TW202320987A - 降噪砂輪及降噪砂輪設備 - Google Patents

Abstract

一種降噪砂輪，包括一砂輪本體、一聲音偵測器、及一發聲器。該砂輪本體適合於對一工件進行研磨。該聲音偵測器設置於該砂輪本體上，並組態成感測該砂輪本體於運作時產生的一運作聲音，其中，該運作聲音為噪音及／或異音。該發聲器設置於該砂輪本體上，並組態成相應於該運作聲音輸出一相應聲波。

Description

降噪砂輪及降噪砂輪設備

本發明是關於一種降噪砂輪及降噪砂輪設備，特別而言，是關於一種降噪砂輪及降噪砂輪設備，其可針對砂輪在運轉時所產生的噪音進行降噪。另外，可進一步從中分析出砂輪異常的聲音，甚至可予以增強，使操作人員及早發現砂輪的異常。

隨著工業發展，研磨加工技術不斷追求更好的加工品質以及更快的加工效率。因此，加工設備通常處於高速運轉，而伴隨著各種複雜的聲音，也衍生出愈來愈難以解決的聲音問題。

一般而言，音量適中、規律、和諧的聲音，包括設備本身的運作聲音、或敲打、切割、摩擦工件的聲音，能夠使有經驗的操作人員快速且有效地辨識加工設備是否正常。然而，造成困擾的是巨大、突發、刺耳的雜音，它們可能來自設備本身已發生歪斜、鬆脫、或毀損、或工件的瑕疵等問題。這些運轉過程中的雜音與加工的聲音混在一起時，加工過程是否正常則難以判斷。同時，施工人員需要時時忍受此噪音，長久下來，對人員的生理及心理造成極大的負擔。

傳統上，對於噪音的防止，往往是以被動方式來阻絕或將其緩和，例如以隔音箱、吸音棉、或消音錐來阻隔或產生紊亂波形來降低噪音。這些方法通常仰賴一個更大容積或更大面積的消音元件，透過包覆噪音源設備來阻絕其噪音外流，因須購置巨大的消音元件，成本甚高。而且操作人員可能被擋在巨大的消音元件之外，不易操作其內的設備。由於上述限制，只能針對特定設備進行隔音處理，難以擴及至所有設備。

圖1顯示一種習知的噪音抑制裝置。於下文中，圖1用於說明台灣新型專利（公告號：TWM 519307 U）所揭露的噪音抑制裝置。

圖2顯示一種習知的主動式降噪方法。於下文中，圖2用於說明中國大陸發明專利案（公開號：CN 105278452 A）所揭露的用於金屬切削的數控加工中心的主動式降噪方法。

台灣新型專利公告號：TWM 519307 U揭露一種噪音抑制裝置100，包括噪音收集器110、噪音接收器120、控制器130以及揚聲器140。噪音收集器110與噪音發生源鄰近配置，並用以收集噪音發生源所產生的噪音。噪音接收器120配置在噪音收集器110與噪音發生源間，並用以接收上述之噪音並據以產生回授（feedback）訊號。控制器130耦接噪音接收器120，用來接收並依據上述之回授訊號產生噪音抑制訊號。揚聲器140耦接控制器130，用來接收並依據上述之噪音抑制訊號產生噪音抑制聲波，其中，上述之噪音抑制聲波與上述之噪音的訊號相位相反。

中國大陸發明專利案公開號：CN 105278452 A揭露一種用於金屬切削的數控加工中心的主動式降噪方法，是利用噪聲采集傳感器2實時採集機床進行金屬切削加工時的噪聲信號，利用中央控制系統4對噪聲信號進行過濾處理，並計算出過濾處理後的噪聲信號的頻率和振幅，再通過中央控制系統4發送指令，使定向聲波發生器3釋放與噪音頻率相同振幅相反的聲波，對數控加工中心運行過程中的噪音進行疊加抵消，從而實現從傳播途徑對噪音進行清潔化控制的目的。

在上述相關的先前技術中，提及利用揚聲器產生噪音抑制聲波達成噪音抑制。

然而，上述先前技術著重於「訊號處理」，沒有考慮到如何設定加工設備及工件在物理空間中的位置。此外，上述先前技術亦沒有意識到，適度的聲音能夠用於快速且有效地辨識加工是否正常。

因此，有必要提出一種改良的噪音抑制裝置以消除或緩和上述技術問題。

有鑑於此，本發明旨在提出一種降噪砂輪及一種降噪砂輪設備，其第一種應用是可針對砂輪在運轉時所產生的噪音進行降噪；其第二種應用是可自砂輪在運轉時所產生的聲音中分析出砂輪異常的聲音，甚至可予以增強。從而，操作人員在使用本發明的降噪砂輪或降噪砂輪設備時，可以依據砂輪研磨時所產生的聲音，正確地辨識研磨的狀況是否正常。

具體而言，根據本發明的一種觀點，提出一種降噪砂輪，包括一砂輪本體、一聲音偵測器、及一發聲器。該砂輪本體適合於對一工件進行研磨。該聲音偵測器設置於該砂輪本體上，並組態成感測該砂輪本體於運作時產生的一運作聲音，其中，該運作聲音為噪音及／或異音。該發聲器設置於該砂輪本體上，並組態成相應於該運作聲音輸出一相應聲波。

