CN2341778Y - 机械手臂 - Google Patents

Abstract

一种机械手臂,其滑件组本体上设置具有延伸部的滑道,并使滑件组本体内部的成对滑轨以互相垂直的方式配置,同时设有双边皆可固定作业工具的作业用滑件组,以使该滑件组本体上的滑道以迂回间接的方式通向该滑件组本体的内部,其滑轨的抗变形能力以及机械手臂的整体加工作业能力均大幅度提高,且还具有作业安全、防污防尘、延长寿命,以及提高效率的优点。

Description

机械手臂

本实用新型系关于一种机械手臂，尤指一种可达到作业安全、防污防尘、延长寿命，以及提高效率等目的的机械手臂。

一般工业用机械手臂(Robot)如图1所示，它具备可于三维空间座标系中一特定作业范围内任意游走的能力，以借由事先设定的作业程序来控制该机械手臂的动作，以利用附加于机械手臂上的作业工具进行所需要的加工作业。

此种机械手臂由三个结构大致相同的基本滑件组100,200以及用以连接作业工具(未图示)的作业用滑件组300相互组合而成，使可借由可程序控制单元400的指令控制来遂行作业工具于X轴、Y轴与Z轴等三个轴向上的移动。其中，X轴滑件组100的构造如图2所示，具有与驱动螺杆110相连接并置于滑件组本体120内部的滑件130，其中该滑件130的底部两边水平地设有滑轮组140A及140B，使能够配置于分设在该滑件组本体120内底部两侧的滑轨150A及150B中，以承受该滑件130的重量以及作用在该滑件130上的荷重，且该滑件组本体120的顶面两侧各形成有沿长度方向延伸的开口滑道160A及160B，而设于滑件组本体120顶面上方的固定座170则借由分别穿经该开口滑道160A及160B的连接部180A及180B连设于该滑件130的顶部，以使驱动螺杆110在控制单元400的指令控制下旋转带动该滑件130移至所需要的位置上，此外，该固定座170上形成有可用以固定另一滑件组或作业工具的固定孔190。

一端连设于X轴滑件组100的固定座170上的Z轴滑件组200的构造大致上与X轴滑件组100的构造相同，惟一差异仅在于其滑件的移动方向不同。

一端连设于Z轴滑件组200的固定座270上的Y轴滑件组300的构造则大致上亦与X轴滑件组100及Z轴滑件组200的构造相同，惟一差异仅在于其滑件的移动方向不同。

借由上述X轴滑件组100、Z轴滑件组200与Y轴滑件组300的相互组合以及由X轴滑件组100分别连接至Z轴与Y轴滑件组200与300间的控制接线410与420，使可程序控制单元400能够依照预先输入的程序指令来控制该滑件的相对移动，以使固接于Y轴滑件组300的固定座370上的作业工具在既定时间内可循所需要的路径移动或停留在所需要的位置上。

此种公知机械手臂在工业上的应用极为普遍而广泛，但由于其开口滑道设置，使得滑件组内部遂可直接经由该开口滑道与外界环境连通，该机械手臂在进行加工作业时由于滑件频繁地往复移动，导致在长时间的使用后，造成滑件组内部传动元件上的润滑油污易于经由该开口滑道向外溅出，致使此种机械手臂无法使用在如半导体制造、医药、精密制陶、食品加工或电子加工等需要无污染或无尘环境之产业。而当此种公知机械手臂使用在一般条件下的工作环境时，外界空气中的尘埃或加工碎屑、粉末等污物则相对地易经由该开口滑道直接进入并附着在滑件组内部，使滑件组故障率增加，且影响其加工精确度与使用寿命。同时，为保障作业人员的操作安全，欧洲安全规格(CE)亦严格规定上述滑件组上不得存在有任何可能使作业人员的手指直接伸入其内部的开口沟槽，所以，前述滑件组所具有的开口滑道显然无法通过该欧洲安全规格的规定，且易对作业人员之操作安全产生威胁。

