TWM510835U - 具萬向夾持手臂之自動搬運裝置 - Google Patents
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Description
本創作係有關於一種具萬向夾持手臂之自動搬運裝置，尤其是指一種具有複數軸之關節型機械手臂的無人搬運車裝置，主要係藉由六軸式的機械手臂搭配自走式無人搬運車的設計，解決傳統四軸式機械手臂之無人搬運車作業高度與範圍限制的問題，有效達到因應作業高度變化之需求、節省人力成本，以及縮短製程時間之優勢者。
按，無人搬運車系統又稱為AGVS，是Automated Guided Vehicle System的簡稱，係為一種自動化搬運物料系統的廣泛應用，無人搬運車系統是一種獨立作業的搬運系統，在製程中擔任材料倉儲之運輸工作，適用於不同的負載點與卸載點間的物料搬運，以使得生產線彈性化並降低生產成本；傳統的無人搬運車系統之動力係由蓄電池所供應，行進之路徑係藉由埋設在地板下的電線或地板表面的反射漆來完成，靠著車上的感應器引導車子依循電線或塗漆前進，以達到無人操作的搬運模式；無人搬運車系統之前身係為軌道式導引車，藉由出入訊號控制，使搬運車沿著與先鋪設的各軌道運行，其原理與軌道式相同，只不過係以雷射、磁力、電力或導線系統架設，不佔空間係為主要之優點。
目前有許多業者係將多軸式的機械手臂裝設於無人搬運車系統上，以使無人搬運車到達欲運送的貨物地點後，可藉由多軸式機械手臂進行貨物之負載與卸載，而最常見的多軸式機械手臂係為四軸式機械手臂，四軸式機械手臂係由四個機械手臂所組合而成，其中其中兩機械手臂之間係由一機械關節所連接，控制系統係藉由控制機械手臂與機械關節之相對性活動，以達到四軸式機械手臂在一三維空間內的移動與轉向；然而，傳統的四軸式機械手臂之無人搬運車系統係存在有以下二缺點：
一、四軸式機械手臂之無人搬運車系統於作業時，必須在工作區域之四周設置圍籬或護欄等安全保護措施，主要係用以防止不相關的人員撞上四軸式機械手臂之無人搬運車系統或被其撞上；然而，設置圍籬或護欄等安全保護措施無疑增加了作業所需的人力與成本；
二、四軸式機械手臂之無人搬運車系統之機械手臂延伸之最高作業高度僅有140公分，係無法有效因應例如半導體晶圓廠未來之晶圓尺寸擴大到18吋的倉儲高度需求。
因此，如何有效設計出因應高度需求之多軸式機械手臂，以搭配具有防撞功能之無人搬運車系統，以達到節省人力成本、縮短製程時間等功效，仍是無人搬運車系統等開發業者與相關學術單位之研究人員需持續努力克服與解決之課題。
緣是，創作人有鑑於此，並藉由其豐富之專業知識及多年之實務經驗所輔佐，而加以改良創作一種具萬向夾持手臂之自動搬運裝置，其目的在於提供一種具有複數軸之關節型機械手臂的無人搬運車裝置，主要係藉由六軸式的機械手臂搭配自走式無人搬運車的設計，解決傳統四軸式機械手臂之無人搬運車作業高度與範圍限制的問題，有效達到因應作業高度變化之需求、節省人力成本，以及縮短製程時間之優勢。
為了達到上述實施目的，本創作人提出一種具萬向夾持手臂之自動搬運裝置，係至少包括有：一基座、一連接模組、一關節型機械手臂，以及一夾爪模組；基座係至少包括有一方位控制模組、一感測模組，以及一車輪模組，其中感測模組與車輪模組係分別電性連接方位控制模組，方位控制模組係接收一使用者端之作業指令與感測模組偵測之路面障礙物訊息，以控制車輪模組帶動基座前進、後退與轉向；連接模組係設置於基座之上端部；關節型機械手臂之一端部係設置於連接模組之上端部，並經由連接模組而電性連接方位控制模組，關節型機械手臂係由複數個機械手臂所組合而成，其中兩兩機械手臂之間係由一機械關節所連接，關節型機械手臂係依據方位控制模組之驅動指令轉動機械關節，以使機械手臂能在三維空間中移動與轉向；夾爪模組係對應連接模組而設置於關節型機械手臂之另一端部，並電性連接關節型機械手臂，以接收方位控制模組之驅動指令夾取欲搬運之貨品。
在本創作的一個實施例中，其中方位控制模組係內建有一接收模組，以接收一使用者端傳遞之作業指令。
