CN106881866B

CN106881866B - 位移机构

Info

Publication number: CN106881866B
Application number: CN201610886823.8A
Authority: CN
Inventors: 黄秀英; 徐行广; 李建德; 朱酉致
Original assignee: National Taipei University of Technology
Current assignee: National Taipei University of Technology
Priority date: 2015-12-15
Filing date: 2016-10-11
Publication date: 2019-03-22
Anticipated expiration: 2036-10-11
Also published as: TWI591276B; US20170167659A1; CN106881866A; TW201721040A; US9803800B2

Abstract

一种位移机构，包含基座、三轨道、三摇臂组件、移动平台及三平行连杆组件。轨道竖立于基座上。各摇臂组件具有第一端及第二端。第一端分别可滑动地连接轨道。摇臂组件配置以于轨道之间的空间摆动。移动平台平行于基座。各平行连杆组件的两端分别可多向转动地连接对应的摇臂组件的第二端与移动平台。各摇臂组件实质上由对应的轨道远离基座延伸，并且各平行连杆组件实质上由对应的摇臂组件的第二端朝向基座延伸。通过使摇臂组件的第二端移动至超过轨道的高度，即可使移动平台的高度升至接近位移机构的顶板的高度，进而大幅地增加移动平台在铅直方向上的可移动工作范围。

Description

位移机构

技术领域

本发明是有关于一种位移机构，特别是有关于一种三角洲型移动机构。

背景技术

请参照图1，其为绘示已知3D打印机200的立体图。如图1所示，3D打印机200主要包含基座210、平台220、三轨道230、三滑块240、三平行连杆组件250以及喷头260。平台220放置于基座210上。滑块240分别可滑动地设置于轨道230上。每一平行连杆组件250包含两连杆，且连杆的两端分别可转动地连接对应的滑块240与喷头260。借此，通过驱动滑块240在各自的轨道230上的移动，即可经由平行连杆组件250带动喷头260移动，进而在平台上制作出3D物件。

然而，前述已知的3D打印机200为了可在水平方向达到一定的可打印工作范围，其平行连杆组件250的连杆必须具有一定的长度，但这又会造成3D打印机200必须牺牲其铅直方向上的可打印工作范围。也就是说，即使图1中的所有滑块240都滑动至轨道230的最顶端，平行连杆组件250也无法使喷头260的高度升至接近3D打印机200顶部的高度。再者，前述已知的3D打印机200的机构设计，并无法确保喷头260在横向位移期间维持其水平。

发明内容

有鉴于此，本发明的一目的在于提出一种可有效解决上述问题的位移机构。

为了达到上述目的，依据本发明的一实施方式，一种位移机构包含基座、三轨道、三摇臂组件、连接结构、移动平台以及三平行连杆组件。轨道竖立于基座上。各摇臂组件具有第一端以及第二端。第一端分别可滑动地连接轨道。摇臂组件配置以于轨道之间的空间摆动。移动平台平行于基座。各平行连杆组件的两端分别可多向转动地连接对应的摇臂组件的第二端与移动平台。各摇臂组件实质上由对应的轨道远离基座延伸，并且各平行连杆组件实质上由对应的摇臂组件的第二端朝向基座延伸。

