TWI552827B - 層疊式齒輪箱組裝設備 - Google Patents

Description

層疊式齒輪箱組裝設備

本發明係關於一種自動化組裝零件的設備，尤其是一種可自動化組裝層疊式齒輪箱之層疊式齒輪箱組裝設備。

在機械裝置中，時常可見層疊式的齒輪箱結構，例如減速機、或整合馬達定子、轉子及行星式齒輪組等構件所組裝成的馬達模組。然而，綜觀目前的自動化組裝設備，都僅限於平面結構之單一元件組裝，無法適用於層疊式結構的組裝，故只能仰賴人工組裝的方法來完成之。

惟，層疊式齒輪箱之零件繁多，其中至少包含有一內齒輪、一主傳動盤組、數個傳動齒盤、數個墊片及數個齒輪，使得人工組裝之效率不佳，完成一個層疊式齒輪箱之組裝至少都需花費五分鐘以上的時間。再者，層疊式齒輪箱中，每一層約設有三個或三個以上的齒輪，且設於不同層的齒輪通常又具有不同尺寸，因此組裝人員若無法維持聚精會神，就容易發生組裝失誤而需拆卸再重新組裝的情況，從而嚴重地影響層疊式齒輪箱之組裝效率。

本發明之目的係提供一種層疊式齒輪箱組裝設備，可自動化地完成層疊式齒輪箱之組裝，以提升組裝效率。

本發明之次一目的係提供一種層疊式齒輪箱組裝設備，可藉由自動化的機械設備進行層疊式齒輪箱組之組裝，以有效避免發生組裝失 誤而需拆卸再重新組裝的情況。

為達到前述目的，本發明所運用之技術內容包含有：一種層疊式齒輪箱組裝設備，包含：一基座；一對位模組，具有設於該基座的一對位平台，該對位平台具有一載盤，該載盤上設有一升降組件及一組裝台，且該組裝台設有一貫穿部；一移行模組，設於該基座；一取像模組，具有一第一取像器及一第二取像器，該第一取像器設於該基座，該第二取像器設於移行模組以由該移行模組帶動至與該組裝台相對；一夾具組件，設於移行模組，以由該移行模組帶動至與該第一取像器相對或與該組裝台相對；及一位置調整組件，具有一轉軸、一摩擦輪及一感測器，該轉軸具有一第一端及一第二端，該轉軸由該第一端可旋轉地設於該移行模組，該摩擦輪結合於該轉軸的第二端，該感測器設於該轉軸，該轉軸可由該移行模組帶動至與該組裝台相對。

其中，該移行模組由一第一方向平移組件設於該基座，一第二方向平移組件可移動地設於該第一方向平移組件，一第三方向平移組件可移動地設於該第二方向平移組件，該第二取像器、該夾具組件及該位置調整組件均設於該第三方向平移組件。

其中，該第三方向平移組件設有一組裝架，該第二取像器、該夾具組件及該轉軸分別組裝於該組裝架。

其中，該第一方向平移組件、第二方向平移組件及第三方向平移組件所提供的移動方向呈相互正交。

其中，該第二方向平移組件帶動該第三方向平移組件在該組裝台的上方平移，該第一取像器朝上取像，該第二取像器朝下取像。

其中，該摩擦輪結合於該轉軸的第二端的外周面。

其中，該轉軸的第二端端面在中心處設有一壓抵凸部，該壓抵凸部的最大徑寬小於層疊式齒輪箱之內齒輪的內徑。

其中，該升降組件設在該組裝台的內部。

據此，本發明之層疊式齒輪箱組裝設備，可自動化地進行層疊式齒輪箱之組裝，以提升組裝效率；且藉由自動化的機械設備進行層疊式齒輪箱組之組裝，只要設定好夾具組件夾取層疊式齒輪箱零件的順序，即可準確無誤地選取正確的零件並依序進行組裝，能有效避免發生組裝失誤而需拆卸再重新組裝的情況。

