TWI474906B - 齒輪傳動裝置及具有該齒輪傳動裝置之機械手臂 - Google Patents

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TWI474906B
TWI474906B TW100143026A TW100143026A TWI474906B TW I474906 B TWI474906 B TW I474906B TW 100143026 A TW100143026 A TW 100143026A TW 100143026 A TW100143026 A TW 100143026A TW I474906 B TWI474906 B TW I474906B
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Description

齒輪傳動裝置及具有該齒輪傳動裝置之機械手臂
本發明涉及一種齒輪傳動裝置及具有該齒輪傳動裝置之機械手臂。
習知機械手臂中，齒輪傳動裝置之二齒輪之間之輪齒相互嚙合。為了保證齒輪之輪齒正常潤滑及避免因工作溫度升高而引起卡死現象，齒輪之間設有一定量之間隙。在使用一段時間後，齒輪之間嚙合之間隙增大，導致齒輪之輪齒相互抵持時滑動，從而引起輪齒之間之敲擊，進而增大齒輪之間之衝擊力及噪聲。
有鑒於此，有必要提供一種齒輪之間之衝擊力及噪聲較小之齒輪傳動裝置及具有該齒輪傳動裝置之機械手臂。
一種齒輪傳動裝置，其包括傳動機構及裝設於該傳動機構上之齒輪間隙調整機構，該傳動機構包括相互嚙合之第一調節齒輪及第二調節齒輪，該第一調節齒輪能夠帶動該第二調節齒輪轉動，該齒輪間隙調整機構包括支撐板及套設於該第一調節齒輪之第一調整件，該支撐板開設有第一限位孔，該第一調整件包括一凸緣，該凸緣收容於該第一限位孔中，靠近該第二調節齒輪之該凸緣之邊緣至該第一調節齒輪之旋轉軸之最大距離大於遠離該第二調節 齒輪之一端至該第一調節齒輪之旋轉軸之最小距離，該第一調整件旋轉時，第一調整件能夠帶動該第一調節齒輪之旋轉軸繞第一調整件之旋轉軸轉動從而使該第一調節齒輪之旋轉軸朝向該第二調節齒輪旋轉線運動。
一種機械手臂，其包括第一機械臂、第二機械臂、驅動組件及齒輪傳動裝置，該第一機械臂與該第二機械臂活動連接，該驅動組件驅動該齒輪傳動裝置中之齒輪轉動，該齒輪包括傳動機構及裝設於該傳動機構上之齒輪間隙調整機構，該傳動機構包括相互嚙合之第一調節齒輪及第二調節齒輪，該第一調節齒輪能夠帶動該第二調節齒輪轉動，該齒輪間隙調整機構包括支撐板及套設於該第一調節齒輪之第一調整件，該支撐板開設有第一限位孔，該第一調整件包括一凸緣，該凸緣收容於該第一限位孔中，靠近該第二調節齒輪之該凸緣之邊緣至該第一調節齒輪之旋轉軸之最大距離大於遠離該第二調節齒輪之一端至該第一調節齒輪之旋轉軸之最小距離，該第一調整件旋轉時，第一調整件能夠帶動該第一調節齒輪之旋轉軸繞第一調整件之旋轉軸轉動從而使該第一調節齒輪之旋轉軸朝向該第二調節齒輪旋轉線運動。
上述機械手臂由於裝設有齒輪間隙調整機構，僅需旋轉第一調整件即能調整傳動機構中第一調節齒輪與第二齒輪之間之間隙，使得第一調節齒輪與第二調節齒輪之間保持良好之嚙合。
100‧‧‧機械手臂
10‧‧‧第一機械臂
11‧‧‧本體
111‧‧‧凹槽
12‧‧‧凸伸部
13‧‧‧防護罩
30‧‧‧第二機械臂
50‧‧‧連接組件
51‧‧‧連接件
511‧‧‧本體
513‧‧‧凸緣部
53‧‧‧軸承
70‧‧‧驅動組件
71‧‧‧驅動件
73‧‧‧驅動軸
90‧‧‧齒輪傳動裝置
91‧‧‧傳動機構
93‧‧‧齒輪間隙調整機構
911‧‧‧安裝板
9111‧‧‧安裝部
9113‧‧‧凸伸部
913‧‧‧第一齒輪
914‧‧‧第一調節齒輪
9141‧‧‧第一輪齒部
9143‧‧‧第二輪齒部
9145‧‧‧軸部
915‧‧‧第二齒輪
916‧‧‧第二調節齒輪
9161‧‧‧輪齒部
9163‧‧‧軸部
