TWI468249B - 工作台 - Google Patents

Description

工作台

本發明係關於一種工作台，特別是一種具即時監控及安全中斷機制之工作台。

一般工作台之習用控制方法，如中華民國專利公告第426567號「工件接合方法及工件接合裝置」發明專利案所述，利用一動力組件驅動一承接件，使兩工件對位摩擦以產生熱熔接，首先在一控制器預設轉速、壓力及時間訊號，利用該測力傳感器檢測該兩工件之推力，當推力達到預定之目標時，該測力傳感器傳送一訊號至該控制器，該控制器控制該動力組件停止，並準備下一階段之驅動力。由於上述之控制器控制該動力組件停止係為該推力達到預定之目標，並非用以作為安全中斷機制，因此當該動力組件過度運轉時，該控制器無法控制該動力組件即時停止作動，而容易導致該工件及工作台在過度負載(overload)的情況下損壞。

習用工作台，包含一基台、一動力組件、一頂推件及一檢測組件，該基台上裝設一加工刀具，該動力組件設於該基台上，該頂推件結合該動力組件，該檢測組件設於該基台內，且該檢測組件位於該頂推件之一側，該檢測組件與該動力組件電性連結，該動力組件驅動該頂推件以推動該加工刀具對一工件加工，該檢測組件檢測該加工刀具之加工力。

惟當該工件之整體硬度不相同，或是該加工刀具於加工時產生偏斜的情況下，該動力組件卻持續驅動該加工刀具前進加工，則會造成該加工刀具不當磨損，以及該工件損壞甚至該動力組件燒毀；另外，當該加工刀具對該工件加工下，該工件對該加工刀具產生一反作用力，該反作用力容易使該檢測組件傳遞不均勻之力至該頂推件，使該動力組件容易產生晃動，則不易維持加工之精準度；又，當該加工刀具對該工件加工下，還會產生多方向之震動，該震動會使該承接件產生側向偏移，則該加工刀具隨之偏移而造成加工之精準度降低。

上述習用控制方法並無安全中斷機制，另外該加工刀具對該工件加工下，該工件對該加工刀具產生反作用力及會產生多方向之震動，造成加工之精準度降低、加工刀具與工件使用壽命縮短及不易維持加工之精準度。

習用工作台，如中華民國專利公告第587542號「一種射出成型機之射膠螺桿力量感測裝置」新型專利案所述，利用配置於射出後一固定板上的一荷重元，直接對一滾珠導螺桿螺帽進行力量量測，由於各傳動元件於傳遞力時，易造成力量傳遞不均之狀況，使該射出壓力不準確。

其他習用工作台，如日本特開平08-233060號、日本特開2007-190619號、日本特開平09-269389號及日本特開平09-76139號專利所述，其皆係於兩螺帽間設置壓力感測器，而經由各傳動元件於傳遞力時，皆因力量傳遞不均之狀況，使動力組件晃動而造成精準度降低。

因此，有必要提供一種使力量傳遞均勻之檢測組件，而達到該動力組件不容易產生晃動及偏移之工作台，以解決上述問題。

本發明之主要目的係提供一種工作台，該工作台之承接件可依照該承接件上所安裝之加工刀具組件，於不同加工條件下對工件施力作加工之情況下，預設與該加工條件有關之該承接件所受的加工力值，使該承接件於該加工刀具加工過程中之加工力超過該預設值時，具有中斷進給並且自動退回之安全機制。

本發明之次要目的係提供一種工作台，該工作台之承接件的加工力係藉由半球形凸環限對位於該環座，而能自動對心地緊壓於環形測力計上，使該測力計能精確地檢測該承接件的加工力，並且使傳動螺桿能穩定轉動且不發生側向偏移誤差。

