TWM478429U - 關節構造 - Google Patents

Description

關節構造

本創作係有關於一種關節構造，特別是指一種製造簡單，可快速維修、拆裝及迫緊定位，並能作多軸向及多角度轉動之機器人關節。

目前一般所常見之機器人或玩偶等玩具，為使其操控時的手、腳等部份可以靈活轉動，均會利用一關節機構作為連接；例如有中華民國100年9月21日所公告之發明第I414339號「活動機器人」專利案，其係揭露：包括有一主體、一頭部、至少一上肢機構、至少一下肢機構，該主體設有一主控制器、至少一上肢部伺服馬達及至少一下肢部伺服馬達，而該上肢機構與下肢機構分別連接上肢部伺服馬達及下肢部伺服馬達，且該上肢機構具有ㄈ形肩關節部、臂部、ㄇ形臂關節部、腕部及手部，而該下肢機構具有ㄇ形下髖關節部、腿部、ㄩ形腿關節部、ㄇ形足關節部及足部，以令該活動機器人各機構部件於組裝建構時具有方便組裝且降低成本之功效，並利用各關節處之形體設計達到方便組裝教學與教學模組化之功效。

該專利前案之機器人的關節構造，僅具有單一軸向的轉動而已，並無法達到二個軸向以上的轉動或者是多角度的轉動，因此在操控使用上受到限制。

另有中華民國88年12月21日所公告之發明第377292號「關節義肢的球體的操作裝置」專利案，其係揭露：於各球頭的表面在放置一軸桿的錐形部上之前，一直到超過赤道直徑範圍之外都用一護罩蓋將之蓋住，使護罩蓋自動地保持在球頭上且可不用工具而拉離，其在護罩蓋的極點上設有一放置部，呈一板形式，且該板相對於護罩蓋的延伸尺寸使得它在朝向護罩蓋的一側可由後面搭住，且該護罩蓋大致從球頭的赤道直徑開始分劃成相同寬度的層板，這些層板各藉槽孔互相隔開。

該專利前案係利用一球頭設入於該護罩蓋內，而能達到多軸向及多角度的轉動，惟該專利前案於長期使用後，因相對轉動磨擦，使該球頭與該護罩蓋的內壁產生較大間隙而會鬆動，以致造成球頭無法產生定位之功能，而使關節失去作用，因此使用效果不佳。

爰此，有鑑於目前機器人等玩具所使用之關節構造，於使用時具有上述之缺點，故本創作提供一種關節構造，係設有一球窩座，其係設一球窩孔，該球窩孔係連接設一直徑小於該球窩孔直徑之開口，該球窩座開設一螺孔，該螺孔係貫穿至該球窩孔，另於該球窩座之周緣開設有至少一開槽貫穿至該球窩孔；一球頭，其係設入於該球窩座之球窩孔內，該球頭之直徑係大於該球窩座之開口直徑，而小於該球窩孔之直徑，又該球頭係凸伸設一連接桿；一固定螺絲，其係螺入於該球窩座之螺孔內，該固定螺絲係設一螺紋段，該螺紋段之端面係能抵緊於該球頭之表面。

上述開口係由該球窩孔之內部向外呈漸擴狀。

上述球窩座係相對於該開口之位置處設一第一固定部。

上述第一固定部係設呈為一六角形。

上述螺孔係設於該第一固定部上。

上述開槽係縱向開設於該球窩座上。

上述連接桿係接設一第二固定部。

上述第二固定部係設呈為一六角形。

本創作具有下列之優點：

1. 本創作之關節係能作多軸向及多角度之轉動，使機器人的手臂或腳部之操控更為靈活。

2. 本創作之整體的零構件少，製造及組裝亦相當簡單，因此能快速的維修拆裝，故適合大量運用於機器人身上的各部份關節使用，尤其能任意置換而安裝於機器人的身上、手臂、手軸、腿部或腳部等各個部位，使安裝更為多樣化及方便性。

