TWI458614B - 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。

機器人通常包括複數依次連接之機械臂，設置於其末端之機械臂，可裝設夾具、切削工具及探測器等末端執行器以執行各種任務。驅動機械臂之驅動組件一般包括沿各機械臂之旋轉軸線設置之電機以及與電機相連接之減速機，減速機之輸出端驅動機械臂運動，故各機械臂沿其軸向之尺寸通常較大。另，每一機械臂由一驅動組件提供之扭矩實現繞某一旋轉軸線之轉動，其承受負載之能力欠佳。

鑒於上述狀況，有必要提供一種結構緊湊且承受負載能力較強之機器人臂部件。

一種機器人臂部件，其包括支撐臂、與該支撐臂轉動連接之第一軸、與該第一軸轉動連接之第二軸，安裝於該支撐臂之第一驅動件及第二驅動件、可轉動地套設於第一軸二端之第一錐齒輪及第二錐齒輪、與該第二軸固定連接並與第一錐齒輪及第二錐齒輪嚙合之第三錐齒輪、將第一驅動件之動力傳輸至第一錐齒輪之第一傳動機構、將第二驅動件之動力傳輸至第二錐齒輪之第二傳動機構，以及第一驅動機構，該第一、第二、第三錐齒輪以及該第一 軸共同組成一差動輪系，該第一驅動機構包括與該第一驅動件耦接之第一蝸桿，與該第一蝸桿嚙合之第一蝸輪，由該第一蝸輪驅動之第一主動輪、第一從動輪、繞設於該第一主動輪及第一從動輪之第一撓性件，以及連接於該第一從動輪與該第一錐齒輪之間之第一帶傳動機構。

上述機器人臂部件之第一、第二驅動件之動力分別藉由第一傳動機構及第二傳動機構傳遞至第一錐齒輪及第二錐齒輪，作為差動輪系之二輸入動力，當第一、第二錐齒輪按照預設之轉速旋轉時，第一軸、第三錐齒輪及第二軸可按預設之軌跡運動，因第一錐齒輪及第二錐齒輪同時提供扭矩，可增強機器人臂部件承受負載之能力，同時採用差動輪系結構，其結構較為緊湊，佔用空間較小。

100‧‧‧機器人臂部件

10‧‧‧支撐臂

20‧‧‧第一軸

30‧‧‧第二軸

40‧‧‧第一驅動件

50‧‧‧第二驅動件

61‧‧‧第一錐齒輪

62‧‧‧第二錐齒輪

63‧‧‧第三錐齒輪

70‧‧‧第一傳動機構

80‧‧‧第二傳動機構

11‧‧‧第一臂體

12‧‧‧第二臂體

102‧‧‧中心孔

121‧‧‧第一叉分支

122‧‧‧第二叉分支

21‧‧‧本體

22‧‧‧連接部

71‧‧‧第一蝸桿

81‧‧‧第二蝸桿

72‧‧‧第一蝸輪

82‧‧‧第二蝸輪

73‧‧‧第一主動輪

83‧‧‧第二主動輪

74‧‧‧第一撓性件

84‧‧‧第二撓性件

75‧‧‧第一從動輪

85‧‧‧第二從動輪

76‧‧‧第一帶傳動機構

86‧‧‧第二帶傳動機構

112‧‧‧安裝孔

113‧‧‧第一收容槽

123‧‧‧第二收容槽

圖1係本發明實施方式之機器人臂部件之立體圖。

圖2係圖1所示機器人臂部件之立體分解圖。

圖3係圖1所示機器人臂部件省略支撐臂時之立體圖。

圖4係圖3所示機器人臂部件之局部結構之俯視圖。

下面結合附圖及具體實施方式對本發明之機器人臂部件作進一步詳細說明。

請參見圖1及圖2，本發明實施方式之機器人臂部件100包括支撐臂10、與支撐臂10之前端轉動連接之第一軸20、以及與第一軸20轉動連接之第二軸30。機器人臂部件100可應用於六軸機器人中 ，第二軸30可作為末端軸，用於安裝夾具、吸盤、刀具等末端執行器。

