TWI608877B

TWI608877B - Automatic straightening machine

Info

Publication number: TWI608877B
Application number: TW105114516A
Authority: TW
Inventors: xin chang Li
Priority date: 2016-05-11
Filing date: 2016-05-11
Publication date: 2017-12-21
Also published as: TW201739531A

Description

自動校直機

本創作係提供一種自動校直機，特別是指一種對長圓管狀或長圓棒體之待校直工件自動進行校直作業之校直機，其主要係以量測及調整待校直工件之真圓度是否符合預設值的方式，來達到校直之目的。

請參閱第一圖所示，其係一種習知之手動操作校直機10，其係可對一些真直度不良的工件進行校直，使其符合產品的要求，該習知校直機10具有一可上下往復位移的油壓缸11，油壓缸11之底端並固定有一壓塊12，校直機10並具有一工作平台13，該工作平台13上至少設置有兩支撐塊14，供待校直的工件17跨置於兩支撐塊14之間，並由上方之油壓缸11帶動壓塊12直接壓抵於待校直工件17上，將真直度不良的工件予以調整至符合所要求的真直度範圍內；通常對真直度之要求，會因產品屬性之不同，而大概會有介於3條~20條(0．03mm~0．2mm)間之要求，該習知校直機10操作時，必須請對該校直機10的特性相當的瞭解及累積相當長的操作時間的操作者來操作，操作者不僅一邊要用眼睛觀測量錶16指針顯示的下壓量，另一方面更要充分掌握手感而調整該控制桿15向下的力度，就吾人所知，頭髪的粗細是介於7~8條(0．07mm~0．08mm)，可想而知，要將一個工件調校至3條~2 0條(0．03mm~0．2mm)之間，在掌握該控制桿15下移時的力度是要控制的多麼精細，且每次以壓塊12壓抵待校直工件17後，須再以量表16來檢測該待校直工件17的真直度是否符合要求，若不符合要求，操作者則須再重新決定一個下壓量，再以手小心謹慎的調整該控制桿15下移，並須再時時以眼睛注意量錶16的指針顯示的下壓量與心裏所預設的下壓量是否達成一致，如此，長時間工作下來，操作者身心極容易感到疲倦，同時，校直作業所費的時間也會需要很長的時間才能完成，造成校直作業的效率不高，而有待加以改良。

基於上述習知手動操作校直機之缺點，本創作人乃本著造福業界之初心，本著從事相關產業多年之經驗，潛心研究，並製作樣品試樣，經不斷的改良，終有確能達成以下創作目的之本創作誕生。

即，本創作之主要目的，係使長管狀待校直工件自置放在校直機後至其經校直而符合預設之真圓度標準之整個過程，不須操作人員之監控與操作，而可由一可程式控制單元及與其電性連結之垂直下壓單元、一水平位移單元、一氣壓昇降單元、一數位式量錶、一人機介面等單元及元件，依可程式控制單元的設定及指令而自動的、依序的、反覆的進行校直作業，藉此以達到以提昇校直作業之效率與品質。