于本发明的一或多个实施方式中，上述的位移机构还包含顶板。顶板连接轨道相对于基座的另一端。顶板具有开口。开口配置以供摇臂组件与平行连杆组件部分地穿过。

于本发明的一或多个实施方式中，上述的轨道两两之间的距离相等。

于本发明的一或多个实施方式中，上述的顶板呈正六角形，并且轨道分别连接至顶板的三个不相邻的顶点。

于本发明的一或多个实施方式中，上述的各摇臂组件包含滑块以及第一连杆。滑块可滑动地连接对应的轨道。第一连杆的一端枢接滑块，并实质上由滑块远离基座延伸。

于本发明的一或多个实施方式中，上述的摇臂组件配置以分别在复数个旋转平面上于轨道之间的空间摆动。旋转平面平行于轨道，且两两之间的夹角相等。

于本发明的一或多个实施方式中，上述的各第一连杆具有旋转轴线，且旋转轴线垂直于轨道。

于本发明的一或多个实施方式中，上述的各平行连杆组件包含两第二连杆。第二连杆的两端分别可多向转动地连接对应的摇臂组件的第二端与移动平台，且此两第二连杆相互平行。

于本发明的一或多个实施方式中，上述的各第二连杆的两端分别以球关节的形式连接对应的摇臂组件与移动平台。

于本发明的一或多个实施方式中，上述的位移机构还包含连接结构。连接结构可多向转动地连接摇臂组件的第二端，这些第二端两两之间的距离相等。

于本发明的一或多个实施方式中，上述的连接结构以球关节的形式连接摇臂组件。

于本发明的一或多个实施方式中，上述的连接结构呈正六角形，并且摇臂组件的第二端分别连接至连接结构的三个不相邻的顶点。

综上所述，本发明的位移机构系将摇臂组件的滑动端分别可滑动地连接至于轨道，并将平行连杆组件的一端分别可多向转动地连接至摇臂组件的摆动端，因此连接于平行连杆组件的另一端的移动平台相对于基座的可移动高度就不会受限于轨道的高度，而是与摇臂组件的摆动端的高度有关。因此，通过使摇臂组件的摆动端移动至超过轨道的高度，即可使移动平台的高度升至接近位移机构的顶板的高度，这将大幅地增加移动平台在铅直方向上的可移动工作范围。并且，由于移动平台与任一轨道之间是透过摇臂组件与一组平行连杆组件连接的，因此在使本发明的移动平台在水平方向上移动时，本发明的摇臂组件的滑动端在轨道上所需移动的铅直距离短。相对来说，本发明的移动平台可以更高速地移动至预定位置。再者，本发明的位移机构还通过连接结构可多向转动地连接摇臂组件的摆动端，进而达到使移动平台在横向位移期间维持其水平的目的。

以上所述仅系用以阐述本发明所欲解决的问题、解决问题的技术手段、及其产生的功效等等，本发明的具体细节将在下文的实施方式及相关附图中详细介绍。

附图说明

为让本发明的上述和其他目的、特征、优点与实施例能更明显易懂，所附附图的说明如下：

图1为绘示已知3D打印机的立体图；

图2为根据本发明一些实施方式绘示的位移机构的立体图；

图3A与图3B为根据本发明一些实施方式绘示位移机构中的移动平台在铅直方向上移动的侧视图；

图4为绘示图2中的位移机构的上视图；

图5A与图5B为根据本发明一些实施方式绘示位移机构中的其中一摇臂组件相对轨道滑动而使移动平台在水平方向上移动的侧视图。

具体实施方式

以下将以附图揭露本发明的多个实施方式，为明确说明起见，许多实务上的细节将在以下叙述中一并说明。然而，应了解到，这些实务上的细节不应用以限制本发明。也就是说，在本发明部分实施方式中，这些实务上的细节是非必要的。此外，为简化附图起见，一些已知惯用的结构与元件在附图中将以简单示意的方式绘示。

请参照图2，其为根据本发明一些实施方式绘示的位移机构100的立体图。如图2所示，于本实施方式中，位移机构100包含基座110、三轨道120、三摇臂组件130、移动平台150、三平行连杆组件160以及顶板170。本发明的位移机构100可应用至3D打印机、机器人机构、电动车载具、高速位移机构等领域中。以下将详细介绍这些部件的详细结构、功能以及各部件之间的连接关系。

如图2所示，于本实施方式中，位移机构100的轨道120竖立于基座110上。各摇臂组件130具有第一端130a以及第二端130b。摇臂组件130的第一端130a分别可滑动地连接轨道120。摇臂组件130配置以于轨道120之间的空间摆动。具体来说，各摇臂组件130包含滑块131以及第一连杆132。滑块131可滑动地连接对应的轨道120。第一连杆132的一端枢接滑块131，以相对滑块131转动。并且，第一连杆132实质上由滑块131远离基座110延伸。第一连杆132与滑块131的枢接处可视为摇臂组件130的第一端130a，而第一连杆132远离滑块131的一端可视为摇臂组件130的第二端130b。

位移机构100的移动平台150平行于基座110。位移机构100的各平行连杆组件160的两端分别可多向转动地连接对应的摇臂组件130的第二端130b与移动平台150。位移机构100的顶板170连接轨道120相对于基座110的另一端。也就是说，各轨道120连接于基座110与顶板170之间。如图2所示，顶板170具有开口171。开口171配置以供摇臂组件130与平行连杆组件160部分地穿过。

请参照图3A与图3B。图3A与图3B为根据本发明一些实施方式绘示位移机构100中的移动平台150在铅直方向上移动的侧视图。如图3A与图3B所示，并配合参照图2，特别来说，位移机构100的各摇臂组件130实质上由对应的轨道120远离基座110延伸，并且各平行连杆组件160实质上由对应的摇臂组件130的第二端130b朝向基座110延伸。因此，在移动平台150的移动过程中，依照上述延伸方向配置的摇臂组件130与平行连杆组件160并不会突伸至移动平台150正下方的空间。并且，在此结构配置之下，当各摇臂组件130的滑块131都朝向顶板170滑动时(例如由图3A中的位置移动至图3B中的位置)，摇臂组件130与平行连杆组件160可部分地穿过顶板170的开口171。

