TWI554695B - A device for adjusting the backlash with a worm - Google Patents

Description

以蝸桿調整齒隙之裝置

本發明係為一種以蝸桿調整齒隙之裝置，尤指一種兼具第二驅動件並具驅動與齒隙調整功能、可於傳動中即時調整齒隙，與可控制調整齒隙之扭力值之以蝸桿調整齒隙之裝置。

蝸桿傳動蝸輪，為公知傳動機構的其中一種。

而這樣的設計，當蝸桿與蝸輪之間出現背隙後，無法調整蝸桿與蝸輪間之背隙，且其間嚙合組設必需相當精確，否則無法產生良好的傳動率，故，組裝過程相當麻煩且需相當精密，而這樣產生成本高昂的問題。

當然，市面上也有可調整背隙之裝置，但除裝置複雜外，多半需配合彈簧結構，時間久了易產生彈性疲乏，導致背隙調整效果失去精度。

故，如何設計一符合產業利用性的以蝸桿調整齒隙之裝置，即是相關業界開發之首要。

本發明之主要目的係在於提供一種以蝸桿調整齒隙之裝置，其達到第二驅動件並具驅動與齒隙調整功能、可於傳動中即時調整齒隙與可控制調整齒隙之扭力值等功能。

為達上述技術，本發明係提供一種以蝸桿調整齒隙之裝置，係包括：一驅動部，係設有：一第一電機裝置；一第一驅動件，係連結該第一電機裝置，並受其驅動；一連動件，係同軸連結該第一驅動件，並受其連動，該連動件係介於該第一電機裝置與該第一驅動件之間；一被動件，係連結該連動件，並受其連動而反向轉動；一第二驅動件，係同軸連結該被動件，並受其連動；該第二驅動件與該第一驅動件用以從一被驅動件的兩側分別驅動該被驅動件；一齒隙調整部，係設有：一第二電機裝置，係用以帶動該被動件線性位移；一控制裝置，係設有：一第一驅動器，係用以輸出一第一控制訊號，而驅動該第一電機裝置；一第一感測部，係連結並用以感測該第一驅動器之負載電流；當該第一驅動件、該第二驅動件其中至少一者與該被驅動件之間產生齒隙，該負載電流係產生變化；一第二驅動器，係用以輸出一第二正轉控制訊號、一第二反轉控制訊號其中之一，而分別驅動該第二電機裝置正轉與反轉；以帶動該被動件線性位移，而可分別拉動與推動該被驅動件，以調整該第一驅動件、該第二驅動件其中至少一者與該被驅動件間之齒隙； 一驅動器控制系統，係用以控制該第一驅動器輸出該第一控制訊號；並接收該第一感測部傳送之負載電流，且當負載電流產生變化時，用以控制該第二驅動器輸出該第二正轉控制訊號、該第二反轉控制訊號其中之一；其特徵係在於：該第二驅動件係從該被動件軸心延伸一樞接部；該齒隙調整部，係設有：一螺件，係一端連結該第二電機裝置，並受其傳動；一齒隙調整件，係具有：一螺紋傳動端部，係與該螺件之另端相互螺設；該齒隙調整件係被限制不可轉動，當該螺件正轉與反轉，係可分別拉動與推動該齒隙調整件線性移動；一樞接端部，係與該樞接部相互樞接，而供該被動件與該齒隙調整件相對轉動。