在本創作的一個實施例中，其中車輪模組係至少包括有二轉向輪，以及複數個車輪，方位控制模組之驅動指令係轉動轉向輪，以帶動基座的前進、後退與轉向。
在本創作的一個實施例中，其中感測模組係為紅外線感測元件、超音波感測元件或雷達電磁波感測元件等其中之一種。
在本創作的一個實施例中，其中連接模組係設置有複數個置物架，以放置欲搬運之貨品。
在本創作的一個實施例中，其中關節型機械手臂係為一六軸協作機器人(collaborative robot)，係由6個機械手臂組合而成。
在本創作的一個實施例中，其中夾爪模組係可進一部設置有一讀取模組，以辨識並讀取欲搬運之貨品上的貨號。
在本創作的一個實施例中，其中讀取模組係為電荷耦合元件(Charge Coupled Device，簡稱CCD)或無線射頻辨識裝置(Radio Frequency Identification，簡稱RFID)等其中之一種。
在本創作的一個實施例中，其中讀取模組所辨識並讀取之貨號係為條碼、文字或圖形影像等其中之一種。
藉此，本創作之具萬向夾持手臂之自動搬運裝置係藉由六軸式的機械手臂搭配自走式無人搬運車的設計，解決傳統四軸式機械手臂之無人搬運車的作業高度與範圍限制的問題，有效達到因應作業高度變化之需求、節省人力成本，以及縮短製程時間之優勢；此外，本創作之具萬向夾持手臂之自動搬運裝置係藉由六軸式之關節型機械手臂設計，可使本創作之具萬向夾持手臂之自動搬運裝置的作業高度介於30公分~185公分之間，有效解決傳統四軸式機械手臂最高僅140公分之高度極限的缺失，具有有效因應現行4吋晶圓至未來18吋晶圓的尺寸發展所需求的作業範圍之高度變化的優點；最後，本創作之具萬向夾持手臂之自動搬運裝置係藉由紅外線感測模組的設計，可改善傳統無人搬運車須在工作區域之四周加裝圍籬或護欄之缺點，本創作係屬於一種六軸協作機器人，可以與作業人員在同一空間作業，不需要再額外增加圍籬或護欄等防撞安全防護機制，有效達到節省生產之人力成本優勢。
本創作之目的及其結構功能上的優點，將依據以下圖面所示之結構，配合具體實施例予以說明，俾使審查委員能對本創作有更深入且具體之瞭解。
首先，請參閱第一、二圖所示，為本創作具萬向夾持手臂之自動搬運裝置其一較佳實施例之裝置配置示意圖，以及裝置運作示意圖，其中本創作之具萬向夾持手臂之自動搬運裝置係至少包括有：
一基座(1)，係至少包括有一方位控制模組(圖式無標示)、一感測模組(11)，以及一車輪模組(12)，其中感測模組(11)與車輪模組(12)係分別電性連接方位控制模組，方位控制模組係接收一使用者端之作業指令與感測模組(11)偵測之路面障礙物訊息，以控制車輪模組(12)帶動基座(1)前進、後退與轉向；此外，方位控制模組係內建有一接收模組(圖式無標示)，以接收一使用者端傳遞之作業指令；再者，感測模組(11)係為紅外線感測元件、超音波感測元件或雷達電磁波感測元件等其中之一種，在本創作其一較佳實施例中，感測模組(11)係為紅外線感測元件，用以偵測本創作之具萬向夾持手臂之自動搬運裝置行進路線上之障礙物，並將偵測之結果回傳至方位控制模組，方位控制模組除了接收使用者端傳遞之作業指令外，並根據路面障礙物之位置控制車輪模組(12)以帶動基座(1)的前進、後退與轉向，可改善傳統之無人搬運車在工作區域之四周需要加裝圍籬或護欄之缺點，有效啟動防撞機制，達到擴大工作區域之範圍而不需加裝圍籬或護欄等優勢；此外，車輪模組(12)係至少包括有二轉向輪(121)，以及複數個車輪(122)，方位控制模組之驅動指令係轉動轉向輪(121)，以帶動基座(1)的前進、後退與轉向；
一連接模組(2)，係設置於基座(1)之上端部，其中連接模組(2)係設置有複數個置物架(21)，以放置欲搬運之貨品(3)；在本創作其一較佳實施例中，連接模組(2)係設置有兩個供置放晶舟盒之貨品(3)的置物架(21)；然而必須注意的是，上述置物架(21)之數量與對應放置貨品(3)之置物架(21)種類是為說明方便起見，而非以本創作所舉為限，且熟此技藝者當知道不同的貨品(3)種類皆對應有不同的置物架(21)種類，且皆可適用於本創作之連接模組(2)，並不會影響本創作的實際實施；
