TWI409151B - 機械接口及使用該接口之機械手 - Google Patents

Description

機械接口及使用該接口之機械手

本發明涉及一種機械接口及使用該接口之機械手。

隨著現代科學技術快速發展，工業機械手已廣泛應用於機械製造、冶金、電子、輕工和原子能等產業。較為先進之工業機械手一般包含複數旋轉軸，具有複數自由度，可抓取不同形狀、不同材質之物體，還可對所抓持物體進行精細操作。

機械手之機械接口通常為一端面符合國際標準(ISO)之連接法蘭。該連接法蘭上可接裝不同連接元件，例如夾爪、焊槍或吸盤等，以適應不同用途。為使夾爪或焊槍可進一步旋轉，需在連接法蘭與連接元件之間增設一軸承。由於軸承本身不是標準連接接口，較難與連接元件直接相接，因此必須在軸承另一端面增設一標準連接法蘭。惟，增設這連接法蘭既增加了製造成本，又佔用較多空間，對機械手之性能及外觀帶來一定影響。

有鑒於此，有必要提供一種成本較低，佔用空間較小之機械接口，及使用該接口之機械手。

一種機械接口，用以連接機械臂與連接元件。機械接口包括用於與連接元件相連之連接法蘭。該機械接口還包括複數滾動體和用於與機械臂相連之軸承外圈。該複數滾動體為十字交叉排列之複數圓柱滾子，該軸承外圈由第一圈體與第二圈體疊合構成。軸承外圈之第一圈體及第二圈體套設在連接法蘭上，且複數滾動體設於連接法蘭與軸承外圈之第一圈體與第二圈體之間。

一種機械手，包括機械臂、連接元件及連接該機械臂與該連接元件之機械接口。機械接口包括用於與連接元件相連之連接法蘭。該機械接口還包括複數滾動體和用於與機械臂相連之軸承外圈。該複數滾動體為十字交叉排列之複數圓柱滾子，該軸承外圈由第一圈體與第二圈體疊合構成。軸承外圈之第一圈體及第二圈體套設在連接法蘭上，複數滾動體設於連接法蘭與軸承外圈之第一圈體與第二圈體之間。

本發明所提供之機械接口將連接法蘭作為軸承內圈，並與軸承外圈及滾動體共同組成一軸承，是以省略位於軸承外端面之連接法蘭，降低了製造成本，另，其佔用空間較小，外觀良好。

100‧‧‧機械手

10‧‧‧機械臂

11‧‧‧外殼

111‧‧‧第一安裝口

113‧‧‧第二安裝口

13‧‧‧伺服馬達

131‧‧‧轉軸

20‧‧‧機械接口

21‧‧‧連接法蘭

211‧‧‧端面

213‧‧‧側面

2131‧‧‧V形凹環

22‧‧‧第二密封件

23‧‧‧第一圈體

231‧‧‧端面

2311‧‧‧通孔

2313‧‧‧定位孔

2315‧‧‧限位部

233‧‧‧內表面

2331‧‧‧第一倒角

24‧‧‧螺釘

25‧‧‧第二圈體

251‧‧‧端面

2511‧‧‧螺紋孔

2513‧‧‧定位孔

2515‧‧‧環形密封槽

253‧‧‧內表面

2531‧‧‧第二倒角

26‧‧‧定位銷

27‧‧‧滾動體

28‧‧‧第一密封件

29‧‧‧環形滑道

圖1係本發明實施方式之機械手及機械接口之組裝圖。

圖2係圖1所示機械接口之立體分解圖。

圖3係圖1沿III-III線之部分剖視圖。

下面將結合附圖及實施方式對本發明之機械接口及機械手作進一步詳細說明。

請參閱圖1，本發明實施方式之機械手100包括機械臂10、機械接口20及連接元件(圖未示)。機械臂10與連接元件藉由機械接口20相連。連接元件可根據用途選擇夾爪、焊槍或吸盤等。

機械臂10包括外殼11及位於外殼11內部之伺服馬達13。外殼11大致為方形，其上設有第一安裝口111與第二安裝口113。第一安裝口111設於外殼11之上，可供與伺服馬達13相連之線纜(圖未示)穿過。第二安裝口113設於外殼11前側，用以安裝機械接口20。伺服馬達13具有轉軸131(見圖3)。

請一併參閱圖2與圖3，機械接口20包括連接法蘭21及套設在連接法蘭21上之第一圈體23、第二圈體25及複數滾動體27。第一圈體23與第二圈體25疊合構成一軸承外圈(未標示)，複數滾動體27設於連接法蘭21與該軸承外圈之間。

