TWM589604U - 刀庫用刀具設定裝置 - Google Patents

Abstract

本創作提供一種刀庫用刀具設定裝置，包含一基座、一刀具主軸、一光學量測單元，以及一計算處理單元，其中基座設有可於第一方向位移的第一滑台和可於第二方向位移的第二滑台，刀具主軸設在第二滑台而可接設待測的刀具，而光學量測單元設於第一滑台，光學量測單元可發出光束，待測的刀具可隨刀具主軸旋轉。在第一滑台位移至刀具和光束相對，且第二滑台位移以帶動刀具主軸位移至刀具的待測部位被光束掃到，以產生一量測訊號由計算處理單元接收，並由計算處理單元轉換為待測部位對應之尺寸或缺陷，藉此構成本創作。

Description

刀庫用刀具設定裝置

本創作係關於一種刀庫用刀具設定裝置，尤指一種可藉由光學感測而得知刀具待測部位之尺寸或缺陷之刀具設定裝置。

如圖1所示，為從刀庫取出之端銑刀1裝設於加工頭2後，預備對平台3上所設之工件4進行加工之示意，圖中所示之端銑刀1，若其實際刀長L1是100mm，但設定刀長L2依所在之刀庫誤設為60mm者，端銑刀1便會因設定錯誤而有40mm的餘長，端銑刀1若照設定刀長L2而隨加工頭2下移，必然會造成撞刀的情形。因此，加工機所使用的刀具，特別為刀具是有刀庫存放者，若刀具沒有經過實際刀具設定的過程，便無法得知刀庫中特定位置所放置之刀具的實際尺寸，而有前述刀具使用時撞刀的危險發生。

此外，如前述端銑刀1之刀具，其在加工過程中因切削工件而必然造成磨耗或損傷，如所述刀具的磨耗或損傷輕微，操作者是無法從刀具本身可以查覺，而若刀具在此情形下繼續使用，不免會導致工件的加工精準度降低，進而造成加工製程中的不良率增加的問題。

因此，如何解決上述習用刀具設定的問題者，即為本創作之主要重點所在。

為解決上述課題，本創作提供一種刀庫用刀具設定裝置，主要可對刀具進行光學量測，以得知所測之刀具的尺寸，以及使用後的磨耗情形。

本創作之一項實施例提供一種刀庫用刀具設定裝置，其包含一基座、一刀具主軸、一光學量測單元，以及一計算處理單元，基座設有一可於一第一方向位移之第一滑台，且有一可於一第二方向位移之第二滑台，第一方向和第二方向相互垂直。刀具主軸設於第二滑台，待測之刀具可接設於刀具主軸且被驅動旋轉。光學量測單元設於第一滑台，光學量測單元可發出一光束，刀具可隨所架設之刀具主軸旋轉，並位移第一滑台至刀具和光束相對，且位移第二滑台以帶動刀具主軸位移至刀具的待測部位被光束掃到，以產生一量測訊號，由電性連接光學量測單元的計算處理單元接收量測訊號後，轉換為刀具之待測部位對應之尺寸或缺陷。

藉此，在不藉由加工機之操作下，本創作之刀庫用刀具設定裝置能對刀具進行尺寸或缺陷的量測，其中所述的尺寸量測可以是刀具初始使用時之刀具尺寸設定，例如是刀具的長度和直徑等尺寸，而當刀具在使用過之後也能監測刀具的磨損情形，讓操作者能即時判斷所用的刀具是否需拆下維修或更換新品，除了讓刀具在使用的過程中不會有撞刀的危險發生外，也能藉由刀具磨損情形的監測以確保工件加工之精準度，進而避免工件加工製程之不良率增加的情形發生。

為便於說明本創作於上述新型內容一欄中所表示的中心思想，茲以具體實施例表達。實施例中各種不同物件係按適於列舉說明之比例，而非按實際元件的比例予以繪製，合先敘明。

請參閱圖2至圖10所示，本創作提供一種刀庫用刀具設定裝置100，其係包含一基座10、一刀具主軸20、一光學量測單元30，以及一計算處理單元40，其中：

所述基座10，其設有一第一滑台和一第二滑台，第一滑台可於一第一方向位移，第二滑台可於一第二方向位移，第一方向和第二方向相互垂直。於本實施例中，第一滑台為橫向滑台50，第二滑台為縱向滑台60，而第一方向為水平方向，第二方向為垂直方向，故本實施例之橫向滑台50可在基座10上水平位移，且本實施例之縱向滑台60則位在橫向滑台50的上方，且縱向滑台60可在基座10上垂直位移。本實施例之基座10，係以立式之基座為例，故第一滑台為橫向滑台50，而第二滑台為縱向滑台60；但若基座10為臥式時，第一滑台和第二滑台的橫縱方向則互換，故第一滑台和一第二滑台不以上述實施例之方向為限定。

