TW201405264A - 可在移動狀態中即時修正誤差的移動裝置及其誤差修正方法 - Google Patents

Abstract

一種可在移動狀態中即時修正誤差的移動裝置及其誤差修正方法，主要係在一移動裝置之驅動單元係預設有一容許誤差值，且其移動路徑上成排設置多數偵測元件，於經過預先精密量測而得到各該偵測元件的位置數據後，藉由控制器比較相對應之即時數據與比對數據，當該控制器判斷該即時數據超過該比對數據時，可即時修正該即時數據為未超過該比對數據，亦可藉由加速或減速該驅動單元而控制移動件於到達下一個偵測元件時的即時數據未超過該比對數據。

Description

可在移動狀態中即時修正誤差的移動裝置及其誤差修正方法

本發明係關於一種修正誤差的移動裝置及其誤差修正方法，特別是指一種可在移動狀態中即時修正誤差的移動裝置及其誤差修正方法。

就傳統的移動裝置而言，由於環境因素(例如：冷縮熱脹而造成距離上的變化)、人為因素(例如：生產過程控管不良、不同批次或不同製造商生產的移動裝置所存在之差異性等)或其他因素，無論是直線移動或非直線移動，每移動一段距離即會產生誤差，移動距離愈長，將產生愈大的累積誤差，尤其不適用於精密加工。因此，該移動裝置在移動時控制器上所顯示的移動距離，與經由精密量測(例如：光學尺等)所測得的實際距離，將會因為誤差而不相同，時至今日，更有業者發明機器人(或機器手臂)來取代人為的操作以降低成本、避免誤動而提高生產效率，其精確度之要求必定更加嚴謹。

對於降低誤差的方法，傳統的做法係針對移動裝置做定期檢查(例如：每日檢查、每月檢查或每季檢查)及校正，然而，如此做法並不能即時修正，當產品完成後經量測發現超越容許誤差值時，必須修改或重工(Rework)，造成生產成本上的增加，遑論該產品無法修改而報廢者，又當生產過程中停機校正，顯然浪費人力、時間，影響生產作業。

因此，如何設計出一種可在移動狀態中即時修正誤差以避免誤差累積，且無論移動距離多長均能將誤差控制在容許範圍內的本發明，乃為本案發明人所欲解決的一大課題。

本發明的目的之一在於提供一種可在移動狀態中即時修正誤差的誤差修正方法，藉由在一移動裝置之驅動單元係預設有一容許誤差值，且其移動路徑上設有多數偵測元件，各該偵測元件係基於精密量測其實際位置而測得位置數據，並藉由控制器比較相對應之各該即時數據與各該比對數據，判斷該即時數據超過該比對數據時，即時修正該即時數據為未超過該比對數據，亦可藉由加速或減速該驅動單元而控制移動件於到達下一個偵測元件時的即時數據為未超過該比對數據，從而避免誤差的累積超過容許範圍，如此，縱使移動距離增加，均能將誤差控制在容許範圍內，令移動裝置的長度設計完全不受限。

本發明的目的之二在於提供一種可在移動狀態中即時修正誤差的移動裝置，藉由在移動裝置的移動路徑上設置有多數偵測元件，該些偵測元件、以及用以帶動移動件移動的驅動單元係均電連接(包括：電性連接或電磁連接)於一控制器，該控制器比較相對應之各該即時數據與各該比對數據，判斷該即時數據超過該比對數據時，修正該即時數據為未超過該比對數據，從而具有可在移動狀態中即時修正誤差以避免誤差累積超過容許範圍的功效，如此，縱使移動距離增加，均能將誤差控制在容許範圍內，令移動裝置的長度設計完全不受限。

本發明的目的之三在於提供一種可在移動狀態中即時修正誤差的移動裝置，藉由驅動單元係預設有一容許誤差值，且該控制器係具有該些偵測元件在所述移動路徑上的多數實際位置，而該控制器係依據該些位置數據及該容許誤差值計算而得到多數比對數據，又該控制器接收該即時訊號並 生成即時數據，該控制器比較相對應之該即時數據與該比對數據並判斷誤差修正與否，具有避免瞬間產生大誤差而超過容許範圍的功效。

