TWI797762B

TWI797762B - 用於定位來自彈簧製造機饋送的彈簧產品之定位裝置

Info

Publication number: TWI797762B
Application number: TW110136862A
Authority: TW
Inventors: 楊清發
Original assignee: 順耀機械有限公司
Priority date: 2021-10-04
Filing date: 2021-10-04
Publication date: 2023-04-01
Also published as: JP7196344B1; DE102022101667B4; JP2023054748A; US20230108101A1; DE102022101667A1; TW202315688A

Abstract

本發明揭露一種定位裝置，用於定位來自一彈簧製造機饋送的一彈簧產品。該定位裝置包含：一第一導向板，具有用於引導一彈簧產品的一第一導向面，該第一導向面具有一長度和一寬度；及多個第一機械固持部件，沿著該第一導向面的長度方向配置於該第一導向面上，並選擇性支撐和固持該彈簧產品的一第一部分。

Description

用於定位來自彈簧製造機饋送的彈簧產品之定位裝置

本發明關於一種定位裝置，特別是一種用於定位來自彈簧製造機饋送的彈簧產品之定位裝置，且所述定位裝置和所述彈簧製造機的主要加工介面分離。

按，彈簧製造機的加工能力主要是依彈簧產品的態樣而在基座上安裝客製化的加工具所決定。然而，彈簧製造機的基座設計仍無法滿足多樣彈簧產品的製造。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圍繞著線材導線器。在基座決定加工具的運動行程來製造特定樣式的彈簧，使得一般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製造，已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不同產品樣式的製造，加工具數量增加，此會影響加工具在有限空間中的運動策略，導致加工具的安裝位置不易安排。因此使用習知彈簧製造機的製造能力受到限制。

一般彈簧製造機的加工具配置可能無法應付大型彈簧的製造。儘管一般加工具的配置可實現彈簧線材的各種彎折，但這些用於彎折彈簧線材的加工具缺乏大尺寸彈簧的支撐能力。此為製造大型彈簧面臨的挑戰。

因此，有必要發展一種可配合彈簧製造機的定位裝置，讓彈簧線材可被維持在適當的位置，確保加工具精準執行各種彎折動作。

本發明目的在於提供一種定位裝置，用於定位來自一彈簧製造機饋送的一彈簧產品。該定位裝置包含一定位組件。該定位組件包含：一第一導向板，具有用於引導一彈簧產品的一第一導向面，該第一導向面具有一長度和一寬度；及多個第一機械固持部件，沿著該第一導向面的長度方向配置於該第一導向面上，並選擇性支撐和固持該彈簧產品的一第一部分。其中，該第一導向板配置成根據一轉軸為可轉動，且該轉軸與該第一導向面的長度方向平行，藉此固持於該第一導向板上的彈簧產品可與該第一導向板同步轉動。

在一具體實施例中，所述之定位裝置更機械連接於一彈簧製造機，使該彈簧製造機的一彈簧線材饋送方向平行於該第一導向面的長度方向。

在一具體實施例中，所述之定位裝置還包含：一第二導向板，連接於該第一導向板且具有用於引導該彈簧產品的一第二導向面，該第二導向面具有一長度和一寬度，該第一導向面的長度的方向與該第二導向面的寬度方向平行。

在一具體實施例中，3所述之定位裝置還包含：一第二機械固持部件，配置於該第二導向面上，並選擇性支撐和固持該彈簧產品的一第二部分，其中該彈簧產品的第一部分和第二部分不平行。

在一具體實施例中，該第一導向板具有多個支撐板，這些支撐板沿著該第一導向面的長度方向配置，這些支撐板的每一個具有一支撐面，該支撐面具有一長度和一寬度，且這些支撐板的每一個樞轉連接於該第一導向面，使這些支撐板的每一個可在一縮回位置和一支撐位置之間樞轉，其中位於該縮回位置的支撐板的支撐面與該第一導向板的第一導向面平行，位於該支撐位置的支撐板的支撐面與該第一導向板的第一導向面垂直而使該支撐面支撐饋送的彈簧產品。

