CN113526082A - 转向驱动装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种转向驱动装置，包括定向马达、分别设置于定向马达上下方的轮毂马达模块及驱动装置，其中该定向马达包含旋转轴，并于轮毂马达模块包含固定座及中心绕着一水平固定轴转动的滚轮，且供固定轴装设的固定座底部结合于旋转轴上，而驱动装置包含电性连接于定向马达与轮毂马达模块上的控制模块，当控制模块发出一控制信号分别传送至定向马达及轮毂马达模块时，其旋转轴便会带动轮毂马达模块的固定座水平转向至预设角度位置，并驱动滚轮垂直转动来带动其上方物品朝预定方向前进，且因定向马达只有在对轮毂马达模块转向时才作动，也不需配合其他复杂机构进行转向，所以不易造成马达或机构损坏，具有结构简单及成本低廉的功效。

Description

转向驱动装置

技术领域

本发明涉及一种转向驱动装置，尤指应用于输送设备中输送平台的分歧点物品分拣使用的转向驱动装置。

背景技术

现今输送设备所使用的分拣***，为位于物品输送平台的转向处或分歧点位置，可将物品按指定的路径导引输送至预定位置或快速分拣，主要可大致区分为强制转向分拣、连动滚轮分拣及差速滚轮分拣等三种方式，其中：

第一种强制转向分拣的方式传统为通过输送平台将物品运送至分歧点时，再利用偏摆板将物品强制导入所欲行进输送平台的方向，此种方式在现今无人工厂利用自动化生产的时代不易使用，兹因此种方式的物品与输送平台侧面会产生碰撞，一般使用于如行李箱、包装箱等输送设备，因此，这种分拣***的方式仅仅是运用于不怕被永久性破坏或不会损坏的物品上使用，且当前后物品卡在输送平台转弯处时，便会使运作中的输送设备卡住而无法动作而停摆，甚至会发生输送设备或物品的损坏，进而造成重大损失，所以可以了解如果在无人工厂中，如果机器停摆而无法使用时，便会造成有形或无形资源的严重损失，相关技术内容可参阅如中国台湾专利公告第166192、190741号。

第二种连动滚轮分拣的方式，此种输送设备的分拣***为设有多排连动滚轮模块，每一连动滚轮模块，为利用复杂的连杆结构方式来拉动各个滚轮模块水平旋转且同时朝不同角度偏摆，而相邻连动的滚轮模块间位置都设有通过马达皮带来带动的复数传动轴，并以传动轴的外表面抵持于相邻连动的滚轮模块滚轮之间，当物品位于输送平台的转向处或分歧点时，便会接触滚轮模块产生转向，并以传动轴连动相邻滚轮模块间的各滚轮旋转来带动物品移动，而使物品在输送平台上朝向分歧处的特定输送方向前进，所以可以了解，第二种方式连动滚轮分拣如果使用于输送设备的分岐路径角度过大或接近于90度时，便会因传动轴同时接触相邻连动的滚轮而无法旋转到过大角度，所以此种连动滚轮分拣的方式便会受到转向角度的限制而无法使用，也会造成输送设备需要更大的设置空间来解决此类问题，此外，其整体结构设计复杂度相当高，当使用在不同形式或分岐路径数目不同的输送设备时，必须重新设计所有滚轮模块的动作结构及连动型态，其驱动控制程式繁杂不精简，且整体维修困难、不易装配、成本也较高且无法模块共用，相关技术内容可参阅如中国台湾专利公告第434174号。

第三种差速滚轮分拣的方法，每一模块为利用三组滚轮组件通过马达各别带动形成人字形配置的滚轮产生差速运动，即利用三个不同方向的动力滚轮以不同方向及速度呈垂直滚动状态，便使物品自身产生水平转向且同时朝向不同方向前进，进而使物品在输送平台上朝向特定的分歧方向前进，此种方式在输送平台运送到分岐点处，其每一组差速滚轮必须依照物品的重量、摩擦力系数、形状大小等变异因素来决定差速滚轮转动速度匹配的状态，如果物品过于笨重时运送速度较慢，所以可以了解第三种方式因为差速滚轮单一模块无法水平转向，导致动作的时间较长，输送速度变慢，不利于大量快速生产的输送设备使用，其整体结构复杂且驱动控制程式繁复不精简，在不同输送设备上使用时，差速滚轮必须要不断依据实际状况做出正转或逆转的动作，不仅较容易造成损坏、维护成本高且适用范围也较小，相关技术内容可参阅如美国专利公告第US 5374879 A号。

