TWI581897B - Automatic tool changer mechanism - Google Patents

Description

工具機之自動換刀機構

本發明係與自動控制系統有關；特別是指一種工具機之自動換刀機構。

已知具有自動換刀機構的工具機是採用兩組感應馬達分別驅使其刀盤或換刀臂轉動。惟，感應馬達藉由所配置的剎車器來執行剎車動作，易因磨損而使得轉動後的刀盤或換刀臂定位不確實，徒增困擾。

為解決上述缺失，有我國公告第M470720號新型專利技術的產生。該專利技術揭示使用一個變頻器搭配兩個繼電器來各別驅使一刀倉(或稱刀盤)馬達或一自動換刀機構馬達的作動，進而控制刀倉或換刀臂的轉動。該專利技術雖然免除了使用剎車器所衍生的缺失，但是繼電器的切換結構仍屬機械作動原理。因此，當以繼電器作為切換變頻器與刀倉馬達，或變頻器與自動換刀機構馬達之間的連通與否時，仍容易因各個繼電器在長期執行切換動作後而有損壞或感應不良之虞。因此，該專利技術仍屬未臻完善。

另外，該專利技術所提供的一個變頻器搭配兩個繼電器的模式，對於繼電器的切換時機等設定問題，並非在工具機出廠之前即已設定完成。實務上卻是由購買該工具機之人於購買後，依需求自為寫入控制程式而為之。是以，該專利技術之實際應用不甚便利。

有鑑於此，本發明之目的在於提供一種工具機之自動換刀機構，具有精準執行控制之效，且可降低故障發生率，並提高使用便利性。

緣以達成上述目的，本發明所提供之工具機之自動換刀機構包含一基座、一刀盤、一第一馬達、一換刀臂、一第二馬達、一電路板與一變頻器。其中該刀盤可轉動地連結於該基座上，該刀盤上結合複數個刀套；該第一馬達受控制驅使該刀盤旋轉；該換刀臂設置於該刀盤外側；該第二馬達受控制驅使該換刀臂轉動；該電路板包括有一控制電路與一線路切換電路，該控制電路電性連接該線路切換電路；該線路切換電路電性連接該第一馬達與該第二馬達；該變頻器電性連接該電路板，該變頻器受該控制電路控制而輸出一電能予該線路切換電路，該控制電路控制該線路切換電路將該電能傳輸予該第一馬達或該第二馬達。

本發明之效果在於將控制程式內建於該電路板中，以使購買者不須自訂程式。且以電路板搭配變頻器的模式，解決習知結構易損壞的問題。

100‧‧‧工具機

10‧‧‧基座

12‧‧‧刀盤

12a‧‧‧刀套

14‧‧‧第一馬達

16‧‧‧傳動結構

18‧‧‧拉刀結構

18a‧‧‧活動桿

20‧‧‧換刀臂

22‧‧‧第二馬達

24‧‧‧電路板

24a‧‧‧線路切換電路

24b‧‧‧控制電路

25‧‧‧機盒

26‧‧‧變頻器

27‧‧‧控制箱

28‧‧‧第一檢知器

30‧‧‧第二檢知器

32‧‧‧凸輪箱

32a‧‧‧訊號凸輪

32b‧‧‧近接開關

E‧‧‧市電

P1‧‧‧第一位置

P2‧‧‧第二位置

P3‧‧‧第三位置

P4‧‧‧第四位置

S1‧‧‧第一檢知訊號

S2‧‧‧第二檢知訊號

S3‧‧‧第三檢知訊號

圖1與圖2係一立體圖，揭示本發明一較佳實施例之工具機。

圖3係一前視圖，揭示本較佳實施例之第一檢知器偵測到活動桿。

圖4係一前視圖，揭示本較佳實施例之第二檢知器偵測到活動桿。

圖5係一示意圖，揭示本較佳實施例之第一檢知器產生 第一檢知訊號。

圖6係一示意圖，揭示本較佳實施例之第二檢知器產生第二檢知訊號。

圖7係一示意圖，揭示本較佳實施例之凸輪箱內的近接開關產生第三檢知訊號。

為能更清楚地說明本發明，茲舉較佳實施例並配合圖式詳細說明如後。請參圖1至圖3所示，為本發明一較佳實施例之工具機100。其中該工具機100的主要組成包括有一基座10、一刀盤12、一第一馬達14、一傳動結構16、一拉刀結構18、一換刀臂20與一第二馬達22。至於在自動控制結構方面則包括有一電路板24、一變頻器26、一第一檢知器28、一第二檢知器30與一凸輪箱32。

