TWM536127U - 改良式自動換刀裝置 - Google Patents

Description

改良式自動換刀裝置

本發明係關於一種自動換刀裝置，特別係指一種改良式自動換刀裝置。

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邏輯控制器(PLC)執行控制自動換刀機構(Automatic Tool Change mechanism,ATC)馬達，以控制換刀的動作。然而，此種藉由PLC控制ATC的馬達則會產生許多問題。此外，不同廠牌以及級別的控制器，以及不同的PLC撰寫模式皆會影響ATC停止的定位點，因而使得ATC可能會產生超過預定位置的問題。

請參閱第1圖，其係為習知CNC工具機由PLC電性控制ATC的示意圖。當可程式邏輯控制器1輸出例如換刀的控制指令至自動換刀機構2的馬達21時，馬達21帶動凸輪22轉動，進一步帶動換刀手臂23以進行換刀的動作。進一步而言，PLC輸出一旋轉換刀的控制指令至自動換刀機構2的馬達21，並由馬達21帶動凸輪22，凸輪22連同帶動換刀手臂23，並於換刀手臂23旋轉至90度時執行一暫停的停止動作，再回傳一回饋訊號至PLC。然而，實際上換刀手臂23可能在已經旋轉至例如 91度的角度時才將回饋訊號回傳至PLC以執行暫停的停止動作，因而造成自動換刀機構2定位的錯誤。

再者，針對不同的加工條件、不同的國家地理位置或是不同的客戶需求，ATC常常因為斷電、操作不慎或其它原因而導致例如卡刀的異常狀態，致使換刀手臂23無法回歸至原點位置，造成操作人員必須爬上工具機台進行換刀手臂23的原點回歸動作。

此外，當工具機執行的動作越細膩，撰寫的PLC程式將越複雜。例如，PLC程式可針對換刀的速度以及換刀手臂23的定位角度等參數設定，然而，一旦使用者欲針對上述參數進行變更時，則必須耗費許多時間從複雜的程式庫裡找出程式碼的位置以進行修改參數的動作。

此外，由於習知ATC的操作模式僅有一種操作速度，亦即全速運轉的模式。因此，當ATC以此種全速運轉的模式運轉時，則容易使得負責提供輸出運轉動力的馬達產生損壞。再者，一般的馬達會因為慣性的作用，使得馬達在加、減速或停止時會產生較大的晃動。

再者，根據不同的負載大小，操作人員必須對應調整自動換刀機構2不同的馬達21轉速比。例如，當負載重時，操作人員必須調整馬達21轉速為高速比；當負載輕時，操作人員必須調整馬達21轉速為低速比，而調整的動作係必須做高、低速比馬達21的裝卸，因此，在無法調整控制自動換刀機構2馬達21轉速比的情況下，若需要處理不同的負載條件越多，則必須對應保存越多的馬達21零件，因而造成管理零件庫存的增加。

因此，上述現有方式仍有諸多缺失，實非一良善之設計，而亟待加以改良。

鑑於上述問題，本創作之主要目的在於提供一種改良式自動換刀裝置，包括自動換刀機構、可程式邏輯控制器以及可程式自動換刀模組。自動換刀機構包含換刀手臂、凸輪及馬達。凸輪連接換刀手臂，馬達驅動凸輪。可程式邏輯控制器產生控制自動換刀機構之馬達的控制指令。可程式自動換刀模組設置於可程式邏輯控制器以及自動換刀機構之間，以接收控制指令，並偵測自動換刀機構的角度位置訊號，以產生控制自動換刀機構的補償訊號。

承上所述，本創作藉由在可程式邏輯控制器和自動換刀機構之間設置可程式自動換刀模組，以根據自動換刀機構回饋至可程式自動換刀模組的角度位置訊號，產生控制自動換刀機構的補償訊號，進一步達到精準定位換刀手臂的目的。

