TW201902614A - 刀具檢測裝置 - Google Patents

Abstract

本發明提供一種刀具檢測裝置，其連結於工具機，工具機訊號連結可程式邏輯控制器，其中，工具機設有加工用之刀具，刀具檢測裝置包含：一傳感器，其設於工具機，其中，刀具接觸傳感器時，令傳感器產生一接觸訊號；以及一控制器，其訊號連結傳感器與可程式邏輯控制器間，控制器設有一檢測時間，於檢測時間，控制器接收接觸訊號，控制器根據接觸訊號判斷刀具狀態。藉此，藉由控制器判斷結果得知刀具狀態，避免刀具因斷刀或突刀狀態，影響加工品質。

Description

刀具檢測裝置

本發明係關於一種檢測裝置，尤指一種工具機之刀具檢測裝置。

於機械加工過程中，由於刀具老化、殘留切屑干擾、切削強度過高等因素之影響，可能會導致刀具斷裂，倘若不能及時發現刀具受損並進行更換，會影響物件加工精度，因此，需要由現場工作人員經常檢查並作更換，所以加工現場都需有工作人員一直待在現場，導致高人事成本之支出。

若物件需高精度加工時，由於已斷刀之刀具難以用肉眼判斷，又未即時作刀具更換，便進行加工，導致加工後之物件不符精度需求，而需重新加工或淘汰情形，進而造成加工成本之增加。

另外，刀具於加工過程中，可能因為切削阻力，使刀具被夾持之力量減弱，導致刀具之突出量過多，因此，於再次加工時，突出之刀具會影響加工精度，或是導致物件、刀具損害，造成加工成本之增加。

再者，中華民國專利第I567515號，揭示一種刀具磨損率監控系統，其利用影像方式判斷刀具是否有斷刀情形，但是，利用影像方式，需架設過多攝影裝置及判斷機台，造成檢測成本過高，而且需佔據過多使用空間，於使用上較不便利；而且，大多工具機於加工過程中，需使用切削液做為潤滑作用，為防止切削液噴濺損壞攝影裝置，需於攝影裝置增加防水措施，造成檢測使用上之諸多不便。

因此，如何改善前述之缺點，提供一種能夠檢測刀具斷刀或突刀情形之裝置，有待相關業者解決之。

為解決上述課題，本發明提供一種刀具檢測裝置，能夠檢測刀具是否有斷刀或突出量過多之情形，以防止物件及刀具損傷，進而提升加工精度。

本發明之一項實施例提供一種刀具檢測裝置，其連結於工具機，工具機訊號連結可程式邏輯控制器，其中，工具機設有加工用之刀具，刀具檢測裝置包含：一傳感器，其設於工具機，其中，刀具接觸該傳感器時，令該傳感器產生一接觸訊號；以及一控制器，其訊號連結傳感器與可程式邏輯控制器間，控制器設有一檢測時間，於檢測時間，控制器接收接觸訊號，控制器根據接觸訊號判斷刀具狀態。

經由前述，本發明能夠達成之功效，藉由刀具與傳感器接觸與否以及接觸訊號，判斷刀具為正常狀態、突刀狀態或斷刀狀態，若為突刀或斷刀狀態，便停止工具機作動，由工作人員進行換刀作業，防止異常刀具繼續加工，造成物件或刀具損壞，以確保加工品質。

於本發明再一實施例中，傳感器設有一電氣元件，電氣元件根據刀具接觸時之力量，產生接觸訊號，控制器根據接觸訊號分為一正常訊號值及一異常訊號值，正常訊號值係刀具呈正常狀態，異常訊號值係刀具呈突刀狀態。

經由前述，本發明能夠達成之再一功效，藉由電氣元件將刀具與傳感器接觸時之力量傳送至控制器，控制器根據接觸訊號之大小，判斷為正常訊號值或異常訊號值，藉此，能夠精確判斷出，刀具是否為突刀狀態，以防止刀具繼續進行加工，造成刀具或物件之損壞，以確保加工品質。

於本發明又一實施例中，控制器具有一接收單元及一時間單元，接收單元於檢測時間接收接觸訊號，時間單元用以設定一檢測次數及對應檢測次數之檢測時間，接收單元根據檢測次數於檢測時間接收接觸訊號。

