TWI564542B - Rotary angle sensing device for rotating shaft and test equipment for its application - Google Patents

Description

轉軸之旋轉角度感測裝置及其應用之測試設備

本發明尤指其提供一種利用將旋轉運動轉換為線性位移運動的感測方式，以獲致轉軸較大的旋轉角度感測範圍及更精準感測旋轉角度之感測裝置及其應用之測試設備。

按，於加工設備或半導體測試設備上常設置有轉軸，該轉軸係可連結帶動工作台或測試座等作業裝置於預設的旋轉角度範圍內旋轉作動，以因應進行各項作業，並利用一旋轉角度感測裝置進行感測其旋轉角度，以將觸發訊號傳輸至控制器，由控制器控制進行後續的動作。

請參閱第1圖所示，習知轉軸之旋轉角度感測裝置主要係於轉軸10之外環面設有一遮光片11，該遮光片11係隨著該轉軸10旋轉作動，另於該遮光片11之旋轉路徑上的適當位置設有第一光感測器12及第二光感測器13，當驅動轉軸10逆時針旋轉時，該遮光片11係由該第一光感測器12的感測位置旋轉至第二光感測器13的感測位置，使該第二光感測器13產生觸發訊號並傳輸至控制器，控制器接收到觸發訊號後，由控制器控制接續的動作，例如控制該轉軸10停止旋轉或控制該轉軸10反轉某一角度；以該旋轉角度感測裝置所能感測的最大旋轉角度而言，係將第一光感測器12及第二光感測器13相鄰設置，但由於該第一光感測器12及第二光感測器13係分別裝設於第一殼座14及第二殼座15上，使得第一光感測器12及第二光感測器13之間還 間隔著第一殼座14及第二殼座15的寬度，因此該第一光感測器12及第二光感測器13的感測位置並無法重疊，使得該旋轉角度感測裝置所能感測的最大旋轉角度為該遮光片11由第一光感測器12旋轉至第二光感測器13之感測位置所形成的最大夾角θ 1，該最大旋轉角度(θ 1)顯然的係小於360度；當作業需感測該轉軸10旋轉超過該最大夾角θ 1的旋轉角度時，將無法進行感測，而難以符合作業的需求。此外，若轉軸10的直徑不大時，將使得各旋轉角度的感測位置點呈現較密集的環狀排列(例如Ø20mm及Ø50mm的轉軸分別在其外周上切割360個旋轉角度的感測位置點，Ø20mm的轉軸所切割出來的各感測位置點將呈現較密集的環狀排列)，導致各相鄰旋轉角度的感測位置點彼此間都非常的接近，而不容易精準解析各感測位置點的位置，如此將使得第一光感測器12及第二光感測器13的感測位置點較無法準確設置，進而無法精確感測所需的旋轉角度。

有鑑於此，本發明人遂以其多年從事相關行業的研發與製作經驗，針對目前所面臨之問題深入研究，經過長期努力之研究與試作，終究研創出一種不僅可獲致較大的旋轉角度的感測範圍，且可放大旋轉角度的感測位置點，達到更精確感測旋轉角度之感測裝置及其應用之測試設備，此即為本發明之設計宗旨。

本發明之目的一，係提供一種轉軸之旋轉角度感測裝置及其應用之測試設備，其係於一轉軸之外環面上開設有螺旋導槽，一承座係架設於該轉軸之側方位置，該承座於相對轉軸之一側係滑設有一觸發器，該觸發器係設有感應件以及凸伸滑置於該轉軸之螺旋導槽的導移件，而於驅動轉軸旋轉時，以該轉軸之螺旋導槽導引帶動該觸發器沿著承座作線性位移，另於對應該觸發器之感應 件的線性位移路徑上設有至少二感測器，而由該感應件觸發該感測器產生觸發訊號並傳輸至控制器；藉此，利用將旋轉運動轉換為線性位移運動的感測方式，不僅可對360度以內之任一旋轉角度進行感測，且可對大於或等於360度之任一旋轉角度進行感測，進而獲致較大的旋轉角度感測範圍之效益。

