TW201511882A - 用於加工機之機械手臂 - Google Patents

Abstract

一種機械手臂，包含有一馬達、一花鍵螺桿，以及一連接馬達且套設於花鍵螺桿之滾珠螺帽，當馬達啟動時即能同步帶動滾珠螺帽轉動，接著花鍵螺桿會再帶動一活動腕座作直線運動，使活動腕座同步帶動一拉桿移動，直到一設於拉桿之擋止件抵靠於一固定座時，活動腕座會受到拉桿之拉動而帶動夾具進行樞轉動作。

Description

用於加工機之機械手臂

本發明與加工機有關，尤指一種用於加工機之機械手臂。

在與機械人相關的技術領域中，尤其是機械手臂早已應用在許多自動化工廠，舉例來說，日本特開平11-77566號專利案所揭露之機械手臂能夠做出升降、擺動及左右翻面等動作來對玻璃基板進行夾取，以便達到運送玻璃基板的目的，然而此一習用機械手臂需要使用至少三組伺服馬達的配合才能完成前述複雜動作，造成整體的製作成本過高而不利於大量使用。除此之外，日本實開平4-109815號專利案所揭露手臂夾持機構能夠讓手臂依各種狀況變換姿勢，以便對擺設於不同方向之工件進行夾取動作，使工件可以維持在同一狀態下進行加工，但是此一習用手臂僅用單一旋轉軸進行翻轉，在作業效率上稍嫌不足而有待改進。

本發明之主要目的在於提供一種用於加工機之機械手臂，其能降低製造成本及提升作業效率。

為了達成前述主要目的，本發明之機械手臂包含有一固定座、一驅動裝置、一線性傳動裝置、一抓取裝置，以及一定位裝置。該驅動裝置具有一馬達、一第一皮帶輪、一第二皮帶輪，以及一傳動皮帶，該馬達設於該固定座且具 有一驅動軸，該第一皮帶輪可原地轉動地設於該固定座內且連接該馬達之驅動軸，該第二皮帶輪可原地轉動地設於該固定座內，該傳動皮帶連接該第一、第二皮帶輪，使該第一、第二皮帶輪能同步轉動；該線性傳動裝置具有一花鍵螺桿、一滾珠螺帽，以及一花鍵套筒，該花鍵螺桿可軸向移動地穿設於該固定座，該滾珠螺帽連接該驅動裝置之第二皮帶輪且套接於該花鍵螺桿，該花鍵套筒固定於該固定座且套接於該花鍵螺桿，使得該滾珠螺帽能藉由該第二皮帶輪的驅動而帶動該花鍵螺桿上下移動；該定位裝置具有一拉桿及一擋止件，該拉桿可軸向移動地穿設於該固定座，該擋止件徑向地穿設於該拉桿且可分離地抵止於該固定座；該抓取裝置具有一活動腕座及一連接活動腕座之夾具，該活動腕座具有一第一樞接部及一第二樞接部，該第一樞接部樞設於該線性傳動裝置之花鍵螺桿的底端，該第二樞接部樞設於該定位裝置之拉桿的底端，使得該活動腕座能與該花鍵螺桿同步上下移動，並且在該擋止件抵靠於該固定座時被該拉桿所拉動而帶動該夾具進行樞轉。

較佳地，該固定座之頂面具有一卡槽，該卡槽供該擋止件嵌卡，用以限制該拉桿的行程。

較佳地，該拉桿具有一軸向溝槽、一連通該軸向溝槽之螺孔，以及一連通該軸向溝槽之彈簧槽，該軸向溝槽供該擋止件穿設，該定位裝置更具有一調整螺栓及一第一壓縮彈簧，該調整螺栓螺設於該拉桿之螺孔且抵止於該擋止件，該第一壓縮彈簧設於該拉桿之彈簧槽內且推頂於該擋止 件，如此可以藉由改變該擋止件的位置而調整該拉桿的向下位移量。

較佳地，該拉桿之底端具有一凸緣，該定位裝置更具有一第二壓縮彈簧，該第二壓縮彈簧套設於該拉桿且抵接在該固定座與該拉桿之凸緣之間，用以提供彈力而維持該抓取裝置的水平。

