TWI742458B - 木工機刀具保護系統 - Google Patents

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一種木工機刀具保護系統，利用可程式化邏輯控制器電連接木工送料裝置的送料馬達，以及木工機刀具的主軸馬達，並使用通訊協定即時監測主軸馬達的量測電流值，配合保護控制模組的警告電流值及異常電流值的數值及秒數，當量測電流值超出預定數值及秒數後，將由可程式化邏輯控制器控制送料馬達減速，或直接將送料馬達及主軸馬達停機，藉此達到保護木工機刀具之目的。

Description

木工機刀具保護系統
本發明為一種保護系統，尤指一種木工機刀具保護系統，能即時獲知木工機刀具的量測電流值，並進行監控，若量測電流值超出預定範圍值，會以二階段模式對木工送料裝置及木工機刀具進行降速或停機的指示。
木工機在施作時，會根據木工刀具遇到阻力不同，而調整木工刀具的扭力。一般來說，木頭若有缺角或是特別硬，即需要把木工刀具的扭力值調高，才能維持相同轉速；同樣地，若木工刀具鈍化，在遇到阻力需要維持相同轉速時，木工刀具的扭力值要提高，而木工刀具扭力值提高，電流值就會上升。另外，木工刀具配重越重，所需要的電流值也會上升。
若上述電流值持續在高點，容易使得用於驅動木工刀具的馬達損毀，是以，針對上述所存在的問題點，如何開發一種更具理想實用性之創新結構，實為消費者所殷切企盼，亦係相關業者須努力研發突破之目標及方向。
本發明提供一種木工機刀具保護系統，包含一木工送料裝置電連接一送料馬達；至少一木工機刀具電連接至少一主軸馬達，該主軸馬 達電連接一變頻器；一可程式化邏輯控制器電連接該送料馬達及該主軸馬達，並使用通訊協定連結該變頻器，用以獲知該主軸馬達電連接該變頻器的一量測電流值；一保護控制模組電連接該可程式化邏輯控制器，該保護控制模組具有一降速模塊及一停機模塊，該降速模塊內部設定一警告電流值的數值，超過該警告電流值的一第一預定秒數後，則由該可程式化邏輯控制器控制該送料馬達進行減速，該停機模塊內部設定一異常電流值的數值，超過該異常電流值的一第二預定秒數後，則由該可程式化邏輯控制器控制該送料馬達及該主軸馬達立刻停機。
通過即時監控該主軸馬達的該量測電流值，能掌控該木工機刀具的轉速值，當該量測電流值升高並超過該警告電流值之該第一預定秒數後，會控制該送料馬達進行減速，透過將該木工送料裝置減速以期該木工機刀具不需要持續維持在高扭力，進而達到降低該量測電流值之目的；當該量測電流值升高並超過該異常電流值之該第二預定秒數後，將控制該送料馬達及該主軸馬達立刻停機，避免該量測電流值一直持續維持在高電流，方便使用者檢測該木工機刀具以及該木工送料裝置的當前狀況。
10:木工送料裝置
101:送料馬達
12:變頻器
14:木工機刀具
141:主軸馬達
16:可程式化邏輯控制器
18:量測電流值
19:預設電流值
20:保護控制模組
22:降速模塊
221:警告電流值
222:第一預定秒數
24:停機模塊
241:異常電流值
242:第二預定秒數
26:歷史紀錄模塊
圖1為本發明之方塊結構示意圖
圖2為本發明之即時偵測量測電流值的流程示意圖
圖3為本發明之主軸馬達轉速值及量測電流值正常的示意圖
圖4為本發明之主軸馬達遇阻力時轉速值下降而量測電流值維持的示意圖
圖5為本發明之主軸馬達為了維持轉速值而提高量測電流值的示意圖(一)
圖6為本發明之主軸馬達為了維持轉速值而提高量測電流值的示意圖(二)
圖7為本發明之歷史紀錄模塊所紀錄內容呈現在可程式化邏輯控制器之示意圖
參閱圖1，本發明揭露一種木工機刀具保護系統，包含一木工送料裝置10電連接一送料馬達101，由該送料馬達101驅動該木工送料裝置10；至少一木工機刀具14電連接至少一主軸馬達141，由該主軸馬達141驅動該木工機刀具14，該主軸馬達141電連接一變頻器12；一可程式化邏輯控制器16(programmable logic controller,PLC)電連接該送料馬達101及該主軸馬達141，並使用通訊協定連結該變頻器12，上述通訊協定係指Modbus(串行通訊協定)，藉由Modbus用以獲知該主軸馬達141電連接該變頻器12的一量測電流值18；一保護控制模組20電連接該可程式化邏輯控制器16，該保護控制模組20具有一降速模塊22、一停機模塊24及一歷史紀錄模塊26，該降速模塊22內部設定一警告電流值221的數值，該警告電流值221的數值為一預設電流值19乘以120%即可得到，超過該警告電流值221的一第一預定秒數222後，則由該可程式化邏輯控制器16控制該送料馬達101進行減速，該停機模塊24內部設定一異常電流值241的數值，該異常電流值241的數值為該預設電流值19乘以180%即可得到，超過該異常電流值241的一第二預定秒數242後，則由該可程式化邏輯控制器16控制該送料馬達101及該主軸馬達141立刻停機，該歷史紀錄模塊26則可調出該主軸馬達141的該量測電流值18紀錄，上述中該第一預 定秒數222至多為10秒，該第二預定秒數242至多為5秒。
