TWI684842B - 可調變參數的加工機 - Google Patents
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Abstract
一種可調變參數的加工機，包含一電腦輔助單元、一調變控制單元、一電腦數值控制單元、一伺服驅動單元及一加工單元，該電腦輔助單元根據一圖形資訊產生一初始指令資訊集合，該初始指令資訊集合具有複數分別對應複數路徑的初始指令資訊，該調變控制單元內建一具有複數調變組合的調變參數表，該調變控制單元根據一加工精度和速度調變命令將所對應的其中一調變組合中的參數額外設定於至少一初始指令資訊中，該電腦數值控制單元電連接該調變控制單元，該伺服驅動單元電連接該電腦數值控制單元，該加工單元電連接該伺服驅動單元，且包括複數加工軸，而使該等加工軸能在不同的路徑以不同的參數運作，能同時兼顧精度與速度。
Description
本發明是有關於一種加工機，特別是指一種可調變參數的加工機。
一種現有的加工機，包括一可根據一圖形資訊而產生一指令資訊集合的電腦輔助單元、一電連接該電腦輔助單元的電腦數值控制單元，一電連接該電腦數值控制單元的伺服驅動單元，及一受該伺服驅動單元驅動而進行加工的加工單元，該圖形資訊具有複數路徑，該指令資訊集合具有複數對應該等路徑的指令資訊，該加工單元具有複數加工軸。
當該電腦輔助單元將該圖形資訊轉換成該等指令資訊時，該等指令資訊是維持固定的加工參數，該電腦數值控制單元於接收該指令資訊集合後，經該伺服驅動單元驅使該等加工軸運作而可沿該等路徑移動，就能對一待加工件進行加工。
然而，該圖形資訊可能有直線或弧線不等的路徑，若以相同參數進行加工，則會有直線加工速度太慢或是弧線和轉角精度不佳的問題。
因此，本發明之目的，即在提供一種克服先前技術所述至少一缺點的可調變參數的加工機。
於是，本發明可調變參數的加工機，包含一電腦輔助單元、一調變控制單元、一電腦數值控制單元、一伺服驅動單元，及一加工單元。
該電腦輔助單元根據一圖形資訊產生一初始指令資訊集合，該圖形資訊具有複數路徑，該初始指令資訊集合具有複數分別對應該等路徑的初始指令資訊。
該調變控制單元電連接該電腦輔助單元，且內建一調變參數表，該調變參數表具有複數調變組合，每一調變組合具有複數最大加速度參數，及一加速度時間參數，該調變控制單元於接收該初始指令資訊集合及一加工精度和速度調變命令後，根據該加工精度和速度調變命令將所對應的其中一調變組合中的該等最大加速度參數及該加速度時間參數額外設定於至少一初始指令資訊中，並連同其餘的初始指令資訊共同匯整輸出成一調變指令資訊集合。
該電腦數值控制單元電連接該調變控制單元，並於接收該調變指令資訊集合後輸出一對應該調變指令資訊集合的控制信號。
該伺服驅動單元電連接該電腦數值控制單元，並於接收該控制信號後輸出一對應該控制信號的驅動信號。
該加工單元電連接該伺服驅動單元，且包括複數可受驅動的加工軸，該加工單元於接收該驅動信號後驅使該等加工軸以對應該調變指令資訊集合的參數運作，以使該等加工軸於對應已額外設定參數的該至少一初始指令資訊的路徑時，該等加工軸分別以不高於相對應的該等最大加速度參數的最大加速度運作，以及以不短於該加速度時間參數的加速度時間運作。
本發明之功效在於：藉由設置該調變控制單元，及內建的該調變參數表，使該初始指令資訊集合能對應的被調整為該調變指令資訊集合，而使該等加工軸能在不同的路徑以不同的參數運作，因此能同時兼顧精度與速度。
參閱圖1、2、3，本發明可調變參數的加工機之一實施例，包含一電腦輔助單元2、一調變控制單元3、一電腦數值控制單元4、一伺服驅動單元5、一加工單元6，及一測試單元7。
該電腦輔助單元2根據一圖形資訊產生一初始指令資訊集合，該圖形資訊具有複數路徑，該初始指令資訊集合具有複數分別對應該等路徑的初始指令資訊。於本實施例中，該圖形資訊是圖像，是以現有的圖形轉換程式將圖像轉換成供加工的該等初始指令資訊，此種轉換程式為現有技術，且並非本案的主要技術，因此本說明書不再進一步對此技術說明。
該調變控制單元3電連接該電腦輔助單元2，且內建一調變參數表31，並包括一儲存該調變參數表31的儲存模組32，及一電連接該儲存模組32及該電腦數值控制單元4的運算分析模組33。
