TWI426011B - 機器人臂部件 - Google Patents

Description

機器人臂部件

本發明涉及一種機器人臂部件，尤其涉及一種採用齒輪傳動之機器人臂部件。

機器人通常包括複數分別繞不同旋轉軸線旋轉並依次相連之轉軸。設置於其末端之轉軸，如六軸機器人之第六軸可裝設夾具、切削工具及探測器等以執行相應動作。每一轉軸藉由驅動組件實現其繞某一旋轉軸線之轉動。每一驅動組件包括驅動器和減速齒輪。

機器人之各轉軸之運動精度、承載能力、運動平穩性等均受減速齒輪嚙合狀況影響。若減速齒輪中存在不當之齒輪副側隙，則傳動過程中，尤其頻繁正反轉運轉之齒輪副間易產生衝擊，不僅會導致雜訊和振動量增大，還會降低傳動精度並縮短減速齒輪之使用壽命。減速齒輪採用錐齒輪時，通常採用墊片或者套筒來調節其中一錐齒輪沿其軸向之位置，以調整錐齒輪副側隙。具體包括以下步驟：首先計算側隙大小，根據該計算之側隙進行裝配，然後試運行，如不能滿足傳動要求，如振動較大、傳動不平穩，則需拆掉轉軸及錐齒輪，並更換或修整墊片或套筒沿軸向之尺寸，如此需多次裝拆，調節不便且效率較低。

鑒於上述內容，有必要提供一種採用齒輪傳動，且齒輪副側隙可方便調節之機器人臂部件。

一種機器人臂部件，包括第一轉軸、與第一轉軸轉動連接之第二轉軸，以及驅動該第二轉軸旋轉之錐齒輪副。該錐齒輪副包括第一錐齒輪及與第一錐齒輪嚙合之第二錐齒輪，第一錐齒輪套設於該第二轉軸，該第二轉軸具有一自由端。該機器人臂部件還包括調節該第一錐齒輪沿第二轉軸軸向位置之調節件，設於該自由端與第一錐齒輪間之彈性件，以及軸向支承該第二轉軸之第一止推軸承，該彈性件對第一錐齒輪朝遠離第二錐齒輪方向彈性施壓，該第一止推軸承設於該調節件與第一錐齒輪間並沿第二轉軸軸向可移動。

上述機器人臂部件藉由調節件調整第一錐齒輪沿第二轉軸軸向位置，並藉由彈性件提供之彈力使第一錐齒輪保持於當前位置與第二齒輪嚙合，從而可方便地調節第一錐齒輪與第二錐齒輪間之側隙。

100‧‧‧機器人臂部件

11‧‧‧腕部

13‧‧‧第一轉軸

14‧‧‧第二轉軸

15‧‧‧錐齒輪副

121‧‧‧第一軸線

122‧‧‧第二軸線

141‧‧‧自由端

151‧‧‧第一錐齒輪

152‧‧‧第二錐齒輪

112‧‧‧第一叉分支

113‧‧‧第二叉分支

114‧‧‧凹部

1122、1132‧‧‧通孔

115、1313‧‧‧軸承

16‧‧‧錐齒輪

131‧‧‧軸孔

132‧‧‧裝配孔

142‧‧‧齒輪連接端

145‧‧‧擋塊

1421‧‧‧螺紋孔

146‧‧‧螺紋件

171‧‧‧第一止推軸承

18‧‧‧調節件

1315‧‧‧內螺紋

191‧‧‧套筒

192‧‧‧彈性件

193‧‧‧第二止推軸承

1921‧‧‧碟形彈片

圖1係本發明實施方式之機器人臂部件之立體圖。

圖2係沿圖1中II-II線之剖面示意圖。

下面結合附圖及實施方式對本發明之機器人臂部件作進一步的詳細說明。

請參見圖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，其包括腕部11，與腕部11轉動連接之第一轉 軸13，與第一轉軸13轉動連接之第二轉軸14，以及套設於第二轉軸14以驅動第二轉軸14之錐齒輪副15。第一轉軸13及第二轉軸14分別繞第一軸線121與第二軸線122旋轉，且第一軸線121與第二軸線122基本垂直。第二轉軸14作為六軸工業機器人之末端軸，其具有一自由端141。自由端141可連接夾具、切削工具、感測器等末端執行器以執行相應任務。

