TWI614432B - 線性運動之驅動裝置及其應用之取放器單元、移載作業設備 - Google Patents

線性運動之驅動裝置及其應用之取放器單元、移載作業設備 Download PDF

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Abstract

一種線性運動之驅動裝置及其應用之取放器單元、移載作業設備，該驅動裝置係於一驅動源連結裝設一傳動齒輪，一對置件係具有第一表面側及第二表面側，該對置件之第一表面側係設有線性齒型皮帶，該對置件之周側則抵靠於一承靠件，並使該傳動齒輪與該對置件之第一表面側的線性齒型皮帶嚙合，而可於該傳動齒輪轉動時帶動作線性運動；藉此，利用該傳動齒輪與線性齒型皮帶的嚙合傳動，不僅可在確保線性運動的可靠度下，有效降低配置成本及消除傳動噪音，且可有效補償嚙合傳動所需的精度要求及累積的組裝誤差，達到有效降低製作成本及提升使用壽命之效益。

Description

線性運動之驅動裝置及其應用之取放器單元、移載作業 設備
本發明尤指其提供一種不僅可在確保線性運動的可靠度下，有效降低配置成本及消除傳動噪音，且可有效補償嚙合傳動所需的精度要求及累積的組裝誤差，達到有效降低製作成本及提升使用壽命之線性運動之驅動裝置及其應用之取放器單元、移載作業設備。
按，線性運動是自動化作業設備非常基本的運動方式；請參閱第1圖所示，以電子元件測試分類機之取放器單元來說，該取放器單元係具有一可沿著第一滑軌10作第一水平向(X軸向)線性運動之移動臂11，該移動臂11上方則裝設一可由第一馬達12驅動之第一傳動皮帶13，一連結於第一傳動皮帶13上之第一滑座14，係可由第一傳動皮帶13帶動沿著第二滑軌15於移動臂11上作第二水平向(Y軸向)的線性運動，另該第一滑座14上係裝設有可由第二馬達16驅動之第二傳動皮帶17，一連結於第二傳動皮帶17上之第二滑座18係連結有第一取放器19，並可由第二傳動皮帶17帶動沿著第三滑軌20於第一滑座14上作垂直向(Z軸向)的線性運動，另一可由第三馬達21驅動之第三傳動皮帶22，一連結於第三傳動皮帶22上之第三滑座23係連結有第二取放器24，並可由第三傳動皮帶22帶動沿著第四滑軌25於第一滑座14上作垂直向(Z軸向)的線性運動；由上述 說明可以獲知，第一取放器19或是第二取放器24的第二水平向(Y軸向)線性運動及垂直向(Z軸向)線性運動都是利用馬達及皮帶輪組作為驅動裝置。請參閱第2圖所示，再以電子元件測試分類機之載送器單元來說，該載送器單元係以馬達30驅動傳動皮帶31，而帶動連結於傳動皮帶31上之滑座32沿著滑軌33作水平向(X軸向或是Y軸向)的線性運動，該滑座32係分別設有供承置電子元件之第一載台34及第二載台35，進而以水平向的線性運動載送電子元件；由上述說明可以獲知，第一載台34或是第二載台35的水平向線性運動也是利用馬達及皮帶輪組作為驅動裝置。
根據前述的說明，電子元件測試分類機不論是取放器單元或是載送器單元，其線性運動都是利用馬達及皮帶輪組作為驅動裝置；然而，以馬達及皮帶輪組作為線性運動的驅動裝置會有以下的缺點：
1．該皮帶輪組係由主動皮帶輪、從動皮帶輪及一環圈狀的撓性傳動皮帶所組成，就零組件的配置成本而言，二皮帶輪加上環圈狀的撓性傳動皮帶是會造成使用較多零組件的配置成本。
