TW202106517A - 轉移製造配件、轉移接附製造配件及組合拾取工具的方法 - Google Patents

Abstract

本文係關於用於一製造工具之系統、方法及裝置。該製造工具包含一真空工具及一超音波熔接器以作為一統一製造工具。該製造工具可用以拾取並定位接著將用相關聯超音波熔接器熔接之一製造配件。

Description

轉移製造配件、轉移接附製造配件及組合拾取工具的方法

本發明之態樣係關於用於一製造工具之系統、方法及裝置。該製造工具包含一真空工具及一超音波熔接器以作為一統一製造工具。該製造工具可用以拾取並定位接著將用相關聯超音波熔接器熔接之一製造配件。

傳統上，製造產品時所使用之配件係藉由人手或機器人部件拾取並置放於用於製造之位置中。然而，當前機器人部件尚未提供可在某些製造系統中以成本有效方式實施之控制水準、熟練度及有效性。

實施多種程序之自動化製造系統傳統上依賴離散機構來實施不同程序中之每一者。然而，自生產觀點及成本觀點看，具有專用於主要為離散的任務之自動化機械可為低效率的。

本發明之態樣係關於用於一製造工具之系統、方法及裝置。該製造工具包含一真空工具及一超音波熔接器以作為一統一製造工具。該製造工具可用以拾取並定位接著將用相關聯超音波熔接器熔接之一製造配件。

提供本概述以便以簡化形式介紹將在下文於[實施方式]中進一步描述之一系列概念。本概述不欲識別所主張標的之關鍵特徵或基本特徵，亦不欲用於幫助判定所主張標的之範圍。

將參看附加之圖式詳細地描述本發明之說明性具體實例，該等圖式係以引用方式併入本文中。

在本文中明確地描述本發明之具體實例之標的以滿足法定要求。然而，描述本身不欲限制本專利之範疇。實情為，發明者已預期，所主張之標的亦可與其他當前或未來技術一起以其他方式體現，以包括不同元件或類似於本文件中所描述之組合的元件組合。

本發明之態樣係關於用於一製造工具之系統、方法及裝置。該製造工具非常適合在自動化製造系統中與多種材料、多種形狀、多種配件大小、多種製造程序及多種位置一起使用。此高位準之適應性提供係自動化製造程序中之重要組件之製造工具。為了實現此，製造工具包含一真空工具及一超音波熔接器以作為能夠自單一位置構件操縱之統一製造工具。該製造工具可用以拾取並定位接著將用相關聯超音波熔接器熔接之一製造配件。

因此，在一個態樣中，本發明提供一種製造工具。該製造工具包含一真空動力式配件固持器，該真空動力式配件固持器具有經調適以接觸一製造配件之一下表面。該製造工具進一步包含一超音波熔接角狀物，該超音波熔接角狀物耦接至該真空動力式配件固持器。該超音波熔接角狀物包含一遠端，該遠端經調適以接觸該製造配件以使得該遠端至少延伸至由該真空動力式配件固持器下表面界定之一平面。

在另一態樣中，本發明提供一種利用包含一真空動力式配件固持器及一超音波熔接角狀物之一製造工具接合複數個製造配件之方法。該方法包含定位該製造工具以使得該真空動力式配件固持器靠近一第一製造配件。該方法進一步包含產生一真空力，該真空力係經由該真空動力式配件固持器之一下表面傳送。該方法進一步包含暫時保持該第一製造配件與該真空動力式配件固持器之至少一部分接觸。另外，該方法包含將該第一製造配件傳送至該複數個製造配件中之一第二製造配件。該方法進一步包含自該真空動力式配件固持器釋放該第一製造配件。另外，該方法包含定位該製造工具，以使得在該第一製造配件接觸該第二製造配件之處，該超音波熔接角狀物靠近該第一製造配件。該方法亦包含經由該超音波熔接角狀物施加超音波能量。該超音波能量具有接合該第一製造配件與該第二製造配件之作用。

本發明之第三態樣提供一種製造工具。該製造工具包含一真空動力式配件固持器。該真空動力式配件固持器包含複數個真空分配器。該複數個真空分配器中之每一者耦接至該複數個真空分配器中之至少一其他真空分配器。該真空動力式配件固持器進一步包含複數個真空產生器。該複數個真空產生器中之每一者耦接至該複數個真空分配器中之一相關聯真空分配器。該真空動力式配件固持器進一步包含一製造配件接觸表面。該製造配件接觸表面耦接至該複數個真空分配器。該製造工具進一步包含一超音波熔接角狀物。該超音波熔接角狀物至少部分地耦接至該真空動力式配件固持器，以使得該超音波熔接角狀物及該真空動力式配件固持器可協同地移動。

已簡要地描述了本發明之具體實例之綜述，接下來係更詳細描述。

圖1根據本發明之具體實例描繪例示性真空工具100之自上而下視圖。在各種態樣中，真空工具100亦可被稱為真空動力式（vacuum-powered）配件固持器。舉例而言，真空工具100可用於自動化（或部分自動化）製造程序中以用於移動、定位及/或保持一或多個配件。由真空工具100操縱之配件可為剛性的、有展性的或多個特性（例如，多孔、無孔）之任何組合。在一例示性態樣中，真空工具100有拾取並置放至少部分地用皮革、聚合物、紡織品、橡膠、發泡體、網狀物及/或其類似者建造之配件之功能。

將由真空工具操縱之材料可為任何類型的。舉例而言，已考慮到將本文中所描述之真空工具調適以操縱（例如，拾取及置放）具各種形狀、材料及其他物理特性（例如，圖案切割紡織品、不織布材料、網狀物、塑膠壓片材料、發泡體、橡膠）之扁平的、薄的及/或質量輕的配件。因此，不同於具有操縱重、剛性或無孔之材料之功能的工業規模之真空工具，本文中所提供之真空工具能夠有效地操縱多種材料（例如，輕的、多孔的、可撓性的）。

真空工具100包含真空產生器102。該真空產生器產生一真空力（例如，相對於環境條件之低壓梯度）。舉例而言，該真空產生器可利用藉由馬達（或引擎）操作之傳統真空泵。該真空產生器亦可利用文氏（venturi）泵來產生真空。更另外，已考慮到亦將亦被稱為康達效應泵之空氣放大器用以產生一真空力。文氏泵及康達效應泵均根據將加壓氣體轉換成可用於保持吸引作用之真空力的不同原理而操作。雖然以下揭示內容將集中於文氏泵及/或康達效應泵，但已考慮到該真空產生器亦可為在真空工具100之局部或遠端（經由導管、管路及其類似者耦接）之機械泵。

