TWM587272U - 以聲波檢測之金屬磨耗檢測系統 - Google Patents

Abstract

一種以聲波檢測之金屬磨耗檢測系統，適用於安裝於一機具裝置上，該機具裝置包括一傳動箱、一連動於該傳動箱的工具機，及一安裝於該工具機上且用以執行加工的刀具。該以聲波檢測之金屬磨耗檢測系統包含一用以收及該刀具運作時之聲波資訊的集音單元，及一資訊連接於該集音單元的處理單元。該處理單元包括一用以接收資訊的接收模組、一儲存該機具裝置正常運作之參照資訊的資料庫，及一資訊連接於該接收模組與該資料庫，且用以比對該接收模組所接收之資訊與該參照資訊的運算模組。藉由該運算模組比對的差異，得以判斷該刀具的磨耗程度。

Description

以聲波檢測之金屬磨耗檢測系統

本新型是有關於一種檢測系統，特別是指一種以聲波檢測之金屬磨耗檢測系統。

用以對工件進行加工的大型機具，是採用以金屬製成的刀具，並透過例如齒輪箱之動力傳動機構帶動所述刀具，直接接觸工件而進行加工。所述刀具在多次對工件進行加工，或者經過較長的使用時間後，難免會產生磨耗，而所述的磨耗會造成該刀具之形狀不完整，或者產生位置不特定的缺口。若使用產生磨耗後的刀具進行加工，除了可能影響到加工品質，所述的刀具甚至可能因其應力結構改變而在加工時產生斷裂。除了所述的刀具以外，例如齒輪箱之動力傳動機構在長時間運作下，其中的金屬傳動機件也有可能產生磨耗，若未即時更換磨耗的金屬傳動機件，則可能造成傳動異常而影響運作，甚至使得所述大型機具產生毀損。

針對所述刀具或金屬傳動機件在受到磨耗而未更換時可能發生的問題，由於所述刀具或金屬傳動機件都是包覆在大型機具的外殼之中，較難以由大型機具的外側針對相對細微的磨耗有效進行檢測，較有效的檢測方法中，通常是在大型機具的內部安裝朝向欲檢測之零件拍攝的精密影像分析系統，藉由持續拍攝影像而進行分析的方式，以精確的數據判斷更換時機。

不過，上述影像分析之方式必須仰賴足以提供高解析度之拍攝品質的設備，又必須配合既有大型機具的規格來量身安裝，施作的成本相當高。因此，目前產業界中仍有相當大的比例，是依靠資深從業人員的經驗來判定。例如可由運作時產生的異音判斷，或者依照使用時間、加工的工件數，甚至參考加工後之成品的品質來判斷零件更換的時機。然而，上述判斷方式除了無法客觀且精準地判定磨耗程度，也並非任何人皆得以普遍實施的檢測方式。

因此，本新型之目的，即在提供一種能提供客觀數據以判斷磨耗程度的以聲波檢測之金屬磨耗檢測系統。

於是，本新型以聲波檢測之金屬磨耗檢測系統，適用於安裝於一機具裝置上，該機具裝置包括一用以傳輸動力的傳動箱、一連動於該傳動箱的工具機，及一安裝於該工具機上且用以執行加工的刀具。所述以聲波檢測之金屬磨耗檢測系統包含一集音單元，及一資訊連接於該集音單元的處理單元。

該集音單元包括一安裝於該工具機上且用以收集該刀具運作時產生之聲波資訊的第一收音器，及一資訊連接於該第一收音器且用於以無線傳輸方式傳遞資訊的傳訊模組。

該處理單元包括一用以接收該傳訊模組所傳遞之資訊的接收模組、一儲存該機具裝置正常運作時產生之聲波所形成之一參照資訊的資料庫，及一資訊連接於該接收模組與該資料庫，且用以比對該接收模組所接收之資訊與該參照資訊的運算模組。

本新型之功效在於：利用後續安裝的該集音單元，能持續收集該刀具加工時所發出的聲音，只要藉由該運算模組來與該資料庫中所儲存之正常運作時的參照資訊進行比對，即可依據聲波資訊的實際數據差異，客觀且精準地判斷該刀具磨耗的情況。