本發明之上述目的及優點，皆可從下列實施例之說明與圖示瞭解，並以下列實施例並配合圖式說明本發明如后。

10‧‧‧驅動部

10A‧‧‧第一輔助輪

10B‧‧‧第二輔助輪

10C‧‧‧調整輪

10D‧‧‧傳動帶件

101‧‧‧傳動內表面

102‧‧‧傳動外表面

11‧‧‧第一電機裝置

12‧‧‧第一驅動件

13‧‧‧連動件

14‧‧‧被動件

15‧‧‧第二驅動件

151‧‧‧樞接部

20‧‧‧齒隙調整部

21‧‧‧第二電機裝置

22‧‧‧螺件

23‧‧‧齒隙調整件

231‧‧‧螺紋傳動端部

232‧‧‧樞接端部

30‧‧‧控制裝置

31‧‧‧第一驅動器

311‧‧‧第一控制訊號

32‧‧‧第一感測部

33‧‧‧第二驅動器

331‧‧‧第二正轉控制訊號

332‧‧‧第二反轉控制訊號

34‧‧‧驅動器控制系統

35‧‧‧第二感測部

36‧‧‧第一位置檢測裝置

361‧‧‧第一位置感測訊號

37‧‧‧第二位置檢測裝置

371‧‧‧第二位置感測訊號

38‧‧‧第三位置檢測裝置

381‧‧‧第三位置感測訊號

90‧‧‧被驅動件

D1、D2‧‧‧齒隙

L1、L2‧‧‧齒隙調整距離

P1‧‧‧正常位置

P2‧‧‧調緊位置

第一圖係本發明之示意圖

第二A圖係本發明之拉動蝸桿調整齒隙之示意圖

第二B圖係本發明之推動蝸桿調整齒隙之示意圖

第三A圖係第二A圖之部份裝置之放大示意圖

第三B圖係第二B圖之部份裝置之放大示意圖

第四圖係本發明之其他應用例之示意圖

第五圖係本發明之驅動部之其他應用例之示意圖

第六圖係第五圖之部份裝置之動作示意圖

參閱第一及第二A圖，本發明係為一種以蝸桿調整齒隙之裝置，其包括：一驅動部10，係設有：一第一電機裝置11；一第一驅動件12，係連結該第一電機裝置11，並受其驅動；一連動件13，係同軸連結該第一驅動件12，並受其連動，該連動件13係介於該第一電機裝置11與該第一驅動件12之間；一被動件14，係連結該連動件13，並受其連動而反向轉動；一第二驅動件15，係同軸連結該被動件14，並受其連動；該第二驅動件15與該第一驅動件12用以從一被驅動件90的兩側分別驅動該被驅動件90；一齒隙調整部20，係設有：一第二電機裝置21，係用以帶動該被動件14線性位移；一控制裝置30，係設有： 一第一驅動器31，係用以輸出一第一控制訊號311，而驅動該第一電機裝置11；一第一感測部32，係連結並用以感測該第一驅動器31之負載電流；當該第一驅動件12、該第二驅動件15其中至少一者與該被驅動件90之間產生齒隙(參閱第三A與第三B圖，在此舉例該被驅動件90產生齒隙D1或是D2為例進行說明)，該負載電流係產生變化；一第二驅動器33，係用以輸出一第二正轉控制訊號331(如第二A圖所示)、一第二反轉控制訊號332(參閱第二B圖)其中之一，而分別驅動該第二電機裝置21正轉與反轉；以帶動該被動件14線性位移，而可分別拉動與推動該被驅動件90，以調整該第一驅動件12、該第二驅動件15其中至少一者與該被驅動件90間之齒隙(D1或D2)；一驅動器控制系統34，係用以控制該第一驅動器31輸出該第一控制訊號311；並接收該第一感測部32傳送之負載電流，且當負載電流產生變化時，用以控制該第二驅動器33輸出該第二正轉控制訊號331、該第二反轉控制訊號332其中之一；其特徵係在於：該第二驅動件15係從該被動件14軸心延伸一樞接部151；該齒隙調整部20，係設有：一螺件22，係一端連結該第二電機裝置21，並受其傳動； 一齒隙調整件23，係具有：一螺紋傳動端部231，係與該螺件22之另端相互螺設；該齒隙調整件23係被限制不可轉動，當該螺件22正轉與反轉，係可分別拉動與推動(參閱第二B圖)該齒隙調整件23線性移動；一樞接端部232，係與該樞接部151相互樞接，而供該被動件14與該齒隙調整件23相對轉動。

