TWI548499B - Mechanical arm - Google Patents

Description

機械手臂

本發明係與機械人有關，特別是關於一種機械手臂結構。

隨著機械人科技進步，無人化工廠已經不是遙不可及的夢想。在機械人科技中，尤其是機械手臂，早已應用在許多自動化工廠，如日本特開平11-77566號專利，係一種應用在液晶面板廠中運送玻璃基板的機械手臂，機械手臂末端能夠做出升降、擺動及左右翻面等動作來方便夾取玻璃基板，然而其為產生複雜動作而需要使用多數的伺服馬達造成機械手臂的製作成本過高係不爭的事實，實不利於工廠大量使用機械手臂。並且，在一些只需移動和擺動運作情況下，如加工機上、下料操作，使用前述機械手臂對於工廠而言相當不經濟，會有成本過高的問題。

為解決前述簡單運作情況下使用習知機械手臂造成的成本過高問題，實需針對減少伺服馬達的設計方向來改善目前的機械手臂，以適應一些只需移動和擺動的機械手臂需求。

有鑑於上述問題，本發明之主要目的在於提供一種機械手臂，其減少使用伺服馬達製作成本低並且能達成移動和擺動的運作效果。

為達成上述目的，本發明提供一種機械手臂，包含一臂部，具有一第一樞接部。一固定件，係固接該臂部一端。一滑動件，係可移動地設於該固定件。一擋止件，固接該滑動件，阻擋該滑動件從該固定件脫離。一連接件，係固接該滑動件。一腕部，具有一第二樞接部和一第三樞接部，該第二樞接部係樞接該連接件。以及，一驅動裝置，具有受外力作用而相對移動之一本體和一伸出段，該本體樞接該第一樞接部，該伸出段樞接該腕部之第三樞接部。

藉此，僅需讓驅動裝置運作而本體和伸出段相對移動，即能夠使該腕部相對該臂部移動和擺動，達成減少伺服馬達的機械手臂需求。

11‧‧‧臂部

111‧‧‧第一樞接部

12‧‧‧固定件

121‧‧‧導槽

13‧‧‧滑動件

14‧‧‧擋止件

15‧‧‧連接件

16‧‧‧腕部

161‧‧‧第二樞接部

162‧‧‧第三樞接部

17‧‧‧驅動裝置

171‧‧‧本體

172‧‧‧伸出段

18‧‧‧調整螺栓

19‧‧‧外罩

21‧‧‧扭簧

211‧‧‧第一端

212‧‧‧第二端

81‧‧‧移動手臂

811‧‧‧第一段

812‧‧‧第二段

82‧‧‧第一伺服馬達

83‧‧‧第二伺服馬達

91‧‧‧加工機

911‧‧‧夾頭

92‧‧‧抓取裝置

P1‧‧‧第一平面

P2‧‧‧第二平面

θ‧‧‧夾角

第1圖係實施例之立體圖；第2圖係實施例之部分剖視圖；第3圖係實施例之立體圖；第4圖係實施例之使用狀態圖；第5圖係實施例之使用狀態圖；第6圖係實施例之使用狀態圖；以及第7圖係實施例之部分側視圖。

以下將藉由所列舉之實施例配合圖式詳細說明本發明之技術內容及特徵。

請先參閱第一圖~第三圖，本發明一實施例所提供之機械手臂，包含一臂部11、一固定件12、一滑動件13、一擋止件14、一連接件15、一腕部16和一驅動裝置17。

在此先說明，為了讓本發明的運作更為清楚地呈現，係以本發明設置在一移動手臂81上為例，該移動手臂81具有相互樞接的一第一段811和一第二段812，其中該第一段811係樞接在一加工機91上，能夠相對加工機91擺動。另需說明的是，本發明不以設置在移動手臂81上為限，本發明也能直接地裝設於機台或物體上。

該臂部11，係樞接在該第二段812，其具有一第一樞接部111供物體樞接。而在本實施例中，分別有一第一伺服馬達82驅動該第一段811和該第二段812相對擺動，以及一第二伺服馬達83驅動第二段812和該臂部11相對轉動。

該固定件12，係固接該臂部11一端，該固定件12具有一導槽121。

該滑動件13，係可移動地設於該固定件12之導槽121內，而受該導槽121限制相對固定件12移動。

該擋止件14，固接該滑動件13，用來限制該滑動件13相對該固定件12的滑動行程。在本實施例中。擋止件14係設於該滑動件13上端，讓滑動件13相對固定件12向下移動最後，將受到擋止件14阻擋無法繼續向下移動。值得一提的是，在本實施例中，更有一調整螺栓18，係螺設於該擋止件14，轉動該調整螺栓18可以改變該調整螺栓18與該擋止件14的相對位置，進而調整該滑動件13相對該固定件12的向下位移量。

該連接件15，係固接該滑動件13，並避免與該固定件12產生干涉而阻擋滑動件13向下移動。

該腕部16，具有一第二樞接部161和一第三樞接部162，該第二樞接部161係樞接該連接件15，該腕部16可相對連接件15擺動。

在此需說明，本實施例係以設置連接件15為例，事實上，也可以不設置連接件15而讓該腕部16之第二樞接部161直接地樞接該滑動件13。

以及，該驅動裝置17，在此以線性致動器(linear actuator)為例，具有受外力作用而相對移動之一本體171和一伸出段172，該本體171樞接該第一樞接部111，該伸出段172樞接該腕部16之第三樞接部162，當該本體171和該伸出段172彼此遠離時，係推動該腕部16遠離該臂部11並朝下移動。