為達上述發明目的，本發明之結構特徵係在於：該自動校直機係包括一機體、一支撐單元、油壓單元、一垂直下壓單元、一水平位移單元、一氣壓昇降單元、一人機介面、一可程式控制單元、一數位式量錶；該自動校直機之機體係至少構成有一位於上方之機頭，一位機頭下方之工作平台；該支撐單元係置設於工作平台上，其係至少由兩距一間距之支撐塊所構成而承置於校直機之工作平台上；該數位式量錶係設於工作平台上而位於支撐單元之兩支撐塊之間，其係具有一可彈性伸縮之連動桿，其連動桿係可抵住於待校直工件表面而可上下伸縮位移；其係與可程式控制單元電性連結，而可將其量測之數值傳輸給可程式控制單元而進行運算及比對；該油壓單元係包括一油箱及馬達、一電磁閥，該油壓單元係藉油壓管而與垂直下壓單元之油壓缸連通，而可供應油壓缸作動所需之油量，該馬達與電磁閥係各與可程式控制單元電性連結，能以可程序單元下達指令而控制馬達及電磁閥之作動時機，及控制進入油壓缸之油量大小；該垂直下壓單元係組設於校直機機體之機頭上，其係包括一油壓缸、一滑軌、一光學尺，該油壓缸、滑軌、光學尺係呈縱向平行，油壓缸之壓缸桿底端係固定有一壓塊，油壓缸並與該油壓單元之油壓管連通，由該油壓單元提供動力給油壓缸，該滑軌上係設置有一矯量塊而可於滑軌上上下往復滑移，矯量塊再與壓缸桿相互連結，該光學尺是設置於滑軌之鄰側，其係具有一感測件而可上下往復滑移，該感測件是與可程式控制單元電性連結，感測件係結合固定於矯量塊上，而可與矯量塊、壓缸桿同步上下位移，並藉光學尺可回饋位移距離之特性，乃可取得壓缸桿上下位移時之數值大小，並可傳輸給可程式控制單元及人機介面；該水平位移單元係包括一設置於工作平臺上之滑軌及兩在滑軌上可往復位移之滑塊，各滑塊上並各組設固定有一承座，各承座之間並連結有一連接桿，其尚包括一伺服馬達及一受該伺服馬達驅動而可往復迴轉之皮帶，該皮帶一側係與其中一滑塊組設固定，俾伺服馬達運轉而驅動皮帶作橫向往復位移時，可同時帶動兩滑塊及兩承座、連接桿等元件作等距離橫向往復位移，該伺服馬達並與可程式控制單元電性連結而可接受可程式控制單元之指令而運轉；該氣壓昇降單元係包括兩氣壓缸，各氣壓缸係對應的分別組設固定於水平位移單元之一承座上，各氣壓缸之缸桿上係組設固定一固定座而可隨缸桿上下往復位移，該各固定座上係各組設固定有一伺服馬達及一可受該伺服馬達驅使而轉動之頂持座，該各伺服馬達係可同步轉動，並與可程式控制單元電性連結而可接受可程式控制單元之指令而運轉；該人機介面係與可程式控制單元電性連結，該人機介面係具有一螢幕，其係可接收來自可程式控制單元的指令及發送指令給可程式控制單元，並顯示各種校直工作之數值及狀態於螢幕上；該可程式控制器(Programmable Logic Controller，簡稱PLC)係與數位式量錶、油壓單元之馬達、電磁閥、水平位移單元之伺服馬達、氣壓昇降單元之伺服馬達、人機介面等電性連結；其係可接收及儲存光學尺、數位式量錶上下位移時之數值，並傳輸及顯示在人機介面上，及接收人機介面之指令而去驅使所電性連結之各個單元之元件作動；其係可依數位式量錶所測得之數值與其預設值運算比對之後，控制油壓單元之馬達、電磁閥、水平位移單元之伺服馬達、氣壓昇降單元之伺服馬達之作動時機及工作順序；藉由上述之結構設計，待校直工件係可跨置於氣壓昇降單元之各頂持座之間，並可受到數位式量錶之連動桿抵住，於啟動自動校直機開始作動後，依可程式控制單元之設定及指令下達，氣壓昇降單元之各伺服馬達會同步轉動而令各頂持座亦同步轉動而令待校直工件轉動一圈，經數位式量錶測得待校直工件之真圓度數值後，再傳輸至可程式控制單元運算而再與預設值相互比對，再令該垂直下壓單元之壓塊往下位移而壓抵於該校直工件，並令該待校直工件變形，依可程式控制單元之設定及指令下達，氣壓昇降單元之各伺服馬達會同步轉動而令各頂持座亦同步轉動而令待校直工件轉動一圈，並經數位式量錶再測得待校直工件之真圓度數值，及傳輸至可程式控制單元運算再與預設值相互比對，若符合預設值之標準，則校直機會顯示完成之提示，若仍不符預設值之標準，可程式控制單元會自動運算而決定出壓塊之下壓量，再重複上述之動作，繼續由壓塊對待校直工件反覆的進行壓抵，直至待校直工件之真圓度符合預設值為止；此外，對於一些長度較長之待校直工件，而必須分為數個位置各別校直時，在完成第一個位置的校直作業後，依可程式控制單元之設定及指令下達，該水平位移單元之伺服馬達會自動轉動而驅動皮帶位移，並同時帶動兩滑軌、兩承座及組設於兩承座上之氣壓昇降單元、待校直工件一起移至下一個校直位置，並重複第一個校直位置之步驟進行校直作業；藉此，乃使校直作業可自動化的操作，而不須倚靠具有相當豐富經驗的操作者才能操作，大大的提高校直作業之效率及品質。

