TWI775054B - 轉向驅動裝置 - Google Patents

Abstract

本發明係提供一種轉向驅動裝置，包括定向馬達、分別設置於定向馬達上下方之輪轂馬達模組及驅動裝置，其中該定向馬達包含旋轉軸，並於輪轂馬達模組包含固定座及中心繞著一水平固定軸轉動之滾輪，且供固定軸裝設之固定座底部為結合於旋轉軸上，而驅動裝置包含電性連接於定向馬達與輪轂馬達模組上之控制模組，當控制模組發出一控制訊號分別傳送至定向馬達及輪轂馬達模組時，其旋轉軸便會帶動輪轂馬達模組之固定座水平轉向至預設角度位置，並驅動滾輪垂直轉動來帶動其上方物品朝預定方向前進，且因定向馬達只有在對輪轂馬達模組轉向時才作動，也不需配合其他複雜機構進行轉向，所以不易造成馬達或機構損壞，具有結構簡單及成本低廉之功效。

Description

轉向驅動裝置

本發明係提供一種轉向驅動裝置，尤指應用於輸送設備中輸送平台的分歧點物品分揀使用之轉向驅動裝置。

按，現今輸送設備所使用之分揀系統，為位於物品輸送平台之轉向處或分歧點位置，可將物品按指定的路徑導引輸送至預定位置或快速分揀，主要可大致區分為強制轉向分揀、連動滾輪分揀及差速滾輪分揀等三種方式，其中：

第一種強制轉向分揀之方式傳統為透過輸送平台將物品運送至分歧點時，再利用偏擺板將物品強制導入所欲行進輸送平台之方向，此種方式在現今無人工廠利用自動化生產的時代不易使用，茲因此種方式之物品與輸送平台側面會產生碰撞，一般使用於如行李箱、包裝箱等輸送設備，因此，這種分揀系統之方式僅僅是運用於不怕被永久性破壞或不會損壞之物品上使用，且當前後物品卡在輸送平台轉彎處時，便會使運作中之輸送設備卡住而無法動作而停擺，甚至會發生輸送設備或物品之損壞，進而造成重大損失，所以可以了解如果在無人工廠中，如果機器停擺而無法使用時，便會造成有形或無形資源之嚴重損失，相關技術內容可參閱如中華民國專利公告第166192、190741號。

第二種連動滾輪分揀之方式，此種輸送設備之分揀系統為設有多排連動滾輪模組，每一連動滾輪模組，為利用複雜的連桿結構方式來拉動各個滾輪模組水平旋轉且同時朝不同角度偏擺，而相鄰連動的滾輪模組間位置皆設有通過馬達皮帶來帶動之複數傳動軸，並以傳動軸之外表面抵持於相鄰連動的滾輪模組滾輪之間，當物品位於輸送平台之轉向處或分歧點時，便會接觸滾輪模組產生轉向，並以傳動軸連動相鄰滾輪模組間之各滾輪旋轉來帶動物品移動，而使物品在輸送平台上朝向分歧處之特定輸送方向前進，所以可以了解，第二種方式連動滾輪分揀如果使用於輸送設備之分岐路徑角度過大或接近於90度時，便會因傳動軸同時接觸相鄰連動的滾輪而無法旋轉到過大角度，所以此種連動滾輪分揀之方式便會受到轉向角度的限制而無法使用，也會造成輸送設備需要更大的設置空間來解決此類問題，此外，其整體結構設計複雜度相當高，當使用在不同形式或分岐路徑數目不同的輸送設備時，必須重新設計所有滾輪模組的動作結構及連動型態，其驅動控制程式繁雜不精簡，且整體維修困難、不易裝配、成本也較高且無法模組共用，相關技術內容可參閱如中華民國專利公告第434174號。

