TWM635128U

TWM635128U - 旋轉伸縮式機械手

Info

Publication number: TWM635128U
Application number: TW111210105U
Authority: TW
Inventors: 張芳琳; 尹旭華; 李俊彥; 王智能
Original assignee: 台灣麗偉電腦機械股份有限公司
Priority date: 2021-12-17
Filing date: 2021-12-17
Publication date: 2022-12-01

Abstract

本創作包括：一個軸總成，其有一根中心軸；一個懸臂，其透過一個從動輪連到該中心軸；一個機械手懸臂，其連到該懸臂而能沿著一條直線相互運動；一個機械手，其安裝在該機械手懸臂而能空壓升降並以氣動夾持；一個齒排，其聯結於該機械手懸臂；一個齒輪，其配置在該懸臂，該齒輪嚙接所述齒排決定該機械手懸臂直線運動的行程；一個主動輪，其配置在該軸總成外部，該主動輪與所述的從動輪保持傳動關係，使該懸臂帶動所述機械手繞著該軸總成轉動。如此，該機械手比多關節型機械手的製作成本更加低廉，提升荷重能力，執行跨機運送目的，達到精確定位、靈活操作的功能。

Description

旋轉伸縮式機械手

本創作涉及一種機械手臂（Robotic Arm），特別是指：將空壓升降、氣動夾爪配合伺服旋轉軸、伺服直線伸縮軸來組成一種旋轉伸縮式機械手。

許多工業危險的組裝、噴漆、焊接、高溫鑄鍛等繁重工作，皆以機械手臂取代人工作業，譬如汽車製造、商業農業、醫療救援、娛樂服務、軍事保全甚至在太空探索，都能發現機械手臂或類似的機械。

所述的機械手臂採用關節構造，譬如三軸以下，或四軸以上的機械手，模仿「人體的手腕以及手部」的動作為主要訴求，根據作業順序的指令輸入後，就能重複執行多次正確的規律運作。

鑑於此，本案創作人提供新的機械手，主要目的在於：採用空壓升降、氣動夾爪、伺服旋轉軸與伺服直線伸縮軸等構造，組成價格低廉的機械手，既能旋轉，又能直線伸縮。

源於上述目的之達成，本創作的機械手包括：一個軸總成，其有一根中心軸；一個懸臂，其透過一個從動輪連到該中心軸；一個機械手懸臂，其連到該懸臂而能沿著一條直線相互運動；一個機械手，其安裝在該機械手懸臂而能空壓升降並以氣動夾持；一個齒排，其聯結於該機械手懸臂；一個齒輪，其配置在該懸臂，該齒輪嚙接所述齒排決定該機械手懸臂直線運動的行程；以及，一個主動輪，其配置在該軸總成外部，該主動輪與所述的從動輪保持傳動關係，使該懸臂帶動所述機械手繞著該軸總成轉動。

較佳的實施例中，該機械手懸臂牢固一根線軌，該懸臂牢固至少一個滑座，該滑座引導該線軌連同該機械手懸臂直線位移。

較佳的實施例中，該懸臂固定一個馬達座，該馬達座結合一個伺服馬達，該伺服馬達帶動該齒輪轉動。

較佳的實施例中，該懸臂配置一組感應器，用來感應或檢測該機械手懸臂直線運動行程的起點與終點。

較佳的實施例中，該軸總成外部的一個固定架配置一個馬達座，該馬達座結合一個伺服馬達，該伺服馬達帶動該主動輪轉動。

較佳的實施例中，一條傳動皮帶將該主動輪與該從動輪連在一起。

較佳的實施例中，該機械手懸臂聯結一個罩子，該罩子覆蓋該機械手懸臂到局部的懸臂並保護嚙接的齒排和齒輪。

如此，本創作的機械手用伺服馬達與皮帶作為傳動機構，搭配齒排和齒輪的嚙接關係，採取旋轉和線性導引的方式，藉由氣缸升降夾爪的機構，比多關節型機械手的製作成本更加低廉，還能提升荷重能力，執行跨機運送之目的，達到精確定位、靈活操作的功能。

