TWM459745U - 多軸機械加工系統 - Google Patents

Description

多軸機械加工系統

本創作係與加工機械有關，更詳而言之，係指一種易於製造與維修之多軸機械加工系統。

按，習用所知鞋子之製造，當一鞋面與一內底透過車縫方式予以連結後，必須再於鞋面與內底之周邊塗佈黏膠來與一鞋底黏結，而在上膠之前為了增加黏結效用，會先行於預備塗膠之部位予以適當的打粗，藉由將鞋表面磨粗，使黏膠將鞋面與鞋底黏結時有較佳之咬合力，提昇鞋子之品質；而，該等打磨與上膠之動作，乃是透過習用一種六軸向活動機具(如機械手臂)操控帶動著鞋體移位，受固定於轉台上之打磨與上膠機具進行加工動作，因該活動機具係由日本製造，乃以單一手臂進行多軸向之運動操作方式，不但機具之售價昂貴而且維修不易，如果機具發生故障甚至必須千里迢迢送回原廠，耗費時間與精力，並也使加工成本居高不下，影響產業競爭力。

本案創作人鑑於上述六軸向活動機具價格昂貴、維修不易所衍生的各項缺點，乃亟思加以改良創新，並經多年苦心孤詣潛心研究後，終於成功研發完成本件多軸機械加工系統。

本創作之目的即在於提供一種多軸機械加工系統，其具有數個不同軸向加工手臂，得進行多軸向之旋轉以及各自之加工動作，使各個不同軸向加工手臂可各自維修與更換，能徹底解決習用之六軸向活動機具售價昂貴與維修不易之缺弊。

可達成上述創作目的之多軸機械加工系統，包括有：一輸送與程式呼叫裝置，係於其一端設置輸送待加工鞋體之輸送帶貫穿通過，並於該輸送帶中間位置上方設置光學攝影機，該光學攝影機能擷取待加工鞋體之圖像輪廓，並將圖像輪廓傳輸至控制器，使該控制器呼叫出相對應之鞋體輪廓加工程式，進行動作之操控；一多向移動裝置，係設置於輸送帶側邊，亦受控制器驅動以三工作臂形成三軸分離式控制移動以提供夾取機構於Z軸軸向作三維輪廓加工移動；一多向轉動裝置，係設置於輸送帶與多向移動裝置側邊，亦以三轉台形成三軸分離式控制的轉動以提供加工裝置於多向轉動裝置的Z軸軸向對鞋體底部輪廓作加工移動。

請參閱圖1，本創作所提供之多軸機械加工系統，主要包括有：一輸送與程式呼叫裝置1、一多向移動裝置2以及 一多向轉動裝置3所組構而成。

該輸送與程式呼叫裝置1係於其一端設置輸送待加工鞋體13之輸送帶11貫穿通過，並於該輸送帶11中間位置上方設置光學攝影機12，該光學攝影機12能擷取待加工鞋體13之圖像輪廓，並將圖像輪廓傳輸至控制器14(Controller)，使該控制器14呼叫出相對應之鞋體輪廓加工程式，進行動作之操控；進一步的該輸送與程式呼叫裝置1之周圍設有感測器15，當載台211(platform)之X軸工作臂213(1st Robotic arm)、Y軸工作臂222(2nd Robotic arm)進行位移時，有異物或人員進入輸送與程式呼叫裝置1之範圍時，則感測器15產生命令告知控制器14，停止X軸工作臂213、Y軸工作臂222動作，以保護輸送與程式呼叫裝置1及人員安全；該光學攝影機12(CCD Webcam)係設於該輸送與程式呼叫裝置1上，並位於該輸送帶11其上端適當處，該光學攝影機12能擷取待加工鞋體13之圖像輪廓轉變為數位訊號後，傳送至與該光學攝影機12連接之該控制器14；而該控制器14係設於該輸送與程式呼叫裝置1上，當其接收到由該光學攝影機12傳出之數位訊號後，會呼叫出相對應之鞋體輪廓加工程式，並適時地進行對該多向移動裝置2的X軸工作臂213、Y軸工作臂222、Z軸工作臂232、夾取機構24(Claw)以及該多向轉動裝置3的打磨加工機33(milling)或 噴膠加工機34(glue inserter)進行動作操控。

