WO2019210460A1 - Machine tool and related machine tool system - Google Patents

Machine tool and related machine tool system Download PDF

Info

Publication number
WO2019210460A1
WO2019210460A1 PCT/CN2018/085313 CN2018085313W WO2019210460A1 WO 2019210460 A1 WO2019210460 A1 WO 2019210460A1 CN 2018085313 W CN2018085313 W CN 2018085313W WO 2019210460 A1 WO2019210460 A1 WO 2019210460A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
machine tool
workpiece
machining
tool
controller
Prior art date
Application number
PCT/CN2018/085313
Other languages
French (fr)
Inventor
Kwan Wing Lee
Chin Hung Ricky LAM
Original Assignee
Tti (Macao Commercial Offshore) Limited
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tti (Macao Commercial Offshore) Limited filed Critical Tti (Macao Commercial Offshore) Limited
Priority to PCT/CN2018/085313 priority Critical patent/WO2019210460A1/en
Publication of WO2019210460A1 publication Critical patent/WO2019210460A1/en

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23BTURNING; BORING
    • B23B39/00General-purpose boring or drilling machines or devices; Sets of boring and/or drilling machines
    • B23B39/14General-purpose boring or drilling machines or devices; Sets of boring and/or drilling machines with special provision to enable the machine or the drilling or boring head to be moved into any desired position, e.g. with respect to immovable work
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23QDETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
    • B23Q9/00Arrangements for supporting or guiding portable metal-working machines or apparatus
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25JMANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J5/00Manipulators mounted on wheels or on carriages
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B27WORKING OR PRESERVING WOOD OR SIMILAR MATERIAL; NAILING OR STAPLING MACHINES IN GENERAL
    • B27CPLANING, DRILLING, MILLING, TURNING OR UNIVERSAL MACHINES FOR WOOD OR SIMILAR MATERIAL
    • B27C5/00Machines designed for producing special profiles or shaped work, e.g. by rotary cutters; Equipment therefor
    • B27C5/10Portable hand-operated wood-milling machines; Routers
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62DMOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D63/00Motor vehicles or trailers not otherwise provided for
    • B62D63/02Motor vehicles
    • B62D63/04Component parts or accessories

Abstract

A machine tool (200) for machining a workpiece (10), having a movement means (206) for enabling the machine tool (200) to move on the workpiece (10) and a drive means (208) for driving the movement means (206). A machining mechanism (212) is arranged in the machine tool (200) to hold a tool element (250), operate the tool element (250) for machining the workpiece (10), and move the tool element (250) to selectively engage the tool element (250) with the workpiece (10). The machine tool (200) also includes a controller (202) arranged to control the drive means (208) and the machining mechanism (212) so as to machine the workpiece (10) based on a predetermined machining pattern.

Description

MACHINE TOOL AND RELATED MACHINE TOOL SYSTEM TECHNICAL FIELD

The invention relates to a machine tool that can operate semi-autonomously or autonomously.

BACKGROUND

Conventional manual machine tools such as drills, milling machines, or sanding machines, generally include a machining mechanism that is operated by the operator to machine the workpiece. Problems associated with these manual machine tools include inconsistent machining quality and significant safety risk to the operators. Also, these machine tools are dedicated for specific functions and so are not adapted for different types of machining works. Purchase, operation, and maintenance costs associated with manual machine tools are high.

Computer numerical control (CNC) machine tools operated by computers based on machine control commands can, to a certain extent, address the above problems with existing manual machine tools. But still, CNC machine tools generally include processing platforms with limited size, which constrains the maximum size of the workpiece that can be processed. The purchase, operation, and maintenance costs associated with CNC machine tools remain relatively high. Also, the CNC machine tools can be difficult to operate, and to program, especially for inexperienced operators.

SUMMARY OF THE INVENTION

In accordance with a first aspect of the invention, there is provided a machine tool for machining a workpiece, comprising: a movement means for enabling the machine tool to move on the workpiece; a drive means for driving the movement means; a machining mechanism arranged to hold a tool element, operate the tool element for machining the workpiece, and move the tool element, e.g., towards and away from the workpiece, to selectively engage the tool element with the workpiece; and a controller arranged to control the drive means and the machining mechanism so as to machine the workpiece based on a predetermined machining pattern. The controller may be implemented with one or more controllers, processors, microprocessors, etc. The predetermined machining pattern may include information associated with a position of the workpiece on which machining is required and information associated with the depth of machining required at specific positions.

The workpiece may be made of wood, cardboard, foam board, paper, plastic, fabric, metal, etc.