第三種差速滾輪分揀之方法，每一模組為利用三組滾輪組件通過馬達各別帶動形成人字形配置的滾輪產生差速運動，即利用三個不同方向的動力滾輪以不同方向及速度呈垂直滾動狀態，便使物品自身產生水平轉向且同時朝向不同方向前進，進而使物品在輸送平台上朝向特定之分歧方向前進，此種方式在輸送平台運送到分岐點處，其每一組差速滾輪必須依照物品的重量、摩擦力係數、形狀大小等變異因素來決定差速滾輪 轉動速度匹配之狀態，如果物品過於笨重時運送速度較慢，所以可以了解第三種方式因為差速滾輪單一模組無法水平轉向，導致動作的時間較長，輸送速度變慢，不利於大量快速生產之輸送設備使用，其整體結構複雜且驅動控制程式繁複不精簡，在不同輸送設備上使用時，差速滾輪必須要不斷依據實際狀況做出正轉或逆轉之動作，不僅較容易造成損壞、維護成本高且適用範圍也較小，相關技術內容可參閱如美國專利公告第US5374879A號。

然而，可以了解上述三種輸送設備之分揀系統方式在輸送之物品不同時，便需要針對每一次輸送之物品路徑規劃上做極為精確之控制與調整設計，但在現今講究簡單且快速之無人化生產模式下，必須符合簡單、確實、快速、維修容易及不易損壞之特性，同時需具備成本低廉之要求，方可符合現今無人化之自動生產需求，也不易造成物品及輸送設備或機器之損害，是以，在無人工廠利用自動化生產的時代，業者要如何設計出能簡單適用於不同輸送設備的分揀系統結構，或在極短的時間內完成分揀系統相關維修、保養或更換等作業，也是此行業者長久以來欲改善之重要課題及問題所在。

故，發明人有鑑於上述缺失，乃搜集相關資料，經由多方的評估及考量，並以從事於此行業累積之多年經驗，持續的試作與修改，始設計出此種轉向驅動裝置的發明專利誕生。

本發明之主要目的乃在於轉向驅動裝置之定向馬達上下方為分別設置有輪轂馬達模組及驅動裝置，當驅動裝置發出一控制訊號分別 傳送至定向馬達及輪轂馬達模組時，定向馬達之旋轉軸便會帶動上方輪轂馬達模組之固定座水平轉向至預設角度位置，而輪轂馬達模組則驅動滾輪垂直轉動，便可帶動滾輪上方之物品朝預定方向前進，所以轉向驅動裝置單一模組化設計，可使用定向馬達帶動輪轂馬達模組水平轉向，而輪轂馬達模組則驅動滾輪垂直轉動來運送物品，並達到結構簡單、整體組裝空間小且成本低廉之功效。

1:定向馬達

11:旋轉軸

111:軸心防脫件

112:穿孔

12:基座

121:通孔

2:輪轂馬達模組

21:固定座

210:固定孔

211:底板

212:側板

2121:定位孔

213:軸心鎖定件

214:固定片

215:開孔

22:滾輪

221:固定軸

222:穿孔

23:防塵蓋

231:透孔

3:驅動裝置

31:馬達控制盒

32:控制模組

4:快拆馬達外罩

40:容置孔

41:開口

[第1圖]係本發明較佳實施例之立體外觀圖。

[第2圖]係本發明較佳實施例之立體分解圖。

[第3圖]係本發明較佳實施例另一視角之立體分解圖。

[第4圖]係本發明較佳實施例輪轂馬達模組之立體分解圖。

[第5圖]係本發明第4圖另一視角之立體分解圖。

[第6圖]係本發明較佳實施例之側視剖面圖。

[第7圖]係本發明另一較佳實施例之立體外觀圖。

[第8圖]係本發明另一較佳實施例之立體分解圖。

[第9圖]係本發明另一較佳實施例另一視角之立體分解圖。

[第10圖]係本發明另一較佳實施例輪轂馬達模組之立體分解圖。

為達成上述目的及功效，本發明所採用之技術手段及其構造，茲繪圖就本發明之較佳實施例詳加說明其構造與功能如下，俾利完全瞭解。

請參閱第1至6圖所示，係分別為本發明較佳實施例之立體外觀圖、立體分解圖、另一視角之立體分解圖、輪轂馬達模組之立體分解圖、第4圖另一視角之立體分解圖及較佳實施例之側視剖面圖，由圖中可清楚看出，本發明之轉向驅動裝置包括一定向馬達1、分別設置於定向馬達1上下方之輪轂馬達(Wheel Hub Motor)模組2及用以驅動定向馬達1與輪轂馬達模組2作動之驅動裝置3，其中：