機器人臂部件100還包括安裝於支撐臂10之第一驅動件40及第二驅動件50、轉動地套設於第一軸20二端之第一錐齒輪61及第二錐齒輪62、與第二軸30固定連接之第三錐齒輪63、將第一驅動件40之動力傳輸至第一錐齒輪61之第一傳動機構70、將第二驅動件50之動力傳輸至第二錐齒輪62之第二傳動機構80。第三錐齒輪63與第一錐齒輪61及第二錐齒輪62嚙合，從而第一、第二、第三錐齒輪61、62、63以及第一軸20共同組成一差動輪系，其中第一軸20作為該差動輪系之連桿。

第一、第二驅動件40、50之動力分別藉由第一傳動機構70及第二傳動機構80傳遞至第一錐齒輪61及第二錐齒輪62，作為上述差動輪系之二輸入動力。當第一、第二錐齒輪61、62按照設定之轉速旋轉時，第一軸20、第三錐齒輪63及第二軸30可分別按照預設軌跡運動，其中第一軸20及第二軸分別繞旋轉軸線A、B轉動。因第一、第二軸20、30旋轉時，第一錐齒輪61及第二錐齒輪62同時提供扭矩，從而機器人臂部件100承受負載之能力可增強，且採用差動輪系可使機器人臂部件100結構更為緊湊、佔用空間更小。

請同時參見圖3和圖4，本實施方式中，支撐臂10包括第一臂體11以及與第一臂體11可拆卸地固定連接之第二臂體12。支撐臂10開設有沿軸向貫穿第一、第二臂體11、12之中心孔102。

第二臂體12之前端形成叉形結構，其包括平行設置之第一叉分支121及第二叉分支122。第一錐齒輪61及第二錐齒輪62分別設置於第一、第二叉分支121、122之相向內側。第一軸20轉動地設置於 第一、第二叉分支121、122之間。第一軸20包括沿旋轉軸線A延伸之本體21，以及從本體21中部沿旋轉軸線B延伸之連接部22。本體21二端分別與第一錐齒輪61及第二錐齒輪62轉動連接，連接部22與第二軸30轉動連接。

本實施方式中，第一傳動機構70及第二傳動機構80結構相同，且對稱設置於支撐臂10二側部。以第一傳動機構70為例，其包括與第一驅動件40耦接之第一蝸桿71，與第一蝸桿71嚙合之第一蝸輪72，由第一蝸輪72驅動之第一主動輪73、第一從動輪75、繞設於第一主動輪73及第一從動輪75之第一撓性件74，以及連接於第一從動輪75與第一錐齒輪61間之第一帶傳動機構76。第一傳動機構70採用蝸輪-蝸桿結構，可實現自鎖。另，利用第一撓性件74可進行遠距離之動力傳輸，且結構簡單，安裝便利。第一撓性件74可選擇鋼帶、同步帶或者鋼絲繩等。

與第一傳動機構70類似，第二傳動機構80包括與第二驅動件50耦接之第二蝸桿81，與第二蝸桿81嚙合之第二蝸輪82，由第二蝸輪82驅動之第二主動輪83、第二從動輪85、繞設於第二主動輪83及第二從動輪85之第二撓性件84，以及連接於第二從動輪85與第二錐齒輪62間之第二帶傳動機構86。

為便於第一、第二傳動機構70、80之安裝，第一臂體11之後端開設有沿其軸向延伸之二安裝孔112，其相對二側開設有第一收容槽113。安裝孔112與第一收容槽113相連通。第一驅動件40及第二驅動件50安裝於第一臂體11之後端，其輸出軸分別穿設安裝孔112。第一蝸桿71及第一蝸輪72，以及第二蝸桿81及第二蝸輪82分別收容於第一收容槽113內。第二臂體12之第一叉分支121及第 二叉分支122之外側分別開設有第二收容槽123，第一、第二帶傳動機構76、86分別收容於第二收容槽123內。第一撓性件74及第二撓性件84收容於中心孔102內。