然而，可以了解上述三种输送设备的分拣***方式在输送的物品不同时，便需要针对每一次输送的物品路径规划上做极为精确的控制与调整设计，但在现今讲究简单且快速的无人化生产模式下，必须符合简单、确实、快速、维修容易及不易损坏的特性，同时需具备成本低廉的要求，方可符合现今无人化的自动生产需求，也不易造成物品及输送设备或机器的损害，是以，在无人工厂利用自动化生产的时代，业者要如何设计出能简单适用于不同输送设备的分拣***结构，或在极短的时间内完成分拣***相关维修、保养或更换等作业，也是此行业者长久以来欲改善的重要课题及问题所在。

发明内容

因此，本发明人有鉴于上述缺失，乃搜集相关资料，经由多方的评估及考量，并以从事于此行业累积的多年经验，持续的试作与修改，始设计出此种转向驱动装置的发明专利诞生。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种转向驱动装置，其特征在于，包括：

一定向马达，包含一垂向可转动的旋转轴；

一设置于该定向马达上方的轮毂马达模块，包含至少一个中心绕着一水平固定轴转动的滚轮，以及供该固定轴装设的固定座，且该固定座底部结合于该旋转轴；及

一设置于该定向马达下方的驱动装置，包含一控制模块，并由该控制模块电性连接于该定向马达与该轮毂马达模块，用以进行供电及控制该旋转轴与该滚轮转动，当该控制模块发出一控制信号分别传送至该定向马达及该轮毂马达模块时，该定向马达的旋转轴会带动该轮毂马达模块的固定座水平转向至预设角度位置，而该轮毂马达模块则会驱动滚轮垂直转动来带动其上方的一物品朝预定方向前进。

所述的转向驱动装置，其中：该定向马达底部结合有基座，并于该基座上设有通孔，且该旋转轴下方穿过该通孔再与一轴心防脱件结合。

所述的转向驱动装置，其中：该驱动装置还包含有一结合于该基座底部的马达控制盒，并于该马达控制盒内部安装有该控制模块。

所述的转向驱动装置，其中：该轮毂马达模块的固定座下方具有一底板，并于该底板中央设有结合于该旋转轴上的固定孔，且该底板二侧向上延伸的侧板分别具有定位孔，以供该滚轮中心围绕的固定轴二端分别装设于该定位孔处。

所述的转向驱动装置，其中：该固定轴二端为分别通过一轴心锁定件装设于该侧板对应的定位孔处。

所述的转向驱动装置，其中：该固定座上方结合有防尘盖，并于该防尘盖上设有供该滚轮部分露出的透孔。

所述的转向驱动装置，其中：该轮毂马达模块的固定座上方结合有防尘盖，并于该防尘盖上设有供该滚轮部分露出的透孔，而该定向马达与该轮毂马达模块外侧为套设有快拆马达外罩，且该快拆马达外罩上方设有供该防尘盖露出的容置孔。

所述的转向驱动装置，其中：该定向马达底部结合有基座，并于该基座上设有供该旋转轴下方穿过的通孔，且该快拆马达外罩下方设有结合于该基座顶部的开口。

本发明的主要优点乃在于转向驱动装置的定向马达上下方为分别设置有轮毂马达模块及驱动装置，当驱动装置发出一控制信号分别传送至定向马达及轮毂马达模块时，定向马达的旋转轴便会带动上方轮毂马达模块的固定座水平转向至预设角度位置，而轮毂马达模块则驱动滚轮垂直转动，便可带动滚轮上方的物品朝预定方向前进，所以转向驱动装置单一模块化设计，可使用定向马达带动轮毂马达模块水平转向，而轮毂马达模块则驱动滚轮垂直转动来运送物品，并达到结构简单、整体组装空间小且成本低廉的功效。

