TWI751747B - 裝箱機構 - Google Patents

Abstract

本發明提供一種裝箱機構，包括供料單元、第一提取單元、第二提取單元、擴張單元以及封箱單元。第一提取單元包括第一機械手臂、第一固持模組以及第一提取部，第一固持模組包括第一固定部以及第一固持部，其中第一固持部滑設於第一固定部且包括一對第一固持件，且第一提取單元透過第一提取部暫時地固定於箱材的一面；第二提取單元包括第二機械手臂、第二固持模組以及第二提取部，第二固持模組包括第二固定部以及第二固持部，其中第二固持部滑設於第二固定部且包括一對第二固持件，且第二提取單元透過第二提取部暫時地固定於箱材的另一面。

Description

裝箱機構

本發明提供一種裝箱機構，且特別是關於一種可自動將箱材展開、包裝內容物並完成封箱作業的裝箱機構。

晶圓是一種在半導體產業中常見的產物之一。一般而言，搭載有晶圓片的晶圓盒在運送時，需要以保麗龍等緩衝材料包覆後，裝入紙箱內以便於長途運送。然而，上述的裝箱作業在目前的業界普遍採用人工進行，不僅曠日廢時，且不利於提高整體生產線的流程與生產效率。

發明人遂竭其心智悉心研究，進而研發出一種可自動將箱材展開、包裝內容物並完成封箱作業的裝箱機構，以期達到裝箱流程自動化、節省人力以及提高生產效率的效果。

本發明提供一種裝箱機構，包括一供料單元、一第一提取單元、一第二提取單元、一擴張單元以及一封箱單元。供料單元適於承載複數個箱材。第一提取單元相鄰於供料單元配置，且包括一第一機械手臂、一第一固持模組以及一第一提取部。第一固持模組連接於第一機械手臂，且包括一第一固定部以及一第一固持部，其中第一固持部滑設於第一固定部且包括一對第一固持件，第一提取部連接於第一機械手臂，且第一提取單元透過第一提取部暫時地固定於這些箱材中的一箱材的一面。第二提取單元相對於第一提取單元配置，且包括一第二機械手臂、一第二固持模組以及一第二提取部。第二固持模組連接於第二機械 手臂，且包括一第二固定部、一第二固持部以及一第二限位部，其中第二固持部滑設於第二固定部且包括一對第二固持件，第二限位部連接於第二固定部且配置於第二固持件之間，第二提取部連接於第二機械手臂，且第二提取單元透過第二提取部暫時地固定於箱材的另一面。

在一實施例中，上述的供料單元包括一架體、一供料平台以及一升降機構。架體定義一容置空間，架體上形成有一缺口，且缺口的尺寸對應於箱材的尺寸；供料平台配置於容置空間內，且箱材配置於供料平台上；升降機構連接於供料平台以及架體之間以使供料平台活動地連接於架體。

在一實施例中，上述的第一固持件上分別形成有一凹部，且凹部的尺寸對應於箱材展開後的尺寸。

在一實施例中，上述的第一固持模組還包括一第一限位部。第一限位部配置於第一固持件之間，且包括一固定件以及一接觸件，其中固定件連接於第一固定部，接觸件活動地連接於固定件且相對於固定件突出。第一固持件分別形成有一止擋件，且止擋件朝第一固持件的內側延伸。

在一實施例中，上述的第一提取部配置於第一固持件上且包括複數個氣室，這些氣室彼此不連通。第一提取部上形成有複數個氣孔，這些氣孔分別連通於氣室，且這些氣室透過至少一逆止閥連接於一真空幫浦。

在一實施例中，上述的第二固持模組適於固持一物體，物體上形成有一固持特徵，第二固持件上分別形成有一固持結構，且固持結構對應於固持特徵。

在一實施例中，上述的第二提取單元還包括一框體，且第二提取部透過框體架設於第二固持模組上。第二提取部包括複數個氣室，這些氣室彼此 不連通。第二提取部上形成有複數個氣孔，這些氣孔分別連通於氣室，且這些氣室透過至少一逆止閥連接於一真空幫浦。

