TWI461272B - 機器人 - Google Patents

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TWI461272B TW100137085A TW100137085A TWI461272B TW I461272 B TWI461272 B TW I461272B TW 100137085 A TW100137085 A TW 100137085A TW 100137085 A TW100137085 A TW 100137085A TW I461272 B TWI461272 B TW I461272B
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Description

機器人
本發明涉及一種機器人。
工業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。設置於工業機器人末端之轉軸，如六軸機器人之末端軸(第六軸)可裝設夾具、切削工具、噴塗工具、焊接工具及探測器等以執行各種動作。
每一轉軸藉由驅動件及傳動機構實現繞某一旋轉軸線之轉動。一般機器人之驅動件與傳動機構均設置於轉軸之一端，驅動件與傳動機構之設置過於緊湊，使得轉軸之徑向長度較大、旋轉不便且轉軸故障率較高。
鑒於上述狀況，有必要提供一種轉軸旋轉靈活且故障率低之機器人。
一種機器人，其包括基座、固定設置於該基座上之第一機械臂、與該第一機械臂轉動連接之第二機械臂及設置於該第二機械臂一端之輸出軸。該機器人還包括第一驅動件及第一傳動機構，第二驅動件及設置於該第一機械臂遠離該基座之端部之第二傳動機構，該第一驅動件及該第二驅動件設置於該第一機械臂鄰近該基座之端部部且沿該第一機械臂之軸向相對設置；該第一傳動機構包 括減速器及第一傳動帶，該減速器設置於該第一機械臂遠離該基座之端部，且與該第二機械臂相連接，該第一驅動件藉由該第一傳動帶帶動該減速器轉動；該基座、該第二機械臂、該第二傳動機構及該輸出軸均對應開設有便於電纜、管線等穿過之過線孔，且其過線孔沿轉動中心同軸設置，以使電纜及管道處於轉動中心而不會纏繞該第二機械臂。
該機器人之第一驅動件與減速器分別設置於該第一機械臂之二端，使得第一機械臂之徑向長度降低，從而提高第一機械臂之靈活性，降低第一機械臂之故障率；電纜及管道穿過過線孔處於轉動中心而不會纏繞第二機械臂，增加了第二機械臂轉動之靈活性。
100‧‧‧機器人
10‧‧‧基座
20‧‧‧第一機械臂
22‧‧‧第一軸線
24‧‧‧收容部
26‧‧‧第一連接端
28‧‧‧第二連接端
30‧‧‧第二機械臂
32‧‧‧第二軸線
34‧‧‧固定端
342、364‧‧‧收容槽
36‧‧‧輸出端
361‧‧‧端面
102、362、772、802‧‧‧過線孔
40‧‧‧第一驅動件
42‧‧‧驅動軸
50‧‧‧第一傳動機構
52‧‧‧第一主動輪
54‧‧‧第一傳動帶
56‧‧‧第一從動輪
562、572‧‧‧軸孔
57、77‧‧‧傳動件
51‧‧‧螺釘
58、79‧‧‧減速器
59‧‧‧連接件
581、791‧‧‧柔輪
5813、7913‧‧‧凸緣
583、793‧‧‧剛輪
585、795‧‧‧軸承
60‧‧‧第二驅動件
62‧‧‧轉軸
70‧‧‧第二傳動機構
71‧‧‧第二主動輪
72‧‧‧傳動軸
722‧‧‧傳動端
724‧‧‧固定端
73‧‧‧第二從動輪
75‧‧‧第二傳動帶
76‧‧‧齒輪副
762‧‧‧第一錐齒輪
764‧‧‧第二錐齒輪
80‧‧‧輸出軸
圖1係本發明實施方式之機器人之立體示意圖。
圖2係圖1所示機器人沿II-II線之剖視圖。
下面以具體實施方式並結合附圖對本發明實施方式提供之機器人作進一步詳細說明。