1‧‧‧基座

11‧‧‧底台

12‧‧‧支撐架

2‧‧‧對位模組

21‧‧‧對位平台

211‧‧‧載盤

22‧‧‧升降組件

221‧‧‧連接部

23‧‧‧組裝台

231‧‧‧貫穿部

3‧‧‧移行模組

31‧‧‧第一方向平移組件

32‧‧‧第二方向平移組件

33‧‧‧第三方向平移組件

331‧‧‧組裝架

4‧‧‧取像模組

41‧‧‧第一取像器

42‧‧‧第二取像器

5‧‧‧夾具組件

6‧‧‧位置調整組件

61‧‧‧轉軸

61a‧‧‧第一端

61b‧‧‧第二端

611‧‧‧壓抵凸部

62‧‧‧摩擦輪

63‧‧‧感測器

91‧‧‧主傳動盤組

911‧‧‧底座

912‧‧‧盤體

913‧‧‧軸部

914‧‧‧梢件

92‧‧‧內齒輪

93‧‧‧齒輪

94‧‧‧傳動齒盤

941‧‧‧齒輪

942‧‧‧梢件

第1圖：本發明一實施例的立體結構示意圖。

第2圖：本發明一實施例的局部立體結構示意圖。

第3a圖：本發明之夾具組件與第一取像器相對以供取像的實施示意圖。

第3b圖：本發明之第二取像器對組裝於組裝台上之層疊式齒輪箱之傳動齒盤之盤體上其中一梢件取像的實施示意圖。

第4圖：本發明之第二取像器對組裝於組裝台上之層疊式齒輪箱之傳動齒盤之盤體中心取像的實施示意圖。

第5圖：本發明之夾具組件夾持傳動齒盤至數個齒輪上方時的實施示意圖。

第6圖：本發明之夾具組件夾持傳動齒盤至數個齒輪上方時的平面結構示意圖。

第7圖：本發明之傳動齒盤的齒輪與結合於該盤體之其中一齒輪，以一齒局部嚙合的平面結構示意圖。

第8圖：本發明之摩擦輪沿該盤體外緣繞一圈，以依序摩擦結合於盤體之數個齒輪的實施示意圖。

第9圖：本發明結合於盤體之數個齒輪卡在內齒輪端面而無法順利地 下降時，位置調整組件之轉軸受控制產生軸向轉動的實施示意圖。

第10圖：本發明帶動已組裝完成的一層層疊式齒輪箱組零件下移至內齒輪中的實施示意圖。

為讓本發明之上述及其他目的、特徵及優點能更明顯易懂，下文特舉本發明之較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下：請參照第1圖，本發明層疊式齒輪箱組裝設備大致上包含有一基座1、一對位模組2、一移行模組3、一取像模組4、一夾具組件5及一位置調整組件6；該對位模組2及移行模組3設於該基座1，該取像模組4、夾具組件5及位置調整組件6則設於該移行模組3，以由該移行模組3帶動而相對於該基座1產生位移。

該基座1係用以供構件組裝定位；在本實施例中，該基座1包含一底台11及一支撐架12，該支撐架12設於該底台11的一表面，以由該底台11及支撐架12共同使構件在平面或立體空間中都能穩固組裝定位。其中，該底台11及支撐架12之形態均可視需求而予以調整，此乃本領域中具有通常知識者可以理解，而不加以限制者。

該對位模組2包含一對位平台21、一升降組件22及一組裝台23，該對位平台21組裝定位於該基座1的底台11，該對位平台21具有一載盤211，該載盤211可受控制而相對於該基座1產生位移或旋轉；在本實施例中，該對位平台21可例如為一X-Y-Y對位平台，而該對位平台21之細部結構及作動原理為本領域中具有通常知識者可以理解，於此不再詳述。另，該對位平台21並不限於X-Y-Y形式的對位平台，此為本領域中具有通常知識者可視使用需求而適當調整選用，本發明並不加以限制。

請配合參照第2圖，該升降組件22及組裝台23均設於該對位平台21的載盤211上，該升降組件22具有一連接部221以供連接及帶動物件升降，該連接部221可例如為一設於該升降組件22頂部的板體；該組裝台23則是用以承載層疊式齒輪箱零件的物體，該組裝台23設有一貫穿部231(可例如為一穿孔或穿槽)，以供層疊式齒輪箱的一主傳動盤組91的軸部913穿伸，且該主傳動盤組91的軸部913與該升降組件22的連接部221連接，以由該升降組件22帶動該主傳動盤組91的軸部913及連接在該軸部另一端的盤體912相對於該組裝台23升降。

在本實施例中，該升降組件22可選擇設在該組裝台23的內部，使該主傳動盤組91穿伸通過該貫穿部231的軸部913能直接與該升降組件22的連接部221連接，令該主傳動盤組91能較平穩地被該升降組件22控制升降，且有效利用該組裝台23的內部空間，使該載盤211上的空間配置更具彈性，以便增加如夾具或量測裝置等其他功能性配備。

