TWI664128B

TWI664128B - 振動送料平台系統

Info

Publication number: TWI664128B
Application number: TW107143532A
Authority: TW
Inventors: Wen-Hsiang Hsieh; 謝文祥
Original assignee: National Formosa University; 國立虎尾科技大學
Priority date: 2018-12-04
Filing date: 2018-12-04
Publication date: 2019-07-01
Also published as: TW202021885A

Abstract

本發明係包括一基座、一控制部、複數驅動部、複數連桿部及一送料平台部。複數驅動部概呈120度分佈設於基座上。每一驅動部具有兩支撐結構及一直線往復振動輸出結構；複數驅動部分別連結基座與複數連桿部；送料平台部具有複數側邊部，每一連桿部與對應之側邊部連結，構成平行四連桿機構。控制部啟動直線往復振動輸出結構產生往復振動，經連桿部傳遞至送料平台部；使工作表面可平移振動，而用以承載並輸送一物料。故，本案兼具往復振動可被放大，各驅動部可獨立控制產生特定之平移效果或運動方向等優點。

Description

振動送料平台系統

本發明係有關一種振動送料平台系統，尤指一種兼具往復振動可被放大，各驅動部可獨立控制產生特定之平移效果或運動方向之振動送料平台系統。

送料機(Conveyor；feeder)為一種可依指定路徑連續或間歇的輸送物料之機器。而振動送料機則使用往復裝置(Oscillating device)間歇的輸送物料，振動送料機利用振動來進行分類、定向及分離等作業，為常用之自動送料裝置。振動送料機與一般輸送帶的區別，在於它的送料槽並非連續隨零件一起前進，而是只產生間歇之往復振動，使零件與送料槽產生滑動，而往前推進。它不只被廣泛應用於化工、食品工業、及礦業等大體積材料之輸送，也適合積體電路(IC)封裝測試、電子零件，及機械五金等各種小型零件之輸送。除此之外，振動送料機具有構造簡單、可定向排列零件，及可處理高溫與小體積物料等優點，為自動化生產線上不可或缺的重要組件。送料機依零件與軌道之相對運動方式可分為直進(Inline)式和圓盤(Bowl)式兩種。圓盤式送料機(振動盤)的振動頻率高而振幅小，被應用於小型物料篩選、分類、定向及去皮等短距離輸送作業。而直線振動送料機因振動頻率低而振幅大，被應用於長距離輸送。有關3自由度之並聯平台方面，克拉維爾(Clavel)於1990年提出三角型(Delta)平台，並申請專利(即美國專利4976582號)。它具有3個XYZ平移，移動平台為純平移運動而無旋轉，極適合做為加工平台或帶動刀具加工，應用範圍相當廣泛。另外，艾波比(ABB)公司之型號為IRB360的四軸型機械手臂，除了X、Y、及Z方向三自由度運動外，在上側固定平台加裝一旋轉軸，使其運動具有四自由度。又，日本發那科(Fanuc)公司也開發了型號為M-3iA之六軸機械臂，它在移動平台上，安裝三個旋轉軸的致動器，而具有六運動自由度。並將旋轉軸改為線性驅動，被廣泛應用於德而塔(Delta)型之三維(3D)印表機。除此之外，它也被應用於外科手術與電子元件的高精度裝配作業。然而，現有之3自由度的並聯平台設計，例如克拉維爾(Clavel)之美國專利4976582號設計，其三角形平台之三側設有三個可產生旋轉運動之驅動器，再向外延伸出連桿組，此設計產生之運動(或往復振動)並無放大效果，因而不適用於電驅動之送料平台。有鑑於此，必須研發出可解決上述習用缺點之技術。

