TWI426986B - 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，尤其涉及一種能夠同時對複數工位進行作業之機器人臂部件。

工業生產中，常用機器人臂部件來替代人工進行作業以提高效率或進行高危作業。習知機器人臂部件通常由複數錐齒輪組成並藉由設置較長之傳動軸來進行長距離傳輸動力。維修時，傳動軸較難拆卸下來，且其佔用機器人臂部件內部較多之空間，使得拆卸、維修其他零部件亦較為不便。另，現有之機器人臂部件由於其自身結構之限制，不易對複數工位同時進行作業。

鑒於上述內容，有必要提供一種維修方便且可同時對複數工位進行作業之機器人臂部件。

一種機器人臂部件，包括驅動臂、與驅動臂轉動連接之支撐臂、鉸接機構、傳動機構以及與支撐臂轉動連接之複數工作部件。該支撐臂包括支撐部以及與該支撐部固定連接之連接部，該連接部轉動設置於該驅動臂上，該鉸接機構收容於該驅動臂內並與該連接部固定連接，該複數工作部件處於該支撐部上並部份收容於該支撐臂內。該傳動機構包括第一錐齒輪、第二錐齒輪以及傳動帶。第一錐齒輪裝設於驅動臂上，第二錐齒輪與第一錐齒輪相互嚙 合並裝設於支撐臂上，且該第二錐齒輪與其中一工作部件固接或與傳動帶連接，該傳動帶套設於該複數工作部件上，用以使該複數工作部件繞自身軸線保持同步旋轉，該複數工作部件之自身軸線相互平行，該鉸接機構能夠帶動該支撐臂相對該驅動臂繞與該自身軸線垂直之另一軸線旋轉，以調整該複數工作部件之俯仰角度。

由於該機器人臂部件之傳動帶套設於支撐臂之複數工作部件上，可將該傳動帶拆卸下來，留下較多空間以便於維修其他零部件，且該機器人臂部件可藉由傳動帶帶動複數工作部件同步轉動從而實現對複數工位同時進行作業。

100‧‧‧機器人臂部件

10‧‧‧驅動臂

20‧‧‧支撐臂

30‧‧‧工作部件

40‧‧‧傳動機構

50‧‧‧鉸接機構

60‧‧‧張緊機構

A‧‧‧第一旋轉軸線

B‧‧‧第二旋轉軸線

11‧‧‧第一腔體

13‧‧‧凹口

131‧‧‧第一樞轉部

133‧‧‧第二樞轉部

21‧‧‧支撐部

211‧‧‧安裝孔

213‧‧‧安裝端

215‧‧‧穿設孔

23‧‧‧連接部

231‧‧‧開口

25‧‧‧第二腔體

31‧‧‧第一工作部件

311‧‧‧擋止部

32‧‧‧第二工作部件

41‧‧‧第一傳動組件

411‧‧‧驅動帶

413‧‧‧傳動輪

415‧‧‧傳動軸

417‧‧‧傳動套

419‧‧‧第一錐齒輪

43‧‧‧第二傳動組件

431‧‧‧第二錐齒輪

432‧‧‧轉動圈

434‧‧‧套接件

435‧‧‧抵接件

437‧‧‧轉動輪

439‧‧‧傳動帶

51‧‧‧轉動帶

53‧‧‧轉輪

55‧‧‧樞軸

57‧‧‧轉動套

61‧‧‧張緊軸

63‧‧‧張緊輪

67‧‧‧張緊螺母

圖1係本發明實施方式之機器人臂部件之立體示意圖。

圖2係圖1所示機器人臂部件之內部結構立體示意圖。

圖3係圖1所示機器人臂部件之立體分解示意圖。

圖4係圖1所示機器人臂部件沿IV-IV線之剖視圖。

圖5係圖4所示機器人臂部件之V處之局部放大圖。

請參閱圖1及圖2，本實施方式之機器人臂部件100呈大致T型狀，其包括驅動臂10、支撐臂20、裝設於支撐臂20上之三工作部件30、傳動機構40、鉸接機構50以及二張緊機構60。驅動臂10與支撐臂20旋轉連接，其中驅動臂10能夠繞第一旋轉軸線A旋轉。傳動機構40裝設於驅動臂10內，使支撐臂20能夠相對於驅動臂10繞第二旋轉軸線B旋轉，第一旋轉軸線A與第二旋轉軸線B垂直設置。 鉸接機構50裝設於驅動臂10與支撐臂20內，使工作部件30繞自身軸線旋轉，張緊機構60用於張緊三工作部件30使其相對支撐臂20保持同步旋轉。於本實施方式中，機器人臂部件100用於噴塗作業，工作部件30為噴槍。可以理解，工作部件30還可為鑽頭等工具。

