TW201821214A - 裁切工具機之軟硬體協同控制系統 - Google Patents

Abstract

一種裁切工具機之軟硬體協同控制系統，包括一硬體作動控制模組及一軟體作動控制模組，硬體作動控制模組包含裁切動力控制電路與裁切位置感測電路，軟體作動控制模組包含電腦計時器與邏輯判斷程式，經軟硬體協同控制，如整合軟體作動控制模組之電腦計時器的計時運算與裁切位置感測電路產生的感測訊號，經邏輯判斷程式輸出控制訊號至硬體作動控制模組，使裁切動力控制電路之訊號狀態變更，達成一第一控制模式之作動時序控制，以執行不同裁切作動時序的控制功能。本發明並揭露經軟硬體協同控制，達成一第二控制模式之安全停止控制。

Description

裁切工具機之軟硬體協同控制系統

本發明係有關一種裁切工具機之軟硬體協同控制系統，尤指一種經由軟硬體協同運作，達到對裁切工具機之沖頭的作動時序控制與/或安全停止控制功能之軟硬體協同控制系統。

按，一般如沖壓設備等機台，係設有急停開關串聯接入設備之控制電路，以於機器處於危險狀態時，透過急停開關切斷電源，停止設備運轉，以保護人身和設備的安全。然而設備可能因為內部電路短路、接點異常或其它因素，於按下急停開關時，設備未能如期停止，而造成不可預知之意外，有待改善。

此外，習知具沖壓設備之裁切機台，於裁切厚度較厚或韌性較高之布料、皮革等時，常有所述布料、皮革之最底層裁切不斷之情形，而有待改善。

又習知沖壓設備等機台，其沖頭之沖壓作動時序之控制，係多由內部的動力控制電路自行控制而完成，當欲新增、外加或修改沖頭於各個時序時的作動形式，需改變整個動力控制電路，並不甚方便。

爰此，為改善上述之不足，本發明人致力於研究，提出本發明之裁切工具機之軟硬體協同控制系統，包括：一硬體作動控制模組及一軟體作動控制模組，並經由硬體作動控制模組與軟體作動控制模組協同運作，達到第一控制模式之「作動時序控制」與/或第二控制模式之「安全停止控制」功能，其中：硬體作動控制模組包含裁切動力控制電路與裁切位置感測電路，其中，裁切動力控制電路可由硬體作動控制模組內部自行控制，或由軟體作動控制模組協同控制，而裁切位置感測電路，則用以感測沖頭位置而發送感測訊號；軟體作動控制模組包含電腦計時器與邏輯判斷程式，係透過輸入/輸出訊號連結硬體作動控制模組，以接收前述感測訊號，或輸出控制訊號使裁切動力控制電路之訊號狀態變更；第一控制模式 – 作動時序控制，係由軟體作動控制模組主控，係整合電腦計時器之計時運算與前述感測訊號，再經由邏輯判斷程式輸出所述控制訊號至硬體作動控制模組，使裁切動力控制電路之訊號狀態變更，以執行不同裁切作動時序的控制功能；第二控制模式 – 安全停止控制，係由硬體作動控制模組主控，係觸發裁切動力控制電路之停止功能，並同時回授控制訊號至軟體作動控制模組，以由軟體作動控制模組執行裁切動力控制電路之安全停止的訊號狀態之切換。

進一步，該裁切動力控制電路係透過一繼電器同時回授控制訊號至該軟體作動控制模組，以達到對裁切動力控制電路之安全停止的訊號狀態之切換；該邏輯判斷程式係透過另一繼電器輸出控制訊號至該硬體作動控制模組，以執行不同裁切作動時序的控制功能。

進一步，更包括連接該硬體作動控制模組之一動力模組，該動力模組包含至少一油壓馬達及至少一機台馬達，其中，該動力模組、該硬體作動控制模組以及該軟體作動控制模組各自獨立地連接於一電源供應端，該動力模組與該電源供應端之間耦接有一自保持電路，而觸發所述裁切工具機之裁切動力控制電路之停止功能係為：該自保持電路之一急停開關被斷開。