在一具體實施例中，該第一導向板與一升降組件可移動地連接，使該第一導向板的轉軸位置可相對於該升降組件沿一垂直方向移動。

在一具體實施例中，該升降組件與一第一平台組件可移動地連接，使該升降組件可相對於該第一平台組件沿一第一橫向方向移動，該第一橫向方向與該轉軸平行。

在一具體實施例中，該第一平台組件與一第二平台組件可移動地連接，使該第一平台組件可相對於該第二平台組件沿一第二橫向方向移動，該第一橫向方向與該第二橫向方向不為平行。

在一具體實施例中，該彈簧製造機具有一基座，該基座具有一機械表面。該彈簧製造機包含：一彈簧線材饋送出口，配置於該機械表面以沿著該彈簧線材饋送方向饋送一彈簧線材；一橫向平台組件，配置於該機械表面上且位於該彈簧饋送出口的一上方或一下方，該橫向平台經由一或多個橫向軌道可移動地連接於該機械表面；及一縱向平台組件，配置於該機械表面上且位於該彈簧饋送出口的兩側其中之一，該縱向平台經由一或多個縱向軌道可移動地連接於該機械表面。

在一具體實施例中，所述橫向軌道的長度大於所述縱向軌道的長度，且所述橫向軌道自該機械表面凸出，而所述縱向軌道對應容置於該機械表面上所形成的多個凹槽，藉此該橫向平台與該機械表面之間的一距離大於該縱向平台與該機械表面之間的一距離，降低該對橫向平台與該對縱向平台的移動干涉。

1:彈簧製造機

10:基座

11:機械表面

12:彈簧線圈饋送出口

13:橫向平台

131:橫向軌道

14:縱向平台

141:縱向軌道

15:凹槽

2:定位裝置

21:台階

211:金屬墊片

22:第一導向板

221:驅動組件

222:轉軸

223:第一導向面

224:第一機械固持部件

225:支撐板

23:升降組件

24:第一平台組件

25:第二平台組件

26:第二導向板

261:第二導向面

262:第二機械固持部件

3:監控設備

4:沖壓裝置

41:滑動機構

42:移動組件

43:沖壓機構

431:通道

5:饋送組件

51:前端

52:後端

53:第一饋送裝置

54:第二饋送裝置

55:滑軌

551:感應單元

56:第三饋送裝置

P:彈簧產品

L1、L2、L3:長度/長邊

W1、W2、W3:寬度/短邊

參照下列圖式與說明，可更進一步理解本發明。非限制性與非窮舉性實例系參照下列圖式而描述。在圖式中的構件並非必須為實際尺寸；重點在於說明結構及原理。

第一圖例示一彈簧製造機及本發明提供的一定位裝置之組合。

第二圖顯示該彈簧製造機的一基座正視圖(平台停留於軌道中央)。

第三圖顯示該彈簧製造機的基座正視圖(平台停留於軌道的末端)。

第四圖顯示本發明定位裝置的另一立體圖。

第五圖至第十圖分別顯示本發明定位裝置的各種狀態。

第十一圖和第十二圖顯示一彈簧產品由本發明定位裝置改變方位。

第十三圖顯示一沖壓裝置的一實施例。

第十四A和十四B圖顯示沖壓裝置的另一實施例及其可動機制。

第十五圖顯示定位裝置與沖壓裝置的配合。

第十六圖顯示定位裝置與沖壓裝置的配合(另一視角)。

第十七圖顯示彈簧製造機內所包含的材料饋送組件。

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主張主題。

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(一些/某些)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。

