刀具检测装置及其刀具检测方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种刀具检测装置及其刀具检测方法。该刀具检测装置适用于具有刀轴的工具机。刀轴用以装设并驱动刀具以进行切削。刀具检测装置包括撷取模块与分析模块。分析模块电连接撷取模块。撷取模块用以撷取刀轴的负载信号。分析模块用以接收负载信号及撷取出特征负载图样，并用以将特征负载图样比对标准负载图样，以产生判断结果。

Tool detecting device and cutter detecting method thereof

The invention discloses a tool detecting device and a tool detecting method thereof. The tool inspection device is suitable for a tool machine with a cutter shaft. The cutter shaft is used to mount and drive the cutting tool for cutting. The tool detecting device comprises an acquisition module and an analysis module. Analysis module; electrical connection; capture module. The capture module is used to extract the load signal of the cutter shaft. The analysis module is used to receive the signal and extract the feature of load load pattern, and to the characteristics of load pattern comparison standard load pattern, to generate the judgment result.

【技术实现步骤摘要】
刀具检测装置及其刀具检测方法
本专利技术涉及一种刀具检测装置及其刀具检测方法，特别是涉及一种即时线上检测的刀具检测装置及其刀具检测方法。
技术介绍
工具机用以加工各式零组件，随用途不同又分为车床、铣床、钻床等。在各种应用领域例如国防、航太、汽车等产业，工具机更是不可或缺。实务上，工具机具有种多因素考虑会影响加工件的品质好坏，其中刀具更会直接影响加工件的精度、纹路与光泽等品质要求。而且，刀具在加工的过程中不预期的损伤对工件品质的影响更难以防范。一般来说，目前检测刀具的方法多为离线式的检测方法，亦即在加工前后以影像或激光等模块，确认刀具在加工后是否有破损。但这样的方法无法及时的监控加工过程及提高加工效率。而目前线上的刀具检测方式，往往需要外加感测器或相应的部件，或者需要很多的数据参数，甚至于需要设置额外的数据库。上述方法不但增加了设备成本，使用上也不方便，对于生产厂商来说更是沉重的负担。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种刀具检测装置及其刀具检测方法，通过分析工具机任一或多轴马达负载的变化状况，来判断刀具是否适合继续使用，以解决过去刀具检测方法成效不佳的问题。为达上述目的，本专利技术所公开的一种刀具检测装置，适用于具有刀轴的工具机。刀轴用以装设并驱动刀具以进行切削。刀具检测装置包括撷取模块与分析模块。撷取模块电连接刀轴，分析模块电连接撷取模块。撷取模块用以撷取刀轴的负载信号。分析模块用以自负载信号撷取并动态产生一连串的特征负载图样，标准负载图样可由动态产生的特征图样中被决定出来，并将最新的特征负载图样比对标准负载图样，以及时产生判断结果。其中，当比对的特征负载图样与标准负载图样的差异大于预设标准时，分析模块即判断刀具不符合标准或不适合继续使用。本专利技术公开了一种刀具检测方法，适用于具有刀轴的工具机。刀轴用以装设并驱动刀具以进行切削，刀具检测方法包括接收刀轴的负载信号。再依据负载信号动态产生特征负载图样。并且，将最新的特征负载图样比对标准负载图样，以产生判断结果。然后，当特征负载图样与标准负载图样的差异大于预设标准时，判断刀具不符合标准或不适合继续使用。以上的关于本
技术实现思路
的说明及以下的实施方式的说明用以示范与解释本专利技术的精神与原理，并且提供本专利技术的权利要求更进一步的解释。附图说明图1为本专利技术一实施例中所绘示的刀具检测装置的功能方块图；图2A为本专利技术一实施例中所绘示刀具切削工件的示意图；图2B为本专利技术一实施例中以标准刀具切削工件时对应的负载信号的示意图；图2C为本专利技术图2B中所绘示负载信号的频谱示意图；图2D为本专利技术一实施例中以非标准刀具切削工件时对应的负载信号的示意图；图2E为本专利技术图2D中所绘示负载信号对应的频谱的示意图；图3为本专利技术一实施例中所绘示的刀具检测方法的流程图。符号说明1刀具驱动装置12刀具122a～122e刀刃16刀轴2工件3刀具检测装置32撷取模块34分析模块An、Bn特征负载图样An-1、An-2、Bn-1、Bn-2负载图样f1转动频率f2切削频率F、S方向TAn、TAn-1、TAn-2、TBn、TBn-1、TBn-2参考周期P1低频峰值P2高频峰值S301～S307步骤具体实施方式以下在实施方式中详细叙述本专利技术的详细特征以及优点，其内容足以使任何熟悉相关技术者了解本专利技术的
技术实现思路
并据以实施，且根据本说明书所公开的内容、权利要求及附图，任何熟悉相关技术者可轻易地理解本专利技术相关的目的及优点。以下的实施例进一步详细说明本专利技术的观点，但非以任何观点限制本专利技术的范畴。请一并参照图1与图2A，图1为根据本专利技术一实施例中所绘示的刀具检测装置的功能方块图，图2A为根据本专利技术一实施例中所绘示刀具切削工件的示意图。刀具检测装置3电连接刀具驱动装置1。刀具检测装置3具有撷取模块32与分析模块34，撷取模块32电连接分析模块34。刀具驱动装置1具有刀具12与刀轴16。刀轴16连接刀具12。撷取模块32电连接刀轴16。分析模块34电连接撷取模块32。刀具驱动装置1例如为一工具机，刀轴16例如为工具机的主轴。事实上，在其他的实施例中，刀具检测装置1还具有进给轴或旋转轴。刀具12通常具有至少一刀刃，以下以刀具12具有刀刃122a～122e进行说明，但实际上刀具12所包含的刀刃数并不以此为限，也不限制刀刃的材质以及形状。刀刃122a～122e例如环绕刀轴16，且刀刃122a～122e等距离地彼此间隔，但并不以此为限。在图2A所对应的实施例中，刀具12可拆卸地设置于刀轴16的一端，刀轴16例如具有不连续面以连动刀具旋转，但均不以此为限。亦即，使用者可以对应工件2所需，而置换具有任意形式的刀刃的刀具12。换句话说，本专利技术所公开的刀具检测装置1及刀具检测方法适用于具有任意形式的刀刃的刀具12，而不以附图所绘示者为限制。刀轴16受驱动而使刀具12的刀刃122a～122e旋转以切削工件2。在一实施例中，刀轴16例如受一马达(未图示)所驱动，刀轴16连接于马达的旋转轴以受马达驱动而带动刀刃122a～122e绕方向S旋转。此外，刀具12还可受刀具驱动装置1的驱动而沿方向F移动以切削工件2。刀轴16依据其受力负载而产生负载信号。负载信号例如为刀具12的振幅、刀具12的转速、转动频率或马达的驱动电流等，但不以此为限。且在实务上，刀具12还可受刀具驱动装置1的驱动而沿其他方向移动而不仅限于方向F。详细来说，当刀刃122a～122e转动切削到工件2时，刀轴16会承受刀刃122a～122e切削工件2时的反作用力，进而影响到刀具12的振幅、刀具12的转速、转动频率或马达的驱动电流，从而反应在负载信号上。此外，当刀具12的类型或刀刃数不同时，负载信号也会具有对应的波形。例如，即使刀刃数相同，由于标准刀具与刀刃破损的刀具的刀刃状况并不相同，因此所产生负载信号也会具有相应的特征，后续将以图2B～图2D进行详述。撷取模块32用以自刀轴16取得所述的负载信号，并提供给分析模块34进行分析处理。分析模块34用以依据负载信号撷取出一特征负载图样，并将特征负载图样比对一标准负载图样，以产生一判断结果。而在另一实施例中，撷取模块32除了自刀轴16取得负载信号之外，更自负载信号中撷取得特征负载图样，以供分析模块34进行如前述的分析处理，以产生一判断结果。其中，当特征负载图样与标准负载图样的差异大于预设的标准时，分析模块34判断刀具12不符合标准，也即表示刀具12可能已失去精度或损坏。需注意的是，当刀具检测装置1还包含进给轴或旋转轴时，刀具检测装置1更可依据刀轴16、进给轴与旋转轴的至少其中之一来产生负载信号。然而在此为求叙述简明，仅以刀轴16进行叙述，但是所属
具有通常知识者经详阅本说明书后当可推得如何以刀轴、进给轴与旋转轴的至少其中之一来实行后续所述的刀具检测装置与方法。请接着参照图2B以说明当刀具12为标准刀具时的情形，图2B为根据本专利技术一实施例中以标准刀具切削工件时对应的负载信号的示意图。在图2B中，纵轴为负载，横轴为时间。同样地。当刀刃122a～122e切削到工件2时，刀轴16会承受刀刃122a～122e切削工件2时的反作用力，而使得负载信号具有多个峰值。因此，每一峰值会对应到刀刃122a～122e的其中之一，而使得各峰值分别本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种刀具检测装置，适用于具有一刀轴的工具机，该刀轴用以装设并驱动一刀具以进行切削，该刀具检测装置包括：撷取模块，用以撷取该刀轴的一负载信号；以及分析模块，电连接该撷取模块，用以接收该负载信号及撷取出一特征负载图样，并将该特征负载图样比对一标准负载图样，以产生一判断结果。