2．環圈狀的撓性傳動皮帶除了與主動皮帶輪及從動皮帶輪接觸的部位具有確動性外，其他二側皮帶的部位因具有可撓性且沒有可供抵靠的平面，因此在傳動定位上的可靠度較低。
為了改善前述馬達及皮帶輪組作為線性運動之驅動裝置的缺點，已知最直接的方式就是以齒輪齒條作為驅動裝置，齒輪齒條相較於皮帶輪組，除了不須配置從動皮帶輪及整個環圈狀的傳動皮帶外，且因齒條為硬質材料而不會撓曲，使得在傳動定位上具有較佳的可靠度；然而，以齒輪齒條作為線性運動的驅動裝置也仍存有以下的缺點：
1．由於該齒輪齒條皆為硬質材料，因此在嚙合傳動時容易因碰撞產生噪音。
2．齒輪齒條的嚙合除了本身必須具有較高精度的要求外，且整體累積的組裝誤差也有較高精度的要求，因此需要較高的製作成本。
3．齒輪齒條的嚙合必須存在有微量的齒隙，才能使嚙合傳動較為順暢，然而就長期使用而言，二硬質材料間的碰撞便容易造成磨耗使齒隙不斷擴大，除了影響定位上的準度外，且很快的就會超出允許的誤差值範圍，而降低使用壽命。
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，終究研創出一種傳動齒輪嚙合線性齒型皮帶之驅動裝置，以有效改善先前技術之缺點，此即為本發明之設計宗旨。
本發明之目的一，係提供一種線性運動之驅動裝置及其應用之取放器單元、移載作業設備，該驅動裝置係利用傳動齒輪嚙合一設於對置件表面側之線性齒型皮帶，而可於該傳動齒輪轉動時帶動作線性運動，進而有效簡化零組件以降低配置成本。
本發明之目的二，係提供一種線性運動之驅動裝置及其應用之取放器單元、移載作業設備，該驅動裝置之線性齒型皮帶係固定抵貼於對置件之表面側，而由該對置件之表面側提供穩定的抵靠的平面，以防止該線性齒型皮帶撓曲，使得傳動定位上具有較佳的可靠度。
本發明之目的三，係提供一種線性運動之驅動裝置及其應用之取放器單元、移載作業設備，該驅動裝置係利用傳動齒輪嚙合一線性齒型皮帶，而可利用該線性齒型皮帶之凸齒部的微量彈 性變形吸收傳動齒輪嚙合傳動時的碰撞，進而有效消除傳動噪音。
本發明之目的四，係提供一種線性運動之驅動裝置及其應用之取放器單元、移載作業設備，該驅動裝置係利用傳動齒輪嚙合一線性齒型皮帶，而可利用該線性齒型皮帶之凸齒部的微量彈性變形，以補償嚙合傳動所需的精度要求及累積的組裝誤差，進而有效降低高精度所需的製作成本。
本發明之目的五，係提供一種線性運動之驅動裝置及其應用之取放器單元、移載作業設備，該驅動裝置係利用傳動齒輪嚙合一線性齒型皮帶，而可利用該線性齒型皮帶之凸齒部的微量彈性變形吸收傳動齒輪嚙合傳動時的碰撞，以有效降低碰撞所產生的磨耗，且即便長期使用下所產生磨耗，也會由凸齒部的微量彈性變形量先補償一段時間的磨耗量後，才會開始產生齒隙間的磨耗，進而可有效提升使用壽命。
習知部份：
10‧‧‧第一滑軌
11‧‧‧移動臂
12‧‧‧第一馬達
13‧‧‧第一傳動皮帶
14‧‧‧第一滑座
15‧‧‧第二滑軌
16‧‧‧第二馬達
17‧‧‧第二傳動皮帶
18‧‧‧第二滑座
19‧‧‧第一取放器
20‧‧‧第三滑軌
21‧‧‧第三馬達
22‧‧‧第三傳動皮帶
23‧‧‧第三滑座
24‧‧‧第二取放器
25‧‧‧第四滑軌
30‧‧‧馬達
31‧‧‧傳動皮帶
32‧‧‧滑座
33‧‧‧滑軌
34‧‧‧第一載台
35‧‧‧第二載台
本發明部份：
40‧‧‧機座
41‧‧‧驅動源
42‧‧‧傳動齒輪
43‧‧‧對置件
