CN219788394U - 机器手臂关节装置及其位置检知模块 - Google Patents

Abstract

一种机器手臂关节装置及其位置检知模块，机器手臂关节装置包含马达、减速机及编码器。马达包含马达转轴。减速机包含减速机转轴。编码器包含第一码盘、第二码盘、第一电路板及光学模块。第一码盘是设置于马达转轴。第二码盘是设置于减速机转轴。第一电路板是设置于固定位置。光学模块设置于第一电路板，架构于将光束投射至第一码盘及第二码盘，以及接收由第一码盘及第二码盘反射的反射光，以产生对应的马达位置讯息及减速机位置讯息。

Description

机器手臂关节装置及其位置检知模块

技术领域

本案关于一种关节装置及其编码器，尤指一种机器手臂关节装置及其位置检知模块。

背景技术

目前，结合马达与减速机的动力驱动装置允许其马达于高转速低扭力运作时通过减速机转换成低转速高扭力，以在相对较小的体积下提供高扭力输出。因此，结合马达与减速机的动力驱动装置已广泛地应用于例如机械手臂中，以驱动机械手臂运作。为了达到精密的位置控制，通常会通过编码器取得马达的转轴的位置信息回授，以检测马达的转动位置。

目前，大多数的机械手臂通常仅会设置单一编码器，使其邻设于马达的转轴处，借以撷取马达的转轴的转动位置信息回授，以利于实现对机械手臂的控制，但减速机的转轴的转动位置信息只能利用推估方式取得，因此无法准确地将减速机的输出端的位置信息回授，使得对机械手臂的控制无法更精确地实现。此外，传统的机械手臂所使用的编码器通常为磁性编码器，其中磁性编码器的精度较低，无法取得精确的位置信息。于其他应用中，也有使用穿透式光学编码器，其通过光源产生光束通过光栅，并以感测器检测通过光栅的光束，以取得位置信息回授。然而，穿透式光学编码器的元件组装复杂度较高，且体积较大，不利于空间局限的机械手臂应用。

此外，若欲于减速机端增设一编码器，以撷取减速机的输出端的转动位置信息回授，则因机械手臂的内部空间局限，增加的编码器组件将使组装结构复杂度增加，且不利于机械手臂的小型化。

有鉴于此，实有必要发展一种机器手臂关节装置及其位置检知模块，以解决现有技术所面临的问题。

实用新型内容

本案的目的在于提供一种机器手臂关节装置及其位置检知模块，其中位置检知模块利用单一电路板完成双编码器架构，借此实现简化元件组装复杂度、小型化及提升控制精度等功效。

为达前述目的，本案的一广义实施态样为一种机器手臂关节装置，包含马达、减速机及位置检知模块。马达包含马达转轴。减速机与马达结合，且包含减速机转轴。位置检知模块包含第一电路板、第一编码器及第二编码器。第一编码器架构于检知该马达的该马达转轴的转动位置信息，且包括第一码盘及第一光学感测元件。第一码盘连结设置于马达转轴的端部。第一光学感测元件设置于第一电路板，且邻设于第一码盘。第二编码器架构于检知该减速机的该减速机转轴的转动位置信息，且包括第二码盘及第二光学感测元件。第二码盘连结设置于减速机转轴的端部。第二光学感测元件设置于第一电路板，且邻设于第二码盘。

依据本案一实施例，该第一光学感测元件包括一第一发光单元，架构于将一第一光束投射至该第一码盘，以及一第一收光单元，架构于接收由该第一码盘反射的一第一反射光，其中该第二光学感测元件包括一第二发光单元，架构于将一第二光束投射至该第二码盘，以及一第二收光单元，架构于接收由该第二码盘反射的一第二反射光。

依据本案一实施例，该第一电路板包含一第一表面、一第二表面及一穿孔，其中该第一表面及该第二表面为该第一电路板的两相对表面，其中该第一码盘与该马达转轴是共轴且同步转动，其中该第二码盘与该减速机转轴是共轴且同步转动，其中该第一码盘包含一第一上表面、一第一下表面及一第一中空孔，该第一上表面及该第一下表面为该第一码盘的两相对表面，其中该第二码盘包含一第二上表面、一第二下表面及一第二中空孔，该第二上表面及该第二下表面为该第二码盘的两相对表面，其中该减速机转轴贯穿该第一码盘的该第一中空孔、该第一电路板的该穿孔及该第二码盘的该第二中空孔，该马达的该马达转轴未贯穿该第一码盘、该第一电路板以及该第二码盘。

依据本案一实施例，该第一码盘及该第二码盘分别位于该第一电路板的两相异侧，其中该第一光学感测元件设置于该第一电路板的该第一表面，且邻近且对位于该第一码盘设置，其中该第二光学感测元件设置于该第一电路板的该第二表面，且邻近且对位于该第二码盘设置。

依据本案一实施例，该位置检知模块包含一第一承载件及一第二承载件，其中该第一承载件固定地连接于该第一码盘的该第一下表面及该马达转轴的该端部之间，其中该第一码盘的该第一上表面具有一第一图纹，其中该第二承载件固定地连接于该第二码盘的该第二上表面及该减速机转轴的该端部之间，其中该第二码盘的该第二下表面具有一第二图纹。