本發明之目的二，係提供一種轉軸之旋轉角度感測裝置及其應用之測試設備，其係利用轉軸之螺旋導槽導引帶動該觸發器沿著承座作線性位移，而由該觸發器之感應件觸發該感測器產生觸發訊號並傳輸至控制器；藉此，可利用增加螺旋導槽之節距的方式，放大解析各旋轉角度於線性位置上的感測位置點，使感測器可準確設置於各感測位置點，達到精確感測旋轉角度之效益。

習知部份：

10‧‧‧轉軸

11‧‧‧遮光片

12‧‧‧第一光感測器

13‧‧‧第二光感測器

14‧‧‧第一殼座

15‧‧‧第二殼座

本發明部份：

20‧‧‧轉軸

201‧‧‧螺旋導槽

21‧‧‧機座

22‧‧‧動力源

30‧‧‧承座

31‧‧‧線性滑軌

40‧‧‧觸發器

41‧‧‧滑座

42‧‧‧導移件

43‧‧‧感應件

50‧‧‧第一光感測器

51‧‧‧第二光感測器

52‧‧‧架座

521‧‧‧滑槽

53‧‧‧第一栓具

54‧‧‧第二栓具

60‧‧‧機台

61‧‧‧供料裝置

62‧‧‧收料裝置

63‧‧‧作業裝置

631‧‧‧測試電路板

632‧‧‧測試座

64‧‧‧輸送裝置

641‧‧‧移載臂

642‧‧‧取放器

第1圖：習知轉軸之旋轉角度感測裝置的示意圖。

第2圖：本發明之分解示意圖。

第3圖：本發明之組合示意圖。

第4圖：本發明之俯視圖。

第5圖：本發明於360度以內之旋轉角度的感測示意圖(一)。

第6圖：本發明於360度以內之旋轉角度的感測示意圖(二)。

第7圖：本發明於360度以上之旋轉角度的感測示意圖(一)。

第8圖：本發明於360度以上之旋轉角度的感測示意圖(二)。

第9圖：本發明增加螺旋導槽之節距的示意圖。

第10圖：本發明轉軸之旋轉角度感測裝置應用於測試設備的示意圖。

為使 貴審查委員對本發明作更進一步之瞭解，茲舉 一較佳實施例並配合圖式，詳述如后：請參閱第2、3、4圖所示，本發明轉軸之旋轉角度感測裝置係於一轉軸20之外環面上開設有螺旋導槽201，於本實施例中，該轉軸20之一端係連結於工作台或測試座等作業裝置(圖示中未顯示)，另端則連結於一架設於機座21上之動力源22，並以一控制器(圖示中未顯示)控制該動力源22驅動該轉軸20旋轉作動，進而帶動作業裝置旋轉作動；一承座30係架設於該轉軸20之側方位置，該承座30於相對轉軸20之一側係滑設有一觸發器40，於本實施例中，該承座30係固設於機座21之一側，並於相對轉軸20之一側設有線性滑軌31，觸發器40則係於相對該承座30之線性滑軌31處設有滑座41，並使該滑座41滑設於該線性滑軌31上，而使該觸發器40可沿著承座30之線性滑軌31作線性位移，另該觸發器40於該滑座41上設有導移件42及感應件43，該導移件42係凸伸滑置於該轉軸20之螺旋導槽201內，而於驅動轉軸20旋轉時，以該轉軸20之螺旋導槽201導引帶動該觸發器40之導移件42，使滑座41沿著承座30之線性滑軌31作線性位移，於本實施例中，該導移件42係可為與螺旋導槽201滾動接觸之滾子或滾柱；一感應件43係可為一遮光片，並隨著滑座41作線性位移，另於對應該觸發器40之感應件43的線性位移路徑上設有至少二感測器，使該感應件43作線性位移時可分別觸發該二感測器，於本實施例中，該二感測器係分別為第一光感測器50及第二光感測器51，該第一光感測器50及第二光感測器51係為對照式光感測器，而可於觸發器40之感應件43通過時遮蔽其對照式光線，使該第一光感測器50或第二光感測器51產生觸發訊號並傳輸至控制器；於本實施例中，該第一光感測器50及第二光感測器51係裝設於一架座 52上，該架座52並架設於承座30之上方位置，而使該感應件43作線性位移時，可分別觸發該第一光感測器50及第二光感測器51，於本實施例中，該架座52上係開設有滑槽521，並可分別以第一栓具53及第二栓具54於該滑槽521上定位該第一光感測器50及第二光感測器51，使該第一光感測器50及第二光感測器51可依據轉軸20所需之旋轉角度調整其感測位置點的設置位置，而使該第一光感測器50及第二光感測器51可依據旋轉角度的感測位置點產生觸發訊號並傳輸至控制器。

