TWI426010B - 接頭 - Google Patents

Description

接頭

本發明涉及一種接頭，尤其涉及一種可擺動接頭。

隨著工業發展，自動化設備已經廣泛應用於各生產領域中，比如能夠進行抓取和移動之機械手，其可按照預定之軌跡運動，並與打磨裝置配合實現工件之打磨拋光。習知機械手之主動元件與從動元件之間之連接大多採用剛性固定連接。

惟，當工件需打磨之表面形貌較為複雜時，往往需要與打磨設備相連之從動元件相對主動元件具有擺動及復位功能，而習知連接裝置一般較難滿足上述要求。

有鑒於此，有必要提供一種可實現靈活擺動，快速復位之接頭。

一種接頭，包括固定座、連接桿、至少二彈性件、蓋板、擺動件、第一旋轉軸及第二旋轉軸。該蓋板與該固定座固定連接。連接桿一端與固定座活動相連。接頭還包括定位板。定位板固定連接於連接桿。至少二彈性件設於固定座與定位板之間且位於連接桿兩側或環繞在連接桿周圍。該蓋板上開設有供該連接桿穿過之通孔，該固定座上開設有容納該擺動件之容納腔，該擺動件藉由該第一旋轉軸樞接於該固定座，該擺動件與該連接桿相連，並能夠繞該第一旋轉軸之軸線旋轉，該連接桿包括樞接部，該擺動件開 設有容納該樞接部之容置腔，該樞接部藉由該第二旋轉軸樞接於該擺動件並能夠繞該第二旋轉軸之軸線旋轉，該蓋板封蓋該固定座之容納腔及該擺動件之容置腔。

當該接頭之連接桿從初始位置開始朝四周靈活擺動時，由於至少二彈性件位於連接桿兩側或環繞在連接桿周圍，因此其可對連接桿施加較為均衡之回復力，從而保證連接桿從擺動位置快速，準確地回復至初始位置。

100‧‧‧接頭

10‧‧‧固定座

11‧‧‧容納腔

13、27、331‧‧‧軸孔

15‧‧‧第一軸承

17‧‧‧軸承套筒

19‧‧‧第一旋轉軸

20‧‧‧擺動件

21‧‧‧容置腔

22‧‧‧第二軸承

23‧‧‧螺紋孔

24‧‧‧第二旋轉軸

26‧‧‧卡簧

30‧‧‧連接桿

31‧‧‧主體

33‧‧‧樞接部

35、193‧‧‧螺紋部

37、411‧‧‧軸線

40‧‧‧蓋板

41、61‧‧‧通孔

43‧‧‧固定件

50‧‧‧彈性件

60‧‧‧定位板

63‧‧‧導柱

70‧‧‧螺母

151‧‧‧外圈

153‧‧‧內圈

171‧‧‧卡合部

173‧‧‧容納部

191、431‧‧‧頭部

221‧‧‧外圈

223‧‧‧內圈

241‧‧‧卡槽

251‧‧‧容置槽

圖1係本發明實施方式之接頭之組裝圖。

圖2係圖1所示接頭之立體分解圖。

圖3係圖1沿III-III線之剖面圖。

圖4係圖1沿IV-IV線之剖面圖。

下面將結合附圖及實施方式對本發明之接頭作進一步詳細說明。

請參閱圖1，本發明實施例之接頭100包括一固定座10、一連接桿30、四彈性件50及一定位板60。連接桿30與固定座10活動連接並可相對固定座10朝四周靈活擺動。定位板60套設於連接桿30，四彈性件50設於定位板60及固定座10之間。

請同時參閱圖2，固定座10大致為方形塊，其中部開設有方形容納腔11。固定座10沿圖示X軸之兩相對側壁上還各開設有一與容納腔11相通之軸孔13。

接頭100還包括二第一軸承15、二軸承套筒17及二第一旋轉軸19 。第一軸承15包括外圈151及與外圈151相連之內圈153。外圈151可置於軸孔13內並與軸孔13相對固定。本實施方式中，第一軸承15為滾珠軸承。第一軸承15亦可用滾子或滾針軸承替代。軸承套筒17包括圓柱狀卡合部171及與其相鄰之容納部173。卡合部171之直徑可與第一軸承15之內圈153之孔徑相當或略大，故，卡合部171可藉由過盈配合之方式卡合於內圈153。第一旋轉軸19大致為長桿狀，其沿圖示X軸方向延伸。第一旋轉軸19包括頭部191及與其相鄰之螺紋部193。頭部191可容納於軸承套筒17之容納部173內。螺紋部193可依次穿過軸承套筒17、第一軸承15及軸孔113而進入容納腔111內。