431‧‧‧第一表面側
432‧‧‧第二表面側
44‧‧‧線性齒型皮帶
441‧‧‧凸齒部
45‧‧‧第一固定壓塊
46‧‧‧第一螺栓
47‧‧‧第二固定壓塊
48‧‧‧第二螺栓
49‧‧‧調整件
491‧‧‧勾部
492‧‧‧調整螺栓
50‧‧‧承靠件
501‧‧‧架座
51‧‧‧感測器
52‧‧‧遮光板
60‧‧‧取放器
61‧‧‧連結座
611‧‧‧承座
612‧‧‧抵靠座
62‧‧‧取放吸嘴
621‧‧‧負壓管路
622‧‧‧限位銷
623‧‧‧彈性件
70‧‧‧移動臂
71‧‧‧料件
100‧‧‧機台
110‧‧‧供料單元
111‧‧‧供料盤
120‧‧‧收料單元
121‧‧‧收料盤
130‧‧‧作業單元
131‧‧‧作業站
140‧‧‧取放器單元
141‧‧‧移動臂
第1圖：習知電子元件測試分類機之取放器單元的示意圖。
第2圖：習知電子元件測試分類機之載送器單元的示意圖。
第3圖：本發明驅動裝置之分解示意圖。
第4圖：本發明驅動裝置之外觀示意圖。
第5圖：本發明驅動裝置之剖面示意圖。
第6圖：本發明嚙合傳動之線性運動模式(一)的示意圖。
第7圖：本發明嚙合傳動之線性運動模式(二)的示意圖。
第8圖：本發明傳動齒輪與線性齒型皮帶嚙合傳動之放大示意圖。
第9圖：本發明驅動裝置應用於取放器單元之部分分解示意圖。
第10圖：本發明驅動裝置應用於取放器單元之外觀示意圖。
第11圖：本發明驅動裝置應用於取放器單元之使用示意圖。
第12圖：本發明取放器單元應用於移載作業設備之示意圖。
為使 貴審查委員對本發明作更進一步之瞭解，茲舉較佳實施例並配合圖式，詳述如后：
請參閱第3、4、5圖，本發明線性運動之驅動裝置係於一機座40上架置有驅動源41，該驅動源41則連結裝設一傳動齒輪42，使得該驅動源41作動時可帶動該傳動齒輪42轉動，於本實施例中，該驅動源41係為伺服馬達，並於輸出軸端連結裝設傳動齒輪42；一對置件43在相對於該傳動齒輪42之齒面位置設有第一表面側431，在相對於該第一表面側431之另面則設有第二表面側432，該對置件43係於第一表面側431設有與傳動齒輪42嚙合傳動之條狀的線性齒型皮帶44，於本實施例中，該線性齒型皮帶44係具有複數個凸齒部441，該複數個凸齒部441之齒形及齒距係對應於傳動齒輪42，使該傳動齒輪42與該線性齒型皮帶44可嚙合傳動；於本實施例中，該線性齒型皮帶44係抵貼於該對置件43之第一表面側431，該線性齒型皮帶44的第一端及第二端則分別固定於該對置件43之第一表面側431的第一端及第二端，其中，該線性齒型皮帶44的第一端係以第一固定壓塊45與對置件43之第一表面側431的第一端壓合固定，再以第一螺栓46鎖固，該線性齒型皮帶44的第二端則以第二固定壓塊47與對置件43之第一表面側431的第二端壓合固定，再以第二螺栓48鎖固，為了使該線性齒型皮帶44得以調整適當的拉伸緊度而固定抵貼於對置件43之第一表面側431，於本實施例中，該第二固定壓塊47與線性齒型皮帶44間係設有一調整件49，該調整件49係設有一可勾拉線性齒型皮帶44之勾部491，另在相對該對置件43端部的位置處則螺合 