該定向馬達1包含有一垂直可轉動之旋轉軸11，並於定向馬達1之外殼底部結合有矩形之基座12，且基座12中央設有通孔121，而旋轉軸11下方延伸出外殼之一端為穿過該通孔121，並與一軸心防脫件111結合，使旋轉軸11轉動時不會脫出，其中該定向馬達1可以是伺服馬達、步進馬達或其他可定位旋轉角度之馬達使用，且定向馬達1之旋轉軸11係轉子結構，而定子結構係與外殼之托架或端板相接使旋轉軸11可產生轉動的部分，又旋轉軸11可為一中空之轉軸，並於旋轉軸11下方設有供控制電路連接的纜線穿過再引出至轉軸外部之穿孔112，至於馬達驅動控制及檢知的方式與功能〔如可運用多顆Hall IC或感測器控制電路達到正轉、反轉、歸零控制(原點)與步進至指定點後激磁固定等〕，以及可保護馬達之緩衝啟動、緩衝停止、過載保護、限電流保護、警報與急停功能等，均為本領域一般業者公知常識及可選用之先前技術，其詳細構成不另加說明，是以，凡其他未脫離本發明所揭示之技藝精神下所完成之均等變化與修飾變更，均應包含於本發明所涵蓋之專利範圍中。

該輪轂馬達模組2係設置於定向馬達1之外殼上方並包含 有一固定座21、至少一個中心繞著一水平固定軸221轉動之滾輪22及結合於固定座21上方之防塵蓋23，且該滾輪22與固定軸221較佳實施為一輪轂馬達，在本實施例中使用之輪轂馬達為習知技術，其中該輪轂馬達之滾輪22係與外殼相接之轉子結構，而滾輪22中心圍繞之固定軸221則為二端裝設於固定座21上提供滾輪22產生轉動之定子結構，且該固定軸221亦可為一中空之轉軸，並於固定軸221一側設有供控制電路連接的纜線穿過再引出至轉軸外部之穿孔222。

而輪轂馬達模組2之外轉子(轉子在外圈)作動方式則是與上述定向馬達1之內轉子(轉子在內圈)作動方式相反，至於輪轂馬達驅動控制及檢知的方式與功能(如可運用多顆Hall IC或感測器控制電路達到正轉、反轉、停止、速控)，以及可保護馬達之緩衝啟動、緩衝停止、過載保護、限電流保護、警報與急停功能等，均為本領域一般業者通常知識及可選用之習知技術。

此外，輪轂馬達一般業界亦有稱之為輪內馬達(In-wheel Motor)的名稱使用，其詳細構成不另加說明，是以，凡其他未脫離本發明所揭示之技藝精神下所完成之均等變化與修飾變更，均應包含於本發明所涵蓋之專利範圍中。

如第4、5圖所示，該固定座21下方為具有一底板211，並於該底板211中央設有結合於旋轉軸11上之固定孔210，且該底板211二側向上延伸之側板212上方分別具有定位孔2121、軸心鎖定件213及頂端邊緣折彎之固定片214，再於側板212之定位孔2121下方設有供輪轂馬達的纜線穿過之開孔215，而滾輪22 中心圍繞之固定軸221二端則可通過軸心鎖定件213分別裝設於定位孔2121處，並使滾輪22上方外表面相較於側板212頂端為高，以供滾輪22露出來帶動其上方通過之物品移動，又防塵蓋23為通過固定片214結合於固定座21上方，並於防塵蓋23表面上設有供滾輪22外表面露出之透孔231，且該防塵蓋23亦可為罩覆於固定座21外側並供滾輪22部分露出之結構設計，也可省略該防塵蓋23結構，或與固定座21結合設計成為一體，此種簡易之修飾及其等效結構變化，仍應包含於本發明所涵蓋之專利範圍內。

該驅動裝置3係設置於定向馬達1下方並包含有一結合於基座12底部之馬達控制盒31，以及安裝於馬達控制盒31內部可為一直流(DC)無刷馬達驅動板或控制器之控制模組32，並將控制模組32通過自旋轉軸11、固定軸221內部引出之纜線電性連接於定向馬達1、輪轂馬達模組2之控制電路上，便可藉由驅動裝置3與外部電源連接來進行供電，以及控制旋轉軸11與滾輪22轉動。