如圖2所示，該多向移動裝置2係設置於輸送帶11側邊，亦受控制器14驅動以三工作臂形成三軸分離式控制移動以提供夾取機構24於Z軸軸向作三維輪廓加工移動；該多向移動裝置2係以三工作臂與一夾取機構24形成三軸分布與夾取功能，以提供不同三軸向之位置移動。該多向移動裝置2係為一包含Y軸工作臂222的X軸工作臂213，該X軸工作臂213具有受控制器14操控之一X軸控制體212，X軸工作臂213底端固定於載台211上，其後，使Y軸控制體221滑設於X軸工作臂213上，當X軸控制體212受控制器14操控能使Y軸控制體221沿著X軸工作臂213同時沿著載台211的X軸軸向移動；該載台211係具有預定大小與高度尺寸，設於該輸送與程式呼叫裝置1之另一端；該Y軸工作臂222係固接於Y軸控制體221上，而該Y軸工作臂222上設置有一受控制器14操控之一Z軸控制體231，當Y軸控制體221受控制器14操控能使Z軸控制體231沿著Y軸工作臂222同時沿著載台211的Y軸軸向移動；該Z軸工作臂232係固接於Z軸控制體231上且Z軸控制體231受控制器14操控，而該Z軸工作臂232底端設置有一受控制器14操控之一夾取機構24，當Z軸控制體231受控制器14操控能使Z軸控制體231帶動Z軸工作臂232 同時沿著載台211的Z軸軸向上下移動，Z軸工作臂232延著Z軸軸向移動同時也帶動底端的夾取機構24移動，也因此該夾取機構24能被控制器14控制配合X軸工作臂213、Y軸工作臂222及Z軸工作臂232而進行三維空間多自由度的三維輪廓加工移動；該夾取機構24係由對稱之二爪片構成，接設於該Z軸工作臂232其端部，可受該控制器14之操控而進行相對縮夾以夾取待加工之一鞋體13，以及可相對開放釋出已加工完成之一鞋體13之動作者。

該多向轉動裝置3係設置於輸送帶11與多向移動裝置2側邊，亦以三轉台(rotary table)形成三軸分離式控制的轉動以提供加工裝置32於多向轉動裝置3的Z軸軸向對鞋體13底部輪廓作加工移動。該多向轉動裝置3係以複數轉台與一加工裝置32形成三軸分布，以提供不同三軸向之角度轉動，其中，該多向轉動裝置3係為一打磨加工機33(如圖3a所示)或一噴膠加工機34(如圖3b所示)；請參閱圖4所示，該打磨加工機33(如圖4a所示)與該噴膠加工機34(如圖4b所示)同樣係受該控制器14之操控而動作者，其具有一馬達314的第一轉台311固設於該載台211上，該第一轉台311的輸出軸再固設一具有一馬達314的第二轉台312，該第二轉台312的輸出軸再固設一具有一馬達 314的第三轉台312，該第三轉台312的輸出軸再依使用者需求設置加工裝置32(如研磨砂輪或噴膠裝置)，前述多向轉動裝置3的三馬達314並形成三軸分離式控制的旋轉運動，當研磨砂輪的加工裝置32則係組設該第三轉台312上，而可以跟著該第三轉台312旋轉，以相對於該第一轉台311與第二轉台312亦即該載台211進行預定角度之旋轉，該研磨砂輪並係由馬達314帶動其轉動，則使該研磨砂輪可以順著待加工之一鞋體13其呈曲弧狀之鞋面周邊進行打粗，將鞋表面磨粗以增加後述該噴膠加工機34所進行之黏膠噴塗於打磨處而可使鞋面與鞋底黏結時有較佳之咬合力的功用者；該噴膠裝置之噴膠動作則係由加工馬達帶動，順著已打磨之一鞋體13其呈曲弧狀之鞋面周邊進行將黏膠噴佈之動作。

據由以上所述之本創作一種多軸機械加工系統，請配合參閱圖5~8所示，首先，該光學攝影機12已先掃描鞋體13之輪廓並傳出數位訊號至該控制器14，呼叫出相對應之鞋體輪廓加工程式，接著，該控制器14則適時地操控該X軸控制體212、Y軸控制體221及Z軸控制體231以驅動X軸工作臂213、該Y軸工作臂222及Z軸工作臂232進行三軸分離式控制的線性移動等動作。

