TW201321147A - 機器人臂部件 - Google Patents

Abstract

本發明公開一種機器人臂部件，包括繞第一旋轉軸線轉動之第一機械臂、與該第一機械臂轉動連接之第二機械臂、與該第二機械臂轉動連接之第三機械臂、與該第三機械臂轉動連接之第四機械臂、第一傳動組件、第二傳動組件與第三傳動組件。該第一機械臂、第二機械臂、第三機械臂均為中空結構，該第一傳動組件收容於該第一機械臂內且驅動該第二機械臂繞第二旋轉軸線轉動，該第二傳動組件收容於該第一機械臂及第二機械臂內且驅動該第三機械臂繞第三旋轉軸線轉動，該第三傳動組件收容於該第一機械臂、第二機械臂及第三機械臂內且驅動該第四機械臂繞第四旋轉軸線轉動。

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。

噴塗機器人通常包括複數相互轉動連接之機械臂，籍由各機械臂之間之相對運動實現其複數自由度之運動。然以往該複數機械臂在運動時受到機構之限制而沒有較大之運動範圍，從而降低了機械臂之靈活性，導致噴塗機器人之噴塗效率較低。

有鑒於此，有必要提供一種運動範圍大、噴塗效率高之機器人臂部件。

一種機器人臂部件，包括繞第一旋轉軸線轉動之第一機械臂、與該第一機械臂轉動連接之第二機械臂、與該第二機械臂轉動連接之第三機械臂、與該第三機械臂轉動連接之第四機械臂、第一傳動組件、第二傳動組件與第三傳動組件，該第一機械臂、第二機械臂、第三機械臂均為中空結構，該第一傳動組件收容於該第一機械臂內且驅動該第二機械臂繞第二旋轉軸線轉動，該第二傳動組件收容於該第一機械臂及第二機械臂內且驅動該第三機械臂繞第三旋轉軸線轉動，該第三傳動組件收容於該第一機械臂、第二機械臂及第三機械臂內且驅動該第四機械臂繞第四旋轉軸線轉動。

上述機器人臂部件中，由於第一機械臂可繞第一旋轉軸線旋轉，第二機械臂可繞第二旋轉軸線旋轉，第三機械臂可繞第三旋轉軸線旋轉，第四機械臂可繞第四旋轉軸線旋轉，且第二旋轉軸線與第一旋轉軸線垂直，第三旋轉軸線與第二旋轉軸線垂直，第四旋轉軸線與第三旋轉軸線垂直，故實現了第四機械臂之多方向運動，從而機器人臂部件之運動範圍較大，從而使採用該機器人臂部件之噴塗機器人之噴塗效率較高。

請參閱圖1及圖2，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、與第一機械臂10轉動連接之第二機械臂20、與第二機械臂20轉動連接之第三機械臂30、與第三機械臂30轉動連接之第四機械臂40、用於驅動第二機械臂20轉動之第一傳動組件50、用於驅動第三機械臂30轉動之第二傳動組件60與用於驅動第四機械臂40轉動之第三傳動組件70。第一傳動組件50收容於第一機械臂10內，第二傳動組件60收容於第一機械臂10及第二機械臂20內，第三傳動組件70收容於第一機械臂10、第二機械臂20及第三機械臂30內。第四機械臂40位於機器人之末端，其上可安裝噴槍、刀具等執行相應任務。其中，第一、二、三及四機械臂10、20、30及40分別繞第一、第二、第三及第四旋轉軸線A、B、C、D轉動。本實施方式中，第二旋轉軸線B與第一旋轉軸線A垂直，第三旋轉軸線C與第二旋轉軸線B垂直，第四旋轉軸線D與第三旋轉軸線C垂直。

第一機械臂10、第二機械臂20及第三機械臂30均為彎折狀中空結構。第一機械臂10包括第一軸部11、第二軸部12與第一蓋體13。第一軸部11沿第一旋轉軸線A延伸，且與第二軸部12垂直連接，且第一蓋體13固定於第一軸部11與第二軸部12之連接處，使第一機械臂10形成所述彎折狀中空結構。

第二機械臂20包括第三軸部21、第四軸部22與第二蓋體23。第三軸部21沿第二旋轉軸線B延伸，且與第四軸部22垂直連接，且第二蓋體23固定於第三軸部21與第四軸部22之連接處，使第二機械臂20形成所述彎折狀中空結構。其中，第三軸部21與第一機械臂10之第二軸部12轉動連接。