有調整螺栓492，而於第一固定壓塊45及第一螺栓46將線性齒型皮帶44的第一端鎖合固定於對置件43之第一表面側431後，可旋動該調整螺栓492使其抵頂於對置件43的端部，並以勾部491勾拉線性齒型皮帶44，以調整該線性齒型皮帶44的拉伸緊度，最後再以第二螺栓48穿伸第二固定壓塊47及調整件49，而將線性齒型皮帶44的第二端鎖合固定於對置件43之第一表面側431，即可使線性齒型皮帶44以適當的拉伸緊度固定抵貼於該對置件43之第一表面側431，並由該第一表面側431提供穩定的抵靠的平面；為了使該線性齒型皮帶44可保持與該傳動齒輪42嚙合傳動，於該對置件43的周側相對位置係設有承靠件50，使該對置件43抵靠於該承靠件50上，於本實施例中，該對置件43係於第二表面側432的相對位置設有承靠件50，使該對置件43之第二表面側432抵靠於該承靠件50上，於本實施例中，該對置件43係為一線性滑軌，而該承靠件50則為與該線性滑軌對應設置之線性滑座，該為線性滑座之承靠件50則鎖設於一架座501上，於本實施例中，該架座501係連結固設於驅動源41之機座40，使該承靠件50透過該架座501連結於機座40；另為了防止驅動源41發生失步而超出預設位置，於該驅動源41之機座40上設有遮斷式的感測器51，於第一固定壓塊45或第二固定壓塊47上則設有遮光板52，使得當該遮光板52遮蔽到感測器51時，可觸發訊號令驅動源41停止轉動，以避免線性運動超出預設位置，發生撞擊的情形。
請參閱第6圖，其係為本發明嚙合傳動的第一種線性運動模式，即驅動源41之機座40採固定設置的方式時，當驅動源41作動並使傳動齒輪42嚙合傳動至線性齒型皮帶44，即可帶動該對置件43沿著該承靠件50作線性運動，亦即以該對置件 43作為線性運動的移動件。
請參閱第7圖，其係為本發明嚙合傳動的第二種線性運動模式，即對置件43採固定設置的方式時，當驅動源41作動並使傳動齒輪42嚙合傳動至線性齒型皮帶44，透過機座40、架座501及承靠件50的連結，即可帶動該機座40、架座501及承靠件50沿著該對置件43作線性運動，亦即以驅動源41及機座40作為線性運動的移動件。
請再參閱第3、4、5圖，本發明之驅動裝置由於僅利用傳動齒輪42嚙合傳動至一固定抵貼於對置件43之線性齒型皮帶44，即可作線性運動，除了不須使用環圈狀的撓性傳動皮帶及從動皮帶輪，而有效簡化零組件以降低配置成本外，且可由該對置件43之第一表面側431提供線性齒型皮帶44穩定的抵靠的平面，即可防止該線性齒型皮帶44撓曲，使得傳動定位上可以具有較佳的可靠度，從而有效改善習知馬達及皮帶輪組作為驅動裝置的缺點。
請參閱第8圖，本發明之驅動裝置當傳動齒輪42嚙合傳動線性齒型皮帶44時，由於該線性齒型皮帶44之凸齒部441可以作微量的彈性變形，因此即便傳動齒輪42之齒部在允許的範圍內過壓到線性齒型皮帶44之凸齒部441，傳動齒輪42仍可嚙合傳動該線性齒型皮帶44，如此該線性齒型皮帶44之凸齒部441的微量彈性變形除了可以吸收傳動齒輪42嚙合傳動時的碰撞，而消除傳動噪音外，更可用來補償嚙合傳動所需的精度要求及累積的組裝誤差，進而有效降低高精度所需的製作成本。此外，該線性齒型皮帶44之凸齒部441的微量彈性變形也可以吸收傳動齒輪42嚙合傳動時的碰撞，以有效降低碰撞所產生的磨耗，且即便長期使用下所產生的磨耗，也會由線性齒型皮帶44之凸齒部 441的微量彈性變形量先作為補償一段時間的磨耗量後，才會開始產生齒隙間的磨耗，因此可有效提升使用壽命，從而有效改善習知齒輪齒條作為驅動裝置的缺點。
