工具機(jī)的智能控制系統(tǒng)及其控制方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種工具機(jī)的智能控制系統(tǒng)及其控制方法，該方法包括：將一編碼器裝設(shè)在一傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的動(dòng)力輸出末端上，該編碼器檢測(cè)連接于該傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的動(dòng)力輸出末端的一轉(zhuǎn)動(dòng)件的旋轉(zhuǎn)位置，并持續(xù)反饋包括以編碼方式表示旋轉(zhuǎn)位置的電信號(hào)給一伺服驅(qū)動(dòng)器，該伺服驅(qū)動(dòng)器即根據(jù)該編碼器的電信號(hào)及外部控制命令，對(duì)一伺服馬達(dá)的轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速及/或轉(zhuǎn)動(dòng)角度持續(xù)跟蹤并進(jìn)行調(diào)整，以使該轉(zhuǎn)動(dòng)件的旋轉(zhuǎn)位置確實(shí)到位。
【專利說明】
工具機(jī)的智能控制系統(tǒng)及其控制方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于自動(dòng)控制系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種工具機(jī)的智能控制系統(tǒng)及其控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]請(qǐng)參圖1與圖2所示，其為一種已知工具機(jī)的自動(dòng)換刀機(jī)構(gòu)，其包括一圓盤式刀庫
1、一伺服馬達(dá)2、一減速機(jī)構(gòu)3、一編碼器4與一伺服驅(qū)動(dòng)器5(servo drives)。其中，該圓盤式刀庫I上安裝有多數(shù)不同的刀具；該伺服馬達(dá)2通過該減速機(jī)構(gòu)3以驅(qū)使該圓盤式刀庫I轉(zhuǎn)動(dòng)而達(dá)到選刀目的；該減速機(jī)構(gòu)3包括多個(gè)不同齒輪比的齒輪；該編碼器4裝設(shè)于該伺服馬達(dá)2上，僅用以檢測(cè)該伺服馬達(dá)2的轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)動(dòng)角度是否確實(shí)及到位；該伺服驅(qū)動(dòng)器5對(duì)該伺服馬達(dá)2發(fā)出驅(qū)動(dòng)或剎車的控制指令。
[0003]上述機(jī)構(gòu)雖可完成選刀作業(yè)，惟，該減速機(jī)構(gòu)3的齒輪部分易在長期使用后產(chǎn)生背隙(back lash)問題，而這微小的間隙將導(dǎo)致傳動(dòng)誤差，并影響該圓盤式刀庫I的旋轉(zhuǎn)位置。除此之外，該圓盤式刀庫I亦可能因負(fù)載過重而導(dǎo)致轉(zhuǎn)動(dòng)位置不確實(shí)。前述情形皆將使得自動(dòng)換刀機(jī)構(gòu)動(dòng)作錯(cuò)誤或該編碼器4發(fā)出異常信息。此時(shí)即須停機(jī)并對(duì)自動(dòng)換刀機(jī)構(gòu)進(jìn)行檢修，待于排除問題且再經(jīng)過校正后，方能重啟選刀作業(yè)以確保該圓盤式刀庫I下一次的轉(zhuǎn)動(dòng)到位。惟如此一來，勢(shì)將影響到加工作業(yè)的效率。雖然有業(yè)者選擇以高價(jià)位的精密減速機(jī)構(gòu)來改善或延后背隙問題的發(fā)生，只是這樣將導(dǎo)致產(chǎn)品制作成本增加而降低競(jìng)爭力。