可選地，或較佳地，本發明的降噪砂輪更包括：一微控制器，設置於該砂輪本體上，與該聲音偵測器及該發聲器電性連接，並組態成： 取得該聲音偵測器感測到的該砂輪本體於運作時產生的該運作聲音，並分析該運作聲音的波形及／或相位；及 根據該運作聲音的波形及／或相位，控制該發聲器所發出的該相應聲波的波形及／或相位，以抑制該運作聲音中的該噪音。

可選地，或較佳地，在本發明的降噪砂輪中，該微控制器是組態成將該聲音偵測器感測到的該砂輪本體於運作時產生的該運作聲音上傳至一雲端平台，由該雲端平台進行分析。

可選地，或較佳地，在本發明的降噪砂輪中，該微控制器更組態成：根據該運作聲音的波形及／或相位，控制該發聲器輸出另一相應聲波，該另一相應聲波的波形及／或相位是增強該運作聲音中的該異音。

可選地，或較佳地，在本發明的降噪砂輪中，該相應聲波的波形反相於該運作聲音的波形，該相應聲波的行進方向同向於該運作聲音的行進方向。

可選地，或較佳地，在本發明的降噪砂輪中，該相應聲波的行進方向與該運作聲音的行進方向夾有一角度，該角度為0度～90度。

可選地，或較佳地，在本發明的降噪砂輪中，該運作聲音中的該異音是肇因於該砂輪本體的異常狀態，該異常狀態包括砂輪本體的歪斜、鬆脫、或毀損、砂輪偏心、填塞、震動、砂輪本體接觸到異物、砂輪本體所需的研磨液過多或不足、砂輪本體周邊溫度或濕度變化、或各種因素造成之加工異常。

可選地，或較佳地，在本發明的降噪砂輪中，該微控制器是組態成蒐集該砂輪本體的多種異常狀態的多種異音。

可選地，或較佳地，在本發明的降噪砂輪中，該微控制器是組態成將該砂輪本體的該多種異常狀態的該多種異音上傳至一雲端平台，該雲端平台具有一人工智慧模組，該人工智慧模組在一訓練模式下是組態成將該多種異音分類成分別對應於該多種異常狀態；而在一預測模式下是組態成接收一待分析運作聲音，並預測該待分析運作聲音蘊含該多種異常狀態的哪種異常狀態。

可選地，或較佳地，在本發明的降噪砂輪中，該雲端平台指示該微控制器透過一揚聲器或一顯示器來發出一危險警告或一維修通知。

可選地，或較佳地，在本發明的降噪砂輪中，該聲音偵測器、該發聲器、及該微控制器均連接至一發電模組；該發電模組設置在該砂輪本體上，並透過該砂輪本體的轉動而產生電能。

可選地，或較佳地，在本發明的降噪砂輪中，該聲音偵測器是設置在該砂輪本體的外圍而該發聲器是設置在該砂輪本體的中央；或者，該聲音偵測器是設置在該砂輪本體的中央而該發聲器是設置在該砂輪本體的外圍；或者，該聲音偵測器與該發聲器都設置在該砂輪本體的外圍；或者，該聲音偵測器與該發聲器都設置在該砂輪本體的中央。

可選地，或較佳地，在本發明的降噪砂輪中，該聲音偵測器的接收方向與該發聲器的發射方向為同方向或反方向。

可選地，或較佳地，在本發明的降噪砂輪中，該砂輪本體為圓形，該工件是半導體晶圓。

根據本發明的另一種觀點，提出一種降噪砂輪設備，該砂輪設備包括一工具機及一砂輪本體，安裝於該工具機。該砂輪本體適合於對一工件進行研磨。該砂輪設備更包括一或多個聲音偵測器及多個發聲器。該一或多個聲音偵測器組態成感測該砂輪本體於運作時產生的一運作聲音，其中，該運作聲音為噪音及／或異音。多個發聲器，組態成相應於該運作聲音輸出一相應聲波。其中，該一或多個聲音偵測器及該些發聲器設置在該工具機及／或該砂輪本體上的多個特定位置，該些特定位置是根據該運作聲音及該相應聲波的疊加結果而定。

可選地，或較佳地，本發明的降噪砂輪設備更包括：一微控制器，設置於該工具機或該砂輪本體上，與該一或多個聲音偵測器及該些發聲器電性連接，並組態成： 取得該一或多個聲音偵測器感測到的該砂輪本體於運作時產生的該運作聲音，並分析該運作聲音的波形及／或相位；及 根據該運作聲音的波形及／或相位，控制該些發聲器所發出的該相應聲波的波形及／或相位，以抑制該運作聲音中的該噪音。

可選地，或較佳地，在本發明的降噪砂輪設備中，該微控制器是組態成將該一或多個聲音偵測器感測到的該砂輪本體於運作時產生的該運作聲音上傳至一雲端平台，由該雲端平台進行分析。

