TWI491460B - 電化學加工系統及其間隙檢測裝置與間隙檢測方法 - Google Patents

Description

電化學加工系統及其間隙檢測裝置與間隙檢測方法

本發明是有關於一種加工系統及其檢測裝置與檢測方法，且特別是有關於一種電化學加工系統及其間隙檢測裝置與間隙檢測方法。

電化學加工屬於特殊加工工藝的一種，其不受工件之硬度、強度、韌性等物理性質的影響，再者，其不會有熱應力效應與機械應力殘留，且具有金屬移除率高、加工速度快、表面粗糙度佳等優點，不但適用於各類導電金屬材料，對於難加工或外型複雜之零件及內孔更具有很大的加工優勢。

然而，電化學加工工藝中，加工間隙是影響加工精度的主要因素，也因此如何有效監控加工間隙是亟待解決的問題。過去監控加工間隙的技術例如是額外嵌設超音波震盪器和接收器，進而利用採集到的信號進行間隙的監控，或者是另行設置脈衝產生器，透過對間隙施加脈衝電壓來達到間隙的監控。但，習用的技術為了額外嵌設或設置用以監控間隙的構件，皆需對典型的電化學加工系統進行大幅度的修改，不但架設成本高，也連帶地使電化學加工系統的操作與運作變得複雜。另一方面，即便是在夾治具內嵌設額外的發射器或接受器，亦將面臨夾治具製作不易的問題。

因此，本發明之一態樣是在提供一種電化學加工系統，不但能即時檢測與控制加工間隙而有利於加工精度的提升，且構件簡單、裝設容易而成本亦相對低廉。

其次，本發明之另一態樣是在提供一種電化學加工系統之間隙檢測裝置，可即時檢測加工間隙而有利於後續的控制與加工精度的提升，且構件簡單、裝設容易而成本亦相對低廉。

再者，本發明之又一態樣是在提供一種電化學加工系統之間隙檢測方法，可即時檢測加工間隙而有利於後續的控制與加工精度的提升，且步驟亦相對簡單。

根據本發明一結構態樣之一實施方式，提出一種電化學加工系統，包含一工具電極、一待加工件、一驅動件、一電解液供應部、一加工電源、一檢知器以及一處理單元。待加工件係對應工具電極設置。驅動件組接至工具電極或待加工件，且驅動件用以線性移動工具電極或待加工件，藉以控制工具電極與待加工件間之一間隙。電解液供應部用以供應並填滿一電解液至間隙，而加工電源電性連接至工具電極與待加工件。檢知器電性連接至驅動件並用以檢知驅動件之一出力訊號。處理單元電性連接至檢知器並用以根據出力訊號來運算以獲得一當前間隙值，且處理單元並用以驅動驅動件或調整加工電源。

根據本發明另一結構態樣之一實施方式，提出一種電化學加工系統之間隙檢測裝置，包含一驅動件、一檢知器以及一處理單元。驅動件用以線性移動電化學加工系統之 一工具電極或一待加工件，藉以控制工具電極與待加工件間之一間隙，其中間隙填滿電解液。檢知器電性連接至驅動件並用以檢知驅動件之一出力訊號。處理單元電性連接至檢知器並用以根據出力訊號來運算以獲得一當前間隙值。

根據本發明方法態樣之一實施方式，提出一種電化學加工系統之間隙檢測方法，包含檢知電化學加工系統之一驅動件之一出力訊號以及根據出力訊號來運算以獲得一當前間隙值。其中驅動件係用以線性移動電化學加工系統之一工具電極或一待加工件，藉以控制工具電極與待加工件間之一間隙，且間隙填滿電解液。

依據本發明一結構態樣之一實施例，處理單元可包含一資料庫、一運算器及一控制器。資料庫可儲存有一第一轉換表與一第二轉換表，運算器可用以根據出力訊號與第一轉換表來運算以獲得當前間隙值，且運算器更可用以根據當前間隙值與第二轉換表來運算以獲得一目標間隙控制指令。控制器可用以根據目標間隙控制指令來驅動驅動件或調整加工電源，以控制間隙大小。另一方面，驅動件可為線性馬達，而出力訊號可為一電流訊號或一電壓訊號。

