TWM581764U - Gantry device capable of measuring error - Google Patents

Abstract

一種可量測誤差的龍門裝置，包含一第一移動單元、一第二移動單元、一龍門單元、一感測單元及一控制單元，該第一移動單元包括一第一驅動模組，及一可受該第一驅動模組連動的第一移動座，該第二移動單元包括一第二驅動模組，及一可受該第二驅動模組連動而移動的第二移動座，該龍門單元連接於該第一移動座及該第二移動座，該感測單元包括一用於量測該第一移動座的位置的第一感測器，及一用於量測該第二移動座的位置的第二感測器，該控制單元電連接該第一驅動模組、該第二驅動模組、該第一感測器及該第二感測器，且可於一參考點差值運算程序運算出一參考點誤差值，進而使該龍門裝置使用時提高精準度。

Description

可量測誤差的龍門裝置

本新型是有關於一種龍門裝置，特別是指一種可量測誤差的龍門裝置。

一種現有的龍門裝置，包括二平行設置的驅動模組，及一設置於該等驅動模組並受該等驅動模組連動而沿一移動方向移動的龍門模組。

由於該等驅動模組在組配時會有組裝誤差，而組裝誤差會導致該龍門模組移動時不平順，進而造成移動精度不佳，因此需要對於該等驅動模組進行誤差量測。

而現有的檢測方式是以雷射干涉儀分別對該等驅動模組進行量測，並透過量測後的結果進行補償控制，然而，此種以雷射干涉儀檢測的方式的成本較高且需要大量的量測時間，因此有需要進行改良。

因此，本新型之目的，即在提供一種克服先前技術所述缺點的可量測誤差的龍門裝置。

於是，本新型可量測誤差的龍門裝置，包含一第一移動單元、一第二移動單元、一龍門單元、一感測單元，及一控制單元。

該第一移動單元包括一第一驅動模組，及一可受該第一驅動模組連動而沿一第一方向相對該第一驅動模組移動的第一移動座，該第二移動單元包括一第二驅動模組，及一沿一垂直該第一方向的第二方向與該第一移動座間隔設置並可受該第二驅動模組連動而沿該第一方向相對該第二驅動模組移動的第二移動座，該龍門單元沿該第二方向連接於該第一移動座及該第二移動座，該感測單元包括一設置於該第一驅動模組的第一參考件、一設置於該第二驅動模組的第二參考件、一用於量測該第一移動座的位置的第一感測器，及一用於量測該第二移動座的位置的第二感測器，該控制單元電連接該第一驅動模組、該第二驅動模組、該第一感測器及該第二感測器，並可將該第一感測器及該第二感測器分別所量測的位置記錄成一第一相對位置資訊及一第二相對位置資訊，且可於一參考點差值運算程序運算出一參考點誤差值，於該參考點差值運算程序開始進行時，該第一驅動模組啟動運作且該第二驅動模組關閉運作，接著該控制單元驅使該第一驅動模組連動該第一移動座、該龍門單元及該第二移動座移動至使該第一移動座對應該第一參考件的位置，接著該第二驅動模組啟動運作並微調使該第二移動座移動至使該第二驅動模組受到最小負載的位置，並將分別對應該第一感測器及該第二感測器所記錄的該第一相對位置資訊及該第二相對位置資訊歸零後，接著該第一驅動模組關閉運作，該控制單元驅使該第二驅動模組連動該第二移動座、該龍門單元及該第一移動座移動至使該第二移動座對應該第二參考件的位置，並將對應新的位置的該第二相對位置資訊及該第一相對位置資訊求取差值後以得出該參考點誤差值。

本新型之功效在於：藉由設置該第一驅動模組、該第二驅動模組及該控制單元，使該控制單元於執行該參考點差值運算程序後能運算出該參考點誤差值，進而使該龍門裝置使用時提高精準度。

參閱圖1、2，本新型可量測誤差的龍門裝置之一實施例，包含一第一移動單元2、一第二移動單元3、一龍門單元4、一感測單元5，及一控制單元6。

該第一移動單元2包括一第一驅動模組21，及一可受該第一驅動模組21連動而沿一第一方向X相對該第一驅動模組21移動的第一移動座22。該第一驅動模組21具有一用以連動該第一移動座22並可輸出一對應負載大小的第一驅動電流資訊的第一馬達211。

