CN106272537B - 关节结构 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种关节结构,此关节结构包括一关节中空体,关节中空体具有相对的一第一板及一第二板,第二板设有一贯通孔并相对于贯通孔定义出一轴向方向,且由第一板与第二板的外周缘延轴向方向所定义相互连接的外侧板。藉此,加强关节中空体的结构强度,以达到关节中空体具有不易应力集中及不易脆裂的优点。

Description

关节结构
技术领域
本发明涉及一种机器人或玩具的关节,尤其涉及一种关节结构。
背景技术
3D打印(3D printing)为快速成形技术的一种,其运用粉末状金属或塑料等可粘合材料,通过逐层堆叠累积的方式来构造物体,即「积层制造」。目前,玩具组件、机械零件或人体骨件,皆可使用3D打印快速制成,使3D打印逐渐成为大众普及的技术。
其中,传统玩具或机器人等机械需要相互转动的关节以达到转动动作时,往往会将马达或轴承枢接在一C字状或一U字状块体上,让马达或轴承能够相对于C字状或U字状块体转动,进而使玩具或机器人在上述两者的枢接处产生转动动作。
然而,C字状或U字状块体改由3D打印技术所制成时,则因积层制造的层叠结构会导致C字状或U字状块体有结构强度不足及易脆的问题,若马达或轴承对C字状或U字状块体施力,容易造成C字状或U字状块体有应力集中而发生脆裂情形。
发明内容
本发明的一目的,在于提供一种关节结构,其是利用关节中空体沿着轴向方向延伸有外侧板,由第一板与第二板的外周缘延轴向方向所定义相互连接的外侧板,进而加强关节中空体的结构强度,以达到关节中空体具有不易应力集中及不易脆裂的优点。
为了达成上述的目的,本发明提供一种关节结构,包括:一关节中空体,具有相对的一第一板及一第二板,该第二板设有一贯通孔并相对于该贯通孔定义出一轴向方向,其中该第一板的外周缘沿着该轴向方向延伸有一外侧板,该外侧板连接该第二板的外周缘。
本发明还具有以下功效:
第一、本发明关节结构更包括固置在关节中空体内的一转动件,因转动件容易对贯通孔附近的外侧板施力,故在贯通孔附近的外侧板呈圆形状环板,圆形状环板的外型结构具有受力均匀及不易应力集中的特点,以更提升关节中空体的结构强度。
第二、关节中空体包含相互组接的第一壳体及第二壳体,第一壳体包含第一板及自第一板外周缘延伸有第一外侧板,第二壳体包含第二板及自第二板外周缘延伸有第二外侧板,第二壳体对应第一壳体罩盖,第二外侧板与第一外侧板相互固接并共同组成外侧板,以方便转动件固置在关节中空体内。
以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述,但不作为对本发明的限定。
附图说明
图1本发明关节结构第一实施例的立体分解图;
图2本发明关节结构第一实施例的立体组合图;
图3本发明关节结构第一实施例的剖面示意图;
图4本发明关节结构第二实施例的立体分解图;
图5本发明关节结构第二实施例的立体组合图;
图6本发明关节结构第三实施例的立体分解图;
图7本发明关节结构第三实施例的立体组合图;
图8本发明关节结构第三实施例的使用状态示意图;
图9本发明关节结构第四实施例的立体分解图;
图10本发明关节结构第四实施例的立体组合图;
图11本发明关节结构第五实施例的立体分解图;
图12本发明关节结构第六实施例的立体分解图;
图13本发明关节结构第七实施例的立体分解图;
图14本发明关节结构第一至七实施例的使用状态示意图;
图15本发明关节结构第一至七实施例的另一使用状态示意图;
图16本发明关节结构第八实施例的立体示意图;
图17本发明关节结构第九实施例的立体分解图。
其中,附图标记
10…关节结构
1…关节中空体
11…第一板
111…透空孔
112…第一矩形板
113…第一圆形板
114…分隔板
12…第二板
121…贯通孔
122…第二矩形板
123…第二圆形板
13…外侧板
131…承接部
132…卡块
1321…第一卡块
1322…第二卡块
133…卡槽
1331…第一缺口槽
1332…第二缺口槽
14…第一壳体
141…第一外侧板
1411…突出块
1412…穿线孔
142…固定柱
143…第一固定孔
