TWI607823B

TWI607823B - 浮動式加工平台、浮動式加工系統及浮動式加工方法

Info

Publication number: TWI607823B
Application number: TW104141603A
Authority: TW
Inventors: 洪國凱; 詹畯能; 林輝鴻
Original assignee: 峰安車業股份有限公司
Priority date: 2015-12-10
Filing date: 2015-12-10
Publication date: 2017-12-11
Also published as: TW201720572A; US20170165800A1; US10391595B2

Description

浮動式加工平台、浮動式加工系統及浮動式加工方法

本發明係相關於一種浮動式加工平台、浮動式加工系統及浮動式加工方法，尤指一種可提高加工精密度的浮動式加工平台、浮動式加工系統及浮動式加工方法。

一般而言，為了對加工件進行機械加工，必須使用相對應的加工裝置。舉例來說，當要對加工件的圓孔進行研磨時，先前技術是利用夾具夾持加工件並將加工件沿水平方向進給，以使刀具對加工件的圓孔內表面進行研磨。然而，由於加工件是沿水平方向擺置，加工件容易因夾具的夾持位置或角度不正確而傾斜，造成刀具的軸心與圓孔的圓心未對準，如此刀具會切削到加工件的目標加工區域以外的部位，進而使得圓孔的尺寸無法符合需求。因此，習知圓孔的研磨方法具有較低的加工精密度。

本發明之目的在於提供一種可提高加工精密度的浮動式加工平台、浮動式加工系統及浮動式加工方法，以解決先前技術的問題。

本發明浮動式加工平台包含一底座、一夾持平台、一第一彈力模組、一第二彈力模組以及一第三彈力模組。該夾持平台用以夾持一加工件。該第一彈力模組是沿一第一軸連接於該底座及該夾持平台之間，以使該夾持平台能相對該底座沿該第一軸移動及繞該第一軸旋轉。該第二彈力模組是沿一第二軸連接於該底座及該夾持平台之間，以使該夾持平台能相對該底座沿該第二軸移動及繞該第二軸旋轉。該第三彈力模組是沿一第三軸連接於該底座及該夾持平台之間，以使該夾持平台能相對該底座沿該第三軸移動及繞該第三軸旋轉。其中該第一軸及該第二軸是相異的水平軸，該第三軸是垂直軸。

本發明浮動式加工系統包含一浮動式加工平台以及一加工裝置。該浮動式加工平台包含一底座、一夾持平台、一第一彈力模組、一第二彈力模組以及一第三彈力模組。該夾持平台用以夾持一加工件。該第一彈力模組是沿一第一軸連接於該底座及該夾持平台之間，以使該夾持平台能相對該底座沿該第一軸移動及繞該第一軸旋轉。該第二彈力模組是沿一第二軸連接於該底座及該夾持平台之間，以使該夾持平台能相對該底座沿該第二軸移動及繞該第二軸旋轉。該第三彈力模組是沿一第三軸連接於該底座及該夾持平台之間，以使該夾持平台能相對該底座沿該第三軸移動及繞該第三軸旋轉。該加工裝置是用以沿該第三軸加工該加工件。其中該第一軸及該第二軸是相異的水平軸，該第三軸是垂直軸。

本發明浮動式加工方法包含提供一浮動式加工平台，其中該浮動式加工平台包含一底座、一夾持平台、一第一彈力模組、一第二彈力模組以及一第三彈力模組，該第一彈力模組沿一第一軸連接於該底座及該夾持平台之間，以使該夾持平台能相對該底座沿該第一軸移動及繞該第一軸旋轉，該第二彈力模組沿一第二軸連接於該底座及該夾持平台之間，以使該夾持平台能相對該底座沿該第二軸移動及繞該第二軸旋轉，該第三彈力模組沿一第三軸連接於該底座及該夾持平台之間，以使該夾持平台能相對該底座沿該第三軸移動及繞該第三軸旋轉，該第一軸及該第二軸是相異的水平軸，該第三軸是垂直軸；該夾持平台夾持一加工件；以及沿該第三軸加工該加工件。