接頭100還包括可收容於容納腔11內之擺動件20。擺動件20大致為一方塊，其沿圖示Y軸方向之厚度要小於容納腔11沿Y軸方向之寬度。擺動件20中部開設有容納連接桿30之方形容置腔21。擺動件20沿X軸方向之二相對側壁上各開設有一螺紋孔23(見圖3)。螺紋孔23可與第一旋轉軸15之螺紋部153相配合。擺動件20之側壁上位於螺紋孔23之外緣還垂直延伸形成一圓環狀支撐部25。支撐部25與擺動件20之側壁共同形成一用以容納軸承套筒17之卡合部171之容置槽251。擺動件20沿圖示Y軸方向之二相對側壁上還各開設有一與容置腔21相通之軸孔27。

請一併參閱圖4，接頭100還包括二第二軸承22、一第二旋轉軸24及二卡簧26。第二軸承22與第一軸承15規格相同，其包括外圈221及內圈223。外圈221可置於軸孔27內並與軸孔27相對固定。第二旋轉軸24大致為長條形圓桿，其沿圖示Y軸方向延伸。第二旋轉軸24之直徑與第二軸承22之內圈223之孔徑相當或略大，故 ，二第二軸承22之內圈223可藉由過盈配合之方式卡合於第二旋轉軸24之二端。第二旋轉軸24之二端還分別開設有一卡槽241。二卡簧26可分別進入二卡槽241，以防止第二軸承22從第二旋轉軸24上脫離。

連接桿30大致為長桿狀，其包括主體31、樞接部33及螺紋部35。樞接部33和螺紋部35分別位於主體31之二端。樞接部33大致為方塊狀，其沿圖示X軸方向之厚度小於擺動件20之容置腔21沿圖示X軸方向之寬度。樞接部33上還開設有供第二旋轉軸24穿過之軸孔331。軸孔331之直徑與第二旋轉軸24相當或略小，故第二旋轉軸24可藉由過盈配合之方式與樞接部33固定相連。連接桿30還具有軸線37。

接頭100還包括一蓋板40。蓋板40大致為正方形板，其中部開設有供連接桿30之主體31穿過之圓形通孔41。通孔41之直徑比主體31之直徑大，以允許主體31於通孔41內晃動。可理解，通孔41之形狀亦可為方形或三角形等，僅需滿足通孔41之面積大於主體31之截面積即可。通孔41具有一軸線411。蓋板40上還設有相對通孔41之軸線411對稱分佈之四固定件43。本實施方式中，固定件43為螺釘，四固定件43位於鄰近蓋板40之四角之位置。固定件43具有圓筒狀之頭部431。蓋板40可藉由四固定件43螺合於固定座10上。

四彈性件50可分別套設在四固定件43之頭部431上。本實施方式中，彈性件50為彈簧。

定位板60之形狀大致與蓋板40相似，其中部開設有供連接桿30之螺紋部35穿過之圓形通孔61。通孔61之直徑與螺紋部35之直徑大 致相等。定位板60靠近蓋板40之一側對應四彈性件50之位置還設有四導柱63。四彈性件50可分別套設於四導柱63上。

接頭100還包括一螺母70。螺母70可與連接桿30之螺紋部35相螺合，以使定位板60與連接桿30固定。

組裝時，首先連接桿30之樞接部33進入擺動件20之容置腔21。第二旋轉軸24依次穿過擺動件20之軸孔27和樞接部33之軸孔331後，二第二軸承22分別套設於第二旋轉軸24二端且分別置於二軸孔27內。二卡簧26分別進入第二旋轉軸24二端之卡槽241，以防止第二軸承22與第二旋轉軸24脫離。由於樞接部33之厚度小於容置腔21之寬度，故，樞接部33可於容置腔21內繞第二旋轉軸24之軸線進行一定角度之旋轉，從而使得連接桿30之螺紋部35可於X-Z平面內擺動。