參閱圖1，本新型以聲波檢測之金屬磨耗檢測系統之一實施例，適用於安裝於一機具裝置9上，該機具裝置9包括一用以傳輸動力的傳動箱91、一連動於該傳動箱91的工具機92，及一安裝於該工具機92上且用以執行加工的刀具93。該第一實施例包含一集音單元1、一資訊連接於該集音單元1的處理單元2，及一與該機具裝置9及該處理單元2電連接的保護單元3。

該集音單元1包括一安裝於該工具機92上且用以收集該刀具93運作時產生之聲波資訊的第一收音器11、一安裝於該傳動箱91且用以收集該傳動箱91運作時所產生之聲波資訊的第二收音器12，及一資訊連接於該第一收音器11及該第二收音器12，且用於以無線傳輸方式傳遞資訊的傳訊模組19。

其中，如圖2以及圖3所示，該第一收音器11具有一利用磁吸效果而固定於該工具機92的第一磁吸部111、一連接於該第一磁吸部111且朝向該刀具93的第一指向收音部112，及一電連接於該第一指向收音部112且用以提供電力的第一儲電部113。該第二收音器12具有一利用磁吸效果而固定於該傳動箱91的第二磁吸部121、一連接於該第二磁吸部121且朝向一齒輪911的第二指向收音部122，及一電連接於該第二指向收音部122且用以提供電力的第二儲電部123。由於該第一收音器11及該第二收音器12是利用磁吸的方式分別直接安裝於該工具機92與該傳動箱91上，具有安裝方便的優點，且不會占據過大的空間，有利於直接在既有的機具裝置9上安裝，不需更動該機具裝置9的設計，更不需要大費周章的量身設計。另外，由於該機具裝置9運作時，會發出聲音的部分並不僅止於欲監測磨耗狀態的對象，且加工現場也有產生其他噪音的可能性，利用該第一指向收音部112以及該第二指向收音部122的指向性收音功能，有利於針對欲收集聲音資訊的對象持續監測，且有效防止其他噪音的干擾，確保收集之資訊的正確性及準確性。

該第一收音器11以及該第二收音器12所收集的聲波資訊，會透過該傳訊模組19以無線傳輸的方式向外傳送，該傳訊模組19所得以配合的傳輸機制，得以透過藍芽、紅外線傳輸，或者是目前普遍設置的WI-FI設備來達成，除了使得傳輸更加便利之外，也避免因透過線材傳輸資訊而影響該機具裝置9的正常運作。

重新參閱圖1，該處理單元2包括一用以接收該傳訊模組19所傳遞之資訊的接收模組21、一儲存該機具裝置9正常運作時產生之聲波所形成之一參照資訊的資料庫22、一資訊連接於該接收模組21與該資料庫22且用以比對該接收模組21所接收之資訊與該參照資訊的運算模組23，及一資訊連接於該接收模組21與該運算模組23之間的訊號轉換器24。

該保護單元3包括一繼電器31，該繼電器31與該處理單元2的訊號轉換器24電連接，用以接收由該訊號轉換器24傳送的訊號而控制該工具機92或該傳動箱91的斷電與否。

由該集音單元1所收集的聲波資訊，會先由該訊號轉換器24配合該運算模組23以電壓型式進行比對的需求，而將類比訊號轉換為數位訊號。而該運算模組23接收到聲波訊號後，會先依據數組訊號建立三角模糊數，再將後續的特定組訊號轉換為0~1的遞屬函數，經由去模糊化後即可獲得特定組訊號的電壓型態，也就是易於設定上下限而進行比對的訊號型態。其中，該資料庫22中所儲存的即是依據金屬磨耗程度設定模擬學習後的該參照資訊，只要建立管制上下限，即能透過該運算模組23進行比對，獲得磨耗程度的客觀數據。如圖2以及圖3所示，即是分別針對該刀具93以及該傳動箱91中的齒輪911進行監測，只要以此方式推廣而配置於多個欲監測磨耗程度的配件上，即可在不停止運作的情況下持續監測磨耗情況。

再參閱圖1，為了在特定零件的磨耗已在運作正常與否的臨界程度時即刻做出應變，該運算模組23能依據比對結果發出一應變訊號，並配合該訊號轉換器24而對該保護單元3傳輸。在此實施例中以該保護單元3包括該繼電器31為例而進行說明，該繼電器31在接收到磨耗程度已達臨界的該應變訊號時，可立即對該工具機92以及該傳動箱91作出斷電處置，避免在該刀具93或該傳動箱91中的特定元件過度磨耗後仍繼續運作，造成工件品質低落甚至運轉異常。