相較於先前技術，本發明浮動式加工平台的夾持平台是以浮動方式被支撐於蓋體和底座定義的空間內，以使加工件可以隨著夾持平台沿水平軸及垂直軸做線性移動，以及繞水平軸及垂直軸做旋轉運動，因此本發明浮動式加工平台可以補償刀具的位置偏差。再者，由於加工件是沿垂直方向擺置且沿垂直方向進行加工，因此可以進一步避免因加工件傾斜所造成的加工誤差。故本發明浮動式加工平台、浮動式加工系統及浮動式加工方法可以提高加工精密度。

請同時參考第1圖及第2圖。第1圖是本發明浮動式加工平台的示意圖，而第2圖是本發明浮動式加工平台的爆炸圖。如圖所示，本發明浮動式加工平台100包含一底座110、一夾持平台120、一第一彈力模組140、一第二彈力模組150、一第三彈力模組160以及一蓋體130。夾持平台120用以夾持一加工件170。蓋體130連接於底座110，且覆蓋於夾持平台120。第一彈力模組140、第二彈力模組150以及第三彈力模組160用以分別支撐夾持平台120，以使夾持平台120不接觸底座110及蓋體130。換句話說，夾持平台120是以浮動方式被支撐於蓋體130和底座110定義的空間內。

請同時參考第3圖及第4圖。第3圖是本發明浮動式加工平台的俯視圖。第4圖是沿第3圖之剖面線A-A的剖面圖。如圖所示，第一彈力模組140包含第一彈簧S1及第二彈簧S2。第一彈簧S1是沿第一軸X連接於底座110及夾持平台120的第一側之間。第二彈簧S2是沿第一軸X連接於底座110及夾持平台120的第二側之間，第二側是相對於第一側。如此，底座110和夾持平台120的第一側及第二側之間存在有間隙，進而讓夾持平台120能相對底座110沿第一軸X移動。另一方面，第一彈力模組140可另包含第一調整單元A1以及第二調整單元A2。第一調整單元A1用以調整第一彈簧S1的壓縮量。第二調整單元A2用以調整第二彈簧S2的壓縮量。本發明浮動式加工平台100可以經由第一調整單元A1及第二調整單元A2進一步調整底座110和夾持平台120的第一側及第二側之間的間隙。

請參考第5圖，並一併參考第3圖。第5圖是沿第3圖之剖面線B-B的剖面圖。如圖所示，第二彈力模組150包含第三彈簧S3及第四彈簧S4。第三彈簧S3是沿第二軸Y連接於底座110及夾持平台120的第三側之間。第四彈簧S4是沿第二軸Y連接於底座110及夾持平台120的第四側之間，第四側是相對於第三側。如此，底座110和夾持平台120的第三側及第四側之間存在有間隙，進而讓夾持平台120能相對底座110沿第二軸Y移動。另一方面，第二彈力模組150可另包含第三調整單元A3以及第四調整單元A4。第三調整單元A3用以調整第三彈簧S3的壓縮量。第四調整單元A4用以調整第四彈簧S4的壓縮量。本發明浮動式加工平台100可以經由第三調整單元A3及第四調整單元A4進一步調整底座110和夾持平台120的第三側及第三側之間的間隙。

另外，第三彈力模組160包含第五彈簧S5及第六彈簧S6。第五彈簧S5是沿第三軸Z連接於底座110及夾持平台120的第五側之間。第五側相鄰於第一側至第四側。第六彈簧S6是沿第三軸Z連接於蓋體130及夾持平台120的第六側之間，第六側是相對於第五側。如此，底座110和夾持平台120的第五側之間存在有間隙，且蓋體130和夾持平台120的第六側之間存在有間隙，進而讓夾持平台120能相對底座110沿第三軸Z移動。另一方面，第三彈力模組160可另包含第五調整單元A5以及第六調整單元A6。第五調整單元A5用以調整第五彈簧S5的壓縮量。第六調整單元A6用以調整第六彈簧S6的壓縮量。本發明浮動式加工平台100可以經由第五調整單元A5及第六調整單元A6進一步調整底座110和夾持平台120的第五側之間的間隙及蓋體130和夾持平台120的第六側之間的間隙。