在一實施例中，上述的擴張單元包括一支撐件以及複數個擴張件，其中支撐件連接於地面，而擴張件活動地配置於支撐件上且相對於支撐件偏折。

在一實施例中，上述的封箱單元包括一本體以及一貼帶模組。本體上配置有一輸送件，貼帶模組滑設於本體上且包括一貼帶框架以及一膠帶台，其中膠帶台配置於貼帶框架上。

藉此，本發明的裝箱機構能透過第一提取單元提取供料單元上的箱材，並由第一提取單元以及第二提取單元分別透過第一提取部以及第二提取部將箱材展開、擴張後套設於欲包裝的物體上，再由第一提取單元透過第一固持部將箱材固持至封箱單元進行封箱作業，完成整個裝箱流程的自動化，藉此節省人力並大幅提高生產效率。

為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。

1:裝箱機構

100:供料單元

110:架體

120:供料平台

130:升降機構

200:第一提取單元

210:第一機械手臂

220:第一固持模組

222:第一固定部

224:第一固持部

224a:第一固持件

224b:止擋件

226:第一限位部

226a:固定件

226b:接觸件

230:第一提取部

232:逆止閥

300:第二提取單元

310:第二機械手臂

320:第二固持模組

322:第二固定部

324:第二固持部

324a:第二固持件

324b:止擋件

324c:固持結構

326:第二限位部

330:第二提取部

332:逆止閥

340:框體

400:擴張單元

410:支撐件

420:擴張件

500:封箱單元

510:本體

512:輸送件

520:貼帶模組

522:貼帶框架

524:膠帶台

2:箱材

3:第一物體

4:第二物體

42:固持特徵

5:組裝架

C:凹部

N:缺口

O:氣孔

S:容置空間

圖1為本發明的裝箱機構的一實施例的立體示意圖。

圖2為圖1中的第一提取單元的立體示意圖。

圖3為圖2中的第一固持模組以及第一提取部的前視示意圖。

圖4為圖1中的第二提取單元的立體示意圖。

圖5為圖4中的第二固持模組以及第二提取部的前視示意圖。

圖6為圖5的右側視示意圖。

圖7為圖1中的擴張單元的立體示意圖。

圖8為本實施例的裝箱機構將箱材套設於物體時的示意圖。

圖9為圖1中的封箱單元的立體示意圖。

有關本發明之前述及其它技術內容、特點與功效，在以下配合參考圖式之較佳實施例的詳細說明中，將可清楚地呈現。值得一提的是，以下實施例所提到的方向用語，例如：上、下、左、右、前或後等，僅是參考附加圖式的方向。因此，使用的方向用語是用以說明，而非對本發明加以限制。此外，在下列各實施例中，相同或相似的元件將採用相同或相似的標號。

請參考圖1，圖1為本發明的裝箱機構的一實施例的立體示意圖。本實施例的裝箱機構1用以執行一裝箱流程，且包括一供料單元100、一第一提取單元200、一第二提取單元300、一擴張單元400以及一封箱單元500，其中第一提取單元200相鄰於供料單元100配置，且第二提取單元300相對於第一提取單元200配置。

詳細而言，供料單元100適於承載複數個箱材2，用以運送工作人員預先儲備好的箱材2並提供給裝箱機構1的其它單元使用。在本實施例中，供料單元100包括一架體110、一供料平台120以及一升降機構130，其中架體110定義一容置空間S，供料平台120配置於容置空間S內，且升降機構130連接於供料平台120以及架體110之間以使供料平台120活動地連接於架體110。更進一步而言，架體110上形成有一缺口N，且缺口N的尺寸對應於箱材2的尺寸，因此工作人員可直接將箱材2自架體110的缺口N處送入容置空間S內，並配置於供料平台120 上。待這些箱材2均順利配置完畢後，供料平台120可透過升降機構130相對於架體110升高，使得箱材2露出於架體110的表面以利於第一提取單元200提取；而當配置在供料平台120上的箱材用罄時，供料平台120亦可透過升降機構130下降至與缺口N下緣平行的位置，有助於工作人員由缺口N補充新的箱材2。然而，在其它可能的實施例中，供料單元100也可以不具備升降機構130，而單純透過固定於架體110的供料平台120承載箱材2，並由第一提取單元200進行提取，本發明對此不加以限制。

