TW202237325A - 三軸加工機控制平台結構及其加工方法 - Google Patents

Abstract

本發明提供一種三軸加工機控制平台結構，包括：本體、一第一加工軸單元、第二加工軸單元、第三加工軸單元、複數個刀具、固定測量單元、第一測量單元群組以及處理單元。該固定測量單元用以固定一待加工件並量測該待加工件的尺寸。該第一測量單元群組用以分別測量該第一頭部、第二頭部與第三頭部以及該複數個刀具的尺寸。該處理單元根據所分別量測的該待加工件、該等頭部、該等刀具的尺寸與加工圖比對，藉以決定該第一加工軸單元、該第二加工軸單元與該第三加工軸單元的移動順序。

Description

三軸加工機控制平台結構及其加工方法

本發明關於一種三軸加工機控制平台結構及其加工方法，尤指一種能將各加工機的加工順序最佳化且能有效使加工機間防撞的三軸加工機控制平台結構及其加工方法。

於習知技術中，對於多軸加工機而言，通常藉由事先沿著待加工件的加工軌跡而量測待加工件的高度，再對待加工件進行加工，因而降低加工所需時間並減少加工頭與待加工件撞擊的可能性。然而，如此的作法只是使加工頭避免撞擊到待加工件，對於加工機各加工軸之間的防止碰撞仍然無法避免。

當習知加工機其上所設的感應機構因工作頭的位移作動而與外物碰觸時，會以感應機構的狀態變化作為提示防撞的機制，同時感應機構因與外物碰觸而產生彈性緩衝避免後續工作頭發生碰撞，且以彈性緩衝的時間供作工作頭修正加工路徑的反應時間。然而，如此的作法乃是以外物已經碰撞感應機構為前提條件，長期下來，感應機構容易因此毀損。

再，於習知技術中，通常經由確認放置於刀庫的每一把刀具的尺寸，而避免因尺寸設定錯誤而造成加工製程中撞刀的情形發生。然而，並沒有直接避免加工機彼此避撞的相關機制。再，於習知技術中亦沒有將 即時監控加工狀態而獲得的刀具即時資訊與避免加工機碰撞的機制加以綜合分析處理的相關技術。換言之，目前業界並沒有一個有效的方法能夠在各種加工機機種運作的過程中預先與即時判斷加工機是否透過適當的加工參數及其撞擊的機率來執行加工作業。

再，於習知技術中，會經由擷取加工機以外的加工環境的多個立體圖像並將其降維得到二維圖像，並將此二維影像進行深度分析，以此種方法來設定加工步驟避免刀具的碰撞。然而，此種作法需擷取加工機以外的加工環境的大量影像並將此大量影像以多種複雜演算法進行深度分析，需要在軟體資源上消耗大量成本。

因此，為了克服前述問題，遂有本發明的產生。

為有效克服習知技術中只是使加工頭避免撞擊到待加工件、並無直接避免加工機的各加工軸彼此避撞的相關機制以及擷取加工機以外的加工環境的大量影像並將此大量影像以多種複雜演算法進行深度分析的技術問題，本發明根據所分別量測的待加工件、加工機的頭部、刀具的尺寸與一加工圖比對，並利用加工刀具於實際加工時的各項數據作為另一評估指標，藉以決定第一加工軸單元、第二加工軸單元與第三加工軸單元的移動順序，無須擷取加工機以外的加工環境的大量影像並將此大量影像以多種複雜演算法進行深度分析即可獲得最佳化的加工機加工順序。

再，為有效克服習知技術中以感應機構的狀態變化作為提示防撞的機制而產生彈性緩衝避免後續工作頭發生碰撞的技術問題，本發明以分別設於該橫樑與底座上的防撞裝置用以分別界定該第一加工軸單元、 該第二加工軸單元與該第三加工軸單元之位移極限；並配合本發明的防撞單元而用以分別感測而警示各加工軸單元中至少兩者之最接近距離不超過一預設值，而達到根本不需要如習知技術般還需要有反應時間的機制而能讓各加工軸間有效避撞的技術效果。

為達前述目的，本發明提供一種三軸加工機控制平台結構，包括：本體、第一加工軸單元、第二加工軸單元、第三加工軸單元、複數個刀具、固定測量單元、第一測量單元群組以及處理單元。該本體包含：底座與橫樑，該橫樑位於該底座的上方。該第一加工軸單元設於該本體的一側，且該第一加工軸單元是以相對水平位移的方式連結於該橫樑上，該第一加工軸單元包括一第一頭部。該第二加工軸單元設於該本體之另一側，且該第二加工軸單元是以相對水平位移的方式連結於該底座上，該第二加工軸單元包括一第二頭部。該第三加工軸單元設於該第一加工軸單元與該第二加工軸單元之間，該第三加工軸單元是以相對水平位移的方式連結於該橫樑上，該第三加工軸單元包括一第三頭部。該複數個刀具包括一第一刀具、第二刀具與一第三刀具，該第一刀具連接於該第一頭部；該第二刀具連接於該第二頭部；該第三刀具連結於該第三頭部。該固定測量單元位於該底座的中間，用以固定一待加工件並量測該待加工件的尺寸。該第一測量單元群組分別設於該第一加工軸單元、該第二加工軸單元與該第三加工軸單元的行進路線上，用以分別測量該第一頭部、該第二頭部與該第三頭部以及該複數個刀具的尺寸。該處理單元根據所分別量測的該待加工件、該等頭部、該等刀具的尺寸與加工圖比對，藉以決定該第一加工軸單元、該第二加工軸單元與該第三加工軸單元的移動順序。