此外，如图1所示，当作业工具固定于Y轴滑件组300的固定座370上时，由于其作业范围相对于Z轴均仅集中在单一侧边而已，亦即该机械手臂整体荷重的重心并未在其中心轴线(Z轴)上而是偏向一边，故对于位于在底部之X轴滑件组100的对称结构而言(如图2所示)，其应力分布系呈现不均匀的情况，其中该作业工具所造成的偏位荷重将相对于X轴滑件组100的螺杆110的轴心对该滑件130产生扭矩，使设于该滑件130底部远离该机械手臂整体荷重重心一侧上的滑轮组140A承受有向上的作用力，导致其在经过一段时间使用后于滑轨150A上极易产生疲劳变形而使该滑件130相对该滑轨150A的一侧向上翘起，使得该作业工具的空间位移路径均产生偏位，致使加工作业精度严重超标。

再者，公知机械手臂用以连接作业工具的作业用滑件组，如图1所示的Y轴滑件组300，均是将作业工具固定在仅于滑件组单一侧边上设置的滑件固定座上，因此此种机械手臂每次仅能以单边设置的作业工具进行加工动作，所以其加工效率与作业量均受限制，亟待有效提高以降低生产成本，使能够增进市场竞争力。

为解决上述公知机械手臂存在已久的缺点，设计人遂根据多年从事机械手臂研发制造的知识与经验潜心研究及不断试验结果，终于完成本实用新型之机械手臂。

本实用新型的首要目的在于提供一种具备防污功能而可适用于无尘环境的机械手臂。

本实用新型的次一目的在于提供一种能够避免外界尘埃加工碎屑等直接侵入内部，以降低故障率并增长使用寿命的机械手臂。

本实用新型的另一目的在提供一种能够符合相关安全规定以提高作业安全性的机械手臂。

本实用新型的又一目的在于提供一种可避免因整体应力分布不均而使结构产生变形，以能够维持加工精度的机械手臂。

本实用新型的再一目的在于提供一种可借由双边设置的作业工具提高作业量与加工效率，使节省生产成本并降低加工费用的机械手臂。

依据上述目的，本实用新型提供了一种包括有滑件组的机械手臂，其中该滑件组系由内设有驱动机构的滑件组本体，借由该驱动机构的作用而能够沿着该滑件组本体的长度方向上，在该滑件组本体中移动自如的滑件，以及设于该滑件与该滑件组本体之间用以承接该滑件重量与作用在该滑件上的荷重的承件组合所构成，且该滑件上设有经由在该滑件组本体的长度方向上延伸的滑道与该滑件相连接而可平行于该滑件组本体的外表面随该滑件移动的固定座，该固定座上则可连接有作业工具或其他滑件组，其特征在于：该滑件组本体上的滑道的两长边中的一边具有延伸部，该延伸部先向该滑件组本体的内侧延伸一特定距离后再朝该滑道之另一长边延伸另一特定距离，以使该滑道之开口以迂回间接的方式通向该滑件组本体的内部。

本实用新型之另一特征在于：前述承件组合包括分别在该滑件组本体内底部两侧以相互垂直方式设置的成对滑轨，以及分设在该滑件底部两侧的相对位置处而可配置于该对滑轨中的成对滑轮组，其中承受有向上作用力滑轨及滑轮组系以与水平方向垂直的方式设置。

本实用新型之再一特征在于：用以连接作业工具的滑件组设有同时经由在滑件组本体两相对或相邻侧边的长度方向上延伸的滑道向两边伸出有固定座的滑件，以便能够于该滑件两边的固定座上分别连接作业工具。

以下结合附图详细说明本实用新型之较佳实施例。其中：

图1为公知机械手臂的立体图；

图2为公知机械手臂的X轴滑件组沿图1之Ⅱ-Ⅱ线的剖视图；

图3为本实用新型机械手臂的立体图；

图4为本实用新型机械手臂的X轴滑件组沿图3之Ⅳ-Ⅳ线的剖视图；

图5为本实用新型的机械手臂的Y轴滑件组沿图3之Ⅴ-Ⅴ线的剖视图。

如图3所示，本实用新型的机械手臂是由两个构造大致相同的X轴滑件组10、Z轴滑件组20，以及用以连接作业工具(未图示)的Y轴滑件组30相互组合而成，使可借由该滑件组间之控制接线41、42以及可程序控制单元40的指令控制来遂行作业工具于X轴、Y轴与Z轴三个轴向上的移动。

