TWM528850U - 機械手臂 - Google Patents

Description

機械手臂

本創作係有關一種機械手臂，尤指透過馬達驅動運作之機械手臂者。

按，機械手臂為目前最廣泛應用於自動化機械之裝置，由於機械手臂具有多個關節連結，而能進行線性位移或三維運動，因此，能取代人力使用於危險的工作環境，或是用於提升精密加工動作，因而廣泛應用於各種領域。

習知之機械手臂主要係透過於擺臂組及另一擺臂組之樞接處設一傳動組件，且傳動組件包含有馬達、齒輪及皮帶，而能透過馬達驅動齒輪進而以皮帶帶動擺臂組之腕體轉動，然而，以馬達及皮帶帶動之機械手臂必需於皮帶調校與養護上之產生較多的支出成本。

為改善上述缺失，故中華民國公告第M520446號專利，係揭露一種「機械手臂」，其係包含底座、臂體及輔助支撐桿，該臂體之一端樞接於底座，而輔助支撐桿具有樞接端及支撐端，且支撐端樞接於臂體，並能於樞接端相對調整移動，藉此，透過輔助支撐桿調整伸縮並改變長度，進而利用輔助支撐桿輔助第一臂及第二臂之動作。

另，中華民國公告第M520448號專利，係揭露一種「機械手臂」，其係將多個作動組裝設於基座且可轉動的相互結合，並於其中一作動組設轉向器，該轉向器結合有剛性傳動軸及樞轉構件，剛性傳動軸設有聯軸器，而聯軸器設有驅動裝置，藉此，透過剛性傳動軸將動力自驅動裝置傳遞至轉向器，進而帶動樞轉構件轉動，藉以延長機械手臂之使用壽命。

有鑑於習用機械手臂透過馬達及皮帶帶動擺臂擺動之方式，需於皮帶調校與養護上產生較多的支出成本，而仍有待改進之缺失。

是以，本創作之目的係透過於馬達之驅動軸結合減速齒輪組及軸承，藉以取代皮帶驅動擺臂組擺動，節省皮帶調校與養護之成本。

為達前述目的，本創作提供一種機械手臂，其係包含一座體；一平行擺臂組，包含︰一第一馬達，置於該座體內，且具有一驅動軸；一第一法蘭，鎖固於該第一馬達上方；一第一減速齒輪組，鎖固於該第一法蘭上方，且於第一減速齒輪組上方形成一凹槽，位於凹槽內設有一穿孔；一第一軸承，該第一軸承外緣呈橢圓形，並套置於第一馬達之驅動軸；一螺固件，依序穿設於第一減速齒輪組之穿孔、第一軸承以及第一法蘭後鎖固於第一馬達之驅動軸；以及一樞轉座，鎖固於該第一減速齒輪組；以及至少一垂直擺臂組，包含︰一樞轉臂，樞接於該樞轉座；一第二馬達，置於該樞轉臂內，且具有一驅動軸；一第二法蘭，鎖固於該第二馬達上方；一第二減速齒輪組，分別鎖固於該第二法蘭與樞轉座，且於第二減速齒輪組上方形成一凹槽，位於凹槽內設有一穿孔；一第二軸承，該第二軸承外緣呈橢圓形，並套置於第二馬達之驅動軸；以及一螺固件，依序穿設於第二減速齒輪組之穿孔、第二軸承以及第二法蘭後鎖固於第二馬達之驅動軸。

基於上述，使第一馬達之驅動軸轉動時，帶動位於第一減速齒輪組與第一法蘭之間的第一軸承旋轉，由於第一軸承外緣呈橢圓形，因此轉動時，僅有部分邊緣接觸於第一減速齒輪組，藉此，透過第一軸承之離心力帶動第一減速齒輪組旋轉並連動樞轉座朝水平方向旋轉，且同樣藉第二馬達之驅動軸驅動第二軸承旋轉，並帶動第二減速齒輪組以連動樞轉臂朝垂直方向旋轉，藉此，達成驅動機械手臂旋轉軸向之功效。

為使達成本創作目的之技術內容能有更完整的揭露，茲於以下內容詳述之，並請一併參閱所揭之圖式及圖號︰

首先，請參閱第1圖所示，係本創作之立體圖，該機械手臂１包含一座體２、一平行擺臂組３以及至少一垂直擺臂組４。其中，平行擺臂組３包含一第一馬達３２、一第一法蘭３３、一第一減速齒輪組３４、一第一軸承３５、一螺固件３６以及一樞轉座３７（配合參閱第2~3圖）；該第一馬達３２置於座體２內，且具有一驅動軸３２１，該第一法蘭３３鎖固於第一馬達３２上方，該第一減速齒輪組３４鎖固於第一法蘭３３上方，且於第一減速齒輪組３４上方形成一凹槽３４１，並於凹槽３４１內設有一穿孔３４２，該第一軸承３５外緣呈橢圓形，並套置於第一馬達３２之驅動軸３２１，該螺固件３６依序穿設於第一減速齒輪組３４之穿孔３４２、第一軸承３５以及第一法蘭３３後鎖固於第一馬達３２之驅動軸３２１，該樞轉座３７鎖固於第一減速齒輪組３４，較佳者，位於第一減速齒輪組３４與第一軸承３５之間設有一墊片３８。