擺動件20進入固定座10之容納腔11，且使擺動件20之容置槽251與固定座10之軸孔13對齊。第一軸承15進入軸孔13並與之固定。軸承套筒17之卡合部171穿過第一軸承15之內圈153並進入容置槽251內。第一旋轉軸19之螺紋部193穿過軸承套筒17，並螺合於擺動件20之螺紋孔23內，由此將軸承套筒17與擺動件20固定。而第一旋轉軸19之頭部191此時收容於軸承套筒17之容納部173內。此時第一旋轉軸19之軸線與第二旋轉軸24之軸線垂直相交。由於擺動件20之厚度小於容納腔11之寬度，故擺動件20可於容納腔11內繞第一旋轉軸19之軸線進行一定角度之旋轉，從而使得連接桿30之螺紋部35可於Y-Z平面內擺動。

蓋板40藉由四螺釘43固定至固定座10，且使連接桿30之螺紋部35穿過蓋板40之通孔41。於初始位置時，通孔41之軸線411與連接 桿30之軸線37保持重合。四彈性件50分別套設於四螺釘43之頭部431上並環繞在連接桿30之周圍。定位板60置於四彈性件50上，且使四導柱63分別穿設於四彈性件50內。螺母70與連接桿30之螺紋部35相螺合，由此使定位板60與連接桿30固定。接頭100組裝完畢。

使用時，接頭100之固定座10藉由螺栓等固定方式固定於一機械手(圖未示)之末端，連接桿30藉由螺紋部35與打磨裝置(圖未示)固定相連。當機械手帶動打磨裝置來打磨形狀各異之工件時，工件有可能對打磨裝置及連接桿30產生一轉動力矩。該轉動力矩可分解為沿Y-Z平面之第一分力矩和沿X-Z平面之第二份力矩，從而推動擺動件20繞第一旋轉軸19之軸線旋轉，且樞接部33繞第二旋轉軸24之軸線旋轉，最終使連接桿30相對固定座10做出較為靈活地擺動。當連接桿30位於初始位置時，四彈性件50對定位板60僅有沿Z軸方向之彈力。但當連接桿30開始擺動後，與連接桿30之螺紋部35固定之定位板60亦會沿X軸及/或Y軸方向移動一定距離而偏離初始位置。此時四彈性件50中至少有一彈性件處於被壓縮之狀態，而其他彈性件則有可能處於被拉伸之狀態。該等處於壓縮或拉伸狀態之彈性件50將會對定位板60產生沿X軸及/或Y軸方向之回復力。當打磨完畢，工件對連接桿30之轉動力矩消失後，被處於壓縮或拉伸狀態之彈性件50會對連接桿30產生與轉動力矩方向相反之回復力矩，從而迫使連接桿30反向擺動回復至初始位置。

由於四彈性件50相對連接桿30之軸線37對稱之分佈於其周圍，故對連接桿30施加之回復力較為均衡，可保證連接桿30快速，準確 地回復至初始位置。藉由調節螺母70之位置，還可控制彈性件50之回復力大小。若其中一彈性件50在使用過程中斷裂或因老化而失去彈性，其他彈性件50仍能夠提供回復力而不至於使接頭100失效。另外，由於接頭100使用係摩擦係數較小之滾珠軸承，故連接桿30擺動時摩擦阻力較小，調節其位置角度時較為方便。

可理解，連接桿30與固定座10之連接方式亦不限於本實施方式所描述之方式，例如連接桿30之末端可以形成一球形連接部，固定座10內可開設設球形空腔，藉由球形連接部容納於該球形連接部，亦可實現連接桿30相對固定座10靈活擺動。

若四彈性件50直接與固定座10固定，蓋板40亦可省略。

彈性件50之數量亦不限於四，例如可為二、三或五，當彈性件50之數量為二時，二彈性件50位於連接桿30之二側，更為優選之方案是連接桿30之軸線37穿過二彈性件50之連接線之中點。