連接法蘭21為圓柱體，其具有端面211和圓弧形側面213。端面211符合ISO 9409-1標準，以便於與不同連接元件相連。側面213上開設有用於容納滾動體27之V形凹環2131。

第一圈體23為圓環，其具有端面231和內表面233。端面231上開設有複數通孔2311和複數定位孔2313。端面231上靠近內表面233之位置垂直端面231延伸形成限位部2315。機械接 口20還包括第二密封件22，第二密封件22設於限位部2315內，用於防止塗覆於滾動體27上之潤滑油從連接法蘭21與第一圈體23之間隙滲出。本實施方式中，第二密封件22為油封。第一圈體23之內表面233靠近第二圈體27處設有第一倒角2331(見圖3)。本實施方式中，第一倒角2331為45度。

第二圈體25為與第一圈體23大小相同之圓環，其具有與第一圈體23相對之端面251與內表面253。端面251上開設有複數螺紋孔2511和複數定位孔2513。端面251靠近內表面253之位置還開設有環形密封槽2515。內表面253靠近第一圈體23處設有第二倒角2531。本實施方式中，第二倒角2531為45度。機械接口20還包括螺釘24、定位銷26及第一密封件28。螺釘24穿過第一圈體23之通孔2311和第二圈體25之螺紋孔2511使第一圈體23和第二圈體25固定連接。定位銷26穿過第一圈體23之定位孔2313和第二圈體25之定位孔2513，有助於第一圈體23和第二圈體25之間相互定位。第一密封件28設於環形密封槽2515內，用以防止滾動體27上之潤滑油從第一圈體23與第二圈體25之間隙滲出。本實施方式中，第一密封件28為O型圈。

滾動體27為圓柱滾子。連接法蘭21之V形凹環2131、第一圈體23之第一倒角2331及第二圈體25之第二倒角2531共同形成了一近似正方形之環形滑道29。複數滾動體27設置於環形滑道29內，且呈十字交叉排列。本實施方式之滾動體27與環形滑道29之間為線接觸，彈性形變較小，可一併承受徑向負荷 、軸向負荷和力矩負荷，是以機械手100可抓取較重物體並作精密旋轉。

組裝機械接口20時，首先第二圈體25平放於桌面，然後連接法蘭21插入第二圈體25內，並使連接法蘭21之V形凹環2131與第二圈體25之第二倒角2531對齊。已浸潤過潤滑油之複數滾動體27依次交叉進入V形凹環2131內，並且將第一密封件28放入第二圈體25之環形密封槽2515內。第一圈體23套設在連接法蘭21上，且使第一圈體23之第一倒角2331與連接法蘭21之V形凹環2131對齊。藉此滾動體27設置於環形滑道29內。此時，連接法蘭21之端面211高於第一圈體23之端面231。螺釘24穿過第一圈體23之通孔2311及第二圈體25之螺紋孔2511使第一圈體23和第二圈體25固定連接。旋入螺釘24前，可先用定位銷26穿過第一圈體23之定位孔2313及第二圈體25之定位孔2513以輔助定位。最後第二密封件22進入第一圈體23之限位部2315內，至此機械接口20裝配完畢。

組裝機械手100時，先將機械接口20之第二圈體25固定在機械臂10之第二安裝口113上，且使伺服馬達13之轉軸131穿過第二安裝口113後與連接法蘭21固定。再將連接元件藉由連接法蘭21之標準端面211與機械接口20固定，藉此機械手100內之伺服馬達13可帶動連接元件作旋轉運動。

本發明之機械接口20將連接法蘭21作為一軸承內圈，並與第一圈體23與第二圈體25疊合構成之軸承外圈及滾動體27共同組成一軸承，從而省略原來位於軸承外端面之連接法蘭，降 低製造成本，提高操作精度。另，該機械接口20結構較為緊湊，佔用空間較小，外觀良好。

可理解，環形密封槽2515亦可開設於第一圈體23。定位銷26、第一密封件28及第二密封件22皆可省略。第一圈體23與第二圈體25之間亦不限於藉由螺釘24固定，例如可採用焊接，膠粘等方式。

滾動體27亦不限於圓柱滾子，例如可為圓錐滾子、滾針或球形滾珠。第一圈體23與第二圈體25亦可係一體成型。

本發明所提供之機械接口20還可應用於機械手以外之其他領域，如汽車零配件等。

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，以上所述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爰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。