請再參照第1圖，該移行模組3包含一第一方向平移組件31、一第二方向平移組件32及一第三方向平移組件33，該第一方向平移組件31設於該基座1的支撐架12，該第二方向平移組件32可移動地設於該第一方向平移組件31，該第三方向平移組件33可移動地設於該第二方向平移組件32，以由該第二方向平移組件32帶動該第三方向平移組件33在該組裝台23的上方平移。在本實施例中，該第一方向平移組件31、第二方向平移組件32及第三方向平移組件33所提供的移動方向呈相互正交；例如，該第一方向平移組件31可帶動該第二方向平移組件32及第三方向平移組件33相對於該基座1產生Y方向之位移，該第二方向平移組件32可帶動該第三方向平移組件33相對於該基座1產生X方向之位移，該第三方向平移組件33本身可相對於該基座1產生Z方向之位移，但並不以此配置方式為限。又，該第三方向平移組件33可設有一組裝架331，以便欲由 該第三方向平移組件33帶動產生位移之構件組裝定位。

該取像模組4包含一第一取像器41及一第二取像器42，該第一取像器41及第二取像器42均可以為一電荷耦合器(charge-coupled device，一般簡稱CCD)。在本實施例中，該第一取像器41設於該基座1的底台11，且較佳與該對位平台21相鄰，該第一取像器41朝上取像，以於該夾具組件5與該第一取像器41相對時，由該第一取像器41拍攝及辨識該夾具組件5所夾取的層疊式齒輪箱零件；該第二取像器42設於該第三方向平移組件33的組裝架331，該第二取像器42朝下取像，以於該第二取像器42與該組裝台23相對時，由該第二取像器42拍攝及辨識已組裝在該組裝台23上的層疊式齒輪箱零件的位置。

該夾具組件5設於該第三方向平移組件33的組裝架331，以由該第三方向平移組件33帶動而相對於該基座1產生位移；該夾具組件5係用以向一儲料盒(圖未繪示)夾取層疊式齒輪箱之零件，並將所夾取的夾取層疊式齒輪箱零件移至該組裝台23上進行組裝。

請配合參照第2圖，該位置調整組件6包含一轉軸61、一摩擦輪62及一感測器63；該轉軸61具有一第一端61a及一第二端61b，該轉軸61由第一端61a可旋轉地設於該第三方向平移組件33的組裝架331，該轉軸61的第二端61b端面可以在中心處設有一壓抵凸部611，該壓抵凸部611的最大徑寬小於層疊式齒輪箱之內齒輪92的內徑。該摩擦輪62結合於該轉軸61的第二端61b的外周面，該摩擦輪62可以由摩擦係數較高且具有彈性之材質(例如橡膠)製成，以於摩擦齒輪時能帶動齒輪轉動。該感測器63設於該轉軸61，用以感測該轉軸61的軸向受力情況，該感測器63可例如為一壓力感測器。

據由前述結構，本發明之層疊式齒輪箱組裝設備可用以組裝一層疊式齒輪箱。請參照第1、3a圖，該夾具組件5首先夾取該層疊式齒 輪箱的一主傳動盤組91的底座911，並藉該移行模組3之帶動將該底座911移至該組裝台23上的預設位置；續以相同動作將該主傳動盤組91的盤體912移至該組裝台23上，使與該盤體912相連接的軸部913穿伸通過該底座911及該組裝台23的貫穿部231，並使該主傳動盤組91的軸部913與該升降組件22的連接部221連接；再以相同動作將該層疊式齒輪箱的一內齒輪92移至該組裝台23上，並使該內齒輪92疊置於該底座911上，及使該盤體912位於該內齒輪92中。其中，也可以先將該內齒輪92疊置於該底座911上，再將該軸部913穿伸通過該內齒輪92、該底座911及該組裝台23的貫穿部231，使該盤體912位於該內齒輪92中。

接著，啟動該升降組件22，由該升降組件22的連接部221帶動該主傳動盤組91的局部上升，由該主傳動盤組91的軸部913頂推該盤體912在該內齒輪92中上升，直至該盤體912表面的數個梢件914凸伸超出該內齒輪92的端面。

續由該夾具組件5夾取一齒輪93，並藉該移行模組3之帶動，使該夾具組件5移至與該第一取像器41相對的位置，由該第一取像器41拍攝及辨識該齒輪93的軸心位置。

請參照第1、3b圖，該第二取像器42藉該移行模組3之帶動而移至與該組裝台23相對的位置，由該第二取像器42拍攝及辨識該盤體912表面之其中一梢件914的位置，使該對位平台21控制其載盤211相對於該基座1產生位移或旋轉，以將該梢件914移至該夾具組件5移動的行程中，配合控制該移行模組3移動該夾具組件5，使該夾具組件5所夾持的齒輪93能夠精準地套合於對應之梢件914。其中，也可以是先由該第二取像器42取得梢件914的位置資訊，再由該第一取像器41取得齒輪93的軸心位置資訊。