一關節型機械手臂(4)，其一端部係設置於連接模組(2)之上端部，並經由連接模組(2)而電性連接方位控制模組，關節型機械手臂(4)係由複數個機械手臂(41)所組合而成，其中兩兩機械手臂(41)之間係由一機械關節(42)所連接，關節型機械手臂(4)係依據方位控制模組之驅動指令轉動機械關節(42)，以使機械手臂(41)能在三維空間中移動與轉向；此外，在本創作其一較佳實施例中，關節型機械手臂(4)係為一六軸協作機器人，係由6個機械手臂(41)組合而成，而兩兩機械手臂(41)之間係由一機械關節(42)所連接，關節型機械手臂(4)係依據方位控制模組之驅動指令轉動機械關節(42)，以使機械手臂(41)能在三維空間中移動與轉向，相較於傳統之四軸式機械手臂之無人搬運車的140公分高度限制，本創作具有六軸式之關節型機械手臂(4)的作業高度可介於30公分~185公分之間，可有效因應現行4吋晶圓至未來18吋晶圓的尺寸發展所需求的作業範圍之高度變化，而關節型機械手臂(4)係屬於一種六軸協作機器人，可以與作業人員在同一空間作業，不需要再額外增加圍籬或護欄等防撞安全防護機制，有效達到節省生產之人力成本優勢；以及
一夾爪模組(5)，係對應連接模組(2)而設置於關節型機械手臂(4)之另一端部，並電性連接關節型機械手臂(4)，以接收方位控制模組之驅動指令夾取欲搬運之貨品(3)；在本創作其一較佳實施例中，夾爪模組(5)係由兩個具有伸縮之夾止部(51)所構成，以有效夾起一晶舟盒之貨品(3)；然而必須注意的是，上述夾爪模組(5)之種類是為說明方便起見，而非以本創作所舉為限，且熟此技藝者當知道不同的貨品(3)種類係對應使用有不同的夾爪模組(5)，並不會影響本創作的實際實施；此外，夾爪模組(5)係可進一部設置有一讀取模組(51)，以辨識並讀取欲搬運之貨品(3)上的貨號，其中讀取模組(51)係為電荷耦合元件(CCD)或無線射頻辨識裝置(RFID)等其中之一種，在本創作其一較佳實施例中，讀取模組(51)係為電荷耦合元件(CCD)，用以辨識並讀取欲搬運之貨品(3)上的貨號，以方便夾爪模組(5)夾取；再者，讀取模組(51)所辨識並讀取之貨號係可為條碼、文字或圖形影像等其中之一種；然而必須注意的是，上述讀取模組(51)與貨號之種類是為說明方便起見，而非以本創作所舉為限，且熟此技藝者當知道不同的貨號種類皆對應有不同的讀取模組(51)種類讀取其中所儲存之貨品(3)資訊，並不會影響本創作的實際實施。
根據上述之具萬向夾持手臂之自動搬運裝置於實際實施時，亦即在一半導體晶圓廠內有搬運晶舟盒或至於晶舟盒內之晶圓需求時，係可使用本創作之具萬向夾持手臂之自動搬運裝置進行搬運作業；請再參閱第二圖所示，為本創作具萬向夾持手臂之自動搬運裝置其一較佳實施例之裝置運作示意圖，首先，啟動本創作具萬向夾持手臂之自動搬運裝置之電源，外部之一使用者端係可使用一電子裝置(例如：桌上型電腦)無線連接一內建於本創作具萬向夾持手臂之自動搬運裝置內的接收模組，以對本發明之具萬向夾持手臂之自動搬運裝置下達作業指令，其中接收模組係內建於一基座(1)之方位控制模組內，而基座(1)係包括有一方位控制模組、一感測模組(11)，以及一車輪模組(12)，其中感測模組(11)與車輪模組(12)係分別電性連接方位控制模組；接著，本發明之具萬向夾持手臂之自動搬運裝置係藉由使用者端傳送之作業指令之指示自動走向欲搬運之貨品(3)的晶舟盒所在位置，其中方位控制模組係可同步接收使用者端之作業指令與感測模組(11)偵測之路面障礙物訊息，以控制車輪模組(12)帶動基座(1)前進、後退與轉向；接續，當本創作具萬向夾持手臂之自動搬運裝置移動至定位後，方位控制模組係依照晶舟盒所在之高度與角度控制一關節型機械手臂(4)延伸至定點，再由設置於關節型機械手臂(4)一端部之夾爪模組(5)讀取