TWI551968B - 電動夾爪的驅動裝置及其驅動方法 - Google Patents

電動夾爪的驅動裝置及其驅動方法 Download PDF

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Description

電動夾爪的驅動裝置及其驅動方法
本發明係與電動夾爪的驅動技術有關，特別是指一種不需給觸發信號命令電動夾爪執行新的動作指令的電動夾爪的驅動裝置及其驅動方法。
隨著工業自動化發展，電動夾爪的應用及需求日益增加，傳統電動夾爪的驅動方式是藉由驅動裝置接收使用者預設或輸入的動作指令，而在執行動作指令前，驅動裝置會接收到觸發信號，如此驅動裝置才輸出動作指令給電動夾爪，來改變電動夾爪的動作方向。
但這種方式，不僅讓驅動裝置的電路走線複雜，且容易讓電動夾爪發生誤動作，例如，電動夾爪在動作中，又接收到新的動作指令，或者電動夾爪已是打開或夾合狀態時，又要其執行打開或夾合動作。
有鑑於上述缺失，本發明的目的在於提供一種無需藉由觸發命令告知電動夾爪執行動作指令的電動夾爪的驅動裝置及其驅動方法，其係藉由電動夾爪的實際動作狀態的狀態信號、動作指令及回授信號的綜合邏輯判斷，以確認電動夾爪為閒置且新的動作指令與目前電動夾爪的動作狀態不同，來控制電動夾爪執行新的動作。如此，驅動裝置就不需要設置電動夾爪的觸發電路。
為達成上述目的，本發明的驅動方法係用於電動夾爪的驅動裝置。驅動方法包括下列步驟：首先，提供一狀態信號，狀態信號係依據電動夾爪的動作狀態產生；接著，在狀態信號屬於閒置時，接收一動作指令及偵測電動夾爪的動作的一回授信號；最後，在動作指令與回授信號對應電動夾爪的動作為不一致時，輸出動作指令。
為了達成上述目的，本發明的電動夾爪驅動裝置包括一邏輯單元及一處理單元。邏輯單元包括一狀態偵測端、一指令輸入端、一回授端及一邏輯輸出端。狀態偵測端係依據電動夾爪的動作狀態產生一狀態信號。指令輸入端接收一動作指令。動作指令係驅動電動夾爪執行一動作。處理單元包括兩輸入端及一輸出端。處理單元的兩輸入端分別連接邏輯單元的指令輸入端及邏輯輸出端。處理單元的輸出端連接邏輯單元的回授端。其中，邏輯單元的回授端係依據該電動夾爪的一動作產生一回授信號。邏輯單元在狀態信號屬於電動夾爪的閒置狀態時，邏輯單元判斷回授信號及動作指令對應電動夾爪的動作為不一致時，處理單元輸出動作指令。
如此，本發明的電動夾爪的驅動裝置及其驅動方法係不需要設置觸發信號的相關電路及邏輯。
有關本發明所提供之電動夾爪的驅動裝置及其驅動方法的組成、步驟、特點、或運作方式，將於後續的實施方式詳細說明中予以描述。然而，在本發明領域中具有通常知識者應能瞭解，該等詳細說明以及實施本發明所列舉的特定實施例，僅係用於說明本發明，並非用以限制本發明之專利申請範圍。
10‧‧‧驅動裝置
11‧‧‧邏輯單元
111‧‧‧狀態偵測端
112‧‧‧指令輸入端
113‧‧‧回授端
114‧‧‧邏輯輸出端
115‧‧‧及閘
116‧‧‧互斥或閘
13‧‧‧處理單元
15‧‧‧計時器
151‧‧‧及閘
152‧‧‧計時元件
153‧‧‧比較元件
154‧‧‧週期暫存元件
155‧‧‧第一閂鎖
156‧‧‧第二閂鎖
17、21‧‧‧正反器
171‧‧‧指令輸出端
20‧‧‧電動夾爪
SS‧‧‧狀態信號
SN、SO‧‧‧動作指令
SC‧‧‧回授信號
ST‧‧‧觸發信號
S31-S36‧‧‧步驟
第1圖是本發明的電動夾爪及驅動裝置的組成方塊圖。
第2圖是本發明的電動夾爪、正反器及驅動裝置的組成方塊圖。
第3圖是第1圖中驅動裝置的計時器的組成方塊圖。
第4圖是本發明的驅動裝置的狀態信號、動作指令及回授信號的電壓準位的時序圖。
第5圖是本發明的電動夾爪的驅動裝置的驅動方法的步驟流程圖。
以下，茲配合各圖式列舉對應之較佳實施例來對本發明的電動夾爪的驅動裝置及其驅動方法的組成構件、執行步驟及達成功效來說明。然各圖式中電動夾爪的驅動裝置及其驅動方法的構件、步驟順序及外觀僅用來說明本發明的技術特徵，而非對本發明構成限制。