如第2、3圖所示，上述之定向馬達1與輪轂馬達模組2外側為套設有中空矩形之快拆馬達外罩4，並於快拆馬達外罩4上方設有供防塵蓋23露出之容置孔40，且該快拆馬達外罩4下方設有結合於基座12頂部之開口41。

由於定向馬達1之旋轉軸11為固定在輪轂馬達模組2位於固定座21底板211之固定孔210處，並於二側板212之間安裝有滾輪22之固定軸221，且該固定座21上方結合有防塵蓋23，使滾輪22外表面為部分露出於透孔231上方，而定向馬達1與驅動裝置 3則可通過纜線電性連接於驅動裝置3之控制模組32上，所以本發明轉向驅動裝置之定向馬達1可帶動輪轂馬達模組2作轉向使用，並由輪轂馬達模組2驅動滾輪22垂直轉動來帶動輸送平台上之物品前進，且轉向驅動裝置亦可進一步模組化安裝於輸送設備或分揀系統，提供更多的應用。

當本發明於使用時，可由輸送平台之輸送帶或滾輪等運送物品依序前進，並在物品已進入或還沒進入到轉向驅動裝置時，驅動裝置3之控制模組32便會發出一控制訊號，通過纜線分別傳送至定向馬達1及輪轂馬達模組2上，當定向馬達1之控制電路接收到該控制訊號之旋轉角度資訊後，便會驅動旋轉軸11帶動固定座21使輪轂馬達模組2可隨之穩定的水平轉向至預設角度位置，包含從原點(即0度，直行方向)向左或向右旋轉(即-180~+180度)，而輪轂馬達模組2之控制電路接收到該控制訊號後，則會驅動滾輪22垂直轉動來帶動位於滾輪22上之物品朝預定方向前進，並於輸送平台上亦可設置有多組轉向驅動裝置，以供每一組轉向驅動裝置並排形成預定形狀之陣列模組後，便可在輸送平台之轉向處或分歧點上輸送物品，此種每一組轉向驅動裝置之定向馬達1皆可通過旋轉軸11來將輪轂馬達模組2單獨轉向至預設角度位置，不但可使旋轉角度不受限制，並可利用輪轂馬達模組2驅動滾輪22直接出力來將物品導正且快速朝所欲輸送的預定方向前進。

此外，上述之定向馬達1與輪轂馬達模組2較佳實施為通過纜線分別電性連接於驅動裝置3之控制模組32上，但並不以此為限，亦可在輪轂馬達模組2之旋轉軸11下方設有供纜線連接之第一連接端，並於馬達控制盒31上設有第二連接端，且該第一連接端與第二連接端可 為對應之插針型插頭、插座連接器直接作對接或拆卸，進而使定向馬達1、輪轂馬達模組2與驅動裝置3形成一可活動拆卸的電性連接，亦可利用排線連接器或一般電路板金手指設計的方式，直接***馬達驅動板或控制器上對配之連接器內形成電性連接，也可通過防呆定位機構輔以對接的過程中具有防呆定位之效果，此種簡易之修飾及其等效結構變化，仍應包含於本發明所涵蓋之專利範圍內。

請搭配參閱第7至10圖所示，係分別為本發明另一較佳實施例之立體外觀圖、立體分解圖、另一視角之立體分解圖及輪轂馬達模組之立體分解圖，由圖中可清楚看出，本發明之輪轂馬達模組2還包含有另一個繞著一水平固定軸221轉動之滾輪22，並使二滾輪22中心圍繞之固定軸221二端分別裝設於固定座21二側板212上對應之定位孔2121處，且二滾輪22外表面分別部分露出於防塵蓋23之透孔231上方同步轉動，以帶動其上方之物品移動，此種簡易之修飾及其等效結構變化，仍應包含於本發明所涵蓋之專利範圍內。

