平面关节型机器人驱动机构及其驱动方法技术

本发明专利技术揭露一种平面关节型机器人驱动机构及其驱动方法。平面关节型机器人驱动机构包含有一本体、一关节旋臂、一水平旋臂、一线性马达线圈及一垂直磁化轴。前述关节旋臂枢装在本体上，而水平旋臂则枢装在关节旋臂上。线性马达线圈则安装在水平旋臂上。前述垂直磁化轴通过线性马达线圈而产生一非接触磁力，且垂直磁化轴在水平旋臂上被线性马达线圈往复带动。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术揭露一种。平面关节型机器人驱动机构包含有一本体、一关节旋臂、一水平旋臂、一线性马达线圈及一垂直磁化轴。前述关节旋臂枢装在本体上，而水平旋臂则枢装在关节旋臂上。线性马达线圈则安装在水平旋臂上。前述垂直磁化轴通过线性马达线圈而产生一非接触磁力，且垂直磁化轴在水平旋臂上被线性马达线圈往复带动。【专利说明】
本专利技术是有关于一种机器人驱动机构及其驱动方法，且特别是有关于一种。
技术介绍
传统的平面关节型机器人运用一水平旋臂在一本体上进行水平面上的旋转位移，又或是利用多根水平旋臂彼此衔接后定位在本体上，以达成更复杂的水平面位移运动。前述平面关节型机器人皆必须在水平旋臂(若多根衔接水平旋臂则指最末的水平旋臂)最末端上制作一垂直轴向的工作轴，此工作轴通常必须执行垂直升降与旋转二种运动。前述工作轴的设计复杂且结构繁多，现今市场上最常见的工作轴包含二马达、一线性滑轨(Linear Way or Guide)、一滚珠螺杆(Ball Screw)、及一滚珠花键(BallSpline)设计，前述马达、线性滑轨、滚珠螺杆、及滚珠花键皆安装在水平旋臂最末端，利用其一马达带动滚珠螺杆产生升降动作，而另一马达则带动滚珠花键旋转，运用前述机构同步配合后，方能达成习用工作轴垂直升降与旋转的二种工作需求。但是，前述设计仍会遇到以下问题:其一，二台马达及新增线性滑轨的结构复杂，元件成本也随之提升。其二，前述习用设计二台马达及线性滑轨的重量将会造成平面关节型机器人末端水平旋臂的较大负荷，而重量加重造成的运动惯量增加，更让水平旋臂稳定性及驱动能量皆产生问题。其三，此习用利用其中一台马达带动滚珠螺杆产生升降动作，而另一台马达则带动滚珠花键旋转，二台马达配合各项机构的软硬体控制也十分复杂；而前述习用组装、保养及维修的成本更会同步提升。而目前也有另一种习用工作轴能进行垂直升降与旋转的二种运动，第二种习用技术是在工作轴上制作一滚珠螺杆沟槽(Ball Screw Groove)及一滚珠花键沟槽(BallSpline Groove),并且利用二台马达分别带动工作轴的滚珠螺杆衬套(Ball Screw Nut)及滚珠花键衬套(Ball Spline Nut)，借此也能达成习用工作轴垂直升降与旋转的二种工作需求。但是，第二种习用技术仍遇到以下问题:其一，在工作轴上制作一滚珠螺杆沟槽及一滚珠花键沟槽，会使此工作轴的制作难度增加，此种高复杂性及高精密要求的元件成本更会大幅提升。其二，前述习用设计二台马达的重量还是造成平面关节型机器人末端水平旋臂的较大负荷，而重量加重造成的运动惯量增加，更让水平旋臂稳定性及驱动能量皆产生问题。其三，此习用工作轴上制作一滚珠螺杆沟槽及一滚珠花键沟槽，再以二台马达搭配驱动一滚珠螺杆衬套与一滚珠花键衬套，此种组装难度高。而利用二台马达进行升降及旋转动作时，二台马达同步配合各项机构的软硬体控制也十分复杂；故第二种习用技术的组装、保养及维修成本也难以降低。以第一种习用来说，使用元件包含滚珠螺杆、线轨、滚珠花键、伺服马达、伺服马达驱动器等高价的精密机构。而第二种习用使用元件包含一支同时具备一滚珠螺杆沟槽及一滚珠花键沟槽的工作轴、伺服马达、伺服马达驱动器等高价的精密机构。若是以第一种习用成本为I个基数，则第二种习用的成本更是高达2个基数以上。因此，由于平面关节型机器人对于自动化生产厂房的重要性愈来愈高，现今高价、复杂且稳定性较差的平面关节型机器人已无法满足产业需求。故本专利技术人经过长时间的开发研究，终能获得此全新平面关节型机器人驱动机构及其方法。
技术实现思路