如第1圖所示，本發明的電動夾爪20的驅動裝置10包括一邏輯單元11及一處理單元13。於此實施例中，處理單元13包括一計時器15及一正反器17。
邏輯單元11包括一狀態偵測端111、一指令輸入端112、一回授端113及一邏輯輸出端114。狀態偵測端111用以依據電動夾爪20的動作狀態產生一狀態信號SS，實務中，如第2圖，狀態偵測端111可透過一正反器21來取得電動夾爪20的動作狀態及產生此狀態信號SS，但狀態信號SS還有其他產生的方式，且為業界所週知，故不以第2圖所述為限。其中，電動夾爪20的動作狀態包括動作中狀態及閒置狀態，動作中狀態表示電動夾爪20正在執行動作指令規畫的動作， 閒置狀態表示電動夾爪20沒有在運作或動作指令已執行完畢。指令輸入端112用以接收一動作指令SN，動作指令SN是驅動裝置10預先規劃或操作者輸入給驅動裝置10的動作，且用以驅動電動夾爪20執行一動作。
請續參照第1圖，計時器15包括一輸入端及一輸出端。計時器15的輸入端連接邏輯單元11的邏輯輸出端114。
正反器17包括兩輸入端及一指令輸出端171。正反器17的兩輸入端分別連接邏輯單元11的指令輸入端112及計時器15的輸出端。正反器17的指令輸出端171連接邏輯單元11的回授端113，其中，邏輯單元11的回授端113係依據電動夾爪20的一動作產生一回授信號SC。
其中，邏輯單元11在狀態信號SS屬於電動夾爪20的閒置狀態時，邏輯單元11比較及判斷回授信號SC及動作指令SN對應該電動夾爪20的動作是否一致，回授信號SC對應的動作與動作指令SN對應的動作是否一致藉由下述說明來解釋，若回授信號SC顯示電動夾爪20的動作為打開(夾合)，動作指令SN對應電動夾爪20的動作為夾合(打開)，這樣就符合動作不一致判斷；反之，若回授信號SC及動作指令SN對應電動夾爪20的動作都是打開或夾合，這樣就符合動作一致的判斷。
若動作一致，邏輯單元11就不會觸發處理單元13的計時器15及正反器17，換言之，處理單元13不會輸出動作指令SO。
若動作不一致，邏輯單元11的邏輯輸出端114輸出一計時觸發信號ST給計時器15，以使計時器15開始計時，並在計時器15的計時時間到時，計時器15觸發正反器17，而使正反器17接收指令輸入端112傳送的新的動作指令SN， 並將新的動作指令SO輸出至指令輸出端171，如此，電動夾爪20就依據新的動作指令SO改變動作方向。
於此實施例中，邏輯單元11包括一及閘115及一互斥或閘116。及閘115的一輸出端是邏輯單元11的邏輯輸出端114。及閘115的一輸入端連接互斥或閘116的輸出端。及閘115的另一輸入端是邏輯單元11的狀態偵測端111，本實施例中，及閘115的另一輸入端還有一反向器，用以將狀態信號SS作準位反向處理，但實際上，若邏輯判斷方式改變，反向器也可以被省略，故及閘115的另一端係不以有反向器為限。互斥或閘116的兩輸入端分別是邏輯單元11的指令輸入端112及回授端113，且判斷回授信號SC及動作指令SN對應電動夾爪20的動作是否一致。
雖然，本實施例的邏輯單元11是以及閘115及互斥或閘116的組合為例，但實務中，邏輯單元11也由更多的邏輯元件(或閘、及閘、反及閘、互斥或閘等)組成相同的判斷邏輯，因此，邏輯單元11不以本實施例所述為限。
如第3圖所示，計時器15包括一及閘151、一計時元件152、一比較元件153、一週期暫存元件154、一第一閂鎖155及一第二閂鎖156。計時器15的及閘151接收邏輯單元11輸出的計時觸發信號，並觸發計時元件152，使計時元件152開始累加計時，實務中，計時元件152可視為暫存器，接著，比較元件153比較計時元件152累加計時的一累加數值及週期暫存元件154內存的一預定數值，在累加數值等於預定數值時，比較元件153輸出信號給第一及第二閂鎖155、156，然後，第一閂鎖155重置計時器15的累加數值，即使計時元件152累加數值歸零，第二閂鎖156則觸發正反器17。本實施例所述的元件係可由多個邏輯元件組成或 由多個主、被動元件組成，甚至藉由軟體方式達成，但這些技術都是業界所週知，於此不作贅述。