請參考圖2，圖2為圖1中的第一提取單元的立體示意圖。本實施例的第一提取單元200配置於一基座上，且包括一第一機械手臂210、一第一固持模組220以及一第一提取部230，其中第一固持模組220以及第一提取部230均連接於第一機械手臂210。

請參考圖3，圖3為圖2中的第一固持模組以及第一提取部的前視示意圖。詳細而言，第一提取部230用以提取供料單元100上的箱材2，並將其展開後套設於欲包裝的物體上；而第一固持模組220則用以將包裝好物體的箱材2固持至封箱單元500上，以進行出貨前的封箱作業。在本實施例中，第一固持模組220包括一第一固定部222以及一第一固持部224，其中第一固定部222例如是一伺服滑台，而第一固持部224滑設於第一固定部222且包括一對第一固持件224a，用以固持包裝物體的箱材2。

具體而言，為了使包裝物體完畢後的箱材2緊密地嵌合在第一固持件224a上，本實施例的第一固持件224a上分別形成有一凹部C，且凹部C的尺寸對應於箱材2展開後的尺寸。藉此，當伺服滑台的伺服馬達驅動第一固持部224相對於第一固定部222滑動時，第一固持件224a將會朝內部收合並抵接於裝箱完 畢的箱材2，並讓箱材2能確實落入第一固持件224a的凹部C內，提高第一固持模組220固持箱材2的穩定性。

為了更進一步強化第一固持模組220固持箱材2的能力，較佳地，第一固持模組220還包括一第一限位部226，第一限位部226配置於第一固持件224a之間，且包括一固定件226a以及一接觸件226b，其中固定件226a連接於第一固定部222，而接觸件226b活動地連接於固定件226a且相對於固定件226a突出。詳細而言，接觸件226b用以在第一固持件224a收合方向以外的方向抵接箱材2，由於箱材2可能具有不同的大小，當第一固持模組220自第一固持件224a的延伸方向接近箱材2時，接觸件226b會接觸到箱材2的表面並受到箱材2的抵頂朝固定件226a的方向縮入，而當接觸件226b縮至固定件226a上的機械始點時，第一固持件224a再相對於第一固定部222收合從而自箱材2的兩側固持箱材2，如此一來即可藉由調整接觸件226a的伸縮行程使箱材2固持於第一固持件224a上的特定位置(例如是凹部C)。除此之外，第一固持件224a的端部上分別形成有一止擋件224b，且止擋件224b朝第一固持件224a的內側延伸。藉此，第一固持模組220可透過第一限位部226以及止擋件224b從獨立於第一固持件224a收合方向的方向上固持箱材2，不僅可避免箱材2從第一固持件224a的延伸方向上脫落，且能依據不同箱材2的大小調整接觸件226b的伸縮行程，從而增加第一固持模組220的使用範圍及彈性。

另一方面，第一提取部230配置於第一固持件224a上，用以自供料單元100提取尚未展開的箱材2。具體而言，本實施例的第一提取部230配置於第一固持件224a的外側且包括複數個氣室，這些氣室彼此不連通；而第一提取部230上形成有複數個氣孔O，這些氣孔O分別連通於氣室，且這些氣室透過至少一 逆止閥232連接於一真空幫浦(未繪示)。當第一提取單元200從供料單元100提取箱材2時，會透過第一機械手臂210移動第一提取部230，使第一提取部230的氣孔O抵接於箱材2的表面，此時使用者可啟動真空幫浦，使得第一提取部230的氣孔O形成真空狀態從而將箱材2吸附在第一提取部230上。換言之，第一提取單元200透過第一提取部230暫時地固定於這些箱材2中的一箱材2的一面，且由於氣室彼此不連通，且第一提取部230的氣室透過逆止閥232連接於真空幫浦，當這些氣孔O中的部份氣孔O意外脫離箱材2表面而破真空時，氣體會受到逆止閥232的阻擋而無法流至其它氣室中，因此其它氣室的真空度將維持不變，從而能保持對應的氣孔O的對箱材2的吸附能力。

