TW201318795A - 機器人臂部件 - Google Patents

Abstract

一種機器人臂部件，包括第一機械臂、第二機械臂、與第一機械臂耦接的第一傳動組件及與第二機械臂固接的第二傳動組件，第一機械臂與第二機械臂轉動連接。第一傳動組件包括第一轉軸、第二轉軸及第三轉軸，其一端分別設有第一錐齒輪、第二錐齒輪及第三錐齒輪。第一轉軸與第二轉軸垂直相接並藉由第一錐齒輪與第二錐齒輪嚙合，第三轉軸與第二轉軸止轉連接。第二傳動組件包括相垂直的傳動軸及錐齒輪軸，其一端都設有錐齒部，藉由錐齒部嚙合，錐齒輪軸與第二機械臂固定連接。傳動軸與錐齒輪軸分別活動地套設於第一轉軸及第二轉軸上。

Description

機器人臂部件

本發明涉及一種機器人結構，尤其涉及一種機器人臂部件。

工業機器人通常包括複數相互轉動連接之機械臂，藉由各機械臂之間之相對運動實現其複數自由度之運動。每二相鄰機械臂之樞接處通常設置有驅動單元，以驅動下一機械臂相對於上一機械臂運動。由於該機器人為多軸機器人，每二相鄰機械臂之樞接處安裝驅動單元，導致多軸機器人之驅動組件分散，使得機械手臂結構複雜，體積龐大，靈活性較差等缺點。

鑒於上述情況，有必要提供一種結構簡單、體積小、靈活性較好之機器人臂部件。

一種機器人臂部件，包括機械臂及裝設於該機械臂內之第一傳動組件與第二傳動組件，該機械臂包括第一機械臂、第二機械臂及第三機械臂，該第二機械臂之二端分別與第一機械臂及第三機械臂轉動連接。該第二傳動組件活動地套設於該第一傳動組件上，該第一傳動組件包括第一轉軸、第二轉軸及第三轉軸，第一轉軸、第二轉軸及第三轉軸之一端分別設有第一錐齒輪、第二錐齒輪及第三錐齒輪，該第一轉軸與第二轉軸垂直相接並藉由第一錐齒輪與第二錐齒輪嚙合於一起，該第三轉軸與該第二轉軸止轉連接。該第二傳動組件包括傳動軸及錐齒輪軸，該傳動軸及錐齒輪軸之一端均設有錐齒部，該傳動軸及錐齒輪軸垂直相接並藉由該傳動軸之錐齒部與該錐齒輪軸之錐齒部嚙合於一起，該錐齒輪軸與該第二機械臂固定連接。該傳動軸與該錐齒輪軸分別活動地套設於該第一轉軸及該第二轉軸上，且第一錐齒輪與第二錐齒輪分別伸出於該傳動軸之錐齒部與該錐齒輪軸之錐齒部。

該機器人臂部件之第一機械臂、第一轉軸及傳動軸均為驅動結構直接驅動之元件，且由於第一轉軸及傳動軸集中設置於第一機械臂內，節省了機器人臂部件之空間，使其結構更為簡單，更為緊湊。另，由於傳動軸及錐齒輪軸垂直相接裝設於第一機械臂內，且錐齒輪軸與該第二機械臂固定連接，從而第二機械臂相對該第一機械臂能夠進行360度旋轉，進而提高機器人臂部件之靈活性。

下面將結合附圖及具體實施方式對本發明之机器人臂部件作進一步詳細說明。

請參閱圖1及圖3，本發明實施方式之機器人臂部件100可應用於六軸工業機器人中。機器人臂部件100包括第一機械臂10、第二機械臂30、第三機械臂50、第一傳動組件70及第二傳動組件80。第二機械臂30之二端分別與第一機械臂10及第三機械臂50轉動連接，第三機械臂50位於機器人之末端，其上可安裝夾具、刀具等執行相應任務。於本實施方式中，第一、二、三機械臂10、30、50分別能繞第一、第二、第三旋轉軸線A、B、C轉動。其中，第一旋轉軸線A垂直於第二旋轉軸線B，第三旋轉軸線C垂直於第二旋轉軸線B並與第一旋轉軸線A相互平行。第一傳動組件70活動地裝設於第一機械臂10及第二機械臂30內，且與第三機械臂50耦接於一起，第二傳動組件80活動地裝設於第一機械臂10內，且與第二機械臂30耦接於一起。