請參閱第5、6圖所示，本發明轉軸之旋轉角度感測裝置對轉軸20作0度~360度以內之任一旋轉角度進行感測時，例如90度，其係將轉軸20歸零在0度位置，由於轉軸20之螺旋導槽201可以導引帶動觸發器40之導移件42，使滑座41沿著承座30之線性滑軌31作線性位移，而使觸發器40之感應件43隨著滑座41作線性位移，此時依據感應件43位置，而以A點位置作為起始點設置第一光感測器50，又經由計算可以獲知轉軸20旋轉90度，感應件43的線性位移量，再以該線性位移量加上感應件43的寬度，而可獲知於B點位置作為90度的感測位置點並設置第二光感測器51，從而當轉軸20由0度開始旋轉時，感應件43首先會脫離A點位置，使第一光感測器50產生第一觸發訊號並傳輸至控制器，接著當轉軸20旋轉至90度時，感應件43將線性位移至B點位置，而使第二光感測器51產生第二觸發訊號並傳輸至控制器，由控制器控制進行下一步的作業程序，進而本發明利用將旋轉運動轉換為線性位移運動的感測方式，可以達到對360度以內之任一旋轉角度進行感測的目的。

請參閱第7、8圖所示，本發明轉軸之旋轉角度感測裝置對轉軸20作360度以上旋轉角度進行感測時，例如360度， 其係將轉軸20歸零在0度位置，由於轉軸20之螺旋導槽201可以導引帶動觸發器40之導移件42，使滑座41沿著承座30之線性滑軌31作線性位移，而使觸發器40之感應件43隨著滑座41作線性位移，此時依據感應件43位置，而以A點位置作為起始點設置第一光感測器50，又經由計算可以獲知轉軸20旋轉360度，感應件43的線性位移量，再以該線性位移量加上感應件43的寬度，而可獲知於C點位置作為360度的感測位置點並設置第二光感測器51，從而當轉軸20由0度開始旋轉時，感應件43首先會脫離A點位置，使第一光感測器50產生第一觸發訊號並傳輸至控制器，接著當轉軸20旋轉至360度時，感應件43將線性位移至C點位置，而使第二光感測器51產生第二觸發訊號並傳輸至控制器，由控制器控制進行下一步的作業程序；進而本發明利用將旋轉運動轉換為線性位移運動的感測方式，可以達到對360度以上之任一旋轉角度進行感測的目的，而獲致較大的旋轉角度感測範圍之效益。

本發明當增加轉軸20之螺旋導槽201的節距時，係可放大解析各旋轉角度於線性位置上的感測位置點；例如旋轉角度為90度時，第5圖所示之感應件43的線性位移量為A點至B點的距離(如10mm)，如第9圖所示，當增加轉軸20之螺旋導槽201的節距時，相同的旋轉角度為90度，感應件43的線性位移量將改變為A點至D點的距離(如15mm)，亦即在相同的旋轉角度條件下，當增加轉軸20之螺旋導槽201的節距時，相對的感應件43的線性位移量也將增加，當線性位移量增加時，將可放大解析每一個旋轉角度的感測位置點，而如此將使得第一光感測器50及第二光感測器51可更準確設置於各感測位置點，達到精確感測旋轉角度之效益。

請參閱第10圖，其係為本發明轉軸之旋轉角度感測裝置應用於測試設備之示意圖，該測試設備係為測試分類機，該測試分類機包含有機台60、供料裝置61、收料裝置62、作業裝置63、輸送裝置64及中央控制裝置，該供料裝置61係配置於機台60上，用以容納至少一待測之電子元件；該收料裝置62係配置於機台60上，用以容納至少一完測之電子元件；該作業裝置63係配置於機台60上，並設有至少一測試電路板631，該測試電路板631上並裝設有至少一測試座632，用以測試電子元件，並以測試器(圖未示出)將測試結果傳輸至中央控制裝置(圖未示出)，由中央控制裝置控制各裝置作動，至少一如本發明轉軸之旋轉角度感測裝置，其轉軸20之一端係連結該測試電路板631，以帶動測試座632上之電子元件執行旋轉運動的測試作業；該輸送裝置64係配置於機台60上，並設有至少一移載臂641，並於該移載臂641上設有至少一取放器642，用以分別載送待測之電子元件至作業裝置63處執行測試作業，以及於作業裝置63處將完測之電子元件載送至收料裝置62。