第三機械臂30包括沿第三旋轉軸線C延伸之第五軸部31、第六軸部32與第三蓋體33。第五軸部31與第六軸部32垂直連接，且第三蓋體33固定於第五軸部31與第六軸部32之連接處，使第三機械臂30形成所述中空彎折狀。其中，第五軸部31與第二機械臂20之第四軸部22轉動連接。

第四機械臂40為軸狀且沿第四旋轉軸線D延伸。第四機械臂40包括轉軸部401與形成於轉軸部401一端之法蘭403。轉軸部401穿設於第三機械臂30之第六軸部32內，法蘭403抵接於第六軸部32之端部。法蘭403用於連接噴槍或刀具（圖未示）。

第一傳動組件50收容於第一機械臂10內，其包括第一錐齒輪501與第二錐齒輪502。第一錐齒輪501轉動地設置於第一軸部11中，第二錐齒輪502轉動地設置於第二軸部12中，且第一錐齒輪501與第二錐齒輪502垂直嚙合。第二錐齒輪502與第二機械臂20之第三軸部21固定連接。在本實施方式中，第一錐齒輪501與第二錐齒輪502均為中空錐齒輪。

第二傳動組件60收容於第一機械臂10及第二機械臂20內，其包括第三錐齒輪601、與第三錐齒輪601垂直嚙合之第四錐齒輪602、與第四錐齒輪602同軸且止轉連接之第五錐齒輪603、與第五錐齒輪603垂直嚙合之第六錐齒輪604。其中，第三錐齒輪601轉動地穿設於第一錐齒輪501中，第四錐齒輪602及第五錐齒輪603轉動地設置於第二軸部12中及第三軸部21中且轉動地穿設於第二錐齒輪502中，第六錐齒輪604轉動地設置於第四軸部22中。第六錐齒輪604與第三機械臂30之第五軸部31之端部固定連接。在本實施方式中，第三、四、五、六錐齒輪601、602、603、604均為中空錐齒輪。

第三傳動組件70收容於第一機械臂10、第二機械臂20及第三機械臂30內，其包括第七錐齒輪701、與第七錐齒輪701垂直嚙合之第八錐齒輪702、與第八錐齒輪702同軸且止轉連接之第九錐齒輪703、與第九錐齒輪703垂直嚙合之第十錐齒輪704、與第十錐齒輪704同軸且止轉連接之第十一錐齒輪705、與第十一錐齒輪705垂直嚙合之第十二錐齒輪706。其中，第七錐齒輪701轉動地穿設於第三錐齒輪601中，第八錐齒輪702及第九錐齒輪703轉動地穿設於第四錐齒輪602與第五錐齒輪603中，第十錐齒輪704轉動地穿設於第六錐齒輪604中，第十一錐齒輪705轉動地設置於第三機械臂30之第五軸部31中，第十二錐齒輪706轉動地設置於第六軸部32中。第十二錐齒輪706為與第四機械臂40相適配之中空齒輪，錐齒輪706固定套設於第四機械臂40之轉軸部401上。

為使第一、二、三、四機械臂10、20、30、40及第一、二、三傳動組件50、60、70可順利轉動，第一機械臂10與第一傳動組件50之間、第二機械臂20與第二傳動組件60之間、第三機械臂30與第三傳動組件70之間、第一傳動組件50與第二傳動組件60之間、第二傳動組件60與第三傳動組件70之間均設有滾動軸承80。滾動軸承80之型號根據實際需要選擇。

機器人臂部件100還包括設置在第一機械臂10遠離第二機械臂20之一端之驅動機構（圖未示），該驅動機構包括與第一機械臂10連接之第一驅動單元（圖未示）、與第一傳動組件50之第一錐齒輪501連接之第二驅動單元（圖未示）、與第二傳動組件60之第三錐齒輪601連接之第三驅動單元（圖未示）與與第三傳動組件70之第七錐齒輪701連接之第四驅動單元（圖未示）。其中，第一驅動單元用於驅動第一機械臂10繞第一旋轉軸線A轉動，第二驅動單元用於驅動第二機械臂20相對第一機械臂10繞第二旋轉軸線B轉動，第三驅動單元用於驅動第三機械臂30相對第二機械臂20繞第三旋轉軸線C轉動，第四驅動單元用於驅動第四機械臂40相對第三機械臂30繞第四旋轉軸線D轉動。