圖1之真空工具100亦包含真空分配器110。真空分配器110將由真空產生器102產生之真空力分配在一經界定表面區域上。舉例而言，將由真空工具100操縱之材料可為表面積係若干平方吋之可撓性材料（例如，鞋面之皮革部分）。由於材料為至少半可撓性的，故用以拾取配件之真空力可有利地分散在配件之相當大區域上。舉例而言，勝於將吸引效應集中於可撓性配件之有限表面區域（此可導致配件在配件下之支撐件被移除後（例如，當配件被提起時）彎曲或褶皺），將吸引效應分散在較大區域上可抑制配件之不當彎曲或褶皺。此外，已考慮到集中之真空（非分散真空力）可能在施加足夠真空後對配件造成損害。因此，在本發明之一態樣中，由真空產生器102產生之真空力係經由真空分配器110分佈在較大之可能表面區域上。

在一例示性態樣中，真空分配器110係由半剛性至剛性之材料形成，材料諸如金屬（例如，鋁）或聚合物。然而，亦考慮到其他材料。真空工具100被認為係由機器人（諸如，多軸可程式化機器人、機械手臂）操縱（例如，移動/定位）。因而，可考慮到機器人對真空工具100之限制。舉例而言，可能希望真空工具100（及/或下文中將論述之製造工具10）之重量係有限的，以便限制與操縱機器人相關聯之可能大小及/或成本。利用重量作為限制因素，以特定方式形成真空分配器以在仍達成真空力之所要分配的同時減少重量可為有利的。

可在真空工具100之設計及實施中評估其他考慮。舉例而言，真空工具100之所要剛性位準可導致加強部分及材料經移除之部分（如下文中關於圖17將論述）被併入至真空工具100中。

真空分配器110包含外部上表面112及外部側表面116。圖1描繪具有實質上矩形之佔據面積之真空分配器。然而，已考慮到可利用任何佔據面積。舉例而言，可利用非圓形佔據面積。在一例示性態樣中，非圓形佔據面積可能由於提供用於操縱各種配件幾何形狀之較大可用表面區域而為有利的。因此，與圓形佔據面積相比，使用非圓形佔據面積可允許較大百分比之佔據面積與所操縱之配件接觸。亦關於除佔據面積以外的真空工具100之形狀，如下文中將論述，已考慮到可實施真空分配器110的任何三維幾何形狀。舉例而言，可利用蛋狀幾何形狀、稜錐狀幾何形狀、立方體狀幾何形狀及其類似者。

圖1之例示性真空分配器110包含外部上表面112及複數個外部側表面116。真空分配器110亦以邊緣來限定，從而產生第一側邊128、第二平行側邊130、前緣132及反向的平行後緣134。

圖1描繪區分圖2之平行視點之切割線3-3。圖2根據本發明之態樣描繪沿真空工具100之切割線3-3平行的自前而後之透視切割圖。圖2描繪真空分配腔室140及真空平板150（在本文中亦被稱為「平板」）以及其他特徵。真空分配器110及平板150組合地界定形成真空分配腔室140的空間體積。真空分配腔室140係允許氣體無阻礙地流動以允許真空力之均等分散的空間體積。在一例示性態樣中，經由利用成角度之內部側表面118而使氣體（例如，空氣）自平板150至真空產生器102之流動集中。如圖2中所描繪，存在四個主要內部側表面：第一內部側表面120、第二內部側表面122、第三內部側表面124及第四內部側表面126（圖上未示）。然而，已考慮到可利用其他幾何形狀。

該等內部側表面118自內部上表面114朝向平板150延伸。在一例示性態樣中，鈍角142形成於內部上表面與該等內部側表面118之間。鈍角提供空氣真空分配效應，其在空氣自平板150朝向用於真空產生器102之真空孔隙138前進時減小空氣之內部擾動。藉由在空氣進入真空孔隙138時使空氣之路徑成角度，可將減少量之材料用於真空分配器110（例如，導致重量之可能減少），且可經由空氣擾動之減少來控制空氣之流動。角144亦可由該等內部側表面118與平板150之相交界定。

將在下文中在圖5至圖15中更詳細地論述之平板150具有內部平板表面152（亦即，上表面）及相反之外部平板表面158（亦即，下表面）。外部平板表面158經調適以接觸將由真空工具100操縱之配件。舉例而言，平板150（大體上）或外部平板表面158（詳言之）可由無損傷材料形成。舉例而言，鋁或聚合物可用以完全地或部分地形成平板150。此外，已考慮到平板150為半剛性或剛性結構以抵抗來自真空產生器102所產生之真空的施加於平板上之力。因此，平板150可由具有足夠厚度以抵抗真空產生器102所產生之壓力下之變形之材料形成。另外，已考慮到平板150係由部分地與將被操縱之項目等形之材料形成。舉例而言，平板150可由具有由網狀材料（例如，紡織品網、金屬網）中之空隙界定之複數個孔隙的網狀材料建構。

當真空產生器102、真空分配器110及平板150係組合使用時，真空工具100具有產生朝向外部平板表面158（亦被稱為製造配件接觸表面）拉動一材料之吸力之功能，在該表面處，該材料被保持抵靠平板150，直至施加至材料之力小於將該材料自平板150推開之力（例如，重力、真空）。在使用中，真空工具因此能夠接近一配件，產生一能夠暫時地保持該配件與平板150接觸之真空力，將真空工具100及該配件移動至一新位置，且接著允許在該新位置（例如，在一新地點、與一新材料接觸、在一新製造程序及其類似者）處使該配件自真空工具100釋放。

圖3根據本發明之態樣描繪沿圖1之切割線3-3的真空工具100的自前而後之視圖。詳言之，圖3提供真空產生器102之切割視圖。如將關於圖4更詳細地論述，在例示性態樣中，真空產生器102係利用康達效應來產生真空力之空氣放大器。