藉由於該載台211上之X軸工作臂213，可供X軸控制 體212帶動該X軸工作臂213上的Y軸控制體221相對於該載台211其X軸軸向之左右移動。

當Y軸控制體221上的Y軸工作臂222被X軸控制體212軀動時，該Y軸控制體221亦可獨立受控制器14驅動，進而帶動Y軸工作臂222上的Z軸控制體231進行Y軸軸向的前後移動。

其後，Z軸控制體231帶動Z軸工作臂232進行Z軸軸向的上下移動，使夾取機構24能從輸送帶11處夾取待加工之一鞋體13，並移動至該載台211上之該打磨加工機33處，操控該打磨加工機33之該研磨轉盤33旋轉移位、並使該研磨砂輪進行打粗後(如圖8所示)，再接著控制器14操控該X軸工作臂213、Y軸工作臂222及Z軸工作臂232，將已進行過打磨加工動作之鞋體13移動至該噴膠加工機34處，再操作該噴膠加工機34之第一轉台311、第二轉台312及第三轉台312轉動噴膠裝置，並使該噴膠裝置進行噴佈黏膠於一鞋體13已打磨過之部位處(如圖9所示)，並待加工動作完成後，透過該控制器14操控該X軸工作臂213、Y軸工作臂222、Z軸工作臂232以及該夾取機構24，將已加工完成之鞋體13放回至輸送帶11送出(如圖9所示)再接著下一鞋體13之加工。

是以，本創作透過結構簡單、但有特殊空間型態之數個 不同軸向加工手臂，得進行多軸向之旋轉以及各自之加工動作，使各個不同軸向加工手臂可各自維修與更換，能徹底解決習用之六軸向活動機具售價昂貴與維修不易之缺弊，確實可達成本創作預期之創作目的！

進一步的，本創作不僅應用於製鞋加工，亦可運用如：印刷電路板(PCB)、金屬材料加工、木材加工等；而該打磨加工機及噴膠加工機可替換成不同的加工機具，舉例而言：一切削加工機及一毛邊去除機即對工件切削加工後去除毛邊、一鑽孔加工機及一螺紋加工機即鑽孔後交由螺紋加工機攻出螺紋等，藉此，增加本創作之實用性進而增進本創作之經濟價值。

綜上所述，本案不但在空間型態上確屬創新，並能較習用物品增進上述多項功效，應已充分符合新穎性及進步性之法定新型專利要件，爰依法提出申請，懇請 貴局核准本件新型專利申請案，以勵創作，至感德便。

