TWI486240B - 機器人臂部件 - Google Patents

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TWI486240B TW101134211A TW101134211A TWI486240B TW I486240 B TWI486240 B TW I486240B TW 101134211 A TW101134211 A TW 101134211A TW 101134211 A TW101134211 A TW 101134211A TW I486240 B TWI486240 B TW I486240B
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Description

機器人臂部件
本發明涉及一種機器人臂部件，尤其涉及一種具有複數依次相連之機械臂之機器人臂部件。
隨著機械工業之發展，越來越多之機械加工過程中使用工業機器人臂部件來實現自動化生產。隨著技術之不斷進步，機器人臂部件逐漸向多軸化發展，以實現更複雜之運動。複數軸機器人臂部件用於噴塗、清洗等場合，需將運送噴塗液或清洗液等液體之線纜或管道從複數軸機器人臂部件內穿過，並連接至複數軸機器人臂部件之執行端，以對工件進行噴塗或清洗。然，由於機器人各機械臂之中心軸不同，使得複數軸機器人臂部件運作時，各機械臂繞各自之中心軸旋轉，使得軟管時而拉直，時而彎曲，流過軟管之液體不能保持恒定速度流出，導致機器人臂部件工作狀態不穩定，進而降低了其工作效率。另，軟管複數次彎折動作使得軟管較容易損壞，導致機器人臂部件無法正常工作。
有鑑於此，有必要提供一種能夠防止線纜或管道彎曲、磨損之機器人臂部件。
一種機器人臂部件，其包括依次連接之第一機械臂、第二機械臂及第三機械臂以及過線軟管，第二機械臂包括第一軸座、第一輸 入軸、第一錐齒輪及第二錐齒輪，第三機械臂包括第二輸入軸、第二軸座及輸出軸，第一輸入軸套設於第二輸入軸，第一機械臂套設於第一輸入軸，第二輸入軸之旋轉軸為第一軸線，第一軸座包括相連接之第一開口端及第二開口端，第一開口端與第一機械臂固接，第一錐齒輪固定裝設於第一輸入軸靠近第一開口端之一端，第二錐齒輪裝設於第二開口端，並與第一錐齒輪嚙合，第二錐齒輪之旋轉軸為與第一軸線斜交之第二軸線，第二軸座與第二錐齒輪固接，輸出軸穿設於第二軸座內，且輸出軸之軸線與第一軸線重合，該第二軸座包括第三開口端及第四開口端，該第三開口端與該第一開口端相對，並與該第二錐齒輪固接，該第三開口端之中心軸線與該第二軸線重合，該第四開口端之軸線與該第一軸線重合，過線軟管沿第一軸線穿過第一錐齒輪及第二錐齒輪，且其遠離第二輸入軸之一端與輸出軸固接，第一輸入軸帶動第一錐齒輪旋轉，從而帶動第二錐齒輪及第二軸座繞第二軸線旋轉，第二輸入軸帶動輸出軸繞第一軸線旋轉，從而帶動過線軟管繞第一軸線旋轉。
上述機器人臂部件第一輸入軸帶動第二軸座繞第二轉軸轉動之同時，第二輸入軸帶動輸入軸繞第一軸線轉動，從而帶動過線軟管繞第一軸線轉動，且過線軟管沿著第一軸線設置，當過線軟管中穿過有線纜或管道時，軟管在跟隨輸入軸繞第一軸線轉動或自身繞第一軸線轉動過程中，線纜或管道不會彎折，從而保護軟管不被損壞。
100‧‧‧機器人臂部件
10‧‧‧第一機械臂
30‧‧‧第二機械臂
50‧‧‧第三機械臂
70‧‧‧過線軟管
31‧‧‧第一輸入軸
33‧‧‧第一軸座
35‧‧‧第一錐齒輪
36‧‧‧第一軸承
