TW201707889A - 無接觸式感測定位之機械手臂結構 - Google Patents

Abstract

本發明主要係提供一種無接觸式感測定位之機械手臂結構，其包含有：一加工機，設有一主軸頭；一承料組，於加工機一側設有一料盤，以放置工件；一機械手臂，設於該加工機一側，該機械手臂可於加工機內作水平及垂直位移；一無線感測裝置，設於該機械手臂上；藉由上述構件，該無線感測裝置可針對主軸頭、切削刀具、工件及料盤進行掃描定位作業，使該機械手臂每次夾取工件及放置或取出於主軸頭時都可精確定位，減少定位誤差，使該工件可以預設的尺寸完成加工，並可節省工時及人力，故整體結構極具創新及實用便利性者。

Description

無接觸式感測定位之機械手臂結構

本發明係有關於一種無接觸式感測定位之機械手臂結構，尤指一種具無線感測裝置之機械手臂，其對加工機主軸頭、切削刀具、工件及料盤進行掃描定位原點，可減少定位誤差，且具節省工時及人力之功效者。

一般加工機具通常以人工或機械手臂夾持工件以進行上、下料作業，以人工方式上料時，容易因為人員的操作誤差，致使加工件超出預設的尺寸要求。另有於一工具機一側設有一機械手臂，以機械手臂夾持工件進行上、下料作業時，係於該機械手臂上設有尋邊器以進行定位，如此可減少人工作業產生的定位誤差，提供工件便利及準確定位之功效者。

按，習知夾持工件上、下料之機械手臂結構，如國內第102200264號新型專利所揭露之「可縮短供料循環時間的加工設備」，係包含：一加工機，該加工機的內部具有一主軸頭，該主軸頭具有一前端及一背端，其中該前端用以夾持或頂置一工件，該背端位在該前端的相對面；一機械臂裝置，係鄰近該主軸頭的背端一側，該機械臂裝置具有一夾料臂，該夾料臂可在該加工機內部產生水平位移量及垂直位移量，並藉該水平位移量及垂直位移量自該主軸頭上取出工件，或將工件擺置在該主軸頭。

上述結構中，該機械臂裝置設於加工機主軸頭之背端一側，該機械臂之夾料臂可在加工機內作水平及垂直位移，以自該主軸頭上取出或置放工件。

惟，一般機械臂作業時，係以接觸式之尋邊器進行定位，其對於在料盤上的工件進行接觸時，容易因接觸而移動工件位置，造成定位誤差，且其通常僅做第一次的定位，例如指定料盤為第一個定位點，其後續僅係以程式來指示機械臂進行夾取作動，卻忽略了料盤與工件置放位置間的誤差，而待加工工件在待加工料盤上所放置的位置雖然有定位孔放置整齊，但因為在孔位與工件能容易取放的情況下，孔位一定大於工件，當機械臂夾取工件時，會因此兩者間的公差產生夾頭無法夾取正確的位置，因而使機械臂移動到加工機上之夾具時產生誤差，而使夾具在夾持位置無法與預設的夾持部位吻合，使工件在加工時無法達到預設的尺寸要求，又通常針對切削刀具之定位方式，係以人工判斷切削刀具與工件之接觸點為原點，人工因素誤差大，定位精確度差，整體結構確有待改良之必要者。

本發明所揭露無接觸式感測定位之機械手臂結構，其包含有：一加工機，設有一主軸頭及一工作台，該主軸頭夾持定位一工件，該工作台設有至少一切削刀具，該主軸頭與該工作台間相對作橫向及縱向位移，以對該工件進行切削作業；一承料組，於該加工機一側設有至少一料盤，該料盤設有複數定位孔，以放置工件；一機械手臂，設於該加工機之一側，該機械手臂之一端設有一夾持部，該機械手臂可於加工機內部作水平位移及垂直位移，藉該夾持部夾持工件，並將該工件放置或取出 於該主軸頭；一無線感測裝置，設於該機械手臂夾持部預設位置處，配合該機械手臂之位移，以對各該主軸頭、切削刀具、工件及料盤進行掃描定位偵測；藉由上述構件，該無線感測裝置之掃描定位作業，使該機械手臂每次夾取工件及置放置或取出於主軸頭時都可精確定位，有效減少定位誤差，使該工件可以預設的尺寸完成加工，並可節省工時及人力，故整體結構極具創新及實用便利性者。

