TWM509714U - 應用多軸手臂之收放板件裝置 - Google Patents

Description

應用多軸手臂之收放板件裝置

本創作係有關一種自動收放板裝置，尤指一種應用多軸機械手臂自動將完成製程之板件逐片放置於空托盤中，或反向將滿托盤中之板件逐片送入製程加工之裝置。

按，科技產品不斷擴增其應用功能，其中，以軟性基板製成軟性板件，更是3C電子產業中相當重要的零件，如光學薄膜、電子紙、太陽能基板等；這一類軟板在製程中，若無法以輸送帶傳送者，則需要將軟板盛放在容器內才可以在製程間運送；過去為了防止軟板間相互摩擦而損壞，多以一紙板作隔離，但因紙板易耗損難以重覆使用，無形中增加許多製程成本，因此，最近業界多使用淺碟式托盤(TRAY)來取代紙板，不但其重複使用性高可降低成本，且在製程中之移送，托盤對軟板的防護性更勝過紙板許多，特別是使用托盤作隔離，可進一步省去容器的裝盛作業，所以托盤的應用已經成為軟板製程產業中的一種趨勢。

再按，以人工將完成製程的板件放入空托盤的『收板作業』，或是將板件以人工自滿托盤中取出再送入製程的『放板作業』，則往往牽涉到作業效率不佳與作業品質不穩定的困擾；此處，『空托盤』係指淺碟式托盤內「未」置入板件者；而『滿托盤』則指淺碟式托盤內「有」置入板件者；近期業界也陸續開發以機械手臂分別對板件與托盤進行移位，來進行自動收板與自動放板的作業；惟，此種型態的機構至少需兩組機械手臂，且該機械手臂係以滑軌架設在輸送台上方運行，其運動過程中往往會因機構上的粉塵掉落在板件上，造成板件損傷而影響製程的良率；再者，板件收放過程中包括一些非常態性的取放動作，例如製程的測試件、堆疊式托盤上的上蓋，或是牽涉到輸送或取放角度的變化，已非滑軌式的機械手臂所能滿足者。是以，如何提升製程效率，避免粉塵汙染，以及滿足非常態性的取放作業，乃是製程設備業者所必須解決的課題。

緣是，本創作之主要目的，係在提供能將完成製程加工之板件置入空托盤，也可反向將滿托盤內之板件投入製程加工，以提升製程效率的自動化收放板裝置。

本創作之次一目的，係在提供以多軸機械手臂取代滑軌式機械手臂，以避免粉塵汙染板件而影響製程良率的自動化收放板裝置。

本創作之再一目的，係在提供能滿足板件收放過程中一些非常態性取放動作的自動化收放板裝置。

為達上述目的，本創作採取的技術手段，包含有：

一架體，其具有立柱、橫框，形成一第一、第二、第三、及第四之容置空間，用以裝設本裝置之機構；

一輸送機構，係裝設於該架體之第一容置空間，其具有一前端輸送機，用以承接或送入製程加工之板件，一基準邊整板機構，係緊鄰該前端輸送機之後側，用以整板及定位板件；

一多軸機械手臂，係裝設於該架體之第二容置空間，其具有多個關節軸及一機械手部，且各關節軸分別具有伺服馬達以驅動各關節軸的轉動；一吸盤機構，係裝設於該機械手部上，用以抓取板件與托盤並予以移位；

一空托盤升降機構，係裝設於該架體之第三容置空間，用以將空托盤定位，其具有一空托盤輸送台、及一空托盤牙插舉升機構；

一滿托盤升降機構，係裝設於該架體之第四容置空間，用以將滿托盤定位，其具有一滿托盤輸送台、及一滿托盤牙插舉升機構；

本創作更包括於該第三容置空間及該第四容置空間的前緣各別裝設一台車定位機構，以定位置入該容置空間前側之台車；該台車定位機構包括一組左右對稱之導輪件及一告鎖件，該導輪件係鎖固在該架體之左右橫框上，其具有至少一只之導正輪，另該告鎖件係鎖固在任一導輪件上。

