TW201503991A - Ｃｎｃ工具機自動刀具換刀檢測編碼器 - Google Patents

Abstract

本發明為一種CNC工具機自動刀具換刀檢測編碼器，包括：一發光元件、一光罩、一光柵輪以及一光接收處理裝置。該發光元件發出一光線，該光罩罩於該發光元件之上，該光罩開設有供該光線穿過之至少一孔洞，該光柵輪可進行旋轉且開設有呈環狀排列之複數信號孔，該信號孔係供該光線穿過且對應於工具機換刀機構所需檢測信號；以及該光接收處理裝置接收該光線並轉換處理為能控制工具機換刀機構之一控制信號。藉此，本發明換刀檢測編碼器無人員目視調整誤差，在定位精度上更精準。

Description

CNC工具機自動刀具換刀檢測編碼器

一種自動刀具換刀檢測編碼器，尤指可直接安裝在主軸或特定轉軸末端之電子式CNC工具機自動刀具換刀檢測編碼器。

數值控制型工作母機，為了縮短非切削時間並提高生產率，大都具備刀具自動交換功能的裝置：ATC(Automatic Tool Changer)用以提升工作母機加工能力並減少佔用空間，ATC係由轉動軸帶動機械臂爪配合機構運作如插刀、夾刀、轉位等動作。

請參閱第一圖所示，係為先前技術之CNC工具機自動刀具換刀檢測機構之立體圖，傳統如上控制係運用凸輪箱11達成各運動機構之時序控制，該凸輪箱11內設有具不同圓周缺口121之數個圓輪12，配合各自鄰近之近接開關13，依圓輪12主軸轉動至各角度時，由近接開關13偵測圓輪12圓周變化而送出電子訊號給主控中心，據以控制各機構之啟動或停止。

以圓輪12配合近接開關13控制各機構之方式，係屬機械物理方式，常因鏈條鬆弛、圓輪12位移、近接開關13偵測距失焦等因素，而導致機部機構控制未能精確控制，諸如啟動或停止延遲或失能等，且新裝、校正、維修或重新安裝時，調整各凸輪之正確角度非常困難，通常須由頗具經驗之老師傅方能達成。

是以，要如何解決上述習用之問題與缺失，即為本發明之發明人與從事此行業之相關廠商所亟欲研究改善之方向所在者。

故，本發明之發明人有鑑於上述缺失，乃搜集相關資料，經由多方評估及考量，並以從事於此行業累積之多年經驗，經由不斷試作及修改，始設計出此種發明專利者。

本發明之主要目的在於提供一種無人員目視調整誤差，在定位精度上更精準之CNC工具機自動刀具換刀檢測編碼器。

為了達到上述目的，本發明一種CNC工具機自動刀具換刀檢測編碼器，包括：一發光元件、一光罩、一光柵輪以及一光接收處理裝置。該發光元件發出一光線，該光罩罩於該發光元件之上，該光罩開設有供該光線穿過之至少一孔洞，該光柵輪可進行旋轉且開設有呈環狀排列之複數信號孔，該信號孔係供該光線穿過且對應於工具機換刀機構所需檢測信號；以及該光接收處理裝置接收該光線並轉換處理為能控制工具機換刀機構之一控制信號。

在一較佳實施例中，該發光元件係為一發光二極體。

在一較佳實施例中，該呈環狀排列之複數信號孔係包括有七個軌道。

在一較佳實施例中，該光接收處理裝置包括有一光電晶體以接收該光線。

在一較佳實施例中，該發光元件、該光罩、該光柵輪以及該光接收處理裝置係承載於一底座上，且該底座係與一上蓋組合。

藉由前述構件，本發明將原先必須以多組近接開關與機構轉輪開孔方式所取得角度信號，直接在光柵輪上將所需多組信號角度直接刻劃於光柵輪上，利用一組發光元件及光電晶體(或光二極體)配合光罩以及光柵輪將此開孔機械角度轉換為電子之控制信號，再經過信號處理器及信號放大器，將所須煞車、扣刀、插刀及原點信號等機械角度位置一次處理完成，作成單一機構組件方便現場安裝。

