CN218429489U - 定位设备及加工系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种定位设备，该定位设备包括载台、多个定位块、至少一旋转汽缸以及至少一伸出汽缸。这些定位块配置于载台上且用于共同定位工件。旋转汽缸包括相连接的旋转汽缸主体及旋转部。旋转汽缸主体用于驱动旋转部旋转至一下压位置，以使旋转部沿第一方向将工件往这些定位块下压。伸出汽缸配置于载台上且包括相连接的伸出汽缸主体及伸出部。伸出汽缸主体用于驱动伸出部沿第二方向往工件的内缘伸出并顶撑内缘。此外，具备此定位设备的一种加工系统亦被提及。本实用新型的定位设备可执行工件于三维空间的粗定位，及工件于第一方向及第二方向的精定位。

Description

定位设备及加工系统

技术领域

本实用新型关于一种定位设备及具备此定位设备的加工系统，且特别是关于一种具备高精度的定位功能的定位设备及具备此定位设备的加工系统。

背景技术

借由射出成型制程所生产的工件，将可能因射出参数的设定以及模具设计等因素，而于工件表面产生毛边，现有借由人工手动削除毛边的方式，不仅需耗费较高的人力成本，且容易因人工作业的不稳定性而导致产品产生损伤，因此，如何有效提升削除射出成型产品毛边的效率及良率，为本领域亟需解决的问题。

为解决上述使用人力加工而产生之相关问题，愈来愈多自动化设备(例如，机械手臂)被用于自动化加工制程。在自动化加工制程中，自动化设备对于待加工的工件的定位精准度将影响其加工精准度，进而影响加工后的成品的品质。现有的工件在加工前需手动放置于自动化设备上以进行定位，由于手动定位的精准度不佳，而导致重复放置工件时，可能因放置位置不正确而影响后续的加工制程，此外，手动放置工件后，现有的自动化设备缺乏借由机械视觉确认工件是否精确地位于加工位置之技术手段，故，仍需借由人工进行上述确认程序。因此，如何提升工件的定位精准度及借由机械视觉辅助加工为本领域亟需解决的问题。

实用新型内容

本实用新型提供一种定位设备及加工系统，定位设备可提升工件的定位精准度。

本实用新型的定位设备包括载台、多个定位块、至少一旋转汽缸以及至少一伸出汽缸。这些定位块配置于载台上且用于共同定位工件。旋转汽缸包括相连接的旋转汽缸主体及旋转部。旋转汽缸主体用于驱动旋转部旋转至下压位置，以使旋转部沿第一方向将工件往这些定位块下压。伸出汽缸配置于载台上且包括相连接的伸出汽缸主体及伸出部。伸出汽缸主体用于驱动伸出部沿第二方向往工件的内缘伸出并顶撑内缘。

本实用新型的加工系统包括定位设备以及加工单元。定位设备包括载台、多个定位块、至少一旋转汽缸以及至少一伸出汽缸。这些定位块配置于载台上且用于共同定位工件。旋转汽缸包括相连接的旋转汽缸主体及旋转部。旋转汽缸主体用于驱动旋转部旋转至下压位置，以使旋转部沿第一方向将工件往这些定位块下压。伸出汽缸配置于载台上且包括相连接的伸出汽缸主体及伸出部。伸出汽缸主体用于驱动伸出部沿第二方向往工件的内缘伸出并顶撑内缘。加工单元包括机器手臂以及加工组件。加工组件配置于机器手臂，其中机器手臂用于驱动加工组件对工件加工。

基于上述，在本实用新型的定位设备中，定位块可执行工件在三维空间中的粗定位，旋转汽缸可执行工件在第一方向上的精定位，伸出汽缸可执行工件在第二方向上的精定位。借此，工件可稳固地设置于定位设备上，且可准确的定位工件在定位设备上的位置。此外，当定位后的工件被移动至加工位置，机械手臂将依据物理坐标移动至工件的对应点位，再借由影像撷取单元拍摄各点位取得拍摄影像坐标，当各个拍摄影像坐标皆符合影像撷取单元的定位像素坐标，机系手臂系可借由加工组件对工件切削毛边，借由上述加工流程，可确保工件于抵达加工位置时的定位情形，以进一步确保机械手臂借由加工组件切削毛边的精准度，可有效地避免于切削过程中损伤工件。

