TW201024021A - Programmable control method for rotary nozzle of machine tool and device thereof - Google Patents

Description

201024021 四、指定代表圖： (一) 本案指定代表圖為：第（三）圖。 (二) 本代表圖之元件符號簡單說明： 刀具主軸3 水平工作距離X 原點補償距離dy

旋轉喷嘴裝置1 正切角0 垂直工作距離Y 主軸鼻端與刀尖距離L ❹五、本案若有化學式時，請揭示最能顯示發明特徵的化學式: 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於一種工具機旋轉喷嘴裝置之可程式控制 方法及裝置，尤指運用於冷卻加工刀具的旋轉喷嘴裝置， 得配合各加工刀具的主軸鼻端至刀尖距離作成資料庫，讓 控制程式自動調整旋轉喷嘴裝置的旋轉角度。 【先前技術】 一習式結構B請參閱第五圖所示，係為本國新型專利 第092204119號之「可程式喷嘴結構」，包括有一前端蓋7、一減 201024021 速馬達4、一軸承座72、一喷嘴軸5、一 PCB板6、一喷嘴52、一 接水座71、一插心接頭54以及一切削液輸入管53所經成，於該 喷嘴轴5轴身上加工有一缺角51，該缺角51作為一 pcb板6上的 原點開關61碰觸用’以決定基準原點，並在該pCb板6上設置喷 嘴軸5的控制電路與相關元件，當該PCB板6配合程式碼更換刀 具時驅動減速馬達4 ’讓減速馬達4轉動喷嘴軸5，使喷嘴軸5自 .動調整角度將喷嘴對準刀具的三座標刀具原點，以使用不同刀長 之刀具’均能自動且有效的達到切削液噴注的效果。 . 【發明内容】 (所欲解決之技術問題） 然，上述之習知結構B未設原點補償值，致習知結構B僅 限於單-機種’但因工具機的規格有大、小之分，喷嘴的安展位 置座標亦會有所差異；故，f知結構B f針對每—機型予以客 化’且亦要更換PCB板的内容，使習知結構仏無使用彈性 較不適於大量生產。 外 ❿ 請再配合參閱第六圖所示，又，該可程式喷嘴結構^在 具機作鑽孔時’特別是在鑽深孔時，其可程式嘴嘴β切削液^ 角度無法作適時的修正，導致冷卻切削液73會噴注在被加工物: 上，阻斷切削液73而無法冷卻加工刀具75。 (解決問題之技術手段） 有鐘於此，乃憑恃著長期對於加工機械〇 具機旋轉噴嘴裝】 制方法及I置’其包含以下方法步驟：⑷將^ 201024021 有馬達及減速機的-旋轉喷嘴裝置設於工且 的-側；⑹將原點補償距離及主她/、機的刀具主轴 喷嘴裝置的水平工作距離作為一刀尖距離與旋轉 -控制程式依(b)步驟予以計算出：角形的二邊；（C) 角；⑷將精確控制馬達轉速的—切二^^的= 機刀庫内的各加工刀具之主轴直^ π /、 •庫，在工具機的加工過程中，纽離作成資料 邊㈣W τ以供控制程式讀取，使旋轉 π…自動化的將冷卻液自動喷注於各加工刀且 有複數個與其對應的多段修正值1為貝_=:料：内設 程式2呼叫讀取，逐步修正正^角為一副程式以供控制 猫直I月之主要目的•在於提供完全程式自動控制之一 種工具機旋轉喷嘴裝置之可程式控制方法及裝置。 本發明之次要目的：在於提供加工程序内動態調整之 ❹ 一種工具機旋轉喷嘴裝置之可程式控制方法及裝置。 本發明之再一目的·在於提供適用於各類機型之工具 機之種工具機旋轉喷嘴裝置之可程式控制方法及裝置。 (對照先前技術之功效） 兹由以上說明得知，本發明相較先前技術，確可達到 如下之功效： .本七明的主軸鼻端至刀尖距離及水平工作距離容易 從外邛^取，故首次要輸入主軸鼻端至刀尖距離及喷嘴裝 置的水平工作距離，且容易將將卫具機刀庫内各加工刀具 2〇1〇〇^π〇1