可選地，或較佳地，在本發明的降噪砂輪設備中，該微控制器更組態成：根據該運作聲音的波形及／或相位，控制該些發聲器輸出另一相應聲波，該另一相應聲波的波形及／或相位是增強該運作聲音中的該異音。

可選地，或較佳地，在本發明的降噪砂輪設備中，該相應聲波的波形反相於該運作聲音的波形，該相應聲波的行進方向同向於該運作聲音的行進方向。

可選地，或較佳地，在本發明的降噪砂輪設備中，該相應聲波的行進方向與該運作聲音的行進方向夾有一角度，該角度為0度～90度。

可選地，或較佳地，在本發明的降噪砂輪設備中，該運作聲音中的該異音是肇因於該砂輪本體的異常狀態，該異常狀態包括砂輪本體的歪斜、鬆脫、或毀損、砂輪偏心、填塞、震動、砂輪本體接觸到異物、砂輪本體所需的研磨液過多或不足、砂輪本體周邊溫度或濕度變化、或各種因素造成之加工異常。

可選地，或較佳地，在本發明的降噪砂輪設備中，該微控制器是組態成蒐集該砂輪本體的多種異常狀態的多種異音。

可選地，或較佳地，在本發明的降噪砂輪設備中，該微控制器是組態成將該砂輪本體的該多種異常狀態的該多種異音上傳至一雲端平台，該雲端平台具有一人工智慧模組，該人工智慧模組在一訓練模式下是組態成將該多種異音分類成分別對應於該多種異常狀態；而在一預測模式下是組態成接收一待分析運作聲音，並預測該待分析運作聲音蘊含該多種異常狀態的哪種異常狀態。

可選地，或較佳地，在本發明的降噪砂輪設備中，該雲端平台指示該微控制器透過一揚聲器或一顯示器來發出一危險警告或一維修通知。

可選地，或較佳地，在本發明的降噪砂輪設備中，該一或多個聲音偵測器是設置在該砂輪本體上，該些發聲器是分布於該工具機的各個角落。

可選地，或較佳地，在本發明的降噪砂輪設備中，該一或多個聲音偵測器是設置在該工具機的兩側，該些發聲器是設置在該砂輪本體的外圍。

可選地，或較佳地，在本發明的降噪砂輪設備中，該一或多個聲音偵測器及該些發聲器是分布於該工具機的各個角落。

可選地，或較佳地，在本發明的降噪砂輪設備中，該一或多個聲音偵測器是設置在該砂輪本體及該工具機上，該些發聲器中的一部分是設置在該砂輪本體上，一部分是分布於該工具機的各個角落。

可選地，或較佳地，在本發明的降噪砂輪設備中，該一或多個聲音偵測器中的一部分設置在該砂輪本體上，一部分設置在該工具機的角落；該些發聲器中的一部分設置在該砂輪本體上，一部分設置在該工具機的角落。

可選地，或較佳地，在本發明的降噪砂輪設備中，該一或多個聲音偵測器及該些該發聲器設置在該砂輪本體上的該部分是配置成：該一或多個聲音偵測器是設置在該砂輪本體的外圍而該些發聲器是設置在該砂輪本體的中央；或者，該一或多個聲音偵測器是設置在該砂輪本體的中央而該些發聲器是設置在該砂輪本體的外圍；或者，該一或多個聲音偵測器與該些發聲器都設置在該砂輪本體的外圍；或者，該一或多個聲音偵測器與該些發聲器都設置在該砂輪本體的中央。

可選地，或較佳地，在本發明的降噪砂輪設備中，該聲音偵測器的接收方向與該些發聲器的發射方向為同方向或反方向。

可選地，或較佳地，在本發明的降噪砂輪設備中，該砂輪本體為圓形，該工件是半導體晶圓。

下文將配合圖式並詳細說明，使本發明的其他目的、優點、及新穎特徵更明顯。

以下提供本發明的不同實施例。這些實施例是用於說明本發明的技術內容，而非用於限制本發明的權利範圍。一實施例的一特徵可透過合適的修飾、置換、組合、分離以應用於其他實施例。

應注意的是，在本文中，除了特別指明者之外，具備「一」元件不限於具備單一的該元件，而可具備一或更多的該元件。

此外，在本文中，除了特別指明者之外，「第一」、「第二」等序數，只是用於區別具有相同名稱的多個元件，並不表示它們之間存在位階、層級、執行順序、或製程順序。一「第一」元件與一「第二」元件可能一起出現在同一構件中，或分別出現在不同構件中。序數較大的一元件的存在不必然表示序數較小的另一元件的存在。

在本文中，除了特別指明者之外，所謂的特徵甲「或」（or）或「及/或」（and/or）特徵乙，是指甲單獨存在、乙單獨存在、或甲與乙同時存在；所謂的特徵甲「及」（and）或「與」（and）或「且」（and）特徵乙，是指甲與乙同時存在；所謂的「包括」、「包含」、「具有」、「含有」，是指包括但不限於此。

