TWI661897B - Parallel mechanism - Google Patents

Abstract

本發明一種並聯式機構，包含：一固定平台、一活動平台、複數連動支鏈、複數驅動單元及一夾持旋轉單元，該活動平台周緣凸設複數樞接部，該複數連動支鏈一端分別與活動平台的一樞接部樞接，該複數驅動單元對應該複數連動支鏈裝設於該固定平台上，該複數驅動單元分別與該複數連動支鏈的另一端連結；藉此，而可利用該複數驅動單元各別驅動該複數連動支鏈，帶動該活動平台進行三維運動，達到活動平台之位置及角度變換幅度大，變換速度快，結構剛性高，不虞因負荷過度而變形損壞，以及易於實現模組化，維修和製造成本低。

Description

並聯式機構

本發明係有關於一種並聯式機構，尤指一種用於工業機器人之並聯式機構。

按，在機器人發展的初期，所有的機器人都是串聯式機構，該串聯式機構，是指運動鏈是一個開放的運動鏈，也就是說所有的運動桿件並沒有形成一個封閉的結構鏈，相反的，並聯式機構運動桿件則係形成一個封閉的結構鏈。

習知之並聯式機構，包括支架、活動平台以及連接於支架與活動平台之間的一轉動支鏈及三連動支鏈，該轉動支鏈可實現獨立之旋轉運動，該三連動支鏈可實現三維度之位移運動，該連動支鏈包括與該支架固定連接之驅動裝置、與該活動平台鉸接之第一連桿及鉸接於該驅動裝置與該第一連桿之間的第二連桿。

惟，該習知並聯式機構，存在有活動平台之位置及角度變換幅度有限，變換速度慢，結構剛性低，易因負荷過度而變形損壞，以及結構複雜，維修和製造成本高等缺點。

本發明人有鑑於習知並聯式機構具有上述缺點，是以乃思及創作的意念，經多方探討與試作樣品試驗，及多次修正改良後，終推出本發明。

本發明提供一種並聯式機構，包含：一固定平台；一活動平台，周緣凸設複數樞接部，每一樞接部設有一樞接孔；複數連動支鏈，各該連動支鏈包含有一搖臂、兩連桿、一第一樞軸單元及一第二樞軸單元，該搖臂一端設置一旋動部，另一端設置一樞軸部，該旋動部設有一旋動孔，該樞軸部設有一樞軸孔，該兩連桿一端設置一第一樞轉部，另一端設置一第二樞轉部，該第一樞軸單元組設於該搖臂之樞軸部，並於該樞軸部兩側與該兩連桿之第一樞轉部樞接，該第二樞軸單元組設於該活動平台的其中一樞接部，並於該樞接部兩側與該兩連桿之第二樞轉部樞接，使得該活動平台受該複數連動支鏈懸空支撐；及複數驅動單元，對應該複數連動支鏈裝設於該固定平台上，分別與該複數連動支鏈連結，各該驅動單元包含有一第一驅動裝置、一搖臂軸、一第一軸承座及一第二軸承座，該第一驅動裝置裝設於該固定平台上，該搖臂軸係與該第一驅動裝置聯結，受該第一驅動裝置驅動正、逆向旋轉，該搖臂軸穿設該連動支鏈之搖臂的旋動孔結合，使得該搖臂軸與該搖臂連動，該第一軸承座與該第二軸承座以間隔一段距離裝設於該固定平台上，供該搖臂軸穿設，該第一軸承座與該第二軸承座位於該搖臂之旋動部兩側限位該搖臂；藉此，而可利用該複數驅動單元各別驅動該複數連動支鏈，帶動該活動平台進行三維運動。