917‧‧‧第三齒輪
918‧‧‧軸承
919‧‧‧輸出軸
9191‧‧‧本體
9193‧‧‧端部
931‧‧‧支撐板
933‧‧‧第一調整件
935‧‧‧第二調整件
934‧‧‧緊固件
937‧‧‧第一軸承
939‧‧‧第二軸承
9311‧‧‧第一限位孔
9313‧‧‧第二限位孔
9315‧‧‧第一刻度線
9331‧‧‧本體
9333‧‧‧凸緣
9335‧‧‧收容孔
9337‧‧‧條形孔
9339‧‧‧第二刻度線
圖1係本發明之機械手臂之立體示意圖。
圖2係圖1所示機械手臂之部分立體示意圖。
圖3係圖1所示機械手臂剖面示意圖。
圖4係圖1所示機械手臂局部IV之放大圖。
圖5係圖1所示機械手臂側視圖。
請參閱圖1至圖3，本發明較佳實施方式之機械手臂100包括第一機械臂10、第二機械臂30、一對連接組件50、驅動組件70及齒輪傳動裝置90。第一機械臂10藉由一對連接組件50與第二機械臂30活動連接，第二機械臂30藉由齒輪傳動裝置90與第一機械臂10轉動連接，驅動組件70用以驅動齒輪傳動裝置90。
第一機械臂10包括本體11、一對凸伸部12以及防護罩13。本體11為中空之殼體，凸伸部12分別由本體11相對之二側平行向同一方向凸伸形成，且與本體11共同形成一近似U形之凹槽111。每一凸伸部12朝向凹槽111之內側開設相對設置之安裝孔(未標示)。第二機械臂30容納在凹槽111中。一對連接組件50分別容置於凸伸部12開設之安裝孔中，以連接第一機械臂10及第二機械臂30。齒輪傳動裝置90裝設在第一機械臂10之一側，防護罩13遮蔽齒輪傳動裝置90上，用以保護齒輪傳動裝置90。
每一連接組件50包括一連接件51及一軸承53。連接件51包括圓筒狀之本體511及由本體511一端之邊緣部分向外凸伸之凸緣部513。軸承53套設在對應之連接件51之本體511上，並裝設在對應之安裝孔內。凸緣部513與第一機械臂10之凸伸部12固定連接，第二機械臂30套設在軸承53上，使第二機械臂30相對第一機械臂10活動連接。另一連接組件50以同樣之方式安裝在對應之安裝孔中 ，以連接第一機械臂10及第二機械臂30。
驅動組件70裝設在第一機械臂10之本體11內，其包括驅動件71及連接驅動件71之驅動軸73，驅動件71用以驅動驅動軸73。驅動件71固定在本體11之側壁上，驅動軸73伸出本體11且收容於防護罩13內，且驅動軸73與齒輪傳動裝置90相連。在本實施方式中，驅動件71為馬達。可理解，驅動件71可為其他驅動件，如汽缸。
齒輪傳動裝置90包括傳動機構91及齒輪間隙調整機構93。傳動機構91裝設在本體11及與本體11相連之一凸伸部12遠離凹槽111之側壁上，齒輪間隙調整機構93裝設在傳動機構91上。傳動機構91與驅動組件70相連，且在驅動組件70驅動下傳動機構91帶動第二機械臂30，齒輪間隙調整機構93用以調整傳動機構91中齒輪之間之間隙。
請一併參閱圖4，傳動機構91包括安裝板911、第一齒輪913、第一調節齒輪914、第二齒輪915、第二調節齒輪916、第三齒輪917、軸承918及輸出軸919。安裝板911包括安裝部9111及凸伸部9113，安裝部9111固定裝設在本體11及與本體11相連之一凸伸部12遠離凹槽111之側壁上，且開設有分別與第一機械臂10及第二機械臂30相對之二安裝孔(圖未標)。凸伸部9113從安裝部9111相對之二側垂直凸伸形成，用於安裝及支撐齒輪間隙調整機構93。驅動軸73穿過相對第一機械臂10之安裝孔且與第一齒輪913相固接，第一齒輪913套設於驅動軸73，驅動軸73轉動時能夠帶動第一齒輪913轉動。
第一調節齒輪914包括第一輪齒部9141、第二輪齒部9143及軸部9145。第二輪齒部9143由第一輪齒部9141之一側朝向遠離安裝部 9111之方向凸伸形成，軸部9145於第二輪齒部9143朝向遠離第一輪齒部9141之一側凸伸形成。第一調節齒輪914設置於第一齒輪913之外側，且第一輪齒部9141與第一齒輪913相嚙合。