The machine tool may further include a position sensor, operably connected with the controller, for detecting reference markers arranged on or around the workpiece to determine a position of the machine tool on the workpiece. The position sensor may include any of optical sensor, an electromagnetic sensor, and an ultrasonic sensor. For example, the position sensor may be a laser-based sensor. Alternatively, they may include camera, LIDAR, magnetic sensors, EM-signal based sensors, etc.

In one embodiment, the position sensor is a signal transceiver. In this case, the reference markers may not actively emit any signals, but instead, reflect signals emitted from the signal transceivers. Alternatively, the reference markers may not reflect any signals, and the position sensors are arranged to recognize and identify the reference markers.

In one embodiment, the position sensor is a signal receiver and the reference markers are signal emitters.

Preferably, the controller is further arranged to control operation of the drive means and the machining mechanism based on the position determined by the position sensor.

The machine tool may also include a communication module arranged to communicate data, instruction, or command with an external control device. The external control device may be a computer, tablet, laptop, smart phone, etc. The external control device may be operably connected with a server, such as a cloud computing server.

The communication module preferably a wireless communication module arranged to communicate wirelessly with the external control device. For example, the wireless communication module may communicate with the external control device via communication links based on

Figure PCTCN2018085313-appb-000001
Wi-Fi, ZigBee, NFC, RFID, etc.

Preferably, the controller is arranged to receive, from the external control device, data associated with the predetermined machining pattern.

In one embodiment, the controller or the external control device is arranged to determine, from the data associated with the predetermined machining pattern, a machining path for the machine tool to travel, and the controller is arranged to control the machine tool to travel along the determined machining path.

In one embodiment, the controller or the external control device is arranged to determine, from the data associated with the predetermined machining pattern, a plurality of local machining areas on the workpiece, and the controller is arranged to control the machine tool to operate sequentially in the plurality of local machining areas. The controller may be arranged to control the machine tool to operate multiple passes in the local machining area before moving to the next local machining area.

Preferably, the machine tool further includes an extendible leg movable between: an extended configuration in which the extendible leg engages the workpiece to disengage the movement means from the workpiece, and a retracted configuration in which the extendible leg is spaced apart from the workpiece. The extendible leg may be moved by prime movers such as motor.

In one example, the extendible leg includes a generally planar base surface for engaging the workpiece. In some other examples, the base surface need not be planar, but can be curved. The base surface may be a roughened surface for enhancing the frictional contact with the workpiece.

Preferably, the extendible leg is arranged to be controlled by the controller to move between the extended configuration and the retracted configuration.

In one embodiment the machine tool also includes a motion sensor, operably connected with the controller, for detecting motion or orientation of the machine tool. The motion sensor may include a tilt sensor. For example, the motion sensor can be IMU, accelerometer, gyro, etc. The controller may be arranged to operate the extendible leg base on the detection of the motion sensor.

In one embodiment, the machine tool has the tool element attached. The tool element may be a bit, e.g., a drill bit, or a blade, knife, cutter, etc. The tool element may also be a grinding element, sanding element, shearing element, etc. The tool element is preferably removable and replaceable, such that the machine tool can be operated with different types of tool elements.

The movement means may include drive wheels, driven wheels, a continuous track driven by drive wheels, castors. Preferably, the wheels are omni-wheels.

The drive means includes a motor for driving the wheels.

Preferably, the tool holder and hence the tool element (if attached) is arranged, in plan view, within a footprint defined by the movement means.

The machine tool may include an interface, e.g., a receptacle, for coupling with a battery pack. The battery pack may have Lithium-based chemistry, and it may be adapted to operate with different power tools. Alternatively, the interface may be a port for receiving a power cable or a plug for connecting with an AC socket.

Preferably, the machine tool is portable. When not in use, the machine tool may be stowed away.

Preferably, the machine tool is a router arranged to receive different types of router bits. The machine tool can alternatively be of a different type.

In accordance with a second aspect of the invention, there is provided a machine tool system, comprising: a machine tool of the first aspect; and an external control device operably connected with the machine tool. The external control device may be a computer, tablet, laptop, smart phone, etc. The external control device may be operably connected with a server, such as a cloud computing server.

It is an object of the invention to address the above needs, to overcome or substantially ameliorate the above disadvantages or, more generally, to provide an improved machine tool that can be operated semi-autonomously or autonomously.

BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

Embodiments of the invention will now be described, by way of example, with reference to the accompanying drawings in which:

Figure 1 is an illustration of a machine tool system in accordance with one embodiment of the invention;

Figure 2A shows separately the machine tool in the machine tool system of Figure 1;

Figure 2B is a functional block diagram of the main functional modules in the machine tool of Figure 2A;

Figure 3 is a general functional block diagram of the external control device in the machine tool system of Figure 1;

Figure 4A is a schematic diagram illustrating operation of the machine tool system of Figure 1;

Figure 4B is another schematic diagram illustrating operation of the machine tool system of Figure 1;

Figure 5A is an illustration showing the machine tool of Figure 2A, in which the extendible legs are in a retracted configuration and a wheel fell into a carved region of the workpiece; and

Figure 5B is an illustration showing the machine tool of Figure 2A, in which the extendible legs are in an extended configuration and the wheel lifted from a carved region of the workpiece.

