TWI647054B - 刀具的智能校正系統與校正方法 - Google Patents

Abstract

本發明提供一種刀具的智能校正系統與校正方法，透過本發明智能校 正系統的參數設定及儲存資料庫單元，讓使用者輸入加工後板材的孔位資訊後，由控制器演算做自動微調且產生新的刀具資料表，進而省去繁瑣的操作流程和座標系轉換的困擾，並減少錯誤機會和校刀耗費的時間。

Description

刀具的智能校正系統與校正方法

本發明提供一種校正方法，特別指一種用於刀具的智能校正系統與方法。

在加工成品的加工流程中，常見鑽孔時是利用帶鑽包之加工設備，在加工流程中為了要製作鑽包的刀具資料表，使用者必須先量測加工成品的孔位後，計算量測值與定義值之誤差，並手動對鑽包內的刀具之偏移量進行微調之工作，進而獲得鑽包的刀具資料表。

在傳統鑽包之加工設備之建立刀表資料流程為：首先使用者輸入鑽包內刀具相對基準刀之偏移量，接著使用者製作試加工檔案並將此檔匯入於加工設備，在接著帶鑽包之加工設備根據所匯入的試加工檔案對加工成品進行試加工，加工完成後進行加工成品量測，依量測到的資訊比對匯入的試加工檔案定義後，對鑽包內的刀具之偏移量進行修正，並再次對加工成品進行試加工，加工完成後並再次進行加工成品量測以及再次修正偏移量，最後則完成刀表建立流程；其中輸入鑽包其他刀具相對基準刀偏移量的偏移量會依照機構資料進行輸入，輸入後進行試加工，若孔洞沒有出現在預期位置，需要對鑽包機構偏移量做微調；然而加工成品需求漸增，以及帶鑽包之加工設 備種類日新月異，每台鑽包之加工設備的座標系的差異，往往造成使用者製作刀具資料表上困擾。

本發明提供了一種刀具的智能校正系統與方法，透過本發明智能校正系統的參數設定及儲存資料庫單元，讓使用者輸入加工後板材的孔位資訊後，由控制器演算做自動微調，進而省去繁瑣的操作流程和座標系轉換的困擾。

根據上述目的，本發明主要提供一種刀具的智能校正系統，包含：控制器，利用參數設定及儲存資料庫單元設定控制指令，控制器並用以發送控制指令；驅動器，用以接收控制器所發送的控制指令並根據控制指令產生馬達控制指令；馬達，馬達用以接收驅動器所發送的馬達控制指令；以及鑽包，具有多把刀具，其中之單一或複數把刀具對板材進行加工，以取得板材的加工資訊，並利用參數設定及儲存資料庫單元將加工資訊匯入於控制器，控制器根據加工資訊與控制指令進行計算，以獲得誤差資訊，並依據誤差資訊計算出其中之單一或複數把刀具的刀具位置，使得馬達根據馬達控制指令驅動鑽包內的其中之單一或複數把刀具開始移動，並驅動其中之單一或複數把刀具移動至符合刀具位置的指定位置為止。

在本發明之另一較佳實施方式中，一種刀具的智能校正方法，包含：利用參數設定及儲存資料庫單元設定控制指令，並透過控制器用以發送控制指令；利用驅動器接收控制器所發送的控制指令並根據控制指令發送馬達控制指令；利用馬達接收由驅動器所發送的馬達控制指令，並根據馬達控制指令來驅動鑽包內的多把刀具；以及利用單一或複數把刀具對板材進行加工以取得板材的加工資訊，並利用參數設定及儲存資料庫單元將加工資訊匯 入於控制器，控制器根據加工資訊與控制指令進行計算以得到誤差資訊，並依據誤差資訊計算出其中之單一或複數把刀具的刀具位置，利用馬達根據馬達控制指令驅動鑽包內的其中之單一或複數把刀具開始移動，並驅動其中之單一或複數把刀具移動至符合刀具位置的指定位置為止。

綜合上述，本發明提供了一種刀具的智能校正系統與方法，根據控制器自動生成板材加工檔，使用者僅需要輸入板材加工後所量測的加工資訊，控制器即自動演算並完成校刀，且產生新的刀具資料表，因而能有效簡化校刀流程，並減少錯誤機會和校刀耗費的時間。