依據本發明另一結構態樣之一實施例，處理單元可包含一資料庫及一運算器。資料庫可儲存有一第一轉換表與一第二轉換表，運算器可用以根據出力訊號與第一轉換表來運算以獲得當前間隙值，且運算器更可用以根據當前間隙值與第二轉換表來運算以獲得一目標間隙控制指令。另一方面，驅動件可為線性馬達且可係垂直作動，而出力訊 號可為一電流訊號或一電壓訊號。

依據本發明方法態樣之一實施例，驅動件可為線性馬達，而出力訊號可為一電流訊號或一電壓訊號。

請參照第1圖，其繪示依照本發明一實施方式的一種電化學加工系統之示意圖。

如第1圖所示，電化學加工系統100包含一工具電極110、一待加工件120、一驅動件130、一電解液供應部140、一加工電源150、一檢知器160以及一處理單元170。待加工件120係對應工具電極110設置。驅動件130組接至工具電極110並用以線性移動工具電極110，以控制工具電極110與待加工件120間之一間隙G。電解液供應部140用以供應並填滿一電解液141至間隙G，而加工電源150電性連接至工具電極110與待加工件120，以進行電化學加工。具體而言，加工電源150具有正負兩極，且正極耦接至待加工件120而負極耦接至工具電極110。

由於電化學加工系統100中，工具電極110與待加工件120之間的間隙G隨著電化學加工程序的進行會逐漸產生變化，而填滿於間隙G的電解液141作用在工具電極110與待加工件120上的壓力也會因此產生變化，進而反饋至驅動件130使得驅動件130出力的能量有所改變。因此，檢知器160電性連接至驅動件130並用以檢知驅動件130的一出力訊號，而處理單元170電性連接至檢知器160以接收檢知器160所檢知到的出力訊號，進而根據所接收到 的出力訊號來運算以獲得一當前間隙值。

此外，處理單元170尚可根據運算所得的當前間隙值再行運算而獲得一目標間隙控制指令，且處理單元170亦電性連接驅動件130與加工電源150，據此，處理單元170可將目標間隙控制指令下達予驅動件130或加工電源150，進而驅動驅動件130或調整加工電源150，以在加工過程中即時控制間隙G的大小。其中，驅動件130例如是線性馬達且可以係垂直作動，驅動件130的出力訊號例如是電流訊號或電壓訊號，檢知器160例如是電流檢知器或電壓檢知器，處理單元170例如是電腦或微控制器等，而當前間隙值例如是當前的間隙大小。

在本發明其他實施例中，驅動件也可以係組接至待加工件，只要能使工具電極與待加工件相對移動，進而讓工具電極與待加工件相對間隔加工所需的間隙即可。

請參照第2圖，其繪示第1圖之電化學加工系統之功能方塊示意圖。

如第2圖所示，處理單元170包含一資料庫171、一運算器172及一控制器173。資料庫171中儲存有一第一轉換表與一第二轉換表，而運算器172可自資料庫171取得第一轉換表與第二轉換表，且運算器172可根據自檢知器160所接收到的出力訊號與第一轉換表來進行運算，進而獲得當前間隙值。此外，運算器172更可根據當前間隙值與第二轉換表來進行運算，以獲得目標間隙控制指令，並將目標間隙控制指令傳至控制器173，透過控制器173驅動控制驅動件130的移動位置或者調整控制加工電源 150的大小，以使工具電極110與待加工件120之間的間隙G在加工過程中得以即時監控。更具體而言，控制器173可劃分成驅動控制部與電源控制部，而驅動控制部可用以根據目標間隙控制指令驅動控制驅動件130的移動位置，而電源控制部可用以根據目標間隙控制指令調整控制加工電源150的大小，進而達成間隙G大小的控制。