經由前述，本發明能夠達成之又一功效，藉由時間單元設定檢測次數與檢測時間，以配合工具機之加工流程，於加工前或結束後搭配檢測，以確保每次加工前後之刀具品質，防止以不良刀具進行加工，導致物件或刀具損傷。

於本發明另一實施例中，傳感器相對垂直於刀具之加工方向設有一抗變結構，抗變結構抵抗刀具加工方向之力量。

經由前述，本發明能夠達成之另一功效，於刀具檢測時，若刀具呈突刀狀態，刀具之過多突出量與傳感器接觸時，會造成傳感器損傷，因此，藉由抗變結構抵抗刀具加工方向之力量，防止刀具呈突刀狀態時，造成傳感器損傷，進而達到保護傳感器之效果。

為便於說明本發明於上述發明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說明之比例、尺寸、變形量或位移量而描繪，而非按實際元件的比例予以繪製，合先敘明。

請參閱圖1至圖6所示，本發明提供一種刀具檢測裝置100，其連結於工具機1，工具機1訊號連結可程式邏輯控制器2，其中，工具機1設有加工用之刀具3，工具機1設有供物件放置之移動平台4，可程式邏輯控制器2能夠依據所需控制移動平台4之作動方向，於本發明實施例中，工具機1係立式工具機，刀具3能夠相對於工具機1之垂直方向作動，移動平台4相對於工具機1之徑向平面作動；再者，根據所需加工物件之數量及需求，藉由可程式邏輯控制器2設定刀具3所需加工之次數，以及對應各加工次數所需之間隔時間，以配合物件之加工流程。刀具檢測裝置100包含：

一傳感器10，其設於工具機1，於本發明實施例中，傳感器10鎖固於一基座20之一第一側面21，基座20異於第一側面21之一第二側面22與移動平台4鎖固，移動平台4能夠帶動傳感器10及基座20移動。當移動平台4帶動傳感器10移動至刀具3之加工端3a下方，而工具機1之主軸驅動刀具3之加工端3a朝控觸件12方向移動，並且接觸抵壓控觸件12時，刀具3接觸傳感器10之力量令傳感器10產生一接觸訊號。傳感器10設有一電氣元件11及一控觸件12，控觸件12對應朝向刀具3之加工端3a，當刀具3之加工端3a接觸控觸件12時，控觸件12對應抵壓電氣元件11，而電氣元件11根據刀具3接觸時之力量，令電氣元件11產生接觸訊號。其中，電氣元件11係壓力感測元件，接觸訊號係電壓值，而刀具3接觸傳感器10之力量，決定接觸訊號之大小。

於本發明實施例中，傳感器10係限位開關，電氣元件11設於限位開關之元件結構中，傳感器10設有一活動片13及一接點件14，活動片13與控觸件12連結，接點件14與電氣元件11連結，電氣元件11相對設於活動片13與接點件14之間。當移動平台4帶動傳感器10移動至刀具3之加工端3a下方，而工具機1之主軸驅動刀具3之加工端3a朝控觸件12方向移動，並且接觸抵壓控觸件12時，控觸件12連動活動片13朝電氣元件11移動，令活動片13抵壓於電氣元件11上，並與接點件14間產生電流導通，以產生接觸訊號，如圖1、圖2及圖4所示。

傳感器10具有一外殼15，電氣元件11、活動片13、接點件14及部分控觸件12設於外殼15內部，控觸件12設於外殼15頂部，控觸件12之另一部分凸出外殼15，以供刀具3之加工端3a接觸。再者，傳感器10相對垂直於刀具3之加工方向設有一抗變結構16，抗變結構16用以抵抗刀具3相對於工具機1垂直方向之力量。於本發明實施例中，如圖2、圖4及圖6所示，抗變結構16係兩塑膠螺件161，兩塑膠螺件161分別間隔鎖固設於外殼15，將傳感器10鎖固於基座20，當移動平台4帶動傳感器10移動至刀具3之加工端3a下方，而工具機1之主軸驅動刀具3之加工端3a朝控觸件12方向移動，並且接觸抵壓控觸件12時，若刀具3抵壓之力量過大，兩塑膠螺件161會因剪力而斷裂，使傳感器10脫離基座20，防止傳感器10被刀具3之加工力量抵壓損傷。

