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TW201617167A - 加工輔助方法及其應用之加工設備 - Google Patents

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TW201617167A TW103139196A TW103139196A TW201617167A TW 201617167 A TW201617167 A TW 201617167A TW 103139196 A TW103139196 A TW 103139196A TW 103139196 A TW103139196 A TW 103139196A TW 201617167 A TW201617167 A TW 201617167A
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Abstract

一種加工輔助方法及其應用之加工設備。加工輔助方法包括以下步驟。首先，輸出圓形校正路徑給伺服驅動器，以驅動工件載台進行圓形運動。取得伺服驅動器驅動工件載台的驅動轉矩。判斷驅動轉矩是否變化至0，當驅動轉矩變化至0時，紀錄工件載台的第一位置。判斷驅動轉矩是否變化至峰值，當驅動轉矩變化至峰值時，紀錄工件載台的第二位置。然後，於加工程序中，依據第一運動位置及第二位置控制伺服驅動器驅動工件載台。

Description

加工輔助方法及其應用之加工設備
本發明是有關於一種加工輔助方法及其應用之加工設備，且特別是有關於一種應用轉矩變化的加工輔助方法及其應用之加工設備。
傳統機械加工設備包括控制器及伺服驅動器。控制器控制伺服驅動器，以進行加工程序。然而，加工設備經過一段時間的使用後會發生機械磨損，導致加工精度下降。因此，在加工程序之前都必須進行機台校正，才能確保加工後的工件具有符合要求的精密度。在傳統的校正方法中，必須在加工設備上外掛一機械式校正模組。然，外掛式機械模組衍生了組裝工時且耗費了校正時間，使校正程序顯得沒有效率。
本發明係有關於一種加工輔助方法及加工設備，可提升校正效率。
根據本發明之一實施例，提出一種加工輔助方法。加工輔助方法包括以下步驟。接收一圓形校正路徑給一伺服驅動 器，以驅動一工件載台進行圓形運動；取得伺服驅動器驅動工件載台的一驅動轉矩；判斷驅動轉矩是否變化至0；當驅動轉矩變化至0，紀錄工件載台的一第一位置；判斷驅動轉矩是否變化至一峰值；當驅動轉矩變化至峰值，紀錄工件載台的一第二位置；以及，於一加工程序中，依據第一運動位置及第二位置控制伺服驅動器驅動工件載台。
根據本發明之另一實施例，提出一種加工設備。加 工設備包括一工件載台、一循圓量測模組、一伺服驅動器、一換向尖點量測模組及一補償模組。循圓量測模組，用以輸出一圓形校正路徑。伺服驅動器用以驅動工件載台運動。換向尖點量測模組用以取得伺服驅動器驅動工件載台運動的一驅動轉矩、判斷驅動轉矩是否變化至0以及判斷驅動轉矩是否變化至一峰值。補償模組用以當該驅動轉矩變化至0，紀錄工件載台的一第一位置，以及當驅動轉矩變化至峰值，紀錄工件載台的一第二位置。控制器用以依據圓形校正路徑控制伺服驅動器驅動工件載台進行圓形運動，以及依據第一運動位置及第二運動位置控制伺服驅動器驅動工件載台。
為了對本發明之上述及其他方面有更佳的瞭解，下文特舉較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下：
100‧‧‧加工設備
110‧‧‧工件載台
120‧‧‧循圓量測模組
130‧‧‧伺服驅動器
140‧‧‧換向尖點量測模組
150‧‧‧補償模組
160‧‧‧控制器
C1‧‧‧第一位置
C2‧‧‧第二位置
△C‧‧‧差距
L1‧‧‧公差上限
L2‧‧‧公差下限
P1‧‧‧圓形校正路徑
P11、P12、P13、P14‧‧‧換向點
P2、P4‧‧‧實際運動路徑
P2’、P4’‧‧‧峰
P3‧‧‧圓形路徑
S1、S2‧‧‧曲線
S110~S180‧‧‧步驟
T1‧‧‧驅動轉矩
tn-1、tn、tn+1‧‧‧時間點
V1‧‧‧驅動速度
第1圖繪示依照本發明一實施例之加工設備的加工輔助方法流程 圖。