在此實例中，空氣係經由穿過平板150之複數個孔隙160自外部平板表面158抽至真空分配腔室140。真空分配腔室140被封閉在真空分配器110與平板150之間，使得若平板150為無孔（亦即，沒有複數個孔隙160）表面，則當真空產生器102經啟動時，可在真空分配腔室140中產生低壓區域。然而，返回包括複數個孔隙160之實例，空氣係朝向真空孔隙138抽至真空分配腔室140中，真空孔隙138接著允許空氣被抽至真空產生器102中。

圖3識別圖4中所描繪之真空產生器102之放大視圖。圖4根據本發明之態樣描繪如沿來自圖1之切割線3-3切割的真空產生器102之聚焦視圖。圖4中所描繪之真空產生器為康達效應（亦即，空氣放大器）真空泵106。康達效應真空泵在入口103處注入加壓空氣。入口103將加壓空氣經由內室302引導至側壁凸緣304。利用康達效應，加壓空氣圍繞側壁凸緣304彎曲且沿內側壁306流動。由於加壓空氣移動，在與加壓空氣沿著內側壁306之流動相同之方向上產生真空力。因此，吸引之方向經由真空孔隙138向上延伸。

圖5根據本發明之態樣描繪包含複數個孔隙160之例示性平板150。雖然平板150經說明為具有矩形佔據面積，但如先前所論述，已考慮到可部分地視將被操縱之材料、控制真空工具100之機器人及/或真空工具100之組件而實施任何幾何形狀（例如，圓形、非圓形）。

複數個孔隙160可至少部分地藉由幾何形狀（例如，圓形、艙口、球形、矩形）、大小（例如，直徑、半徑（例如，半徑166）、面積、長度、寬度）、與元件之偏移（例如，偏移169）（例如，與外邊緣之距離、與無孔部分之距離）及間距（例如，孔隙之間的距離（例如，間距168））界定。兩個孔隙之間的間距經定義為第一孔隙（例如，第一孔隙162）至第二孔隙（例如，第二孔隙164）之距離。間距可以多種方式進行量測。舉例而言，可自兩個孔隙之最接近兩個點、自兩個孔隙之表面區域中心（例如，圓形孔隙之中心）、自兩個孔隙之特定特徵來量測間距。

視真空工具之所要特性而定，可調整與孔隙相關聯之變數。舉例而言，在正常操作條件下，低密度之無孔材料可能不需要很大真空力來保持材料與真空工具接觸。然而，另一方面，在正常操作條件下，大的多孔網狀材料可能需要相當大量之真空力以將材料保持抵在真空工具上。因此，為了限制加在系統上之能量之量（例如，用以使康達效應真空泵操作之加壓空氣之量、用以使機械真空泵操作之電力之量），可實施孔隙之最佳化。

舉例而言，對在鞋類、服裝及類似產業中所處置之典型材料而言足夠之變數可包括（但不限於）具有在0.5毫米與5毫米（mm）之間、在1 mm與4 mm之間、在1 mm與3 mm之間、1.5 mm、2 mm、2.5 mm、3 mm及其類似者的直徑之孔隙。然而，考慮到較大及較小直徑（或相當的表面積）之孔隙。類似地，間距可在1 mm與8 mm之間、2 mm與6 mm之間、2 mm與5 mm之間、3 mm、3.5 mm、4 mm、4.5 mm、5 mm、5.5 mm、6 mm及其類似者之範圍中。然而，考慮到較大及較小間距量測。

另外，已考慮到在本發明之態樣中，可實施可變大小及可變間距。舉例而言，由多孔材料部分及無孔材料部分兩者構成之複合式配件可利用不同變數來實現相同位準之操縱。在此實例中，可實施在待由無孔材料接觸之區域中導致必要真空力之減小的變數及在待由多孔材料接觸之區域中導致較高真空力的變數。此外，可一起使用視覺系統或其他識別系統以進一步保證材料相對於複數個孔隙正確置放。另外，已考慮到間距與大小之間的關係可用以探尋複數個孔隙。舉例而言，與較大大小孔隙的間距可大於與較小大小孔隙的間距（或反之亦然）。

一額外變數為偏移。在一例示性態樣中，偏移為孔隙與平板150之外側邊緣的距離。不同孔隙可具有不同偏移。此外，不同邊緣可實施不同偏移。舉例而言，沿著前緣之偏移可不同於沿著側邊之偏移。偏移可在無偏移至8 mm（或更大）之範圍中。實務上，在1 mm至5 mm範圍中之偏移可實現本發明之例示性態樣之特性。

可利用許多製造技術將複數個孔隙160形成於平板150中。舉例而言，可自平板150打孔、鑽孔、蝕刻、雕刻、熔融及/或切割出孔隙。在一例示性具體實例中，平板150係由對雷射切割敏感之材料形成。舉例而言，可結合複數個孔隙之雷射切割使用以聚合物為主之材料及某些以金屬為主之材料。

圖6至圖15根據本發明之態樣提供類似於關於圖5所論述之選擇的例示性孔隙變數選擇。以下實例在本質上不欲為限制性的，而為例示性的。圖6描繪具有5 mm之第一偏移及8 mm之第二偏移以及7 mm間距的非圓形孔隙。圖7描繪具有5 mm之偏移及間距以及2 mm直徑的圓形孔隙。圖8描繪具有1 mm直徑、2 mm間距以及4 mm及5 mm之偏移的圓形孔隙。圖9描繪具有2 mm直徑、4 mm間距以及5 mm及4 mm之偏移的圓形孔隙。圖10描繪具有2 mm間距及5 mm偏移的例示性幾何形狀孔隙。圖11描繪具有1 mm直徑、4 mm間距以及5 mm及4 mm之偏移的圓形孔隙。圖12描繪具有1 mm直徑、5 mm及4 mm之間距以及5 mm及4 mm之偏移的圓形孔隙。圖13描繪具有1.5 mm直徑、4 mm間距以及5 mm及4 mm之偏移的圓形孔隙。圖14描繪具有1.5 mm直徑、3 mm間距以及5 mm及4 mm之偏移的圓形孔隙。圖15描繪具有2 mm直徑、3 mm間距以及5 mm及4 mm之偏移的圓形孔隙。如先前所論述，已考慮到可以任何組合均勻地或可變地更改形狀、大小、間距及偏移以達成所要結果。