該調變參數表31具有複數調變組合，每一調變組合具有複數最大加速度參數，及一加速度時間參數，該等調變組合中的其中一者為基礎組合，該基礎組合之外的任一調變組合的該等最大加速度參數及該加速度時間參數分別為該基礎組合的該等最大加速度參數及該加速度時間參數分別與複數加權常數的乘積。
於本實施例中，同一調變組合中的該等加權常數並不需要相同，可視需求而進行調整，例如當對應為高精度的調變組合時，對應的該等最大加速度參數的加權常數為1.5，對應的該加速度時間參數的加權常數為1，而當對應為低精度的調變組合時，對應的該等最大加速度參數的加權常數為2.5，對應的該加速度時間參數的加權常數為0.33，但並不以此為限，另外，同一調變組合中，對應的該等最大加速度參數的加權常數也不必要相同。
該運算分析模組33於接收該初始指令資訊集合及一加工精度和速度調變命令後，根據該加工精度和速度調變命令將所對應的其中一調變組合中的該等最大加速度參數及該加速度時間參數額外設定於至少一初始指令資訊中，並連同其餘的初始指令資訊共同匯整輸出成一調變指令資訊集合。於本實施例中，該加工精度和速度調變命令是來自於一操作介面（圖未示）的操作，是用來選取所需的調變組合，被額外設定的初始指令資訊的數量可以為一個，也可以視需求為多個。
該電腦數值控制單元4電連接該調變控制單元3的該運算分析模組33，並於接收該調變指令資訊集合後輸出一對應該調變指令資訊集合的控制信號。
該伺服驅動單元5電連接該電腦數值控制單元4，並於接收該控制信號後輸出一對應該控制信號的驅動信號。
該加工單元6電連接該伺服驅動單元5，且包括複數可受驅動的加工軸61。於本實施例中，該電腦數值控制單元4、該伺服驅動單元5及該等加工軸61為一般加工機的常見配置，因此本說明書不再進一步對加工機的細部元件進行說明。
該加工單元6於接收該驅動信號後驅使該等加工軸61以對應該調變指令資訊集合的參數運作，以使該等加工軸61於對應已額外設定參數的該至少一初始指令資訊的路徑時，該等加工軸61分別以不高於相對應的該等最大加速度參數的最大加速度運作，以及以不短於該加速度時間參數的加速度時間運作。
該測試單元7包括一設置於該加工單元6的三向加速度規71，及一電連接該調變控制單元3及該三向加速度規71且訊號連接該電腦數值控制單元4並根據一最佳化參數量測方法計算產生出該調變參數表31的信號處理模組72。於本實施例中，該信號處理模組72及該電腦數值控制單元4是透過網路連接。
使用時，將該圖形資訊輸入該電腦輔助單元2後，就能產生該初始指令資訊集合，接著該運算分析模組33即會根據該加工精度和速度調變命令而對該初始指令資訊集合中需要進行額外調整的初始指令資訊設定相對應的調變組合的參數，並連同其餘的初始指令資訊共同匯整輸出成該調變指令資訊集合，最後依序透過該電腦數值控制單元4、該伺服驅動單元5而驅動該等加工軸61運作，如此一來，被加工件（圖未示）在被進行加工時，不同的加工路徑就能以不同的調變組合進行加工，例如在進行直線切削時，可以是以低精度高速度的方式進行加工，而在弧線和轉角切削時，則可以高精度低速度的方式進行加工。
由於能夠因應不同的路徑而以不同的調變組合進行加工，因此能在加工時以最有效率的方式分別加工不同的路徑，而同時兼顧精度及速度的考量，故能避免以單一方式加工而產生的缺點，例如皆以低精度高速度的方式進行加工會導致弧線部分的加工不夠圓弧及轉角部分不夠銳利，而皆以高精度低速度的方式進行加工則會導致不需要高精度的直線部分耗費太多時間而增加太多時間成本。
以下進一步說明產生出該調變參數的該最佳化參數量測方法的步驟。
該最佳化參數量測方法先以該信號處理模組72通過網路連接，傳送複數第一測試指令資訊集合，使該電腦數值控制單元4驅使其中一加工軸61直線移動，於一預設加速度時間內由零加速度加速至一固定的預設加速度後減速至零加速度，並以該三向加速度規71將此段過程中所量測的數據（見圖2）輸出至該信號處理模組72。
接著變更該預設加速度時間後並重複數次後，該信號處理模組72將接收的所有數據轉換成複數頻譜曲線81（見圖3），並將該等頻譜曲線81中於一預定頻率區的震盪幅度接近且小於一預設振幅的一者所對應的該預設加速度時間定義為對應該加工軸61的一單軸加速度時間參數，接著重複進行使每一加工軸61皆得出相對應的該單軸加速度時間參數後，將該等單軸加速度時間參數最大的一者定義為該等調變組合中的該基礎組合的該加速度時間參數，並根據對應的加權常數計算出其它調變組合的加速度時間參數。