而垂直擺臂組４包含一樞轉臂４１、一第二馬達４２、一第二法蘭４３、一第二減速齒輪組４４、一第二軸承４５以及一螺固件４６（配合參閱第4圖）；該樞轉臂４１樞接於樞轉座３７，該第二馬達４２置於樞轉臂４１內，且具有一驅動軸４２１，該第二法蘭４３鎖固於第二馬達４２上方，該第二減速齒輪組４４鎖固於第二法蘭４３上方，且於第二減速齒輪組４４上方形成一凹槽４４１，並於凹槽４４１內設有一穿孔４４２，該第二軸承４５外緣呈橢圓形，並套置於第二馬達４２之驅動軸４２１，該螺固件４６依序穿設於第二減速齒輪組４４之穿孔４４２、第二軸承４５以及第二法蘭４３後鎖固於第二馬達４２之驅動軸４２１，較佳者，位於第二減速齒輪組４４與第二軸承４５之間設有一墊片４７。

其次，請仍然參閱第2~3圖並配合第5圖所示，平行擺臂組３組裝時，係透過鎖固件３９將第一馬達３２鎖固於第一法蘭３３，並以複數鎖固件３９將第一減速齒輪組３４及第一法蘭３３鎖固於座體２，位於第一減速齒輪組３４與第一法蘭３３之間套置有第一軸承３５，並於第一軸承３５上方設有一墊片３８，以藉螺固件３６依序穿設第一減速齒輪組３４、墊片３８、第一軸承３５及第一法蘭３３後，鎖固於第一馬達３２之驅動軸３２１，最後將鎖固件３９穿設樞轉座３７後鎖固於第一減速齒輪組３４。而垂直擺臂組４組裝時（配合參閱第4圖），係以鎖固件４８將第二馬達４２鎖固於第二法蘭４３，並以複數鎖固件４８將第二減速齒輪組４４及第二法蘭４３鎖固於樞轉臂４１，位於第二減速齒輪組４４與第二法蘭４３之間套置有第二軸承４５，並於第二軸承４５上方設有一墊片４７，以藉螺固件４６依序穿設第二減速齒輪組４４、墊片４７、第二軸承４５及第二法蘭４３後，鎖固於第二馬達４２之驅動軸４２１，最後藉鎖固件４８將樞轉座３７鎖設於第二減速齒輪組４４，使樞轉臂４１樞接於樞轉座３７。

接著，請仍然參閱第5圖，當平行擺臂組３運作時，係使第一馬達３２之驅動軸３２１轉動，同時驅動位於第一減速齒輪組３４與第一法蘭３３之間的第一軸承３５旋轉，由於第一軸承３５外緣呈橢圓形（配合參閱第6-A~6-B圖），因此轉動時，第一軸承３５僅有部分邊緣會接觸於第一減速齒輪組３４而會於轉動時產生空隙Ａ，藉以利用第一軸承３５之離心力帶動第一減速齒輪組３４旋轉，且於第一減速齒輪組３４旋轉同時連動樞轉座３７使其朝水平方向於座體２上旋轉（如第7圖所示）。

當垂直擺臂組４運作時，係使第二馬達４２之驅動軸４２１轉動，同時驅動位於第二減速齒輪組４４與第二法蘭４３之間的第二軸承４５旋轉，由於第二軸承４５外緣呈橢圓形（配合參閱第6-A~6-B圖），因此轉動時，第二軸承４５僅有部分邊緣會接觸於第二減速齒輪組４４而會於轉動時產生空隙Ａ，藉以利用第二軸承４５之離心力帶動第二減速齒輪組４４旋轉，且於第二減速齒輪組４４旋轉同時連動樞轉臂４１，使樞轉臂４１於樞轉座３７上朝垂直方向樞轉（如第8圖所示）。

此外，於本創作之一實施例中，位於樞轉座３７結合第一減速齒輪組３４之表面設有一凸塊３７１（請回顧第5圖），並使凸塊３７１對應於第一減速齒輪組３４之凹槽３４１，而位於樞轉座３７結合第二減速齒輪組４４之表面設有一凸塊３７２，並使凸塊３７２對應於第二減速齒輪組４４之凹槽４４１，使樞轉座３７鎖固於第一減速齒輪組３４及第二減速齒輪組４４時，能藉凸塊３７１（３７２）與凹槽３４１（４４１）定位，增加機械手臂１作動時之穩定性。