15…第二壳体
151…第二外侧板
2…转动件
21…转动轴
211…第一穿孔
22…第二固定孔
23…马达
231…电线
24…定位板
3…螺丝
4…连接件
41…第二穿孔
42…环形板
5…固定元件
6…第一组接件
61…第一环圈板
62…凸块
63…第三穿孔
7…第二组接件
71…第二环圈板
72…凹槽
73…第四穿孔
8…第三组接件
d…轴向方向
100…机器人主架
具体实施方式
有关本发明的详细说明及技术内容,将配合附图说明如下,然而所附的附图仅作为说明用途,并非用于局限本发明。
请参考图1至图13所示,本发明提供一种关节结构,此关节结构10主要包括一关节中空体1。
请参考图1至图3所示,本发明关节结构10的第一实施例,此关节中空体1具有相对的一第一板11及一第二板12,第二板12设有一贯通孔121并相对于贯通孔121定义出一轴向方向d,第一板11设有与贯通孔121呈相对配置的一透空孔111,由第一板11与第二板12的外周缘延轴向方向d所定义相互连接的外侧板13。其中,外侧板13为一环形状板体。
详细说明如下,关节中空体1包含相互组接的一第一壳体14及一第二壳体15,第一壳体14包含第一板11及自第一板11外周缘延伸有一第一外侧板141,第二壳体15包含第二板12及自第二板12外周缘延伸有一第二外侧板151,第二壳体15对应第一壳体14罩盖,第二外侧板151与第一外侧板141相互固接并共同组成外侧板13。其中,关节中空体1以3D打印技术所制成,即第一壳体14及第二壳体15分别以3D打印技术所制成。
另外,第一板11与第一外侧板141共同延伸有多个固定柱142,每一固定柱142设有一第一固定孔143,并第一外侧板141延伸有一突出块1411,第二外侧板151套设于突出块1411并与突出块1411相互卡合。
再者,第一板11具有一第一矩形板112及自第一矩形板112顶部延伸有一第一圆形板113,第二板12具有一第二矩形板122及自第二矩形板122顶部延伸有一第二圆形板123,透空孔111自第一圆形板113开设,贯通孔121自第二圆形板123开设。
本发明关节结构10更包括一转动件2,转动件2具有一转动轴21及设有多个第二固定孔22,转动件2固置在关节中空体1内,转动轴21裸露且突出于贯通孔121,且转动轴21设有一第一穿孔211。其中,本实施例的转动件2为一马达23,马达23具有一电线231,第一外侧板141设有供电线231穿设的一穿线孔1412。
本发明关节结构10更包括多个螺丝3,各螺丝3分别穿设并固定于第二固定孔22与各第一固定孔143,而令马达23固定在第一壳体14内部。
本发明关节结构10的组合,其是利用关节中空体1具有相对的第一板11及第二板12,第二板12设有贯通孔121并相对于贯通孔121定义出轴向方向d,并由第一板11与第二板12的外周缘延轴向方向d所定义相互连接的外侧板13。藉此,因关节中空体1由3D打印技术所制成而有结构强度不足及易脆的问题,所以关节中空体1沿着轴向方向d延伸有外侧板13,且外侧板13两端分别与第一板11外周缘及第二板12外周缘所相互连接,此外侧板13能加强关节中空体1的结构强度,使关节中空体1具有不易应力集中及不易脆裂的优点。
另外,第一板11具有第一圆形板113,第二板12具有第二圆形板123,而令在贯通孔121附近的外侧板13呈圆形状环板,转动件2具有裸露且突出于贯通孔121的转动轴21,所以转动件2容易对贯通孔121附近的外侧板13施力,但因贯通孔121附近的外侧板13呈圆形状环板,圆形状环板的外型结构具有受力均匀及不易应力集中的特点,以更提升关节中空体1的结构强度。
再者,关节中空体1包含相互组接的第一壳体14及第二壳体15,第一壳体14包含第一板11及自第一板11外周缘延伸有第一外侧板141,第二壳体15包含第二板12及自第二板12外周缘延伸有第二外侧板151,第二壳体15对应第一壳体14罩盖,第二外侧板151与第一外侧板141相互固接并共同组成外侧板13,以方便转动件2固置在关节中空体1内。
请参考图4至图5所示,本发明关节结构10的第二实施例,第二实施例与第一实施例大致相同,但第二实施例与第一实施例不同之处在于转动件2不以马达为限制。