附图说明

图1A是根据本实用新型的加工系统的示意图。

图1B是图1A的加工系统的定位设备的示意图。

图2是图1B的定位设备的部分元件的示意图。

图3是图1B的定位设备的部分元件的另一示意图。

图4是图2的定位设备的部分元件的局部放大图。

图5是图3的定位设备的部分元件沿I-I线的立体剖面图。

图6是图1A的加工系统的正式加工流程图。

附图标记列表

100:加工系统

110:定位设备

111:载台

111a:面

112:定位块

112a:狭长孔

113:旋转汽缸

113a:旋转汽缸主体

113b:旋转部

114:伸出汽缸

114a:伸出汽缸主体

114b:伸出部

115:轨道

116:无杆汽缸

117:缓冲器

117a:顶针

118:影像撷取单元

118a:相机

118b:镜头

120:加工单元

122:机械手臂

124:加工组件

125:刀具

126:吹气组件

126a:吹气口

128:吹气组件

128a:吸气口

200:工件

202:内缘

202a:表面

204:转角部

206:顶面

D1:第一方向

D2:第二方向

S1:保护层

S2:抵顶面

S310、S320、S330、S340、S350:步骤

X-Y-Z:直角坐标。

具体实施方式

有关本实用新型的前述及其他技术内容、特点与功效，在以下配合参考附图的一优选实施例的详细说明中，将可清楚的呈现。以下实施例中所提到的方向用语，例如：上、下、左、右、前或后等，仅是参考附图的方向。因此，使用的方向用语是用来说明并非用来限制本实用新型。

图1A是根据本实用新型的加工系统的示意图，其中载台111位于加工位置。在此提供直角坐标X-Y-Z以利构件描述。请参阅图1A，加工系统100包括定位设备110及加工单元120，工件200设置于定位设备110，加工单元120可对工件200进行加工。工件200例如是以射出成型制成的显示器的外框，但不限于此。

图1B是图1A的加工系统的定位设备的示意图，在此示意性地绘示定位设备110的元件，且载台111位于非加工位置。图2是图1B的定位设备的部分元件的示意图。图3是图1B的定位设备的部分元件的另一示意图。请同时参阅图1B至图3，定位设备110包括载台111、多个定位块112、至少一旋转汽缸113(图2)以及至少一伸出汽缸114(图3)。这些定位块112配置于载台111上且用于共同定位工件200。旋转汽缸113包括相连接的旋转汽缸主体113a及旋转部113b。旋转汽缸主体113a用于驱动旋转部113b旋转至如图2所示的下压位置，以使旋转部113b沿第一方向D1将工件200往这些定位块112下压。

如图3所示，伸出汽缸114配置于载台111上且包括相连接的伸出汽缸主体114a及伸出部114b。伸出汽缸主体114a可驱动伸出部114b沿对应的第二方向D2往工件200的内缘202伸出并顶撑内缘202。在此，定位设备110包括十二个定位块112、四个旋转汽缸113以及四个伸出汽缸114，但不限于此。

定位设备110可借由定位块112执行工件200在三维空间中的粗定位，借由旋转汽缸113执行工件200在第一方向D1上的精定位，且借由伸出汽缸114执行工件200在第二方向D2上的精定位。工件200可稳固地设置于定位设备110上，且可准确的定位工件200在定位设备110上的位置。其中，于配置定位块112于载台111时，可依据工件200的尺寸及外形，进一步选用具有不同长度或高度的定位块112，以确保工件200稳固地置放于定位块112。

第一方向D1系垂直于载台111配置这些定位块112的一面111a，第二方向D2系平行于载台111配置这些定位块112的面111a。载台111的面111a平行于X-Y平面，第一方向D1平行于Z轴。