為達上述目的之一，本發明係提供一種可在移動狀態中即時修正誤差的誤差修正方法，包含：提供步驟、設置步驟、量測步驟、即時偵測步驟、比較步驟、以及控制器的控制步驟。其中，該提供步驟：係提供一包括基底、移動件、驅動單元和控制器的移動裝置，該基底係具有一移動路徑，且該驅動單元係預設有一容許誤差值；該設置步驟：係成排設置多數偵測元件於該移動裝置的移動路徑上；該量測步驟：係精密量測該些偵測元件於該移動路徑上的實際位置而得到多數位置數據，各該位置數據係提供予控制器，該控制器依據該些位置數據及該容許誤差值計算而得到多數比對數據；該即時偵測步驟：係即時偵測該移動件由前一個偵測元件至下一個偵測元件時產生一即時訊號，該即時訊號係傳予控制器並生成一即時數據；該比較步驟：係以該控制器比較相對應之各該即時數據與各該比對數據；該控制器的控制步驟：當該控制器判斷該即時數據未超過該比對數據時，不需做修正而該移動件繼續移動，當該控制器判斷該即時數據超過該比對數據時，必須進行誤差修正，可即時修正該即時數據為未超過該比對數據，亦可藉由加速或減速該驅動單元而控制移動件於到達下一個偵測元件時的即時數據未超過該比對數據。

藉此，具有可在移動狀態中即時修正誤差以避免誤差累積超過容許範圍的功效，縱使移動距離增加，亦均能將誤差控制在容許範圍內，令移動裝置的長度設計完全不受限。

為達上述目的之二及目的之三，本發明係還提供一種可在移動狀態中 即時修正誤差的移動裝置，包含：一基底、一驅動單元、一移動件、多數偵測元件、以及一控制器。其中，該基底係具有一移動路徑；該移動件係可活動地設置於該基底的移動路徑上；該驅動單元係帶動該移動件在該基底的移動路徑上移動，且該驅動單元係預設有一容許誤差值；該些偵測元件係成排設置於該基底的移動路徑上，且該些偵測元件係沿路偵測所述移動件在移動路徑上移動並產生即時訊號；該控制器係電連接於該驅動單元和該些偵測元件，且該控制器係具有該些偵測元件在所述移動路徑上的多數實際位置，而該控制器係依據該些位置數據及該容許誤差值計算而得到多數比對數據，又該控制器接收該即時訊號並生成即時數據，該控制器比較相對應之該即時數據與該比對數據並判斷誤差修正與否。

藉此，具有可在移動狀態中即時修正誤差以避免誤差累積超過容許範圍的功效，縱使移動距離增加，亦均能將誤差控制在容許範圍內，令移動裝置的長度設計完全不受限。

為了能夠更進一步瞭解本發明之特徵、特點和技術內容，請參閱以下有關本發明之詳細說明與附圖，惟所附圖式僅提供參考與說明用，非用以限制本發明。

本發明係提供一種可在移動狀態中即時修正誤差的移動裝置及其誤差修正方法，如第1圖所示，係為本發明誤差修正方法的流程圖，如第2、3圖所示，則為本發明移動裝置的俯視示意圖，如第4圖所示則為傳統移動裝置的移動位置示意圖，如第5圖所示，則為本發明移動裝置的移動位置示意圖。

請參閱第1圖所示，本發明修正誤差的誤差修正方法，係包含以下步驟：提供步驟S101、設置步驟S102、量測步驟S103、即時偵測步驟S104、比較步驟S105、以及控制器的控制步驟S106。

該提供步驟S101：係提供一包括基底1(請搭配參閱第2、3圖所示)、驅動單元2、移動件3和控制器5的移動裝置，其中，該基底1係具有一移動路徑11，且該驅動單元2係預設有一容許誤差值。本實施例中，該移動裝置係藉由至少一螺桿12來帶動該移動件3移動且該螺桿12係設有該容許誤差值，例如：一標準C7級螺桿，其移動300毫米之誤差範圍為±50微米，相當於移動15毫米之誤差範圍為±2.5微米，假設該移動路徑11為300毫米，則容許誤差值為±50微米，惟本發明並未限定於以螺桿12帶動，任何可經由驅動單元2而帶動移動件3移動的物件均可。

