TWI519917B - 帶鋸機及其整合監控系統 - Google Patents

Description

帶鋸機及其整合監控系統

本發明係有關於一種帶鋸機及其監控裝置，特別是有關於帶鋸機與其之整合監控系統。

工具機為工業生產製造上不可或缺的機具，可應用於各種不同領域中。工作母機中帶鋸機即是一種極為重要的工具機，帶鋸機的使用，從傳統的一般機械加工，至今已發展成為高科技精密工業上的重要生產機具，如高精度切削矽晶柱台為一例。因此，現有習用的帶鋸機不僅已具備高精度、高效能、巨大工件的加工能力，也可以因應特別的需求，客製化提供特殊的帶鋸機。由此可見，帶鋸機與產業關聯性密不可分，如鋼構、橋樑、建築業、設備製造業、汽車製造業、模具業、船舶製造、石化業和風力發電等各產業領域，帶鋸機確占有重要的角色。

現有帶鋸機中無論是立式帶鋸機、臥式帶鋸機、數值控制自動化帶鋸機等，均具有高品質、高速度、高精準的加工能力。然而習用的帶鋸機所使用的鋸帶，在實際加工使用中常發生鋸帶尚可使用的狀態，即鋸帶未使用到最大的單次加工數量時，便予以更換致造成成本的浪費。相反地，當操作者尚未發現鋸帶已經不堪使用而繼續使用時，因為未即時更 換鋸帶，以致鋸帶損壞，相對地使得所加工的貴重材料損耗，甚至必須停機檢測，導致除了耗費人力成本外，更因停機造成的產線中斷，其後果更難以估算。有鑑於此，本發明創作人為了維持帶鋸機處在最佳的加工使用狀態，以增加帶鋸機加工作業的順暢性，因此對於帶鋸機使用狀態的監測，積極研發導入系統整合監控感測裝置，藉由網路整合監控系統來蒐集帶鋸機的加工狀態和相關部件使用耗損的情況，俾更有效地預判和分析使用構件的健康狀況及夀命預測，而可作為提供帶鋸機更換構件及調整加工條件的依據。

為了達到上述遠端監控帶鋸機的健康狀態的功能和目的，本發明揭露了一種使用在帶鋸機之整合監控系統，其包括：一帶鋸機、一感測模組、訊號處理單元、一傳輸模組、一人機介面裝置和一網路伺服器。其中，感測模組具有複數個感測元件，係分別裝設於帶鋸機特定的偵測監控位置，以收集帶鋸機作動的訊號並藉由傳輸模組將訊號傳送至網路伺服器。網路伺服器利用控制模組在比對分析所收集的訊號後，將產生的對應程序，傳送給人機介面裝置，而可顯示帶鋸機資訊，使得人機介面裝置的人員得以瞭解帶鋸機的健康狀況，以供該人員就帶鋸機的加工條件做適當的調校，或更換部件、油品。

1‧‧‧帶鋸機

11‧‧‧第一傳動元件

12‧‧‧第二傳動元件

13‧‧‧第一滑動元件

14‧‧‧第二滑動元件

15‧‧‧清屑元件

16‧‧‧切削液槽

17‧‧‧鋸帶

10‧‧‧感測模組

20‧‧‧訊號處理單元

30‧‧‧傳輸模組

40‧‧‧人機介面裝置

50‧‧‧網路伺服器

60‧‧‧控制模組

70‧‧‧資料庫

第1圖 本發明整合監控系統示意圖。

第2圖 本發明帶鋸機示意圖。

第3圖 本發明感測模組配置示意圖。

為使 貴審查委員能對本發明之特徵、目的及功能有更進一步的認知與瞭解，以下茲舉一實施例配合相關圖式說明本發明的結構以及功效，以使得 審查委員可以了解本發明之特徵。

本發明揭露了一種使用在帶鋸機之整合監控系統，請參閱圖式第1圖所示為本系統的示意圖，其包括：一帶鋸機1、一傳輸模組30、一人機介面裝置40和一網路伺服器50。其中，帶鋸機1包含感測模組10、一訊號處理單元20、一第一傳動元件11、一第二傳動元件12、一第一滑動元件13、一第二滑動元件14、一清屑元件15、一切削液槽16、以及一鋸帶17，感測模組10具有複數個感測元件，係分別裝設於帶鋸機特定的偵測監控位置，以擷取帶鋸機1作動的感測訊號，藉由傳輸模組30將訊號處理單元20所處理完成的訊號傳送至該網路伺服器50。

