TWM596341U

TWM596341U - 機台檢測系統

Info

Publication number: TWM596341U
Application number: TW108216665U
Authority: TW
Inventors: 賴歆儒; 陳俊廷; 楊勝安
Original assignee: 新代科技股份有限公司
Priority date: 2019-12-16
Filing date: 2019-12-16
Publication date: 2020-06-01

Abstract

一種機台檢測系統，包括機台及安裝於機台的第二編碼器，其中機台至少包括控制器、馬達、床台及第一編碼器。其中控制器用以設定檢測模式並發出命令至馬達；馬達接收由控制器傳送的命令以帶動床台相對於機台移動時產生實際位移；以及第一編碼器，用以檢測馬達以獲得馬達的馬達回授數值，並由第一編碼器將馬達回授數值傳送至控制器。第二編碼器用以檢測床台的實際位移，並將此實際位移由第二編碼器傳送至控制器，其中控制器比較命令及馬達回授數值以得到電控設定，以及比較馬達回授數值及實際位移而得到機械誤差。

Description

機台檢測系統

本創作關於一種機台檢測技術領域，特別是關於一種利用編碼器安裝在機台上對機台做出機或是年檢的檢測系統。

目前工具機於出機前或是定期檢查時，會經過一系列檢驗標準，其中測試機械性能之一的循圓測試，可以用來計算兩個線性軸運動所產生的圓軌跡造成的雙圓誤差、真圓度及圓內縮量，以瞭解工具機的運段精準度。其中，循圓測試儀器價格高，且在應用上有許多缺陷例如：量測時僅可做一平面的全圓測試，其餘平面只可執行局部圓弧測試；會受到單邊軸向行程限制循圓大小；依需求需購買不同尺寸的伸縮棒，且需定期做長度校正；或是循圓測試儀器與CNC控制器為分開獨立的系統，需另外與電腦連線。

另一種循圓測試儀則是動態循機儀，以二維光學格點版與光學掃描頭組成，可以量測在高速度下任意形狀的2D運動軌跡，以分析高解析度下的運動狀況。但此種動態循機儀除了價格昂貴之外，架設不易，亦需額外連接至訊號擷取盒及電腦，且儀器損壞率高，當量測不同平面時，還需將其拆除並且重新安裝。

由上述可知，現有量測器材於檢測時，首先要將機台上的治具及加工工件拆除。接著，需選定特定位置進行多次測試來確認有無干涉，才不會造成器材損壞。然而，量測後需要調整機台時，需要拆除所有鈑金及量測器材才能進行修正，修正後則需要重新安裝量測器材。另外，上述兩種量測器材與控制器是分別獨立分開的系統，無論是循圓測試儀器或是動態循機儀無法得到控制器命令及馬達回授，因此在每一次檢測時，會假設命令是固定的，導致分析上有限制，無法區分為電控或機構問題。

為了解決上述的技術問題，本創作之一目的在於提供一種機台檢測系統，其利用控制器設定檢測模式及發出命令至馬達，馬達帶動床台相對於機台進行移動，第一編碼器檢測馬達以得到馬達的回授數值，並將此馬達回授數值傳送至控制器，第二編碼器檢測床台的實際位移，並將此實際位移傳送至控制器，利用控制器比較命令與馬達回授數值得到電控設定及比較馬達回授數值及床台的實際位移得到機械誤差，進一步的對機台進行電控問題排查及判斷是否要於控制器進行自動補償。

本創作的再一目的在於提供一種機台檢測系統及其檢測方法，利用檢測結果與出機時，計算出的機械誤差進行比較，若有異常，可用來排查是否存在機械誤差的差異，以便後續於控制器做自動補償處理。

本創作的又一目的在於提供一種機台檢測系統及其檢測方法，利用控制器與雲端結合，將檢測數據上傳至雲端，定期追蹤，使其成為機台健康管理中的一環。

根據上述目的，本創作揭露一種機台檢測系統，包括機台及安裝於機台的第二編碼器，其中機台至少包括控制器、馬達、床台及第一編碼器。其中控制器用以設定檢測模式並發出命令至馬達；馬達接收由控制器傳送的命令以帶動床台相對於機台移動時產生實際位移；以及第一編碼器，用以檢測馬達以獲得馬達的馬達回授數值，並由第一編碼器將馬達回授數值傳送至控制器。第二編碼器用以檢測床台的實際位移，並將此實際位移由第二編碼器傳送至控制器，其中控制器比較命令及馬達回授數值以得到電控設定，以及比較馬達回授數值及實際位移而得到機械誤差。

