CN200976060Y - 多轴分工相机镜头组装机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种多轴分工相机镜头组装机，包括机架、横移单元、纵移单元、设置在纵移单元上并供镜头元件置放的置料单元、多数排列设置在横移单元上并定义出随横移单元移动的移动路径的取物单元、微调补正单元，及检测单元。每一取物单元具有一可上下移动以吸附镜头元件的吸笔。该微调补正单元具有一移动器、一旋转器，及一对齐移动路径并可被旋转器带动的组装治具，该检测单元具有一设置在横移单元上的第一影像撷取器，及一沿移动路径设置的第二影像撷取器。借由该横移、纵移单元与微调补正单元分开的设计，可减少惯性影响，有效提升组装精度与速度。

Description

多轴分工相机镜头组装机

技术领域

本实用新型涉及一种相机镜头的组装机，特别是涉及一种多轴分工相机镜头组装机。

背景技术

随着手机与数字相机的普及，相机镜头的需求量愈来愈大，而其尺寸也愈来愈小。根据统计，近年来相机镜头的年使用量已突破十亿个，而装设在相机镜头内的镜头元件(有镜筒与数个光学透镜、垫片等元件)的尺寸已有小于2公厘。目前，相机镜头有分五件式、七件式、九件式及十一件式等类别，随着尺寸的缩小，其组装精度也随之提高，且组装速度也需相对应地加快。

如图1所示，现有的相机镜头组装机1，是应用现有的机械手臂进行相机镜头的组配作业。该相机镜头组装机1具有一基台11、一直立地设置在该基台11上的立柱12、一设置在该立柱12顶部并可相对该立柱12作有限角度摆动的第一摆臂13、一设置在该第一摆臂13的外端部并可相对该第一摆臂13作有限角度摆动的第二摆臂14，及一向下凸出该第二摆臂14并可作上下位移与旋转的取物臂15。现有相机镜头组装机1借由控制其第一、二摆臂13、14的摆动，并配合该取物臂15的下移距离与转动角度，达到三度空间独立轴向X、Y、Z与转动轴R等的移动与控制。

在进行镜头的组装作业时，是先在该基台11上或是第二摆臂14可达的区域内摆置所需的匣盘16(图中只以单一个为代表)。所述的匣盘16内分别排设有多数个相同尺寸的镜头元件101。接着，控制该第一摆臂13、第二摆臂14的摆动角度，以及该取物臂15的移动距离，依序从前述的匣盘16中取出镜头元件101，并逐一安装至一镜筒10内。

由上述说明不难了解，因为该第二摆臂14是建构在第一摆臂13上，当该第一摆臂13快速摆动时，会因为第二摆臂14的惯性作用，影响该第一摆臂13的定位精度，进而造成组装精度不足。虽然，可以借由降低摆动速度来减少惯性的影响，但是此举将会大大地降低组装效率，不符所需。

再者，每当该第一、二摆臂13、14与取物臂15作动一次，都只能将单一个镜头元件101安装在该镜筒10内，因此必须来来回回好几趟(趟数是组件个数的两倍)，移动距离增加，时间拉长，造成组装速度难以有效提升。

另外，尚有另一型式的机械手臂可应用于相机镜头的组装，其是以三个分别沿X、Y、Z独立轴向移动的马达组所组成。由于此三马达组是采用依序相叠搭接所建构而成，类似于上述问题，会在快速移动时产生较大的惯性而造成组装精度不足。

实用新型内容

本实用新型的目的是为了提供一种多轴分工相机镜头组装机，可降低惯性所造成的影响，以有效地提升组装精度，并加快组装速度。

为达到上述目的，本实用新型的多轴分工相机镜头组装机，可将多数个镜头元件组装在一起，并包括一机架、一横移单元、一纵移单元、一置料单元、多数组取物单元、一微调补正单元，以及一检测单元，该横移单元是设置在该机架上，该纵移单元是设置在该机架上并位于该横移单元的下方，并垂直于该横移单元，该置料单元是设置在该纵移单元上，所述镜头元件是排设于该置料单元上，所述的取物单元是排列设置在该横移单元上并可定义出一随着该横移单元移动的移动路径，每一取物单元具有一可控制地作上下移动并用于吸放单一镜头元件的吸笔，该微调补正单元具有一设置在该机架上并与该纵移单元相间隔的移动器、一连接该移动器的旋转器，及一对齐该移动路径并设置在该旋转器上的组装治具，该检测单元具有一设置在该横移单元上且邻近所述的取物单元的第一影像撷取器、一沿该移动路径设置且介于该置料单元与微调补正单元之间的第二影像撷取器，及一与该第一、二影像撷取器、移动器与旋转器电连接的计算器。

