TWI458615B - 柔輪保護結構及採用該柔輪保護結構之機器人臂部件 - Google Patents

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Description

柔輪保護結構及採用該柔輪保護結構之機器人臂部件
本發明涉及一種柔輪保護結構，特別涉及一種應用於機器人上之柔輪保護結構及採用該柔輪保護結構之機器人臂部件。
機器人臂部件通常包括第一機械臂、第二機械臂以及設置於機器人臂部件內且相互連接之減速機構及傳動機構，第一機械臂藉由減速機構及傳動機構與第二機械臂轉動連接。當第二機械臂受到碰撞或承受之扭矩過大時，易導致減速機構內之柔輪發生損壞。故，需於機器人內設置柔輪保護結構，而工業上常用之柔輪保護結構常包括電機、傳動軸以及連接件，當碰撞發生時，電機控制傳動軸及連接件帶動傳動機構脫離減速機構從而避免損壞減速機構內之柔輪。然，該種柔輪保護結構之連接部件多，結構複雜，各元件之間之連接處容易出現松脫，剛性較低。
有鑒於此，有必要提供一種結構簡單，且剛性較高之柔輪保護結構及採用該柔輪保護結構之機器人臂部件。
一種柔輪保護結構，其包括第一轉動件、第二轉動件、至少一固定件及複數滾動件，第一轉動件與柔輪連接，第二轉動件套設於第一轉動件上，該至少一固定件穿設於第一轉動件與第二轉動件 上以使第一轉動件與第二轉動件止轉連接，該複數滾動件轉動地設置於該第一轉動件與該第二轉動件之間，當第二轉動件承受之扭矩超過一預設值，該至少一固定件能夠斷裂以使第二轉動件相對第一轉動件轉動。
一種機器人臂部件，其包括藉由柔輪相互轉動連接之第一機械臂、第二機械臂以及柔輪保護結構，該柔輪保護結構包括第一轉動件、與第二機械臂固定連接之第二轉動件、至少一固定件以及複數滾動件，第一轉動件與柔輪連接，第二轉動件套設於第一轉動件上，該至少一固定件穿設於第一轉動件與第二轉動件上以使第一轉動件與第二轉動件止轉連接，該複數滾動件轉動地設置於該第一轉動件與該第二轉動件之間，當第二轉動件承受之扭矩超過一預設值，該至少一固定件能夠斷裂以使第二轉動件相對第一轉動件轉動。
該柔輪保護結構僅包括第一、第二轉動件及至少一固定件，結構較為簡單，且因採用了較少之連接部件，因而具有較高之剛性。
100‧‧‧機器人臂部件
10‧‧‧第一機械臂
20‧‧‧第二機械臂
30‧‧‧減速裝置
40‧‧‧柔輪保護結構
50‧‧‧過線筒
11‧‧‧第一連接部
21‧‧‧第二連接部
13、23‧‧‧收容空間
31‧‧‧驅動件
33‧‧‧柔輪
331‧‧‧容納部
3311‧‧‧第一輪齒
333‧‧‧凸緣
35‧‧‧鋼輪
351‧‧‧內壁
3511‧‧‧第二輪齒
37‧‧‧軸承
41‧‧‧第一轉動件
411‧‧‧凹陷部
413‧‧‧第一裝配面
4131、4311‧‧‧裝配孔
415‧‧‧安裝部
4151‧‧‧第一安裝面
417‧‧‧第一凹槽
419‧‧‧第一固定部
4191‧‧‧第一固定孔
43‧‧‧第二轉動件
431‧‧‧第二裝配面
433‧‧‧第二固定部
4331‧‧‧第二固定孔
435‧‧‧第二凹槽
45‧‧‧滾動件
47‧‧‧固定件
51‧‧‧本體
53‧‧‧凸伸部
圖1係採用本發明實施方式柔輪保護結構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立體分解示意圖。
圖3係圖1所示減速裝置、過線筒及柔輪保護結構之立體分解圖。
圖4係圖3所示減速裝置、過線筒及柔輪保護結構之另一視角之立體分解圖。
圖5係圖1所示機器人臂部件沿V-V之局部剖視圖。
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。
請參閱圖1及圖2，機器人臂部件100包括第一機械臂10、第二機械臂20、減速裝置30、柔輪保護結構40以及過線筒50。第一機械臂10與第二機械臂20相互轉動連接。減速裝置30設置於第一機械臂10與第二機械臂20之間，用以將第一機械臂10之動力傳遞給第二機械臂20且達到降低第二機械臂20之轉速及增加其轉矩之效果。柔輪保護結構40設置於減速裝置30與第二機械臂20之間用以防止減速裝置30損壞失效。過線筒50穿設於減速裝置30及柔輪保護結構40中，且其二端分別收容於第一機械臂10及第二機械臂20內，用於收容機器人臂部件100中之線路。
第一機械臂10及第二機械臂20均為中空結構，第一機械臂10一端形成有第一連接部11，第二機械臂20對應第一連接部11形成有第二連接部21。第一連接部11與第二連接部21轉動連接於一起，並於其中形成對應相通之收容空間13、23。
請一併參閱圖3及圖4，減速裝置30包括驅動件31、柔輪33、鋼輪35以及軸承37。驅動件31穿設於柔輪33內並與柔輪33固接，鋼輪35與軸承37相鄰套設於柔輪33上。於本實施方式中，減速裝置30為諧波減速機，驅動件31為波發生器。
