专利名称：精密气压缸配重装置及其控制方法
技术领域：
本发明涉及一种精密气压缸配重装置及其控制方法，尤其是一种应用于综合加工机、放电加工机中的Z轴的精密气压缸的配重装置及其控制方法。
背景技术：
放电加工机(EDM)为目前广泛应用的加工模具的设备，尤其精密3C微小模具的加工更是无可取代的，习知放电加工机结构如美国第6353199号专利案，其应用于放电加工机Z轴(即垂直轴)的精密气压缸配重装置，请参阅图1，该习知精密气压缸配重装置1大致由一空气干燥器10、一空气调节器11、一空气调压器12、一气压缸13及一电极头14所组成，气压源A由外部输入经由空气干燥器10和空气调节器11将水分及杂质过滤的后，于更换不同重量的电极头14时，工作员须以手动旋钮调整空气调压器12，以改变输入气压缸13中的气压，使得W(负载重量)＝P(气压)×A(气压缸有效截面积)，当负载的重力得到平衡后，再继续开机进行放电加工制程。
上述传统的配重装置虽能维持负载补偿，但其调压方式采用人工手动调压，每次调整较耗时且相对于生产线上24小时的运作方式而言亦较耗费成本；且手动调压的方式在安全性及精密度方面亦较差。
为解决上述因传统式精密气压缸配重装置以手动调压维持负载补偿所存在的安全性低、精密度差及较耗费成本的问题，本发明提出一种精密气压缸配重装置及其控制方法来达到提高安全性、精密度及节省成本的目的。
发明内容
本发明为一种精密气压缸配重装置及其控制方法，其藉由一自动调整配重气压的调压回路及控制流程，可以节省伺服轴输出推力、加工机开机时间及更换负载的调整时间，并提升加工精度；内建的煞车制动机构在误动作、低气压或低电源时，可以有效的保护机台与工件；而藉由闭锁伺服阀，可以在超精密行程动作时提供机台额外的动态刚性。
为达成上述目的，本发明的气压缸配重装置包括处理器，储存有配重控制软件及数据资料库；气压机构，具有一伺服轴和连设于伺服轴的连动杆及一气压缸；位置反馈装置，以接收气压机构的反馈讯息以调整压力；煞车制动机构，以接收处理器的控制指令以锁定气压缸；精密调压阀，包括一电磁阀及一增压阀，以接受处理器的控制指令以控制流经气体的气压流量；压力感知器，以感知由气压源流经气体的气压转换成对应的电压大小并传至处理器中。
本发明的精密气压缸的配重方法包括下列步骤当要更换负载重量时，处理器根据上一次记录或资料调整精密调压阀的输出压力；接着，位置反馈装置根据气压缸位移状态增加或减少精密调压阀的输出压力；最后，位移不变，将压力值传至处理器中储存并完成单次控制流程。
有关本发明的详细内容及技术，现配合
如下
图1为习知精密气压缸配重装置的方块示意图；图2为本发明精密气压缸配重装置一较佳具体实施方式
的示意图；图3为本发明精密气压缸的配重方法的流程示意图；图4为图3中步骤33中位移调整的详细流程示意图。
附图标记说明1 习知精密气压缸配重装置；
10 空气干燥器；11 空气调节器；12 空气调压器；13 气压缸；14 电极头；2 本发明精密气压缸配重装置；20 气压机构；200 伺服轴；201 连动杆；202 气压缸；203 制动器；21 处理器；22 位置反馈装置；23 煞车伺服阀；24 闭锁伺服阀；25 压力感知器；26 精密调压阀；27 气压过滤器；
具体实施例方式
图2所示为本发明精密气压缸配重装置2一较佳具体实施方式
的示意图，其中包括电极头14、气压机构20、处理器21、位置反馈装置22、煞车伺服阀23、闭锁伺服阀24、压力感知器25、精密调压阀26及气压过滤器27等主要构件。