此外，在本文中，所謂的「上」、「下」、「左」、「右」、「前」、「後」、或「之間」等用語，只是用於描述多個元件之間的相對位置，並在解釋上可推廣成包括平移、旋轉、或鏡射的情形。

此外，在本文中，除了特別指明者之外，「一元件在另一元件上」或類似敘述不必然表示該元件接觸該另一元件。

此外，在本文中，「較佳」或「更佳」是用於描述可選的或附加的元件或特徵，亦即，這些元件或特徵並不是必要的，而可能加以省略。

此外，在本文中，除了特別指明者之外，所謂的一元件「適於」或「適合於」另一元件，是指該另一元件不屬於申請標的的一部分，而是示例性地或參考性地有助於設想該元件的性質或應用；同理，在本文中，除了特別指明者之外，所謂的一元件「適於」或「適合於」一組態或一動作，其描述的是該元件的特徵，而不表示該組態已經設定或該動作已經執行。

此外，在本文中，除了特別指明者之外，一數值可涵蓋該數值的±10%的範圍，特別是該數值±5%的範圍。除了特別指明者之外，一數值範圍是由較小端點數、較小四分位數、中位數、較大四分位數、及較大端點數所定義的多個子範圍所組成。

（降噪砂輪）

圖3顯示本發明的一實施例的降噪砂輪的示意圖。

圖4顯示本發明的一實施例的降噪砂輪進行聲音抑制的示意性說明。

圖3主要說明的是關於一種降噪砂輪。一般而言，砂輪本體20與一工具機10組裝成一砂輪設備1（可先參考圖4，砂輪設備將於下一章節做說明）。砂輪本體20適合於對一工件30進行研磨。

如圖3所示，本發明的一實施例的降噪砂輪包括一聲音偵測器41及一發聲器42。在此實施例中，聲音偵測器41設置於砂輪本體20上，並組態成感測（或更廣義地，收集）砂輪本體20於運作時產生的一運作聲音，並轉換成電子訊號，其中，運作聲音包括噪音及／或異音。可理解的是，根據砂輪的實際運作情形，可能不存在任何噪音或異音，也可能存在噪音或異音的任一者，或兩者都存在。發聲器42亦設置於砂輪本體20上，並組態成相應於該運作聲音輸出一相應聲波。

特別是，降噪砂輪可更包括一微控制器43，在圖3的實施例中，其設置於砂輪本體20上，與聲音偵測器41及發聲器42電性連接，而可與它們進行訊號的傳遞。微控制器43可內含聲音分析處理軟體程式，而組態成：取得聲音偵測器41感測到的砂輪本體20於運作時產生的該運作聲音的電子訊號，並分析該運作聲音的波形及／或相位；及根據該運作聲音的波形及／或相位，控制發聲器42所發出的該相應聲波的波形及／或相位。控制發聲器42所發出的相應聲波會與砂輪本體的運作聲音疊合，而產生不同效果。

在此實施例中，發聲器42可組態成相應於砂輪本體20的運作聲音輸出一相應聲波；微控制器43可組態成控制發聲器42所發出的該相應聲波的波形及／或相位，以抑制該運作聲音中的該噪音。

具體而言，參考圖4的左半邊，當發聲器42輸出的運作聲波與相應聲音為同波形、同方向、但反相位，形成破壞性干涉，亦即，兩個聲波相互抵消，在波形圖上呈現波形歸零的情形，從而實現聲音抑制。

根據本發明，應該注意的是，並非將波形相反而形成反相位即必然可實現聲音互相抵銷，而必須將運作聲波的行進方向與相應聲波的行進方向同時列入考慮，舉例而言，參考圖4的右半邊，若發聲器42輸出的聲波與一聲音為同波形、反方向、反相位，將形成駐波（standing wave），兩個訊號相互疊加，則在特定節點上會實現聲音放大，這種情形就無助於消除雜音，但它可轉用於放大異音。

本發明意識到，音量適中、規律、和諧的聲音能夠使有經驗的操作人員快速且有效地辨識加工是否正常。因此，實現噪音抑制（或稱降噪），應該要盡可能地僅針對砂輪運轉產生的「噪音」成分進行抑制；相反地，對於砂輪異常運轉所發出的「異音」則可考慮進行增強，以便操作人員察覺砂輪的異狀。

因此，微控制器43可進一步組態成：根據該運作聲音的波形及／或相位，控制發聲器42輸出另一相應聲波，該另一相應聲波的波形及／或相位是增強該運作聲音中的該異音。

於是，砂輪本體20運轉產生的噪音能夠降低，施工人員的生理及心理壓力得以舒緩，更重要的是施工人員仍然能夠藉由分辨噪音及異音，清楚且正確地判斷砂輪本體20的運作是否正常。

此外，考慮到砂輪本體20運作聲音中的異音可能肇因於多種可能，舉例而言，砂輪本體20的異常狀態可能包括砂輪本體20的歪斜、鬆脫、或毀損、砂輪偏心、填塞、震動、砂輪本體20接觸到異物、砂輪本體20所需的研磨液過多或不足、砂輪本體20周邊溫度或濕度變化、或各種因素造成之加工異常。微控制器43還可組態成蒐集砂輪本體20的多種異常狀態的多種異音。