實施時，其中該固定測量單元包含一活動虎鉗、一下壓虎鉗或固定虎鉗，而用以固定並量測該待加工件的尺寸。

實施時，其中該第一測量單元群組包括多個光電開關，該多個光電開關是分別設於該橫樑與該底座上，而用以測量該第一加工軸單元、該第二加工軸單元與該第三加工軸單元所分別包含的該第一頭部、該第二頭部與該第三頭部與該第一刀具、該第二刀具與該第三刀具的尺寸。

實施時，其中該第一刀具、該第二刀具或該第三刀具是包含一刀具本體，其末端是連接一加工刀具；該三軸加工機控制平台結構更包括一第二測量單元群組，該第二測量單元群組包含一套筒件，該套筒件套設在該刀具本體之外側；該第二測量單元群組鄰近於該刀具本體，且該第二測量單元群組包含至少一感測模組，該至少一感測模組設置於該套筒件之內側，供感測該刀具本體並產生至少一感測資料。

實施時，其中該第二測量單元群組更包含一無線傳輸模組，該無線傳輸模組連接於各該感測模組，各該感測模組傳輸各該感測資料至該無線傳輸模組。

實施時，其更包括：一無線接收模組，其連接於該無線傳輸模組，該無線接收模組接收該無線傳輸模組傳輸的各該感測資料。該處理單元是連接於該無線接收模組且更包含一資料庫，該處理單元接收該無線接收模組傳輸的各該感測資料，該處理單元依據該資料庫中的一刀具特性資料以比對並分析各該感測資料。

實施時，其中該感測資料包括一刀具本體之振動訊號、應力訊號、溫度或扭矩訊號。

實施時，其更包括一第一防撞裝置，其包括多個緩衝停檔，該多個緩衝停檔分別設於該橫樑與該底座上，而用以分別界定該第一加工軸單元、該第二加工軸單元與該第三加工軸單元之位移極限。

實施時，其更包括一第二防撞組，其包括一感測器與一感應塊，該感側器與感應塊分別設於該第一加工軸單元與該第三加工軸單元，而用以分別感測而警示該第一加工軸單元與該第三加工軸單元中至少兩者之最接近距離不超過一預設值。

實施時，本發明另提供一種使用前述三軸加工機控制平台結構對待加工件進行加工的方法，其包括：步驟A、步驟B與步驟C。於該步驟A中，以該固定測量單元固定並量測該待加工件的尺寸。於該步驟B中，以該第一測量單元群組偵測該第一加工軸單元、該第二加工軸單元與該第三加工軸單元所分別包含的該第一刀具、該第二刀具與該第三刀具以及該第一頭部、該第二頭部與該第三頭部的尺寸。於該步驟C中。以該處理單元根據該待加工件、該等頭部、該等刀具的尺寸與該加工圖進行比對，藉以決定該第一加工軸單元、該第二加工軸單元與該第三加工軸單元的移動順序。

實施時，其中於該步驟C更包括：當所述三加工軸單元中至少一者於進行加工而接近一預設極限位置時或當該處理單元接收一近接開關作動的訊息時，使該第一加工軸單元、該第二加工軸單元與該第三加工軸單元中至少一者停止移動並退回一預設安全位置。

實施時，其中於該步驟C更包括：當所述三加工軸單元中至少一者於進行加工而接近一預設極限位置時或當該處理單元接收近接開關 作動的訊息時，使該第三加工軸單元停止移動並退回預設安全位置且使該第一加工軸單元與該第二加工軸單元繼續加工，當該第一加工軸單元與該第二加工軸單元加工完成且退回預設安全位置後，使該該第三加工軸單元繼續進行加工。

實施時，其中於該步驟C更包括：以一第二防撞單元感測該第一加工軸單元與該第三加工軸單元彼此於一最接近距離時發出警示。

實施時，其中於該步驟C更包括：以該處理單元檢測各加工軸單元的負載輸出訊息是否有異常，有異常則使該第一加工軸單元、該第二加工軸單元與該第三加工軸單元中至少一者退回一預設安全位置，無異常則該處理單元使該第一加工軸單元、該第二加工軸單元與該第三加工軸單元繼續加工。

實施時，其中於該步驟C更包括：於該第二加工軸單元、該第三加工軸單元更換刀具時，以一第二防撞單元感測該第二加工軸單元與該第三加工軸單元彼此於一最接近距離時發出警示。