Figure 6 is an illustration showing a machine tool according to another embodiment of the invention.

DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENT

Figure 1 illustrates a machine tool system 100 in accordance with one embodiment of the invention. The system 100 includes a machine tool 200 arranged to machine a workpiece 10 supported on a surface 20, such as a table. The workpiece 10 may be made of, for example, wood, cardboard, foam board, paper, synthetic fiber, plastic, fabric, or metal. In this embodiment, the machine tool 200 is a router-type tool. The machine tool 200 is sized and arranged to be portable, and it can operate semi-autonomously or autonomously to travel on the workpiece 10 to perform machining works. The system 100 also includes an external control device 300 that communicate data, instructions, or commands with the machine tool 200 for performing machining works. The external control device 300 may be in the form of a laptop, tablet, smart phone, computer, etc., preferably installed with a dedicated software or application for interacting with the machine tool 200. A communication link CL1 formed between the machine tool 200 and the external control device 300 during operation is preferably a wireless communication link. The wireless communication link may be based on

Figure PCTCN2018085313-appb-000002
Wi-Fi, ZigBee, NFC, RFID, etc. The external control device 300 may also be connected with a remote server 400, such as a cloud computing server, through a wired or wireless communication link CL2, for communicating, storing and/or retrieving data, instructions, and commands.

Figures 2A and 2B illustrate the machine tool 200 in the machine tool system 100 of Figure 1. As illustrated, the machine tool 200 includes a movement means  206 for enabling the machine tool 200 to move on the workpiece 10, and a drive means 208 that can be controlled for driving the movement means 206. The movement means 206 of the machine tool 200 can be two or more drive wheels, driven wheels, rollers, endless tracks driven by drive wheels, castors, etc. In this embodiment, the movement means 206 includes 4 omni-wheels 206W that are separated by an angular separation of 90 degrees in plan view, forming two pairs of opposing omni-wheels 206W. The drive means 208 can be any type of and any number of prime movers. In one example, the drive means 208 are motors, the number of which is the same as or less than the number of wheels 206W. In this example, the drive means include four motors 208M, each arranged to control a respective omni-wheel 206W. The drive motors 208M may be arranged on a base of the machine tool 200.

A machining mechanism 212 is arranged in the machine tool 200, in a housing supported on the base, as shown in Figure 2A. The machining mechanism 212 includes a tool holder 212H for removably holding a tool element 250, a motor (not shown) arranged in the housing for driving the tool element 250 to machine the workpiece 10, and a mechanism (not shown) for moving the tool element 250 (optionally along with the tool holder 212H) towards and away from the workpiece 10, to selectively engage and disengage the tool element 250 with the workpiece 10, as well as to engage the tool element 250 with the workpiece 10 with different extent to perform different degrees of machining operation. Referring to Figure 2A, the base of the machine tool 200 includes a through-opening through which the tool element 250 can extend. Preferably, the mechanism moves the tool element 250 generally vertically when the machine tool 200 is arranged on a horizontal workpiece 10. The tool holder 212H may be in the form of a collet, chuck, etc. The tool element 250 may be a rotating type or a reciprocating type element. For example, the tool element 250 may be a bit (e.g., a drill bit) , a blade, knife, cutter, grinding element, sanding element, shearing element, etc. A user can change the tool element 250 for different applications. Preferably, the tool holder 212H and hence the tool element 250 (when attached) are arranged, in plan view, within a footprint defined by the wheels 206W. In this embodiment, the tool holder 212H and hence the tool element 250 (when attached) are arranged, in plan view, centrally of the footprint defined by the wheels 206W. As a result, the tool element 250 is generally shielded by the base during operation, providing improved safety. The base may also act to prevent or ameliorate agitation of dust and debris.

In this embodiment, the machine tool 200 also includes one or more extendible legs 214 movable between an extended configuration in which the legs 214 engage the workpiece 10 to disengage the movement means 206 from the workpiece 10, and a retracted configuration in which the legs 214 are spaced apart from (has minimal contact with) the workpiece 10 while the movement means 206 contact the workpiece 10. The extendible legs may be operably connected with a prime mover (not shown) , e.g., motor, for moving between the two configurations. In the present embodiment, the extendible legs 214 contain a generally planar base surface for engaging the workpiece 10. The base surface may be roughened for improving the frictional engagement with the workpiece 10 when in the legs 214 are in the extended configuration. The extendible legs 214 may be in the form of an annular ring, one or more strips, plates, etc.

