CN110963307B - 固持模组 - Google Patents

Abstract

一种固持模组，适用于与驱动单元耦接并用于固持搬运货物，该固持模组包括支架、至少一个固持机构，以及感测单元。所述固持机构包括可活动地设于所述支架的连接件以及连接于所述连接件下方且适用于固持货物的固持件，定义所述固持机构在固持货物之初位于初始位置。所述感测单元设于所述支架上并用于感测所述固持机构偏离所述初始位置的位移量，当该位移量超出预设范围时，所述感测单元发出讯号至所述驱动单元，以由所述驱动单元停止所述固持模组的移动。

Description

固持模组

技术领域

本发明涉及一种固持模组，特别是涉及一种适用于固持货物的固持模组。

背景技术

一般为了节省人力，堆迭货物时常利用自动码垛机以将货物堆迭整齐，但由于现有的自动码垛机通常缺乏感测系统，仅凭借着执行已编写完成的程式堆迭货物，故在搬运货物时无法对应货物的搬运状况作出反应，例如当货物已放置至摆放点后仍继续将货物下压，或是当货物在搬运过程中遭异物阻挡却继续动作等等。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能克服背景技术中至少一个缺点的固持模组。

本发明固持模组，适用于与驱动单元耦接并用于固持搬运货物，该固持模组包括支架、至少一个固持机构，以及感测单元。所述固持机构包括可活动地设于所述支架的连接件以及连接于所述连接件下方且适用于固持货物的固持件，定义所述固持机构在固持货物之初相对于所述支架位于初始位置。所述感测单元设于所述支架上并用于感测所述固持机构偏离所述初始位置的位移量，当该位移量超出预设范围时，所述感测单元发出讯号至所述驱动单元，以由所述驱动单元停止所述固持模组移动。

在一些实施方式中，所述固持机构沿上下方向可滑动地设于所述支架，所述位移量包括所述固持机构沿上下方向相对于所述支架的滑动距离，所述感测单元包括至少一个设于所述支架且用于感测所述固持机构的所述滑动距离的滑动感测件，当所述滑动距离超出所述预设范围时，所述滑动感测件发出第一警示讯号至所述驱动单元。

在一些实施方式中，所述固持机构的所述连接件包括沿上下方向可滑动地贯穿所述支架且连接所述固持件的杆部，以及连接于所述杆部的顶端且宽度大于所述杆部的头部。

在一些实施方式中，所述固持模组还包括至少一个连接于所述支架与所述固持机构之间的第一复位弹性件，该第一复位弹性件用以提供使所述固持机构位于所述初始位置的弹性回复力。

在一些实施方式中，所述滑动感测件具有面向所述固持机构的感测部，所述固持机构还包括设于所述连接件的一端用以避免所述连接件撞击所述感测部的缓冲件。

在一些实施方式中，所述固持模组包括多个彼此间隔排列的所述固持机构，所述固持机构能相对于所述支架摆动，所述固持模组还包括连接于多个所述固持机构中的至少两个并与对应的所述固持机构同步摆动的同步架，所述感测单元还包括设于所述支架且用于感测所述同步架的摆动距离的摆动感测件，所述位移量包括所述摆动距离，当所述摆动距离超出所述预设范围时，所述摆动感测件发出第二警示讯号至所述驱动单元。

在一些实施方式中，每个所述固持机构的所述头部的底侧呈半球状，所述支架形成有分别供多个所述固持机构的所述连接件穿设多个穿孔，每个所述穿孔具有供对应的所述固持机构的所述杆部穿设的限位部以及连通于该限位部上方且用以容纳对应的所述固持机构的所述头部的沉孔部，所述限位部的孔径大于所述固持机构的所述杆部的外径且所述孔径朝下逐渐扩大，以使所述固持机构能相对于所述支架摆动，所述同步架套设于对应的所述固持机构的所述杆部且位于对应的所述穿孔下方处以与对应的所述固持机构同步摆动。

在一些实施方式中，所述固持模组还包括至少一个连接于所述支架与所述同步架之间的第二复位弹性件，该第二复位弹性件用以经由所述同步架提供使对应的所述固持机构位于所述初始位置的弹性回复力。