1‧‧‧輸送與程式呼叫裝置

11‧‧‧輸送帶

12‧‧‧光學攝影機

13‧‧‧鞋體

14‧‧‧控制器

15‧‧‧感測器

2‧‧‧多向移動裝置

211‧‧‧載台

212‧‧‧X軸控制體

213‧‧‧X軸工作臂

221‧‧‧Y軸控制體

222‧‧‧Y軸工作臂

231‧‧‧Z軸控制體

232‧‧‧Z軸工作臂

24‧‧‧夾取機構

3‧‧‧多向轉動裝置

311‧‧‧第一轉台

312‧‧‧第二轉台

313‧‧‧第三轉台

314‧‧‧馬達

32‧‧‧加工裝置

33‧‧‧打磨加工機

34‧‧‧噴膠加工機

圖1係本創作多軸機械加工系統之立體示意圖。

圖2係本創作多軸機械加工系統於載台上之載台、X軸工作臂、Y軸工作臂以及夾取機構等之立體示意圖。

圖3a與圖圖3b係本創作多軸機械加工系統之打磨加工機與噴膠加工機之立體放大圖。

圖4a與圖4b則係圖3a與圖3b中打磨加工機與噴膠加工機之動作放大示意。

圖5係本創作多軸機械加工系統之加工動作步驟示意圖，該X軸工作臂及Y軸工作臂由載台移動到輸送帶之俯視圖。

圖6係本創作多軸機械加工系統之加工動作步驟示意圖，該X軸工作臂及Y軸工作臂由載台移動到輸送帶之側視圖。

圖7係本創作多軸機械加工系統之加工動作步驟示意圖，該X軸工作臂及Y軸工作臂移動到輸送帶夾取鞋體。

圖8係本創作多軸機械加工系統之加工動作步驟示意圖，該X軸工作臂及Y軸工作臂夾取鞋體到打磨加工機進行打粗程序。

圖9係本創作多軸機械加工系統之加工動作步驟示意圖，該X軸工作臂及Y軸工作臂夾取鞋體到噴膠加工機進行噴膠程序。

1‧‧‧輸送與程式呼叫裝置

11‧‧‧輸送帶

12‧‧‧光學攝影機

13‧‧‧鞋體

14‧‧‧控制器

15‧‧‧感測器

2‧‧‧多向移動裝置

211‧‧‧載台

212‧‧‧X軸控制體

213‧‧‧X軸工作臂

221‧‧‧Y軸控制體

222‧‧‧Y軸工作臂

231‧‧‧Z軸控制體

232‧‧‧Z軸工作臂

24‧‧‧夾取機構

3‧‧‧多向轉動裝置

Claims (7)

1. 一種多軸機械加工系統，包括：一輸送與程式呼叫裝置，係於其一端設置輸送待加工鞋體之輸送帶貫穿通過，並於該輸送帶中間位置上方設置光學攝影機，該光學攝影機能擷取待加工鞋體之圖像輪廓，並將圖像輪廓傳輸至控制器，使該控制器呼叫出相對應之鞋體輪廓加工程式，進行動作之操控；一多向移動裝置，係設置於輸送帶側邊，亦受控制器驅動以三工作臂形成三軸分離式控制移動以提供夾取機構於Z軸軸向作三維輪廓加工移動；一多向轉動裝置，係設置於輸送帶與多向移動裝置側邊，亦以三轉台形成三軸分離式控制的轉動以提供加工裝置於多向轉動裝置的Z軸軸向對鞋體底部輪廓作加工移動。
2. 如申請專利範圍第1 項所述之多軸機械加工系統，其中該多向移動裝置，係以三工作臂與一夾取機構形成三軸分布與夾取功能，以提供不同三軸向之位置移動。
3. 如申請專利範圍第1 項所述之多軸機械加工系統，其中該多向移動裝置，係為一包含Y軸工作臂的X軸工作臂，該X軸工作臂具有受控制器操控之一X軸控制體，X軸工作臂底端固定於載台上，其後，使Y軸控制體滑設於 X軸工作臂上，當X軸控制體受控制器操控能使Y軸控制體沿著X軸工作臂同時沿著載台的X軸軸向移動；該Y軸工作臂係固接於Y軸控制體上，而該Y軸工作臂上設置有一受控制器操控之一Z軸控制體，當Y軸控制體受控制器操控能使Z軸控制體沿著Y軸工作臂同時沿著載台的Y軸軸向移動，一Z軸工作臂係固接於Z軸控制體上且Z軸控制體受控制器操控。
4. 如申請專利範圍第3 項所述之多軸機械加工系統，其中該Z軸工作臂係固接於Z軸控制體上且Z軸控制體受控制器操控，而該Z軸工作臂底端設置有一受控制器操控之一夾取機構，當Z軸控制體受控制器操控能使Z軸控制體帶動Z軸工作臂同時沿著載台的Z軸軸向上下移動，Z軸工作臂延著Z軸軸向移動同時也帶動底端的夾取機構移動。
5. 如申請專利範圍第1 項所述之多軸機械加工系統，其中該多向轉動裝置，係以複數轉台與一加工裝置形成三軸分布，以提供不同三軸向之位置轉動。
6. 如申請專利範圍第5 項所述之多軸機械加工系統，其中該多向移動裝置係為一打磨加工機，該打磨加工機係受該控制器之操控而動作者，其具有一馬達的第一轉台固設於該載台上，該第一轉台的輸出軸再固設一具有一馬 達的第二轉台，該第二轉台的輸出軸再固設一具有一馬達的第三轉台，該第三轉台的輸出軸再依使用者需求設置研磨砂輪的加工裝置。
7. 如申請專利範圍第5 項所述之多軸機械加工系統，其中該多向移動裝置係為一噴膠加工機，該噴膠加工機同樣係受該控制器之操控而動作者，其具有一馬達的第一轉台固設於該載台上，該第一轉台的輸出軸再固設一具有一馬達的第二轉台，該第二轉台的輸出軸再固設一具有一馬達的第三轉台，該第三轉台的輸出軸再依使用者需求設置噴膠裝置的加工裝置。