本發明之再一目的係提供一種工作台，該工作台利用對稱設置二導斜面以限位並導引該承接件能穩定移動，並且減少側向偏移誤差。

本發明之工作台，包括：一基台，設有一底座、一承接件及一框架，該底座設有二第一導斜面、二線性導軌及一組合空間，該二第一導斜面相對應的對稱形成於該底座之頂面，該二線性導軌分別結合於該二第一導斜面上，該組合空間形成於該底座周壁之間，該承接件設有數個導座及二第二導斜面，該數個導座結合於該二第二導斜面上，該二第二導斜面對稱形成於該承接件之底部，該二第二導 斜面與該二第一導斜面對應設置，該數個導座結合於該二線性導軌上，該框架結合於該承接件底部，且置於該組合空間內；一動力組件，設於該底座上，該動力組件設有一馬達及一螺桿，該馬達結合於該螺桿之一端，該螺桿穿設於該框架內；一頂推件，設於該框架內，且該頂推件螺設於該螺桿上；一檢測組件，設於該框架內並於該頂推件之一側，該檢測組件係供該螺桿穿過，且該檢測組件設有一半球形凸環、一環座及一測力計，該半球形凸環與該環座對應結合，且該半球形凸環設於該環座及該測力計之間；一支撐組件，設於該框架內並於該檢測組件之一側，該支撐組件係供該螺桿穿過，且該支撐組件設有一支撐環、一彈性墊圈、及數個導銷，該支撐環之一側與該測力計之一側抵接，該彈性墊圈設於該支撐環的凸緣與該框架的外壁面之間，該導銷設有一螺紋部與一無螺紋部，且穿過該彈性墊圈、框架之周牆、環座及頂推件，該導銷的螺紋部係用以螺結該支撐環、該彈性墊圈、及該框架，使該支撐環對該測力計施加一迫緊力，且使該螺桿作正轉或反轉時，該檢測組件與該承接件之間不發生撞擊力，且使該框架和該承接件之前進或後退不發生位移誤差，該導銷的無螺紋部係用以導引該環座、及該頂推件之軸線能與該螺桿之軸線對合，且使該螺桿不發生側向偏移誤差；及一控制單元，分別與該測力計及該馬達電性連結。

本發明之工作台的移動控制方法，其係利用該控制單元控制該動力組件以驅動該承接件，使該承接件上所安裝之一加工刀具對一工件作進給加工，且同時檢測該測力計所傳輸之加工力訊號，其特徵在於：該控制單元預設有一上限力值，於該加工刀具對該工件作進給加工中，加工力超過預設之該上限力值時，該測力計傳輸一訊號至該控制單元，該控制單元控制該動力組件之螺桿反轉以帶動該加工刀具退離該工件。

藉由該控制單元可依照不同之加工條件預設上限力值，以保護該加工刀具於適當之加工條件下運作，並有效防止該加工刀具發生嚴重損傷且延長該工作台使用壽命；又，藉由該半球形凸環限位於該環座以及該二導斜面抵消該承接件之側向偏移，可有效提升加工精準度，及表面加工品質之功效。

為讓本發明之上述及其他目的、特徵及優點能更明顯易懂，下文特舉本發明之較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下：

請參照第1圖，本發明之工作台包含一基台1、一動力組件2、一頂推件3、一檢測組件4、一支撐組件5及一控制單元6。該基台1經由該頂推件3結合該動力組件2，該檢測組件4利用該支撐組件5設於該頂推件3之一側，且與該基台1相抵接；該控制單元6分別與該動力組件2及檢測組件4電性連結。

該基台1設有一底座11、一承接件12及一框架13，該底座11設有二第一導斜面111、二線性導軌112及一組合空間113，該二第一導斜面111相對應的形成於該底座11之頂面，該二線性導軌112分別結合於該二第一導斜面111上，該組合空間113形成於該底座11周壁之間；該承接件12設有數個導座121及二第二導斜面122，該數個導座121結合於該二第二導斜面122上，該二第二導斜面122形成於該承接件12之底部，該二第二導斜面122與該二第一導斜面111對應設置，該數個導座121可滑動的結合於該二線性導軌112上；該框架13之一端面與該承接件12之底部結合，且該框架13置於該組合空間113內，該框架13設有二結合孔131及一容置空間132，該容置空間132係形成於該框架13周壁之間，該結合孔131分別對位形成於該框架13周壁上，且貫通該容置空間132之二端。

