TWI721421B

TWI721421B - 具有三軸操作之彈簧製造機及方法

Info

Publication number: TWI721421B
Application number: TW108116861A
Authority: TW
Inventors: 楊清發
Original assignee: 順耀機械有限公司
Priority date: 2019-05-16
Filing date: 2019-05-16
Publication date: 2021-03-11
Also published as: TW202042933A

Abstract

本發明關於一種彈簧製造方法，包含：以一線材導向器，於一加工面持續提供一線材；基於彈簧的一第一結構，以一第一加工具塑造該線材；及基於彈簧的一第二結構，以一第二加工具塑造該線材。尤其，該第一加工具與該第二加工具配置成可沿著與該加工面垂直的方向進行同步又相反的往復移動。

Description

具有三軸操作之彈簧製造機及方法

本發明是關於一種彈簧製造機，尤其是關於具有三軸操作之彈簧製造機及其方法。

按，現今彈簧製造機的組裝主要是依彈簧樣式在基座上分別安裝用於形成彈簧的複數加工具，並以凸輪方式驅動加工具相互配合進行彈簧生產。但現有的基座的設計限制了彈簧製造機的多樣接單生產。例如，習知彈簧製造機的組裝是依彈簧樣式來設計若干加工具的空間配置，這些加工具並非模組化設計，其配置一般以類似放射狀的方式指向該線材導線器。但在基座固定了加工具的運動行程來製造單樣式的彈簧，使得習知彈簧製造機僅能製造單一種類的彈簧。一旦要因應不同樣式的彈簧，習知彈簧製造機配置的加工具需要重新設計，隨著彈簧結構的複雜程度或者是混合不同樣式加工生產，使用的加工具數量多時且考量到每一加工具在互相不干擾的運動工作空間(包含橫向和縱向位移)，將不易安排加工具的安裝位置，且難以解決此問題。因此使用習知彈簧製造機不利於多樣少量或混樣加工的製程。

有鑑於此，為了提升使用彈簧製造機的效率及可能性，發展進階的彈簧製造機及方法是需要的。

本發明之主要目的在於提供種加工具裝置，適用於一彈簧製造機，包含：一本體，具有一端部、一固定部、一第一側及一第二側，其中該端部與該固定部相對，而該第一側和該第二側延伸於該端部與該固定部之間；一第一可動部，位於該第一側且可移動地耦接至該本體，使該第一可動部可相對該本體沿著一第一方向往復移動；及一第二可動部，位於該第二側且可移動地耦接至該本體，使該第二可動部可相對該本體沿著一第二方向往復移動，其中該第一方向與該第二方向平行，該第一可動部與該第二可動部配置成同步移動，且兩者的移動方向相反。

在一具體實施例中，該第一可動部和該第二可動部分別提供有一第一固定面和一第二固定面用於安裝至少二個加工組件於該本體的第一側和第二側。

在一具體實施例中，該本體還具有一頂部延伸於該端部與該固定部之間，該頂部的至少一部分被該第一可動部的一第一肩部和該第二可動部的一第二肩部遮蓋，其中該第一肩部和該第二肩部分別提供一第三固定面和一第四固定面用於安裝至少兩個加工組件。

在一具體實施例中，該本體還具有一頂部延伸於該端部與該固定部之間，該頂部的至少一部分被該第一可動部的一第一肩部和該第二可動部的一第二肩部遮蓋，其中該第一肩部和該第二肩部分別提供一第三固定面和一第四固定面用於安裝至少兩個加工組件，其中該第一固定面和該第二固定面之間的距離大於該第三固定面和該第四固定面之間的距離。

在一具體實施例中，該第一可動部與該第二可動部經由一傳動組件耦接，使該第一可動部與該第二可動部能同步地且反向地往復移動。

在一具體實施例中，該本體具有有一轉軸，該第一可動部具有一第一齒條，該第二可動部具有一第二齒條，該第一齒條配置成與該第二齒條相對，該轉軸配置成與該第一齒條及該第二齒條嚙合，使得當該轉軸啟動時，該第一齒條與第二齒條也被同步推動。