本發明所提供無接觸式感測定位之機械手臂結構，係於該加工機一側設有機械手臂，且該機械手臂一端夾持部設有無線感測裝置，配合該機械手臂位移作動，該無線感測裝置可針對主軸頭、切削刀具、工件及料盤進行掃描定位作業，使該機械手臂每次夾取工件及放置或取出於主軸頭時都可精確定位，該無線感測裝置不需要接觸即可進行夾持部及工件之定位，減少定位誤差，其定位精確，使工件可以預設的尺寸完成加工，並可節省工時及人力，則達極佳實用性及便利性者；該工件放置於主軸頭後，當該切削刀具與工件接觸進行切削時，工件因切削刀具切削而使工件表面顏色改變，或產生切削屑，該無線感測裝置偵測到工件表面顏色改變或產生切削屑時，而將該切削刀具的位置歸零定位為原點，並傳遞訊號至加工機系統以控制進行切削作業，該無線感測裝置針對切削刀具之掃描偵測定位方式，可減少習知人工判斷定位容易產生誤差之缺弊，其偵測定位方式便利，且可達提高定位及加工精確度之功效者；該機械手臂設有無線感測裝置之設計，可應用於車床或銑床等之加工機，以達極佳創產業實用性效益者；該無線感測裝置可設置於機械手臂夾持部夾座之一側，或設於夾座之端部，可達便利感應偵測之實用性功效者。

A‧‧‧工件

10‧‧‧加工機

11‧‧‧主軸頭

12‧‧‧工作台

13‧‧‧切削刀具

20‧‧‧承料組

21‧‧‧第一承架

22‧‧‧第一料盤

221‧‧‧定位孔

23‧‧‧第二承架

24‧‧‧第二料盤

241‧‧‧定位孔

30‧‧‧機械手臂

31‧‧‧夾持部

32‧‧‧夾座

33‧‧‧夾爪

40‧‧‧無線感測裝置

50‧‧‧工具機

51‧‧‧主軸頭

52‧‧‧工作台

53‧‧‧切削刀具

54‧‧‧第一料盤

541‧‧‧定位孔

55‧‧‧第二料盤

551‧‧‧定位孔

60‧‧‧機械手臂

61‧‧‧夾持部

62‧‧‧夾座

63‧‧‧夾爪

64‧‧‧定位座

65‧‧‧定位孔

第一圖為本發明一較佳實施例之立體外觀圖。

第二圖為本發明一較佳實施例機械手臂之立體外觀圖。

第三圖為本發明一較佳實施例之動作示意圖一。

第四圖為本發明一較佳實施例之動作示意圖二。

第五圖為本發明一較佳實施例之動作示意圖三。

第六圖為本發明一較佳實施例之動作示意圖四。

第七圖為本發明一較佳實施例之動作流程圖。

第八圖為本發明第二實施例之立體外觀圖。

第九圖為本發明第二實施例之動作示意圖一。

第十圖為本發明第二實施例之動作示意圖二。

第十一圖為本發明第二實施例之動作示意圖三。

第十二圖為本發明第三實施例之立體外觀圖。

第十三圖為本發明第三實施例機械手臂之立體外觀圖。

第十四圖為本發明第三實施例機械手臂之局部立體分解圖。

第十五圖為本發明第四實施例之立體外觀圖。

第十六圖為本發明第四實施例機械手臂之局部立體分解圖。

首先請參照第一圖至第六圖，本發明所提供之一種無接觸式感測定位之機械手臂結構，其主要包含有：一加工機10、一機械手臂30、及一無線感測裝置40。

該加工機10，於本實施例中係為一車床設備，其設有供夾持一工件A定位之一主軸頭11，該主軸頭11可轉動使工件A旋轉，該加工機10上並設有可沿橫向及縱向位移之一工作台12，該工作台12設有至少一切削刀具13，該工作台12與主軸頭11間作相對橫向及縱向位移，使該切削刀具13與工件A接觸，配合該工件A之旋轉，使該切削刀具13對工件A進行切削加工作業。