柔輪33為圓筒狀，其包括一大致呈中空圓柱體狀之容納部331和形成於容納部331一端之凸緣333。容納部331可供驅動件31穿設。容納部331之外壁上形成有第一輪齒3311。鋼輪35為圓環狀，包括一與容納部331相適應之內壁351，內壁351上形成有與第一 輪齒3311相嚙合之第二輪齒3511。柔輪33上之第一輪齒3311與鋼輪35上之第二輪齒3511之間存在齒數差。軸承37套設於柔輪33之容納部331上，其外圈固定於柔輪33之凸緣333上，內圈固定於鋼輪35上。
柔輪保護結構40包括第一轉動件41、第二轉動件43、複數滾動件45以及複數固定件47。柔輪保護結構40轉動套設於驅動件31上並固定於鋼輪35上。
第一轉動件41為環形，其於一端面上向內凹設形成凹陷部411，並對應凹陷部411形成一環形之朝向該端面之第一裝配面413。第一轉動件41還包括於凹陷部411內緣向內凹設形成之安裝部415、開設於第一轉動件41外表面之“V”形之第一凹槽417以及圍繞凹陷部411形成之環形之第一固定部419。凹陷部411呈環形臺階狀，第一裝配面413上開設有環繞凹陷部411週緣之裝配孔4131，用以供鋼輪35裝設。安裝部415包括一環形之第一安裝面4151。第一凹槽417開設於第一轉動件41週緣沿軸向之大致中部位置處。第一固定部419處於第一凹槽417之一側並沿徑向開設有與凹陷部411相通之四個第一固定孔4191。四個第一固定孔4191沿第一固定部419週緣均勻分佈。
第二轉動件43套設於第一轉動件41上，其為大致圓環狀。第二轉動件43包括形成於一端面上之第二裝配面431、凸起於另一端面上之第二固定部433，以及環繞第二轉動件43內表面凹設之“V”形之第二凹槽435。第二轉動件43於第二裝配面431上貫通開設有裝配孔4311，用於固定於第二機械臂20上。第二固定部433為沿第二轉動件43內緣向遠離第二裝配面431方向凸伸之環狀凸起。 環繞第二固定部433週緣開設有四個第二固定孔4331。第二固定孔4331與第一固定部419上之第一固定孔4191對應相通。第二凹槽435與第一凹槽417開口相對可形成一用以收容滾動件45之收容空間。
滾動件45為複數個且為圓柱狀，其滾動地裝設於第一轉動件41與第二轉動件43之間。
於本實施方式中，固定件47之數量為四個，每個固定件47均由陶瓷材料製成且呈圓柱銷狀。
過線筒50為筒狀，其包括環形本體51及由環形本體51之一端同軸延伸形成之中空軸狀且與本體51相互連通之凸伸部53。
請一併參閱圖5，組裝時，將柔輪33收容於第一機械臂10內，並將凸緣333固定於第一機械臂10內。將驅動件31固定於柔輪33之容納部331內，並將過線筒50之凸伸部53穿設於驅動件31內，將本體51固定於第二機械臂20內。
將軸承37活動套設於柔輪33之容納部331上並使其外圈固定於柔輪33之凸緣333上。將鋼輪35鄰近軸承37套設於柔輪33之容納部331上並將鋼輪35固定於軸承37之內圈上。將鋼輪35之內壁351上之第二輪齒3511與柔輪33上之第一輪齒3311相嚙合。將第一轉動件41藉由軸承可轉動地套設於驅動件31上並將第一轉動件41設置於鋼輪35遠離凸緣333之一端，其中第一固定部419活動套合於鋼輪35上且鋼輪35部分收容於凹陷部411內且固定於第一裝配面413上。將複數滾動件45置入第一轉動件41之第一凹槽417內，且相鄰滾動件45之軸線相交成90度交叉排列。將第二轉動件43之第二 凹槽435面對第一凹槽417並將第二轉動件43套設於第一轉動件41上。此時第二固定部433套設於第一固定部419上，且第一固定孔4191與第二固定孔4331對應相通。將複數固定件47分別穿設於對應之一第一固定孔4191與一第二固定孔4331中以將第一轉動件41與第二轉動件43止轉連接。將第二轉動件43之第二裝配面431固定設置於第二機械臂20上，以上完成了機器人臂部件100之安裝。
使用時，驅動件31驅動柔輪33旋轉，柔輪33帶動第一機械臂10及鋼輪35轉動，鋼輪35藉由柔輪保護結構40帶動第二機械臂20旋轉。由於柔輪33與鋼輪35具有齒數差，會使得第一機械臂10與第二機械臂20之轉速不同，軸承37能夠隔離第一機械臂10與第二機械臂20之間之轉動。當第二機械臂20受到碰撞產生過大扭矩時，例如超過一預設值，第二機械臂20帶動第二轉動件43相對第一轉動件41轉動而將固定件47折斷，使第二轉動件43能夠藉由複數滾動件45相對第一轉動件41做自適應轉動，進而中斷第一機械臂10之動力傳輸，從而保護柔輪、鋼輪33、35等元件不受損害。