本發明並聯式機構之主要目的，在於其活動平台之位置及角度變換幅度大，變換速度快，實用性提升。

本發明並聯式機構之次一目的，在於其結構剛性高，不虞因負荷過度而變形損壞。

本發明並聯式機構之另一目的，在於其結構簡單，構件的互換好，易於實現模組化，維修和製造成本低。

請參閱第一圖、第二圖、第三圖及第四圖，本發明並聯式機構，包含：一固定平台10、一活動平台20、複數連動支鏈30、複數驅動單元40及一夾持旋轉單元50。

該活動平台20周緣凸設複數樞接部21，於本實施例該活動平台20周緣凸設三樞接部21，每一樞接部21設有一橫向貫穿之樞接孔211。

該複數連動支鏈30於本實施例為三連動支鏈30，各該連動支鏈30包含有一搖臂31、兩連桿32、一第一樞軸單元33及一第二樞軸單元34，該搖臂31一端設置一旋動部311，另一端設置一樞軸部312，該旋動部311設有一旋動孔3111，該樞軸部312設有一樞軸孔3121，該兩連桿32一端設置一第一樞轉部321，另一端設置一第二樞轉部322，該第一樞軸單元33具有兩第一搖臂轉軸331及一第一外隔環332，該第一樞軸單元33組設於該搖臂31之樞軸部312，該兩第一搖臂轉軸331結合該搖臂31之樞軸部312兩側，並且該兩第一搖臂轉軸331一部分穿設於該樞軸部312之樞軸孔3121內，該第一外隔環332容置於該樞軸部312之樞軸孔3121內，與該兩第一搖臂轉軸331套接，該兩第一搖臂轉軸331於該樞軸部312兩側與該兩連桿32之第一樞轉部321樞接，該第二樞軸單元34具有兩第二搖臂轉軸341及一第二外隔環342，該第二樞軸單元34組設於該活動平台20的其中一樞接部21，該兩第二搖臂轉軸341結合該樞接部21兩側，並且該兩第二搖臂轉軸341一部分穿設於該樞接部21之樞接孔211內，該第二外隔環342容置於該樞接部21之樞接孔211內，與該兩第二搖臂轉軸341套接，該兩第二搖臂轉軸341於該樞接部21兩側與該兩連桿32之第二樞轉部322樞接，使得該活動平台20受該複數連動支鏈30懸空支撐。

該複數驅動單元40於本實施例為三驅動單元40，對應該三連動支鏈30裝設於該固定平台10上，分別與該三連動支鏈30連結，各該驅動單元40包含有一固定座41、一第一驅動裝置42、一搖臂軸43、一聯軸器44、一第一軸承座45及一第二軸承座46，該固定座41裝設於該固定平台10上，該第一驅動裝置42於本實施例為伺服馬達，通過該固定座41裝設於該固定平台10上，該搖臂軸43通過該聯軸器44與該第一驅動裝置42聯結，受該第一驅動裝置42驅動正、逆向旋轉，該搖臂軸43穿設該連動支鏈30之搖臂31的旋動孔3111結合，使得該搖臂31可隨該搖臂軸43正、逆向旋動，該第一軸承座45通過該固定座41裝設於該固定平台10上，該第二軸承座46直接裝設於該固定平台10上，使得該第一軸承座45與該第二軸承座46間隔一段距離，該第一軸承座45與該第二軸承座46供該搖臂軸43穿設，該第一軸承座45與該第二軸承座46位於該搖臂31之旋動部311兩側限位該搖臂31。

該夾持旋轉單元50組設於該活動平台20上，隨該活動平台20移動，該夾持旋轉單元50包含有一中空旋轉平台51、一夾座52及一第二驅動裝置53，該中空旋轉平台51設置於該活動平台20靠近該固定平台10的一側，該夾座52設置於該活動平台20遠離該固定平台10的一側，通過活動平台20與該中空旋轉平台51結合連動，該第二驅動裝置53於本實施例為伺服馬達，用以驅動該中空旋轉平台51連動該夾座52旋轉。

使用時，如第五圖、第六圖、第七圖及第八圖所示，由事先編輯的指令控制三驅動單元40之第一驅動裝置42驅動搖臂軸43正、逆向旋轉，使得三驅動單元40之搖臂軸43帶動三連動支鏈30之搖臂31進行正、逆向旋動，再由三連動支鏈30之搖臂31同步或不同步通過第一樞軸單元33、兩連桿32及第二樞軸單元34連動活動平台20進行三維運動。