該設置步驟S102：係將多數偵測元件4成排設置於該移動裝置的移動路徑11上。

該量測步驟S103：係精密量測該些偵測元件4於該移動路徑11上的實際位置而得到多數位置數據，各該位置數據係提供予控制器5，該控制器5依據該些位置數據及該容許誤差值計算(例如：以控制器5內的處理器進行計算，圖未示)而得到多數比對數據，本實施例中，以一標準C7級螺桿實施，則移動件3移動300毫米之容許誤差值為±50微米，而該些偵測元件4係等距設置，間隔距離為60毫米，則對於每一偵測元件4之容許誤差值±10微米，為控制不超過該容許誤差值，該比對數據之絕對值將小於實際位置±10微米之絕對值，本實施例設為實際位置±9微米。其中，所述的精密量測係以光學尺來進行量測。

該即時偵測步驟S104：係在即時偵測該移動件3由前一個偵測元件4(例如：第N個偵測元件)移動至下一個偵測元件4(第N+1個偵測元件)時產生一即時訊號，該即時訊號係傳予控制器5並生成一即時數據。

該比較步驟S105：以該控制器5比較相對應之該即時數據與該比對數據。

該控制器5的控制步驟：當該控制器5判斷該即時數據未超過該比對數據時，不需做修正而該移動件3繼續移動；當該控制器5判斷該即時數據超過該比對數據時，必須進行誤差修正。其中一種方式：當該控制器5判斷該即時數據超過該比對數據時，即時修正該即時數據為未超過該比對數據，另一種方式：當該控制器5判斷該即時數據超過該比對數據時，藉由加速或減速該驅動單元2而控制移動件3於到達下一個偵測元件4時的即時數據未超過該比對數據。簡而言之，藉由在移動路徑11上係成排設置有多數偵測元件4，且各該偵測元件4係基於精密量測其實際位置而得位置數據，因此，移動件3每次經過偵測元件4時所測得的即時數據(係由即時訊號所生成)一旦與所述比對數據不同，控制器5將即時地判斷是否需進行修正，藉此以讓控制器5所具有的即時數據之誤差一直控制在容許範圍內，從而無論移動件3的移動距離多長，只要所經之處均有偵測元件4沿路偵測，就能在移動狀態中即時修正誤差以避免誤差累積，故無須停機校正的動作，有效提高生產效率及降低生產成本。

請參閱第2、3圖所示，本發明可即時修正誤差的移動裝置，包含：一基底1、一驅動單元2、一移動件3、多數偵測元件4、以及一控制器5。

該基底1(選自膨脹係數極低的材質，藉以降低因冷縮熱脹而產生的誤差)係具有一移動路徑11，該移動件3係可活動地設置於該基底的移動路徑11上，該驅動單元2則帶動該移動件3在基底的移動路徑11上移動，且該驅動單元係預設有一容許誤差值。本實施例中，該驅動單元2係設置於該基底1的一端，該基底1的移動路徑11上係設有至少一螺桿12，但非以此為限(任何可經由驅動單元2而帶動移動件3移動的物件皆包含於本發明之權利範圍內)，該驅動單元2係驅動該螺桿12旋轉，所述移動件3則與螺桿12可活動地彼此螺接，且螺桿12的軸心線係與移動路徑11彼此平行，而該螺桿12係設有該容許誤差值，例如：一標準C7級螺桿，其移動300毫米之誤差範圍為±50微米，相當於移動15毫米之誤差範圍為±2.5微米，假設該移動路徑11為300毫米，則容許誤差值為±50微米，本實施例中，以一標準C7級螺桿實施，則移動件3移動300毫米之容許誤差值為±50微米，而該些偵測元件4係等距設置，間隔距離為60毫米，則對於每一偵測元件4之容許誤差值±10微米，為控制不超過該容許誤差值，該比對數據之絕對值將小於實際位置±10微米之絕對值，本實施例設為實際位置±9微米。其中，所述的精密量測係以光學尺來進行量測，據此，當驅動單元2驅動螺桿12旋轉時，將能同時帶動移動件3移動。此外，該基底1上係還可設置有一對導軌13，以供引導移動件3移動；所述的移動路徑11係可為直線、弧線、或直線與弧線的混合等。