第一圖顯示一彈簧製造機(1)，其基本上為一箱體，具有沿著X方向延伸的一寬度、一沿著Y方向延伸的一高度及沿著Z方向延伸的一深度。該箱體在位於-Z方向的一側連接有一彈簧線圈捲筒(spring coil drum，未顯示)，彈簧線材自該捲筒延伸至該箱體中。彈簧線材可以是圓柱體線材或條狀線材。該箱體中容置有已知的機械組件，用於饋送(feeding)該彈簧線材。該箱體在+Z方向具有一基座(10)，其基本上為一板體。基座(10)在面向該箱體的外側提供有一機械表面(11)。機械表面(11)裝配有製造彈簧的必要加工具，讓饋送彈簧線材由機械表面(11)上的加工具彎折成形。

第二圖為根據第一圖的基座(10)正視圖。一彈簧線圈饋送出口(12)，大致上配置於機械表面(11)的正中央，彈簧線材經由該饋送出口(12)從該箱體中被送至機械表面(11)的外側。彈簧線材的饋送方向大致上垂直於機械表面(11)，也就是+Z方向，但本發明不以此為限。一或兩個橫向平台(13)可移動地連接於機械表面(11)，且分別位於饋送出口(12)的上方和下方。橫向平台(13)是經由一或多個橫向軌道(131)可移動地連接至機械表面(11)，所以橫向平台(13)可經由驅動而相對於機械表面(11)沿著一橫向方向(X方向)運動。一或兩個縱向平台(14)可移動地連接於機械表面(11)，且分別位於饋送出口(12)的兩側。縱向平台(14)是經由一或多個縱向軌道(141)可移動地連接至機械表面(11)，所以縱向平台(14)可經由驅動而相對於機械表面(11)沿著一縱向方向(Y方向)運動。橫向平台(13)和縱向平台(14)可具有相似的結構，其包含有一平坦安裝介面，選擇性供各種加工具固定連接，以滿足不同的彈簧產品需求。

如第二圖所示，靠近饋送出口(12)的橫向軌道(131)兩端分別緊靠縱向軌道(141)的兩端，使靠近饋送出口(12)的縱向軌道(141)是延伸於上下橫向軌道(131)之間，但本發明不以此為限制。同時參閱第一圖和第二圖，為了創造橫向平台(13)和縱向平台(14)可以有最大的運動行程，本發明採取在機械表面(11)形成有對應容置縱向軌道(141)的多個凹槽(15)，使縱向軌道(141)相對於橫向軌道(131)較為靠近-Z方向，所以縱向平台(14)也相對於橫向平台(13)較為靠近-Z方向。換言之，當橫向平台(13)和縱向平台(14)的結構相似時，橫向平台(13)與機械表面(11)之間的一距離大於縱向平台(14)與機械表面(11)之間的一距離。

第三圖同樣顯示第一圖的基座(10)正視圖，但橫向平台(13)和縱向平台(14)均停留在軌道的最末端。因為前述軌道配置的關係，縱向平台(14)停留在縱向軌道(141)最末端時並不會延伸至橫向軌道(131)的範圍，反而橫向平台(13)停留在橫向軌道(131)的最末端時會延伸至縱向軌道(141)的範圍。然而，根據前述的凹槽(15)設計，橫向平台(13)並不會和縱向軌道(141)結構碰撞，此允許橫向平台(13)可以停在在橫向軌道(131)的最末端，得到最大的運動行程。

返參第一圖，彈簧製造機(1)的具體配置不以此為限制，製造加工具(未顯示)的組合仍依彈簧產品的特徵而異。本發明致力於解決彈簧製造機(1)所無法負擔的大型彈簧製造。所述大型彈簧的一長度可能是趨近或大於彈簧製造機(1)本身的寬度、高度或深度，而第一圖的彈簧製造機(1)所提供的加工具不足以穩定支撐這樣的大型彈簧。第一圖中的一定位裝置(2)為本發明的一實施例。定位裝置(2)可安裝於連接至彈簧製造機(1)的一台階(21)，使定位裝置(2)位於相對於機械表面(11)的一適當位置，例如位於彈簧線材饋送方向的附近。