1:本體

2:第一加工軸單元

3:第二加工軸單元

4:第三加工軸單元

5:固定測量單元

6:緩衝停檔

7:刀具本體

8:第二測量單元群組

9:加工刀具

10:無線接收模組

11:底座

12:橫樑

13:智慧型調整系統

14:分析模組

15:資料庫

21:第一頭部

51:下壓虎鉗

52:固定虎鉗

71:主軸組接部

72:夾持部

73:連接部

81:感測模組

82:無線傳輸模組

83:電力模組

131:雲端計算裝置

132:資料接收裝置

1311:類神經網路模型

D1:型號資料

D2:實際衰退率

D3:實際撞擊率

N:網路

T:目標加工機器

X1:感應塊

X2:感測器

圖1為本發明三軸加工機控制平台結構的實施例的正視圖。

圖2為本發明三軸加工機控制平台結構的實施例的斜視圖。

圖3為本發明三軸加工機控制平台結構的實施例的結構示意圖。

圖4為本發明三軸加工機控制平台結構的實施例的第二測量單元群組的示意圖。

圖5為本發明三軸加工機控制平台結構的實施例的使用狀態 示意圖。

圖6為使用本發明的三軸加工機控制平台結構對待加工件進行加工的方法的流程圖。

圖7為本發明三軸加工機控制平台結構的智慧型調整系統的結構示意圖。

為進一步瞭解本發明，以下舉較佳之實施例，配合圖式、圖號，將本發明之具體構成內容及其所達成的功效詳細說明如下。

請參考圖1與圖2，本發明提供一種三軸加工機控制平台結構，包括：本體1、一第一加工軸單元2、第二加工軸單元3、第三加工軸單元4、複數個刀具、固定測量單元5、第一測量單元群組(未圖示)以及處理單元(未圖示)。該本體包含：一底座11與一橫樑12，該橫樑12位於該底座11的上方。該第一加工軸單元2設於該本體1的一側，且該第一加工軸單元2是以相對水平位移的方式連結於該橫樑12上，該第一加工軸單元2包括一第一頭部21。

請參考圖1與圖2，該第二加工軸單元3設於該本體1之另一側，且該第二加工軸單元3是以相對水平位移的方式連結於該底座11上，該第二加工軸單元3包括一第二頭部。該第三加工軸單元4設於該第一加工軸單元2與該第二加工軸單元3之間，該第三加工軸單元4是以相對水平位移的方式連結於該橫樑12上，該第三加工軸單元4包括一第三頭部(未圖示)。該複數個刀具包括一第一刀具、第二刀具與一第三刀具，該第一刀具連接於該第一頭部21；該第二刀具連接於該第二頭部31；該第三刀具連結於該 第三頭部。該固定測量單元5位於該底座11的中間，用以固定一待加工件並量測該待加工件的尺寸。該第一測量單元群組分別設於該第一加工軸單元、該第二加工軸單元與該第三加工軸單元的行進路線上，用以分別測量該第一頭部、該第二頭部與該第三頭部以及該複數個刀具的尺寸。該處理單元根據所分別量測的該待加工件、該等頭部、該等刀具的尺寸與加工圖比對，藉以決定該第一加工軸單元2、該第二加工軸單元3與該第三加工軸單元4的移動順序。

請參考圖1與圖2，本發明的該固定測量單元5包含一下壓虎鉗51、一固定虎鉗52或活動虎鉗(未圖示)，而用以固定並量測該待加工件的尺寸。在一實施例中，待加工件若為H型鋼或L型鋼，H型鋼或L型鋼的翼板透過以該下壓虎鉗51與該固定虎鉗52進行夾持，而得以讓計數器進行工件寬度尺寸量測。而H型鋼或L型鋼的腹板透過下壓虎鉗51以下壓夾持方式，得以讓計數器進行工件腹板尺寸量測。在另一實施例中，本發明亦利用活動虎鉗進行偵測位置與刀長而避免第一加工軸2的刀具撞刀；利用活動虎鉗進行位置偵測與以下壓虎鉗51進行位置偵測而避免第三加工軸4的刀具撞刀；利用活動虎鉗進行刀長測定而避免第二加工軸3的刀具撞刀。

在一實施例中，該第一測量單元群組包括多個光電開關(未圖示)，該多個光電開關是分別設於該橫樑12與該底座11上，而用以測量該第一加工軸單元2、該第二加工軸單元3與該第三加工軸單元5所分別包含的該第一頭部21、該第二頭部與該第三頭部與該第一刀具、該第二刀具與該第三刀具的尺寸。本發明的感測器如前述光電開關等偵測到各加工軸單元移動到特定位置後，將偵測到的訊號傳送給前述處理單元，再由處理單元 控制各加工軸單元的各位移機構進行作動，藉以使前述各位移機構慢速回退，該處理單元也利用光電微分而計算各加工軸單元的刀具的刀長，並依據刀長比對材料尺寸藉以計算加工進給的原點。之後，將刀頭位置加以記憶。再，本發明是以各油缸行程設置前極限開關與後極限開關，並以後極限開關為原點，當前述該等虎鉗作動而使油缸開始行程移動時，此時，以計數器開始記錄油缸行程，以檢知待加工件的寬度、高度以及各距離高度。