10‧‧‧校直機

11‧‧‧油壓缸

12‧‧‧壓塊

13‧‧‧工作台

14‧‧‧支撐塊

15‧‧‧控制桿

16‧‧‧量錶

17‧‧‧待校直工件

20‧‧‧自動校直機

21‧‧‧機體

22‧‧‧機頭

23‧‧‧工作平台

30‧‧‧油壓單元

31‧‧‧油箱

32‧‧‧馬達

33‧‧‧油壓管

34‧‧‧電磁閥

40‧‧‧垂直下壓單元

41‧‧‧油壓缸

42‧‧‧壓缸桿

43‧‧‧壓塊

44‧‧‧連桿組

45‧‧‧滑軌

46‧‧‧矯量塊

47‧‧‧光學尺

48‧‧‧感測件

49‧‧‧傳輸線

50‧‧‧水平位移單元

51‧‧‧滑軌

52‧‧‧滑塊

53‧‧‧承座

54‧‧‧連接桿

55‧‧‧螺絲

56‧‧‧伺服馬達

57‧‧‧皮帶

58‧‧‧鎖結塊

59‧‧‧轉輪

60‧‧‧氣壓昇降單元

61‧‧‧氣壓缸

62‧‧‧壓缸桿

63‧‧‧固定座

631‧‧‧滑動片

632‧‧‧滑軌

64‧‧‧伺服馬達

641‧‧‧轉軸

65‧‧‧結合片

66、67‧‧‧軸承

66A‧‧‧頂持座

68‧‧‧第二氣壓缸

681‧‧‧滑動片

682‧‧‧缸桿

69‧‧‧軸承座

691‧‧‧伺服馬達

692‧‧‧頂針

70‧‧‧人機介面

71‧‧‧顯示螢幕

80‧‧‧可程式控制單元

81‧‧‧控制箱

90‧‧‧數位式量錶

91‧‧‧連動桿

100‧‧‧支撐單元

101‧‧‧支撐塊

103‧‧‧待校直工件

第一圖係習知校直機之立體圖。

第二圖係本創作之立體外觀圖。

第三圖係本創作之前視圖。

第四圖係本創作之左側視圖。

第五圖係本創作之電性連結配置示意圖。

第六圖係本創作之可程序控制單元之校直作業流程圖。

第七、八係本創作之氣壓昇降單元之兩頂持座之轉動示意圖。

第九、十圖係本創作水平位移單元之動作示意圖。

第十一、十二圖係本創作水平位移單元之兩滑塊調整距離之示意圖。

第十三、十四圖係本創作之氣壓昇降單元、垂直下壓單元之動作示意圖。

第十五、十六圖係本創作之氣壓昇降單元之頂持座另一實施例之示意圖。

為使貴審查委員及習於此項技藝之人士，對本創作有更進一步之瞭解及據以實施，茲列舉一實施例，配合圖式，詳細說明於後，惟本實施例僅為利於說明，並非用來限制本創作之實施態樣，本創作日後之實施，並非以此為限制，凡以本創作之特徵所為之改良實施，皆受本創作所拘束。