請一併參閱圖3及圖4，驅動臂10呈大致矩形條狀，其上沿長度方向開設有第一腔體11，且對應於其一端開設有與第一腔體11相通之凹口13。驅動臂10對應於凹口13二側形成有相對設置之第一樞轉部131與第二樞轉部133，第一樞轉部131與第二樞轉部133之中心連線與第二旋轉軸線B重合。第一樞轉部131與第二樞轉部133上相對貫通開設有通孔1311、1331。

支撐臂20呈大致T型，其包括相互垂直設置之支撐部21與連接部23。支撐臂20為中空結構，其內開設有連通支撐部21與連接部23之第二腔體25。連接部23與驅動臂10轉動連接且收容於凹口13內。支撐部21為長方形框體狀，其上對應連接部23開設有安裝孔211並于安裝孔211二側分別形成有安裝端213。支撐部21上與安裝孔211及二安裝端213相對之一側對應開設有複數穿設孔215。連接部23一端開設有與第二腔體25相通之開口231。開口231與第一樞轉部131之通孔1311對應相通。

請參閱圖3至圖5，三工作部件30包括安裝於支撐臂20之安裝孔211內之一第一工作部件31及分別對應裝設於支撐臂20之安裝端213上之二第二工作部件32。每一第二工作部件32藉由軸承(圖未標)轉動地裝設並貫通支撐部21上。第一工作部件31與第二工作部件32之區別在於其上形成有一環形之擋止部311，擋止部311 收容於連接部23內。

傳動機構40包括收容於第一腔體11及開口231內之第一傳動組件41以及收容於第二腔體25內之第二傳動組件43。

第一傳動組件41包括驅動帶411、傳動輪413、傳動軸415、傳動套417以及第一錐齒輪419。驅動帶411設置於驅動臂10內，其一端套設於傳動輪413上，另一端套設於一驅動件上(圖未標)。傳動軸415穿設於第一腔體11及開口231內，傳動輪413固定套設於傳動軸415之一端，且位於第一腔體11內。第一錐齒輪419同軸固定套設於傳動軸415上，其與傳動輪413相對之一端且處於開口231內。傳動套417外緣呈階梯圓環狀，其藉由軸承轉動地套設於傳動軸415上，且位於傳動輪413與第一錐齒輪419之間。傳動套417外緣之一端與第二樞轉部133固定連接，另一端藉由軸承與開口231內壁轉動連接。

第二傳動組件43包括收容於連接部23內之第二錐齒輪431、轉動圈432、套接件434、抵接件435、收容於支撐部21內之複數轉動輪437以及傳動帶439。第二錐齒輪431與第一錐齒輪419垂直設置並相互嚙合。第二錐齒輪431固定於第一工作部件31之擋止部311處。轉動圈432活動地套設於第一工作部件31上。第一工作部件31上於轉動圈432二端分別套設有二軸承。套接件434為呈大致圓環狀，且沿其外周緣開設有複數凹口(圖未標)，套接件434套設於第一工作部件31上遠離擋止部311處。抵接件435套設於套接件434上且使轉動圈432及二軸承抵持於擋止部311與抵接件435之間。抵接件435外緣抵持並固定於連接部23上。每一轉動輪437固定套設於一工作部件30上。傳動帶439套設於三工作部件30之轉動 輪437上。於本實施方式中，傳動帶439二端分別套設位於支撐部21二端之第二工作部件32上，傳動帶439大致中部位置套接於第一工作部件31上。

鉸接機構50裝設於第一腔體11內且其一端固定連接於支撐臂20之連接部23上。鉸接機構50包括轉動帶51、轉輪53、樞軸55以及轉動套57。轉動帶51設置於驅動臂10內，其一端套設於第二樞轉部133內之轉輪53上，另一端套設於一驅動件上(圖未標)。轉輪53固定套設於樞軸55之一端，樞軸55之另一端固定設置於連接部23上背離開口231之一側。轉動套57轉動地套設於樞軸55上。轉動套57一端藉由一軸承與連接部23轉動連接，其另一端從第一腔體11內側抵接並固定於第二樞轉部133上。