請參考圖3，本發明的該第一刀具、該第二刀具或該第三刀具是包含一刀具本體7，其末端是連接一加工刀具9。刀具本體7包括一主軸組接部71、一夾持部72與一連接部73。主軸組接部71是用以連接各加工軸單元。夾持部72連接主軸組接部71，夾持部72用以供刀庫夾持或換刀之用，夾持部72連接連接部73，連接部73連接於加工刀具9。請參考圖4，本發明的三軸加工機控制平台結構更包括一第二測量單元群組8，該第二測量單元群組8包含一套筒件，該套筒件套設在該刀具本體7之外側。該第二測量單元群組8鄰近於該加工刀具9，且該第二測量單元群組8包含至少一感測模組81，該至少一感測模組81設置於該套筒件之內側，供感測該刀具本體7並產生至少一感測資料。加工刀具9例如為銑刀、鑽頭、車刀、鋸片等。請繼續參考圖4，該第二測量單元群組8更包含一無線傳輸模組82，該無線傳輸模組82連接於各該感測模組81，各該感測模組81傳輸各該感測資料至該無線傳輸模組82。

請參考圖5，本發明的前述實施例更包括：無線接收模組10，其連接於該無線傳輸模組82，該無線接收模組10接收該無線傳輸模組82傳輸的各該感測資料。該處理單元是連接於該無線接收模組84且更包含一資 料庫15，該處理單元接收該無線接收模組10傳輸的各該感測資料，該處理單元依據該資料庫15中的刀具特性資料以比對並分析各該感測資料。各該感測資料包括刀具本體7之振動訊號、刀具本體7之應力訊號、刀具本體7之溫度或刀具本體7之扭矩訊號。

以圖3為例，第二測量單元群組8例如為套筒件，且套筒件內可設置如圖4所示的多個感測模組81、一無線傳輸模組82與一電力模組83且可在第二測量單元群組8外設置防水部(未圖示)，避免第二測量單元群組8被切削液或其他液體碰觸而損壞。因此，針對不同的刀具本體，本實施例係將第二測量單元群組8配置在鄰近於加工刀具9的位置，可更為接近實際加工時感測加工刀具9的感測資料。再，在另一實施例中，第二測量單元群組8與刀具本體7是以一體成形的方式連接。在另一實施例中，第二測量單元群組8係可拆卸地連接於刀具本體7。

請參閱圖4，第二測量單元群組8包括感測模組81、無線傳輸模組82與電力模組83。本實施例之感測模組81的數量可為多個，各感測模組81感測刀具本體7並產生至少一感測資料。感測資料可依據感測模組81的型態而決定。例如，感測模組81例如為振動感測器，感測資料為針對加工時刀具本體7之振動訊號；感測模組81例如為應變規(Strain Gauge)，感測資料為針對加工時刀具本體7之應力訊號；感測模組81例如為溫度計(Thermometer)，感測資料為針對加工時刀具本體7之溫度；感測模組81例如為扭力感測器(Torque sensor)，感測資料為針對加工時刀具本體7之扭矩訊號。此外，上述感測模組81的感測資料可經由訊號轉換裝置來轉換成數位訊號，無線傳輸模組82連接於各感測模組81，各感測模組81傳輸各感測資 料至無線傳輸模組82，電力模組83用以提供電力至各感測模組81及無線傳輸模組82。

請參閱圖5，本發明的實施例中之該三軸加工機控制平台結構更包括無線接收模組10與分析模組14。無線接收模組10連接於第二測量單元群組8中的無線傳輸模組82，分析模組14連接於無線接收模組10，分析模組14包含資料庫15，資料庫15內具有刀把特性資料。在本發明的實施例中，刀把特性資料可包含有複數個針對刀把加工時不同種類之比對參數，可藉由比對刀把特性資料而可分析感測模組81所感測的感測資料是否在正常範圍內。在另一實施例中，資料庫15亦包含針對各種不同種類的刀把與相對應的刀把特性資料，可提供操作人員選擇並設定目前加工機所使用的刀把，來進行特定分析。

再，於實際加工時，該第一刀具、該第二刀具或該第三刀具中的感測模組81感測刀具本體7並產生至少一感測資料，各感測模組81傳輸感測資料至無線傳輸模組82，無線接收模組10接收無線傳輸模組82傳輸的感測資料，感測資料例如包含針對加工時刀具本體7之振動訊號、針對加工時刀具本體7之應力訊號、針對加工時刀具本體7之溫度、針對加工時刀具本體7之扭矩訊號等。分析模組14接收無線接收模組10傳輸的感測資料，分析模組14依據資料庫15中的刀把特性資料來比對目前刀具本體7加工時的各種感測資訊是否在正常的範圍內，以及各種感測資料統合起來的數據來分析出該第一刀具、該第二刀具或該第三刀具目前之磨耗、損壞、壽命等狀態。