借此，连接于平行连杆组件160的另一端的移动平台150相对于基座110的可移动高度就不会受限于轨道120的高度，而是与摇臂组件130的摆动端(即第二端130b)的高度有关。因此，通过使摇臂组件130的第二端130b穿过顶板170的开口171并移动至超过轨道120的高度，即可使移动平台150的高度升至接近顶板170的高度，这将大幅地增加移动平台150在铅直方向上的可移动工作范围。

请参照图4，其为绘示图2中的位移机构100的上视图。如图2与图4所示，于一些实施方式中，位移机构100的轨道120两两之间的距离相等(代表轨道120为相互平行的)。摇臂组件130配置以分别在三个旋转平面P上于轨道120之间的空间摆动，这些旋转平面P平行于轨道120，且两两之间的夹角相等(即夹角为120度)。具体来说，为了达到使摇臂组件130分别在平行于轨道120的三个旋转平面P上摆动，可配置使各摇臂组件130的第一连杆132相对于滑块131的旋转轴线R垂直于对应的轨道120(见图3A)。各平行连杆组件160包含两第二连杆161。第二连杆161的两端分别可多向转动地连接对应的摇臂组件130的第二端130b与移动平台150，且此两第二连杆161相互平行。另外，位移机构100还包含连接结构140。连接结构140可多向转动地连接摇臂组件130的第二端130b，这些第二端130b两两之间的距离相等(见图4)。

于一些实施方式中，位移机构100的顶板170呈正六角形，并且轨道120分别连接至顶板170的三个不相邻的顶点。借此，即可确保轨道120两两之间的距离相等。然而，顶板170的外型并不限于此。于实际应用中，位移机构100的顶板170亦可呈正三角形、圆形或环形。

于一些实施方式中，位移机构100的连接结构140呈正六角形，并且摇臂组件130的第二端130b分别连接至连接结构140的三个不相邻的顶点。借此，即可确保摇臂组件130的第二端130b两两之间的距离相等。然而，连接结构140的外型并不限于此。于实际应用中，位移机构100的连接结构140亦可呈正三角形、圆形或环形。

于一些实施方式中，位移机构100的连接结构140的中央镂空，借以使位移机构100整体轻量化。

请参照图5A与图5B，其分别为根据本发明一些实施方式绘示位移机构100中的其中一摇臂组件130相对轨道120滑动而使移动平台150在水平方向上移动的侧视图。通过上述结构配置(即，各平行连杆组件160的两个相互平行的第二连杆161分别可多向转动地连接对应的摇臂组件130的第二端130b与移动平台150，连接结构140可多向转动地连接摇臂组件130的第二端130b，且第二端130b两两之间的距离相等)，位移机构100即可达到使移动平台150在横向位移期间维持其水平的目的。需要注意的是，各平行连杆组件160至少要包含两个第二连杆161，才能有效维持移动平台150的水平移动。

于一些实施方式中，各第二连杆161的两端分别以球关节的形式连接对应的摇臂组件130与移动平台150，且连接结构140也以球关节的形式连接摇臂组件130，但本发明并不以此为限。于实际应用中，其他同样可以使两物件达到万向转动的结构也可应用于本发明的各实施方式中。

不仅如此，由于移动平台150与任一轨道120之间是透过摇臂组件130与一组平行连杆组件160连接的，因此在使已知3D打印机200的喷头260与本发明的移动平台150在水平方向上移动相同距离时，本发明的摇臂组件130的滑动端(即第一端130a)在轨道120上所需移动的铅直距离可较已知3D打印机200的滑块240在轨道230上所需移动的铅直距离还短(甚至减半)。相对来说，在本发明的摇臂组件130的滑动端与已知3D打印机200的滑块240具有相同的移动速度的情况之下，本发明的移动平台150可以更高速地移动至预定位置。

借此，本发明的位移机构100即可具备稳定且高速的运动性能与高准确度，适于从事精密取放、组装、整列与包装等作业。

于一些实施方式中，位移机构100还可包含驱动模块以及传动模块(图未示)。驱动模块可设置于基座110上。传动模块分别设置于轨道120上，并配置以分别带动摇臂组件130的滑块131沿着轨道120移动。举例来说，驱动模块可以是马达，但本发明并不以此为限。举例来说，传动模块可以是皮带、螺杆、齿条等，但本发明并不以此为限。