37‧‧‧第二錐齒輪
38‧‧‧第二軸承
331‧‧‧第一開口端
333‧‧‧第二開口端
51‧‧‧第二輸入軸
52‧‧‧第二軸座
53‧‧‧第三錐齒輪
54‧‧‧第三軸承
55‧‧‧第四錐齒輪
56‧‧‧第五錐齒輪
57‧‧‧第四軸承
58‧‧‧輸出軸
59‧‧‧第五軸承
521‧‧‧第三開口端
523‧‧‧第四開口端
A‧‧‧第一軸線
B‧‧‧第二軸線
圖1係本發明實施例之機器人臂部件之立體示意圖。
圖2係圖1所示機器人臂部件沿II-II線之剖視圖。
請同時參閱圖1及圖2，本發明實施方式之機器人臂部件100包括第一機械臂10、第二機械臂30、第三機械臂50及過線軟管70。第一機械臂10套設於第二機械臂30，並與第二機械臂30轉動連接。第二機械臂30套設於第三機械臂50，並與第三機械臂50轉動連接。過線軟管70穿過第二機械臂30及第三機械臂50，且一端與第三機械臂50遠離第一機械臂10之一端連接。在本實施方式中，機器人臂部件100為六軸機器人臂部件，第一機械臂10、第二機械臂30及第三機械臂50分別為第四軸、第五軸及第六軸。
第一機械臂10大致為圓筒狀，其旋轉中心軸為第一軸線A(如圖2)。第二機械臂30包括第一輸入軸31、第一軸座33、第一錐齒輪35、第一軸承36、第二錐齒輪37及第二軸承38。第一輸入軸31大致為圓筒，且其半徑小於第一機械臂10之半徑。第一輸入軸31同軸設置於第一機械臂10中，即第一輸入軸31之旋轉中心軸亦為第一軸線A，且第一輸入軸31之一端與第一機械臂10之一端平齊。
第一軸座33大致為圓筒被切掉一角後之形狀，使得第一軸座33之縱截面大致為三角形。第一軸座33包括相對之第一開口端331及第二開口端333。第一開口端331之直徑大致等於第一機械臂10與第一輸入軸31平齊之一端之直徑。第二開口端333之直徑大於第一開口端331之直徑，且其第二軸線B與第一開口端331之軸線斜交。第一軸座33之第一開口端331與第一機械臂10與第一輸入軸31平齊之一端對接，並用緊固件(圖未標)進行鎖固，使得第一開口端331之軸線亦為A。此時，軸線A與第二開口端之第二軸線B 斜交。
第一錐齒輪35之直徑大致與第一輸入軸31之直徑大致相等，其裝設在第一軸座33之第一開口端331，且與第一輸入軸31藉由緊固件固定連接，以使得第一輸入軸31帶動第一錐齒輪35轉動。第一軸承36套設在第一輸入軸31與第一錐齒輪35連接處，以防止第一錐齒輪35及第一輸入軸31轉動時，帶動第一軸座33轉動。
第二錐齒輪37裝設在第一軸座33之第二開口端333，且與第三機械臂50固定連接，使得第二錐齒輪37之轉動軸亦為第二軸線B。第二錐齒輪37靠近第一錐齒輪35之一側與第一錐齒輪35相嚙合，以使得第一錐齒輪35帶動第二錐齒輪37轉動。第二軸承38套設在第二錐齒輪37上，以防止第二錐齒輪37轉動時帶動第一軸座33轉動。
第三機械臂50包括第二輸入軸51、第二軸座52、第三錐齒輪53、第三軸承54、第四錐齒輪55、第五錐齒輪56、第四軸承57、輸出軸58及第五軸承59。
第二輸入軸51大致為圓筒，且其半徑小於第一輸入軸31之半徑。第二輸入軸51同軸設置於第一輸入軸31中，即第二輸入軸51之旋轉中心軸亦為第一軸線A，且第二輸入軸51之一端與第一輸入軸31之一端平齊。