另一方面，由於夾持平台120的第一至第六側和底座110及蓋體130之間存在有間隙，因此夾持平台120可以進一步相對底座110繞第一軸X、第二軸Y及第三軸Z旋轉。

在本發明實施例中，第一軸X及第二軸Y是水平軸，第三軸Z是垂直軸，且第一軸X、第二軸Y及第三軸Z相互垂直。但在本發明其他實施例中，第一軸及第二軸並不一定要相互垂直，第一軸及第二軸只要是相異的水平軸即可。

請參考第6圖，並一併參考第3圖。第6圖是沿第3圖之剖面線C-C的剖面圖。如圖所示，夾持平台120包含夾持單元122用以夾持加工件170。夾持單元122可以根據加工件170的形狀利用相對應夾持結構夾持加工件170。舉例來說，夾持單元122可利用球狀夾持結構124抵於加工件170的凹陷部位以夾持加工件170。在上述實施中，夾持單元的夾持結構只是舉例說明，本發明不以此為限。

依據上述配置，當夾持平台120夾持加工件170時，加工件170可以浮動地隨著夾持平台120沿第一軸X、第二軸Y及第三軸Z做線性移動，以及繞第一軸X、第二軸Y及第三軸Z做旋轉運動。換句話說，本發明浮動式加工平台100只需用單一底座110來支撐夾持平台120即可以使夾持平台120自由地進行六軸(三個線性軸及三個旋轉軸)的運動。相較於先前技術必須將複數個線性移動平台及旋轉機構的底座相互堆疊及連接，以組成能進行六軸運動(沿第一軸X、第二軸Y及第三軸Z做線性移動，以及繞第一軸X、第二軸Y及第三軸Z做旋轉運動)的夾持平台，本發明夾持平台120的結構較簡單且不占空間。

另一方面，在上述實施例中，第一至第六調整單元A1~A6是以螺絲作為舉例，但本發明不以此為限。第一至第六調整單元A1~A6亦可以是其他形式的元件，用以分別調整第第一至第六彈簧S1~S6的壓縮量。

請同時參考第7圖及第8圖。第7圖是本發明浮動式加工系統的示意圖，第8圖是本發明加工件的示意圖。如圖所示，本發明浮動式加工系統10包含上述浮動式加工平台100及一加工裝置200。在本發明實施例中，加工件170是一浮動軸承，且加工件170上形成有一通孔172。通孔172具有一第一部份P1、一第二部份P2及一第三部份P3。通孔172的第一部份P1及第三部份P3分別位於加工件170的兩端且具有一第一孔徑D1，通孔172的第二部份P2連通第一部份P1及第三部份P3且具有一第二孔徑D2，第二孔徑D2大於第一孔徑D1。當要使用加工裝置200對通孔172之第一部份P1及第三部份P3進行研磨時，加工裝置200的刀具210的軸心會先對齊於通孔172之中心，之後加工裝置200的刀具210再沿第三軸Z進給，以研磨通孔172之第一部份P1及第三部份P3。由於加工件170可以浮動地隨著夾持平台120沿第一軸X、第二軸Y及第三軸Z做線性移動，以及繞第一軸X、第二軸Y及第三軸Z做旋轉運動，當加工裝置200的刀具210在沿第三軸Z進給時，夾持平台120可以補償刀具210的位置偏差，以避免刀具210偏移而切削到通孔172的第二部份P2。再者，由於加工件170是沿垂直方向擺置，因此加工件170較不易傾斜，可以進一步減少加工誤差。在上述實施中，加工件170的結構只是舉例說明，本發明不以此為限，本發明浮動式加工系統10可用於加工其他類型的加工件。

另一方面，在本發明其他實施例中，浮動式加工平台亦可以僅包含底座110、夾持平台120及第一至第五彈簧S1-S5，以使夾持平台120能以浮動方式被支撐於底座110上。蓋體130、第六彈簧S6及第一至第六調整單元A1-A6可以根據設計需求選擇性地設置於浮動式加工平台。

