TWI566902B

TWI566902B - 工業機器人

Info

Publication number: TWI566902B
Application number: TW104144756A
Authority: TW
Inventors: 劉仲翔; 蔡建年; 鄭立巍; 林鈺翔; 洪梓翔
Original assignee: 大銀微系統股份有限公司
Priority date: 2015-12-31
Filing date: 2015-12-31
Publication date: 2017-01-21
Also published as: TW201722651A

Description

工業機器人

本發明係與傳動裝置有關，特別是關於一種工業機器人。

機器人之組成通常包含了有控制系統、驅動器、馬達以及傳動系統，從而以控制系統進行智慧運算與控制指令之下達，使驅動器根據控制指令以驅動馬達，令馬達輸出動力並經由傳動系統對外產生預定之動作內容，是等工業機器人，固已於產業中被實際應用，惟由於其加工工序過於繁複，同時其必要之機械與電氣連接元件有影響傳動與傳遞可靠性之虞，且影響空間之有效利用，加以習知驅動器通常係被安置在遠端，因此，在緊鄰於傳動系統實際運作之空間中，操控人員無法即時地獲悉實際運作之狀態，而必需從遠端之控制系統中始能知悉，其即時性與便利性均不佳。

因此，本發明之主要目的即係在提供一種工業機器人，其係使驅動器、動力部與傳動部一體化，減少連接元件之需求，降低組裝工序之繁複程度，減少配線數量，並獲得精簡整體體積之功效者。

緣是，為達成上述目的，本發明所提供之工業機器人即係包含了有一用以於內部產生動力並形成預定運動型態之致動部；以及一用以驅動該致動部之內部動力源以輸出動力之驅動器，其中，該驅動器乃係鄰接結合於該致動部之一端上，並使該致動部中用以產生動力之動力單元之出力軸段，與用以傳遞動力以使一作動單元形成預定運動型態之傳動單元之傳動軸段，係彼此同軸且一體成型者。

其更有進者，該工業機器人係可因應不同之產業應用需求，改變該驅動器與該致動部之相對結合位置者，為達成是項功效，乃係使該致動部更包含有一座件，除係供設該動力單元與該傳動單元外，並以對應於該出力軸段軸向上之一端與該驅動器鄰接結合。

據此，該驅動器與該致動部間之結合，在各個構成組件間之相對空間位置上，係可被調整為使該動力單元位於該驅動器與該傳動單元間，或調整為使該傳動單元位於該驅動器與該動力單元之間，以利於因應實際應用之條件變化進行調整。

再者，為達到控制機器人運作，係使該致動部更包含有一回授單元，用以感測運動位移量，以回授予外部之控制系統。

其中，該回授單元係可用以感測該傳動單元之傳動軸段，或用以感測該動力單元之出力軸段之幾何位移量，或用以感測該作動單元之幾何位移量者。

具體而言，該動力單元係為電動機，該傳動單元之傳動軸段係為螺桿，俾於該動力單元將電能轉換為機械能後，藉由一體成型之出力軸段直接驅使該傳動軸段在受定位拘束之狀態下進行原地之轉動，從而使該作動單元得以沿該傳動軸段之軸向進行往復線性位移。

另外，為使該工業機器人於產業應用上具有即時性之訊顯示功效，係可透過不同之可見光以及特定之發光方式，達到傳遞不同資訊之功效，為此，乃係使該驅動器更包含有一內部呈中空之殼身，固設於該座件之一端上；多數電連接線，係分別自該殼身內部延伸至該殼身外；至少一控制鈕，係設於該殼身上；以及一光源，設於該殼身內部，所產生之光則經由該控制鈕向外傳遞。