第二齒輪915設置於第一調節齒輪914之一側，且第二輪齒部9143與第二齒輪915相嚙合。第二調節齒輪916包括輪齒部9161及於輪齒部9161朝向遠離輪齒部9161垂直凸伸形成之軸部9163，第二調節齒輪916與第二齒輪915同軸設置，第二齒輪915固定套設於軸部9163。
第三齒輪917設置於第二調節齒輪916之一側且與第二調節齒輪916之輪齒部9161相嚙合。軸承918裝設在與第二機械臂30相對之安裝孔內。輸出軸919包括本體9191及形成於本體9191遠離第二機械臂30之端部9193。本體9191位於安裝部9111相對凸伸部9113之一側，並與第二機械臂30固定連接，端部9193穿過與第二機械臂30相對之安裝孔及軸承918。第三齒輪917套設於端部9193上。由於端部9193與安裝板911之間裝設有軸承918，端部9193相對安裝板911能夠轉動。在本實施方式中，第一調節齒輪914、第二齒輪915、第二調節齒輪916、第三齒輪917均為直齒輪。可理解，第一調節齒輪914、第二齒輪915、第二調節齒輪916及第三齒輪917可為其他齒輪，如錐齒輪。
請一併參閱圖5，齒輪間隙調整機構93包括支撐板931、第一調整件933、緊固件934、第二調整件935、第一軸承937及第二軸承939。支撐板931固定裝設在凸伸部9113上，且與安裝部9111平行。支撐板931相對於第一調節齒輪914開設有第一限位孔9311及相對於第二調節齒輪916開設有第二限位孔9313。支撐板931於第一 限位孔9311及第二限位孔9313之間形成有複數根第一刻度線9315，複數根第一刻度線9315之延長線相交至第一調節齒輪914之軸部9145之軸線上。第一調節齒輪914之軸部9145及第二調節齒輪916之軸部9163分別穿過相對應之第一限位孔9311、第二限位孔9313。
第一調整件933包括本體9331及凸緣9333。第一調整件933開設有貫穿本體9331及凸緣9333之收容孔9335。本體9331旋轉軸套設於第一調節齒輪914之軸部9145上，且第一軸承937裝設在本體9331與軸部9145之間。第一調節齒輪914之旋轉軸為A，第一調整件933之凸緣9333之旋轉軸為B。凸緣9333大致為圓環狀，其由本體9331一端垂直向外凸伸形成，靠近凸緣9333之邊緣至該第一調節齒輪914之旋轉軸之最大距離大於遠離第二調節齒輪916之一端至第一調節齒輪914之旋轉軸之最小距離，(如圖5所示)。凸緣9333上開設有複數沿凸緣9333之圓週分佈之條形孔9337，凸緣9333藉由緊固件934穿過條形孔9337與支撐板931固接。凸緣9333邊緣與支撐板931上之第一刻度線9315對應形成有複數根第二刻度線9339。複數根第一刻度線9315與複數根第二刻度線9335對齊，且複數根第二刻度線9335之延長線相交至第一調節齒輪914之軸部9145之軸線上。且第一刻度線9315及第二刻度線9339之相鄰刻度線之間之角度為已知角度。
第二調整件935與第一調整件933形狀一致，其套設在第二調節齒輪916之軸部9163上且收容於第二限位孔9313。第二軸承939裝設在軸部9163與第二調整件935之間。在本實施方式中，緊固件934為螺釘，第一軸承937及第二軸承939分別為二。使用時，驅動件 71驅動驅動軸73轉動，驅動軸73帶動第一齒輪913轉動，第一齒輪913帶動第一輪齒部9141轉動，第一輪齒部9141帶動第二輪齒部9143及軸部9145轉動，第二輪齒部9143帶動第二齒輪915轉動，第二齒輪915帶動軸部9163及輪齒部9161轉動，且第二齒輪915與第二調節齒輪916同軸轉動，輪齒部9161帶動第三齒輪917轉動，第三齒輪917帶動輸出軸919轉動，從而帶動第二機械臂30轉動。
