TWM567690U - Mechanical arm joint device - Google Patents

Abstract

本新型是一種機械手臂關節裝置，包含：一基座，具有一座部，該座部設有一安裝孔；一馬達單元，並具有一馬達、一結合件、及一密封軸承，該馬達具有一馬達本體及一馬達轉軸，該結合件設置在該馬達本體，並具有一設置在該座部的結合部，該結合部具有一卡抵在該安裝孔之孔緣的階級部、及一套置在該馬達轉軸的結合孔，該結合孔與該馬達轉軸之間具有一間隙，該密封軸承套固在該馬達轉軸並設置在該間隙；一減速機，具有一動力連接在該馬達轉軸的輸入端、及一輸出端；以及一手臂，固設在該輸出端。藉以減少安裝配件、提升組裝效率、防止漏油、及降低轉動熱源的產生。

Description

機械手臂關節裝置

本新型係與機械手臂有關，特別是指一種機械手臂關節裝置。

水平多關節機械手臂(簡稱SCARA；Selective Compliance Assembly Robot Arm)具有多關節連結設計，能進行二度空間與三度空間的作業，由於機械手臂通常進行高精密度與高負載的作業而又有體積上的限制，因此各手臂間的關節結構設計顯得格外的重要。

參閱圖1A所示，顯示日本特許第4614322號一種致動器的圖式，其可用於連接帶動機械手臂(圖上未示)作動，主要有一旋轉編碼器11設置在中空馬達12的後側，一減速機13設置在中空馬達12前側，一中空軸14延伸穿過中空馬達12的中空馬達轉軸121的內部，中空馬達12的前端以可旋轉的狀態連接到減速機13的波產生器131。在中空軸14外周面上等間隔地安裝有橡膠環15，中空馬達轉軸121與中空軸14之間的環狀間隙16，該間隙16藉由橡膠環15形成的迷宮式密封件，藉以防止油脂洩漏到旋轉編碼器11的側面造成損壞。

然而，該專利前案是採用橡膠環15防漏，接觸面積較大，運轉時阻力高會有發熱現象。除此之外，當該致動器作為機械手臂關節使用時，該致動器必須固設在機械手臂的基座上，由於該致動器並無定位在該機械手臂上的結構設計，因此會增加安裝配件與時間。日本特開第2017169331A號一種包含馬達及減速機的扁平式致動器，其同樣無定位在該機械手臂上的結構設計，而同樣產生增加安裝配件與時間的缺陷。

參閱圖1B所示，為現有的一種機械手臂關節裝置，其中，減速機18的波產生器181由連接板1811、聯軸器1812、橢圓輪1813及撓性軸承1814組成，因為馬達182與法蘭部183為兩件式的零件，組裝時會產生不同軸心的誤差，故需藉由連接板1811與聯軸器1812降低不同軸心的幾何問題所造成的運轉不順暢，但連接板1811與聯軸器1812組裝後會產生背隙，進而降低定位精度。

本新型的目的係在於提供一種機械手臂關節裝置，主要減少安裝配件、提升組裝效率。

本新型另一目的係在於提供一種機械手臂關節裝置，主要能有效地防止漏油同時能降低轉動熱源的產生。

本新型再一目的係在於提供一種機械手臂關節裝置，主要能降低背隙、提高定位精度。

為達前述目的，本新型係一種機械手臂關節裝置，包含：一基座，具有一座部，該座部設有一安裝孔；一馬達單元，設置在該基座，並具有一馬達、一結合件、及一密封軸承，該馬達具有一馬達本體及一能夠轉動地設在該馬達本體的馬達轉軸，該結合件一體式地設置在該馬達本體，並具有一設置在該座部的結合部，該結合部具有一卡抵在該安裝孔之孔緣的階級部、及一套置在該馬達轉軸的結合孔，該結合孔與該馬達轉軸之間具有一間隙，該密封軸承套固在該馬達轉軸並設置在該間隙；一減速機，具有一動力連接在該馬達轉軸的輸入端、及一輸出端；以及一手臂，固設在該輸出端。

本新型之功效在於：藉由該結合件設置在該馬達本體後，該結合件具有卡抵在該基座之安裝孔孔緣的階級部，以減少手臂的安裝配件並提升組裝效率；同時該結合件與該馬達轉軸之間設有該密封軸承，藉以有效地防止漏油同時能降低轉動熱源的產生；又因該結合件與該馬達本體為一體式的結合，可降低背隙及提高定位精度。