第一圖還顯示一監控設備(3)，其可安放在定位裝置(2)的附近，供操作人員監看彈簧產品及控制彈簧製造機(1)和定位裝置(2)的參數。此外，第一圖還例示一大型彈簧產品(P)，其經由彈簧製造機(1)的處理並由定位裝置(2)支撐和固持以避免彈簧產品因過重而傾倒。

第四圖顯示定位裝置(2)的另一立體圖。定位裝置(2)包含一定位組件、一升降組件(23)、一第一平台組件(24)及一第二平台組件(25)。定位組件包含一第一導向板(22)，其可移動地連接於升降組件(23)，升降組件(23)具有一驅動馬達提供升降手段，所以第一導向板(22)可相對於升降組件(23)沿Y方向垂直運動。第一導向板(22)具有一或多個驅動組件(221)，其配置於第一導向板(22)和升降組件(23)之間以驅動第一導向板(22)根據驅動組件(221)的一轉軸(222)進行樞轉運動，使第一導向板(22)可相對於升降組件(23)樞轉。轉軸(222)平行於Z方向，所以所述樞轉是平行於XY平面的運動。升降組件(23)的一底部與第一平台組件(24)的一頂部可移動地連接，第一平台組件(24)具有一驅動馬達連接至升降組件(23)的底部，使升降組件(23)可相對於第一平台組件(24)沿一第一橫向方向(即Z方向)前後運動。第一平台組件(24)的一底部可移動地連接至第二平台組件(25)的一頂部，第二平台組件(25)具有一驅動馬達連接至第一平台組件(24)的底部，使第一平台組件(24)可相對於第二平台組件(25)沿著一第二橫向方向(即X方向)橫向運動。第二平台組件(25)定位於第一圖的台階(21)，所以第二平台組件(25)的位置相對於彈簧製造機(1)為固定。據此，第一導向板(22)相對於彈簧製造機(1)可進行三個不同方向的運動。此外，圖中還例示彈簧產品(P)被固持在定位裝置(2)的+X側

第五圖顯示本發明定位裝置(2)的另一視圖。第一導向板(22)具有用於引導彈簧產品的一第一導向面(223)，其具有一長度(即長邊，L1)和一寬度(即短邊，W1)。第一導向面(223)的長度方向基本上與所述轉軸(222)和Z方向平行，第一導向面(223)的寬度方向與長度方向垂直。第五圖中的第一導向板(22)位於升降組件(23)的一最高位置且第一導向面(223)與X方向正交。第一導向板(22)往-Z方向延伸的末端靠近第一圖彈簧製造機(1)的機械表面(11)，第一導向板(22)往+Z方向延伸的末端則相對遠離機械表面(11)。因此，因應朝+Z方向饋送，饋送的彈簧產品首先進入第一導向板(22)往-Z方向延伸的末段。

多個第一機械固持部件(224)配置於第一導向面(223)，如圖中實施例為兩個，且沿著長度(L1)方向安排。兩個相鄰的第一機械固持部件(224)之間相隔一距離。這些第一機械固持部件(224)可為一夾具，其經由各別的驅動馬達控制而夾持彈簧產品的第一部分。例如，第一機械固持部件(224)可夾持彈簧產品於Z方向延伸的一部分。雖然圖中的第一機械固持部件(224)在Y方向是相同的位置，但本發明不以此為限制。

第一導向板(22)還包含用於支撐彈簧產品的多個支撐板(225)，這些支撐板(225)沿著長度(L1)方向(即Z方向)設置，如圖中有三個支撐板(225)，其中兩個位於相鄰的第一機械固持部件(224)之間，另一個靠近第一導向板(22)的饋送末端。這些支撐板(225)的具有相同的一支撐面，其具有一長度(如長邊，L2)和一寬度(如短邊，W2)，其中長度(L2)與饋送方向(+Z方向)平行，寬度(W2)與長度(L2)垂直。有關支撐板(225)的其他細節將在第九圖描述。

