TWM638219U - 教導機及應用該教導機之自動焊接設備 - Google Patents

Abstract

本創作揭示一種教導機包含受電動力驅動的一第一多向位移機構及受手動操作的一第二多向位移機構，該第二多向位移機構連接該第一多向位移機構，且受手動操作的一教導器安裝在該第二多向位移機構。複數第一位移量測量元件安裝於該第一多向位移機構，複數第二位移量測量元件安裝於該第二多向位移機構，以及一教導器位移量測量元件安裝於該第二多向位移機構且連結該教導器。如此該第一多向位移機構、該第二多向位移機構及該教導器可接近一工件並藉各該第一位移量測量元件、各該第二位移量測量元件及該教導器位移量測量元件取得焊接位置座標，進行將各座標傳遞至一自動焊接機，致使該自動焊接機依該焊接位置座標，自動執行焊接。藉此本創作具有操作省力及準確測量焊接位置的效果，以及藉由該自動焊接機的啟動時機，可以縮短整體焊接時間。

Description

教導機及應用該教導機之自動焊接設備

本創作係關於一種自動焊接設備的技術領域，特別是指具手動偵測及教導焊接位置之教導機及配合自動焊接機所構成之自動焊接設備。

大型鋼構材料，例如H型鋼，經常依使用需求而於原材料體上增加適當的加勁板，或是結合不同的鋼構材料。這些另外增加或連接的材料體，可藉由焊接手段結合於原材料體。

由於H型鋼具有大的長度與體積，所以一般都利用人工方式或自動焊接機來進行各種材料體間的焊接。舉例而言，該焊接機係以一機械手臂結合一焊接器，藉由焊接機的移動及機械手臂的升降移動、擺動及轉動，可以讓該焊接器移動至焊接位置以進行焊接。然而，由於鋼材會變形而造成尺寸誤差，所以要讓焊接器移動至正確的焊接位置，使用者需要先行驅動對該機械手臂及該焊接器至預定的焊接位置，並將各個位置的座標記錄後，隨後該機械手臂與該焊接器才能自動依焊接位置的座標或軌跡自動進行焊接。

由於該機械手臂不適合以手動方式驅動，僅能利用控制器慢慢移動及調整，所以決定焊接位置的過程需要很長的時間，而且明顯不方便。

其次，對於現今工件多樣化的焊接作業而言，每一次變更工件的規格及焊接位置，皆要花費長時間重新教導焊接機，所以習知的焊接設備不具備快速進行焊接作業調整及可以縮短整體焊接時間的功效。

又日本專利第JP 2020-6445A揭示一種通過向具有尖端部分和關節臂的機器人進行演示來教授動作的演示工具，包括動作教示裝置和機器人裝置，動作教示裝置的演示裝置包括演示工具和檢測裝置，該工具用於執行演示以向包括尖端和關節臂的機器人示教，以改變尖端在第一坐標系中的位置和姿勢的動作。惟該機器人裝置的機器人基座安裝在工作區的地板上或諸如台車的可移動部件上。如此基座若安裝在工作區的地板上，則動作教示裝置和機器人裝置無法相對於該工件移位，若安裝在可移動的台車上，則勢必要透過人工來移動台車，其位移精準性較差。

本創作的目的在於提供一種教導機及應用該教導機之自動焊接設備，其具備電動驅動及手動操作二種模式整合控制，藉此使該教導機的操作能有省力及準確測量焊接位置的效果。其次藉由自動焊接機相對該教導機的啟動時機，可以縮短整體焊接時間的功效。

為達到本創作例的目的與功效，本實施例揭示一種教導機，其包含一載座；一第一多向位移機構，係安裝在該載座，該第一多向位移機構包含複數位移座的組合，該第一多向位移機構能夠相對該載座產生位移，以及各該位移座彼此能夠產生相對位移，各該位移座的位移方向不同；複數第一位移量測量元件，係安裝於該第一多向位移機構並用以測量各該位移座的位移量；一第二多向位移機構，係安裝在該第一多向位移機構，該第二多向位移機構包含複數位移件的組合，該第二多向位移機構能夠受手動方式驅動相對該第一多向位移機構產生位移，以及各該位移件能夠受手動方式驅動產生相對位移，各該位移件的位移方向不同；複數第二位移量測量元件，係安裝於該第二多向位移機構並用以測量各該位移件的位移量；一教導器，係包含一連接座的一端連接一探針，該連接座係連接該第二多向位移機構，且該連接座受手動方式驅動產生轉動；以及一教導器位移量測量元件，係安裝於該第二多向位移機構且連結該教導器，並用以測量該連接座的轉動位移量。