設置於晶舟盒上之貨號並夾取晶舟盒，且放置於一設置於一連接模組(2)上的置物架(21)，其中關節型機械手臂(4)之一端部係設置於連接模組(2)之上端部，並經由連接模組(2)而電性連接方位控制模組，關節型機械手臂(4)係由複數個機械手臂(41)所組合而成，其中兩兩機械手臂(41)之間係由一機械關節(42)所連接，關節型機械手臂(4)係依據方位控制模組之驅動指令轉動機械關節(42)，以使機械手臂(41)能在三維空間中移動與轉向，而夾爪模組(5)係對應連接模組(2)而設置於關節型機械手臂(4)之另一端部，並電性連接關節型機械手臂(4)，以接收方位控制模組之驅動指令夾取欲搬運之晶舟盒，其中夾爪模組(5)係設置有讀取模組(51)，以辨識並讀取欲搬運之貨品(3)上的貨號，其中讀取模組(51)係為電荷耦合元件(CCD)，用以辨識並讀取欲搬運之貨品(3)上的貨號，以方便夾爪模組(5)夾取，而晶舟盒上的貨號係可為條碼、文字或圖形影像等其中之一種，而連接模組(2)係設置有兩個供置放晶舟盒之貨品(3)的置物架(21)；最後，方位控制模組再依據接收之工作指令將夾取放置於置物架(21)之晶舟盒運送之指定的貨架或機台上置放，以完成於半導體晶圓廠內以本創作之具萬向夾持手臂之自動搬運裝置運送晶舟盒之工作。
由上述之實施說明可知，本創作與現有技術與產品相較之下，本創作具有以下優點：
1.本創作之具萬向夾持手臂之自動搬運裝置係藉由六軸式的機械手臂搭配自走式無人搬運車的設計，解決傳統四軸式機械手臂之無人搬運車的作業高度與範圍限制的問題，有效達到因應作業高度變化之需求、節省人力成本，以及縮短製程時間之優勢。
2.本創作之具萬向夾持手臂之自動搬運裝置係藉由六軸式之關節型機械手臂設計，可使本創作之具萬向夾持手臂之自動搬運裝置的作業高度介於30公分~185公分之間，有效解決傳統四軸式機械手臂最高僅140公分之高度極限的缺失，具有有效因應現行4吋晶圓至未來18吋晶圓的尺寸發展所需求的作業範圍之高度變化的優點。
3.本創作之具萬向夾持手臂之自動搬運裝置係藉由紅外線感測模組的設計，可改善傳統無人搬運車須在工作區域之四周加裝圍籬或護欄之缺點，本創作係屬於一種六軸協作機器人，可以與作業人員在同一空間作業，不需要再額外增加圍籬或護欄等防撞安全防護機制，有效達到節省生產之人力成本優勢。
綜上所述，本創作具萬向夾持手臂之自動搬運裝置，的確能藉由上述所揭露之實施例，達到所預期之使用功效，且本創作亦未曾公開於申請前，誠已完全符合專利法之規定與要求。爰依法提出創作專利之申請，懇請惠予審查，並賜准專利，則實感德便。
惟，上述所揭之圖示及說明，僅為本創作之較佳實施例，非為限定本創作之保護範圍；大凡熟悉該項技藝之人士，其所依本創作之特徵範疇，所作之其它等效變化或修飾，皆應視為不脫離本創作之設計範疇。
(1)‧‧‧基座
(11)‧‧‧感測模組
(12)‧‧‧車輪模組
(121)‧‧‧轉向輪
(122)‧‧‧車輪
(2)‧‧‧連接模組
(21)‧‧‧置物架
(3)‧‧‧貨品
(4)‧‧‧關節型機械手臂
(41)‧‧‧機械手臂
(42)‧‧‧機械關節
(5)‧‧‧夾爪模組
(51)‧‧‧夾止部
(52)‧‧‧讀取模組
第一圖：本創作具萬向夾持手臂之自動搬運裝置其一較佳實施例之裝置配置示意圖
第二圖：本創作具萬向夾持手臂之自動搬運裝置其一較佳實施例之裝置運作示意圖
(1)‧‧‧基座
(11)‧‧‧感測模組
(2)‧‧‧連接模組
(21)‧‧‧置物架
(4)‧‧‧關節型機械手臂
(41)‧‧‧機械手臂
(42)‧‧‧機械關節
(5)‧‧‧夾爪模組
(51)‧‧‧夾止部
(52)‧‧‧讀取模組
Claims (9)
