CN109551516A - 具有弹性辅助的关节式机械手臂 - Google Patents

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CN109551516A CN201710884730.6A CN201710884730A CN109551516A CN 109551516 A CN109551516 A CN 109551516A CN 201710884730 A CN201710884730 A CN 201710884730A CN 109551516 A CN109551516 A CN 109551516A
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江智伟
孙书煌
江宏伟
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J19/00—Accessories fitted to manipulators, e.g. for monitoring, for viewing; Safety devices combined with or specially adapted for use in connection with manipulators

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Robotics (AREA)
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Abstract

本发明提供一种具有弹性辅助的关节式机械手臂，包含一座体、一动力装置、一机械手臂本体及一弹性辅助件。该动力装置安装于该座体。该机械手臂本体包含一摆臂，该摆臂受该动力装置驱动而以一转轴为中心旋转。该弹性辅助件包含一拉伸弹簧，该拉伸弹簧围绕该转轴，该拉伸弹簧的一端连接该座体或该动力装置，该拉伸弹簧的另一端连接该摆臂，以提供该摆臂一弹性支撑力。

Description

具有弹性辅助的关节式机械手臂
技术领域
本发明涉及一种机械手臂，尤指具有弹性辅助的关节式机械手臂。
背景技术
随着产业自动化的发展，具有模仿人类手臂功能的机械手臂，逐渐广泛、大量地应用于各产业。
常见的机械手臂的一为关节式机械手臂，型态较贴近人类手臂，相关前案例如有中国台湾新型专利公告第M497586号的“机械手臂的传动结构”。如中国台湾新型M497586的图9A、图9B所示，主要包含一上臂与一下臂枢接处垂直设一齿轮箱，该下臂与一本体座枢接垂直设该齿轮箱，且各该齿轮箱连接固设一动力装置，以驱动该上臂旋转。
但上述关节式机械手臂仅以一端连接于本体座，以致于本体座处的动力装置需承受相当大的力矩，特别是当机械手臂进行倾斜等伸长手臂的动作时，会导致动力装置需要承受更大的力矩，而容易造成动力装置受损、晃动。
目前有业者研发如美国发明专利编号第5402690号的“Robot”，如5402690的图1所示，于座体与摆臂之间连接有弹簧，而可凭借弹簧的张力抵消力矩，从而可减轻马达的负荷。但此前案的弹簧设置方式较占空间，且须预留较大的空间来避免其他元件受弹簧的作动所影响，而不利产品的微型化。
发明内容
爰此，本发明人为提升关节式机械手臂的效能，且具有更佳的结构设计，而提出一种具有弹性辅助的关节式机械手臂。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种具有弹性辅助的关节式机械手臂，其特征是包含：
一座体；
一动力装置，安装于该座体；
一机械手臂本体，包含一摆臂，该摆臂包含一连接端部及相对该连接端部的一活动端部，该连接端部连接该动力装置，以受该动力装置驱动而使该摆臂相对该座体以一转轴为中心旋转，使该活动端部往上或往下摆动；及
一弹性辅助件，包含一拉伸弹簧，该拉伸弹簧围绕该转轴，该拉伸弹簧的一端连接该座体或该动力装置，该拉伸弹簧的另一端连接该摆臂，以提供该摆臂一弹性支撑力。
进一步，该座体包含一固定片，该固定片延伸至对应该摆臂的连接端部，该固定片上有一第一固定部；该摆臂的连接端部上有一第二固定部，该第二固定部对应该第一固定部，该拉伸弹簧的该一端连接该第一固定部，该拉伸弹簧的该另一端连接该第二固定部。
进一步，该拉伸弹簧的该一端有一卡勾，以凭借一第一固定件固定地连接于该第一固定部。
进一步，该第一固定件包含一螺锁件，该螺锁件穿过该卡勾且抵于该卡勾。
进一步，该拉伸弹簧的该另一端有另一卡勾，以凭借一第二固定件固定地连接于该第二固定部。
进一步，该第二固定件包含一螺锁件，该螺锁件穿过该另一卡勾且抵于该另一卡勾。
进一步，该机械手臂本体更包含一支臂座、一支臂及一万向头，该支臂座枢设于该摆臂的活动端部，该支臂枢设于该支臂座，该万向头安装于该支臂。