進一步，該自保持電路包含一繼電器，該繼電器包含複數接點，該動力模組係由電力連接其中一接點而與該自保持電路耦接；當觸發該裁切工具機之裁切動力控制電路之停止功能時，該裁切動力控制電路係透過該繼電器同時回授控制訊號至該軟體作動控制模組，以達到對裁切動力控制電路之安全停止的訊號狀態之切換。

進一步，更包括一動力模組以及連接該動力模組之一沖頭，而該動力模組包含至少一油壓馬達及至少一機台馬達，其中，該軟體作動控制模組執行裁切動力控制電路之安全停止的訊號狀態之切換，係為控制使該沖頭停駐或控制使該沖頭抬升。

進一步，更包括連接該硬體作動控制模組之一動力模組以及連接該動力模組之一沖頭，該裁切位置感測電路包含有一上限保護感測開關、一刀具原點感測開關、一差動感測開關、一裁斷點感測開關以及一下限保護感測開關；所述裁切作動時序的控制，係包含於該差動感測開關被觸動時，使該沖頭以慢於初始沖壓速度的速度作下壓；而係於該裁斷點感測開關被觸動時，使該沖頭持續下壓或/及持續停留預設的一段時間；而係於該下限保護感測開關被觸動時，使該沖頭抬升至該刀具原點感測開關被觸動而停止。

進一步，於該沖頭持續下壓或/及持續停留預設的一段時間，且未觸動該下限保護感測開關時，使該沖頭抬升一設定時間或抬升至一設定點，接著進行下一次沖壓。

根據上述技術特徵可達成以下功效：

1.藉由軟硬體協同控制，達成對沖頭的第一控制模式之作動時序控制，其中，當欲修改該沖頭於各個時序時的作動，僅需修改該軟體作動控制模組的程式即可，應用上更具彈性。

2.藉由軟硬體協同控制，控制沖頭於不同位置時，有不同的沖壓作動，其中，設定於到達裁斷點時再持續下壓或/及持續停留，能確保較厚之待裁切物被裁斷。

3.沖頭到達裁斷點時，持續下壓或/及持續停留的時間可於該軟體作動控制模組的程式作設定，應用上更具彈性。

4.藉由軟硬體協同控制，於觸發裁切動力控制電路之停止功能，例如按下裁切工具機之急停開關時，回授控制訊號至軟體作動控制模組，以由軟體作動控制模組再對該裁切動力控制電路之訊號狀態作切換變更，以控制使沖頭停駐或控制使沖頭抬升後停駐，達到對裁切工具機進行二次停機之目的，確保機台停止，避免因機台內部短路、接點異常等問題而未能確實停機之情形，增進安全性。

5.藉由軟硬體協同控制，該沖頭於所述之持續下壓或/及持續停留結束後，可設定使沖頭於持續下壓或/及持續停留結束後，抬升一設定時間或抬升至一設定點，接著進行下一次沖壓，藉之，可較快速地進行每一次的沖壓，節省時間。

綜合上述技術特徵，本發明之裁切工具機之軟硬體協同控制系統的主要功效將可於下述實施例清楚呈現。

參閱第一圖所示，本實施例之裁切工具機之軟硬體協同控制系統，係包括一硬體作動控制模組(11)及一軟體作動控制模組(21)，係經由硬體作動控制模組(11)與軟體作動控制模組(21)之協同運作，達到第一控制模式之「作動時序控制」與/或第二控制模式之「安全停止控制」功能。

其中，以一裁切工具機(1)為例，該裁切工具機(1)包含有該硬體作動控制模組(11)、連接該硬體作動控制模組(11)之一動力模組(12)、連接該動力模組(12)之一沖頭(13)，該硬體作動控制模組(11)包含裁切動力控制電路(111)與裁切位置感測電路(112)。裁切動力控制電路(111)係可由硬體作動控制模組(11)內部自行控制，或由軟體作動控制模組(21)協同控制。而裁切位置感測電路(112)，係用以感測該裁切工具機(1)之該沖頭(13)的位置，而發送感測訊號。又該動力模組(12)包含至少一油壓馬達(121)及至少一機台馬達(122)，係用於提供動力給該裁切工具機(1)以及提供沖壓動力給該沖頭(13)。