本發明的實施例更包括第一防撞裝置，其包括多個緩衝停 檔，該多個緩衝停檔分別設於該橫樑12與該底座11上，而用以分別界定該第一加工軸單元2、該第二加工軸單元3與該第三加工軸單元4之位移極限。例如，請參考圖1，緩衝停檔6是設於該橫樑12。在一實施例中，本發明的三個加工軸單元各軸向之極限位置是可皆配有緩衝停檔，亦可依狀況將緩衝停檔設於本發明的三個加工軸單元各軸向之極限位置中的至少一者。

本發明的實施例中更包括第二防撞組，請參考圖1，該第二防撞組包括感測器X2與感應塊X1，該感側器X2與感應塊X1分別設於該第一加工軸單元2與該第三加工軸單元4，而用以分別感測而警示該第一加工軸單元2與該第三加工軸單元4之最接近距離不超過一預設值。當然，在其他實施例中，本發明的該第二防撞組亦可設於該第一加工軸單元2、該第二加工軸單元3與該第三加工軸單元4中任兩者間。

請參考圖6，其為使用如前述實施例中所述的三軸加工機控制平台結構對待加工件進行加工的方法的實施例，包括：

步驟A：以該固定測量單元固定並量測該待加工件的尺寸。

步驟B：以該第一測量單元群組偵測該第一加工軸單元2、該第二加工軸單元3與該第三加工軸單元4所分別包含的該第一刀具、該第二刀具與該第三刀具以及該第一頭部21、該第二頭部與該第三頭部的尺寸。

步驟C：以該處理單元根據該待加工件、該等頭部、該等刀具的尺寸與該加工圖進行比對，藉以決定該第一加工軸單元2、該第二加工軸單元3與該第三加工軸單元4的移動順序。

在本發明的實施例中，於該步驟A前更包括步驟X，該步驟X為依該加工圖決定該等加工軸單元的加工順序。

在本發明的實施例中，於該步驟C更包括：當三加工軸單元中至少一者於進行加工而接近一預設極限位置時或當該處理單元接收近接開關作動的訊息時，使該第一加工軸單元2、該第二加工軸單元3與該第三加工軸單元4中至少一者停止移動並退回預設安全位置。

在本發明的實施例中，於該步驟C更包括：當三加工主軸中至少一者於進行加工而接近一預設極限位置時或當該處理單元接收近接開關作動的訊息時，使該第三加工軸單元4停止移動並退回預設安全位置且使該第一加工軸單元2與該第二加工軸單元3繼續加工，當該第一加工軸單元2與該第二加工軸單元3加工完成且退回預設安全位置後，使該第三加工軸單元4繼續加工。

在本發明的實施例中，於該步驟C更包括：以一第二防撞單元感測該第一加工軸單元2與該第三加工軸單元4彼此於一最接近距離時發出警示。

在本發明的實施例中，於該步驟C更包括：以該處理單元檢測各加工軸單元的負載輸出訊息是否有異常，有異常則使該第一加工軸單元2、該第二加工軸單元3與該第三加工軸單元4中至少一者退回一預設安全位置，無異常則該處理單元使該第一加工軸單元2、該第二加工軸單元3與該第三加工軸單元4繼續加工。

在本發明的實施例中，於該步驟C更包括：於該第二加工軸單元3、該第三加工軸單元4更換刀具時，以第二防撞單元感測該第二加工軸單元3與該第三加工軸單元4彼此於一最接近距離時發出警示。

請參閱圖7，本發明的三軸加工機控制平台結構更包括智慧 型調整系統。如圖所示，智慧型調整系統13可包含雲端計算裝置131及資料接收裝置132，其可調整一目標加工機器T之加工參數並記憶加工過程中之防撞歷史紀錄。目標加工機器T可為各種加工機裝置、鋸切裝置。

雲端計算裝置131可以包含類神經網路模型1311；雲端計算裝置131可儲存複數個不同加工機器之型號資料及預估不同加工參數(如刀具旋轉速度及刀具下降速度等)下之預估刀具衰退比率以及防撞參數紀錄等。類神經網路模型1311可預先透過現在的人工智慧訓練程序建立各種模組。

在訓練程序中，雲端計算裝置131可由該些加工機中收集歷史資料，其可包含該些加工機之型號資料、刀具旋轉速度、刀具下降速度、馬達電流、油壓溫度、冷卻液溫度、齒輪箱溫度、振動資料、累積切削面積、刀具(如鑽頭刀具)偏移及避撞紀錄等，其中型號資料可包含機器型號、工件型號及刀具型號等；工件型號可包含工件寬度及工件材質等；刀具型號可包含刀具齒數、刀具紋路及刀具材質等；避撞紀錄包括各加工軸單元因著過於靠近而進行避撞機制時當時各加工軸及其頭部與刀具的參數等，並可透過大數據分析對上述資料進行前處理及正規化以建立類神經網路模型1311。最後，雲端計算裝置131則可透過類神經網路模型1311以獲得該些加工機器在預估不同加工參數下之預估刀具衰退率、加工軸壽命評估以及撞擊率等。

