CN201537815U

CN201537815U - 具有机械手臂的加工机

Info

Publication number: CN201537815U
Application number: CN2009201742179U
Authority: CN
Inventors: 陈成全
Original assignee: SHENZHEN SHENGHONGDA TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: SHENZHEN SHENGHONGDA TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2009-09-15
Filing date: 2009-09-15
Publication date: 2010-08-04
Anticipated expiration: 2019-09-15

Abstract

本实用新型揭露一种具有机械手臂的加工机，其包含一基座、一床台、一床柱、一加工装置及一机械手臂。该床台设置于该基座上并可相对于该基座移动，该床台包含一工作台，用以承载一待加工的对象。该床柱与该基座固定连接。该加工装置滑动设置于该床柱上并可相对于该工作台线性移动以能对在该工作台上的该对象进行加工。该机械手臂包含一固定座及一抓持部，该固定座固定于该床柱上，该抓持部用以抓持该对象以放置或移除于该工作台。由此，本实用新型的加工机可提高量产时对象的加工可靠性。

Description

具有机械手臂的加工机

【技术领域】

本实用新型有关于一种具有机械手臂的加工机，并且特别的是关于一种使用机械手臂移动加工对象的加工机。

【背景技术】

一般加工机的操作方式为将待加工的对象置于加工机的工作台上，并予以定位、固定。现有的作法由操作人员以手动方式将对象移至工作台上，再予以定位、固定。由于是人工进行初步定位，因此对于精度要求较高的加工程序，必须再耗时进行加工刀具与对象间的定位，并且此定位通常仍需借助操作人员的判断以确认是否达到所需要的定位。

于量产的情况下，因后者定位有操作人员主观判断因素的加入，因此扩大了此加工程序的成品制造公差。此时，为弥补因操作人员介入而造成的成品制造公差，通常解决的方法的一就是利用辅助治具以控制操作人员所造成的成品制造公差范围，但治具的本身也有制造公差，因此因操作人员而引入的公差并无法完全消除。另一种解决方法就是使用具有更高加工精度的加工机以减少加工机本身造成的制造公差，进而缩小成品制造公差，或期以使成品制造公差在可容许的范围内，但此方法除了大幅增加设备成品，而且其所能缩小的成品制造公差实在有限。

但实际上，只要有基于人的判断而引入的加工程序中，不可避免的，因为影响人的判断因素实在太多，例如操作环境(例如光线)、个人情绪(例如因焦躁而失去耐性)、个人生理状况(例如近视眼、眼睛疲劳)等等，并且每位操作人员即使在最佳状况，也不见得均有相同的操作品质，因此成品制造公差必然无法控制在相当小的范围中。

因此，有需要提供一种可摒除操作人员因素而可将待加工的对象定位于可容许的定位度的内的加工机，以解决前述先前技术中的问题。

【实用新型内容】

本实用新型的一范畴在于提供一种具有机械手臂的加工机。

本实用新型的具有机械手臂的加工机包含一基座、一床台、一床柱、一加工装置及一机械手臂。该床台设置于该基座上并可相对于该基座移动，该床台包含一工作台，用以承载一待加工的对象。该床柱与该基座固定连接。该加工装置滑动设置于该床柱上并可相对于该工作台线性移动。该机械手臂包含一固定座及一抓持部，该固定座固定于该床柱上，该抓持部用以抓持该对象以放置或移除于该工作台。

由此，本实用新型的加工机利用机械手臂来达到该对象定位于该工作台上，排除了人为定位的问题，如先前技术中所提及的问题；并且，该机械手臂的控制***可数字化，故该机械手臂的定位公差可缩小至相当小的范围。另外，本实用新型的加工机的机械手臂也负责自该工作台上移除加工完后的对象，有助于自动化。

于一具体实施例中，本实用新型的加工机的机械手臂是一选择顺应性装配机器手臂(Selective Compliance Assembly Robot Arm，SCARA)，但本实用新型不以此为限，其它多轴的机械手臂也可。SCARA机械手臂是一四轴机械手臂，具有三维空间定位能力及一旋转定位能力，并且在z轴方向(即前述转旋方向)相对于其它方向具有较大的刚性，可运送具有相当重量的对象。若本实用新型的加工机进一步包含一控制***，电性连接至各部件(可包含该床台、该床柱、该加工装置、该机械手臂等等)，则可通过该控制***的控制而达到自动化制造的目的。