- 一種具萬向夾持手臂之自動搬運裝置，係至少包括有： 一基座，係至少包括有一方位控制模組、一感測模組，以及一車輪模組，其中該感測模組與該車輪模組係分別電性連接該方位控制模組，該方位控制模組係接收一使用者端之作業指令與該感測模組偵測之路面障礙物訊息，以控制該車輪模組帶動該基座前進、後退與轉向； 一連接模組，係設置於該基座之上端部； 一關節型機械手臂，其一端部係設置於該連接模組之上端部，並經由該連接模組而電性連接該方位控制模組，該關節型機械手臂係由複數個機械手臂所組合而成，其中兩兩機械手臂之間係由一機械關節所連接，該關節型機械手臂係依據該方位控制模組之驅動指令轉動該等機械關節，以使該等機械手臂能在三維空間中移動與轉向；以及 一夾爪模組，係對應該連接模組而設置於該關節型機械手臂之另一端部，並電性連接該關節型機械手臂，以接收該方位控制模組之驅動指令夾取欲搬運之貨品。
- 如申請專利範圍第1項所述之具萬向夾持手臂之自動搬運裝置，其中該方位控制模組係內建有一接收模組，以接收該使用者端傳遞之作業指令。
- 如申請專利範圍第1項所述之具萬向夾持手臂之自動搬運裝置，其中該車輪模組係至少包括有二轉向輪，以及複數個車輪，該方位控制模組之驅動指令係轉動該等轉向輪，以帶動該基座的前進、後退與轉向。
- 如申請專利範圍第1項所述之具萬向夾持手臂之自動搬運裝置，其中該感測模組係為紅外線感測元件、超音波感測元件或雷達電磁波感測元件其中之一。
- 如申請專利範圍第1項所述之具萬向夾持手臂之自動搬運裝置，其中該連接模組係設置有複數個置物架，以放置欲搬運之貨品。
- 如申請專利範圍第1項所述之具萬向夾持手臂之自動搬運裝置，其中該關節型機械手臂係為一六軸協作機器人，係由6個機械手臂組合而成。
- 如申請專利範圍第1項所述之具萬向夾持手臂之自動搬運裝置，其中該夾爪模組係進一部設置有一讀取模組，以辨識並讀取欲搬運之貨品上的貨號。
- 如申請專利範圍第7項所述之具萬向夾持手臂之自動搬運裝置，其中該讀取模組係為電荷耦合元件(CCD)或無線射頻辨識裝置(RFID)其中之一。
- 如申請專利範圍第8項所述之具萬向夾持手臂之自動搬運裝置，其中該讀取模組所辨識並讀取之貨號係為條碼、文字或圖形影像其中之一。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| TW104210891U TWM510835U (zh) | 2015-07-06 | 2015-07-06 | 具萬向夾持手臂之自動搬運裝置 |
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
| TW104210891U TWM510835U (zh) | 2015-07-06 | 2015-07-06 | 具萬向夾持手臂之自動搬運裝置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
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| TWM510835U true TWM510835U (zh) | 2015-10-21 |
Family
ID=54853059
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| TW104210891U TWM510835U (zh) | 2015-07-06 | 2015-07-06 | 具萬向夾持手臂之自動搬運裝置 |
Country Status (1)
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|---|---|
| TW (1) | TWM510835U (zh) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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-
2015
- 2015-07-06 TW TW104210891U patent/TWM510835U/zh unknown
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