进一步说明如下,本实施例的转动件2也可为一般枢轴件,转动件2具有一定位板24,转动轴21自定位板24上延伸成型。
另外,转动轴21设有第一穿孔211,数个第二固定孔22分别自定位板24开设,各螺丝3分别穿设并固定于第二固定孔22与各第一固定孔143,而令定位板24固定在第一壳体14内部。
请参考图6至图8所示,是本发明关节结构10的第三实施例,第三实施例与第二实施例大致相同,但第三实施例与第二实施例不同之处在于关节结构10更包括一连接件4及一固定元件5。
其中,本实施例以转动件2为一般枢轴件为例,但本发明转动件2也可为马达,不论转动件2为一般枢轴件或马达,其转动轴21皆设有第一穿孔211。
详细说明如下,连接件4设有一第二穿孔41及于第二穿孔41外围延伸有一环形板42,固定元件5穿设于第一穿孔211与第二穿孔41并固定于第一穿孔211,环形板42穿设于贯通孔121且能够相对于贯通孔121转动,使连接件4固接于机器人主架100时,关节中空体1通过转动轴21能够相对于连接件4转动,即关节中空体1通过转动轴21能够相对于机器人主架100转动。
请参考图9至图10所示,是本发明关节结构10的第四实施例,第四实施例与第一实施例大致相同,但第四实施例与第一实施例不同之处在于贯通孔121的数量为二。
进一步说明如下,第一板11具有一第一矩形板112及自第一矩形板112两端延伸有二第一圆形板113,第二板12具有一第二矩形板122及自第二矩形板122两端延伸有二第二圆形板123,第一板11设有与二贯通孔121呈相对配置的二透空孔111,各透空孔111分别自各第一圆形板113开设,各贯通孔121分别自各第二圆形板123开设。
另外,第一矩形板112中间突伸有一分隔板114,第一板11与至少其一第一外侧板141及分隔板114共同延伸有多个固定柱142,每一固定柱142设有一第一固定孔143。
再者,转动件2的数量为二,每一转动件2设有多个第二固定孔22,各螺丝3分别穿设并固定于各第二固定孔22与各第一固定孔143,使一个关节中空体1能固接有二个转动件2。藉此,单一关节中空体1能固接有二个转动件2,以增加关节结构10的使用方便性及使用广泛性。
请参考图11所示,本发明关节结构10的第五实施例,第五实施例与第一实施例大致相同,但第五实施例与第一实施例不同之处在于关节结构10更包括二固定元件5、一第一组接件6及一第二组接件7。
详细说明如下,第一组接件6延伸有一第一环圈板61、一凸块62及一第三穿孔63,其一固定元件5穿设于第三穿孔63与第一穿孔211并固定于第一穿孔211,第一环圈板61能够穿设连接于贯通孔121且相对于贯通孔121转动,第二组接件7延伸有一第二环圈板71、设有一凹槽72及一第四穿孔73,另一固定元件5穿设于第四穿孔73与第一穿孔211并固定于第一穿孔211,第二环圈板71能够穿设连接于贯通孔121且相对于贯通孔121转动,凸块62能够与凹槽72相互嵌接。藉此,二个关节结构10能够通过第一组接件6及第二组接件7组接再一起并相互转动,使二个关节结构10能通过第一组接件6及第二组接件7而作出二维运动。
此外,如图11所示,第一板11的透空孔111的功用如下,容置在关节中空体1内的转动件2能够突出于透空孔111,使突出于透空孔111的转动件2能与其他元件(例如:第一组接件6或第二组接件7,但不以此为限制)相互锁配或固接。
请参考图12所示,本发明关节结构10的第六实施例,第六实施例与第一实施例大致相同,但第六实施例与第一实施例不同之处在于外侧板13下方具有一承接部131,承接部131延伸有一卡块132。
进一步说明如下,本发明关节结构10更包括一第三组接件8,外侧板13下方具有承接部131,承接部131延伸有卡块132,卡块132包含自第一外侧板141下方延伸的一第一卡块1321及自第二外侧板151下方延伸的一第二卡块1322,第一卡块1321与第二卡块1322共同夹持并卡接于第三组接件8。藉此,承接部131能外接第三组接件8等其他构件。
请参考图13所示,本发明关节结构10的第七实施例,第七实施例与第一实施例大致相同,但第七实施例与第一实施例不同之处在于外侧板13下方具有一承接部131,承接部131设有一卡槽133。