依据本案一实施例，该第一码盘及该第二码盘分别位于该第一电路板的相同侧，其中该第一光学感测元件及该第二光学感测元件分别设置于该第一电路板的该第一表面，其中该第一光学感测元件的位置是对应于该第一码盘，其中该第二光学感测元件的位置是对应于该第二码盘。

依据本案一实施例，该位置检知模块包含一第一承载件及一第二承载件，其中该第一承载件固定地连接于该第一码盘的该第一下表面及该马达转轴的该端部之间，其中该第一码盘的该第一上表面具有一第一图纹，其中该第二承载件固定地连接于该第二码盘的该第二下表面及该减速机转轴的该端部之间，其中该第二码盘的该第二上表面具有一第二图纹。

依据本案一实施例，该马达转轴具有一中空部，其中该减速机转轴是设置于该马达转轴的该中空部，且该减速机转轴的该端部是凸出于该马达转轴的该端部。

依据本案一实施例，机器手臂关节装置还包含一壳体组件，其中该壳体组件包含至少一第一柱体、一盖体及一外壳，其中该盖体罩盖于该马达的一侧，且包含一轴孔，其中该马达转轴穿设于该轴孔，其中该至少一第一柱体设置于该盖体的一顶面，其中该第一电路板通过该至少一第一柱体固设于该盖体的该顶面，其中该外壳包含一容置空间，且该马达、该减速机及该位置检知模块设置于该外壳的该容置空间。

依据本案一实施例，该位置检知模块包含一第一连接器，该第一连接器设置于该第一电路板的该第二表面，其中该机械手臂关节装置还包含一驱动组件，该驱动组件包含一第二电路板以及一第二连接器，其中该第二电路板邻设于该第一电路板，该第二连接器设置于该第二电路板，其中该第一电路板的该第一连接器电连接于该第二电路板的该第二连接器。

依据本案一实施例，该壳体组件包含至少一第二柱体，该至少一第二柱体设置于该盖体的该顶面，其中该第二电路板通过该至少一第二柱体固定于该盖体的该顶面。

依据本案一实施例，该第一编码器及该第二编码器分别为一绝对型反射式光学编码器。

为达前述目的，本案的另一广义实施态样为一种位置检知模块，适用于机械手臂关节装置。机械手臂关节装置包含马达及减速机。马达包含马达转轴。减速机与马达结合，且包含减速机转轴。位置检知模块包含第一电路板、第一编码器及第二编码器。第一编码器架构于检知该马达的该马达转轴的转动位置信息，且包括第一码盘及第一光学感测元件。第一码盘连结设置于马达转轴的端部。第一光学感测元件设置于第一电路板，且邻设于第一码盘。第二编码器架构于检知该减速机的该减速机转轴的转动位置信息，且包括第二码盘及第二光学感测元件。第二码盘连结设置于减速机转轴的端部。第二光学感测元件设置于第一电路板，且邻设于第二码盘。

依据本案一实施例，该第一光学感测元件包括一第一发光单元，架构于将一第一光束投射至该第一码盘，以及一第一收光单元，架构于接收由该第一码盘反射的一第一反射光，其中该第二光学感测元件包括一第二发光单元，架构于将一第二光束投射至该第二码盘，以及一第二收光单元，架构于接收由该第二码盘反射的一第二反射光。

依据本案一实施例，该第一电路板包含一第一表面、一第二表面及一穿孔，其中该第一表面及该第二表面为该第一电路板的两相对表面，其中该第一码盘与该马达转轴是共轴且同步转动，其中该第二码盘与该减速机转轴是共轴且同步转动，其中该第一码盘包含一第一上表面、一第一下表面及一第一中空孔，该第一上表面及该第一下表面为该第一码盘的两相对表面，其中该第二码盘包含一第二上表面、一第二下表面及一第二中空孔，该第二上表面及该第二下表面为该第二码盘的两相对表面，其中该减速机转轴贯穿该第一码盘的该第一中空孔、该第一电路板的该穿孔及该第二码盘的该第二中空孔，该马达的该马达转轴未贯穿该第一码盘、该第一电路板以及该第二码盘。

依据本案一实施例，该第一码盘及该第二码盘分别位于该第一电路板的两相异侧，其中该第一光学感测元件设置于该第一电路板的该第一表面，且邻近且对位于该第一码盘设置，其中该第二光学感测元件设置于该第一电路板的该第二表面，且邻近且对位于该第二码盘设置。

依据本案一实施例，位置检知模块还包含一第一承载件及一第二承载件，其中该第一承载件固定地连接于该第一码盘的该第一下表面及该马达转轴的该端部之间，其中该第一码盘的该第一上表面具有一第一图纹，其中该第二承载件固定地连接于该第二码盘的该第二上表面及该减速机转轴的该端部之间，其中该第二码盘的该第二下表面具有一第二图纹。

依据本案一实施例，该第一码盘及该第二码盘分别位于该第一电路板的相同侧，其中该第一光学感测元件及该第二光学感测元件分别设置于该第一电路板的该第一表面，其中该第一光学感测元件的位置是对应于该第一码盘，其中该第二光学感测元件的位置是对应于该第二码盘。