圖16根據本發明之態樣描繪包含真空工具100及超音波熔接器200之製造工具之分解視圖。不同於關於圖1及圖2所論述之真空工具100，圖16之真空工具100將複數個真空產生器102、真空分配器110及真空分配腔室140併入至統一真空工具100中。如下文中將論述，優點可藉由在真空工具100之各別部分中選擇性地啟動/撤銷啟動真空力之能力來實現。另外，對連續真空力之較好控制可藉由具有真空工具100之分離部分來達成。

製造工具10亦包含耦接構件300。耦接構件300為製造工具10（或各別地，真空工具100或超音波熔接器200）之一特徵，其允許位置構件（圖上未示）操縱製造工具10之位置、姿態及/或定向。舉例而言，耦接構件300可允許製造工具至電腦數位控制（CNC）機器人之添加，CNC機器人具有體現於非暫時性電腦可讀媒體上的在由處理器及記憶體執行時使CNC機器人執行一系列步驟之一系列指令。舉例而言，CNC機器人可控制真空產生器102、超音波熔接器200及/或製造工具10所固定至的位置。耦接構件300因此可允許製造工具10至位置構件（諸如，CNC機器人）之暫時或永久耦接。

如先前所論述，本發明之態樣可形成以將質量減至最小為目的之製造工具10之部分。因而，圖16之複數個真空分配器110包括減少材料部分113。該等減少材料部分113消除可能另外為均勻外部上表面之材料的部分。減少材料部分113之引入減小製造工具10之重量以允許可能較小之位置構件被利用，位置構件可節省空間及成本。關於真空工具100考慮減少材料部分113之額外位置（例如，側邊、底部、頂部）。

然而，本發明之態樣可能希望維持由單一耦接構件300支撐之複數個真空分配器110之剛性位準。為了在仍引入減少材料部分113時維持剛性位準，亦可引入加強部分115。舉例而言，加強部分115可自一個真空分配器110延伸至另一真空分配器110。更另外，已考慮到在本發明之態樣中，出於近似基本原理，可鄰近耦接構件300包括加強部分115。

出於說明性目的，平板150係與圖16中之複數個真空分配器110分離。結果，內部平板表面152為可見的。傳統地，內部平板表面152係與複數個真空分配器110之一底部部分配合，從而形成一氣密結合。

真空工具100包含複數個真空產生器102、真空分配器110及相關聯之真空分配腔室140。已考慮到可在真空工具100中利用任何數目個真空產生器、真空分配器及真空分配器腔室。舉例而言，已考慮到可組合10、8、6、4、2、1個或任何數目個單元以形成凝聚真空工具100。此外，可形成任何佔據面積。舉例而言，當在圖16中描繪矩形佔據面積時，已考慮到可改為實施正方形、三角形、圓形、非圓形、配件匹配形狀或其類似者（例如，該等單元可為模組式的，以使得視將被操縱之材料而定，額外單元可被添加或自真空工具100移除。耦接機構可耦接第一真空分配器110與一或多個額外真空分配器110以形成真空工具100）。另外，真空產生器102及/或真空分配器110之大小在各種態樣中可改變（例如，非均勻）。舉例而言，在一例示性態樣中，在針對特定應用需要更集中之真空力之情況下，可利用較小真空分配器，且在需要集中度較少的真空力之情況下，可實施較大真空分配器。

圖16至圖25描繪例示性製造工具10；然而，將理解，可添加或自每一態樣移除一或多個組件。舉例而言，每一態樣包含超音波熔接器200及真空工具100，但已考慮到可完全消除超音波熔接器。類似地，已考慮到一或多個額外超音波熔接器200可與各種態樣一起實施。此外，已考慮到亦可併入額外特徵。舉例而言，視覺系統、黏著劑塗覆器（例如，噴塗、輥塗、熱熔及其他塗覆方法）、機械緊固組件、壓力施加器、固化器件（例如，紫外線光、紅外線光、熱施加器及化學品塗覆器）、雷射、熱熔接器、電弧熔接器、微波、其他能量集中緊固器件及其類似者亦可完全地或部分地併入於例示性態樣中。舉例而言，除了本文中所論述之超音波熔接器之外或替代本文中所論述之超音波熔接器，可使用以上所提及之緊固工具（例如，黏著劑塗覆器、機械緊固件、熔接器及其類似者）中之任一者。因此，態樣考慮到與一或多個真空工具一起使用之替代緊固工具。

在一例示性態樣中，超音波熔接器200包含一堆疊，該堆疊包含超音波熔接角狀物210（亦可被稱為超音波焊極）、轉換器220（亦可被稱為壓電式傳感器）及增幅器（未標記）。超音波熔接器200可進一步包含一電子超音波產生器（亦可被稱為電源供應器）及一控制器。電子超音波產生器可用於傳遞具有匹配該堆疊（例如，角狀物、轉換器及增幅器）之諧振頻率之頻率的高功率交流信號。控制器控制超音波能量自超音波熔接器至一或多個配件之傳遞。

在該堆疊內，轉換器將自電子超音波產生器接收之電信號轉換成機械振動。增幅器修改來自轉換器之振動之幅度。超音波熔接角狀物將機械振動施加至待熔接之一或多個配件。超音波熔接角狀物包含經調適以接觸配件之遠端212。舉例而言，可形成遠端212以便在限制特定熔接所必需之必要時間、壓力及/或表面積的同時將機械振動有效地傳輸至配件。舉例而言，遠端可經調適以產生用於待熔接之材料的具有特定大小之熔接頭點大小。超音波熔接頭點大小可在1 mm至8 mm之直徑範圍中，或詳言之具有恰好/約4 mm、4.5 mm、5 mm、5.5 mm、6 mm及/或6.5 mm之直徑。此外，可實施多種超音波熔接頻率，諸如15 kHz至70 kHz。在一例示性態樣中，熔接頻率可為15 kHz至35 kHz、25 kHz至30 kHz、26 kHz、27 kHz、28 kHz及/或29 kHz。可更改各種其他功率利用變數。舉例而言，功率消耗亦可包括超音波熔接器之瓦特數。可基於材料、時間、壓力、厚度、熔接滲透等來調整瓦特數。在一例示性態樣中，瓦特數可為約300瓦特。