10‧‧‧加工機

11‧‧‧機台

12‧‧‧夾頭

13‧‧‧第一移動手臂

14‧‧‧第二移動手臂

15‧‧‧伺服馬達

16‧‧‧保護罩

17‧‧‧機械手臂

20‧‧‧固定座

22‧‧‧卡槽

30‧‧‧驅動裝置

32‧‧‧馬達

322‧‧‧驅動軸

34‧‧‧第一皮帶輪

36‧‧‧第二皮帶輪

38‧‧‧傳動皮帶

40‧‧‧線性傳動裝置

42‧‧‧花鍵螺桿

44‧‧‧滾珠螺帽

46‧‧‧花鍵套筒

50‧‧‧定位裝置

52‧‧‧拉桿

522‧‧‧軸向溝槽

524‧‧‧螺孔

526‧‧‧彈簧槽

528‧‧‧凸緣

53‧‧‧擋止件

54‧‧‧調整螺栓

55‧‧‧第一壓縮彈簧

56‧‧‧第二壓縮彈簧

60‧‧‧抓取裝置

62‧‧‧活動腕座

622‧‧‧第一樞接部

624‧‧‧第二樞接部

64‧‧‧夾具

第1圖為使用本發明之加工機的立體圖。

第2圖為本發明之立體圖。

第3圖為本發明之側視圖。

第4圖類同於第3圖，主要顯示花鍵螺桿往下移動後之狀態。

第5圖類同於第1圖，主要顯示夾具樞轉後之狀態。

請參閱第1及2圖，圖中所示之加工機10主要包含有一機台11，機台11之一側面設有一夾頭12，機台11之頂面設有相互樞接之一第一移動手臂13及一第二移動手臂14，第一、第二移動手臂13、14之頂面分別安裝有一伺服馬達15作為動力來源。請再參閱第2及3圖，本發明之機械手臂17包含有一固定座20、一驅動裝置30、一線性傳動裝置40、一定位裝置50，以及一抓取裝置60。

請配合參閱第2及3圖，固定座20在本實施例中係固定在加工機10之第二移動手臂14的一端，但不以此 為限。

請配合參閱第3圖，驅動裝置30具有一馬達32、一第一皮帶輪34、一第二皮帶輪36，以及一傳動皮帶38。馬達32固定於固定座20之頂面且具有一伸入固定座20內之驅動軸322；第一皮帶輪34可原地轉動地安裝於固定座20內且連接馬達32之驅動軸322；第二皮帶輪36可原地轉動地安裝於固定座20內且與第一皮帶輪34之間保有一段距離；傳動皮帶38連接第一、第二皮帶輪34、36。

線性傳動裝置40具有一花鍵螺桿42、一滾珠螺帽44，以及一花鍵套筒46。花鍵螺桿42以平行於馬達32之驅動軸322的方式穿設於固定座20，並且穿經第二皮帶輪36而伸出固定座20之底面外；滾珠螺帽44可原地轉動地安裝於固定座20內且連接驅動裝置30之第二皮帶輪36且套接於花鍵螺桿42；花鍵套筒46固定於固定座20且套接於花鍵螺桿42且位於滾珠螺帽44的上方。

定位裝置50具有一拉桿52、一擋止件53、一調整螺栓54，以及一第一壓縮彈簧55。拉桿52可軸向移動地穿設於固定座20，而且，拉桿52具有供擋止件53徑向穿設之一軸向溝槽522，使得擋止件53能藉由拉桿52之下移而嵌設於固定座20之卡槽22內，用以限制拉桿52的行程。此外，拉桿52更具有一連通軸向溝槽522之螺孔524及一連通軸向溝槽522之彈簧槽526，調整螺栓54螺設於螺孔524內且抵止於擋止件53之頂面，第一壓縮彈簧55容設於彈簧槽526內且推頂於擋止件53之底面，藉此，當旋緊調整螺栓54時， 擋止件53會被調整螺栓54所抵壓而沿著軸向溝槽522往下移動，當旋鬆調整螺栓54時，擋止件53會被第一壓縮彈簧55所推頂而沿著軸向溝槽522往上移動。換言之，藉由轉動調整螺栓54即能改變擋止件53的位置，進而對拉桿52的向下位移量作調整。

抓取裝置60具有一活動腕座62及一夾具64。活動腕座62具有一第一樞接部622及一第二樞接部624，第一樞接部622樞設於線性傳動裝置40之花鍵螺桿42的底端，第二樞接部624樞設於定位裝置50之拉桿52的底端；夾具64連接在活動腕座62背對加工機10之夾頭12的一側面。