依据本案一实施例，位置检知模块还包含一第一承载件及一第二承载件，其中该第一承载件固定地连接于该第一码盘的该第一下表面及该马达转轴的该端部之间，其中该第一码盘的该第一上表面具有一第一图纹，其中该第二承载件固定地连接于该第二码盘的该第二下表面及该减速机转轴的该端部之间，其中该第二码盘的该第二上表面具有一第二图纹。

依据本案一实施例，位置检知模块还包含一第一连接器，其中该第一连接器设置于该第一电路板的该第二表面，其中该机械手臂关节装置还包含一驱动组件，该驱动组件包含一第二电路板以及一第二连接器，该第二连接器设置于该第二电路板，其中该第一电路板的该第一连接器电连接于该第二电路板的该第二连接器。

依据本案一实施例，该第一编码器及该第二编码器分别为一绝对型反射式光学编码器。

附图说明

图1为本案一实施例的机器手臂关节装置的结构示意图；

图2为图1所示的机器手臂关节装置的分解结构示意图；

图3为图1所示的机器手臂关节装置的剖面结构示意图；

图4A为图1所示的机器手臂关节装置的位置检知模块的分解结构示意图；

图4B为图1所示的机器手臂关节装置的位置检知模块于另一视角的分解结构示意图；

图5为图1所示的机器手臂关节装置的马达转轴、减速机转轴及位置检知模块的局部剖面结构示意图；

图6A为图1所示的机器手臂关节装置的第一编码器的第一光学感测元件的架构示意图；

图6B为图1所示的机器手臂关节装置的第二编码器的第二光学感测元件的架构示意图；

图7A为本案另一实施例的位置检知模块的分解结构示意图；

图7B为图7A所示的位置检知模块于另一视角的分解结构示意图；

图8为图7A所示的位置检知模块安装于马达转轴及减速机转轴的局部剖面结构示意图。

【符号说明】

100：机器手臂关节装置

1：马达

11：马达转轴

110：中空部

12：定子

13：转子

14：线圈

2：减速机

21：减速机转轴

22：轴承

3、3a：位置检知模块

30：第一电路板

301：第一表面

302：第二表面

303：穿孔

31：第一编码器

311：第一码盘

311a：第一上表面

311b：第一下表面

311c：第一中空孔

312：第一光学感测元件

312a：第一发光单元

312b：第一收光单元

32：第二编码器

321：第二码盘

321a：第二上表面

321b：第二下表面

321c：第二中空孔

322：第二光学感测元件

322a：第二发光单元

322b：第二收光单元

33：第一承载件

331：基座

331a：顶面

331b：底面

331c：第三中空孔

332：第一侧壁

332a：锁附孔

333：第一容置空间

334：第三侧壁

334a：顶面

335：第三容置空间

34：第二承载件

341：第二侧壁

341a：锁附孔

342：第一延伸部

342a：底面

343：第二延伸部

343a：底面

343b：顶面

344：第二容置空间

35：第一连接器

4：壳体组件

41：第一柱体

42：盖体

421：轴孔

422：顶面

43：外壳

431：第四容置空间

44：第二柱体

5：驱动组件

51：第二电路板

52：第二连接器

具体实施方式

体现本案特征与优点的一些典型实施例将在后段的说明中详细叙述。应理解的是本案能够在不同的态样上具有各种的变化，其皆不脱离本案的范围，且其中的说明及图示在本质上当作说明之用，而非用以限制本案。

图1为本案一实施例的机器手臂关节装置的结构示意图，图2为图1所示的机器手臂关节装置的分解结构示意图，以及图3为图1所示的机器手臂关节装置的剖面结构示意图。如图1至图3所示，本实施例的机器手臂关节装置100包含马达1、减速机2及位置检知模块3。马达1包含马达转轴11。减速机2是与马达1结合，且包含减速机转轴21。位置检知模块3包含第一电路板30、第一编码器31及第二编码器32。第一编码器31架构于检知马达1的马达转轴11的转动位置信息，且包括第一码盘311以及第一光学感测元件312，其中第一码盘311是连结设置于马达转轴11的一端部，以及第一光学感测元件312是设置于第一电路板30，且邻设于该第一码盘311。第二编码器32架构于检知减速机2的减速机转轴21的转动位置信息，且包括第二码盘321以及第二光学感测元件322，其中第二码盘321是连结设置于减速机转轴21的一端部，以及第二光学感测元件322是设置于第一电路板30，且邻设于该第二码盘321。于本实施例中，第一编码器31及第二编码器32以绝对型反射式光学编码器为较佳，但不以此为限。本实施例的位置检知模块3能够精确地检测马达1的马达转轴11(输入端)及减速机2的减速机转轴21(输出端)等两端的转动位置信息回授，且其结构简单，达到提升控制精度以及易于组装的功效。