在使用多次後，第一調節齒輪914之第二輪齒部9143及第二齒輪915之輪齒之間間隙增大。鬆開鎖緊凸緣9333與支撐板931之緊固件934，旋轉第一調整件933，由於第一調整件933之凸緣9333容納在第一限位孔9311中，使得旋轉第一調整件933時，第一調整件933繞凸緣9333之旋轉軸B旋轉。由於旋轉軸A至凸緣9333靠近第二調節齒輪916一端之最大距離大於旋轉軸A至遠離第二調節齒輪916一端之最大距離，使得第一調整件933帶動第一調節齒輪914繞旋轉軸B旋轉，此時旋轉軸A繞旋轉軸B轉動，旋轉軸A往靠近第二調節齒輪916旋轉軸之方向運動，從而逐漸減小了旋轉軸A與第二調節齒輪916旋轉軸之間之距離，即第一調節齒輪914與第二齒輪915之間之間隙變小，第一調節齒輪914與第二齒輪915之間嚙合更緊密。在旋轉第一調整件933時，第一刻度線9315與第二刻度線9339錯開，根據錯開之刻度線數判斷旋轉之角度，從而控制所調整之第一調節齒輪914與第二齒輪915之間間隙之大小。調整後，將緊固件934穿過條形孔9337將凸緣9333與支撐板931固定。在本實施方式中，轉動第二調整件935能夠增大第一調節齒輪914與第二齒輪915之間之間隙。可理解，使得第二調整件935凸緣之旋轉軸位於第二調整件935本體之旋轉軸與第一調整件933 之間時，旋轉第二調整件935時，亦能縮小第一調節齒輪914與第二齒輪915之間之間隙。
可理解，第二齒輪915可省略，第一調節齒輪914直接與第二調節齒輪916相嚙合。
可理解，第一調整件933之旋轉軸、第一調整件933之旋轉軸及第二調節齒輪916之旋轉軸可不再同一條直線上，僅需保證第一調整件933之旋轉軸位於第一調節齒輪914之旋轉軸與該第二調節齒輪916之旋轉軸之間，且第一調整件933旋轉時，能夠帶動第一調節齒輪914繞該第一調整件933之旋轉軸轉動。
機械手臂100藉由驅動組件70驅動傳動機構91，從而驅動第二機械臂30轉動。由於裝設有齒輪間隙調整機構93，僅需旋轉第一調整件933即能調節傳動機構91中第一調節齒輪914與第二齒輪915之間之間隙，使得第一調節齒輪914之第二輪齒部9143與第二齒輪915緊密嚙合。
綜上所述，本發明符合發明專利要件，爰依法提出專利申請。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，於爰依本案發明精神所作之等效修飾或變化，皆應包含於以下之申請專利範圍內。
11‧‧‧本體
12‧‧‧凸伸部
30‧‧‧第二機械臂
50‧‧‧連接組件
51‧‧‧連接件
511‧‧‧本體
513‧‧‧凸緣部
53‧‧‧軸承
70‧‧‧驅動組件
71‧‧‧驅動件
73‧‧‧驅動軸
911‧‧‧安裝板
9111‧‧‧安裝部
9113‧‧‧凸伸部
913‧‧‧第一齒輪
914‧‧‧第一調節齒輪
9141‧‧‧第一輪齒部
9143‧‧‧第二輪齒部
9145‧‧‧軸部
915‧‧‧第二齒輪
916‧‧‧第二調節齒輪
9161‧‧‧輪齒部
9163‧‧‧軸部
917‧‧‧第三齒輪
918‧‧‧軸承
919‧‧‧輸出軸
9191‧‧‧本體
9193‧‧‧端部
933‧‧‧第一調整件
9331‧‧‧本體
9333‧‧‧凸緣
937‧‧‧第一軸承
939‧‧‧第二軸承

Claims (10)

  1. 一種齒輪傳動裝置，其包括傳動機構，其改良在於：該齒輪傳動裝置還包括裝設於該傳動機構上之齒輪間隙調整機構，該傳動機構包括相互嚙合之第一調節齒輪及第二調節齒輪，該第一調節齒輪能夠帶動該第二調節齒輪轉動，該齒輪間隙調整機構包括支撐板及套設於該第一調節齒輪之第一調整件，該支撐板開設有第一限位孔，該第一調整件包括一凸緣，該凸緣收容於該第一限位孔中，靠近該第二調節齒輪之該凸緣之邊緣至該第一調節齒輪之旋轉軸之最大距離大於遠離該第二調節齒輪之一端至該第一調節齒輪之旋轉軸之最小距離，該第一調整件旋轉時，第一調整件能夠帶動該第一調節齒輪之旋轉軸繞第一調整件之旋轉軸轉動從而使該第一調節齒輪之旋轉軸朝向該第二調節齒輪旋轉線運動。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之齒輪傳動裝置，其中該第一調整件還包括本體，該凸緣於該本體一端之邊緣向外凸伸形成，該第一調整件開設有貫穿該本體及該凸緣之收容孔，該第一調節齒輪穿設於該收容孔中。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之齒輪傳動裝置，其中該齒輪間隙調整機構還包括緊固件，該凸緣上開設有複數條形孔，該凸緣藉由該緊固件穿過該條形孔與該支撐板固定。