本专利技术的一方面是在提供一种平面关节型机器人驱动机构，在避免使用大重量马达及复杂机构的设计下，利用线性马达线圈取代传统马达，并且运用垂直磁化轴的磁化产生非接触带动；不仅反应灵敏、重量减轻，且元件制造组装成本降低。本专利技术的平面关节型机器人驱动机构包含有一本体、一关节旋臂、一水平旋臂、一线性马达线圈及一垂直磁化轴。前述关节旋臂枢装在本体上，而水平旋臂则枢装在关节旋臂上。线性马达线圈则安装在水平旋臂上。前述垂直磁化轴通过线性马达线圈而产生一非接触磁力，且垂直磁化轴在水平旋臂上被线性马达线圈往复带动。依据本专利技术结构方面的一实施例，本专利技术的平面关节型机器人驱动机构可以另包含一旋转轴套，旋转轴套安装在水平旋臂上，且旋转轴套带动垂直磁化轴进行旋转。另可以加装一光学读取单元，光学读取单元可旋转地装设在旋转轴套上，且光学读取单元相对应被旋转轴套带动旋转；而垂直磁化轴上则设有一光学尺，且光学尺沿垂直磁化轴轴向延伸，通过光学读取单元可以读取光学尺数据，以供使用者判断垂直磁化轴的升降位置。依据本专利技术结构方面的另一实施例，本专利技术的平面关节型机器人驱动机构包含有一本体、一关节旋臂、一水平旋臂、一线性马达线圈、一防落装置及一垂直磁化轴。前述关节旋臂枢装在本体上，而水平旋臂则枢装在关节旋臂上。线性马达线圈则被安装在水平旋臂上。防落装置相对应线性马达线圈被安装在水平旋臂上，且防落装置具有可松紧变化的夹迫空间；前述垂直磁化轴通过线性马达线圈而产生一非接触磁力，且垂直磁化轴一并通过夹迫空间，而垂直磁化轴在水平旋臂上被线性马达线圈往复带动。前述防落装置可以包含至少一座体、至少一电磁阀及至少一迫件。座体可以装设在水平旋臂上，且具有一夹迫空间。电磁阀则被安装在座体上。前述迫件相对应夹迫空间可位移地安装在座体内，且迫件被电磁阀带动而位移进入夹迫空间，迫件伸入夹迫空间后会抵迫定位垂直磁化轴，避免垂直磁化轴意外脱落。在水平旋臂与座体之间衔接有一关节旋臂，能以进行水平旋转。前述关节旋臂也可以进行水平旋转以外的动作，例如:斜向旋摆、水平轴向旋转、伸缩等等动作。本专利技术的另一方面是在提供一种平面关节型机器人驱动方法，应用于一平面关节型机器人上，本方法能避免使用大重量马达及复杂机构的设计下，利用非接触磁力带动取代传统马达的机械式带动，不仅反应灵敏、重量减轻，并且可让元件数量减少，更能降低制造组装成本。前述平面关节型机器人驱动方法至少包含以下步骤:配置一线性马达线圈于平面关节型机器人上；配置一磁化轴，且以磁化轴通过线性马达线圈；供电线性马达线圈使磁化轴产生一非接触磁力?’及以线性马达线圈带动磁化轴于垂直方向位移。依据本专利技术方法方面的另一实施例，本专利技术的磁化轴则为前述平面关节型机器人驱动机构的垂直磁化轴。【专利附图】【附图说明】为让本专利技术的上述和其他目的、特征、优点与实施例能更明显易懂，所附附图的说明如下:图1是绘示本专利技术实施例的立体外观图；图2是绘示依照图1平面关节型机器人驱动机构将垂直磁化轴下降的侧视图；图3是绘示依照图1平面关节型机器人驱动机构将垂直磁化轴升起的侧视图；图4是绘示依照图1平面关节型机器人驱动机构的局部剖视图；图5是绘示依照图1平面关节型机器人驱动机构的旋转轴套带动垂直磁化轴的平面示意图；图6是绘示依照图5平面关节型机器人驱动机构的旋转轴套带动垂直磁化轴的旋转动作平面示意图；图7A是绘示依照图1平面关节型机器人驱动机构的防落装置与垂直磁化轴的立体局部剖视图；图7B是绘示依照图1平面关节型机器人驱动机构的防落装置与垂直磁化轴的剖视图；图8是绘示本专利技术再一实施例的立体外观图；图9是绘示本专利技术方法态样的实本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种平面关节型机器人驱动机构，其特征在于，其包含：一本体；一关节旋臂，枢装在该本体上；一水平旋臂，枢装在该关节旋臂上；一线性马达线圈，安装在该水平旋臂上；以及一垂直磁化轴，通过该线性马达线圈而产生一非接触磁力，且该垂直磁化轴在该水平旋臂上被该线性马达线圈往复带动。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：彭志诚，王兆祥，吴信贤，
申请(专利权)人：台达自働化股份有限公司，
类型：发明
国别省市：中国台湾;71