如图2所示，各定位块112具有两狭长孔112a并借由两狭长孔112a而锁附于载台111。各定位块112在载台111上的位置用于沿两狭长孔112a的延伸方向而调整，以使各定位块112可稳固地保持各种不同尺寸的工件200。本实施例的定位块112包含两个狭长孔112a，但狭长孔112a的数量不限于此，于其他实施例，各定位块112也可仅具有一个狭长孔112a。

四个旋转汽缸113分别对应于工件200的不同位置，四个旋转汽缸113可借由人工操作或自动化设备辅助移动的方式靠近或远离载台111(工件200)。如图2所示，当使四个旋转汽缸113靠近载台111时，四个旋转汽缸113的四旋转部113b邻近工件200的四个转角部204，但不限于此。

如图3所示，四个伸出汽缸114分别对应于四个转角部204设置，四个伸出汽缸114的四个伸出部114b可沿对应的四个第二方向D2移动。四个第二方向D2彼此相异，且不平行于X轴及Y轴，但不限于此。

以下将详细说明定位设备110的定位流程。

在尚未放置工件200时，旋转汽缸113远离载台111，伸出汽缸114的伸出部114b往载台111的中心缩回。此时，使用者可将工件200放置于这些定位块112上以进行粗定位。在进行粗定位时，使用者可通过调整这些定位块112的位置以调整工件200的位置，且借由这些定位块112稳固地保持工件200。

图4是图2的定位设备的部分元件的局部放大图。请同时参阅图2及图4，在粗定位完成后，接着进行Z轴方向的精定位。在进行Z轴方向的精定位时，系借由人工操作或自动化设备辅助移动的方式使旋转汽缸113靠近载台111，且旋转汽缸113的旋转部113b抵接工件200的顶面206，以确保工件200在Z轴方向上不会产生位移而影响后续的自动加工程序。如图4所示，旋转部113b上具有保护层S1。保护层S1为软质材料(例如，硅胶)且可接触工件200的顶面206，以避免工件200被旋转部113b压伤或留下刮痕。至此，Z轴方向的精定位完成。在完成Z轴方向的精定位后，四个旋转汽缸113系借由人工操作或自动化设备辅助移动的方式使远离载台111，接着进行X轴及Y轴方向的精定位。

图5是图3的定位设备的部分元件沿I-I线的立体剖面图。请同时参阅图3及图5，在进行X轴及Y轴方向的精定位时，伸出汽缸114的伸出部114b沿对应的第二方向D2往工件200的转角部204移动(图3)。伸出部114b可在工件200的转角部204顶撑工件200的内缘202。工件200的内缘202包括两表面202a(图5)，两表面202a在转角部204处相连接。伸出部114b具有两抵顶面S2(图5)。两抵顶面S2分别抵顶两表面202a，以精准定位工件200在X轴及Y轴方向上的位置。至此，X轴及Y轴方向的精定位完成。

此外，由于工件200是以射出成型制成，在工件200脱模后，其转角处204会因重力而下垂。当伸出汽缸114的伸出部114b顶撑工件200的内缘202时，伸出部114b还具备支撑转角处204的效果。

至此，粗定位及X轴、Y轴与Z轴的精定位全数完成，加工系统100接着可执行影像定位程序。

请回到图1A，定位设备110更包括轨道115、无杆汽缸116及缓冲器117。轨道115及无杆汽缸116设置于载台111下方。无杆汽缸116可驱动载台111在轨道115上移动。定位设备110更包括影像撷取单元118，加工单元120包括机器手臂122。影像撷取单元118连结机器手臂122以传递数据。其中，影像撷取单元118可配置于机器手臂122且包括相机118a及镜头118b，相机118a可配置于机器手臂122的侧边，镜头118b连接于相机118a且面向载台111。