[0004]由上述可知，該已知工具機(jī)的自動(dòng)換刀機(jī)構(gòu)因其編碼器4安裝在該伺服馬達(dá)2上，必須在該圓盤式刀庫I有轉(zhuǎn)動(dòng)不確實(shí)發(fā)生之后，才能通過檢測(cè)該伺服馬達(dá)2的轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)情形，而被動(dòng)地發(fā)出異常信息，并以停機(jī)方式來進(jìn)行檢修。是以，前述已知技術(shù)未臻完善而待改進(jìn)。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0005]有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種工具機(jī)的智能控制系統(tǒng)及其控制方法，系通過實(shí)時(shí)檢測(cè)與實(shí)時(shí)補(bǔ)償方式來修正偏差，以確保運(yùn)作的順暢。
[0006]緣以達(dá)成上述目的，本發(fā)明提供一種工具機(jī)的智能控制系統(tǒng)，包含一旋轉(zhuǎn)機(jī)組、一伺服馬達(dá)、一伺服驅(qū)動(dòng)器與一編碼器。其中該旋轉(zhuǎn)機(jī)組包括一第一轉(zhuǎn)動(dòng)件與一傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，該第一轉(zhuǎn)動(dòng)件可轉(zhuǎn)動(dòng)地連接于該傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的動(dòng)力輸出末端，該傳動(dòng)機(jī)構(gòu)包括至少一第二轉(zhuǎn)動(dòng)件；該伺服馬達(dá)通過該傳動(dòng)機(jī)構(gòu)而驅(qū)使該第一轉(zhuǎn)動(dòng)件轉(zhuǎn)動(dòng)；該伺服驅(qū)動(dòng)器電性連接該伺服馬達(dá)，而對(duì)該伺服馬達(dá)發(fā)出驅(qū)動(dòng)或剎車的控制指令；該編碼器電性連接該伺服驅(qū)動(dòng)器，用以檢測(cè)該第一轉(zhuǎn)動(dòng)件或該傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的第二轉(zhuǎn)動(dòng)件的旋轉(zhuǎn)位置，并反饋?zhàn)g碼給該伺服驅(qū)動(dòng)器。
[0007]本發(fā)明再提供一種工具機(jī)的智能控制方法，該工具機(jī)包括一第一轉(zhuǎn)動(dòng)件、一第二轉(zhuǎn)動(dòng)件、一驅(qū)動(dòng)器與一伺服馬達(dá)；該智能控制方法包含下列步驟驅(qū)使該第一轉(zhuǎn)動(dòng)件與該第二轉(zhuǎn)動(dòng)件同步轉(zhuǎn)動(dòng)；檢測(cè)該第一轉(zhuǎn)動(dòng)件或該第二轉(zhuǎn)動(dòng)件的旋轉(zhuǎn)位置，并持續(xù)反饋一電信號(hào)給該驅(qū)動(dòng)器，該電信號(hào)包括以編碼方式表示的旋轉(zhuǎn)位置；該驅(qū)動(dòng)器根據(jù)所接收該電信號(hào)，對(duì)該伺服馬達(dá)的轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速及/或轉(zhuǎn)動(dòng)角度進(jìn)行調(diào)整，以使該第一轉(zhuǎn)動(dòng)件的旋轉(zhuǎn)位置確實(shí)到位。
【附圖說明】
[0008]圖1為已知自動(dòng)換刀機(jī)構(gòu)的立體圖；
[0009]圖2為圖1中已知自動(dòng)換刀機(jī)構(gòu)的簡易示圖；
[0010]圖3為本發(fā)明一優(yōu)選實(shí)施例的工具機(jī)的智能控制系統(tǒng)的簡易示圖；
[0011]圖4為本發(fā)明上述實(shí)施例的智能控制系統(tǒng)的控制信號(hào)傳遞圖；
[0012]圖5為本發(fā)明上述實(shí)施例的智能控制系統(tǒng)的控制方法流程圖；