详细说明如下,本发明关节结构10更包括一第三组接件8,外侧板13下方具有承接部131,承接部131设有卡槽133,卡槽133包含自第一外侧板141下方端缘开设的一第一缺口槽1331及自第二外侧板151下方端缘开设的一第二缺口槽1332,承接部131通过第一缺口槽1331与第二缺口槽1332以卡接于第三组接件8。藉此,承接部131能外接第三组接件8等其他构件。请参考图14至图15所示,本发明关节结构10第一至七实施例的使用状态示意图。其中,本发明通过第一至七实施例的元件及结构与机器人主架100组合成一机器人,此机器人通过关节结构10能够相对于机器人主架100转动的功效,使机器人产生步行或爬行等动作。
请参考图16所示,本发明关节结构10的第八实施例,第八实施例与第一实施例大致相同,但第八实施例与第一实施例不同之处在于第一板11、第二板12及外侧板13相互以一体成型方式所构成。
进一步说明如下,第八实施例的关节中空体1为第一板11、第二板12及外侧板13相互以一体成型方式所构成,与图1的第一实施例中关节中空体1包含相互组接的第一壳体14及第二壳体15明显不同。因此,第一板11、第二板12及外侧板13的成型方式,其可是实际情况为第一实施例的成型方式或第八实施例的成型方式。
此外,不论第一板11、第二板12及外侧板13的成型方式为第一实施例或第八实施,其外侧板13两端皆分别与第一板11外周缘及第二板12外周缘一体成型,进而加强关节中空体10的结构强度,以达到关节中空体10具有不易应力集中及不易脆裂的优点。
请参考图17所示,本发明关节结构10的第九实施例,第九实施例与第一实施例大致相同,但第九实施例与第一实施例不同之处在于外侧板13为一半环状板体。
详细说明如下,如图1所示,外侧板13可为环形状板体而成一封闭环状板体;或者,如图17所示,外侧板13也为半环状板体而成一非封闭环状板体。
此外,如图17所示,外侧板13为非封闭状板体,第一板11与第一外侧板141共同延伸有数个固定柱142,每一固定柱142设有第一固定孔143,转动件2设有数个第二固定孔22,各螺丝3分别穿设并固定于第二固定孔22与各第一固定孔143,而令转动件2固定在第一壳体14内部。
其中,其二固定柱142设置在第一外侧板141的两端末端,所以转动件2固接于固定柱142时,第一外侧板141的两端末端会被转动件2所拘束,进而避免第一外侧板141的两端因受外力而向外张开或向内缩入,以达到固定柱142具有加强第一外侧板141的结构强度的特点。
综上所述,本发明的关节结构是由第一板11与第二板12的外周缘延轴向方向d所定义相互连接的外侧板13,外侧板13可包括但不限于一体成型或相互分离的第一侧板141及第二侧板151,以解决3D打印中因积层结构强度不足的问题,且通过将转动件2固接并拘束外侧板13,使外侧板13无局限于封闭环状板体。
当然,本发明还可有其它多种实施例,在不背离本发明精神及其实质的情况下,熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形,但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (23)

1.一种关节结构,其特征在于,包括:
一关节中空体,具有相对的一第一板及一第二板,该第二板设有一贯通孔并相对于该贯通孔定义出一轴向方向,其中该第一板的外周缘沿着该轴向方向延伸有一外侧板,该外侧板连接该第二板的外周缘,该关节中空体包含相互组接的一第一壳体及一第二壳体,该第一壳体包含该第一板及自该第一板外周缘延伸有一第一外侧板,该第二壳体包含该第二板及自该第二板外周缘延伸有一第二外侧板,该第一板与该第一外侧板共同延伸有多个固定柱,每一该固定柱设有一第一固定孔;以及
一转动件,固置在该关节中空体内,该转动件设有多个第二固定孔,各该第二固定孔的位置对应各该第一固定孔的位置设置。
2.根据权利要求1所述的关节结构,其特征在于,该转动件具有一转动轴,该转动轴裸露且突出于该贯通孔。
3.根据权利要求2所述的关节结构,其特征在于,该第二壳体对应该第一壳体罩盖,该第二外侧板与该第一外侧板相互固接并共同组成该外侧板。