113‧‧‧第二安裝口

13‧‧‧伺服馬達

131‧‧‧轉軸

21‧‧‧連接法蘭

22‧‧‧第二密封件

23‧‧‧第一圈體

2315‧‧‧限位部

2331‧‧‧第一倒角

24‧‧‧螺釘

25‧‧‧第二圈體

2531‧‧‧第二倒角

27‧‧‧滾動體

28‧‧‧第一密封件

29‧‧‧環形滑道

Claims (18)

1. 一種機械接口，用以連接機械臂與連接元件，該機械接口包括用於與連接元件相連之連接法蘭，其改良在於：該機械接口還包括複數滾動體和用於與該機械臂相連之軸承外圈，該複數滾動體為十字交叉排列之複數圓柱滾子，該軸承外圈由第一圈體與第二圈體疊合構成，該軸承外圈之第一圈體及第二圈體套設在該連接法蘭上，且該複數滾動體設於該連接法蘭與該軸承外圈之第一圈體與第二圈體之間。
2. 如申請專利範圍第1項所述之機械接口，其中，該連接法蘭側面和該軸承外圈內表面之間形成環形滑道，該複數滾動體安裝於該環形滑道內。
3. 如申請專利範圍第1項所述之機械接口，其中，該機械接口還包括螺釘，該第一圈體與該第二圈體藉由該螺釘固定連接。
4. 如申請專利範圍第1項所述之機械接口，其中，該機械接口還包括定位銷，該第一圈體與該第二圈體之端面上分別設有定位孔；該定位銷插入該定位孔內。
5. 如申請專利範圍第1項所述之機械接口，其中，該機械接口還包括第一密封件，該第一密封件設於該第一圈體與該第二圈體之間。
6. 如申請專利範圍第5項所述之機械接口，其中，該第一圈體和該第二圈體相對兩端面其中之一上開設有環形密封槽，該 第一密封件設於該環形密封槽內。
7. 如申請專利範圍第1項所述之機械接口，其中，該連接法蘭一側端面高於該軸承外圈同側端面。
8. 如申請專利範圍第7項所述之機械接口，其中，該軸承外圈與該連接法蘭相接處設有限位部，該機械接口還包括第二密封件，該第二密封件設於該限位部內。
9. 如申請專利範圍第8項所述之機械接口，其中，該軸承外圈包括端面與內表面，該限位部由該端面上靠近該內表面之位置垂直該端面延伸形成。
10. 一種機械手，包括機械臂、連接元件及連接該機械臂與該連接元件之機械接口，該機械接口包括用於與連接元件相連之連接法蘭，其改良在於：該機械接口還包括複數滾動體和用於與該機械臂相連之軸承外圈，該複數滾動體為十字交叉排列之複數圓柱滾子，該軸承外圈由第一圈體與第二圈體疊合構成，該軸承外圈之第一圈體及第二圈體套設在該連接法蘭上，且該複數滾動體設於該連接法蘭與該軸承外圈之第一圈體與第二圈體之間。
11. 如申請專利範圍第10項所述之機械手，其中，該連接法蘭側面和該軸承外圈內表面之間形成環形滑道，該複數滾動體安裝於該環形滑道內。
12. 如申請專利範圍第10項所述之機械手，其中，該機械接口還包括螺釘，該第一圈體與該第二圈體藉由該螺釘固定連接。
13. 如申請專利範圍第10項所述之機械手，其中，該機械接口還包括定位銷，該第一圈體與該第二圈體之端面上分別設有定 位孔，該定位銷插入該定位孔內。
14. 如申請專利範圍第10項所述之機械手，其中，該機械接口還包括第一密封件，該第一密封件設於該第一圈體與該第二圈體之間。
15. 如申請專利範圍第14項所述之機械手，其中，該第一圈體和該第二圈體相對兩端面其中之一上開設有環形密封槽，該第一密封件設於該環形密封槽內。
16. 如申請專利範圍第10項所述之機械手，其中，該連接法蘭一側端面高於該軸承外圈同側端面。
17. 如申請專利範圍第16項所述之機械手，其中，該軸承外圈與該連接法蘭相接處設有限位部，該機械接口還包括第二密封件，該第二密封件設於該限位部內。
18. 如申請專利範圍第17項所述之機械手，其中，該軸承外圈包括端面與內表面，該限位部由該端面上靠近該內表面之位置垂直該端面延伸形成。