TW202026117A - 傳動裝置及機械手臂 - Google Patents

Abstract

一種傳動裝置，其包括第一殼體、連接第一殼體之第二殼體以及軸接第二殼體之第三殼體、設於該第三殼體上之轉接件、作動該第一殼體與第二殼體旋轉之第一動力軸、作動該第三殼體旋轉之第二動力軸、以及作動該轉接件旋轉之第三動力軸，且該第二與第三動力軸係為相互套設之軸中軸結構，而該第一動力軸係為獨立桿件，以利於使用負荷較小轉動慣量之馬達驅動該第一動力軸，故能選用較便宜之馬達，因而能降低生產成本。

Description

傳動裝置及機械手臂

本揭露係有關一種傳動裝置，尤指一種可應用於機械手臂上之傳動裝置。

目前機器人是工業生產中極為重要的設備，且越來越多產業利用機械手臂協助工廠或生產線上的作業，甚至進行危險的工作，例如焊接、修毛邊、離子切割、模具鑄件搬運等相關高溫的作業廠區，但此種作業環境會對機械手臂之馬達及電線造成極大的傷害，故業界遂將馬達設置於遠離手臂持載端。

如第1A圖所示，習知六軸機器人9係由一控制系統9a操控，其包括一基座90、支架91、支撐臂92、前臂93、構成腕部之腕本體94與擺動部95、及轉盤96，且作為腕部動力源之馬達9b係遠離該轉盤96。該支架91設於該基座90上並可相對該基座90繞第一轉軸J1進行自轉運動F1。該支撐臂92之底端係可旋轉地軸接該支架91，以繞第二轉軸J2進行前後擺動之旋轉運動F2。該前臂93可旋轉地軸接該支撐臂92之頂端，以繞第三轉軸J3進行上下擺動之旋轉運動F3。該腕本體94係設於該前臂93之端部，以連同該前臂93繞第四轉軸J4一併進行自轉運動F4。該擺動部95係軸接該腕本體94，以繞第五轉軸J5進行上下擺動之旋轉運動F5。該轉盤96係用於固持至少一物件，其設於該擺動部95之前端上，以繞第六轉軸J6進行自轉運動F6。

如第1B圖所示，習知六軸機器人9中，該前臂93中係配置有第一傳動桿81、第二傳動桿82與第三傳動桿83，以驅動該自轉運動F4、旋轉運動F5及自轉運動F6，且該第一傳動桿81、第二傳動桿82與第三傳動桿83係構成相互套設之三層同軸結構。

惟，習知六軸機器人9中，該三層同軸結構之製作困難，其最內層的第三傳動桿83因其外徑太細而難以加工，且剛性過低，甚至無法支撐所連接之構件而造成傳動不穩。另一方面，最外層的第一傳動桿81因其外徑太粗而導致該第一傳動桿81之整體慣量太大，致使該第一傳動桿81之整體支撐性不足。因此，於該三層同軸結構中，最外側之第一傳動桿81之慣量太大，且內側第二與第三傳動桿82,83難以支撐所連接之構件，致使提供動力之馬達9b因需直接吸收該第一與第二傳動桿81,82之轉動慣量而需更大馬力的規格，故習知六軸機器人9需選用較貴之馬達9b，因而增加生產成本。

再者，習知六軸機器人9中，該前臂93之減速機構係採用該馬達9b與減速器一體成形之規格，即該減速器位於該支撐臂92之頂端接近該前臂93之處，致使減速空間受限（即減速比很小），因而無法進行高扭力傳動，導致該第四至第六轉軸J4,J5,J6無法提供高扭力，造成該六軸機器人9無法進行高負荷之動作。

又，若該第四轉軸J4欲提供所需的高扭矩，該馬達9b需增加功率，且該減速器需增加體積以提高其減速比，致使該減速器需承受較大的力矩，導致該馬達9b及其減速器之使用壽命縮短，且該前臂93之體積需增大而不利於該六軸機器人9架設於生產線上。

另外，若將該馬達9b與減速器一體配置於該腕本體94或擺動部95上，雖可進行高扭力傳動，但該腕部將增大體積，且該腕部之重量也會變大，致使該腕部容易斷裂，且另一方面，該轉盤96無法固持較重之物件（否則該前臂93或腕部會重心不穩而使該六軸機器人9傾倒），以及作業環境亦會對該馬達9b及電線造成極大的傷害。

因此，如何克服習知技術之種種缺點，實為目前各界亟欲解決之問題。

鑑於上述習知技術之種種缺失，本發明揭露一種傳動裝置，係包括：第一殼體，係具有相對之第一端部與第二端部；第二殼體，係連接該第一殼體之第一端部；第一減速機構，係配置於該第一殼體之第一端部與該第二殼體之間；以及第一動力軸，係作動該第一減速機構，以帶動該第二殼體旋轉。

前述之傳動裝置中，復包括第一馬達，係帶動該第一動力軸。例如，該第一馬達係藉由傘齒輪組帶動該第一動力軸。

前述之傳動裝置中，該第一動力軸係藉由第一傳動機構作動該第一減速機構。例如，該第一傳動機構係為齒輪組，藉由連接結構將該第一傳動機構之動力傳遞至該第一減速機構，且該連接結構係為管體。