超音波熔接器200可相對於真空工具100定位於複數個位置處。舉例而言，超音波熔接器可位於沿著真空工具100之周邊之任何位置處。此外，已考慮到超音波熔接器200係以任何距離自真空工具100之周邊偏移。在一例示性態樣中，超音波熔接器200係鄰近耦接構件300沿著周邊定位以使製造工具10在自真空過渡至熔接時之移動減至最少。此外，已考慮到在真空工具100周圍之多種位置處利用複數個超音波熔接器200以進一步減少製造工具10之行進時間。更另外，已考慮到將一或多個超音波熔接工具整合至真空工具100中。舉例而言，可在兩個離散真空分配器之間的一位置（例如，減少材料部分113之位置）處整合一超音波熔接器；以使得超音波熔接器200可自真空工具100之上表面延伸直至外部平板表面158。因此，已考慮到任何緊固工具（諸如，超音波熔接器）可相對於真空工具在任何位置處及以任何定向穿過外部平板158延伸穿過真空工具之上表面。如將關於圖25更詳細地論述，亦可實施偏置機構以允許真空工具100之多個部分施加比超音波熔接器200所利用之力大的壓縮力（例如，以提供待熔接之配件之穩定）。

圖17根據本發明之態樣描繪圖16中先前所描繪之製造工具10的自上而下視圖。圖17之頂部透視圖提供用以形成真空工具100之複數個真空分配器110之可能定向之例示性視圖。如下文中關於圖20將論述，可選擇性地啟動及/或撤銷啟動各種真空產生器102/真空分配器110組合以操縱特定配件。

圖18根據本發明之態樣描繪圖16中先前所描繪之製造工具10的側面透視圖。角狀物210之遠端212在藉由外部平板表面158界定之平面下方延伸。由於遠端212延伸超出該平面，故遠端212可接觸材料而不會受到製造工具10之真空工具100部分之干擾。然而，已考慮到遠端212與外部平板表面158平面大致相等地延伸。此外，已考慮到遠端212不延伸穿過由外部平板表面158平面界定之平面。在此實例中，已考慮到真空工具100以可移動方式耦接至耦接構件，從而允許外部平板表面158平面相對於遠端212移動（例如，諸如彈簧及/或氣動裝置之偏置機構可允許外部平板表面158平面在一旦足夠壓力被施加至外部平板表面158時就向上移動）。更另外，已考慮到遠端212（及/或大體上超音波熔接器200）係定向於製造工具10上，以使得位置構件圍繞一軸線之旋轉將材料操縱平面從由外部平板表面158平面界定之平面變至由遠端212界定之平面（例如，真空工具100自平行於正被操縱之材料的位置旋轉，直至超音波熔接器200垂直於待熔接之材料（或與待熔接之材料成任何可接受角））。換言之，已考慮到替代利用X-Y-Z移動將遠端212定位於一近似位置中，可實施圍繞X軸、Y軸及/或Z軸之旋轉以定位遠端212。

圖19根據本發明之態樣描繪包含六個離散真空分配器110的製造工具10之分解透視圖。在此例示性態樣中，平板150經描繪為具有複數個孔隙160及非孔隙部分170。非孔隙部分170為平板150之一部分，孔隙不延伸穿過該部分。舉例而言，沿著兩個真空分配器110會聚之區段，平板150可包括非孔隙部分170以防止兩個相關聯真空分配腔室140之間的真空之交叉饋給。此外，已考慮到非孔隙部分170可沿著一區段延伸，在該區段中，平板150（暫時地或永久地）結合至真空分配器110之一或多個部分。更另外，已考慮到一或多個非孔隙部分經整合至平板150中以進一步控制沿著外部平板表面158分散之真空力之置放。另外，非孔隙部分170可實施於一意欲與材料之有展性（及其他特性）部分接觸之區域中，該材料可能不會對由一或多個孔隙傳送之真空之施加作出適當反應。

圖20根據本發明之例示性態樣描繪關於圖19先前所論述之製造工具10的自上而下之透視圖。詳言之，六個離散真空工具部分經識別為第一真空部分402、第二真空部分404、第三真空部分406、第四真空部分408、第五真空部分410及第六真空部分412。在本發明之一例示性態樣中，可選擇性地啟動及撤銷啟動一或多個真空部分。將理解，此功能性可應用至本文中所提供之所有態樣，但出於簡要原因而僅關於當前圖20進行論述。

圖21根據本發明之態樣描繪圖19之製造工具10的側面透視圖。

圖22根據本發明之態樣描繪包含真空工具100及超音波熔接器200之製造工具10。詳言之，圖22之真空工具100為文氏真空產生器104。類似於康達效應真空泵，文氏真空產生器利用加壓空氣來產生真空力。圖22之真空工具100與先前所論述之圖之真空工具100之不同之處在於，與具有複數個孔隙之平板相反，圖22之真空工具100利用單一孔隙。在一例示性態樣中，真空力集中至單一孔隙可允許較高集中度之配件操縱。舉例而言，甚至可能不需要啟動多部分真空工具之整個單一部分的小配件可受益於由圖22之單一孔隙真空工具進行之操縱。然而，額外態樣考慮到利用具有並非意欲用於接觸將被操縱之配件/由將被操縱之配件覆蓋的複數個孔隙之平板（例如，從而導致傳統上可能不當之吸引之喪失）。

圖22之單一孔隙真空工具將杯狀物161用於將真空力自文氏真空產生器104傳送至被操縱配件。杯狀物161具有經調適以接觸配件之下表面159。舉例而言，下表面之表面處理、表面材料或大小可適合於接觸將被操縱之配件。下表面159可界定一平面，其類似於先前經論述為自（例如）圖18之外部平板表面158界定之平面。因而，已考慮到可相對於下表面159之平面界定超音波熔接器200之遠端212。

已考慮到可基於將被操縱之配件來調整杯狀物161。舉例而言，若配件具有特定形狀、孔隙率、密度及/或材料，則可利用不同杯狀物161。

雖然將真空工具100與超音波熔接器200之兩個組合描繪為形成圖22之製造工具10，但已考慮到可實施任何數目個特徵。舉例而言，可與單一超音波熔接器200一起利用複數個真空工具100。類似地，已考慮到可與單一真空工具100一起實施複數個超音波熔接器200。此外，已考慮到可一起實施各種類型之真空工具。舉例而言，製造工具10可包含單一孔隙真空工具及多孔隙真空工具（例如，圖1）。更另外，已考慮到將一或多個單一孔隙真空工具與一或多個多孔隙真空工具及一或多個緊固工具耦接。因而，可組合任何數目個特徵（例如，工具）。

