CN210348266U - Cnc工具机的断电保护系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种CNC工具机的断电保护系统，包含：驱动器，刀具，储存单元及CNC控制单元；驱动器驱动刀具转轴；刀具安装于刀具转轴；储存单元用以储存抬刀条件参数与安全抬刀参数；CNC控制单元与驱动器、储存单元电性连接，用以在取得一断电警示讯号后，将当下CNC工具机使用的刀具型态及加工程序分别与对应的抬刀条件参数、安全抬刀参数进行比对，判断当下CNC工具机的断电保护系统适合执行一抬刀保护程序或一剎车程序，并根据判断结果，控制刀具转轴执行相对应的处理程序。

Description

CNC工具机的断电保护系统

技术领域

本实用新型为一种CNC工具机的断电保护系统，特别是有关于CNC工具机供电不稳时的自动退刀决策之系统。

背景技术

如图1所示，在频繁发生打雷或是供电不稳的地区容易发生跳电，使供电产生问题，若是CNC工具机1在加工到一半突然停止电力供应，刀具转轴10上的刀具11会因为突然的断电，在刹车还没夹紧之前便掉落，这样不仅会导致刀具11直接撞击到加工工件12的表面，使刀具11寿命降低，甚至是损毁，还会在加工工件12上留下加工纹路，进而使加工工件12的表面光洁度降低，甚至成为废品，而这样所执行的许多道加工工序都将前功尽弃。目前因应上述问题而提出的解决方案为，当断电时，CNC工具机便直接执行断电抬刀。

然而，在实际加工过程中，CNC工具机的刀塔往往具有许多把刀，有的刀具的型态在进行加工时适合断电抬刀(如图2所示之外圆切削加工刀具)，有的刀具并不适合断电抬刀(如图3所示之攻牙刀具、图4所示之成型刀具及图5所示之另一成型刀具)。若加工时使用的刀具为攻牙刀或成型刀，CNC工具机却在断电时却进行抬刀，将有可能会损伤刀具转轴、刀具或是工件。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种CNC工具机的断电保护系统，根据一断电警示讯号来启动CNC控制单元进行CNC工具机之抬刀或刹车决策，以在CNC工具机断电时保护刀具、机台及加工工件。

为达成上述CNC工具机的断电保护系统之目的，本实用新型提供的CNC工具机的断电保护系统包含：一驱动器，用以驱动一刀具转轴；至少一刀具，系安装于该刀具转轴，用以对一工件进行多个加工程序；一储存单元，用以储存包含一抬刀条件参数与一安全抬刀参数，该抬刀条件参数包含涵盖该些加工程序之任一刀具型态与其所对应之能否抬刀信息以及涵盖任一该些加工程序与其所对应之能否抬刀信息，该安全抬刀参数包括一抬刀距离；以及一CNC控制单元，系与该驱动器、该储存单元电性连接，用以在取得一断电警示讯号后，将当下该CNC工具机使用的刀具型态及加工程序分别与对应的该抬刀条件参数、该安全抬刀参数进行比对，判断当下该CNC工具机的断电保护系统适合执行一抬刀保护程序或一刹车程序，并根据该判断结果，控制该刀具转轴执行相对应的处理程序。

在一实施例中，更包含一电力质量监控单元，其系与该CNC控制单元电性连接，用以实时监控该CNC工具机的供电质量，并在该CNC工具机的供电质量低于一预设值以下时，发出该断电警示讯号。

在一实施例中，该CNC工具机的供电质量包含电压值或电流值。

在一实施例中，该CNC控制单元判断当下该CNC工具机的断电保护系统适合执行抬刀保护程序的条件包含：取得该断电警示讯号的当下所进行的该加工程序的刀具型态适合执行抬刀保护程序、取得该断电警示讯号的当下进行的该加工程序适合执行抬刀保护程序以及取得该断电警示讯号的当下的加工位置之该抬刀距离不会超过该机台的行程极限。

在一实施例中，该CNC控制单元判断当下该CNC工具机的断电保护系统适合执行该刹车程序的条件包含：取得该断电警示讯号的当下所进行的该加工程序的刀具型态不适合执行抬刀保护程序、取得该断电警示讯号的当下进行的该加工程序不适合执行抬刀保护程序或取得该断电警示讯号的当下的加工位置之抬刀距离超过该机台的行程极限。