(10)‧‧‧工業機器人

(20)(20’)‧‧‧致動部

(21)‧‧‧動力單元

(211)‧‧‧出力軸段

(22)(22”)‧‧‧傳動單元

(221)‧‧‧傳動軸段

(23)‧‧‧作動單元

(231)‧‧‧滑座

(24)‧‧‧座件

(241)(241”)‧‧‧導座

(242)‧‧‧墩座

(243)(243”)‧‧‧殼座

(30)(30’)(30”)(30''')‧‧‧驅動器

(31)‧‧‧殼身

(32)‧‧‧滑孔

(33)‧‧‧穿孔

(34)‧‧‧控制鈕

(35)‧‧‧訊號傳輸裝置

(40)(40’)(40”)(40''')‧‧‧回授單元

第一圖係本發明第一較佳實施例之立體圖。

第二圖係本發明第一較佳實施例之局部立體圖。

第三圖係本發明第一較佳實施例沿第一圖3-3方向之剖視圖。

第四圖係本發明第二較佳實施例之立體外觀圖。

第五圖係本發明第三較佳實施例之立體外觀圖。

第六圖係本發明第四較佳實施例之立體外觀圖。

茲即舉以本發明若干較佳實施例，並分別配合圖示作個別之說明。

首先，請參閱第一圖至第三圖所示，在本發明第一較佳實施例中所提供之工業機器人(10)，係為單軸之工業機器人，於構成要件上則主要包含了有一致動部(20)與一驅動器(30)。

致動部(20)係具有一用以產生動力之動力單元(21)；一用以傳遞動力之傳動單元(22)；一受動力所驅使而進行直線往復位移之作動單元(23)；以及一用以供設上開構件之座件(24)。

座件(24)係具有一導座(241)，係呈矩形，用以形成一與長軸方向平行之導引方向，以引導作動單元(23)之直線往復位移；二墩座(242)係彼此相隔開來地分設於導座(241)之長軸兩端，用供設傳動單元(22)；以及一殼座(243)係固設於導座(241)長軸一端上，用供設動力單元(21)。

動力單元(21)係為習知之電動機，用以將電能轉換為機械能，並藉由傳動單元(22)傳動而使作動單元(23)作動者，其定子與轉子係容設於殼座(243)內部，而與傳動單元(22)與作動單元(23)共同地設置於座件(24)上。

傳動單元(22)則可為螺桿或滾珠螺桿等用以將旋轉運動轉換為線性運動之運動機構，而以桿軸兩端橋設於各墩座(242)上，並受定位而可原地轉動者。

作動單元(23)係可為習知之線性滑軌技術，而具有一與傳動單元(22)螺接且滑接於該導座(241)上之滑座(231)。

其中，動力單元(21)用以輸出機械能之桿狀出力軸段(211)，與呈螺桿或滾珠螺桿(圖上未示螺紋槽溝)之傳動單元(22)之傳動軸段(221)，二者係為同軸一體成型之單一元件，俾以使該動力單元(21)經由出力軸段(211)所輸出之動力，得以透過傳動軸段(221)直接向外傳遞，而無需在透過如聯軸器等連接元件進行傳遞。另外，驅動器(30)並係直接鄰設結合於座件(24)相對於作動單元(23)直線位移方向上之一端上，即可如圖所示般地固接於殼座(243)上，而使動力單元(21)介於傳動單元(22)與驅動器(30)之間。從而使致動部(20)與驅動器(30)合為一體，是項極簡化之設計，除可大幅減少模組數、縮小體積、提升可靠度與性能外，並可減少實際應用時之配線需求與組裝工序，同時，由於其機構安裝尺寸係相容於習知或傳統之設計，而可適用於各種工業自動化、簡化配線需求以及對空間利用具有較高之要求性者。

進一步來說，為因應控制系統之需求，對於機器人之機械位移量需有適當之感測與回授機制，是等感測技術於習知技術中已有相當之揭露，復非本發明之技術特徵所在，是以，其具體之感測技術內容，對於本發明所屬技術領域具有通常知識者而言，均已熟知，自無庸再為贅言。因此，凡得用以感測動力單元(21)之出力軸段(211)轉動時之幾何位移量，或感測傳動單元(22)之傳動軸段(221)轉動時之幾何位移量，或感測作動單元(23)之滑座(231)於進行線性往復位移時之幾何位移量者，均得以一回授單元而被實施於本發明中，其具體地，於第四圖中即揭示其回授單元(40)乃係結合於動力單元(21)出力軸段(211)相背於傳動軸段(221)之端末上，用以感測出力軸段(211)之幾何位移量者。另外，為便於操作人員得以於作業環境中直接獲悉機器人之運作狀態，透過目力可辨之信號提供，係為一較佳之技術手段，為此，於本實施例中乃係進一步使驅動器(30)具有一殼身(31)，其內部呈中空，用以鄰接固設於座件(24)上；一滑孔(32)係貫設於殼身(31)上；二穿孔(33)，係分別貫設於殼身(31)上，用以供外部之電纜線穿伸，據以電性地連接位於殼身(31)內外之裝置；至少一控制鈕(34)係滑設於於滑孔(32)中，並使一端顯露以形成操控端，供操作人員近端控制；以及一光源(圖上未示)係設於殼身(31)內部，並可使所產生之光經由控制鈕(34)向外傳遞，俾得以透過不同之可見光或發光之方式，傳遞不同之作動狀態，使操作人員於近端知悉。舉例來說，可透過光源之顏色變化來代表不同之狀態或模式，也可透過按壓控制鈕(34)的次數及時間來進行功能切換，並藉由光源之顏色閃爍回饋確認是否執行完成。