在一些实施方式中，所述同步架形成有圆孔，所述摆动感测件具有穿设于所述圆孔的感测部，当所述同步架界定所述圆孔的内壁面与所述感测部的距离小于第二距离时，所述摆动距离超出所述预设范围，此时所述摆动感测件发出所述第二警示讯号至所述驱动单元。

在一些实施方式中，所述固持机构设于所述支架并能相对于所述支架摆动，所述位移量包括所述固持机构相对于所述支架的摆动距离，所述感测单元还包括设于所述支架且用于感测所述固持机构的摆动距离的摆动感测件，当所述摆动距离超出所述预设范围时，所述摆动感测件发出第二警示讯号至所述驱动单元。

在一些实施方式中，所述固持模组的所述固持件为用于吸附货物的吸盘，所述固持模组还包括连通于所述固持件的压力开关，该压力开关用以在所述固持件吸附货物时侦测所述固持件内的压力大小是否低于预设压力值，若所述固持件内的压力不低于所述预设压力值，则所述压力开关发出第三警示讯号至所述驱动单元。

本发明固持模组，适用于与驱动单元耦接并用于固持搬运货物至预定位置，所述固持模组包括支架、至少一个固持机构，以及感测单元。所述固持机构用以固持而搬运所述货物，所述固持机构连接所述支架并能够受所述驱动单元的驱动以相对于所述支架上下移动。所述感测单元用于在所述固持机构固持而搬运所述货物至所述预定位置的过程中，感测所述固持机构是否向上接近所述支架至预定距离，当所述感测单元感测到所述固持机构接近所述支架至所述预定距离时，发出讯号至所述驱动单元，通过所述驱动单元停止所述固持机构的移动。

本发明的有益效果在于：借由可活动地设于支架且适用于固持货物的固持机构，以及设于支架上并能根据固持机构的位移量发出讯号至驱动单元的感测单元，以使驱动单元能根据讯号停止固持模组移动。

附图说明

图1是本发明中一种实施方式的码垛机抓取货物的前视图；

图2是图1中码垛机的俯视图；

图3是本发明中一种实施方式的固持模组的立体图；

图4是图3的侧视图，说明了固持模组的固持机构并未受到向上推挤的外力时的情况；

图5是图3的侧视图，说明了固持模组的固持机构受到向上推挤的外力并移动超出预设范围的滑动距离的情况；

图6是视角不同于图3的固持模组的立体图；

图7是图6的局部放大图；

图8是图4沿着VIII-VIII线所截取的剖视图；及

图9是图1的局部示意图，说明了码垛机抓取货物时遭受异物阻挡的情况。

具体实施方式

下面结合附图及实施方式对本发明进行详细说明：

参阅图1和图2，本发明提出一种码垛机10，适用于堆叠货物20，码垛机10包括底座1、立柱2、悬臂3、固持单元4以及能驱动立柱2、悬臂3、固持单元4动作的驱动单元5。

立柱2沿上下方向D1延伸而成，立柱2能以平行于上下方向D1且贯穿立柱2的第一自转轴A1为轴心自转地设于底座1上，更详细地说，立柱2能够沿着旋转方向R(见图2)进行自转。更具体地说，在本实施方式中，驱动单元5包括设于底座1内且用以驱动立柱2的第一驱动模组(图未示)。举例来说，第一驱动模组可以是由设于底座1内且连接于立柱2的减速电机以及耦接于减速电机的编码器共同组成，以驱动立柱2相对于底座1自转，但不以此为限制。

悬臂3垂直于立柱2且能沿着立柱2上下滑动地设于立柱2。在本实施方式中，立柱2具有位于两侧缘且平行于上下方向D1的滑轨21，悬臂3具有能沿着立柱2的滑轨21上下滑动地设于立柱2的滑轨21的滑动部31，以及设于滑动部31的吊臂部32，滑动部31具有两个沿上下方向D1彼此间隔并排的固定部311，吊臂部32对应固定于滑动部31的两个固定部311之间，但不以此限制。更具体地说，在本实施方式中，驱动单元还包括设于立柱2且用以驱动悬臂3的第二驱动模组51。更详细地说，第二驱动模组51具有两个分别设置于立柱2上下两端中央处且轴心垂直于上下方向D1的链轮510、大致沿上下方向D1设于立柱2并套设于两个链轮510且连接于滑动部31的链条511、连接于其中位于下方的链轮510以带动链条511的电机512，以及连接于电机512的编码器513，经由电机512带动链条511以使连接于链条511的滑动部31沿着立柱2上下滑动，其中，立柱2的下端贯穿地形成有供位于下方的链轮510设置的链轮槽22。并且，由于所述电机512内部具有定位剎车结构，故电机在没有供电的状况下仍能使链条511固定不动，以防止电源关闭时悬臂3沿着立柱2由高处落下，但不以此为限。

