[發明專利]差速驅動裝置及應用該裝置的機械手臂

無效

• 申請號: 201210430890.0
• 申請日: 2012-11-02
• 公開（公告）號: CN103671814A
• 公開（公告）日: 2014-03-26
• 發明（設計）人: 鄧明昌;蔡宜政;蕭欽奇
• 申請（專利權）人: 財團法人工業技術研究院
• 主分類號: F16H48/12
• 分類號: F16H48/12;B25J9/00
• 代理公司: 北京律誠同業知識產權代理有限公司 11006
• 代理人: 梁揮;常大軍

技術領域

本發明涉及一種驅動裝置及應用該驅動裝置的機械手臂，尤指一種差速驅動裝置及應用該差速驅動裝置的機械手臂。

背景技術

公元2010年，全球智能移動裝置的數量已經超過13.5億臺，這些電子產品的制造過程中，人力組裝的需求高達90%以上，但是近年來組裝人力的基本工資大幅成長，嚴重侵蝕電子零組件組裝產業的毛利；此外，隨著人口逐漸老化與少子化的影響，多數國家亦面臨缺乏勞動力的問題，因此電子零組件組裝產業一直有導入自動化組裝技術的需求，以克服上述問題并面對電子產品日趨復雜的組裝特性，例如：拋光或去毛邊等作業所需的順應特性。

由于有前述自動化組裝技術的要求，電子零組件組裝產業遂大幅增加對于多軸機械手臂的投資，其中，由于并聯式機械手臂具有結構輕與速度快等特性，并可結合視覺特征辨識技術，因而具有應用于電子零組件組裝作業的競爭優勢，故常被用于異型（odd-form）裝配，甚至有逐漸取代水平多關節機械手臂的趨勢。

目前的并聯式機械手臂在高速運作下仍有振動問題須克服，如能進一步改善振動以減少周期時間（cycle?time），則可大幅提升生產效率與應用范圍，且現今電子產品的開發趨向輕薄精巧，電子基板為多層式設計，各式連接器亦更加難以組裝，因此在組裝產線已逐漸自動化之際，最終仍須以人力進行電子零組件的組裝，其主要原因就是機械手臂缺乏人手的順應性。

本領域的技術人員曾提出一可同時達到位置及剛性控制的雙驅動關節機構，該機構具有雙驅動組件及一行星齒輪組，其主驅動組件為低速與高扭矩的馬達，以作為位置控制之用，其副驅動組件為高速與低扭矩的馬達，以作為剛性調變之用，該主驅動組件與副驅動組件利用行星齒輪組以串聯方式地驅動機械關節，進而驅動一機械手臂，并通過控制馬達轉速以達到位置控制及改變機械手臂剛性的功能。

然而，前述現有技術仍具有背隙問題，且行星齒輪組具有一減速比，必須挑選適當匹配的驅動組件，因此對于控制器的設計將較為不便。

發明內容

鑒于上述現有技術的種種問題，本發明的主要目的在于提供一種差速驅動裝置及應用該裝置的機械手臂，其具有高扭力輸出、高速往返、順應性動作與微動等特性。

本發明提供一種差速驅動裝置，其包括：第一旋轉驅動組件；第一傳動齒輪，其連接該第一旋轉驅動組件，且由該第一旋轉驅動組件旋轉驅動；第二旋轉驅動組件；第二傳動齒輪，其連接該第二旋轉驅動組件，且由該第二旋轉驅動組件旋轉驅動，該第一傳動齒輪與第二傳動齒輪具有相同的齒數；固定件，其連接該第一旋轉驅動組件與第二旋轉驅動組件，并使該第一旋轉驅動組件與第二旋轉驅動組件彼此不相對移動或轉動；動力輸出齒輪，其同時嚙合該第一傳動齒輪與第二傳動齒輪；以及輸出軸，其穿過該動力輸出齒輪的軸心，并與該軸心共軸。

本發明還提供一種機械手臂，其包括：固定平臺；至少一差速驅動裝置，各該差速驅動裝置包括：第一旋轉驅動組件；第一傳動齒輪，其連接該第一旋轉驅動組件，且由該第一旋轉驅動組件旋轉驅動；第二旋轉驅動組件；第二傳動齒輪，其連接該第二旋轉驅動組件，且由該第二旋轉驅動組件旋轉驅動，該第一傳動齒輪與第二傳動齒輪具有相同的齒數；固定件，其連接該第一旋轉驅動組件與第二旋轉驅動組件，并使該第一旋轉驅動組件與第二旋轉驅動組件彼此不相對移動或轉動，各該差速驅動裝置借該固定件設置于該固定平臺上；動力輸出齒輪，其同時嚙合該第一傳動齒輪與第二傳動齒輪；輸出軸，其穿過該動力輸出齒輪的軸心，并與該軸心共軸；拘束件，其設于該輸出軸上，并連接該輸出軸的至少二處，且該至少二處是分別位于該動力輸出齒輪的內側與外側，該拘束件是用以防止該動力輸出齒輪脫離該第一傳動齒輪與第二傳動齒輪，并防止該輸出軸脫離該動力輸出齒輪；擺臂，其一端連接該拘束件；以及桿件，其一端樞接于該擺臂的另一端；以及移動平臺，其樞接于各該差速驅動裝置的桿件的另一端。

由上可知，本發明的差速驅動裝置是由二組旋轉驅動組件同時驅動的差速式關節，即關節的速度由二組旋轉驅動組件匹配而成，在關節的往返動作過程中僅需改變旋轉驅動組件的速度，而無需使其停止與反轉，所以可降低旋轉驅動組件停止時因慣性所造成的振動問題，進而得以高速往返運動，并減少周期時間，且能消彌背隙問題。

以下結合附圖和具體實施例對本發明進行詳細描述，但不作為對本發明的限定。

附圖說明

圖1A與圖1B所示為本發明的差速驅動裝置的立體圖，其中，圖1B為圖1A的后續作動狀態；