TWI454349B - 並聯機器人 - Google Patents

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TWI454349B
TWI454349B TW099137086A TW99137086A TWI454349B TW I454349 B TWI454349 B TW I454349B TW 099137086 A TW099137086 A TW 099137086A TW 99137086 A TW99137086 A TW 99137086A TW I454349 B TWI454349 B TW I454349B
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Hon Hai Prec Ind Co Ltd
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並聯機器人
本發明涉及一種並聯機器人。
並聯機器人一般包括一定平台、一動平台，以及並聯連接於定平台與動平台間之六支鏈。定平台一般固定放置，六支鏈可作伸縮運動，其一般包括移動副以及與定平台及動平台分別相連之球副。該六支鏈協同運動，可使動平台相對於定平台做六自由度之運動，廣泛用於飛行模擬、海浪模擬等實驗中。然，習知並聯機器人中，其由球副連接之球頭及球窩間，因加工與/或裝配之精度不夠而存在一定間隙，導致球頭與球窩間之接觸面不能始終緊密貼合，易發生磨損，造成動平台於運動過程中產生振動等，從而降低並聯機器人運動之穩定性及定位之精度，致使該並聯機器人難以適用於高精度要求之場合。
鑒於上述內容，有必要提供一種定位精度較高之並聯機器人。
一種並聯機器人，其包括定平台、動平台、並聯連接於定平台與動平台之間之複數支鏈。每一支鏈包括由移動副連接之第一連接件以及第二連接件、將第一連接件與該定平台連接之第一球鉸組件，以及將第二連接件與該動平台連接之第二球鉸組件。第一球鉸組件與第二球鉸組件均包括由球副連接之球頭件以及球窩件， 以及分別與球頭件及球窩件相連並提供預壓力使該球頭件與球窩件相配合之彈性預壓機構，該彈性預壓機構包括複數並聯連接於該球頭件與球窩件間之拉伸彈簧。
上述並聯機器人藉由彈性預壓機構提供之預壓力，可使球頭件與球窩件之間始終保持良好之接觸，即使於裝配時或者後續因磨損而使二者間產生間隙時，亦可利用該預壓力使間隙減小或消除，從而提高動平台之運動穩定性以及定位之精度。
100‧‧‧並聯機器人
10‧‧‧定平台
20‧‧‧動平台
201‧‧‧安裝孔
202‧‧‧螺紋連接件
30‧‧‧支鏈
31‧‧‧第一連接件
311‧‧‧連接板
312‧‧‧驅動件
32‧‧‧第二連接件
40a‧‧‧第一球鉸組件
40b‧‧‧第二球鉸組件
401a、401b‧‧‧球鉸
41‧‧‧球頭件
411‧‧‧球頭
412‧‧‧第一凸緣
4121‧‧‧安裝孔
4122‧‧‧第一固定孔
414‧‧‧油孔
415‧‧‧端封件
42‧‧‧球窩件
421‧‧‧球窩
422‧‧‧第二凸緣
4224‧‧‧第二固定孔
424‧‧‧連接面
4223‧‧‧安裝孔
50‧‧‧彈性預壓機構
51‧‧‧拉伸彈簧
512‧‧‧掛鈎
52‧‧‧固定環
521‧‧‧環體
522‧‧‧連接端
圖1係本發明實施方式之並聯機器人之立體示意圖。
圖2係圖1所示並聯機器人本之第一球鉸組件之立體分解圖。
圖3係圖2所述第一球鉸組件之分解圖。
圖4係圖2所示第一球鉸組件沿另一視角之分解圖。
圖5係沿圖2中V-V線之剖視圖。
下面將結合附圖及具體實施方式對本發明之夾緊機構作進一步之詳細說明。