第2圖繪示依照本發明一實施例之加工設備在校正程序的功能方塊圖。
第3圖繪示依照本發明一實施例之圓形校正路徑的功能方塊圖。
第4圖繪示第2圖之伺服驅動器依據第3圖之圓形校正路徑P1驅動工件載台的驅動轉矩及驅動速度的變化關係圖。
第5圖繪示第2圖之加工設備在加工程序的功能方塊圖。
第6圖繪示第5圖之加工設備依據第一位置及第二位置進行補償的示意圖。
請參照第1及2圖，第1圖繪示依照本發明一實施例之加工 設備的加工輔助方法流程圖，第2圖繪示依照本發明一實施例之加工設備在校正程序的功能方塊圖。
於步驟S110中，提供如第2圖所示之加工設備100。加工 設備100包括工件載台110、循圓量測模組120、伺服驅動器130、換向尖點量測模組140、補償模組150及控制器160。一實施例中，加工設備100例如是電腦數值控制(Computer Numerical Control,CNC)加工機、銑床或一工件載台與刀具可進行相對曲線運動的工具機。
於步驟S120中，請同時參照第3圖，其繪示依照本發明一 實施例之圓形校正路徑的功能方塊圖。循圓量測模組120輸出圓形校正路徑P1給控制器160，控制器160據以控制伺服驅動器130，以驅動工件載台110進行圓形運動。一實施例中，循圓量測模組120可提供一人機介面(未繪示)，讓使用者可透過人機介面輸入圓 形校正路徑P1的半徑或其它相關參數。此外，伺服驅動器130例如是伺服馬達。
如第3圖所示，圓形校正路徑P1具有四個換向點 P11、P12、P13及P14。伺服驅動器130驅動工件載台110進行圓形校正路徑過程中，會經過此些換向點。在經過換向點過程中，伺服驅動器130驅動工件載台110的驅動轉矩T1及驅動速度V1會發生變化。本發明實施例之加工輔助方法依據驅動轉矩T1及驅動速度V1的變化建立適合加工設備100的補償模式，以下係進一步說明。
請同時參照第3及4圖，第4圖繪示第2圖之伺服 驅動器依據第3圖之圓形校正路徑P1驅動工件載台的驅動轉矩及驅動速度的變化關係圖。如第4圖所示，曲線S1表示伺服驅動器130(例如是其中一驅動螺桿，如y方向驅動螺桿)驅動工件載台110的驅動轉矩T1的變化曲線，而曲線S2表示伺服驅動器13(例如是其中一驅動螺桿，如y方向驅動螺桿)驅動工件載台110的速度變化曲線。
以伺服驅動器130驅動工件載台110經過換向點 P11(如第3圖所示)舉例來說，在經過換向點P11前，如在時間點tn-1(如第4圖所示)之前，控制器160會控制伺服驅動器130預先減速，準備進行換向。直到時間點tn(如第4圖所示)時，控制器160控制伺服驅動器130減速至0。在時間點tn-1至tn的區間，伺服驅動器130的驅動轉矩T1也逐漸變化至0，以準備換向。後續 步驟中，加工設備100可記錄驅動轉矩T1變化至0時工件載台110的位置，以作為實際加工時的補償參考，以下繼續說明。
於步驟S130中，換向尖點量測模組140從伺服驅動器130取得驅動工件載台110的驅動轉矩T1。
於步驟S140中，換向尖點量測模組140判斷驅動轉矩T1是否變化至0；若是，進入步驟S150；若否，回到步驟S130，換向尖點量測模組140繼續從伺服驅動器130取得驅動工件載台110的驅動轉矩T1並繼續判斷驅動轉矩T1是否變化至0。
於步驟S150中，當驅動轉矩T1變化至0，補償模組150紀錄工件載台110的第一位置C1。
於步驟S160中，換向尖點量測模組140判斷驅動轉矩T1是否變化至峰值S11(如第4圖所示)；若是，表示工件載台110完成換向，因此進入步驟S170；若否，回到步驟S160，換向尖點量測模組140繼續判斷驅動轉矩T1是否變化至峰值S11。
如第4圖所示，在時間點tn至tn+1之間，為了進行換向，伺服驅動器130須提升驅動轉矩T1以克服靜摩擦力(時間點tn至tn+1之間的伺服驅動器130的速度仍為0，因此須克服靜摩擦力才能產生大於0運動速度，以完成換向)。直到時間點tn+1時，伺服驅動器130已克服靜摩擦力，伺服驅動器130得以控制工件載台110開始換向。