所述刀具主軸20，其設於縱向滑台60，待測之刀具70可接設於刀具主軸20，且刀具70可被刀具主軸20所驅動旋轉，所述刀具70主要為銑刀，特於本實施例中指的是端銑刀。

於本實施例中，基座10設有二橫向滑軌11，此二橫向滑軌11為水平設置，基座10並在二橫向滑軌11間設有一橫向螺桿12，且於橫向螺桿12的一端設有一第一伺服馬達13。本實施例之橫向滑台50係以複數滑塊51設置在二橫向滑軌11而可滑動，此時橫向滑台50即可在基座10水平位移，且橫向滑台50設有一第一螺帽52，第一螺帽52設於橫向螺桿12而可螺動，故當第一伺服馬達13驅動橫向螺桿12轉動時，會經第一螺帽52帶動橫向滑台50呈步進移動。

於本實施例中，基座10並設有二縱向滑軌14，此二縱向滑軌14為垂直設置，基座10在二縱向滑軌14間設有一縱向螺桿15，且於縱向螺桿15的一端設有一第二伺服馬達16。本實施例之縱向滑台60，係以複數滑塊61設置在二縱向滑軌14而可滑動，此時縱向滑台60即可在基座10垂直位移，且縱向滑台60設有一第二螺帽62，第二螺帽62為可螺動地設在縱向螺桿15，當第二伺服馬達16驅動縱向螺桿15轉動時，會經第二螺帽62帶動縱向滑台60呈步進移動。

於本實施例中，刀具主軸20旁設有一驅動馬達21，驅動馬達21連結一傳動皮帶輪211，而刀具主軸20連結一從動皮帶輪22，此從動皮帶輪22是位在傳動皮帶輪211旁，傳動皮帶輪211和從動皮帶輪22是以一傳動皮帶23所連結，當驅動馬達21驅動傳動皮帶輪211轉動時，經由傳動皮帶23帶動從動皮帶輪22轉動，即可帶動刀具主軸20旋轉。

所述光學量測單元30，其係設於橫向滑台50上，光學量測單元30可以發出一光束LB(Light Beam)。於本實施例中，光學量測單元30包括一發射部31和一接收部32，光束LB為發射部31朝接收部32所發出，且光束LB掃到刀具70並由接收器32接收後，接收器便會產生量測訊號S。 較佳地，所述光束LB於本實施例中為雷射光，意即光學量測單元30於本實施例為雷射光感測型態，但不以此為限，例如紅外線或等效之光束亦可。所述計算處理單元40，其係電性連接於光學量測單元30(如圖4所示)，計算處理單元40可接收量測訊號S，並在接收後經由訊號轉換為所述待測部位對應之尺寸，或者是刀具70之缺陷。

於本實施例中，刀具70是被固定在一夾頭71，而在橫向滑台50設有一置刀架53，此置刀架53於本實施例中在一端具有一夾刀部531，此夾刀部531可夾住夾頭71以暫時定位刀具70於置刀架53。

本實施例之刀庫用刀具設定裝置100實際進行刀具設定時，係由一換刀機構80從刀庫90中將刀具70取出，此時置刀架53隨著橫向滑台50水平位移，並以夾刀部531靠向換刀機構80而夾取刀具70之夾頭71(如圖5所示)，之後換刀機構80便離開刀庫用刀具設定裝置100。接著，置刀架53並隨著橫向滑台50水平位移，直至夾頭71移至刀具主軸20下方而和刀具主軸20呈上下對準(如圖6所示)，之後刀具主軸20再隨著縱向滑台60下移至接合夾頭71，而此時夾頭71也從夾刀部531脫離，即可固定刀具70在刀具主軸20上。

承上，驅動馬達21驅動刀具主軸20轉動，此時刀具70也隨著所架設之刀具主軸20而旋轉，且刀具70並隨橫向滑台50水平位移至和光束LB呈上下相對(如圖7所示)，並且可由縱向滑台60的縱向位移而帶動刀具主軸20下移，直至刀具70的待測部位被光束LB掃到，以產生一量測訊號S。

所述待測部位例如為刀具70的底端，經由光束LB掃在刀具70的底端後(如圖8所示)，所產生的量測訊號S即為縱向滑台60對應刀具70之長度之縱向位移的行程，藉此產生對應刀具70長度的量測訊號S，並由計算處理單元40接收後轉換為刀具70的長度。