’、），使鑽深孔時亦能將冷卻液喷注加工刀具上。 3、本發明由於參數的設定上尚包含—原點補償距離機 且藉軟體程式參數設定方式，以補償校正旋轉喷嘴裝 置的安純置座標，亦毋須更改硬體結構，使本發明能適 2.本么明在工具機的鑽深孔的加工程 料庫内設有複數健其對料多段修正值 用於各類機型之工具機。 【實施方式】 且關於一 首先’請參閱第-圖所示係為本發明Α較佳實施例， 種工具機旋轉喷嘴裝置之可程式控制方法及裝 置，其包含以下步驟：（a)將含有馬達及減速機的一旋轉喷 嘴装置设於工具機的刀具主軸的一侧；（b)將原點補償距離 及主軸鼻端至刀尖距離與旋轉喷嘴裝置的水平工作距離作 為直角二角开^的二邊；（c)一控制程式依（b)步驟予以計 算出該直角三角形的正切角；（d)將精確控制馬達轉速的一 切手段與該控制程式產生連結，進而驅動旋轉噴嘴裝置旋 201024021 轉該正切角。 且，上述其所稱精確控制馬達轉速的手段係以步進馬 達作為馬達，或以伺服馬達作為馬達及再包含一回授單 元、或以一般馬達作為馬達及再包含一回授單元。 請參閱第二圖所示，係為本發明的旋轉喷嘴裝置1， 其包含：一馬達及減速機11，其設有一前端轴111及一後 端軸112 ; —旋轉喷嘴12，係設一進水口 121及至少一個 以上的出水口 122，且該旋轉喷嘴12係固設於減速機11 ❿的前端轴111 ; 一回授單元13,係包含一歸零感測元件131 及一次數感測元件132，其中，歸零感測元件131係設於 前端軸111，次數感測元件132係設於後端軸112 ;及一殼 體14，係包覆整個馬達及減速機11、塊體15、偵測單元 13及部份噴嘴裝置12，另設一固定座係設於殼體14的預 設位置，且便於將旋轉喷嘴.裝置1固定於工具機的刀具主 軸2的侧邊預設位置，誠如第三圖所示者。 又進一步敘明的是該歸零感測元件111為設於減速機 11前端轴111的光電感知器（Sensor)，專以感測前端軸111 的起始點位置，使旋轉喷嘴裝置1能回復至原點；又該次 數感測元件132係設於馬達及減速機11的後端軸112的光 電感知器（Sensor)，專以感測後端軸112的旋轉圈數，一 般為後端軸112旋轉一圈，則次數感測元件132會接收二 個訊號，專以精確管控馬達及減速機11的轉動圈數，再透 過減速機的減速比間接控制了馬達及減速機11的精確角 度輸出。 201024021 請參閱第三圖至第三a圖所示，本發明A係固接於工 具機刀具主轴2的侧邊，且運用Y代表垂直工作距離（主轴 鼻端至刀尖距離L+原點補償距離dy)及X代表水平工作距 離，以反三角函數便能計算求出旋轉喷嘴裝置1的正切角 0=tan_1(Y/X)，故只要將外部參數的主轴鼻端至刀尖距離 L及水平工作距離X，以工具機電腦指令的方式初次輸入預 儲於工具機的電腦控制器内，至於原點補償距離dy無法從 外部量取，其係為工具機的預定值，隨工具機的類型會有 Θ 所不同；待工具機加工時欲啟動冷卻液32喷住時，即呼叫 執行此控制程式2，再配合馬達及減速機11後端軸112上 的次數感測元件132作管控，使馬達及減速機11的正切角 0輸出，而令旋轉喷嘴裝置1旋轉至正切角0，使冷卻液 32自動喷注於各加工刀具34上；當欲換下一個加工程序 時，刀具主軸3會換下一個加工刀具34，此時，主軸鼻端 至刀尖距離L會有所變動，且工具機加工且執行控制程式 _ 2時，便會從資料庫21呼叫與之對應的主軸鼻端至刀尖距 離L之預存數據，亦即重新計算正切角0以調整旋轉喷嘴 裝置1的旋轉角度，以便能使冷卻液32自動喷注於各加工 刀具34上。 由於工具機的種類繁多，故旋轉喷嘴裝置1安裝於刀 具主軸3的側邊位置會有所不同，端視水平工作距離X與 垂直工作距離Y，故有時旋轉噴嘴裝置1的原點位置會高 於主軸鼻端31 (如第三圖所示），有時旋轉喷嘴裝置的原點 位置會低於主軸鼻端31(如第四圖所示），因此，垂直工作 201024021 距離會Y有兩種態樣，例如Y=L+dy及Y=L-dy，這也導致 控制程式2亦有兩種態樣（如第三a圖及第四a圖所示）， 然後再依馬達及減速機11的每齒對應旋轉喷嘴裝置1的旋 轉角度，.如此，控制程式2便能精確控制旋轉喷嘴裝置1 的正切角6»輸出。請再參閱第三a圖及第四a圖所示，又 工具機在作鑽深孔的加工程序，則在其資料庫21内會設有 複數個與其對應的多段修正值211或為一副程式以供控制 程式2呼叫讀取，遂步修正正切角Θ，以致能在鑽深孔的 參加工程序内動態調整正切角鑽得愈深，正切角愈小）， 不再是只是固定喷注加工刀具34的同一地方，使鑽深孔時 亦能將冷卻液32喷注加工刀具34上，而不被加工物33所 阻檔。 特別值得一提，控制程式2及主軸鼻端至刀尖距離資 L料庫21係為工具機（CNC工具機）加工電腦指令形式預 存，或者也可為存入工具機（傳統工具機）的控制電路板上 記憶體的形式。 綜合上述，本發明係關於一種「工具機旋轉喷嘴裝置 之可程式控制方法及裝置」，首次只要輸入工具機刀庫内的 各加工刀具的主軸鼻端至刀尖距離、原點補償距離及旋轉 噴嘴裝置的水平工作距離，便可由控制程式計算出旋轉喷 嘴裝置的各種旋轉角度，以達冷卻液能完全自動化喷至各 種程序的’加工刀具，而能保護加工刀具加工順暢，且其構 成結構又未曾見於書刊或公開使用，誠符合發明專利申請 要件，懇請鈞局明鑑，早曰准予專利，至為感禱。 201024021 需陳明者，以上所述乃是本發明之具體實施立即所運 用之技術原理，若依本發明之構想所作之改變，其所產生 之功能作用仍未超出說明書及圖式所涵蓋之精神時，均應 在本發明之範圍内，合予陳明。 【圖式簡單說明】 第一圖：為本發明較佳實施例之步驟流程圖。 第二圖：為本發明較佳實施例的旋轉喷嘴裝置之剖面圖。 第三圖：為本發明較佳實施例固設於刀具主軸之態樣圖。 φ 第三a圖：為本發明較佳實施例之控制程式指令。 第四圖：為本發明另一實施例固設於刀具主軸之態樣圖。 第四a圖：為本發明另一實施例之控制程式指令。 第五圖及第六圖：為習式結構圖。 【主要元件符號說明】 步驟----（a：)至（d) 旋轉喷嘴裝置1 馬達及減速機11 前端軸111 後端軸112 旋轉喷嘴12 進水口 121 出水口 122 回授單元13 歸零感測元件131 次數感測元件132 殼體14 塊體15 控制程式2 資料庫21 多段修正值211 刀具主軸3 主軸鼻端31 冷卻液32 被加工物33 加工刀具34 201024021 正切角θ 水平工作距離χ 原點補償距離dy 「習式結構」---B 減速馬達4 缺角51