4.根据权利要求3所述的关节结构,其特征在于,更包括多个螺丝,该些螺丝分别穿设并固定于该第二固定孔与该些第一固定孔。
5.根据权利要求3所述的关节结构,其特征在于,该第一外侧板延伸有一突出块,该第二外侧板套设于该突出块并与该突出块相互卡合。
6.根据权利要求3所述的关节结构,其特征在于,该第一板设有与该贯通孔呈相对配置的一透空孔。
7.根据权利要求6所述的关节结构,其特征在于,该第一板具有一第一矩形板及自该第一矩形板顶部延伸有一第一圆形板,该第二板具有一第二矩形板及自该第二矩形板顶部延伸有一第二圆形板,该透空孔自该第一圆形板开设,该贯通孔自该第二圆形板开设。
8.根据权利要求3所述的关节结构,其特征在于,贯通孔的数量为二,该第一板设有与该二贯通孔呈相对配置的二透空孔。
9.根据权利要求8所述的关节结构,其特征在于,该第一板具有一第一矩形板及自该第一矩形板两端延伸有二第一圆形板,该第二板具有一第二矩形板及自该第二矩形板两端延伸有二第二圆形板,各该透空孔分别自各该第一圆形板开设,各该贯通孔分别自各该第二圆形板开设。
10.根据权利要求9所述的关节结构,其特征在于,更包括多个螺丝,该第一矩形板中间突伸有一分隔板,该第一板与至少其一该第一外侧板及该分隔板共同延伸有多个固定柱,每一该固定柱设有一第一固定孔,转动件的数量为二,每一该转动件设有多个第二固定孔,该些螺丝分别穿设并固定于该些第二固定孔与该些第一固定孔。
11.根据权利要求3所述的关节结构,其特征在于,该转动件为一马达,该马达具有一电线,该第一外侧板设有供该电线穿设的一穿线孔。
12.根据权利要求3所述的关节结构,其特征在于,该转动件具有一定位板,该转动轴自该定位板上延伸成型。
13.根据权利要求11或12所述的关节结构,其特征在于,更包括一连接件及一固定元件,该转动轴设有一第一穿孔,该连接件设有一第二穿孔及于该第二穿孔外围延伸有一环形板,该固定元件穿设于该第一穿孔与该第二穿孔并该固定于该第一穿孔,该环形板穿设于该贯通孔且能够相对于该贯通孔转动。
14.根据权利要求1或3所述的关节结构,其特征在于,更包括一第一组接件及一第二组接件,该第一组接件延伸有一第一环圈板及一凸块,该第一环圈板能够穿接于该贯通孔且相对于该贯通孔转动,该第二组接件延伸有一第二环圈板及设有一凹槽,该第二环圈板能够穿接于该贯通孔且相对于该贯通孔转动,该凸块能够与该凹槽相互嵌接。
15.根据权利要求14所述的关节结构,其特征在于,更包括二固定元件,该转动轴设有一第一穿孔,该第一组接件设有一第三穿孔,该第二组接件设有一第四穿孔,其一该固定元件穿设于该第三穿孔与该第一穿孔并该固定于该第一穿孔,另一该固定元件穿设于该第四穿孔与该第一穿孔并该固定于该第一穿孔。
16.根据权利要求1所述的关节结构,其特征在于,该关节中空体以3D打印技术所制成。
17.根据权利要求1所述的关节结构,其特征在于,更包括一第三组接件,该外侧板下方具有一承接部,该承接部延伸有一卡块,该第三组接件卡接于该卡块。
18.根据权利要求1所述的关节结构,其特征在于,更包括一第三组接件,该外侧板下方具有一承接部,该承接部设有一卡槽,该第三组接件卡接于该卡槽。
19.根据权利要求1所述的关节结构,其特征在于,更包括一第三组接件,该外侧板下方具有一承接部,该承接部延伸有一卡块,该卡块包含自该第一外侧板下方延伸的一第一卡块及自该第二外侧板下方延伸的一第二卡块,该第一卡块与该第二卡块共同夹持并卡接于该第三组接件。
20.根据权利要求1所述的关节结构,其特征在于,更包括一第三组接件,该外侧板下方具有一承接部,该承接部设有一卡槽,该卡槽包含自该第一外侧板下方端缘开设的一第一缺口槽及自该第二外侧板下方端缘开设的一第二缺口槽,该承接部通过该第一缺口槽与该第二缺口槽以卡接于该第三组接件。
21.根据权利要求1所述的关节结构,其特征在于,该第一板、该第二板及该外侧板相互以一体成型方式所构成。
22.根据权利要求1所述的关节结构,其特征在于,该外侧板为一封闭环状板体。
23.根据权利要求1所述的关节结构,其特征在于,该外侧板为一非封闭环状板体。
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