其中，气压机构20，具有一伺服轴200、连设于伺服轴200的连动杆201及一气压缸202，在气压缸202中并设有一制动器203用以锁定气压缸202。处理器21，例如可编程式逻辑控制器(PLC)，内建有操作系统及记忆单元；在记忆单元中并储存有配重控制软件及数据资料库，数据资料库中建有负载重量对应输出压力的补偿资料。其中位置反馈装置22，以接收气压机构20的位移讯息以调整气压的输出压力。有关煞车伺服阀23，以接收处理器21的控制指令以控制制动器203的启闭。闭锁伺服阀24，以接受处理器21的控制指令以控制流经气体的气压流量。压力感知器25，以感知流经气体的气压转换成对应的电压的大小并传至处理器21中。精密调压阀26，包括一电磁阀及一增压阀(图中未示)，以接受处理器21的控制指令以控制流经气体的气压流量。气压过滤器27，用以过滤气压源A的水分及杂质。
实际操作中当要更换负载重量时，伺服轴200移至行程中央，处理器21会先检查气压源A的讯号和电源是否异常，如果异常则开启煞车伺服阀23令制动器203锁定气压缸202，直到异常排除；接着处理器21会根据上一次记录、数据资料库或使用者键入资料的补偿压力，调整精密调压阀26的输出压力；并关闭煞车伺服阀23放开制动器203，使气压机构20开始动作；若有位移则传送反馈讯息至位置反馈装置22中，位置反馈装置22即会根据反馈的讯息调整精密调压阀26控制气压流量，直到位移不变，即将此时的压力值传至处理器21中储存，以当作下一次更换负载的参考。当配重控制完成后，即可开机启动伺服轴200以进行放电加工制程，直到下一次要再更换不同负载重量的电极头14时再进行下一次的配重控制流程。
除此的外，本发明更具有超精密定位的功能，在进行镜面放电加工等须超精密定位的加工过程时，处理器21控制关闭闭锁伺服阀24封闭输入气压，本实施方式中当处理器21侦测位移小于设定值(例如200μm)时即会关闭闭锁伺服阀24，当时间超过设定时间(例如2分钟)或加工完成后再开启闭锁伺服阀24。
图3所示为本发明精密气压缸的配重方法的流程示意图，其包括下列步骤首先，进行步骤30，当在加工中途欲进行更换负载重量作业时，即将伺服轴移至行程中央，处理器会检查气压源的讯号和电源是否异常；步骤31，若异常则开启煞车伺服阀令制动器锁定气压缸，直到异常排除。步骤32，若正常则处理器会根据上一次记录、由数据资料库中的补偿压力，调整精密调压阀的输出压力；并关闭煞车伺服阀，放开制动器，使气压机构开始动作。步骤33，位置反馈装置根据位移状态增加或减少精密调压阀的输出压力；若有位移则传送反馈讯息至位置反馈装置中，位移反馈装置即会根据反馈的讯息调整精密调压阀其阀口大小，以控制气压流量，直到位移不变，即将此时的压力值传至处理器中储存，以当作下一次更换负载的参考。步骤34，关闭闭锁伺服阀，进行精密加工定位程序；在本实施例中当控制器侦测位移小于设定位移(例如200μm)时即会关闭闭锁伺服阀，当时间超过设定时间(例如2分钟)或调整位移完成后再开启闭锁伺服阀。
图4为步骤33中位移调整的详细流程示意图，首先于步骤330中开始调整输出压力；接着进行步骤331，判断位移状态；步骤332，气压缸位移向上，减少精密气压阀输出压力；步骤333，判断是否已达最高位置；若气压缸已达最高位置则进入步骤334锁定气压缸；若未达最高位置则重返步骤331。
步骤335，气压缸位移向下，增加精密气压阀输出压力；步骤336，判断是否已达最低位置；若气压缸已达最低位置则进入步骤337锁定气压缸；若未达最高位置则重返步骤331。
步骤338，位移不变，将此时的压力值传至处理器中储存，以当作下一次更换负载的参考，进入步骤34。
综上所述，充份显示出本发明精密气压缸配重装置及其控制方法在目的及功效上均深富实施的进步性，极具产业的利用价值，且为目前市面上前所未见的新发明，完全符合申请发明专利的要求，爰依法提出申请。
唯以上所述者，仅为本发明的较佳实施方式而已，当不能以之限定本发明所实施的范围。即大凡依本发明申请专利范围所作的均等变化与修饰，皆应仍属于本发明专利保护范围之内，谨请贵审查委员明鉴，并祈惠准，是所至祷。
权利要求
