TWI616269B - Reaction force elimination platform device - Google Patents

Abstract

一種反作用力消除平台裝置，包含一底座單元、一設置於該底座單元的基座單元、一移動載台單元、一反作用力消除單元及一控制單元。該移動載台單元可移動地設置於該基座，且包括一主動子座、二用來驅動該主動子座移動的主驅動件，及一連接該主動子座的載台。該反作用力消除單元包括至少一連接其中一主驅動件的反驅動件，及至少一連接於該反驅動件與該底座單元間的反動子座，該反驅動件用來驅動該反動子座移動，從而反向帶動該等主驅動件移動。該控制單元電連接各主驅動件及各反驅動件，且用來控制該等主驅動件及該反驅動件的驅動模式。

Description

反作用力消除平台裝置

本發明是有關於一種應用於機械、電子、光電等產業而作為承載、量測用的平台裝置，特別是指一種反作用力消除平台裝置。

參閱圖1，如美國專利號US6906786B2及US7502103B2專利案所揭露的一種平台裝置9，主要包含一底座91、一可移動地設置於該底座91上的質量平衡基座92、一可移動地設置於該質量平衡基座92上的載台93、一連接於該質量平衡基座92與該載台93間且用來驅動該載台93移動的驅動單元94，及一連接於該底座91與該質量平衡基座92間的彈簧阻尼組95。其中，該驅動單元94驅動該載台93移動過程中所產生的反作用力會施於該質量平衡基座92，該質量平衡基座92透過其質量遠大於該載台93及該驅動單元94的質量，來大幅降低對於前述反作用力對其作動所產生的加速度移動量，該質量平衡基座92受前述反作用力作動所產生位移則透過該彈簧阻尼組95進行緩衝抵消。然而，上述平台 裝置9的缺點在於該驅動單元94驅動該載台93所產生的反作用力是全部且直接衝擊於該質量平衡基座92，造成該質量平衡基座92的穩定度無法保持於高水平穩定，再者該質量平衡基座92重量重且體積大，致使該平台裝置9的整體的體積大小無法有效縮小，且提高元件間安裝配置的困難度。

因此，本發明之目的，即在提供一種至少克服先前技術所述缺點的反作用力消除平台裝置。

於是，本發明反作用力消除平台裝置，包含一底座單元、一基座單元、一移動載台單元、一反作用力消除單元，及一控制單元。

該基座單元設置於該底座單元，且包括一設置於該底座單元上方的基座，及一連接於該基座與該底座單元間的隔震組，該基座具有一相對該底座單元的底面及一相反該底面的頂面，該基座的該頂面凹陷形成有二分別位於左右兩相反側部且沿一第一方向延伸的滑設溝槽，及凸伸形成二分別位於該等滑設溝槽外側且沿該第一方向延伸的線軌。

該移動載台單元可移動地設置於該基座，且包括一主動子座、二用來驅動該主動子座移動的主驅動件，及一連接該主動 子座的載台，該主動子座可沿該第一方向移動，並具有一圍繞界定形成一沿垂直該第一方向的第二方向延伸且供該載台滑設的一滑設空間的座體，及二分別連接該座體的兩相反側部且分別滑設於該基座的該等滑設溝槽的滑塊，該等主驅動件分別滑設於該基座的該等線軌，且分別連接該主動子座的該等滑塊，該載台可沿該第二方向移動。

該反作用力消除單元包括至少一連接該等主驅動件的反驅動件，及至少一連接於該反驅動件與該底座單元間的反動子座，該反驅動件用來驅動該反動子座移動，從而反向帶動該等主驅動件移動。

該控制單元電連接該等主驅動件及該反驅動件，且用來控制該等主驅動件及該反驅動件的驅動模式，該控制單元可讀取該等主驅動件相對該主動子座及該反驅動件相對該反動子座的隨時間變化的位置資訊，且將上述位置資訊處理成加速度資訊。

當該等主驅動件相對於該主動子座產生一加速度移動時，該控制單元控制該反驅動件對於該等主驅動件產生一方向相反於該加速度方向的作用力，以抵擋消除該加速度。

本發明之功效在於：透過該反作用力消除單元來即時抵擋消除該等主驅動件驅動該主動子座所產生的反作用力，從而將上述反作用力直接向外導引至該底座單元，能有效降低上述反作用 力對於該基座的直接衝擊影響，以大幅提升該基座的穩定性。另外，在上述反作用力對於該基座衝擊極小的情況下，該基座則無須具有如現有平台裝置的質量平衡基座的大質量來平衡緩衝上述反作用力，因此能有效縮小該基座的體積質量，以降低平台裝置元件間安裝配置的困難度及限制。