請參閱第二至第五圖所示，本實施例之自動校直機20係包括一機體21、一支撐單元100、油壓單元30、一垂直下壓單元40、一水平位移單元50、一氣壓昇降單元60、一人機介面70、一可程式控制單元80、一數位式量錶90；其中；該校直機20之機體21係至少構成有一位於上方之機頭22，一位機頭下方之工作平台23；該支撐單元100係置設於工作平台23上，其係至少由兩距一間距之支撐塊101所構成，該兩支撐塊101係用於頂撐待校直工件103，其兩者間之距離是可視待校直工件103之長度需要而調整；該數位式量錶90係設於工作平台23上而位於支撐單元100之兩支撐塊101之間，其係具有一可彈性伸縮之連動桿91，連動桿91係可自下方向上抵住於待校直工件103表面而可上下伸縮位移；其係與可程式控制單元80電性連結，而可將其量測之數值傳輸給可程式控制單元80而進行運算及比對；該油壓單元30係包括一油箱31及一馬達32、一電磁閥34，該油壓單元係藉油壓管33而與垂直下壓單元40之油壓缸41連通，而可供應油壓缸41作動所需之油量，該馬達32與電磁閥34係各與可程式控制單元80電性連結，而能以可程序單元80下達指令，控制馬達32、電磁閥34之作動時機，及控制進入油壓缸41之油量大小；該垂直下壓單元40係組設於校直機機體21之機頭22上，其係包括一油壓缸41、一滑軌45、一光學尺47，該油壓缸41、滑軌45、光學尺47係呈縱向平行，油壓缸41之壓缸桿42底端係固定有一壓塊43，油壓缸41並與該油壓單元30之油壓管33連通，由該油壓管33提供動力給油壓缸41，該滑軌45上係設置有一矯量塊46而可於滑軌45上上下往復滑移，矯量塊46再與壓缸桿42底部之壓塊43相互連結，該光學尺47是設置於滑軌45之鄰側，其係具有一感測件48 而與矯量塊46結合固定於一起而亦可隨矯量塊46、壓缸桿42上下往復滑移，藉該光學尺47、感測件之設置，乃可測得壓塊43上下位移時之所在位置(光學尺之功能及原理係一公知之技術，恕不贅述)，該感測件48是藉一傳輸線49與可程式控制單元80電性連結，藉光學尺47可回饋位移距離之特性，乃可取得結合固定於壓缸桿42底端之壓塊43上下位移時之數值及定義出壓塊43位於各種所在位置之數值，並可傳輸給可程式控制單元80及人機介面70；該水平位移單元50係包括一設置於校直機20之工作平臺23上之滑軌51及可在滑軌51上往復位移之滑塊52，各滑塊52上並各組設固定有一承座53，各承座53之間並連結有一連接桿54，該承座53與連接桿54之間係藉螺絲55鎖結固定或拆解調鬆，而可調整兩承座53(即兩滑塊52)間之距離，其尚包括一伺服馬達56及一受該伺服馬達56驅動而可往復迴轉之皮帶57，伺服馬達56係固定於工件平台23一端之底端面，該皮帶57之一端係套設在伺服馬達56之轉軸上，另一端係套設在另一軸設於工作平台23上之轉軸59，該皮帶57迴圈鄰近於滑塊52之內側面571係與其中一滑塊52組設固定，俾伺服馬達56正轉或逆轉而驅動皮帶57作橫向往復位移時，可同時帶動兩滑塊52及兩承座53、連接桿54等元件，橫向往復位移，該伺服馬達56係與可程式控制單元80電性連結而可接受可程式控制單元80之指令而運轉；該氣壓昇降單元60係包括兩氣壓缸61，各氣壓缸61之缸桿62上係組設固定一固定座63而可隨缸桿62上下往復位移，該各固定座63係包括一縱向之滑動片631，其並形成有一滑槽(圖未視及)而可與相接之氣壓缸61側面上之一滑軌632嵌接，使固定座63可穩定的作直線往復上下位移，該各固定座63上係再各組設固定有一伺服馬達64及一可受該伺服馬達64驅使而轉動之頂持座66A，該各頂持座66A於本實施例中是指兩軸設於一結合片65上之位於平行高度之兩軸承66、67，請配合參閱第七、八圖所示，該各伺服馬達64係可同步同方向轉動(以站在校直機22之同一側(右側)觀察時)，各伺服馬達64之轉軸641並與所對應之兩軸承66、67保持接觸，而可驅動兩軸承66、67正轉或逆轉，該各軸承66、67轉動方向相同，但與所對應之轉軸641之轉動方向相反，該各端之兩軸承66、67間係供置放待校直工件103於其上，兩伺服馬達64作動時，係可連帶帶動待校直工件103之兩端朝同一方向正轉或逆轉，該各伺服馬達64係與可程式控制單元80電性連結而可接受可程式控制單元80之指令而運轉；請配合參閱第十五、十六圖所示，其係各頂持座66A之另一實施例，其係包括一可作橫向往復位移之第二氣壓缸68，各第二氣壓缸68之上面係設有一滑動片681而與缸桿682組設固定，使滑動片681可作橫向往復位移，各滑動片681上係再組設固定一軸承座69，兩軸座69之相對端側面係各組設固定一頂針692，各頂針692往前伸時係可夾持待校直工件103，各軸承座69之另一端側面則組設固定一第二伺服馬達691，各第二伺服馬達691係可同步同方向轉動(以站在校直機22之同一側(右側)觀察時)，藉該各第二伺服馬達691乃可驅動各頂針692轉動，並同時帶動待校直工件103同步轉動；該人機介面70係與可程式控制單元80電性連結，該人機介面70係具有一螢幕71，其係可接收來自可程式控制單元80的指令及發送指令給可程式控制單元，並顯示數位式量錶90、油壓單元30之馬達32、電磁閥34、水平位移單元50之各伺服馬達56、氣壓昇降單元60之各伺服馬達64、經運算後之各種校直工作所需之數值及狀態於螢幕上71；該可程式控制器80(Programmable Logic Controller，簡稱PLC)係與數位式量錶90、油壓單元30之馬達32、電磁閥34、水平位移單元50之伺服馬達56、氣壓昇降單元60之伺服馬達64、人機介面70等元件電性連結；其係可接收及儲存光學尺47、數位式量錶90上下位移時之數值，並傳輸及顯示在人機介面70上，及接收人機介面70之指令而去驅使所電性連結之各個單元之元件作動；其係可依數位式量錶90所測得之數值與其預設值運算比對之後，控制油壓單元30之馬達32、電磁閥34、水平位移單元50之各伺服馬達56、氣壓昇降單元60之各伺服馬達64之作動時機及工作順序。