請參照第1、4、5、6圖，該盤體912表面的數個梢件914分 別組裝有一齒輪93後，接著可組裝該層疊式齒輪箱的一傳動齒盤94，該傳動齒盤94的一表面設有一齒輪941，另一表面則設有數個梢件942。該夾具組件5可夾取該傳動齒盤94，並使該傳動齒盤94的齒輪941朝下；該第二取像器42則改為拍攝及辨識該盤體912表面之中心位置，以精準控制該對位平台21及該移行模組3，將該夾具組件5所夾持的傳動齒盤94置放在結合於該盤體912之數個齒輪93上方，並使該傳動齒盤94的齒輪941對位於該數個齒輪93之間的空間。

請參照第1、7圖，此時，由於該傳動齒盤94的齒輪941並無法直接同時地與結合於該盤體912之數個齒輪93嚙合，故需由該移行模組3控制該轉軸61由第二端61b端面抵接該傳動齒盤94(該轉軸61設有該壓抵凸部611時，則由該壓抵凸部611抵接該傳動齒盤94)，使該傳動齒盤94的齒輪941與其中一齒輪93之一齒局部嚙合，而該傳動齒盤94將因齒輪941只與齒輪93之一齒嚙合而呈傾斜狀。

另，該轉軸61由第二端61b端面抵接該傳動齒盤94後，該移行模組3還可帶動該轉軸61產生X-Y平面之位移，以該盤體912表面之中心位置為出發點，朝任一方向位移一微距(例如1mm)，再回到中心位置，再朝另一方向位移一微距，如此反覆數次，提供類似搖動該傳動齒盤94的效果，使該傳動齒盤94的齒輪941得以增加與該齒輪93之一齒局部嚙合的面積。較佳地，還可配合由該移行模組3帶動該轉軸61產生Z方向之往復位移，由該轉軸61的第二端61b端面(或該壓抵凸部611)壓抵該傳動齒盤94，使該傳動齒盤94的齒輪941與局部嚙合之齒輪93卡得更緊。

請參照第1、8圖，續由該移行模組3帶動該轉軸61離開該傳動齒盤94的表面，而由該摩擦輪62沿著該盤體912的外緣繞一圈，以依序摩擦該數個齒輪93；其中，由於該摩擦輪62係由摩擦係數較高且具 有彈性之材質製成，因此該摩擦輪62接觸到該齒輪93時，移動中的該摩擦輪62可對所接觸之齒輪93提供一切線方向的推力，以推動該齒輪93相對於對應之梢件914轉動。如此一來，在該摩擦輪62依序帶動該數個齒輪93轉動後，該傳動齒盤94的齒輪941即可順勢進入該數個齒輪93之間的空間，並同時與該數個齒輪93嚙合。

請參照第1、9圖，該傳動齒盤94的齒輪941同時與該數個齒輪93穩固嚙合後，該移行模組3可帶動該轉軸61移至該傳動齒盤94的上方，並由該轉軸61的第二端61b端面(或該壓抵凸部611)抵接該傳動齒盤94。續由該移行模組3帶動該轉軸61產生Z方向的位移，及同時由該升降組件22帶動該主傳動盤組91的軸部913及盤體912產生同步的下降。在下降的過程中，若組裝在該盤體912的數個齒輪93無法剛好與該內齒輪92嚙合，該主傳動盤組91的盤體912則無法順利地下降，而會卡在該內齒輪92的端面處；此時，設於該轉軸61的感測器63可感測到該轉軸61的軸向受力增加，使該轉軸61受控制而產生軸向轉動，連動該傳動齒盤94的齒輪941轉動，再連動該數個齒輪93同步轉動，直至該數個齒輪93能與該內齒輪92嚙合為止。另一方面，該轉軸61受控制而產生軸向轉動時，該升降組件22將停止帶動該主傳動盤組91的軸部913及盤體912下降。