驅動器(30)可包含一訊號傳輸裝置(35)，透過訊號傳輸裝置(35)進行連線與資料傳輸，以提供驅動器之調整校正。在本實施例中，訊號傳輸裝置(35)可為通用序列匯流排(Universal Serial Bus，USB)，但本發明並不以此為限，在其他實施例中，訊號傳輸裝置(35)可為具有端子之連接器。

綜上所述，本發明所提供之工業機器人係可因應產業實際應用上之條件變化，在維持使出力軸段與傳動軸段為一體成型，且使驅動器與致動部結合為一體之空間狀態下，改變其內部構成元件彼此間相對之空間型態，以達到靈活使用之功效者。

其具體之調整，係可如第四圖所示之本發明第二較佳實施例般，令其致動部(20’)介於回授單元(40’)與驅動器(30’)之間，而將回授單元(40’)與傳動單元(22’)之傳動軸段用以感測該傳動軸段遠離動力單元之端末上，據以感測傳動單元(22’)之幾何位移量。

或可如第五圖所示之本發明第三較佳實施例般，令其驅動器(30”)係鄰接固設於導座(241”)長軸另端上，而與殼座(243”)分立於導座(241”)之長軸兩端上，但使其回授單元(40”)維持與前述第一較佳實施例相同之配置方式，從而使傳動單元(22”)介於動力單元與驅動器(30”)之間。

亦可如第六圖所示之本發明第四較佳實施例般，使回授單元(40''')之設置方式相同於第二較佳實施例，以及使驅動器(30''')之設置方式相同於第三較佳實施例所揭者般，從而使驅動器(30''')與回授單元(40''')位於致動部(20''')遠離動力單元之一端。

(10)‧‧‧工業機器人

(20)‧‧‧致動部

(23)‧‧‧作動單元

(24)‧‧‧座件

(241)‧‧‧導座

(242)‧‧‧墩座

(243)‧‧‧殼座

(30)‧‧‧驅動器

(31)‧‧‧殼身

(32)‧‧‧滑孔

(33)‧‧‧穿孔

(34)‧‧‧控制鈕

(35)‧‧‧訊號傳輸裝置

Claims

一種工業機器人，包含有：一致動部，具有一動力單元，係用以產生動力；一作動單元，係可直線地往復位移；以及一傳動單元，係傳遞該動力單元所輸出之動力以驅使該作動單元進行往復位移；以及一驅動器，係與該動力單元電性連接，用以驅動該動力單元；其特徵在於：該致動部係更包含有一座件，係供設該動力單元、該傳動單元與該作動單元，並以對應於該作動單元位移方向之一端與該驅動器鄰接結合；該動力單元之出力軸段與該傳動單元之傳動軸段，係彼此同軸且一體成型；以及該驅動器係更包含有一殼身，其內部呈中空，固設於該座件之一端上；至少一控制鈕，係設於該殼身上；以及一光源，設於該殼身內部，所產生之光則經由該控制鈕向外傳遞。
依據申請專利範圍第1項所述之工業機器人，其中，該動力單元係位於該驅動器與該傳動單元之間。
依據申請專利範圍第1項所述之工業機器人，其中，該傳動單元係位於該動力單元與該驅動器之間。
依據申請專利範圍第1項所述之工業機器人，其中，該致動部係更包含有一回授單元，係用以感測該動力單元之出力軸段之幾何位移量。
依據申請專利範圍第1項所述之工業機器人，其中，該致動部係更包含有一回授單元，係用以感測該傳動單元之傳動軸段之幾何位移量。
依據申請專利範圍第1項所述之工業機器人，其中，該致動部係更包含有一回授單元，係用以感測該作動單元之幾何位移量。
依據申請專利範圍第1項所述之工業機器人，其中，該傳動軸段係為螺桿。
依據申請專利範圍第7項所述之工業機器人，其中，該傳動軸段係為滾珠螺桿。
依據申請專利範圍第1項所述之工業機器人，其中，該驅動器係更包含有一訊號傳輸裝置，用以進行連線與資料傳輸。