第二軸座52大致為錐台被切去一角後之形狀，其位於第二輸入軸51靠近第二錐齒輪37之一側，且包括第三開口端521及第四開口端523。第三開口端521大致為圓環狀，其直徑小於第一軸座33之第二開口端333之直徑。第四開口端523大致為圓環狀，且其直徑 小於第三開口端521之直徑。第三開口端521之中心軸與第四開口端523之中心軸斜交，且第三開口端521之中心軸相對第四開口端523之中心軸傾斜之角度等於第二開口端333之中心軸相對第一開口端331之中心軸傾斜之角度。第三開口端521與第二開口端333相對設置，且藉由緊固件固定與第二錐齒輪37固定連接。此時，第三開口端521之中心軸線為B，第四開口端523之中心軸線為A。
第三錐齒輪53之直徑與第二輸入軸51之直徑大致相等，其裝設在第一軸座33之第一開口端331內，且與第二輸入軸51藉由緊固件固定連接，以使得第二輸入軸51轉動時，帶動第三錐齒輪53轉動。第三軸承54套設在第三錐齒輪53與第二輸入軸51之接合處，以防止第三錐齒輪53與第一錐齒輪35轉動時相互干涉。第四錐齒輪55同軸設置於第二錐齒輪37內，且其靠近第三錐齒輪53之一側與第三錐齒輪53相嚙合。第五錐齒輪56同軸設置於第三開口端521內，並與第四錐齒輪55相嚙合。第四錐齒輪55之轉動軸為軸線A，第五錐齒輪56之轉動軸亦為第二軸線B。第四軸承57套設在第五錐齒輪56與第四錐齒輪55之嚙合處，以防止第五錐齒輪56與第四錐齒輪55轉動時，帶動第二軸座52或第二錐齒輪37轉動。
輸出軸58大致為圓筒狀，其裝設在第四開口端523內，且與第五錐齒輪56藉由緊固件固定連接，以使得第五錐齒輪56轉動時，帶動輸出軸58繞軸線B轉動。第五軸承59裝設在第二軸座52與輸出軸58之間，以防止輸出軸58轉動時，帶動第二軸座52轉動。
過線軟管70大致為圓筒狀，其穿過第三錐齒輪53、第四錐齒輪55、第五錐齒輪56及輸出軸58，且一端與第二輸入軸51相連通，另一端固定於輸出軸58上，用以供流通液體之線纜或管道穿過。過 線軟管70之旋轉軸為第一軸線A。
組裝時，將第三錐齒輪53固定裝設在第二輸入軸51上，第三軸承54套設在套設在第三錐齒輪53與第二輸入軸51之接合處。第一輸入軸31套設在第二輸入軸51上，第一錐齒輪35套設在第三軸承54上，且第一輸入軸31與第一錐齒輪35固接。第一軸承36套設在第一錐齒輪35上，第一機械臂10套設在第一輸入軸31上，第一軸座33套設在第一軸承36上，且第一軸座33之第一開口端331固接。將第四錐齒輪55裝設在第二開口端333，且與第三錐齒輪53嚙合，第五錐齒輪56裝設在第二開口端333，且與第四錐齒輪55嚙合。輸出軸58與第五錐齒輪56固接，第五軸承59套設在輸出軸58上。第四軸承57套設在第五錐齒輪56與第四錐齒輪55之嚙合處，第二錐齒輪37套設在第四軸承57上，第二軸座52套設在第五軸承59上，且第二錐齒輪37與第二軸座52之第三開口端521固接，第二軸承38裝設在第二錐齒輪37與第一軸座33之間。過線軟管70穿過第三錐齒輪53、第四錐齒輪55、第五錐齒輪56及輸出軸58，且一端固定於輸出軸58上。
使用時，將用於供送液體之管道(圖未示)穿過過線軟管70，並延伸至輸出軸58。第一機械臂10繞第一軸線A轉動，並能夠帶動第一軸座33繞第一軸線A轉動。第一輸入軸31繞第一軸線A轉動，藉由第一錐齒輪35及第二錐齒輪37帶動第二軸座52繞第二軸線B轉動。第二輸入軸51繞第一軸線A轉動，藉由第三錐齒輪53、第四錐齒輪55及第五錐齒輪56帶動輸出軸58繞第一軸線A轉動，從而帶動過線軟管70繞第一軸線A轉動。
