專利名稱：順應(yīng)性位置補(bǔ)正裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種順應(yīng)性位置補(bǔ)正裝置，特別是涉及一種連接于機(jī)械手臂的遠(yuǎn)程， 用以補(bǔ)正誤差的順應(yīng)性位置補(bǔ)正裝置。
背景技術(shù)：
產(chǎn)業(yè)上使用機(jī)械手臂來代替人工操作已相當(dāng)普及，機(jī)械手臂常應(yīng)用于取料與放料，也就是說，利用機(jī)械手臂將預(yù)先準(zhǔn)備好的料件取出，之后再放至預(yù)定位置的動作。機(jī)械手臂在進(jìn)行取料或放料動作時，其取料點(diǎn)與放料點(diǎn)的精確性即相當(dāng)重要，當(dāng)取料點(diǎn)或放料點(diǎn)的位置錯誤，機(jī)械手臂將無法正確地完成預(yù)定的動作。會影響取、放料點(diǎn)精確性的因素包含了機(jī)械手臂中各構(gòu)件的尺寸誤差、各構(gòu)件的剛性及定位誤差等。業(yè)界為了能補(bǔ)正上述誤差所形成的偏移量，提出了順應(yīng)性補(bǔ)正裝置，例如2010年 7 月 6 日公告第 7748136 號美國專利「Remote center compliancedevice with measuring sensor (具有感應(yīng)組件的順應(yīng)性補(bǔ)正裝置)」、1978年7月4日公告第4098001號美國專利 Γ Remote center compliance system(順應(yīng)性補(bǔ)正系統(tǒng))」、以及2004年9月21日公告第 6792689號美國專利「Remote centercompliance device (順應(yīng)性補(bǔ)正裝置)」，此些技術(shù)用以補(bǔ)正上述偏移量，且從核準(zhǔn)日期來看，可以輕易得知此一偏移量問題已發(fā)生數(shù)十年，且仍為業(yè)界持續(xù)欲解決的議題。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于上述偏移量問題，本發(fā)明提出一種順應(yīng)性位置補(bǔ)正裝置，適于一機(jī)械手臂的一遠(yuǎn)程，以補(bǔ)正機(jī)械手臂因尺寸誤差、剛性或定位誤差所產(chǎn)生的偏移量，解決上述問題。依據(jù)一實(shí)施例，補(bǔ)正裝置包含連接于遠(yuǎn)程的第一平板、第二平板、連接于第二平板的中心組件、及位置順應(yīng)組件，位置順應(yīng)組件的兩端分別連接于第一平板與第二平板且位置順應(yīng)組件在兩端之間具有至少一溝槽，溝槽的開口方向與兩端的聯(lián)機(jī)間夾一銳角。依據(jù)一實(shí)施例，順應(yīng)組件具有兩個溝槽，且兩個溝槽的開口方向相異。依據(jù)一實(shí)施例，順應(yīng)組件具有四個溝槽，且相鄰的溝槽的開口方向?qū)嵸|(zhì)上夾90度角。依據(jù)一實(shí)施例，補(bǔ)正裝置具有三個順應(yīng)組件，順應(yīng)組件以環(huán)狀等角配置于第一平板與第二平板之間。通過上述順應(yīng)性位置補(bǔ)正裝置的特征，順應(yīng)性位置補(bǔ)正裝置可藉溝槽而有效地補(bǔ)正機(jī)械手臂因尺寸誤差、剛性因素或定位誤差所產(chǎn)生的偏移量。


圖1為依據(jù)本發(fā)明順應(yīng)性位置補(bǔ)正裝置第一實(shí)施例的立體示意圖。圖2為依據(jù)本發(fā)明順應(yīng)性位置補(bǔ)正裝置的位置順應(yīng)組件的第一實(shí)施例的立體示意圖。
圖3為圖2的側(cè)視圖。圖4A、圖4B、圖4C、及圖4D則分別為圖3在4A-4A、4B_4B、4C_4C及4D-4D位置的剖視圖。圖5A及圖5B為順應(yīng)性位置補(bǔ)正裝置使用示意圖。圖6其為依據(jù)本發(fā)明順應(yīng)性位置補(bǔ)正裝置的第二實(shí)施例。圖7為位置順應(yīng)組件的另一實(shí)施例示意圖。圖8為依據(jù)圖7位置順應(yīng)組件的順應(yīng)性位置補(bǔ)正裝置的第三實(shí)施例的頂面示意圖。主要組件符號說明20第一平板25第二平板30a, 30b, 30c位置順應(yīng)組件32a, 32b 兩端34a, 34b, 34c, 34d, 34e, 34f 溝槽35連接段50中心組件90 遠(yuǎn)程92 凹孔