在一具體實施例中，該本體的第一側和第二側分別提供有一滑軌組件用於連接該第一可動部和該第二可動部，該本體的第一側和第二側分別提供有一槽用於接收該第一可動部的一第一齒條和該第二可動部的一第二齒條。

本發明之另一目的在於提供一種彈簧製造機，包含：一板，提供一加工面；一線材導向器，固定於該板以於該加工面提供用於製造彈簧的線材；及至少一可動組件。該至少一可動組件包含：一第一平台，可動地連接至該板的加工面，使該第一平台相對於該板可沿著一第一方向往復移動；一第二平台，可動地連接至該第一平台上，使該第二平台相對於該板可沿著一第二方向往復移動；一本體，可選擇地固定於該第二平台；及一第一可動部及一第二可動部，可移動地耦接至該本體，使該第一可動部和該第二可動部相對該板可沿著一第三方向往復移動。其中，該第一可動部及該第二可動部分別提供有一固定面用於安裝至少一加工具，藉此所述加工具相對於該板的加工面可沿著所述三個方向移動。

在一具體實施例中，該第一可動部與該第二可動部配置成同步移動，且兩者的移動方向相反。

在一具體實施例中，該第一方向、該第二方向及該第三方向為正交關係。

本發明之又一目的在於提供一種彈簧製造方法，用於製造一彈簧，包含：以一線材導向器，於一加工面持續提供一線材；基於彈簧的一第一結構，以一第一加工具塑造該線材；基於彈簧的一第二結構，以一第二加工具塑造該線材。該第一加工具與該第二加工具配置成可沿著與該加工面垂直的方向進行同步又相反的往復移動。

在一具體實施例中，所述方法還包含：以一三軸移動機制，將該第一可動部沿著垂直於該加工面的方向移動至該線材的一加工位置以形成該第一結構；及以該三軸移動機制，將該第二可動部沿著垂直於該加工面的方向移動至該線材的該加工位置以形成該第二結構。

100:彈簧製造機

101:板

102:加工面

103:線材導向器

201:第一平台

202:第二平台

300:加工具裝置

301:本體

302:端部

303:固定部

304:第一側

308:第一固定面

309:第二固定面

310:第一肩部

311:第二肩部

312:轉軸

313:第一齒條

314:第二齒條

401:第一加工具組件

402:第二加工具組件

403:第三加工具組件

404:第四加工具組件

305:第二側

306:第一可動部

307:第二可動部

X、Y、Z:方向

第一圖顯示本發明彈簧製造機的一實施例立體圖。

第二圖顯示第一圖的一俯視圖。

第三圖顯示本發明加工具裝置的一側視圖。

第四圖顯示本發明加工具裝置的一正視圖。

第五圖顯示本發明加工具裝置的一剖視圖。

第六圖顯示本發明彈簧製造機的一使用狀態。

第七圖顯示本發明彈簧製造機的另一使用狀態。

底下將參考圖式更完整說明本發明，並且藉由例示顯示特定範例具體實施例。不過，本主張主題可具體實施於許多不同形式，因此所涵蓋或申請主張主題的建構並不受限於本說明書所揭示的任何範例具體實施例；範例具體實施例僅為例示。同樣，本發明在於提供合理寬闊的範疇給所申請或涵蓋之張主題。除此之外，例如主張主題可具體實施為方法、裝置或系統。因此，具體實施例可採用例如硬體、軟體、韌體或這些的任意組合(已知並非軟體)之形式。

本說明書內使用的詞彙「在一實施例」並不必要參照相同具體實施例，且本說明書內使用的「在其他實施例」並不必要參照不同的具體實施例。其目的在於例如主張的主題包括全部或部分範例具體實施例的組合。