补充说明的是，本实用新型的加工机的加工装置可为一旋转加工装置，例如(铣床的)铣切削装置或(钻床的)钻孔装置，但本实用新型不以此为限；并且本实用新型的加工机的加工装置也可为其它加工类型，例如研磨加工、放电加工、车削加工、冲压加工等等，但本实用新型也不以此为限。

关于本实用新型的优点与精神可以通过以下的创作详述及所附图式得到进一步的了解。

【附图说明】

图1绘示根据本实用新型的一具体实施例的具有机械手臂的加工机的立体图。

图2绘示图1的加工机的上视图。

图3A绘示根据本实用新型的另一具体实施例的具有机械手臂的加工机的立体图。

图3B绘示图3A的加工机的上视图。

图4绘示具有控制***的加工机的功能方块图。

【主要组件符号说明】

1、1’：加工机 3：对象

12：基座 12a：第一滑轨

14：床台 16：床柱

16a：第三滑轨 18：加工装置

20、20’：机械手臂 52：输送装置

142：工作台 144：滑座

144a：第二滑轨 202：固定座

202a：轨道 202b：旋转座

204：抓持部 206：第一悬臂

208：第二悬臂 210：操作杆

D1：第一方向 D2：第二方向

D3：第三方向

【具体实施方式】

请参阅图1。图1绘示根据本实用新型的一具体实施例的具有机械手臂的加工机1的立体图。根据该具体实施例的加工机1主要包含基座12、床台14、床柱16、加工装置18及机械手臂20(例如属于多轴机械手臂的SCARA，但本实用新型不以此限，于实际产品设计，宜配合不同设计目标，使用不同轴数的机械手臂)。床台14设置于基座12上并可相对于基座12移动，床台14包含一工作台142，用以承载待加工的对象3(未绘示于图1中)。床柱16与基座12固定连接，以提供加工机1于垂直方向的作动的支撑结构。加工装置18滑动设置于床柱16上并可相对于工作台144线性移动。机械手臂20包含固定座202及抓持部204，固定座202固定于床柱16上，抓持部204用以抓持对象3以放置于工作台142上或自工作台142上移除。

进一步来说，基座12包含第一滑轨12a，此第一滑轨12a沿第一方向D1延伸。床台14尚包含滑座144，滑座144于其上包含第二滑轨144a，此第二滑轨144a沿第二方向D2延伸，工作台142即滑动于第二滑轨144a上，因此工作台142可相对于滑座144滑动。滑座144也滑动于第一滑轨12a上，因此整个床台14通过第一滑轨12a可相对于基座12滑动；换句话说，工作台142相对于基座12可产生二个自由度的滑动，于该具体实施例中，即产生于由第一方向D1及第二方向D2形成的平面上的滑动，其中第一方向D1垂直于第二方向D2。

补充说明的是，但本实用新型的第一方向D1与第二方向D2不以相互垂直为限。基本上仅需第一方向D1与第二方向D2互不平行即可。也就是说，沿相互不平行的第一方向D1及第二方向D2延伸、设置的第一滑轨12a及第二滑轨144a，足以达到控制工作台142于由第一方向D1及第二方向D2形成的平面上移动、定位的目的。

另外，床柱16其上包含第三滑轨16a，此第三滑轨16a沿第三方向D3延伸，加工装置18滑动于第三滑轨16a上，因而可使加工装置18能相对于工作台142线性移动。于该具体实施例中，第三方向D3垂直于第一方向D1及第二方向D2，也就是第三方向D3为由第一方向D1及第二方向D2形成的平面的垂直方向。于加工机1的实际加工操作中，加工装置18即沿第三方向D3对固定于工作台142上的对象3(未绘示于图1中)，进行加工。其中加工装置可为旋转加工装置，例如铣切削装置、钻孔装置等等，但本实用新型不以此为限，故本实用新型也能适用于其它加工类型的加工装置，例如轮磨加工、放电加工等等。

此外，于该具体实施例，机械手臂20尚包含第一悬臂206、第二悬臂208及操作杆210。第一悬臂206的一端与固定座202枢接，第一悬臂206的另一端则与第二悬臂208的一端枢接，操作杆210则枢设于第二悬臂208的另一端内并且其一端与抓持部204连接。其中操作杆210除了可相对于第二悬臂208旋转外，也可相对于第二悬臂208移动。于该具体实施例中，操作杆210可沿第三方向D3相对于第二悬臂208移动，但本实用新型不以此为限，也就是说，操作杆210的移动非必需与加工装置18的滑动方向(平行于第三方向D3)平行，操作杆210移动的目的在于放置或收取对象而相对工作台142产生位移，故操作杆210的移动也当然不以线性为限。