本实用新型的有益的功效是：将该横移单元与该纵移单元分开成独立移动的构件，减少惯性作用的影响，而能有效地提升组装精度，同时，利用多数组取物单元同时将多个镜头元件一起带走，可减少该横移单元往返的趟数，借此大幅缩短移动的距离与时间，因此可明显地加快组装速度。

附图说明

图1是一立体图，说明现有相机镜头组装机的态样。

图2是一剖面图，说明一相机镜头的内部结构。

图3是一立体图，说明本实用新型多轴分工相机镜头组装机的较佳实施例的态样。

图4是图3的俯视图。

图5是图3的局部前视图。

图6是图3的局部侧视图。

图7是一俯视图，说明一置料单元的托盘上排置有多个匣盘，每一个匣盘上放置相同的镜头元件。

图8是一立体作动图，说明该较佳实施例的横移单元与纵移单元移动的态样，使得一检测单元能检知该置料单元。

图9是一作动示意图，说明该较佳实施例的一取物单元向下移动以吸取—镜头元件。

图10是一作动示意图，说明该较佳实施例的横移单元移往一第二影像撷取器，以撷取镜头元件的影像。

图11是一作动示意图，说明该较佳实施例的横移单元移至一微调补正单元的上方，并将镜头元件置于一组装治具上定位。

图12是一作动示意图，说明该较佳实施例的检测单元检测该组装治具上的镜头元件的位置。

图13是一作动示意图，说明该较佳实施例的取物单元依序将吸附的镜头元件予以组装。

图14是一作动示意图，说明该较佳实施例的横移单元移回该置料单元，继续取物。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本实用新型进行详细说明。

如图2、3所示，本实用新型多轴分工相机镜头组装机的较佳实施例，可将多数个镜头元件组装在一起而成为一相机镜头2。在本实施例中，是以七件式的相机镜头2为例，实际应用上，当然可用于五件式、九件式或其它件数的镜头组装，不应以此为限。该相机镜头2具有一镜筒21，及依序相叠置的一前透镜22、一第一镜片23、一第一垫片24、一第二镜片25、一第二垫片26，及一透明膜片27。

该多轴分工相机镜头组装机包括一机架3、一横移单元4、一纵移单元5、一置料单元6、四组取物单元7、一微调补正单元8，以及一检测单元9。

该机架3具有一框体31，及一设置在该框体31内且呈水平的基板32。在该较佳实施例中，该框体31是以多数根铝挤型杆条所建构而成为一立体矩型的框架。

该横移单元4是设置在该机架3的基板32上，并具有二与该基板32上下间隔的横向轨道41、一位于该二横向轨道41上并可沿该二横向轨道41移动的横移平台42，及一可驱使该横移平台42在该二横向轨道41上移动的第一动力组43。借由控制该第一动力组43的输出，以控制该横移平台42的横向移动(图3上所示的X轴方向)。使用二条横向轨道41主要是能让该横移平台42平行地移动，并增加其平稳度，当平稳度已足够时，当然也能只用单一条横向轨道41，不应以此为限。

在本实施例中，该第一动力组43采用轴式线性马达为其动力并配合光学尺的使用，主要是因为它的移动速度快且精度可达到0.001mm。在实际实施时，该第一动力组43主要是由二固定座431、一磁力马达轴432，及一马达线圈433所构成。该磁力马达轴432(也就是定子)是介于该二横向轨道41之间并借由该二固定座431而被固定着，而该马达线圈433(也就是动子)则可沿该磁力马达轴432移动。该横移平台42是与该马达线圈433结合固定，借此能直接带动该横移平台42沿X轴方向移动。然而，能达到精确地线性位移与定位的方式，除了上述所揭露的设计之外，尚存在有其它方式，此为熟习该项技艺人士容易了解，不应以此局限本实用新型的权利要求范围。

该纵移单元5具有两条平行且间隔地设置在该机架3的基板32上并位于该横移单元4的两条横向轨道41下方的纵向轨道51、一可沿所述纵向轨道51纵向移动的纵移平台52，及一可驱使该纵移平台52纵向移动的第二动力组53。该纵向移动是水平地垂直于该横移平台42的横向移动。借由控制该第二动力组53的输出，以控制该纵移平台52的纵向移动(图3上所示Y1轴方向)。