於本發明之應用例中，該第一電機裝置11可為伺服馬達、步進馬達其中之一種(當然，也可以是一般的電動馬達)。而控制該第一電機裝置11變換正、反轉(進而同步帶動該第一驅動件12分別呈正、反轉，且反向帶動該第二驅動件15分別呈反轉、正轉)為必可達成之公知技術，恕不贅述。

關於該第一驅動件12、該第二驅動件15與該被驅動件90之對應關係，可為下列兩種應用例：

〔A〕該第一驅動件12可為蝸桿；該第二驅動件15可為蝸桿；該被驅動件90係對應該第一驅動件12、該第二驅動件15，而可為蝸輪。

〔B〕該第一驅動件12可為戟齒推動桿；該第二驅動件15可為戟齒推動桿；該被驅動件90係對應該第一驅動件12、該第二驅動件15，而可為戟齒輪。

藉此，該第一驅動件12與該第二驅動件15互呈反向轉 動，而用以從該被驅動件90的兩側，分別驅動該被驅動件90。

該第二電機裝置21可為伺服馬達、步進馬達其中之一種。

關於該連動件13、該被動件14之對應關係，可為下列應用例：

〔A〕該連動件13可為至少一個齒輪；該被動件14可為至少一個齒輪，用以與該連動件13嚙合，而受其傳動。

〔B〕參閱第五圖，該連動件13可為至少一個齒輪：該被動件14可為至少一個齒輪；該驅動部10又包括：一第一輔助輪10A；一第二輔助輪10B；一調整輪10C；一傳動帶件10D，係具有一傳動內表面101及一傳動外表面102；該傳動帶件10D係繞設於該連動件13、該第一輔助輪10A、該被動件14、該第二輔助輪10B及該調整輪10C之間；該傳動帶件10D係以該傳動外表面102連結於該連動件13，並受其傳動；該傳動帶件10D係以該傳動內表面101傳動該第一輔助輪10A、該被動件14、該第二輔助輪10B及該調整輪10C。

該調整輪10C係可於一標準傳動位置P1與一拉緊傳動 位置P2間變換(參閱第六圖)；當位於該標準傳動位P1時，該傳動帶件10D係以標準狀態進行傳動。當位於該拉緊傳動位置P2，係以拉緊狀態進行傳動。

當然，該被動件14仍可與該傳動內表面101進行相對線性位移的功能(除非精密度非常高，否則傳統皮帶與齒輪間，原本即會有微量的線性位移，這個部分並不影響傳動效果)。

該控制裝置30又包括：一第二感測部35，係連結並用以感測該第二驅動器33之負載電流；當該第一驅動件12、該第二驅動件15其中至少一者與該被驅動件90之間產生齒隙(D1或D2)；該負載電流係產生變化；該驅動器控制系統34，係用以接收該第一、該第二感測部32與35其中至少一者傳送之負載電流，且當任一負載電流產生變化時，用以控制該第二驅動器33輸出該第二正轉控制訊號331、該第二反轉控制訊號332其中之一。

一第一位置檢測裝置36，可為編碼器、光學尺(圖面未示)其中之一種，係設於該第一電機裝置11上(參閱第二A及第二B圖)，用以對該驅動器控制系統34傳送一第一位置感測訊號361，其代表該第一電機裝置11之轉動角度(或移動位置，而可提高調整齒隙之精度)。

一第二位置檢測裝置37，可為編碼器、光學尺(圖面未示)其中之一種，係設於該第二電機裝置21上，用以對該驅動器控制系統34傳送一第二位置感測訊號371，其代表該第二電機裝置21之轉動角度(或移動位置，而可提高調整齒隙之精度)。

一第三位置檢測裝置38，可為編碼器、光學尺(圖面未示)其中之一種，係設於該被驅動件90上，用以對該驅動器控制系統34傳送一第三位置感測訊號381，其代表該被驅動件90之轉動角度(或移動位置，而可提高調整齒隙之精度)。