綜上所述，本發明實為一深具實用性及進步性之設計，然未見有相同之產品及刊物公開，從而允符發明專利申請要件，爰依法提出申請。

20‧‧‧轉軸

201‧‧‧螺旋導槽

21‧‧‧機座

22‧‧‧動力源

30‧‧‧承座

31‧‧‧線性滑軌

40‧‧‧觸發器

41‧‧‧滑座

42‧‧‧導移件

43‧‧‧感應件

50‧‧‧第一光感測器

51‧‧‧第二光感測器

52‧‧‧架座

521‧‧‧滑槽

Claims (10)

1. 一種轉軸之旋轉角度感測裝置，其包含有：轉軸：係由控制器控制作動，該轉軸並於外環面上開設有螺旋導槽；承座：係架設於該轉軸之側方位置；觸發器：係滑設於該承座相對該轉軸之一側，該觸發器並設有導移件及感應件，該導移件係凸伸滑置於該轉軸之螺旋導槽內，而以該螺旋導槽導引帶動該觸發器之導移件及感應件沿著該承座作線性位移；至少二感測器：係依據該轉軸之旋轉角度的感測位置點而分別設置於該觸發器之感應件的線性位移路徑上，使該觸發器之感應件線性位移至該感測位置點時分別觸發該二感測器，並將觸發訊號傳輸至該控制器。
2. 依申請專利範圍第1項所述之轉軸之旋轉角度感測裝置，其中，該轉軸之一端係連結於一架設於機座上之動力源，並以該控制器控制該動力源驅動該轉軸旋轉作動。
3. 依申請專利範圍第2項所述之轉軸之旋轉角度感測裝置，其中，該承座係固設於該機座之一側。
4. 依申請專利範圍第1項所述之轉軸之旋轉角度感測裝置，其中，該承座係於相對該轉軸之一側設有線性滑軌，該觸發器則設有滑設於該線性滑軌之滑座，使該觸發器之導移件及感應件沿著該承座之線性滑軌作線性位移。
5. 依申請專利範圍第4項所述之轉軸之旋轉角度感測裝置，其中，該觸發器之導移件及感應件係設於該滑座上。
6. 依申請專利範圍第1項所述之轉軸之旋轉角度感測裝置，其中，該觸發器之導移件係為與該螺旋導槽滾動接觸之滾子或滾柱。
7. 依申請專利範圍第1項所述之轉軸之旋轉角度感測裝置，其中，該二感測器係裝設於一架座上，該架座並架設於該承座之上方位置。
8. 依申請專利範圍第7項所述之轉軸之旋轉角度感測裝置，其中，該架座上係開設有滑槽，並分別以第一栓具及第二栓具於該滑槽上定位該二感測器，使該二感測器可依據該轉軸之旋轉角度調整其感測位置點的設置位置。
9. 依申請專利範圍第7項所述之轉軸之旋轉角度感測裝置，其中，該二感測器係分別為第一光感測器及第二光感測器，該第一光感測器及第二光感測器係為對照式光感測器，而於該觸發器之感應件通過時遮蔽其對照式光線，使該第一光感測器及該第二光感測器產生觸發訊號。
10. 一種測試設備，係包括有：機台；供料裝置：係配置於該機台上，以容納至少一待測之電子元件；收料裝置：係配置於該機台上，以容納至少一完測之電子元件；作業裝置：係配置於該機台上，並設有至少一測試電路板，該測試電路板上並裝設有至少一測試座，至少一依申請專利範圍第1項所述之轉軸之旋轉角度感測裝置，該轉軸之一端係連結該測試電路板，以帶動該測試座上之電子元件執行旋轉運動的測試作業；輸送裝置：係配置於該機台上，並設有至少一移載臂，於該移載臂上設有至少一取放器，以載送該電子元件； 中央控制裝置：係用以控制及整合各裝置作動，以執行自動化作業。