該第二移動單元3包括一第二驅動模組31，及一沿一垂直該第一方向X的第二方向Y與該第一移動座22間隔設置並可受該第二驅動模組31連動而沿該第一方向X相對該第二驅動模組31移動的第二移動座32。該第二驅動模組31具有一用以連動該第二移動座32並可輸出一對應負載大小的第二驅動電流資訊的第二馬達311。

該龍門單元4沿該第二方向Y連接於該第一移動座22及該第二移動座32。要說明的是，該龍門單元4是可應用於加工主軸、懸吊系統等各種機械裝置，而不僅限於特定的單一機械裝置。

該感測單元5包括一設置於該第一驅動模組21的第一參考件51、一設置於該第二驅動模組31的第二參考件52、一用於量測該第一移動座22的位置的第一感測器53，及一用於量測該第二移動座32的位置的第二感測器54。

於本實施例中，該第一參考件51及該第二參考件52為預先設置的參考塊，該第一感測器53及該第二感測器54分別為連接於該第一馬達211及該第二馬達311上的編碼器，透過編碼器的輸出而能分別得知該第一移動座22及該第二移動座32的位置，但在另外的實施態樣中，該第一參考件51及該第二參考件52也可以是電連接該控制單元6的開關元件，例如極限開關，透過開關元件的觸發而得知該第一移動座22及該第二移動座32是否通過預定位置，而該第一感測器53及該第二感測器54也可以是光學尺，直接就可輸出對應該第一移動座22及該第二移動座32的位置，但本案所能應用的方式並不限於此，凡機械傳動技術中可用以量測或直接輸出位置的元件皆能夠過簡單的置換而能應用於本技術。

該控制單元6電連接該第一驅動模組21的第一馬達211、該第二驅動模組31的第二馬達311、該第一感測器53及該第二感測器54，並可將該第一感測器53及該第二感測器54分別所量測的位置記錄成一第一相對位置資訊及一第二相對位置資訊，該控制單元6可分別根據該第一驅動電流資訊及該第二驅動電流資訊的大小來判斷該第一驅動模組21及該第二驅動模組31的負載大小。

該控制單元6且可於一參考點差值運算程序運算出一參考點誤差值、根據該參考點誤差值執行一自動回零程序，及執行一補償值量測程序。

參閱圖1、3，於該參考點差值運算程序開始進行時，該第一驅動模組21啟動運作且該第二驅動模組31關閉運作，接著該控制單元6驅使該第一驅動模組21連動該第一移動座22、該龍門單元4及該第二移動座32移動至使該第一移動座22對應該第一參考件51的位置。

參閱圖1、4，接著該第二驅動模組31啟動運作並微調使該第二移動座32移動至使該第二驅動模組31受到最小負載的位置，並將分別對應該第一感測器53及該第二感測器54所記錄的該第一相對位置資訊及該第二相對位置資訊歸零。

參閱圖1、5，接著該第一驅動模組21關閉運作，該控制單元6驅使該第二驅動模組31連動該第二移動座32、該龍門單元4及該第一移動座22移動至使該第二移動座32對應該第二參考件52的位置，並將對應新的位置的該第二相對位置資訊及該第一相對位置資訊求取差值後以得出該參考點誤差值。

要說明的是，於本說明書中，所指的開啟運作，是指馬達通電後的狀況，此時電力以外的外力無法帶動該馬達運轉，因此移動座不可被其它的外力拖動，而所指的關閉運作，是指馬達沒有通電的狀況，此時電力以外的外力能夠帶動馬達運轉，因此移動座可被其它的外力拖動，由於此為一般電機技術，故本說明書不再進一步說明。