  4. 如申請專利範圍第2項所述之齒輪傳動裝置，其中該支撐板於該第一限位孔之一側形成有第一刻度線，該凸緣對應於該第一刻度線之一端形成有與該第一刻度線相對應之第二刻度線，該第一刻度線之延長線相交至該第一調整件之旋轉軸上，該第二刻度線之延長線相交至該第一調整件之旋轉軸上，旋轉該第一調整件時，能夠藉由該第一刻度線與該第二刻度線之間錯開之刻度線數得出該第一調整件旋轉之角度。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之齒輪傳動裝置，其中該固定板對應該第二調節齒輪開設有第二限位孔，該齒輪間隙調整機構還包括一收容於該第二限位孔中之第二調整件，該第二調整件之旋轉軸與第二調節齒輪之旋轉軸錯開一段距離。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之齒輪傳動裝置，其中該傳動機構還包括第一齒輪、第二齒輪、第三齒輪及輸出軸，該第一齒輪與該第一調節齒輪嚙合，該第二齒輪套設於該第二調節齒輪上，且與該第一調節齒輪嚙合，該第三齒輪與該第二調節齒輪之嚙合部嚙合，並套設在該輸出軸上，該第一齒輪傳動該第一調節齒輪，該第一調節齒輪傳動該第二齒輪，該第二齒輪傳動該第二調節齒輪，該第二調節齒輪傳動該第三齒輪，該第三齒輪帶動該輸出軸轉動。
  7. 一種機械手臂，其包括第一機械臂、第二機械臂、驅動組件及齒輪傳動裝置，該第一機械臂與該第二機械臂活動連接，該驅動組件驅動該齒輪傳動裝置中之齒輪轉動，該齒輪包括傳動機構，其改良在於：該齒輪傳動裝置還包括裝設於該傳動機構上之齒輪間隙調整機構，該傳動機構包括相互嚙合之第一調節齒輪及第二調節齒輪，該第一調節齒輪能夠帶動該第二調節齒輪轉動，該齒輪間隙調整機構包括支撐板及套設於該第一調節齒輪之第一調整件，該支撐板開設有第一限位孔，該第一調整件包括一凸緣，該凸緣收容於該第一限位孔中，靠近該第二調節齒輪之該凸緣之邊緣至該第一調節齒輪之旋轉軸之最大距離大於遠離該第二調節齒輪之一端至該第一調節齒輪之旋轉軸之最小距離，該第一調整件旋轉時，第一調整件能夠帶動該第一調節齒輪之旋轉軸繞第一調整件之旋轉軸轉動從而使該第一調節齒輪之旋轉軸朝向該第二調節齒輪旋轉線運動。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之機械手臂，其中該第一調整件還包括本體，該凸緣於該本體一端之邊緣向外凸伸形成，該第一調整件開設有貫穿該 本體及該凸緣之收容孔，該第一調節齒輪穿設於該收容孔中。
  9. 如申請專利範圍第8項所述之機械手臂，其中該齒輪間隙調整機構還包括緊固件，該凸緣上開設有複數條形孔，該凸緣藉由該緊固件穿過該條形孔與該支撐板固定。
  10. 如申請專利範圍第7項所述之機械手臂，其中該傳動機構還包括第一齒輪、第二齒輪、第三齒輪及輸出軸，該驅動組件驅動該第一齒輪，該輸出軸與該第二機械臂固接，該第一齒輪與該第一調節齒輪嚙合，該第二齒輪套設於該第二調節齒輪上，且與該第一調節齒輪嚙合，該第三齒輪與該第二調節齒輪之嚙合部嚙合，並套設在該輸出軸上，該第一齒輪傳動該第一調節齒輪，該第一調節齒輪傳動該第二齒輪，該第二齒輪傳動該第二調節齒輪，該第二調節齒輪傳動該第三齒輪，該第三齒輪帶動該輸出軸轉動，輸出軸帶動該第二機械臂轉動。
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