本發明所提供之接頭100還可以應用於機械手以外之其他領域，用以連接固定元件與活動元件。

綜上所述，本發明符合發明專利要件，爰依法提出專利申請。惟，以上所述者僅為本發明之較佳實施例，舉凡熟悉本案技藝之人士，在爰依本發明精神所作之等效修飾或變化，皆應涵蓋於以下之如申請專利範圍內。

100‧‧‧接頭

10‧‧‧固定座

30‧‧‧連接桿

40‧‧‧蓋板

50‧‧‧彈性件

60‧‧‧定位板

70‧‧‧螺母

Claims (13)

1. 一種接頭，包括固定座、連接桿及彈性件，該連接桿一端與該固定座活動相連，其改良在於：該接頭還包括定位板、蓋板、擺動件、第一旋轉軸及第二旋轉軸，該蓋板與該固定座固定連接，該定位板固定連接於該連接桿，該彈性件之數量至少為二，該至少二彈性件設於該固定座與該定位板之間且位於該連接桿二側或環繞在該連接桿周圍，該蓋板上開設有供該連接桿穿過之通孔，該固定座上開設有容納該擺動件之容納腔，該擺動件藉由該第一旋轉軸樞接於該固定座，該擺動件與該連接桿相連，並能夠繞該第一旋轉軸之軸線旋轉，該連接桿包括樞接部，該擺動件開設有容納該樞接部之容置腔，該樞接部藉由該第二旋轉軸樞接於該擺動件並能夠繞該第二旋轉軸之軸線旋轉，該蓋板封蓋該固定座之容納腔及該擺動件之容置腔。
2. 如申請專利範圍第1項所述之接頭，其中該彈性件之數量為四，該四彈性件環繞在該連接桿周圍且該四彈性件相對該連結桿之軸線對稱分佈。
3. 如申請專利範圍第1項所述之接頭，其中該通孔之面積大於該連接桿之截面積。
4. 如申請專利範圍第3項所述之接頭，其中該蓋板上相對該通孔之軸線對稱設有至少二固定件，每一該彈性件固定於每一該固定件上，該蓋板藉由該至少二固定件固定於固定座上。
5. 如申請專利範圍第4項所述之接頭，其中該定位板靠近該蓋板之一側還設有對應於該至少二彈性件之至少二導柱，每一彈性件固定於該導柱上。
6. 如申請專利範圍第1項所述之接頭，其中該定位板上開設有供該連接桿穿過之通孔，該連接桿末端具有螺紋部，該接頭還包括一螺母，該螺母與 該連接桿之螺紋部相螺合併將該定位板與該連接桿固定。
7. 如申請專利範圍第6項所述之接頭，其中該容納腔之寬度大於該擺動件之厚度。
8. 如申請專利範圍第7項所述之接頭，其中該接頭還包括第一軸承及軸承套筒，該第一旋轉軸穿設於該軸承套筒內並與該擺動件固定，該第一軸承套設於該軸承套筒上並與該固定座相連。
9. 如申請專利範圍第8項所述之接頭，其中該第一旋轉軸包括螺紋部，該擺動件之側壁上開設有與該螺紋部相配合之螺紋孔，該擺動件位於該螺紋孔之外緣還延伸形成一支撐部，該支撐部與該擺動件之側壁共同形成一用以容納軸承套筒之容置槽。
10. 如申請專利範圍第9項所述之接頭，其中該第二旋轉軸之軸線與第一旋轉軸之軸線垂直相交。
11. 如申請專利範圍第10項所述之接頭，其中該容置腔之寬度大於該樞接部之厚度。
12. 如申請專利範圍第11項所述之接頭，其中該接頭還包括二第二軸承及二卡簧，該二第二軸承套設於該第二旋轉軸之兩端並分別與該擺動件相連，該第二旋轉軸兩端分別開設有容納該卡簧之卡槽。
13. 如申請專利範圍第12項所述之接頭，其中該第一軸承和該第二軸承均為滾珠軸承。