請參考圖4，圖4為圖1中的第二提取單元的立體示意圖。本實施例的第二提取單元300配置於一基座上，且包括一第二機械手臂310、一第二固持模組320以及一第二提取部330，其中第二固持模組320以及第二提取部330均連接於第二機械手臂310。

請參考圖5及圖6，其中圖5為圖4中的第二固持模組以及第二提取部的前視示意圖，而圖6為圖5的右側視示意圖。詳細而言，第二提取單元300用以將欲包裝於箱材2內的第一物體3以及第二物體4移動至組裝架5，並與第一提取單元200共同將箱材2展開以套設於第一物體3以及第二物體4上，藉此完成裝箱作業。在本實施例中，第二物體4例如是一晶圓盒，而第一物體3例如是配置於箱材2中減輕晶圓盒所受衝擊的緩衝用保麗龍蓋體，由於保麗龍蓋體的重量較輕，因此第二提取單元300可藉由第二提取部330直接提取第一物體3。具體而言，第二提取單元300還包括一框體340，且第二提取部330透過框體340架設於第二固持模組320上。與第一提取部230相似，第二提取部330也包括複數個氣室，這 些氣室彼此不連通，且第二提取部330上還形成有複數個氣孔O，這些氣孔O分別連通於氣室，且這些氣室透過至少一逆止閥332連接於真空幫浦。當第二提取單元300欲提取第一物體3或協助第一提取單元200展開箱材2時，第二機械手臂310會將第二提取部330旋轉至朝向第一物體3或箱材2的另一表面的方位，並且移動第二提取部330使得第二提取部330表面的氣孔O抵接於第一物體3或箱材2的另一表面。此時使用者可啟動真空幫浦，使得第二提取部330的氣孔O形成真空狀態從而將第一物體3或箱材2的另一面吸附在第二提取部330上。換言之，第二提取單元300透過第二提取部330暫時地固定於箱材2的另一面或第一物體3上，從而達到提取第一物體3或展開箱材2的效果，且由於氣室透過逆止閥332連接於真空幫浦，因此不會因為特定氣孔O破真空而影響其它氣室及氣孔O的吸附能力。

另一方面，第二固持模組320適於固持一物體(例如是第二物體4)，並將物體提取至預定的位置以進行組裝。詳細而言，第二固持模組320包括一第二固定部322以及一第二固持部324，其中第二固定部322例如是一伺服滑台，而第二固持部324滑設於第二固定部322且包括一對第二固持件324a。與第一固持模組220相似，第二固持模組320較佳地還包括一第二限位部326，其中第二限位部326連接於第二固定部322且配置於第二固持件324a之間；此外，第二固持件324a上的端部上分別形成有一止擋件324b，其中止擋件324b朝第二固持件324a的內側延伸，用以從獨立於第二固持件324a收合方向的方向對第二物體4進行限位。值得一提的是，如圖54及圖5所示，第二物體4上形成有一固持特徵42，其中固持特徵42例如是一凸緣，而第二固持件324a上分別形成有一固持結構324c，其中固持結構324c對應於固持特徵42，在本實施例中例如是具有複數個凹槽的固持面。當第二提取單元300欲提取第二物體4時，第二機械手臂310會將第二固持 模組320轉動至朝向第二物體4的方位，並移動第二固持模組320沿著第二固持件324a的延伸方向靠近第二物體4，待第二限位部326抵接於第二物體4的上表面後，第二固持件324a再相對於第二固定部322收合從而使得固持特徵42嵌合於固持結構324c，並透過止擋件324b防止第二物體4從第二固持件324a的端部脫落，從而達到固持第二物體4的效果。