當第一機械臂10在第一驅動單元之驅動下繞第一旋轉軸線A旋轉時，帶動第二、三、四機械臂20、30、40及第一、二、三傳動組件50、60、70繞第一旋轉軸線A旋轉。

當第一傳動組件50在第二驅動單元之驅動下運動時，首先，與第二驅動單元連接之第一錐齒輪501繞第一旋轉軸線A旋轉，從而帶動與第一錐齒輪501垂直嚙合之第二錐齒輪502繞第二旋轉軸線B旋轉，進而使與第二錐齒輪502固定連接之之第二機械臂20繞第二旋轉軸線B旋轉並帶動第三機械臂30與第四機械臂40繞第二旋轉軸線B旋轉。

當第二傳動組件60在第三驅動單元之驅動下運動時，第三錐齒輪601繞第一旋轉軸線A旋轉，進而帶動與其垂直嚙合之第四錐齒輪602繞第二旋轉軸線B旋轉，因第五錐齒輪603與第四錐齒輪602同軸且止轉連接，故第五錐齒輪603亦繞第二旋轉軸線B旋轉，進而驅動第六錐齒輪604帶動第三機械臂30繞第三旋轉軸線C旋轉，並帶動第四機械臂40繞第三旋轉軸線C旋轉。

當第三傳動組件70在第四驅動單元之驅動下運動時，第七錐齒輪701繞第一旋轉軸線A旋轉，帶動第八錐齒輪702及第九錐齒輪703繞第二旋轉軸線B旋轉，帶動第十錐齒輪704及第十一錐齒輪705繞第三旋轉軸線C旋轉，進而驅動第十二錐齒輪706帶動第四機械臂40繞第四旋轉軸線D旋轉。第四機械臂40帶動法蘭401繞第四旋轉軸線D旋轉，當法蘭401上夾設有噴槍時，可帶動該噴槍旋轉。

本實施方式之機器人臂部件100，由於第一機械臂10可繞第一旋轉軸線A旋轉，第二機械臂20可繞第二旋轉軸線B旋轉，第三機械臂30可繞第三旋轉軸線C旋轉，第四機械臂40可繞第四旋轉軸線D旋轉，且第二旋轉軸線B與第一旋轉軸線A垂直，第三旋轉軸線C與第二旋轉軸線B垂直，第四旋轉軸線D與第三旋轉軸線C垂直，故可實現第四機械臂40之多方向運動，從而機器人臂部件100之運動範圍較大，使採用該機器人臂部件100之噴塗機器人之噴塗效率較高。另外，由於驅動機構直接驅動之組件分別是第一機械臂10、第一錐齒輪501、第三錐齒輪601及第七錐齒輪701，且第一錐齒輪501、第三錐齒輪601及第七錐齒輪701均設置於第一機械臂10之第一軸部11內且相互套設，故可將驅動機構設置於第一機械臂10之一端，從而節省了機器人臂部件100之空間，使其結構更為簡單與緊湊，使機器人臂部件100在較小之體積下實現了多自由度之大範圍運動。

綜上所述，本發明確已符合發明專利之要件，遂依法提出專利申請。惟，以上該者僅為本發明之較佳實施方式，自不能以此限制本案之申請專利範圍。舉凡熟悉本案技藝之人士援依本發明之精神所作之等效修飾或變化，皆應涵蓋於以下申請專利範圍內。

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

D．．．第四旋轉軸線

10．．．第一機械臂

20．．．第二機械臂

30．．．第三機械臂

40．．．第四機械臂

50．．．第一傳動組件

60．．．第二傳動組件

70．．．第三傳動組件

80．．．滾動軸承

11．．．第一軸部

12．．．第二軸部

13．．．第一蓋體

21．．．第三軸部

22．．．第四軸部

23．．．第二蓋體

31．．．第五軸部

32．．．第六軸部

33．．．第三蓋體

401．．．转轴部

403．．．法蘭

501．．．第一錐齒輪

502．．．第二錐齒輪

601．．．第三錐齒輪

602．．．第四錐齒輪

603．．．第五錐齒輪

604．．．第六錐齒輪

701．．．第七錐齒輪

702．．．第八錐齒輪

703．．．第九錐齒輪

704．．．第十錐齒輪

705．．．第十一錐齒輪

706．．．第十二錐齒輪

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剖面示意圖。

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

D．．．第四旋轉軸線

10．．．第一機械臂

20．．．第二機械臂

30．．．第三機械臂

40．．．第四機械臂

11．．．第一軸部

12．．．第二軸部

13．．．第一蓋體

21．．．第三軸部

22．．．第四軸部

23．．．第二蓋體

31．．．第五軸部

32．．．第六軸部

33．．．第三蓋體

Claims (10)