請參見圖1及圖2，本發明實施方式之並聯機器人100包括一定平台10、一動平台20以及並聯連接於定平台10與動平台20間之六支鏈30。每一支鏈30包括由移動副連接之第一連接件31以及第二連接件32、將第一連接件31與定平台10連接之第一球鉸組件40a，以及將第二連接件32與動平台20連接之第二球鉸組件40b。第一球鉸組件40a與第二球鉸組件40b均包括由球副連接之球頭件41以及球窩件42，以及分別與球頭件41及球窩件42相連並提供預壓力 使球頭件41與球窩件42相配合之彈性預壓機構50。
六支鏈30之協同運動可使動平台20相對於定平台10具有6運動自由度。當然，根據實際應用中對動平台20運動自由度之要求，支鏈30之數量可相應變更，例如亦可僅使用2-5支鏈30。彈性預壓機構50提供之預壓力，可使球頭件41與球窩件42間可始終保持良好接觸，即使於裝配時或者後續因磨損使二者間產生間隙時，亦可利用該預壓使間隙減小或消除，從而提高動平台20之運動穩定性以及定位之精度。
如圖1所示，定平台10與動平台20均大致為圓形，且邊緣部均設有若干安裝孔201(動平台20上之安裝孔未示出)。六支鏈30二端分別藉由穿設對應安裝孔201之螺紋連接件202連接於定平台10及動平台20。
本實施方式中，六支鏈30滿足如下之定位關係，請參見圖1：(1)與定平台10連接之6第一球鉸組件40a分為三組球鉸401a，每組球鉸401a包括相鄰設置之二第一球鉸組件40a，該三組球鉸401a分別設置於圓週3等分分角線上；(2)與動平台20連接之6第二球鉸組件40b分為三組球鉸401b，每組球鉸401b包括相鄰設置之二第二球鉸組件40b，該三組球鉸401b亦分設佈置於圓週3等分分角線上；(3)上述三組球鉸401a以及三組球鉸401b，均勻交錯設置於圓週6等分分角線上。
本實施方式中，第一球鉸組件40a與第二球鉸組件40b結構相同，以下僅以第一球鉸組件40a為例進行說明。
請參見圖2至5，球頭件41包括球頭411以及與球頭411相連之第一凸緣412。球窩件42包括與球頭411配合之球窩421以及與球窩421相連之第二凸緣422。第一凸緣412與第二凸緣422相對設置。彈性預壓機構50包括複數並聯連接於球頭件41與球窩件42之間之拉伸彈簧51，且每一拉伸彈簧51兩端分別與第一凸緣412及第二凸緣422相連接，從而使球頭411與球窩421之結合面緊密貼合。本實施方式中，拉伸彈簧51數量為4，且於圓週方向上等間距設置，從而可產生較為均勻之預壓力。
第一凸緣412之中部開設有複數安裝孔4121，用於與第一連接件31或第二連接件32連接。第二凸緣422遠離球窩421之一側形成一傾斜設置之連接面424。連接面424上開設有複數安裝孔4223，用於與定平台10或動平台20固定連接。球窩件42安裝於定平台10或動平台20後，相對傾斜設置。
為便於拉伸彈簧51之安裝與更換，彈性預壓機構50還包括分別固定設置於第一凸緣412及第二凸緣422邊緣部之固定環52。每一拉伸彈簧51二端分別形成有鉤設於對應固定環52之掛鈎512。每一固定環52包括一體成型之環體521以及連接端522。第一凸緣412及第二凸緣422之週緣部開開設有對應設置之第一固定孔4122及第二固定孔4224。固定環52之連接端522緊配合於對應之第一固定孔4122及第二固定孔4224內，將固定環52分別與第一凸緣412及第二凸緣422固定連接。從而安裝或者更換拉伸彈簧51時，將其二端之掛鈎512鉤設於固定環52即可，操作方便。
進一步，球頭件41還開設有沿其軸向貫通之油孔414。油孔414一端延伸至球頭件41與球窩件42之配合面，另一端由端封件415密 封。端封件415可為一螺接於球頭件41之螺栓。從而，藉由向油孔414內注油，可使球頭件41相對球窩件42轉動時被良好地潤滑。
請再次參見圖1，第一連接件31包括與第一球鉸組件40a之球頭件41固定連接之連接板311以及安裝於連接板311之驅動件312。驅動件312驅動第二連接件32以使第二連接件32相對於連接板311移動。驅動件312可選擇為氣動元件或液動元件。藉由控制每一支鏈30中第二連接件32相對於第一連接件31之移動距離，並於第一球鉸組件40a及第二球鉸組件40b之共同約束下，動平台20可相對定平台10具有6自由度。