該些偵測元件4係成排設置於基底的移動路徑11上，如圖所示，各該偵測元件4係設置於螺桿12下方的基底1表面(即：見於第2、3圖之底基1的俯視面)，而該移動件3的底面係與基底1的表面相對應，且 設置有用以被偵測元件4偵測的作用部31，據此，該些偵測元件4能夠沿路偵測所述移動件3在移動路徑11上移動並產生即時訊號。其中，該等偵測元件4係可為光電感測元件或磁感應元件等任何適用於位置偵測的偵測元件4，以光電感測元件為例，當移動件3的作用部31(詳見第3圖所示)遮擋到光電感測元件時，該等光電感測元件將產生感測訊號並回傳給控制器5，如此完成偵測元件4的偵測行為。

該控制器5係具有各該偵測元件4在所述移動路徑11上的位置數據，該控制器係電連接(例如：電性連接、或以光纖實施的電磁連接)於該驅動單元2和該些偵測元件4，而該控制器5係依據該些位置數據及該容許誤差值計算而得到多數比對數據，又該控制器5接收該即時訊號並生成即時數據，該控制器5比較相對應之該即時數據與該比對數據並判斷修正與否，當該控制器5判斷該即時數據未超過該比對數據時，不需做修正而該移動件3繼續移動；當該控制器5判斷該即時數據超過該比對數據時，必須進行誤差修正。其中一種方式：當該控制器5判斷該即時數據超過該比對數據時，即時修正該即時數據為未超過該比對數據，另一種方式：當該控制器5判斷該即時數據超過該比對數據時，藉由加速或減速該驅動單元2而控制移動件3於到達下一個偵測元件4時的即時數據未超過該比對數據。

據此，移動件3每次經過偵測元件4時所測得的即時數據一旦與所述比對數據不同，控制器5將即時地判斷是否需進行修正，藉此讓控制器5所顯示的即時數據之誤差一直控制在容許範圍內，從而無論移動件3的移動距離多長，只要移動路徑11上設有偵測元件4沿路偵測，就能在移動 狀態中即時修正誤差以避免誤差累積。

請參閱第4圖所示，使用傳統移動裝置時，移動速度為每秒鐘3毫米，假設欲進行之作業，移動3毫米的距離可接受的誤差為±0.5毫米，則可能產生不預期地的瞬間誤差而超過容許範圍，另請參閱第2、3、5圖所示，本發明可即時修正誤差的移動裝置之驅動單元2係預設有一容許誤差值，例如：移動3毫米的距離容許誤差值為±0.5毫米，則該移動裝置之移動件3之移動將受到一定的控制，避免因瞬間產生大誤差而超過容許範圍。

本發明可即時修正誤差的移動裝置及其誤差修正方法的特點在於：藉由在移動路徑11上係成排設有多數偵測元件4，且各該偵測元件4係基於精密量測其實際位置而測得所述的比對數據，因此，移動件3每次經過偵測元件4時所測得的即時數據(係由即時訊號所生成)一旦與所述比對數據不同，控制器5將即時地判斷是否需進行修正，藉此讓控制器5所具有的即時數據之誤差一直控制在容許範圍內，從而無論移動件3的移動距離多長，只要所經之處均有偵測元件4沿路偵測，就能在移動狀態中即時修正誤差以避免誤差累積，換言之，本發明具有可在移動狀態中即時修正誤差以避免誤差累積並藉此能一次到達正確位置的功效，故無須進行停機校正的動作，有效提高生產效率及降低生產成本，並具有無論移動距離多長係均能將誤差控制在容許範圍內的功效。

以上所述者，僅為本發明之較佳可行實施例而已，非因此即侷限本發明之專利範圍，舉凡運用本發明說明書及圖式內容所為之等效結構變化，均理同包含於本發明之權利範圍內，合予陳明。