此外，在經過換向點時，伺服驅動器130驅動工件載台110的驅動轉矩T1及驅動速度V1會發生變化。以換向點 P11舉例來說，在伺服驅動器130驅動工件載台110經過換向點P11時，伺服驅動器130驅動工件載台110的驅動速度V1在y方向會變化至0。為了彌補此速度的減少，控制器160會進行位移量的補償，如此反而提高工件載台110在y方向的位移量(因此發生如第3圖的峰P2’)，導致實際運動路徑P2的峰P2’超出真圓度的公差上限L1。
於步驟S170中，在伺服驅動器130控制工件載台110完成換向後，補償模組150紀錄工件載台110的第二位置C2。第一位置C1及第二位置C2的差距△C係反應加工設備100的特性或機械磨損狀況。透過本發明實施例的加工輔助方法，可依據前述步驟所紀錄的第一位置C1及第二位置C2進行補償，以降低峰P2’的幅度至低於真圓度的公差上限L1。以下進一步說明。
在步驟S180中，請參照第5圖，其繪示第2圖之加工設備在加工程序的功能方塊圖。本步驟中，於實際加工程序時，控制器160依據補償模組150內紀錄的第一位置C1及第二位置C2控制伺服驅動器130驅動工件載台110。舉例來說，當第一位置C1與第二位置C2的差距△C愈大時，伺服驅動器130驅動工件載台110的驅動轉矩T1可愈大，以減少工件載台110的換向偏差量；或者，當第一位置C1與第二位置C2的差距△C愈大時，伺服驅動器130驅動工件載台110的運動速度可愈小，以減少工件載台110的換向偏差量。
進一步地說，請參照第6圖，其繪示第5圖之加工設備依據第一位置及第二位置進行補償的示意圖。以伺服驅動器130驅動工件載台 110進行圓形路徑P3為例來說，伺服驅動器130驅動工件載台110進行圓形路徑P3，其中圓形路徑P3可具有與圓形校正路徑P1相同的半徑。由於控制器160依據補償模組150內紀錄的第一位置C1及第二位置C2控制伺服驅動器130驅動工件載台110，使工件載台110的實際運動路徑P4的峰P4’落於真圓度的公差上限L1與公差下限L2之間。此外，本發明實施例的補償時機並不限於圓弧或圓形加工路徑，也可適用於往返加工路徑、直角加工路徑等。只要是讓伺服驅動器160的其中一軸向的驅動螺桿的速度需要變化至0然後再增加速度以完成換向的加工路徑，皆為本發明實施例之補償對象的加工路徑。
此外，在加工程序中，控制器160也可依據所加工的工件(未繪示)的曲率半徑，控制伺服驅動器130驅動工件載台110。例如，當工件的曲率半徑愈小時，伺服驅動器130驅動工件載台110的驅動轉矩T1愈大；反之愈小。或者，當工件的曲率半徑愈小時，伺服驅動器130驅動工件載台110的運動速度愈小；反之愈大。
本發明實施例之加工輔助方法的校正程序(如步驟S110~S170所示)也於加工程序(如步驟S180所示)前完成。另一實施例中，校正程序也於加工程序中完成；進一步地說，在實際加工程序中，若有需要(如懷疑加工精度不佳)，可先暫停加工動作並執行步驟S110~S170，待步驟S110~S170完成後再續行加工動作並依據最新的補償資訊(如最新的第一位置C1及第二位置C2)進行加工補償；或者，亦可在不暫停加工動作下執行步驟 S110~S170，待步驟S110~S170完成後再依據最新的補償資訊進行加工補償。
此外，上述循圓量測模組120、換向尖點量測模組140與補償模組150至少二者可存在於韌體、軟體程式或半導體電路。在一實施例中，循圓量測模組120、換向尖點量測模組140與補償模組150至少二者可整合於控制器160；或者，控制器160可獨立於循圓量測模組120、換向尖點量測模組140與補償模組150。一實施例中，在維持控制器160的設計下，只要另外增加循圓量測模組120、換向尖點量測模組140與補償模組150於加工設備100中即可進行校正程序。此外，透過上述循圓量測模組120、換向尖點量測模組140與補償模組150，在校正程序中，可不須特別使用額外之機械式校正模組，因此可減少校正工時、提升校正效率且/或節省機械式校正模組的成本。
綜上所述，雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明。本發明所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾。因此，本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
S110~S180‧‧‧步驟