切削液輸入管53 插心接頭54 _ 原點開關61 接水座71 切削液73 加工刀具75 垂直工作距離Y 主軸鼻端與刀尖距離L 喷嘴軸5 噴嘴52 速管夾531 PCB 板 6 前端蓋7 轴承座72 被加工物74

Claims (1)

1. 201024021 七、申請專利範圍： 1. 一種工具機旋轉喷嘴裝置之可程式控制方法，其包含以 下步驟： (a) 將含有馬達及減速機的一旋轉喷嘴裝置設於工具 機的刀具主軸的一側； (b) 將主轴鼻端至刀尖距離及原點補償距離與旋轉喷 嘴裝置的水平工作距離分別作為一直角三角形的 一透， φ (c) 一控制程式依（b)步驟予以計算出該直角三角形 的正切角； (d)將精確控制馬達轉速的一切手段與控制程式產生 連結，進而驅動旋轉喷嘴裝置旋轉該正切角。 2. 如申請專利範圍第1項所述之方法，將工具機之刀庫各 加工刀具的主軸鼻端至刀尖距離作成一資料庫，以供控 制程式讀取呼叫。 3. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中，該資料庫包 ® 含至少一個以上的多段修正值，以提供工具機鑽深孔 時，即時調整該旋轉喷嘴裝置的正切角。 4. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中，該控制程式 包含至少一個以上的多段修正值，該多段修正值為副程 式態樣。 5. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中，該（c)步驟所 稱控制程式係指CNC工具機之電腦控制器内的程式指 令0 11 201024021 6. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中，該（c)步驟所 稱控制程式係指存入電路板上的記憶體。 7. —種工具機之可程式旋轉喷嘴裝置，其包含： 一馬達及減速機，係於前、後端分別設一前端軸及 後端軸； 一旋轉噴嘴，係設一進水口及至少一個以上的出水 口，且固設於該減速機的前端軸； 一回授單元，係包含一歸零感測元件及一次數感測 ® 元件，其中，歸零感測元件係設於前端軸，次數感測元 件係設於後端軸；及 一控制程式，係藉由外部參數的輸入，以計算出該 旋轉喷嘴的旋轉角度，再配合該次數感測元件作管控， 致該馬達及減速機的前端軸旋轉所需角度為止。 8. 如申請專利範圍第7項所述之裝置，其中，該控制程式 更包含一資料庫，以供控制程式讀取呼叫，另，該資料 _ 庫包含至少一個以上的多段修正值。 9. 如申請專利範圍第7項所述之裝置，其中，該控制程式 包含至少一個以上的多段修正值，該多段修正值為副程 式態樣。 10. 如申請專利範圍第7項所述之裝置，其中，該控制程式 係為CNC工具機之電腦控制器内的程式指令。 11. 如申請專利範圍第7項所述之裝置，其中，該控制程式 係為存入電路板上的記憶體。 12. 如申請專利範圍第7項所述之裝置，其中，該次數感測 12 201024021 元件設於馬達的後端軸，專以感測後端轴的旋轉圈數， 亦即感測馬達的所轉動圈數，再回饋給控制程式。