請參閱第9、10圖，本發明驅動裝置應用於取放器單元時，係於對置件43之第一端連結一取放器60，使得當驅動源41作動並使傳動齒輪42嚙合傳動至線性齒型皮帶44時，可帶動該對置件43及取放器60沿著該承靠件50作線性運動，於本實施例中，該取放器60係設有連結座61及取放吸嘴62，並使該連結座61連結裝設於該對置件43之第一端，該取放吸嘴62之第一端係連通於負壓管路621，第二端則裝設於該連結座61，於本實施例中，該連結座61係呈U形，該連結座61係設有一承座611及一抵靠座612，該取放吸嘴62之第二端係穿伸於該連結座61之承座611，並以限位銷622限位於該承座611上，一彈性件623係一端抵壓於該連結座61之抵靠座612，另一端則抵壓於該取放吸嘴62之第二端，以使該取放吸嘴62可於該承座611上彈性位移，進而提供該取放吸嘴62彈性位移的緩衝作用。
請參閱第11圖，本發明之取放器單元於使用時，係將該取放器單元連結裝設於一移動臂70上，而由該移動臂70帶動該取放器單元作至少一方向的位移，於本實施例中，該取放器單元係由該驅動裝置之驅動源41的機座40連結裝設於該移動臂70上，而可由該移動臂70帶動至料件71的位置上方，接著當該驅動源41作動並使傳動齒輪42嚙合傳動至線性齒型皮帶44時，即可帶動該對置件43及取放器60沿著該承靠件50向下作線性運動，而對應至料件71的位置，於取放器60之取放吸嘴62吸取該料件71後，該驅動源41即可反向作動，使該對置件4 3及取放器60沿著該承靠件50向上作線性運動，而由該移動臂70帶動並移載料件71作各項的作業。
請參閱第12圖，本發明驅動裝置應用於移載作業設備時，該移載作業設備主要係包括有機台100、供料單元110、收料單元120、作業單元130、至少一如本發明之取取放器單元140及中央控制單元(圖式未示)，該供料單元110係配置於機台100上，並設有至少一供料盤111，用以容納至少一待作業之料件，該收料單元120係配置於機台100上，並設有至少一收料盤121，用以容納至少一完成作業之料件，該作業單元130係配置於機台100上，並設有至少一作業站131以對該待作業之料件執行對應的作業，該至少一如本發明之取放器單元140係配置於機台100上，該取放器單元140並裝設於一移動臂141上，以於供料單元110取出待作業之料件，並移載至作業單元130執行對應的作業，再將完成作業之料件移載至收料單元120，該中央控制單元係用以控制及整合各單元作動，以執行自動化作業，進而達到提升作業效能之實用效益。
據此，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。
40‧‧‧機座
41‧‧‧驅動源
42‧‧‧傳動齒輪
43‧‧‧對置件
431‧‧‧第一表面側
432‧‧‧第二表面側
44‧‧‧線性齒型皮帶
441‧‧‧凸齒部
45‧‧‧第一固定壓塊
47‧‧‧第二固定壓塊
49‧‧‧調整件
492‧‧‧調整螺栓
50‧‧‧承靠件
501‧‧‧架座
51‧‧‧感測器
52‧‧‧遮光板

Claims (15)

  1. 一種線性運動之驅動裝置，該驅動裝置係包括有：驅動源：係架置於機座上，該驅動源並連結裝設有傳動齒輪；對置件：係在相對於該傳動齒輪之齒面位置設有第一表面側，並於該第一表面側設有與該傳動齒輪嚙合傳動之線性齒型皮帶；承靠件：係設於該對置件的周側相對位置，使該對置件抵靠於該承靠件上。