圖23根據本發明之態樣描繪圖22之製造工具的自上而下之透視圖。

圖24根據本發明之態樣描繪圖22之製造工具的側面透視圖。可調整製造工具10的偏移距離169。偏移距離169係超音波熔接器200之遠端212與杯狀物161之間的距離。在一例示性態樣中，將距離169減至最小以減少自置放配件至熔接配件之製造工具10行程。然而，在另一例示性態樣中，將距離169保持為足以防止其他工具部分干擾操縱或熔接操作的距離。

圖25根據本發明之態樣描繪包含單一孔隙160及超音波熔接器200之製造工具10的切割側面透視圖。圖25之製造工具10併有一可移動耦接機構，藉由該可移動耦接結構，允許超音波熔接器200在垂直於由下表面159界定之平面之方向上滑動。為了實現此例示性可移動耦接，不管在相同方向上由耦接構件300施加之壓力，實施偏置機構240以調節遠端212施加於配件之壓力量。在此實例中，凸緣214在與偏置機構240相對之通道中滑動。雖然將彈簧類型之部分說明為偏置機構240，但已考慮到可實施任何機構（例如，重力機構、配重機構、氣壓式機構、液壓式機構、壓縮機構、拉伸機構、彈簧及其類似者）。

在使用中，已考慮到可藉由製造工具10將力施加於配件上，該力大於藉由超音波熔接器200熔接配件所必需之力。結果，較大力可具有在熔接操作期間保持配件之作用，而偏置機構240可用以施加對於當前熔接操作而言適當的壓力。此外，已考慮到偏置機構亦可用作為減振機構以在接觸物件（例如，配件、工作表面）時減小製造工具10之一或多個部分所遭受之衝擊力。

在使用中，已考慮到可藉由製造工具10將力施加於配件上，該力大於藉由超音波熔接器200熔接配件所必需之力。結果，較大力可具有在熔接操作期間保持配件之作用，而偏置機構240可用以施加對於當前熔接操作而言適當的壓力。舉例而言，已考慮到偏置機構240可允許遠端212在一距離範圍上之移動。舉例而言，該範圍可包括1 mm至10 mm、3-6 mm及/或約5 mm。此外，已考慮到偏置機構亦可用作為減振機構以在接觸物件（例如，配件、工作表面）時減小製造工具10之一或多個部分所遭受之衝擊力。

更另外，已考慮到替代利用偏置機構（或除利用偏置機構以外），可基於將被結合之材料來調整由超音波熔接器200（或任何緊固器件）施加之力之量。舉例而言，可允許待結合之材料具有經確定壓縮百分比，以使得可調整遠端自平板下表面之偏移高度以允許實現特定材料之經確定壓縮位準。實務上，與可能不允許相同壓縮量（按大小或力來量測）之非可高度壓縮之材料相比，可高度壓縮之材料可允許緊固工具之遠端與真空平板之下表面之間的較大距離。

此外，已考慮到真空工具100替代地或另外地實施偏置機構。舉例而言，在本發明之一例示性態樣中，可能希望由真空工具100施加之壓力之量小於由遠端212施加於配件之壓力。結果，可使用某形式之偏置機構240以藉由真空工具100將壓力可控地施加於配件。

可藉由具有偏置機構（或不具偏置機構）之遠端施加之力的量可在350公克至2500公克之範圍中。舉例而言，已考慮到藉由遠端施加於配件之力之量可隨偏置機構所行進之距離之量增加而增加。因此，一關係（例如，基於偏置機構之係數）可指示基於所行進之距離而施加的壓力量。在一例示性操作（諸如，在熔接操作期間貼附基底材料、網狀材料及外層（skin））中，可施加約660公克之力。然而，已考慮到可利用更大或更小之力。

圖26根據本發明之態樣描繪用於利用包含真空工具100及超音波熔接器200之製造工具10接合複數個製造配件之方法2600。區塊2602描述定位製造工具10以使得真空工具100鄰近第一配件之步驟。如本文中所使用，術語鄰近可指代包括位於、在上面及靠近之實體關係。舉例而言，當製造工具與一位置相距的距離在一長度或寬度範圍內時，製造工具可鄰近該位置。此外，已考慮到當製造工具處於經界定在將被操縱之配件之公差內之一位置時，製造工具鄰近一位置。如先前所論述，製造工具10之定位可藉由位置構件來實現。

區塊2604描繪產生經由真空工具100之下表面傳送之真空力之步驟。舉例而言，可（例如，全部地、選擇性地）啟動真空產生器102中之一或多者以產生真空力，該真空力導致將配件吸引至圖19之外部平板表面158（或圖22之下表面159）之吸引效應。如先前所論述，已考慮到視真空力之所要量及真空力之所要位置而定，可選擇性地啟動（或撤銷啟動）一或多個真空部分。

區塊2606描繪暫時保持該第一配件與真空工具100之至少一部分接觸之步驟。因此，一旦真空經施加至配件且配件被吸引至真空工具100，配件即保持與真空工具100接觸，使得若真空工具移動（或配件之下伏支撐表面移動），配件將與真空工具保持在一起。在此意義上利用術語暫時地以便不暗示要求用於分離配件與真空工具之重要努力之永久或其他重要結合。實情為，在施加足夠真空力之持續時間中「暫時」保持配件。

區塊2608描繪將第一配件傳送至第二配件之步驟。可經由製造工具10之移動來傳送該第一配件。此外，已考慮到可經由該第二配件至該第一配件之移動（例如，下伏輸送器系統將第二配件送往該第一配件）來實現該第一配件之傳送。

區塊2610描繪自真空工具100釋放該第一配件之步驟。舉例而言，已考慮到停止一或多個真空產生器102進行的真空壓力產生就足夠完成該第一配件之釋放。此外，已考慮到可實施不足以在真空產生器102中產生真空（例如，不足以利用康達效應），但足以導致配件之釋放的氣浪。

此外，已考慮到該第一配件之釋放進一步包含啟動對抗真空工具100之真空壓力之另一機構。舉例而言，與真空工具100相對之工作表面（例如，輸送器、台面）可產生與真空工具之真空相反之真空壓力。此可允許隨著真空工具再次過渡至一新位置時對配件之精確置放及保持。反真空壓力可用一機械真空裝置（例如，吹風機）產生，因為循環關閉（off）及打開（on）可能不需要具有與真空工具100相同之速率。

