專利名稱：整合式線性傳動(dòng)平臺(tái)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型是關(guān)于一種整合式線性傳動(dòng)平臺(tái)，尤其是一種適合使用于電子設(shè)備、機(jī)械手臂及自動(dòng)化機(jī)械的相關(guān)傳動(dòng)平臺(tái)。
先前的線性傳動(dòng)平臺(tái)由基座、滑座、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、導(dǎo)引機(jī)構(gòu)及馬達(dá)組成，傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)將一對(duì)平行的導(dǎo)引軌道固定于基座上，傳動(dòng)機(jī)構(gòu)則將馬達(dá)提供的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變成直線傳動(dòng)，而帶動(dòng)滑座移動(dòng)(例如美國專利5067823或5747896號(hào))，常見的基座多使用鋁擠型，以使各種復(fù)雜的輪廓容易擠制、減少加工成本然而，鋁的剛性較低，導(dǎo)致在受負(fù)荷的情況下直線度與平行度較差，使線性傳動(dòng)平臺(tái)定位精度不佳。
線性傳動(dòng)平臺(tái)的傳動(dòng)方法可使用螺桿或皮帶傳動(dòng)，螺桿通常使用滾珠螺桿或愛克姆螺桿，而皮帶通常使用齒形皮帶以獲得較佳的傳動(dòng)精度。傳動(dòng)方法不同，則線性傳動(dòng)平臺(tái)的精度與最大速度不同，滾珠螺桿由于低背隙的特性，精度最高；齒形皮帶因橡膠具有撓性而使精度較差；依速度考慮，齒形皮帶的傳動(dòng)速度最快；而就成本的考慮，則以愛克姆螺桿成本最低，但其精度與速度皆遠(yuǎn)比滾珠螺桿差。線性傳動(dòng)平臺(tái)的導(dǎo)引機(jī)構(gòu)主要由線性滑軌構(gòu)成，馬達(dá)則包含伺服馬達(dá)及步進(jìn)馬達(dá)。線性傳動(dòng)平臺(tái)安裝于機(jī)臺(tái)設(shè)備上時(shí)，滑座的位置由馬達(dá)的旋轉(zhuǎn)角度間接換算，此將產(chǎn)生定位上很大的誤差。
一般線性傳動(dòng)平臺(tái)并不具位置感測(cè)功能，即使有些機(jī)構(gòu)在馬達(dá)上或螺桿上裝設(shè)譯碼器(ENCODER)，但當(dāng)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)螺桿或皮帶輪旋轉(zhuǎn)后，控制系統(tǒng)也只能檢知馬達(dá)的旋轉(zhuǎn)角度，而并無法撿知滑座的實(shí)際位置。如需檢知滑座的實(shí)際位置，則現(xiàn)有的唯一方法為在安裝線性傳動(dòng)平臺(tái)于設(shè)備后，再加裝位置感測(cè)元件于機(jī)構(gòu)的外側(cè)；此做法需另外增加安裝空間及安裝時(shí)間，增加了材料的耗用與安裝技術(shù)需求，且機(jī)構(gòu)的空間及成本雙雙皆增加。
本實(shí)用新型的目的即在于提供一種整合式線性傳動(dòng)平臺(tái)，該平臺(tái)不增加現(xiàn)有的機(jī)構(gòu)空間下，解決前述現(xiàn)有技術(shù)中滑座的位置無法讀取或數(shù)值不正確的問題，并避免產(chǎn)生安裝機(jī)構(gòu)復(fù)雜、制造成本高等缺點(diǎn)，而提供一內(nèi)含位置感測(cè)功能，且結(jié)構(gòu)強(qiáng)度佳的線性傳動(dòng)平臺(tái)。