由於，本發明的電動夾爪的驅動裝置係可藉由邏輯單元來判斷電動夾爪的狀態，並依據電動夾爪的目前狀態判斷是否輸出新的動作指令，因此，本發明的電動夾爪的驅動裝置係不需要額外的觸發電路(邏輯)信號及時序規畫邏輯來驅動電動夾爪。
此外，處理單元的計時器是為了延遲輸出新的動作指令，以避免電動夾爪在兩個動作指令切換過程中產生的雜訊造成動作錯誤，因此，計時器也可被視為是濾波器。又，如果兩個動作切換不會有上述的雜訊，因此，處理單元可僅是一個正反器，而計時器(濾波器)可以被省略，所以，邏輯單元直接觸發處理單元的正反器而輸出動作指令。所以，處理單元係不以本實施例所述為限，也可由其他能被邏輯單元觸發而輸出的元件組成。
如第4圖所示，假設狀態信號SS、回授信號SC及動作指令SN分別以電壓準位為例，電動夾爪為閒置狀態時狀態信號SS屬於低準位，電動夾爪不是閒置狀態時，狀態信號SS屬於高準位，電動夾爪打開的指令是高準位，電動夾爪夾合的指令是低準位。於此實施例中，狀態信號SS為低準位時就判斷電動夾爪屬於閒置，反之，狀態信號SS為高準位時則判斷電動夾爪不屬於閒置。
當電動夾爪的狀態信號SS屬於低準位(閒置狀態)，邏輯單元接收要電動夾爪夾合的動作指令SN(低準位)，動作指令SN從高準位變成低準位，此時回授信號SC(高準位)顯示電動夾爪屬於打開的狀態，動作指令SN與回授信號SN對應的動作不一致，邏輯單元係觸發處理單元延遲輸出動作指令，如此，回授信 號SN會從高準位變成低準位，表示電動夾爪在改變方向，而狀態信號SS從低準位變成高準位，直到動作指令執行完畢後，狀態信號SS才變回閒置狀態。
此外，除了第4圖繪示的時序圖外，狀態信號SS、回授信號SC及動作指令SN還包括另外三種時序，隨後詳述。當電動夾爪的狀態信號屬於低準位(閒置狀態)，邏輯單元接收要電動夾爪打開的動作指令(高準位)及電動夾爪屬於夾合的回授信號(低準位)時，動作指令與回授信號對應的動作不一致，邏輯單元係觸發處理單元延遲輸出動作指令。
當電動夾爪的狀態信號屬於低準位(閒置狀態)，邏輯單元接收要電動夾爪打開的動作指令(高準位)及電動夾爪屬於打開的回授信號(高準位)時，邏輯單元係不會觸發處理單元，所以，處理單元不會輸出動作指令。
又，當電動夾爪的狀態信號SS屬於低準位(閒置狀態)，邏輯單元接收要電動夾爪夾合的動作指令(低準位)及電動夾爪屬於夾合的回授信號(低準位)時，邏輯單元係不會觸發處理單元，所以，處理單元不會輸出動作指令。
本實施例中，邏輯單元主要是在電動夾爪為閒置狀態，且回授信號及動作指令對應電動夾爪的動作相反時，邏輯單元才會觸發處理單元而輸出動作指令。因此，邏輯單元的組成也可以是其他邏輯元件組成，且邏輯元件數量也不以本實施例所述為限，又邏輯單元對信號及指令的電壓準位判斷邏輯也不以本實施例所述為限。
如第5圖所示，本發明的電動夾爪的驅動方法包括下列步驟：首先，執行步驟S31：提供一狀態信號，狀態信號係依據電動夾爪的動作狀態產生；接著，執行步驟S32：判斷狀態信號是否屬於閒置，若不是，表示電動夾爪在運動中，也就是電動夾爪正在執行前次的動作指令，因此，執 行結束步驟，故不輸出新的動作指令給電動夾爪。其中，步驟S31中狀態信號的產生技術已為業界所週知，於此不作贅述。
若是，表示在電動夾爪屬於閒置狀態或沒有在運動，則執行步驟S33：接收動作指令及偵測電動夾爪的動作的一回授信號。其中，偵測電動夾爪的回授信號可以是持續偵測或者在有新的動作指令時才進行偵測。
回授信號與電動夾爪的動作狀態有關。其中，動作指令包括電動夾爪的張開(open)動作及夾合(close)動作。回授信號是回授電動夾爪的動作方向，電動夾爪的動作方向有兩種，這兩種也與電動夾爪的張開動作及夾合動作有關。
接著，執行步驟S34：比較動作指令及回授信號，並執行步驟S35：判斷動作指令及回授信號分別對應電動夾爪的動作是否一致？其中，動作一致是指動作指令及回授信號對應電動夾爪的動作都屬於打開或夾合，動作不一致是指動作指令及回授信號對應電動夾爪的動作是不同的，或者相同地動作但程度不同，例如回授信號顯示電動夾爪為打開，動作指令也要電動夾爪打開，但打開的程度大於回授信號對應的程度。