又本實施例揭示一種自動焊接設備，係包含一自動焊接機及一導機，該自動焊接機安裝在該載座且位於該第一多向位移機構一側；一控制裝置係電性連接該教導機及該自動焊接機，該教導機的該第一多向位移機構、該第二多向位移機構及該教導器對一工件的焊接位置位移後，各該第一位移量測量元件、各該第二位移量測量元件及該教導器位移量測量元件所取得的位移數據傳送至該控制裝置，該控制裝置可將該位移數據傳送給該自動焊接機，進而控制該自動焊接機依該位移數據相對該工件產生位移及自動對各焊接位置執行焊接作業；其次，該控制裝置可命令該自動焊接機於該教導機對各該焊接位置完成部分位置測量或全部位置測量後，開始執行自動焊接作業。

以下即依本創作的目的與功效，茲舉出較佳實施例，並配合圖式詳細說明。

以下參照各圖式所為之說明係本創作之較佳實施例，應了解的是，該等圖式及說明內容只供實施例之說明並未用以限制本創作。此外，說明書中所描述的「內」與「外」、「上」與「下」、「第一」與「第二」…等等用詞，係用以清楚說明相關構件或機構間相對位置，並非作為限制之用語。

請參閱第1圖，一自動焊接機20及一教導機30組成一具有教導機制的自動焊接設備。該教導機30具有固定式的一載座40，該自動焊接機20係可安裝在該載座40上且為可活動狀。該自動焊接設備用以位於一工件10一側，且該教導機30與該自動焊接機20可受適當電力驅動而產生多方向位移。其次，該教導機30經過電力驅動位移一段距離後，更可再藉由手動操作方式驅動一部分的機構，致使受手動方式驅動的機構更接近及接觸到該工件10上的預定焊接位置，藉此獲得該焊接位置的座標，進而將各該焊接位置的坐標傳送給該自動焊接機20，如此該自動焊接機20受電力驅動位移至適當位置後，可依各該焊接位置的座標進行焊接作業。其次，該自動焊接機20可在該教導機30完成部分焊接位置的測量後，或完成全部焊接位置的測量後，開始執行自動焊接作業。

上述各該焊接位置的座標可藉複數位移測量元件來進行測量，並由一控制裝置12來執行收集及傳遞。該控制裝置12可以安裝在該教導機30或連接該教導機30，且該控制裝置12可以是可程式的數位控制器，例如可程式化邏輯控制器（programmable logic controller，PLC），或是電腦數值控制(Computer Numerical Control；CNC)裝置，或是電腦。其次，該控制裝置12可與一控制器14電性連接，該控制器14係安裝在該自動焊接機20或連接該自動焊接機20，如此該控制裝置12所收集的資訊可傳遞至該控制器14供該自動焊接機20使用。

請參閱第2、3圖，該教導機30除該載座40外，還包含一第一多向位移機構50、一第二多向位移機構60及一教導器70。

該載座40為一長形座體，且該座體的上表面具有至少一載座軌道組42，該載座軌道組42可為線軌與滑塊的組合。

該第一多向位移機構50係安裝於該載座軌道組42上，致使該第一多向位移機構50能夠與該載座40產生相對位移。該第一多向位移機構50包含複數位移座的組合，且各該位移座可受電力驅動而位移，各該位移座的位移方向不同且彼此能夠產生相對位移。

該第二多向位移機構60係安裝在該第一多向位移機構第一多向位移機構50，且該第二多向位移機構60能夠與該第一多向位移機構50產生相對位移。該第二多向位移機構60包含複數位移件的組合，該第二多向位移機構60能夠受手動方式驅動以對該第一多向位移機構50產生相對位移，以及各該位移件能藉由手動操作方式而相對位移且彼此位移方向不同。