进一步，该摆臂包含围绕该连接端部的一端缘，该拉伸弹簧绕设于该端缘。
进一步，该转轴实质上位于水平面上
根据上述技术特征可达成以下功效：
1.弹性辅助件可在摆臂的枢转位移过程中提供弹性支撑力，以减轻摆臂作动导致的负荷变动对动力装置的影响。
2.由于拉伸弹簧是位于或对应于摆臂的连接端部，因此可避免拉伸弹簧占据过多空间，有助于关节式机械手臂的微型化。
3.由于是采用拉伸弹簧，因此可依循虎克定律提供与外力成正比的拉伸变形，在摆臂的枢转位移过程中可提供有效、稳定的弹性支撑力。
4.凭借螺锁件固定拉伸弹簧，而可方便组装、替换拉伸弹簧，增进产品使用的灵活性。
附图说明
图1是本发明实施例的立体外观示意图。
图2是本发明实施例的局部立体分解示意图。
图3是本发明实施例的侧视示意图。
图4是本发明实施例的侧视暨作动示意图一。
图5是本发明实施例的侧视暨作动示意图二。
图6是本发明实施例的侧视暨局部放大示意图。
附图标记说明：1-座体；11-固定片；111-第一固定部；2-动力装置；3-机械手臂本体；31-摆臂；311-连接端部；3111-第二固定部；312-端缘；313-活动端部；32-支臂座；33-支臂；34-万向头；4-弹性辅助件；41-拉伸弹簧；411-一端；412-另一端；413、414-卡勾；415-第一固定件；416-第二固定件；415a、416a-螺锁件；F-弹性支撑力；P-转轴。
具体实施方式
综合上述技术特征，本发明具有弹性辅助的关节式机械手臂的主要功效将可于下述实施例清楚呈现。
请先参阅图1，揭示本发明实施例具有弹性辅助的关节式机械手臂，包含：一座体1、一动力装置2、一机械手臂本体3及一弹性辅助件4。该动力装置2安装于该座体1，详细而言，可包含马达、减速机构、动力传递组件、控制模块、电力***等，惟此为所属领域者所熟知者，故于此不再予以详述。
复请参阅图2及图3，该机械手臂本体3包含一摆臂31，该摆臂31包含一连接端部311、围绕该连接端部311的一端缘312、及相对该连接端部311的一活动端部313，该连接端部311连接该动力装置2，而使该摆臂31相对该座体1以一转轴P为中心旋转，而使该活动端部313相对该座体1往上或往下摆动，于此该转轴P可实质上位于水平面上，因此可使该活动端部313在对应垂直高度的方向上位移。于本实施例中，该机械手臂本体3更包含一支臂座32、一支臂33及一万向头34，该支臂座32枢设于该摆臂31的活动端部313，该支臂33枢设于该支臂座32，该万向头34安装于该支臂33，以构成多关节型态，而可提供更多样的动作，惟该机械手臂本体3型态仅为例示，并不以此为限。
复请参阅图2及图3，该弹性辅助件4包含一拉伸弹簧41，该拉伸弹簧41围绕该转轴P，而可避免该拉伸弹簧41占据过多空间，有助于关节式机械手臂的微型化。于本实施例中，该拉伸弹簧41可直接绕设于该端缘312，而方便组装。该拉伸弹簧41的一端411于本实施例是连接该座体1，但并不以此为限，也可连接该动力装置2的一部分(例如外壳等)，该拉伸弹簧41的另一端412连接该摆臂31，以提供该摆臂31一弹性支撑力。
复请参阅图1搭配图3，详细而言，该座体1可包含一固定片11，该固定片11延伸至对应该摆臂31的连接端部311，该固定片11上有一第一固定部111。复请参阅图2搭配图3，该摆臂31的连接端部311上有一第二固定部3111、例如螺孔，该第二固定部3111对应该第一固定部1111，该拉伸弹簧41的该一端411连接该第一固定部111，该拉伸弹簧41的该另一端412连接该第二固定部3111。
复请参阅图2及图3，于本实施例中，该拉伸弹簧的该一端411及该另一端412可都有一卡勾413、414，以分别凭借一第一固定件415及一第二固定件416固定地连接于该第一固定部111及该第二固定部3111，但型态并不以前述卡勾413、414为限，也可为扣孔、扣环、嵌块等固定构造。该第一固定件415及该第二固定件416都包含一螺锁件415a、416a，前述螺锁件415a、416a分别穿过前述卡勾413、414且抵于前述卡勾413、414，以方便凭借螺锁方式组装、拆换前述拉伸弹簧41。
续请参阅图4及图5，当该机械手臂本体3中摆臂31的连接端部311受该动力装置2驱动，而使该摆臂31的活动端部313相对该座体1往下摆动时，将拉伸该弹性辅助件4的拉伸弹簧41，使该拉伸弹簧41可提供该摆臂31一弹性支撑力F(如图6所示)，可减轻该摆臂31作动导致的负荷变动对前述动力装置2的影响。再者，由于是采用拉伸弹簧41，因此大致上可依循虎克定律提供与外力成正比的拉伸变形，在该摆臂31的枢转位移过程中可提供有效、稳定的弹性支撑力。
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 (9)