本實施方式中之機器人臂部件100，由於第一軸座33之第一開口 端331與第二軸座52之第四開口端523之中心軸線重合，第二開口端333與第三開口端521之中心軸線重合，使得裝設於第二開口端333之第四錐齒輪55繞第二軸線B轉動，且由於第五錐齒輪56繞第一軸線A轉動，從而能夠同時實現機器人臂部件100能同時實現第二軸座52繞第二軸線B轉動及輸出軸58繞第一軸線A轉動。當過線軟管70繞第一軸線A轉動時，容納於過線軟管70之管道相對過線軟管70靜止，當過線軟管70跟隨第二軸座52繞第二軸線B轉動時，過線軟管70稍微柔性變形，過線軟管70中之管道仍能夠保持平直，從而避免軟管彎折，保證液體之流通。
可理解，第二開口端333與第三開口端521之軸線可不為第二軸線B，僅需保證第四錐齒輪55旋轉軸線為第二軸線B及第五錐齒輪56之旋轉軸線為第一軸線A即可，即第四錐齒輪55之軸線可不與第二開口端333之軸線重合。
可理解，第一機械臂10及該第一軸座33可省略，此時，機器人臂部件100僅能實現第二軸座52繞第二軸線B轉動及輸出軸58繞第一軸線A轉動。
可理解，該第三錐齒輪53、第四錐齒輪55及第五錐齒輪56均可省略，此時，可適當調整第二輸入軸51及輸出軸58之尺寸，以將輸出軸58固接於第二輸入軸51上，以使第二輸入軸51直接帶動輸出軸58繞軸線A轉動。
可理解，第一機械臂10、第一輸入軸31與第二輸入軸51可不同軸設置，而是將軸線平行設置。第一開口端331之軸線可不為第一軸線A，其軸線可設置為與第一軸線A平行。第二開口端333之軸線可不為第二軸線B，其軸線可設置為與第二軸線B平行。
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，以上該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‧‧‧第一機械臂
30‧‧‧第二機械臂
50‧‧‧第三機械臂
70‧‧‧過線軟管
31‧‧‧第一輸入軸
33‧‧‧第一軸座
35‧‧‧第一錐齒輪
36‧‧‧第一軸承
37‧‧‧第二錐齒輪
38‧‧‧第二軸承
331‧‧‧第一開口端
333‧‧‧第二開口端
51‧‧‧第二輸入軸
52‧‧‧第二軸座
53‧‧‧第三錐齒輪
54‧‧‧第三軸承
55‧‧‧第四錐齒輪
56‧‧‧第五錐齒輪
57‧‧‧第四軸承
58‧‧‧輸出軸
59‧‧‧第五軸承
521‧‧‧第三開口端
523‧‧‧第四開口端
A‧‧‧第一軸線
B‧‧‧第二軸線

Claims (8)

  1. 一種機器人臂部件，其包括依次連接之第一機械臂、第二機械臂及第三機械臂，其改良在於：該機器人臂部件還包括過線軟管，該第二機械臂包括第一軸座、第一輸入軸、第一錐齒輪及第二錐齒輪，第三機械臂包括第二輸入軸、第二軸座及輸出軸，該第一輸入軸套設於該第二輸入軸，該第一機械臂套設於該第一輸入軸，該第二輸入軸之旋轉軸為第一軸線，該第一軸座包括相連接之第一開口端及第二開口端，該第一開口端與該第一機械臂固接，該第一錐齒輪固定裝設於該第一輸入軸靠近該第一開口端之一端，該第二錐齒輪裝設於該第二開口端，並與該第一錐齒輪嚙合，該第二錐齒輪之旋轉軸為與第一軸線斜交之第二軸線，該第二軸座與該第二錐齒輪固接，該輸出軸穿設於該第二軸座內，且該輸出軸之軸線與該第一軸線重合，該第二軸座包括第三開口端及第四開口端，該第三開口端與該第二開口端相對，並與該第二錐齒輪固接，該第三開口端之中心軸線與該第二軸線重合，該第四開口端之軸線與該第一軸線重合，該過線軟管沿第一軸線穿過該第一錐齒輪及該第二錐齒輪，且其遠離該第二輸入軸之一端與該輸出軸固接，該第一輸入軸帶動該第一錐齒輪旋轉，從而帶動該第二錐齒輪及第二軸座繞該第二軸線旋轉，該第二輸入軸帶動該輸出軸繞該第一軸線旋轉，從而帶動該過線軟管繞第一軸線旋轉。