【技术特征摘要】
2015.11.13 TW 1041376331.一种刀具检测装置，适用于具有一刀轴的工具机，该刀轴用以装设并驱动一刀具以进行切削，该刀具检测装置包括：撷取模块，用以撷取该刀轴的一负载信号；以及分析模块，电连接该撷取模块，用以接收该负载信号及撷取出一特征负载图样，并将该特征负载图样比对一标准负载图样，以产生一判断结果。2.如权利要求1所述的刀具检测装置，其中该负载信号撷取自该刀轴的一马达。3.如权利要求1所述的刀具检测装置，其中该分析模块积分该特征负载图样与该标准负载图样的多数对应取样点的差值而产生一特征值，并比对于一预设阈值，以产生该判断结果。4.如权利要求1所述的刀具检测装置，其中该分析模块自该负载信号判断出一参考频率，并依据该参考频率推算出一参考周期，还依据该参考周期自该负载信号撷取出该特征负载图样，该特征负载图样的时间长度等于该参考周期。5.如权利要求4所述的刀具检测装置，其中该负载信号的频谱包含一高频峰值与一低频峰值，该高频峰值对应于一切削频率，该低频峰值对应于一转动频率，当该高频峰值大于该低频峰值时，该分析模块定义该切削频率为该参考频率，当该低频峰值大于该高频峰值时，该分析模块定义该转动频率为该参考频率。6.如权利要求4所述的刀具检测装置，其中该分析模块还依据该标准负载图样正规化该特征负载图样的时间长度或振幅。7.如权利要求2所述的刀具检测装置，其中该负载信号为该刀具的振幅、该刀具的转速、该转动频率或该马达的驱动电流。8.如权利要求1所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈伟生，黄凯廷，高永铭，徐士哲，吴柏勋，
申请(专利权)人：财团法人工业技术研究院，
类型：发明
国别省市：中国台湾,71