1.一种具有弹性辅助的关节式机械手臂，其特征是包含：
一座体；
一动力装置，安装于该座体；
一机械手臂本体，包含一摆臂，该摆臂包含一连接端部及相对该连接端部的一活动端部，该连接端部连接该动力装置，以受该动力装置驱动而使该摆臂相对该座体以一转轴为中心旋转，使该活动端部往上或往下摆动；及
一弹性辅助件，包含一拉伸弹簧，该拉伸弹簧围绕该转轴，该拉伸弹簧的一端连接该座体或该动力装置，该拉伸弹簧的另一端连接该摆臂，以提供该摆臂一弹性支撑力。
2.根据权利要求1所述的具有弹性辅助的关节式机械手臂，其特征在于，该座体包含一固定片，该固定片延伸至对应该摆臂的连接端部，该固定片上有一第一固定部；该摆臂的连接端部上有一第二固定部，该第二固定部对应该第一固定部，该拉伸弹簧的该一端连接该第一固定部，该拉伸弹簧的该另一端连接该第二固定部。
3.根据权利要求2所述的具有弹性辅助的关节式机械手臂，其特征在于，该拉伸弹簧的该一端有一卡勾，以凭借一第一固定件固定地连接于该第一固定部。
4.根据权利要求3所述的具有弹性辅助的关节式机械手臂，其特征在于，该第一固定件包含一螺锁件，该螺锁件穿过该卡勾且抵于该卡勾。
5.根据权利要求4所述的具有弹性辅助的关节式机械手臂，其特征在于，该拉伸弹簧的该另一端有另一卡勾，以凭借一第二固定件固定地连接于该第二固定部。
6.根据权利要求5所述的具有弹性辅助的关节式机械手臂，其特征在于，该第二固定件包含一螺锁件，该螺锁件穿过该另一卡勾且抵于该另一卡勾。
7.根据权利要求1所述的具有弹性辅助的关节式机械手臂，其特征在于，该机械手臂本体更包含一支臂座、一支臂及一万向头，该支臂座枢设于该摆臂的活动端部，该支臂枢设于该支臂座，该万向头安装于该支臂。
8.根据权利要求1所述的具有弹性辅助的关节式机械手臂，其特征在于，该摆臂包含围绕该连接端部的一端缘，该拉伸弹簧绕设于该端缘。
9.根据权利要求1所述的具有弹性辅助的关节式机械手臂，其特征在于，该转轴实质上位于水平面上。
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