其中，以一電腦裝置(2)為例，該電腦裝置(2)包含有該軟體作動控制模組(21)，該軟體作動控制模組(21)包含電腦計時器(211)與邏輯判斷程式(212)，其係透過輸入/輸出(I/O)訊號連結硬體作動控制模組(11)，以接收前述感測訊號，或是輸出控制訊號使前述裁切動力控制電路(111)之訊號狀態變更。

而前述第一控制模式之作動時序控制，係由軟體作動控制模組(21)主控，係整合電腦計時器(211)之計時運算與前述感測訊號，經由邏輯判斷程式(212)輸出所述控制訊號至硬體作動控制模組(11)，使裁切動力控制電路(111)之訊號狀態變更，以執行不同裁切作動時序的控制功能。

而前述第二控制模式之安全停止控制，係由硬體作動控制模組(11)主控，係當觸發裁切動力控制電路(111)之停止功能，並同時回授控制訊號至軟體作動控制模組(21)，以由軟體作動控制模組(21)執行裁切動力控制電路(111)之安全停止的訊號狀態之切換。

參閱第一圖及第二圖所示，其中，前述裁切位置感測電路(12)包含有一上限保護感測開關(1121)、一刀具原點感測開關(1122)、一差動感測開關(1123)、一裁斷點感測開關(1124)以及一下限保護感測開關(1125)，藉以分別於感測到該沖頭(13)於沖壓過程中對應的各個位置點於一上限保護點、一刀具原點、一慢速沖壓點、一裁斷點以及一下限保護點時，發送前述感測訊號。又該沖頭(13)並配合實際與上述感測開關的位置關係而簡易示意於第三圖中。

而前述第一控制模式之作動時序控制，係包含：於該差動感測(1123)開關被觸動時，使該沖頭(13)以慢於初始沖壓速度的速度作下壓；於該裁斷點感測開關(1124)被觸動時，使該沖頭(13)持續下壓或/及持續停留預設的一段時間；於該下限保護感測開關(1125)被觸動時，使該沖頭(13)抬升至該刀具原點感測開關(1122)被觸動而停止；以及於該沖頭(13)持續下壓或/及持續停留預設的一段時間，且未觸動該下限保護感測開關(1125)時，使該沖頭(13)抬升一設定時間或抬升至一設定點，接著進行下一次沖壓。

以下第二圖至第八圖所示，係說明所述第一控制模式之作動時序控制下，該沖頭(13)可達成的實際沖壓過程。

首先參閱第一圖、第二圖及第三圖所示，本實施例中，該裁切工具機(1)具有一台面(14)，該台面供置放一待裁切物(A)，該沖頭(13)連接一裁切刀(15)，該裁切刀(15)具有一切緣(151)。裁切未開始時，該沖頭(13)係位於前述刀具原點，此時如第二圖所示，該刀具原點感測開關(1122)係感測到該沖頭(13)。而裁切開始時，如第三圖所示，該沖頭(13)係往該台面(14)靠近。

參閱第一圖及第四圖所示，當該沖頭(13)往該台面(14)靠近至該差動感測開關(1123)感應到該沖頭(13)時，該裁切位置感測電路(112)產生有感測訊號，經由整合電腦計時器(211)之計時運算與感測訊號，以及經由邏輯判斷程式(212)輸出控制訊號至硬體作動控制模組(11)，使裁切動力控制電路(111)之訊號狀態變更，而使該沖頭(13)以慢於初始沖壓速度的速度作下壓，而使該裁切刀(15)對該待裁切物(A)進行慢速裁切，使裁切縱面較為平直。

參閱第一圖及第五圖所示，當該沖頭(13)進行慢速沖壓持續向該台面(14)靠近，至該裁斷點感測開關(1124)感應到該沖頭(13)時，該切緣(151)恰接觸於該台面(14)。而若該待裁切物(A)為較厚的布料或皮革而具有較大韌性時，常有該待裁切物(A)的最底層裁切不斷的情形。