图4A为图1所示的机器手臂关节装置的位置检知模块的分解结构示意图，图4B为图1所示的机器手臂关节装置的位置检知模块于另一视角的分解结构示意图，图5为图1所示的机器手臂关节装置的马达转轴、减速机转轴及位置检知模块的局部剖面结构示意图，图6A为图1所示的机器手臂关节装置的第一编码器的第一光学感测元件的架构示意图，以及图6B为图1所示的机器手臂关节装置的第二编码器的第二光学感测元件的架构示意图。如图4A、图4B、图5、图6A及图6B所示，于本实施例中，第一光学感测元件312包含第一发光单元312a及第一收光单元312b。第一光学感测元件312的第一发光单元312a将第一光束投射至第一码盘311，再通过第一光学感测元件312的第一收光单元312b接收由第一码盘311反射的第一反射光，以产生对应的马达1的马达转轴11的转动位置信息。第一收光单元312b是例如但不限为光学传感器。第二光学感测元件322包含第二发光单元322a及第二收光单元322b。第二光学感测元件322的第二发光单元322a将第二光束投射至第二码盘321，再通过第二光学感测元件322的第二收光单元322b接收由第二码盘321反射的第二反射光，以产生对应的减速机2的减速机转轴21的转动位置信息。第二收光单元322b是例如但不限为光学传感器。通过将第一发光单元312a及第一收光单元312b整合于第一光学感测元件312中，以及将第二发光单元322a及第二收光单元322b整合于第二光学感测元件322，达到节省空间及小型化等功效。

如图4A、图4B及图5所示，于本实施例中，位置检知模块3的第一电路板30包含第一表面301、第二表面302及穿孔303。第一表面301及第二表面302为第一电路板30的两相对表面。第一码盘311包含第一上表面311a、第一下表面311b及第一中空孔311c。第一上表面311a及第一下表面311b为第一码盘311的两相对表面。第二码盘321包含第二上表面321a、第二下表面321b及第二中空孔321c。第二上表面321a及第二下表面321b为第二码盘321的两相对表面。于本实施例中，马达转轴11具有中空部110。减速机2的减速机转轴21是穿设于马达转轴11的中空部110，使马达1的马达转轴11沿轴向同心地套设(concentricallysleeved)于减速机2的减速机转轴21上。减速机转轴21的端部是凸出于马达转轴11的端部。于本实施例中，减速机2的减速机转轴21的端部是贯穿第一码盘311的第一中空孔311c、第一电路板30的穿孔303及第二码盘321的第二中空孔321c。马达1的马达转轴11的端部是未贯穿第一码盘311、第一电路板30以及第二码盘321。于本实施例中，位置检知模块3的第一编码器31的第一码盘311与马达转轴11是共轴且同步转动，第二编码器32的第二码盘321与减速机转轴21是共轴且同步转动。于本实施例中，第一码盘311及第二码盘321是例如但不限于由玻璃、金属及塑胶的至少其中之一或其组合构成，且可为相同材料或相异材料构成。

于本实施例中，第一编码器31的第一码盘311及第二编码器32的第二码盘321分别位于第一电路板30的两相异侧。第一编码器31的第一光学感测元件312设置且电连接于第一电路板30的第一表面301，且邻近且对位于第一编码器31的第一码盘311而设置。第二编码器32的第二光学感测元件322设置且电连接于第一电路板30的第二表面302，且邻近且对位于第二编码器32的第二码盘321而设置。通过第一光学感测元件312及第二光学感测元件322共同地设置且电连接于第一电路板30，可达到降低位置检知模块3的整体高度、节省空间及小型化的功效。

如图4A、图4B、图5、图6A及图6B所示，于本实施例中，位置检知模块3还包含第一承载件33及第二承载件34。第一承载件33固定地连接于第一编码器31的第一码盘311的第一下表面311b以及马达1的马达转轴11的端部之间，借此当马达转轴11受驱动而旋转时，可通过第一承载件33带动第一码盘311与马达转轴11共轴旋转。第一码盘311是例如但不限于以锁附、热压合及胶合的至少其中之一种方式固定于第一承载件33。第一码盘311的第一上表面311a具有第一图纹(未图示)。第二承载件34固定地连接于第二编码器32的第二码盘321的第二上表面321a以及减速机2的减速机转轴21的端部之间，借此当减速机转轴21转动时，可通过第二承载件34带动第二码盘321与减速机转轴21共轴旋转。第二码盘321是例如但不限于以锁附、热压合及胶合的至少其中之一种方式固定于第二承载件34。第二码盘321的第二下表面321b具有第二图纹(未图示)。当第一光学感测元件312的第一发光单元312a将第一光束投射至第一码盘311的第一上表面311a时，第一光束将被位于第一上表面311a的第一图纹反射，使具特定光能分布的第一反射光反射至第一光学感测元件312的第一收光单元312b，以获取马达1的马达转轴11精确的转动位置信息。同样地，当第二光学感测元件322的第二发光单元322a将第二光束投射至第二码盘321的第二下表面321b时，第二光束将被位于第二下表面321b的第二图纹反射，使具特定光能分布的第二反射光反射至第二光学感测元件322的第二收光单元322b，以获取减速机2的减速机转轴21精确的转动位置信息。