參閱圖1、3、4，以下以實例進行說明，於該參考點差值運算程序開始進行時，該第一移動座22先移動至對應該第一參考件51的位置，此過程中該第二驅動模組31關閉運作，接著該第二驅動模組31啟動運作，由於之前該第二移動座32是被該第一移動座22拖動而不是主動移動，因此位置會產生偏移，而使該第二馬達311的負載增加，此時微調使該第二移動座32移動例如+0.04mm~-0.04mm的距離，並於此段過程中根據該第二馬達311的該第二驅動電流資訊的大小來判斷該第二驅動模組31的負載大小，並使該第二移動座32移動至使該第二驅動模組31受到最小負載的位置後，以此時位置為基準點，而將該第一相對位置資訊及該第二相對位置資訊歸零（即是使該第一移動座22及該第二移動32都位於0mm的位置），參閱圖1、5，接著該第一驅動模組21關閉運作，將該第二移動座32移動至對應該第二參考件52的位置，此時該第一移動座22是被該第二移動座32拖動而不是主動移動，此時將新的位置的該第二相對位置資訊（例如該第二移動座32位於-50mm的位置）減去該第一相對位置資訊（例如該第一移動座22位於-48mm的位置）所得到的差值（-2mm）就是該參考點誤差值，該參考點誤差值即是代表該龍門裝置出廠時的誤差。

參閱圖1、6，於該自動回零程序開始進行時，該第一驅動模組21啟動運作且該第二驅動模組31關閉運作，並將分別對應該第一感測器53及該第二感測器54所記錄的該第一相對位置資訊及該第二相對位置資訊歸零，接著該控制單元6驅使該第一驅動模組21連動該第一移動座22、該龍門單元4及該第二移動座32移動至使該第一移動座22對應該第一參考件51的位置，並將此時的該第一相對位置資訊記錄成一第一回零資訊。

參閱圖1、7，接著該控制單元6繼續驅使該第一驅動模組21連動該第一移動座22、該龍門單元4及該第二移動座32移動至使該第二移動座32對應該第二參考件52的位置，並將此時的該第二相對位置資訊記錄成一第二回零資訊。

參閱圖1、8，接著將該第二回零資訊減去該第一回零資訊並減去該參考點誤差值後以得出一回零調整值，最後該控制單元6繼續驅使該第一驅動模組21連動該第一移動座22移動對應該回零調整值的距離後，將該第一相對位置資訊及該第二相對位置資訊歸零以完成該自動回零程序。

參閱圖6、7、8，以下以實例進行說明，於該自動回零程序開始進行時，先將該第一相對位置資訊及該第二相對位置資訊歸零（即是使該第一移動座22及該第二移動座32都位於0mm的位置），接著該第一移動座22先移動至對應該第一參考件51的位置，此過程中該第二驅動模組31關閉運作，並將此時的該第一移動座22的位置記錄成該第一回零資訊（例如該第一移動座22位於100mm的位置），接著繼續移動該第一移動座22至使該第二移動座32對應該第二參考件52的位置，並將此時的該第二移動座32的位置記錄成該第二回零資訊（例如該第二移動座32位於98.5mm的位置），最後該第二回零資訊（98.5mm）減去該第一回零資訊（100mm）並減去該參考點誤差值（-2mm）後以得出一回零調整值（0.5mm），最後使該第一移動座22移動對應該回零調整值的距離（0.5mm），由於同時補償了該第一移動座22及該第二移動座32的位置誤差，以及出廠時的該參考點誤差值，因此將該第一相對位置資訊及該第二相對位置資訊歸零後，此位置就是補償後的新的零點位置，使該龍門裝置可用以進行後續的加工作業。

參閱圖1、9、10，於該補償值量測程序開始進行時，先執行該自動回零程序，於該自動回零程序執行完畢後，該第一驅動模組21啟動運作且該第二驅動模組31關閉運作，接著該控制單元6驅使該第一驅動模組21連動該第一移動座22、該龍門單元4及該第二移動座32移動至使該第一移動座22移動一預定量測距離（見圖9），接著該第二驅動模組31啟動運作並微調使該第二移動座32移動至使該第二驅動模組31受到最小負載的位置（見圖10），並將此時的該第二相對位置資訊記錄成一量測資訊。