藉此，該驅動器控制系統34係可由該第一、該第三感測訊號361與381，檢測該第一驅動件12與該被驅動件90間之相對移動位置(也可以講是角度，此為公知技術，恕不贅述，用以提高調整齒隙之精度)；且由該第二、該第三感測訊號371與381，檢測該第二驅動件15與該被驅動件90間之相對移動位置(也可以講是角度，此為公知技術，恕不贅述，用以提高調整齒隙之精度)。

該第一驅動件12上、該第二驅動件15上均可再設置扭力感測器(公知技術，圖面未示，合先陳明)，並電性連結該驅動器控制系統34，用以配合檢測該第一驅動件12上、該第二驅動件15之扭力，以提高調整齒隙之精度。

本發明之動作過程可分為以下兩種模式：

〔A〕驅動件驅動模式：啟動該控制裝置30，該控制裝置30透過該驅動器控制系統34，控制該第一驅動器31輸出該第一控制訊號311而啟動該第一電機裝置11，該第一電機裝置11帶動該第一驅動件12，該第一驅動件12傳動該連動件13；該連動件13連動該被動件14反轉，且該被動件14同軸傳動該第二驅動件15，藉此，該第一、該第二驅動件12與15分別正、反向轉動，而從該被驅動件90之兩側分別驅動該被驅動 件90。

當該第一驅動件12、該第二驅動件15其中至少一者與該被驅動件90間產生齒隙(D1或D2)。

則進行下列模式：

〔B〕驅動件調整齒隙模式：當該第一、該第二感測部32與35其中至少一者傳送之負載電流產生變化，該驅動器控制系統34係控制該第二驅動器33輸出該第二正轉控制訊號331、該第二反轉控制訊號332其中之一，而分別驅動該第二電機裝置21正轉與反轉；此時因該齒隙調整件23係被限制不可轉動(參閱第一與第四圖，其外表面預定位置呈限位平面，可用以與假想線示意之固定物進行相對線性移動)，該螺件22係透過該螺紋傳動端部231分別拉動與推動該齒隙調整件23；該齒隙調整件23透過該樞接部151，分別拉動(如第二A圖所示，係示意拉動一齒隙調整距離L1，其單位視實際整體機構大小而定)與推動(如第二B圖所示，係示意推動一齒隙調整距離L2，其單位視實際整體機構大小而定)該被動件14，該被動件14及該第二驅動件15線性位移，而可分別拉動與推動該被驅動件90，以調整該第一驅動件12、該第二驅動件15其中至少一者與該被驅動件90間之齒隙D1或D2(如第三A與第三B圖所示，該第二驅動件15均以實線表示調整前之位置，並以假想線表示調整後齒隙D1或是D2消失的位置)。

當然，齒隙調整的愈小，可使該第一驅動件12、該第二驅動件15更穩定的驅動該被驅動件90，相對可降低因齒隙造成的震動狀況，別具制震效果。

在此要特別說明的部份，是關於齒隙調整的幅度大小，可由實際使用需求作設定，亦可於裝置出廠前預先作調整，或是裝置出廠後不定時檢測而調整，全依實際使用需求作設定。

更進一步的講，該第二正轉控制訊號331與該第二反轉控制訊號332可為電訊號；該驅動器控制系統34可控制該第二驅動器33輸出之該第二正轉控制訊號331的強與弱，進而提高與降低該第二驅動件15拉動該被驅動件90之扭力值。

且該驅動器控制系統34可控制該第二驅動器33輸出之該第二反轉控制訊號332的強與弱，進而提高與降低該第二驅動件15推動該被驅動件90之扭力值。

綜上所述，本發明之優點係可歸納如下：

〔1〕第二驅動件並具驅動與齒隙調整功能。本發明之第二驅動件除與第一驅動件分別正、反轉，而分別驅動被驅動件外，還可受第二電機裝置拉動或是推動，而達成調整第一驅動件、第二驅動件其中至少一者與該被驅動件間之齒隙的功能。