在本發明之一例示性態樣中，已考慮到工作表面真空及真空工具真空可具有用於例示性程序之以下打開/關閉關係，如以下表中所描繪。雖然指示了例示性程序，但已考慮到在程序內可取代或重新配置額外程序。此外，如本文中所使用，製造表面指代可形成用於最初緊固、保持、對準或以其他方式幫助製造由被操縱配件產生之產品之基底的可移動物品。

簡化操作表

操作	工作表面真空	真空工具真空
初始狀態	關閉	關閉
到達製造表面	打開	關閉
機器人開始移動真空工具以用於配件拾取	打開	關閉
機器人達到距配件X%之距離	打開	打開
機器人開始移動具配件之真空工具以置放配件	打開	打開
置放配件	打開	關閉
配件之貼附（例如，熔接）	打開	關閉
結束狀態	打開	關閉

額外操作表

操作	工作表面真空	真空工具真空
初始狀態	關閉	關閉
到達製造表面	打開	關閉
機器人開始移動真空工具以用於配件拾取	打開	關閉
機器人達到距配件X%之距離	打開	打開
機器人開始移動具配件之真空工具以置放配件	打開	打開
機器人達到距製造表面Y%之距離	關閉	打開
等待Z秒	關閉	打開
置放配件	關閉	關閉
機器人開始移動	關閉	關閉
機器人定位熔接器	打開	關閉
配件之貼附（例如，熔接）	打開	關閉
結束狀態	打開	關閉

因此，已考慮到工作表面真空及真空工具真空之任何組合可用以實現本發明之態樣。在一例示性態樣中，當存在製造表面時，工作表面真空保持打開。結果，工作表面真空可利用機械真空產生器，機械真空產生器可能更有效率，但與康達或文氏真空產生器不同的是需要起動或鬆弛時間。此外，與康達或文氏真空產生器通常產生之真空相比，機械真空產生器可能能夠在一較大區域上產生較大量的真空力。

區塊2612描述定位製造工具10以使得超音波熔接器200之遠端212鄰近第一配件之步驟。在此實例中，已考慮到意欲利用超音波熔接器200來接合第一配件及第二配件。因此，以用以在第一配件與第二配件之間施加超音波誘發之結合的方式定位超音波熔接器。

區塊2614描繪經由角狀物210施加超音波能量之步驟。超音波能量之施加用超音波熔接結合第一配件及第二配件。

雖然已識別了方法2600之各種步驟，但已考慮到可實施額外或更少步驟。此外，已考慮到方法2600之步驟可以任何次序執行且不限於所呈現之次序。

圖27描繪適合於實施本發明之具體實例之例示性操作環境，其大體上展示並指定為計算器件2700。計算器件2700僅為合適計算環境的一個實例，且不欲暗示關於本發明之用途或功能性之任何限制。計算器件2700亦不應被解譯為具有與所說明之模組/組件中之任一者或組合有關之任何相依性或要求。

具體實例可在電腦程式碼或機器可用指令之一般背景下加以描述，包括由電腦或其他機器（諸如，個人資料助理、行動電話或其他手持式器件）執行之諸如程式模組之電腦可執行指令。通常，包括常式、程式、物件、模組、資料結構及其類似者之程式模組指代執行特定任務或實施特定抽象資料類型之程式碼。具體實例可以多種系統組態來實行，包括手持式器件、消費型電子產品、通用電腦、特用計算器件等。具體實例亦可實行於分散式計算環境中，在該等環境中，任務係由經由一通信網路鏈接之遠端處理器件執行。

繼續參看圖27，計算器件2700包括直接或間接地耦接以下器件之匯流排2710：記憶體2712、一或多個處理器2714、一或多個呈現模組2716、輸入/輸出（I/O）埠2718、I/O模組2720及說明性電源供應器2722。匯流排2710表示可為一或多個匯流排（諸如，位址匯流排、資料匯流排或其組合）之事物。雖然為清楚起見用線來展示圖27之各種區塊，但實際上，描繪各種模組並非如此清晰，且以比喻方式，該等線可能更準確地為不明確且模糊的。舉例而言，可能將諸如顯示器件之呈現模組視為I/O模組。又，處理器具有記憶體。本發明之發明者認識到此係該項技術之本質，且重申圖27之圖僅說明可與一或多個具體實例相結合地使用之例示性計算器件。未對諸如「工作站」、「伺服器」、「膝上型電腦」、「手持式器件」等之類別加以區分，因為所有以上各種被認為在圖27之範疇內且指代「電腦」或「計算器件」。

計算器件2700通常包括多種電腦可讀媒體。以實例說明且非限制，電腦可讀媒體可包含：隨機存取記憶體（RAM）；唯讀記憶體（ROM）；電可抹除可程式化唯讀記憶體（EEPROM）；快閃記憶體或其他記憶體技術；CDROM、數位化通用光碟（DVD）或其他光學或全像媒體；磁性卡匣、磁帶、磁碟儲存器或其他磁性儲存器件，或可用以對所要資訊編碼且可由計算器件2700存取之任何其他媒體。

記憶體2712包括呈揮發性及/或非揮發性記憶體形式之非暫時性電腦儲存媒體。記憶體可為可移除的、非可移除的或兩者之組合。例示性硬體器件包括固態記憶體、硬碟機、光碟機等。計算器件2700包括自諸如記憶體2712或I/O模組2720之各種實體讀取資料之一或多個處理器。呈現模組2716將資料指示呈現給使用者或其他器件。例示性呈現模組包括顯示器件、揚聲器、列印模組、振動模組及其類似者。I/O埠2718允許計算器件2700以邏輯方式耦接至包括I/O模組2720之其他器件，該等器件中之一些可為內建的。說明性模組包括麥克風、鍵盤、輸入器件、掃描器、印表機、無線器件及其類似者。