The machine tool 200 has one or more sensors 216 for navigation or operation control. In one embodiment, the machine tool 200 has one or more position sensors for detecting reference markers arranged on the workpiece 10 or around the workpiece 10 to determine a position of the machine tool on the workpiece 10. The position sensors may be optical sensors, electromagnetic sensors, or ultrasonic sensors. The position sensors are preferably laser-based sensors, e.g., LIDAR, but can also be cameras, magnetic sensors, EM-signal based sensors, etc. The number of reference markers is preferably three or more, for triangulation to provide improved accuracy. The reference markers can be arranged on the workpiece 10 or outside the workpiece 10, as long as they can interact with the position sensors. In one embodiment, the position sensors are signal transceivers. The reference markers may reflect signals emitted from the signal transceivers, or alternatively, they may not and the position sensors are arranged to recognize and identify the reference markers using imaging and signal processing methods. In an alternative embodiment, the position sensors are signal receivers and the reference markers are signal emitters. In any case, the position sensors and the reference markers together provide a frame of reference for the machine tool 200. This allows movement of the machine tool 200 to be controlled. The machine tool 200 may alternatively or additionally include a motion sensor, such as IMU, accelerometer, gyro, etc., for detecting motion or orientation of the machine tool. Preferably, the motion sensor includes a tilt sensor.

A communication module 210 is arranged in the machine tool 200 for communicating data, instructions, and commands with the external control device 300. Preferably, the communication module 210 is arranged to receive, from the external control device 300, data associated with the predetermined machining pattern. The communication module 210 is preferably a wireless communication module arranged to communicate wirelessly with the corresponding communication module of the external control device 300. For example, the wireless communication module may communicate with the external control device 300 via communication links based on Bluetooth, Wi-Fi, ZigBee, NFC, RFID, etc.

The machine tool 200 has a controller 202 and a memory module 204, arranged in the housing of the machine tool 200, and operably connected with other functional modules of the machine tool 200 through one or more data and/or power buses, for controlling operation of the modules and hence the machine tool 200. The term “controller” here refers to an aggregate of elements or electronics that provide control function over the other module in the machine tool 200. The controller 202 may be formed by one or more CPU, MCU, microcontroller, Raspberry Pi module, etc. The memory module 204 can include volatile memory (such as RAM) , non-volatile memory (such as ROM, EPROM, EEPROM and flash memory) or both. The controller 202 and memory module 204 can receive, store and execute appropriate computer instructions, codes, process data, instructions, commands, etc. In this embodiment, the controller 202 arranged to control the drive means 208 and the machining mechanism 212 to machine the workpiece 10 based on a predetermined machining pattern. The predetermined machining pattern include information associated with a position of the workpiece 10 on which machining is required and information associated with the extent (e.g., depth) of machining required at specific positions. The controller 202 may control operation of the drive means 208 and the machining mechanism 212 based on the position determined by the sensors 216 including the one or more position sensors. More specifically, the controller 202 may control the direction, sense of rotation, and speed of rotation of each wheel 206W  independently to move the machine tool 200 along a desired travel path. The controller 202 may control the machining mechanism 212 to raise or lower the tool element 250 to selectively engage the tool element with the workpiece 10 and to control the extent of machining based on the predetermined machining pattern. The controller 202 may also control the movement of the extendible legs 214 between the extended configuration and the retracted configuration, e.g., based on the detection of the motion sensor.

In one embodiment, the machine tool 200 is arranged to receive data associated with the predetermined machining pattern from the external control deice 300. In this case, the controller 202 may determine, from the data associated with the predetermined machining pattern, a machining path for the machine tool 200 to travel, and the controller 202 is arranged to control the machine tool 200 to travel along the determined machining path. The controller 202 may alternatively or additionally determine, from the data associated with the predetermined machining pattern, multiple local machining areas on the workpiece 10, and control the machine tool 200 to operate sequentially in the local machining areas. The determination may be based on the size or location of the machining pattern on the workpiece 10. In one example, the controller may control the machine tool 200 to operate multiple passes in the same local machining area before moving to the next local machining area.