附图说明

图1是本发明较佳实施例的立体外观图。

图2是本发明较佳实施例的立体分解图。

图3是本发明较佳实施例另一视角的立体分解图。

图4是本发明较佳实施例轮毂马达模块的立体分解图。

图5是本发明图4另一视角的立体分解图。

图6是本发明较佳实施例的侧视剖面图。

图7是本发明另一较佳实施例的立体外观图。

图8是本发明另一较佳实施例的立体分解图。

图9是本发明另一较佳实施例另一视角的立体分解图。

图10是本发明另一较佳实施例轮毂马达模块的立体分解图。

附图标记说明：1-定向马达；11-旋转轴；111-轴心防脱件；112-穿孔；12-基座；121-通孔；2-轮毂马达模块；21-固定座；210-固定孔；211-底板；212-侧板；2121-定位孔；213-轴心锁定件；214-固定片；215-开孔；22-滚轮；221-固定轴；222-穿孔；23-防尘盖；231-透孔；3-驱动装置；31-马达控制盒；32-控制模块；4-快拆马达外罩；40-容置孔；41-开口。

具体实施方式

为达成上述目的及功效，本发明所采用的技术手段及其构造，兹绘图就本发明的较佳实施例详加说明其构造与功能如下，以利完全了解。

请参阅图1至图6所示，分别为本发明较佳实施例的立体外观图、立体分解图、另一视角的立体分解图、轮毂马达模块的立体分解图、图4另一视角的立体分解图及较佳实施例的侧视剖面图，由图中可清楚看出，本发明的转向驱动装置包括一定向马达1、分别设置于定向马达1上下方的轮毂马达(Wheel Hub Motor)模块2及用以驱动定向马达1与轮毂马达模块2作动的驱动装置3，其中：

该定向马达1包含有一垂向可转动的旋转轴11，并于定向马达1的外壳底部结合有矩形的基座12，且基座12中央设有通孔121，而旋转轴11下方延伸出外壳的一端穿过该通孔121，并与一轴心防脱件111结合，使旋转轴11转动时不会脱出，其中该定向马达1可以是伺服马达、步进马达或其他可定位旋转角度的马达使用，且定向马达1的旋转轴11系转子结构，而定子结构与外壳的托架或端板相接使旋转轴11可产生转动的部分，又旋转轴11可为一中空的转轴，并于旋转轴11下方设有供控制电路连接的缆线穿过再引出至转轴外部的穿孔112，至于马达驱动控制及检知的方式与功能[如可运用多颗Hall IC或感测器控制电路达到正转、反转、归零控制(原点)与步进至指定点后激磁固定等]，以及可保护马达的缓冲启动、缓冲停止、过载保护、限电流保护、警报与急停功能等，均为本领域一般业者公知常识及可选用的背景技术，其详细构成不另加说明，是以，凡其他未脱离本发明所揭示的技艺精神下所完成的均等变化与修饰变更，均应包含于本发明所涵盖的专利范围中。

该轮毂马达模块2设置于定向马达1的外壳上方并包含有一固定座21、至少一个中心绕着一水平固定轴221转动的滚轮22及结合于固定座21上方的防尘盖23，且该滚轮22与固定轴221较佳实施为一轮毂马达，在本实施例中使用的轮毂马达为现有技术，其中该轮毂马达的滚轮22与外壳相接的转子结构，而滚轮22中心围绕的固定轴221则为二端装设于固定座21上提供滚轮22产生转动的定子结构，且该固定轴221也可为一中空的转轴，并于固定轴221一侧设有供控制电路连接的缆线穿过再引出至转轴外部的穿孔222。

而轮毂马达模块2的外转子(转子在外圈)作动方式则是与上述定向马达1的内转子(转子在内圈)作动方式相反，至于轮毂马达驱动控制及检知的方式与功能(如可运用多颗Hall IC或感测器控制电路达到正转、反转、停止、速控)，以及可保护马达的缓冲启动、缓冲停止、过载保护、限电流保护、警报与急停功能等，均为本领域一般业者通常知识及可选用的现有技术。

此外，轮毂马达一般业界也有称的为轮内马达(In-wheel Motor)的名称使用，其详细构成不另加说明，是以，凡其他未脱离本发明所揭示的技艺精神下所完成的均等变化与修饰变更，均应包含于本发明所涵盖的专利范围中。