由于机械手臂20包含二个悬臂206、208，因此机械手臂20可进行二维的平面定位；并且更由于机械手臂20包含可相对第二悬臂208移动的操作杆210，因此机械手臂20可进行三维的空间定位。换言之，机械手臂20可对抓持于抓持部204的对象3进行空间定位而将对象3正确地放置于工作台142上，或是正确地自工作台142上将对象3抓持、移除。更特别的是，机械手臂20的操作杆210尚可相对第二悬臂208转动，因此抓持于抓持部204的对象3可被转动，也即机械手臂20可进行对点的三维的空间定位外加一角度定位。

补充说明的是，于该具体实施例中，第一悬臂206与固定座202的枢接轴、第一悬臂206与第二悬臂208的枢接轴、操作杆210相对第二悬臂208的旋转轴及操作杆210相对第二悬臂208的移动方向均相互平行，也与第三方向D3平行，因此机械手臂20可针对由第一方向D1(定义为x轴)、第二方向D2(定义为y轴)及第三方向D3(定义为z轴)为基准轴所建构出来的xyz立体空间进行空间定位，而前述角度定位则指平行于xy平面的旋转角度定位(或相对于z轴的旋转角度定位)，也由于xy平面即为工作台142供固定对象的工作平面，换言的，机械手臂20可相对于工作台142的工作平面进行带有一角度定位的空间定位，用以正确地放置对象3于工作台142上。此外，SCARA机械手臂于z轴具有较大的刚性，可运送具有相当重量的对象。另外，抓持部204的抓持机构可利用吸盘、抓勾或磁力吸附来达成，视操作条件而定，但本刽作不以此为限。

请参阅图2。图2绘示图1的加工机1的上视图，其中输送装置52用以承载待加工对象3及已加工对象3(例如利用输送带)，并以虚线绘示机械手臂20于实际操作上作动的位置，另也以虚线表示待加工对象3及已加工对象3于输送装置52上。由于机械手臂20的悬臂延伸为二轴控制，因此图2仅为机械手臂20作动的示意，实际作动位置细节可视实际操作环境而作不同的设定。

如图2所示，床台14的滑座144可相对于基座12滑动以配合机械手臂20沿第一方向D1的最大伸展距离，并且工作台142也可相对于滑座144滑动以配合机械手臂20沿第二方向D2的最大伸展距离。于该具体实施例的加工机1的操作作动中，机械手臂20先至输送装置52上以抓持部204(请参阅图1)抓持待加工的对象3，再旋转移至工作台142放置，而后对象3经固定后，即由工作台142(同时配合滑座144的滑动)将对象3移入工作区中，以加工装置18对其加工。加工完毕后，工作台142(同时配合滑座144的滑动)将对象3移至机械手臂20可抓持的区域，由机械手臂20的抓持部204抓持加工后的对象3，再旋转移至输送装置52上放置，而输送装置52则可选择性地进行输送，以利后续加工后的对象3的收纳；当然输装置52的输送作动也可使待加工的对象3移至机械手臂20的作动区域内，使其可抓持。补充说明的是，于该具体实施例中，虽以单一机械手臂20来达到对象3的放置、移除，但本实用新型不以此为限。例如本实用新型的加工机可配置两个机械手臂，相对设置于床柱的两侧，各自负责不同的作动(例如专门放置对象、专门移除对象)，以增加对象3移动速率，以缩短整个制程中非加工的时间。

请参阅图1及图3A，图3A绘示根据本实用新型的另一具体实施例的具有机械手臂20’的加工机1’的立体图。与图1的加工机1不同的处在于加工机1的机械手臂20的固定座202由一轨道202a及一旋转座202b取代，因此机械手臂20’以轨道202a固定于床柱16上，旋转座202b则可在轨道202a上滑动，于此具体实施例中，其滑动方向平行于第二方向D2，但本实用新型不以此为限。