雖然微控制器43本身可內含聲音分析處理軟體程式而可執行聲音分析，但有鑑於其容量及處理器性能有限，可能不足以分析大量聲音資料，故可考慮交給容量及處理器性能更佳的一雲端平台（伺服器）進行處理。因此，微控制器43組態成：將聲音偵測器41感測到的砂輪本體20於運作時產生的該運作聲音上傳至一雲端平台，由該雲端平台進行分析。關於分析，例如是分別辨識出噪音及異音的波形及相位。

雲端平台可具有一人工智慧模組，例如，一卷積神經網路（convolutional neural network，CNN）、一循環神經網路（recurrent neural network，RNN）、或一長短期記憶（long short-term memory，LSTM）網路等。該人工智慧模組在一訓練模式下是組態成將該多種異音分類成分別對應於該多種異常狀態，上述分類可基於聲音的頻率成分（例如，經過傅立葉轉換後的頻譜），或波形的形狀、週期、振幅而為之。在一預測模式下是組態成接收一待分析運作聲音，並預測該待分析運作聲音蘊含該多種異常狀態的哪種異常狀態。舉例而言，砂輪本體20的歪斜、鬆脫、或毀損可能產生低頻的異音，而砂輪本體20接觸到異物則可能產生高頻的異音，但不限於此，視實際分類結果而定。

根據上述實施例，可透過雲端平台指示微控制器43透過一揚聲器或一顯示器來發出一危險警告或一維修通知。據此，施工人員不僅可透過聽覺辨識異音，本發明的降噪砂輪本身配備智慧化模組，亦可分析判斷是否有異常發生進而提出警示，為工安更增進一層保護。

另一方面，在圖3中，聲音偵測器41、發聲器42、及微控制器43可連接至一發電模組。發電模組可設置在砂輪本體20上，並透過由砂輪本體20轉動的機械能轉化為電能，而供給聲音偵測器41、發聲器42、及微控制器43的其中一或多者所需要的電力。產生電能的機制存在多種，例如，透過將線圈安裝在砂輪本體20上，而將磁鐵安裝在工具機上，藉由兩者的互動獲得磁生電的效果。藉此，聲音偵測器41、發聲器42、及微控制器43無須額外連接至外部電源，因此無須繁瑣的外部連接線路，安全而且便利。否則，因砂輪本體20須高速轉動，如何為設置在砂輪本體20上的聲音偵測器41或發聲器42提供電力將是一大難題，本發明所提供的這種自給自足的發電配置，可解決這個難題。

此外，在其它實施例中，可提供電池或電容作為一電源模組，其分別與聲音偵測器41、發聲器42、及微控制器43電性連接，為上述聲音偵測器41、發聲器42、及微控制器43提供所需的電力。

在此實施例的降噪砂輪中，作為一種示意性的例子，砂輪本體20為圓形，工件30為半導體晶圓，顯然，先前技術的設備並不如本發明般涉及砂輪的高速運轉，且亦未將消音元件設置在高速運轉的設備上。此外，聲音偵測器41為麥克風，發聲器42為喇叭，但本發明不限於此。

（降噪砂輪設備）

圖5至圖9顯示本發明不同變化實施例的降噪砂輪設備1的示意圖。

在一些實施例中，砂輪設備1包括一工具機10及一砂輪本體20，砂輪本體20安裝於工具機10。工具機10是設置成控制砂輪本體20的運作，砂輪本體20適合於對一工件30進行研磨。

一般而言，工具機10包括一馬達，由馬達通過砂輪軸來控制砂輪本體20的運轉。此外，工具機10常配置有升降調節部，以調整砂輪研磨時的高度及位置。

砂輪設備1可更包括一或多個聲音偵測器41及多個發聲器42。聲音偵測器41及發聲器42可設置在工具機10及／或砂輪本體20上的特定位置。聲音偵測器41是組態成感測砂輪本體20於研磨時產生的一運作聲音，運作聲音為噪音及／或異音。發聲器42是組態成相應於該運作聲音輸出一相應聲波。

此外，降噪砂輪設備1可更包括一微控制器43，其設置在工具機10或砂輪本體20上，與聲音偵測器41及發聲器42電性連接，並組態成：取得聲音偵測器41感測到的砂輪本體20於運作時產生的該運作聲音，並分析該運作聲音的波形及／或相位；及根據該運作聲音的波形及／或相位，控制發聲器42所發出的該相應聲波的波形及／或相位，以抑制該運作聲音中的該噪音。

此外，本發明的降噪砂輪設備1可包括（降噪砂輪）章節中所述的一或多個特徵，而於此不再贅述。

同時，本發明的降噪砂輪設備1對於噪音的抑制及異音增強的原理如（降噪砂輪）章節所述，亦於此不再贅述。

請繼續參考圖5至圖9。在不同的變化實施例（以下簡稱變化例）中，提供不同數量的聲音偵測器41、發聲器42，且將其設置在砂輪設備1的不同位置。聲音偵測器41及發聲器42的位置是根據運作聲音及相應聲波的疊加結果而定。