第一圖顯示本發明彈簧製造機(100)的一實施例。此處僅顯示彈簧製造機的局部作為說明，其他部分僅以虛線表示或省略。彈簧製造機(100)具有一板(101)配置於機器的一側。板(101)提供有一加工面(102)，其為彈簧成形的主要區域。一線材導向器(103)固定於板(101)並配置成於加工面(102)提供線材。例如，線材導向器(103)沿著垂直於加工面(102)的方向持續地遞送線材。

一或多個可動組件配置於板(101)的加工面(102)上。如圖示，兩個可動組件分別配置於加工面(102)的上半部和下半部，且部分圍繞著位於加工面(102)中央的線材導向器(103)。此處以位於下半部的可動組件進行說明。所述可動組件包含一第一平台(201)和一第二平台(202)。第一平台(201)可動地連接至加工面(102)，使第一平台(201)相對於板(101)可沿著一第一方向往復移動，如沿著圖示X方向。第二平台(202)可動地連接至第一平台(201)上，使第二平台(202)相對於板(101)可沿著一第二方向往復移動，如沿著圖示Z方向。所述可動地連接可由已知的軌道手段實現。雖未顯示，所述可動組件應包含實現自動控制的驅動裝置。如圖示，第二平台(202)提供有一固定面用於安裝一或多個加工具或裝置。

為了實現三軸操作的彈簧製造機，本發明提供一加工具裝置(300)固定於第二平台(202)。加工具裝置(300)提供不同於前述第一方向和第二方向的操作(如圖示Y方向)以及可切換加工具的操作。用於形成彈簧的一或多個加工具主要安裝於加工具裝置(300)，使所述加工具可相對於板(101)或線材導向器(103)進行三軸移動。

第三圖、第四圖及第五圖顯示加工具裝置(300)的不同視圖。加工具裝置(300)包含一本體(301)，其具有一端部(302)、一固定部(303)、一第一側(304)及一第二側(305)。端部(302)與固定部(303)相對，而第一側(304)和第二側(305)相對並延伸於端部(302)與固定部(303)之間。在本實施例中，本體(301)大體上為一矩形結構，固定部(303)具有適合安裝至第二平台(202)的結構並可經由已知的方式加以固定。端部(302)基本上為自由端不與其他結構連接。第一側(304)與第二側(305)平行且相對，並與X方向垂直。換言之，第一側(304)與第二側(305)與XZ面平行。本體(301)為一殼體用於容置操作該裝置的可動機構。如圖示，有關該裝置操作的驅動器可安置於本體(301)的下方，避免干涉彈簧的成形。

一第一可動部(306)位於第一側(304)且可移動地耦接至本體(301)。第一可動部(306)配置成可相對本體(301)沿著一第一方向往復移動。一第二可動部(307)位於第二側(305)且可移動地耦接至本體(301)。第二可動部(307)配置成可相對本體(301)沿著一第二方向往復移動。第一可動部(306)與第二可動部(307)還配置成同步移動，但兩者的移動方向相反。此處討論的加工具裝置的第一和第二方向不同於前述與平台有關的第一和第二方向，尤其此處的第一方向與第二方向平行但方向相反，此將詳述如後。

第一可動部(306)和第二可動部(307)具有相似的結構。第一可動部(306)和第二可動部(307)分別提供有一第一固定面(308)和一第二固定面(309)用於安裝至少二個加工組件於本體(301)的第一側(304)和第二側(305)。如第三圖顯示第一可動部(306)的第一固定面(308)具有多個可工加工具組件固定的孔及槽。在本實施例中，用於固定的孔和槽是根據Y方向延伸和排列，藉此決定加工具組件的Y方向移動範圍。

如第四圖所示，第一可動部(306)及第二可動部(307)分別還具有一第一肩部(310)及一第二肩部(311)，其自第一側(304)和第二側(305)向本體(301)的一頂部(未標號)延伸並部分遮蓋本體(301)頂部。如第二圖所示，第一肩部(310)和第二肩部(311)還分別提供有一第三固定面(未標號)和一第四固定面(未標號)用於安裝至少兩個加工組件。相似地，所述第三和第四固定面具有用於固定的孔和槽。由於第一可動部(306)的第一固定面和第三固定面相互垂直，第二可動部(307)的第二固定面和第四固定面相互垂直，以及第一固定面與第二固定面之間的距離大於第三固定面與第四固定面之間的距離，所述加工具組件的安裝不會相互干擾。