其中，第一轉換表與第二轉換表皆是經由預先試驗所建立。舉例而言，在特定的加工條件下，量測並記錄加工過程中各種間隙G的大小對應當時驅動件130之出力訊號的數據，據此獲得驅動件130之出力訊號與間隙G之大小間的關係(如第3圖)，並建立出第一轉換表；同理，量測並記錄加工過程中要控制間隙G由某一數值改變為另一數值時，驅動件130驅動所需之能量變化(如進給速度或進給尺寸之變化)或/及加工電源150調整所需之大小變化(如電壓或電流大小之變化)，據此獲得間隙G之控制與驅動件130之驅動能量和加工電源150之調整幅度間的關係，並建立出第二轉換表。是以，資料庫171中可儲存對應各種加工條件下的第一轉換表與第二轉換表，配合處理單元170中的運算器172與控制器173，即可在加工過程中達到即時檢測當前間隙值並加以控制的目的；例如可將所欲達成的一目標間隙值轉換成出力訊號值，以藉由控制器173驅動驅動件130來調整工具電極110與待加工件120之間的間隙G，或者可將出力訊號的差值直接轉換成驅動件130驅動所需之能量變化(如進給速度或進給尺寸之變化)或加工電源150調整所需之大小變化(如電壓或電流大小之 變化)，進而利用控制器173分別或同時控制驅動件130與加工電源150，以使工具電極110與待加工件120間的間隙G達到預定的目標間隙值。

另一方面，驅動件130、檢知器160以及處理單元170三者可視為是電化學加工系統100的間隙檢測裝置，且因間隙檢測裝置的目的主要在於檢測，因此當處理單元170被視為是間隙檢測裝置時，則不以包含控制器173為必要。至於如何以驅動件130、檢知器160以及處理單元170做為間隙檢測裝置，如同前述，主要係利用填滿於間隙G的電解液141作用在工具電極110與待加工件120上的壓力變化會隨間隙G的大小而變化，並反饋至驅動件130，進而使驅動件130出力的能量有所改變之故，因此可藉檢知器160檢知驅動件130的一出力訊號，同時藉處理單元170接收檢知器160所檢知到的出力訊號，進而根據所接收到的出力訊號以及資料庫171裡所儲存的第一轉換表與第二轉換表來運算，以獲得當前間隙值跟目標間隙控制指令。當然，前述間隙檢測裝置的應用並不限於電化學加工系統100，只要具備有對應設置之工作電極與待加工件，且工作電極與待加工件間之間隙填滿電解液的電化學加工系統皆可適用。

請參照第4圖，其繪示依照本發明一實施方式的電化學加工系統之間隙檢測方法的流程圖。

如第4圖所示，首先，檢知電化學加工系統之一驅動件之一出力訊號(步驟S410)，其中驅動件係用以線性移動電化學加工系統之一工具電極或一待加工件，藉以控制 工具電極與待加工件間之一間隙，且工具電極與待加工件間之間隙填滿電解液。接著根據驅動件之出力訊號來進行運算以獲得當前間隙值(步驟S420)。

以電化學加工系統100為例，首先，利用檢知器160檢知驅動件130之出力訊號，其中驅動件130係用以線性移動工具電極110，藉以控制工具電極110與待加工件120間之間隙G，且間隙G填滿電解液141。之後利用處理單元170根據檢知器160所檢知到之驅動件130的出力訊號來進行運算，以獲得當前間隙值。

由於電化學加工系統中，工具電極與待加工件之間的間隙隨著電化學加工程序的進行會逐漸產生變化，而填滿於間隙的電解液作用在工具電極與待加工件上的壓力也會因此產生變化，進而反饋至驅動件使得驅動件出力的能量有所改變。藉此，透過檢知驅動件的出力訊號並經過運算即可獲得當前間隙值。

本發明利用電化學加工系統中填滿於間隙的電解液作用在工具電極與待加工件上的壓力變化會反饋至驅動件的道理，進而以檢知器檢知驅動件的出力訊號，並透過處理單元根據檢知所得之出力訊號運算獲得當前間隙值以及目標間隙控制指令，據以達到即時監控加工間隙的目的，不但有助於加工精度的提升，尚無需對電化學系統進行大幅度的改裝，且構件簡單、操作容易，成本亦相對低廉。附帶一提，本發明所述之間隙大小意即間隙尺寸。

雖然本發明已以實施方式揭露如上，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 範圍內，當可作各種之更動與潤飾，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。