資料接收裝置132可透過網路N接收進行加工作業之目標加工機器T之型號資料D1，其可包含機器型號、工件型號及刀具型號等。再，資料接收裝置132更可透過網路N持續收集目標加工機器T的其它各項操作 資料，如加工參數(如刀具旋轉速度及刀具下降速度等)、馬達電流、油壓溫度、冷卻液溫度、齒輪箱溫度、振動資料、累積切削面積、刀具(如鑽頭刀具)偏移及避撞紀錄等；而雲端計算裝置131可透過類神經網路模型1311將目標加工機器T之型號資料D1與該些加工機器之型號資料進行比對，以確認目標加工機器T之型號資料D1是否對應於類神經網路模型1311的訓練資料。當確認目標加工機器T之型號資料D1與類神經網路模型1311的訓練資料對應後，雲端計算裝置131即可對收集的資料進行前處理(例如，去除錯誤資料並選擇適當的資料)，並可透過類神經網路模型1311根據前處理後的資料找出與目標加工機器T之型號資料D1相匹配之預估加工參數、避撞紀錄等，且可同時計算以此預估加工參數進行加工作業的預估刀具衰退率、加工軸壽命評估以及撞擊機率等。此預估加工參數可以包含刀具旋轉速度以及刀具下降速度等，而目標加工機器T則可以利用預估加工參數進行加工作業。

再，資料接收裝置132可透過網路N接收目標加工機器T進行加工作業之實際衰退率D2，而雲端計算裝置131則可以進行比對程序。在比對程序中，雲端計算裝置131可以將預估刀具衰退率與實際衰退率D2進行比對，並且可產生比對結果。

在一實施例中，例如，若比對結果顯示預估刀具衰退率與實際衰退率D2之差值小於預設門檻值，雲端計算裝置131可進行加工參數最佳化程序。例如，雲端計算裝置131可以依據工件寬度決定刀具轉動速度範圍，並可以從此刀具轉動速度範圍中選擇可能刀具轉動速度，並可根據摩爾斯方程式(MORSE formula)決定刀具下降速度，及利用自動編號類神經網路(Autoencoder NN)模型修改振動資料。接著，雲端計算裝置131可透過類神 經網路模型1311根據上述資料計算複數個候選加工參數及一修正振動資料以計算具有最低的預估刀具衰退率的候選加工參數做為建議加工參數，並可使目標加工機器T透過此建議加工參數進行加工作業。透過上述的加工參數最佳化程序，目標加工機器T可獲得最佳化的加工參數以進行加工作業。

在前述實施例中，反之，若比對結果顯示預估刀具衰退率與實際衰退率D2之差值大於預設門檻值，雲端計算裝置131可儲存現有資料，並且將計數值加一；同時，雲端計算裝置131可搜尋加工參數表(Cutting parameter chart)以提供建議加工參數，再可透過目標加工機器T以此建議加工參數進行加工作業之實際衰退率D2重新進行比對程序，藉此以比對建議加工參數之預估刀具衰退率與實際衰退率D2之差值。

在另一實施例中，若計數值大於一計數門檻值且加工參數最佳化程序仍未被觸發，雲端計算裝置131可進行重建模程序；在重建模程序中，雲端計算裝置131可根據現有資料產生一新類神經網路模型，並透過此新類神經網路模型產生建議加工參數，並使目標加工機器T透過此建議加工參數進行加工作業。

在另一實施例中，例如，若比對結果顯示撞擊機率與實際撞擊率D3之差值小於預設門檻值，雲端計算裝置131可進行防撞參數最佳化程序。雲端計算裝置131可根據由目標加工機器T收集而來的資料計算出所有防撞參數的可能數值。例如，雲端計算裝置131可以依據所量測的各加工軸單元以及其頭部與刀具的尺寸，決定各加工軸運作的細部流程。接著，雲端計算裝置131可透過類神經網路模型1311根據上述資料計算複數個最佳化的防碰撞加工順序，並可使目標加工機器T透過此建議的各加工軸運作流程 進行加工作業。透過上述的加工軸運作流程最佳化程序，目標加工機器T以最佳化的加工軸運作流程以進行加工作業。

在前述實施例中，反之，若比對結果顯示撞擊機率與實際撞擊率D3之差值大於預設門檻值，雲端計算裝置131可儲存現有資料，並且將計數值加一；同時，雲端計算裝置131可搜尋加工參數表以提供建議加工參數，再可透過目標加工機器T以此建議加工參數進行加工作業之實際撞擊率D3重新進行比對程序，藉此以比對建議加工參數之預估撞擊率與實際撞擊率D3之差值。同樣的，在另一實施例中，若計數值大於一計數門檻值且加工參數最佳化程序仍未被觸發，雲端計算裝置131可進行重建模程序；在重建模程序中，雲端計算裝置131可根據現有資料產生新類神經網路模型，並透過此新類神經網路模型產生建議加工參數，並使目標加工機器T透過此建議加工參數進行加工作業。