1‧‧‧可程式邏輯控制器

2‧‧‧自動換刀機構

21‧‧‧馬達

22‧‧‧凸輪

23‧‧‧換刀手臂

3‧‧‧可程式自動換刀模組

4‧‧‧改良式自動換刀裝置

第1圖係為習知CNC工具機由PLC電性控制ATC的示意圖；以及第2圖係為本創作改良式自動換刀裝置的示意圖。

請參閱第2圖，其係為本創作改良式自動換刀裝置的示意圖。改良式自動換刀裝置4包括可程式邏輯控制器1、自動換刀機構2以及可程式自動換刀模組(Automatic tool change mechanism Program Basic,APB)3。自動換刀機構2包含馬達21、凸輪22及換刀手臂23。凸輪22連接換刀手臂23，馬達21驅動凸輪22，使得凸輪22轉動時可連同帶動換刀手臂23。可程式邏輯控制器1產生控制自動換刀機構2之馬達21的控制指令。可程式自動換刀模組3設置於可程式邏輯控制器1以及自動換刀機構2之間，以接收控制指令，並偵測自動換刀機構2的角度位置訊號，以產生控制自動換刀機構2的補償訊號。

承上所述，實際上可程式自動換刀模組3係設置於自動換刀機構2的凸輪箱(未圖示)內，並以鍊條連接凸輪22的入力軸，因此，當凸輪22轉動時，其轉動的角度位置訊號可回饋至可程式自動換刀模組3上，因此，可程式自動換刀模組3可根據凸輪22的轉動角度間接偵測換刀手臂23的轉動角度，亦即，偵測換刀手臂23的定位點。

進一步而言，可程式自動換刀模組3包括智能煞車停止模式，使自動換刀機構2根據預定煞車角度停止。例如，當自動換刀機構2在運轉的過程中，若可程式自動換刀模組3偵測到換刀手臂23在到達煞車停止的角度時未能停止，智能煞車停止模式則根據預定的煞車角度切斷輸出至ATC馬達21的電流，進一步停止換刀手臂23的動作，使得ATC根據預設的煞車角度停止作動，以避免ATC超過預定的定位位 置，並防止異常狀況發生。若ATC超過預定的定位位置，或者在尚未到達預定的定位位置即停止，則可程式自動換刀模組3輸出一補償訊號至可程式邏輯控制器1，以針對換刀手臂23偏差的角度進行補償。換句話說，當換刀手臂23無法到達PLC控制指令所指定的角度時，可程式自動換刀模組3係產生一角度位置校正訊號至可程式邏輯控制器1以進行補償。據此，可程式自動換刀模組3可根據接收凸輪22的角度位置訊號控制自動換刀機構馬達21的轉速以及加速度，以進一步確保換刀手臂23的定位準確度。

綜上所述，本創作藉由在可程式邏輯控制器和自動換刀機構之間設置可程式自動換刀模組，以根據自動換刀機構回饋至可程式自動換刀模組的角度位置訊號，產生控制自動換刀機構的補償訊號，進一步達到精準定位換刀手臂的目的。

1‧‧‧可程式邏輯控制器

2‧‧‧自動換刀機構

21‧‧‧馬達

22‧‧‧凸輪

23‧‧‧換刀手臂

3‧‧‧可程式自動換刀模組

4‧‧‧改良式自動換刀裝置

Claims (5)

1. 一種改良式自動換刀裝置，包括：一自動換刀機構，包含：一換刀手臂；一凸輪，連接該換刀手臂；及一馬達，驅動該凸輪；一可程式邏輯控制器，產生控制該自動換刀機構之該馬達之一控制指令；以及一可程式自動換刀模組，設置於該可程式邏輯控制器以及該自動換刀機構之間，以接收該控制指令，並偵測該自動換刀機構之一角度位置訊號，以產生控制該自動換刀機構之一補償訊號。
2. 如申請專利範圍第1項所述之改良式自動換刀裝置，其中該可程式自動換刀模組包括一智能煞車停止模式，使該自動換刀機構根據一預定煞車角度停止。
3. 如申請專利範圍第1項所述之改良式自動換刀裝置，其中該補償訊號係為該自動換刀機構之該換刀手臂的一角度位置校正訊號。
4. 如申請專利範圍第1項所述之改良式自動換刀裝置，其中該可程式自動換刀模組係連接該自動換刀機構之該凸輪。
5. 如申請專利範圍第4項所述之改良式自動換刀裝置，其中該角度位置訊號包括該自動換刀機構之該凸輪的一角度位置訊號。