于加工系统进行正式加工前，需先进行示教流程，该示教流程仅需执行一次，目的为使影像撷取单元118取得定位像素坐标，使机械手臂122取得物理坐标，示教流程如下：首先，借由上述定位流程，使放置于定位块112上的工件200完成X、Y、Z轴的定位，接着，借由无杆汽缸116驱使载台111沿轨道115移动至加工位置(图1A)，借由影像撷取单元118针对工件200的至少三个点位进行拍摄以分别取得对应的定位像素坐标，并将各个定位像素坐标转换为物理坐标传送至机械手臂，如此一来，于后续的正式加工中，机械手臂122可依据示教流程取得之物理坐标移动至对应位置，且影像撷取单元118于各个点位拍摄后所取得之拍摄影像坐标，系可分别与对应的定位像素坐标相互比对，以确认工件的定位状况，并进一步判断是否可执行切削毛边的动作；关于正式加工的详细流程，系说明如下。

图6是图1A加工系统的正式加工流程图。请同时参阅图1A、图1B及图6，在完成上述示教流程后，将可进行正式加工，正式加工步骤如下，在工件200完成粗定位及X轴、Y轴、Z轴上的精定位后，无杆汽缸116驱动载台111从图1B所示的非加工位置沿轨道115往缓冲器117移动，直到载台111抵靠缓冲器117的顶针117a，此时载台111位于加工位置(图1A)。

在载台111到达加工位置后，加工系统100可执行步骤S310(图6)的影像定位程序。在执行步骤S310(影像定位程序)时，机械手臂122依据示教流程中取得的各个物理坐标移动至拍摄位置且驱使影像撷取单元118取得拍摄影像坐标。将拍摄影像坐标与示教流程中取得之定位像素坐标进行比对，以判断拍摄影像坐标与定位像素坐标是否一致。至此，步骤S310(影像定位程序)完成。

当各定位像素坐标符合对应的拍摄影像坐标时(即，比对成功)，加工单元120执行步骤S320的自动加工程序。机械手臂122驱动加工单元120的加工组件124对工件200进行加工(于后叙述)。

当影像撷取单元118取得的定位像素坐标与拍摄影像坐标不一致时(即，比对失败)，代表工件200的位置有误差而无法进行加工。此时加工系统100执行步骤S330的重新定位程序。在执行步骤S330(重新定位程序)时，影像撷取单元118重新拍摄影像以取得新的拍摄影像坐标并与定位像素坐标作比对，以判断拍摄影像坐标与定位像素坐标是否一致。

若定位像素坐标符合步骤S330的新拍摄影像坐标(比对成功)，加工系统100执行步骤S320。若定位像素坐标与步骤S330的新拍摄影像坐标仍不一致，影像撷取单元118重新拍摄影像以取得另一新的拍摄影像坐标并与定位像素坐标作比对。

若影像撷取单元118连续三次无法获得与定位像素坐标对应的拍摄影像坐标时(即，连续三次比对失败)，加工系统100执行步骤S340的校正程序。步骤S340(校正程序)例如是使用者以手动方式调整工件200在定位块112(载台111)上的位置。接着，影像撷取单元118在拍摄位置重新照相以产生新的拍摄影像坐标，并与定位像素坐标作比对，若定位像素坐标符合步骤S340的新拍摄影像坐标(比对成功)，加工系统100执行步骤S320。此外，步骤S340(校正程序)还例如是使用者根据定位像素坐标与拍摄影像坐标之间的落差进行校正。

如图1A所示，加工组件124配置于机器手臂122，且包括刀具125、吹气组件126及吸气组件128。刀具125、吹气组件126及吸气组件128配置于机器手臂122，刀具125在Y轴方向上位于吸气组件128及吹气组件126之间。吹气组件126的吹气口126a及吸气组件128的吸气口128a朝向加工组件(刀具125)及工件200。

在加工单元120执行步骤S320的自动加工程序时，机械手臂122驱动刀具125对工件200进行加工(例如，切削毛边)。吹气组件126吹气以将加工时产生的毛丝吹离工件200表面，以防止毛丝刮伤工件200而导致工件200损毁。吸气组件128抽气以将脱离工件200表面的毛丝吸入吸气组件128并移动至外部。刀具125、吹气组件126及吸气组件128重复上述作业直到加工完成(步骤S350)。借由加工单元120执行自动加工程序可避免人工作业所造成的工件200加工品质不稳定及工件200刮碰伤等问题，以提升加工产能及加工品质稳定性并节省人力成本。