请参阅图2及图3B，图3B绘示图3A的加工机1’的上视图。由于图3B的机械手臂20’包含轨道202a，因此机械手臂20’的抓持部204(请参考图3A)可沿第二方向D2延伸，其伸长的最远处(以虚线绘示于图3B中)甚至可超出输送装置52，故可有效抓持放置于输送装置52上的对象3或是放置对象3于输送装置52上(其中对象3以虚线绘示于图3B中)。同理，机械手臂20’的抓持部204也可沿第一方向D2延伸，其伸长的最远处(以虚线绘示于图3B中)也可超出工作台142，故可有效抓持放置于工作台142上的对象3或是放置对象3于工作台142上。

补充说明的是，由于一般机械手臂多以多连杆旋转的方式定位，因此多以机械手臂的基座为圆心划出的扇形为定位范围。然而，根据本实用新型的机械手臂20’因具有轨道202a而可增一个自由度，因此其抓持部204于工作台142上的作动范围将不受限于单纯的扇形，而是两侧各带有半个扇形且具相当宽度的矩形。另外，虽于图3B中仅有一个输送装置52，但本实用新型不以此为限。例如，由于机械手臂20’的旋转角度可大至180度，因此于一具体实施例中，可于图3B正视图中加工机3’的上方再加置一个输送装置52，也仍得为机械手臂20’的操作范围(抓持作动)内，可增加制程操作规划弹性，例如一个用作输送待加工的对象，另一个用作输送加工后的对象。

对于计算机数值控制(computer numerical control)的加工机，前述作动均可通过计算机控制***控制执行。请参阅图4，图4绘示具有控制***的加工机3的功能方块图。基本上，控制***分别对滑座滑动***(滑座144相对于基座12滑动的控制)、工作台滑动***(工作台142相对于滑座144滑动的控制)、加工装置作动***(加工装置18相对于床柱16滑动的控制及加工装置18的旋转装置(例如马达)旋转的控制)及机械手臂作动***(机械手臂20作动的控制)进行控制、协调。加工机3可由此轻易地进行自动化加工，若进一步再加上检测***，则可提供回馈信息(例如机台作动失效、加工瑕疵等等)给控制***，增加自动化加工的可靠度。补充说明的是，虽然业界惯以计算机作为控制***，但本实用新型不以此为限，对于简单的控制***，也得以电磁阀、气压组件来实现。

通过以上较佳具体实施例的详述，希望能更加清楚描述本实用新型的特征与精神，而并非以上述所揭露的较佳具体实施例来对本实用新型的范畴加以限制。相反地，其目的是希望能涵盖各种改变及具相等性的安排于本实用新型所欲申请的专利范围的范畴内。因此，本实用新型所申请的专利范围的范畴应该根据上述的说明作最宽广的解释，以致使其涵盖所有可能的改变以及具相等性的安排。

Claims

1.一种具有机械手臂的加工机，包含：

一基座；

一床台，设置于该基座上并可相对于该基座移动，该床台包含一工作台，用以承载一待加工的对象；

一床柱，与该基座固定连接；

一加工装置，滑动设置于该床柱上并可相对于该工作台线性移动；以及

一机械手臂，包含一固定座及一抓持部，该固定座固定于该床柱上，该抓持部用以抓持该对象以放置或移除于该工作台。

2.根据权利要求1所述的具有机械手臂的加工机，其特征在于，该机械手臂是一多轴机械手臂。

3.根据权利要求2所述的具有机械手臂的加工机，其特征在于，该多轴机械手臂可实施三维空间定位。

4.根据权利要求2所述的具有机械手臂的加工机，其特征在于，该多轴机械手臂是一选择顺应性装配机器手臂。

5.根据权利要求1所述的具有机械手臂的加工机，其特征在于，该加工装置是一旋转加工装置。

6.根据权利要求5所述的具有机械手臂的加工机，其特征在于，该旋转加工装置是一铣切削装置或一钻孔装置。

7.根据权利要求1所述的具有机械手臂的加工机，其特征在于，该工作台相对于该基座具有二个自由度。

8.根据权利要求7所述的具有机械手臂的加工机，其特征在于，该基座包含一第一滑轨，沿一第一方向延伸，该床台包含一滑座，滑动于该第一滑轨上，该滑座包含一第二滑轨，沿一第二方向延伸，该工作台滑动于该第二滑轨上。

9.根据权利要求8所述的具有机械手臂的加工机，其特征在于，该第一方向垂直于该第二方向，该加工装置沿一第三方向相对于该工作台线性移动，该第三方向垂直该第一方向及该第二方向。

10.根据权利要求1所述的具有机械手臂的加工机，其特征在于，进一步包含一控制***，用以协调控制该床台、该加工装置及该机械手臂的作动。