所述待測部位又例如為刀具70於底端的環周，係當光束LB掃在刀具70的底端而測得刀具70的長度後，刀具70可隨橫向滑台50而略為側移，且隨縱向滑台60而稍微下降(如圖9所示)，再由橫向滑台50帶著光束LB靠向刀具70底端的環周(如圖10所示)，而當光束LB掃在刀具70底端的環周後，所產生的量測訊號S即為橫向滑台50對應刀具70之長度之橫向位移的行程，藉此產生對應刀具70直徑的量測訊號S，並由計算處理單元40接收後轉換為刀具70的直徑。

由上述之說明不難發現本創作之特點，在於：

1.當初次使用之刀具70欲放入加工機之刀庫時，可藉由刀具主軸20將刀具70固定後，透過第一滑台和第二滑台一者水平位移而另一者垂直位移，而使刀具70被光學量測單元30之光束LB掃過後，由計算處理單元40接收量測訊號S並轉換為刀具70的長度或直徑等尺寸，使放置於刀庫的每一把刀具70的尺寸都能確定，以避免因尺寸設定錯誤而造成加工製程中撞刀的情形發生，以確保刀具70在加工製程中具有一定的安全性和效率。

2. 若當刀具70在使用過之後，刀具70如有磨損的情形下，可再將刀具70由光學量測單元30之光束LB掃過，由計算處理單元40接收量測訊號S並轉換為刀具70的長度或直徑等尺寸，讓操作者能知道刀具70在加工後的尺寸以及損耗情況，以即時判斷是否需拆下維修或更換新品，能此刀具70磨損情形的監測以確保工件加工之精準度，避免工件加工製程之不良率增加的情形發生。

必須說明的是，本創作之刀庫用刀具設定裝置100，其所包含之基座10和刀具主軸20看似可由加工機之機座和加工主軸所取代，然而若是前述刀具70的檢測是由加工機之機座和加工主軸來代動，將造成工件加工停滯的情形而延遲加工進度。而本創作之刀庫用刀具設定裝置100是獨立於加工機之機座和加工主軸而設，以免量測刀具70的過程對加工機之加工作業的效率造成降低的影響。

以上所舉實施例僅用以說明本創作而已，非用以限制本創作之範圍。舉凡不違本創作精神所從事的種種修改或變化，俱屬本創作意欲保護之範疇。

[習用部分] 1‧‧‧端銑刀 2‧‧‧加工頭 3‧‧‧平台 4‧‧‧工件 L1‧‧‧實際刀長 L2‧‧‧設定刀長 [本案部分] 100‧‧‧刀庫用刀具設定裝置 10‧‧‧基座 11‧‧‧橫向滑軌 12‧‧‧橫向螺桿 13‧‧‧第一伺服馬達 14‧‧‧縱向滑軌 15‧‧‧縱向螺桿 16‧‧‧第二伺服馬達 20‧‧‧刀具主軸 21‧‧‧驅動馬達 211‧‧‧傳動皮帶輪 22‧‧‧從動皮帶輪 23‧‧‧傳動皮帶 30‧‧‧光學量測單元 31‧‧‧發射部 32‧‧‧接收部 40‧‧‧計算處理單元 50‧‧‧橫向滑台 51‧‧‧滑塊 52‧‧‧第一螺帽 53‧‧‧置刀架 531‧‧‧夾刀部 60‧‧‧縱向滑台 61‧‧‧滑塊 62‧‧‧第二螺帽 70‧‧‧刀具 71‧‧‧夾頭 80‧‧‧換刀機構 90‧‧‧刀庫 LB‧‧‧光束 S‧‧‧量測訊號

圖1係習用端銑刀預備對工件進行加工之示意圖。 圖2係為本創作實施例之刀庫用刀具設定裝置搭配刀庫裝設之示意圖。 圖3係為本創作實施例之刀庫用刀具設定裝置之立體外觀圖。 圖4係為本創作實施例之光學量測元件和計算處理單元電性連接示意圖。 圖5係為本創作實施例之刀庫用刀具設定裝置以置刀架移向換刀機構取刀之示意圖。 圖6係圖5之置刀架在取刀後往右側位移至刀具和上方之刀具主軸上下對準之示意圖，此時刀具主軸下移並接著對夾頭接合以定位刀具。 圖7係圖6之刀具和光束呈上下相對之示意圖，圖中刀具主軸帶著所定位之刀具上移至初始位置，而光學量測元件隨橫向滑台左移至光束位在刀具的正下方。 圖8係圖7之刀具隨刀具主軸下移至其底端被光束掃到之示意圖，圖中的刀具被刀具主軸驅動而在旋轉狀態。 圖9係圖8之刀具隨刀具主軸再下移且光學量測元件隨橫向滑台略向右移之示意圖，圖中的刀具被刀具主軸驅動仍在旋轉狀態。 圖10係圖9之光學量測元件隨橫向滑台往左回移至刀具底端的環周被光束掃到之示意圖，圖中的刀具被刀具主軸驅動仍在旋轉狀態。