一承料組20，設有至少一承架，於本實施例中設有一第一承架21，該第一承架21設於加工機10之一側，該第一承架21上方設有一第一料盤22，該第一料盤22設有複數定位孔221，各該定位孔221可供待加工或加工完之工件A放置。

該機械手臂30，設於該加工機10之一側，該機械手臂30可於加工機10內部作水平位移及垂直位移，該機械手臂30之一端設有一夾持部31，該機械手臂30與夾持部31間設有一夾座32，該夾座32設有可作夾持動作之一夾爪33；其係控制該機械手臂30位移，使該夾持部31夾爪33夾持預設之工件A，並將該工件A放置或取出於主軸頭11，提供自動夾持工件A之功效；其中，該機械手臂30可為天車式結構之應用者。

該無線感測裝置40，係可針對定點進行掃描定位偵測，該 無線感測裝置40係設於夾持部31預設位置，於本實施例中，係於該夾座32之一側設有一定位座34，使該無線感測裝置40與定位座34相互嵌接固定，以將該無線感測裝置40組接定位於夾持部31上；其中，該無線感測裝置40可為紅外線、雷射、或感光耦合元件(CCD)等感測裝置之應用者。

其作動時，係控制該機械手臂30位移至加工機10主軸頭11處，使該無線感測裝置40針對主軸頭11作掃描偵測後並歸零定位為原點，然後該機械手臂30再位移至該第一料盤22，掃描各該工件A及定位孔221的位置定點後，該機械手臂30夾持部31夾爪33夾取工件A，並將工件A夾放置於主軸頭11，當該切削刀具13與工件A接觸時，該無線感測裝置40偵測到工件A表面顏色改變或產生切削屑時，即將該切削刀具13的位置歸零定位為原點，並傳遞訊號至加工機10，該加工機10即控制進行切削刀具13與工件A間之切削加工作業，加工完成後，該機械手臂30夾持部31夾爪33自主軸頭11取出工件A，接著位移並將該工件A放回第一料盤22之原定位孔221或其他預設之定位孔221處。

藉由上述構件，該加工機10設有機械手臂30，且該機械手臂30設有無線感測裝置40，配合該機械手臂30位移作動，每次各該工件A之進行加工時，該無線感測裝置40都會針對主軸頭11、切削刀具13、工件A及第一料盤22進行掃描定位作業，使該機械手臂30每次夾取工件A以及放入或取出於主軸頭11時都可精確定位，有效減少定位誤差，使該工件A可以預設的尺寸完成加工，並可節省工時及人力， 故整體結構極具創新及實用便利性者。

為供進一步瞭解本發明構造特徵、運用技術手段及所預期達成之功效，茲將本發明使用方式加以敘述如下：本發明之組設，係將該機械手臂30設於加工機10之一側，接著將該第一承架21設於加工機10之一側，再接著將該無線感測裝置40設於機械手臂30夾持部31上，即組設完成。

請參照第七圖所示，本發明無接觸式感測定位之機械手臂結構包含下述步驟：

(a)主軸頭11原點定位：係控制該機械手臂30位移至加工機10主軸頭11處，使該無線感測裝置40針對主軸頭11作掃描偵測後並歸零定位為原點。

(b)工件A及定位孔221原點定位：接著控制該機械手臂30位移至該第一料盤22，該無線感測裝置40掃描偵測各該工件A及定位孔221的位置定點。

(c)將工件A放置於主軸頭11：該機械手臂30夾持部31夾爪33夾取工件A，並將工件A夾放置於主軸頭11。

(d)切削刀具13原點定位：當該加工機10程式控制該切削刀具13與工件A接觸進行切削時，該無線感測裝置40針對切削刀具13與工件A接觸位置作掃描偵測，工件A因切削刀具13切削而使工件A表面顏色改變，或產生切削屑，該無線感測裝置40偵測到工件A表面顏色改變或產生切削屑時，而將該切削刀具13的位置歸零定位為原點，並傳遞訊號至加工機10，接著控制該機械手臂30位移離開主 軸頭11。