Figure 3 shows a functional block diagram of an exemplary information handling system embodying the external control device 300 of Figure 1. The information handling system 300 may have different configurations, and it generally comprises suitable components necessary to receive, store and execute appropriate computer instructions or codes. The main components of the information handling system 300 are a processing unit 302 and a memory unit 304. The processing unit 302 is a processor which may include one or more of: a CPU, an MCU, a microcontroller, Raspberry Pi module. The memory unit 304 may include a volatile memory unit (such as RAM) , a non-volatile memory unit (such as ROM, EPROM, EEPROM and flash memory) or both. The information handling system 300 may further include one or more input devices 306 such as a keyboard, a mouse, a stylus, a microphone, a tactile input device (e.g., touch sensitive screen) and a video input device (e.g., camera) . Through the input device, the user may input data associated with the workpiece 10 (e.g., dimension, material) , data associated with the desired machining pattern to be performed on the workpiece 10, control commands, instructions, etc. The user may input these data and information through a graphical user interface, a dedicated application, etc. The information handling system 300 may further include one or more output devices 308 such as one or more displays, speakers, disk drives, and printers. The displays may be a LCD display, a LED, OLED display or any other suitable display that may or may not be touch sensitive. The information handling system 300 may further include one or more disk drives 312 which may encompass solid state drives, hard disk drives, flash drives, optical drives and/or magnetic tape drives. A suitable operating system may be installed in the information handling system 300, e.g., on the disk drive 312 or in the memory unit 304 of the information handling system 300. The memory unit 304 and the disk drive 312 may be operated by the processing unit 302. The information handling system 300 also preferably includes a communication module 310 for establishing one or more communication links (not shown) with one or more other computing devices such as a server, personal computers, terminals, wireless or handheld computing devices. The communication module 310 may be a modem, a Network  Interface Card (NIC) , an integrated network interface, a radio frequency transceiver, an optical port, an infrared port, a USB connection, or other interfaces. The communication links may be wired or wireless for communicating commands, instructions, information and/or data. In the present embodiment, the communication link is preferably based on communication protocols associated with one or more of

Figure PCTCN2018085313-appb-000003
Wi-Fi, ZigBee, NFC, RFID, etc. Preferably, the processing unit 302, the memory unit 304, and optionally the input devices 306, the output devices 308, the communication module 310 and the disk drives 312 are connected with each other through a bus, a Peripheral Component Interconnect (PCI) such as PCI Express, a Universal Serial Bus (USB) , and/or an optical bus structure. In one embodiment, some of these components may be connected through a network such as the Internet or a cloud computing network. It should be noted that the information handling system 300 shown in Figure 3 is merely exemplary, and that different information handling systems 300 with different hardware and software configurations are equally applicable in the system of Figure 1.

The external control device 300 may be arranged to receive user inputs concerning the desired machining pattern, which includes shape, form, and extent (e.g., depth) of the machining operation. The external control device 300 can determine, from the data associated with the predetermined machining pattern, a machining path for the machine tool 200 to travel, and then pass the determined information to the controller 202 to allow the controller control the machine tool 200 to travel along the determined machining path. The external control device 300 may alternatively or additionally determine, from the data associated with the predetermined machining pattern, two or more local machining areas on the workpiece 10, and pass the determined information to the controller 202 so that the controller 202 controls the machine tool 200 to operate sequentially in the local machining areas.

Figures 4A and 4B illustrate exemplary operations of the machine tool system 100 of Figure 1. In these Figures, the dotted lines on the workpiece 10 represent a desired machining path/pattern.

In Figure 4A, the machine tool 200 is placed on the workpiece 10. The machine tool 200 is operably connected with the external control device 300 through a wireless communication link. In this example, reference markers 40 are placed at four corners of the workpiece 10. The position sensor (s) on the machine tool 200 can detect these reference markers 40, and their respective distances from the machine tool 200, to determine the position of the machine tool 200.

In operation, the user may need to first calibrate the position of the machine tool. This calibration step may be omitted in some embodiments. The calibration is performed by turning on the machine tool 200, activating the position sensors to determine the location of the machine tool 200 relative to the markers 40. Information or data related to the determined position or related to the distances of the tool 200 from the respective markers 40 can be transmitted to the external control device 300 through the communication link. The external control device 300 may include a software or application arranged to allow the user view, and adjust, a frame of reference defined by the system. Alternatively, the frame of reference can be defined by the controller 202, without using the external control device 300.

Once the calibration is performed, the user can then input or select a desired machining pattern that he/she wishes to produce on the workpiece 10. The input or selection may be performed using the input means at the external control device 300. In some examples, the user may retrieve desired machining pattern locally from the memory of the external control device 300, or even from the server 400 connected with the external control device 300.