Claims (14)

  1. 一種加工輔助方法，包括：接收一圓形校正路徑給一伺服驅動器，以驅動一工件載台進行圓形運動；取得該伺服驅動器驅動該工件載台的一驅動轉矩；判斷該驅動轉矩是否變化至0；當該驅動轉矩變化至0，紀錄該工件載台的一第一位置；判斷該驅動轉矩是否變化至一峰值；當該驅動轉矩變化至該峰值，紀錄該工件載台的一第二位置；以及於一加工程序中，依據該第一運動位置及該第二位置，控制該伺服驅動器驅動該工件載台。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之加工輔助方法，其中於該加工程序中，當該第一位置與該第二位置的差距愈大時，該伺服驅動器驅動該工件載台的該驅動轉矩愈大。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之加工輔助方法，其中於該加工程序中，當該第一位置與該第二位置的差距愈大時，該伺服驅動器驅動該工件載台的驅動速度愈小。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之加工輔助方法，其中於該 加工程序中，再依據所加工的一工件的一曲率半徑，控制該伺服驅動器驅動該工件載台。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之加工輔助方法，其中該於加工程序中，當該曲率半徑愈小時，該伺服驅動器驅動該工件載台的該驅動轉矩愈大。
  6. 如申請專利範圍第4項所述之加工輔助方法，其中該於加工程序中，當該曲率半徑愈小時，該伺服驅動器驅動該工件載台的驅動速度愈小。
  7. 一種加工設備，包括：一工件載台；一循圓量測模組，用以接收一圓形校正路徑；一伺服驅動器，用以驅動該工件載台運動；一換向尖點量測模組，用以取得該伺服驅動器驅動該工件載台運動的一驅動轉矩，並判斷該驅動轉矩是否變化至0，以及判斷該驅動轉矩是否變化至一峰值；一補償模組，用以當該驅動轉矩變化至0時，紀錄該工件載台的一第一位置，以及當該驅動轉矩變化至該峰值時，紀錄該工件載台的一第二位置；以及一控制器，用以依據該圓形校正路徑控制該伺服驅動器驅動 該工件載台進行圓形運動，以及依據該第一運動位置及該第二運動位置，控制該伺服驅動器驅動該工件載台。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之加工設備，其中該伺服驅動器更用以：當該第一位置與該第二位置的差距愈大時，驅動該工件載台的該驅動轉矩愈大。
  9. 如申請專利範圍第7項所述之加工設備，其中該伺服驅動器更用以：當該第一位置與該第二位置的差距愈大時，驅動該工件載台的驅動速度愈小。
  10. 如申請專利範圍第7項所述之加工設備，其中該控制器更用以：依據所加工的一工件的一曲率半徑，控制該伺服驅動器驅動該工件載台。
  11. 如申請專利範圍第10項所述之加工設備，其中該伺服驅動器更用以：當該曲率半徑愈小時，驅動該工件載台的該驅動轉矩愈大。
  12. 如申請專利範圍第10項所述之加工設備，其中該伺服驅動器更用以：當該曲率半徑愈小時，驅動該工件載台的驅動速度愈小。
  13. 一種加工輔助方法，應用於具有伺服驅動器之工件載台，包括：接收一圓形校正路徑以驅動該工件載台運動；取得該伺服驅動器驅動該工件載台運動的一驅動轉矩；判斷該驅動轉矩是否變化至0，若是，紀錄該工件載台的一第一位置；判斷該驅動轉矩是否變化至一峰值，若是，紀錄該工件載台的一第二位置；以及根據該第一位置與該第二位置，建立至少一位移量補償。
  14. 一種加工設備，應用於具有伺服驅動器之工件載台，包括：一循圓量測模組，用以接收一圓形校正路徑；一伺服驅動器，用以驅動該工件載台運動；一換向尖點量測模組，用以取得該伺服驅動器驅動該工件載台運動的一驅動轉矩，並判斷該驅動轉矩是否變化至0，以及判斷該驅動轉矩是否變化至一峰值；以及一補償模組，用以當該驅動轉矩變化至0時，紀錄該工件載 台的一第一位置，以及當該驅動轉矩變化至該峰值時，紀錄該工件載台的一第二位置；並提供該第一位置與該第二位置，建立至少一位移量補償。
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