其中，該預設電流值19係根據該木工機刀具14的配重而有所差異，該木工機刀具14配重與該預設電流值19成正比。換言之，該木工機刀具14配重越重，則該主軸馬達141須提供的該預設電流值19越大；該木工機刀具14配重越輕，則該主軸馬達141須提供的該預設電流值19越小。
參閱圖2並搭配圖1，為該可程式化邏輯控制器16即時監測該木工機刀具14之該主軸馬達141的該量測電流值18示意圖，該木工送料裝置10會以等速輸送材料，在此實施例中材料係指木頭，給該木工機刀具14進行木頭切削，由於不同木頭有不同硬度，而木頭缺角也會影響阻力，若在阻力增加情況下，該木工機刀具14要維持相同轉速，則需要提高該木工機刀具14的扭力，而扭力的提高會使該量測電流值18也上升，由於在高電流的情況下持續時間過長將容易導致該木工機刀具14的損毀，故由該可程式化邏輯控制器16持續監控該木工機刀具14的該量測電流值18，若該量測電流值18數值持續該第一預定秒數222的時間超出該警告電流值221，該可程式化邏輯控制器16將會控制該送料馬達101進行降速，進而使該木工送料裝置10的送料速度降低，以使該木工機刀具14的扭力降低，此為第一階段降速；若該量測電流值18仍維持在高點，且持續該第二預定秒數242的時間超出該異常電流值241，該可程式化邏輯控制器16將會控制該送料馬達101及該主軸馬達141停止運作(停機)，進而使該木工送料裝置10及該木工機刀具14停止作業，以保護該木工機刀具14，同時也方便使用者進行 查看問題點。
舉例來說：假設正常情況下的任一該木工機刀具14在進行切削木材時，會根據不同之該木工機刀具14而設置不同的該預設電流值19，當該木工機刀具14的配重越重，則該預設電流值19越大，若該木工機刀具14的配重越輕，則該預設電流值19越小，假若該木工機刀具14之該預設電流值19為3.2A(安培)，則將該預設電流值19乘以120%即可得到3.84A(安培)數值，此數值以無條件捨去法取到小數點第一位即為該警告電流值221的數值，將該預設電流值19乘以180%即可得到5.76A(安培)，將此數值以無條件捨去法取到小數點第一位即為該異常電流值241的數值；若該量測電流值18數值上升並超過3.8A(安培)且持續10秒以上，該可程式化邏輯控制器16將會驅動該送料馬達101進行減速，若該量測電流值18數值上升並超過5.7A(安培)且持續5秒以上，該可程式化邏輯控制器16將會控制該送料馬達101及該主軸馬達141立刻停機。
參閱圖3~圖6並搭配圖1及圖2，以具體實施例揭露該木工機刀具14之該主軸馬達141的扭力以及其對應的該量測電流值18。原本該木工機刀具14的預訂轉速值為600rpm，此時該量測電流值18為3.2A(安培)，當遇到木頭過硬或者該木工機刀具14鈍化情況下(即增加阻力的情況下)，該木工機刀具14轉速值會下降，根據不同的阻力，轉速值也會下降至不同速度，在圖4所揭露的轉速值即降至400rpm，若欲維持該木工機刀具14 600rpm的轉速值，必須要將該量測電流值18提高。然而，過高的該量測電流值18持續時間過長可能會造成該木工機道具1 4損毀，故該可程式化邏輯控制器16將會即時監控該量測電流值18。舉例來說，當該測電流值18超出該警告電流值221之3.8A(安培)且持續10秒後，將會控制該送料馬達101進行降速；當該量測電流值18過高超出該異常電流值241之5.7A(安培)且持續5秒後，將會控制該送料馬達101及該主軸馬達141立刻停機，使該主軸馬達141的轉速值與該量測電流值18降至零，藉此達到保護該木工機刀具14之目的。
參閱圖7並搭配圖1，可從該可程式化邏輯控制器16調出該歷史紀錄模塊26之該主軸馬達141的該量測電流值18紀錄，從圖中顯示該量測電流值18從2019年8月1日至2019年9月6日均未超出3.8安培，表示該木工機刀具14並未遇上過大阻力而需增加轉速值的情況，其中於2019年9月3日至2019年9月5日的該量測電流值18顯示為零，由於在2019年9月3日之前並未有該量測電流值18異常的情況，表示該木工機刀具14為單純停止運轉情況。
10:木工送料裝置
101:送料馬達
12:變頻器
14:木工機刀具
141:主軸馬達
16:可程式化邏輯控制器
18:量測電流值
19:預設電流值
20:保護控制模組
22:降速模塊
221:警告電流值
222:第一預定秒數
24:停機模塊
241:異常電流值
242:第二預定秒數
26:歷史紀錄模塊

Claims (2)

  1. 一種木工機刀具保護系統，包含：一木工送料裝置，電連接一送料馬達；至少一木工機刀具，該木工機刀具電連接至少一主軸馬達，該主軸馬達電連接一變頻器；一可程式化邏輯控制器，電連接該送料馬達及該主軸馬達並使用通訊協定連結該變頻器，用以即時獲知該主軸馬達電連接該變頻器的一量測電流值；一保護控制模組，電連接該可程式化邏輯控制器，該保護控制模組具有一降速模塊及一停機模塊，該降速模塊內部設定一警告電流值的數值，超過該警告電流值的一第一預定秒數後，則由該可程式化邏輯控制器控制該送料馬達進行減速，其中該第一預定秒數至多為10秒，該停機模塊內部設定一異常電流值的數值，超過該異常電流值的一第二預定秒數後，則由該可程式化邏輯控制器控制該送料馬達及該主軸馬達立刻停機，其中該第二預定秒數至多為5秒，該警告電流值的數值為一預設電流值乘以120%，該異常電流值的數值為該預設電流值乘以180%，該預設電流值係根據該木工機刀具的配重而有所差異，該木工機刀具配重與該預設電流值成正比。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之木工機刀具保護系統，其中該保護控制模組更包含一歷史紀錄模塊，該歷史紀錄模塊可調出該主軸馬達的該量測電流值紀錄。
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