根據上述機台檢測系統，本創作還揭露一種機台檢測方法，其步驟包括:設定機台的檢測模式並發出命令；由馬達接收命令以帶動床台相對於機台移動以產生實際位移；檢測馬達以獲得馬達的馬達回授數值；回傳馬達回授數值至控制器；檢測床台相對機台移動所產生的實際位移；以比較命令及馬達回授數值以得到電控設定及比較馬達回授數值及實際位移以得到機械誤差。

以下提供本創作具體實施例的詳細內容說明，然而本創作並不受限於下述實施例，且本創作中的圖式均屬於示意圖式，主要意在表示各模組之間的連接關係，於此實施方式搭配各圖式作詳細說明如下。

首先請參考圖1。圖1為根據本創作所揭露的技術，表示機台檢測系統的方塊示意圖。在圖1中，機台檢測系統1包括機台10及第二編碼器20，其中第二編碼器20安裝於機台10上。機台10包括控制器102、馬達104、第一編碼器106及床台108，其中，控制器102用以設定機台10的檢測模式，以決定床台108的不同運動軌跡，並且發出命令至馬達104。要說明的是，在本創作的實施例中，控制器102指的是CNC控制器 (computer numerical controller)，在此說明書中則是簡稱為控制器102。床台108的運動軌跡可以是橢圓、矩形或是多邊形運動軌跡。馬達104接收由控制器102所傳送的命令，根據此命令來驅動床台108相對於機台10移動以產生實際位移。第一編碼器106用以檢測馬達104以獲得馬達104的馬達回授數值，並由第一編碼器106將馬達回授數值傳送至控制器102。此外，第一編碼器106與馬達104的連接關係及其連接方式均為現有技術，也並非本創作的主要技術特徵，故不多加陳述。此外，在本創作中所揭露的檢測模式可以是循圓模式、至少一個特定圖型檢測模式或是使用者自定義檢測模式。

第二編碼器20用以檢測床台108的實際位移，並且將此實際位移由第二編碼器20傳送至控制器102。在本創作的實施例中，第二編碼器20可以是光學尺、磁性尺或磁環。因此，根據以上所述，控制器102比較命令及馬達回授數值可以得到電控設定；同時，控制器102也將馬達104的馬達回授數值及床台108的實際位移進行比較以得到機械誤差。而控制器102可以根據上述所得到的電控設定和機械誤差與機台10在出機的初始期檢測所計算得到的電控設定及機械誤差來比較以排查電控或是機械誤差問題以及決定是否要針對機台10進行自動補償程序。在此，機械誤差包含皮帶打滑、軸向組裝誤差、尖角現象或螺桿背隙。

又於本創作的另一較佳實施例中，如圖2所示。機台檢測系統1更包含雲端30與機台10通訊連接，具體來說是將機台10中的控制器102與雲端30通訊連接，使得控制器102可以將上述的床台108的運動軌跡、電控設定及機械誤差上傳並儲存於雲端30，亦可以由雲端30將上述的床台108的運動軌跡、電控設定及機械誤差做為參考數值並下載至控制器102來使用。於另一較佳實施例中，控制器102亦可以將檢測模式、電控設定與機械誤差儲存於雲端30中，因此當控制器102需要使用這些參數時，使用者可以再由雲端30下載。在本創作中，利用雲端30可以針對上述這些數據進行定期更新、追蹤，使其成為機台系統健康管理中的一環。

根據以上所述，本創作還揭露一種機台檢測方法，請參考圖3。圖3是根據本創作所揭露的技術，表示機台檢測方法的步驟流程圖。在以下陳述圖3時同時配合圖1一併說明。在圖3中，機台檢測步驟包括：步驟50：設定機台的檢測模式並發出命令。在此步驟中，由使用者設定機台10的檢測模式，以決定床台108的不同運動軌跡，其中檢測模式可以是循圓模式、特定圖型檢測模式或是使用者自定義檢測模式，而運動軌跡可以是橢圓、矩形或是多邊形運動軌跡。控制器102根據使用者在機台10所設定的檢測模式來發出命令。於本創作的另一較佳的實施例中，利用檢測模式在機台10的初始期檢測機台10的電控設定及機械誤差。而這些檢測模式、電控設定及/或機械誤差可以儲存於雲端30(如圖2所示)，亦可以在後續的定期檢測時，將上述這些數據由雲端30下載而做為參考數值。