請一併參閱圖2，第一機械臂10及第二機械臂30均呈近似中空L形管狀，其中，第一機械臂10包括主臂11及設於主臂11一端向外彎折延伸之連接端13。連接端13上裝設有一連接座101，其呈中空環狀。第二機械臂30包括基臂31及設於基臂31一端向外彎折延伸之裝設端33。裝設端33上朝向第一機械臂10向外凸設有一肩部331，連接座101活動地套設於肩部331上，從而將第一機械臂10與第二機械臂30轉動連接。連接端13與裝設端33相接，使主臂11與基臂31大致平行，且分別與連接端13及裝設端33垂直。

第三機械臂50為中空圓柱狀，其裝設於第二機械臂30之基臂31上。第三機械臂50上遠離第二機械臂30之一端設有法蘭（圖未示），用以連接夾具或刀具（圖未示）。

第一傳動組件70活動地裝設於第一機械臂10及第二機械臂30內，且與第三機械臂50之法蘭相接。第一傳動組件70包括第一轉軸71，第二轉軸73、第三轉軸75、第四轉軸77、第一齒輪78及第二齒輪79。第一轉軸71、第二轉軸73及第三轉軸75均為中空結構。第一轉軸71裝設於第一機械臂10之主臂11內，其朝向連接端13之一端設有第一錐齒部711，另一端伸出於主臂11。第二轉軸73裝設於連接端13內，其一端對應第一轉軸71上之第一錐齒部711設有第二錐齒部731，另一端凹設有一凹槽733，第一轉軸71與第二轉軸73垂直相接，且藉由第二錐齒部731與第一錐齒部711嚙合於一起。第三轉軸75裝設於第二機械臂30之裝設端33內，其一端對應第二轉軸73之凹槽733凸設有凸起753，另一端設有第三錐齒部751。凹槽733和凸起753相卡合，以將第二轉軸73與第三轉軸75止轉連接。第四轉軸77裝設於第二機械臂30之基臂31內，其一端對應第三轉軸75上之第三錐齒部751設有第四錐齒部771，另一端設有安裝部773。第三轉軸75與第四轉軸77垂直相接，且藉由第三錐齒部751與第四錐齒部771嚙合於一起。第一齒輪78裝設於第二機械臂30之基臂31內，其上對應安裝部773凹設有安裝槽781，以將第四轉軸77與第一齒輪78止轉連接。

第二傳動組件80裝設於第一機械臂10內，並與第二機械臂30相連。第二傳動組件80包括傳動軸81及錐齒輪軸83。傳動軸81及錐齒輪軸83均為中空結構。傳動軸81裝設於第一機械臂10之主臂11內，且活動地套設於第一轉軸71上。傳動軸81朝向連接端13之一端設有錐齒部811，另一端伸出於主臂11。錐齒輪軸83裝設於連接端13內，且活動地套設於第二轉軸73上。錐齒輪軸83上與傳動軸81上之錐齒部811對應設有一錐齒部831，錐齒輪軸83與傳動軸81垂直相接，且藉由錐齒輪軸83之錐齒部831與傳動軸81之錐齒部811嚙合於一起。第一轉軸71之第一錐齒部711與第二轉軸73之第二錐齒部731分別伸出於傳動軸81之錐齒部811與錐齒輪軸83之錐齒部831。錐齒輪軸83與第二機械臂30固定連接，且固定連接處裝設有交叉滾子軸承833，交叉滾子軸承833為第二機械臂30提供支承力。

