TWM581518U - Machine tool for instantaneous compensation of position error - Google Patents

Abstract

一種可對位置誤差即時補償的工具機，包含一加工頭座、一工件夾頭、一刀塔座、一傳動單元、一量測單元，及一控制單元，該工件夾頭可轉動地設置於該加工頭座後方，該刀塔座可轉動地設置於該工件夾頭後方，該傳動單元連動該刀塔座，該量測單元包括一第一反射器及一雷射量測器，該第一反射器設置於該工件夾頭及該刀塔座的其中一者，並可反射一雷射光，該雷射量測器設置於該加工頭座並可發射該雷射光，並可根據反射回來的該雷射光輸出一對應於所發射的該雷射光與反射回來的該雷射光的偏擺角度的偏擺訊號，該控制單元電連接該傳動單元及該雷射量測器，並可根據該偏擺訊號修正控制該傳動單元運作的命令，以減少位置誤差。

Description

可對位置誤差即時補償的工具機

本新型是有關於一種工具機，特別是指一種可對位置誤差即時補償的工具機。

一般的工具機在進行加工時，往往會有位置誤差的發生，為了修正這些位置誤差，會導入一種熱變位補償技術來進行修正，該技術是將該工具機上所測試得到的位置誤差進行數學模型運算後，將所得到的數據套入加工命令中進行運算，藉以消除位置誤差。

然而，該工具機受到熱的影響極大，一旦發現該工具機因加工中的熱而發生熱變位，會導致位置誤差增大，就必須另外建立適當的數學模型，而前述建立數學模型的方式必須需要花費數天時間，導致產能會嚴重下降。

因此，本新型之目的，即在提供一種克服先前技術所述缺點的可對位置誤差即時補償的工具機。

於是，本新型可對位置誤差即時補償的工具機，應用於加工一待加工件，該可對位置誤差即時補償的工具機包含一加工頭座、一工件夾頭、一刀塔座、一傳動單元、一量測單元，及一控制單元。

該工件夾頭沿一前後方向設置於該加工頭座後方並可繞一沿該前後方向延伸的夾頭軸線轉動地用來夾持該待加工件，該刀塔座沿該前後方向設置於該工件夾頭後方並可繞一刀塔軸線轉動，該傳動單元連動該刀塔座，並可受控制而驅使該刀塔座轉動以及沿一垂直該前後方向的移動方向驅使該刀塔座相對該待加工件移動，該量測單元包括一第一反射器及一雷射量測器，該第一反射器設置於該工件夾頭及該刀塔座的其中一者，並可將來自前方的一雷射光再朝前反射回去，該雷射量測器設置於該加工頭座並可朝後方發射該雷射光，並可根據經由該第一反射器所反射回來的該雷射光輸出一對應於所發射的該雷射光與反射回來的該雷射光的偏擺角度的偏擺訊號，該控制單元電連接該傳動單元及該雷射量測器，並可根據該偏擺訊號修正控制該傳動單元運作的命令，以減少位置誤差。

本新型之功效在於：藉由設置該第一反射器及該雷射量測器，使該控制單元能根據該雷射量測器的該偏擺訊號修正控制該傳動單元運作的命令，而能減少位置誤差。

參閱圖1、2，本新型可對位置誤差即時補償的工具機之一實施例，應用於加工一待加工件9，該可對位置誤差即時補償的工具機包含一加工頭座2、一工件夾頭3、一刀塔座4、一刀具5、一傳動單元6、一量測單元7，及一控制單元8。

該工件夾頭3沿一前後方向X設置於該加工頭座2後方並可繞一沿該前後方向X延伸的夾頭軸線L1轉動地用來夾持該待加工件9。

該刀塔座4沿該前後方向X設置於該工件夾頭3後方並可繞一刀塔軸線L2轉動。於本實施例中，該刀塔軸線L2平行於該夾頭軸線L1。

該刀具5設置於該刀塔座4以用來加工該待加工件9。

該傳動單元6連動該刀塔座4，並可受控制而驅使該刀塔座4轉動以及沿一垂直該前後方向X的移動方向Y驅使該刀塔座4相對該待加工件9移動。

要說明的是，該工件夾頭3的轉動、該刀塔座4的轉動及該傳動單元7的連動方式為一般工具機常用的機械連動技術，且並非本案的主要技術重點，因此本說明書不再進一步說明動作原理。

該量測單元7包括一第一反射器71、一第二反射器72，及一雷射量測器73，該第一反射器71設置於該工件夾頭3，並可將來自前方的一雷射光再朝前反射回去，該第二反射器72設置於該刀塔座4，並可將來自前方的該雷射光再朝前反射回去，該雷射量測器73設置於該加工頭座2並可朝後方發射該雷射光，並可根據經由該第一反射器71所反射回來的該雷射光輸出一對應於所發射的該雷射光與反射回來的該雷射光的偏擺角度的偏擺訊號。

該控制單元8電連接該傳動單元6及該雷射量測器73，並可根據該偏擺訊號修正控制該傳動單元6運作的命令，以減少位置誤差。

參閱圖1、2、3，使用時，當該工件夾頭3帶動該待加工件9轉動時，該第一反射器71會隨該工件夾頭3轉動，由於該雷射量測器73會持續發出該雷射光，因此當該第一反射器71轉動至與該雷射量測器73相對應的一第一預定位置時就會反射該雷射光（見圖1），此時該雷射量測器73就能將該偏擺訊號輸出至該控制單元8，接著該控制單元8根據該偏擺訊號所對應的偏擺角度計算出該工件夾頭3的三軸熱變位，並可用以修正控制該傳動單元6運作的命令，而能讓該刀具5對該待加工件9進行加工時即時減少位置誤差，而達到即時補償位置誤差的效果。