接著該第二驅動模組31關閉運作，該控制單元6接著判斷該第一移動座22是否已移動至一預定最後量測位置，若該第一移動座22尚未移動至該預定最後量測位置，則反覆執行前述自使該控制單元6驅使該第一驅動模組21連動該第一移動座22、該龍門單元4及該第二移動座32移動該預定量測距離開始後的所有步驟，若該第一移動座22已移動至該預定最後量測位置，則結束該補償值量測程序。

以下以實例進行說明，該預定最後量測位置為500mm，該預定量測距離為50mm，於該補償值量測程序開始進行時，先執行該自動回零程序，接著該第一移動座22先移動至50mm，此過程中該第二驅動模組31關閉運作，之後微調使該第二移動座32移動至使該第二驅動模組31受到最小負載的位置，並將此時的該第二相對位置資訊記錄成該量測資訊，接著反復進行使該第一移動座22以每次50mm的間距移動，以及記錄該第二移動座32微調後的相對應的量測資訊，直到使該第一移動座22的總行程達到500mm，如此一來，將所有的量測資訊都儲存於該控制單元6內，就能作為供該龍門裝置校準誤差的參考值，而能使該龍門裝置使用時提高精準度。

綜上所述，藉由設置該第一驅動模組21、該第二驅動模組31及該控制單元6，使該控制單元6於執行該參考點差值運算程序後能運算出該參考點誤差值、於執行該自動回零程序時能進一步補償位置誤差，以及於執行該補償值量測程序時能記錄供該龍門裝置校準誤差的參考值，進而使該龍門裝置使用時提高精準度，且由於不需要昂貴的雷射干涉儀進行量測，因此還能降低成本，故確實能達成本新型之目的。

惟以上所述者，僅為本新型之實施例而已，當不能以此限定本新型實施之範圍，凡是依本新型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，皆仍屬本新型專利涵蓋之範圍內。

2‧‧‧第一移動單元 21‧‧‧第一驅動模組 211‧‧‧第一馬達 22‧‧‧第一移動座 3‧‧‧第二移動單元 31‧‧‧第二驅動模組 311‧‧‧第二馬達 32‧‧‧第二移動座 4‧‧‧龍門單元 5‧‧‧感測單元 51‧‧‧第一參考件 52‧‧‧第二參考件 53‧‧‧第一感測器 54‧‧‧第二感測器 6‧‧‧控制單元 X‧‧‧第一方向 Y‧‧‧第二方向

本新型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是本新型可量測誤差的龍門裝置的一實施例的一系統方塊圖； 圖2是該實施例的一俯視示意圖； 圖3是該實施例於一參考點差值運算程序的一使用示意圖，說明一第一移動座連動一龍門單元及一第二移動座至使該第一移動座對應該第一參考件的位置； 圖4是一類似於圖3的視圖，說明該第二移動座微調後的位置； 圖5是一類似於圖4的視圖，說明該第二移動座連動該龍門單元及該第一移動座移動至使該第二移動座對應該第二參考件的位置； 圖6是該實施例於一自動回零程序的一使用示意圖，說明該第一移動座連動該龍門單元及該第二移動座至使該第一移動座對應該第一參考件的位置； 圖7是一類似於圖6的視圖，說明該第一移動座連動該龍門單元及該第二移動座至使該第二移動座對應該第二參考件的位置； 圖8是一類似於圖7的視圖，說明該第一移動座移動至調整後的位置； 圖9是該實施例於一補償值量測程序的一使用示意圖，說明該第一移動座連動該龍門單元及該第二移動座至使該第一移動座移動一預定量測距離；及 圖10是一類似於圖9的視圖，說明該第二移動座微調後的位置。

Claims (4)