參閱第一圖及第六圖所示，本實施例中，該裁斷點感測開關(1124)感應到該沖頭(13)時，該裁切位置感測電路(12)產生有感測訊號，而經由整合電腦計時器(211)之計時運算與感測訊號，以及經由邏輯判斷程式(212)輸出控制訊號至硬體作動控制模組(11)，使裁切動力控制電路(111)之訊號狀態變更，係使該沖頭(13)持續沖壓預設之一第一時間，之後並持續停留預設之一第二時間，使該待裁切物(A)之最底層如第五圖中所示，能確實被裁斷。而所述第一時間及所述第二時間係可於該軟體作動控制模組(21)的程式作設定，應用上更具彈性。另外，本實施例中，於前述第一預設時間及前述第二預設時間之後，若未觸動該下限保護感測開關(125)，則並使該沖頭(13)抬升一設定時間或抬升至一設定點，接著進行下一次沖壓，藉以較快速地進行每一次的沖壓裁切。

參閱第一圖、第二圖及第七圖所示，為對機台保護，例如當該台面(14)發生脫落或損壞時，或其他原因使沖頭(13)下壓如第七圖所示般超過該裁短點，避免沖頭(13)因持續下降而損壞機台，係如第七圖所示，於該下限保護開關(1125)感應到該沖頭(13)時，該裁切位置感測電路(112)產生有感測訊號，而經由整合電腦計時器(211)之計時運算與感測訊號，以及經由邏輯判斷程式(212)輸出控制訊號至硬體作動控制模組(11)，使裁切動力控制電路(111)之訊號狀態變更，而使沖頭(13)上抬。並上抬至如第二圖所示，該刀具原點感測開關(121)感應到該沖頭(13)時，同樣由裁切動力控制電路(111)之訊號狀態變更，使沖頭(13)停止。藉之，保護該沖頭(13)以及該台面(14)。

參閱第一圖及第八圖所示，又本實施例並包含有該上限保護感測開關(121)，係當該裁切工具機(1)因控制異常或其他因素，使該沖頭(13)上抬過多，當上抬過多至如第八圖所示般，於該上限保護感測開關(1121)感測到該沖頭(13)時，由裁切動力控制電路(111)之訊號狀態變更，係使該沖頭(13)停止，藉之，保護該沖頭(13)及該裁切工具機(1)。

由上所述，本實施例之第一控制模式之作動時序控制，藉由軟硬體協同控制達成，其中，當欲修改該沖頭(13)於各個時序時的作動，僅需修改該軟體作動控制模組(21)的程式即可，應用上更具彈性。

參閱第九圖所示，較具體的說明本實施例之電力配置，其中，第二圖中的實線連接線係示意電力之連接線，而虛線之連接線係示意訊號之連接線。首先，該動力模組(12)、該硬體作動控制模組(11)以及該軟體作動控制模組(21)係各自獨立地連接至一電源供應端(3)，該動力模組(12)與該電源供應端(3)之間耦接有一自保持電路(16)，該自保持電路(16)包含一啟動開關(161)、一急停開關(162)以及一繼電器(163)，其中之該繼電器(163)包含複數接點(1631)(1632)，而該動力模組(12)係藉由電力連接其中一接點(1631)而與該自保持電路(16)耦接。又該裁切動力控制電路(111)係訊號連接該繼電器(163)之另一接點(圖未標)，藉以監測該急停開關(162)是否被斷開過。

本實施例中，觸發所述裁切工具機之裁切動力控制電路(111)之停止功能係為：該自保持電路裝置(16)之該急停開關(162)被斷開。且當觸發該裁切工具機之裁切動力控制電路(111)之停止功能時，該裁切動力控制電路(111)係可以是透過另一繼電器(圖未示)同時回授控制訊號至該軟體作動控制模組(21)，以達到對裁切動力控制電路(111)之安全停止的訊號狀態之切換。並且，要說明的是，前述軟體作動控制模組(21)經由整合電腦計時器(211)之計時運算與感測訊號，以及該邏輯判斷程式(212)輸出訊號，係可以是藉由再另一繼電器(圖未示)而達成對該裁切動力控制電路(111)之訊號狀態的變更，以達到前述不同裁切作動時序的控制功能。而該軟體作動控制模組(21)執行裁切動力控制電路(111)之安全停止的訊號狀態之切換後，所述訊號狀態之切換，係控制使該沖頭(13)停駐或控制使該沖頭(13)抬升。