本實施例中透過量測振動、聲音、溫度、流速、壓力、電流、酸鹼度和濁度的感測訊號，安排設置在帶鋸機1特定位置的感測元件，以取得相關數值，並傳送至該訊號處理單元20。該訊號處理單元20再將感測模組10的各感測元件所收集到的數值訊號做處理，如濾波或放大訊號或類比轉數位訊號，將處理完成之感測訊號經由傳輸模組30將感測訊號傳送至網路伺服器50。網路伺服器50利用控制模組60比對分析所收集的訊號後，將產生的對應程序以分析出該帶鋸機1的健康狀況，控制模組60連接至人機介面裝置40，而可顯示出帶鋸機1健康狀況資訊，使得人機介面裝置40的人員得以瞭解帶鋸機1的健康狀況，以供該人員適時調整帶鋸機的加工條件，更 換鋸帶、油品等材料；其中，控制模組60可設於網路伺服器50內，也可設於人機介面裝置40內，也可獨立出分別與網路伺服器50、人機介面裝置40訊號連接，控制模組60利用演算法分析網路伺服器50接收的訊號，以產生對應程序，並將該對應程序傳送至人機介面裝置40，人機介面裝置40可顯示出帶鋸機的資訊，以供遠端人員監控帶鋸機的健康狀況。

請再參閱第2圖與第3圖所示，其中，第2圖係為本實施例使用的帶鋸機構造示意圖，第3圖係為感測模組安裝示意圖。帶鋸機1包含：一感測模組10、一訊號處理單元20、一第一傳動元件11、一第二傳動元件12、一第一滑動元件13、一第二滑動元件14、一清屑元件15、一切削液槽16、一鋸帶17。其中，第一傳動元件11可為主動輪，第二傳動元件12可為從動輪，第一滑動元件13可為右鋸臂，第二滑動元件14可為左鋸臂，清屑元件15可為鋼刷，帶鋸17兩端分別連接於第一傳動元件11與第二傳動元件12，且第一滑動元件13與第二滑動元件14可分別帶動鋸帶17往右、往左滑動移位。前述感測模組10具有複數個感測元件，係分別裝設於該帶鋸機特定的偵測監控位置，以感測出該帶鋸機作動的訊號並將訊號傳送至訊號處理單元20；依據訊號處理單元20處理訊號的結果，得以供人員判斷帶鋸機的健康狀況。

有關量測振動訊號的感測元件可為振動感測元件，且振動感測元件係安裝於帶鋸機1的第一滑動元件13、第二滑動元件14上，用以感測鋸帶17鋸切過程中的振動訊號，振動感測元件可以使用單軸加速規或三軸加速規。

有關感測模組10中量測聲音的感測元件可為聲音感測元件，聲音感測元件可為麥克風，其係將二支麥克風分別安裝在清屑元件15 上方與第一傳動元件11右上方，用以量測該清屑元件15清除鋸帶17切屑時產生的聲音訊號以及鋸帶17與第一傳動元件11接觸時的異常摩擦聲音訊號。

感測模組10中量測溫度的感測元件可使用溫度感測元件，該溫度感測元件可為電阻溫度探測器(RTD)，該溫度感測元件可分別安裝在帶鋸機減速箱外、液壓油箱內和帶鋸機安裝的場地，分別用來量測帶鋸機減速箱溫度、液壓油溫度和環境溫度。

感測模組10量測流速的感測元件可為流速感測元件，該流速感測元件可為流速計，該流速感測元件係設置於切削液的主水管，用以監測輸送切削液主水管的流速。量測流速的目的為當切削液槽16累積過多的切屑時，即會使切削液的流速會變慢，造成切削液流量不足，而有可能導致切削過程中切屑排除不完全以及產生高熱，因此需量測流速以防止切屑排除不完全及高熱的缺失。

再者，因切削液本身的品質也攸關鋸切時的冷卻效果，故感測模組10另使用酸鹼感測元件得以量測切削液的酸鹼值，而可監控切削液的衰退情況，該酸鹼感測元件可為酸鹼度計。

帶鋸機1的鋸帶17在切削的過程中如切削負載過大時，通常會反應在油壓馬達負荷上，因此，感測模組10量測壓力的感測元件可使用壓力感測元件，並將該壓力感測元件安裝於油壓幫浦端，用以量測切削壓力，該壓力感測元件可為壓力計。

此外，切削負載過大時，馬達須加大功率以保持切削速度，然而，過大的切削負載將使得鋸帶17夀命縮短，也會導致工件的鋸切面不 平整。所以，感測模組10包含一量測馬達輸出電流值的電流感測元件，該電流感測元件感測到的馬達輸出電流值可以由可程式控制器(Programmable Logic Controller，PLC)中經由網路線擷取。

藉由感測模組10所包含的各個感測元件安裝於帶鋸機1特定的偵測監控位置，俾可取得振動、聲音、溫度、流速、壓力、電流、酸鹼度等感測訊號，透過該訊號處理單元20得以處理各個感測訊號，再經由該傳輸模組30，可將處理完成的感測訊號傳送到該網路伺服器50。本實施例中，該傳輸模組30可為RS232、RS485、Ethernet、ZigBee或Wi-Fi其中之一種。該網路伺服器50更具有一資料庫70儲存傳輸模組30傳送來的訊號以及控制模組60比對分析的結果。

另外，由於該帶鋸機1於切削過程中，液壓油和切削液的品質也會影響切削的好壞，所以，需定期以濁度計量測液壓油和切削液的濁度。再將濁度的量測值，個別輸入至訊號處理單元20。