該動力組件2設於該底座11上，該動力組件2設有一馬達21及一螺桿22，該馬達21結合於該螺桿22之一端，該馬達21位於該底座11之一側，該螺桿22穿設於該框架13之結合孔131內，該馬達21可驅動該螺桿22產生轉動。

該頂推件3結合於該框架13之其中一結合孔131內，且該頂推件3螺設於該螺桿22上，該頂推件3較佳為滾珠螺帽，藉由該螺桿22之轉動以帶動該頂推件3移動。

請參照第2圖，該檢測組件4設有一半球形凸環41、一環座42及一測力計43，該半球形凸環41、環座42及測力計43位於該容置空間132內；該半球形凸環41設於該環座42及該測力計43之間，該半球形凸環41之一端面為一徑縮部411，該半球形凸環41之另一端面為一凸部412；該環座42之一端面設有一結合部421，該結合部421較佳係配合該徑縮部411之形狀對應選擇為半球形狀，以便該半球形凸環41之徑縮部411對應結合於該環座42之結合部421；該環座42之另一端面與該頂推件3抵接；該測力計43之一端面與該半球形凸環41之該凸部412抵接。

該支撐組件5設於該框架13內並於該檢測組件4之一側，該支撐組件5係供該螺桿22穿過，且該支撐組件5設有一支撐環51、數個導銷52及一彈性墊圈53，該支撐環51設於該框架13之另一結合孔131，且該支撐環51之一側與該測力計43之一側抵接，該彈性墊圈53設於該支撐環51的凸緣與該框架13的外壁面之間；各該導銷52設有一螺紋部521與一無螺紋部522，且該導銷52對應穿過該彈性墊圈53、該框架13之周牆、環座42及頂推件3，該導銷52的螺紋部521係用以螺結該支撐環51、彈性墊圈53及框架13，使該支撐環51對該測力計41施加一迫緊力，藉此當該迫緊力使該螺桿22作正轉或反轉時，該檢測組件4與該承接件12之間不會發生撞擊力，且使該框架13和該承接件12之前進或後退不發生位移誤差，該導銷52的無螺紋部522係用以導引該環座42及頂推件3之軸線能與該螺桿22之軸線對合，且使該螺桿22不發生側向偏移誤差。

該半球形凸環41、環座42、測力計43、支撐環51及彈性墊圈53分別設有一中心穿孔413、422、431、511及531，該中心穿孔413、422、431、511及531與該結合孔131相對位，以供該螺桿22穿過於該中心穿孔413、422、431、511及531與該結合孔131內，且該螺桿22與該中心穿孔413、422、431、511及531以及該結合孔131之間具有間隔距離；藉由該數個導銷52將該支撐環51、該框架13、該環座42與該頂推件3結合，使該頂推件3與該環座42之位移限制於平行該螺桿22之方向。

請再參照第1及2圖，該控制單元6分別與該測力計43及該馬達21電性連結，該控制單元6包括一伺服控制器61及一限制控制器62，該伺服控制器61分別與該限制控制器62及該馬達21電性連結；該限制控制器62分別與該伺服控制器61及該測力計43電性連結。

請參照第3圖，本發明第一實施例於實際作動上，將一加工刀具7與該承接件12結合，使用者可依照不同之加工工件8及加工條件，預先在該控制單元6鍵入該測力計43之輸出電壓值與其軸向受力之關係之方程式，該方程式係用以將該測力計43之輸出電壓訊號轉換成為加工力值訊號，且設定一上限力值。