本發明之目的，在於提供一種振動送料平台系統，其兼具往復振動可被放大，各驅動部可獨立控制產生特定之平移效果或運動方向等優點。特別是，本發明所欲解決之問題係在於現有之3自由度之並聯平台設計，其三角形之送料平台之三側設有三個可產生旋轉運動之驅動器，再向外延伸出連桿組，但是，所產生之運動(或往復振動)並無放大效果等問題。解決上述問題之技術手段係提供一種振動送料平台系統，其包括：一基座，係具有至少三個第一固定部及三個第二固定部；一控制部；至少三組驅動部，該每一驅動部係具有一第一支撐結構、一第二支撐結構及一直線往復振動輸出結構；該第一支撐結構係一端連結相對應之該第一固定部；該第二支撐結構係一端並聯該第一支撐結構之另端及該直線往復振動輸出結構之一端，並聯處被定義為一振動輸入點；該直線往復振動輸出結構之另端係連結該第二固定部；該控制部係分別電性連結該三個直線往復振動輸出結構；至少三組連桿部，係分別設於該三組驅動部上，該每組連桿部係包括一對縱向桿及一橫向桿；該對縱向桿互呈平行，並分別以一端樞接於該橫向桿的兩端，該橫向桿具有一樞接部；該樞接部係樞接該第二支撐結構之另端；一送料平台部，係具有一工作表面及至少三組平台樞接結構；該至少三組平台樞接結構係對應該至少三組連桿部，而平均分佈於該送料平台部週緣，該每組平台樞接結構係具有兩個樞接件，分別用以樞接相對應之該對縱向桿的另端；藉此，該控制部係用以啟動而使該複數個直線往復振動輸出結構其中至少一者產生往復振動，並經該振動輸入點朝相對應之該第一支撐結構、該第二支撐結構及該連桿部，傳遞至該送料平台部；使該工作表面可平移振動，而用以承載並輸送一物料。本發明之上述目的與優點，不難從下述所選用實施例之詳細說明與附圖中，獲得深入瞭解。茲以下列實施例並配合圖式詳細說明本發明於後：

參閱第1A、第1B、第2及第4圖，本發明係為一振動送料平台系統，其包括：一基座10，係具有至少三個第一固定部11及三個第二固定部12。一控制部20。至少三組驅動部30，該每一驅動部30係具有一第一支撐結構31、一第二支撐結構32及一直線往復振動輸出結構33。該第一支撐結構31係一端連結相對應之該第一固定部11；該第二支撐結構32係一端並聯該第一支撐結構31之另端及該直線往復振動輸出結構33之一端，並聯處被定義為一振動輸入點PI；該直線往復振動輸出結構33之另端係連結該第二固定部12；該控制部20係分別電性連結該三個直線往復振動輸出結構33。至少三組連桿部40，係分別設於該三組驅動部30上，該每組連桿部40係包括一對縱向桿41及一橫向桿42。該對縱向桿41互呈平行，並分別以一端樞接於該橫向桿42的兩端，該橫向桿42具有一樞接部421；該樞接部421係樞接該第二支撐結構32之另端。一送料平台部50，係具有一工作表面51及至少三組平台樞接結構52。該至少三組平台樞接結構52係對應該至少三組連桿部40，而平均分佈於該送料平台部50週緣，該每組平台樞接結構52係具有兩個樞接件521，分別用以樞接相對應之該對縱向桿41的另端。藉此，該控制部20係用以啟動而使該複數個直線往復振動輸出結構33其中至少一者產生往復振動，並經該振動輸入點PI朝相對應之該第一支撐結構31、該第二支撐結構32及該連桿部40，傳遞至該送料平台部50；使該工作表面51可平移振動(參閱第3A及第3B圖，朝左側與右側來回平移振動)，而用以承載並輸送一物料90(參閱第4及第5圖)。實務上，該每一第二固定部12可為立體結構。該第一支撐結構31可為板片彈簧者。該第二支撐結構32係對應該第一支撐結構31，而可為板片彈簧。該直線往復振動輸出結構33係選自由壓電式致動器、電磁式致動器、積層型壓電致動器及機械式致動器所組成之群。該送料平台部50係具有至少三個側邊部50A，該三個側邊部50A係對應該至少三組平台樞接結構52，彼此間隔120度而平均分佈於該送料平台部50週緣，該每組平台樞接結構52係分別位於相對應之該側邊部50A上。該每組連桿部40及該每一側邊部50A係構成平行四連桿機構，並與該送料平台部50之間互呈傾斜(具有一傾斜角θ)。本發明之重點在於該送料平台部50係為3自由度之並聯平台，以3個積層型壓電致動器(亦即該直線往復振動輸出結構33)加以驅動，再透過位移放大機構(亦即該連桿部40與該側邊部50A構成之平行四連桿機構)推動該送料平台部50在水平面產生往復平移運動，及在高度方向(參閱第5圖)產生平移運動，使物料90可在該送料平台部50(亦即該工作表面51)上產生相對滑動，因而可使所輸送之該物料90在該送料平台部50上，依指定速度與方向進行平面輸送，甚至物送輸送路徑可為任意之平面曲線。因為有3個獨立輸入，可訂定輸送效率、輸送方向、及定位精度為目標函數，找出滿足輸送需求之驅動軌跡。再者，因並聯平台具有高剛性、高精度、高速度、及逆向運動學為求解容易(控制容易)等優點，可應用於微小零件精密輸送或高速輸送。本發明之優點及功效係如下所述： [1] 往復振動可被放大。由於本案設有至少三個連桿部，而此送料平台部與相連之連桿部(含兩個平行之縱向桿及一橫向桿)形成平行四連桿機構，當往復振動由此平行四連桿機構之底部的橫向桿輸入時，係經此平行四連桿機構放大傳遞至該送料平台部。故，往復振動可被放大。 [2] 各驅動部可獨立控制產生特定之平移效果或運動方向。由於本案之驅動部至少有三個，且可分別控制，而可產生特定之平移效果。特別是，當各驅動部之振動頻率、振幅或其他參數不同時，會影響對物料之移動速度、運動方向及分佈。故，各驅動部可獨立控制產生特定之平移效果或運動方向。以上僅是藉由較佳實施例詳細說明本發明，對於該實施例所做的任何簡單修改與變化，皆不脫離本發明之精神與範圍。