100‧‧‧刀庫用刀具設定裝置

10‧‧‧基座

11‧‧‧橫向滑軌

12‧‧‧橫向螺桿

13‧‧‧第一伺服馬達

14‧‧‧縱向滑軌

15‧‧‧縱向螺桿

16‧‧‧第二伺服馬達

20‧‧‧刀具主軸

21‧‧‧驅動馬達

211‧‧‧傳動皮帶輪

22‧‧‧從動皮帶輪

23‧‧‧傳動皮帶

30‧‧‧光學量測單元

31‧‧‧發射部

32‧‧‧接收部

50‧‧‧橫向滑台

51‧‧‧滑塊

52‧‧‧第一螺帽

53‧‧‧置刀架

531‧‧‧夾刀部

60‧‧‧縱向滑台

61‧‧‧滑塊

62‧‧‧第二螺帽

70‧‧‧刀具

71‧‧‧夾頭

LB‧‧‧光束

Claims (9)

1. 一種刀庫用刀具設定裝置，其係包含： 一基座，其設有一可於一第一方向位移之第一滑台，且設有一可於一第二方向位移之第二滑台，該第一方向和該第二方向相互垂直； 一刀具主軸，其設於該第二滑台，待測之刀具可接設於該刀具主軸； 一光學量測單元，設於該第一滑台，該光學量測單元可發出一光束，所述刀具可隨所架設之刀具主軸旋轉，並位移該第一滑台至所述刀具和所述光束相對，且位移該第二滑台以帶動該刀具主軸位移至所述刀具的待測部位被該光束掃到，以產生一量測訊號；以及 一計算處理單元，電性連接該光學量測單元，以接收該量測訊號後轉換為所述待測部位對應之尺寸或缺陷。
2. 如請求項1所述之刀庫用刀具設定裝置，其中，所述刀具被固定在一夾頭，而該第一滑台設有一置刀架，該置刀架具有一夾刀部可夾住該夾頭以暫時定位所述刀具，由該置刀架隨該第一滑台位移至該夾頭和該刀具主軸對準後，該刀具主軸隨該第二滑台位移至接合該夾頭，以固定所述刀具在該刀具主軸上。
3. 如請求項1所述之刀庫用刀具設定裝置，其中，所述光學量測單元包括一發射部和一接收部，該光束為該發射部朝該接收部所發出，且該光束掃到所述刀具並由該接收器接收後產生該量測訊號。
4. 如請求項1所述之刀庫用刀具設定裝置，其中，該光束為雷射光。
5. 如請求項1或2所述之刀庫用刀具設定裝置，其中，該第一滑台為一橫向滑台，該第二滑台為一縱向滑台，該第一方向為水平方向，該第二方向為垂直方向，該基座設有二為水平設置之橫向滑軌，該橫向滑台係以複數滑塊可滑動地設置在該二橫向滑軌，俾供該橫向滑台可於該基座水平位移。
6. 如請求項5所述之刀庫用刀具設定裝置，其中，該基座在該二橫向滑軌間設有一橫向螺桿，且於該橫向螺桿的一端設有一第一伺服馬達，該橫向滑台設有一第一螺帽可螺動地設於該橫向螺桿，該第一伺服馬達驅動該橫向螺桿轉動，且經該第一螺帽而帶動該橫向滑台步進移動。
7. 如請求項5所述之刀庫用刀具設定裝置，其中，該基座設有二為垂直設置之縱向滑軌，該縱向滑台係以複數滑塊可滑動地設置在該二縱向滑軌，俾供該縱向滑台可於該基座垂直位移。
8. 如請求項7所述之刀庫用刀具設定裝置，其中，該基座在該二縱向滑軌間設有一縱向螺桿，且於該縱向螺桿的一端設有一第二伺服馬達，該縱向滑台設有一第二螺帽可螺動地設於該縱向螺桿，該第二伺服馬達驅動該縱向螺桿轉動，且經該第二螺帽而帶動該縱向滑台步進移動。
9. 如請求項1所述之刀庫用刀具設定裝置，其中，該刀具主軸旁設有一驅動馬達，該驅動馬達連結一傳動皮帶輪，而該刀具主軸連結一位在該傳動皮帶輪旁之從動皮帶輪，該傳動皮帶輪和該從動皮帶輪以一傳動皮帶連結，而由該驅動馬達經該傳動皮帶而帶動該刀具主軸旋轉。

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