本發明復揭露一種傳動裝置，係包括：第一殼體，係具有相對之第一端部與第二端部；第二殼體，係連接該第一殼體之第一端部；第三殼體，係軸接該第二殼體；第一減速機構，係配置於該第一殼體之第一端部與該第二殼體之間；第一動力軸，係藉由第一傳動機構作動該第一減速機構，以帶動該第二殼體連同該第三殼體一併同向旋轉；第二減速機構，係配置於該第二殼體上；以及第二動力軸，係藉由第二傳動機構作動該第二減速機構，以帶動該第三殼體相對該第二殼體轉動。

前述之傳動裝置中，復包括第一馬達，係配置於該第一殼體之第二端部並帶動該第一動力軸。例如，該第一馬達係藉由傘齒輪組帶動該第一動力軸。

前述之傳動裝置中，該第一動力軸係藉由第一傳動機構作動該第一減速機構。例如，該第一傳動機構係為齒輪組，藉由連接結構將該第一傳動機構之動力傳遞至該第一減速機構，且該連接裝置係為管體。

前述之傳動裝置中，復包括第二馬達，係帶動該第二動力軸。

前述之傳動裝置中，該第二傳動機構係包含第一皮帶輪組及連動該第一皮帶輪組之第一齒輪組，以藉由該第一齒輪組連動該第二動力軸，且該第一皮帶輪組連動該第二減速機構。例如，該第二傳動機構復包含分別接合於該第一皮帶輪組兩側之第一傳動軸與第二傳動軸，且該第一傳動軸連動該第一齒輪組，而該第二傳動軸作動該第二減速機構。或者，該第一皮帶輪組係包含兩滾輪及以環繞該兩滾輪之皮帶，進一步包括抵靠該皮帶之抵壓件。

本發明又提供一種傳動裝置，係包括：第一殼體，係具有相對之第一端部與第二端部；第二殼體，係連接該第一殼體之第一端部；第三殼體，係軸接該第二殼體；轉接件，係軸接該第三殼體；第一減速機構，係配置於該第一殼體之第一端部與該第二殼體之間；第一動力軸，係作動該第一減速機構，以帶動該第二殼體連同該第三殼體一併同向旋轉；第二減速機構，係配置於該第二殼體上；第二動力軸，係藉由第二傳動機構作動該第二減速機構，以帶動該第三殼體相對該第二殼體轉動；第三減速機構，係配置於該第三殼體上；以及第三動力軸，係藉由第三傳動機構作動該第三減速機構，以帶動該轉接件相對該第三殼體轉動，其中，該第三動力軸係為管體，以令該第一動力軸位於該第三動力軸之管體外，且該第二動力軸穿設於該第三動力軸之管體內。

前述之傳動裝置中，復包括第一馬達，係配置於該第一殼體之第二端部並帶動該第一動力軸。例如，該第一馬達係藉由傘齒輪組帶動該第一動力軸。

前述之傳動裝置中，該第一動力軸係藉由第一傳動機構作動該第一減速機構。例如，該第一傳動機構係為齒輪組，藉由連接結構將該第一傳動機構之動力傳遞至該第一減速機構，且該連接裝置係為管體。進一步，該連接結構係為中空管體，致使該第二動力軸與該第三動力軸穿過該連接結構。

前述之傳動裝置中，復包括第二馬達，係帶動該第二動力軸。

前述之傳動裝置中，該第二傳動機構係包含第一皮帶輪組及連動該第一皮帶輪組之第一齒輪組，以藉由該第一齒輪組連動該第二動力軸，且該第一皮帶輪組連動該第二減速機構，例如，該第一皮帶輪組係包含兩滾輪及以環繞該兩滾輪之皮帶，且該第二傳動機構復包含分別接合於該第一皮帶輪組兩側之第一傳動軸與第二傳動軸，且該第一傳動軸連動該第一齒輪組，而該第二傳動軸作動該第二減速機構。進一步，該第三傳動機構係包含第二皮帶輪組、分別接合於該第二皮帶輪組兩側之第三傳動軸與第四傳動軸、及連動該第三與第四傳動軸之第二齒輪組與第三齒輪組，以藉由該第二齒輪組連動該第三動力軸，且該第三齒輪組連動該第三減速機構。例如，該第一傳動軸與第三傳動軸係為軸中軸配置，且該第二傳動軸與第四傳動軸係為軸中軸配置。另外，復包括抵靠該皮帶之抵壓件。

前述之傳動裝置中，復包括第三馬達，係帶動該第三動力軸。

前述之傳動裝置中，該第三傳動機構係包含皮帶輪組及分別連動該皮帶輪組之兩齒輪組，以藉由該些齒輪組分別連動該第三動力軸與該第三減速機構。例如，該第三傳動機構復包含分別接合於該皮帶輪組兩側之兩傳動軸，以分別帶動該些齒輪組。