由上述具體實施例之結構，可得到下述之效益：

1.本發明並聯式機構，其活動平台20之位置及角度變動幅度大，變換速度快，功能強大，適應能力強，實用性提升。

2.本發明並聯式機構，其活動平台20係由三連動支鏈30所支撐，結構剛性高，不虞因負荷過度而變形損壞。

3.本發明並聯式機構，其結構簡單，構件的互換好，易於實現模組化，維修和製造成本低。

10‧‧‧固定平台

20‧‧‧活動平台

21‧‧‧樞接部

211‧‧‧樞接孔

30‧‧‧連動支鏈

31‧‧‧搖臂

311‧‧‧旋動部

3111‧‧‧旋動孔

312‧‧‧樞軸部

3121‧‧‧樞軸孔

32‧‧‧連桿

321‧‧‧第一樞轉部

322‧‧‧第二樞轉部

33‧‧‧第一樞軸單元

331‧‧‧第一搖臂轉軸

332‧‧‧第一外隔環

34‧‧‧第二樞軸單元

341‧‧‧第二搖臂轉軸

342‧‧‧第二外隔環

40‧‧‧驅動單元

41‧‧‧固定座

42‧‧‧第一驅動裝置

43‧‧‧搖臂軸

44‧‧‧聯軸器

45‧‧‧第一軸承座

46‧‧‧第二軸承座

50‧‧‧夾持旋轉單元

51‧‧‧中空旋轉平台

52‧‧‧夾座

53‧‧‧第二驅動裝置

第一圖係本發明之立體圖。 第二圖係本發明之立體分解圖。 第三圖係本發明之平面圖。 第四圖係本發明之另一平面圖。 第五圖係本發明使用時之運動示意圖(一)。 第六圖係本發明使用時之運動示意圖(二)。 第七圖係本發明使用時之運動示意圖(三)。 第八圖係本發明使用時之運動示意圖(四)。

Claims (6)

1. 一種並聯式機構，包含：一固定平台；一活動平台，周緣凸設複數樞接部，每一樞接部設有一樞接孔；複數連動支鏈，各該連動支鏈包含有一搖臂、兩連桿、一第一樞軸單元及一第二樞軸單元，該搖臂一端設置一旋動部，另一端設置一樞軸部，該旋動部設有一旋動孔，該樞軸部設有一樞軸孔，該兩連桿一端設置一第一樞轉部，另一端設置一第二樞轉部，該第一樞軸單元具有兩第一搖臂轉軸及一第一外隔環，該第一樞軸單元組設於該搖臂之樞軸部，該兩第一搖臂轉軸結合該搖臂之樞軸部兩側，並且該兩第一搖臂轉軸一部分穿設於該樞軸部之樞軸孔內，該第一外隔環容置於該樞軸部之樞軸孔內，與該兩第一搖臂轉軸套接，該兩第一搖臂轉軸於該樞軸部兩側與該兩連桿之第一樞轉部樞接，該第二樞軸單元具有兩第二搖臂轉軸及一第二外隔環，該第二樞軸單元組設於該活動平台的其中一樞接部，該兩第二搖臂轉軸結合該樞接部兩側，並且該兩第二搖臂轉軸一部分穿設於該樞接部之樞接孔內，該第二外隔環容置於該樞接部之樞接孔內，與該兩第二搖臂轉軸套接，該兩第二搖臂轉軸於該樞接部兩側與該兩連桿之第二樞轉部樞接，使得該活動平台受該複數連動支鏈懸空支撐；及複數驅動單元，對應該複數連動支鏈裝設於該固定平台上，分別與該複數連動支鏈連結，各該驅動單元包含有一第一驅動裝置、一搖臂軸、一第一軸承座及一第二軸承座，該第一驅動裝置裝設於該固定平台上，該搖臂軸係與該第一驅動裝置聯結，受該第一驅動裝置驅動正、逆向旋轉，該搖臂軸穿設該連動支鏈之搖臂的旋動孔結合，使得該搖臂軸與該搖臂連動，該第一軸承座與該第二軸承座以間隔一段距離裝設於該固定平台上，供該搖臂軸穿設，該第一軸承座與該第二軸承座位於該搖臂之旋動部兩側限位該搖臂。
2. 如申請專利範圍第1項所述之並聯式機構，其中各該驅動單元另包含有一固定座，該第一驅動裝置及該第一軸承座通過該固定座裝設於該固定平台上。
3. 如申請專利範圍第1項所述之並聯式機構，其中各該驅動單元另包含有一聯軸器，該搖臂軸通過該聯軸器與該第一驅動裝置聯結。
4. 如申請專利範圍第1、2或3項所述之並聯式機構，其中該第一驅動裝置為伺服馬達。
5. 如申請專利範圍第1項所述之並聯式機構，另包含有一夾持旋轉單元，該夾持旋轉單元組設於該活動平台上，隨該活動平台移動，該夾持旋轉單元包含有一中空旋轉平台、一夾座及一第二驅動裝置，該中空旋轉平台設置於該活動平台靠近該固定平台的一側，該夾座設置於該活動平台遠離該固定平台的一側，通過活動平台與該中空旋轉平台結合連動，該第二驅動裝置用以驅動該中空旋轉平台連動該夾座旋轉。
6. 如申請專利範圍第5項所述之並聯式機構，其中該第二驅動裝置為伺服馬達。