如图4A、图4B及图5所示，于本实施例中，第一承载件33包含基座331及第一侧壁332。基座331包含顶面331a、底面331b及第三中空孔331c。第一侧壁332为环型结构，且设置于基座331的底面331b。第一侧壁332与基座331共同定义第一容置空间333。第一编码器31的第一码盘311的第一下表面311b连接于第一承载件33的基座331的顶面331a。马达转轴11的端部容设于第一承载件33的第一容置空间333，且抵顶于基座331的底面331b。减速机转轴21贯穿第一承载件33的基座331的第三中空孔331c。第一承载件33的第一侧壁332是环设于马达转轴11，且包含至少一锁附孔332a。至少一锁附孔332a是穿设于第一侧壁332。马达转轴11是例如但不限于以锁固元件(未图示)固定于第一承载件33的第一侧壁332，且锁固元件是穿设且固定于至少一锁附孔332a中。锁固元件是例如但不限于螺丝或螺栓。通过第一承载件33连接于马达转轴11及第一编码器31的第一码盘311，以实现马达转轴11与第一码盘311共轴且同步转动。通过第一承载件33的第一侧壁332定位马达转轴11的端部，使马达转轴11的端部精准地安装于第一容置空间333，达到简化元件组装复杂度的功效。

如图4A、图4B及图5所示，于本实施例中，第二承载件34包含第二侧壁341、第一延伸部342及第二延伸部343。第二侧壁341为环形结构，环设于减速机转轴21，且具有至少一锁附孔341a。至少一锁附孔341a是穿设于第二侧壁341。减速机转轴21是例如但不限于以锁固元件(未图示)固定于第二承载件34的第二侧壁341，且锁固元件是穿设且固定于至少一锁附孔341a中。锁固元件是例如但不限于螺丝或螺栓。于本实施例中，第二承载件34的第一延伸部342及第二延伸部343分别由第二侧壁341的两端部径向延伸，且第一延伸部342及第二延伸部343是朝向相反方向延伸。第一延伸部342是朝向轴心方向延伸，且具有底面342a。第一延伸部342与第二侧壁341共同定义第二容置空间344。减速机转轴21的端部是设置于第二容置空间344，且抵顶于第一延伸部342的底面342a。第二延伸部343是朝远离轴心方向延伸，且具有底面343a。第二编码器32的第二码盘321的第二上表面321a连接于第二承载件34的第二延伸部343的底面343a。通过第二承载件34连接于减速机转轴21及第二编码器32的第二码盘321，以实现减速机转轴21及第二码盘321共轴且同步转动。通过第二承载件34的第二侧壁341定位减速机转轴21的端部，使减速机转轴21的端部精准地安装于第二容置空间344，达到简化元件组装复杂度的功效。

图7A为本案另一实施例的位置检知模块的分解结构示意图，图7B为图7A所示的位置检知模块于另一视角的分解结构示意图，以及图8为图7A所示的位置检知模块安装于马达转轴及减速机转轴的局部剖面结构示意图。如图7A、图7B及图8所示，本实施例的位置检知模块3a与图4A、图4B及图5所示的位置检知模块3结构相似，其中相同元件符号代表相同的元件及功能，且于此不再赘述。不同于图4A、图4B及图5所示的位置检知模块3，于本实施例中，位置检知模块3a的第一编码器31的第一码盘311及第二编码器32的第二码盘321分别位于第一电路板30的相同侧。第一编码器31的第一光学感测元件312及第二编码器32的第二光学感测元件322分别设置且电连接于第一电路板30的第一表面301。第一光学感测元件312的位置是对应于第一码盘311。第二光学感测元件322的位置是对应于第二码盘321。通过第一光学感测元件312将第一光束投射至第一码盘311，再接收由第一码盘311反射的第一反射光，以产生对应的马达1的马达转轴11的转动位置信息。通过第二光学感测元件322将第二光束投射至第二码盘321，再接收由第二码盘321反射的第二反射光，以产生对应的减速机2的减速机转轴21的转动位置信息。通过第一光学感测元件312及第二光学感测元件322共同地设置且电连接于第一电路板30的第一表面301，使位置检知模块3a的整体高度降低，达到节省空间及小型化的功效。

于本实施例中，第一编码器31的第一码盘311是环设于第二编码器32的第二码盘321的外周侧。换言之，第二码盘321是位于第一码盘311的第一中空孔311c。第一码盘311的第一上表面311a与第二码盘321的第二上表面321a是例如但不限于共平面。通过第二码盘321设置于第一码盘311的第一中空孔311c，可使位置检知模块3a的整体高度降低，达到节省空间及小型化的功效。

如图7A、图7B及图8所示，于本实施例中，编码器3a包含第一承载件33及第二承载件34。第一承载件33固定地连接于第一编码器31的第一码盘311的第一上表面311a及马达转轴11的端部之间，借此当马达转轴11受驱动而旋转时，可通过第一承载件33带动第一码盘311与马达转轴11共轴旋转。第一码盘311的第一上表面311a具有第一图纹(未图示)。第二承载件34固定地连接于第二编码器32的第二码盘321的第二下表面321b及减速机转轴21的端部之间，借此当减速机转轴21转动时，可通过第二承载件34带动第二码盘321与减速机转轴21共轴旋转。第二码盘321的第二上表面321a具有第二图纹(未图示)。当第一光学感测元件312将第一光束投射至第一码盘311的第一上表面311a时，第一光束将被位于第一上表面311a的第一图纹反射，使具特定光能分布的第一反射光反射至第一光学感测元件312，以获取马达1的马达转轴11精确的转动位置信息。同样地，当第二光学感测元件322将第二光束投射至第二码盘321的第二上表面321a时，第二光束将被位于第二上表面321a的第二图纹反射，使具特定光能分布的第二反射光反射至第二光学感测元件322，以获取减速机2的减速机转轴21精确的转动位置信息。