請參考圖7，圖7為圖1中的擴張單元的立體示意圖。本實施例的擴張單元400用以將箱材2的下緣擴張，使其能夠順利套設於第一物體3以及第二物體4上。詳細而言，擴張單元400包括一支撐件410以及複數個擴張件420，其中支撐件410以及擴張件420例如是以鋁擠型製成，且支撐件410連接於地面，而擴張件420活動地配置於支撐件410上且相對於支撐件410偏折。當第一提取單元200以及第二提取單元300將箱材2展開後，可將展開的箱材2移動至擴張單元400上方並由上往下套設於擴張單元400上，由於擴張件420相對於支撐件410偏折，且擴張件420形成的結構外徑大於箱材2展開後的邊長，因此箱材2的下緣將會被擴張並暫時性地定型，藉此可使得在後續的裝箱作業中箱材2更容易成功地套設於第一物體3以及第二物體4上。值得一提的是，由於擴張件420活動地配置於支撐件410上，因此當使用的箱材2的尺寸有所變化時，使用者可以彈性調整擴張件420的數量、偏折角度以及連接於支撐件410的位置，以對應不同的箱材2以及所欲達到的擴張後尺寸。

請參考圖8，圖8為本實施例的裝箱機構將箱材套設於物體時的示意圖。以下將針對本實施例的裝箱機構1如何對箱材2、第一物體3以及第二物體4進行裝箱作業進行詳細地介紹。首先，第二提取單元300透過第二提取部330以及第二固持模組320，依序將第一物體3、第二物體4以及另一個第一物體3配置於 組裝架5上，使得第二物體4在上方以及下方皆受到第一物體3的包覆及保護，接著供料單元100會藉由升降機構130移動供料平台120，讓供料平台120上的箱材2移動至第一提取單元200易於提取的位置，此時第一機械手臂210移動第一提取部230抵靠至箱材2的一面，並啟動真空幫浦吸附箱材2，將箱材2提取至第一提取單元200以及第二提取單元300之間。然後，第二機械手臂310移動第二提取部330抵靠箱材2的另一面，這時第一機械手臂210以及第二機械手臂310彼此遠離，連帶地讓固定於第一提取部230以及第二提取部330上的箱材2的兩個表面分離，達到展開箱材2的效果。之後，第一提取單元200以及第二提取單元300共同移動箱材2至擴張單元400上方，並將箱材2由上往下套設於擴張單元400，以擴張箱材2的下緣，再將被擴張過的箱材2套設於配置於組裝架5上的第一物體3以及第二物體4上，使第一物體3以及第二物體4容置於箱材2內部。最後，第一提取單元200以及第二提取單元300依序自箱材2的外側朝箱材2的內側移動，以使箱材2的上緣朝內側覆蓋並暫時性地封閉箱材2上端的開口，完成裝箱作業。

請參考圖9，圖9為圖1中的封箱單元的立體示意圖。在上述的裝箱作業完成後，第一提取單元200會透過第一固持模組220，將裝有第一物體3以及第二物體4的箱材2移動至封箱單元500以進行封箱作業。詳細而言，本實施例的封箱單元500包括一本體510以及一貼帶模組520，其中本體510上配置有一輸送件512，且輸送件512例如是一運輸皮帶，用以將裝箱完成的箱材2送往下一作業區；而貼帶模組520滑設於本體510上，且包括一貼帶框架522以及一膠帶台524，其中膠帶台524配置於貼帶框架522上。

具體而言，當第一提取單元200透過第一固持模組200將箱材2移動至封箱單元500的輸送件512後，貼帶模組520會自動將膠帶台524上的膠帶拉 出一小段，並貼附於箱材2暫時性封閉的一面的邊緣上。由於貼帶框架522可自由地相對於本體510滑移，因此當貼帶框架522相對於本體以及箱材2滑動時，貼附於箱材2邊緣上的膠帶也會被拉長並貼合於箱材2的面上，最後貼帶模組520再透過刀具或裁切器等元件將多餘的膠帶裁斷，並重複上述作業將箱材2的另一摺疊封閉的表面貼合後，藉由輸送件512將封箱作業完成的箱材2送往下一作業區，完成整個裝箱流程的自動化。

