TWI549776B - 防護裝置及工具機 - Google Patents
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Description
本發明提供一種防護裝置及工具機,且特別是關於防止工具機的作動件在運轉時傷害使用者的一種防護裝置及工具機。
在切削加工機具中,工具機是使用者在操作中最容易受到切割受傷的切削加工機之一,尤其是鋸木材類的工具機。不管是專業的技術人員,或者是習慣於自己動手做的人,都很容易因使用工具機而受傷。而通常為了增加工具機使用的安全,習知多半設置安全防護裝置。
有關於工具機的安全防護裝置,大多數的作法是在工具機的外圍加裝透明的安全罩,以避免使用者距離工具機的鋸片太近。另外一種作法是在工具機的外圍放置安全感測器,以於使用者距離工具機的鋸片太近時停止工具機的運作。然而,安全感測器感測的死角很多,很容易因感測失敗而造成使用者的安全問題。因此,在工具機的外圍放置安全感測器的作法仍然很容易造成工安問題。
本發明實施例提供一種防護裝置,適用於工具機。工具機具有驅動元件與作動件,且驅動元件用以驅動作動件。防護裝置包含絕緣件、導電件、電容感測單元、以及控制單元。絕緣件設置
於作動件與驅動元件之間,使得驅動元件經由絕緣件驅動作動件。導電件接觸作動件。電容感測單元電性連接導電件,以感測導電件的電容量。而控制單元則電性連接電容感測單元與驅動元件。若電容感測單元判斷電容量大於一預定值,電容感測單元產生停止訊號至控制單元,控制單元將根據停止訊號控制驅動元件以停止驅動作動件。
本發明實施例提供一種工具機。工具機包含作動件、驅動元件、以及防護裝置。作動件以及驅動元件係設置於機台上。防護裝置包含絕緣件、導電件、電容感測單元、以及控制單元。絕緣件設置於作動件與驅動元件之間,使得驅動元件經由絕緣件驅動作動件。導電件接觸作動件。電容感測單元電性連接導電件,以感測導電件的電容量。而控制單元則電性連接電容感測單元與驅動元件。若電容感測單元判斷電容量大於一預定值,電容感測單元產生停止訊號至控制單元,控制單元將根據停止訊號控制驅動元件以停止驅動作動件。
綜合以上所述,本發明實施例所提供的防護裝置及工具機可避免電容感測單元有感測上的死角,更增加了使用者使用工具機的安全性。
為使能更進一步瞭解本發明之特徵及技術內容,請參閱以下有關本發明之詳細說明與附圖,但是此等說明與所附圖式僅係用來說明本發明,而非對本發明的權利範圍作任何的限制。
10、20‧‧‧工具機
110、210‧‧‧作動件
112‧‧‧通孔
120、220‧‧‧驅動元件
130、230‧‧‧防護裝置
132、232‧‧‧絕緣件
133、233‧‧‧凹部
133a、233a‧‧‧對位端
134、234‧‧‧導電件
134a、234a‧‧‧保持部
134b、234b‧‧‧連動部
134c、234c‧‧‧通孔
136、236‧‧‧電容感測單元
138、238‧‧‧控制單元
140‧‧‧機台
212‧‧‧端部
222‧‧‧電源
700‧‧‧待鋸物
COM‧‧‧比較器
Ci‧‧‧回授電容
Cm‧‧‧互電容
Cr‧‧‧等效電容
Vo‧‧‧輸出訊號
Vref‧‧‧參考電壓
圖1A是本發明一實施例之工具機的爆炸圖。
圖1B是本發明一實施例之工具機的結構圖。
圖1C是本發明一實施例之使用者操作工具機切割木頭的示意圖。
圖1D是本發明一實施例之電容感測單元的電路圖。
圖2是本發明另一實施例之工具機的爆炸圖。
本發明實施例提供一種防護裝置及工具機,其透過導電件與作動件之間的電性連接,使得電容感測單元能偵測到是否有使用者靠近作動件,並在偵測到使用者距離作動件太近時關閉驅動元件的運作。相較於習知放置在工具機外圍的安全感測器,本發明的電容感測單元由於透過導電件電性連接到作動件,不會有感測上的死角問題,進而有效降低使用者在使用工具機時受傷的機率。