錐齒輪副15包括第一錐齒輪151及與第一錐齒輪151嚙合之第二錐齒輪152，第一錐齒輪151相對於第二轉軸14固定，第二錐齒輪152可轉動地設置於腕部11內。第一錐齒輪151為大齒輪，第二錐齒輪152為小齒輪，從而錐齒輪副15可實現預設之減速比。本實施方式中，第一錐齒輪151及第二錐齒輪152均為準雙曲面圓錐齒輪。

腕部11大致呈叉形結構，其包括形成於前端之第一叉分支112及第二叉分支113。第一叉分支112與第二叉分支113間形成用於裝設第二轉軸14之凹部114，以使第二轉軸14於凹部114內可隨第一轉軸13繞第一軸線121轉動預設角度。沿第一軸線121方向，第一叉分支112與第二叉分支113還分別開設有通孔1122、1132。

第一轉軸13大致呈柱狀，其穿設於腕部11之通孔1122、1132中，並由裝設於通孔1122、1132內之軸承115滾動支承。第一轉軸13一端與一錐齒輪16固定連接，錐齒輪16帶動第一轉軸13相對於腕部11繞第一軸線121旋轉。第一轉軸13開設有沿第二軸線122方向延伸之軸孔131以及沿第一軸線121方向延伸之裝配孔132，軸孔131與裝配孔132相連通。其中，軸孔131用於安裝第二轉軸14，裝配孔132供第二錐齒輪152及與第二錐齒輪152連接之齒輪軸( 圖未標)穿設。

第二轉軸14包括自由端141及與自由端141相對之齒輪連接端142。齒輪連接端142穿設於軸孔131內並與第一錐齒輪151固定連接，自由端141伸出軸孔131外。第二轉軸14具有一軸肩(圖未標)。第一錐齒輪151套設於第二轉軸14並止轉連接。第一錐齒輪151之一端與軸肩相抵，相對之另一端與一擋塊145相抵以軸向限位。齒輪連接端142開設一螺紋孔1421，一螺紋件146穿設擋塊145與螺紋孔1421螺接，將第一錐齒輪151與第二轉軸14連接。可以理解，第一錐齒輪151與第二轉軸14之連接方式亦可為過盈連接等。

第二轉軸14之週向由裝設於軸孔131中之軸承1313滾動支承。軸孔131內設有軸向支承第二轉軸14之第一止推軸承171。第一止推軸承171設於第二轉軸14之齒輪連接端142外端面處。一調節件18與第一止推軸承171相抵，並用於調節第一止推軸承171沿第二軸線122方向之位置，從而使第一止推軸承171推動第一錐齒輪151及第二轉軸14沿軸向移動。本實施方式中，軸孔131裝設第一止推軸承171一端設有內螺紋1315，調節件18呈盤狀，其外週緣設有與內螺紋1315螺接之外螺紋(圖未標)。旋轉調節件18，使其旋入或旋出軸孔131，從而調節件18沿第二軸線122方向之位置改變並推動第一止推軸承171。

第一錐齒輪151與第二轉軸14之自由端141間依次套設有套筒191、彈性件192以及第二止推軸承193。其中，套筒191與第一錐齒輪151相抵，彈性件192彈性抵持於套筒191與第二止推軸承193間。第二止推軸承193一端連接於第一轉軸13，另一端軸向支承彈 性件192。彈性件192預設彈力，並對第一錐齒輪151朝遠離第二錐齒輪152方向彈性施壓，以使第一錐齒輪151與第一止推軸承171相抵靠，使第一錐齒輪151保持於當前位置。