請參閱圖1及圖2，本發明實施方式之機器人100包括基座10、第一機械臂20、第二機械臂30、第一驅動件40、第一傳動機構50、第二驅動件60、第二傳動機構70及輸出軸80。第一機械臂20固定於基座10上，第一機械臂20與第二機械臂30轉動連接，第一機械臂20具有第一軸線22，第二機械臂30具有第二軸線32，且第一軸線22與第二軸線32基本垂直。第二機械臂30繞第二軸線32可相對第一機械臂20旋轉，輸出軸80與第二機械臂30轉動連接。
基座10鄰近第一機械臂20之一端開設有便於電纜、管線等穿過之過線孔102。
第一機械臂20為近似中空柱狀，其包括收容部24、位於收容部24一端之第一連接端26及位於收容部24另一端之第二連接端28。收容部24用於收容第一驅動件40、第一傳動機構50、第二驅動件60及部分第二傳動機構70。第一連接端26與基座10固定連接，第二連接端28鄰近第二機械臂30。
第二機械臂30大體為L形，其包括固定端34及輸出端36。固定端34鄰近第一機械臂20之第二連接端28。固定端34大體沿垂直於第一軸線22之方向延伸。固定端34鄰近第一機械臂20之一側面凹設有收容槽342。輸出端36自固定端34之一端沿垂直於第二軸線32之方向延伸。輸出端36具有端面361，輸出端36開設有以第二軸線32為軸線之貫穿端面361之過線孔362，本實施方式中，過線孔362與過線孔102同軸設置，以便於電纜、管線等穿過。端面361上環繞過線孔362凹設有收容槽364。
第一驅動件40收容於收容部24鄰近第一連接端26之一端，第一驅動件40包括可旋轉之驅動軸42。本發明實施方式中，第一驅動件40為電機。
第一傳動機構50包括第一主動輪52、第一傳動帶54、第一從動輪56、傳動件57、減速器58及連接件59。第一主動輪52套設並固定於驅動軸42上，可隨驅動軸42同步轉動。第一傳動帶54連接第一主動輪52及第一從動輪56，從而使得第一從動輪56可隨第一主動輪52轉動。傳動件57收容於收容部24鄰近第二連接端28之一端，第一從動輪56採用螺釘51固定於傳動件57上。第一從動輪56及傳 動件57分別開設有沿第一軸線22方向延伸之軸孔562及軸孔572。
減速器58包括柔輪581及剛輪583。柔輪581套設於傳動件57上並與傳動件57固定連接，一軸承585與剛輪583相鄰套設於柔輪581上。柔輪581為圓筒狀，其包括一大致呈中空圓柱體狀之容納部(圖未標)及形成於容納部一端之凸緣5813。柔輪581之容納部之外壁上遠離凸緣5813之一端形成有第一輪齒(圖未標)。柔輪581套設於傳動件57上並與傳動件57固定連接。軸承585套設於柔輪581之容納部上，其外圈藉由螺釘固定於柔輪581之凸緣5813上。剛輪583呈圓環狀，剛輪583之內壁上形成有與柔輪581之第一輪齒相嚙合之第二輪齒(圖未標)。剛輪583套設於柔輪581遠離凸緣5813之一端，並與軸承585相鄰設置。剛輪583與軸承585之內圈藉由螺釘固定，剛輪583之第二輪齒與柔輪581之第一輪齒相嚙合。本實施方式中，第二輪齒之齒數大於第一輪齒之齒數。
連接件59藉由位於連接件59及傳動件57之間之軸承(圖未標)套設於傳動件57上。連接件59藉由螺釘與剛輪583固定連接，第二機械臂30藉由螺釘與連接件59固定連接。
第二驅動件60收容於收容部24內且與第一驅動件40相鄰設置，第二驅動件60包括可旋轉之轉軸62。本發明實施方式中，第二驅動件60為電機。
第二傳動機構70包括第二主動輪71、傳動軸72、第二從動輪73、第二傳動帶75、齒輪副76、傳動件77及減速器79。
第二主動輪71套設並固定於轉軸62上，可隨轉軸62同步轉動。第二傳動帶75連接第二主動輪71及第二從動輪73，從而使得第二從 動輪73可隨第二主動輪71轉動。傳動軸72包括傳動端722及與傳動端722相對之固定端724。傳動軸72穿設於傳動件57之軸孔572及第一從動輪56之軸孔562，傳動端722自第一從動輪56遠離傳動件57之一端突出。第二從動輪73套設並固定於傳動軸72之傳動端722。固定端724收容於收容槽342。