〔2〕可於傳動中即時調整齒隙。本發明可由控制裝置依負載電流的變化，即時控制第二電機裝置拉動與推動第二驅動件，達到傳動中即時調整齒隙之功效。

〔3〕可控制調整齒隙之扭力值。本發明之第二正轉控制訊號與該第二反轉控制訊號係為電訊號，而驅動器控制系統可控制該第二驅動器輸出之該第二正轉控制訊號的強與弱，進而提高與降低該第二驅動件 拉動該被驅動件之扭力值，且驅動器控制系統可控制第二驅動器輸出之第二反轉控制訊號的強與弱，進而提高與降低該第二驅動件推動該被驅動件之扭力值。

10‧‧‧驅動部

11‧‧‧第一電機裝置

12‧‧‧第一驅動件

13‧‧‧連動件

14‧‧‧被動件

15‧‧‧第二驅動件

151‧‧‧樞接部

20‧‧‧齒隙調整部

21‧‧‧第二電機裝置

22‧‧‧螺件

23‧‧‧齒隙調整件

231‧‧‧螺紋傳動端部

232‧‧‧樞接端部

30‧‧‧控制裝置

31‧‧‧第一驅動器

311‧‧‧第一控制訊號

32‧‧‧第一感測部

33‧‧‧第二驅動器

331‧‧‧第二正轉控制訊號

34‧‧‧驅動器控制系統

35‧‧‧第二感測部

36‧‧‧第一位置檢測裝置

361‧‧‧第一位置感測訊號

37‧‧‧第二位置檢測裝置

371‧‧‧第二位置感測訊號

38‧‧‧第三位置檢測裝置

381‧‧‧第三位置感測訊號

90‧‧‧被驅動件

L1‧‧‧齒隙調整距離

Claims (8)