可以理解，第一球鉸組件40a與第二球鉸組件40b之結構亦可不完全一致，只要均採用彈性預壓機構50提供預壓力以使球頭件41與球窩件42緊密結合，減小或者消除球頭件41與球窩件42間之間隙即可。
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‧‧‧並聯機器人
10‧‧‧定平台
20‧‧‧動平台
201‧‧‧安裝孔
202‧‧‧螺紋連接件
30‧‧‧支鏈
31‧‧‧第一連接件
311‧‧‧連接板
32‧‧‧第二連接件
40a‧‧‧第一球鉸組件
40b‧‧‧第二球鉸組件
401a、401b‧‧‧球鉸
50‧‧‧彈性預壓機構

Claims (9)

  1. 一種並聯機器人，其包括定平台、動平台、並聯連接於該定平台與動平台間之複數支鏈，每一支鏈包括由移動副連接之第一連接件以及第二連接件、將第一連接件與該定平台連接之第一球鉸組件，以及將第二連接件與該動平台連接之第二球鉸組件，其改良在於：該第一球鉸組件與第二球鉸組件均包括由球副連接之球頭件以及球窩件，以及分別與球頭件及球窩件相連並提供預壓力使該球頭件與球窩件相配合之彈性預壓機構，該彈性預壓機構包括複數並聯連接於該球頭件與球窩件間之拉伸彈簧。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之並聯機器人，其中該球頭件包括球頭以及與球頭相連之第一凸緣，該球窩件包括與球頭配合之球窩以及與球窩相連之第二凸緣，該第一凸緣與第二凸緣相對設置，且每一拉伸彈簧二端分別與第一凸緣及第二凸緣相連接。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之並聯機器人，其中該彈性預壓機構還包括分別固定設置於第一凸緣及第二凸緣邊緣部之固定環，每一拉伸彈簧二端分別形成有鉤設於對應固定環之掛鈎。
  4. 如申請專利範圍第2項所述之並聯機器人，其中該第二凸緣遠離球窩之一側形成一傾斜設置之連接面，該第一球鉸組件及第二球鉸組件分別藉由該連接面與定平台及動平台固定連接。
  5. 如申請專利範圍第1至4任一項所述之並聯機器人，其中該複數拉伸彈簧於圓週方向等間距設置。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之並聯機器人，其中該球頭件開設有貫通之油孔，該油孔一端延伸至該球頭件與球窩件之配合面，另一端由一端封件 密封。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之並聯機器人，其中該第一連接件包括與第一球鉸組件連接之連接板以及安裝於該連接板之驅動件，該驅動件驅動第二連接件以使第二連接件相對於該連接板移動。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之並聯機器人，其中該驅動件為氣動元件或液動元件。
  9. 如申請專利範圍第1項所述之並聯機器人，其中該複數支鏈數量為六，以實現該動平台之6自由度運動，該六支鏈滿足如下之定位關係：(1)與定平台連接之6第一球鉸組件分為三組球鉸，每組球鉸包括相鄰設置之二第一球鉸組件，該三組球鉸分別設置於圓週3等分分角線上；(2)與動平台連接之6第二球鉸組件亦分為三組球鉸，每組球鉸包括相鄰設置二第二球鉸組件，該三組球鉸亦分設佈置於圓週3等分分角線上；(3)上述連接於定平台之三組球鉸以及連接於動平台之三組球鉸，均勻交錯設置於圓週6等分分角線上。
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