請參考第9圖。第9圖為本發明浮動式加工方法的流程圖300。本發明浮動式加工方法的流程如下列步驟：

步驟310：提供一浮動式加工平台，其中該浮動式加工平台包含一底座、一夾持平台、一第一彈力模組、一第二彈力模組以及一第三彈力模組，該第一彈力模組沿一第一軸連接於該底座及該夾持平台之間，以使該夾持平台能相對該底座沿該第一軸移動及繞該第一軸旋轉，該第二彈力模組沿一第二軸連接於該底座及該夾持平台之間，以使該夾持平台能相對該底座沿該第二軸移動及繞該第二軸旋轉，該第三彈力模組沿一第三軸連接於該底座及該夾持平台之間，以使該夾持平台能相對該底座沿該第三軸移動及繞該第三軸旋轉，該第一軸及該第二軸是相異的水平軸，該第三軸是垂直軸；

步驟320：該夾持平台夾持一加工件；以及

步驟330：沿該第三軸加工該加工件。

相較於先前技術，本發明浮動式加工平台的夾持平台是以浮動方式被支撐於蓋體和底座定義的空間內，以使加工件可以隨著夾持平台沿水平軸及垂直軸做線性移動，以及繞水平軸及垂直軸做旋轉運動，因此本發明浮動式加工平台可以補償刀具的位置偏差。再者，由於加工件是沿垂直方向擺置且沿垂直方向進行加工，因此可以進一步避免因加工件傾斜所造成的加工誤差。故本發明浮動式加工平台、浮動式加工系統及浮動式加工方法可以提高加工精密度。以上所述僅為本發明之較佳實施例，凡依本發明申請專利範圍所做之均等變化與修飾，皆應屬本發明之涵蓋範圍。

10‧‧‧浮動式加工系統 100‧‧‧浮動式加工平台 110‧‧‧底座 120‧‧‧夾持平台 122‧‧‧夾持單元 124‧‧‧夾持結構 130‧‧‧蓋體 140‧‧‧第一彈力模組 150‧‧‧第二彈力模組 160‧‧‧第三彈力模組 170‧‧‧加工件 172‧‧‧通孔 200‧‧‧加工裝置 210‧‧‧刀具 300‧‧‧流程圖 310至330‧‧‧步驟 S1至S6‧‧‧彈簧 A1至A6‧‧‧調整單元 P1‧‧‧通孔的第一部分 P2‧‧‧通孔的第二部分 P3‧‧‧通孔的第三部分 D1‧‧‧第一孔徑 D2‧‧‧第二孔徑 X‧‧‧第一軸 Y‧‧‧第二軸 Z‧‧‧第三軸

第1圖是本發明浮動式加工平台的示意圖。第2圖是本發明浮動式加工平台的爆炸圖。第3圖是本發明浮動式加工平台的俯視圖。第4圖是沿第3圖之剖面線A-A的剖面圖。第5圖是沿第3圖之剖面線B-B的剖面圖。第6圖是沿第3圖之剖面線C-C的剖面圖。第7圖是本發明浮動式加工系統的示意圖。第8圖是本發明加工件的示意圖。第9圖是本發明浮動式加工方法的流程圖。

