[发明专利]刀具状态检测装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种刀具状态检测装置及方法，更具体地，涉及一种用于检测针对工作物进行加工作业的刀具磨耗或断刀与否的刀具状态检测装置及方法。

背景技术

使用自动化加工机具进行加工作业时，必须即时侦测刀具状态以确保产品品质。以印刷电路板的钻孔作业为例，其通过高速非接触式气静压主轴马达夹持钻针来实现。钻孔机具有快、稳、准等高性能表现，然而钻针在高速运转下亦会产生磨耗甚至断刀。而为了在钻针产生磨耗、断刀的情形下及时发现并加以更换，以往是在非接触式马达底部相对钻针头端附近加设感测设备。当钻针状态异常时，则将信息回传至相关控制非接触式马达的控制器，以停机更换钻针。目前侦测钻针运转中的状态有光线遮断法、碳刷接触法、粉尘碎屑搜集法、电压信号法，以及驱动电流法等侦测方法。

光线遮断法是在钻针的两侧设置投射以及接收光的装置，根据光线接收端接收光信号的有无来判断钻针的状态。然而在钻针直径越来越小的趋势下，欲使光信号正确地被钻针所阻断所要的设置精度要求也越高，因此使得光线遮断法有越来越难以实施的趋势，即使装置架设成功也耗费了相当多的时间以及甚高的成本。

碳刷接触侦测法是将碳刷与钻针直接接触，根据碳刷传回信号的有无来判断钻针的状态。然而在非接触式马达高速运转下，钻针会因接触到碳刷而快速磨耗，且在摩擦过程中产生的粉尘以及碎屑亦会伤害非接触式马达的转子。

粉尘碎屑侦测法是在碳刷与钻针对加工物件加工时，将产生的粉尘以及碎屑以集尘器加以搜集，再根据集尘器内的粉尘及碎屑感测器信号来侦测钻针的状态。然而粉尘搜集量却有难以拿捏的困扰，且粉尘中含多少比例以上的钻针成分方可判定钻针已受损的标准亦难以制定，因此使得粉尘碎屑侦测法难以应用于实际操作上。

驱动电流侦测法是在主轴驱动器的电流输出线安装电流感测器，再根据钻针在加工时因扭力而产生的电流变化，来侦测钻针的状态。

电压信号侦测法是在加工物件与机台间建立电位差，通过钻针贯穿上层加工物件的动作，将上层电压信号传导至下层，电脑控制器再根据电压信号是否传递，来侦测钻针的状态。

但是驱动电流侦测法以及电压信号侦测法均必须加装感测器，从而增加整体钻孔机的成本，并且难以适用在高速且微孔的钻孔作业，因此亦造成应用范围的限制。

再者，钻针的头端在未进行加工动作前离开工作物的高度称为非加工行程，而非加工行程是与钻孔速度呈反比，因此各式的钻孔机均着重于缩小非加工行程以提升钻孔速度。然而上述的光线遮断法、碳刷接触法、粉尘碎屑搜集法、电压信号法或驱动电流法，均多少必须在钻针附近增设侦测装置或感测元件，经常会因此而增加非加工行程，进而影响钻孔速度。

因此，如何改善以上种种缺点，为当今亟待思考的课题。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的一个目的在于提供一种刀具状态检测装置及方法，无须于该刀具周围增设侦测装置，从而可具有最小的加工行程。

本发明的又一目的为提供一种刀具状态检测装置及方法，从而明确地判断出刀具的磨耗或断刀状态。

本发明的再一目的为提供一种可节省成本的刀具状态检测装置及方法。

本发明的又一目的为提供一种无须接触磨损刀具的刀具状态检测装置及方法。

为达到上述及其他目的，本发明提供一种刀具状态检测装置，其应用于检测针对工作物进行加工作业的刀具状态。该工作物设置于一加工机台上，该刀具是由主轴马达的中心转子带动旋转，而该主轴马达的中心转子是与该主轴马达的外壳保持绝缘。该刀具状态检测装置包括：电场信号产生器，用以施加电场信号于该主轴马达的外壳，以使该外壳与该中心转子之间产生感应电场；电场信号处理器，用以接收来自该主轴马达的外壳的感应电场的信号，并根据该感应电场的信号的状态而输出相对信号；以及控制器，耦合至该电场信号处理器且根据该相对信号以判断该感应电场的存在与否，当该感应电场因刀具接触工作物并经该加工机台接地而使该感应电场的信号消失时，视为未断刀状态；当该感应电场的信号持续存在时，则视为断刀状态。