1. 一種可量測誤差的龍門裝置，包含： 一第一移動單元，包括一第一驅動模組，及一可受該第一驅動模組連動而沿一第一方向相對該第一驅動模組移動的第一移動座； 一第二移動單元，包括一第二驅動模組，及一沿一垂直該第一方向的第二方向與該第一移動座間隔設置並可受該第二驅動模組連動而沿該第一方向相對該第二驅動模組移動的第二移動座； 一龍門單元，沿該第二方向連接於該第一移動座及該第二移動座； 一感測單元，包括一設置於該第一驅動模組的第一參考件、一設置於該第二驅動模組的第二參考件、一用於量測該第一移動座的位置的第一感測器，及一用於量測該第二移動座的位置的第二感測器；及 一控制單元，電連接該第一驅動模組、該第二驅動模組、該第一感測器及該第二感測器，並可將該第一感測器及該第二感測器分別所量測的位置記錄成一第一相對位置資訊及一第二相對位置資訊，且可於一參考點差值運算程序運算出一參考點誤差值，於該參考點差值運算程序開始進行時，該第一驅動模組啟動運作且該第二驅動模組關閉運作，接著該控制單元驅使該第一驅動模組連動該第一移動座、該龍門單元及該第二移動座移動至使該第一移動座對應該第一參考件的位置，接著該第二驅動模組啟動運作並微調使該第二移動座移動至使該第二驅動模組受到最小負載的位置，並將分別對應該第一感測器及該第二感測器所記錄的該第一相對位置資訊及該第二相對位置資訊歸零後，接著該第一驅動模組關閉運作，該控制單元驅使該第二驅動模組連動該第二移動座、該龍門單元及該第一移動座移動至使該第二移動座對應該第二參考件的位置，並將對應新的位置的該第二相對位置資訊及該第一相對位置資訊求取差值後以得出該參考點誤差值。
2. 如請求項1所述的可量測誤差的龍門裝置，其中，該第一驅動模組具有一電連接該控制單元以連動該第一移動座並可輸出一對應負載大小的第一驅動電流資訊的第一馬達，該第二驅動模組具有一電連接該控制單元以連動該第二移動座並可輸出一對應負載大小的第二驅動電流資訊的第二馬達，該控制單元分別根據該第一驅動電流資訊及該第二驅動電流資訊的大小來判斷該第一驅動模組及該第二驅動模組的負載大小。
3. 如請求項2所述的可量測誤差的龍門裝置，其中，該控制單元還可執行一自動回零程序，於該自動回零程序開始進行時，該第一驅動模組啟動運作且該第二驅動模組關閉運作，並將分別對應該第一感測器及該第二感測器所記錄的該第一相對位置資訊及該第二相對位置資訊歸零，接著該控制單元驅使該第一驅動模組連動該第一移動座、該龍門單元及該第二移動座移動至使該第一移動座對應該第一參考件的位置，並將此時的該第一相對位置資訊記錄成一第一回零資訊，接著該控制單元繼續驅使該第一驅動模組連動該第一移動座、該龍門單元及該第二移動座移動至使該第二移動座對應該第二參考件的位置，並將此時的該第二相對位置資訊記錄成一第二回零資訊，接著將該第二回零資訊減去該第一回零資訊並減去該參考點誤差值後以得出一回零調整值，最後該控制單元繼續驅使該第一驅動模組連動該第一移動座移動對應該回零調整值的距離後，將該第一相對位置資訊及該第二相對位置資訊歸零以完成該自動回零程序。
4. 如請求項3所述的可量測誤差的龍門裝置，其中，該控制單元還可執行一補償值量測程序，於該補償值量測程序開始進行時，先執行該自動回零程序，於該自動回零程序執行完畢後，該第一驅動模組啟動運作且該第二驅動模組關閉運作，接著該控制單元驅使該第一驅動模組連動該第一移動座、該龍門單元及該第二移動座移動至使該第一移動座移動一預定量測距離，接著該第二驅動模組啟動運作並微調使該第二移動座移動至使該第二驅動模組受到最小負載的位置，並將此時的該第二相對位置資訊記錄成一量測資訊，接著該第二驅動模組關閉運作，該控制單元接著判斷該第一移動座是否已移動至一預定最後量測位置，若該第一移動座尚未移動至該預定最後量測位置，則反覆執行前述自使該控制單元驅使該第一驅動模組連動該第一移動座、該龍門單元及該第二移動座移動該預定量測距離開始後的所有步驟，若該第一移動座已移動至該預定最後量測位置，則結束該補償值量測程序。