具體實(shí)施例方式請參考圖1，其為依據(jù)本發(fā)明順應(yīng)性位置補(bǔ)正裝置第一實(shí)施例的立體示意圖。順應(yīng)性位置補(bǔ)正裝置(或稱遠(yuǎn)程中心順應(yīng)性裝置，Remote centercompliance device)，適于連接于一機(jī)械手臂的遠(yuǎn)程90 (Remote End)，補(bǔ)正機(jī)械手臂在定位時，因機(jī)械手臂的誤差、剛性因素、或定位誤差所造成的偏移量。此偏移量可能發(fā)生在單一軸向(如兩個水平軸之一或垂直軸)，也可能同時發(fā)生在三個軸向(兩個水平軸及垂直軸)。通過順應(yīng)性位置補(bǔ)正裝置，即可補(bǔ)正前述單軸或三軸的偏移量。請同時參閱圖1及圖2，圖2為依據(jù)本發(fā)明順應(yīng)性位置補(bǔ)正裝置的位置順應(yīng)組件的第一實(shí)施例的立體示意圖。從圖中可以看出，順應(yīng)性位置補(bǔ)正裝置包含第一平板20、第二平板25、中心組件50及位置順應(yīng)組件30a，30b (也可稱為彈性柱)。第一平板20連接于機(jī)械手臂的遠(yuǎn)程90，中心組件50連接于第二平板25。位置順應(yīng)組件30a，30b的兩端32a，32b 分別連接于第一平板20與第二平板25。從圖中可以見悉，位置順應(yīng)組件30a，30b呈圓筒狀(類似薄壁圓筒)，其兩端端面的截面形狀為環(huán)狀，但并不以此為限，位置順應(yīng)組件30a， 30b也可以是實(shí)心圓柱、方形、五角形或六角形等，而考慮到應(yīng)力集中及均布性，則以圓形或等邊形為較佳。而位置順應(yīng)組件30a，30b配置于第一平板20與第二平板25之間的關(guān)系， 依其頂視圖觀之，呈等角方式配置，以能得到補(bǔ)正時較佳平衡性。位置順應(yīng)組件30a，30b兩端32a，32b的聯(lián)機(jī)在圖2中標(biāo)示為Z軸，也就是位置順應(yīng)組件30a，30b的軸向，位置順應(yīng)組件30a，30b兩端32a，3 之間具有多個溝槽34a，34b， 34c, 34d，溝槽34a，34b，34c, 34d的制作可以采用任何加工手段來完成，例如但不限于水刀切割、放電線切割、激光切割、鋸片、線切割或鋸條切割。此溝槽34a，34b，34c，34d可在金屬圓柱(如彈簧鋼、不銹鋼、工具鋼等金屬材料)中，割出特定的紋路，使金屬圓柱成為可撓性的零件，取金屬本身的抗拉性良好的特征，使其達(dá)到抗Z軸拉力并可在XY軸上做補(bǔ)償性的移動。為了進(jìn)一步說明溝槽34a，34b，34c, 34d的結(jié)構(gòu)及特性，請參考圖3、圖4A、圖4B、圖 4C、及圖4D，其中圖3為圖2的側(cè)視圖，而圖4A、圖4B、圖4C、及圖4D則分別為圖3在4A-4A、 4B-4B、4C-4C及4D-4D位置的剖視圖。為了便于說明，茲分別將圖4A、圖4B、圖4C、及圖4D 中的溝槽34a，34b，34c, 34d分別命名為第一溝槽34a、第二溝槽34b、第三溝槽3 及第四溝槽34d。在此僅以線切割為例進(jìn)行說明，從圖4A中可以看出，第一溝槽3 是從+Y方向朝-Y方向切割而成；從圖4B中可以看出，第二溝槽34b是從-Y方向朝+Y方向切割而成； 從圖4C中可以看出，第三溝槽34c是從-X方向朝+X方向切割而成；而從圖4D中可以看出， 第四溝槽34d是從+X方向朝-X方向切割而成。因此，位置順應(yīng)組件30a在每個溝槽34a， 34b，3 ，34d切割的位置即會具有適當(dāng)?shù)膹椥裕詧D4A為例，位置順應(yīng)組件30a即會在以連接段35為中心，沿著X軸方向擺動的彈性，其擺動幅度的大小(即Z軸補(bǔ)正幅度)與第一溝槽3 切割的寬度h (請見于圖3)有關(guān)，切割寬度h愈寬，則可擺動的幅度即愈大；而其擺動的彈性(或剛性)則與切割的深度h(請見于圖4A)及連接段35的面積有關(guān)，當(dāng)然擺動的彈性(或剛性)也與圓筒的壁厚t有關(guān)，其切割深度h愈深，則剛性愈小、彈性愈大，而連接段35的面積及壁厚t愈大，則剛性愈大、彈性愈小。