參閱第九圖所示，說明該第二控制模式之安全停止控制的一實際使用情況，當該裁切工具機(1)有例如安全運作異常的問題時，操作者按下該急停開關(162)，係應使該動力模組(12)所串接之該繼電器(163)之該接點(1632)斷開，而使該動力模組(12)因斷電而停止。然而，若該裁切工具機(1)存在該接點異常或內部短路等因素，而於該急停開關(162)按下時，該動力模組(12)未能停止運轉，而有各種安全問題。此時，由於該急停開關(162)斷開，係可藉由該繼電器(163)觸發裁切動力控制電路(111)之停止功能，並藉由再另一繼電器(圖未示)回授控制訊號至軟體作動控制模組(21)，藉以由軟體作動控制模組(21)再對該裁切動力控制電路(111)之訊號狀態作切換變更，藉之，控制使該沖頭(13)停駐或控制使該沖頭(13)抬升後停駐，達到對裁切工具機(1)進行二次停機之目的，增進安全性。

綜合上述實施例之說明，當可充分瞭解本發明之操作、使用及本發明產生之功效，惟以上所述實施例僅係為本發明之較佳實施例，當不能以此限定本發明實施之範圍，即依本發明申請專利範圍及發明說明內容所作簡單的等效變化與修飾，皆屬本發明涵蓋之範圍內。

(1)‧‧‧裁切工具機

(11)‧‧‧硬體作動控制模組

(111)‧‧‧裁切動力控制電路

(112)‧‧‧裁切位置感測電路

(1121)‧‧‧上限保護感測開關

(1122)‧‧‧刀具原點感測開關

(1123)‧‧‧差動感測開關

(1124)‧‧‧裁斷點感測開關

(1125)‧‧‧下限保護感測開關

(12)‧‧‧動力模組

(121)‧‧‧油壓馬達

(122)‧‧‧機台馬達

(13)‧‧‧沖頭

(14)‧‧‧台面

(15)‧‧‧裁切刀

(151)‧‧‧切緣

(16)‧‧‧自保持電路

(161)‧‧‧啟動開關

(162)‧‧‧急停開關

(163)‧‧‧繼電器

(1631)、(1632)‧‧‧接點

(2)‧‧‧電腦裝置

(21)‧‧‧軟體作動控制模組

(211)‧‧‧電腦計時器

(212)‧‧‧邏輯判斷程式

(3)‧‧‧電源端

(A)‧‧‧待裁切物

[第一圖]係本發明實施例之裁切工具機之軟硬體協同控制系統之功能方塊示意圖。

[第二圖]係本發明實施例中，於裁切未開始時，裁切工具機之沖頭位於刀具原點，且刀具原點感測開關感測到該沖頭之示意圖。

[第三圖]係本發明實施例中，裁切開始時，裁切工具機之沖頭往台面靠近之示意圖。

[第四圖]係本發明實施例中，沖頭往台面靠近至差動感測開關感應到沖頭之示意圖，此時沖頭將以慢於初始沖壓速度的速度作下壓。

[第五圖]係本發明實施例中，沖頭進行慢速沖壓持續向該台面靠近，至裁斷點感測開關感應到沖頭時，切緣恰接觸於台面之示意圖，。沖壓至該下極限開關感應到該沖頭時，該切緣恰接觸於該台面之示意圖，圖中並說明此時待裁切物的最底層仍未能被裁切。

[第六圖]係本發明實施例中，裁斷點感測開關感應到沖頭後，沖頭持續沖壓預設之一第一時間，之後並持續停留預設之一第二時間，使待裁切物之最底層確實被裁斷之示意圖。

[第七圖]係本發明實施例中，沖頭下壓超過裁短點而有損壞機台疑慮之示意圖，且此時下限保護開關感應到沖頭，而沖頭將上抬。

[第八圖]係本發明實施例中，沖頭上抬過多至上限保護感測開關感測到沖頭之示意圖，此時沖頭將停止以保護沖頭及裁切工具機。

[第九圖]係本發明實施例之裁切工具機之軟硬體協同控制系統之電力配置示意圖。

Claims (7)