如图7A、图7B及图8所示，于本实施例中，位置检知模块3a的第一承载件33还包含第三侧壁334。第三侧壁334为环型结构，且设置于基座331的顶面331a。第三侧壁334包含顶面334a。第一码盘311的第一下表面311b连接于第一承载件33的第三侧壁334的顶面334a。基座331与第三侧壁334共同定义第三容置空间335。第二承载件34的第二延伸部343设置于第一承载件33的第三容置空间335中，借此可降低位置检知模块3a的高度。

如图7A、图7B及图8所示，于本实施例中，第二编码器32的第二码盘321的第二下表面321b是设置于第二承载件34的第二延伸部343的顶面343b。减速机转轴21是设置于第二承载件34的第二容置空间344，且抵顶于第一延伸部342，其中第二侧壁341环设于减速机转轴21的端部。减速机转轴21及第二承载件34的第二侧壁341是共同穿设于第一电路板30的穿孔303，但不以此为限。

如图2、图3及图5所示，于本实施例中，机器手臂关节装置100的马达1包含马达转轴11、定子12、转子13及多组线圈14。转子13环设且固定地连接于马达转轴11。定子12设置于转子13的外侧。多组线圈14分别绕设于定子12，其中当多组线圈14通有电流时，可与定子12中的磁性元件产生电磁感应，进而使转子13受定子12的电磁感应作用而转动，并进一步的带动马达转轴11转动。于本实施例中，机器手臂关节装置100的减速机2包含减速机转轴21、轴承22及齿轮组(未图示)。轴承22是设置于马达1的马达转轴11与减速机2之间，以定位马达转轴11。减速机2的齿轮组是与马达1的马达转轴11相齿接，且与减速机2的减速机转轴21相齿接，可通过齿轮组的作用而实现所需减速比的减速机转轴21的减速输出。于本实施例中，马达转轴11具有中空部110。减速机2的减速机转轴21是穿设于马达转轴11的中空部110，使马达1的马达转轴11沿轴向同心地套设(concentrically sleeved)于减速机2的减速机转轴21上。于本实施例中，减速机转轴21具有一直径，马达转轴11的中空部110具有一孔径，其中减速机转轴21的直径是小于马达转轴11的中空部110的孔径。于本实施例中，减速机转轴21的端部是凸出于马达转轴11的端部。通过减速机转轴21设置于马达转轴11的中空部110，借此使结合马达1与减速机2的动力驱动装置可以进一步小型化，以利于安装设置在机械手臂关节装置中应用。

如图1至图3所示，于本实施例中，机器手臂关节装置100包含壳体组件4。壳体组件4包含至少一第一柱体41、盖体42、外壳43及至少一第二柱体44。盖体42罩盖于马达1的一侧，且包含轴孔421。马达1的马达转轴11穿设于盖体42的轴孔421。至少一第一柱体41设置于盖体42的顶面422。于本实施例中，位置检知模块3的第一电路板30是设置于盖体42上，其中第一电路板30是通过至少一第一柱体41固定于盖体42的顶面422。位置检知模块3的第一电路板30是例如但不限于以锁固元件锁附于至少一第一柱体41。外壳43包含第四容置空间431。马达1、减速机2及位置检知模块3是设置于外壳43的第四容置空间431，且马达1与减速机2可通过固定元件使彼此结合，并且可通过锁固元件共同地锁附于外壳43，且设置于第四容置空间431内，借此可有效利用组装空间。于本实施例中，至少一第二柱体44设置于盖体42的顶面422。

如图2至图3、图4A及图4B所示，于本实施例中，位置检知模块3包含第一连接器35。第一连接器35设置且电连接于第一电路板30的第二表面302。于本实施例中，机器手臂关节装置100包含驱动组件5。驱动组件5包含第二电路板51及第二连接器52。第二电路板51是设置于盖体42上，其中第二电路板51是通过至少一第二柱体44固设于盖体42的顶面422。第二连接器52设置于第二电路板51，且朝向位置检知模块3的第一电路板30的方向设置。位置检知模块3的第一连接器35是可插拔地电连接于驱动组件5的第二连接器52，以实现第一电路板30与第二电路板51之间的信号传递。由于位置检知模块3的第一连接器35是可插拔地电连接于驱动组件5的第二连接器52，因此使位置检知模块3与驱动组件5的组合更易于组装，可达到简化元件组装复杂度的功效。此外，通过第一连接器35与第二连接器52电性连接，使第一电路板30与第二电路板51直接进行信号传递，以降低信号传输损耗与干扰。于一实施例中，第一连接器35与第二连接器52之间亦可通过一传输线而实现电连接。于本实施例中，第一编码器31所撷取的马达1的马达转轴11的转动位置信息以及第二编码器32所撷取的减速机2的减速机转轴21的转动位置信息，可通过第一电路板30上的第一连接器35以及第二电路板51上的第二连接器52的传输，进而传送至驱动组件5进行处理与控制，以形成一全闭回路的控制架构，可使整体系统的控制更为精确且稳定。