本實(shí)用新型的目的可以通過以下措施來達(dá)到一種整合式線性傳動(dòng)平臺(tái)，至少包含一導(dǎo)引機(jī)構(gòu)、一滑座、一傳動(dòng)機(jī)構(gòu)及一位置量測(cè)元件，其中導(dǎo)引機(jī)構(gòu)呈長條狀，且剖面概呈U形，U形的兩側(cè)內(nèi)壁上各設(shè)有長條狀的溝槽；滑座設(shè)置于前述的U形導(dǎo)引機(jī)構(gòu)的兩側(cè)內(nèi)壁間，其兩側(cè)相對(duì)于導(dǎo)引機(jī)構(gòu)的溝槽處各設(shè)有對(duì)應(yīng)的溝槽，導(dǎo)引機(jī)構(gòu)的溝槽及滑座的溝槽間安裝鋼珠，且滑座的前后各設(shè)有供鋼珠循環(huán)滾動(dòng)的端蓋，使滑座能沿導(dǎo)引機(jī)構(gòu)的溝槽移動(dòng)；傳動(dòng)機(jī)構(gòu)提供前述的滑座移動(dòng)的動(dòng)力；且位置量測(cè)元件的尺身黏貼于U形導(dǎo)引機(jī)構(gòu)內(nèi)側(cè)，使具有檢知滑座位置的功能。
本實(shí)用新型相比現(xiàn)有技術(shù)具有如下優(yōu)點(diǎn)本實(shí)用新型將導(dǎo)引機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)呈U形結(jié)構(gòu)，由于U形結(jié)構(gòu)具有良好的抗彎曲的結(jié)構(gòu)慣性矩，故可提供線性傳動(dòng)平臺(tái)良好的結(jié)構(gòu)剛性；于U形導(dǎo)引機(jī)構(gòu)內(nèi)側(cè)設(shè)長條狀溝槽，而滑座的兩側(cè)在對(duì)應(yīng)于U形導(dǎo)引機(jī)構(gòu)的長條狀溝槽位置上設(shè)置對(duì)應(yīng)的溝槽，兩溝槽間設(shè)有滾動(dòng)的鋼珠，利用鋼珠的滾動(dòng)，滑座相對(duì)于導(dǎo)引機(jī)構(gòu)移動(dòng)。
位置量測(cè)元件的尺體黏附在U形導(dǎo)引機(jī)構(gòu)的中間的內(nèi)側(cè)，而位置量測(cè)元件的感測(cè)讀頭則附著在平臺(tái)的滑座上，平臺(tái)的滑座與感測(cè)讀頭一體化，十分節(jié)省空間。
在傳動(dòng)上，滾珠螺桿或愛克姆螺桿穿過滑座，直接在滑座上成形配合螺桿的螺紋，滾珠螺桿由于鋼珠需要有回流通道，而此鋼珠回流通道亦設(shè)置于滑座上，以節(jié)省空間，當(dāng)螺桿旋轉(zhuǎn)時(shí)，螺桿的螺紋帶動(dòng)滑座移動(dòng)。
如系統(tǒng)使用皮帶傳動(dòng)時(shí)，皮帶跨于滑座的上下兩面，前后各設(shè)置一皮帶輪將皮帶拉伸，馬達(dá)旋轉(zhuǎn)時(shí)帶動(dòng)皮帶旋轉(zhuǎn)，而皮帶拉動(dòng)滑座移動(dòng)。
由于磁性感測(cè)讀頭可裝設(shè)于螺桿或皮帶傳動(dòng)間，直接量測(cè)移動(dòng)位置，能夠補(bǔ)足滾珠螺桿或愛克姆螺桿或齒形皮帶精度的不足，且由于傳動(dòng)、導(dǎo)引及量測(cè)的一體化設(shè)計(jì)，得到精簡及低成本的目的。
另外，若將磁性感測(cè)尺改為光學(xué)式量測(cè)尺，則可把鋼帶式的光學(xué)尺一體黏貼于U形導(dǎo)引機(jī)構(gòu)的中間的內(nèi)側(cè)，并將讀頭封入于移動(dòng)滑座上，可得更精密的信號(hào)讀取。
為進(jìn)一步了解本實(shí)用新型的特征及技術(shù)內(nèi)容，請(qǐng)?jiān)敿?xì)參考以下有關(guān)本實(shí)用新型的說明與附圖，然而附圖僅供參考與說明，而并非用來對(duì)本實(shí)用新型做任何限制。


圖1.為本實(shí)用新型的使用螺桿的整合式線性傳動(dòng)平臺(tái)的示意圖；圖2.為本實(shí)用新型的使用螺桿的整合式線性傳動(dòng)平臺(tái)的剖面示意圖；圖3.為圖1的A—A’剖視圖；圖4.為本實(shí)用新型的使用齒形皮帶的整合式線性傳動(dòng)平臺(tái)的示意圖；圖5.