綜上所述，本發明具有以下的功效：

1.利用系統強化鋸床加工的監控，整合確實而有效率。

2.自動化監測達到工程順暢，安全的功效。

2.簡化人力操作的成本，符合成本經濟目的。

3.產品加工可因應需求彈性配置感測元件，降低故障率。

上述實施例僅為例示性說明本發明之技術特徵及功效，而非用於限定本發明所實施之範圍。即大凡依本發明申請專利範圍所作之均等變化與修飾，皆應仍屬於本發明專利涵蓋之權利範圍內。

1‧‧‧帶鋸機

10‧‧‧感測模組

20‧‧‧訊號處理單元

30‧‧‧傳輸模組

40‧‧‧人機介面裝置

50‧‧‧網路伺服器

60‧‧‧控制模組

70‧‧‧資料庫

Claims (15)

1. 一種帶鋸機之整合監控系統，其包括：一帶鋸機、一傳輸模組、一人機介面裝置和一網路伺服器；其中，該帶鋸機包含：一感測模組、一訊號處理單元、一第一傳動元件、一第二傳動元件、一第一滑動元件、一第二滑動元件、一清屑元件、一切削液槽、以及一鋸帶；該感測模組具有複數個感測元件，該複數個感測元件用以收集帶鋸機作動的訊號，並藉由該傳輸模組將該訊號處理單元所處理完成的訊號傳送至該網路伺服器；該網路伺服器利用一控制模組在比對分析所收集的訊號後，將產生的對應程序，傳送給該人機介面裝置；該人機介面裝置可顯示出該帶鋸機資訊，以供遠端人員監控該帶鋸機的健康狀況。
2. 如申請專利範圍第1項所述之系統，其中，該感測模組，包含至少一量測鋸帶鋸切過程中的振動訊號的振動感測元件，該振動感測元件安裝於帶鋸機的第一滑動元件、第二滑動元件上。
3. 如申請專利範圍第1項所述之系統，其中，該感測模組更包含至少二個量測聲音的聲音感測元件，該聲音感測元件分別安裝在帶鋸機的清屑元件上方與第一傳動元件右上方，用以量測清屑元件清除鋸帶切屑時產生的聲音訊號以及鋸帶與第一傳動元件接觸時的異常摩擦聲音訊號。
4. 如申請專利範圍第1項所述之系統，其中，該感測模組中更包含複數個量測溫度的溫度感測元件，該溫度感測元件係分別安裝在帶鋸機減速箱 外、液壓油箱內和帶鋸機安裝的場地，分別用來量測帶鋸機減速箱溫度、液壓油溫度和環境溫度。
5. 如申請專利範圍第1項所述之系統，其中，該感測模組更包含有一量測流速的流速感測元件，該流速感測元件係設置於切削液的主水管，用以監測輸送切削液主水管的流速。
6. 如申請專利範圍第1項所述之系統，其中，該感測模組更包含有一量測酸鹼度的酸鹼感測元件，用以量測切削液的酸鹼值。
7. 如申請專利範圍第1項所述之系統，其中，該感測模組更包含有量測壓力的壓力感測元件，該壓力感測元件安裝於油壓幫浦端，用以量測切削壓力。
8. 如申請專利範圍第1項所述之系統，其中，該感測模組更包含有一量測馬達輸出電流值的電流感測元件。
9. 如申請專利範圍第8項所述之系統，該馬達輸出電流值可以由可程式控制器中經由網路線擷取。
10. 如申請專利範圍第1項所述之系統，其中，該感測模組更可以包含至少一濁度計，用以量測液壓油和切削液的濁度，再將濁度的量測值係輸入至訊號處理單元。
11. 如申請專利範圍第1項所述之系統，其中，該網路伺服器更具有一資料庫用以儲存該傳輸模組傳送來的訊號以及該控制模組比對分析的結果。
12. 一種帶鋸機，其包括：一感測模組、一訊號處理單元、一第一傳動元件、一第二傳動元件、一第一滑動元件、一第二滑動元件、一清屑元件、一 切削液槽、一鋸帶；該感測模組具有複數個感測元件，係分別裝設於該帶鋸機特定的偵測監控位置，以感測出該帶鋸機作動的訊號並將訊號傳送至該訊號處理單元，其中，該感測模組包含至少一量測鋸帶鋸切過程中的振動訊號的振動感測元件，該振動感測元件安裝於帶鋸機的第一滑動元件、第二滑動元件上；依據該訊號處理單元處理訊號的結果，得以供人員判斷該帶鋸機的健康狀況。
13. 如申請專利範圍第12項所述之帶鋸機，其中，該感測模組更包含一量測聲音的聲音感測元件，該聲音感測元件安裝在帶鋸機的第一傳動元件右上方，用以量測鋸帶與第一傳動元件接觸時的異常摩擦聲音訊號。
14. 如申請專利範圍第12項所述之帶鋸機，其中，該感測模組更包含有量測壓力的壓力感測元件，該壓力感測元件安裝於油壓幫浦端，用以量測切削壓力。
15. 如申請專利範圍第12項所述之帶鋸機，其中，該感測模組更包含有一量測馬達輸出電流值的電流感測元件。