該教導器70係安裝於該第二多向位移機構60且可受手動操作方式產生轉動。可理解的是，該教導器70連結該第二多向位移機構60，所以該教導器70搭配該第二多向位移機構60的運動可以具備多個方向的位移運動，以及能夠藉手動操作而轉動。

請再參閱第2圖，該第一多向位移機構50係包含一第一位移座52連結一第二位移座54，以及該第二位移座54連結一第三位移座56，其中該第一位移座52的底部安裝於該載座軌道組42。進一步，該第一位移座52具有至少一第一線性軌道組53用以連結該第二位移座54，該第二位移座54具有至少一第二線性軌道組55用以連接該第三位移座56。其次，更包含一第一電動力驅動裝置57、一第二電動力驅動裝置58及一第三電動力驅動裝置59，其中該第一電動力驅動裝置57連接該載座40及該第一位移座52，該第二電動力驅動裝置58連接該第一位移座52及該第二位移座54，該第三電動力驅動裝置59連接該二位移座54及該第三位移座56。

請參閱第4圖，該第一電動力驅動裝置57包含一第一馬達572、一第一齒條574及一第一驅動齒輪576，其中該第一齒條574安裝於該載座40的表面且位於二該載座軌道組42之間，該第一馬達572安裝於該第一位移座52，該第一驅動齒輪576組裝於該第一馬達572且嚙合該第一齒條574。其次，一第一位移量測量元件578安裝於該第一位移座52且嚙合該第一驅動齒輪576。該第一位移量測量元件578係旋轉式編碼器。

請參閱第5圖，該第二電動力驅動裝置58包含一第二馬達582、一第二齒條584及一第二驅動齒輪586，該第二齒條584安裝於該第一位移座52且位於二該第一線性軌道組53之間，該第二馬達582安裝於該第二位移座54，該第二驅動齒輪586組裝於該第二馬達582且嚙合該第二齒條584。其次，另一第一位移量測量元件588安裝於該第二位移座54且嚙合該第二驅動齒輪586。該第一位移量測量元件588係旋轉式編碼器。

請參閱第6圖，該第三電動力驅動裝置59包含一第三馬達592、一第三齒條594及一第三驅動齒輪596，該第三齒條594安裝於該第三位移座56且位於二該第二線性軌道組55之間，該第三馬達592安裝於該第二位移座54，該第三驅動齒輪596組裝於該第三馬達592且嚙合該第三齒條594。其次，又一第一位移量測量元件598安裝於該第二位移座54且嚙合該第三驅動齒輪596。該第一位移量測量元件598係旋轉式編碼器。

依第4、5、6圖所揭示的結構形式，該第一電動力驅動裝置57的該第一馬達572、該第二電動力驅動裝置58的該第二馬達582及該第三電動力驅動裝置59的該第三馬達592可相對應地驅動該第一位移座52、該第二位移座54及該第三位移座56產生位移，且各該第一位移量測量元件578、588及598分別用以測量各該馬達相對應帶動該第一位移座52、該第二位移座54及該第三位移座56的位移量。

請參閱第7、8圖，該第二多向位移機構60係包含一第一位移件62連結一第二位移件64，以及該第二位移件64連結一第三位移件66。進一步，該第一位移件62具有至少一第一滑動組件63連接該第一多向位移機構50，該第二位移件64具有至少一第二滑動組件65連接該第一位移件62，該第三位移件66可活動地連接該第二位移件64。本實施例揭示該第一位移件62及該第二位移件64為板塊狀構件，該第三位移件66包含二支並置的滑桿660的二端各自接設一擋板662、664，且二該滑桿660穿設通過該第二位移件64。根據以上所揭示，該第一位移件62、該第二位移件64及該第三位移件66可藉由手動操作方式而產生位移。其次，可取用一板塊狀構件與至少一滑動組件的組合取代滑桿結構之該第三位移件66，且令該滑動組件安裝於該第二位移件一側，如此用以取代該第三位移件66的該板塊狀位構件與該滑動組件的組合可受手動操作方式而相對該第二位移件64產生位移。