該機器人臂部件100使用時，其第一機械臂10、第一轉軸71以及傳動軸81與驅動機構（圖未示）相連，當第一機械臂10於驅動機構之驅動下繞第一旋轉軸線A旋轉運動時，第二機械臂30與第三機械臂50被驅動隨同第一機械臂10一起繞第一旋轉軸線A旋轉。當第一轉軸71於驅動機構之驅動下繞第一旋轉軸線A旋轉運動時，與第一轉軸71垂直相接之第二轉軸73帶動第三轉軸75繞第二旋轉軸線B旋轉，同時與第三轉軸75垂直相接之第四轉軸77帶動第一齒輪78及第二齒輪79繞第三旋轉軸線C旋轉。由於第二齒輪79與第三機械臂50固定連接，從而第三機械臂50繞第三旋轉軸線C旋轉，進而第三機械臂50相對第二機械臂30能夠旋轉360度。當傳動軸81於驅動機構之驅動下繞第一旋轉軸線A旋轉運動時，與傳動軸81垂直相接之錐齒輪軸83被驅動繞第二旋轉軸線B旋轉，由於錐齒輪軸83與第二機械臂30固定連接，從而第二機械臂30與第三機械臂50隨同錐齒輪軸83繞第二旋轉軸線B旋轉，進而第二機械臂30與第三機械臂50整體相對第一機械臂10能夠旋轉360度。

本實施方式中之機器人臂部件100之驅動機構直接驅動之元件分別為第一機械臂10、第一轉軸71、傳動軸81，而第一轉軸71及傳動軸81之端部均處於第一機械臂10之端部內，故第一轉軸71與傳動軸81集中設置於第一機械臂10內，從而節省了機器人臂部件100之空間，使其結構更為簡單，更為緊湊。另，藉由第一傳動組件70與第二傳動組件80之組合傳動，使第二機械臂30與第三機械臂50之軸心偏離第一機械臂10之軸心，增大了第二機械臂30與第三機械臂50之運動範圍且提高靈活性，進而使機器人臂部件100能快速靈活地完成複雜工件任務。

另，本領域技術人員還可於本發明精神內做其他變化，當然，這些依據本發明精神所做之變化，都應包含於本發明所要求保護之範圍內。

100．．．機器人臂部件

A．．．第一旋轉軸線

B．．．第二旋轉軸線

C．．．第三旋轉軸線

10．．．第一機械臂

101．．．連接座

11．．．主臂

13．．．連接端

30．．．第二機械臂

31．．．基臂

33．．．裝設端

331．．．肩部

50．．．第三機械臂

70．．．第一傳動組件

71．．．第一轉軸

711．．．第一錐齒部

73．．．第二轉軸

731．．．第二錐齒部

733．．．凹槽

75．．．第三轉軸

751．．．第三錐齒部

753．．．凸起

77．．．第四轉軸

771．．．第四錐齒部

773．．．安裝部

78．．．第一齒輪

781．．．安裝槽

79．．．第二齒輪

80．．．第二傳動組件

81．．．傳動軸

811、831．．．錐齒部

83．．．錐齒輪軸

833．．．交叉滾子軸承

圖1係本發明實施方式之機器人臂部件之立體示意圖。

圖2係圖1所示機器人臂部件之立體分解示意圖。

圖3係圖1所示機器人臂部件沿III-III方向剖切之剖面示意圖。

A．．．第一旋轉軸線

B．．．第二旋轉軸線

C．．．第三旋轉軸線

10．．．第一機械臂

101．．．連接座

30．．．第二機械臂

33．．．裝設端

50．．．第三機械臂

70．．．第一傳動組件

71．．．第一轉軸

711．．．第一錐齒部

73．．．第二轉軸

731．．．第二錐齒部

75．．．第三轉軸

751．．．第三錐齒部

77．．．第四轉軸

771．．．第四錐齒部

78．．．第一齒輪

79．．．第二齒輪

80．．．第二傳動組件

81．．．傳動軸

83．．．錐齒輪軸

831．．．錐齒部

833．．．交叉滾子軸承

Claims (10)