首先,請參考圖1A以及圖1B,圖1A是本發明一實施例之工具機的爆炸圖。圖1B是本發明一實施例之工具機的結構圖。
如圖1A及圖1B所示,工具機10包含作動件110、驅動元件120、防護裝置130。作動件110以及驅動元件120係設置於機台上(如圖1C所示之機台140)。作動件110可為鋸片、砂輪片、鑽頭、或其他類型的作動件。以及驅動元件120可為馬達或其他可帶動作動件110作動的驅動元件。本發明並不對此作限制。在本實施例中,作動件110為鋸片,以及驅動元件120為馬達。因此,如圖1C所示,使用者將可在工具機10的機台140上透過馬達的運轉而帶動鋸片切割待鋸物700(如,木頭),以將待鋸物700切割成想要的形狀。
值得注意的是,防護裝置130包含絕緣件132、導電件134、電容感測單元136、以及控制單元138。絕緣件132為設置在作動件110以及驅動元件120之間,使得驅動元件120經由絕緣件132驅動作動件110。意即驅動元件120運轉而帶動絕緣件132以及作動件110進行作動。舉例來說,若驅動元件120為馬達且作動件110為鋸片。鋸片與絕緣件132將設置於馬達的傳動軸上。而絕緣件132將位於傳動軸與鋸片之間,使得傳動軸與鋸片
絕緣。此時,傳動軸的運轉將可帶動絕緣件132以及鋸片進行作動。
導電件134係接觸於作動件110。在本實施例中,導電件134為一軸承,且套設在絕緣件132上。導電件134具有保持部134a與設置於保持部134a的連動部134b。連動部134b接觸作動件110,且保持部134a電性連接電容感測單元136。此外,導電件134的連動部134b係固設在絕緣件132,使得絕緣件132位於導電件134與驅動元件120之間,而形成導電件134與驅動元件120絕緣。因此,當驅動元件120運轉而帶動絕緣件132、連動部134b及作動件110進行作動時,導電件134的保持部134a將不會隨著絕緣件132、連動部134b及作動件110進行作動。
在本實施例中,絕緣件132具有凹部133,且凹部133具有對位端133a。此外,導電件134具有對應凹部133形狀的通孔134c以及作動件110具有對應凹部133形狀的通孔112。因此,導電件134的通孔134c及作動件110的通孔112可以穿設至絕緣件132的凹部133,並對位於凹部133的對位端133a。使得導電件134的連動部134b及作動件110可固設在絕緣件132的凹部133,且作動件110電性接觸導電件134的連動部134b而不容易從絕緣部132脫落。
電容感測單元136電性連接導電件134,以感測導電件134的電容量。控制單元138電性連接電容感測單元136以及驅動元件120之間。此時,由於電容感測單元136為透過導電件134電性連接到作動件110。故電容感測單元136遂可偵測導電件134的電容量來判斷是否有導電體接近作動件110。意即若有導電體(如,使用者的手)逐漸靠近作動件110,導電件134的電容量將會逐漸變大。接著,電容感測單元136將判斷電容量是否大於預定值。若電容感測單元136判斷電容量大於預定值時,表示有導電體(如,使用者的手)距離作動件110太近。此時電容感測單元
136將產生停止訊號至控制單元138。控制單元138遂根據停止訊號停止驅動元件120之運作,使得絕緣件132、連動部134b以及作動件110停止作動。