該教導器70包含一連接座72的一端連接一探針76，且該連接座係可轉動地連接該第二多向位移機構60。進一步，該連接座72係一座板73的一側面連接一轉動軸件74，該轉動軸件74連接該第二多向位移機構60的該第三位移件66。圖中該轉動軸件74連接於該第三位移件66的該擋板664一側，如此該連接座72與該轉動軸件74的組合可受手動操作方式而相對該擋板664產生轉動，致使該探針76相該第二多向位移機構60產生轉動。

進一步而言，該第一滑動組件63係滑軌與滑塊的組合且用以安裝在該第一多向位移機構50的該第三位移座56底面，該第一位移件62的一側面(頂面)連結該第一滑動組件63。該第二滑動組件65係滑軌與滑塊的組合且用以安裝在該第一位移件62的另一側面(底面)，該第二位移件64一側面連接該第二滑動組件65。

請再參閱第8圖，複數第二位移量測量元件80、82、84安裝於該第二多向位移機構60並分別用以相對應地測量該第一位移件62、該第二位移件64及該第三位移件66的位移量。各該第二位移量測量元件80、82、84可為拉線式編碼器，其一該第二位移量測量元件80安裝在該第一多向位移機構50且配合一引線連接該第一位移件62；另一該第二位移量測量元件82安裝在該第一位移件62且配合一引線連接該第二位移件64；又一該第二位移量測量元件84安裝在該第二位移件64且配合一引線連接該第三位移件66，例如連接該第三位移件66的該擋板662。

本實施例包含一教導器位移量測量元件86安裝於該教導器70。該教導器位移量測量元件86可為旋轉式編碼器且安裝在該連接座72一側用以連接該轉動軸件74。如此，藉手動操作可使該連接座72搭配該第三位移件66作線性位移及搭配該轉動軸件74作轉動，進而該教導器位移量測量元件86可測量該連接座72的轉動量及推知該探針76的轉動量。

再請參閱第8圖，本實施例包含一第一定位栓90、一第二定位栓92及一第三定位栓94，其中該第一定位栓90可轉動地安裝於該第一位移件62，且該第一定位栓90的一端用以抵止該第一多向位移機構50的該第三位移座56。該第二定位栓92可轉動地安裝於該第二位移件64，且該第二位移件64的一端用以抵止該第一位移件62。該第三定位栓94可轉動地安裝於該第二位移件64，且該第三定位栓94的一端用以抵止該第三位移件66的該滑桿660。是以，當該第一定位栓90、該第二定位栓92及該第三定位栓94鬆開，則可以藉由手動操作方式使該第一位移件62、該第二位移件64及該第三位移件66產生位移；當該第一定位栓90、該第二定位栓92及該第三定位栓94旋緊，則可使該第一位移件62、該第二位移件64及該第三位移件66形成定位。

又本實施例包含一教導器定位栓96可轉動地安裝於該第三位移件66的該擋板664，且該教導器定位栓96一端用以抵止該轉動軸件74。如此，當該教導器定位栓96鬆開，則該連接座72可轉動。當該教導器定位栓96旋緊，則該連接座72及該探針76形成定位狀。

依上揭結構形式，該第一多向位移機構50及該第二多向位移機構60具備X-Y-Z三個方向的線性位移運動，該教導器70可作水平的轉動運動，如此操作者可以操作該第一多向位移機構50、該第二多向位移機構60及該教導器70，使該探針76以多方向運動模式移至該工件10的預定焊接位置，並以各該第一位移量測量元件578、588、598，各該第二位移量測量元件80、82、84及該教導器位移量測量元件86來記錄位移量，且將各位移量整合形成焊接位置座標，再將各該焊接座標傳送給該自動焊接機20，致使該自動焊接機20能依各該焊接座標自動執行焊接作業。

本實施例的該第二多向位移機構60及該教導器70被設計成較小體積，故具有較小的重量，因此操作者可以輕易且省力的利用手動方式來操控該第二多向位移機構60及該教導器70產生位移。