本發明實施方式之機器人臂部件100所採用之柔輪保護結構40藉由設置固定件47使得當第二機械臂20所承受之扭矩過大時，可中斷第二機械臂20與減速裝置30之連接，從而使減速裝置30不受損壞。固定件47由較脆之陶瓷材料製成，使得固定件47於受到過大扭矩時，更易折斷。該柔輪保護結構40僅包括第一、第二轉動件41、43、複數滾動件45及四個固定件47，結構較為簡單。因採用較少之連接元件，因而具有較高之剛性，且不會增大機器人臂部件100整體結構上之體積。另，由於設置了過線筒50，因而可增 加減速裝置30以及柔輪保護結構40之同軸度，減少機器人臂部件100之抖動。
可以理解，第一固定孔4191與第二固定孔4331之數量可根據需要變化，固定件47之數量相應地變化，例如一個或複數個。
可以理解，第一固定孔4191與第二固定孔4331之孔徑可根據需要變化，固定件47之直徑相應地改變以使其在第二機械臂20受到預設之扭矩能夠斷裂。
可以理解，第一、第二轉動件41、43及複數滾動件45可由交叉滾子軸承藉由設置第一固定部419及第二固定部433製成。
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。
10‧‧‧第一機械臂
20‧‧‧第二機械臂
30‧‧‧減速裝置
40‧‧‧柔輪保護結構
50‧‧‧過線筒
31‧‧‧驅動件
33‧‧‧柔輪
35‧‧‧鋼輪
41‧‧‧第一轉動件
4131‧‧‧裝配孔
417‧‧‧第一凹槽
419‧‧‧第一固定部
43‧‧‧第二轉動件
431‧‧‧第二裝配面
433‧‧‧第二固定部
435‧‧‧第二凹槽
45‧‧‧滾動件
47‧‧‧固定件
51‧‧‧本體
53‧‧‧凸伸部

Claims (8)

  1. 一種柔輪保護結構，其包括第一轉動件及第二轉動件，第一轉動件與柔輪連接，其改良在於：所述柔輪保護結構還包括至少一固定件及複數滾動件，所述第二轉動件套設於所述第一轉動件上，所述至少一固定件穿設於所述第一轉動件與所述第二轉動件上以使所述第一轉動件與所述第二轉動件止轉連接，所述複數滾動件轉動地設置於所述第一轉動件與所述第二轉動件之間，當所述第二轉動件承受之扭矩超過一預設值，所述至少一固定件能夠斷裂以使所述第二轉動件相對所述第一轉動件轉動。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之柔輪保護結構，其中該固定件由陶瓷材料製成。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之柔輪保護結構，其中該第一、第二轉動件均為圓環狀，所述第一轉動件繞其端面週緣形成有第一固定部，所述第二轉動件繞其端面週緣形成有第二固定部，所述至少一固定件穿設於所述第一固定部及所述第二固定部上使所述第一轉動件與所述第二轉動件固定連接。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之柔輪保護結構，其中該第一固定部上開設有至少一第一固定孔，所述第二固定部上對應開設有至少一第二固定孔，所述至少一第一固定孔與所述至少一第二固定孔對應相通，所述至少一固定件對應穿設於所述至少一第一固定孔與所述至少一第二固定孔中。
  5. 一種機器人臂部件，其包括藉由柔輪相互轉動連接之第一機械臂、第二機械臂，以及柔輪保護結構，所述柔輪保護結構包括第一轉動件及與所述第二機械臂固定連接之第二轉動件，所述第一轉動件與柔輪連接，其改良在於：所述柔輪保護結構還包括至少一固定件及複數滾動件，所述 第二轉動件套設於所述第一轉動件上，所述至少一固定件穿設於所述第一轉動件與所述第二轉動件上以使所述第一轉動件與所述第二轉動件止轉連接，所述複數滾動件轉動地設置於所述第一轉動件與所述第二轉動件之間，當所述第二轉動件承受之扭矩超過一預設值，所述至少一固定件能夠斷裂以使所述第二轉動件相對所述第一轉動件轉動。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之機器人臂部件，其中該機器人臂部件還包括減速裝置，所述減速裝置包括柔輪、鋼輪以及軸承，所述柔輪上設置有第一輪齒，所述鋼輪上設置有與第一輪齒相嚙合之第二輪齒，且所述第一輪齒和第二輪齒存在齒數差，所述軸承活動套設於所述柔輪上，所述柔輪固定於所述第一機械臂上並與所述軸承之外圈相固接，所述鋼輪與所述第二機械臂固定連接並固定於所述軸承之內圈上。
  7. 如申請專利範圍第5項所述之機器人臂部件，其中該減速裝置還包括驅動件，所述第一轉動件轉動地套設於所述驅動件上並固定於所述鋼輪上。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之機器人臂部件，其中該驅動件為波發生器，所述固定件由陶瓷材料製成。
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