請參閱第3及4圖，當馬達32開始啟動時，馬達32之驅動軸322會先帶動第一皮帶輪34轉動，第一皮帶輪34會透過傳動皮帶38同步帶動第二皮帶輪36轉動，接著第二皮帶輪36會再同步帶動滾珠螺帽44轉動，在此情況下，花鍵螺桿42一方面會受到滾珠螺帽44的驅動，另一方面會受到花鍵套筒46的限制，使得花鍵螺桿42只能產生軸向運動而不會產生旋轉運動。在花鍵螺桿42逐漸往下移動的過程中，抓取裝置60會同步往下移動且同時帶動拉桿52往下移動，直到擋止件53嵌卡於固定座20之卡槽22內時，如第4圖所示，花鍵螺桿42仍舊會持續往下移動，但此時的活動腕座62會受到擋止件53的阻擋而無法隨著花鍵螺桿42下移，由於活動腕座62之第一、第二樞接部622、624之間相隔有一段距離，所以活動腕座62在花鍵螺桿42持續下移的過程中會帶動夾具64朝加工機10之夾頭12的方向產生樞轉，如第 5圖所示，使夾具64將放置夾頭12上的工件(圖中未示)取下。待夾具64將工件取下之後，接著再控制馬達32反轉，使花鍵螺桿42往上移動而驅動夾具64朝遠離夾頭12的方向樞轉，並且再連同拉桿52帶動抓取裝置60上移至如第3圖所示之初始位置，隨後再由加工機10之伺服馬達15驅動第一、第二移動手臂13、14，使工件能夠移動到適當的位置進行放置。

值得一提的是，為了讓抓取裝置60在未作動時能夠保持良好的水平位置，定位裝置50更提供一第二壓縮彈簧56，第二壓縮彈簧56套設於拉桿52且抵接在固定座20與拉桿52之一凸緣528之間，用以對活動腕座62提供適當的推力而有效維持抓取裝置的平衡。此外，加工機10之第二移動手臂14與本發明之固定座20可以共同罩設一保護罩16，使驅動裝置30、線性傳動裝置40及定位裝置50均位於保護罩16內，以避免前述元件受到落塵、異物或其他雜物的影響而損壞。

綜上所陳，本發明之機械手臂17運用驅動裝置30、線性傳動裝置40及定位裝置50之間的搭配即能簡易地達成讓抓取裝置60進行上下移動及樞轉的動作，與習用專利案相比之下，本發明之機械手臂17確實能夠解決製造成本過高及作業效率低落的問題，以有效達到本發明之目的。

10‧‧‧加工機

11‧‧‧機台

12‧‧‧夾頭

13‧‧‧第一移動手臂

14‧‧‧第二移動手臂

15‧‧‧伺服馬達

17‧‧‧機械手臂

20‧‧‧固定座

32‧‧‧馬達

40‧‧‧線性傳動裝置

50‧‧‧定位裝置

60‧‧‧抓取裝置

62‧‧‧活動腕座

64‧‧‧夾具

Claims (4)

1. 一種用於加工機之機械手臂，包含有：一固定座；一驅動裝置，具有一馬達、一第一皮帶輪、一第二皮帶輪，以及一傳動皮帶，該馬達設於該固定座且具有一驅動軸，該第一皮帶輪可原地轉動地設於該固定座內且連接該馬達之驅動軸，該第二皮帶輪可原地轉動地設於該固定座內，該傳動皮帶連接該第一、第二皮帶輪；一線性傳動裝置，具有一花鍵螺桿、一滾珠螺帽，以及一花鍵套筒，該花鍵螺桿可軸向移動地穿設於該固定座，該滾珠螺帽連接該驅動裝置之第二皮帶輪且套接於該花鍵螺桿，該花鍵套筒固定於該固定座且套接於該花鍵螺桿；一定位裝置，具有一拉桿及一擋止件，該拉桿可軸向移動地穿設於該固定座，該擋止件徑向地穿設於該拉桿且可分離地抵止於該固定座；以及一抓取裝置，具有一活動腕座及一連接活動腕座之夾具，該活動腕座具有一第一樞接部及一第二樞接部，該第一樞接部樞設於該線性傳動裝置之花鍵螺桿的底端，該第二樞接部樞設於該定位裝置之拉桿的底端。
2. 如請求項1所述之用於加工機之機械手臂，其中該固定座之頂面具有一卡槽，該卡槽供該擋止件嵌卡。
3. 如請求項1所述之用於加工機之機械手臂，其中該拉桿具有一軸向溝槽、一連通該軸向溝槽之螺孔，以及一連通該 軸向溝槽之彈簧槽，該軸向溝槽供該擋止件穿設，該定位裝置更具有一調整螺栓及一第一壓縮彈簧，該調整螺栓螺設於該拉桿之螺孔且抵止於該擋止件，該第一壓縮彈簧設於該拉桿之彈簧槽內且推頂於該擋止件。
4. 如請求項1所述之用於加工機之機械手臂，其中該拉桿之底端具有一凸緣，該定位裝置更具有一第二壓縮彈簧，該第二壓縮彈簧套設於該拉桿且抵接在該固定座與該拉桿之凸緣之間。