TWM574190U - 可多角度作動之線性模組 - Google Patents

Abstract

本創作有關於一種線性模組，其包含有一導引單元、一X軸移動單元及一Y軸移動單元。導引單元具有一第一X軸導軌、一第一Y軸導軌、一設於第一X軸導軌之第一X軸滑台與一設於第一Y軸導軌之第一Y軸滑台，X軸移動單元具有一樞接於第一X、Y軸滑台之第二X軸導軌與一設於第二X軸導軌之第二X軸滑台，Y軸移動單元具有一設於第二X軸滑台之第二Y軸導軌與一設於第二Y軸導軌之第二Y軸滑台。藉由第二X軸導軌及第一X、Y軸滑台的樞接關係，X、Y軸移動單元可相對導引單元共同旋轉一預定角度，使第二X、Y軸滑台達到斜向位移的效果。

Description

可多角度作動之線性模組

本創作與線性模組有關，特別是指一種可多角度作動之線性模組。

隨著自動化機械的蓬勃發展，對於需要精密定位的設備而言，例如機械手臂、3D列印裝置或量測儀器等，如今已經廣泛地運用線性模組來達到高精度傳動之目的，而所謂的線性模組大致上包含有一個個沿著第一路徑移動的第一移動平台及一個沿著第二路徑移動的第二移動平台，然後將一個加工單元(如主軸頭)安裝在第一移動平台或第二移動平台，即可利用第一、第二移動平台的相對移動對加工單元的加工位置進行精密控制。

一般而言，第一、第二路徑是設計成相互垂直，例如第一路徑平行於直角坐標系的X軸方向，第二路徑則是平行於直角坐標系的Y軸方向，所以加工單元可以沿著第一路徑或第二路徑作直線運動而對工件進行平面加工。不過有時候為了因應不同的需求，加工單元需要對工件進行斜面加工，在此情況下，第一、第二移動平台則是必須要交替地作直線運動，也就是說，先由第一移動平台移動一段距離之後，再換第二移動平台移動相同的一段距離，如此反覆地循環下去，即可帶動加工單元作斜線運動。然而在前述先前技術當中，因為操作人員一下子要操作第一移動平台，一下又要操作第二移動平台，在操作上相當的麻煩，而且，加工單元在進行斜向運動的過程中難以保持在同一條路徑上，造成加工精度的不理想。

本創作之主要目的在於提供一種線性模組，其能沿著X、Y軸移動之外，還能穩定地沿著一個傾斜於X、Y軸之方向移動，以提升加工精度。

為了達成上述主要目的，本創作之線性模組包含有一個導引單元、一個X軸移動單元，以及一個Y軸移動單元。該導引單元具有一條第一X軸導軌、一條第一Y軸導軌、一個可位移地設於該第一X軸導軌之第一X軸滑台與一個可位移地設於該第一Y軸導軌之第一Y軸滑台；該X軸移動單元具有一條第二X軸導軌與一個第二X軸滑台，該第二X軸導軌位於該導引單元之第一X軸導軌的上方且以其兩端的底面樞接於該導引單元之第一X、Y軸滑台，該第二X軸滑台可位移地設於該第二X軸導軌；該Y軸移動單元具有一條第二Y軸導軌與一個第二Y軸滑台，該第二Y軸導軌位於該導引單元之第一Y軸導軌的上方且連接於該X軸移動單元之第二X軸滑台，該第二Y軸滑台可位移地設於該第二Y軸導軌，用以供安裝一個加工頭(如列印噴頭)。

由上述可知，本創作之線性模組除了利用該第二X、Y軸滑台分別帶動該加工頭沿著X、Y軸移動之外，還可以利用該第二X軸導軌與該第一X、Y軸滑台之間的樞接關係，使該X、Y軸移動單元相對該導引單元共同旋轉一預定角度，如此一來，該加工頭即可分別再利用該第二X、Y軸滑台而沿著一個傾斜於X、Y軸之方向移動，以達到提升加工精度的效果。