本發明更提供一種機械手臂，係包括：前述之傳動裝置；以及臂本體，係樞接該第一殼體之第二端部。

前述之機械手臂中，該傳動裝置係包含腕部。

由上可知，本發明之傳動裝置及機械手臂，主要藉由將該第一動力軸獨立設於該第三動力軸之管體外，以利於使用負荷較小轉動慣量之第一馬達，故相較於習知技術，本發明能選用較便宜之第一馬達，因而能降低生產成本。

以下藉由特定的具體實施例說明本發明之實施方式，熟悉此技藝之人士可由本說明書所揭示之內容輕易地瞭解本發明之其他優點及功效。

須知，本說明書所附圖式所繪示之結構、比例、大小等，均僅用以配合說明書所揭示之內容，以供熟悉此技藝之人士之瞭解與閱讀，並非用以限定本發明可實施之限定條件，故不具技術上之實質意義，任何結構之修飾、比例關係之改變或大小之調整，在不影響本發明所能產生之功效及所能達成之目的下，均應仍落在本發明所揭示之技術內容得能涵蓋之範圍內。同時，本說明書中所引用之如「上」、「下」、「頂」、「底」、「第一」、「第二」、「第三」、「前」、「後」、及「一」等之用語，亦僅為便於敘述之明瞭，而非用以限定本發明可實施之範圍，其相對關係之改變或調整，在無實質變更技術內容下，當視為本發明可實施之範疇。

第2A及2B圖係為本發明之傳動裝置4之示意圖。如第2A及2B圖所示，所述之傳動裝置4係包括：第一殼體10、第一減速機構11、第一動力軸12、第一傳動機構13、連接該第一殼體10之第二殼體20、第二減速機構21、第二動力軸22、第二傳動機構23、軸接該第二殼體20之第三殼體30、第三減速機構31、第三動力軸32以及第三傳動機構33。

於本實施例中，該傳動裝置4係配置有第一馬達1a、第二馬達2a及第三馬達3a，以作為第一至第三運動模式M1,M2,M3之動力源。

所述之第一殼體10係為中空柱狀或長筒狀，其具有相對之第一端部10a與第二端部10b。

於本實施例中，該第一殼體10之第二端部10b可架設該第一馬達1a、第二馬達2a及第三馬達3a，並可依需求配置一外接結構5。例如，該外接結構5可包含一轉接軸件50，且該外接結構5上可安裝一用以轉動該轉接軸件50之第四馬達4a。

所述之第一減速機構11係連接該第一殼體10之第一端部10a，且該第一馬達1a之動力傳輸係利用該第一減速機構11進行減速。

於本實施例中，該第一減速機構11之減速比為1/80，且其結構態樣繁多，如第3A及3B圖所示之偏心擺動型，該第一減速機構11之輸入動力，係藉由一連接結構110，將該第一傳動機構13之動力輸出至第一減速機構11。

所述之第一動力軸12（如第3A圖所示）係配置於該第一殼體10中並連動該第一馬達1a。

於本實施例中，該第一馬達1a係藉由傘齒輪組1b（如第3B圖所示）連接該第一動力軸12，使該第一馬達1a驅動該第一動力軸12轉動。

所述之第一傳動機構13係連接該第一動力軸12與該第一減速機構11，以令該第一動力軸12藉由該第一傳動機構13作動該第一減速機構11。

於本實施例中，該第一傳動機構13係包含一齒輪組，該齒輪組係由兩個正齒輪130,131（如第3A圖所示）組成，該第一傳動機構13之動力經由兩個正齒輪130,131傳遞至該連接結構110，且該連接結構110之相對兩端分別與該第一傳動機構13之正齒輪131及該第一減速機構11之動力輸入端結合連接，以將該第一傳動機構13之動力輸出至該第一減速機構11內。應可理解地，該第一傳動機構13之動力經由兩個正齒輪130,131傳遞至該連接結構110，亦可使用皮帶輪或鏈條等取代兩個正齒輪130,131之驅動方式。

所述之第一減速機構11係設置於該第一殼體10與該第二殼體20之間，即該第二殼體20與該第一殼體10不會相對運動。

於本實施例中，該第二殼體20與該第一殼體10係同軸配置。例如，該第一減速機構11同軸接合於該第一殼體10之第一端部10a之側與該第二殼體20之間，以令該第一動力軸12藉由該第一傳動機構13作動該第一減速機構11，致能該第二殼體20連同第三殼體30一併同向旋轉，如第一運動模式M1。

再者，如第4A圖所示，該第二殼體20係呈如叉狀、馬蹄形或凹口狀等類似ㄇ字形狀。例如，該第二殼體20之後端部位20a可依需求形成圓形套口以同軸接合該第一減速機構11，而前端部位20b係自該後端部位20a延伸形成有位於相對兩側之支撐部201,202，以於該些支撐部201,202之間形成一容置空間S。具體地，其中一支撐部201可具有至少一凹槽201a，而另一支撐部202可具有至少一置放槽202a。