該基座10組裝於一機架(圖未示)上而呈架高設置；該刀盤12可轉動地連結於該基座10上，且受設置於該基座10背面之該第一馬達14驅使該傳動結構16而轉動。該刀盤12周緣設置有複數個刀套12a，各該刀套12a中供結合一刀具(圖未示)，其中，位於該刀盤12最底緣位置的刀套12a，係受設置於該基座10下半部之該拉刀結構18的帶動，而於水平狀態之一第一位置P1與倒立狀態(假想線所表示者)之一第二位置P2間樞擺。又，該拉刀結構18包括有一活動桿18a，該活動桿18a隨著刀套12a於該第一位置P1與該第二位置P2之間樞擺，而於圖3所示之一第三位置P3與圖4所示之一第四位置P4之間上下往復位移。該換刀臂20連同該第二馬達22一起設置於該機架且位於該基座10背面。該換刀臂20連結於該第二馬達22下方而位於該刀盤12外側，且受該第二馬達22驅使轉動以進行換刀 作業。前述為一般工具機的基本組成，屬一般技藝，因此不為贅述。以下敘述該工具機100的自動控制結構及其控制動作。

在本實施例中，該電路板24係裝設於一機盒25中，且該機盒25結合於該第一馬達14上方；該變頻器26裝設於一控制箱27內，該控制箱27位於該基座10背面。請配合圖5所示，該電路板24電性連接該變頻器26，且該電路板24包括有電性連接之一線路切換電路24a與一控制電路24b。其中，該線路切換電路24a更電性連接該第一馬達14與該第二馬達22；該控制電路24b具有接收一檢知訊號以控制該變頻器26輸出一電能予該線路切換電路24a，以及控制該線路切換電路24a將該電能傳輸予該第一馬達14或該第二馬達22之效。

該第一檢知器28與該第二檢知器30設置於該基座10前側，且鄰近該活動桿18a。在本實施例中，該第一檢知器28與該第二檢知器30皆為一種光感應器，但實務上並不以此為限。如圖3及圖5所示，該第一檢知器28在一該刀套12a位於該第一位置P1，即該拉刀結構18之該活動桿18a位於第三位置P3時，因偵測到前方的活動桿18a而產生一第一檢知訊號S1，該控制電路24b接收該第一檢知訊號S1後，驅使該線路切換電路24a連通該變頻器26與該第一馬達14，並控制該變頻器26輸出高於市電E頻率(一般約為60Hz)的電能至該第一馬達14，以使該第一馬達14能以設定的速度穩定地驅使該刀盤12旋轉，進而達到改變刀套12a位置之目的。在本實施例中，該控制電路24b係控制該變頻器26輸出具有一第一頻率(約為70Hz)的電能至該第一馬達14。

請續參圖4及圖6所示，在所選定的刀套12a 受該拉刀結構18帶動而樞擺至倒立狀的第二位置P2時，該第二檢知器30偵測到上移至該第四位置P4的活動桿18a並產生一第二檢知訊號S2。該控制電路24b在接收到該第二檢知訊號S2後，改為驅使該線路切換電路24a連通該變頻器26與該第二馬達22，該控制電路24b並同時控制該變頻器26輸出高於市電頻率的電能至該第二馬達22，以使該第二馬達22能穩定地驅使該換刀臂20轉動並完成換刀作業。在本實施例中，由於需以較高速的方式控制該換刀臂20轉動，因此，該控制電路24b控制該變頻器26輸出具有一第二頻率(約為80Hz)的電能至該第二馬達22。

請再配合圖7所示，本實施例更在該第二馬達22與該換刀臂20之間加裝該凸輪箱32，該凸輪箱32包括有一訊號凸輪32a與一近接開關32b。其中，該訊號凸輪32a隨著該換刀臂20的轉動而改變轉動角度；該近接開關32b用以偵測該訊號凸輪32a的轉動角度，並產生一第三檢知訊號S3。