較佳地，該結合件為法蘭。

較佳地，該結合件的結合部為環形，並具有一上環面及一反向於該上環面的下環面，該下環面具有複數個不同高度的階級部，該結合孔貫穿該上、下環面。

較佳地，該密封軸承為角接觸密封軸承或滾柱密封軸承。

較佳地，該減速機為諧波式減速機，並具有一剛性內齒輪、一柔性外齒輪、及一波產生器，該剛性內齒輪具有該輸出端，該柔性外齒輪能夠轉動地嚙接於該剛性內齒輪，該波產生器設置在該柔性外齒輪內並具有一動力連接在該馬達轉軸的該輸入端。

較佳地，該結合件的該結合部與該安裝孔為餘隙配合。

在提出詳細說明之前，要注意的是，在以下的說明中，類似的元件是以相同的編號來表示。

請參閱圖2至圖5所示，本創作第一實施例所提供一種機械手臂關節裝置，其主要是由一基座20、一馬達單元A、一減速機60、及一手臂70所組成，其中：

該基座20，具有一座部21，該座部21設有一安裝孔211。

該馬達單元A，設置在該基座20，並具有一馬達30、一結合件40、及一密封軸承50。該馬達30具有一馬達本體31及一能夠轉動地設在該馬達本體31的馬達轉軸32。該結合件40為法蘭而一體式地固定設置在該馬達本體31，並具有一設置在該基座20之座部21的結合部41，該結合部41為環形，並具有一上環面411及一反向於該上環面411的下環面412，該下環面412具有一卡抵在該安裝孔211孔緣的階級部42、及一貫穿該上、下環面411、412且套置在該馬達轉軸32的結合孔43，該結合孔43與該馬達轉軸32之間具有一間隙44，該密封軸承50套固在該馬達轉軸32並設置在該間隙50，使該間隙44呈密封狀，以防止密封軸承50內潤滑劑的外漏，以及防止外部的灰塵、水分、異物等有害物體侵入密封軸承50內部。值得一提的是，該結合件40的該結合部41與該基座20的該安裝孔211為餘隙配合，具有組裝方便的優點。

該減速機60，具有一動力連接在該馬達轉軸32的輸入端631、及一與該輸入端631動力連接且轉速不同的輸出端611；本實施例中，該減速機60為諧波式減速機，並具有一剛性內齒輪61、一柔性外齒輪62、及一波產生器63，該剛性內齒輪61具有該輸出端611，該柔性外齒輪62能夠轉動地嚙接於該剛性內齒輪61，該波產生器63設置在該柔性外齒輪62內並具有一動力連接在該馬達轉軸32的該輸入端631。該減速機60亦可為RV減速機，但不以此為限。

該手臂70，其一端是固設在該減速機60的輸出端611。

以上所述即為本創作第一實施例各主要構件的組態說明。至於本創作的功效作以下說明。

其一、減少安裝配件、提升組裝效率。由於本創作將該馬達30、結合件40、及密封軸承50組裝成一體式的馬達單元A，且該結合件40設計有用以卡抵在該基座20之安裝孔211孔緣的階級部42，因此在組裝時僅需將該馬達單元A的階級部42對應該基座20的安裝孔211後，直接將該馬達單元A放置在該基座20後進行鎖固即可，因此不需額外的對位調整步驟即可完成兩者的組裝，確實具有減少安裝配件、提升組裝效率的功效。

其二、有效地防止漏油同時能降低轉動熱源的產生。由於該馬達單元A的結合件40固定設置在該馬達本體31後，該結合件40的結合孔43與該馬達30的馬達轉軸32之間具有一間隙44，且該間隙44設有該密封軸承50，使該馬達轉軸32在轉動的過程中不會與該結合件40相互干涉，且該密封軸承32運轉阻力小，有效降低該馬達轉軸32因轉動所產生的熱源；此外，該密封軸承50更能防止該減速機60所產生的油脂由該間隙44而流至該馬達單元A的內部，同時，該密封軸承50亦能防止本身內部的潤滑劑外漏；據此，本創作確實有效地防止漏油同時能降低轉動熱源的產生。

其三、降低背隙、提升定位精度。本創作因該結合件40與該馬達本體31為一體式的結合，該波產生器63不須安裝如現有之機械手臂關節裝置的連接板及聯軸器，而將該波產生器63的橢圓輪632與該馬達轉軸32安裝成一體，因此，可排除掉連接板與聯軸器組裝的間隙，達到降低背隙並提高定位精度的效果。