如第4、5图所示，该固定座21下方具有一底板211，并于该底板211中央设有结合于旋转轴11上的固定孔210，且该底板211二侧向上延伸的侧板212上方分别具有定位孔2121、轴心锁定件213及顶端边缘折弯的固定片214，再于侧板212的定位孔2121下方设有供轮毂马达的缆线穿过的开孔215，而滚轮22中心围绕的固定轴221二端则可通过轴心锁定件213分别装设于定位孔2121处，并使滚轮22上方外表面相较于侧板212顶端为高，以供滚轮22露出来带动其上方通过的物品移动，又防尘盖23为通过固定片214结合于固定座21上方，并于防尘盖23表面上设有供滚轮22外表面露出的透孔231，且该防尘盖23也可为罩覆于固定座21外侧并供滚轮22部分露出的结构设计，也可省略该防尘盖23结构，或与固定座21结合设计成为一体，此种简易的修饰及其等效结构变化，仍应包含于本发明所涵盖的专利范围内。

该驱动装置3设置于定向马达1下方并包含有一结合于基座12底部的马达控制盒31，以及安装于马达控制盒31内部可为一直流(DC)无刷马达驱动板或控制器的控制模块32，并将控制模块32通过自旋转轴11、固定轴221内部引出的缆线电性连接于定向马达1、轮毂马达模块2的控制电路上，便可凭借驱动装置3与外部电源连接来进行供电，以及控制旋转轴11与滚轮22转动。

如第2、3图所示，上述的定向马达1与轮毂马达模块2外侧为套设有中空矩形的快拆马达外罩4，并于快拆马达外罩4上方设有供防尘盖23露出的容置孔40，且该快拆马达外罩4下方设有结合于基座12顶部的开口41。

由于定向马达1的旋转轴11为固定在轮毂马达模块2位于固定座21底板211的固定孔210处，并于二侧板212之间安装有滚轮22的固定轴221，且该固定座21上方结合有防尘盖23，使滚轮22外表面为部分露出于透孔231上方，而定向马达1与驱动装置3则可通过缆线电性连接于驱动装置3的控制模块32上，所以本发明转向驱动装置的定向马达1可带动轮毂马达模块2作转向使用，并由轮毂马达模块2驱动滚轮22转动来带动输送平台上的物品前进，且转向驱动装置也可进一步模块化安装于输送设备或分拣***，提供更多的应用。

当本发明于使用时，可由输送平台的输送带或滚轮等运送物品依序前进，并在物品已进入或还没进入到转向驱动装置时，驱动装置3的控制模块32便会发出一控制信号，通过缆线分别传送至定向马达1及轮毂马达模块2上，当定向马达1的控制电路接收到该控制信号的旋转角度信息后，便会驱动旋转轴11带动固定座21使轮毂马达模块2可随之稳定的水平转向至预设角度位置，包含从原点(即0度，直行方向)向左或向右旋转(即－180～+180度)，而轮毂马达模块2的控制电路接收到该控制信号后，则会驱动滚轮22垂直转动来带动位于滚轮22上的物品朝预定方向前进，并于输送平台上也可设置有多组转向驱动装置，以供每一组转向驱动装置并排形成预定形状的阵列模块后，便可在输送平台的转向处或分歧点上输送物品，此种每一组转向驱动装置的定向马达1都可通过旋转轴11来将轮毂马达模块2单独转向至预设角度位置，不但可使旋转角度不受限制，并可利用轮毂马达模块2驱动滚轮22直接出力来将物品导正且快速朝所欲输送的预定方向前进。

此外，上述的定向马达1与轮毂马达模块2较佳实施为通过缆线分别电性连接于驱动装置3的控制模块32上，但并不以此为限，也可在轮毂马达模块2的旋转轴11下方设有供缆线连接的第一连接端，并于马达控制盒31上设有第二连接端，且该第一连接端与第二连接端可为对应的插针型插头、插座连接器直接作对接或拆卸，进而使定向马达1、轮毂马达模块2与驱动装置3形成一可活动拆卸的电性连接，也可利用排线连接器或一般电路板金手指设计的方式，直接***马达驱动板或控制器上对配的连接器内形成电性连接，也可通过防呆定位机构辅以对接的过程中具有防呆定位的效果，此种简易的修饰及其等效结构变化，仍应包含于本发明所涵盖的专利范围内。