第一圖和第四圖清楚顯示安裝有加工具組件的狀態。即，第一可動部(306)的第一固定面(308)固定有一第一加工具組件(401)，第一肩部(310)固定有一第二加工具組件(402)。第二可動部(307)的第二固定面(309)固定有一第三加工具組件(403)，第二肩部(311)固定有一第四加工具組件(404)。在本實施例中，第一加工具組件(401)和第三加工具組件(403)為主動加工具，意即需要受驅動器控制。第二加工具組件(402)和第四加工具組件(404)則為被動加工具，意即不需受驅動器控制。相似地，所述驅動器也是安置於本體(301)的下方。當然，加工具組件的組合不限於圖式所揭露。

第四圖顯示第一可動部(306)和第二可動部(307)係經由一軌道手段與本體(301)可滑動地連接。第一可動部(306)的內側面提供有一對與本體(301)上軌道(未標號)對應的結構，其配置成限制第一可動部(306)的X方向和Z方向位移，因此第一可動部(306)僅能沿著Y方向移動。第二可動部(307)亦具有相似的配置。在其他實施例中，可替代地，所述滑動地連接也可包含輪子與軌道的組合。

本發明第一可動部(306)與第二可動部(307)經由一傳動組件耦接，使第一可動部(306)與第二可動部(307)能同步地且反向地往復移動。第五圖顯示本體(301)的一剖面俯視圖以及所述傳動組件。一轉軸(312)穩固地容置於本體(310)並配置成沿著XY面轉動。轉軸(312)與所述驅動器連接以執行順時針和逆時針的轉動。第五圖還顯示，第一可動部(306)具有一第一齒條(313)，第二可動部(307)具有一第二齒條(314)。所述齒條(313、314)分別固定於所述可動部(306、307)的內側且沿著Y方向延伸。第一齒條(313)與第二齒條(314)相對且夾持所述轉軸(312)。轉軸(312)配置成與所述齒條(313、314)嚙合，藉此於轉動時，第一齒條(313)和第二齒條(314)可被轉軸(312)同步推動，但方向相反。所述轉軸可類似一齒輪。在本實施例中，第一齒條(313)和第二齒條(314)配置成在Y方向上具有一位移路徑，使得當其中一可動部到達Y方向位移路徑的一終止點時，另一可動部到達Y方向位移的相對終止點。據此，兩個加工具之間可以保有一最大距離。在其他可能的實施例中，一或更多的轉軸可被使用來驅動所述齒條。

如前述配置，根據轉軸(312)的轉動，第一可動部(306)和第二可動部(307)之間具有一最小距離和一最大距離。在一實施例中，當其中一可動部開始從本體(310)固定部(303)往端部(302)移動，或者相反，另一可動部則以反方向靠近該可動部，直到兩者有一最小距離，意即兩者在Y方向上的相同位置(例如約在本體的中間)。達到最小距離之後的移動，所述可動部則以反方向移動，直到遠離至最大距離，意即第一可動部(306)和第二可動部(307)分別位於移動路徑的兩個終止端。換言之，除了在最小距離的關係以外，所述可動部(306、307)的關係在Y方向上為一前一後的關係。如第二圖所示，可動部的其中一者相對靠近板(101)的線材導向器(103)，即進入線材的一加工位置。所述加工位置是指加工具與線材接觸的位置。

返參第三圖和第四圖，其顯示本體(301)的兩側分別具有一開口(未標號)供各可動部(306、307)的齒條(313、314)進入本體(301)並與轉軸(312)嚙合。所述開口的Y方向長度決定所述可動部(306、307)的可動範圍。所述開口可延伸至本體(301)的端部(302)，藉此使所述可動部(306、307)可自端部(302)脫離本體(301)，利於更換或維修。在其他可能的實施例中，所述傳動組件可由其他機制實現，像是使用滾輪及皮帶的方式。