請參閱圖6所示，本創作第二實施例所提供一種機械手臂關節裝置，其同樣是由基座20、馬達單元A、減速機60、及手臂70所組成，由於其組態及功效同於第一實施例，故不再贅述，第二實施例與第一實施例不同處在於：

該結合件40的下環面412具有兩個不同高度的階級部42A、42B，據此，如圖6所示，當該基座20的安裝孔211尺寸較大時，該馬達單元A的結合件40可以利用其最外側的階級部42A卡抵在該基座20的安裝孔211孔緣處，以便進行後續的組裝作業。而當該基座20的安裝孔211尺寸較小時，該馬達單元A的結合件40可以利用其最內側的階級部42B卡抵在該基座20的安裝孔211孔緣處，亦即利用圖6的結合件40卡抵在圖4的基座20的安裝孔211孔緣處；據此提升該馬達單元A組裝的適用性。

綜上所述，上述各實施例及圖式僅為本新型之較佳實施例而已，當不能以之限定本新型實施之範圍，即大凡依本新型申請專利範圍所作之均等變化與修飾，皆應屬本新型專利涵蓋之範圍內。

11‧‧‧旋轉編碼器

12‧‧‧中空馬達

121‧‧‧中空馬達轉軸

13‧‧‧減速機

131‧‧‧波產生器

14‧‧‧中空軸

15‧‧‧橡膠環

16‧‧‧間隙

18‧‧‧減速機

181‧‧‧波產生器

1811‧‧‧連接板

1812‧‧‧聯軸器

1813‧‧‧橢圓輪

1814‧‧‧撓性軸承

182‧‧‧馬達

183‧‧‧法蘭部

20‧‧‧基座

21‧‧‧座部

211‧‧‧安裝孔

A‧‧‧馬達單元

30‧‧‧馬達

31‧‧‧馬達本體

32‧‧‧馬達轉軸

40‧‧‧結合件

41‧‧‧結合部

411‧‧‧上環面

412‧‧‧下環面

42、42A、42B‧‧‧階級部

43‧‧‧結合孔

44‧‧‧間隙

50‧‧‧密封軸承

60‧‧‧減速機

61‧‧‧剛性內齒輪

611‧‧‧輸出端

62‧‧‧柔性外齒輪

63‧‧‧波產生器

631‧‧‧輸入端

632‧‧‧橢圓輪

70‧‧‧手臂

圖1A是日本特許第4614322號一種致動器的圖式； 圖1B是現有的一種機械手臂關節裝置的剖視圖； 圖2是本創作第一實施例的立體分解圖； 圖3是本創作第一實施例的立體組合圖； 圖4是本創作第一實施例的剖面圖； 圖5是圖4的局部放大圖；以及 圖6是本創作第二實施例的剖面圖。

Claims (6)

1. 一種機械手臂關節裝置，包含： 一基座，具有一座部，該座部設有一安裝孔； 一馬達單元，設置在該基座，並具有一馬達、一結合件、及一密封軸承，該馬達具有一馬達本體及一能夠轉動地設在該馬達本體的馬達轉軸，該結合件設置在該馬達本體，並具有一設置在該座部的結合部，該結合部具有一卡抵在該安裝孔之孔緣的階級部、及一套置在該馬達轉軸的結合孔，該結合孔與該馬達轉軸之間具有一間隙，該密封軸承套固在該馬達轉軸並設置在該間隙； 一減速機，具有一動力連接在該馬達轉軸的輸入端、及一輸出端；以及 一手臂，固設在該輸出端。
2. 如請求項1所述之機械手臂關節裝置，其中該結合件為法蘭，且一體式地固定設置在該馬達本體。
3. 如請求項1所述之機械手臂關節裝置，其中該結合件的結合部為環形，並具有一上環面及一反向於該上環面的下環面，該下環面具有複數個不同高度的階級部，該結合孔貫穿該上、下環面。
4. 如請求項1所述之機械手臂關節裝置，其中該密封軸承為角接觸密封軸承或滾柱密封軸承。
5. 如請求項1所述之機械手臂關節裝置，其中該減速機為諧波式減速機，並具有一剛性內齒輪、一柔性外齒輪、及一波產生器，該剛性內齒輪具有該輸出端，該柔性外齒輪能夠轉動地嚙接於該剛性內齒輪，該波產生器設置在該柔性外齒輪內並具有一動力連接在該馬達轉軸的該輸入端。
6. 如請求項1所述之機械手臂關節裝置，其中該結合件的該結合部與該基座的該安裝孔為餘隙配合。