1. 一種機器人臂部件，包括機械臂及裝設於該機械臂內之第一傳動組件與第二傳動組件，該機械臂包括第一機械臂、第二機械臂及第三機械臂，該第二機械臂之二端分別與第一機械臂及第三機械臂轉動連接，其改良在於：該第二傳動組件活動地套設於該第一傳動組件上，該第一傳動組件包括第一轉軸、第二轉軸及第三轉軸，第一轉軸、第二轉軸及第三轉軸之一端分別設有第一錐齒輪、第二錐齒輪及第三錐齒輪，該第一轉軸與第二轉軸垂直相接並藉由第一錐齒輪與第二錐齒輪嚙合於一起；該第三轉軸與該第二轉軸止轉連接；該第二傳動組件包括傳動軸及錐齒輪軸，該傳動軸及錐齒輪軸之一端均設有錐齒部，該傳動軸及錐齒輪軸垂直相接並藉由該傳動軸之錐齒部與該錐齒輪軸之錐齒部嚙合於一起，該錐齒輪軸與該第二機械臂固定連接；該傳動軸與該錐齒輪軸分別活動地套設於該第一轉軸及該第二轉軸上，且第一錐齒輪與第二錐齒輪分別伸出於該傳動軸之錐齒部與該錐齒輪軸之錐齒部。
2. 如申請專利範圍第1項所述之機器人臂部件，其中該第一傳動組件還包括第四轉軸、第一齒輪及第二齒輪，該第三轉軸之一端設有第三錐齒輪，該第四轉軸之一端設有與該第三錐齒輪相應之第四錐齒輪，該第三轉軸與該第四轉軸垂直相接裝設於第二機械臂內並藉由該第三錐齒輪與該第四錐齒輪嚙合於一起；該第一齒輪與該第四轉軸止轉相接裝設於第二機械臂內，該第二齒輪固定裝設於該第三機械臂內且該第二齒輪與該第一齒輪相嚙合於一起。
3. 如申請專利範圍第1項所述之機器人臂部件，其中該第二轉軸上遠離該第二錐齒輪之一端上凹設有一凹槽，該第三轉軸上對應該凹槽凸設有一凸起，該凹槽和該凸起相卡合於一起。
4. 如申請專利範圍第2項所述之機器人臂部件，其中該第四轉軸上遠離第四錐齒輪之一端上設有一安裝部，該第一齒輪上凹設有與該裝設部相對應之安裝槽，該安裝部與該安裝槽相卡合於一起。
5. 如申請專利範圍第1項所述之機器人臂部件，其中該第一傳動軸、第二傳動軸及錐齒輪軸均為中空結構。
6. 如申請專利範圍第1項所述之機器人臂部件，其中該第一機械臂及第二機械臂均為中空L形管狀，第一機械臂包括主臂及設於主臂一端之連接端；該第二機械臂包括基臂及設於基臂一端之裝設端，該連接端與該裝設端相接，使該主臂與該基臂平行。
7. 如申請專利範圍第6項所述之機器人臂部件，其中該第一機械臂之連接端上裝設有一連接座，該連接座為一環狀體。
8. 如申請專利範圍第7項所述之機器人臂部件，其中該第二機械臂之裝設端上朝向該第一機械臂向外凸設有一肩部，該連接座活動地套設於該肩部上。
9. 如申請專利範圍第1項所述之機器人臂部件，其中該傳動軸與第二機械臂相固接，並於其固接處與第二機械臂之間裝設有交叉滾子軸承。
10. 如申請專利範圍第1項所述之機器人臂部件，其中該機器人臂部件還包括驅動機構，該驅動機構與第一機械臂、第一轉軸及傳動軸相接。