固持单元4包括能沿着悬臂3水平滑动地设于悬臂3的滑动件41以及设于滑动件41且用以固持货物20的固持模组42，固持模组42能相对于滑动件41以平行于上下方向D1且贯穿固持模组42的第二自转轴A2为轴心自转。更具体地说，在本实施方式中，驱动单元5还包括设于悬臂3且用以驱动滑动件41的第三驱动模组52以及设于滑动件41且用以驱动固持模组42的第四驱动模组53。更详细地说，第三驱动模组52具有两个分别设置于悬臂3的两个形成于左右两端中央处的链轮槽(图未示)的链轮(图未示)、沿着悬臂3的长度方向设于悬臂3且连接于滑动件41的链条521，以及设于悬臂3且连接于所述链轮以带动链条521的伺服电机522，以使滑动件41能够沿着悬臂3滑动，而第四驱动模组53具有设于滑动件41且连接于固持模组42的伺服电机531，以驱动固持模组42相对于滑动件41进行自转，但不以此为限。

借由可相对底座1以第一自转轴A1为轴心沿着旋转方向R自转的立柱2、垂直于立柱2且能沿着立柱2上下滑动地设于立柱2的悬臂3，以及沿着悬臂3滑动地设于悬臂3的滑动件41三者相配合，使滑动件41能够在以第一自转轴A1为圆心且以悬臂3为半径的圆周范围内移动。另外，借由设于滑动件41且用以固持货物20并能以第二自转轴A2为轴心相对于滑动件41自转的固持模组42，进一步地使货物20能够以正确的角度摆放。换句话说，码垛机10是借由极座标系的运动方式运动，因此不需具有第二个悬臂便能将货物20堆叠至所需位置，结构较传统码垛机简单且占用空间亦较小。

参阅图1、图3至图5，固持模组42包括支架421、六个固持机构422以及感测单元423。固持机构422彼此间隔排列，每个固持机构422包括可活动地设于支架421的连接件422a以及连接于连接件422a下方且适用于固持货物的固持件422b，定义固持机构422固持货物20之初相对于支架421位于初始位置。感测单元423设于支架421上并用于感测固持机构422偏离初始位置的位移量，当位移量超出预设范围时，感测单元423发出讯号至驱动单元5，以由驱动单元5驱使固持模组42停止向下移动。需要说明的是，固持机构422的数量可依照需求做调整，其数量可以为一个或两个以上，不以本实施方式中的数量为限制。并且，在本实施方式中，固持模组42还包括连接于支架421顶部且设于滑动件41的同步轮420，同步轮420与伺服电机531的输出端的减速齿轮(图未示)连接以使伺服电机531能带动固持模组42以第二自转轴A2为轴心自转。