1‧‧‧底座單元

11‧‧‧底座

111‧‧‧底面

112‧‧‧頂面

12‧‧‧側延伸塊

32‧‧‧主動子座

320‧‧‧滑設空間

321‧‧‧座體

322‧‧‧滑塊

33‧‧‧主驅動件

2‧‧‧基座單元

21‧‧‧基座

211‧‧‧底面

212‧‧‧頂面

213‧‧‧滑設溝槽

214‧‧‧線軌

22‧‧‧隔震組

221‧‧‧主動式隔震支座

3‧‧‧移動載台單元

31‧‧‧氣浮支座組

311‧‧‧氣浮支座

34‧‧‧載台

35‧‧‧副驅動件

4‧‧‧反作用力消除單元

41‧‧‧反驅動件

42‧‧‧反動子座

43‧‧‧第一絞鏈組

44‧‧‧第二絞鏈組

5‧‧‧控制單元

X‧‧‧第一方向

Y‧‧‧第二方向

本發明之其他的特徵及功效，將於參照圖式的實施方式中清楚地呈現，其中：圖1是一側視示意圖，說明現有一平台裝置的元件組成態樣；圖2是本發明反作用力消除平台裝置的一第一實施例的一立體圖；圖3是該第一實施例之一俯視圖；圖4是該第一實施例之一前側視圖；圖5是一示意圖，說明該第一實施例的一控制單元電連接各主驅動件、各副驅動件及各反驅動件；圖6是本發明反作用力消除平台裝置的一第二實施例的一立體圖圖7是該第二實施例之一俯視圖；及圖8是該第二實施例之一前側視圖。

在本發明被詳細描述之前，應當注意在以下的說明內容中，類似的元件是以相同的編號來表示。

參閱圖2、圖3及圖4，本發明反作用力消除平台裝置之一第一實施例，包含一底座單元1、一基座單元2、一移動載台單元3、一反作用力消除單元4，及一控制單元5。

該底座單元1包括一具有相反設置的一底面111及一頂面112的底座11，及二分別設置於該底座11的左右兩側部且向上延伸的側延伸塊12。

該基座單元2設置於該底座單元1，且包括一位於該底座11的該底面111上方且位於該等側延伸塊12間的基座21，及一連接於該基座21與該底座11間的隔震組22。該基座21具有相反設置的一底面211及一頂面212，該基座21的該底面211相對該底座11的該頂面112，該基座21的該頂面212凹陷形成有二分別位於左右兩相反側部且沿一第一方向x(前後方向)延伸的滑設溝槽213，及凸伸形成二分別位於該等滑設溝槽213外側且沿該第一方向X延伸的線軌214。在本實施例中，該隔震組22具有分別對應該基座21的四角落處的主動式隔震支座221。

該移動載台單元3可移動地設置於該基座21，且包括一氣浮支座組31、一主動子座32、二主驅動件33、一載台34，及二副驅動件35。該氣浮支座組31氣浮設置於該基座21的該頂面212。該主動子座32設置於該氣浮支座組31而浮於該基座21的該頂面212上方，且具有一圍繞界定形成一沿一垂直該第一方向X的第二方向Y(左右方向)延伸的滑設空間320的座體321，及二分別連接該座體321的左右兩相反側部且分別滑設於該基座21的該等滑設溝槽213的滑塊322。該等主驅動件33分別滑設於該基座21的該等線軌214，且分別連接該主動子座32的該等滑塊322，並相配合用來驅動該主動子座32沿該第一方向X移動。該載台34設置於該氣浮支座組31而浮於該基座21的該頂面212上方且位於該滑設空間320內。該等副驅動件35分別連接於該載台34的前後兩相反側部與該主動子座32的該座體321間，且相配合用來驅動該載台34沿該第二方向Y移動。在本實施例中，該氣浮支座組31具有複數分別對應該載台34的四角落處、該主動子座32的該座體321的四角落處及該主動子座32的該等滑塊322與該基座21滑設處的氣浮支座311，各氣浮支座311為一空氣軸承，各主驅動件33為一線性伺服馬達，各副驅動件35為一線性伺服馬達。

該反作用力消除單元4連接於該底座單元1與該移動載台單元3間。該反作用力消除單元4包括二分別固接該等主驅動件 33的反驅動件41，及二分別連接於該等反驅動件41與該底座單元1的該等側延伸塊12間的反動子座42。該等反驅動件41分別用來驅動該等反動子座42沿該第一方向X移動，從而分別反向帶動該等主驅動件33移動。在本實施例中，各反驅動件41為一線性伺服馬達。

參閱圖5，該控制單元5電連接各主驅動件33、各副驅動件35及各反驅動件41，且用來控制各主驅動件33、各副驅動件35及各反驅動件41的驅動模式。該控制單元5可讀取各主驅動件33相對該主動子座32、各副驅動件35相對該載台34及各反驅動件41相對各反動子座42的隨時間變化的位置資訊，並將上述位置資訊處理成速度及加速度資訊。在本實施例中，該控制單元5為一電腦。

參閱圖2及圖5，當各主驅動件33驅動該主動子座32而相對於該主動子座32產生一沿該第一方向X的加速度移動時，該控制單元5控制各反驅動件41對於各主驅動件33產生一方向相反該加速度方向的作用力，以抵擋消除該加速度，也就是抵擋消除各主驅動件33驅動該主動子座32移動所產生的反作用力。詳細地說，該控制單元5能即時對於該等主驅動件33所產生的加速度，演算出一隨時間變化且用於各反驅動件41的驅動模式，使得各反驅動件41在上述驅動模式下能即時產生如同彈簧(吸收反作用力)及阻尼(快速收斂)的作動功效。