接著，步驟52：由馬達接收命令。在此步驟中，馬達104接收由控制器10所發出的命令。步驟54：床台相對於機台移動以產生實際位移。在此步驟中，由控制器102傳送命令給馬達104之後，馬達104根據該命令帶動床台108相對於機台10移動以產生實際位移。接著，步驟56：檢測馬達以獲得馬達的馬達回授數值。在此步驟中，馬達回授值是由第一編碼器106檢測馬達104所得到。步驟58：將馬達回授數值回傳至控制器。在此步驟中，是由第一編碼器106將馬達回授數值回傳至控制器102。緊接著，步驟60：檢測床台相對機台移動時所產生的實際位移。於此步驟中，利用安裝於機台10的第二編碼器20來檢測機台10移動時所產生的實際位移。

最後於步驟62：比較命令及馬達回授數值以得到電控設定以及比較馬達回授數值及實際位移以得到機械誤差。在此步驟中，控制器102將命令及馬達回授數值進行比較以得到電控設定並對馬達回授數值及實際位移比較以得到機械誤差。

因此，使用者可以將機台10在出機的初始期檢測所計算得到的電控設定及機械誤差來與前述步驟62所得到的電控設定及機械誤差來比較，若有異常，則可以根據電控設定的差異以排查是否為電控問題，或是根據機械誤差來判斷是否要針對機台10進行自動補償程序。

根據本創作所揭露的機台檢測系統及機台檢測方法可以解決在現有技術中，檢測儀器都是獨立於控制器的系統外，透過實際加工檢測機台的精度，但是因為無法取得控制命令及機台的實際位移，因此現有的檢測儀器都會預設其命令是相同的，因此，當機台10發生問題的時候無法區分是電控問題或是實際的機械誤差。而利用本創作所揭露的技術特徵是將命令與馬達回授數值比較得到的電控設定來進行排查，並且將馬達回授數值與床台108相對於機台10移動時所產生的實際位移比較以得到機械誤差，藉由機械誤差來判斷是否要於控制器102進行自動補償。此種在機台10上安裝第二編碼器20的技術手段可以快速的全行程檢測，以提升產品的穩定性及性能，並且大幅降低檢測機台的困難度。

以上所述僅為本創作較佳的實施方式，並非用以限定本創作權利的範圍；同時以上的描述，對於相關技術領域中具有通常知識者應可明瞭並據以實施，因此其他未脫離本創作所揭露概念下所完成之等效改變或修飾，應均包含於申請專利範圍中。

1:機台檢測系統 10:機台 102:控制器 (CNC控制器) 104:馬達 106:第一編碼器 108:床台 20:第二編碼器 30:雲端步驟50-步驟62:機台檢測步驟流程

圖1是根據本創作所揭露的技術，表示機台檢測系統的方塊示意圖。圖2是根據本創作所揭露的技術，表示機台檢測系統的另一實施例的方塊示意圖。圖3是根據本創作所揭露的技術，表示機台檢測方法的步驟流程圖。

1:機台檢測系統

10:機台

102:控制器(CNC控制器)

104:馬達

106:第一編碼器

108:床台

20:第二編碼器

Claims

一種機台檢測系統，包括：一機台，包括：一控制器，用以設定一檢測模式並發出一命令至一馬達；該馬達，接收由該控制器所傳送的該命令以驅動一床台移動；該床台，由該馬達帶動該床台相對於該機台移動時產生一實際位移；以及一第一編碼器，用以檢測該馬達以獲得該馬達的一馬達回授數值，並由該第一編碼器將該馬達回授數值傳送至該控制器；以及一第二編碼器，安裝於該機台，用以檢測該床台的該實際位移，並將該實際位移由該第二編碼器傳送至該控制器，其中，該控制器比較該命令及該馬達回授數值以得到一電控設定，及比較該馬達回授數值及該實際位移比較以得到一機械誤差。
如申請專利範圍第1項所述的機械床台檢測系統，其中該第二編碼器為一光學尺、一磁性尺或一磁環。
如申請專利範圍第1項或第2項所述的機台檢測系統，其中該控制器與一雲端連接，該控制器將該電控設定及該機械誤差上傳至該雲端儲存。
如申請專利範圍第3項所述的機台檢測系統，其中該控制器可由該雲端讀取已儲存的該電控設定及該機械誤差做為一參考數值。
如申請專利範圍第1項所述的機台檢測系統，其中該檢測模式為一循圓模式、至少一特定圖型檢測模式或是一使用者自定義檢測模式。
如申請專利範圍第1項所述機台檢測系統，其中該控制器根據該電控設定及該機械誤差對該機台進行一自動補償程序。