更进一步地说，在本实施方式中，固持机构422沿着上下方向D1可滑动地设于支架421。具体来说，支架421具有架体421a以及六个设于架体421a且分别用于支撑固持机构422的支撑座421b，每个支撑座421b沿着上下方向贯穿地形成有穿孔421c(见图8)，每个固持机构422的连接件422a具有沿着上下方向可滑动地穿设于对应的支撑座421b的穿孔421c且连接固持件422b的杆部422c，以及连接于杆部422c的顶端且宽度大于杆部422c的头部422d。所述位移量包括固持机构422沿着上下方向D1相对于支架421的滑动距离。感测单元423包括四个设于支架421的架体421a且用于感测固持机构422的滑动距离的滑动感测件423a。在本实施方式中，滑动感测件423a为金属感测器且具有朝下并面向固持机构422的感测部423b。具体来说，滑动感测件423a是分别设于固持机构422的上方，且当固持机构422的顶端与对应的滑动感测件423a的感测部423b的距离小于第一距离时，则滑动距离超出预设范围，此时滑动感测件423a发出第一警示讯号至驱动单元5，以使驱动单元5驱使固持模组42停止移动。在本实施方式中，第一距离可依照感应灵敏度需求调整，其调整范围为1至5mm，但不以此为限制。换言之，当固持模组42吊挂搬运货物20至预定位置上方，滑动部31将进一步相对立柱2向下滑动，同时带动吊臂部32连同固持模组42减速地带动货物20朝预定位置向下移动，若货物20已至预定位置且摆置于其他物体上但固持模组42仍持续向下移动，固持机构422被货物20推动而相对于支架421向上滑动超出预设范围的滑动距离(见图5)时，驱动单元5会收到滑动感测件423a发出的第一警示讯号而控制立柱2、悬臂3以及固持单元4停止运动，以防止固持模组42继续向下移动。如此能够避免固持模组42将货物过度下压而使在货物20下方的其他物体损坏，同时也使固持机构422在货物20已堆叠完成后才放开货物20，避免货物20尚未受到支撑就被释放而导致货物20因落下而受到撞击。另外，需要说明的是，滑动感测件423a的数量可依照需求做调整，其数量可以为一个或两个以上，并且其布设方式也可以变更，不以本实施方式中数量为四个且分别设于固持机构422中位于角落的四个固持机构422的上方的方式为限制。

此外，每个固持机构422还包括设于连接件422a的顶端用以避免连接件422a直接撞击感测部423b的缓冲件422e。另外，固持模组42还包括六个分别连接于支架421与固持机构422之间的第一复位弹性件424，第一复位弹性件424用以提供使固持机构422位于初始位置的弹性回复力，以使固持机构422在没有受到其他外力作用时能够稳定地位于初始位置。在本实施方式中，缓冲件422e与第一复位弹性件424均为弹簧，但其也可以为其他弹性元件，并且，在其他变化实施方式中，固持模组42也可以不包括缓冲件422e或第一复位弹性件424，故不应以此为限制。

参阅图3、图6至图8，再者，在本实施方式中，固持机构422还能相对于支架421摆动。具体来说，每个固持机构422的头部422d的底侧呈半球状，每个支撑座421b的穿孔421c具有供对应的固持机构422的杆部422c穿设的限位部421d，以及连通于限位部421d上方且用以容纳对应的固持机构422的头部422d的部分的沉孔部421e，限位部421d的孔径略大于固持机构422的杆部422c的外径，且限位部421d的孔径朝下逐渐扩大，以使固持机构422能相对于支架421摆动。另外，需要说明的是，每个支撑座421b具有形成穿孔421c且外表面底部处形成有螺纹(图未示)的本体421f，以及与本体421f的螺纹相配合且与本体421f共同锁附固定于架体421a的螺母421g。固持模组42还包括大致呈X形且与固持机构422同步摆动的同步架425，更详细地说，同步架425于中间处形成有圆孔425a，且同步架425具有四个自中间处向外延伸以共同排列成所述X形且各自连接一个固持机构422的杆体425b，每个杆体425b具有位于末端处且分别套设于固持机构422的杆部422c并位于对应的穿孔421c下方处的环状部425c，每个环状部425c夹置于对应的支撑座421b与第一复位弹性件424之间，且环状部425c还能防止第一复位弹性件424伸入穿孔421c的限位部421d而影响固持机构422的可摆动性。感测单元423还包括一个设于支架421且用于感测同步架425的摆动距离的摆动感测件423c，且感测单元423感测的所述位移量还包括上述摆动距离。在本实施方式中，摆动感测件423c为金属感测器且具有穿设于圆孔425a的感测部423d，当同步架425界定圆孔425a的内壁面与感测部423d的距离小于第二距离时，摆动距离超出预设范围。当摆动距离超出预设范围时，摆动感测件423c发出第二警示讯号至驱动单元5，以由驱动单元5驱使立柱2、悬臂3以及固持单元4停止运动。在本实施方式中，第二距离可依照感应灵敏度需求调整，其调整范围为1至5mm，但不以此为限制。如此一来，当被搬运的货物20在移动过程中遭到异物30阻挡时(如图9所示)，固持货物20的固持机构422便会带动同步架425相对于支架421同步进行摆动，当摆动距离超出预设范围时，此时驱动单元5会收到第二警示讯号而控制立柱2、悬臂3以及固持单元4停止运动，以防止货物20或码垛机10因异物30阻挡而受损或发生其他可能的危险状况。