需进一步说明的是，影像撷取单元118可配置于具有加工组件的机械手臂122上，但不限于此。举例来说，影像撷取单元118可设置于邻近加工位置的滑轨，于示教流程中，影像撷取单元118借由滑轨拍摄至少三个点位后取得定位像素坐标，并将其转换为物理坐标后传送至具有加工组件的机械手臂122。于正式加工中，影像撷取单元118借由滑轨移动以拍摄至少三个点位后取得拍摄影像坐标，若各个拍摄影像坐标符合对应的各个定位像素坐标，该影像撷取单元118借由滑轨远离加工位置，机械手臂122依据物理坐标移动至加工位置并进行切削毛边之动作。

综上所述，在本实用新型的加工系统的定位设备中，定位块可执行工件在三维空间中的粗定位，旋转汽缸可执行工件在第一方向上的精定位，伸出汽缸可执行工件在第二方向上的精定位。借此，工件可稳固地设置于定位设备上，且可准确的定位工件在定位设备上的位置。此外，当定位后的工件被移动至加工位置，机械手臂将依据物理坐标移动至工件的对应点位，再借由影像撷取单元拍摄各点位取得拍摄影像坐标，当各个拍摄影像坐标皆符合影像撷取单元的定位像素坐标，机系手臂系可借由加工组件对工件切削毛边，借由上述加工流程，可确保工件于抵达加工位置时的定位情形，以进一步确保机械手臂借由加工组件切削毛边的精准度，可有效地避免于切削过程中损伤工件。

以上所述，仅为本实用新型的优选实施例，不能以此限定本实用新型实施的范围，即凡是依照本实用新型权利要求书及说明书内容所作的简单的等效变化与修饰，皆仍属本实用新型专利涵盖的范围内。另外本实用新型的任一实施例或权利要求不须达到本实用新型所公开的全部目的或优点或特点。此外，说明书摘要和实用新型名称仅是用来辅助专利文件检索，并非用来限制本实用新型的权利范围。此外，本说明书或权利要求书中提及的“第一”、“第二”等用语仅用以命名元件(element)的名称或区别不同实施例或范围，而并非用来限制元件数量上的上限或下限。

Claims (23)

1.一种定位设备，其特征在于，所述定位设备包括载台、多个定位块、至少一旋转汽缸以及至少一伸出汽缸，其中

所述多个定位块配置于所述载台上且用于共同定位工件；

所述至少一旋转汽缸包括相连接的旋转汽缸主体及旋转部，其中所述旋转汽缸主体用于驱动所述旋转部旋转至下压位置，以使所述旋转部沿第一方向将所述工件往所述多个定位块下压；以及

所述至少一伸出汽缸配置于所述载台上且包括相连接的伸出汽缸主体及伸出部，其中所述伸出汽缸主体用于驱动所述伸出部沿第二方向往所述工件的内缘伸出并顶撑所述内缘。

2.根据权利要求1所述的定位设备，其特征在于，所述第一方向垂直于所述载台配置所述多个定位块的面，所述第二方向平行于所述载台配置所述多个定位块的所述面。

3.根据权利要求1所述的定位设备，其特征在于，各所述定位块具有至少一狭长孔并借由所述至少一狭长孔而锁附于所述载台，各所述定位块在所述载台上的位置用于沿所述至少一狭长孔的延伸方向而调整。

4.根据权利要求1所述的定位设备，其特征在于，所述至少一旋转汽缸的数量为多个，所述多个旋转汽缸分别对应于所述工件的不同位置。

5.根据权利要求1所述的定位设备，其特征在于，所述旋转部上具有保护层，所述保护层用于接触所述工件。

6.根据权利要求1所述的定位设备，其特征在于，所述工件具有多个转角部，所述伸出部用于在所述转角部顶撑所述内缘。

7.根据权利要求6所述的定位设备，其特征在于，所述至少一伸出汽缸的数量为多个且分别对应于所述多个转角部。

8.根据权利要求6所述的定位设备，其特征在于，所述内缘包括两表面，所述两表面在所述至少一所述转角部处相连接，所述伸出部具有两抵顶面，所述两抵顶面用于分别抵顶所述两表面。