以上是本實施例之校直機20之構成單元或元件，其作動方式，請配合圖式說明於後：請配合參閱第二、三、五、七、八圖所示，該氣壓昇降單元60之各氣壓缸61上之兩軸承66、67係可供一待校直工件103跨置於其間，該待校直工件103係可為一中空圓形的長或短管或實心圓形的長或短棒，該各伺服馬達64係可同步作動，並令各軸承66、67轉動而帶動該待校直工件103轉動，並經由可程式控制單元80將伺服馬達64轉動之圈數換算為待校直工件103之圓周長數值而會傳輸給可程式控制單元80，並同時藉數位式量錶90之連動桿91恆抵觸於待校直工件103之表面，當待校直工件103轉動時，該連動桿91亦會跟著上下位移，而可測得該待校直工件103該位置之高點位置數值、低點位置數值及真圓度偏差數值，並會傳輸給可程式控制單元80；該可程式控制單元80乃可依校直作業之需要而下達指令給伺服馬達64作動，而令待校直工件103轉動至所預定的位置，例如高點的位置，讓壓塊43壓抵該位置而使待校直工件103之真圓度符合預設值。

請配合參閱第五圖及第九圖至第十二圖所示，該水平位移單元50之兩滑塊52係可載著各承座53、連結桿54及氣壓昇降單元60及置放在氣壓昇降單上60上之待校直工件103位移到滑軌51之最左側(如第九圖所示)及最右側(如第十圖所示)，並經由可程式控制單元80將伺服馬達56轉動之圈數換算為水平位移單元50在滑軌51兩端之最大距離之數值定義出來，並以其中一滑軌52之為基準而定義出零點位置，藉此，無論水平位移單元50向左或向右位移，其所在位置之數值皆會傳輸給可程式控制單元80；該可程式控制單元80乃可依校直作業之需要而下達指令給伺服馬達56作動，而可令兩滑塊52、兩承座53、連接桿53、氣壓昇降單元60等元件，同時將承置於氣壓昇降單元60上之待校直元件103位移至所預定之位置，而讓垂直下壓單元40之壓塊43對待校直工件103進行壓抵；請配合參閱第二、十一、十二圖所示，視待校直工件103之長度不同，該兩滑塊52間之距離係可調整大一些(如第十二圖所示)或小一些(如第十一圖所示)，於確定兩滑塊52間之距離後，再以螺絲55將連接桿54與該其中一端之滑塊52予以鎖結固定，該兩滑塊52即可等間距的向左或向右位移至所預定的位置。