要特別說明的是，除了該繼電器31外，該保護單元3亦得以藉由例如發出警報或者降低轉速的方式，配合該機具裝置9的運作型態來做出相關應變，藉此保護該機具裝置9，並不以該繼電器31為限。

綜上所述，本新型以聲波檢測之金屬磨耗檢測系統，是以持續監測特定對象所發出之聲波資訊，並且透過與正常運作時的該參照資訊比對而得到金屬磨耗的相關數據，只要預先針對比對產生的結果設定上下限，即能以客觀的數據精準評估金屬磨耗的程度，故確實能達成本新型之目的。

惟以上所述者，僅為本新型之實施例而已，當不能以此限定本新型實施之範圍，凡是依本新型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，皆仍屬本新型專利涵蓋之範圍內。

1‧‧‧集音單元
11‧‧‧第一收音器
111‧‧‧第一磁吸部
112‧‧‧第一指向收音部
113‧‧‧第一儲電部
12‧‧‧第二收音器
121‧‧‧第二磁吸部
122‧‧‧第二指向收音部
123‧‧‧第二儲電部
19‧‧‧傳訊模組
2‧‧‧處理單元
21‧‧‧接收模組
22‧‧‧資料庫
23‧‧‧運算模組
24‧‧‧訊號轉換器
3‧‧‧保護單元
31‧‧‧繼電器
9‧‧‧機具裝置
91‧‧‧傳動箱
911‧‧‧齒輪
92‧‧‧工具機
93‧‧‧刀具

本新型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是一系統配置圖，說明本新型以聲波檢測之金屬磨耗檢測系統之一實施例；
圖2與圖3皆是示意圖，分別說明該實施例之一集音單元的一第一收音器及一第二收音器的安裝狀態。

Claims (4)

1. 一種以聲波檢測之金屬磨耗檢測系統，適用於安裝於一機具裝置上，該機具裝置包括一用以傳輸動力的傳動箱、一連動於該傳動箱的工具機，及一安裝於該工具機上且用以執行加工的刀具，所述以聲波檢測之金屬磨耗檢測系統包含：
   一集音單元，包括一安裝於該工具機上且用以收集該刀具運作時產生之聲波資訊的第一收音器、一資訊連接於該第一收音器且用於以無線傳輸方式傳遞資訊的傳訊模組，及一安裝於該傳動箱且資訊連接於該傳訊模組，並用以收集該傳動箱運作時所產生之聲波資訊的第二收音器；
   一處理單元，資訊連接於該集音單元，並包括一用以接收該傳訊模組所傳遞之資訊的接收模組、一儲存該機具裝置正常運作時產生之聲波所形成之一參照資訊的資料庫、一資訊連接於該接收模組與該資料庫且用以比對該接收模組所接收之資訊與該參照資訊的運算模組，及一資訊連接於該接收模組與該運算模組之間，且用以將類比及數位訊號相互轉換的訊號轉換器；及
   一保護單元，與該機具裝置及該處理單元電連接，並包括一與該處理單元的訊號轉換器電連接的繼電器，該繼電器用以接收由該訊號轉換器傳送的訊號，依據該運算模組比對的結果控制該工具機或該傳動箱的斷電與否。
2. 如請求項1所述以聲波檢測之金屬磨耗檢測系統，其中，該第一收音器具有一利用磁吸效果而固定於該工具機的第一磁吸部、一連接於該第一磁吸部且朝向該刀具之第一指向收音部，及一電連接於該第一指向收音部且用以提供電力的第一儲電部。
3. 如請求項1所述以聲波檢測之金屬磨耗檢測系統，其中，該第二收音器具有一利用磁吸效果而固定於該傳動箱的第二磁吸部、一連接於該第二磁吸部的第二指向收音部，及一電連接於該第二指向收音部且用以提供電力的第二儲電部。
4. 如請求項1所述以聲波檢測之金屬磨耗檢測系統，還包含一與該機具裝置及該處理單元電連接的保護單元，該保護單元用以依據該運算模組比對的結果，控制該工具機或該傳動箱執行特定應變動作。