請參照第5圖，使用者啟動該伺服控制器61以驅動該馬達21轉動，該馬達21帶動該螺桿22產生轉動，該螺桿22之轉動以帶動該頂推件3沿著該工件8之方向前進，該頂推件3推動該檢測組件4以帶動該框架13及承接件12前進，該檢測組件4中之測力計43同時檢測該加工刀具7之加工力，該測力計43持續檢測該加工力，該加工力係由該限制控制器62監控，當加工力超過預設之上限力值時，該限制控制器62傳輸一訊號至該伺服控制器61，該伺服控制器61控制該動力組件2反轉以帶動該加工刀具7退離該工件8；則藉由預設該上限力值之控制，使本發明之工作台於不適當的加工力下，能即時停止，以有效防止 該加工刀具7發生嚴重損傷，並提升該工件8之加工表面品質及延長該工作台使用壽命，使該工作台具有安全中斷機制。

另外，還可預先在該控制單元6設定一位移量，藉由一位移感測器(未繪示)感測該承接件12與該二線性導軌112之相對位移，以確保該加工刀具7對該工件8之加工位移在該預先設定之位移量內；上述利用該位移感測器以感應位移量係為習用技術與習用裝置，在此對於位移感測器之裝設位置以及感測方式不做贅述；當該承接件12在該二線性導軌112之位移量到達預設之位移量時，該控制單元6控制該動力組件2反轉以帶動該加工刀具7退離該工件8。

請參照第3圖，當該加工刀具7對該工件8進給加工下，該工件8對該加工刀具7產生一反作用力，該反作用力經由該框架13及支撐環51傳遞至該測力計43，使該測力計43頂推該半球形凸環41之凸部412，另外該半球形凸環41之縮徑部411受到該環座42之頂推力，則該縮徑部411逐漸迫緊於該結合部421，使該結合部421緊密包覆該縮徑部411；藉由該縮徑部411限位於該結合部421之特殊組合，使該半球形凸環41不易對該螺桿22產生晃動，以及穩定加壓於該測力計43上，則提升加工之精準度及該測力計43之檢測精度。

請參照第4圖，當該加工刀具7對該工件8加工下，還會產生多方向之振動，而藉由該二第一導斜面111與該二第二導斜面122對應設置，以及該二第一導斜面111限制該承接件12之自由度，使該二第一導斜面111減少該承接件12之側向偏移誤差，而僅能沿著該二線性導軌112移動，則有效提升加工精準度及加工表面品質，且延長本發明之工作台各部件之使用壽命。

本發明之工作台，藉由該控制單元6可依照不同之加工條件，預設最適當之該上限力值以保護該加工刀具7於適當之加工條件下運作，則有效防止該加工刀具7發生嚴重損傷，並提升該工件8之加工表面品質及延長該工作台使用壽命；又，藉由該縮徑部411限位於該結合部421，及該導銷52所提供之迫緊力及導引作用以防止各組件之間發生撞擊和晃動，進一步提升加工之精準度及該測力計43之檢測精度；再者，該二第一導斜面111可減少該承接件12之側向偏移誤差，以提升加工精準度，並有效延長本發明之工作台之使用壽命。

雖然本發明已利用上述較佳實施例揭示，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者在不脫離本發明之精神和範圍之內，相對上述實施例進行各種更動與修改仍屬本發明所保護之技術範疇，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