所述之第二減速機構21係連接該第二殼體20之其中一支撐部201，且該第二馬達2a之動力傳輸係利用該第二減速機構21進行減速。

於本實施例中，該第二減速機構21之結構態樣繁多，如第4B圖所示之齒輪組及相關配搭，並無特別限制，且其可依需求定位於該凹槽201a中。

所述之第二動力軸22係配置於該第一殼體10與第二殼體20中並連動該第二馬達2a。

於本實施例中，該第二馬達2a之輸出軸件2b係直接連接該第二動力軸22，使該第二馬達2a驅動該第二動力軸22轉動。例如，該第二馬達2a之輸出軸件2b經由一連軸器（圖略）將動力輸入至第二動力軸22。

所述之第二傳動機構23係配置於該第二殼體20中且連接該第二動力軸22與該第二減速機構21，以令該第二動力軸22藉由該第二傳動機構23作動該第二減速機構21。

於本實施例中，該第二傳動機構23係包含一第一皮帶輪組230（如第2A及2B圖所示之外皮帶輪組）、分別接合於該第一皮帶輪組230兩側之第一傳動軸231與第二傳動軸232、及連動該第一傳動軸231之第一齒輪組233，以藉由該第一齒輪組233連動該第二動力軸22，且該第二傳動軸232連動該第二減速機構21。具體地，該第一齒輪組233係為傘齒輪組，且該第二傳動軸232與該第二減速機構21係同軸配置，而該第一皮帶輪組230係包含分別軸接該第一與第二傳動軸231,232之兩滾輪230a及以單一圈式環繞該兩滾輪230a之皮帶230b，並可依需求藉由一如惰輪之抵壓件41推壓該皮帶230，以調整該皮帶230之張力。

再者，該第一齒輪組233係位於該第二殼體20之後端部位20a，且該第二傳動機構23之其它部分構件（如該第一皮帶輪組230、該第一傳動軸231與第二傳動軸232）係定位於另一支撐部202之置放槽202a上，使該第二減速機構21與該第二傳動機構23係大致位於該第二殼體20之相對兩側，即分別位於該第二殼體20之兩支撐部201,202上。

又，該第二傳動軸232係架設於該些支撐部201,202之間以橫跨該容置空間S。

所述之第三殼體30係位於該第二殼體20之容置空間S中，以沿該兩支撐部201,202之間的垂直線方向軸接該第二殼體20。

於本實施例中，該第三殼體30係可旋轉地架設於該兩支撐部201,202上並連接該第二減速機構21，以令該第二減速機構21帶動該第三殼體30相對該第二殼體20轉動，如第二運動模式M2。

再者，如第5A至5C圖所示，該第三殼體30係為三通管結構，其具有第一管口301、第二管口302及第三管口303，以令該第二減速機構21接合該第一管口301，且該第二傳動軸232自該第二管口302穿過該第三殼體30以軸接該第二減速機構21，即該第三殼體30以該第二傳動軸232為轉軸而相對該第二殼體20轉動。

所述之第三減速機構31係連接該第三殼體30之第三管口303，且該第三馬達3a之動力傳輸係利用第三減速機構31進行減速。

於本實施例中，該第三減速機構31之結構態樣繁多，如第5C圖所示之齒輪桿310及相關配搭，並無特別限制。

所述之第三動力軸32係配置於該第一殼體10與第二殼體20中，該第三動力軸32係為一管體，且該第二動力軸22穿設於該第三動力軸32之管體內，即該第二動力軸22與第三動力軸32係為兩層軸中軸配置之同軸結構，且該第一動力軸12位於該第三動力軸32之管體外。

於本實施例中，該第三馬達3a藉由一皮帶輪組3b（如第2B及3A圖所示，第3B圖係省略皮帶件）連接該第三動力軸32，使該第三馬達3a驅動該第三動力軸32轉動。應可理解地，該第三馬達3a可藉由其它傳動方式連動該第三動力軸32，並不限於皮帶輪傳動方式。

再者，該連接結構110係為單一管體，使得該第二動力軸22與第三動力軸32係穿過該連接結構110內，並藉由軸承構件穿過該第一減速機構21。

所述之第三傳動機構33係配置於該第二殼體20與該第三殼體30中且連接該第三動力軸32與該第三減速機構31，以令該第三動力軸32藉由該第三傳動機構33作動該第三減速機構31。

於本實施例中，該第三傳動機構33係包含一第二皮帶輪組330（如第2A及2B圖所示之內皮帶輪組）、分別接合於該第二皮帶輪組330兩側之第三傳動軸331與第四傳動軸332、及連動該第三與第四傳動軸331,332之第二齒輪組333與第三齒輪組334，以令該第二齒輪組333與該第三動力軸32相連動，且該第三齒輪組334連動該第三減速機構31。具體地，該第二齒輪組333與第三齒輪組334係為傘齒輪組，且該第二皮帶輪組330係包含分別軸接該第三與第四傳動軸331,332之兩滾輪330a及以單一圈式環繞該兩滾輪330a之皮帶330b，並藉由該抵壓件41推壓該皮帶330，以改變該皮帶330之張力。