1. 一種以蝸桿調整齒隙之裝置，係包括：一驅動部，係設有：一第一電機裝置；一第一驅動件，係連結該第一電機裝置，並受其驅動；一連動件，係同軸連結該第一驅動件，並受其連動，該連動件係介於該第一電機裝置與該第一驅動件之間；一被動件，係連結該連動件，並受其連動而反向轉動；一第二驅動件，係同軸連結該被動件，並受其連動；該第二驅動件與該第一驅動件用以從一被驅動件的兩側分別驅動該被驅動件；一齒隙調整部，係設有：一第二電機裝置，係用以帶動該被動件線性位移；一控制裝置，係設有：一第一驅動器，係用以輸出一第一控制訊號，而驅動該第一電機裝置；一第一感測部，係連結並用以感測該第一驅動器之負載電流；當該第一驅動件、該第二驅動件其中至少一者與該被驅動件之間產生齒隙，該負載電流係產生變化；一第二驅動器，係用以輸出一第二正轉控制訊號、一第二反轉控制訊號其中之一，而分別驅動該第二電機裝置正轉與反轉；以帶動該被動件線性位移，而可分別拉動與推動該被驅動件，以調整該 第一驅動件、該第二驅動件其中至少一者與該被驅動件間之齒隙；一驅動器控制系統，係用以控制該第一驅動器輸出該第一控制訊號；並接收該第一感測部傳送之負載電流，且當負載電流產生變化時，用以控制該第二驅動器輸出該第二正轉控制訊號、該第二反轉控制訊號其中之一；其特徵係在於：該第二驅動件係從該被動件軸心延伸一樞接部；該齒隙調整部，係設有：一螺件，係一端連結該第二電機裝置，並受其傳動；一齒隙調整件，係具有：一螺紋傳動端部，係與該螺件之另端相互螺設；該齒隙調整件係被限制不可轉動，當該螺件正轉與反轉，係可分別拉動與推動該齒隙調整件線性移動；一樞接端部，係與該樞接部相互樞接，而供該被動件與該齒隙調整件相對轉動。
2. 如申請專利範圍第1項所述之以蝸桿調整齒隙之裝置，其中：該第一電機裝置係為伺服馬達、步進馬達其中之一種；該第一驅動件係為蝸桿；該第二驅動件係為蝸桿；該被驅動件係對應該第一驅動件、該第二驅動件，而為蝸輪；藉此，該第一驅動件、該第二驅動件係從該被驅動件之兩側，分別以正轉、反轉分別驅動該被驅動件； 該第二電機裝置係為伺服馬達、步進馬達其中之一種。
3. 如申請專利範圍第1項所述之以蝸桿調整齒隙之裝置，其中：該第一電機裝置係為伺服馬達、步進馬達其中之一種；該第一驅動件係為戟齒推動桿；該第二驅動件係為戟齒推動桿；該被驅動件係對應該第一驅動件、該第二驅動件，而為戟齒輪；藉此，該第一驅動件、該第二驅動件係從該被驅動件之兩側，分別以正轉、反轉分別驅動該被驅動件；該第二電機裝置係為伺服馬達、步進馬達其中之一種。
4. 如申請專利範圍第1項所述之以蝸桿調整齒隙之裝置，其中：該連動件係為齒輪；該被動件係為齒輪，用以與該連動件嚙合，而受其傳動。
5. 如申請專利範圍第1項所述之以蝸桿調整齒隙之裝置，其中：該連動件係為齒輪：該被動件係齒輪；該驅動部又包括：一第一輔助輪；一第二輔助輪；一調整輪；一傳動帶件，係具有一傳動內表面及一傳動外表面；該傳動帶件係繞設於該連動件、該第一輔助輪、該被動件、該第二輔助輪及該調整輪之間； 該傳動帶件係以該傳動外表面連結於該連動件，並受其傳動；該傳動帶件係以該傳動內表面傳動該第一輔助輪、該被動件、該第二輔助輪及該調整輪；該調整輪係可於一標準傳動位置與一拉緊傳動位置之間變換；當位於該標準傳動位時，該傳動帶件係以標準狀態進行傳動；當位於該拉緊傳動位置，係以拉緊狀態進行傳動。
6. 如申請專利範圍第1項所述之以蝸桿調整齒隙之裝置，其中，該控制裝置又包括：一第二感測部，係連結並用以感測該第二驅動器之負載電流；當該第一驅動件、該第二驅動件其中至少一者與該被驅動件之間產生齒隙；該負載電流係產生變化；該驅動器控制系統，係用以接收該第一、該第二感測部其中至少一者傳送之負載電流，且當任一負載電流產生變化時，用以控制該第二驅動器輸出該第二正轉控制訊號、該第二反轉控制訊號其中之一。
7. 如申請專利範圍第1項所述之以蝸桿調整齒隙之裝置，其又包括：一第一位置檢測裝置，係設於該第一電機裝置上，用以對該驅動器控制系統傳送一第一位置感測訊號，其代表該第一電機裝置之轉動角度；該第一位置檢測裝置係為編碼器、光學尺其中之一種；一第三位置檢測裝置，係設於該被驅動件上，用以對該驅動器控制系統傳送一第三位置感測訊號，其代表該被驅動件之轉動角 度；該第三位置檢測裝置係為編碼器、光學尺其中之一種；該驅動器控制系統係由該第一、該第三感測訊號，檢測該第一驅動件與該被驅動件間之相對移動位置。
8. 如申請專利範圍第1項所述之以蝸桿調整齒隙之裝置，其又包括：一第二位置檢測裝置，係設於該第二電機裝置上，用以對該驅動器控制系統傳送一第二位置感測訊號，其代表該第二電機裝置之轉動角度；該第二位置檢測裝置係為編碼器、光學尺其中之一種；一第三位置檢測裝置，係設於該被驅動件上，用以對該驅動器控制系統傳送一第三位置感測訊號，其代表該被驅動件之轉動角度；該第三位置檢測裝置係為編碼器、光學尺其中之一種；該驅動器控制系統係由該第二、該第三感測訊號，檢測該第二驅動件與該被驅動件間之相對移動位置。