1‧‧‧控制器

2‧‧‧驅動器

3‧‧‧馬達

4‧‧‧編碼器

5‧‧‧鑽包

6‧‧‧刀具

7‧‧‧參數設定及儲存資料庫單元

8‧‧‧監視畫面單元

9‧‧‧異常警報單元

A~R‧‧‧孔位

S01~S04‧‧‧刀具的智能校正系統操作方法步驟

S11~S20‧‧‧刀具的智能校正系統之偏移量校正

圖1為根據本發明的刀具的智能校正系統方塊示意圖。

圖2為根據本發明的刀具的智能校正系統操作方法步驟流程示意圖。

圖3為根據本發明的刀具的智能校正系統之偏移量校正步驟流程示意圖。

圖4為根據本發明的板材加工示意圖。

本發明之優點及特徵以及達到其方法將參照例示性實施例及附圖進行更詳細的描述而更容易理解。然而，本發明可以不同形式來實現且不應被理解僅限於此處所陳述的實施例。相反地，對所屬技術領域具有通常知識者而言，所提供的此些實施例將使本揭露更加透徹與全面且完整地傳達本發明的範疇。

請參考圖1所示，為本發明一較佳實施例之刀具的智能校正系統方塊示意圖，刀具的智能校正系統主要包含有控制器1、驅動器2、馬達3與鑽包5所組成，其中馬達3還包括編碼器4，其編碼器4可用於偵測鑽包5之軸向位置；控制器1是藉由串列格式(Mechatrolink)與驅動器2進行連接，但此連接方式不應被理解僅限於此處所陳述的實施例。

在一較佳實施例中，控制器1具有發送控制指令並藉由串列格式傳輸控制指令於驅動器2；而驅動器2用以接收控制器1所發送出的控制指令，並根據控制指令發送馬達控制指令傳輸於馬達3；而具有編碼器4的馬達3，是用以接收由驅動器2所發送的馬達控制指令，來控制鑽包5的移動與鑽包5的刀具6進行加工。

另外，如圖1所示，在刀具的智能校正系統還包含參數設定及儲存資料庫單元7、監視畫面單元8與異常警報單元9；於本實施例中，參數設定及儲存資料庫單元7俱備設定控制指令，並利用控制器1將控制指令傳輸於驅動器2，此控制指令的設定包含板材尺寸、校正模式、板材加工檔與鑽包之狀態進行的設定；板材尺寸的設定是根據在不同板材的大小進行設定其板材的長度與寬度，另外在校正模式的設定包含了全部刀具與指定刀具進行設定，當校正模式為指定刀具時是針對鑽包5的某一把刀具6進行設定，而當校正模式為全部刀具時是針對鑽包5的所有刀具6進行設定；當板材尺寸與校正模式設定後控制器1會根據所設定的資訊進行模擬並生成板材加工檔，而此板材加工檔包含了對板材進行加工的加工位置與加工孔位深度。

在一較佳實施例中，參數設定及儲存資料庫單元7中的鑽包之狀態設定其包含鑽包5的刀具數量、刀具種類、刀具相對基準刀位置、刀具轉動 速度進行設定，其中刀具數量會根據鑽包5之刀具數量不等，進行刀具6之設定例如刀具數量為例如十八把刀具或二十把刀具，以及刀具轉動速度可設定為例如約3000rpm，但刀具轉動速度會隨刀具直徑以及進刀速度做改變，但此鑽包之狀態設定不應被理解僅限於此處所陳述的實施例。