[0013]圖6類同圖3，其用于說明編碼器裝設(shè)在以第一齒輪為例的第二轉(zhuǎn)動(dòng)件上。
[0014]【附圖標(biāo)記說明】
[0015]10可編程邏輯控制器
[0016]20伺服驅(qū)動(dòng)器
[0017]30伺服馬達(dá)
[0018]40旋轉(zhuǎn)機(jī)組
[0019]42圓盤式刀庫44減速機(jī)構(gòu)
[0020]46第一齒輪48第二齒輪
[0021]50編碼器
[0022]52 主軸
[0023]60編碼器
【具體實(shí)施方式】
[0024]為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合具體實(shí)施例，并參照附圖，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。
[0025]請(qǐng)參圖3至圖5所示，其為本發(fā)明一優(yōu)選實(shí)施例的工具機(jī)的智能控制系統(tǒng)及其控制方法。其應(yīng)用于自動(dòng)機(jī)械領(lǐng)域中，用以檢測(cè)裝設(shè)在自動(dòng)機(jī)械的動(dòng)力輸出末端的一可轉(zhuǎn)動(dòng)對(duì)象的旋轉(zhuǎn)位置，并實(shí)時(shí)通過補(bǔ)償方式來修正機(jī)械動(dòng)作的錯(cuò)誤或偏差，以確保運(yùn)作順暢。為便于說明，在本實(shí)施例中，該智能控制系統(tǒng)是以應(yīng)用于自動(dòng)換刀機(jī)構(gòu)為例但不以此為限，其包括一可編程邏輯控制器10 (Programmable Logic Controller，簡稱PLC)、一伺服驅(qū)動(dòng)器20、一伺服馬達(dá)30、一旋轉(zhuǎn)機(jī)組40與二編碼器，分別為編碼器50與編碼器60。
[0026]該可編程邏輯控制器10與該伺服驅(qū)動(dòng)器20電性連接，該伺服驅(qū)動(dòng)器20再與該伺服馬達(dá)30電性連接。該伺服馬達(dá)30通過該旋轉(zhuǎn)機(jī)組40的一傳動(dòng)機(jī)構(gòu)而與其一第一轉(zhuǎn)動(dòng)件連結(jié)。在本實(shí)施例中，該第一轉(zhuǎn)動(dòng)件為裝載有多數(shù)不同刀具的圓盤式刀庫42，其可轉(zhuǎn)動(dòng)地連接于該傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的動(dòng)力輸出末端。更具體地說，在該伺服驅(qū)動(dòng)器20依據(jù)該可編程邏輯控制器10的程序，而對(duì)該伺服馬達(dá)30發(fā)出驅(qū)動(dòng)或剎車的控制指令時(shí)，該伺服馬達(dá)30旋即經(jīng)由該傳動(dòng)機(jī)構(gòu)而驅(qū)使該圓盤式刀庫42轉(zhuǎn)動(dòng)或停止，以完成選刀作業(yè)。在本實(shí)施例中，該傳動(dòng)機(jī)構(gòu)包括一減速機(jī)構(gòu)44、一第一齒輪46與一第二齒輪48，其中該減速機(jī)構(gòu)44連接至該伺服馬達(dá)30的輸出軸，該第一齒輪46連接該減速機(jī)構(gòu)44，用以將動(dòng)力傳遞至所嚙合的該第二齒輪48。該第二齒輪48則與該圓盤式刀庫42結(jié)合為一體而一起轉(zhuǎn)動(dòng)。必須說明的是，該傳動(dòng)機(jī)構(gòu)可視實(shí)際需求而以包含有分度凸輪的齒輪箱取代減速機(jī)構(gòu)。