10‧‧‧基座

11‧‧‧第一固定部

12‧‧‧第二固定部

20‧‧‧控制部

30‧‧‧驅動部

31‧‧‧第一支撐結構

32‧‧‧第二支撐結構

33‧‧‧直線往復振動輸出結構

40‧‧‧連桿部

41‧‧‧縱向桿

42‧‧‧橫向桿

21‧‧‧樞接部

50‧‧‧送料平台部

50A‧‧‧側邊部

51‧‧‧工作表面

52‧‧‧平台樞接結構

521‧‧‧樞接件

90‧‧‧物料

PI‧‧‧振動輸入點

θ‧‧‧傾斜角

第1A圖係本發明之示意圖第1B圖係第1A圖之其他角度之示意圖第2圖係第1圖之部分結構之示意圖第3A圖係第2圖之振動狀態一之示意圖第3B圖係第2圖之振動狀態二之示意圖第4圖係本發明之靜止時之示意圖第5圖係本發明之振動時之示意圖

Claims

一種振動送料平台系統，係包括：一基座，係具有至少三個第一固定部及三個第二固定部；一控制部；至少三組驅動部，該每一驅動部係具有一第一支撐結構、一第二支撐結構及一直線往復振動輸出結構；該第一支撐結構係一端連結相對應之該第一固定部；該第二支撐結構係一端並聯該第一支撐結構之另端及該直線往復振動輸出結構之一端，並聯處被定義為一振動輸入點；該直線往復振動輸出結構之另端係連結該第二固定部；該控制部係分別電性連結該三個直線往復振動輸出結構；至少三組連桿部，係分別設於該三組驅動部上，該每組連桿部係包括一對縱向桿及一橫向桿；該對縱向桿互呈平行，並分別以一端樞接於該橫向桿的兩端，該橫向桿具有一樞接部；該樞接部係樞接該第二支撐結構之另端；一送料平台部，係具有一工作表面及至少三組平台樞接結構；該至少三組平台樞接結構係對應該至少三組連桿部，而平均分佈於該送料平台部週緣，該每組平台樞接結構係具有兩個樞接件，分別用以樞接相對應之該對縱向桿的另端；藉此，該控制部係用以啟動而使該複數個直線往復振動輸出結構其中至少一者產生往復振動，並經該振動輸入點朝相對應之該第一支撐結構、該第二支撐結構及該連桿部，傳遞至該送料平台部；使該工作表面可平移振動，而用以承載並輸送一物料；其中：該第一支撐結構係為板片彈簧；該第二支撐結構係對應該第一支撐結構，而為板片彈簧；該直線往復振動輸出結構係選自由壓電式致動器、電磁式致動器、積層型壓電致動器及機械式致動器所組成之群；該送料平台部係具有至少三個側邊部；該三個側邊部係對應該至少三組平台樞接結構，彼此間隔120度而平均分佈於該送料平台部週緣；該每組平台樞接結構係分別位於相對應之該側邊部上；該每組連桿部及該每一側邊部係構成平行四連桿機構。
如申請專利範圍第1項所述之振動送料平台系統，其中，該每一第二固定部係為立體結構。
如申請專利範圍第1項所述之振動送料平台系統，其中，該平行四連桿機構係與該送料平台部之間互呈傾斜。