再者，該第二齒輪組333係位於該第二殼體20之後端部位20a，且該第三傳動機構33之其它部分構件（如該第二皮帶輪組330、該第三與第四傳動軸331,332）係定位於另一支撐部202之置放槽202a上，使該第二減速機構21與該第三傳動機構33之部分構件係位於該第二殼體20之相對兩側，即分別位於該第二殼體20之兩支撐部201,202上。

又，該第四傳動軸332係架設於該支撐部202上以凸出於該第二殼體20之容置空間S中而伸入該第三殼體30中，使該第三齒輪組334位於該第三殼體30中。

另外，該第一傳動軸231與第三傳動軸331係為軸中軸配置，且該第二傳動軸232與第四傳動軸332係為軸中軸配置。例如，該第三與第四傳動軸331,332係為管體，使該第一傳動軸231穿過該第三傳動軸331，且該第二傳動軸232穿過該第四傳動軸332。藉此，當該第一與第二皮帶輪組230,330設於該第二殼體20之同一支撐部202中時，能有效縮小該第二與第三傳動機構23,33之佈設空間，因而能縮小該第二殼體20之體積。

另一方面，所述之傳動裝置4復包括一軸接該第三殼體30之轉接件40。例如，將該轉接件40連接該第三減速機構31，以令該第三減速機構31帶動該轉接件40相對該第三殼體30轉動，如第三運動模式M3。

有關該傳動裝置4之運作係說明如下。

於該第一運動模式M1中，該第一馬達1a係經由該傘齒輪組1b傳遞動能以驅動該第一動力軸12，使該第一動力軸12藉由該第一傳動機構13傳遞動能而作動該第一減速機構11，以令該第一減速機構11帶動該第一殼體10與第二殼體20連同第三殼體30一併沿第一軸線L1（如第2A圖所示，或沿該第二動力軸22或該第三動力軸32）同向自轉（即該第一至第三殼體10,20,30相對該外接結構5轉動），且該第一至第三殼體10,20,30於運動時能達到所需的減速效果。

於該第二運動模式M2中，該第二馬達2a係經由該輸出軸件2b傳遞動能以驅動該第二動力軸22，使該第二動力軸22藉由該第二傳動機構23傳遞動能（其動力傳輸依序為第一齒輪組233、第一傳動軸231、第一皮帶輪組230、第二傳動軸232，如第4B圖所示）而作動該第二減速機構21，以令該第二減速機構21帶動該第三殼體30相對該第二殼體20沿第二軸線L2（如第2A圖所示，或沿該第二傳動軸232）轉動，且該第三殼體30於運動時能達到所需的減速效果。

於該第三運動模式M3中，該第三馬達3a係經由該皮帶輪組3b傳遞動能以驅動該第三動力軸32，使該第三動力軸32藉由該第三傳動機構33傳遞動能（其動力傳輸依序為第二齒輪組333、第三傳動軸331、第二皮帶輪組330、第四傳動軸332與該第三齒輪組334）而作動該第三減速機構31，以令該第三減速機構31帶動該轉接件40相對該第三殼體30沿第三軸線L3（如第2A圖所示，或沿該齒輪桿310）轉動，且該轉接件40於運動時能達到所需的減速效果。

於本實施例中，該第二軸線L2與該第一軸線L1係呈預定角度交叉（如垂直狀態），且該第三軸線L3與該第二軸線L2係呈預定角度交叉（如垂直狀態）。

再者，該第一軸線L1與該第三軸線L3可位於同一直線路徑上，但也可不位於同一直線路徑上。

又，於其它實施例中，該第二軸線L2若未通過該第一軸線L1的延長線，且未平行該第一軸線L1，則可不與該第一軸線L1交叉。或者，若該第三軸線L3未通過該第二軸線L2的延長線，且未平行該第二軸線L2，則亦可不與該第二軸線L2交叉。

另外，移動（如第3B圖所示之箭頭方向Z）該抵壓件41（惰輪）能調整該第一與第二皮帶輪組230,330之皮帶230b,330b之張力，並以螺絲固定該抵壓件41；若需拆換該第一與第二皮帶輪組230,330或皮帶230b,330b，僅需將該抵壓件41鬆開（如鬆開螺絲），即可進行更換作業。

本發明之具有軸中軸式動力軸（第二與第三動力軸22,32）之傳動裝置4主要藉由將該第一動力軸12獨立設於該第三動力軸32之管體外，以利於使用負荷較小轉動慣量之第一馬達1a，故相較於習知技術，本發明能選用較便宜之第一馬達1a，因而能降低生產成本。具體地，該第一動力軸12之轉動慣量可視為馬達傳動軸之轉動慣量，其轉動慣量I之公式(1)為： I=½mr² …………….(1) ，其中，m表示為動力軸桿之質量(kg)，r表示為動力軸桿之半徑(㎜)。因此，該第一動力軸12之轉動慣量為0.5•2•11² = 121(kg-㎜² )，而習知外層之軸桿（如第1B圖所示之第一傳動桿81之外徑D1為52㎜，且第二傳動桿82之外徑D2為38㎜）之轉動慣量係為0.5•3(19² +26² )=1555(kg-㎜² )，故本發明之第一馬達1a所需負荷之轉動慣量遠小於習知馬達所需負荷之轉動慣量，如兩者相差10倍以上。