原先舊式換刀檢測必需利用三至四組近接開關及機構轉輪 所相互搭配，經過人員目視調整所而成機構組件，定位精度無法有效控制。本發明CNC工具機自動刀具換刀檢測編碼器，其製造方式乃是一次直接在一光柵輪上刻劃成型，內含360度角度信號及零點信號位置輸出，配合數位角度顯示可做到360度角度對位及校正，無人員目視調整誤差，在定位精度上更精準。

(先前技術)

1‧‧‧CNC工具機自動刀具換刀檢測機構

11‧‧‧凸輪箱

12‧‧‧圓輪

121‧‧‧缺口

13‧‧‧近接開關

(本發明)

2‧‧‧工具機自動刀具換刀檢測編碼器

21‧‧‧發光元件

22‧‧‧光罩

221‧‧‧孔洞

23‧‧‧光柵輪

231‧‧‧信號孔

2311‧‧‧第一軌道

2312‧‧‧第二軌道

2313‧‧‧第三軌道

2314‧‧‧第四軌道

2315‧‧‧第五軌道

2316‧‧‧第六軌道

2317‧‧‧第七軌道

24‧‧‧光接收處理裝置

241‧‧‧光電晶體

25‧‧‧底座

26‧‧‧上蓋

27‧‧‧軸心

第一圖 係為先前技術CNC工具機自動刀具換刀檢測機構之立體圖。

第二圖 係為本發明較佳實施例之立體分解圖。

第三圖 係為本發明較佳實施例之局部示意圖。

第四圖 係為本發明較佳實施例之實施示意圖。

為達成上述目的及功效，本發明所採用之技術手段及構造，茲繪圖就本發明較佳實施例詳加說明其特徵與功能如下，俾利完全了解。

請參閱第二圖與第三圖所示，係為本發明較佳實施例之立體分解圖與局部示意圖，由圖中可清楚看出，本發明CNC工具機自動刀具換刀檢測編碼器2，係為一種可直接安裝在主軸或特定轉軸末端之電子式CNC工具機自動刀具換刀檢測編碼器2。包括：一發光元件21、一光罩22、一光柵輪23以及一光接收處理裝置24。

該發光元件21發出一光線，於本實施例中，該發光元件21係為一發光二極體。

該光罩22罩於該發光元件21之上，該光罩22開設有供該光線穿過之至少一孔洞221，可避免光線散發，作為信號校對用途。

該光柵輪23可進行旋轉且開設有呈環狀排列之複數信號孔231，該信號孔231係供該光線穿過且對應於工具機換刀機構所需檢測信號，較佳地，檢測信號包含煞車信號、原點信號、減速信號、扣刀/插刀信號，及360度位置檢測信號。其中，煞車信號、原點信號、減速信號、扣刀/插刀信號，為工具機換刀機構中，刀具換刀轉動機構所必需控制信號。而所刻劃360度位置檢測信號，與數位角度顯示配合使用可檢驗各控制信號校對位置角度是否正確及調校機構對位校正零點所用。

該光接收處理裝置24接收該光線並轉換處理為能控制工具機換刀機構之一控制信號，該光接收處理裝置24包括有一光電晶體241以接收該光線，以及電路板(圖中未示)以轉換處理為該控制信號。較佳地，該電路板包括信號處理器以及信號放大器，以將光信號轉換處理為能控制工具機換刀機構之控制信號。

於本實施例中，該發光元件21、該光罩22、該光柵輪23以及該光接收處理裝置24係承載於一底座25上，且該底座25係與一上蓋26組合。並且，較佳地，該底座25由一軸心27貫穿，該軸心27為主軸或特定轉軸末端，並連接該光柵輪23以帶動該光柵輪23進行旋轉。