3.本創作當不需要進行轉動，或長期使用後，因相對轉動的磨擦，使該球頭與該球窩孔產生較大間隙而鬆動時，只需要旋轉該固定螺絲，即能使該球頭被迫緊定位，而無法再任意作各個軸向或角度的轉動，藉以能延長使用壽命或作造型定位使用。

首先，請參閱第一圖及第二圖所示，本創作實施例係包括有球窩座(1)、球頭(2)及固定螺絲(3)，其中：

球窩座(1)，其係向內挖設有一球形之球窩孔(11)，該球窩孔(11)係連接開設有一直徑小於該球窩孔(11)直徑之開口(12)，該開口(12)係由該球窩孔(11)之內部向外呈漸擴狀，又該球窩座(1)係相對於該開口(12)之位置處設有一六角形之第一固定部(13)，並於該第一固定部(13)上開設有一螺孔(14)，該螺孔(14)係貫穿至該球窩孔(11)，另於該球窩座 (1)之周緣縱向開設有至少一開槽(15)貫穿至該球窩孔(11)。

球頭(2)，其係強迫設入於該球窩座(1)之球窩孔(11)內，該球頭(2)之直徑係大於該球窩座(1)之開口(12)直徑，並且略小於該球窩孔(11)之直徑，又該球頭(2)係凸伸設有一連接桿(21)，該連接桿(21)之另一端則接設有一六角形之第二固定部(22)。

固定螺絲(3)，其係螺入於該球窩座(1)之螺孔(13)，該固定螺絲(3)係設有一螺紋段(31)，利用該螺紋段(31)之端面可以抵緊該球頭(2)之表面。

組合時，如第二圖及第三圖所示，其係先將該球頭(2)經由該球窩座(1)之開口(12)強迫設入於該球窩座(1)之球窩孔(11)內，由於該球頭(2)之直徑略大於該球窩孔(11)之開口(12)的直徑，因此在強力迫入的狀態下，係可以使得該球窩座 (11)會沿著周緣之開槽(15)向外被撐開，使該球頭(2)能夠順利的設入於該球窩座(1)之球窩孔(11)內，該球窩座(1)利用該等開槽(15)不再受到向外撐開的力量，而得以縮回並包覆住該球頭(2)，使該球頭(2)被限位於該球窩座(1)之球窩孔(11)內，而不會由該開口(12)脫離，使該球頭(2)可以於該球窩孔(11)內做各個軸向或角度的轉動，最後再將該固定螺絲(3)螺入於該球窩座(1)之螺孔(14)內，藉由旋轉該固定螺絲(3)，使該固定螺絲(3)之螺紋段(31)可以於該螺孔(14)內旋轉前進，並利用該螺紋段(31)之端面可以抵緊該球頭(2)表面，使該球頭(2)可以被迫緊定位於該球窩座(1)之球窩孔(11)內，而不再任意的轉動。

使用時，如第四圖及第五圖所示，其係於一機器人(A)的身體上設有一六角形之第一固定孔(A1)，而於一手臂(B)〔或者是手軸、腿部、腳部〕上設有一六角形之第二固定孔(B1)，然後將該球頭(2)之第二固定部(22)〔或者是球窩座(1)之第一固定部(13)〕予以嵌入於該第一固定孔(A1)內，使其被固定於該機器人(A)上，接著再將該球窩座(1)之第一固定部(13)〔或者是球頭(2)之第二固定部(22)〕予以嵌入於該第二固定孔(B1)內，使該手臂(B)連接結合該機器人(A)上，如此，當需要轉動該手臂(B)時，只需要旋鬆該固定螺絲(3)，然後相對於該球頭(2)，而轉動球窩座(1)，即可以作多軸向或多角度的轉動；因此本創作之球窩座(1)的第一固定部(13)，或者是球頭(2)之第二固定部(22)，均可以任意活動置換，予以嵌入於該機器人(A)身上的任一第一固定孔(A1)或是手臂(B)〔或者是手軸、腿部、腳部〕上的任一第二固定孔(B1)，藉以可達到多樣化且方便組裝之功效。

