专利名称：整合式线性传动平台的制作方法
技术领域：
本实用新型是关于一种整合式线性传动平台，尤其是一种适合使用于电子设备、机械手臂及自动化机械的相关传动平台。
先前的线性传动平台由基座、滑座、传动机构、导引机构及马达组成，传统的设计将一对平行的导引轨道固定于基座上，传动机构则将马达提供的旋转运动转变成直线传动，而带动滑座移动(例如美国专利5067823或5747896号)，常见的基座多使用铝挤型，以使各种复杂的轮廓容易挤制、减少加工成本然而，铝的刚性较低，导致在受负荷的情况下直线度与平行度较差，使线性传动平台定位精度不佳。
线性传动平台的传动方法可使用螺杆或皮带传动，螺杆通常使用滚珠螺杆或爱克姆螺杆，而皮带通常使用齿形皮带以获得较佳的传动精度。传动方法不同，则线性传动平台的精度与最大速度不同，滚珠螺杆由于低背隙的特性，精度最高；齿形皮带因橡胶具有挠性而使精度较差；依速度考虑，齿形皮带的传动速度最快；而就成本的考虑，则以爱克姆螺杆成本最低，但其精度与速度皆远比滚珠螺杆差。线性传动平台的导引机构主要由线性滑轨构成，马达则包含伺服马达及步进马达。线性传动平台安装于机台设备上时，滑座的位置由马达的旋转角度间接换算，此将产生定位上很大的误差。
一般线性传动平台并不具位置感测功能，即使有些机构在马达上或螺杆上装设译码器(ENCODER)，但当马达驱动螺杆或皮带轮旋转后，控制系统也只能检知马达的旋转角度，而并无法捡知滑座的实际位置。如需检知滑座的实际位置，则现有的唯一方法为在安装线性传动平台于设备后，再加装位置感测元件于机构的外侧；此做法需另外增加安装空间及安装时间，增加了材料的耗用与安装技术需求，且机构的空间及成本双双皆增加。
本实用新型的目的即在于提供一种整合式线性传动平台，该平台不增加现有的机构空间下，解决前述现有技术中滑座的位置无法读取或数值不正确的问题，并避免产生安装机构复杂、制造成本高等缺点，而提供一内含位置感测功能，且结构强度佳的线性传动平台。
本实用新型的目的可以通过以下措施来达到一种整合式线性传动平台，至少包含一导引机构、一滑座、一传动机构及一位置量测元件，其中导引机构呈长条状，且剖面概呈U形，U形的两侧内壁上各设有长条状的沟槽；滑座设置于前述的U形导引机构的两侧内壁间，其两侧相对于导引机构的沟槽处各设有对应的沟槽，导引机构的沟槽及滑座的沟槽间安装钢珠，且滑座的前后各设有供钢珠循环滚动的端盖，使滑座能沿导引机构的沟槽移动；传动机构提供前述的滑座移动的动力；且位置量测元件的尺身黏贴于U形导引机构内侧，使具有检知滑座位置的功能。
本实用新型相比现有技术具有如下优点本实用新型将导引机构设计呈U形结构，由于U形结构具有良好的抗弯曲的结构惯性矩，故可提供线性传动平台良好的结构刚性；于U形导引机构内侧设长条状沟槽，而滑座的两侧在对应于U形导引机构的长条状沟槽位置上设置对应的沟槽，两沟槽间设有滚动的钢珠，利用钢珠的滚动，滑座相对于导引机构移动。
位置量测元件的尺体黏附在U形导引机构的中间的内侧，而位置量测元件的感测读头则附着在平台的滑座上，平台的滑座与感测读头一体化，十分节省空间。
在传动上，滚珠螺杆或爱克姆螺杆穿过滑座，直接在滑座上成形配合螺杆的螺纹，滚珠螺杆由于钢珠需要有回流通道，而此钢珠回流通道亦设置于滑座上，以节省空间，当螺杆旋转时，螺杆的螺纹带动滑座移动。
如系统使用皮带传动时，皮带跨于滑座的上下两面，前后各设置一皮带轮将皮带拉伸，马达旋转时带动皮带旋转，而皮带拉动滑座移动。
由于磁性感测读头可装设于螺杆或皮带传动间，直接量测移动位置，能够补足滚珠螺杆或爱克姆螺杆或齿形皮带精度的不足，且由于传动、导引及量测的一体化设计，得到精简及低成本的目的。
另外，若将磁性感测尺改为光学式量测尺，则可把钢带式的光学尺一体黏贴于U形导引机构的中间的内侧，并将读头封入于移动滑座上，可得更精密的信号读取。
为进一步了解本实用新型的特征及技术内容，请详细参考以下有关本实用新型的说明与附图，然而附图仅供参考与说明，而并非用来对本实用新型做任何限制。
图1.为本实用新型的使用螺杆的整合式线性传动平台的示意图；图2.为本实用新型的使用螺杆的整合式线性传动平台的剖面示意图；图3.为图1的A—A’剖视图；图4.为本实用新型的使用齿形皮带的整合式线性传动平台的示意图；图5.为本实用新型的使用齿形皮带的整合式线性传动平台的剖面示意图；主要元件代号1导引机构 2磁性感测尺3端盖 4滑座5螺杆 6皮带11沟槽 12凹槽21尺身 22感测读头24电路板25信号线32钢珠 41沟槽52钢珠 61压板较佳实施例图1及图2为本实用新型的整合式线性传动平台使用螺杆传动的示意图，图3为图1的A—A’剖视图，其中螺杆可以是滚珠螺杆(BallScrew)或爱克姆螺杆(Acme Screw)，图中所示者为滚珠螺杆，螺杆5将正转或反转的动力转换为平台线性运动的动力，以提供平台的移动，导引机构1为一U形结构，用以导引滑座4沿一线性轨道行走，而磁性感测尺2则回馈平台的移动位置；前述的所有元件全部整合于一U形结构的导引机构1中，构成一整体化省空间的设计。