較佳地，該第一Y軸導軌之一端可以設置用來提供推力給該第二Y軸滑台之一個機構，例如推力彈簧、氣壓缸或是推力彈簧與氣壓缸的組合，使該第二X軸導軌在前述機構的推力輔助之下能夠比較輕易地推動該第一Y軸滑台。

較佳地，該第二X軸導軌之兩端的底面分別設有一個第一樞接板與一第二樞接板，該第一、第二樞接板分別接設於一個第一軸承與一個第二軸承，該第一、第二軸承分別安裝於該第一X、Y軸滑台，使該第二X軸導軌與該第一X、Y軸滑台之間形成樞接關係。

有關本創作所提供對於線性模組的詳細構造、特點、組裝或使用方式，將於後續的實施方式詳細說明中予以描述。然而，在本創作領域中具有通常知識者應能瞭解，該等詳細說明以及實施本創作所列舉的特定實施例，僅係用於說明本創作，並非用以限制本創作之專利申請範圍。

申請人首先在此說明，在以下將要介紹之實施例以及圖式中，相同之參考號碼，表示相同或類似之元件或其結構特徵。

請先參閱第1至3a圖，本創作第1實施例之線性模組10包含有一個導引單元20、一個X軸移動單元30，以及一個Y軸移動單元40。

導引單元20具有一條第一X軸導軌21、一條第一Y軸導軌22、一個第一X軸滑台23及一個第一Y軸滑台24，其中：第一X、Y軸導軌21、22相互垂直，且以第3b圖的方向看來，第一X軸導軌21之右端與第一Y軸導軌22之後端之間保持有一預定距離；第一X軸滑台23架設於第一X軸導軌21且能藉由一個第一X軸驅動源25的驅動而沿著第一X軸導軌21位移，第一X軸滑台23之頂面具有一個第一軸承槽232，第一軸承槽232內設有一個第一軸承234(如第2圖所示)；第一Y軸滑台24架設於第一Y軸導軌22且能沿著第一Y軸導軌22位移，第一Y軸滑台24之頂面具有一個第二軸承槽242，第二軸承槽242內設有一個第二軸承244(如第2圖所示)。須說明的是，前述第一X軸導軌21和第一X軸滑台23係一般線性模組的組合，如上銀科技公司KA系列單軸機器人。

此外，如第2圖所示，導引單元20更具有一個第一樞接板27與一個第二樞接板28，其中的第一樞接板27具有一個第一板體272與一個第一軸部274，第一軸部274之頂端一體地連接於第一板體272之底面，第一軸部274之底端接設於第一軸承234，使得第一樞接板27可相對第一X軸滑台23樞轉，至於第二樞接板28具有一個第二板體282與一個第二軸部284，第二軸部284之頂端一體地連接於第二板體282之底面，第二軸部284之底端接設於第二軸承244，使得第二樞接板28可相對第一Y軸滑台24樞轉。

X軸移動單元30具有一條第二X軸導軌31與一個第二X軸滑台32。第二X軸導軌31位於導引單元20之第一X軸導軌21的上方且以其左、右兩端的底面固接於第一樞接板27之第一板體272及第二樞接板28之第二板體282，使得第二X軸導軌31可透過第一、第二樞接板27、28相對導引單元20樞轉；第二X軸滑台32架設於第二X軸導軌31且能藉由一個第二X軸驅動源33之驅動而沿著第二X軸導軌31位移。

Y軸移動單元40具有一條第二Y軸導軌41與一個第二Y軸滑台42。第二Y軸導軌41位於導引單元20之第一Y軸導軌22的上方且以其一端的底面固接於X軸移動單元30之第二X軸滑台32，使得第二Y軸導軌41能透過第二X軸滑台32沿著第二X軸導軌31位移；第二Y軸滑台42用來供安裝一加工頭(如列印噴頭，圖中未示)，第二Y軸滑台42架設於第二Y軸導軌41，一方面能藉由一個第二Y軸驅動源43之驅動而沿著第二Y軸導軌41位移，另一方面能連同第二Y軸導軌41一起著第二X軸導軌31位移。