再者，本發明藉由將該第一減速機構11設於該第一殼體10之第一端部10a與該第二殼體20之間，以大幅縮短該轉接件40與該第一減速機構11之間的距離，即可達到所欲承受之彎矩(bending moment)，故本發明之傳動裝置4能使用較便宜之第一減速機構11以降低生產成本、或者該傳動裝置4之轉接件40能持載較重之物件。具體地，該彎矩M之公式(2)為： M=FL…………….(2) ，其中，F表示為該轉接件40欲持載之物件之重量，L表示為長度（即該轉接件40與該第一減速機構11之間的距離）。因此，該傳動裝置4之長度L為550㎜，而習知六軸機械人之長度L為1200㎜（即第1A圖所示之馬達9b與該轉盤96之間的距離），故於相同馬達動力之條件下（即相同彎矩M），本發明之傳動裝置4能持載之物件重量（150kg）約為習知機械手臂能持載之物件重量（小於70kg）的兩倍以上。換言之，若於相同物件重量之條件下（即相同重量F），本發明之第一減速機構11之彎矩係小於習知減速器之彎矩，兩者約相差2倍，故基於減速器之價格係依據容許彎矩之變大而增加，本發明之第一減速機構11之價格能低於習知減速器之價格。

又，將該第二傳動機構23與該第三傳動機構33係配置於該第二殼體20之同一支撐部202中，而該第二減速機構21係位於該第一殼體20之另一支撐部201中，使該第二殼體20之兩支撐部201,202及其內結構具有預定重量，以提供足夠之實心支撐力予該第三殼體30及其上之構件，因而能避免該兩支撐部201,202斷裂。換言之，若該第二傳動機構23與該第三傳動機構33之其中一者改為配置於另一支撐部201中，則該支撐部202之內部重量減輕，將使該第二殼體20之區域之重心不穩而容易造成機構歪斜，甚至無法提供足夠之實心支撐力予該第三殼體30及其上之構件，因而易於造成該支撐部201斷裂。

另外，如第6圖所示，本發明之傳動裝置4之第一殼體10之第二端部10b可樞接一臂本體6，以形成機械手臂1。例如，該臂本體6係包含一基座60、一設於該基座60上之第一臂部61、一連接該第一臂部61之第二臂部62以及該外接結構5，且該傳動裝置4係藉由該外接結構5之轉接軸件50連接該第二臂部62，使該傳動裝置4之第二殼體20與第三殼體30可視為腕部。具體地，該第一臂部61係相對該基座60依第6圖所示之虛軸線進行第一軸轉動模式G1。該第二臂部62之底端係可旋轉地軸接該第一臂部61，以依第6圖所示之虛軸線進行第二軸轉動模式G2。該傳動裝置4可藉由該外接結構5軸接該第二臂部62之頂端，以依據第6圖所示之轉接軸件50之虛軸線進行第三軸轉動模式G3。應可理解地，該第一運動模式M1係作為第四軸轉動，該第二運動模式M2係作為第五軸轉動，該第三運動模式M3係作為第六軸轉動。

綜上所述，本發明之機械手臂1及其傳動裝置4能於該第一殼體10之第二端部10b配置三組馬達（第一至第三馬達1a,2a,3a），以減少電線損壞的機率，且能減少該第一馬達1a的負載，因而能增加該第一馬達1a的傳動效率。

再者，該第二與第三殼體20,30上無需配置馬達，使該第二與第三殼體20,30之內部結構設計更為緊密（如該第一傳動軸231與第三傳動軸331所構成之同軸結構、及該第二傳動軸232與第四傳動軸332所構成之同軸結構），因而能縮小該第二與第三殼體20,30之體積。

上述實施例係用以例示性說明本發明之原理及其功效，而非用於限制本發明。任何熟習此項技藝之人士均可在不違背本發明之精神及範疇下，對上述實施例進行修改。因此本發明之權利保護範圍，應如後述之申請專利範圍所列。