一控制器30，其訊號連結傳感器10與可程式邏輯控制器2間，於本發明實施例中，控制器30設於可程式邏輯控制器2內部，且控制器30與傳感器10及可程式邏輯控制器2係有線訊號連結。控制器30設有一檢測時間，於檢測時間，控制器30用以接收接觸訊號，而控制器30根據接觸訊號判斷刀具3呈正常狀態、突刀狀態或斷刀狀態，其中，控制器30根據接觸訊號分為一正常訊號值及一異常訊號值，正常訊號值小於異常訊號值，正常訊號值係刀具3呈正常狀態，異常訊號值係刀具3呈突刀狀態，表示刀具3之突出量過多；於檢測時間，控制器30未接收到接觸訊號，控制器30則判斷刀具3呈斷刀狀態。

控制器30具有一時間單元31及一接收單元32，時間單元31對應連結可程式邏輯控制器2，時間單元31用以設定一檢測次數及對應該檢測次數之檢測時間，其中，檢測次數及檢測時間係對應可程式邏輯控制器2根據所需加工物件之數量及流程所作設定，而接收單元32根據時間單元31設定之檢測次數，於設定之檢測時間接收接觸訊號，例如：所需加工之物件為10件，刀具3所需加工之次數為10次，每次加工之時間為2秒，於刀具3加工後，需檢測刀具3狀態，每次檢測所需花費時間為1秒，因此，對應前述加工檢測流程，時間單元31設定檢測次數為10次，時間單元31設定檢測時間為開始加工後之第2秒、第5秒、第8秒、……至第30秒，接收單元32於檢測時間各接收接觸訊號一次。

控制器30設有一判斷單元33，用以根據接收單元32是否傳送之接觸訊號判斷刀具3為正常狀態、突刀狀態或斷刀狀態。判斷單元33設有一基礎值，當接收單元32於檢測時間接收到接觸訊號，並將接觸訊號傳送至判斷單元33，而判斷單元33將接觸訊號與基礎值比較，當接觸訊號小於基礎值時，則判斷單元33將接觸訊號分為正常訊號值，並表示刀具3呈正常狀態；當接觸訊號大於基礎值時，則判斷單元33將接觸訊號分為異常訊號值，並表示刀具3呈突刀狀態。另外，於本發明另一實施例中，若是接觸訊號過小於基礎值時，判斷單元33將接觸訊號分為異常訊號值，並表示刀具3呈斷刀狀態，換言之，刀具3之斷刀狀態僅磨損，於刀具3朝控觸件12方向移動並接觸時，依然能夠接觸控觸件12，但接觸力量過小，因此，接觸訊號會過小於基礎值。此外，如圖1及圖5，若是於檢測時間，接收單元32未接收到接觸訊號，表示刀具3之加工端3a未抵壓控觸件12，電氣元件11便無法產生接觸訊號，而接收單元32傳送一斷刀訊號至判斷單元33，判斷單元33根據斷刀訊號判斷刀具3為斷刀狀態。

控制器30具有一警示單元34，當判斷單元33判斷刀具3係斷刀狀態或突刀狀態時，警示單元34發出一警示訊號，而警示訊號同時送至可程式邏輯控制器2，當可程式邏輯控制器2接收到警示訊號，便立即停止工具機1加工作業，並提醒現場工作人員，目前刀具3為斷刀狀態或突刀狀態，需進行刀具3更換，以確保損壞刀具3不再繼續作業加工。

因此，藉由刀具3之加工端3a與傳感器10接觸與否以及接觸訊號，判斷刀具3為正常狀態、突刀狀態或斷刀狀態，藉此，以機械作動方式搭配控制器30作為刀具3狀態之檢測手段，能夠減少降低設置檢測裝置之成本費用，且體積小不佔空間；另外以機械作動方式不易損壞，使用壽命長。

再者，若是判斷單元33判斷刀具3為突刀或斷刀狀態，警示單元34便傳送警示訊號至可程式邏輯控制器2，而可程式邏輯控制器2便立即停止工具機1作動，由工作人員進行換刀作業，防止異常刀具3繼續加工，造成物件或刀具3損壞，以確保加工品質。

另外，藉由電氣元件11將刀具3之加工端3a與傳感器10接觸時之力量傳送至控制器30，由判斷單元33根據接觸訊號之大小，判斷接觸訊號為正常訊號值或異常訊號值，便能夠精確判斷出刀具3是否為突刀狀態或斷刀狀態，若為突刀狀態或斷刀狀態便能藉由警示單元34發送警示訊號，停止工具機1作動，藉此，以防止刀具3繼續進行加工，避免刀具3或物件之損壞，以確保加工品質。