Once the desired machining pattern is inputted or selected, the external control device 300 may then process the input or selection, to provide data associated with a predetermined machining pattern to be performed or operated by the machine tool 200. The external control device 300 can determine, from the data associated with the predetermined machining pattern, a machining path for the machine tool 200 to travel on the workpiece 10, and then pass the determined information to the controller 202. The controller 202 controls the machine tool 200 to travel along the determined machining path. Alternatively, the data associated with a predetermined machining pattern is transmitted to the controller 202, and the controller 202 determines the machining path. The machine tool 200 can then move on the workpiece 10 accordingly to perform the required machining work. The machine tool 200 may perform machining with multiple passes to improve the quality of machining work. During operation, the user may be able to send commands, e.g., stop command, repeat commands, new machining or pattern commands, from the external control device 300 to the machine tool 200 through the communication link, to control operation of the machine tool 200 on demand. On the other hand, the machine tool 200 may also communicate operation parameters, detected abnormalities, etc., to the external control device 300 to record these parameters and events. It may also be possible to trouble-shoot or perform maintenance of the machine tool 200 using the external control device 300 via the communication link.

The operation illustrated in Figure 4B is generally the same as that illustrated in Figure 4A, except upon determining the data associated with the predetermined machining pattern, the external control device 300 additionally determines, from the data associated with the predetermined machining pattern, multiple local machining areas 10.1-10.6 on the workpiece 10. The determination is based on the size, shape, form, etc., of the machining pattern relative to the workpiece 10. The information of the local machining areas is passed to the controller 202, to control the machine tool 200 to operate sequentially in the local machining areas. The machine tool 200 preferably treats each local machining area separately, and independently. The machine tool 200 may travel multiple passes in the same local area before moving onto the next.

Figures 5A and 5B illustrate the operation of the extendible legs 214 in one embodiment of the invention. In operation, the wheels 206W of the machine tool 200 may fall into a carved region of the workpiece 10 (e.g., a region that has just been machined) . In this case, the machine tool 200, tilted to one side, may still be able to travel on the workpiece 10. However, if machining work is required at the corresponding location, then the tool element 250 has to be returned to a proper, normal orientation. In this case, the legs 214 may be actuated to extend from its default retracted configuration to the extended configuration. This extension can be triggered by a user input received at the external control device 300 and transmitted to the controller 202 of the machine tool 200, or by a motion sensor in the machine tool 200 detecting unexpected tilting. As the legs 214 are extended, they move  towards the workpiece 10 and their base surface contact the workpiece 10. The legs 214 continue to extend to an extent that the wheels 206W are not only lifted from the carved region but are also moved out of contact with the workpiece 10. The base surfaces of the legs 214 provide stable support and firm anchorage, returning the machine tool 200 to a proper orientation to perform machining work at the required position. As can be seen in Figure 5B, the tool element 250 is extended towards the workpiece 10 to perform machining work, after the legs 214 have been moved to the extended configuration.

Turning to Figure 6, which shows a machine tool system /unit 400 according to another embodiment of the present invention. For the sake of brevity, only parts of the machine tool system 400 that are different from those of the machine tool system as shown in Figures 1-5B will be described below. As shown in Figure 6, the router unit 500 is mounted onto a CNC platform 524. An example of the CNC platform 524 is a platform supported and movable along rails (not shown) in X, Y and Z directions. The CNC platform 520 is further mounted onto a wheeled platform 522, which contains wheels 506W. The operations of the wheels 506W are similar to wheels 206W shown in Figure 2A, 5A-5B.

The CNC platform 524 can move within the wheeled platform 522 but are independent to the wheeled platform 522. There are two modes of conducting the machining by the machine tool system 400. In the first mode, the whole unit 400 travel around the workpiece 520 using the wheels 506W. The machine tool 500 can be lowered and route the workpiece 520 while the unit 400 is moving. This mode is particularly suitable for machining large patterns (as shown in Figure 4a) . In the second mode, the unit 400 is stationary, and wheels 506W are not moving. Rather, the CNC platform 524 is lowered. Pattern routing can be performed using the CNC platform 524. This mode is for machining local area (as shown in Figure 4b) . In this mode the wheels 506W are only used for initially moving the unit 400 to the desire location on the workpiece 520 so that the CNC platform 524 can machine the local area.

It will be appreciated that where the methods and systems of the invention are either wholly implemented by computing system or partly implemented by computing systems then any appropriate computing system architecture may be utilized. This will include stand-alone computers, network computers and dedicated hardware devices. Where the terms “computing system” and “computing device” are used, these terms are intended to cover any appropriate arrangement of computer hardware capable of implementing the function described.

The exemplary embodiments of the present invention are thus fully described. Although the description referred to particular embodiments, it will be clear to one skilled in the art that the present invention may be practiced with variation of these specific details. Hence this invention should not be construed as limited to the embodiments set forth herein.

It will be appreciated by persons skilled in the art that numerous variations and/or modifications may be made to the invention as shown in the specific embodiments without departing from the spirit or scope of the invention as broadly described. The present embodiments are, therefore, to be considered in all respects as illustrative and not restrictive.