在一实施例中，适合执行该刹车程序之刀具型态包含成型刀具、攻牙刀具或钻孔刀具。

在一实施例中，适合执行该刹车程序的加工方式包含成型、攻牙、钻孔或捞边。

在一实施例中，该储存单元系内建于该CNC控制单元或设置于一与该CNC控制单元连线的远端服务器之中。

在一实施例中，该CNC控制单元包含记录CNC工具机的实时加工状态于该储存单元，并在该CNC工具机复电时，于该断电当下未完成的加工位置继续进行加工。

本实用新型特点包含：本实用新型的CNC控制器可根据使用者输入的参数(如加工刀具之型态、加工条件等)，在CNC工具机突然断电或供电不稳时，CNC控制器能从电压或电流值的改变状况得知目前需进行断电保护机制，并依照当下的加工刀具之型态以及加工状态，判断应进行断电抬刀或是直接刹车以避免在不可抬刀的加工中，做出断电抬刀动作，损伤刀具转轴、刀具、工件甚至是CNC工具机。如此一来，即使CNC工具机在加工过程中遭遇突然断电的情况，也不会影响到工件加工质量与刀具寿命。

附图说明

图1为CNC工具机的刀具加工时断电而直接抬刀的立体示意图；

图2为CNC工具机所应用的外圆切削加工程序之断电直接抬刀示意图；

图3为CNC工具机所应用的攻牙加工程序之断电直接抬刀示意图；

图4为CNC工具机所应用的成型刀具示意图；

图5为CNC工具机所应用的另一成型刀具示意图；

图6为本实用新型之CNC工具机的断电保护系统之驱动器包含电力质量监控单单元的系统方块图；

图7为本实用新型之CNC工具机的断电保护系统之CNC控制单元包含电力质量监控单单元的系统方块图；

图8为本实用新型之CNC工具机的断电保护系统之外接式电力质量监控单单元的系统方块图。

1 CNC工具机

10 刀具转轴

11 刀具

12 加工工件

2 CNC工具机的断电保护系统

21 驱动器

211 刀具转轴

22 刀具

23 储存单元

231 抬刀条件参数

232 安全抬刀参数

24 CNC控制单元

25 电力质量监控单元

251 断电警示讯号

W 工件

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步详细的说明。

兹配合图式将本实用新型实施例详细说明如下，其所附图式主要为简化之示意图，仅以示意方式说明本实用新型之基本结构，因此在该等图式中仅标示与本实用新型有关之元件，且所显示之元件并非以实施时之数目、形状、尺寸比例等加以绘制，其实际实施时之规格尺寸实为一种选择性之设计，且其元件布局形态有可能更为复杂。

首先请参照图6、图7或图8所示。本实施例为一种CNC工具机的断电保护系统2，包含：驱动器21、至少一刀具22、一储存单元23以及一CNC控制单元24。该驱动器21可以是CNC工具机的刀具转轴马达驱动器，用以驱动一刀具转轴211；该刀具22系安装于该刀具转轴211，用以对一工件W进行多个加工程序。储存单元23用以储存包含一抬刀条件参数231与一安全抬刀参数232，该抬刀条件参数231包含涵盖该些加工程序之任一刀具型态与其所对应之能否抬刀信息以及涵盖任一该些加工程序与其所对应之能否抬刀信息，该安全抬刀参数231包括一抬刀距离；CNC控制单元24系与该驱动器21、该储存单元23电性连接，用以在取得一断电警示讯号251(即供给CNC工具机(未绘示)的电力下降至无法维持正当运作时发出该断电警示讯号251)后，将当下该CNC工具机使用的刀具型态及加工程序分别与对应的该抬刀条件参数231、该安全抬刀参数232进行比对，判断当下该CNC工具机的断电保护系统2适合执行一抬刀保护程序或一刹车程序，并根据该判断结果，控制该刀具转轴211执行相对应的处理程序。在一实施例中，储存单元23中内建有当CNC工具机发生断电或电力供应不稳定的情况时，适合或不适合执行抬刀的刀具型态以及加工程序。举例来说，当CNC工具机发生断电或电力供应不稳定的情况时，CNC控制单元24会取得断电警示讯号251，CNC控制单元24会判断当下CNC工具机是否正使用成型、攻牙或钻孔等刀具来执行成型、攻牙、钻孔或捞边等加工程序。由于在储存单元23中上述刀具及加工程序是属于在供电不稳定时不适合执行抬刀的，因此CNC控制单元24会判断CNC工具机的断电保护系统2适合执行刹车程序，CNC控制单元24会发出停止命令给刀具转轴马达之驱动器21。