又，本實施例的該自動焊接機20係安裝於該載座40的該載座軌道組42上位於該第一多向位移機構50一側，且該教導機30與該自動焊接機20可獨立移動，因此該控制裝置12可命令該自動焊接機20於該教導機30對各該焊接位置完成部分位置測量或全部位置測量後，開始執行自動焊接作業。其中該教導機30先行位移一段距離及決定焊接位置後，該自動焊接機20開始對該工件10執行焊接的模式，可以縮短整體焊接時間。

另外，為防止該第一多向位移機構50、該第二多向位移機構60及該教導器70的各構件過度位移，可以在各機構的適當位置安裝預定數量的限位元件，藉此使各該構件移動至極限位置時，可經由觸及該限位元件而提示操作者或是限制該構件移動。

上述實施例僅為例示性說明本創作之技術及其功效，而非用於限制本創作。任何熟於此項技術人士均可在不違背本創作之技術原理及精神的情況下，對上述實施例進行修改及變化，因此本創作之權利保護範圍應如後所述之申請專利範圍所列。

10:工件 12:控制裝置 14:控制器 20:自動焊接機 30:教導機 40:載座 42:載座軌道組 50:第一多向位移機構 52:第一位移座 53:第一線性軌道組 54:第二位移座 55:第二線性軌道組 56:第三位移座 57:第一電動力驅動裝置 572:第一馬達 574:第一齒條 576:第一驅動齒輪 578:第一位移量測量元件 58:第二電動力驅動裝置 582:第二馬達 584:第二齒條 586:第二驅動齒輪 588:第一位移量測量元件 59:第三電動力驅動裝置 592:第三馬達 594:第三齒條 596:第三驅動齒輪 598:第一位移量測量元件 60:第二多向位移機構 62:第一位移件 63:第一滑動組件 64:第二位移件 65:第二滑動組件 66:第三位移件 660:滑桿 662:擋板 664:擋板 70:教導器 72:連接座 73:座板 74:轉動軸件 76:探針 80:第二位移量測量元件 82:第二位移量測量元件 84:第二位移量測量元件 86:教導器位移量測量元件 90:第一定位栓 92:第二定位栓 94:第三定位栓 96:教導器定位栓

第1圖係本創作自動焊接設備的外觀圖。 第2圖係本創作教導機的外觀圖。 第3圖係本創作教導機的另一方向外觀圖。 第4圖係本創作第一電動力驅動裝置、該第一位移座及載座的安裝示意圖。 第5圖係本創作第二電動力驅動裝置、第一位移座及第二位移座的安裝示意圖。 第6圖係本創作第三電動力驅動裝置、第二位移座及第三位移座的安裝示意圖。 第7圖係本創作第二多向位移機構連接第一多向位移機構的外觀圖。 第8圖係本創作第二多向位移機構連接第一多向位移機構的另一方向外觀圖。

10:工件

12:控制裝置

14:控制器

20:自動焊接機

30:教導機

40:載座

Claims (10)