是以，本發明之轉向驅動裝置可利用定向馬達1接收驅動裝置3所發出控制訊號之旋轉角度資訊，並由旋轉軸11帶動固定座21使輪轂馬達模組2可水平轉向至預設角度位置，且因定向馬達1只有在欲對輪轂馬達模組2轉向時才作動，馬達使用頻率較少及可旋轉至指定的角度位置而不需配合其他複雜機構進行轉向，所以不易造成馬達或機構損壞，從而延長整體之使用壽命，此種轉向驅動裝置單一模組化設計，亦可方便現場操作者快速拆裝，並使生產線之組裝或維修的停機時間可大幅縮短，實具有結構簡單、整體組裝空間小且成本低廉之功效。

此外，定向馬達1上方設置之輪轂馬達模組2具有轉速低、轉矩大與效率高之優勢，並於接收驅動裝置3發出之控制訊號可驅動滾輪22直接出力來將物品導正且快速朝預定方向前進，而轉向驅動裝置應用在不同的輸送設備上使用時，亦可將多組轉向驅動裝置一起並排設置於輸送平台上形成具有不同數目或預定形狀之陣列、幾何排列組合等狀態，以利於配合不同輸送平台所具備之形狀、角度或路徑(如轉向處或分歧點等)使用，更具適用性廣泛之效果。

上述詳細說明為針對本發明一種較佳之可行實施例說明而已，惟該實施例並非用以限定本發明之申請專利範圍，凡其他未脫離本發明所揭示之技藝精神下所完成之均等變化與修飾變更，均應包含於本發明所涵蓋之專利範圍中。

綜上所述，本發明上述之轉向驅動裝置使用時，為確實能達到其功效及目的，故本發明誠為一實用性優異之發明，為符合發明專利之申請要件，爰依法提出申請，盼 審委早日賜准本案，以保障發明人之辛苦發明，倘若 鈞局審委有任何稽疑，請不吝來函指示，發明人定當竭力配合，實感德便。

1:定向馬達

11:旋轉軸

12:基座

121:通孔

2:輪轂馬達模組

21:固定座

210:固定孔

211:底板

212:側板

213:軸心鎖定件

215:開孔

22:滾輪

23:防塵蓋

231:透孔

3:驅動裝置

31:馬達控制盒

4:快拆馬達外罩

40:容置孔

Claims (4)

1. 一種轉向驅動裝置，包括：一定向馬達包含一垂直可轉動之旋轉軸，而該定向馬達底部為結合有基座，並於該基座上設有通孔，且該旋轉軸下方為穿過該通孔再與一軸心防脫件結合；一設置於該定向馬達上方之輪轂馬達模組包含至少一個中心繞著一水平固定軸轉動之滾輪，以及供該固定軸裝設之固定座，且該固定座底部係結合於該旋轉軸，且該輪轂馬達模組之固定座上方為結合有防塵蓋，並於該防塵蓋上設有供該滾輪部分露出之透孔，而該定向馬達與該輪轂馬達模組外側為套設有快拆馬達外罩，且該快拆馬達外罩上方設有供該防塵蓋露出之容置孔，且該快拆馬達外罩下方設有結合於該基座頂部之開口；及一設置於該定向馬達下方之驅動裝置包含一控制模組，並由該控制模組電性連接於該定向馬達與該輪轂馬達模組，用以進行供電及控制該旋轉軸與該滾輪轉動，當該控制模組發出一控制訊號分別傳送至該定向馬達及該輪轂馬達模組時，該定向馬達之旋轉軸會帶動該輪轂馬達模組之固定座水平轉向至預設角度位置，而該輪轂馬達模組則會驅動該滾輪垂直轉動來帶動其上方之一物品朝預定方向前進，而該驅動裝置還包含有一結合於該基座底部之馬達控制盒，並於該馬達控制盒內部安裝有該控制模組。
2. 如請求項1所述之轉向驅動裝置，其中該輪轂馬達模組之固定座下方為具有一底板，並於該底板中央設有結合於該旋轉軸上之固 定孔，且該底板二側向上延伸之側板分別具有定位孔，以供該滾輪中心圍繞之該固定軸二端分別裝設於該定位孔處。
3. 如請求項2所述之轉向驅動裝置，其中該固定軸二端為分別通過一軸心鎖定件裝設於該側板對應之定位孔處。
4. 如請求項2所述之轉向驅動裝置，其中該固定座上方為結合有防塵蓋，並於該防塵蓋上設有供該滾輪部分露出之透孔。

Images