本創作更進一步於該空托盤牙插舉升機構及該滿托盤牙插舉升機構各別裝設一托盤定位機構，以定位托盤於固定位置；該托盤定位機構包括一後向基準件、一後向頂持件、一側向基準件、及一側向頂持件，以達托盤定位的效果。

一控制機構，係裝設於該架體外側，並電性連接該多軸機械手臂之伺服馬達，其至少具有一人機介面及一可程式控制器，用以接受操作人員的設定，及控制該多軸機械手臂之作動；

藉此，當本裝置進行收板作業時，堆疊之空托盤由台車置入該第三容置空間之空托盤輸送台上，並經該空托盤牙插舉升機構將空托盤舉升定位在取盤位置；未盛放托盤之空台車係置入該第四容置空間前緣，且該滿托盤牙插舉升機構係定位在放板位置；板件係逐片由前製程經該輸送機構送入第一容置空間的取放板位置；該多軸機械手臂自第三容置空間的取盤位置抓取空托盤移至第四容置空間的放板位置，再自第一容置空間的取放板位置抓取板件置入第四容置空間的空托盤內，並依此程序重覆收板作業；當本裝置進行放板作業時，堆疊之滿托盤由台車置入該第四容置空間之滿托盤輸送台上，並經該滿托盤牙插舉升機構將滿托盤舉升定位在取板位置；未盛放托盤之空台車係置入該第三容置空間前緣，且該空托盤牙插舉升機構係定位在放盤位置；板件係逐片以該多軸機械手臂自第四容置空間的滿托盤內抓取移至第一容置空間的取放板位置，再經該輸送機構送入製程，隨後該多軸機械手臂再抓取該已移走板件之空托盤移至第三容置空間的放盤位置，並依此程序重覆放板作業。

依據前揭特徵，本創作更包括於該第四容置空間上方裝設一板架，用以暫放堆疊空托盤之上蓋。

依據前揭特徵，本創作更包括於該第一容置空間上方裝設一板架，用以放置製程試運轉所需之測試板。

由於本裝置係應用機械手臂配合輸送機構與托盤升降機構來進行收放板作業，完全不須仰賴人工，因此可以提升製程效率；同時，多軸機械手臂沒有跨越輸送設備上方的滑軌機構，沒有粉塵掉落汙染板件的疑慮；再者，多軸機械手臂其各關節軸分別具有伺服馬達作驅動，其任意角度的運動功能可以滿足一些非常態性取放動作的需求。

首先，請參閱圖1～2所示，為本創作之一較佳實施例，包含有：一架體10、一輸送機構20、一多軸機械手臂30、一空托盤升降機構40、一滿托盤升降機構50、以及一控制機構(圖未示)；其中，該架體10具有立柱11、橫框12，據以形成一第一容置空間13、一第二容置空間14、一第三容置空間15、及一第四之容置空間16，各容置空間13/14/15/16係用以裝設本裝置之機構；該輸送機構20係裝設於該架體10之第一容置空間13，用以將製程完工之板件整板及定位，或是將板件整板及定位後送入製程加工；該多軸機械手臂30係裝設於該架體10之第二容置空間14，用以抓取板件與托盤並予以移位；該空托盤升降機構40，係裝設於該架體10之第三容置空間15，用以將空托盤定位；該滿托盤升降機構50，係裝設於該架體10之第四之容置空間16，用以將滿托盤定位；該控制機構(圖未示) 係裝設於該架體10外側，並電性連接該多軸機械手臂30，其至少具有一人機介面及一可程式控制器，用以接受操作人員的設定，及控制該多軸機械手臂30之作動。

圖3所示，為本裝置之輸送機構20，其具有一前端輸送機21，用以承接或送入製程加工之板件，一基準邊整板機構22，係緊鄰該前端輸送機21之後側，用以整板及定位板件；由於板件輸送機構20屬於成熟之技術領域，亦非本創作主要之訴求範圍，故其相關構造與作動方式在此容不贅述。