本實施方式中，第一驅動件40及第二驅動件50為伺服馬達，從而便於精確控制第一軸20及第二軸30之運動。

可以理解，第一傳動機構70及第二傳動機構80亦可具有不同之結構。第一驅動件40及第二驅動件50亦可安裝於支撐臂10之第二臂體12之前端，此時第一、第二驅動件40、50分別直接驅動第一、第二帶傳動機構76、86。另，支撐臂10亦可為一體結構。

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‧‧‧支撐臂

20‧‧‧第一軸

30‧‧‧第二軸

50‧‧‧第二驅動件

61‧‧‧第一錐齒輪

63‧‧‧第三錐齒輪

11‧‧‧第一臂體

12‧‧‧第二臂體

81‧‧‧第二蝸桿

82‧‧‧第二蝸輪

86‧‧‧第二帶傳動機構

Claims (9)

1. 一種機器人臂部件，其包括支撐臂、與該支撐臂轉動連接之第一軸、與該第一軸轉動連接之第二軸，安裝於該支撐臂之第一驅動件及第二驅動件，其改良在於：該機器人臂部件還包括可轉動地套設於第一軸二端之第一錐齒輪及第二錐齒輪、與該第二軸固定連接並與第一錐齒輪及第二錐齒輪嚙合之第三錐齒輪、將第一驅動件之動力傳輸至第一錐齒輪之第一傳動機構、將第二驅動件之動力傳輸至第二錐齒輪之第二傳動機構，以及第一驅動機構，該第一、第二、第三錐齒輪以及該第一軸共同組成一差動輪系，該第一驅動機構包括與該第一驅動件耦接之第一蝸桿，與該第一蝸桿嚙合之第一蝸輪，由該第一蝸輪驅動之第一主動輪、第一從動輪、繞設於該第一主動輪及第一從動輪之第一撓性件，以及連接於該第一從動輪與該第一錐齒輪之間之第一帶傳動機構。
2. 如申請專利範圍第1項所述之機器人臂部件，其中該第一撓性件為鋼絲繩、同步帶或鋼帶。
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第二驅動機構，該第二驅動機構包括與該第二驅動件耦接之第二蝸桿，與該第二蝸桿嚙合之第二蝸輪，由該第二蝸輪驅動之第二主動輪、第二從動輪、繞設於該第二主動輪及第二從動輪之第二撓性件，以及連接於該第二從動輪與該第二錐齒輪之間之第二帶傳動機構。
4. 如申請專利範圍第3項所述之機器人臂部件，其中該第二撓性件為鋼絲繩、同步帶或鋼帶。
5. 如申請專利範圍第3項所述之機器人臂部件，其中該支撐臂包括第一臂體以及與該第一臂體可拆卸地固定連接之第二臂體，該第一驅動機構及第 二驅動機構分別設置於該支撐臂二側部。
6. 如申請專利範圍第5項所述之機器人臂部件，其中該第一臂體二側分別開設有第一收容槽，該第一驅動件及第二驅動件固定設置於該第一臂體之端部，該第一蝸輪、第一蝸桿、第二蝸輪、第二蝸桿分別收容於第一收容槽內。
7. 如申請專利範圍第5項所述之機器人臂部件，其中該第二臂體二側開設有第二收容槽，該第一帶傳動機構及第二帶傳動機構分別收容於第二收容槽內。
8. 如申請專利範圍第3項所述之機器人臂部件，其中該支撐臂還開設有貫穿其相對二端之中心孔，該第一撓性件及第二撓性件收容於該中心孔內。
9. 如申請專利範圍第1至8任一項所述之機器人臂部件，其中該第一軸包括本體以及從本體中部延伸出之連接部，該本體二端分別與第一錐齒輪及第二錐齒輪轉動連接，該連接部與該第二軸轉動連接。