請再配合參閱第第五、六圖、第十二至十四圖所示，該垂直下壓單元40之油壓缸41之壓缸桿42係與光學尺47之感測件48成連動關係而可同步上下位移，而壓缸桿42底部係結合固定有一壓塊43，藉該傳輸線49與可程式控制單元80電性連結，乃可定義出壓塊43位於較上方時之歸零位置之數值、等待位置之數值、起始位置之數值，所謂歸零位置是指壓塊43位於較上方時之所在位置，所謂等待位置係壓塊43對待校直工件103壓抵後回復至上方之位置，所謂起始位置是壓塊43推動置放於氣壓昇降單元60上待校直工件103向下位移至接觸到兩支撐塊101之瞬間之所在位置，上述定義壓塊43各種位置之數值皆會傳輸給可程式控制單元80；該可程式控制單元80之乃依預先設定之工作順序，並依數位式量錶90量測後之待校直工件103之高點位置數值、低點位置數值、真圓度偏差數值而運算出壓塊43壓抵於待校直工件103後之下壓量數值，令該壓缸桿42帶著壓塊43往下位移而首先抵觸到待校直工件103之上面(如第十三圖所示)，由於油壓缸41之推力係大於各氣壓缸61之氣壓力，壓塊43乃繼續推動著待校直工件103及頂持該待校直工件103之兩氣壓缸61之缸桿62向下位移，而該數位式量錶90之連動桿91亦同時向下位移，且壓塊43所在位置之數值皆會由光學尺47傳輸給可程式控制單元80，並顯示在人機介面70之螢幕71上供操作者檢視，該待校直工件103之下移至抵到兩支撐塊101時，即為壓塊43之起始位置(如第十四圖所示)，該壓塊43乃會依可程式控制單元80下達之下壓量數值而再向下繼續對待校直工件103壓抵而令待校直工件103變形(因其變形量是介於10條(0.1mm)~300條(3mm)之間，恕無法以圖式表示)，該壓塊43並會依可程式控制單元80之設定而自動上昇回復至等待位置(如第十二圖所示)，在壓塊43回復至等待位置之同時，該待校直工件103及兩氣壓缸61原先所受到壓塊43之壓抵力量解除後，該兩氣壓缸61乃依其內部蓄積之氣壓力而立即推動各固定座63、滑動片631、伺服馬達64、各軸承66、67、待校直工件103等元件回復至原先之位置，而該數位式量錶90之連動桿91係恆抵接於待校直工件103之底面，並藉其彈性回復力亦同時回復至原先之位置(如第十二圖所示)；該兩伺服馬達64乃依可程式控制單元80之設定，而自動再轉動而同時令該待校直工件103亦轉動一圈(如第七、八圖所示)，並再由數位式量錶90重新測得其高點位置之數值、低點位置之數值、真圓度偏差數值，再傳輸至可程式控制單元80重新運算而再與預設值相互比對，若符合真圓度要求之預設值標準準，則校直機20會顯示完成之提示，若仍不符預設值之標準，可程式控制單元80會依設定，再自動運算而決定出壓塊43之新的下壓量數值，再重複上述之動作，繼續由壓塊43對待校直工件103反覆的進行壓抵，直至待校直工件103之真圓度符合預設值標準為止；此外，對於一些長度較長之待校直工件103(如第九、十圖所示)，而必須分為數個位置各別校直時，在完成第一個位置的校直作業後，依可程式控制單元80之設定及指令下達，該水平位移單元50之伺服馬達56會自動轉動而驅動皮帶57位移，並同時帶動兩滑軌52、兩承座53及組設於兩承座53上之氣壓昇降單元60、待校直工件103一起移至下一個校直位置，並重複第一個校直位置之步驟進行校直作業；由以上說明，本創作乃使校直作業可自動化的操作，而不須倚靠具有相當豐富經驗的操作者才能操作，大大的提高了校直作業之效率及品質。

綜上所述，本創作實深其實用性及進步性，且經本申請人遍查國內外文獻，並無發現有相同之發明或新型申請在先，及相同或近似之技術公開在先，本創作誠符合專利法上有關發明之規定爰依法提出申請。

20‧‧‧校直機