由于该纵移平台52是用以于承载该置料单元6(下面会有详细的说明)，为使其能平稳地移动，通常会使用两条或两条以上的纵向轨道51。当然，若该置料单元6尺寸不大时，也可以只用单一条的纵向轨道51。

在本实施例中，该第二动力组53采用交流伺服马达(AC Servo Motor)为其动力，其精度可达到0.01mm。在本实施例中，也是经由联轴器连接交流伺服马达的转轴与动力螺杆，以带动该纵移平台52沿Y1轴方向移动。同样地，能达到纵向移动的没计，除了上述之外尚有许多其它的方式，不应以此局限本实用新型的权利要求范围。

该置料单元6具有一位于该纵移单元5的纵移平台52上的托盘61，及八个间隔排列于该托盘61内的匣盘62。每一匣盘62是供相同尺寸的镜头元件排列置放。当该第二动力组53作动时，可将该托盘61传送至邻近(或横越)该横移单元4的横移平台42的下方。在该较佳实施例中，所述的七个镜头元件，依照顺序分别排列置放于前七个匣盘62中，而第八个匣盘62则可空着，以供作组装完成的相机镜头2(显示于图2)摆放。当然，也可以透过设定以记录匣盘62所在的位置，而不需依照顺序排列。在该较佳实施例中，是显示出八个匣盘62，实际上也可以十个、十二个，或是更多个匣盘62。

如图4～6所示，配合图3，每一组取物单元7是对齐地排列设置在该横移单元4的横移平台42上，随着该横移平台42的移动，可定义出所述取物单元7移动经过的一移动路径40(以假想线表示)，该移动路径40是平行于该横向轨道41的长轴方向。每一组取物单元7具有一直立地设置在该横移单元4的横移平台42上的垂直轨道71、一可沿该垂直轨道71上下移动的移动座72、一朝下地设置在该移动座72底部上用于吸放单一镜头元件的吸笔73，及一可驱动该移动座72移动的第三动力组74。透过每一第三动力组74，以控制每一根吸笔73作上下移动(图6上所示Z轴方向)。

在本实施例中，每一根吸笔73是利用负压(小于一大气压)所形成的吸力吸附单一个镜头元件。当所述吸笔73不再提供抽气时，就可释放该镜头元件。在本实施例中，是使用四组取物单元7，当然，也可以使用更多组的取物单元7，以降低该横移平台42的往返次数。由于所述的镜头元件形状多变，有凸的、凹的、实心的，或是环状的，因此，使用的吸笔73形式也要随之改变，其内部构造的设计，为熟习该项技艺人士所能轻易了解，在此不予详述。

该微调补正单元8具有一设置在该机架3的基板32上并与该纵移单元5相间隔的移动器81、一连接该移动器81的旋转器82，及一对齐该移动路径40并可被该旋转器82带动旋转(图4上所示θ方向)的组装治具83。该移动器81可作平行于该纵移单元5的纵向移动(图4上所示Y2轴方向)。而该组装治具83是可适时地位于所述吸笔73的下方，而可让每一根吸笔73将镜头元件放置于该组装治具83上。在本实施例中，该组装治具83也是利用负压形成的吸力将放置其上的镜头元件予以吸附定位。值得一提的是，有些镜头元件会有缺角的设计，在组装这些组件时需要做到缺角对焦，因此，当放在该组装治具83上的镜头元件有角度上偏差或是需要进行缺角对焦时，可以透过该旋转器82的转动带动该组装治具83做到旋转补正。

该检测单元9具有一设置在该横移单元4的横移平台42上且邻近所述的取物单元7的第一影像撷取器91、一沿该移动路径40设置且介于该置料单元6与微调补正单元8的旋转器82间的第二影像撷取器92、一与该第一、二影像撷取器91、92、该微调补正单元8的移动器81与旋转器82电连接的计算器93，及一连接该计算器93以显示影像或结果的显示器94。该第一、二影像撷取器91、92是用以摄取镜头元件的影像并传回该计算器93进行比对，再将两影像的差异回馈给该微调补正单元8的移动器81及/或旋转器82进行微调，使相互组装的镜头元件可确实对位。