參閱圖4，當需要換刀時，由於該刀塔座4轉動時會帶動該第二反射器72隨該刀塔座4轉動，且會於轉動至與該雷射量測器73相對應且不受該第一反射器71阻擋的一第二預定位置時反射該雷射光，因此該控制單元8也能根據該偏擺訊號計算出該刀塔座4的三軸熱變位以及該傳動單元6的偏移的偏移總合，如此就能用以修正控制該傳動單元6運作的命令，而能讓該刀具5在進行換刀時即時減少位置誤差，而同樣能達到即時補償位置誤差的效果。

要說明的是，在其它的實施態樣中，該量測單元7也可以只包括一第一反射器71及該雷射量測器73，該第一反射器71僅設置於該工件夾頭3及該刀塔座4的其中一者，藉以對該工件夾頭3的三軸熱變位或該刀塔座4的三軸熱變位以及該傳動單元6的偏移的偏移總合修正。

綜上所述，藉由設置該第一反射器71、該第二反射器72及該雷射量測器73，使該控制單元8能根據該雷射量測器73的該偏擺訊號修正控制該傳動單元6運作的命令，而能即時減少位置誤差，不需要如現有技術一般要花費時間建立數學模型，使產能不會下降，故確實能達成本新型之目的。

惟以上所述者，僅為本新型之實施例而已，當不能以此限定本新型實施之範圍，凡是依本新型申請專利範圍及專利說明書內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本新型專利涵蓋之範圍內。

2‧‧‧加工頭座 3‧‧‧工件夾頭 4‧‧‧刀塔座 5‧‧‧刀具 6‧‧‧傳動單元 7‧‧‧量測單元 71‧‧‧第一反射器 72‧‧‧第二反射器 73‧‧‧雷射量測器 8‧‧‧控制單元 9‧‧‧待加工件 L1‧‧‧夾頭軸線 L2‧‧‧刀塔軸線 X‧‧‧前後方向 Y‧‧‧移動方向

本新型之其他的特徵及功效，將於參照圖式的實施方式中清楚地呈現，其中： 圖1是本新型可對位置誤差即時補償的工具機的一實施例的一示意圖，說明一第一反射器轉動至一第一預定位置時，且一第二反射器脫離一第二預定位置的狀態； 圖2是該實施例的一電氣方塊圖； 圖3是一類似於圖1的視圖，說明該第一反射器脫離該第一預定位置時，且該第二反射器脫離該第二預定位置的狀態；及 圖4是一類似於圖3的視圖，說明該第一反射器脫離該第一預定位置時，且該第二反射器轉動至該第二預定位置的狀態。

Claims (6)

1. 一種可對位置誤差即時補償的工具機，應用於加工一待加工件，該可對位置誤差即時補償的工具機包含： 一加工頭座； 一工件夾頭，沿一前後方向設置於該加工頭座後方並可繞一沿該前後方向延伸的夾頭軸線轉動地用來夾持該待加工件； 一刀塔座，沿該前後方向設置於該工件夾頭後方並可繞一刀塔軸線轉動； 一傳動單元，連動該刀塔座，並可受控制而驅使該刀塔座轉動以及沿一垂直該前後方向的移動方向驅使該刀塔座相對該待加工件移動； 一量測單元，包括一第一反射器及一雷射量測器，該第一反射器設置於該工件夾頭及該刀塔座的其中一者，並可將來自前方的一雷射光再朝前反射回去，該雷射量測器設置於該加工頭座並可朝後方發射該雷射光，並可根據經由該第一反射器所反射回來的該雷射光輸出一對應於所發射的該雷射光與反射回來的該雷射光的偏擺角度的偏擺訊號；及 一控制單元，電連接該傳動單元及該雷射量測器，並可根據該偏擺訊號修正控制該傳動單元運作的命令，以減少位置誤差。
2. 如請求項1所述的可對位置誤差即時補償的工具機，其中，該第一反射器設置於該工件夾頭，該第一反射器隨該工件夾頭轉動時，會於轉動至與該雷射量測器相對應的一第一預定位置時反射該雷射光。
3. 如請求項1所述的可對位置誤差即時補償的工具機，其中，該第一反射器設置於該刀塔座，該第一反射器隨該刀塔座轉動時，會於轉動至與該雷射量測器相對應的一第一預定位置時反射該雷射光。
4. 如請求項1所述的可對位置誤差即時補償的工具機，其中，該量測單元還包括一第二反射器，該第一反射器設置於該工件夾頭，該第一反射器隨該工件夾頭轉動時，會於轉動至與該雷射量測器相對應的一第一預定位置時反射該雷射光，該第二反射器設置於該刀塔座，該第二反射器隨該刀塔座轉動時，會於轉動至與該雷射量測器相對應且不受該第一反射器阻擋的一第二預定位置時反射該雷射光。
5. 如請求項2、3或4所述的可對位置誤差即時補償的工具機，其中，該刀塔軸線平行於該夾頭軸線。
6. 如請求項2、3或4所述的可對位置誤差即時補償的工具機，還包含一設置於該刀塔座以用來加工該待加工件的刀具。