另一方面，CNC控制单元24取得断电警示讯号251后，若判断当下CNC工具机使用的是如图2的外圆切削加工刀具来执行外圆切削的加工程序，且当下将外圆切削加工刀具抬起的抬刀距离在安全范围内，代表CNC工具机的断电保护系统2适合执行抬刀保护程序，CNC控制单元24会发出抬刀命令给刀具转轴马达驱动器。

在本实用新型实施例中，储存单元23系内建于CNC控制单元24或设置于一与CNC控制单元24连线的远端服务器之中。如此一来，使用者可直接在CNC工具机上更新或修改储存单元23中的资料，或者在远端服务器中更新或修改储存单元23的资料后上传至CNC工具机。值得注意的是，使用者除了可在储存单元23中建立供电不稳时，适合或不适合执行抬刀的刀具型态以及加工程序对照表以及抬刀距离外。另一方面，使用者还可在储存单元23中设定机构参数(如机构耦合型态与螺杆节距)与轨迹参数(如重力方向、最高冲量与最高加速度)，以利CNC控制单元24规划抬刀速度与抬刀方向。

在一实施例中，CNC控制单元24包含记录CNC工具机的实时加工状态于储存单元23，并在CNC工具机复电时，于断电当下未完成的加工位置继续进行加工。举例来说，当CNC控制单元24取得断电警示讯号251后，会将CNC工具机当下的加工状态(如工件加工情况或刀具位置)记录于储存单元23中，后续CNC工具机复电后，会根据储存单元23中的记录信息接续加工流程。在另一实施例中，CNC控制单元24无须取得断电警示讯号251也可定时(如每间隔3秒)或不定时(如间隔1秒、5秒与7秒)的在CNC工具机加工过程中记录加工状态于储存单元23，可依据使用者需求随时调整记录时间。

在一实施例中(同样请参照图6、图7或图8)，该CNC工具机的断电保护系统2更包含一电力质量监控单元25，其系与该CNC控制单元24耦接，用以实时监控该CNC工具机的供电质量，并在该CNC工具机的供电质量低于一预设值(一般为供给CNC工具机的电力下降至无法维持正当运作的数值，惟该预设值不以此设定逻辑为限)以下时，发出该断电警示讯号251。前述中该CNC工具机的供电质量包含任何可推算出供电内容之因子，例如当下供电的电压值或当下供电的电流值。在一实施例中，电力质量监控单元25可以是安装于CNC控制单元24(如图7所示)或驱动器21中(如图6所示)的电力质量监控程序；在另一实施例中，电力质量监控单元25也可以是外接于CNC控制单元24或驱动器21的硬件装置(如图8所示)，本实用新型对此不加以限制。

在一实施例中，该CNC控制单元24判断当下该CNC工具机的断电保护系统2适合执行抬刀保护程序的条件包含符合下列各项始成立：1.取得该断电警示讯号251的当下所进行的该加工程序的刀具型态适合执行抬刀保护程序、2.取得该断电警示讯号251的当下进行的该加工程序适合执行抬刀保护程序且3.取得该断电警示讯号的当下的加工位置之该抬刀距离不会超过该机台的行程极限，详细说明如下。

举例来说，当CNC工具机的供电质量不稳定时，CNC控制单元24会取得断电警示讯号251，若CNC控制单元24判断当下CNC工具机使用的是外圆切削加工刀具，代表上述第1项条件成立；若CNC控制单元24判断当下执行的是外圆切削加工程序，代表上述第2项条件成立；若CNC控制单元24判断当下将外圆切削加工刀具抬起的抬刀距离不会超过预先设定的机台行程极限，代表上述第3项条件成立。CNC控制单元24在上述1～3项条件皆成立的情况下，判断CNC工具机的断电保护系统2适合执行抬刀保护程序，CNC控制单元24会发出抬刀命令给刀具转轴马达驱动器。