由上述可知,導電件134的電容量很容易受到外界導體的干擾,例如本實施例的驅動元件120、以及馬達等元件。因此本實施例將絕緣件132設置在作動件110以及驅動元件120之間,且導電件134設置在絕緣件132上。故絕緣件132可阻隔驅動元件120,使得導電件134與驅動元件120絕緣以及作動件110與驅動元件120絕緣,以避免驅動元件120於運作時的電力特性影響作動件110以及導電件134之間的感應電容量。因此電容感測單元136可以偵測到較準確的電容量。
接著,控制單元138將根據停止訊號關閉驅動元件120的開關,使得驅動元件120停止運作,並在電容感測單元136判斷導電件134的電容量小於等於預定值時,控制單元138重新啟動驅動元件120的開關,使得驅動元件120重新運作。在本實施例中,控制單元138與驅動元件120之間的連接可透過有線或無線網路的連結、或者透過中繼裝置的有線或無線連結,本發明並不對此作限制。
另外,在本實施例中,電容感測單元136的電路結構可由一積分器(integrator)來實現,如圖1D所示。在本實施例中,電容感測單元136包含比較器(comparator)COM以及回授電容(feedback capacitance)Ci。比較器COM的正輸入端(+)接收一參考電壓Vref,代表預定值。比較器COM的負輸入端(-)與輸出端之間連接回授電容Ci。再者,比較器COM的負輸入端(-)接收等效電容Cr以及互電容Cm。其中,等效電容Cr的一端電性連接運算放大器OP的負輸入端(-),以及等效電容Cr的另一端接地。互電容Cm的一端電性連接運算放大器OP的負輸入端(-),以及互電容Cm的另一端電性連接鋸切單元110。而等效電容Cr以
及互電容Cm彼此並聯。
因此,若沒有導電體(如,使用者的手)靠近作動件110,互電容Cm將維持固定的電容量,使得比較器的負輸入端(-)接收到固定的數值。而當導電體逐漸靠近作動件110,電容量將會逐漸變大。又當導電體逐漸靠近作動件110至一預定距離內,此時比較器的負輸入端(-)所接收到的值將大於參考電壓Vref,而產生低電壓的輸出訊號Vo。意即此時電容感測單元136將判斷出電容量大於預定值而產生停止訊號至控制單元138。接著控制單元138將根據停止訊號停止驅動元件120之運作,使得連動部134b、絕緣件132以及作動件110停止作動,以避免導電體(如,使用者的手)接觸到作動件110(如,鋸片)。上述電容感測單元136的電路結構僅為舉例說明,亦可以其他電路結構的電容感測單元136來偵測導電體是否太靠近作動件110,本發明並不對此作限制。
另外,由於作動件110有可能因為尺寸、類型(如鋸片、砂輪片或鑽頭)的不同,使得電容感測單元136感測到的電容量不同,造成電容感測單元136判斷電容量的不準確。例如,使用者的手距離作動件110很遠,電容感測單元136就產生停止訊號停止驅動元件120之運作。因此,電容感測單元136可更包含有電容調整單元(未繪於圖式1A)。電容調整單元為用以調整預定值,使得電容感測單元136可以因應不同尺寸或不同類型的作動件110調整預定值,以據此判斷出更準確的停止訊號。當然,若作動件110皆使用同一款的作動件(如皆使用如圖1A所示的鋸片),就不需要利用電容調整單元來調整預定值。
因此,如圖1C所示,當使用者在工具機10的機台140上利用作動件110切割待鋸物700(如,木頭)時,電容感測單元136將持續判斷導電件130的電容量是否大於預定值,以據此偵測使用者是否太靠近作動件110。並在電容感測單元136判斷導電件
130的電容量大於預定值(即使用者太靠近作動件110)時,產生停止訊號至控制單元138。使得控制單元138根據停止訊號停止驅動元件120的運作,進而停止連動部134b、絕緣件132以及作動件110的作動,避免使用者接觸到作動件110而受傷。