在該線路切換電路24a維持連通該變頻器26與該第二馬達22的狀態下，當該控制電路24b接收該第三檢知訊號S3後，該控制電路24b旋即控制該變頻器26改為輸出具有一第三頻率(約為30Hz)的電能至該第二馬達22，該第三頻率低於市電所具備頻率(約為60Hz)。在本實施例中，該具有第三頻率的電能經由該線路切換電路24a傳輸至該第二馬達22時，可降低該換刀臂20的轉動速度。換言之，本實施例之換刀臂20為兩段式移動，即先以高速轉動至接近刀套12a位置以節省換刀時間，接著利用減速方式以避免該換刀臂20不當碰撞刀套12a。如此即確保了換刀作業的高效率，並顧及使用安全性。同理，藉由改變該凸輪箱32可產生的檢知訊號次數或是間隔時間，即能控制該換刀臂 20的轉動方式。

綜上所述，本發明之工具機之自動換刀機構，不僅無使用剎車器所衍生磨損的缺失，亦無使用繼電器而潛藏長期切換造成損壞或感應不良的問題，故能精準執行換刀作業，並降低故障發生率。其次，本發明將控制程式內建於電路板中，使得購買該工具機100之人於購買後，不須自訂程式，而提高使用便利性。

以上所述僅為本發明較佳可行實施例而已，舉凡應用本發明說明書及申請專利範圍所為之等效變化，理應包含在本發明之專利範圍內。

100‧‧‧工具機

10‧‧‧基座

12‧‧‧刀盤

12a‧‧‧刀套

14‧‧‧第一馬達

22‧‧‧第二馬達

24‧‧‧電路板

25‧‧‧機盒

26‧‧‧變頻器

27‧‧‧控制箱

Claims (8)

1. 一種工具機之自動換刀機構，包含：一基座；一刀盤，係可轉動地連結於該基座上，該刀盤上結合複數個刀套；一第一馬達，係受控制驅使該刀盤旋轉；一換刀臂，設置於該刀盤外側；一第二馬達，係受控制驅使該換刀臂轉動；一電路板，包括有一控制電路與一線路切換電路，其中，該控制電路電性連接該線路切換電路；該線路切換電路電性連接該第一馬達與該第二馬達；以及一變頻器，電性連接該電路板，該變頻器受該控制電路控制而輸出一電能予該線路切換電路，該控制電路控制該線路切換電路將該電能傳輸予該第一馬達或該第二馬達。
2. 如請求項1所述工具機之自動換刀機構，其中該控制電路用以接收一第一檢知訊號以驅使該線路切換電路連通該變頻器與該第一馬達，或接收一第二檢知訊號以驅使該線路切換電路連通該變頻器與該第二馬達。
3. 如請求項2所述工具機之自動換刀機構，包括有設置於該基座上之一拉刀結構、一第一檢知器與一第二檢知器，其中該拉刀結構用以帶動其中一該刀套於一第一位置與一第二位置間樞擺；該第一檢知器在該刀套位於該第一位置 時，產生該第一檢知訊號；該第二檢知器在該刀套位於該第二位置時，產生該第二檢知訊號。
4. 如請求項3所述工具機之自動換刀機構，其中該拉刀結構包括有一活動桿，該活動桿隨著該刀套於該第一位置與該第二位置之間樞擺而相對於一第三位置與一第四位置間往復位移；該第一檢知器與該第二檢知器為光感應器，該第一檢知器偵測位在該第三位置的該活動桿並產生該第一檢知訊號，該第二檢知器偵測位在該第四位置的該活動桿並產生該第二檢知訊號。
5. 如請求項2所述工具機之自動換刀機構，其中該控制電路接收該第一檢知訊號後，所控制該線路切換電路傳輸予該第一馬達的電能為具有一第一頻率者；該控制電路接收該第二檢知訊號後，所控制該線路切換電路傳輸予該第二馬達的電能為具有一第二頻率者；其中該第一頻率與該第二頻率係高於市電電能所具備的頻率。
6. 如請求項5所述工具機之自動換刀機構，其中該第一頻率低於該第二頻率。
7. 如請求項2所述工具機之自動換刀機構，其中該控制電路用以接收一第三檢知訊號以控制該變頻器輸出低於市電具備頻率的電能，該低於市電頻率的電能經由該線路切換電路而傳輸予該第二馬達。
8. 如請求項7所述工具機之自動換刀機構，包括有一訊號凸輪與一近接開關，該訊號凸輪隨著該換刀臂的轉動而改變 轉動角度，該近接開關偵測該訊號凸輪的轉動角度並產生第三檢知訊號。