9.根据权利要求1所述的定位设备，其特征在于，所述定位设备还包括轨道、无杆汽缸及缓冲器，其中所述无杆汽缸用于驱动所述载台沿所述轨道往所述缓冲器移动直到所述载台抵靠于所述缓冲器。

10.根据权利要求1所述的定位设备，其特征在于，所述定位设备还包括影像撷取单元，其中所述影像撷取单元用于撷取所述工件在至少一所述定位块上的至少一影像。

11.一种加工系统，其特征在于，所述加工系统包括定位设备以及加工单元，其中

所述定位设备包括载台、多个定位块、至少一旋转汽缸以及至少一伸出汽缸，其中

所述多个定位块配置于所述载台上且用于共同定位工件；

所述至少一旋转汽缸包括相连接的旋转汽缸主体及旋转部，其中所述旋转汽缸主体用于驱动所述旋转部旋转至下压位置，以使所述旋转部沿第一方向将所述工件往所述多个定位块下压；以及

所述至少一伸出汽缸配置于所述载台上且包括相连接的伸出汽缸主体及伸出部，其中所述伸出汽缸主体用于驱动所述伸出部沿第二方向往所述工件的内缘伸出并顶撑所述内缘；以及

所述加工单元包括机器手臂以及加工组件，其中

所述加工组件配置于所述机器手臂，其中所述机器手臂用于驱动所述加工组件对所述工件加工。

12.根据权利要求11所述的加工系统，其特征在于，所述第一方向垂直于所述载台配置所述多个定位块的面，所述第二方向平行于所述载台配置所述多个定位块的所述面。

13.根据权利要求11所述的加工系统，其特征在于，各所述定位块具有至少一狭长孔并借由所述至少一狭长孔而锁附于所述载台，各所述定位块在所述载台上的位置用于沿所述至少一狭长孔的延伸方向而调整。

14.根据权利要求11所述的加工系统，其特征在于，所述至少一旋转汽缸的数量为多个，所述多个旋转汽缸分别对应于所述工件的不同位置。

15.根据权利要求11所述的加工系统，其特征在于，所述旋转部上具有保护层，所述保护层用于接触所述工件。

16.根据权利要求11所述的加工系统，其特征在于，所述工件具有多个转角部，所述伸出部用于在至少一所述转角部顶撑所述内缘。

17.根据权利要求16所述的加工系统，其特征在于，所述至少一伸出汽缸的数量为多个且分别对应于所述多个转角部。

18.根据权利要求16所述的加工系统，其特征在于，所述内缘包括两表面，所述两表面在所述至少一所述转角部处相连接，所述伸出部具有两抵顶面，所述两抵顶面用于分别抵顶所述两表面。

19.根据权利要求11所述的加工系统，其特征在于，所述定位设备还包括轨道、无杆汽缸及缓冲器，所述无杆汽缸用于驱动所述载台沿所述轨道往所述缓冲器移动直到所述载台抵靠于所述缓冲器。

20.根据权利要求11所述的加工系统，其特征在于，所述定位设备还包括影像撷取单元，所述影像撷取单元用于撷取所述工件在至少一所述定位块上的至少一影像。

21.根据权利要求20所述的加工系统，其特征在于，所述影像撷取单元配置于所述机器手臂。

22.根据权利要求20所述的加工系统，其特征在于，所述影像撷取单元连结所述机器手臂，所述影像撷取单元用于运算各所述影像以产生定位像素坐标及物理坐标，所述机械手臂用于依据各所述物理坐标移动至拍摄位置并驱使所述影像撷取单元取得拍摄影像坐标，当各所述定位像素坐标符合对应的所述拍摄影像坐标，所述机械手臂用于驱动所述加工组件对所述工件加工。

23.根据权利要求11所述的加工系统，其特征在于，所述加工单元还包括吹气组件及吸气组件，所述吹气组件及所述吸气组件配置于所述机器手臂，所述吹气组件的吹气口及所述吸气组件的吸气口朝向所述加工组件。

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