此外，從圖4A、圖4B、圖4C、及圖4D可以看出各溝槽切割方向(或稱開口方向) 也有適當(dāng)?shù)陌才?+Y，-Y，-X，+X)，其目的在于使位置順應(yīng)組件30a對于每個軸向的補(bǔ)正不集中于位置某一區(qū)域(軸向上的上方或下方)，而是分散，如此一來，即能維持其剛性，且能均勻分散其應(yīng)力，雖然本實(shí)施例中，切割方向依序以+Y，-Υ，-χ，+X方式安排，但并不以此為限，任何排列方式，甚至采用隨機(jī)數(shù)方式排列，均不影響本發(fā)明目的的達(dá)成。接著，溝槽;34a，:34b，:34c，!Md的切割方向(開口方向)除了在+Y，_Y，_X，+X方向夕卜，也可以是與X軸向或Y軸向夾一特定角度，例如但不限于30度、45度、60度等。溝槽 34a, 34b, 34c, 34d的開口方向可以視為溝槽:34a，34b, 34c, 34d切割的反方向，以圖4A為例， 溝槽3 從+Y方向朝-Y方向切割而成，因此，其開口方向則是+Y方向。在本實(shí)施例中，所有溝槽34a，34b，34c，34d的開口方向均與位置順應(yīng)組件30a的軸向(Z軸)約夾90度角， 但本發(fā)明并不以此為限，溝槽34a，34b，34c，34d的開口方向可以與位置順應(yīng)組件30a的軸向(Z軸)約夾銳角，如此一來，單一溝槽34a，34b，34c，34d所能補(bǔ)正的偏移量則不限于單一軸向。此外，各溝槽34a，34b，34c，34d的開口方向可以相同也可以相異。再者，從圖3可以看出位置順應(yīng)組件30a具有多個溝槽:34a，:34b，:34c，；34山而溝槽 34a, 34b，34c, 34d的數(shù)量也會影響可補(bǔ)正的偏移量，當(dāng)溝槽34a，34b，34c, 34d的數(shù)量愈多， 其總寬度即愈寬，故能補(bǔ)正的總偏移量也愈大。此外，各溝槽間的間距P(Pitch)也會影響位置順應(yīng)組件30a整體的剛性。因此，在設(shè)計時，可以參考所配合的機(jī)械手臂所需的補(bǔ)正量而設(shè)計，例如，依據(jù)所需補(bǔ)正的X、Y、Z軸各別的偏移量，而設(shè)計溝槽34a，34b，34c, 34d的寬度h、深度d與間距ρ、以及位置順應(yīng)組件30a的壁厚t，而當(dāng)?shù)谝黄桨?0與第二平板25之間的距離固定時，除了能適當(dāng)調(diào)整溝槽34a，34b，34c，34d的寬度h、深度d與間距ρ、以及位置順應(yīng)組件30a的壁厚t外，也可以選用不同材質(zhì)，以達(dá)到所需補(bǔ)正的偏移量。
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Z軸補(bǔ)正幅度與溝槽34a，34b，34c, 34d數(shù)量、溝槽切割的寬度h (圖3)有關(guān)，即切割寬度h愈寬、溝槽34a，34b，34c, 34d的數(shù)目愈多，則可擺動的幅度即愈大；而左右擺動的變形量則與溝槽Ma，34b，34c, 34d的數(shù)量、溝槽34a，34b，34c, 34d的間距、切割的深度 h (圖4A)及連接段的寬度、圓筒的壁厚t有關(guān)，其切割深度h愈深，連接段的寬度及壁厚t 愈小，則剛性愈小、彈性愈大，反之則剛性愈大、彈性愈小。接著，請參閱圖5A及圖5B，其為順應(yīng)性位置補(bǔ)正裝置使用示意圖，圖中是模擬機(jī)械手臂的遠(yuǎn)程90欲將中心組件50對準(zhǔn)凹孔92的示意圖，在圖5A中可以看出，當(dāng)機(jī)械手臂將中心組件50移至凹孔92時，中心組件50與凹孔92間相差一個偏移量，此時，當(dāng)機(jī)械手臂將中心組件50向圖面的下方(即-Z方向)移動時，中心組件50即會先接觸到凹子92 上面的導(dǎo)角，接著，由于，位置順應(yīng)組件30b在X，Y，Z軸均具有偏移補(bǔ)正的能力，故可以順利的把中心組件50置入凹孔92內(nèi)。再者，請續(xù)參閱圖6，其為依據(jù)本發(fā)明順應(yīng)性位置補(bǔ)正裝置的第二實(shí)施例，從圖中可以看出，在第一平板20與第二平板25之間僅具有單一位置順應(yīng)組件30c，此位置順應(yīng)組件30c的外徑僅略小于第一平板20與第二平板25，同時，位置順應(yīng)組件30c也僅具有一溝槽34e，此溝槽3 的開口方向與位置順應(yīng)組件30c的軸向(長軸或或Z軸)的夾角并非直角，而呈銳角，以此例而言，約呈30度角。