综上所述，本案提供一种机器手臂关节装置及其位置检知模块，其中位置检知模块利用单一电路板完成双编码器架构，借此可降低整体结构高度，实现简化元件组装复杂度、小型化，以及达成全闭回路系统而提升控制精度与稳定度。此外，通过位置感知模块的第一连接器可插拔地电连接于驱动组件的第二连接器，其易于组装且可降低信号传输损耗与干扰，达到简化元件组装复杂度及高精度的功效。

本案得由熟知此技术的人士任施匠思而为诸般修饰，然皆不脱如附权利要求书所欲保护的范围。

Claims (21)

1.一种机器手臂关节装置，其特征在于，包含：

一马达，包含一马达转轴；

一减速机，与该马达结合，且包含一减速机转轴；以及

一位置检知模块，包含：

一第一电路板；

一第一编码器，架构于检知该马达的该马达转轴的转动位置信息，且包含：

一第一码盘，连结设置于该马达转轴的一端部；以及

一第一光学感测元件，设置于该第一电路板，且邻设于该第一码盘；以及

一第二编码器，架构于检知该减速机的该减速机转轴的转动位置信息，且包含：

一第二码盘，连结设置于该减速机转轴的一端部；以及

一第二光学感测元件，设置于该第一电路板，且邻设于该第二码盘。

2.根据权利要求1所述的机器手臂关节装置，其特征在于，该第一光学感测元件包括一第一发光单元，架构于将一第一光束投射至该第一码盘，以及一第一收光单元，架构于接收由该第一码盘反射的一第一反射光，其中该第二光学感测元件包括一第二发光单元，架构于将一第二光束投射至该第二码盘，以及一第二收光单元，架构于接收由该第二码盘反射的一第二反射光。

3.根据权利要求1所述的机器手臂关节装置，其特征在于，该第一电路板包含一第一表面、一第二表面及一穿孔，其中该第一表面及该第二表面为该第一电路板的两相对表面，其中该第一码盘与该马达转轴是共轴且同步转动，其中该第二码盘与该减速机转轴是共轴且同步转动，其中该第一码盘包含一第一上表面、一第一下表面及一第一中空孔，该第一上表面及该第一下表面为该第一码盘的两相对表面，其中该第二码盘包含一第二上表面、一第二下表面及一第二中空孔，该第二上表面及该第二下表面为该第二码盘的两相对表面，其中该减速机转轴贯穿该第一码盘的该第一中空孔、该第一电路板的该穿孔及该第二码盘的该第二中空孔，该马达的该马达转轴未贯穿该第一码盘、该第一电路板以及该第二码盘。

4.根据权利要求3所述的机器手臂关节装置，其特征在于，该第一码盘及该第二码盘分别位于该第一电路板的两相异侧，其中该第一光学感测元件设置于该第一电路板的该第一表面，且邻近且对位于该第一码盘设置，其中该第二光学感测元件设置于该第一电路板的该第二表面，且邻近且对位于该第二码盘设置。

5.根据权利要求4所述的机器手臂关节装置，其特征在于，该位置检知模块包含一第一承载件及一第二承载件，其中该第一承载件固定地连接于该第一码盘的该第一下表面及该马达转轴的该端部之间，其中该第一码盘的该第一上表面具有一第一图纹，其中该第二承载件固定地连接于该第二码盘的该第二上表面及该减速机转轴的该端部之间，其中该第二码盘的该第二下表面具有一第二图纹。

6.根据权利要求3所述的机器手臂关节装置，其特征在于，该第一码盘及该第二码盘分别位于该第一电路板的相同侧，其中该第一光学感测元件及该第二光学感测元件分别设置于该第一电路板的该第一表面，其中该第一光学感测元件的位置是对应于该第一码盘，其中该第二光学感测元件的位置是对应于该第二码盘。

7.根据权利要求6所述的机器手臂关节装置，其特征在于，该位置检知模块包含一第一承载件及一第二承载件，其中该第一承载件固定地连接于该第一码盘的该第一下表面及该马达转轴的该端部之间，其中该第一码盘的该第一上表面具有一第一图纹，其中该第二承载件固定地连接于该第二码盘的该第二下表面及该减速机转轴的该端部之间，其中该第二码盘的该第二上表面具有一第二图纹。

8.根据权利要求1所述的机器手臂关节装置，其特征在于，该马达转轴具有一中空部，其中该减速机转轴是设置于该马达转轴的该中空部，且该减速机转轴的该端部是凸出于该马达转轴的该端部。

9.根据权利要求3所述的机器手臂关节装置，其特征在于，还包含一壳体组件，其中该壳体组件包含至少一第一柱体、一盖体及一外壳，其中该盖体罩盖于该马达的一侧，且包含一轴孔，其中该马达转轴穿设于该轴孔，其中该至少一第一柱体设置于该盖体的一顶面，其中该第一电路板通过该至少一第一柱体固设于该盖体的该顶面，其中该外壳包含一容置空间，且该马达、该减速机及该位置检知模块设置于该外壳的该容置空间。