1.一种精密气压缸配重装置，其包括一气压机构，包括一气压缸及一连动于该气压缸的伺服轴；一处理器，内建有配重控制软件及数据资料库；一压力感知器，以感知流经的气压并转换成对应的电压大小并传至处理器中；一精密调压阀，以接受该处理器的控制指令以控制流经气体的气压流量；及一位置反馈装置，以接收气压缸的位移讯息以调整精密调压阀的输出压力。
2.根据权利要求1所述的精密气压缸配重装置，其更进一步包括一组设于气压缸的制动器，用以锁定气压缸；一煞车伺服阀可接受处理器发出的控制指令以控制制动器的启闭。
3.根据权利要求1所述的精密气压缸配重装置，其更进一步包括一闭锁伺服阀，以接受处理器的控制指令以闭锁输入气压缸中的气压。
4.根据权利要求1所述的精密气压缸配重装置，该精密调压阀由一电磁阀及一增压阀所组成。
5.一种精密气压缸配重装置，其包括一气压机构，包括一气压缸及一连动于该气压缸的伺服轴；及一自动调压回路，内含处理器，可根据该处理器中储存的数据资料及接受由该气压缸输出的反馈位移数据资料来控制调整输出气压的大小。
6.根据权利要求5所述的精密气压缸配重装置，其中该自动调压回路更包括有一精密调压阀，以接受该处理器的控制指令以控制流经气体的气压流量；及一位置反馈装置，以接收该气压缸的位移讯息以调整该精密调压阀的输出压力。
7.根据权利要求5所述的精密气压缸配重装置，其更进一步包括一制动器及一煞车伺服阀，该制动器设于气压缸中用以锁定气压缸，该煞车伺服阀可接受处理器发出的控制指令以控制制动器的启闭。
8.根据权利要求5所述的精密气压缸配重装置，其更进一步包括一闭锁伺服阀，以接受处理器的控制指令以闭锁输入气压缸中的气压。
9.根据权利要求6所述的精密气压缸配重装置，其中该精密调压阀由一电磁阀及一增压阀所组成。
10.一种精密气压缸控制方法，其包括更换负载重量，处理器根据内存中的记录资料调整精密调压阀的输出压力；根据位置反馈装置气压缸位移状态调整精密调压阀的输出压力；及气压缸位移不变，将压力值传至该处理器的内存中储存并完成单次控制流程。
11.根据权利要求10所述的精密气压缸控制方法，其中，在更换负载重量的步骤中，更包括由处理器检查气压源的讯号和电源是否异常；当讯号和电源异常，开启煞车伺服阀令制动器锁定气压缸，直到异常排除；及当讯号和电源正常，该处理器会根据数据资料库中的补偿压力调整精密调压阀的输出压力，并关闭煞车伺服阀放开制动器，使气压机构开始动作。
12.根据权利要求10所述的精密气压缸控制方法，其中，在位置反馈装置根据气压缸位移状态调整精密调压阀的输出压力步骤中，更包括开始调整输出压力，判断位移状态；若气压缸位移向上，减少精密气压阀输出压力；若气压缸位移向下，增加精密气压阀输出压力；及位移不变，将此时的压力值传至处理器中储存，以当作下一次更换负载的参考。
13.根据权利要求10所述的精密气压缸控制方法，其更包括有一关闭闭锁伺服阀以进行精密加工定位程序的步骤。
14.根据权利要求12所述的精密气压缸控制方法，其中在气压缸位移向上的步骤中更包括气压缸达最高位置锁定气压缸的步骤。
15.根据权利要求12所述的精密气压缸控制方法，其中在气压缸位移向上的步骤中更包括气压缸达最低位置锁定气压缸的步骤。
16.根据权利要求13所述的精密气压缸控制方法，其中当控制器侦测位移小于设定位移时即会关闭闭锁伺服阀；及当时间超过一设定时间或调整位移完成后再开启闭锁伺服阀。
全文摘要
本发明为一种精密气压缸配重装置及其控制方法，其藉由一自动化调整气压的调压回路及控制流程，可以节省伺服轴的输出推力、加工机的开机时间及更换负载的调整时间，并提升加工精度；其藉由内建的煞车制动器及煞车伺服阀可在误动作、低气压或低电源时有效的保护机台与工件，提高安全性；另藉由闭锁伺服阀可以在超精密行程动作时提供机台额外的动态刚性。
文档编号B23Q5/22GK1519478SQ0310183
公开日2004年8月11日 申请日期2003年1月22日 优先权日2003年1月22日
发明者陈国祯, 许仁源, 游丰檀 申请人:财团法人工业技术研究院