基於前述配置，本發明彈簧製造機可執行包含下列步驟的方法，達到快速切換加工具的目的。此可不必重新設定加工具的位置，讓機器的效率提高。

為了製造一或多種彈簧，首先以所述線材導向器(103)於一加工面持續提供一線材。所述線材導向器的上游連接有線才引導裝置以及一綑線材。線材導向器可配置成持續以特定速度吐出線材，或者以特定周期吐出特定長度的線材。

接著，基於欲形成彈簧的一第一結構，以一第一加工具塑造該線材。如第六圖所示，第一平台(未顯示)和第二平台(202)移動至適當的位置，且讓加工具裝置的第一可動部(306)靠近線材導向器(103)，藉此安裝與第一可動部(306)的第一加工具得以進入線材的一加工位置。此處所述第一加工具為前述第二加工具組件(402)。且，該第一加工具為一捲線器，其將線材形成一螺旋結構，直到第一加工具退出加工位置或停止線材前進。

形成所述第一結構(本實施例為螺旋結構)後，基於欲形成彈簧的一第二結構，以一第二加工具塑造該線材。意即，從第一加工具的使用切換為第二加工具的使用。如第七圖所示，第一平台(201)和第二平台(202)移動至適當的位置，且讓加工具裝置的第一可動部(306)遠離加工面(102)，第二可動部(307)同步靠近加工面(102)，使安裝於第二可動部(307)的第二加工具得以進入線材的加工位置。此處所述第二加工具為前述第三加工具組件(403)。且，該第二加工具為一彎折器，其可將線材形成至少一彎折，直到第二加工具退出加工位置或停止線材前進。

應瞭解，根據不同的設定，與第一加工具和第二加工具有關的加工位置可為相同或不同。第一平台和第二平台以及所述加工具的切換可同時進行或者不同時進行。如圖所示，本實施例加工具裝置裝配有四個加工具組件。換言之，根據本實施例，至少四個加工具可參與彈簧的成形。本領與技術者可依彈簧設計而決定本發明加工具裝置應裝配的加工具數量和種類，及其加工具的使用計畫。

直得注意的是，由於所述第一加工具與第二加工具配置成可沿著與加工面(102)垂直的方向(Y方向)進行同步又相反的往復移動，機器可輕易地切換所需要的加工具且不必將可能用到的加工具集中於板(101)上，也讓板(101)的面積可利用性提高。至於第一圖的上半部的可動組件可裝配或替換為一切割工具，用於將成形完畢的彈簧自線材分離。應瞭解，本發明加工具裝置不限於安裝在如圖所示的位置。

根據以上說明，本發明彈簧製造機相較於一般彈簧製造機更提供了垂直於與加工面的軸向移動機制。此導致加工具的安排不限於板的平面(XZ面)。且，本發明加工具裝置還提供的反向往復機制，讓加工具的切換更為便利。本發明加工具裝置也可至少裝配四個加工具，其也能被自由地切換。與習知彈簧製造機相比，本發明彈簧製造機的可利用性已顯著的提升。

所提供的對所要求保護的主題的各種實施例的以上描述是出於說明和描述的目的。其不旨在是全面的，或者將所要求保護的主題限制於所公開的精確形式。對於本領域技術人員而言，各種改進和變化是顯而易見的。具體而言，雖然上文所描述的系統和方法的實施例中使用概念“組件”，但是明顯的是，這種概念可以與諸如類、方法、類型、介面、模組、物件模型、以及其它合適的概念之類的等效概念交換使用。選擇和描述實施例以便最好地描述本發明的主旨及其實際應用，因此使得相關技術領域人員能夠理解所要求保護的主題、各種實施例、以及適於所考慮的特定用途的各種改進。