该X轴滑件组10的构造如图4所示，其具有与驱动螺杆11相连接并置于滑件组本体12内部的滑件13，其中该滑件13底部两边分别设有成相互垂直关系的滑轮组14A及14B，使能够配置于分设在该滑件组本体12内底部两侧之相对位置上的滑轨15A及15B中，以承受该滑件13的重量以及作用在该滑件13上的荷重。由图3的结构可知，由于Y轴滑件组30的偏向设置若再加上安装于该Y轴滑件组30上的作业工具(未图示)的重量，将使该滑件13相对于螺杆11的轴心产生扭矩，而令滑轮组14A承受有向上的作用力，所以，本实用新型滑轮组14A连同滑轨15A以与水平方向垂直的方式设置，适可增强该滑轨15A抵抗变形的能力，使避免滑件13相对该滑轨15A的一侧向上翘起，从而能够确保作业工具的精确位移与加工精度。

此外，该滑件组本体12的两侧各形成有沿长度方向延伸的滑道16A及16B，该滑道16A及16B各具有的上、下两长边，其下长边另分别形成有延伸部EA及EB，该延伸部EA及EB先向滑件组本体12的内侧延伸一段距离后，再向上朝该滑道16A及16B的上长边延伸另一段距离，使该滑道16A及16B的开口以迂回间接的方式通向滑件组本体12之内部，以使滑件组内部的油污难以经由该滑道16A及16B的开口向外溅出，且此迂回蜿蜒的滑道开口亦增加了外界尘埃、屑末等杂物进入滑件组内部所须经过的路径以及所须花费的时间，故相对地亦使外界污物难以侵入滑件组内部，同时此种具有延伸部EA、EB的滑道16A、16B亦可避免作业人员的手指伸入滑件组内部，因此能够保障作业人员的操作安全。

接下来，设于滑件组本体12顶面上方的固定座17借由分别穿经该滑道16A及16B的连接部18A及18B连设于该滑件13的上缘，使驱动螺杆11在控制单元40的指令控制下旋转带动该滑件13移至所需要的位置上；此外该固定座17上另形成有可用以固定其他滑件组或作业工具的固定孔19。

一端连设于X轴滑件组10的固定座17上的Z轴滑件组20的构造大致上与X轴滑件组10的构造相同，唯一差异仅在于其滑件的移动方向不同，如图3所示。

一端连设于Z轴滑件组20的固定座27上的Y轴滑件组30则系用以连接作业工具，该Y轴滑件组30的组成元件如图5所示，亦与X轴与Z轴滑件组10、20大致相同，惟仅在形状与排列上有所差异，其中，用以承担该与驱动螺杆31相螺接并置于滑件组本体32中的滑件33的重量以及作用在该滑件33上的荷重的滑轮组34A、34B及滑轨35A、35B，是分别设于该滑件33的上、下端以及该滑件组本体32内部的上、下侧的的相关位置处。此外，该滑件组本体32的左、右两相对侧上分别形成有成对的滑道36A、36B以及36A’、36B’，该固定座37A、37B、37A’，以及37B’则是借由分别穿经该滑道36A、36B、36A’，以及36B’之连接部38A、38B、38A’，以及38B’连设于该滑件33的左、右两侧的相对位置上，以使驱动螺杆31在控制单元40之指令控制下旋转带动该滑件33移至所需要的位置上。该固定座37A、37B、37A’，以及37B’上分别形成有数个用以固定作业工具的固定孔39，使滑件33的两侧均连接有作业工具，以便使作业量或加工效率提高为公知机械手臂的两倍。