以上所舉實施例僅用以說明本發明而已，非用以限制本發明之範圍。舉凡不違本發明精神所從事的種種修改或變化，俱屬本發明意欲保護之範疇。

1‧‧‧工具機

15‧‧‧外殼

2‧‧‧可程式邏輯控制器

16‧‧‧抗變結構

3‧‧‧刀具

161‧‧‧塑膠螺件

3a‧‧‧加工端

20‧‧‧基座

4‧‧‧移動平台

21‧‧‧第一側面

100‧‧‧刀具檢測裝置

22‧‧‧第二側面

10‧‧‧傳感器

30‧‧‧控制器

11‧‧‧電氣元件

31‧‧‧時間單元

12‧‧‧控觸件

32‧‧‧接收單元

13‧‧‧活動片

33‧‧‧判斷單元

14‧‧‧接點件

34‧‧‧警示單元

圖1係本發明架構圖。 圖2係本發明設置於工具機示意圖。 圖3係本發明傳感器局部放大示意圖。 圖4係本發明傳感器作動示意圖(一)，表示刀具與傳感器接觸。 圖5係本發明傳感器作動示意圖(二)，表示刀具無與傳感器接觸，刀具呈斷刀狀態。 圖6係本發明抗變結構示意圖，表示刀具呈突刀狀態，抗變結構抵抗刀具力量造成變形。

Claims (10)

1. 一種刀具檢測裝置，其連結於工具機，工具機訊號連結可程式邏輯控制器，其中，工具機設有加工用之刀具，刀具檢測裝置包含： 一傳感器，其設於工具機，其中，刀具接觸該傳感器時，令該傳感器產生一接觸訊號；以及 一控制器，其訊號連結該傳感器與可程式邏輯控制器間，該控制器設有一檢測時間，於該檢測時間，該控制器接收該接觸訊號，該控制器根據該接觸訊號判斷刀具狀態。
2. 如請求項1所述之刀具檢測裝置，其中，該傳感器設有一電氣元件，該電氣元件根據刀具接觸時之力量，產生該接觸訊號，該控制器根據該接觸訊號分為一正常訊號值及一異常訊號值，該正常訊號值係刀具呈正常狀態，該異常訊號值係刀具呈突刀狀態。
3. 如請求項2所述之刀具檢測裝置，其中，該控制器設有一判斷單元，該判斷單元設有一基礎值，該判斷單元將該接觸訊號與該基礎值比較，該接觸訊號小於該基礎值為該正常訊號值，該接觸訊號大於該基礎值為該異常訊號值。
4. 如請求項1所述之刀具檢測裝置，其中，該控制器設有一判斷單元，於該檢測時間，該控制器未接收到該接觸訊號，該控制器傳送一斷刀訊號至該判斷單元，該判斷單元根據該斷刀訊號判斷刀具呈斷刀狀態。
5. 如請求項3或4所述之刀具檢測裝置，其中，該控制器具有一警示單元，該判斷單元判斷刀具係斷刀狀態或突刀狀態，該警示單元發出一警示訊號。
6. 如請求項2所述之刀具檢測裝置，其中，該電氣元件係壓力感測元件，該接觸訊號係電壓值，該正常訊號值小於該異常訊號值。
7. 如請求項2所述之刀具檢測裝置，其中，該傳感器具有一控觸件，該控觸件對應朝向刀具之加工端，刀具接觸該控觸件，該控觸件對應抵壓該電氣元件，令該電氣元件產生該接觸訊號。
8. 如請求項1或2所述之刀具檢測裝置，其中，該控制器具有一接收單元，該接收單元於該檢測時間接收該接觸訊號。
9. 如請求項8所述之刀具檢測裝置，其中，該控制器具有一時間單元，該時間單元用以設定一檢測次數及對應該檢測次數之該檢測時間，該接收單元根據該檢測次數於該檢測時間接收該接觸訊號。
10. 如請求項1所述之刀具檢測裝置，其中，該傳感器相對垂直於刀具之加工方向設有一抗變結構，該抗變結構抵抗刀具加工方向之力量。