[0027]該編碼器50為絕對(duì)編碼器(absolute encoder)，其具有一可轉(zhuǎn)動(dòng)的主軸52，該主軸52以與該圓盤式刀庫42為同軸心的方式設(shè)置。該編碼器50電性連接該伺服驅(qū)動(dòng)器20，其用以檢測(cè)該圓盤式刀庫42的旋轉(zhuǎn)位置，并反饋一譯碼后的電信號(hào)給該伺服驅(qū)動(dòng)器20，該電信號(hào)包括以編碼方式表示的旋轉(zhuǎn)位置。至于該編碼器60，亦為絕對(duì)編碼器，其裝設(shè)于該伺服馬達(dá)30上且電性連接該伺服驅(qū)動(dòng)器20，該編碼器60用以檢測(cè)該伺服馬達(dá)30的轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速，並反饋?zhàn)g碼給該伺服驅(qū)動(dòng)器20。在上述中，該主軸52系連結(jié)于該第二齒輪48上而測(cè)得該圓盤式刀庫42的旋轉(zhuǎn)位置。當(dāng)然，在其他的情況下，得將該主軸52直接連結(jié)于該圓盤式刀庫42以檢測(cè)其旋轉(zhuǎn)位置。
[0028]在上述中，當(dāng)該圓盤式刀庫42轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，該編碼器50將主動(dòng)且不斷地檢測(cè)其旋轉(zhuǎn)位置，并將之轉(zhuǎn)譯為電信號(hào)持續(xù)地反饋給該伺服驅(qū)動(dòng)器20。在所檢測(cè)圓盤式刀庫42的旋轉(zhuǎn)位置到位的情況下，該伺服驅(qū)動(dòng)器20維持依據(jù)該可編程邏輯控制器10的程序，對(duì)該伺服馬達(dá)30發(fā)出控制指令；反之，在所檢測(cè)圓盤式刀庫42的旋轉(zhuǎn)位置未能到位而有偏差時(shí)，該編碼器50所反饋的電信號(hào)，則提供該伺服驅(qū)動(dòng)器20對(duì)該伺服馬達(dá)30的轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速及/或轉(zhuǎn)動(dòng)角度進(jìn)行調(diào)整，以使該圓盤式刀庫42能實(shí)時(shí)通過補(bǔ)償?shù)姆绞絹硇拚睿源_保該圓盤式刀庫42每次的旋轉(zhuǎn)位置確實(shí)到位。換言之，本發(fā)明用以對(duì)動(dòng)力傳遞的末端進(jìn)行檢出及跟蹤的方式，著實(shí)改善已知結(jié)構(gòu)采被動(dòng)發(fā)出異常信息，且須停機(jī)以進(jìn)行檢修所帶來的不便；而且，該以末端檢出及跟蹤的方式，使得自動(dòng)機(jī)械中所配置的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)(例如減速機(jī)構(gòu))的精密度更具選擇彈性，如此可適度地降低成本支出。
[0029]必須一提的是，該用以檢測(cè)圓盤式刀庫42旋轉(zhuǎn)位置的編碼器50，以裝設(shè)在傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的動(dòng)力輸出末端為佳。因此，除了上述實(shí)施例所揭示的與該圓盤式刀庫42為同軸心設(shè)置的方式外，亦可如圖6所示的裝設(shè)在以該第一齒輪46為例的第二轉(zhuǎn)動(dòng)件上，同樣可達(dá)成實(shí)時(shí)檢測(cè)并適時(shí)補(bǔ)償偏差的作用。
[0030]以上所述的具體實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了進(jìn)一步詳細(xì)說明，應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種工具機(jī)的智能控制系統(tǒng)，包括: 一旋轉(zhuǎn)機(jī)組，包括一第一轉(zhuǎn)動(dòng)件與一傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，該第一轉(zhuǎn)動(dòng)件可轉(zhuǎn)動(dòng)地連接于該傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的動(dòng)力輸出末端，該傳動(dòng)機(jī)構(gòu)包括至少一第二轉(zhuǎn)動(dòng)件； 