若是一致，表示回授信號對應的電動夾爪的動作方向與新的動作指令對應的電動夾爪的動作方向相同，例如，新的動作指令是對應電動夾爪執行張開(或夾合)動作，而回授信號表示電動夾爪目前動作也是張開(或夾合)動作，接著執行結束步驟，而不輸出動作指令。
若不一致，表示回授信號對應電動夾爪的動作方向與新的動作指令對應電動夾爪的動作方向相反，例如，新的動作指令是對應電動夾爪執行張開(或夾合)動作，而回授信號表示電動夾爪目前動作是夾合(或張開)，因此，執 行步驟S36：延遲一時間後輸出動作指令給電動夾爪，以使電動夾爪改變運動方向。
最後，再次強調，本發明於前揭實施例中所揭露的構成元件，僅為舉例說明，並非用來限制本案之範圍，其他等效元件的替代或變化，亦應為本案之申請專利範圍所涵蓋。
10‧‧‧驅動裝置
11‧‧‧邏輯單元
111‧‧‧狀態偵測端
112‧‧‧指令輸入端
113‧‧‧回授端
114‧‧‧邏輯輸出端
115‧‧‧及閘
116‧‧‧互斥或閘
13‧‧‧處理單元
15‧‧‧計時器
17‧‧‧正反器
171‧‧‧指令輸出端
20‧‧‧電動夾爪
SS‧‧‧狀態信號
SN、SO‧‧‧動作指令
SC‧‧‧回授信號
ST‧‧‧觸發信號

Claims (8)

  1. 一種電動夾爪的驅動裝置，包括：一邏輯單元，包括一狀態偵測端、一指令輸入端、一回授端及一邏輯輸出端，該狀態偵測端係依據該電動夾爪的動作狀態產生一狀態信號，該指令輸入端接收一動作指令，該動作指令係驅動該電動夾爪執行一動作；及一處理單元，包括兩輸入端及一輸出端，該處理單元的兩輸入端分別連接該邏輯單元的指令輸入端及邏輯輸出端，該處理單元的輸出端連接該邏輯單元的回授端，其中，該邏輯單元的回授端係依據該電動夾爪的一動作產生一回授信號，該邏輯單元在該狀態信號屬於該電動夾爪的閒置狀態時，該邏輯單元判斷該回授信號及該動作指令對應該電動夾爪的動作為不一致時，該處理單元輸出該動作指令。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的電動夾爪的驅動裝置，其中，該邏輯單元包括一及閘及一互斥或閘，該及閘的一輸出端係該邏輯單元的邏輯輸出端，該及閘的一輸入端連接該互斥或閘的一輸出端，該及閘的另一輸入端係該邏輯單元的狀態偵測端，該互斥或閘的兩輸入端分別係該邏輯單元的指令輸入端及回授端，且判斷該回授信號及該動作指令對應該電動夾爪的動作是否一致。
  3. 如申請專利範圍第1項所述的電動夾爪的驅動裝置，其中，該處理單元包括一計時器及一正反器，該計時器連接該邏輯單元的邏輯輸出端，該正反器的兩輸入端連接該計時器及該邏輯單元的指令輸入端，該正反器的輸出端連接該邏輯單元的回授端，且用以輸出該動作指令。
  4. 如申請專利範圍第3項所述的電動夾爪的驅動裝置，其中，該計時器係使該正反器延遲輸出該動作指令。
  5. 如申請專利範圍第3項所述的電動夾爪的驅動裝置，其中，該計時器包括一及閘、一計時元件、一比較元件、一週期暫存元件、一第一閂鎖及一第二閂鎖，該計時器的及閘接收邏輯單元輸出的計時觸發信號，並觸發該計時元件，使該計時元件開始累加計時，該比較元件比較計時元件累加計時的一累加數值及週期暫存元件內存的一預定數值，在該累加數值等於該預定數值時，該比較元件輸出信號給該第一及第二閂鎖，該第一閂鎖重置該計時元件的累加數值，該第二閂鎖則觸發該正反器。
  6. 一種驅動方法，用於一電動夾爪的一驅動裝置，該驅動方法包括下列步驟：提供一狀態信號，該狀態信號係依據該電動夾爪的動作狀態產生；在該狀態信號屬於閒置時，接收一動作指令及偵測該電動夾爪的動作的一回授信號；及在該動作指令與該回授信號對應該電動夾爪的動作為不一致時，輸出該動作指令。
  7. 如申請專利範圍第6項所述的驅動方法，其中，在該動作指令與該回授信號對應該電動夾爪的動作為一致時，不輸出該動作指令。
  8. 如申請專利範圍第6項所述的驅動方法，更包括在該動作指令與該回授信號對應該電動夾爪的動作不一致時，延遲一時間後輸出該動作指令。
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