二張緊機構60裝設於支撐部21上且位於二安裝端213之間。每一張緊機構60包括張緊軸61、轉動設置於張緊軸61一端之張緊輪63以及張緊螺母67。張緊軸61穿設於支撐部21上，張緊輪63位於第二腔體25內且抵緊於傳動帶439上以使傳動帶439緊緊包繞於轉動輪437上。張緊螺母67位於支撐部21外側且與張緊軸61遠離張緊輪63之一端配合以將張緊機構60固定設置於支撐臂20上。

組裝時，首先將複數第二工作部件32分別對應裝設於支撐部21上之安裝端213上。將第二錐齒輪431固定裝設於第一工作部件31之擋止部311一端並將該端置入連接部23內直至第二錐齒輪431處於開口231處。將轉動圈432、套接件434、抵接件435依序套設於第一工作部件31上並將抵接件435固定於連接部23上以使轉動圈432、套接件434抵緊於抵接件435與擋止部311之間。將一轉動輪437固定套設於第一工作部件31上。將連接部23對應置入安裝孔211 處並將第一工作部件31對應穿設于穿設孔215中，將傳動帶439套設於工作部件30之轉動輪437上。將張緊機構60裝設於支撐臂20上並使其上之張緊輪63將傳動帶439張緊。將連接部23固定於支撐臂20上以將安裝孔211封閉。

握持支撐臂20將連接部23置入驅動臂10之凹口13中，使連接部23之開口231面向驅動臂10之第一樞轉部131。將樞軸55穿設第二轉部133並將其一端固定於連接部23上。將轉輪53固定套設於樞軸55遠離連接部23一端。將轉動套57轉動地套設於樞軸55上並位於連接部23與轉輪53之間。將轉動套57一端固定設置於第二轉部133，其另一端藉由軸承轉動地連接於連接部23上。將轉動帶51之一端套設於轉輪53上。

將傳動套417藉由軸承套設於傳動軸415上。將傳動輪413、第一錐齒輪419固定套設於傳動軸415之二端，並將傳動軸415穿設於第一腔體11及開口231內。將傳動套417藉由軸承轉動連接於開口231內並使第一錐齒輪419與第二錐齒輪431垂直設置且相互嚙合。將傳動輪413固定於第一樞轉部131。將驅動帶411之一端套設於傳動輪413上，以上完成了機器人臂部件100之組裝。

機器人臂部件100運作時，驅動臂10繞其第一旋轉軸線A旋轉時可帶動支撐臂20整體繞第一旋轉軸線A旋轉從而調整其上三工作部件30之工作位置。當轉動帶51帶動轉輪53旋轉時，轉輪53帶動固定於其上之連接部23繞第二旋轉軸線B旋轉，從而帶動支撐臂20繞第二旋轉軸線B旋轉，從而調整三工作部件30之整體高度以及工作時之俯仰角度。當驅動帶411帶動傳動輪413繞第二旋轉軸線B旋轉時，傳動輪413可帶動其上之第一錐齒輪419旋轉並藉由第 一錐齒輪419嚙合第二錐齒輪431，使第二錐齒輪431繞第一旋轉軸線A旋轉並進一步帶動第一工作部件31繞第一旋轉軸線A旋轉。第一工作部件31藉由帶動其上之轉動輪437旋轉，從而使得傳動帶439帶動三工作部件30繞自之軸線旋轉，進而實現工作部件30對複數工位同時作業。

機器人臂部件100採用第一、第二、轉動帶411、439、51與第一、第二錐齒輪419、431相接合來進行傳動，因而維修時可較易地第一、第二、轉動帶411、439、51拆卸下來留下較多空間以便於維修其他零部件。另，傳動帶439同時傳動三工作部件30，因而使得該機器人臂部件100可同時對複數工位進行作業。

可以理解，第一工作部件31可省略，相應地第二錐齒輪431裝設於一驅動軸上，並由該驅動軸驅動傳動帶439旋轉。

可以理解，第二工作部件32與張緊機構60之數量均可根據需要相應調整，安裝端213之數量且其於支撐部21上之排佈方式亦可根據需要調整。

可以理解，連接部23可設置於驅動臂10之第二樞轉部133遠離第一樞轉部131之一側，相應地於第二樞轉部133上開設空間以供傳動機構40裝設。

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援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。