接下來,請參考圖2,圖2是本發明另一實施例之工具機的爆炸圖。如圖2所示,工具機20包含作動件210、驅動元件220、防護裝置230。作動件210以及驅動元件220係設置於機台上(未繪於圖2)。作動件210可為鋸片、砂輪片、鑽頭或其他類型的作動件,以及驅動元件220可為馬達或其他可帶動作動件210的驅動元件,本發明並不對此作限制。在本實施例中,作動件210為鑽頭,以及驅動元件220為馬達。
防護裝置230包含絕緣件232、導電件234、電容感測單元236、以及控制單元238。絕緣件232為設置在作動件210以及驅動元件220之間,使得驅動元件220經由絕緣件232驅動作動件210。意即驅動元件220運轉而帶動絕緣件232以及作動件210進行作動。舉例來說,若驅動元件220為馬達且作動件210為鑽頭。鑽頭與絕緣件232將設置於馬達的傳動軸上。而絕緣件232將位於傳動軸與鑽頭之間,使得傳動軸與鑽頭絕緣。此時,傳動軸的運轉將可帶動絕緣件232以及鑽頭進行作動。
導電件234係接觸於作動件210。在本實施例中,導電件234為一軸承,且套設在絕緣件232上。導電件234具有保持部234a與設置於保持部234a的連動部234b。連動部234b接觸作動件210,且保持部234a電性連接電容感測單元236。此外,導電件234的連動部234b係固設在絕緣件232,使得絕緣件232位於導電件234與驅動元件220之間,而形成導電件234與驅動元件220絕緣。因此,當驅動元件220運轉而帶動絕緣件232、連動部234b及作動件210進行作動時,導電件234的保持部234a將不會隨著絕緣件232、連動部234b及作動件210進行作動。
在本實施例中,絕緣件232具有凹部233,且凹部233具有對位端233a。此外,導電件234具有對應凹部233形狀的通孔234c。因此,導電件234的通孔234c可以穿設至絕緣件232的凹部233,並對位於凹部233的對位端233a。使得導電件234的連動部234b固設在絕緣件232的凹部233而不容易從絕緣部232脫落。而作動件210的端部212可直接插接並固定於絕緣部232中的孔洞(未繪於圖式中),如同習知鑽頭的固定方式,故在此不再贅述。然需注意的是,雖然作動件210的端部212係固定在絕緣部232的孔洞,但作動件210係與驅動元件220絕緣,以及導電件234與驅動元件220絕緣,且作動件210電性接觸導電件234的連動部234b,以避免驅動元件220於運作時的電力特性影響作動件210以及導電件234之間的感應電容量。
電容感測單元236電性連接導電件234,以感測導電件234的電容量。控制單元238電性連接電容感測單元236以及驅動元件220之間。而有關於電容感測單元236以及控制單元238的運作關係為與圖1A的電容感測單元136以及控制單元138的運作關係相同,故在此不再贅述。不同的地方在於,本實施例的控制單元238係根據停止訊號直接切斷驅動元件220的電源222,以停止該驅動元件之運作。因此,當電容感測單元236判斷導電件234的電容量大於預定值時,表示有導電體(如,使用者的手)距離作動件210太近。此時電容感測單元236將產生停止訊號至控制單元238。控制單元238將根據停止訊號直接切斷驅動元件220的電源222以停止驅動元件220之運作,使得絕緣件232、連動部234b以及作動件210停止作動。
由上述可知,本實施例需額外對驅動元件220的電源來設計開啟與關閉的機制。圖1A需額外對驅動元件120中的開關來設計開啟與關閉的機制。由於圖1A的驅動元件120的內部結構較本實施例的電源222複雜。因此,本實施例在電源222上作開啟