  2. 依申請專利範圍第1項所述之線性運動之驅動裝置，其中，該線性齒型皮帶係以抵貼的方式設於該對置件之第一表面側。
  3. 依申請專利範圍第2項所述之線性運動之驅動裝置，其中，該線性齒型皮帶的第一端及第二端係分別固定於該對置件之第一表面側的第一端及第二端。
  4. 依申請專利範圍第3項所述之線性運動之驅動裝置，其中，該線性齒型皮帶的第一端係以第一固定壓塊與該對置件之第一表面側的第一端壓合固定，該線性齒型皮帶的第二端則以第二固定壓塊與該對置件之第一表面側的第二端壓合固定。
  5. 依申請專利範圍第4項所述之線性運動之驅動裝置，其中，該第二固定壓塊與該線性齒型皮帶之第二端間係設有調整件，該調整件係設有勾拉該線性齒型皮帶之勾部，另在相對該對置件之第二端的端部位置處則螺合有調整螺栓，並使該調整螺栓抵頂於該對置件之第二端的端部，以調整該線性齒型皮帶的拉伸緊度，並固定抵貼於該對置件之第一表面側。
  6. 依申請專利範圍第1項所述之線性運動之驅動裝置，其中，該對置件在相對於該第一表面側之另面係設有第二表面側，該對 置件係於該第二表面側的相對位置設有該承靠件，使該對置件之第二表面側抵靠於該承靠件上。
  7. 依申請專利範圍第1項所述之線性運動之驅動裝置，其中，該對置件係為一線性滑軌，而該承靠件則為與該線性滑軌對應設置之線性滑座，該線性滑座並鎖設於一架座上，使該線性滑軌抵靠於該線性滑座上。
  8. 依申請專利範圍第7項所述之線性運動之驅動裝置，其中，該鎖設線性滑座之架座係連結固設於該驅動源之機座。
  9. 依申請專利範圍第1項所述之線性運動之驅動裝置，其中，該驅動源之機座上係設有感測器，以觸發訊號控制該驅動源停止轉動。
  10. 一種取放器單元，係包括有：依申請專利範圍第1項所述之線性運動之驅動裝置；取放器：係連結裝設於該驅動裝置之對置件，使該驅動裝置之驅動源帶動該取放器作線性運動。
  11. 依申請專利範圍第10項所述之取放器單元，其中，該取放器係設有連結座及取放吸嘴，該連結座係連結裝設於該驅動裝置之對置件的第一端，該取放吸嘴則裝設於該連結座，該取放吸嘴並連通於負壓管路。
  12. 依申請專利範圍第11項所述之取放器單元，其中，該連結座係設有一承座及一抵靠座，該取放吸嘴係穿伸於該連結座之承座，並以限位銷限位於該承座上，一彈性件係一端抵壓於該連結座之抵靠座，另一端則抵壓於該取放吸嘴，使該取放吸嘴於該承座上彈性位移。
  13. 依申請專利範圍第10項所述之取放器單元，其中，該取放器單元係連結裝設於一移動臂上，而由該移動臂帶動作至少一 方向的位移。
  14. 依申請專利範圍第13項所述之取放器單元，其中，該取放器單元係由該驅動裝置之驅動源的機座連結裝設於該移動臂上。
  15. 一種移載作業設備，係包括有：機台；供料單元：係配置於該機台上，用以容納至少一待作業之料件；收料單元：係配置於該機台上，用以容納至少一完成作業之料件；作業單元：係配置於該機台上，以對該待作業之料件執行對應的作業；至少一依申請專利範圍第10項所述之取放器單元：係配置於該機台上，該取放器單元並裝設於一移動臂上，以於該供料單元、該作業單元及該收料單元間移載該料件；中央控制單元：係用以控制及整合各單元作動，以執行自動化作業。
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