請同時參考圖7與圖8，前者為位置順應(yīng)組件的另一實(shí)施例示意圖，而后者則為依據(jù)圖7位置順應(yīng)組件30e的順應(yīng)性位置補(bǔ)正裝置的第三實(shí)施例的頂面示意圖。從圖中可以看出位置順應(yīng)組件30e呈板狀，并具有多個溝槽34f，在將之應(yīng)用于順應(yīng)性位置補(bǔ)正裝置時，可采用如圖8所示的排列方式，此等角三角形的排列方式可以使得各溝槽34f間的偏移量補(bǔ)正效果較為均衡且不會有應(yīng)力集中現(xiàn)象。依本發(fā)明的技術(shù)所完成的位置順應(yīng)組件，其在XY方向補(bǔ)正范圍可達(dá)2. 6厘米 (mm)，彎曲的范圍可達(dá)5度、旋轉(zhuǎn)范圍(以Z軸為軸心)可達(dá)2度，Z軸可承受的壓力達(dá)5000 牛頓，可達(dá)受的拉力達(dá)300牛頓，但是上述的位置順應(yīng)能力(或稱補(bǔ)正能力)并非用以限定本發(fā)明，位置順應(yīng)組件的溝槽只要經(jīng)過適當(dāng)設(shè)計，搭配位置順應(yīng)組件本體的剛性與彈性即可得到不同的位置順應(yīng)能力。綜上所述，順應(yīng)性位置補(bǔ)正裝置通過位置順應(yīng)組件的配置，即可有效地補(bǔ)正機(jī)械手臂因尺寸誤差、剛性因素、或定位誤差所產(chǎn)生的偏移量。
權(quán)利要求
1.一種順應(yīng)性位置補(bǔ)正裝置，適于一機(jī)械手臂的一遠(yuǎn)程，該補(bǔ)正裝置包含第一平板，其連接于該遠(yuǎn)程；第二平板；中心組件，其連接于該第二平板；以及位置順應(yīng)組件，該位置順應(yīng)組件的兩端分別連接于該第一平板與該第二平板，該位置順應(yīng)組件在該兩端之間具有至少一溝槽，該溝槽的開口方向與該兩端的聯(lián)機(jī)間夾一銳角。
2.如權(quán)利要求1所述順應(yīng)性位置補(bǔ)正裝置，其中該位置順應(yīng)組件具有兩個該溝槽，且該兩個溝槽的開口方向相異。
3.如權(quán)利要求1所述順應(yīng)性位置補(bǔ)正裝置，其中該位置順應(yīng)組件具有四個該溝槽，且相鄰的該些溝槽的開口方向?qū)嵸|(zhì)上夾90度角。
4.如權(quán)利要求1所述順應(yīng)性位置補(bǔ)正裝置，其中該位置順應(yīng)組件為一圓柱，該兩端為該圓柱的軸向圓形端面。
5.如權(quán)利要求1所述順應(yīng)性位置補(bǔ)正裝置，其中該位置順應(yīng)組件為一圓筒，該兩端為該圓筒的軸向環(huán)形端面。
6.如權(quán)利要求1所述順應(yīng)性位置補(bǔ)正裝置，其中該補(bǔ)正裝置具有三個該位置順應(yīng)組件，該些位置順應(yīng)組件以環(huán)狀等角配置于該第一平板與該第二平板之間。
7.如權(quán)利要求6所述順應(yīng)性位置補(bǔ)正裝置，其中該些位置順應(yīng)組件具有四個該溝槽， 且相鄰的該些溝槽的開口方向?qū)嵸|(zhì)上夾90度角。
全文摘要
本發(fā)明公開一種順應(yīng)性位置補(bǔ)正裝置，其適于一機(jī)械手臂的一遠(yuǎn)程。補(bǔ)正裝置包含連接于遠(yuǎn)程的第一平板、第二平板、連接于第二平板的中心組件、及位置順應(yīng)組件，位置順應(yīng)組件的兩端分別連接于第一平板與第二平板，位置順應(yīng)組件在兩端之間具有至少一溝槽，溝槽的開口方向與兩端的聯(lián)機(jī)間夾一銳角，因此，順應(yīng)性位置補(bǔ)正裝置可由溝槽而有效地補(bǔ)正機(jī)械手臂因尺寸誤差、剛性因素或定位誤差所產(chǎn)生的偏移量。
文檔編號B25J17/02GK102463574SQ20101057207
公開日2012年5月23日 申請日期2010年12月2日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月12日
發(fā)明者李漢州, 林洋鑫 申請人:財團(tuán)法人工業(yè)技術(shù)研究院