一伺服馬達(dá)，通過該傳動(dòng)機(jī)構(gòu)而驅(qū)使該第一轉(zhuǎn)動(dòng)件轉(zhuǎn)動(dòng)； 一伺服驅(qū)動(dòng)器，電性連接該伺服馬達(dá)，而對(duì)該伺服馬達(dá)發(fā)出驅(qū)動(dòng)或剎車的控制指令；以及 一編碼器，電性連接該伺服驅(qū)動(dòng)器，用以檢測(cè)該第一轉(zhuǎn)動(dòng)件或該傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的第二轉(zhuǎn)動(dòng)件的旋轉(zhuǎn)位置，并反饋?zhàn)g碼給該伺服驅(qū)動(dòng)器。2.如權(quán)利要求1所述的工具機(jī)的智能控制系統(tǒng)，其特征在于，包括另一編碼器，其裝設(shè)于該伺服馬達(dá)上且電性連接該伺服驅(qū)動(dòng)器，該另一編碼器檢測(cè)該伺服馬達(dá)的轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速，并反饋?zhàn)g碼給該伺服驅(qū)動(dòng)器。3.如權(quán)利要求2所述的工具機(jī)的智能控制系統(tǒng)，其特征在于，該編碼器具有一可轉(zhuǎn)動(dòng)的主軸，其與該第一轉(zhuǎn)動(dòng)件以同軸心方式設(shè)置。4.如權(quán)利要求2所述工具機(jī)的智能控制系統(tǒng)，其特征在于，該編碼器具有一可轉(zhuǎn)動(dòng)的主軸，其與該第二轉(zhuǎn)動(dòng)件以同軸心方式設(shè)置。5.如權(quán)利要求2所述工具機(jī)的智能控制系統(tǒng)，其特征在于，該編碼器與該另一編碼器為絕對(duì)型編碼器。6.一種工具機(jī)的智能控制系統(tǒng)，包括: 一第一轉(zhuǎn)動(dòng)件； 一伺服馬達(dá)，用以驅(qū)使該第一轉(zhuǎn)動(dòng)件轉(zhuǎn)動(dòng)； 一伺服驅(qū)動(dòng)器，電性連接該伺服馬達(dá)，而對(duì)該伺服馬達(dá)發(fā)出驅(qū)動(dòng)或剎車的控制指令；以及 一編碼器，電性連接該伺服驅(qū)動(dòng)器，用以檢測(cè)該第一轉(zhuǎn)動(dòng)件的旋轉(zhuǎn)位置，并反饋?zhàn)g碼給該伺服驅(qū)動(dòng)器。7.—種工具機(jī)的智能控制方法，該工具機(jī)包括一第一轉(zhuǎn)動(dòng)件、一第二轉(zhuǎn)動(dòng)件、一驅(qū)動(dòng)器與一伺服馬達(dá)；該智能控制方法包含下列步驟: 驅(qū)使該第一轉(zhuǎn)動(dòng)件與該第二轉(zhuǎn)動(dòng)件同步轉(zhuǎn)動(dòng)； 檢測(cè)該第一轉(zhuǎn)動(dòng)件或該第二轉(zhuǎn)動(dòng)件的旋轉(zhuǎn)位置，并持續(xù)反饋一電信號(hào)給該驅(qū)動(dòng)器，該電信號(hào)包括以編碼方式表示的旋轉(zhuǎn)位置； 該驅(qū)動(dòng)器根據(jù)所接收該電信號(hào)，對(duì)該伺服馬達(dá)的轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速及/或轉(zhuǎn)動(dòng)角度進(jìn)行調(diào)整，以使該第一轉(zhuǎn)動(dòng)件的旋轉(zhuǎn)位置確實(shí)到位。8.如權(quán)利要求7所述工具機(jī)的智能控制方法，其特征在于，以一絕對(duì)型編碼器來檢測(cè)該第一轉(zhuǎn)動(dòng)件或該第二轉(zhuǎn)動(dòng)件的旋轉(zhuǎn)位置，并產(chǎn)生該以編碼方式表示旋轉(zhuǎn)位置的電信號(hào)。
【文檔編號(hào)】G05B19/18GK105988413SQ201510099832
【公開日】2016年10月5日
【申請(qǐng)日】2015年3月6日
【發(fā)明人】張慶三
【申請(qǐng)人】圣杰國際股份有限公司