而若當雲端計算裝置131確認目標加工機器T之型號資料D1並不對應於類神經網路模型1311的訓練資料，雲端計算裝置131可進一步尋找其它的具有相同型號資料D1的加工機器之加工參數做為建議加工參數。若雲端計算裝置131無法找到其它的具有相同型號資料D1的加工機器之加工參數，雲端計算裝置131則可搜尋加工參數表以提供建議加工參數。

此外，在訓練程序中，雲端計算裝置131更可透過大數據分析來分析各個加工機器之複數個加工因子以產生該些加工因子之因子權重方向性，並可將該些加工因子之因子權重方向性整合至類神經網路模型1311。因此，雲端計算裝置131可透過類神經網路模型1311分析目標加工機器T之該些加工因子，以產生目標加工機器T之機器評價，以提供指標讓使 用者可更清楚的了解目標加工機器T的機械狀態以及實際運作狀態。

另外，雲端計算裝置131更可透過類神經網路模型11分析目標加工機器T之該些加工因子，以產生目標加工機器T之各元件的健康狀態值、分析目標加工機器T之振動資料以及目標加工機的運作狀態，予以預估目標加工機器T之機器本身以及刀具的壽命，得以做為讓使用者進行維護保養作業的參考。

因此，本發明具有以下優點：

1.本發明根據所分別量測的待加工件、各加工軸單元的頭部、刀具的尺寸與一加工圖比對，藉以決定該第一加工軸單元、該第二加工軸單元與該第三加工軸單元的移動順序，藉以可獲得最佳化的加工機加工順序。

2.本發明以分別設於該橫樑與該底座上的防撞裝置用以分別界定該第一加工軸單元、該第二加工軸單元與該第三加工軸單元之位移極限；並配合本發明的防撞單元而用以分別感測而警示各加工軸單元中至少兩者之最接近距離不超過一預設值，而達到讓各加工軸間有效避撞的技術效果。

3.本發明利用資料接收裝置而透過網際網路持續收集加工機的各項操作資料；且配合雲端計算裝置透過類神經網路模型將目標加工機之型號資料與該些加工機器之型號資料進行比對，以確認目標加工機之型號資料是否對應於類神經網路模型的訓練資料並對收集的資料進行前處理，並透過類神經網路模型根據前處理後的資料找出與目標加工機器之型號資料相匹配之預估避撞紀錄，且可同時計算 以此預估加工參數進行加工作業的預估撞擊機率，有效增加整體避撞的效能。

以上所述乃是本發明之具體實施例及所運用之技術手段，根據本文的揭露或教導可衍生推導出許多的變更與修正，仍可視為本發明之構想所作之等效改變，其所產生之作用仍未超出說明書及圖式所涵蓋之實質精神，均應視為在本發明之技術範疇之內，合先陳明。

綜上所述，依上文所揭示之內容，本發明確可達到發明之預期目的，提供一種三軸加工機控制平台結構及其加工方法，極具產業上利用之價植，爰依法提出發明專利申請。

1:本體

2:第一加工軸單元

3:第二加工軸單元

4:第三加工軸單元

5:固定測量單元

6:緩衝停檔

11:底座

12:橫樑

21:第一頭部

51:下壓虎鉗

52:固定虎鉗

X1:感應塊

X2:感測器

Claims (15)

1. 一種三軸加工機控制平台結構，其包括：

   一本體，其包含：一底座與一橫樑，該橫樑位於該底座的上方；

   一第一加工軸單元，其設於該本體的一側，且該第一加工軸單元是以相對水平位移的方式連結於該橫樑上，該第一加工軸單元包括一第一頭部；

   一第二加工軸單元，其設於該本體之另一側，且該第二加工軸單元是以相對水平位移的方式連結於該底座上，該第二加工軸單元包括一第二頭部；

   一第三加工軸單元，其設於該第一加工軸單元與該第二加工軸單元之間，該第三加工軸單元是以相對水平位移的方式連結於該橫樑上，該第三加工軸單元包括一第三頭部；

   複數個刀具，該複數個刀具包括一第一刀具、第二刀具與一第三刀具，該第一刀具連接於該第一頭部；該第二刀具連接於該第二頭部；該第三刀具連結於該第三頭部；

   一固定測量單元，其位於該底座的中間，用以固定一待加工件並量測該待加工件的尺寸；

   一第一測量單元群組，其分別設於該第一加工軸單元、該第二加工軸單元與該第三加工軸單元的行進路線上，用以分別測量該第一頭部、該第二頭部與該第三頭部以及該複數個刀具的尺寸：以及