100‧‧‧浮動式加工平台

110‧‧‧底座

120‧‧‧夾持平台

130‧‧‧蓋體

140‧‧‧第一彈力模組

150‧‧‧第二彈力模組

160‧‧‧第三彈力模組

170‧‧‧加工件

X‧‧‧第一軸

Y‧‧‧第二軸

Z‧‧‧第三軸

Claims

一種浮動式加工系統，包含：一浮動式加工平台，包含：一底座；一夾持平台，用以夾持一加工件；一第一彈力模組，沿一第一軸連接於該底座及該夾持平台之間，以使該夾持平台能相對該底座沿該第一軸移動及繞該第一軸旋轉；一第二彈力模組，沿一第二軸連接於該底座及該夾持平台之間，以使該夾持平台能相對該底座沿該第二軸移動及繞該第二軸旋轉；以及一第三彈力模組，沿一第三軸連接於該底座及該夾持平台之間，以使該夾持平台能相對該底座沿該第三軸移動及繞該第三軸旋轉；以及一加工裝置，用以沿該第三軸加工該加工件；其中該第一軸及該第二軸是相異的水平軸，該第三軸是垂直軸；其中該加工件上形成有一通孔，該通孔具有一第一部份、一第二部份及一第三部份，該第一部份及該第三部份分別位於該加工件的兩端且具有一第一孔徑，該第二部份連通該第一部份及該第三部份且具有一第二孔徑，該第二孔徑大於該第一孔徑，該加工裝置用以沿該第三軸加工該通孔之該第一部份及該第三部份。
如請求項1所述的浮動式加工系統，其中該夾持平台不接觸該底座。
如請求項1所述的浮動式加工系統，其中該第一軸、該第二軸及該第三軸相互垂直。
如請求項1所述的浮動式加工系統，其中：該第一彈力模組包含一第一彈簧連接於該底座及該夾持平台的第一側之間，以及一第二彈簧連接於該底座及該夾持平台的第二側之間，該第二側相對於該第一側；該第二彈力模組包含一第三彈簧連接於該底座及該夾持平台的第三側之間，以及一第四彈簧連接於該底座及該夾持平台的第四側之間，該第四側相對於該第三側；以及該第三彈力模組包含一第五彈簧連接於該底座及該夾持平台的第五側之間，該第五側相鄰於該第一側至該第四側。
如請求項4所述的浮動式加工系統，其中該浮動式加工平台另包含一蓋體連接於該底座，且覆蓋於該夾持平台的第六側，該第六側相對於該第五側，其中該第三彈力模組另包含一第六彈簧連接於該蓋體及該夾持平台的第六側之間，該夾持平台不接觸該蓋體。
如請求項5所述的浮動式加工系統，其中：該第一彈力模組另包含一第一調整單元用以調整該第一彈簧的壓縮量，以及一第二調整單元用以調整該第二彈簧的壓縮量；該第二彈力模組另包含一第三調整單元用以調整該第三彈簧的壓縮量，以及一第四調整單元用以調整該第四彈簧的壓縮量；以及該第三彈力模組另包含一第五調整單元用以調整該第五彈簧的壓縮量，以及一第六調整單元用以調整該第六彈簧的壓縮量。
一種浮動式加工方法，包含：提供一浮動式加工平台，其中該浮動式加工平台包含一底座、一夾持平台、一第一彈力模組、一第二彈力模組以及一第三彈力模組，該第一彈力模組沿一第一軸連接於該底座及該夾持平台之間，以使該夾持平台能相對該底座沿該第一軸移動及繞該第一軸旋轉，該第二彈力模組沿一第二軸連接於該底座及該夾持平台之間，以使該夾持平台能相對該底座沿該第二軸移動及繞該第二軸旋轉，該第三彈力模組沿一第三軸連接於該底座及該夾持平台之間，以使該夾持平台能相對該底座沿該第三軸移動及繞該第三軸旋轉，該第一軸及該第二軸是相異的水平軸，該第三軸是垂直軸；該夾持平台夾持一加工件；以及沿該第三軸加工該加工件；其中該加工件上形成有一通孔，該通孔具有一第一部份、一第二部份及一第三部份，該第一部份及該第三部份分別位於該加工件的兩端且具有一第一孔徑，該第二部份連通該第一部份及該第三部份且具有一第二孔徑，該第二孔徑大於該第一孔徑，其中沿該第三軸加工該加工件的步驟是沿該第三軸加工該通孔之該第一部份及該第三部份。
如請求項7所述的浮動式加工方法，其中該第一軸、該第二軸及該第三軸相互垂直。
如請求項7所述的浮動式加工方法，另包含調整該第一彈力模組、該第二彈力模組及該第三彈力模組的至少其中之一的壓縮量。