1. 一種機器人臂部件，包括繞第一旋轉軸線轉動之第一機械臂，其改良在於：該機器人臂部件還包括與該第一機械臂轉動連接之第二機械臂、與該第二機械臂轉動連接之第三機械臂、與該第三機械臂轉動連接之第四機械臂、第一傳動組件、第二傳動組件與第三傳動組件，該第一機械臂、第二機械臂及第三機械臂均為中空結構，該第一傳動組件收容於該第一機械臂內且驅動該第二機械臂繞第二旋轉軸線轉動，該第二傳動組件收容於該第一機械臂及第二機械臂內且驅動該第三機械臂繞第三旋轉軸線轉動，該第三傳動組件收容於該第一機械臂、第二機械臂及第三機械臂內且驅動該第四機械臂繞第四旋轉軸線轉動。
2. 如申請專利範圍第1項所述之機器人臂部件，其中該第二旋轉軸線與第一旋轉軸線垂直，第三旋轉軸線與第二旋轉軸線垂直，第四旋轉軸線與第三旋轉軸線垂直。
3. 如申請專利範圍第1項所述之機器人臂部件，其中該第一機械臂為彎折狀中空結構，其包括第一軸部、與該第一軸部垂直設置之第二軸部及第一蓋體，該第一軸部沿該第一旋轉軸線延伸，該第一蓋體蓋設於該第一軸部與該第二軸部之連接處。
4. 如申請專利範圍第3項所述之機器人臂部件，其中該第二機械臂為彎折狀中空結構，其包括第三軸部、與該第三軸部垂直設置之第四軸部及第二蓋體，該第三軸部沿該第二旋轉軸線延伸，該第二蓋體蓋設於該第三軸部與該第四軸部之連接處，該第三軸部與該第一機械臂之第二軸部轉動連接。
5. 如申請專利範圍第4項所述之機器人臂部件，其中該第三機械臂為彎折狀中空結構，其包括第五軸部、與該第五軸部垂直設置之第六軸部及第三蓋體，該第五軸部沿該第三旋轉軸線延伸，該第三蓋體蓋設於該第五軸部與該第六軸部之連接處，該第五軸部與該第二機械臂之第四軸部轉動連接。
6. 如申請專利範圍第5項所述之機器人臂部件，其中該第四機械臂包括轉軸部與形成於該轉軸部一端之法蘭，該轉軸部穿設於該第三機械臂之第六軸部中，該法蘭抵接於該第六軸部之端部。
7. 如申請專利範圍第5項所述之機器人臂部件，其中該第一傳動組件包括第一錐齒輪與與該第一錐齒輪垂直嚙合之第二錐齒輪，該第一錐齒輪轉動地設置於該第一軸部中，該第二錐齒輪轉動地設置於該第二軸部中，該第二錐齒輪與該第二機械臂之該第三軸部之端部固定連接，該第一錐齒輪與第二錐齒輪均為中空軸。
8. 如申請專利範圍第7項所述之機器人臂部件，其中該第二傳動組件包括第三錐齒輪、與該第三錐齒輪垂直嚙合之第四錐齒輪、與該第四錐齒輪同軸且止轉連接之第五錐齒輪、與該第五錐齒輪垂直嚙合之第六錐齒輪，該第三錐齒輪轉動地穿設於該第一錐齒輪中，該第四錐齒輪及第五錐齒輪轉動地設置於該第二錐齒輪中，該第六錐齒輪轉動地設置於該第二機械臂之第四軸部中且與該第三機械臂之第五軸部之端部固定連接，該第三、四、五、六錐齒輪均為中空軸。
9. 如申請專利範圍第8項所述之機器人臂部件，其中該第三傳動組件包括第七錐齒輪、與該第七錐齒輪垂直嚙合之第八錐齒輪、與該第八錐齒輪同軸且止轉連接之第九錐齒輪、與該第九錐齒輪垂直嚙合之第十錐齒輪、與該第十錐齒輪同軸且止轉連接之第十一錐齒輪、與該第十一錐齒輪垂直嚙合之第十二錐齒輪，該第七錐齒輪轉動地穿設於該第三錐齒輪中，該第八、九錐齒輪轉動地穿設於該第四、五錐齒輪中，該第十錐齒輪轉動地穿設於該第六錐齒輪中，該第十一錐齒輪轉動地設置於該第三機械臂之第五軸部中，該第十二錐齒輪轉動地設置於該第六軸部中且與該第四機械臂固定連接。
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設置在第一機械臂遠離第二機械臂之一端之驅動機構，該驅動結構包括有與第一機械臂連接之第一驅動單元、與第一傳動組件連接之第二驅動單元、與第二傳動組件連接之第三驅動單元與與第三傳動組件連接之第四驅動單元。