請參照第1、10圖，該數個齒輪93能與該內齒輪92嚙合時，該感測器63將感測到該轉軸61的軸向受力小於預設值，使該轉軸61受控制而停止軸向轉動；藉由該轉軸61之Z向位移，及恢復該升降組件22帶動該主傳動盤組91的軸部913及盤體912產生同步的下降，使得該層疊式齒輪箱組已組裝完成的一層得以下移至該內齒輪92中，並維持設於該傳動齒盤94另一表面的數個梢件942凸伸超出該內齒輪92的端面，以供組裝另外的數個齒輪(圖未繪示)。如此一來，經反覆進行上述流程，本發明之 層疊式齒輪箱組裝設備即可自動化地完成層疊式齒輪箱之組裝。

綜上所述，本發明之層疊式齒輪箱組裝設備，可自動化地進行層疊式齒輪箱之組裝，僅約一分鐘左右的時間即可完成一個層疊式齒輪箱之組裝，具有提升組裝效率之功效。

本發明之層疊式齒輪箱組裝設備，可藉由自動化的機械設備進行層疊式齒輪箱組之組裝，只要設定好夾具組件夾取層疊式齒輪箱零件的順序，即可準確無誤地選取正確的零件並依序進行組裝，能有效避免發生組裝失誤而需拆卸再重新組裝的情況，具有降低組裝錯誤率以避免影響組裝效率之功效。

雖然本發明已利用上述較佳實施例揭示，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者在不脫離本發明之精神和範圍之內，相對上述實施例進行各種更動與修改仍屬本發明所保護之技術範疇，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

1‧‧‧基座

11‧‧‧底台

12‧‧‧支撐架

2‧‧‧對位模組

21‧‧‧對位平台

211‧‧‧載盤

22‧‧‧升降組件

221‧‧‧連接部

23‧‧‧組裝台

3‧‧‧移行模組

31‧‧‧第一方向平移組件

32‧‧‧第二方向平移組件

33‧‧‧第三方向平移組件

331‧‧‧組裝架

4‧‧‧取像模組

41‧‧‧第一取像器

42‧‧‧第二取像器

5‧‧‧夾具組件

6‧‧‧位置調整組件

61‧‧‧轉軸

611‧‧‧壓抵凸部

62‧‧‧摩擦輪

63‧‧‧感測器

91‧‧‧主傳動盤組

92‧‧‧內齒輪

Claims (8)

1. 一種層疊式齒輪箱組裝設備，包含：一基座；一對位模組，具有設於該基座的一對位平台，該對位平台具有一載盤，該載盤上設有一升降組件及一組裝台，且該組裝台設有一貫穿部；一移行模組，設於該基座；一取像模組，具有一第一取像器及一第二取像器，該第一取像器設於該基座，該第二取像器設於移行模組以由該移行模組帶動至與該組裝台相對；一夾具組件，設於移行模組，以由該移行模組帶動至與該第一取像器相對或與該組裝台相對；及一位置調整組件，具有一轉軸、一摩擦輪及一感測器，該轉軸具有一第一端及一第二端，該轉軸由該第一端可旋轉地設於該移行模組，該摩擦輪結合於該轉軸的第二端，該感測器設於該轉軸，該轉軸可由該移行模組帶動至與該組裝台相對。
2. 如申請專利範圍第1項所述之層疊式齒輪箱組裝設備，其中，該移行模組由一第一方向平移組件設於該基座，一第二方向平移組件可移動地設於該第一方向平移組件，一第三方向平移組件可移動地設於該第二方向平移組件，該第二取像器、該夾具組件及該位置調整組件均設於該第三方向平移組件。
3. 如申請專利範圍第2項所述之層疊式齒輪箱組裝設備，其中，該第三方向平移組件設有一組裝架，該第二取像器、該夾具組件及該轉軸分別組裝於該組裝架。
4. 如申請專利範圍第2項所述之層疊式齒輪箱組裝設備，其中，該 第一方向平移組件、第二方向平移組件及第三方向平移組件所提供的移動方向呈相互正交。
5. 如申請專利範圍第4項所述之層疊式齒輪箱組裝設備，其中，該第二方向平移組件帶動該第三方向平移組件在該組裝台的上方平移，該第一取像器朝上取像，該第二取像器朝下取像。
6. 如申請專利範圍第1~5項中任一項所述之層疊式齒輪箱組裝設備，其中，該摩擦輪結合於該轉軸的第二端的外周面。
7. 如申請專利範圍第6項所述之層疊式齒輪箱組裝設備，其中，該轉軸的第二端端面在中心處設有一壓抵凸部，該壓抵凸部的最大徑寬小於層疊式齒輪箱之內齒輪的內徑。
8. 如申請專利範圍第1~5項中任一項所述之層疊式齒輪箱組裝設備，其中，該升降組件設在該組裝台的內部。