在一較佳實施例中，異常警報單元9包含軸向位置誤差過大、刀具轉動速度設定錯誤、驅動器異常這些異常回饋方式，其中軸向位置誤差過大是根據當控制器1發送控制指令，而驅動器2根據控制指令發送馬達控制指令傳輸於馬達3，而具有編碼器4的馬達3是用以接收由驅動器2所發送的馬達控制指令，來控制鑽包5移動之軸向位置，因此可經由參數設定及儲存資料庫單元7設定其容許誤差值，其中容許誤差值為馬達控制指令的軸向位置與編碼器4偵測到鑽包5移動之軸向位置，即X、Y、Z的軸向位置之間的誤差值，其設定的容許誤差值為0.1。當容許誤差值超過0.1時，則會發生警報，並讓加工裝置(未顯示於圖式中)停止動作，若容許誤差值為0.1以內或小於0.1，則會對軸向位置進行修正。在一較佳實施例中，當馬達控制指令的軸向位置例如為X：100、Y：100、Z：100，而馬達3內部的編碼器4若偵測到鑽包5移動之軸向位置例如為X：99、Y：99、Z：99時，此時編碼器4偵測到的鑽包5移動之軸向位置回傳於驅動器2，而驅動器2會根據由編碼器4偵測到鑽包5移動之軸向位置為X：99、Y：99、Z：99與馬達控制指令的軸向位置為X：100、Y：100、Z：100計算其X、Y、Z的容許誤差值則分別為1，而計算後的容許誤差值超出前述所記載X、Y、Z的容許誤差值為0.1時，驅動器2會將超出前述所記載X、Y、Z的容許誤差值為0.1的資訊回傳於控制器1，而控制器1透過異常警報單元9會發出警報並讓加工裝置停止動作；在另一較佳實施例中，當馬達控制指令 的軸向位置例如為X：100、Y：100、Z：100，而馬達3內部的編碼器4若偵測到鑽包5移動之軸向位置例如為X：99.95、Y：99.95、Z：99.95時，此時編碼器4偵測到的鑽包5移動之軸向位置回傳於驅動器2，而驅動器2會根據由編碼器4偵測到鑽包5移動之軸向位置為X：99.95、Y：99.95、Z：99.95與馬達控制指令的軸向位置為X：100、Y：100、Z：100計算其X、Y、Z的容許誤差值則分別為0.05，而計算後的容許誤差值相較於所設定的容許誤差值X、Y、Z為0.05，則是在容許誤差內，而驅動器2根據計算後的容許誤差值X、Y、Z為0.05時產生修正控制指令於馬達3，如此循環值至所需要的鑽包5移動之正確的軸向位置。

在一較佳實施例中，異常警報單元9包含刀具的智能校正系統的開啟/關閉(Servo on/off)、工作中、暫停中、異常警告、馬達負載、位置迴授、轉動速度等，透過串列格式被傳送至控制器1，並且被整合在專用的監視畫面單元8內，當異常狀態發生時，異常警報單元9於診斷後發出對應的警報，以通知使用者對於異常狀態做出適當的排除動作；在另一較佳實施例中，馬達3通常會與減速機(未顯示於圖式中)結合，藉由減速機的齒輪比進行調整馬達3的旋轉速度，並進一步達到馬達的軸向控制，使的鑽包5移動之軸向位置移動之正確的軸向位置。

請參考如圖2所示，為本發明另一較佳實施例之刀具的智能校正系統操作方法步驟流程示意圖，圖2是根據圖1刀具的智能校正系統方塊示意圖進一步介紹刀具的智能校正系統操作方法之流程。首先步驟S01~S02，使用者透過參數設定及儲存資料庫單元7設定板材的資訊包含了板材的尺寸與校正模式的設定，其中校正模式是選擇全部刀具進行校正，當 設定完成後控制器1會根據所設定的資訊進行模擬並生成板材加工檔，並對板材進行加工；在本發明另一較佳實施例中，校正模式若是選擇指定刀具進行校正，例如指定刀具選擇第五把刀具6進行校正，當設定完成後控制器1會根據所設定的資訊進行模擬並生成板材加工檔，此板材加工檔只針對第五把刀具對於板材的其中一個位置進行板材的加工。

接著步驟S03，當板材被加工完成之後，使用者可以透過皮尺或游標卡尺或是其它方式進行量測被加工後板材的加工位置與加工孔位深度之加工資訊。在接著步驟S04，使用者將所量測到的加工位置與加工孔位深度之加工資訊匯入於參數設定及儲存資料庫單元7，而控制器1會根據加工位置與加工孔位深度之加工資訊與板材加工檔進行比對並進行自動修正，並產生新的刀具資料表，進而達到刀具的智能校正之功效。