于一些实施方式中，摇臂组件130的第一连杆132与平行连杆组件160的第二连杆161可以由一些极轻的材料制作，借以减少惯量而允许非常高的速度和加减速。并且，因为位移机构100是由三组摇臂组件130与平行连杆组件160的组合所构成的，使得位移机构100的整体刚性依然有一定的水准。

由以上对于本发明的具体实施方式的详述，可以明显地看出，本发明的位移机构系将摇臂组件的滑动端分别可滑动地连接至于轨道，并将平行连杆组件的一端分别可多向转动地连接至摇臂组件的摆动端。也就是说，平行连杆组件的一端并非直接可滑动地连接至于轨道，因此连接于平行连杆组件的另一端的移动平台相对于基座的可移动高度就不会受限于轨道的高度，而是与摇臂组件的摆动端的高度有关。因此，通过使摇臂组件的摆动端移动至超过轨道的高度，即可使移动平台的高度升至接近位移机构的顶板的高度，这将大幅地增加移动平台在铅直方向上的可移动工作范围。并且，由于移动平台与任一轨道之间是透过摇臂组件与一组平行连杆组件连接的，因此在使已知3D打印机的喷头与本发明的移动平台在水平方向上移动相同距离时，本发明的摇臂组件的滑动端在轨道上所需移动的铅直距离可较已知3D打印机的滑块在轨道上所需移动的铅直距离还短。相对来说，在本发明的摇臂组件的滑动端与已知3D打印机的滑块具有相同的移动速度的情况之下，本发明的移动平台可以更高速地移动至预定位置。再者，本发明的位移机构还通过连接结构可多向转动地连接摇臂组件的摆动端，进而达到使移动平台在横向位移期间维持其水平的目的。

虽然本发明已以实施方式揭露如上，然其并不用以限定本发明，任何熟悉此技艺者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视所附的权利要求书所界定的范围为准。

Claims

1.一种位移机构，其特征在于，包含：

一基座；

三轨道，竖立于该基座上；

三摇臂组件，各该摇臂组件具有一第一端以及一第二端，所述第一端分别可滑动地连接所述轨道，所述摇臂组件配置以于所述轨道之间的空间摆动；

一移动平台，平行于该基座；

三平行连杆组件，各该平行连杆组件的两端分别可多向转动地连接对应的该摇臂组件的该第二端与该移动平台；以及

一连接结构，可多向转动地连接所述摇臂组件的所述第二端，所述第二端两两之间的距离相等，

其中各该摇臂组件由对应的该轨道远离该基座延伸，并且各该平行连杆组件由对应的该摇臂组件的该第二端朝向该基座延伸。

2.根据权利要求1所述的位移机构，其特征在于，还包含一顶板，连接所述轨道相对于该基座的另一端，该顶板具有一开口，配置以供所述摇臂组件与所述平行连杆组件部分地穿过。

3.根据权利要求2所述的位移机构，其特征在于，所述轨道两两之间的距离相等。

4.根据权利要求3所述的位移机构，其特征在于，该顶板呈正六角形，并且所述轨道分别连接至该顶板的三个不相邻的顶点。

5.根据权利要求1所述的位移机构，其特征在于，各该摇臂组件包含：

一滑块，可滑动地连接对应的该轨道；以及

一第一连杆，其一端枢接该滑块，并由该滑块远离该基座延伸。

6.根据权利要求1所述的位移机构，其特征在于，所述摇臂组件配置以分别在多个旋转平面上于所述轨道之间的空间摆动，所述旋转平面平行于所述轨道，且两两之间的夹角相等。

7.根据权利要求5所述的位移机构，其特征在于，各该第一连杆具有一旋转轴线，且该旋转轴线垂直于所述轨道。

8.根据权利要求1所述的位移机构，其特征在于，各该平行连杆组件包含两第二连杆，所述第二连杆的两端分别可多向转动地连接对应的该摇臂组件的该第二端与该移动平台，且所述两第二连杆相互平行。

9.根据权利要求8所述的位移机构，其特征在于，各该第二连杆的两端分别以球关节的形式连接对应的该摇臂组件与该移动平台。

10.根据权利要求1所述的位移机构，其特征在于，该连接结构以球关节的形式连接所述摇臂组件。

11.根据权利要求1所述的位移机构，其特征在于，该连接结构呈正六角形，并且所述摇臂组件的所述第二端分别连接至该连接结构的三个不相邻的顶点。