1．．．基台

11．．．底座

111．．．第一導斜面

112．．．線性導軌

113．．．組合空間

12．．．承接件

121．．．導座

122．．．第二導斜面

13．．．框架

131．．．結合孔

132．．．容置空間

2．．．動力組件

21．．．馬達

22．．．螺桿

3．．．頂推件

4．．．檢測組件

41．．．半球形凸環

411．．．徑縮部

412．．．凸部

413．．．中心穿孔

42．．．環座

421．．．結合部

422．．．中心穿孔

43．．．測力計

431．．．中心穿孔

5．．．支撐組件

51．．．支撐環

511．．．中心穿孔

52．．．導銷

521．．．螺紋部

522．．．無螺紋部

53．．．彈性墊圈

531．．．中心穿孔

6．．．控制單元

61．．．伺服控制器

62．．．限制控制器

7．．．加工刀具

8．．．工件

第1圖：本發明工作台之立體分解圖。

第2圖：本發明工作台之檢測組件立體分解圖。

第3圖：本發明工作台之實施例示意圖。

第4圖：本發明工作台之局部側視圖。

第5圖：本發明工作台之作動流程圖。

1．．．基台

11．．．底座

111．．．第一導斜面

112．．．線性導軌

113．．．組合空間

12．．．承接件

121．．．導座

122．．．第二導斜面

13．．．框架

2．．．動力組件

21．．．馬達

22．．．螺桿

3．．．頂推件

4．．．檢測組件

5．．．支撐組件

51．．．支撐環

52．．．導銷

53．．．彈性墊圈

6．．．控制單元

61．．．伺服控制器

62．．．限制控制器

Claims (8)

1. 一種工作台，包含：一基台，設有一底座、一承接件及一框架，該底座設有二第一導斜面、二線性導軌及一組合空間，該二第一導斜面相對應的對稱形成於該底座之頂面，該二線性導軌分別結合於該二第一導斜面上，該組合空間形成於該底座周壁之間，該承接件設有數個導座及二第二導斜面，該數個導座結合於該二第二導斜面上，該二第二導斜面對稱形成於該承接件之底部，該二第二導斜面與該二第一導斜面對應設置，該數個導座結合於該二線性導軌上，該框架結合於該承接件底部，且容置於該組合空間內；一動力組件，設於該底座上，該動力組件設有一馬達及一螺桿，該馬達結合於該螺桿之一端，該螺桿穿設於該框架內；一頂推件，設於該框架內，且該頂推件螺設於該螺桿上；一檢測組件，設於該框架內並於該頂推件之一側，該檢測組件之另一側與該框架之壁面抵接，且該檢測組件係供該螺桿穿過，該檢測組件設有一半球形凸環、一環座及一測力計，該半球形凸環與該環座結合，且該半球形凸環設於該環座及該測力計之間；及一控制單元，分別與該測力計及該馬達電性連結。
2. 依申請專利範圍第1項所述之工作台，其中該控制單元包括一伺服控制器及一限制控制器，該伺服控制器分別 與該伺服控制器及該測力計電性連結。
3. 依申請專利範圍第1或2項所述之工作台，其中該框架設有二結合孔及一容置空間，該容置空間係形成於該框架周壁之間，該結合孔分別對位形成於該框架周壁上，且貫通該容置空間之二端。
4. 依申請專利範圍第3項所述之工作台，其中另設有一支撐組件，該支撐組件設有一支撐環及一彈性墊圈，該支撐環對應結合於該框架之其中一結合孔，該頂推件則對應結合於該框架之另一結合孔，該彈性墊圈設於該支撐環與該框架的壁面之間。
5. 依申請專利範圍第4項所述之工作台，其中該半球形凸環之一端面為一徑縮部，而另一端面為一凸部；該環座之一端面設有一結合部，該半球形凸環之徑縮部對應結合於該環座之結合部，該測力計之一端面與該半球形凸環之凸部抵接，另一端面與該支撐環抵接。
6. 依申請專利範圍第5項所述之工作台，其中該結合部配合該徑縮部之形狀對應選擇為半球形狀。
7. 依申請專利範圍第1或2項所述之工作台，其中該頂推件為滾珠螺帽。
8. 依申請專利範圍第4項所述之工作台，其中該半球形凸環、環座、測力計、支撐環及彈性墊圈分別設有一中心穿孔，且各該中心穿孔與該結合孔相對位，以供該螺桿穿過該中心穿孔與該結合孔，且該螺桿與該中心穿孔及結合孔之間留有間隔距離。