請參考如圖3與圖4所示，為本發明另一較佳實施例之刀具的智能校正系統之偏移量校正步驟流程示意圖與板材加工示意圖，圖3是根據圖1刀具的智能校正系統方塊示意與圖2刀具的智能校正系統操作方法進一步介紹刀具的智能校正系統之偏移量校正方法之流程。首先，步驟S11，使用者透過參數設定及儲存資料庫單元7進行鑽包5之刀具6的設定，使用者將板材放入於加工裝置，並透過監視畫面單元8觀看初始刀具資料表，其中刀具資料表包含了：鑽包5內部刀具每一把刀的編號、刀具偏移量與工作座標等參數；首先設定鑽包5的刀具6之基準刀，例如：鑽包5內部具有十八把刀具，系統將第一把刀具碰觸板材並將第一把刀具設定為基準刀，其設定方式是透過機械座標(0,0,0)=絕對座標(0,0,0)+工作座標(0,0,0)+刀具偏移量(0,0,0)，其中機械座標(0,0,0)為鑽包5相對於加工裝置的機械位置，絕對座標 (0,0,0)為鑽包相對於板材上的加工基準點的位置，而工作座標(0,0,0)為板材上的加工基準點和機械座標(0,0,0)的關係；在一較佳實施例中，首先鑽包的軸向位置例如：機械座標(100,100,100)=絕對座標(100,100,100)+工作座標(0,0,0)+刀具偏移量(0,0,0)時，當第一把刀具碰觸板材上的加工基準點時進行設定工作座標，設定後的工作座標(0,0,0)變化為工作座標(100,100,100)，而絕對座標(100,100,100)則變化為絕對座標(0,0,0)，因此當需使用第一把刀具時，其鑽包的軸向位置為機械座標(100,100,100)=絕對座標(0,0,0)+工作座標(100,100,100)+刀具偏移量(0,0,0)。

接著，步驟S12，設定鑽包5內其它刀相對於基準刀之偏移量，例如：將鑽包5的第二把刀具相對於基準刀的偏移量設定為刀具偏移量(200,200,200)，當需使用第二把刀具時，其鑽包的軸向位置為機械座標(300,300,300)=絕對座標(0,0,0)+工作座標(100,100,100)+刀具偏移量(200,200,200)，而第三把刀具至第十八把刀具相對於基準刀也接著設定其偏移量。

緊接著，步驟S13~步驟S14，使用者於透過參數設定及儲存資料庫單元7設定板材之尺寸，以及在校正模式中選擇全部刀具，當設定完成後控制器1會根據所設定的資訊進行模擬並生成板材加工檔，而此板材加工檔包含了鑽包5的十八把刀所要鑽孔在板材之加工位置與加工孔位深度之控制指令，控制器1發送控制控制指令並藉由串列格式傳輸控制指令於驅動器2，而驅動器2並根據控制指令發送馬達控制指令傳輸於馬達3，馬達3接收由驅動器2所發送的馬達控制指令，來控制鑽包5的移動與鑽包5的刀具6進行加工。

再接著，步驟S15，當執行加工完成後，使用者量測被加工後板材的加工位置與加工孔位深度之加工資訊，例如：請參考圖4所示，使用者可以量測板材之第N孔位的加工位置與加工孔位深度，其量測方式透過游標卡尺、皮尺或是其它方式進行量測，進而獲得第N孔位之X方向的長度、Y方向的長度以及第14孔位的加工孔位深度，其X方向長度是根據板材的左邊框至第N孔位的長度，Y方向長度是根據板材的下邊框至第N孔位的長度，但此量測方式不應被理解僅限於此處所陳述的實施例。

接著，於步驟S16~步驟S20，使用者將所量測到的加工位置與加工孔位深度之加工資訊匯入於參數設定及儲存資料庫單元7，而控制器1會根據加工位置與加工孔位深度的加工資訊與板材加工檔進行比對與計算進而獲得誤差資訊，此誤差資訊包含了自動修正工作座標與刀具偏移量，並依據該誤差資訊計算出其中之鑽包5的刀具6之刀具位置，使得馬達3根據馬達控制指令驅動鑽包5的其中之刀具6開始移動，並驅動其中之刀具6移動至符合刀具位置的指定位置為止，並再次進行板材修正後加工，加工完成之後並再次進行量測被加工後板材的加工位置與加工孔位深度之加工資訊，若是加工有誤則再次進行步驟S16~S19，反之則加工完成；在一較佳實施例中，誤差資訊包含了自動修正工作座標參數與刀具偏移量，此修正方式例如：當原始設定某一把刀具的軸向位置為機械座標(300,300,300)=絕對座標(0,0,0)+工作座標(100,100,100)+刀具偏移量(200,200,200)時，根據加工後板材的加工位置與加工孔位深度之加工資訊進而調整工作座標與偏移量之參數，並計算出其中之鑽包5的刀具6之刀具位置，而控制器1會重新設置原始刀具資料表內鑽包5內部刀具每一把刀的偏移量與工作座標參 數，進而產生修改後的刀具資料表，並透過修改後的刀具資料表進行另一板材的加工。