以下以其中一加工軸61為例說明，以固定的預設加速度3公尺/平方秒為目標，先設定預設加速度時間為0.015秒，在0.015秒內由加速度0加速至3公尺/平方秒，以網路連接取得該電腦數值控制單元4量測該加工軸61的移動誤差（見圖2），及該三向加速度規71量測該加工軸61的加速度變化後，接著重複進行並將預設加速度時間調整為0.048秒及0.064秒後，該信號處理模組72將接收的所有數據轉換成該等頻譜曲線81（見圖3），並將該等頻譜曲線81中產生震盪的頻率16.25Hz附近定義為該預定頻率區，將該等頻譜曲線81中16.25Hz附近的震度幅度接近並小於預設振福為1/10的一者（即圖2中最下方的頻譜曲線81）的預設加速度時間（即0.064秒）作為對應該加工軸61的該單軸加速度時間參數。
接著反覆進行使每一加工軸61皆得出相對應的該單軸加速度時間參數後，將該等單軸加速度時間參數最大的一者定義為該等調變組合中的該基礎組合的該加速度時間參數，並根據對應的加權常數計算出其它調變組合的加速度時間參數，以下以0.064秒作為該等調變組合中的該基礎組合的該加速度時間參數。要說明的是，以上雖僅以三種預設加速度時間進行測試，但也可依需求調整不同的預設加速度時間，並不以此限定。
參閱圖1、4，該最佳化參數量測方法接著以該信號處理模組72通過網路連接，傳送複數第二測試指令資訊集合，使該電腦數值控制單元4驅使其中一加工軸61直線移動，於該等調變組合中的該基礎組合的該加速度時間參數所對應的加速度時間內，由零加速度加速至一測試加速度後減速至零加速度。
接著變更該測試加速度後並重複數次後，該信號處理模組72通過網路連接取得該電腦數值控制單元4量測到對應的複數次該加工軸61的移動誤差轉換成複數誤差曲線82（見圖4），並將該等誤差曲線82中誤差最接近且小於一預設誤差的一者所對應的該測試加速度定義為對應該加工軸61的一單軸最大加速度參數，接著重複進行使每一加工軸61皆得出相對應的該單軸最大加速度參數後，將該等單軸最大加速度參數分別定義為該等調變組合中的該基礎組合的該等最大加速度參數，並根據對應的加權常數計算出其它調變組合的該等最大加速度參數。
以下同樣以其中一加工軸61為例說明，以前述得到的該加速度時間參數0.064秒為目標，在0.064秒內由加速度0加速至測試加速度為3公尺/平方秒，並由該信號處理模組72記錄並計算相對應的誤差曲線82（見圖4），該誤差曲線82為該加工軸61的預期位置與實際位置的差值，接著重複進行並將測試加速度調整為0.5公尺/平方秒，該信號處理模組72將接收的所有數據轉換成該等誤差曲線82，並將該等誤差曲線82中誤差最接近且小於30微米的一者（即圖4中以實線表示的誤差曲線82）的測試加速度（即0.5公尺/平方秒）作為對應該加工軸61的單軸最大加速度參數，接著重複進行使每一加工軸61皆得出相對應的該單軸最大加速度參數後，將該等單軸最大加速度參數分別定義為該等調變組合中的該基礎組合的該等最大加速度參數，並根據對應的加權常數計算出其它調變組合的該等最大加速度參數。要說明的是，以上雖僅以兩種測試加速度進行測試，但也可依需求調整不同的測試加速度，並不以此限定。
綜上所述，藉由設置該調變控制單元3，及內建的該調變參數表31，使該初始指令資訊集合能對應的被調整為該調變指令資訊集合，而使該等加工軸61能在不同的路徑以不同的參數運作，因此能同時兼顧精度與速度，故確實能達成本發明之目的。
惟以上所述者，僅為本發明之實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，凡是依本發明申請專利範圍及專利說明書內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。
2‧‧‧電腦輔助單元
3‧‧‧調變控制單元
31‧‧‧調變參數表
32‧‧‧儲存模組
33‧‧‧運算分析模組
4‧‧‧電腦數值控制單元
5‧‧‧伺服驅動單元
6‧‧‧加工單元
61‧‧‧加工軸
7‧‧‧測試單元
71‧‧‧三向加速度規
72‧‧‧信號處理模組
81‧‧‧頻譜曲線
82‧‧‧誤差曲線