在一实施例中，该CNC控制单元24判断当下该CNC工具机的断电保护系统2适合执行该刹车程序的条件包含符合下列任一项即成立：1.取得该断电警示讯号251的当下所进行的该加工程序的刀具型态不适合执行抬刀保护程序、2.取得该断电警示讯号的当下进行的该加工程序不适合执行抬刀保护程序或3.取得该断电警示讯号的当下的加工位置之抬刀距离超过该机台的行程极限，详细说明如下。

举例来说，当CNC工具机的供电质量不稳定时，CNC控制单元24会取得断电警示讯号251，若CNC控制单元24判断当下CNC工具机使用的是成型、攻牙或钻孔等刀具，代表上述第1项条件成立；若CNC控制单元24判断当下执行的是成型、攻牙、钻孔或捞边等加工程序，代表上述第2项条件成立；若CNC控制单元24判断当下将成型、攻牙或钻孔等刀具抬起的抬刀距离会超过预先设定的机台行程极限，代表上述第3项条件成立。CNC控制单元24在上述1～3项任一项条件成立的情况下，判断CNC工具机的断电保护系统2适合执行刹车程序，CNC控制单元24会发出停止命令给刀具转轴马达之驱动器21。

以上所述的仅是本实用新型的一些实施方式。对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。

Claims (9)

1.CNC工具机的断电保护系统，其特征在于，包含：

一驱动器，用以驱动一刀具转轴；

至少一刀具，系安装于该刀具转轴，用以对一工件进行多个加工程序；

一储存单元，用以储存包含一抬刀条件参数与一安全抬刀参数，该抬刀条件参数包含涵盖该些加工程序之任一刀具型态与其所对应之能否抬刀信息以及涵盖任一该些加工程序与其所对应之能否抬刀信息，该安全抬刀参数包括一抬刀距离；以及

一CNC控制单元，系与该驱动器、该储存单元电性连接，用以在取得一断电警示讯号后，将当下该CNC工具机使用的刀具型态及加工程序分别与对应的该抬刀条件参数、该安全抬刀参数进行比对，判断当下该CNC工具机的断电保护系统适合执行一抬刀保护程序或一刹车程序，并根据该判断结果，控制该刀具转轴执行相对应的处理程序。

2.根据权利要求1所述的CNC工具机的断电保护系统，其特征在于，更包含一电力质量监控单元，其系与该CNC控制单元耦接，用以实时监控该CNC工具机的供电质量，并在该CNC工具机的供电质量低于一预设值以下时，发出该断电警示讯号。

3.根据权利要求2所述的CNC工具机的断电保护系统，其特征在于，其中该CNC工具机的供电质量包含电压值或电流值。

4.根据权利要求1所述的CNC工具机的断电保护系统，其特征在于，其中该CNC控制单元判断当下该CNC工具机的断电保护系统适合执行抬刀保护程序的条件包含：取得该断电警示讯号的当下所进行的该加工程序的刀具型态适合执行抬刀保护程序、取得该断电警示讯号的当下进行的该加工程序适合执行抬刀保护程序以及取得该断电警示讯号的当下的加工位置之该抬刀距离不会超过该机台的行程极限。

5.根据权利要求1所述的CNC工具机的断电保护系统，其特征在于，其中该CNC控制单元判断当下该CNC工具机的断电保护系统适合执行该刹车程序的条件包含：取得该断电警示讯号的当下所进行的该加工程序的刀具型态不适合执行抬刀保护程序、取得该断电警示讯号的当下进行的该加工程序不适合执行抬刀保护程序或取得该断电警示讯号的当下的加工位置之抬刀距离超过该机台的行程极限。

6.根据权利要求5所述的CNC工具机的断电保护系统，其特征在于，其中适合执行该刹车程序之刀具型态包含成型刀具、攻牙刀具或钻孔刀具。

7.根据权利要求5所述的CNC工具机的断电保护系统，其特征在于，其中适合执行该刹车程序的加工方式包含成型、攻牙、钻孔或捞边。

8.根据权利要求1所述的CNC工具机的断电保护系统，其特征在于，其中该储存单元系内建于该CNC控制单元或设置于一与该CNC控制单元连线的远端服务器之中。

9.根据权利要求1所述的CNC工具机的断电保护系统，其特征在于，其中该CNC控制单元包含记录CNC工具机的实时加工状态于该储存单元，并在该CNC工具机复电时，于该断电当下未完成的加工位置继续进行加工。

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