱动装置或该第二驱动装置，用以驱动该第一驱动装置或该第二驱动装置，判断该螺纹加工机台监控系统硬件配线是否正常；当该第一驱动装置或该第二驱动装置根据该第三控制命令或该第四控制命令执行相对应的动作时，该控制单元会计算出在操作范围内该第一驱动装置或该第二驱动装置的转速，后续该第一驱动装置或该第二驱动装置会根据该控制单元调整出的转速执行加工。

21.根据权利要求20所述的螺纹加工机台监控方法，其特征在于：当该控制单元计算出该第一驱动装置或该第二驱动装置的转速不在该操作范围内，该控制单元会发出警示信号。

22.根据权利要求18所述的螺纹加工机台监控方法，其特征在于：当螺纹加工程序在螺纹加工起始点和螺牙起始点时，该控制单元通过该第一驱动装置传来的第一驱动电流或该第二驱动装置传来的第二驱动电流计算得到第一负载率或第二负载率；该控制单元通过该第一负载率或该第二负载率的变化数据计算出加工当下该螺纹加工起始点到该螺牙起始点之间的第一距离，该控制单元将该第一距离与该加工档中该螺纹加工起始点到该螺牙起始点之间的预设距离进行比对。

23.根据权利要求22所述的螺纹加工机台监控方法，其特征在于：当控制单元判断该第一距离小于或大于该默认距离，该控制单元发出第五控制命令或第六控制命令用以控制该第一驱动装置或该第二驱动装置，直到该第一距离与该预设距离的差异在误差范围内。

24.根据权利要求18所述的螺纹加工机台监控方法，其特征在于：该控制单元根据该加工文件得知正常加工状态下的退尾起始点的位置，根据在该退尾起始点位置时，该第一驱动装置或该第二驱动装置的第三驱动电流或第四驱动电流分别计算出第三负载率或第四负载率；且该控制单元由该第一感测信号得知实际加工状态的退尾起始点的位置，并根据当时该第一驱动装置或该第二驱动装置的第五驱动电流或第六驱动电流分别计算出第五负载率或第六负载率。

25.根据权利要求24所述的螺纹加工机台监控方法，其特征在于：当该控制单元判断该实际加工状态的该第五负载率或该第六负载率与该正常加工状态的该第三负载率或该第四负载率的差异在第一范围外，该控制单元发出第七控制命令或第八控制命令驱动该第一驱动装置或该第二驱动装置，用以调整该第一驱动装置或该第二驱动装置的转速，或移动速度，或退尾长度参数，或退尾角度参数，或该第一驱动装置或该第二驱动装置加减速时间参数，降低该实际加工状态在退尾起始点的该第五负载率或该第六负载率。

26.根据权利要求25所述的螺纹加工机台监控方法，其特征在于：该控制单元发出该第七控制命令或该第八控制命令用以驱动该第一驱动装置或该第二驱动装置，用以调整第一驱动装置或第二驱动装置转速，或移动速度，或退尾长度参数，或退尾角度参数，或该第一驱动装置或该第二驱动装置加减速时间参数都无法降低当下该实际加工状态在该退尾起始点位置时的该第五负载率或该第六负载率时，该控制单元会发出警示信号。

27.根据权利要求18所述的螺纹加工机台监控方法，其特征在于：该控制单元由该加工文件得知正常加工状态下的螺牙起始点与退尾起始点的位置，并根据该正常加工状态在该螺牙起始点至该退尾起始点的位置时，该第一驱动装置或该第二驱动装置的第七驱动电流或第八驱动电流分别计算出第七负载率或第八负载率；或，该控制单元由实际加工状态在该螺牙起始点至该退尾起始点时，该第一驱动装置或该第二驱动装置的第九驱动电流或第十驱动电流分别计算出第九负载率或第十负载率；该控制单元藉由该第九负载率或该第十负载率的变化计算出该实际加工状态下该螺牙起始点的位置，且该控制单元由该第一感测信号得知该实际加工状态的该退尾起始点的位置。

28.根据权利要求27所述的螺纹加工机台监控方法，其特征在于：当控制单元判断该第九负载率或该第十负载率与该第七负载率或第八负载率的差异在第二范围外时，该控制单元调整该加工文件中的加工指令，并发出对应之第九控制命令或第十控制命令用以驱动该第一驱动装置或该第二驱动装置，降低该实际加工状态的该第九负载率或该第十负载率。

29.根据权利要求28所述的螺纹加工机台监控方法，其特征在于：当该控制单元调整该加工文件中的加工指令，并发出对应的该第九控制命令或该第十控制命令用以驱动该第一驱动装置或该第二驱动装置，无法降低该实际加工状态的该第九负载率或该第十负载率时，该控制单元会发出警示信号。

30.根据权利要求18所述的螺纹加工机台监控方法，其特征在于：该控制单元耦接视觉检测装置，通过视觉检测方式监测螺纹加工过程中的异常。

31.根据权利要求18所述的螺纹加工机台监控方法，其特征在于：该第一驱动装置设有振动传感器，该控制单元根据由该振动传感器发出的信号检测螺纹加工过程中的振动异常。

32.根据权利要求18所述的螺纹加工机台监控方法，其特征在于：该控制单元还通过因特网联机远程储存监测装置，同步及储存该加工机台的监测状况。

33.根据权利要求18所述的螺纹加工机台监控方法，其特征在于：该第一驱动装置与该第二驱动装置分别耦接第三传感器与第四传感器，该控制单元根据该第一感测信号与该第三传感器传来的第三感测信号判断该第一驱动装置的第一传动皮带是否发生异常，或该控制单元根据该第二感测信号判断该第二驱动装置的第二传动皮带是否发生异常。

34.根据权利要求22、24或27所述的螺纹加工机台监控方法，其特征在于：当实际加工过程中所述负载率变化异常时，该控制单元根据加工刀具的刀具信息判断该加工刀具是否发生异常。

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