本發明之其他的特徵及功效，將於參照圖式的實施方式中清楚地呈現，其中： 圖1是本發明可調變參數的加工機的一實施例的一系統方塊圖； 圖2是該實施例所量測的一誤差時間圖； 圖3是該實施例的一信號處理模組所產生的一頻譜圖；及 圖4是該實施例的該信號處理模組所產生的一誤差時間圖。
2‧‧‧電腦輔助單元
3‧‧‧調變控制單元
31‧‧‧調變參數表
32‧‧‧儲存模組
33‧‧‧運算分析模組
4‧‧‧電腦數值控制單元
5‧‧‧伺服驅動單元
6‧‧‧加工單元
61‧‧‧加工軸
7‧‧‧測試單元
71‧‧‧三向加速度規
72‧‧‧信號處理模組
Claims (4)
- 一種可調變參數的加工機，包含：一電腦輔助單元，根據一圖形資訊產生一初始指令資訊集合，該圖形資訊具有複數路徑，該初始指令資訊集合具有複數分別對應該等路徑的初始指令資訊；一調變控制單元，電連接該電腦輔助單元，且內建一調變參數表，該調變參數表具有複數調變組合，每一調變組合具有複數最大加速度參數，及一加速度時間參數，該調變控制單元於接收該初始指令資訊集合及一加工精度和速度調變命令後，根據該加工精度和速度調變命令將所對應的其中一調變組合中的該等最大加速度參數及該加速度時間參數額外設定於至少一初始指令資訊中，並連同其餘的初始指令資訊共同匯整輸出成一調變指令資訊集合；一電腦數值控制單元，電連接該調變控制單元，並於接收該調變指令資訊集合後輸出一對應該調變指令資訊集合的控制信號；一伺服驅動單元，電連接該電腦數值控制單元，並於接收該控制信號後輸出一對應該控制信號的驅動信號；及一加工單元，電連接該伺服驅動單元，且包括複數可受驅動的加工軸，該加工單元於接收該驅動信號後驅使該等加工軸以對應該調變指令資訊集合的參數運作，以使該等加工軸於對應已額外設定參數的該至少一初始指令資訊的路徑時，該等加工軸分別以不高於相對應的該等最大 加速度參數的最大加速度運作，以及以不短於該加速度時間參數的加速度時間運作。
- 如請求項1所述的可調變參數的加工機，其中，該調變控制單元包括一儲存該調變參數表的儲存模組，及一電連接該儲存模組及該電腦數值控制單元的運算分析模組，該運算分析模組於接收該初始指令資訊集合及該加工精度和速度調變命令後，輸出該調變指令資訊集合。
- 如請求項2所述的可調變參數的加工機，其中，該等調變組合中的其中一者為基礎組合，該基礎組合之外的任一調變組合的該等最大加速度參數及該加速度時間參數分別為該基礎組合的該等最大加速度參數及該加速度時間參數分別與複數加權常數的乘積。
- 如請求項3所述的可調變參數的加工機，還包含一測試單元，該測試單元包括一設置於該加工單元的三向加速度規，及一電連接該調變控制單元及該三向加速度規且訊號連接該電腦數值控制單元並根據一最佳化參數量測方法計算產生出該調變參數表的信號處理模組，該最佳化參數量測方法先以該信號處理模組通過網路連接，傳送複數第一測試指令資訊集合，使該電腦數值控制單元驅使其中一加工軸直線移動，於一預設加速度時間內由零加速度加速至一固定的預設加速度後減速至零加速度，並以該三向加速度規將此段過程中所量測的數據輸出至該信號處理模組，接著變更該預設加速度時間後並重複數次後，該信號處理模組將接收的所有數據轉換成複數頻譜曲線，並將該 等頻譜曲線中於一預定頻率區的震盪幅度接近且小於一預設振幅的一者所對應的該預設加速度時間定義為對應該加工軸的一單軸加速度時間參數，接著重複進行使每一加工軸皆得出相對應的該單軸加速度時間參數後，將該等單軸加速度時間參數最大的一者定義為該等調變組合中的該基礎組合的該加速度時間參數，該最佳化參數量測方法接著以該信號處理模組通過網路連接，傳送複數第二測試指令資訊集合，使該電腦數值控制單元驅使其中一加工軸直線移動，於該等調變組合中的該基礎組合的該加速度時間參數所對應的加速度時間內，由零加速度加速至一測試加速度後減速至零加速度，接著變更該測試加速度後並重複數次後，該信號處理模組將對應的複數次該加工軸的移動誤差轉換成複數誤差曲線，並將該等誤差曲線中誤差最接近且小於一預設誤差的一者所對應的該測試加速度定義為對應該加工軸的一單軸最大加速度參數，接著重複進行使每一加工軸皆得出相對應的該單軸最大加速度參數後，將該等單軸最大加速度參數分別定義為該等調變組合中的該基礎組合的該等最大加速度參數。
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