為本實(shí)用新型的使用齒形皮帶的整合式線性傳動(dòng)平臺(tái)的剖面示意圖；主要元件代號(hào)1導(dǎo)引機(jī)構(gòu) 2磁性感測(cè)尺3端蓋 4滑座5螺桿 6皮帶11溝槽 12凹槽21尺身 22感測(cè)讀頭24電路板25信號(hào)線32鋼珠 41溝槽52鋼珠 61壓板較佳實(shí)施例圖1及圖2為本實(shí)用新型的整合式線性傳動(dòng)平臺(tái)使用螺桿傳動(dòng)的示意圖，圖3為圖1的A—A’剖視圖，其中螺桿可以是滾珠螺桿(BallScrew)或愛克姆螺桿(Acme Screw)，圖中所示者為滾珠螺桿，螺桿5將正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)的動(dòng)力轉(zhuǎn)換為平臺(tái)線性運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力，以提供平臺(tái)的移動(dòng)，導(dǎo)引機(jī)構(gòu)1為一U形結(jié)構(gòu)，用以導(dǎo)引滑座4沿一線性軌道行走，而磁性感測(cè)尺2則回饋平臺(tái)的移動(dòng)位置；前述的所有元件全部整合于一U形結(jié)構(gòu)的導(dǎo)引機(jī)構(gòu)1中，構(gòu)成一整體化省空間的設(shè)計(jì)。
為達(dá)空間精簡的結(jié)構(gòu)，溝槽11直接挖設(shè)在導(dǎo)引機(jī)構(gòu)1兩邊內(nèi)壁上，滑座4兩側(cè)亦加工出溝槽41，溝槽11及溝槽41間安裝滾動(dòng)鋼珠32，滑座4前后設(shè)有端蓋3，其上設(shè)供鋼珠32循環(huán)滾動(dòng)的通道；溝槽41利用鋼珠32的滾動(dòng)相對(duì)于溝槽11間移動(dòng)，即滑座4相對(duì)于導(dǎo)引機(jī)構(gòu)1移動(dòng)，由于溝糟11及41可用研磨等方式精密加工，可以獲得很好的加工精度，因此本實(shí)用新型的整合式線性傳動(dòng)平臺(tái)可獲得極佳的平行度及直線度；而U形結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)剛性佳，而因?yàn)榻M裝到機(jī)臺(tái)時(shí)，只需將整個(gè)整合式線性傳動(dòng)平臺(tái)鎖在機(jī)臺(tái)上即可，使用上十分方便。
滑座4上直接加工出和螺桿5配合的螺紋，螺桿5穿設(shè)其中，如果螺桿5為滾珠螺桿時(shí)，螺帽的鋼珠回流通道直接設(shè)置在滑座4上，以提供鋼珠52循環(huán)驅(qū)動(dòng)，故相當(dāng)節(jié)省空間。
導(dǎo)引機(jī)構(gòu)1的中間內(nèi)側(cè)設(shè)置凹槽12，磁性感測(cè)尺2的尺身21設(shè)于凹槽12中，磁性感測(cè)讀頭22固定于滑座4的一邊的端蓋3上，感測(cè)讀頭22連接一小片磁感電路板24及信號(hào)線25，信號(hào)線25連接電路板24接腳，出線則設(shè)置于端蓋3的側(cè)邊，端蓋3可由塑膠射出或金屬加工制成，內(nèi)部成型供安裝感測(cè)讀頭22、電路板24及通道供信號(hào)線25的空間。此設(shè)計(jì)可方便控制磁性感測(cè)讀頭22與尺身21的間隙距離，提供磁性感測(cè)尺2良好的位移量測(cè)能力，由于磁性感測(cè)讀頭22與導(dǎo)引機(jī)構(gòu)端蓋3一體共用，減小了體積及材料耗用。
皮帶是快速傳動(dòng)時(shí)的一項(xiàng)很好的設(shè)計(jì)，但是因?yàn)槠У臉镄院艽螅视闪繙y(cè)馬達(dá)的旋轉(zhuǎn)角度并難以確認(rèn)平臺(tái)的真正位置。圖4及圖5為使用皮帶的整合式線性傳動(dòng)平臺(tái)示意圖，齒形皮帶6一邊由壓板61固定于滑座4上，另一邊則自由通過滑座4下面，并由前后皮帶輪(未顯示)撐起一類似膠囊的形狀，前后皮帶輪經(jīng)由馬達(dá)驅(qū)動(dòng)，帶動(dòng)皮帶6旋轉(zhuǎn)及滑座4前后移動(dòng)，此時(shí)滑座4上安裝的磁性感測(cè)讀頭22相對(duì)于U形導(dǎo)引機(jī)構(gòu)1底部黏貼的磁性感測(cè)尺身21移動(dòng)，則可做高速定位的位置檢出，因?yàn)辇X形皮帶6的高速性及磁性感測(cè)尺的位置量測(cè)，使齒形皮帶的線性傳動(dòng)平臺(tái)不只可做高速搬運(yùn)使用，并且具有很好的定位精度。