在该较佳实施例中，该第一影像撷取器91是用于摄取第一顺位的匣盘62上的第一穴位影像，以及第一个被放置在该组装治具83上的镜头元件的影像。而该第二影像撷取器92是用于检测由所述的吸笔73所取出的镜头元件的影像，所摄取的影像会显示于该显示器94上以进行比对。经由该计算器93的计算，就可得知其位置上的差异，并回馈给该微调补正单元8。

该显示器94可显示出被该第一、二影像撷取器91、92所摄取的影像与计算结果。在该较佳实施例中，该计算器93是一安装有影像处理软件及/或硬件的计算机主机，可以计算出所撷取的影像的中心点位置。

如图7所示，并配合图2，下面将以七件式的相机镜头2的组装程序作为本实用新型的使用说明，在组装前需先将每一个镜头元件摆置于预备位置上，就是将多数个镜筒21、前透镜22、第一镜片23、第一垫片24、第二镜片25、第二垫片26与透明膜片27分开放在七个不同匣盘62中并排列整齐。再将该七个匣盘62依照顺序放在该托盘61上，并补上第八个空的匣盘62。

如图8所示，将排装有镜头元件的托盘61拿至该纵移单元5的纵移平台52上摆置。之后，就可开始进行组装程序。

1)首先，移动该纵移平台52，让该横移平台42上的第一影像撷取器91可摄取检知第一顺位的匣盘62(装有镜筒21)的第一个穴位位置，并以该计算器93自动记录其位置。

2)如图9所示，接着，移动该横移平台42(必要时，可在前一动作与该纵移平台52同步移动，可节省等待时间)，并依序驱使每一取料单元7的吸笔73向下移动，以吸附取出单一个镜筒21、前透镜22、第一镜片23，及第一垫片24。

3)如图10所示，而后，将该横移平台42移往该第二影像撷取器92，以依序撷取该单一镜筒21、前透镜22、第一镜片23，及第一垫片24的影像，经由该计算器93的处理，以求出各别的中心点位置。同时，也可以将撷取的影像传送至该显示器94上显示。

4)如图11所示，再来，令该横移平台42移至该微调补正单元8的上方，并将该镜筒21放在该组装治具83上并予以吸附定位。

5)如图12所示，之后，稍微回移该横移平台42，使该第一影像撷取器91可摄取放置在该组装治具83上的镜筒21影像，并由该计算器93求出其中心点位置。

6)接着，该计算器93会依序将前透镜22、第一镜片23，及第一垫片24的中心点位置与该镜筒21中心点位置为进行比对，以求出其偏差量，并可将结果显示于该显示器94上。

7)如图13所示，而后，调整该移动器81及/或旋转器82，使该镜筒21的中心点位置与该前透镜22的中心点位置吻合(对焦)，或是因角度差而进行旋转补正，就可驱使第二个吸笔73下移，而将该前透镜22组装在该镜筒21内。而第一镜片23与第一垫片24则照上述方式一一装入该镜筒21内。

8)如图14所示，并配合图8，再来，令该横移平台42回到该托盘61处，依序吸取单一个第二镜片25、第二垫片26与透明膜片27。

9)接着，该第二镜片25、第二垫片26与透明膜片27会依序经过该第二影像撷取器92而被撷取影像，以计算其中心点位置。

10)而后，调整该移动器81及/或旋转器82，使该镜筒21的中心点位置依序与该第二镜片25、第二垫片26与透明膜片27对准，完成一组相机镜头2(见图2)的组装作业。

11)最后，利用其中之一吸笔73，如第一根吸笔73，将该相机镜头2(见图2)取回第八个匣盘62内排好，如此循环不已，就可以快速且有效地将所有相机镜头2(见图2)的组装作业完成。

回到图8所示，由上述说明可清楚地了解，该多轴分工相机镜头组装机在结构上与操作上具有下列优点：

一、减少惯性作用的影响，有效地提升组装精度。

由于是将该横移单元4、纵移单元5与微调补正单元8分开成独立的运动构件，而并非如现有的设计，是相互搭载而会受到对方惯性的作用。因此，该横移单元4在快速移动时，是不会受到该纵移单元5惯性的影响，而能具有较高的停止精度，对于组装精度可有效地提升。

二、可加快组装速度，提升组装效率。

由于惯性的作用变小了，在达到同样的精度的要求下，可以适时地加快移动速度，而能提高组装速度。再加上，利用多数个取物单元7的吸笔73同时将多个镜头元件一并带走，减少该横移平台42往返移动的趟数，大幅地缩短移动的距离。而且对于该横移单元4、纵移单元5，以及微调补正单元8的移动组81与旋转器82是彼此独立，无论在取物、微调，或是角度旋转补正等动作均可以同步移动，借此可明显地加快组装速度，提升组装效率。