   一處理單元，其根據所分別量測的該待加工件、該等頭部、該等刀具的尺寸與一加工圖比對，藉以決定該第一加工軸單元、該第二加工軸單元與該第三加工軸單元的移動順序。
2. 如請求項1所述的三軸加工機控制平台結構，其中該固定測 量單元包含一活動虎鉗、一下壓虎鉗或固定虎鉗，而用以固定並量測該待加工件的尺寸。
3. 如請求項1所述的三軸加工機控制平台結構，其中該第一測量單元群組包括多個光電開關，該多個光電開關是分別設於該橫樑與該底座上，而用以測量該第一加工軸單元、該第二加工軸單元與該第三加工軸單元所分別包含的該第一頭部、該第二頭部與該第三頭部與該第一刀具、該第二刀具與該第三刀具的尺寸。
4. 如請求項1所述的三軸加工機控制平台結構，其中該第一刀具、該第二刀具或該第三刀具是包含一刀具本體，其末端是連接一加工刀具；該三軸加工機控制平台結構更包括一第二測量單元群組，該第二測量單元群組包含一套筒件，該套筒件套設在該刀具本體之外側；該第二測量單元群組鄰近於該刀具本體，且該第二測量單元群組包含至少一感測模組，該至少一感測模組設置於該套筒件之內側，供感測該刀具本體並產生至少一感測資料。
5. 如請求項4所述的三軸加工機控制平台結構，其中該第二測量單元群組更包含一無線傳輸模組，該無線傳輸模組連接於各該感測模組，各該感測模組傳輸各該感測資料至該無線傳輸模組。
6. 如請求項5所述的三軸加工機控制平台結構，其更包括：一無線接收模組，其連接於該無線傳輸模組，該無線接收模組接收該無線傳輸模組傳輸的各該感測資料；

   其中該處理單元是連接於該無線接收模組且更包含一資料庫，該處理單元接收該無線接收模組傳輸的各該感測資料，該處理單元依據該資料庫 中的一刀具特性資料以比對並分析各該感測資料。
7. 如請求項4所述的三軸加工機控制平台結構，其中該感測資料包括一刀具本體之振動訊號、應力訊號、溫度或扭矩訊號。
8. 如請求項1所述的三軸加工機控制平台結構，其更包括一第一防撞裝置，其包括多個緩衝停檔，該多個緩衝停檔分別設於該橫樑與該底座上，而用以分別界定該第一加工軸單元、該第二加工軸單元與該第三加工軸單元之位移極限。
9. 如請求項1所述的三軸加工機控制平台結構，其更包括一第二防撞組，其包括一感測器與一感應塊，該感側器與感應塊分別設於該第一加工軸單元與該第三加工軸單元，而用以分別感測而警示該第一加工軸單元與該第三加工軸單元之最接近距離不超過一預設值。
10. 一種使用如請求項1所述的三軸加工機控制平台結構對待加工件進行加工的方法，其包括：

    步驟A：以該固定測量單元固定並量測該待加工件的尺寸；

    步驟B：以該第一測量單元群組偵測該第一加工軸單元、該第二加工軸單元與該第三加工軸單元所分別包含的該第一刀具、該第二刀具與該第三刀具以及該第一頭部、該第二頭部與該第三頭部的尺寸；

    步驟C：以該處理單元根據該待加工件、該等頭部、該等刀具的尺寸與該加工圖進行比對，藉以決定該第一加工軸單元、該第二加工軸單元與該第三加工軸單元的移動順序。
11. 如請求項10所述的方法，其中於該步驟C更包括：當所述三加工軸單元中至少一者於進行加工而接近一預設極限位置時或當該處 理單元接收一近接開關作動的訊息時，使該第一加工軸單元、該第二加工軸單元與該第三加工軸單元中至少一者停止移動並退回一預設安全位置。
12. 如請求項10所述的方法，其中於該步驟C更包括：當所述三加工軸單元中至少一者於進行加工而接近一預設極限位置時或當該處理單元接收近接開關作動的訊息時，使該第三加工軸單元停止移動並退回預設安全位置且使該第一加工軸單元與該第二加工軸單元繼續加工，當該第一加工軸單元與該第二加工軸單元加工完成且退回預設安全位置後，使該第三加工軸單元繼續進行加工。
13. 如請求項10所述的方法，其中於該步驟C更包括：以一第二防撞單元感測該第一加工軸單元與該第三加工軸單元彼此於一最接近距離時發出警示。
14. 如請求項10所述的方法，其中於該步驟C更包括：以該處理單元檢測各加工軸單元的負載輸出訊息是否有異常，有異常則使該第一加工軸單元、該第二加工軸單元與該第三加工軸單元中至少一者退回一預設安全位置，無異常則該處理單元使該第一加工軸單元、該第二加工軸單元與該第三加工軸單元繼續加工。
15. 如請求項10所述的方法，其中於該步驟C更包括：於該第二加工軸單元、該第三加工軸單元更換刀具時，以一第二防撞單元感測該第二加工軸單元與該第三加工軸單元彼此於一最接近距離時發出警示。

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