聲音偵測器41、發聲器42設置在工具機10的位置通常需要具有對稱性，例如為n重旋轉對稱（n-fold rotational symmetry）或鏡像對稱（mirror symmetry）；而且，當設置於工具機10上時，因工具機典型地是矩形的，故較佳是設置在工具機10的4個角落，以避免有遺漏接收訊號或訊號發送不均勻的現象。

（變化例1）

在變化例1中，可將一或多個聲音偵測器41設置在砂輪本體20上，多個發聲器42分布於工具機10的角落。特別而言是，1個聲音偵測器41設置在砂輪本體20上，4個發聲器42分布於工具機10的各個角落，如圖5所示。

在變化例1中，1個聲音偵測器41設置在砂輪本體20上，非常接近砂輪本體20，可達到非常好的聲波接收效果；4個發聲器42分布於工具機10的各個角落，同時滿足旋轉、鏡像對稱性，可對位中央的砂輪本體20均勻地發送聲波。

（變化例2）

在變化例2中，可將一或多個聲音偵測器41設置在工具機10的兩側，多個發聲器42設置在砂輪本體20的外圍。特別而言是，2個聲音偵測器41設置在工具機10的兩側，2個發聲器42設置在砂輪本體20的外圍，如圖6所示。

在變化例2中，2個聲音偵測器41在工具機10的兩側，平行且對稱設置，可在工具機10兩側均接收到聲音；2個發聲器42設置在砂輪本體20的外圍，滿足旋轉對稱性，可對砂輪本體20均勻發送聲波。

（變化例3）

在變化例3中，可將一或多個聲音偵測器41及多個發聲器42是分布於工具機10的各個角落。特別而言是，1個聲音偵測器41設置在工具機10的1個角落，3個發聲器42設置在工具機10的其它3個角落，如圖7所示。

在變化例3中，其主要針對操作人員的操作時的位置做設想。例如在操作人員站立的位置的3個角落設置發器42，而相對於人員的對角側則是設置聲音偵測器，以節省空間及成本。

（變化例4）

在變化例4中，可將一或多個聲音偵測器41設置在砂輪本體20上，多個發聲器42分布於工具機10的角落。特別而言是，2個聲音偵測器設置在砂輪本體20上，4個發聲器42設置在工具機10的各個角落，如圖8所示。

在變化例4中，類似比較例1，但其在砂輪本體20上增加一個聲音偵測器41，使聲音偵測器41成為具有旋轉對稱性。

（變化例5）

在變化例5中，可將一或多個聲音偵測器41的一部分設置在砂輪本體20上，一部分設置在工具機10的角落。多個發聲器42的一部分設置在砂輪本體20上，一部分設置在工具機10的角落。特別而言是，1個聲音偵測器41設置在砂輪本體20上，2個聲音偵測器41設置在工具機10的兩個角落；1個發聲器42設置在砂輪本體20上，2個發聲器42設置在工具機10的另外兩個角落，如圖9所示。

在變化例5中，2個聲音偵測器41是在工具機20的同側角落（即非對角）；2個發聲音42亦在工機20的同側角落。砂輪本體20上的聲音偵測器41是鄰近於工具機10上的發聲器42的那側；砂輪本體20上的發聲器42是鄰近於工具機10上的聲音偵測器41的那側。這麼做的目的在於，使聲音偵測器41及發聲器42位在不是同一側邊，而造成接收訊號遺漏或訊號發送不均勻的現象。

當然，上述實施例的聲音偵測器41、發聲器42、及微控制器43的數量及位置僅是示意性的，而非限定。

在上述實施例的降噪砂輪設備1中，作為一種示意性的例子，聲音偵測器41為麥克風，並且，多個偵測器41不一定採用相同規格，可分別用於偵測不同頻率及／或方向的運作聲音。發聲器42為喇叭，特別是，可至少包括一高頻喇叭及一低頻喇叭，以消除或增強不同類型的運作聲音。

總的來說，本發明透過多個實施例提供一種降噪砂輪及一種降噪砂輪設備，主要可針對砂輪在運轉時所產生的噪音進行降噪。另外，可進一步從中分析出砂輪異常的聲音，甚至可予以增強。從而，操作人員在使用本發明的降噪砂輪或降噪砂輪設備時，可以依據砂輪研磨時所產生的聲音，正確地辨識研磨的狀況是否正常。

儘管本發明已透過多個實施例來說明，應理解的是，只要不背離本發明的精神及申請專利範圍所主張者，可作出許多其他可能的修飾及變化。

[先前技術] 2:噪聲採集感測器 3:定向聲波發聲器 4:中央控制系統 100:噪音抑制裝置 110:噪音收集器 120:噪音接收器 130:控制器 140:揚聲器 150:噪音發生源 [本發明] 1:降噪砂輪設備 10:工具機 20:砂輪本體 30:工件 41:聲音偵測器 42:發聲器 43:微控制器