10.根据权利要求9所述的机器手臂关节装置，其特征在于，该位置检知模块包含一第一连接器，该第一连接器设置于该第一电路板的该第二表面，其中该机器手臂关节装置还包含一驱动组件，该驱动组件包含一第二电路板以及一第二连接器，其中该第二电路板邻设于该第一电路板，该第二连接器设置于该第二电路板，其中该第一电路板的该第一连接器电连接于该第二电路板的该第二连接器。

11.根据权利要求10所述的机器手臂关节装置，其特征在于，该壳体组件包含至少一第二柱体，该至少一第二柱体设置于该盖体的该顶面，其中该第二电路板通过该至少一第二柱体固定于该盖体的该顶面。

12.根据权利要求1所述的机器手臂关节装置，其特征在于，该第一编码器及该第二编码器分别为一绝对型反射式光学编码器。

13.一种位置检知模块，适用于一机械手臂关节装置，其特征在于，该机械手臂关节装置包含一马达及一减速机，该马达包含一马达转轴，该减速机与该马达结合且包含一减速机转轴，其中该位置检知模块包含：

一第一电路板；

一第一编码器，架构于检知该马达的该马达转轴的转动位置信息，且包含：

一第一码盘，连结设置于该马达转轴的一端部；以及

一第一光学感测元件，设置于该第一电路板，且邻设于该第一码盘；以及

一第二编码器，架构于检知该减速机的该减速机转轴的转动位置信息，且包含：

一第二码盘，连结设置于该减速机转轴的一端部；以及

一第二光学感测元件，设置于该第一电路板，且邻设于该第二码盘。

14.根据权利要求13所述的位置检知模块，其特征在于，该第一光学感测元件包括一第一发光单元，架构于将一第一光束投射至该第一码盘，以及一第一收光单元，架构于接收由该第一码盘反射的一第一反射光，其中该第二光学感测元件包括一第二发光单元，架构于将一第二光束投射至该第二码盘，以及一第二收光单元，架构于接收由该第二码盘反射的一第二反射光。

15.根据权利要求13所述的位置检知模块，其特征在于，该第一电路板包含一第一表面、一第二表面及一穿孔，其中该第一表面及该第二表面为该第一电路板的两相对表面，其中该第一码盘与该马达转轴是共轴且同步转动，其中该第二码盘与该减速机转轴是共轴且同步转动，其中该第一码盘包含一第一上表面、一第一下表面及一第一中空孔，该第一上表面及该第一下表面为该第一码盘的两相对表面，其中该第二码盘包含一第二上表面、一第二下表面及一第二中空孔，该第二上表面及该第二下表面为该第二码盘的两相对表面，其中该减速机转轴贯穿该第一码盘的该第一中空孔、该第一电路板的该穿孔及该第二码盘的该第二中空孔，该马达的该马达转轴未贯穿该第一码盘、该第一电路板以及该第二码盘。

16.根据权利要求15所述的位置检知模块，其特征在于，该第一码盘及该第二码盘分别位于该第一电路板的两相异侧，其中该第一光学感测元件设置于该第一电路板的该第一表面，且邻近且对位于该第一码盘设置，其中该第二光学感测元件设置于该第一电路板的该第二表面，且邻近且对位于该第二码盘设置。

17.根据权利要求16所述的位置检知模块，其特征在于，还包含一第一承载件及一第二承载件，其中该第一承载件固定地连接于该第一码盘的该第一下表面及该马达转轴的该端部之间，其中该第一码盘的该第一上表面具有一第一图纹，其中该第二承载件固定地连接于该第二码盘的该第二上表面及该减速机转轴的该端部之间，其中该第二码盘的该第二下表面具有一第二图纹。

18.根据权利要求15所述的位置检知模块，其特征在于，该第一码盘及该第二码盘分别位于该第一电路板的相同侧，其中该第一光学感测元件及该第二光学感测元件分别设置于该第一电路板的该第一表面，其中该第一光学感测元件的位置是对应于该第一码盘，其中该第二光学感测元件的位置是对应于该第二码盘。

19.根据权利要求18所述的位置检知模块，其特征在于，还包含一第一承载件及一第二承载件，其中该第一承载件固定地连接于该第一码盘的该第一下表面及该马达转轴的该端部之间，其中该第一码盘的该第一上表面具有一第一图纹，其中该第二承载件固定地连接于该第二码盘的该第二下表面及该减速机转轴的该端部之间，其中该第二码盘的该第二上表面具有一第二图纹。

20.根据权利要求15所述的位置检知模块，其特征在于，还包含一第一连接器，其中该第一连接器设置于该第一电路板的该第二表面，其中该机械手臂关节装置还包含一驱动组件，该驱动组件包含一第二电路板以及一第二连接器，该第二连接器设置于该第二电路板，其中该第一电路板的该第一连接器电连接于该第二电路板的该第二连接器。

21.根据权利要求13所述的位置检知模块，其特征在于，该第一编码器及该第二编码器分别为一绝对型反射式光学编码器。