1. 一種裁切工具機之軟硬體協同控制系統，包括：一硬體作動控制模組及一軟體作動控制模組，並經由硬體作動控制模組與軟體作動控制模組協同運作，達到第一控制模式之作動時序控制與/或第二控制模式之安全停止控制功能，其中： 硬體作動控制模組包含裁切動力控制電路與裁切位置感測電路，其中，裁切動力控制電路可由硬體作動控制模組內部自行控制，或由軟體作動控制模組協同控制，而裁切位置感測電路，則用以感測裁切工具機之沖頭位置而發送感測訊號； 軟體作動控制模組包含電腦計時器與邏輯判斷程式，係透過輸入/輸出訊號連結硬體作動控制模組，以接收前述感測訊號，或輸出控制訊號使裁切動力控制電路之訊號狀態變更； 第一控制模式之作動時序控制，係由軟體作動控制模組主控，係整合電腦計時器之計時運算與前述感測訊號，經由邏輯判斷程式輸出所述控制訊號至硬體作動控制模組，使裁切動力控制電路之訊號狀態變更，以執行不同裁切作動時序的控制功能； 第二控制模式之安全停止控制，係由硬體作動控制模組主控，係觸發裁切動力控制電路之停止功能，並同時回授控制訊號至軟體作動控制模組，以由軟體作動控制模組執行裁切動力控制電路之安全停止的訊號狀態之切換。
2. 如申請專利範圍第1項所述之裁切工具機之軟硬體協同控制系統，其中，該裁切動力控制電路係透過一繼電器同時回授控制訊號至該軟體作動控制模組，以達到對裁切動力控制電路之安全停止的訊號狀態之切換；該邏輯判斷程式係透過另一繼電器輸出控制訊號至該硬體作動控制模組，以執行不同裁切作動時序的控制功能。
3. 如申請專利範圍第1項所述之裁切工具機之軟硬體協同控制系統，更包括連接該硬體作動控制模組之一動力模組，該動力模組包含至少一油壓馬達及至少一機台馬達，其中，該動力模組、該硬體作動控制模組以及該軟體作動控制模組各自獨立地連接於一電源供應端，該動力模組與該電源供應端之間耦接有一自保持電路，而觸發所述裁切工具機之裁切動力控制電路之停止功能係為：該自保持電路之一急停開關被斷開。
4. 如申請專利範圍第3項所述之裁切工具機之軟硬體協同控制系統，其中，該自保持電路包含一繼電器，該繼電器包含複數接點，該動力模組係由電力連接其中一接點而與該自保持電路耦接；當觸發該裁切工具機之裁切動力控制電路之停止功能時，該裁切動力控制電路係透過該繼電器同時回授控制訊號至該軟體作動控制模組，以達到對裁切動力控制電路之安全停止的訊號狀態之切換。
5. 如申請專利範圍第1項所述之裁切工具機之軟硬體協同控制系統，更包括一動力模組以及連接該動力模組之一沖頭，而該動力模組包含至少一油壓馬達及至少一機台馬達，其中，該軟體作動控制模組執行裁切動力控制電路之安全停止的訊號狀態之切換，係為控制使該沖頭停駐或控制使該沖頭抬升。
6. 如申請專利範圍第1項所述之裁切工具機之軟硬體協同控制系統，更包括連接該硬體作動控制模組之一動力模組以及連接該動力模組之一沖頭，該裁切位置感測電路包含有一上限保護感測開關、一刀具原點感測開關、一差動感測開關、一裁斷點感測開關以及一下限保護感測開關；所述裁切作動時序的控制，係包含於該差動感測開關被觸動時，使該沖頭以慢於初始沖壓速度的速度作下壓；而係於該裁斷點感測開關被觸動時，使該沖頭持續下壓或/及持續停留預設的一段時間；而係於該下限保護感測開關被觸動時，使該沖頭抬升至該刀具原點感測開關被觸動而停止。
7. 如申請專利範圍第6項所述之裁切工具機之軟硬體協同控制系統，其中，於該沖頭持續下壓或/及持續停留預設的一段時間，且未觸動該下限保護感測開關時，使該沖頭抬升一設定時間或抬升至一設定點，接著進行下一次沖壓。