光學(xué)反射式量測(cè)尺比磁性感測(cè)尺貴，但量測(cè)精準(zhǔn)度較高，若將磁性感測(cè)尺改為光學(xué)反射式量測(cè)尺，則量測(cè)結(jié)果將更為精密，此時(shí)以鋼帶光學(xué)尺身黏貼于U形導(dǎo)引機(jī)構(gòu)1的底部凹糟12，光學(xué)干射式讀頭及LED光源固定于滑座4的端蓋3上，可有上述的方便性、省空間及較佳的位置讀值。
權(quán)利要求1.一種整合式線性傳動(dòng)平臺(tái)，其特征是至少包含一導(dǎo)引機(jī)構(gòu)、一滑座、一傳動(dòng)機(jī)構(gòu)及一位置量測(cè)元件，其中導(dǎo)引機(jī)構(gòu)呈長條狀，且剖面概呈U形，U形的兩側(cè)內(nèi)壁上各設(shè)有長條狀的溝槽；滑座設(shè)置于前述的U形導(dǎo)引機(jī)構(gòu)的兩側(cè)內(nèi)壁間，其兩側(cè)相對(duì)于導(dǎo)引機(jī)構(gòu)的溝槽處各設(shè)有對(duì)應(yīng)的溝槽，導(dǎo)引機(jī)構(gòu)的溝槽及滑座的溝槽間安裝鋼珠，且滑座的前后各設(shè)有供鋼珠循環(huán)滾動(dòng)的端蓋，使滑座能沿導(dǎo)引機(jī)構(gòu)的溝槽移動(dòng)；傳動(dòng)機(jī)構(gòu)提供前述的滑座移動(dòng)的動(dòng)力；且位置量測(cè)元件的尺身黏貼于U形導(dǎo)引機(jī)構(gòu)內(nèi)側(cè)。
2.如權(quán)利要求1所述的整合式線性傳動(dòng)平臺(tái)，其特征是其中位置量測(cè)元件為磁性感測(cè)尺，磁性感測(cè)尺的尺身黏貼于U形導(dǎo)引機(jī)構(gòu)內(nèi)側(cè)的底面，且讀頭封于端蓋中。
3.如權(quán)利要求1所述的整合式線性傳動(dòng)平臺(tái)，其特征是其中位置量測(cè)元件為光學(xué)反射式量測(cè)尺，量測(cè)尺的尺身黏貼于U形導(dǎo)引機(jī)構(gòu)內(nèi)側(cè)的底面，且讀頭封于端蓋中。
4.如權(quán)利要求1所述的整合式線性傳動(dòng)平臺(tái)，其特征是其中傳動(dòng)機(jī)構(gòu)為滾珠螺桿，于滑座上設(shè)有配合螺桿的螺紋。
5.如權(quán)利要求1所述的整合式線性傳動(dòng)平臺(tái)，其特征是其中傳動(dòng)機(jī)構(gòu)為愛克姆螺桿，于滑座上設(shè)有配合螺桿的螺紋。
6.如權(quán)利要求1所述的整合式線性傳動(dòng)平臺(tái)，其特征是其中傳動(dòng)機(jī)構(gòu)為齒形皮帶，齒形皮帶由壓板固定于滑座上。
專利摘要本實(shí)用新型是關(guān)于一種整合式線性傳動(dòng)平臺(tái),其目的在于整合傳動(dòng)、導(dǎo)引及感測(cè)元件,使成為一體化精致結(jié)構(gòu),可方便使用與減少材料耗用。本實(shí)用新型的整合式線性傳動(dòng)平臺(tái)使用U形導(dǎo)軌做為導(dǎo)引機(jī)構(gòu),而傳動(dòng)機(jī)構(gòu)使用螺桿或皮帶等元件,且將位置感測(cè)元件加入于導(dǎo)引機(jī)構(gòu)中,利用緊密空間中貼上位置感測(cè)元件的感測(cè)尺身,在移動(dòng)件中封入讀頭,使傳動(dòng)平臺(tái)除了結(jié)構(gòu)佳、使用方便以外,更可同時(shí)量測(cè)移動(dòng)數(shù)值,以提供顯示或回饋傳動(dòng)平臺(tái)的位置。
文檔編號(hào)B23Q1/26GK2470047SQ0120384
公開日2002年1月9日 申請(qǐng)日期2001年2月27日 優(yōu)先權(quán)日2001年2月27日
發(fā)明者陳東星, 吳清山 申請(qǐng)人:上銀科技股份有限公司