100‧‧‧機器人臂部件

10‧‧‧驅動臂

20‧‧‧支撐臂

30‧‧‧工作部件

A‧‧‧第一旋轉軸線

B‧‧‧第二旋轉軸線

Claims (10)

1. 一種機器人臂部件，包括驅動臂及與所述驅動臂轉動連接之支撐臂，其改良在於：所述機器人臂部件還包括鉸接機構、傳動機構以及與所述支撐臂轉動連接之複數工作部件，所述支撐臂包括支撐部以及與所述支撐部固定連接之連接部，所述連接部轉動設置於所述驅動臂上，所述鉸接機構收容於所述驅動臂內並與所述連接部固定連接，所述複數工作部件處於所述支撐部上並部份收容於所述支撐臂內，所述傳動機構包括第一錐齒輪、第二錐齒輪以及傳動帶，所述第一錐齒輪裝設於所述驅動臂上，所述第二錐齒輪與所述第一錐齒輪相互嚙合並裝設於所述支撐臂上，且所述第二錐齒輪與其中一工作部件固接或與所述傳動帶連接，所述傳動帶套設於所述複數工作部件上，用以使所述複數工作部件繞自身軸線保持同步旋轉，所述複數工作部件之自身軸線相互平行，所述鉸接機構能夠帶動所述支撐臂相對所述驅動臂繞與該自身軸線垂直之另一軸線旋轉，以調整所述複數工作部件之俯仰角度。
2. 如申請專利範圍第1項所述之機器人臂部件，其中該複數工作部件包括一第一工作部件及複數第二工作部件，所述第一工作部件裝設於所述支撐臂之中部位置，所述複數第二工作部件間隔裝設於所述支撐臂上並位於第一工作部件二側。
3. 如申請專利範圍第2項所述之機器人臂部件，其中該第一工作部件上形成有擋止部，所述第二錐齒輪鄰近所述擋止部固定裝設於所述第一工作部件一端。
4. 如申請專利範圍第3項所述之機器人臂部件，其中所述支撐部與所述連接部垂直設置，所述驅動臂一端形成有凹口並於所述凹口二側形成有相對 設置之第一樞轉部以及第二樞轉部，所述連接部轉動設置於所述凹口內。
5. 如申請專利範圍第4項所述之機器人臂部件，其中該驅動臂內開設有第一腔體，所述支撐臂內開設有第二腔體，所述第一及第二工作部件處於所述支撐部上並部份收容於所述第二腔體內。
6. 如申請專利範圍第4項所述之機器人臂部件，其中該支撐部上對應所述連接部開設有安裝孔並於所述安裝孔二側間隔形成有複數安裝端並於所述安裝端相對之一側對應開設有複數穿設孔，所述第一工作部件裝設於所述安裝孔內，所述第二工作部件對應裝設於所述安裝端上，所述第一工作部件及所述第二工作部件均對應穿設於所述穿設孔中。
7. 如申請專利範圍第6項所述之機器人臂部件，其中該機器人臂部件還包括複數張緊機構，所述張緊機構裝設於所述支撐部上並位於所述複數安裝端之間，且推抵所述傳動帶以使所述傳動帶緊緊包繞於所述第一及第二工作部件上。
8. 如申請專利範圍第7項所述之機器人臂部件，其中該張緊機構包括張緊螺母、張緊軸以及張緊輪，所述張緊軸穿設於所述支撐部上，所述張緊輪轉動套設于所述張緊軸上並抵持於所述傳動帶上，所述張緊螺母配合于所述張緊軸之一端以將張緊機構固定設置於所述支撐臂上。
9. 如申請專利範圍第5項所述之機器人臂部件，其中該傳動機構還包括驅動帶及傳動輪，所述傳動輪固定套設於所述第一錐齒輪上，所述驅動帶收容於所述第一腔體內且一端套設於所述傳動輪上，其另一端套設於一驅動件上。
10. 如申請專利範圍第5項所述之機器人臂部件，其中所述鉸接機構還包括轉動帶、轉輪以及樞軸，所述樞軸固定於所述連接部上，所述轉輪固定套設於所述樞軸上，所述轉動帶收容於所述第一腔體內且其一端套設於所 述轉輪上，其另一端套設於一驅動件上。