圖4～5所示，為本裝置之多軸機械手臂30，其具有多個關節軸31及一機械手部32，且各關節軸31分別具有伺服馬達33以控制各關節軸31的轉動；一吸盤機構34，其具有一支架組341、一鎖合孔342、及複數個吸盤343，該鎖合孔342係組裝於該機械手部32上；本實施例係使用六軸機械手臂30，因其具有六個獨立運動的關節軸31，因此該機械手部32可依據實際需求旋轉至任一角度，並使該吸盤機構34移動至所需位置來抓取板件與托盤。

該空托盤升降機構40，包括一空托盤輸送台41、及一空托盤牙插舉升機構42，相關構造請參閱圖6～8所示，該空托盤牙插舉升機構42具有一組牙插421及帶動該牙插421升降之馬達422、螺桿423、與線性滑軌424；該空托盤輸送台41係裝設於該空托盤牙插舉升機構42中央偏下方位置，一台車定位機構43其包括一組導輪件431及一告鎖件432，係裝設於該空托盤牙插舉升機構42前側下方，堆疊空托盤的台車45可被推置於該第三容置空間15之前緣(部分構件參照圖1所示)，該組導輪件431可定位該空托盤台車45，並以該告鎖件432固定之；由於空托盤台車45之輸送台面與該空托盤輸送台41等高，堆疊之空托盤可輕易地在兩輸送台之間被移置；當本裝置進行收板作業時，堆疊之空托盤係由空托盤台車45上被推入該空托盤輸送台41上，牙插421將空托盤舉升定位在取盤位置，最上層的空托盤則逐一被該多軸機械手臂30抓取移出，因此該牙插421的運動模式係持續地向上舉升，使最上層的空托盤始終座落於取盤位置；當本裝置進行放板作業時，空托盤係逐一被該多軸機械手臂30移入置於該空托盤牙插舉升機構42上的放盤位置，因此該牙插421的運動模式係持續地向下落降，使最上層的空托盤始終座落於放盤位置，一旦空托盤堆疊至一定數量，則堆疊之空托盤可被拉入空托盤台車45上再移出本裝置。

該滿托盤升降機構 50，包括一滿托盤輸送台51、及一滿托盤牙插舉升機構52，其相關構造及動作模式與該空托盤升降機構40雷同，請參閱圖6～8所示；該滿托盤牙插舉升機構52具有一組牙插521及帶動該牙插521升降之馬達522、螺桿523、與線性滑軌524；該滿托盤輸送台51係裝設於該滿托盤牙插舉升機構52中央偏下方位置，一台車定位機構43係裝設於該滿托盤牙插舉升機構52前側下方，堆疊滿托盤的台車55可被推置於該第四容置空間16之前緣(部分構件參照圖1所示)，該台車定位機構43的導輪件431可定位該台車55，並以該告鎖件432固定之；當本裝置進行收板作業時，空托盤係逐一被該多軸機械手臂30移入置於該滿托盤牙插舉升機構52上的放板位置，該多軸機械手臂30再將板件置入該空托盤內而形成滿托盤，為使最上層的滿托盤始終座落於放板位置，因此該牙插521的運動模式係持續地向下落降，一旦滿托盤堆疊至一定數量，則堆疊之滿托盤可被拉入台車55上再移出本裝置；當本裝置進行放板作業時，堆疊之滿托盤係由台車55上被推入該滿托盤輸送台51上，牙插521將滿托盤舉升定位在取板位置，該多軸機械手臂30先移出滿托盤內的板件而形成空托盤，再抓取該最上層的空托盤移至該空托盤牙插舉升機構42上，因此該牙插521的運動模式係持續地向上舉升，使最上層的滿托盤始終座落於取板位置。