1:機械手臂 1a:第一馬達 1b:傘齒輪組 10:第一殼體 10a:第一端部 10b:第二端部 11:第一減速機構 110:連接結構 12:第一動力軸 13:第一傳動機構 130,131:正齒輪 2a:第二馬達 2b:輸出軸件 20:第二殼體 20a:後端部位 20b:前端部位 201,202:支撐部 201a:凹槽 202a:置放槽 21:第二減速機構 22:第二動力軸 23:第二傳動機構 230:第一皮帶輪組 230a,330a:滾輪 230b,330b:皮帶 231:第一傳動軸 232:第二傳動軸 233:第一齒輪組 3a:第三馬達 3b:皮帶輪組 30:第三殼體 301:第一管口 302:第二管口 303:第三管口 31:第三減速機構 310:齒輪桿 32:第三動力軸 33:第三傳動機構 330:第二皮帶輪組 331:第三傳動軸 332:第四傳動軸 333:第二齒輪組 334:第三齒輪組 4:傳動裝置 4a:第四馬達 40:轉接件 41:抵壓件 5:外接結構 50:轉接軸件 6:臂本體 60,90:基座 61:第一臂部 62:第二臂部 81:第一傳動桿 82:第二傳動桿 83:第三傳動桿 9:六軸機器人 9a:控制系統 9b:馬達 91:支架 92:支撐臂 93:前臂 94:腕本體 95:擺動部 96:轉盤 D1:外徑 D2:外徑 F1,F4,F6:自轉運動 F2,F3,F5:旋轉運動 G1:第一軸轉動模式 G2:第二軸轉動模式 G3:第三軸轉動模式 J1:第一轉軸 J2:第二轉軸 J3:第三轉軸 J4:第四轉軸 J5:第五轉軸 J6:第六轉軸 L1:第一軸線 L2:第二軸線 L3:第三軸線 M1:第一運動模式 M2:第二運動模式 M3:第三運動模式 S:容置空間 Z:箭頭方向

第1A圖係為習知六軸機器人之立體示意圖。

第1B圖係為第1A圖之前臂之局部剖面圖。

第2A圖係為本發明之傳動裝置之立體示意圖。

第2B圖係為本發明之傳動裝置之構件配置示意圖。

第3A圖係為第2A圖之局部立體示意圖。

第3B圖係為第3A圖之上視示意圖。

第4A圖係為第2A圖之第二殼體之立體示意圖。

第4B圖係為第2A圖之局部平面示意圖。

第5A圖係為第2A圖之第三殼體之立體示意圖。

第5B圖係為第2A圖之局部平面示意圖。

第5C圖係為第5B圖之局部平面示意圖。

第6圖係為本發明之機械手臂之立體示意圖。

1a:第一馬達

1b:傘齒輪組

10:第一殼體

11:第一減速機構

110:連接結構

12:第一動力軸

13:第一傳動機構

130,131:正齒輪

2a:第二馬達

2b:輸出軸件

20:第二殼體

201,202:支撐部

21:第二減速機構

22:第二動力軸

23:第二傳動機構

230:第一皮帶輪組

230a:滾輪

230b:皮帶

231:第一傳動軸

232:第二傳動軸

233:第一齒輪組

3a:第三馬達

3b:皮帶輪組

30:第三殼體

31:第三減速機構

310:齒輪桿

32:第三動力軸

33:第三傳動機構

330a:滾輪

330b:皮帶

331:第三傳動軸

332:第四傳動軸

333:第二齒輪組

334:第三齒輪組

4:傳動裝置

40:轉接件

Claims (33)