由上述可知，當第一X軸滑台23位於第一X軸導軌21之左端且第一Y軸滑台24位於第一Y軸導軌22之後端時，如第3a圖所示，加工頭一方面可以利用第二X軸滑台32連同整個Y軸移動單元40一起沿著X軸方向移動，另一方面可以單獨利用第二Y軸滑台42沿著Y軸方向移動。

再如第3b圖所示，當第一X軸滑台23自第一X軸導軌21之左端沿著第一X軸導軌21往右移動時，藉由第一X、Y軸滑台23、24與第二X軸導軌31之間的樞接關係，第一Y軸滑台24會被第二X軸導軌31之右端所推動而沿著第一Y軸導軌22往前移動，同時第二X、Y軸導軌31、41會分別相對第一X、Y軸導軌21、22朝逆時鐘方向樞轉，一旦第一X、Y軸滑台23、24停止移動時，第二X、Y軸導軌31、41相對於第一X、Y軸導軌21、22傾斜一預定角度，這時候的加工頭即可一方面利用第二X軸滑台32連同整個Y軸移動單元40一起沿著一個由左至右往上傾斜之方向(如第3b圖所示之箭頭)移動，另一方面可以單獨利用第二Y軸滑台42沿著一個由右至左往上傾斜之方向(如第3b圖所示之箭頭)移動。

再如第3c圖所示，當第一X軸滑台23位於第一X軸導軌21之右端且第一Y軸滑台24位於第一Y軸導軌22之前端時，X、Y軸移動單元30、40相較於第3a圖所示之初始狀態呈90度的旋轉，這時候的加工頭一方面可以利用第二X軸滑台32連同整個Y軸移動單元40一起沿著Y軸方向移動，另一方面則是可以單獨利用第二Y軸滑台42沿X軸方向移動。

此外，在本實施例中，導引單元20更具有一端壁50與一推力彈簧51，如第1圖所示，其中的端壁50固設於第一Y軸導軌22之底端，推力彈簧51之一端固定於端壁50之內側面，推力彈簧51之另一端頂抵於第一Y軸滑台24，用以提供彈力將第一Y軸滑台24朝遠離端壁50的方向推頂，如第3b圖所示，使第二X軸導軌31在推力彈簧51的輔助之下能夠比較輕易地將第一Y軸滑台24從第一Y軸導軌22之後端往前推動，以避免第一Y軸滑台24因位於死點而導致作動失效的狀況。

然而於其他實施例中，推力彈簧51可以用氣壓缸52取代，如第4圖所示，氣壓缸52具有一缸體53與一可位移地設於缸體53之活塞桿54，其中的缸體53固定於端壁50之外側面，至於活塞桿54則是穿過端壁50且在伸長時以其一端將第一Y軸滑台24朝遠離端壁50的方向推頂；或者，推力彈簧51與氣壓缸52可以搭配使用，如第5圖所示，推力彈簧51之一端固定於端壁50之內側面，推力彈簧51之另一端頂抵於第一Y軸滑台24，氣壓缸52之缸體53固定於端壁50之外側面，氣壓缸52之活塞桿54穿設於推力彈簧51內且在伸長時以其一端推頂第一Y軸滑台24，如此在雙重推力的作用之下可以讓第二X軸導軌31更容易推動第一Y軸滑台24。

綜上所陳，本創作之線性模組10除了利用第二X、Y軸滑台32、42分別帶動加工頭沿著X、Y軸方向移動之外，還可以利用第二X軸導軌31與第一X、Y軸滑台21、22之間的樞接關係，使X、Y軸移動單元30、40相對導引單元20傾斜一預定角度，如此一來，加工頭即可分別再利用第二X、Y軸滑台32、42而穩定地作斜向移動，使加工頭的工作區域產生多方位的變化，進而達到提升加工精度的目的。