請參閱第四圖所示，係為本發明較佳實施例之實施示意圖，由圖中可清楚看出，該呈環狀排列之複數信號孔231係包括有七個軌道，該七個軌道包括：

第一層信號檢測區域，於圖中為第一軌道2311：提供給CNC刀具換刀機構中馬達位置控制器，在轉動過程中所需原點、扣刀及插刀等煞車停止信號。

第二層信號檢測區域，於圖中為第二軌道2312：提供給CNC刀具換刀機構中馬達位置控制器，扣刀及插刀位置確認信號。

第三層信號檢測區域，於圖中為第三軌道2313：提供給 CNC刀具換刀機構中馬達位置控制器，機構原點位置確認信號。

第四層信號檢測區域，於圖中為第四軌道2314：提供給CNC刀具換刀機構中馬達位置控制器，360度信號角度檢測信號，配合數位角度顯示器可顯示0-360度任意角度方便現場人員做位置調校及檢驗各控制信號校對位置角度是否正確。

第五層信號檢測區域，於圖中為第五軌道2315：提供給CNC刀具換刀機構中馬達位置控制器，在轉動過程中所需扣刀及插刀等提前煞車動作信號。

第六層信號檢測區域，於圖中為第六軌道2316：提供給CNC刀具換刀機構中馬達位置控制器，機構零點位置信號，配合LED或數位角度顯示器，做為機構歸零點顯示，方便現場人員做機構歸零點位置調校。

第七層信號檢測區域，於圖中為第七軌道2317：提供給CNC刀具換刀機構，確認馬達轉動過程位置檢測確認信號，配合數位計時顯示器，可計算馬達轉動過程所需時間。

藉由上述之結構、組成設計，茲就本發明之使用作動情形說明如下：當軸心27轉動時，進一步帶動該光柵輪23進行轉動，光源通過該信號校對光罩22(MASK)及光柵輪23(DISK)後，光接收處理裝置24之PC板上之光電晶體241會即時將光信號轉換為相對光柵輪23(DISK)上所刻劃之信號孔231角度信號，進一步控制工具機換刀機構。

故，請參閱全部附圖所示，本發明使用時，與習用技術相較，著實存在下列優點：本發明無人員目視調整誤差，在定位精度上更精準。

惟，以上所述僅為本發明之較佳實施例而已，非因此即拘限本發明之專利範圍，故舉凡運用本發明說明書及圖式內容所為之簡易修飾及等效結構變化，均應同理包含於本發明之專利範圍內，合予陳明。

2‧‧‧工具機自動刀具換刀檢測編碼器

21‧‧‧發光元件

22‧‧‧光罩

221‧‧‧孔洞

23‧‧‧光柵輪

231‧‧‧信號孔

24‧‧‧光接收處理裝置

25‧‧‧底座

26‧‧‧上蓋

27‧‧‧軸心

Claims (5)

1. 一種CNC工具機自動刀具換刀檢測編碼器，包括：一發光元件，發出一光線；一光罩，罩於該發光元件之上，該光罩開設有供該光線穿過之至少一孔洞；一光柵輪，可進行旋轉且開設有呈環狀排列之複數信號孔，該信號孔係供該光線穿過且對應於工具機換刀機構所需檢測信號；以及一光接收處理裝置，接收該光線並轉換處理為能控制工具機換刀機構之一控制信號。
2. 如申請專利範圍第1項所述之CNC工具機自動刀具換刀檢測編碼器，其中該發光元件係為一發光二極體。
3. 如申請專利範圍第1項所述之CNC工具機自動刀具換刀檢測編碼器，其中該呈環狀排列之複數信號孔係包括有七個軌道。
4. 如申請專利範圍第1項所述之CNC工具機自動刀具換刀檢測編碼器，其中該光接收處理裝置包括有一光電晶體以接收該光線。
5. 如申請專利範圍第1項所述之CNC工具機自動刀具換刀檢測編碼器，其中該發光元件、該光罩、該光柵輪以及該光接收處理裝置係承載於一底座上，且該底座係與一上蓋組合。