本實施方式中，齒輪副76為錐齒輪副，其包括第一錐齒輪762及與第一錐齒輪762相嚙合之第二錐齒輪764。傳動件77呈套筒狀，其開設有以第二軸線32為軸線之過線孔772。第一錐齒輪762套設於傳動軸72之固定端724並與傳動軸72固定連接。第二錐齒輪764採用螺釘固定於傳動件77之一端並與傳動件77固定連接。
減速器79與減速器58之結構相似，減速器79包括柔輪791及剛輪793。
柔輪791包括一大致呈中空圓柱體狀之容納部(圖未標)及形成於容納部一端之凸緣7913。柔輪791之容納部之外壁上形成有第一輪齒(圖未標)。柔輪791套設於傳動件77上並與傳動件77止動連接。一軸承795套設於柔輪791之容納部上，其外圈藉由螺釘固定於柔輪791之凸緣7913上。剛輪793呈圓環狀，剛輪793之內壁上形成有與柔輪791之第一輪齒相嚙合之第二輪齒(圖未標)。剛輪793套設於柔輪791遠離凸緣7913之一端，並與軸承795相鄰設置。
輸出軸80大致呈圓環狀，其開設有以第二軸線32為軸線過線孔802。輸出軸80用於連接夾具、焊接工具或噴塗工具等。輸出軸80套設於傳動件77上，並與剛輪793固定連接。剛輪793與軸承795之內圈藉由螺釘固定，剛輪793之第二輪齒與柔輪791之第一 輪齒相嚙合。本實施方式中，第二輪齒之齒數較第一輪齒之齒數大。
使用時，將夾具、焊接工具或噴塗工具固定至輸出軸80之末端。第一驅動件40帶動第一主動輪52轉動，並藉由第一傳動帶54帶動第一從動輪56轉動。第一從動輪56帶動固定於其上之傳動件57相對第一機械臂20第一機械臂20轉動，進而帶動固定於傳動件57上之柔輪581轉動，柔輪581帶動剛輪583轉動，剛輪583帶動連接件59轉動，連接件59帶動第二機械臂30轉動。
第二驅動件60帶動第二主動輪71轉動，並藉由第二傳動帶75帶動第二從動輪73轉動。第二從動輪73帶動與其固定連接之傳動軸72相對第一機械臂20轉動，進而帶動固定於傳動軸72上之第一錐齒輪762轉動，第一錐齒輪762帶動第二錐齒輪764轉動，第二錐齒輪764帶動傳動件77相對第二機械臂30轉動，進而帶動固定於傳動件77上之柔輪791轉動，柔輪791帶動剛輪793轉動，剛輪793帶動輸出軸80轉動，輸出軸80帶動連接於其末端之夾具或其他機構。
本發明之機器人100之第一驅動件40設置於第一機械臂20之第一連接端26，第一傳動機構50之減速器58設置於第一機械臂20之第二連接端28，降低了第一機械臂20之徑向長度，提高了第一機械臂20之靈活性，第一驅動件40及減速器58分散設置，有利於驅動件及傳動機構之散熱，降低了機器人100之故障率。夾具、噴塗工具或焊接工具固定至輸出軸80之末端，連接夾具、噴塗工具或焊接工具之電纜及管道依次穿過過線孔102、過線孔362、過線孔772及過線孔802連接至夾具、噴塗工具或焊接工具，從而於夾具 、噴塗工具或焊接工具隨輸出軸80繞第二軸線32轉動時，電纜及管道處於轉動中心而不會纏繞第二機械臂30，增加了第二機械臂30轉動之靈活性。
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，本發明之範圍並不以上述實施方式為限，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
10‧‧‧基座
22‧‧‧第一軸線
24‧‧‧收容部
26‧‧‧第一連接端
28‧‧‧第二連接端
32‧‧‧第二軸線
34‧‧‧固定端
342、364‧‧‧收容槽
36‧‧‧輸出端
361‧‧‧端面
102、362、772、802‧‧‧過線孔
40‧‧‧第一驅動件
42‧‧‧驅動軸
50‧‧‧第一傳動機構
52‧‧‧第一主動輪
54‧‧‧第一傳動帶
56‧‧‧第一從動輪
562、572‧‧‧軸孔
57、77‧‧‧傳動件
51‧‧‧螺釘
58、79‧‧‧減速器
59‧‧‧連接件