值得一提的是，在本實施例中，該臂部11上更固設一外罩19，該第一樞接部111係形成於該外罩19內面。設置外罩19係能夠罩著驅動裝置17、固定件12和滑動件13，減少落塵或異物落在其上的風險。

此外，若要減輕驅動裝置17帶動腕部16相對連接件15向上擺動時的負荷，更設有一扭簧21，係設於該連接件15和該腕部16之間，該扭簧21具有一第一端211和一第二端212，該第一端211施力頂抵該連接件15，而該第二端212施力頂抵該腕部16。因為扭簧21的捲彈力能夠協助該腕部16向上擺動，減輕驅動裝置17的負擔。

以上係介紹實施例之結構特徵。接下來，將介紹本實施例的使用情形。如第四圖~第六圖所示，為之後清楚說明操作，本實施例所提供之機械手臂係在該腕部下方還裝設一抓取裝置92。

於第四圖中，該移動手臂81藉由加工機91、第一伺服馬達82和第二伺服馬達83而將本發明移動至加工機91前端之上方，使得加工機91之夾頭911位於本發明的下方。接著，該驅動裝置17中的該本體171和該伸出段172相對移動，該伸出段172透過該第三樞接部162帶動該腕部16向下移動。

於第五圖中，該伸出段172持續帶動該腕部16向下移動，直到該調整螺栓18頂抵於該臂部11(若無調整螺栓設18置時，則係由該擋止件14頂抵該臂部11)，進而阻止該腕部16繼續往下運動。此時，由於該第二樞接部161和該第三樞接部162相隔一距離，讓腕部16開始相對該連接件15產生擺動，如此一來，配合抓取裝置92而將加工機夾頭911上之工件(圖中未示)取下。

再如第六圖所示，待該抓取裝置92取下工件後，使該驅動裝置17之伸出段172向上移動，進而帶動腕部16再次的擺動，隨後，由加工機91及第一伺服馬達82驅動該移動手臂81移動本發明後，將抓取裝置92上的工件放置在欲放置的位置。

藉此上述實施例說明可知，本發明所提供之機械手臂係運用固定件12、滑動件13、擋止件14、連接件15和腕部16並搭配該驅動裝置17即達成移動和擺動的運作效果，確實地解決習知機械手臂使用多數伺服馬達，造成製作成本過高的問題。

另外要說明，如第七圖所示，在本實施例中以一第一平面P1通過該第一樞接部111和該第三樞接部162，一第二平面P2通過該第二樞接部161和該第三樞接部162，考量驅動裝置17驅動腕部16的作動順暢以及效率，該第一平面和該第二平面之間的夾角θ應在135度至90度之間，其中以夾角θ為105度為最佳。

11‧‧‧臂部

111‧‧‧第一樞接部

12‧‧‧固定件

121‧‧‧導槽

13‧‧‧滑動件

14‧‧‧擋止件

15‧‧‧連接件

16‧‧‧腕部

161‧‧‧第二樞接部

162‧‧‧第三樞接部

17‧‧‧驅動裝置

171‧‧‧本體

172‧‧‧伸出段

18‧‧‧調整螺栓

19‧‧‧外罩

81‧‧‧移動手臂

811‧‧‧第一段

812‧‧‧第二段

82‧‧‧第一伺服馬達

83‧‧‧第二伺服馬達

91‧‧‧加工機

911‧‧‧夾頭

92‧‧‧抓取裝置

Claims (6)

1. 一種機械手臂，包含：一臂部，具有一第一樞接部；一固定件，係固接該臂部一端；一滑動件，係可移動地設於該固定件；一擋止件，固接該滑動件，限制該滑動件相對該固定件的移動行程；一連接件，係與該擋止件間隔地固接該滑動件；一腕部，具有一第二樞接部和一第三樞接部，該第二樞接部係樞接該連接件；一驅動裝置，具有受外力作用而相對移動之一本體和一伸出段，該本體樞接該第一樞接部，該伸出段樞接該第三樞接部；以及一扭簧，係設於該連接件和該腕部之間，該扭簧具有一第一端和一第二端，該第一端施力頂抵該連接件，而該第二端施力頂抵該腕部。
2. 如申請專利範圍第1項所述之機械手臂，其中：該臂部上更固設一外罩，該第一樞接部係形成於該外罩內面。
3. 如申請專利範圍第1項所述之機械手臂，其中：更有一調整螺栓，係螺設於該擋止件，轉動該調整螺栓可以改變該調整螺栓與該擋止件的相對位置。
4. 如申請專利範圍第1項所述之機械手臂，其中：該驅動裝置為線性驅動裝置(linear actuator)。
5. 如申請專利範圍第1項所述之機械手臂，其中：一第一平面通過該第一樞接部和該第三樞接部，一第二平面通過該第二樞接部和該第三樞接部，該第一平面和該第二平面之間的夾角在135度至90度。
6. 如申請專利範圍第5項所述之機械手臂，其中：該第一平面和該第二平面之間的夾角為105度。