本實施例於該空托盤牙插舉升機構42及該滿托盤牙插舉升機構52各別裝設一托盤定位機構，以定位托盤於固定位置，如圖7所示；該托盤定位機構包括一後向基準件(圖未示)、一後向頂持件461、一側向基準件(圖未示)、及一側向頂持件462，令後向頂持件461及該側向頂持件462可頂持空托盤或滿托盤之一側而朝向相反側之後向基準件與側向基準件位移，以達托盤定位的效果。

圖9所示為本裝置板架60結構圖，該板架係包括一座板601、一背板602、以及一組定位桿603，該定位桿603係樞設於該背板602上，可依放置物的大小調整其位置。本實施例中該板架60裝設於兩處，其一係裝設於第四容置空間16上方，係為上蓋板架61，用以暫放堆疊空托盤之上蓋；其二係裝設於第一容置空間13上方，係為測試板板架62，用以放置製程試運轉所需之測試板。

承上之特徵，當本實施例進行收板作業時，其動作步驟如下所述： 1.空托盤堆疊於空托盤台車45上，並從該第三容置空間15之前緣進入，堆疊之空托盤被推入該空托盤輸送台41；該空托盤牙插舉升機構42之牙插421則將堆疊之空托盤舉升定位在該空托盤升降機構40中的取盤位置，此時推疊之空托盤最上方置有一上蓋、最下方置有一下蓋。 2.滿托盤台車55放置一只下蓋，從該第四容置空間16之前緣進入，該只下蓋被推入該滿托盤輸送台51上。 3.六軸機械手臂30抓取推疊之空托盤上方的上蓋，將其置於第四容置空間16上方的板架60上。 4.六軸機械手臂30抓取位於取盤位置的空托盤，將其置於該滿托盤牙插舉升機構52上的放板位置。 5.完工之板件離開加工製程，並被送入輸送機構20。 6.基準邊整板機構22將該板件定位。 7.六軸機械手臂30抓取該定位完成之板件，將其置入放板位置的空托盤內而形成滿托盤。 8視製程需求，六軸機械手臂30停止收板，改收測試板並將其置於第一容置空間13上方的板架60上。 9.重複步驟4～步驟7，持續至堆疊的空托盤僅剩一下蓋時，六軸機械手臂30則抓取位於第四容置空間16其板架60上的上蓋，將其置於堆疊的滿托盤上方。 10.滿托盤牙插舉升機構52之牙插521將堆疊的滿托盤置於滿托盤輸送台51後，再將該堆疊之滿托盤拉入滿托盤台車55上再移出本裝置。 11.空托盤牙插舉升機構42之牙插421將下蓋置於空托盤輸送台41後，再將該下蓋拉入空托盤台車45上移出本裝置。 12.重複步驟1～步驟11。

承上之特徵，當本實施例進行放板作業時，其動作步驟如下所述： 1.滿托盤堆疊於滿托盤台車55上，並從該第四容置空間16之前緣進入，堆疊之滿托盤被推入該滿托盤輸送台51後，該滿托盤牙插舉升機構52之牙插521則將堆疊之滿托盤舉升定位在該滿托盤升降機構50中的取板位置，此時推疊之滿托盤最上方置有一上蓋、最下方置有一下蓋。 2.空托盤台車45放置一只下蓋，從該第三容置空間15之前緣進入，該只下蓋被推入該空托盤輸送台41上。 3.六軸機械手臂30抓取推疊之滿托盤上方的上蓋，將其置於第四容置空間16上方的板架60上。 4.六軸機械手臂30從置於該滿托盤升降機構50取板位置中的滿托盤內抓取板件，將其置於輸送機構20上，該滿托盤因板件被取走而形成空托盤。 5.輸送機構20將其上之板件送入製程內加工。 6.六軸機械手臂30抓取取板位置中的空托盤，將其置於該空托盤升降機構40上的放盤位置。 7.視製程需求，六軸機械手臂30停止放板，改抓取置於第一容置空間13板架60上的測試板，置於輸送機構20送入製程內測試加工。 8.重複步驟4～步驟6，持續至堆疊的滿托盤僅剩一下蓋時，六軸機械手臂30則抓取位於第四容置空間16其板架60上的上蓋，將其置於堆疊的空托盤上方。 9.空托盤牙插舉升機構42之牙插421將堆疊的空托盤置於空托盤輸送台41後，再將該堆疊之空托盤拉入空托盤台車45上再移出本裝置。 10.滿托盤牙插舉升機構52之牙插521將下蓋置於滿托盤輸送台51後，再將該下蓋拉入滿托盤台車55上移出本裝置。 11. 重複步驟1～步驟10。