與關閉的機制,相較於圖1A在驅動元件120的開關上作開啟與關閉的機制簡單。
綜上所述,本發明實施例所提供的防護裝置及工具機,其透過電容感測單元與作動件之間的電性連接,使得電容感測單元不會因放置在作動件的位置不同而有偵測不到的死角問題,進而可有效降低使用者在使用工具機時的損傷機率。
以上所述僅為本發明之實施例,其並非用以侷限本發明之專利範圍。
10‧‧‧工具機
110‧‧‧作動件
112‧‧‧通孔
120‧‧‧驅動元件
130‧‧‧防護裝置
132‧‧‧絕緣件
133‧‧‧凹部
133a‧‧‧對位端
134‧‧‧導電件
134a‧‧‧保持部
134b‧‧‧連動部
134c‧‧‧通孔
136‧‧‧電容感測單元
138‧‧‧控制單元
Claims (10)
- 一種防護裝置,適用於一工具機,該工具機具有一驅動元件與一作動件,該驅動元件用以驅動該作動件,該防護裝置包含:一絕緣件,設置於該作動件與該驅動元件之間,該驅動元件經由該絕緣件驅動該作動件;一導電件,接觸該作動件;一電容感測單元,電性連接該導電件,用以感測該導電件的一電容量;以及一控制單元,電性連接該電容感測單元與該驅動元件;其中,若該電容感測單元判斷該電容量大於一預定值,該電容感測單元產生一停止訊號至該控制單元,該控制單元根據該停止訊號控制該驅動元件以停止驅動該作動件;其中,該導電件具有一保持部與設置於該保持部的一連動部,該連動部接觸該作動件,該保持部電性連接該電容感測單元。
- 如請求項第1項之防護裝置,其中,該導電件為一軸承,套設於該絕緣件上。
- 如請求項第2項之防護裝置,其中,該軸承之該連動部固設在該絕緣件,其中該絕緣件位於該軸承與該驅動元件之間以使該軸承與該驅動元件絕緣。
- 如請求項第1項之防護裝置,其中,該驅動元件為一馬達,該作動件為一鋸片,該鋸片與該絕緣件設置於該馬達的一傳動軸上,其中該絕緣件位於該傳動軸與該鋸片之間以使該傳動軸與該鋸片絕緣。
- 如請求項第1項之防護裝置,其中,該驅動元件為一馬達,該作動件為一鑽頭,該鑽頭與該絕緣件設置於該馬達的一傳動軸上,其中該絕緣件位於該傳動軸與該鑽頭之間以使該傳動軸與該鑽頭絕緣。
- 如請求項第1項之防護裝置,其中,該電容感測單元包含一電 容調整單元,用以調整該預定值。
- 如請求項第1項之防護裝置,其中,若該電容感測單元判斷該電容量大於該預定值,該控制單元根據該停止訊號關閉該驅動元件之一電源,以停止該驅動元件之運作。
- 一種工具機,包含:一作動件,設置於一機台;一驅動元件,設置於該機台;以及一防護裝置,包含:一絕緣件,設置於該作動件與該驅動元件之間,該驅動元件經由該絕緣件驅動該作動件;一導電件,接觸該作動件;一電容感測單元,電性連接該導電件,用以感測該導電件的一電容量;以及一控制單元,電性連接該電容感測單元與該驅動元件;其中,若該電容感測單元判斷該電容量大於一預定值,該電容感測單元產生一停止訊號至該控制單元,該控制單元根據該停止訊號控制該驅動元件以停止驅動該作動件;其中,該導電件具有一保持部與設置於該保持部的一連動部,該連動部接觸該作動件,該保持部電性連接該電容感測單元。
- 如請求項第8項之工具機,其中,該驅動元件為一馬達,該作動件為一鋸片,該鋸片與該絕緣件設置於該馬達的一傳動軸上,其中該絕緣件位於該傳動軸與該鋸片之間以使該傳動軸與該鋸片絕緣。
- 如請求項第8項之工具機,其中,該驅動元件為一馬達,該作動件為一鑽頭,該鑽頭與該絕緣件設置於該馬達的一傳動軸上,其中該絕緣件位於該傳動軸與該鑽頭之間以使該傳動軸與該鑽頭絕緣。
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