額外配置、特徵、組合、子組合、步驟及其類似者被認為在所提供揭示內容內。因而，額外具體實例係固有地由所提供論述揭示。

10:製造工具 100:真空工具/拾取工具 102:真空產生器 103:入口 104:文氏真空產生器 106:康達效應（亦即，空氣放大器）真空泵 110:真空分配器 112:外部上表面 113:減少材料部分 114:內部上表面 115:加強部分 116:外部側表面 118:內部側表面 120:第一內部側表面 122:第二內部側表面 124:第三內部側表面 126:第四內部側表面 128:第一側邊 130:第二平行側邊 132:前緣 134:後緣 138:真空孔隙 140:真空分配腔室 142:鈍角 144:銳角 150:真空平板 152:內部平板表面 158:外部平板表面 159:杯狀物之下表面 160:孔隙 161:杯狀物 162:第一孔隙 169:偏移距離 170:非孔隙部分 200:超音波熔接器 210:超音波熔接角狀物 212:超音波熔接角狀物之遠端 214:凸緣 220:轉換器 240:偏置機構 300:耦接構件 302:內室 304:側壁凸緣 306:內側壁 402:第一真空部分 404:第二真空部分 406:第三真空部分 408:第四真空部分 410:第五真空部分 412:第六真空部分 2600:接合複數個製造配件之方法 2700:計算器件 2710:匯流排 2712:記憶體 2714:處理器 2716:呈現模組 2718:輸入/輸出（I/O）埠 2720:輸入/輸出（I/O）模組 2722:電源供應器

圖1根據本發明之具體實例描繪例示性真空工具之自上而下視圖。 圖2根據本發明之態樣描繪沿平行於圖1中之真空工具之切割線3-3之切割線的自前而後之透視切割圖。 圖3根據本發明之態樣描繪沿圖1之切割線3-3的真空工具的自前而後之視圖。 圖4根據本發明之態樣描繪如沿來自圖1之切割線3-3切割的真空產生器之聚焦視圖。 圖5根據本發明之態樣描繪包含複數個孔隙之例示性平板。 圖6至圖15根據本發明之態樣描繪平板中的各種孔隙變化。 圖16根據本發明之態樣描繪包含真空工具及超音波熔接器的製造工具之分解視圖。 圖17根據本發明之態樣描繪圖16中先前所描繪之製造工具的自上而下之透視圖。 圖18根據本發明之態樣描繪圖16中先前所描繪之製造工具的側面透視圖。 圖19根據本發明之態樣描繪包含六個離散真空分配器的製造工具之分解透視圖。 圖20根據本發明之例示性態樣描繪關於圖19先前所論述之製造工具的自上而下之透視圖。 圖21根據本發明之態樣描繪圖19之製造工具的側面透視圖。 圖22根據本發明之態樣描繪包含真空產生器及超音波熔接器之製造工具。 圖23根據本發明之態樣描繪圖22之製造工具的自上而下之透視圖。 圖24根據本發明之態樣描繪圖22之製造工具的側面透視圖。 圖25根據本發明之態樣描繪包含單一孔隙真空工具及超音波熔接器之製造工具的切割側面透視圖。 圖26根據本發明之態樣描繪用於利用包含真空工具及超音波熔接器之製造工具接合複數個製造配件之方法。 圖27描繪適合於實施本發明之具體實例之例示性計算器件。

159:杯狀物之下表面

160:孔隙

161:杯狀物

200:超音波熔接器

210:超音波熔接角狀物

212:超音波熔接角狀物之遠端

214:凸緣

220:轉換器

240:偏置機構

300:耦接構件

Claims (20)

1. 一種使用拾取工具轉移製造配件的方法，所述拾取工具包括多個獨立可操作的拾取力產生器以及配件接觸表面，所述方法包括： 在所述配件接觸表面產生拾取力以維持第一製造配件抵靠所述配件接觸表面； 使用所述拾取工具將所述第一製造配件自第一位置轉移至第二位置；以及 撤銷所述拾取力以將所述第一製造配件釋放於第二製造配件上。
2. 如申請專利範圍第1項所述的方法，其中所述配件接觸表面包括平板。
3. 如申請專利範圍第2項所述的方法，其中所述平板包括多個真空孔隙。
4. 如申請專利範圍第3項所述的方法，其中所述拾取力包括真空力。
5. 如申請專利範圍第1項所述的方法，更包括使用機器人將所述拾取工具轉移到所述第一製造配件所定位的位置，且所述機器人由計算器件指引。
6. 如申請專利範圍第1項所述的方法，更包括使用視覺系統定位所述第一製造配件。
7. 如申請專利範圍第1項所述的方法，其中所述拾取力橫越整個所述部件接觸表面而產生。
8. 如申請專利範圍第1項所述的方法，其中所述拾取力產生在所述配件接觸表面的一部分。
9. 如申請專利範圍第1項所述的方法，更包括將所述第一製造配件接附至所述第二製造配件。
10. 一種使用製造工具轉移及接附多個製造配件的方法，所述製造工具包括多個獨立可操作的拾取力產生器、配件接觸表面以及緊固器件，且所述方法包括： 在所述配件接觸表面產生拾取力以維持第一製造配件抵靠所述配件接觸表面； 使用所述製造工具將所述第一製造配件自第一位置轉移到第二位置； 撤銷所述拾取力以將所述第一製造配件釋放在第二製造件上； 將所述緊固器件定位成便於所述第一製造配件緊固至所述第二製造配件；以及 使用所述緊固器件將所述第一製造配件緊固至所述第二製造配件。
11. 如申請專利範圍第10項所述的方法，其中所述緊固器件包括黏著劑塗覆器。
12. 如申請專利範圍第10項所述的方法，其中所述緊固器件包括機械緊固器件。
13. 如申請專利範圍第10項所述的方法，其中所述緊固器件包括熔接器。
14. 如申請專利範圍第10項所述的方法，其中所述緊固器件包括壓力施加器。
15. 如申請專利範圍第10項所述的方法，其中所述緊固器件包括固化器件。
16. 如申請專利範圍第10項所述的方法，其中所述拾取力包括真空力。
17. 如申請專利範圍第10項所述的方法，更包括使用機器人將所述製造工具轉移到所述第一製造配件所定位的位置，且所述機器人由計算器件指引。
18. 一種組合拾取工具的方法，包括： 組合多個拾取力產生器使得所述多個拾取力產生器每一者獨立可操作的產生個別拾取力；以及 耦接所述多個拾取力產生器至配件接觸表面，使所述多個拾取力產生器的一或數個可經操作而產生鄰近所述配件接觸表面的拾取力。
19. 如申請專利範圍第18項所述的方法，更包括將緊固工具耦接至所述拾取工具，其中所述緊固工具可操作的用於將數個製造配件緊固在一起。
20. 如申請專利範圍第18項所述的方法，其中所述緊固工具包括黏著劑塗覆器、機械緊固器、熔接器、壓力施加器或固化器件。

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