1. 一種傳動裝置，係包括： 第一殼體，係具有相對之第一端部與第二端部； 第二殼體，係連接該第一殼體之第一端部； 第一減速機構，係配置於該第一殼體之第一端部與該第二殼體之間；以及 第一動力軸，係作動該第一減速機構，以帶動該第二殼體旋轉。
2. 如申請專利範圍第1項所述之傳動裝置，復包括第一馬達，係帶動該第一動力軸。
3. 如申請專利範圍第2項所述之傳動裝置，其中，該第一馬達係藉由傘齒輪組帶動該第一動力軸。
4. 如申請專利範圍第1項所述之傳動裝置，其中，該第一動力軸係藉由第一傳動機構作動該第一減速機構。
5. 如申請專利範圍第4項所述之傳動裝置，其中，該第一傳動機構係為齒輪組，藉由連接結構將該第一傳動機構之動力傳遞至該第一減速機構，且該連接結構係為管體。
6. 一種傳動裝置，係包括： 第一殼體，係具有相對之第一端部與第二端部； 第二殼體，係連接該第一殼體之第一端部； 第三殼體，係軸接該第二殼體； 第一減速機構，係配置於該第一殼體之第一端部與該第二殼體之間； 第一動力軸，係藉由第一傳動機構作動該第一減速機構，以帶動該第二殼體連同該第三殼體一併同向旋轉； 第二減速機構，係配置於該第二殼體上；以及 第二動力軸，係藉由第二傳動機構作動該第二減速機構，以帶動該第三殼體相對該第二殼體轉動。
7. 如申請專利範圍第6項所述之傳動裝置，復包括第一馬達，係配置於該第一殼體之第二端部並帶動該第一動力軸。
8. 如申請專利範圍第7項所述之傳動裝置，其中，該第一馬達係藉由傘齒輪組帶動該第一動力軸。
9. 如申請專利範圍第6項所述之傳動裝置，其中，該第一動力軸係藉由第一傳動機構作動該第一減速機構。
10. 如申請專利範圍第9項所述之傳動裝置，其中，該第一傳動機構係為齒輪組，藉由連接結構將該第一傳動機構之動力傳遞至該第一減速機構，且該連接裝置係為管體。
11. 如申請專利範圍第6項所述之傳動裝置，復包括第二馬達，係帶動該第二動力軸。
12. 如申請專利範圍第6項所述之傳動裝置，其中，該第二傳動機構係包含第一皮帶輪組及連動該第一皮帶輪組之第一齒輪組，以藉由該第一齒輪組連動該第二動力軸，且該第一皮帶輪組連動該第二減速機構。
13. 如申請專利範圍第12項所述之傳動裝置，其中，該第二傳動機構復包含分別接合於該第一皮帶輪組兩側之第一傳動軸與第二傳動軸，且該第一傳動軸連動該第一齒輪組，而該第二傳動軸作動該第二減速機構。
14. 如申請專利範圍第12項所述之傳動裝置，其中，該第一皮帶輪組係包含兩滾輪及以環繞該兩滾輪之皮帶。
15. 如申請專利範圍第14項所述之傳動裝置，復包括抵靠該皮帶之抵壓件。
16. 一種傳動裝置，係包括： 第一殼體，係具有相對之第一端部與第二端部； 第二殼體，係連接該第一殼體之第一端部； 第三殼體，係軸接該第二殼體； 轉接件，係軸接該第三殼體； 第一減速機構，係配置於該第一殼體之第一端部與該第二殼體之間； 第一動力軸，係作動該第一減速機構，以帶動該第二殼體連同該第三殼體一併同向旋轉； 第二減速機構，係配置於該第二殼體上； 第二動力軸，係藉由第二傳動機構作動該第二減速機構，以帶動該第三殼體相對該第二殼體轉動； 第三減速機構，係配置於該第三殼體上；以及 第三動力軸，係藉由第三傳動機構作動該第三減速機構，以帶動該轉接件相對該第三殼體轉動，其中，該第三動力軸係為管體，以令該第一動力軸位於該第三動力軸之管體外，且該第二動力軸穿設於該第三動力軸之管體內。
17. 如申請專利範圍第16項所述之傳動裝置，復包括第一馬達，係配置於該第一殼體之第二端部並帶動該第一動力軸。
18. 如申請專利範圍第17項所述之傳動裝置，其中，該第一馬達係藉由傘齒輪組帶動該第一動力軸。
19. 如申請專利範圍第16項所述之傳動裝置，其中，該第一動力軸係藉由第一傳動機構作動該第一減速機構。
20. 如申請專利範圍第19項所述之傳動裝置，其中，該第一傳動機構係為齒輪組，藉由連接結構將該第一傳動機構之動力傳遞至該第一減速機構，且該連接裝置係為管體。
21. 如申請專利範圍第20項所述之傳動裝置，其中，該連接結構係為中空管體，致使該第二動力軸與該第三動力軸穿過該連接結構。
22. 如申請專利範圍第16項所述之傳動裝置，復包括第二馬達，係帶動該第二動力軸。
23. 如申請專利範圍第16項所述之傳動裝置，其中，該第二傳動機構係包含第一皮帶輪組及連動該第一皮帶輪組之第一齒輪組，以藉由該第一齒輪組連動該第二動力軸，且該第一皮帶輪組連動該第二減速機構。
24. 如申請專利範圍第23項所述之傳動裝置，其中，該第二傳動機構復包含分別接合於該第一皮帶輪組兩側之第一傳動軸與第二傳動軸，且該第一傳動軸連動該第一齒輪組，而該第二傳動軸作動該第二減速機構。
25. 如申請專利範圍第24項所述之傳動裝置，其中，該第三傳動機構係包含第二皮帶輪組、分別接合於該第二皮帶輪組兩側之第三傳動軸與第四傳動軸、及連動該第三與第四傳動軸之第二齒輪組與第三齒輪組，以藉由該第二齒輪組連動該第三動力軸，且該第三齒輪組連動該第三減速機構。
26. 如申請專利範圍第25項所述之傳動裝置，其中，該第一傳動軸與第三傳動軸係為軸中軸配置，且該第二傳動軸與第四傳動軸係為軸中軸配置。
27. 如申請專利範圍第23項所述之傳動裝置，其中，該第一皮帶輪組係包含兩滾輪及以環繞該兩滾輪之皮帶。
28. 如申請專利範圍第27項所述之傳動裝置，復包括抵靠該皮帶之抵壓件。
29. 如申請專利範圍第16項所述之傳動裝置，復包括第三馬達，係帶動該第三動力軸。
30. 如申請專利範圍第16項所述之傳動裝置，其中，該第三傳動機構係包含皮帶輪組及分別連動該皮帶輪組之兩齒輪組，以藉由該些齒輪組分別連動該第三動力軸與該第三減速機構。
31. 如申請專利範圍第30項所述之傳動裝置，其中，該第三傳動機構復包含分別接合於該皮帶輪組兩側之兩傳動軸，以分別帶動該些齒輪組。
32. 一種機械手臂，係包括： 如申請專利範圍第1至31項所述之其中一者之傳動裝置；以及 臂本體，係樞接該第一殼體之第二端部。
33. 如申請專利範圍第32項所述之機械手臂，其中，該傳動裝置係包含腕部。

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