由於各副驅動件35沿該第二方向Y驅動該載台34移動所產生施於該主動子座32的反作用力，透過設置於該主動子座32的該等滑塊322的氣浮支座311進行緩衝消除，能減緩上述反作用力直接對於該基座21的衝擊影響，因此在本實施例中，該反作用力消除單元4只須進行抵擋消除該等主驅動件33驅動該主動子座32所產生的反作用力。

值得一提的是，該移動載台單元3的主驅動件33及副驅動件35與該反作用力消除單元4的反驅動件41及反動子座42的數量不以上述為限，可依不同的驅動配置需求而進行調整變化，可僅為一個或三個以上。

經由上述說明可知，本發明反作用力消除平台裝置透過該反作用力消除單元4來即時抵擋消除各主驅動件33驅動該主動子座32所產生的反作用力，從而將上述反作用力直接向外導引至該底座單元1，能有效降低上述反作用力對於該基座21的直接衝擊影響，以大幅提升該基座21的穩定性。另外，在上述反作用力對於該基座21衝擊極小的情況下，該基座21則無須具有如現有平台裝置的質量平衡基座的大質量來平衡緩衝上述反作用力，因此能有效縮小該基座21的體積質量，以降低平台裝置元件間安裝配置的困難度及限制。

參閱圖6、圖7及圖8，本發明反作用力消除平台裝置之一第二實施例，大致上相同於該第一實施例，不同處在於該反作用力消除單元4還包括一連接於該等反動子座42與該底座單元1的該等側延伸塊12間的第一絞鏈組43，及一連接於該等反動子座42與該第一絞鏈組43間的第二絞鏈組44。該第一絞鏈組43與該第二絞鏈組44可輔助瞬間吸收該等主驅動件33驅動該主動子座32所產生的反作用力，且同時提供維持該反作用力消除單元4與該底座單元1及該基座單元2兩者間於一定間距的剛性支撐。

綜上所述，本發明反作用力消除平台裝置，確實能達成本發明之目的。

惟以上所述者，僅為本發明之實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，凡是依本發明申請專利範圍及專利說明書內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。

Claims (6)

1. 一種反作用力消除平台裝置，包含：一底座單元；一基座單元，設置於該底座單元，且包括一設置於該底座單元上方的基座，及一連接於該基座與該底座單元間的隔震組，該基座具有一相對該底座單元的底面及一相反該底面的頂面，該基座的該頂面凹陷形成有二分別位於左右兩相反側部且沿一第一方向延伸的滑設溝槽，及凸伸形成二分別位於該等滑設溝槽外側且沿該第一方向延伸的線軌；一移動載台單元，可移動地設置於該基座，且包括一主動子座、二用來驅動該主動子座移動的主驅動件，及一連接該主動子座的載台，該主動子座可沿該第一方向移動，並具有一圍繞界定形成一沿垂直該第一方向的第二方向延伸且供該載台滑設的一滑設空間的座體，及二分別連接該座體的兩相反側部且分別滑設於該基座的該等滑設溝槽的滑塊，該等主驅動件分別滑設於該基座的該等線軌，且分別連接該主動子座的該等滑塊，該載台可沿該第二方向移動；一反作用力消除單元，包括至少一連接其中一主驅動件的反驅動件，及至少一連接於該反驅動件與該底座單元間的反動子座，該反驅動件用來驅動該反動子座移動，從而反向帶動該等主驅動件移動；以及 一控制單元，電連接各主驅動件及各反驅動件，且用來控制該等主驅動件及該反驅動件的驅動模式，該控制單元可讀取該等主驅動件相對該主動子座及該反驅動件相對該反動子座的隨時間變化的位置資訊，且將上述位置資訊處理成加速度資訊；當該等主驅動件相對於該主動子座產生一加速度移動時，該控制單元控制該反驅動件對於該等主驅動件產生一方向相反於該加速度方向的作用力，以抵擋消除該加速度。
2. 如請求項1所述的反作用力消除平台裝置，其中，該移動載台單元還包括至少一連接於該載台與該主動子座間的副驅動件；該等主驅動件用來驅動該主動子座沿該第一方向移動，該副驅動件用來驅動該載台沿該第二方向移動，該反驅動件用來驅動該反動子座沿該第一方向移動。
3. 如請求項2所述的反作用力消除平台裝置，其中，該移動載台單元還包括一氣浮設置於該基座的該頂面的氣浮支座組，該主動子座及該載台皆設置於該氣浮支座組而浮於該基座的該頂面上方。
4. 如請求項1所述的反作用力消除平台裝置，其中，該等主驅動件及該反驅動件各別為一線性伺服馬達。
5. 如請求項1所述的反作用力消除平台裝置，其中，該反作用力消除單元還包括一連接於該反動子座與該底座單元間的第一絞鏈組。
6. 如請求項5所述的反作用力消除平台裝置，其中，該反作用力消除單元還包括一連接於該反動子座與該第一絞鏈組間的第二絞鏈組。