100‧‧‧電化學加工系統

110‧‧‧工具電極

120‧‧‧待加工件

130‧‧‧驅動件

140‧‧‧電解液供應部

141‧‧‧電解液

150‧‧‧加工電源

160‧‧‧檢知器

170‧‧‧處理單元

171‧‧‧資料庫

172‧‧‧運算器

173‧‧‧控制器

G‧‧‧間隙

S410~S420‧‧‧步驟

為讓本發明之上述和其他目的、特徵、優點與實施例能更明顯易懂，所附圖式之說明如下：第1圖繪示依照本發明一實施方式的一種電化學加工系統之示意圖。

第2圖繪示第1圖之電化學加工系統之功能方塊示意圖。

第3圖繪示間隙對應驅動件之出力訊號之試驗數據圖。

第4圖繪示依照本發明一實施方式的電化學加工系統之間隙檢測方法的流程圖。

100‧‧‧電化學加工系統

110‧‧‧工具電極

120‧‧‧待加工件

130‧‧‧驅動件

140‧‧‧電解液供應部

141‧‧‧電解液

150‧‧‧加工電源

160‧‧‧檢知器

170‧‧‧處理單元

G‧‧‧間隙

Claims (10)

1. 一種電化學加工系統，包含：一工具電極；一待加工件，該待加工件係對應該工具電極設置；一驅動件，組接至該工具電極或該待加工件，用以線性移動該工具電極或該待加工件，藉以控制該工具電極與該待加工件間之一間隙；一電解液供應部，用以供應並填滿一電解液至該間隙；一加工電源，電性連接至該工具電極與該待加工件；一檢知器，電性連接至該驅動件，用以檢知該驅動件之一出力訊號；以及一處理單元，電性連接至該檢知器，用以根據該出力訊號來運算以獲得一當前間隙值，並驅動該驅動件或調整該加工電源。
2. 如請求項1之電化學加工系統，其中該處理單元包含：一資料庫，儲存有一第一轉換表與一第二轉換表；一運算器，用以根據該出力訊號與該第一轉換表來運算以獲得該當前間隙值，且用以根據該當前間隙值與該第二轉換表來運算以獲得一目標間隙控制指令；以及一控制器，用以根據該目標間隙控制指令來驅動該驅動件或調整該加工電源，以控制該間隙之大小。
3. 如請求項1之電化學加工系統，其中該驅動件為線性馬達，該出力訊號為一電流訊號或一電壓訊號。
4. 一種電化學加工系統之間隙檢測裝置，包含：一驅動件，用以線性移動該電化學加工系統之一工具電極或一待加工件，藉以控制該工具電極與該待加工件間之一間隙，其中該間隙填滿電解液；一檢知器，電性連接至該驅動件，用以檢知該驅動件之一出力訊號；以及一處理單元，電性連接至該檢知器，用以根據該出力訊號來運算以獲得一當前間隙值。
5. 如請求項4之電化學加工系統之間隙檢測裝置，其中該處理單元包含：一資料庫，儲存有一第一轉換表；以及一運算器，用以根據該出力訊號與該第一轉換表來運算以獲得該當前間隙值。
6. 如請求項5之電化學加工系統之間隙檢測裝置，其中該資料庫儲存有一第二轉換表，且該運算器更用以根據該當前間隙值與該第二轉換表來運算以獲得一目標間隙控制指令。
7. 如請求項4之電化學加工系統之間隙檢測裝置，其 中該驅動件為線性馬達，該出力訊號為一電流訊號或一電壓訊號。
8. 如請求項4之電化學加工系統之間隙檢測裝置，其中該驅動件係垂直作動。
9. 一種電化學加工系統之間隙檢測方法，包含：檢知該電化學加工系統之一驅動件之一出力訊號，其中該驅動件係用以線性移動該電化學加工系統之一工具電極或一待加工件，藉以控制該工具電極與該待加工件間之一間隙，且該間隙填滿電解液；以及根據該出力訊號來運算以獲得一當前間隙值。
10. 如請求項9之電化學加工裝置之間隙檢測方法，其中該驅動件為線性馬達，該出力訊號為一電流訊號或一電壓訊號。