圖1顯示一種習知的噪音抑制裝置。 圖2顯示一種習知的主動式降噪方法。 圖3顯示本發明的一實施例的降噪砂輪的示意圖。 圖4顯示本發明的一實施例的降噪砂輪進行聲音抑制的示意性說明。 圖5至圖9顯示本發明不同實施例的降噪砂輪設備的示意圖。

20:砂輪本體

30:工件

41:聲音偵測器

42:發聲器

43:微控制器

Claims (32)

1. 一種降噪砂輪，包括： 一砂輪本體（20），適合於對一工件（30）進行研磨； 一聲音偵測器（41），設置於該砂輪本體（20）上，並組態成感測該砂輪本體（20）於運作時產生的一運作聲音，該運作聲音為噪音及／或異音；及 一發聲器（42），設置於該砂輪本體（20）上，並組態成相應於該運作聲音輸出一相應聲波。
2. 如請求項1所述的降噪砂輪，更包括：一微控制器（43），設置於該砂輪本體（20）上，與該聲音偵測器（41）及該發聲器（42）電性連接，並組態成： 取得該聲音偵測器（41）感測到的該砂輪本體（20）於運作時產生的該運作聲音，並分析該運作聲音的波形及／或相位；及 根據該運作聲音的波形及／或相位，控制該發聲器（42）所發出的該相應聲波的波形及／或相位，以抑制該運作聲音中的該噪音。
3. 如請求項2所述的降噪砂輪，其中，該微控制器（43）是組態成將該聲音偵測器（41）感測到的該砂輪本體（20）於運作時產生的該運作聲音上傳至一雲端平台，由該雲端平台進行分析。
4. 如請求項2所述的降噪砂輪，其中，該微控制器（43）更組態成：根據該運作聲音的波形及／或相位，控制該發聲器（42）輸出另一相應聲波，該另一相應聲波的波形及／或相位是增強該運作聲音中的該異音。
5. 如請求項1所述的降噪砂輪，其中，該相應聲波的波形反相於該運作聲音的波形，該相應聲波的行進方向同向於該運作聲音的行進方向。
6. 如請求項1所述的降噪砂輪，其中，該相應聲波的行進方向與該運作聲音的行進方向夾有一角度，該角度為0度～90度。
7. 如請求項2所述的降噪砂輪，其中，該運作聲音中的該異音是肇因於該砂輪本體（20）的異常狀態，該異常狀態包括砂輪本體的歪斜、鬆脫、或毀損、砂輪偏心、填塞、震動、砂輪本體接觸到異物、砂輪本體所需的研磨液過多或不足、砂輪本體周邊溫度或濕度變化、或各種因素造成之加工異常。
8. 如請求項7所述的降噪砂輪，其中，該微控制器（43）是組態成蒐集該砂輪本體（20）的多種異常狀態的多種異音。
9. 如請求項8所述的降噪砂輪，其中，該微控制器（43）是組態成將該砂輪本體的該多種異常狀態的該多種異音上傳至一雲端平台，該雲端平台具有一人工智慧模組，該人工智慧模組在一訓練模式下是組態成將該多種異音分類成分別對應於該多種異常狀態；而在一預測模式下是組態成接收一待分析運作聲音，並預測該待分析運作聲音蘊含該多種異常狀態的哪種異常狀態。
10. 如請求項9所述的降噪砂輪，其中，該雲端平台指示該微控制器（43）透過一揚聲器或一顯示器來發出一危險警告或一維修通知。
11. 如請求項2所述的降噪砂輪，其中，該聲音偵測器（41）、該發聲器（42）、及該微控制器（43）均連接至一發電模組；該發電模組設置在該砂輪本體（20）上，並透過該砂輪本體（20）的轉動而產生電能。
12. 如請求項1所述的降噪砂輪，其中，該聲音偵測器（41）是設置在該砂輪本體（20）的外圍而該發聲器（42）是設置在該砂輪本體（20）的中央；或者，該聲音偵測器（41）是設置在該砂輪本體（20）的中央而該發聲器（42）是設置在該砂輪本體（20）的外圍；或者，該聲音偵測器（41）與該發聲器（42）都設置在該砂輪本體（20）的外圍；或者，該聲音偵測器（41）與該發聲器（42）都設置在該砂輪本體（20）的中央。
13. 如請求項1所述的降噪砂輪，其中，該聲音偵測器（41）的接收方向與該發聲器（42）的發射方向為同方向或反方向。
14. 如請求項1所述的降噪砂輪，其中，該砂輪本體（20）為圓形，該工件（43）是半導體晶圓。
15. 一種降噪砂輪設備（1），該砂輪設備（1）包括一工具機（10）及一砂輪本體（20），安裝於該工具機（10），該砂輪本體（20）適合於對一工件（30）進行研磨，該砂輪設備（1）更包括： 一或多個聲音偵測器（41），組態成感測該砂輪本體（20）於運作時產生的一運作聲音，該運作聲音為噪音及／或異音；及 多個發聲器（42），組態成相應於該運作聲音輸出一相應聲波； 其中，該一或多個聲音偵測器（41）及該些發聲器（42）設置在該工具機（10）及／或該砂輪本體（20）上的多個特定位置，該些特定位置是根據該運作聲音及該相應聲波的疊加結果而定。