为达空间精简的结构，沟槽11直接挖设在导引机构1两边内壁上，滑座4两侧亦加工出沟槽41，沟槽11及沟槽41间安装滚动钢珠32，滑座4前后设有端盖3，其上设供钢珠32循环滚动的通道；沟槽41利用钢珠32的滚动相对于沟槽11间移动，即滑座4相对于导引机构1移动，由于沟糟11及41可用研磨等方式精密加工，可以获得很好的加工精度，因此本实用新型的整合式线性传动平台可获得极佳的平行度及直线度；而U形结构的结构刚性佳，而因为组装到机台时，只需将整个整合式线性传动平台锁在机台上即可，使用上十分方便。
滑座4上直接加工出和螺杆5配合的螺纹，螺杆5穿设其中，如果螺杆5为滚珠螺杆时，螺帽的钢珠回流通道直接设置在滑座4上，以提供钢珠52循环驱动，故相当节省空间。
导引机构1的中间内侧设置凹槽12，磁性感测尺2的尺身21设于凹槽12中，磁性感测读头22固定于滑座4的一边的端盖3上，感测读头22连接一小片磁感电路板24及信号线25，信号线25连接电路板24接脚，出线则设置于端盖3的侧边，端盖3可由塑胶射出或金属加工制成，内部成型供安装感测读头22、电路板24及通道供信号线25的空间。此设计可方便控制磁性感测读头22与尺身21的间隙距离，提供磁性感测尺2良好的位移量测能力，由于磁性感测读头22与导引机构端盖3一体共用，减小了体积及材料耗用。
皮带是快速传动时的一项很好的设计，但是因为皮带的桡性很大，故由量测马达的旋转角度并难以确认平台的真正位置。图4及图5为使用皮带的整合式线性传动平台示意图，齿形皮带6一边由压板61固定于滑座4上，另一边则自由通过滑座4下面，并由前后皮带轮(未显示)撑起一类似胶囊的形状，前后皮带轮经由马达驱动，带动皮带6旋转及滑座4前后移动，此时滑座4上安装的磁性感测读头22相对于U形导引机构1底部黏贴的磁性感测尺身21移动，则可做高速定位的位置检出，因为齿形皮带6的高速性及磁性感测尺的位置量测，使齿形皮带的线性传动平台不只可做高速搬运使用，并且具有很好的定位精度。
光学反射式量测尺比磁性感测尺贵，但量测精准度较高，若将磁性感测尺改为光学反射式量测尺，则量测结果将更为精密，此时以钢带光学尺身黏贴于U形导引机构1的底部凹糟12，光学干射式读头及LED光源固定于滑座4的端盖3上，可有上述的方便性、省空间及较佳的位置读值。
权利要求1.一种整合式线性传动平台，其特征是至少包含一导引机构、一滑座、一传动机构及一位置量测元件，其中导引机构呈长条状，且剖面概呈U形，U形的两侧内壁上各设有长条状的沟槽；滑座设置于前述的U形导引机构的两侧内壁间，其两侧相对于导引机构的沟槽处各设有对应的沟槽，导引机构的沟槽及滑座的沟槽间安装钢珠，且滑座的前后各设有供钢珠循环滚动的端盖，使滑座能沿导引机构的沟槽移动；传动机构提供前述的滑座移动的动力；且位置量测元件的尺身黏贴于U形导引机构内侧。
2.如权利要求1所述的整合式线性传动平台，其特征是其中位置量测元件为磁性感测尺，磁性感测尺的尺身黏贴于U形导引机构内侧的底面，且读头封于端盖中。
3.如权利要求1所述的整合式线性传动平台，其特征是其中位置量测元件为光学反射式量测尺，量测尺的尺身黏贴于U形导引机构内侧的底面，且读头封于端盖中。
4.如权利要求1所述的整合式线性传动平台，其特征是其中传动机构为滚珠螺杆，于滑座上设有配合螺杆的螺纹。
5.如权利要求1所述的整合式线性传动平台，其特征是其中传动机构为爱克姆螺杆，于滑座上设有配合螺杆的螺纹。
6.如权利要求1所述的整合式线性传动平台，其特征是其中传动机构为齿形皮带，齿形皮带由压板固定于滑座上。
专利摘要本实用新型是关于一种整合式线性传动平台,其目的在于整合传动、导引及感测元件,使成为一体化精致结构,可方便使用与减少材料耗用。本实用新型的整合式线性传动平台使用U形导轨做为导引机构,而传动机构使用螺杆或皮带等元件,且将位置感测元件加入于导引机构中,利用紧密空间中贴上位置感测元件的感测尺身,在移动件中封入读头,使传动平台除了结构佳、使用方便以外,更可同时量测移动数值,以提供显示或回馈传动平台的位置。
文档编号B23Q1/26GK2470047SQ0120384
公开日2002年1月9日 申请日期2001年2月27日 优先权日2001年2月27日
发明者陈东星, 吴清山 申请人:上银科技股份有限公司