请搭配参阅第7至10图所示，分别为本发明另一较佳实施例的立体外观图、立体分解图、另一视角的立体分解图及轮毂马达模块的立体分解图，由图中可清楚看出，本发明的轮毂马达模块2还包含有另一个绕着一水平固定轴221转动的滚轮22，并使二滚轮22中心围绕的固定轴221二端分别装设于固定座21二侧板212上对应的定位孔2121处，且二滚轮22外表面分别部分露出于防尘盖23的透孔231上方同步转动，以带动其上方的物品移动，此种简易的修饰及其等效结构变化，仍应包含于本发明所涵盖的专利范围内。

是以，本发明的转向驱动装置可利用定向马达1接收驱动装置3所发出控制信号的旋转角度信息，并由旋转轴11带动固定座21使轮毂马达模块2可水平转向至预设角度位置，且因定向马达1只有在欲对轮毂马达模块2转向时才作动，马达使用频率较少及可旋转至指定的角度位置而不需配合其他复杂机构进行转向，所以不易造成马达或机构损坏，从而延长整体的使用寿命，此种转向驱动装置单一模块化设计，也可方便现场操作者快速拆装，并使生产线的组装或维修的停机时间可大幅缩短，实具有结构简单、整体组装空间小且成本低廉的功效。

此外，定向马达1上方设置的轮毂马达模块2具有转速低、转矩大与效率高的优势，并于接收驱动装置3发出的控制信号可驱动滚轮22直接出力来将物品导正且快速朝预定方向前进，而转向驱动装置应用在不同的输送设备上使用时，也可将多组转向驱动装置一起并排设置于输送平台上形成具有不同数目或预定形状的阵列、几何排列组合等状态，以利于配合不同输送平台所具备的形状、角度或路径(如转向处或分歧点等)使用，更具适用性广泛的效果。

以上说明对本发明而言只是说明性的，而非限制性的，本领域普通技术人员理解，在不脱离权利要求所限定的精神和范围的情况下，可作出许多修改、变化或等效，但都将落入本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种转向驱动装置，其特征在于，包括：

一定向马达，包含一垂向可转动的旋转轴；

一设置于该定向马达上方的轮毂马达模块，包含至少一个中心绕着一水平固定轴转动的滚轮，以及供该固定轴装设的固定座，且该固定座底部结合于该旋转轴；及

一设置于该定向马达下方的驱动装置，包含一控制模块，并由该控制模块电性连接于该定向马达与该轮毂马达模块，用以进行供电及控制该旋转轴与该滚轮转动，当该控制模块发出一控制信号分别传送至该定向马达及该轮毂马达模块时，该定向马达的旋转轴会带动该轮毂马达模块的固定座水平转向至预设角度位置，而该轮毂马达模块则会驱动滚轮垂直转动来带动其上方的一物品朝预定方向前进。

2.如权利要求1所述的转向驱动装置，其特征在于：该定向马达底部结合有基座，并于该基座上设有通孔，且该旋转轴下方穿过该通孔再与一轴心防脱件结合。

3.如权利要求2所述的转向驱动装置，其特征在于：该驱动装置还包含有一结合于该基座底部的马达控制盒，并于该马达控制盒内部安装有该控制模块。

4.如权利要求1所述的转向驱动装置，其特征在于：该轮毂马达模块的固定座下方具有一底板，并于该底板中央设有结合于该旋转轴上的固定孔，且该底板二侧向上延伸的侧板分别具有定位孔，以供该滚轮中心围绕的固定轴二端分别装设于该定位孔处。

5.如权利要求4所述的转向驱动装置，其特征在于：该固定轴二端为分别通过一轴心锁定件装设于该侧板对应的定位孔处。

6.如权利要求4所述的转向驱动装置，其特征在于：该固定座上方结合有防尘盖，并于该防尘盖上设有供该滚轮部分露出的透孔。

7.如权利要求1所述的转向驱动装置，其特征在于：该轮毂马达模块的固定座上方结合有防尘盖，并于该防尘盖上设有供该滚轮部分露出的透孔，而该定向马达与该轮毂马达模块外侧为套设有快拆马达外罩，且该快拆马达外罩上方设有供该防尘盖露出的容置孔。

8.如权利要求7所述的转向驱动装置，其特征在于：该定向马达底部结合有基座，并于该基座上设有供该旋转轴下方穿过的通孔，且该快拆马达外罩下方设有结合于该基座顶部的开口。

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