For example, the structure of the machine tool need not be the same as that shown in Figures 2A and 2B. Rather, the structure of the machine tool can be modified, by adding, removing, or changing one or more components, without altering the function of the machine tool. Also, the above embodiments only illustrate the main functional components, parts, and assemblies of one sample machine tool and machine tool system. Details irrelevant to the invention may have been omitted. The machine tool need not be a router, but could be a drill, grinder, sander, shearing machine, etc. While the machine tool is preferably portable, in some examples it is difficult to carry. The detailed construction of the machining mechanism may vary, depending on the type of machine, but the machining mechanism generally includes a holder arranged to hold a tool element and a motor arranged to drive the tool element. The machine tool may be powered by an AC power source or DC power source. In one example, the machine tool includes a receptacle for removably receiving with a battery pack, such as one that has Lithium-based chemistry and adapted to operate with different power tools. Alternatively, the machine tool includes a port for receiving an AC power cable or a plug for connecting to the AC mains.

In the above embodiments, the machine tool uses one or more position sensors for detecting reference markers arranged on the workpiece around the workpiece to determine a position of the machine tool on the workpiece. However, those skilled in the art should realize that other ways of position detection of the machine tool are also possible without deviating from the spirit of the invention. For example, one alternative method is that the machine tool can recognize the route pattern that it creates and use that pattern as a source of positioning reference. By comparing it to the predetermined routing path the machine tool can calculate where it is located. The user needs to first define its origin by placing it on the starting position manually on the workpiece. The machine tool will use that position as a starting point. Once the machine tool starts routing it will use the routed pattern for positioning.

Claims (27)

  1. A machine tool for machining a workpiece, comprising:
    a movement means for enabling the machine tool to move on the workpiece;
    a drive means for driving the movement means;
    a machining mechanism arranged to hold a tool element, operate the tool element for machining the workpiece, and move the tool element to selectively engage the tool element with the workpiece; and
    a controller arranged to control the drive means and the machining mechanism so as to machine the workpiece based on a predetermined machining pattern.
  2. The machine tool of claim 1, further comprises a position sensor which is operably connected with the controller, and arranged to detect reference markers arranged on or around the workpiece to determine a position of the machine tool on the workpiece.
  3. The machine tool of claim 2, wherein the position sensor includes any of: an optical sensor, an electromagnetic sensor, and an ultrasonic sensor.
  4. The machine tool of claim 2 or 3, wherein the position sensor is a signal transceiver.
  5. The machine tool of claim 2 or 3, wherein the position sensor is a signal receiver and the reference markers are signal emitters.
  6. The machine tool of any one of claims 2 to 5, wherein the controller is further arranged to control operation of the drive means and the machining mechanism based on the position determined by the position sensor.
  7. The machine tool of any one of claims 1 to 6, further comprising a communication module arranged to communicate data, instruction, or command with an external control device.
  8. The machine tool of claim 7, wherein the communication module is arranged to communicate wirelessly with the external control device.
  9. The machine tool of claim 7 or 8, wherein the controller is arranged to receive, from the external control device, data associated with the predetermined machining pattern.
  10. The machine tool of any one of claims 1 to 9, wherein the controller is arranged to determine, from the data associated with the predetermined machining pattern, a machining path for the machine tool to travel, and the controller is arranged to control the machine tool to travel along the determined machining path.
  11. The machine tool of any one of claims 1 to 10, wherein the controller is arranged to determine, from the data associated with the predetermined machining pattern, a plurality of local machining areas on the workpiece, and the controller is arranged to control the machine tool to operate sequentially in the plurality of local machining areas.
  12. The machine tool of claim 11, wherein the controller is arranged to control the machine tool to operate multiple passes in the local machining area before moving to the next local machining area.
  13. The machine tool of any one of claims 1 to 12, further comprising an extendible leg movable between:
    an extended configuration in which the extendible leg engages the workpiece to disengage the movement means from the workpiece, and
    a retracted configuration in which the extendible leg is spaced apart from the workpiece.
  14. The machine tool of claim 13, wherein the extendible leg comprises a generally planar base surface for engaging the workpiece.
  15. The machine tool of claim 13 or 14, wherein the extendible leg is arranged to be controlled by the controller to move between the extended configuration and the retracted configuration.
  16. The machine tool of claim 15, further comprising a motion sensor, operably connected with the controller, for detecting motion or orientation of the machine tool.
  17. The machine tool of claim 16, wherein the motion sensor comprises a tilt sensor.
  18. The machine tool of claim 16 or 17, wherein the controller is arranged to operate the extendible leg based on the detection of the motion sensor.
  19. The machine tool of any one of claims 1 to 18, further comprising the tool element.
  20. The machine tool of any one of claims 1 to 19, wherein the movement means comprises wheels and the drive means includes a motor for driving the wheels.
  21. The machine tool of claim 20, wherein the wheels are omni-wheels.
  22. The machine tool of any one of claims 1 to 21, wherein the tool holder is arranged, in plan view, within a footprint defined by the movement means.
  23. The machine tool of any one of claims 1 to 22, wherein the machine tool is portable.
  24. The machine tool of any one of claims 1 to 23, wherein the machine tool is a router.
  25. A machine tool system, comprising:
    a machine tool of any one of claims 1 to 24; and
    an external control device operably connected with the machine tool.
  26. The machine tool system of claim 25, wherein the external control device is arranged to determine, from data associated with a predetermined machining pattern, a machining path for the machine tool to travel.
  27. The machine tool system of claim 25, wherein the external control device is arranged to determine, from data associated with a predetermined machining pattern, a plurality of local machining areas on the workpiece.
PCT/CN2018/085313 2018-05-02 2018-05-02 Machine tool and related machine tool system WO2019210460A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/CN2018/085313 WO2019210460A1 (en) 2018-05-02 2018-05-02 Machine tool and related machine tool system