需要说明的是，固持模组42还包括两个分别套设于未与同步架425连接的固持机构422且夹置于对应的支撑座421b与第一复位弹性件424之间的套环426，套环426的结构与同步架425的环状部425c结构一致并用于防止第一复位弹性件424伸入穿孔421c的限位部421d。

另外，在其他实施方式中，同步架425也可以不呈X形结构而呈其他连接于固持机构422中至少一者的结构，甚至在变化实施方式中，固持模组也可以不包括同步架425，此时摆动感测件423c直接感测固持机构422的摆动距离，不应以本实施方式为限制。

此外，固持模组42还包括多个连接于支架421与同步架425之间的第二复位弹性件427，第二复位弹性件427用以经由同步架425提供使对应的固持机构422位于初始位置的弹性回复力，以进一步地使固持机构422在没有受到外力作用时能够稳定地位于初始位置。在本实施方式中，第二复位弹性件427为弹簧，但其也可以为其他弹性元件，再者，在其他变化实施方式中，固持模组42也可以不包括第二弹性复位件427，故不应以此为限制。

另外，需要说明的是，在其他实施方式中，固持机构422也可以是仅能相对于支架421上下滑动或仅能相对于支架421摆动地设于支架421，或者甚至是以例如可水平滑动等其他可活动方式设于支架421，此时感测单元423则对应其活动方式感测固持机构422偏离初始位置的位移量，并据此发出讯号至驱动单元5，不以本实施方式的活动方式为限制。另外，在其他实施方式中，滑动感测件423a与摆动感测件423c也可以依照需求替换为例如光纤感应器或行程开关等任何能感测固持机构422活动量的其他感应器，不应以本实施方式中的金属感测器为限制。

此外，在本实施方式中，每个固持机构422的固持件422b为吸盘，且固持模组42还包括连通于固持件422b且用以将固持件422b内空气抽出以使固持件422b吸附货物20的负压产生器428，以及连通于固持件422b且耦接于驱动单元的压力开关429。需要说明的是，图中省略连通于固持件422b与负压产生器428之间的管线以及连通于固持件422b与压力开关429之间的管线。压力开关429用以在固持件422b吸附货物20时侦测固持件422b内的压力大小是否低于预设压力值，若固持件422b内的压力不低于预设压力值，则压力开关429发出第三警示讯号至驱动单元5，以使驱动单元5控制立柱2、悬臂3以及固持单元4停止动作。如此一来，当固持件422b未吸附货物20时，即固持件422b内的压力未低于预设压力值，此时驱动单元5会收到第三警示讯号而控制立柱2、悬臂3以及固持单元4停止动作，近而防止码垛机10在未成功抓取货物20的情况下继续产生误动作。另外，需要说明的是，在其他实施方式中，固持机构422也可以不具有吸盘形式的固持件422b而是为其他能提取货物20的固持结构，例如机械式夹爪。另外，固持模组42也可以不包括压力开关429，不以本实施方式为限制。

综上所述，本发明提出的一种码垛机10借由可相对底座1旋转的立柱2、垂直于立柱2且能沿着立柱2滑动地设于立柱2的悬臂3、能沿着悬臂3滑动地设于悬臂3并用以抓取货物20的固持单元4，以及能相对滑动件41自转的固持模组42，使码垛机10能借由极座标系的运动方式运动而不需具有第二个悬臂便能将货物20转至所需角度且堆叠至所需位置，使码垛机10的结构较传统码垛机简单且占用空间亦较小。另外，借由可活动地设于支架421且适用于固持货物20的固持机构422，以及设于支架421上并能根据固持机构422的位移量发出讯号至驱动单元5的感测单元423，以使驱动单元5能根据讯号使固持模组42停止移动。进而防止货物20或码垛机10因其他物体阻挡而受损或发生其他可能的危险状况，同时也使固持机构42在货物20已堆叠完成后才放开货物20，避免货物20尚未受到支撑就被释放而导致货物20因落下而受到撞击。此外，借由压力开关429能防止码垛机10在未成功抓取货物20的情况下继续产生误动作。

以上所述，仅为本发明的实施方式而已，不能以此限定本发明实施的范围，凡是依本发明权利要求及说明书内容所作的简单的等效变化与修饰，皆在本发明专利涵盖的范围内。

Claims (7)