(e)切削作業：該加工機10即控制進行切削刀具13與工件A間之切削作業。

(f)取出工件A：加工完成後，該機械手臂30夾持部31夾爪33自主軸頭11取出工件A。

(g)將工件A放回料盤：接著控制該機械手臂30位移，並將該工件A放回第一料盤22之原定位孔221或其他預設之定位孔221處，即作業完成。

請參照第八圖所示，係為本發明之第二實施例圖，其係於各該工作台12及主軸頭11之一側分別設有一第一承架21及一第二承架23，該第一承架21上方設有第一料盤22，且該第二承架23上方設有一第二料盤24，各該待第一料盤22及第二料盤24上分別設有複數定位孔221、241，該工件A放置第一料盤22定位孔221；請參照第九至十一圖所示，其係控制該機械手臂30位移至加工機10主軸頭11處，使該無線感測裝置40針對主軸頭11作掃描偵測後並歸零定位為原點，接著再位移至該第一料盤22及第二料盤24，掃描各該工件A及定位孔221、241的位置定點後，接著該機械手臂30將工件A夾放置於主軸頭11後，再接著針對該切削刀具13作原點定位，而後對該工件A進行切削加工作業，加工完成後，該機械手臂30再將工件A夾放至第二料盤24預設之定位孔241，即作業完成，形成雙料盤之結構者。

請參照第十二至十四圖所示，係為本發明之第三實施例圖，其中該工具機50可為一般銑床設備，該工具機50設有一主軸頭51及 一工作台52，該主軸頭11可夾持工件A定位，該工作台52設有一切削刀具53，該主軸頭51可相對工作台52作橫向及縱向位移，該工作台可使切削刀具53旋轉，使該切削刀具53對工件A進行切削作業，該加工機50一側設有一第一料盤54及一第二料盤55，各該第一料盤54及第二料盤55上分別設有複數定位孔541、551，該主軸頭51一側設有一機械手臂60，且該機械手臂60一端夾持部61設有無線感測裝置40，使該無線感測裝置40針對各該主軸頭11、切削刀具53、工件A、第一料盤54定位孔541、及第二料盤55定位孔551的位置定點進行掃描定位作業，以達精確定位及節省工時、人力之功效者；其中，該機械手臂60可為關節式結構之應用者；該機械手臂60與夾持部61間設有一夾座62，該夾座62設有可夾持作動之一夾爪63，且該夾座62一側設有一定位座64，使該無線感測裝置40與定位座64間相互嵌接固定者。

請參照第十五至十六圖所示，係為本發明之第四實施例，其係於該夾座62端部設有一定位孔65，使該無線感測裝置40鎖接固定於定位孔65處，以將該無線感測裝置40固接於夾座62端部，配合該機械手臂60之位移作動，可達便利感應偵測之實用性功效者。

本發明之無接觸式感測定位之機械手臂結構，係於該加工機10一側設有機械手臂30，且該機械手臂30一端夾持部30設有無線感測裝置40，配合該機械手臂30位移作動，該無線感測裝置40可針對主軸頭11、切削刀具13、工件A及料盤進行掃描定位作業，使該機械手臂30每次夾取工件A及放置或取出於主軸頭11時都可精確定位， 該無線感測裝置40不需要接觸即可進行夾持部30、切削刀具13及工件A之定位，減少定位誤差，其定位精確，使工件A可以預設的尺寸完成加工，並可節省工時及人力，則達極佳實用性及便利性者。

該工件A放置於主軸頭11後，當該切削刀具13與工件A接觸進行切削時，工件A因切削刀具13切削而使工件A表面顏色改變，或產生切削屑，該無線感測裝置40偵測到工件A表面顏色改變或產生切削屑時，而將該切削刀具13的位置歸零定位為原點，並傳遞訊號至加工機10系統以控制進行切削作業，該無線感測裝置40針對切削刀具13之掃描偵測定位方式，可減少習知人工判斷定位容易產生誤差之缺弊，其偵測定位方式便利，且可達提高定位及加工精確度之功效者。