10‧‧‧線性模組

20‧‧‧導引單元

21‧‧‧第一X軸導軌

22‧‧‧第一Y軸導軌

23‧‧‧第一X軸滑台

232‧‧‧第一軸承槽

234‧‧‧第一軸承

24‧‧‧第一Y軸滑台

242‧‧‧第二軸承槽

244‧‧‧第二軸承

25‧‧‧第一X軸驅動源

27‧‧‧第一樞接板

272‧‧‧第一板體

274‧‧‧第一軸部

28‧‧‧第二樞接板

282‧‧‧第二板體

284‧‧‧第二軸部

30‧‧‧X軸移動單元

31‧‧‧第二X軸導軌

32‧‧‧第二X軸滑台

33‧‧‧第二X軸驅動源

40‧‧‧Y軸移動單元

41‧‧‧第二Y軸導軌

42‧‧‧第二Y軸滑台

43‧‧‧第二Y軸驅動源

50‧‧‧端壁

51‧‧‧推力彈簧

52‧‧‧氣壓缸

53‧‧‧缸體

54‧‧‧活塞桿

第1圖為本創作第1實施例之線性模組的外觀立體圖。 第2圖為本創作第1實施例之線性模組的局部立體分解圖。 第3a~3c圖為本創作第1實施例之線性模組的俯視圖，主要顯示線性模組的作動過程。 第4圖為本創作第2實施例之線性模組的局部外觀立體圖。 第5圖為本創作第3實施例之線性模組的局部外觀立體圖。

Claims (6)

1. 一種線性模組，包含有： 一導引單元，具有一第一X軸導軌、一第一Y軸導軌、一可位移地設於該第一X軸導軌之第一X軸滑台與一可位移地設於該第一Y軸導軌之第一Y軸滑台； 一X軸移動單元，具有一第二X軸導軌與一第二X軸滑台，該第二X軸導軌位於該導引單元之第一X軸導軌的上方且以其兩端的底面樞接於該導引單元之第一X、Y軸滑台，該第二X軸滑台可位移地設於該第二X軸導軌；以及 一Y軸移動單元，具有一第二Y軸導軌與一第二Y軸滑台，該第二Y軸導軌位於該導引單元之第一Y軸導軌的上方且連接於該X軸移動單元之第二X軸滑台，該第二Y軸滑台可位移地設於該第二Y軸導軌。
2. 如請求項1所述之線性模組，其中該導引單元更具有一端壁與一推力彈簧，該端壁設於該第一Y軸導軌之一端，該推力彈簧之一端固定於該端壁，該推力彈簧之另一端頂抵於該第一Y軸滑台，用以提供彈力將該第一Y軸滑台朝遠離該端壁的方向推頂。
3. 如請求項1所述之線性模組，其中該導引單元更具有一端壁與一氣壓缸，該端壁設於該第一Y軸導軌之一端，該氣壓缸具有一缸體與一活塞桿，該缸體固定於該端壁，該活塞桿可位移地設於該缸體，當該活塞桿伸長時將該第一Y軸滑台朝遠離該端壁的方向推頂。
4. 如請求項1所述之線性模組，其中該導引單元更具有一端壁、一推力彈簧與一氣壓缸，該端壁設於該第一Y軸導軌之一端，該推力彈簧之一端固定於該端壁，該推力彈簧之另一端頂抵於該第一Y軸滑台，用以提供彈力將該第一Y軸滑台朝遠離該端壁的方向推頂，該氣壓缸具有一缸體與一活塞桿，該缸體固定於該端壁，該活塞桿可位移地設於該缸體且穿設於該推力彈簧內，當該活塞桿伸長時將該第一Y軸滑台朝遠離該端壁的方向推頂。
5. 如請求項1至4中任一項所述之線性模組，其中該第一X軸滑台具有一第一軸承槽，該第一軸承槽內設有一第一軸承，該第一Y軸滑台具有一第二軸承槽，該第二軸承槽內設有一第二軸承，該導引單元更具有一第一樞接板與一第二樞接板，該第一、第二樞接板分別設於該第二X軸導軌之兩端的底面且分別接設於該第一、第二軸承。
6. 如請求項5所述之線性模組，其中該第一樞接板具有一第一板體與一連接該第一板體之第一軸部，該第一板體固設於該第二X軸導軌之一端的底面，該第一軸部接設於該第一軸承，該第二樞接板具有一第二板體與一連接該第二板體之第二軸部，該第二板體固設於該第二X軸導軌之另一端的底面，該第二軸部接設於該第二軸承。