S101‧‧‧提供步驟

S102‧‧‧設置步驟

S103‧‧‧量測步驟

S104‧‧‧即時偵測步驟

S105‧‧‧比較步驟

S106‧‧‧控制器的控制步驟

1‧‧‧基底

11‧‧‧移動路徑

12‧‧‧螺桿

13‧‧‧導軌

2‧‧‧驅動單元

3‧‧‧移動件

31‧‧‧作用部

4‧‧‧偵測元件

5‧‧‧控制器

第1圖為本發明誤差修正方法的流程圖。

第2圖為本發明移動裝置的俯視示意圖。

第3圖為本發明依據第2圖的局部放大圖。

第4圖為傳統移動裝置的移動位置示意圖。

第5圖為本發明移動裝置的移動位置示意圖。

S101‧‧‧提供步驟

S102‧‧‧設置步驟

S103‧‧‧量測步驟

S104‧‧‧即時偵測步驟

S105‧‧‧比較步驟

S106‧‧‧控制器的控制步驟

Claims (10)

1. 一種可在移動狀態中即時修正誤差的誤差修正方法，包含：提供：提供一包括基底、移動件、驅動單元和控制器的移動裝置，該基底係具有一移動路徑，且該驅動單元係預設有一容許誤差值；設置：成排設置多數偵測元件於該移動裝置的移動路徑上；量測：精密量測該些偵測元件於該移動路徑上的實際位置而得到多數位置數據，各該位置數據係提供予控制器，該控制器依據該些位置數據及該容許誤差值計算而得到多數比對數據；即時偵測：即時偵測該移動件由前一個偵測元件移動至下一個偵測元件時產生一即時訊號，該即時訊號係傳予控制器並生成一即時數據；比較：以該控制器比較相對應之該即時數據與該比對數據；以及控制器的控制：當該控制器判斷該即時數據未超過該比對數據時，不需做修正而該移動件繼續移動，當該控制器判斷該即時數據超過該比對數據時，必須進行誤差修正。
2. 如申請專利範圍第1項所述之可在移動狀態中即時修正誤差的誤差修正方法，其中，該控制器的控制步驟中，當該控制器判斷該即時數據超過該比對數據時，即時修正該即時數據為未超過該比對數據。
3. 如申請專利範圍第1項所述之可在移動狀態中即時修正誤差的誤差修正方法，其中，該控制器的控制步驟中，當該控制器判斷該即時數據超過該比對數據時，藉由加速或減速該驅動單元而控制移動件 於到達下一個偵測元件時的即時數據未超過該比對數據。
4. 如申請專利範圍第1項所述之可在移動狀態中即時修正誤差的誤差修正方法，其中，所述的精密量測係以光學尺進行量測。
5. 如申請專利範圍第1項所述之可在移動狀態中即時修正誤差的誤差修正方法，其中，該移動裝置的驅動單元係藉由至少一螺桿來帶動該移動件移動，且該螺桿係設有該容許誤差值。
6. 一種可在移動狀態中即時修正誤差的移動裝置，包含：一基底，係具有一移動路徑；一移動件，係可活動地設置於該基底的移動路徑上；一驅動單元，係驅動該移動件在該移動路徑上移動，且該驅動單元係預設有一容許誤差值；多數偵測元件，係成排設置於該移動路徑上，且該些偵測元件係偵測所述移動件在移動路徑上移動並產生即時訊號；以及一控制器，係電連接該驅動單元和該些偵測元件，且該控制器係具有該些偵測元件在移動路徑上的多數位置數據。
7. 如申請專利範圍第6項所述之可在移動狀態中即時修正誤差的移動裝置，其中，該基底的移動路徑係為直線、弧線、以及混合直線與弧線的其中之一。
8. 如申請專利範圍第6項所述之可在移動狀態中即時修正誤差的移動裝置，其中，該基底的移動路徑上係設有至少一螺桿，該驅動單元係驅動該螺桿旋轉，該移動件與該螺桿係可活動地彼此螺接，而該螺桿係設有該容許誤差值。
9. 如申請專利範圍第6項所述之可在移動狀態中即時修正誤差的移動裝置，其中，該控制器與所述偵測元件、驅動單元之間的電連接係為電性連接。
10. 如申請專利範圍第6項所述之可在移動狀態中即時修正誤差的移動裝置，其中，該控制器與所述偵測元件、驅動單元之間的電連接係為電磁連接。