TWI606886B - Atc換刀速度智能化系統 - Google Patents

Description

ATC換刀速度智能化系統

本發明係關於一種檢測系統，尤指一種可計算刀具重心及重量，由刀具重心及重量調整換刀速度之ATC換刀速度智能化系統。

工具機係為目前機械加工業重要的加工機具之一，而CNC工具機則是由可程式控制器(PLC)執行控制自動換刀機構之馬達，以控制刀庫作儲刀及換刀之動作，並藉由PLC之控制，以完成各種不同的加工需求，如銑削、鑽孔、搪孔、攻牙等，藉此，大幅縮短加工時程，降低生產成本。

然而，PLC控制換刀機構作換刀時，換刀臂於扣完刀後，若刀具重量越重則慣性越大，於換刀過程中，換刀速度過快就容易發生甩刀之情形，若要避免此情形發生，工作人員需在加工前，先於PLC設定符合刀具重量之換刀速度，且若是更換不同刀具時，需再由工作人員依照更換後之刀具重量，再次於PLC作設定，造成加工程序之耗時且沒有效率，又或者是統一用最重的刀具來設定全部刀具的換刀速度，則浪費許多作業效率。

另外，為避免不同刀具就需重新設定不同PLC控制，也有將刀具之重量分為一般重量或較重之兩種重量區間，PLC依據重量區間控制換刀速度，無 論刀具落於一般重量或較重區間中，皆以該區間之最低換刀速度進行換刀，以免發生甩刀情形，且可省去不同刀具就需設定不同速度之步驟程序，但是，僅以兩種換刀速度進行換刀，且以最低轉速進行換刀，還是無法有效提高加工效率。因此，如何改善上述換刀步驟及換刀速度之缺點，以提升換刀速度及加工效率，有待相關業者解決之。

為解決上述課題，本發明提供一種ATC換刀速度智能化系統，藉由影像擷取裝置擷取刀具之影像，由處理裝置之計算模組計算出刀具重心及重量傳送至ATC伺服馬達，以達到不同的刀重及刀重心就可自動轉化出不同的ATC旋轉換刀速度，以達到智能化的功能，藉此，省去工作人員設定操作步驟，提高換刀效率，且可依照不同刀具提供適當之換刀速度，提升加工效率及避免甩刀情形。

為達到上述目的，本發明提供一種ATC換刀速度智能化系統，設置於一刀庫與一換刀臂之間，其中，刀庫設有複數刀具，ATC換刀速度智能化系統包含：一影像擷取裝置，其用以擷取刀具之一外觀影像，外觀影像包含刀具之深度、寬度及長度；以及一處理裝置，其與一影像擷取裝置訊號連結，處理裝置具有一接收模組、一計算模組及一訊號傳輸模組，接收模組用以接收外觀影像，計算模組可由外觀影像及刀具之預設密度計算刀具之重量，計算模組根據外觀影像計算刀具之一體積重心，訊號傳輸模組連結換刀臂之控制器，訊號傳輸模組用以傳送體積重心及重量之乘積數值至換刀臂之控制器，以控制換刀臂之換刀速度。

較佳地，計算模組由刀具重量計算體積重心。

藉由上述，本發明可達成功效，由影像擷取裝置擷取刀具之外觀影像，由計算模組根據外觀影像計算出體積重心，並由訊號傳輸模組將刀具之體積重心傳送置換刀臂之控制器，以輸出符合此刀具之換刀速度進行換刀，藉此，以精確之刀具體積重心，提供適當之換刀速度進行換刀，可改善過去僅以兩種換刀速度之效率問題，也可避免發生甩刀情形，以提高安全之工作環境。

再者，以自動偵測計算不同刀具之體積重心及重量，省去工作人員操控設定之程序與時間及刀具重心、重量之量測，可提高加工效率。

1‧‧‧刀庫

11‧‧‧外觀影像

2‧‧‧換刀臂

20‧‧‧處理裝置

3‧‧‧刀具

21‧‧‧接收模組

4‧‧‧換刀臂之控制器

22‧‧‧計算模組

100‧‧‧ATC換刀速度智能化系統

23‧‧‧訊號傳輸模組

10‧‧‧影像擷取裝置

圖1係本發明之架構圖。

圖2係本發明之流程示意圖。

圖3係本發明實施例示意圖表示影像擷取裝置架設於刀庫與換刀臂間。

圖4係表示刀具之換刀時間與體積重心及重量的乘積間之關係曲線圖。

為便於說明本發明於上述發明內容一欄中所表示的中心思想，茲以具體實施例表達。實施例中各種不同物件係按適於列舉說明之比例，而非按實際元件的比例予以繪製，合先敘明。

請參閱圖1至圖4所示，本發明提供一種ATC換刀速度智能化系統100，設置於一刀庫1與一換刀臂2之間，其中，刀庫1設有複數刀具3，ATC換刀 速度智能化系統100包含：