本創作係應用多軸機械手臂30配合輸送機構20、空托盤升降機構40與滿托盤升降機構50將完成製程加工之板件置入空托盤，也可反向將滿托盤內之板件投入製程加工之收放板作業，完全不須仰賴人工，因此可以提升製程效率；同時，多軸機械手臂沒有滑軌機構，可避免粉塵掉落而汙染板件；再者，多軸機械手臂其任意角度的運動功能，將能滿足收放板過程中一些非常態性取放的需求。

綜上所述，本創作所揭示之構造，為昔所無，且確能達到功效之增進，並具可供產業利用性，完全符合新型專利要件，祈請  鈞局核賜專利，以勵創新，無任德感。

惟，上述所揭露之圖式、說明，僅為本創作之較佳實施例，大凡熟悉此項技藝人士，依本案精神範疇所作之修飾或等效變化，仍應包括在本案申請專利範圍內。

10‧‧‧架體
11‧‧‧立柱
12‧‧‧橫框
13‧‧‧第一容置空間
14‧‧‧第二容置空間
15‧‧‧第三容置空間
16‧‧‧第四之容置空間
20‧‧‧輸送機構
21‧‧‧前端輸送機
22‧‧‧基準邊整板機構
30‧‧‧多軸機械手臂/六軸機械手臂
31‧‧‧關節軸
32‧‧‧機械手部
33‧‧‧伺服馬達
34‧‧‧吸盤機構
341‧‧‧支架組
342‧‧‧鎖合孔
343‧‧‧吸盤
40‧‧‧空托盤升降機構
41‧‧‧空托盤輸送台
42‧‧‧空托盤牙插舉升機構
421‧‧‧牙插
422‧‧‧馬達
423‧‧‧螺桿
424‧‧‧線性滑軌
43‧‧‧台車定位機構
431‧‧‧導輪件
432‧‧‧告鎖件
45‧‧‧台車
461‧‧‧後向頂持件
462‧‧‧側向頂持件
50‧‧‧滿托盤升降機構
51‧‧‧滿托盤輸送台
52‧‧‧滿托盤牙插舉升機構
521‧‧‧牙插
522‧‧‧馬達
523‧‧‧螺桿
524‧‧‧線性滑軌
55‧‧‧台車
60‧‧‧板架
601‧‧‧座板
602‧‧‧背板
603‧‧‧定位桿
61‧‧‧上蓋板架
62‧‧‧測試板板架

圖1：係本創作較佳實施例之組裝上視圖。    圖2：係本創作較佳實施例之組裝正視圖。    圖3：係本創作較佳實施例之輸送機構立體圖。    圖4：係本創作較佳實施例之多軸機械手臂立體圖。    圖5：係本創作較佳實施例之吸盤機構立體圖。    圖6：係本創作較佳實施例之托盤升降機構立體圖。    圖7：係本創作較佳實施例之托盤升降機構上視圖。    圖8：係本創作較佳實施例之托盤輸送台立體圖。    圖9：係本創作較佳實施例之板架立體圖。

10‧‧‧架體

13‧‧‧第一容置空間

14‧‧‧第二容置空間

15‧‧‧第三容置空間

16‧‧‧第四之容置空間

20‧‧‧輸送機構

30‧‧‧多軸機械手臂/六軸機械手臂

40‧‧‧空托盤升降機構

45‧‧‧台車

50‧‧‧滿托盤升降機構

55‧‧‧台車

Claims (5)