上述所述者僅為本專利之較佳實施例，舉凡依本專利精神所作之等效修飾或變化，依照相同概念所提出之刀具的智能校正系統與校正方法以及功效，皆應仍屬本專利涵蓋之範圍內。

Claims (9)

1. 一種刀具的智能校正系統，包含：一控制器，利用一參數設定及一儲存資料庫單元設定一控制指令，該控制器根據一加工位置、一加工資訊與一板材加工檔進行比對並進行自動修正，用以發送該控制指令；一驅動器，用以接收該控制器所發送的該控制指令，並根據該控制指令產生一馬達控制指令，該馬達控制指令包括根據一容許誤差值產生的修正；一馬達，該馬達用以接收該驅動器所發送的該馬達控制指令；以及一鑽包，具有多把刀具，其中之一或該些把刀具對一板材進行加工，以取得該板材的一加工資訊，並利用該參數設定及該儲存資料庫單元將該加工資訊匯入於該控制器，並利用該驅動器將該容許誤差值回傳於該控制器，該容許誤差值為該鑽包移動之一軸向位置的誤差值，該控制器根據該加工資訊、該容許誤差值、與該控制指令進行計算，以獲得一誤差資訊，該誤差資訊包含一工作座標參數與一刀具偏移量，並依據該誤差資訊計算出其中之一或該些刀具的該刀具偏移量與該工作座標參數，使得該馬達根據該馬達控制指令驅動該鑽包內的其中之一或該些刀具開始移動，並驅動其中之一刀具移動至符合單一或該些刀具位置的一指定位置為止。
2. 如請求項1所述的刀具智能校正系統，其中該馬達更包括一編碼器，該編碼器用於偵測該鑽包之該軸向位置。
3. 如請求項1所述的刀具的智能校正系統，其中控制器會生成一刀具資料表，並利用該刀具資料表進行另一該板材的加工。
4. 如請求項1所述的刀具的智能校正系統，其中該控制指令更包括一板材尺寸、一校正模式、一板材加工檔與一鑽包之狀態。
5. 如請求項1所述的刀具的智能校正系統，其中該誤差資訊包括一加工孔位深度與一加工位置。
6. 如請求項1所述的刀具的智能校正系統，還包括一異常警報單元與一監視畫面單元。
7. 一種刀具的智能校正方法，包含：利用一參數設定及一儲存資料庫單元設定一控制指令，並透過一控制器根據一加工位置、一加工資訊與一板材加工檔進行比對並進行自動修正，用以發送該控制指令；利用一驅動器接收該控制器所發送的該控制指令並根據該控制指令發送一馬達控制指令，該馬達控制指令包括根據一容許誤差值產生的修正；利用一馬達接收由該驅動器所發送的該馬達控制指令，並根據該馬達控制指令來驅動一鑽包內的多把刀具；以及利用其中之一或該些刀具對一板材進行加工以取得該板材的一加工資訊，並利用該參數設定及該儲存資料庫單元將該加工資訊匯入於該控制器，並利用該驅動器將該容許誤差值回傳於該控制器，該容許誤差值為該鑽包移動之一軸向位置的誤差值，該控制器根據該加工資訊、該容許誤差值、與該控制指令進行計算以得到一誤差資訊，該誤差資訊包含一工作座標參數與一刀具偏移量，並依據該誤差資訊計算出其中之一或該些刀具的該刀具偏移量與該工作座標參數，利用該馬達根 據該馬達控制指令驅動該鑽包內的其中之一或該些刀具開始移動，並驅動其中之一刀具移動至符合單一或該些刀具位置的一指定位置為止。
8. 如請求項7所述的刀具的智能校正系統，其中該控制器生成一刀具資料表，並利用該刀具資料表進行另一該板材的加工。
9. 如請求項7所述的刀具的智能校正方法，其中該馬達更包括一編碼器，該編碼器用於偵測該鑽包的該軸向位置。