一影像擷取裝置10，其架設於刀庫1與換刀臂2間，用以擷取各刀具3之一外觀影像11，而外觀影像11包含刀具3之深度、寬度或長度，於本發明中，影像擷取裝置10係攝影裝置或照相裝置至少其中之一。

一處理裝置20，其與影像擷取裝置10訊號連結，其中，處理裝置20係電腦終端機，而處理裝置20與影像擷取裝置10係有線訊號連結或無線訊號連結其中之一，於本發明中，處理裝置20與影像擷取裝置10係有線訊號連結。

處理裝置20具有一接收模組21、一計算模組22及一訊號傳輸模組23，而訊號傳輸模組23連結換刀臂之控制器4，其中，訊號傳輸模組23與換刀臂之控制器4係有線訊號連結或無線訊號連結其中之一，於本發明中，換刀臂之控制器4係可程式控制器。

再者，接收模組21用以接收影像擷取裝置10擷取之外觀影像11，而計算模組22根據外觀影像11包含刀具3之深度、寬度與長度及刀具3之預設密度，計算刀具3之重量，由刀具3之重量計算刀具之體積重心；並且由計算模組22計算出刀具3之重量及體積重心之乘積數值，由於本發明之刀具3材質皆相同，故可預設刀具3之密度。而刀具3之體積重心與重量之乘積數值可經由訊號傳輸模組23傳輸至換刀臂之控制器4，以控制換刀臂2之換刀速度，因此，本發明可依照不同重量及體積重心之刀具，提供不同之換刀速度，例如：有A刀具與B刀具，當計算模組22計算出A刀具之重量及體積重心之乘積數值大於B刀具之重量及體積重心之乘積數值時，表示A刀具需以較低之換刀速度進行換刀，而B刀具可以較高之換刀速度進行換刀，藉此，依據刀具3之重量及體積重心提供適當之換刀速度，可提升換刀效率。

如圖2至圖4所示，於換刀前，由影像擷取裝置10擷取刀具3之外觀影像11，將外觀影像11傳送至接收模組21，由計算模組22根據外觀影像11計算出體積重心及重量，並由訊號傳輸模組23將刀具3之體積重心及重量之乘積數值傳送至換刀臂之控制器4，以設定符合此刀具3之換刀速度進行換刀。當體積重心及重量之乘積數值越大時，刀具3所需要的換刀時間則越多，直到上限值時，換刀時間維持固定在4秒，而不再增加換刀時間。

藉此，以智慧型偵測方式，精確計算出刀具3之體積重心及重量，並自動以適當之換刀速度進行換刀，可減少甩刀情形，以提高安全之工作環境，也可以提高換刀之效率，省去工作人員操作時間，提高加工效率。

以上所舉實施例僅用以說明本發明而已，非用以限制本發明之範圍。舉凡不違本發明精神所從事的種種修改或變化，俱屬本發明意欲保護之範疇。

4‧‧‧換刀臂之控制器

10‧‧‧影像擷取裝置

20‧‧‧處理裝置

21‧‧‧接收模組

22‧‧‧計算模組

23‧‧‧訊號傳輸模組

Claims (7)

1. 一種ATC換刀速度智能化系統，設置於一刀庫與一換刀臂之間，其中，該刀庫設有複數刀具，該ATC換刀速度智能化系統包含：一影像擷取裝置，其用以擷取該等刀具之一外觀影像，該外觀影像包含該等刀具之深度、寬度及長度；以及一處理裝置，其與該影像擷取裝置訊號連結，該處理裝置具有一接收模組、一計算模組及一訊號傳輸模組，該接收模組用以接收該外觀影像，該計算模組可由該外觀影像及該等刀具之預設密度計算該等刀具之一重量，該計算模組根據該外觀影像計算該刀具之一體積重心，該訊號傳輸模組連結該換刀臂之控制器，該訊號傳輸模組用以傳送該體積重心及該重量之乘積數值至該換刀臂之控制器，以控制該換刀臂之換刀速度。
2. 如請求項1所述之ATC換刀速度智能化系統，其中，該計算模組由該等刀具重量計算該體積重心。
3. 如請求項1所述之ATC換刀速度智能化系統，其中，該處理裝置與該影像擷取裝置係有線訊號連結或無線訊號連結其中之一。
4. 如請求項1所述之ATC換刀速度智能化系統，其中，該訊號傳輸模組與該換刀臂之控制器係有線訊號連結或無線訊號連結其中之一。
5. 如請求項1或4所述之ATC換刀速度智能化系統，其中，該換刀臂之控制器係可程式控制器。
6. 如請求項1或3所述之ATC換刀速度智能化系統，其中，該影像擷取裝置係攝影裝置或照相裝置至少其中之一。
7. 如請求項1或3所述之ATC換刀速度智能化系統，其中，該處理裝 置係電腦終端機。