又當不需要進行轉動，或是於長期使用後，因相對轉動磨擦，使該球頭(2)與該球窩孔(11)產生較大間隙而鬆動時，只需要旋轉該固定螺絲(3)，使該固定螺絲(3)之螺紋段(31)可以於該螺孔(14)內旋轉前進，利用該螺紋段(31)之端面可以抵緊該球頭(2)之表面，使該球頭(2)被迫緊定位於該球窩孔(11)內，而無法再任意作各個軸向或角度的轉動，藉以於該機器人(A)身上固定該手臂(B)。

又由於本創作之零構件少，製造及組裝亦相當簡單，尤其適合快速維修拆裝，故能夠大量運用於機器人身上的各部份關節使用。

惟，以上所述僅為本創作其中之一實施例，當不能以此限定本創作之申請專利保護範圍，舉凡依本創作之申請專利範圍及說明書內容所作之簡單的等效變化與替換，皆應仍屬於本創作申請專利範圍所涵蓋保護之範圍內。

（１）‧‧‧球窩座
（１１）‧‧‧球窩孔
（１２）‧‧‧開口
（１３）‧‧‧第一固定部
（１４）‧‧‧螺孔
（１５）‧‧‧開槽
（２）‧‧‧球頭
（２１）‧‧‧連接桿
（２２）‧‧‧第二固定部
（３）‧‧‧固定螺絲
（３１）‧‧‧螺紋段
（Ａ）‧‧‧機器人
（Ａ１）‧‧‧第一固定孔
（Ｂ）‧‧‧手臂
（Ｂ１）‧‧‧第二固定孔

[第一圖]係為本創作之立體分解圖。

[第二圖]係為本創作之立體組合圖。

[第三圖]係為本創作之組合剖視圖。

[第四圖]係為本創作組裝於機器人身上的使用示意圖。

[第五圖]係為本創作球窩座相對於球頭轉動之示意圖。

(1)‧‧‧球窩座

(11)‧‧‧球窩孔

(12)‧‧‧開口

(13)‧‧‧第一固定部

(14)‧‧‧螺孔

(15)‧‧‧開槽

(2)‧‧‧球頭

(21)‧‧‧連接桿

(22)‧‧‧第二固定部

(3)‧‧‧固定螺絲

(31)‧‧‧螺紋段

Claims (8)

1. 一種關節構造，包括有： 一球窩座，其係設一球窩孔，該球窩孔係連接設一直徑小於該球窩孔直徑之開口，該球窩座開設一螺孔，該螺孔係貫穿至該球窩孔，另於該球窩座之周緣開設有至少一開槽貫穿至該球窩孔； 一球頭，其係設入於該球窩座之球窩孔內，該球頭之直徑係大於該球窩座之開口直徑，而小於該球窩孔之直徑，又該球頭係凸伸設一連接桿； 一固定螺絲，其係螺入於該球窩座之螺孔內，該固定螺絲係設一螺紋段，該螺紋段之端面係能抵緊於該球頭之表面。
2. 如申請專利範圍第1項所述關節構造，其中，該開口係由該球窩孔之內部向外呈漸擴狀。
3. 如申請專利範圍第1項所述關節構造，其中，該球窩座係相對於該開口之位置處設一第一固定部。
4. 如申請專利範圍第3項所述關節構造，其中，該第一固定部係設呈為一六角形。
5. 如申請專利範圍第3項所述關節構造，其中，該螺孔係設於該第一固定部上。
6. 如申請專利範圍第1項所述關節構造，其中，該開槽係縱向開設於該球窩座上。
7. 如申請專利範圍第1項所述關節構造，其中，該連接桿係接設一第二固定部。
8. 如申請專利範圍第7項所述關節構造，其中，該第二固定部係設呈為一六角形。