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之機器人臂部件，其中該第一開口端之中心軸線與該第一軸線重合，該第二開口端之中心軸線與該第二軸線重合。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之機器人臂部件，其中該第一機械臂、該第一輸入軸及該第二輸入軸同軸設置，該第一錐齒輪與該第一輸入軸同軸設 置。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之機器人臂部件，其中該第二機械臂還包括第三錐齒輪、第四錐齒輪及第五錐齒輪，該第三錐齒輪固定於該第二輸入軸靠近該第一錐齒輪之一端，該第四錐齒輪穿設於該第二錐齒輪，並與該第三錐齒輪嚙合，該第五錐齒輪設置於該第二軸座內，並與該第四錐齒輪嚙合，該輸出軸同軸設置於該第五錐齒輪遠離該第四錐齒輪之一端，該過線軟管沿第一軸線穿過該第一錐齒輪、該第二錐齒輪、該第三錐齒輪、該第四錐齒輪及該第五錐齒輪，該第二輸入軸藉由該第三錐齒輪、第四錐齒輪及第五錐齒輪帶動該輸出軸繞第一軸線轉動。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之機器人臂部件，其中該第四錐齒輪之旋轉軸為該第二軸線，該第五錐齒輪之旋轉軸為該第一軸線。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之機器人臂部件，其中該第二機械臂還包括第一軸承及第二軸承，該第一軸承裝設於該第一錐齒輪與該第一開口端之間，該第二軸承裝設於該第二錐齒輪與該第二開口端之間。
  7. 如申請專利範圍第4項所述之機器人臂部件，其中該第三機械臂還包括第三軸承、第四軸承及第五軸承，該第三軸承套設於該第二輸入軸與該第三錐齒輪之接合處，該第四軸承套設於該第四錐齒輪與該第五錐齒輪之嚙合處，該第五軸承裝設於該第二軸座與該輸出軸之間。
  8. 一種機器人臂部件，其包括相連接第二機械臂及第三機械臂，其改良在於：該機器人臂部件還包括過線軟管，該第二機械臂包括第一軸座、第一輸入軸、第一錐齒輪及第二錐齒輪，第三機械臂包括第二輸入軸、第二軸座及輸出軸，該第一輸入軸套設於該第二輸入軸，該第二輸入軸之旋轉軸為第一軸線，該第一軸座包括相連接之第一開口端及第二開口端，該第一錐齒輪固定裝設於該第一輸入軸，並容納於該第一開口端，該第二錐齒輪裝設於該第二開口端，並與該第一錐齒輪嚙合，該第二錐齒 輪之旋轉軸為與第一軸線斜交之第二軸線，該第二軸座與該第二錐齒輪固接，該輸出軸穿設於該第二軸座內，且該輸出軸之軸線與該第一軸線重合，該第二軸座包括第三開口端及第四開口端，該第三開口端與該第二開口端相對，並與該第二錐齒輪固接，該第三開口端之中心軸線與該第二軸線重合，該第四開口端之軸線與該第一軸線重合，該過線軟管沿第一軸線穿過該第一錐齒輪及該第二錐齒輪，且其遠離該第二輸入軸之一端與該輸出軸固接，該第一輸入軸帶動該第一錐齒輪旋轉，從而帶動該第二錐齒輪及第二軸座繞該第二軸線旋轉，該第二輸入軸帶動該輸出軸繞該第一軸線旋轉，從而帶動該過線軟管繞第一軸線旋轉。
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