581、791‧‧‧柔輪
5813、7913‧‧‧凸緣
583、793‧‧‧剛輪
585、795‧‧‧軸承
60‧‧‧第二驅動件
62‧‧‧轉軸
70‧‧‧第二傳動機構
71‧‧‧第二主動輪
72‧‧‧傳動軸
722‧‧‧傳動端
724‧‧‧固定端
73‧‧‧第二從動輪
75‧‧‧第二傳動帶
76‧‧‧齒輪副
762‧‧‧第一錐齒輪
764‧‧‧第二錐齒輪
80‧‧‧輸出軸

Claims (9)

  1. 一種機器人，其包括基座、固定設置於該基座上之第一機械臂、與該第一機械臂轉動連接之第二機械臂及設置於該第二機械臂一端之輸出軸，該機器人還包括第一驅動件及第一傳動機構，其改良在於：該機器人還包括第二驅動件及設置於該第一機械臂遠離該基座之端部之第二傳動機構，該第一驅動件及該第二驅動件設置於該第一機械臂鄰近該基座之端部且沿該第一機械臂之軸向相對設置；該第一傳動機構包括減速器及第一傳動帶，該減速器設置於該第一機械臂遠離該基座之端部，且與該第二機械臂相連接，該第一驅動件藉由該第一傳動帶帶動該減速器轉動；該基座、該第二機械臂、該第二傳動機構及該輸出軸均對應開設有便於電纜、管線等穿過之過線孔，且其過線孔沿轉動中心同軸設置，以使電纜及管道處於轉動中心而不會纏繞該第二機械臂。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之機器人，其中該第一機械臂包括收容部、分別位於該收容部二端之第一連接端及第二連接端，該第一連接端與該基座固定連接，該第二連接端鄰近該第二機械臂，該第一驅動件收容於該收容部鄰近該第一連接端之一端，該減速器收容於該收容部鄰近該第二連接端之一端。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之機器人，其中該第一傳動機構還包括第一主動輪、第一從動輪、傳動件及連接件，該第一主動輪與該第一驅動件固定連接，該第一主動輪藉由該第一傳動帶帶動隨該第一從動輪，該傳動件與該傳動件固定連接，該減速器包括與該傳動件固定連接之柔輪及與該柔輪相嚙合轉動之剛輪，該剛輪與該連接件固定連接，該第二機械臂與該連接件固定連接。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之機器人，其中該柔輪包括容納部及形成於該容納部一端之凸緣。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之機器人，其中該容納部之外壁上遠離該凸緣之一端形成有第一輪齒。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之機器人，其中該剛輪套設於該柔輪之容納部上，該剛輪之內壁上形成有與該第一輪齒相嚙合之第二輪齒。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之機器人，其中該第二傳動機構包括與該第二驅動件固定連接之第二主動輪、跟隨該第二主動輪轉動之第二從動輪、與該第二從動輪固定連接之傳動軸，該第二傳動機構還包括齒輪副及傳動件，該齒輪副包括與該傳動軸固定連接之第一錐齒輪及與該第一錐齒輪相嚙合之第二錐齒輪，該傳動件與該第二錐齒輪固定連接。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之機器人，其中該第二傳動機構還包括減速器，該減速器包括與該傳動件固定連接之柔輪、與該柔輪相嚙合轉動之剛輪，該剛輪與該輸出軸固定連接。
  9. 如申請專利範圍第8項所述之機器人，其中該柔輪包括容納部及形成於該容納部一端之凸緣，該容納部之外壁上遠離該凸緣之一端形成有第一輪齒，該剛輪套設於該柔輪之容納部上，該剛輪之內壁上形成有與該第一輪齒相嚙合之第二輪齒。
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