本發明在上文中已以較佳實施例揭露，然熟習本項技術者應理解的是，上述實施例僅用於描繪本發明，而不應解讀為限制本發明之範圍。且應注意的是，舉凡與上述實施例等效之變化與置換，均應設為涵蓋於本發明之範疇內。因此，本發明之保護範圍當以申請專利範圍所界定者為準。

1:裝箱機構

100:供料單元

110:架體

120:供料平台

130:升降機構

200:第一提取單元

300:第二提取單元

400:擴張單元

500:封箱單元

2:箱材

3:第一物體

4:第二物體

5:組裝架

N:缺口

S:容置空間

Claims (9)

1. 一種裝箱機構，包括：一供料單元，適於承載複數個箱材；一第一提取單元，相鄰於該供料單元配置，且包括：一第一機械手臂；一第一固持模組，連接於該第一機械手臂，且包括：一第一固定部；以及一第一固持部，滑設於該第一固定部且包括一對第一固持件；以及一第一提取部，連接於該第一機械手臂，且該第一提取單元透過該第一提取部暫時地固定於該複數個箱材中的一箱材的一面；一第二提取單元，相對於該第一提取單元配置，且包括：一第二機械手臂；一第二固持模組，連接於該第二機械手臂，且包括：一第二固定部；一第二固持部，滑設於該第二固定部且包括一對第二固持件；以及一第二限位部，連接於該第二固定部且配置於該對第二固持件之間；以及一第二提取部，連接於該第二機械手臂，且該第二提取單元透過該第二提取部暫時地固定於該箱材的另一面； 一擴張單元；以及一封箱單元。
2. 如請求項1所述的裝箱機構，其中該供料單元包括：一架體，定義一容置空間，該架體上形成有一缺口，且該缺口的尺寸對應於該複數個箱材的尺寸；一供料平台，配置於該容置空間內，且該複數個箱材配置於該供料平台上；以及一升降機構，連接於該供料平台以及該架體之間以使該供料平台活動地連接於該架體。
3. 如請求項1所述的裝箱機構，其中該對第一固持件上分別形成有一凹部，且該凹部的尺寸對應於該箱材展開後的尺寸。
4. 如請求項1所述的裝箱機構，其中該第一固持模組還包括：一第一限位部，配置於該對第一固持件之間，且包括：一固定件，連接於該第一固定部；以及一接觸件，活動地連接於該固定件且相對於該固定件突出；其中，該對第一固持件上分別形成有一止擋件，且該對止擋件朝該對第一固持件的內側延伸。
5. 如請求項1所述的裝箱機構，其中該第一提取部配置於該對第一固持件上且包括複數個氣室，該複數個氣室彼此不連通，該第一提取部上形成有複數個氣孔，該複數個氣孔分別連通於該複數個氣室，且該複數個氣室透過至少一逆止閥連接於一真空幫浦。
6. 如請求項1所述的裝箱機構，其中該第二固持模組適於固持一物體，該物體上形成有一固持特徵，該對第二固持件上分別形成有一固持結構，且該固持結構對應於該固持特徵。
7. 如請求項1所述的裝箱機構，其中該第二提取單元還包括一框體，該第二提取部透過該框體架設於該第二固持模組上，該第二提取部包括複數個氣室，該複數個氣室彼此不連通，該第二提取部上還形成有複數個氣孔，該複數個氣孔分別連通於該複數個氣室，且該複數個氣室透過至少一逆止閥連接於一真空幫浦。
8. 如請求項1所述的裝箱機構，其中該擴張單元包括一支撐件以及複數個擴張件，該支撐件連接於地面，該複數個擴張件活動地配置於該支撐件上且相對於該支撐件偏折。
9. 如請求項1所述的裝箱機構，其中該該封箱單元包括：一本體，該本體上配置有一輸送件；以及一貼帶模組，滑設於該本體上，且包括：一貼帶框架；以及一膠帶台，配置於該貼帶框架上。

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