[发明专利]差速驱动装置及应用该装置的机械手臂

说明书

技术领域

本发明涉及一种驱动装置及应用该驱动装置的机械手臂，尤指一种差速驱动装置及应用该差速驱动装置的机械手臂。

背景技术

公元2010年，全球智能移动装置的数量已经超过13.5亿台，这些电子产品的制造过程中，人力组装的需求高达90%以上，但是近年来组装人力的基本工资大幅成长，严重侵蚀电子零组件组装产业的毛利；此外，随着人口逐渐老化与少子化的影响，多数国家亦面临缺乏劳动力的问题，因此电子零组件组装产业一直有导入自动化组装技术的需求，以克服上述问题并面对电子产品日趋复杂的组装特性，例如：抛光或去毛边等作业所需的顺应特性。

由于有前述自动化组装技术的要求，电子零组件组装产业遂大幅增加对于多轴机械手臂的投资，其中，由于并联式机械手臂具有结构轻与速度快等特性，并可结合视觉特征辨识技术，因而具有应用于电子零组件组装作业的竞争优势，故常被用于异型（odd-form）装配，甚至有逐渐取代水平多关节机械手臂的趋势。

目前的并联式机械手臂在高速运作下仍有振动问题须克服，如能进一步改善振动以减少周期时间（cycle time），则可大幅提升生产效率与应用范围，且现今电子产品的开发趋向轻薄精巧，电子基板为多层式设计，各式连接器亦更加难以组装，因此在组装产线已逐渐自动化之际，最终仍须以人力进行电子零组件的组装，其主要原因就是机械手臂缺乏人手的顺应性。

本领域的技术人员曾提出一可同时达到位置及刚性控制的双驱动关节机构，该机构具有双驱动组件及一行星齿轮组，其主驱动组件为低速与高扭矩的马达，以作为位置控制之用，其副驱动组件为高速与低扭矩的马达，以作为刚性调变之用，该主驱动组件与副驱动组件利用行星齿轮组以串联方式地驱动机械关节，进而驱动一机械手臂，并通过控制马达转速以达到位置控制及改变机械手臂刚性的功能。

然而，前述现有技术仍具有背隙问题，且行星齿轮组具有一减速比，必须挑选适当匹配的驱动组件，因此对于控制器的设计将较为不便。

发明内容

鉴于上述现有技术的种种问题，本发明的主要目的在于提供一种差速驱动装置及应用该装置的机械手臂，其具有高扭力输出、高速往返、顺应性动作与微动等特性。

本发明提供一种差速驱动装置，其包括：第一旋转驱动组件；第一传动齿轮，其连接该第一旋转驱动组件，且由该第一旋转驱动组件旋转驱动；第二旋转驱动组件；第二传动齿轮，其连接该第二旋转驱动组件，且由该第二旋转驱动组件旋转驱动，该第一传动齿轮与第二传动齿轮具有相同的齿数；固定件，其连接该第一旋转驱动组件与第二旋转驱动组件，并使该第一旋转驱动组件与第二旋转驱动组件彼此不相对移动或转动；动力输出齿轮，其同时啮合该第一传动齿轮与第二传动齿轮；以及输出轴，其穿过该动力输出齿轮的轴心，并与该轴心共轴。

本发明还提供一种机械手臂，其包括：固定平台；至少一差速驱动装置，各该差速驱动装置包括：第一旋转驱动组件；第一传动齿轮，其连接该第一旋转驱动组件，且由该第一旋转驱动组件旋转驱动；第二旋转驱动组件；第二传动齿轮，其连接该第二旋转驱动组件，且由该第二旋转驱动组件旋转驱动，该第一传动齿轮与第二传动齿轮具有相同的齿数；固定件，其连接该第一旋转驱动组件与第二旋转驱动组件，并使该第一旋转驱动组件与第二旋转驱动组件彼此不相对移动或转动，各该差速驱动装置借该固定件设置于该固定平台上；动力输出齿轮，其同时啮合该第一传动齿轮与第二传动齿轮；输出轴，其穿过该动力输出齿轮的轴心，并与该轴心共轴；拘束件，其设于该输出轴上，并连接该输出轴的至少二处，且该至少二处是分别位于该动力输出齿轮的内侧与外侧，该拘束件是用以防止该动力输出齿轮脱离该第一传动齿轮与第二传动齿轮，并防止该输出轴脱离该动力输出齿轮；摆臂，其一端连接该拘束件；以及杆件，其一端枢接于该摆臂的另一端；以及移动平台，其枢接于各该差速驱动装置的杆件的另一端。

由上可知，本发明的差速驱动装置是由二组旋转驱动组件同时驱动的差速式关节，即关节的速度由二组旋转驱动组件匹配而成，在关节的往返动作过程中仅需改变旋转驱动组件的速度，而无需使其停止与反转，所以可降低旋转驱动组件停止时因惯性所造成的振动问题，进而得以高速往返运动，并减少周期时间，且能消弥背隙问题。

以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。

附图说明

图1A与图1B所示为本发明的差速驱动装置的立体图，其中，图1B为图1A的后续作动状态；