三、更换方便，可适用于各种尺寸镜头的组装。

对于不同外径尺寸的镜头元件时，只要更换每一匣盘62、吸笔73的吸头，以及该组装治具83，而且上述组件体积小、重量轻并且均为外部组件，更换非常方便，可适用于各种尺寸镜头的组装。

四、可适用于组装镜头元件有缺角的设计。

由于本实用新型设置有微调补正单元8与检测单元9，当镜头元件需要做镜头元件的缺角对焦作业时，可以先利用该第一影像撷取器91检测出第一个放置的镜头元件，如镜筒21的位置。接着，再利用该旋转器82对该镜筒21进行角度的补正，以利其它镜头元件，例如前透镜22与第二镜片25装入该镜筒21中。因此，对于镜头元件有缺角的设计镜头的组装，本实用新型均可适用。

归纳上述，本实用新型的多轴分工相机镜头组装机，是将该横移单元4与该纵移单元5分开成为独立的运动构件，减轻重量，以减少惯性作用的影响，有效地提升组装精度。同时，因为利用多数组取物单元7，可以同时将多个镜头元件一起带走，减少该横移平台42往返的趟数，借此大幅缩短移动的距离，可明显地加快组装速度。而且，对于不同尺寸的镜头元件，该多轴分工相机镜头组装机在更换上也相当方便，能适用于各种不同镜头的组装作业，对于镜头元件有缺角设计的组装也可以适用，确实能达到本实用新型的目的。

Claims (8)

1.一种多轴分工相机镜头组装机，可将多数个镜头元件组装在一起，其特征在于：

该多轴分工相机镜头组装机包括一机架、一横移单元、一纵移单元、一置料单元、多数组取物单元、一微调补正单元，以及一检测单元，该横移单元是设置在该机架上，该纵移单元是设置在该机架上并位于该横移单元的下方，并垂直于该横移单元，该置料单元是设置在该纵移单元上，所述镜头元件是排设于该置料单元上，所述的取物单元是排列设置在该横移单元上并可定义出一随着该横移单元移动的移动路径，每一取物单元具有一可控制地作上下移动并用于吸放单一镜头元件的吸笔，该微调补正单元具有一设置在该机架上并与该纵移单元相间隔的移动器、一连接该移动器的旋转器，及一对齐该移动路径并设置在该旋转器上的组装治具，该检测单元具有一设置在该横移单元上且邻近所述的取物单元的第一影像撷取器、一沿该移动路径设置且介于该置料单元与微调补正单元之间的第二影像撷取器，及一与该第一、二影像撷取器、移动器与旋转器电连接的计算器。

2.如权利要求1所述的多轴分工相机镜头组装机，其特征在于：

该机架具有一框体，及一设置在该框体内且呈水平的基板。

3.如权利要求2所述的多轴分工相机镜头组装机，其特征在于：

该横移单元是设置在该机架的基板上，并具有至少一与该基板上下间隔的横向轨道、一可沿该横向轨道移动的横移平台，及一可驱使该横移平台移动的第一动力组。

4.如权利要求3所述的多轴分工相机镜头组装机，其特征在于：

该纵移单元具有至少一设置在该机架的基板上并位于该横移单元的横向轨道下方且垂直该横向轨道的纵向轨道、一可沿该纵向轨道移动的纵移平台，及一可驱使该纵移平台移动的第二动力组。

5.如权利要求4所述的多轴分工相机镜头组装机，其特征在于：

该置料单元具有一位于该纵移单元的纵移平台上的托盘，及多数个间隔排列于该托盘内的匣盘，每一匣盘是供相同尺寸的镜头元件排列置放。

6.如权利要求5所述的多轴分工相机镜头组装机，其特征在于：

每一取物单元还具有一直立地设置在该横移单元的横移平台上的垂直轨道、一可沿该垂直轨道上下移动的移动座，及一可驱动该移动座移动的第三动力组，每一根吸笔是朝下地设置在每一移动座上。

7.如权利要求6所述的多轴分工相机镜头组装机，其特征在于：

该微调补正单元的组装治具是利用负压形成的吸力将放置其上的镜头元件予以吸附定位。

8.如权利要求7所述的多轴分工相机镜头组装机，其特征在于：

该检测单元还具有一连接该计算器的显示器。

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