综上所述，可明显了解到本实用新型实具有下述的优点：

1．本实用新型之滑道具有以迂回蜿蜒方式设置的延伸部，使本实用新型可同时具有防止内部油污外溅的防污功能以及避免外界尘埃侵入之防尘功能，并使作业人员之手指无法伸入，故不仅能够适用于无尘环境的工作场合，并可降低故障产生且能延长使用寿命，同时亦可保障作业人员之安全，使能符合各类严格的安全规定。

2．本实用新型承件组合的设置方式可克服因疲劳变形而造成滑件偏斜翘起的缺点，故得以维持良好之加工精度。

3．由于本行业均习惯于使用仅具单边固定座的公知滑件组来连接作业工具，故其作业量与加工效率皆局限于固定范围而难以提高。因此本实用新型率先突破此种本行业因循已久且根深蒂固的单边加工方式，使作业用滑件组的滑件双边皆可连接作业工具，而可同时在同一批工件上进行两种不同的加工作业或同时进行同一加工作业于两批工件上，此不仅使作业量与加工效率提高一倍之多，并仅作业者在加工流程上的调配更具有弹性，对于其成本费用的降低与产品竞争力的提高作出绝佳的页献。

以上所述，仅为本实用新型的较佳具体实例，其并非用以限定本实用新型之可实施范围，其他未脱离本实用新型所揭示的精神与技术观念下所完成的等效改变或修饰，均应仍包含在本实用新型的权利要求范围内。

Claims (4)

1．一种机械手臂，其包括至少一个滑件组以及控制单元，其中该滑件组由内设有驱动机构的滑件组本体，借由该驱动机构的驱动而能够在该滑件组本体中，沿着该滑件组本体的长度方向上移动自如的滑件，以及设于该滑件与该滑件组本体之间用以承接该滑件的重量与作用在该滑件上的荷重的承件组合所构成，且该滑件上设有经由在该滑件组本体至少一侧边之长度方向上延伸的至少一个滑道与该滑件相连接而可于该滑件组本体的外表面随该滑件移动的固定座，该固定座上则可连接有作业工具或其他滑件组，使该驱动机构在该控制单元的控制下驱动该滑件于该滑件组本体中移动；

其特征在于，该滑件组本体上的滑道的两长边中的一边具有以先向该滑件组本体之内侧延伸一特定距离后，再朝该滑道的另一长边延伸另一特定距离的方式形成的延伸部。

2．如权利要求1所述的机械手臂，其特征在于，该承件组合包括分别在该滑件组本体内底部两侧以相互垂直方式设置的成对滑轨，以及分设在该滑件底部两侧的相对位置处而可配置于该对滑轨中的成对滑轮组，其中承受有向上作用力的滑轨及滑轮组以与水平方向垂直的方式设置。

3．一种机械手臂，它包括至少一个滑件组以及控制单元，其中该滑件组由内设有驱动机构的滑件组本体，借由该驱动机构的驱动而能够在该滑件组本体中，沿着该滑件组本体的长度方向上移动自如的滑件，以及设于该滑件与该滑件组本体之间用以承接该滑件的重量与作用在该滑件上的荷重的承件组合所构成，且该滑件上设有经由在该滑件组本体至少一侧边之长度方向上延伸的至少一个滑道与该滑件相连接而可于该滑件组本体的外表面随该滑件移动的固定座，该固定座上则可连接有作业工具或其他滑件组，使该驱动机构在该控制单元的控制下驱动该滑件于该滑件组本体中移动；其特征在于：

该滑件组本体于两相对或相邻侧边的长度方向上皆延伸有滑道，该滑件具有同时经由该滑道向该滑件组本体两相对或相邻侧边伸出的固定座。

4．如权利要求1或2所述的机械手臂，其特征在于，还包括一用以连接作业工具的滑件组，其中该滑件组的滑件具有同时经由延伸在滑件组本体两相对或相邻侧边的长度方向上的滑道向该滑件组本体两相对或相邻侧边伸出的可用以连接作业工具的固定座。

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