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/CN2018/085313 WO2019210460A1 (en) 2018-05-02 2018-05-02 Machine tool and related machine tool system

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2019210460A1 true WO2019210460A1 (en) 2019-11-07

Family

ID=68386893

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/CN2018/085313 WO2019210460A1 (en) 2018-05-02 2018-05-02 Machine tool and related machine tool system

Country Status (1)

Country Link
WO (1) WO2019210460A1 (en)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5468099A (en) * 1993-08-11 1995-11-21 Vought Aircraft Company Seam tracking drilling machine
EP1792673A2 (en) * 2005-12-02 2007-06-06 Dürr Special Material Handling GmbH Dispositif de travail
WO2014209516A1 (en) * 2013-06-28 2014-12-31 The Boeing Company Magnet sensing hole driller and method therefor
CN106625665A (en) * 2016-12-15 2017-05-10 北京卫星制造厂 Movable drilling and milling robot system achieving automatic addressing
CN206415771U (en) * 2017-01-16 2017-08-18 陈天润 Desktop type laser engraving equipment
CN107363296A (en) * 2017-07-27 2017-11-21 南京航空航天大学 A kind of autonomous creep bores riveting system and its operation method

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5468099A (en) * 1993-08-11 1995-11-21 Vought Aircraft Company Seam tracking drilling machine
EP1792673A2 (en) * 2005-12-02 2007-06-06 Dürr Special Material Handling GmbH Dispositif de travail
WO2014209516A1 (en) * 2013-06-28 2014-12-31 The Boeing Company Magnet sensing hole driller and method therefor
CN106625665A (en) * 2016-12-15 2017-05-10 北京卫星制造厂 Movable drilling and milling robot system achieving automatic addressing
CN206415771U (en) * 2017-01-16 2017-08-18 陈天润 Desktop type laser engraving equipment
CN107363296A (en) * 2017-07-27 2017-11-21 南京航空航天大学 A kind of autonomous creep bores riveting system and its operation method

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10795333B2 (en) Automatically guided tools
JP6574764B2 (en) Magnetosensitive punching apparatus and method
US8868236B2 (en) Method and apparatus for calibration of a robot positioned on a movable platform
EP2917001B1 (en) Hybrid gesture control haptic system
US7536242B2 (en) Optical laser guidance system apparatus and method
US8915766B1 (en) Automatic knife sharpener and a method for its use
CN103576606B (en) processing support device and processing support system
US10291765B2 (en) Mobile device, robot cleaner, and method for controlling the same
WO2018010578A1 (en) Systems and methods for providing stability support
US10618165B1 (en) Tooltip stabilization
JP2014512530A (en) Coordinate positioning device
CN1270194C (en) Multifunctional object sensor
US20150316913A1 (en) An interface for a power tool
US10001912B2 (en) Robot operation apparatus, robot system, and robot operation program
US20170108324A1 (en) Manual measuring system
US10551821B2 (en) Robot, robot control apparatus and robot system
Ralston et al. Sensing for advancing mining automation capability: A review of underground automation technology development
KR20060039711A (en) System, apparatus and method for improving readability of a map representing objects in space
US20180054032A1 (en) System for enhancing power tools with an adapter
JP2018140489A (en) System and method for performing tasks on material or for identifying position of device to surface of material
JP6030062B2 (en) Support system for maneuvering machine tools
CN105499904A (en) Part repairing device based on additive and decreasing manufacturing and application method of part repairing device
US9700997B2 (en) Hand power tool
JP2006004128A (en) Interference confirmation device
JP6450960B2 (en) Robot, robot system and teaching method

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 18917323

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE