TWM492801U - 電腦輔助加工機之伺服刀庫與刀塔的定位裝置 - Google Patents

Description

電腦輔助加工機之伺服刀庫與刀塔的定位裝置

本創作係屬於電腦輔助加工機之控制系統的領域，特別是關於一種應用於電腦輔助加工機之伺服刀庫與刀塔的定位裝置，當機構損壞或馬達異常時，能夠確實避免機台損毀或亂刀情形發生者。

按，既有的碟型刀塔機構係透過一伺服馬達帶動齒輪或傳動機構而使其旋轉，且該伺服馬達本身具有一編碼器，其通常採用INC增量型編碼器，或是ABS絕對型編碼器等，供以迴授該碟型刀塔機構的相對位置。然而，與該伺服馬達相連接之齒輪或傳動機構在運轉時難免會產生背隙，或因減速比的誤差所產生的誤差量，造成實際該碟型刀塔機構的角度與該伺服馬達編碼器間的迴授量產生誤差；又或者是當該傳動機構已經損壞，但該伺服馬達並無異常時，該編碼器仍會進行圈數的計算並將其結果通知該伺服馬達之一驅動器，使該驅動器誤以為完成，但是，由於該傳動機構並非位於正確的角度與位置上，故容易造成刀號錯誤而使工件與主軸培林損毀，或是因為定位不正確而造成刀夾或刀臂損毀，以上問題對於既有的該碟型刀塔機構可說是相當常見的損壞情況，因而造成廠商在維修時間及成本上的損失。

是以，本創作人遂積多年的設計經驗，在該齒輪或傳動機構的末端安裝一絕對型編碼器，當該傳動機構損壞或是馬達異常時，仍可確 保迴授正確的刀號與角度位置，徹底解決傳統感測器的計數問題，或是安裝於該伺服馬達上所計算的相對位置，容易因該傳動機構誤差損壞而導致的誤判情況，避免定位資料迴授至該驅動器的異常情況，造成機台損毀或亂刀情形發生的窘境。

有鑑於此，本創作之一目的，旨在提供一種電腦輔助加工機之伺服刀庫與刀塔的定位裝置，俾安裝於一伺服馬達相連接之一傳動機構的末端，其係採用磁性感測的方式偵測刀號刀艙的正確位置，而能夠有效提高系統的可靠度之功效；並且，該定位裝置本身不需要電池記憶，故不需要更換或安裝電池，而兼具環保的優點。

為達上述目的，本創作之電腦輔助加工機之伺服刀庫與刀塔的定位裝置，其中該伺服刀庫與刀塔係對應刀具數量而等分成複數個刀艙，並透過一伺服馬達帶動一傳動機構帶動該伺服刀庫與刀塔作360度的旋轉，並透過一伺服驅動器控制該伺服馬達依據該每個刀具作不等分割角度的旋轉以便取刀使用，該定位裝置包括：至少一磁鐵，設於該傳動機構上，使該磁鐵可隨著該傳動機構作同步旋轉；一磁性感測單元，設於該傳動機構之一側且對應該磁鐵的位置，該磁性感測單元可檢測該磁鐵旋轉後的磁性變化，並解譯出對應旋轉後的絕對位置之一信號資料；一中央處理單元，分別電性連接該磁性感測單元及該伺服驅動器，供以接收該信號資料而運算該每一刀艙於正確位置時的角度增減值，進而產生對應該信號資料之一定位資料，並將該定位資料傳輸至該伺服驅動器進行通訊溝通；一儲存單元，電性連接該中央處理單元，以供儲存斷電前該每一刀艙對應之 絕對角度位置的該定位資料；及一斷電偵測電路，電性連接該中央處理單元及該儲存單元，偵測系統電源是否正確或是斷電發生通知該中央處理單元將該等定位資料儲放於該儲存單元內。

於一實施例中，該磁性感測單元係依據該磁鐵的磁性大小而解譯出4096(12BIT)個絕對位置的該信號資料，以準確地記錄絕對角度位置。應注意的是，該磁性感測單元可以設定為當該伺服刀庫或刀塔轉動一圈產生一次的該信號資料(所謂的1：1)，或可設定為每轉動一把刀具間隔時產生一次的該信號資料(N：1，且N為刀具數量)。

於另一實施例中，該儲存單元係選自如：電子抹除式可複寫唯讀記憶體(Electrically-Erasable Programmable Read-Only Memory,EEP-ROM)及快閃記憶體(Flash ROM)其中之一者，因而可於斷電重新開機後，快速讀取前次記錄於該儲存單元內的該定位資料，並與開機後之磁場變化解析開機後的角度正確性。

於一實施例中，該中央處理單元係透過利用RS422/RS485傳輸匯流排電性連接至該伺服驅動器，以將正確之該定位資料傳輸給該伺服驅動器，作為該伺服馬達旋轉時的依據。

1‧‧‧伺服刀庫與刀塔

11‧‧‧刀艙

12‧‧‧伺服馬達

13‧‧‧傳動機構

14‧‧‧伺服驅動器

2‧‧‧定位裝置

21‧‧‧磁鐵

22‧‧‧磁性感測單元

23‧‧‧中央處理單元

24‧‧‧儲存單元

25‧‧‧斷電檢測電路

第1圖，為本創作較佳實施例的配置示意圖。

第2圖，為本創作較佳實施例的硬體方塊圖。

為使 貴審查委員能清楚了解本創作之內容，僅以下列說明搭配圖式，敬請參閱。

請參閱第1、2圖，係為本創作較佳實施例的配置示意圖及其硬體方塊圖。如圖中所示，本創作之電腦輔助加工機之伺服刀庫與刀塔的定位裝置，其中該伺服刀庫與刀塔1係對應刀具數量而等分成複數個刀艙11，並透過一伺服馬達12帶動一傳動機構13帶動該伺服刀庫與刀塔1作360度的旋轉，並透過一伺服驅動器14控制該伺服馬達12依據該每個刀具作不等分割角度的旋轉以便取刀使用，該定位裝置2包括至少一磁鐵21、一磁性感測單元22、一中央處理單元23、一儲存單元24及一斷電偵測電路25。

其中該磁鐵21係設於該傳動機構13上，使該磁鐵21可隨著該傳動機構13作同步旋轉，其實際係採用一個極對的方式進行安裝。

該磁性感測單元22係固設於該傳動機構13之一側且對應該磁鐵21的位置，藉該磁性感測單元22可檢測該磁鐵旋轉後的磁性變化(包括磁性變化及磁場的大小)而解譯出對應旋轉後的4096(12BIT)個絕對位置之信號資料。應注意的是，該磁性感測單元22可根據該磁鐵21的設置位置不同，而可以設定為當該伺服刀庫或刀塔1轉動一圈產生一次的該信號資料(所謂的1：1)，或可設定為每轉動一把刀具(也就是該相鄰二刀艙11間的間隔距離)間隔時產生一次的該信號資料(N：1，且N為刀具數量)。

該中央處理單元23係選用一般常見的微處理器(MCU)，其係分別電性連接該磁性感測單元22及該伺服驅動器14，供以接收該信號資料而運算該每一刀艙11於正確位置時的角度增減值，進而產生對應該信號資料之一定位資料，並將該定位資料傳輸至該伺服驅動器14進行通訊溝通；於此實施例中，本創作之該中央處理單元23係透過利用RS422傳輸匯 流排電性連接至該伺服驅動器14，以將正確之該定位資料傳輸給該伺服驅動器14，作為該伺服馬達12旋轉時的依據。

該儲存單元24係選自如：電子抹除式可複寫唯讀記憶體(Electrically-Erasable Programmable Read-Only Memory,EEP-ROM)及快閃記憶體(Flash ROM)其中之一者，其係電性連接該中央處理單元23，以供儲存斷電前該每一刀艙11對應之絕對角度位置的該定位資料。

該斷電偵測電路25係分別電性連接該中央處理單元23及該儲存單元24，偵測系統電源是否正確或是斷電發生通知該中央處理單元23將該等定位資料儲放於該儲存單元24內。

由於該伺服刀庫與刀塔1經常必須使用如：減速機構作為該傳動機構13而用來傳輸該伺服馬達12的動力，供以帶動該伺服刀庫與刀塔1進行旋轉換刀，並透過該斷電偵測電路25在需要於斷電時記憶斷電前的最後使用的該刀艙11的絕對角度位置之該定位資料，而儲存於該儲存單元24內。

當系統重新供電後，該伺服驅動器則透過RS422/RS485傳輸匯流讀取斷電前的該定位資料，並且與目前的絕對角度位置及該刀艙11之刀號位置進行比對，以確保系統的該刀艙11的號碼與絕對角度正確，使該伺服驅動器14會依據這些數據控制該伺服馬達12運轉至正確的該刀艙11之刀號與絕對位置。而本創作之該伺服驅動器14會按照使用者設定安裝位置的減速比參數傳輸至該磁性感測單元22內作為該刀艙11之位置增減的依據，將大大提高系統的安全與可靠度。再者，由於本創作係採用該磁鐵21及該磁性感測單元22作為檢測定位的主要手段，故完全不需要電池 記憶角度，除了提高系統可靠度外並兼具環保的優點，不需更換與安裝電池，避免停機維修或更換電池的窘境。

唯，以上所述者，僅為本創作之較佳實施例而已，並非用以限定本創作實施之範圍，故該所屬技術領域中具有通常知識者，或是熟悉此技術所作出等效或輕易的變化者，在不脫離本創作之精神與範圍下所作之均等變化與修飾，皆應涵蓋於本創作之專利範圍內。

1‧‧‧伺服刀庫與刀塔

11‧‧‧刀艙

13‧‧‧傳動機構

2‧‧‧定位裝置

21‧‧‧磁鐵

22‧‧‧磁性感測單元

23‧‧‧中央處理單元

24‧‧‧儲存單元

25‧‧‧斷電檢測電路

Claims (4)

1. 一種電腦輔助加工機之伺服刀庫與刀塔的定位裝置，其中該伺服刀庫與刀塔係對應刀具數量而等分成複數個刀艙，並透過一伺服馬達帶動一傳動機構帶動該伺服刀庫與刀塔作360度的旋轉，並透過一伺服驅動器控制該伺服馬達依據該每個刀具作不等分割角度的旋轉以便取刀使用，該定位裝置包括：至少一磁鐵，設於該傳動機構上，使該磁鐵可隨著該傳動機構作同步旋轉；一磁性感測單元，設於該傳動機構之一側且對應該磁鐵的位置，該磁性感測單元可檢測該磁鐵旋轉後的磁性變化，並解譯出對應旋轉後的絕對位置之一信號資料；一中央處理單元，分別電性連接該磁性感測單元及該伺服驅動器，供以接收該信號資料而運算該每一刀艙於正確位置時的角度增減值，進而產生對應該信號資料之一定位資料，並將該定位資料傳輸至該伺服驅動器進行通訊溝通；一儲存單元，電性連接該中央處理單元，以供儲存斷電前該每一刀艙對應之絕對角度位置的該定位資料；及一斷電偵測電路，電性連接該中央處理單元及該儲存單元，偵測系統電源是否正確或是斷電發生通知該中央處理單元將該等定位資料儲放於該儲存單元內。
2. 如申請專利範圍第1項所述之電腦輔助加工機之伺服刀庫與刀塔的定位裝置，其中，該磁性感測單元係依據該磁鐵的磁性大小而解譯出 4096(12BIT)個絕對位置的該信號資料。
3. 如申請專利範圍第1項所述之電腦輔助加工機之伺服刀庫與刀塔的定位裝置，其中，該儲存單元係選自如：電子抹除式可複寫唯讀記憶體(Electrically-Erasable Programmable Read-Only Memory,EEP-ROM)及快閃記憶體(Flash ROM)其中之一者。
4. 如申請專利範圍第1項所述之電腦輔助加工機之伺服刀庫與刀塔的定位裝置，其中，該中央處理單元係透過利用RS422/RS485傳輸匯流排電性連接至該伺服驅動器。