1.一种固持模组，适用于与驱动单元耦接并用于固持搬运货物，其特征在于，所述固持模组包括：

支架；

至少一个固持机构，该固持机构包括可活动地设于所述支架的连接件以及连接于所述连接件下方且适用于固持货物的固持件，定义所述固持机构在固持货物之初相对于所述支架位于初始位置；以及

感测单元，该感测单元设于所述支架上并用于感测所述固持机构偏离所述初始位置的位移量，当该位移量超出预设范围时，所述感测单元发出讯号至所述驱动单元，以由所述驱动单元停止所述固持模组的移动，

所述固持模组包括多个彼此间隔排列的所述固持机构，所述固持机构能相对于所述支架摆动，所述固持模组还包括连接于多个所述固持机构中的至少两个并与对应的所述固持机构同步摆动的同步架，所述感测单元还包括设于所述支架且用于感测所述同步架的摆动距离的摆动感测件，所述位移量包括所述摆动距离，当所述摆动距离超出所述预设范围时，所述摆动感测件发出第二警示讯号至所述驱动单元；

所述固持机构沿上下方向可滑动地设于所述支架，所述位移量包括所述固持机构沿上下方向相对于所述支架的滑动距离，所述感测单元包括至少一个设于所述支架且用于感测所述固持机构的所述滑动距离的滑动感测件，当所述滑动距离超出所述预设范围时，所述滑动感测件发出第一警示讯号至所述驱动单元；

所述固持机构的所述连接件包括沿上下方向可滑动地贯穿所述支架且连接所述固持件的杆部，以及连接于所述杆部的顶端且宽度大于所述杆部的头部；

每个所述固持机构的所述头部的底侧呈半球状，所述支架形成有分别供多个所述固持机构的所述连接件穿设多个穿孔，每个所述穿孔具有供对应的所述固持机构的所述杆部穿设的限位部以及连通于该限位部上方且用以容纳对应的所述固持机构的所述头部的沉孔部，所述限位部的孔径大于所述固持机构的所述杆部的外径且所述孔径朝下逐渐扩大，以使所述固持机构能相对于所述支架摆动，所述同步架套设于对应的所述固持机构的所述杆部且位于对应的所述穿孔下方处以与对应的所述固持机构同步摆动。

2.根据权利要求1所述的固持模组，其特征在于，所述固持模组还包括至少一个连接于所述支架与所述固持机构之间的第一复位弹性件，该第一复位弹性件用以提供使所述固持机构位于所述初始位置的弹性回复力。

3.根据权利要求1所述的固持模组，其特征在于，所述滑动感测件具有面向所述固持机构的感测部，所述固持机构还包括设于所述连接件的一端用以避免所述连接件撞击所述感测部的缓冲件。

4.根据权利要求1所述的固持模组，其特征在于，所述固持模组还包括至少一个连接于所述支架与所述同步架之间的第二复位弹性件，该第二复位弹性件用以经由所述同步架提供使对应的所述固持机构位于所述初始位置的弹性回复力。

5.根据权利要求1所述的固持模组，其特征在于，所述同步架形成有圆孔，所述摆动感测件具有穿设于所述圆孔的感测部，当所述同步架界定所述圆孔的内壁面与所述感测部的距离小于第二距离时，所述摆动距离超出所述预设范围，此时所述摆动感测件发出所述第二警示讯号至所述驱动单元。

6.根据权利要求1所述的固持模组，其特征在于，所述固持机构设于所述支架并能相对于所述支架摆动，所述位移量包括所述固持机构相对于所述支架的摆动距离，所述感测单元还包括设于所述支架且用于感测所述固持机构的摆动距离的摆动感测件，当所述摆动距离超出所述预设范围时，所述摆动感测件发出第二警示讯号至所述驱动单元。

7.根据权利要求1所述的固持模组，其特征在于，所述固持模组的所述固持件为用于吸附货物的吸盘，所述固持模组还包括连通于所述固持件的压力开关，该压力开关用以在所述固持件吸附货物时侦测所述固持件内的压力大小是否低于预设压力值，若所述固持件内的压力不低于所述预设压力值，则所述压力开关发出第三警示讯号至所述驱动单元。

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