1. 一種教導機，其包含： 一載座； 一第一多向位移機構，係安裝在該載座，該第一多向位移機構包含複數位移座的組合，該第一多向位移機構能夠相對該載座產生位移，以及各該位移座彼此能夠產生相對位移，各該位移座的位移方向不同； 複數第一位移量測量元件，係安裝於該第一多向位移機構並用以測量各該位移座的位移量； 一第二多向位移機構，係安裝在該第一多向位移機構，該第二多向位移機構包含複數位移件的組合，該第二多向位移機構能夠受手動方式驅動相對該第一多向位移機構產生位移，以及各該位移件能夠受手動方式驅動產生相對位移，各該位移件的位移方向不同； 複數第二位移量測量元件，係安裝於該第二多向位移機構並用以測量各該位移件的位移量； 一教導器，係包含一連接座的一端連接一探針，該連接座係連接該第二多向位移機構，且該連接座受手動方式驅動產生轉動；以及 一教導器位移量測量元件，係安裝於該教導器的該連接座，用以測量該連接座的轉動量。
2. 如請求項1所述之教導機，其中該第二多向位移機構係包含一第一位移件連結一第二位移件，以及該第二位移件連結一第三位移件，進一步，該第一位移件一側具有一第一滑動組件用以連接該第一多向位移機構，該第二位移件一側具有一第二滑動組件用以連接該第一位移件，該第三位移件包含二支並置的滑桿的二端各自接設一擋板，且二該滑桿穿設通過該第二位移件，該教導器的該連接座連接一該擋板。
3. 如請求項2所述之教導機，其中各該第二位移量測量元件為拉線式編碼器，其一該第二位移量測量元件安裝在該第一多向位移機構且連接該第一位移件，另一該第二位移量測量元件安裝在該第一位移件且連接該第二位移件，又一該第二位移量測量元件安裝在該第二位移件且連接該第三位移件。
4. 如請求項2所述之教導機，其中該教導器的該連接座係包含一座板的一側面連接一轉動軸件，且該轉動軸件連接該第二多向位移機構的該第三位移件，該教導器位移量測量元件為旋轉式編碼器，該教導器位移量測量元件安裝於該座板一側且連接該轉動軸件。
5. 如請求項2所述之教導機，更包含一第一定位栓、一第二定位栓及一第三定位栓，該第一定位栓可轉動地安裝於該第一位移件，且該第一定位栓的一端用以抵止該第一多向位移機構，該第二定位栓可轉動地安裝於該第二位移件，且該第二定位栓的一端用以抵止該第一位移件，該第三定位栓可轉動地安裝於該第三位移件，且該第三定位栓的一端用以抵止該第二位移件。
6. 如請求項4所述之教導機，更包含一教導器定位栓可轉動地安裝於該第三位移件，該教導器定位栓一端用以抵止該轉動軸件。
7. 如請求項1所述之教導機，其中該載座具有一載座軌道組，該第一多向位移機構係包含一第一位移座連結一第二位移座，以及該第二位移座連結一第三位移座，該第一位移座安裝於該載座軌道組，該第一位移座具有一第一線性軌道組用以連結該第二位移座，該第二位移座具有一第二線性軌道組用以連接該第三位移座。
8. 如請求項7所述之教導機，更包含一第一電動力驅動裝置、一第二電動力驅動裝置及一第三電動力驅動裝置，其中該第一電動力驅動裝置連接該載座及該第一位移座，該第二電動力驅動裝置連接該第一位移座及該第二位移座，該第三電動力驅動裝置連接該二位移座及該第三位移座。
9. 如請求項8所述之教導機，其中該第一電動力驅動裝置包含一第一馬達、一第一齒條及一第一驅動齒輪，該第一齒條安裝於該載座，該第一馬達安裝於該第一位移座，該第一驅動齒輪組裝於該第一馬達且嚙合該第一齒條；該第二電動力驅動裝置包含一第二馬達、一第二齒條及一第二驅動齒輪，該第二齒條安裝於該第一位移座，該第二馬達安裝於該第二位移座，該第二驅動齒輪組裝於該第二馬達且嚙合該第二齒條；該第三電動力驅動裝置包含一第三馬達、一第三齒條及一第三驅動齒輪，該第三齒條安裝於該第三位移座，該第三馬達安裝於該第二位移座，該第三驅動齒輪組裝於該第三馬達且嚙合該第三齒條；又，各該第一位移量測量元件係旋轉式編碼器，且該第一驅動齒輪、該第二驅動齒輪及該第三驅動齒輪各自嚙合一該第一位移量測量元件。
10. 一種應用如請求項1至9中任一項之教導機之自動焊接設備，其包含： 一自動焊接機，係安裝在該載座且位於該第一多向位移機構一側； 一控制裝置，係電性連接該教導機及該自動焊接機，該教導機的該第一多向位移機構、該第二多向位移機構及該教導器對一工件的焊接位置位移後，各該第一位移量測量元件、各該第二位移量測量元件及該教導器位移量測量元件所取得的位移數據傳送至該控制裝置，該控制裝置可將該位移數據傳送給該自動焊接機，進而控制該自動焊接機依該位移數據相對該工件產生位移及自動對各焊接位置執行焊接作業； 其次，該控制裝置可命令該自動焊接機於該教導機對各該焊接位置完成部分位置測量或全部位置測量後，開始執行自動焊接作業。

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