16. 如請求項15所述的降噪砂輪設備（1），更包括：一微控制器（43），設置於該工具機（10）或該砂輪本體（20）上，與該一或多個聲音偵測器（41）及該些發聲器（42）電性連接，並組態成： 取得該一或多個聲音偵測器（41）感測到的該砂輪本體（20）於運作時產生的該運作聲音，並分析該運作聲音的波形及／或相位；及 根據該運作聲音的波形及／或相位，控制該些發聲器（42）所發出的該相應聲波的波形及／或相位，以抑制該運作聲音中的該噪音。
17. 如請求項16所述的降噪砂輪設備（1），其中，該微控制器（43）是組態成將該一或多個聲音偵測器（41）感測到的該砂輪本體（20）於運作時產生的該運作聲音上傳至一雲端平台，由該雲端平台進行分析。
18. 如請求項16所述的降噪砂輪設備（1），其中，該微控制器（43）更組態成：根據該運作聲音的波形及／或相位，控制該些發聲器（42）輸出另一相應聲波，該另一相應聲波的波形及／或相位是增強該運作聲音中的該異音。
19. 如請求項15所述的降噪砂輪設備（1），其中，該相應聲波的波形反相於該運作聲音的波形，該相應聲波的行進方向同向於該運作聲音的行進方向。
20. 如請求項15所述的降噪砂輪設備（1），其中，該相應聲波的行進方向與該運作聲音的行進方向夾有一角度，該角度為0度～90度。
21. 如請求項15所述的降噪砂輪設備（1），其中，該運作聲音中的該異音是肇因於該砂輪本體的異常狀態，該異常狀態包括砂輪本體的歪斜、鬆脫、或毀損、砂輪偏心、填塞、震動、砂輪本體接觸到異物、砂輪本體所需的研磨液過多或不足、砂輪本體周邊溫度或濕度變化、或各種因素造成之加工異常。
22. 如請求項15所述的降噪砂輪設備（1），其中，該微控制器（43）是組態成蒐集該砂輪本體的多種異常狀態的多種異音。
23. 如請求項15所述的降噪砂輪設備（1），其中，該微控制器（43）是組態成將該砂輪本體的該多種異常狀態的該多種異音上傳至一雲端平台，該雲端平台具有一人工智慧模組，該人工智慧模組在一訓練模式下是組態成將該多種異音分類成分別對應於該多種異常狀態；而在一預測模式下是組態成接收一待分析運作聲音，並預測該待分析運作聲音蘊含該多種異常狀態的哪種異常狀態。
24. 如請求項15所述的降噪砂輪設備（1），其中，該雲端平台指示該微控制器（43）透過一揚聲器或一顯示器來發出一危險警告或一維修通知。
25. 如請求項15所述的降噪砂輪設備（1），其中，該一或多個聲音偵測器（41）是設置在該砂輪本體（20）上，該些發聲器（42）是分布於該工具機（10）的各個角落。
26. 如請求項15所述的降噪砂輪設備（1），其中，該一或多個聲音偵測器（41）是設置在該工具機（10）的兩側，該些發聲器（42）是設置在該砂輪本體（20）的外圍。
27. 如請求項15所述的降噪砂輪設備（1），其中，該一或多個聲音偵測器（41）及該些發聲器（42）是分布於該工具機（10）的各個角落。
28. 如請求項15所述的降噪砂輪設備（1），其中，該一或多個聲音偵測器（41）是設置在該砂輪本體（20）及該工具機（10）上，該些發聲器（42）中的一部分是設置在該砂輪本體（20）上，一部分是分布於該工具機（10）的各個角落。
29. 如請求項15所述的降噪砂輪設備（1），其中，該一或多個聲音偵測器（41）中的一部分設置在該砂輪本體（20）上，一部分設置在該工具機（10）的角落；該些發聲器（42）中的一部分設置在該砂輪本體（20）上，一部分設置在該工具機（10）的角落。
30. 如請求項29所述的降噪砂輪設備（1），其中，該一或多個聲音偵測器（41）及該些該發聲器（42）設置在該砂輪本體（20）上的該部分是配置成：該一或多個聲音偵測器（41）是設置在該砂輪本體（20）的外圍而該些發聲器（42）是設置在該砂輪本體（20）的中央；或者，該一或多個聲音偵測器（41）是設置在該砂輪本體（20）的中央而該些發聲器（42）是設置在該砂輪本體（20）的外圍；或者，該一或多個聲音偵測器（41）與該些發聲器（42）都設置在該砂輪本體（20）的外圍；或者，該一或多個聲音偵測器（41）與該些發聲器（42）都設置在該砂輪本體（20）的中央。
31. 如請求項15所述的降噪砂輪設備（1），其中，該聲音偵測器（41）的接收方向與該些發聲器（42）的發射方向為同方向或反方向。
32. 如請求項15所述的降噪砂輪設備（1），其中，該砂輪本體（20）為圓形，該工件（43）是半導體晶圓。

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