第一導向板(22)還與一第二導向板(26)連接，該第二導向板(26)具有用於引導彈簧產品的一第二導向面(261)。第二導向面(261)具有一長度(如長邊，L3)和一寬度(如短邊，W3)，其中寬度(W3)與第一導向板(22)的長度(L1)平行。第二導向板(26)以其短邊(W3)連接至第一導向板(22)的饋送末端，使第一導向板(22)和第二導向板(26)構成L形狀，但本發明不以此為限制。第二導向板(26)的長度(L3)可經適當選擇，使第二導向板(26)X方向的運動中不會和第二平台組件(25)產生干擾。

相似地，一第二機械固持部件(262)配置於第二導向面(261)上並可選擇性固持彈簧產品的一第二部分。例如，第二機械固持部件(262)為一夾具，其可受驅動而夾持彈簧產品於Y方向延伸的一部分。因此，當第一機械固持部件(224)和第二機固持械部件(262)為夾持彈簧產品的狀態，所述彈簧產品至少可為第一圖所顯示的彈簧產品(P)形狀。

第六圖顯示定位裝置(2)的一停留狀態，其與第五圖相比，第一平台組件(24)相對於第二平台組件(25)往+X方向移動至第二平台組件(25)的末端。第七圖顯示定位裝至(2)的一另一停留狀態，其與第六圖相比，升降組件(23)相對於第一平台組件(23)往-Z方向後退，使第一導向板(22)整體靠近第一圖的機械表面(11)。第八圖顯示定位裝置(2)的進一步停留狀態，與第七圖相比，第一導向板(22)整體相對於升降組件(23)往-Y方向下降。第九圖顯示定位裝置(2)的進一步停留狀態，且支撐板(225)為啟動狀態，與第八圖相比，第一導向板(22)相對於升降組件(23)略為往+Y方向升高，而支撐板(225)從一縮回位置被翻起至一支撐位置，使支撐面與第一導向面(223)呈正交關係，藉此彈簧產品可被支撐於支撐板(225)上。當彈簧產品往饋送方向(+Z方向)前進並通過第一個第一機械固持部件(224)後，可能因重量的關係而會往-Y方向傾倒。支撐板(225)可配置成適時啟動而支撐彈簧產品的底部，避免彈簧線材傾倒而影響加工成形。第十圖顯示定位裝置(2)的進一步停留狀態，與第九圖相比，第一導向板(22)和第二導向板(26)相對於升降組件(23)可以前述轉軸(222)為中心而轉動一角度，使第一導向面(223)和第二導向面(261)與Y方向垂直，彈簧產品也和第一導向板(22)和第二導向板(26)同步轉動，藉此彈簧產品可相對於第二圖的饋送出口(12)的彈簧線材產生扭轉，當然實際應用不以此為限制。

第十一及十二圖顯示當定位裝置(2)固持有彈簧產品(P)時，藉由所述轉動，彈簧產品(P)可以處在兩個不同的方位，以利加工需求。

返參第一圖，在定位裝置(2)的旁邊還可配置一沖壓裝置(4)，其以可動的方式安裝於台階(21)上，使沖壓裝置(4)可選擇性地加工定位裝置(2)所固持的彈簧產品。

第十三圖顯示沖壓裝置(4)的一實施例，其底端以可樞轉的方式連接於台階(21)的表面，使沖壓裝置(4)可以一樞軸(未顯示)為中心而樞轉。沖壓裝置(4)的底端可提供有一滑動機構(41)，其可沿著固定於台階(21)上的一(不鏽鋼)金屬墊片(211)移動，減少滑動機構(41)與台階(21)表面的摩擦。相似地，沖壓裝置(4)包含如同定位裝置(2)的移動組件(42)，即前述升降組件和平台組件的組合，使沖壓裝置(4)提供三軸的移動機制，其細節不再贅述。沖壓裝置(4)的頂端具有提供橫向一沖壓機構(43)，其定義用於容納待沖壓產品的通道(431)。定位裝置(2)和沖壓裝置(4)可相互配合使彈簧產品的一部分進入通道(431)以進行沖壓加工。