本實施方式中，彈性件192為碟形彈片組，其包括複數碟形彈片1921，每一碟形彈片1921中部朝一側突出，相鄰之二碟形彈片1921背對設置。碟形彈片之數量可根據需預設之彈力進行調整。第一止推軸承171及第二止推軸承193均採用圓柱止推軸承。

當需要調節機器人臂部件100錐齒輪副15之第一錐齒輪151與第二錐齒輪152間之側隙時，旋轉調節件18，使調節件18相對於軸孔131旋入或旋出，並配合彈性件192之彈力作用，第一止推軸承171、第一錐齒輪151及第二轉軸14沿第二軸線122方向移動，從而調節第一錐齒輪151與第二錐齒輪152間之側隙。上述調整過程較為方便，效率較高。第二轉軸14運轉過程中，如其自由端141裝設之末端執行器與其他物體意外接觸，而拉動第二轉軸14向外運動時，彈性件192還可起到緩衝作用，並使第二轉軸14回復至原位。

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。

13‧‧‧第一轉軸

14‧‧‧第二轉軸

15‧‧‧錐齒輪副

121‧‧‧第一軸線

122‧‧‧第二軸線

141‧‧‧自由端

151‧‧‧第一錐齒輪

152‧‧‧第二錐齒輪

112‧‧‧第一叉分支

113‧‧‧第二叉分支

1122‧‧‧通孔

115、1313‧‧‧軸承

16‧‧‧錐齒輪

131‧‧‧軸孔

132‧‧‧裝配孔

142‧‧‧齒輪連接端

145‧‧‧擋塊

1421‧‧‧螺紋孔

146‧‧‧螺紋件

171‧‧‧第一止推軸承

18‧‧‧調節件

1315‧‧‧內螺紋

191‧‧‧套筒

192‧‧‧彈性件

193‧‧‧第二止推軸承

1921‧‧‧碟形彈片

Claims (9)

1. 一種機器人臂部件，包括第一轉軸、與第一轉軸轉動連接之第二轉軸，以及驅動該第二轉軸旋轉之錐齒輪副，該錐齒輪副包括第一錐齒輪及與第一錐齒輪嚙合之第二錐齒輪，第一錐齒輪套設於該第二轉軸，該第二轉軸具有一自由端，其改良在於：該機器人臂部件還包括調節該第一錐齒輪沿第二轉軸軸向位置之調節件，設於該自由端與第一錐齒輪間之彈性件，以及軸向支承該第二轉軸之第一止推軸承，該彈性件對第一錐齒輪朝遠離第二錐齒輪方向彈性施壓，該第一止推軸承設於該調節件與該第一錐齒輪間並沿該第二轉軸軸向可移動。
2. 如申請專利範圍第1項所述之機器人臂部件，其中該第一轉軸開設一軸孔，該第二轉軸可轉動地設於該軸孔中，該軸孔遠離該第二轉軸之自由端端部設有螺紋部，該調節件與該螺紋部螺接。
3. 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於該彈性件與第一錐齒輪間之套筒。
4. 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第二止推軸承，該第二止推軸承設於該彈性件與該自由端之間、且與第一轉軸相連接並軸向支承該彈性件。
5. 如申請專利範圍第1項所述之機器人臂部件，其中該第一錐齒輪及第二錐齒輪均為準雙曲面圓錐齒輪。
6. 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與第二轉軸固定連接之擋塊，該第二轉軸還具有一軸肩，該第一錐齒輪一端與該軸肩相抵，另一端與該擋塊相抵。
7. 如申請專利範圍第1項所述之機器人臂部件，其中該第二轉軸為機器人末 端軸。
8. 如申請專利範圍第1項所述之機器人臂部件，其中該第一轉軸繞第一軸線轉動設置，該第二轉軸繞第二軸線轉動設置，且該第一軸線與該第二軸線垂直。
9. 如申請專利範圍第1至8任一項所述之機器人臂部件，其中該彈性件為碟形彈片組。