該機械手臂設有無線感測裝置40之設計，可應用於車床或銑床等之加工機，以達極佳創產業實用性效益者；該無線感測裝置40可設置於機械手臂30(60)夾持部31(61)夾座32(62)之一側，或設於夾座62之端部，可達便利感應偵測之實用性功效者。

綜合上述，本發明所揭露之「無接觸式感測定位之機械手臂結構」，係提供一具無線感測裝置40之機械手臂結構，該無線感測裝置40可對主軸頭11、切削刀具13工件A及料盤進行掃描定位作業，使該機械手臂30每次夾取工件A及放置或取出於主軸頭11時都可精確定位，有效減少定位誤差，使該工件A可以預設的尺寸完成加工，並可節省工時及人力，而獲致一實用性高之機械手臂結構，俾使整體確具產業實用性及創新效益，且其構成結構又未曾見於諸書刊或公開使用，誠符合發明專利申請要件，懇請 鈞局明鑑，早日准 予專利，至為感禱。

需陳明者，以上所述乃是本發明之具體實施例及所運用之技術原理，若依本發明之構想所作之改變，其所產生之功能作用仍未超出說明書及圖式所涵蓋之精神時，均應在本發明之範圍內，合予陳明。

A‧‧‧工件

10‧‧‧加工機

11‧‧‧主軸頭

12‧‧‧工作台

13‧‧‧切削刀具

22‧‧‧第一料盤

221‧‧‧定位孔

30‧‧‧機械手臂

31‧‧‧夾持部

40‧‧‧無線感測裝置

Claims (8)

1. 一種無接觸式感測定位之機械手臂結構，其包含有：一加工機，設有一主軸頭及一工作台，該主軸頭夾持定位一工件，該工作台設有至少一切削刀具，該主軸頭與該工作台間相對作橫向及縱向位移，以對該工件進行切削作業；一承料組，於該加工機一側設有至少一料盤，該料盤設有複數定位孔，以放置工件；一機械手臂，設於該加工機之一側，該機械手臂之一端設有一夾持部，該機械手臂可於加工機內部作水平位移及垂直位移，藉該夾持部夾持工件，並將該工件放置或取出於該主軸頭；一無線感測裝置，設於該機械手臂夾持部預設位置處，配合該機械手臂之位移，以對各該主軸頭、切削刀具、工件及料盤進行掃描定位偵測。
2. 依據申請專利範圍第1項所述無接觸式感測定位之機械手臂結構，其中該機械手臂與該夾持部間設有一夾座，該夾座設有夾持作動之一夾爪，於該夾座之一側設有一定位座，使該無線感測裝置與該定位座相互組接定位。
3. 依據申請專利範圍第1項所述無接觸式感測定位之機械手臂結構，其中各該工作台及主軸頭之一側分別設有一第一料盤及一第二料盤，各該第一料盤及第二料盤分別設有複數定位孔。
4. 依據申請專利範圍第1項所述無接觸式感測定位之機械手臂結構，其中該加工機為車床設備或銑床設備之應用者。
5. 依據申請專利範圍第1項所述無接觸式感測定位之機械手臂結 構，其中該無線感測裝置為紅外線、雷射、或感光耦合元件(CCD)之感測裝置應用者。
6. 依據申請專利範圍第1項所述無接觸式感測定位之機械手臂結構，其中該機械手臂為天車式結構或關節結式結構之應用者。
7. 依據申請專利範圍第1項所述無接觸式感測定位之機械手臂結構，其中該機械手臂與該夾持部間設有一夾座，該夾座設有夾持作動之一夾爪，於該夾座端部設有一定位孔，使該無線感測裝置組設定位於該定位孔處。
8. 依據申請專利範圍第1項所述無接觸式感測定位之機械手臂結構，其中該切削刀具與工件接觸時，該無線感測裝置偵測到工件表面顏色改變或產生切削屑時，即將該切削刀具的位置定位為原點。