第十四A和十四B圖顯示沖壓裝置(4)的另一實施例，其與第十三圖差異在於沖壓機構(43)的方位不同，此為垂直方向沖壓。此外，其中一平台組件可驅動而迫使沖壓機構(43)的朝一方向橫移。

第十五圖具體顯示本發明定位裝置(2)與沖壓裝置(4)的配合，使被定位裝置(2)所固持的一彈簧產品(P)的某段通過沖壓機構(43)的通道(431)。如此，彈簧產品(P)可獲得沖壓加工，形成特定的結構，像是沖壓孔。

第十六圖顯示本發明定位裝置(2)與沖壓裝置(4)的配合時的另一視角，其中彈簧產品(P)被定位裝置(2)固持於如前述導向面的一側，而沖壓裝置(4)經由適當移動使沖壓機構的通道與彈簧產品(P)的待加工區段大致上位於相同的高度。彈簧產品(P)被送進通道進行沖壓後，定位裝置(2)退開加工位置，使彈簧產品(P)自通道移開，並可前往下一個加工處理。

第十七圖顯示一材料饋送組件(5)的實施例，其可被容納在如第一圖彈簧製造機(1)的箱體中。通常用來製作彈簧的線材是整理成一捲線圈並放置在彈簧製造機(1)的後端。由於線材為金屬，其被整理成線圈後多少有變形(deformed)和扭轉(twisted)。因此，當線材從捲被抽至彈簧製造機(1)時需要通過饋送組件來塑形以恢復線材真正的形狀，即將線材拉直，接著才將線材饋送至基座(10)表面進行加工。此外，彈簧製造機(1)並非總是將線才往前饋送。在某些加工需求或遇到錯誤需要退回線材時，饋送組件會將線材往後端饋送，此時容易發生線材張力改變而導致原本已拉直的結構產生部希望的變形。儘管所述變形可能幅度不大，卻仍會影響彈簧產品的良率。

為解決上述問題，本發明還提出如第十七圖所示的饋送組件(5)，其具有靠近第一圖基座(10)的一前端(51)及靠近線材源頭的一後端(52)。一第一饋送裝置(53)固定於彈簧製造機(1)的箱體中且位於後端(52)，主要由多個橫向和縱向的滾輪排列而成，初步使線材平整。

第二饋送裝置(54)是可移動的饋送裝置，其以可滑動的方式連接於箱體中的一滑軌(55)，使第二饋送裝置(54)可在前端(51)和後端(52)之間沿著饋送方向在一有限的範圍中滑動。第二饋送裝置(54)由相同方向的滾輪排列而成，接收來自第一饋送裝置(53)的線材並接著送給第三饋送裝置(56)。第二饋送裝置(54)可位於滑軌(55)上的一適當位置，並與第二饋送裝置(54)配合來拉直線材。第二饋送裝置(54)並非受馬達驅動而自行於滑軌(55)上移動，而是受到線材的牽引在滑軌(55)上移動。

滑軌(55)可配置有感應單元(551)用於感應第二饋送裝置(54)是否移動至終端。第二饋送裝置(54)的移動幅度過大，可能代表機械異常，彈簧製造機(1)可據此停止所有執行中的操作。

第三饋送裝置(56)也是由多個同方向的滾輪排列而成，主要用於將拉直的線材送至第一圖的基座(10)進行加工。當彈簧製造機(1)執行退回線材的操作時，第三饋送裝置(56)將線材從基座(10)處向後端(52)拉回。此時，第二饋送裝置(56)的可移動機制可分散退回線材所承受的張力，有助於維持退回線材的直線性。這樣一來，當彈簧製造機(1)再次往前饋送線材時，可確保線材仍然是筆直的。

基於上述說明，本發明提供一種定位裝置，其用於定位來自一彈簧製造機饋送的一彈簧產品，使大型彈簧產品的製造可行性增加。