藉此，透過第一馬達３２及第二馬達４２之驅動軸３２１（４２１）來驅動第一軸承３５及第二軸承４５，並藉第一軸承３５及第二軸承４５帶動第一減速齒輪組３４及第二減速齒輪組４４旋轉，使樞轉座３７能朝水平方向旋轉，而樞轉臂４１能朝垂直方向旋轉，並能將垂直擺臂組４內部之驅動結構應用於機械手臂１任意需垂直擺動之擺臂組，藉以取代以皮帶驅動擺臂組擺動之結構，節省皮帶調校與養護之成本。

惟以上所述者，僅為本創作之較佳實施例，並非用以限定本創作之實施範圍，凡未脫離本創作技藝精神所為之變化與修飾，皆為本創作專利範圍所涵蓋。

綜上所述，本創作確實已突破傳統並具有改良及創新之創作內容且能具體實施，理應符合新型專利之法定要件，爰依法提出專利申請，懇請　鈞局審查委員授予合法專利權，以勵創作，至感德便。

本創作︰
１‧‧‧機械手臂
２‧‧‧座體
３‧‧‧平行擺臂組
３２‧‧‧第一馬達
３２１‧‧‧驅動軸
３３‧‧‧第一法蘭
３４‧‧‧第一減速齒輪組
３４１‧‧‧凹槽
３４２‧‧‧穿孔
３５‧‧‧第一軸承
３６‧‧‧螺固件
３７‧‧‧樞轉座
３７１‧‧‧凸塊
３７２‧‧‧凸塊
３８‧‧‧墊片
３９‧‧‧鎖固件
４‧‧‧垂直擺臂組
４１‧‧‧樞轉臂
４２‧‧‧第二馬達
４２１‧‧‧驅動軸
４３‧‧‧第二法蘭
４４‧‧‧第二減速齒輪組
４４１‧‧‧凹槽
４４２‧‧‧穿孔
４５‧‧‧第二軸承
４６‧‧‧螺固件
４７‧‧‧墊片
４８‧‧‧鎖固件
Ａ‧‧‧空隙

第1圖係本創作之立體圖。 第2圖係本創作平行擺臂組之立體分解圖。 第3圖係本創作平行擺臂組另一角度之立體分解圖。 第4圖係本創作垂直擺臂組之立體分解圖。 第5圖係本創作之部分剖視圖。 第6-A~6-B圖係本創作軸承旋轉之示意圖。 第7圖係本創作平行擺臂組旋轉之示意圖。 第8圖係本創作垂直擺臂組旋轉之示意圖。

1‧‧‧機械手臂

2‧‧‧座體

3‧‧‧平行擺臂組

32‧‧‧第一馬達

321‧‧‧驅動軸

33‧‧‧第一法蘭

34‧‧‧第一減速齒輪組

341‧‧‧凹槽

342‧‧‧穿孔

35‧‧‧第一軸承

36‧‧‧螺固件

37‧‧‧樞轉座

372‧‧‧凸塊

38‧‧‧墊片

39‧‧‧鎖固件

4‧‧‧垂直擺臂組

Claims (5)

1. 一種機械手臂，包含︰ 一座體； 一平行擺臂組，包含︰ 一第一馬達，置於該座體內，且具有一驅動軸； 一第一法蘭，鎖固於該第一馬達上方； 一第一減速齒輪組，鎖固於該第一法蘭上方，且於該第一減速齒輪組上方形成一凹槽，位於該凹槽內設有一穿孔； 一第一軸承，該第一軸承外緣呈橢圓形，並套置於該第一馬達之驅動軸； 一螺固件，依序穿設於該第一減速齒輪組之穿孔、該第一軸承以及該第一法蘭後鎖固於該第一馬達之驅動軸；以及 一樞轉座，鎖固於該第一減速齒輪組；以及 至少一垂直擺臂組，包含︰ 一樞轉臂，樞接於該樞轉座； 一第二馬達，置於該樞轉臂內，且具有一驅動軸； 一第二法蘭，鎖固於該第二馬達上方； 一第二減速齒輪組，分別鎖固於該第二法蘭與該樞轉座，且於該第二減速齒輪組上方形成一凹槽，位於該凹槽內設有一穿孔； 一第二軸承，該第二軸承外緣呈橢圓形，並套置於該第二馬達之驅動軸；以及 一螺固件，依序穿設於該第二減速齒輪組之穿孔、該第二軸承以及該第二法蘭後鎖固於該第二馬達之驅動軸。
2. 如請求項1所述之機械手臂，其中，該第一減速齒輪組與該第一軸承之間設有一墊片。
3. 如請求項1所述之機械手臂，其中，該第二減速齒輪組與該第二軸承之間設有一墊片。
4. 如請求項1所述之機械手臂，其中，該樞轉座結合該第一減速齒輪組之表面設有一凸塊，並使該凸塊對應於該第一減速齒輪組之凹槽。
5. 如請求項1所述之機械手臂，其中，該樞轉座結合該第二減速齒輪組之表面設有一凸塊，並使該凸塊對應於該第二減速齒輪組之凹槽。