1. 一種應用多軸手臂之收放板件裝置，係用於將製程完工之板件置入空托盤、或將滿托盤內之板件投入製程加工之收放板裝置，其包含有： 一架體，其具有立柱、橫框，形成一第一、第二、第三、及第四之容置空間，用以裝設本裝置之機構； 一輸送機構，係裝設於該架體之第一容置空間，其具有一前端輸送機，用以承接或送入製程加工之板件，一基準邊整板機構，係緊鄰該前端輸送機之後側，用以整板及定位板件； 一多軸機械手臂，係裝設於該該架體之第二容置空間，其具有多個關節軸及一機械手部，且各關節軸分別具有伺服馬達以驅動各關節軸的轉動；一吸盤機構，係裝設於該機械手部上，用以抓取板件與托盤並予以移位； 一空托盤升降機構，係裝設於該架體之第三容置空間，用以將空托盤定位，其具有一空托盤輸送台、及一空托盤牙插舉升機構； 一滿托盤升降機構，係裝設於該架體之第四容置空間，用以將滿托盤定位，其具有一滿托盤輸送台、及一滿托盤牙插舉升機構； 一控制機構，係裝設於該架體外側，並電性連接該該多軸機械手臂之伺服馬達，其至少具有一人機介面及一可程式控制器，用以接受操作人員的設定，及控制該多軸機械手臂之作動； 藉此，當本裝置進行收板作業時，堆疊之空托盤由台車置入該第三容置空間之空托盤輸送台上，並經該空托盤牙插舉升機構將空托盤舉升定位在取盤位置；未盛放托盤之空台車係置入該第四容置空間前緣，且該滿托盤牙插舉升機構係定位在放板位置；板件係逐片由前製程經該輸送機構送入第一容置空間的取放板位置；該多軸機械手臂自第三容置空間的取盤位置抓取空托盤移至第四容置空間的放板位置，再自第一容置空間的取放板位置抓取板件置入第四容置空間的空托盤內，並依此程序重覆收板作業；當本裝置進行放板作業時，堆疊之滿托盤由台車置入該第四容置空間之滿托盤輸送台上，並經該滿托盤牙插舉升機構將滿托盤舉升定位在取板位置；未盛放托盤之空台車係置入該第三容置空間前緣，且該空托盤牙插舉升機構係定位在放盤位置；板件係逐片以該多軸機械手臂自第四容置空間的滿托盤內抓取移至第一容置空間的取放板位置，再經該輸送機構送入製程，隨後該多軸機械手臂再抓取該已移走板件之空托盤移至第三容置空間的放盤位置，並依此程序重覆放板作業。
2. 如申請專利範圍第1項所述之應用多軸手臂之收放板件裝置，更包括於該第三容置空間下方及該第四容置空間下方各別裝設一台車定位機構，以定位置入之台車；該台車定位機構包括一組左右對稱之導輪件及一告鎖件，該導輪件係鎖固在該架體之左右橫框上，其具有至少一只之導正輪，另該告鎖件係鎖固在任一導輪件上。
3. 如申請專利範圍第1或2項所述之應用多軸手臂之收放板件裝置，更包括於該空托盤牙插舉升機構及該滿托盤牙插舉升機構各別裝設一托盤定位機構，以定位托盤於固定位置；該托盤定位機構包括一後向基準件、一後向頂持件、一側向基準件、及一側向頂持件，以達托盤定位的效果。
4. 如申請專利範圍第3項所述之應用多軸手臂之收放板件裝置，更包括於該第四容置空間上方裝設一板架，用以暫放堆疊空托盤之上蓋。
5. 如申請專利範圍第3項所述之應用多軸手臂之收放板件裝置，更包括於該第一容置空間上方裝設一板架，用以放置製程試運轉所需之測試板。