為使本創作之目的、特徵和優點，淺顯易懂，茲舉一個或以上較佳的實施例，配合所附的圖式詳細說明如下。

接下來，結合附圖，描述本案的實施例。附圖中，用相同的標號表示相同或近似的結構或單元。可預知的是，所述的實施例僅為本案部分的範例，不是全部的實施例。基於所述的範例能夠推演獲得其他的實施例，或視需要更改、變化的構造，均屬本案保護的範圍。

在以下描述中，方向用語如「上」、「下」、「左」、「右」、「前」、「後」、「內」、「外」與「側面」，只是參照附圖的方向。方向用語的使用，是為了更好的、更清楚的描述且理解本案，不明示或暗示所述的裝置或元件必須具備特定的方位、構造和操作，故不能理解為對本案技術內容的限制。

除非特定且明確的規範和限定，在以下描述中，「安裝」、「相連」、「連接」或「設在…上」應做廣義理解，例如固定連接、拆卸式連接、一體連接、機械連接、直接地相連、間接地相連或是兩個元件內部的連接。對屬於本案領域的技術人員而言，憑藉普通知識或經驗能夠理解上述術語在各個實施例，甚至於本案具體的含義。

除非另有說明，在以下描述中，「多個」表示兩個或兩個以上。

如第1、3圖所示，一個軸總成15牢固在一個支撐物16，如CNC、機器或設備。該軸總成15裡面配置一根能轉動的中心軸15a。該軸總成15外部安裝一個固定架15b，用來配置一個馬達座30。該馬達座30下方聯結一個伺服馬達31，該伺服馬達31帶動馬達座30上方的一個主動輪32自轉。

其中，一個懸臂14具備一個從動輪34，該從動輪34將懸臂14和中心軸15a結合在一起。一條傳動皮帶33連到主動輪32和從動輪34，使中心軸15a接收伺服馬達31的扭矩構成一個伺服旋轉軸。所述的懸臂14固定一個馬達座22，該馬達座22下方結合另個伺服馬達23，該伺服馬達23驅使馬達座22上方的一個齒輪24自轉。該懸臂14安裝一組感應器25a、25b，用以感應或檢測一個直線運動的行程起點與行程終點。

一個導引系統由一根線軌12滑動結合二個滑座13a、13b組成。所述的線軌12牢固在一個機械手懸臂11的底部，兩個滑座13a、13b固定在該懸臂14的頂面，故導引系統將機械手懸臂11與懸臂14連在一起，彼此沿著一條直線（圖未示）相互運動。

一個齒排20通過一個聯結件21安裝在機械手懸臂11正面，所述的齒排20嚙接該齒輪24，將伺服馬達23的扭矩轉換為機械手懸臂11和懸臂14直線位移的動力源，合組一個伺服直線伸縮軸。一條排線架17的一端銜接機械手懸臂11的背面該排線架17，另端連到懸臂14。

一個罩子40覆蓋機械手懸臂11到局部的懸臂14，避免齒排20和齒輪24遭受汙染。該罩子40聯結機械手懸臂11的頂面。

另外，該機械手懸臂11安裝一組機械手10，該組機械手10連到二個氣缸（圖未示），引入高壓氣體升高或降低二個夾爪（未標號）的高度，對一個工件（圖未示）執行夾持動作。

如第1、2圖所示，該伺服馬達23帶動齒輪24自轉，驅使齒排20從右邊往左邊移動。在聯結件21的連接機制下，該懸臂14靜止不動，該機械手懸臂11直線伸出懸臂14的左邊，連帶該組機械手10同步運動，增加該組機械手10至軸總成15的距離。該組感應器25a、25b感應或檢測到齒排20（或罩子40）的相對位置，發出一道譬如電壓的訊號，經過軟件運算得知該機械手懸臂11和懸臂14沿著直線互動的行程，確定該組機械手10的位置。

相反的，該伺服馬達23經由齒輪24驅使齒排20移往右邊，則機械手懸臂11相對靜止不動的懸臂14右移，縮減該組機械手10至軸總成15的距離。該組感應器25a、25b感應或檢測直線互動的機械手懸臂11和懸臂14，回饋另道訊號並確定該組機械手10的位置。

如第1、3、4圖所示，該伺服馬達31驅使主動輪32順時鐘方向旋轉，透過傳動皮帶33帶動從動輪34驅使懸臂14同向轉動。在線軌12和滑座13a、13b的聯結下，該機械手懸臂11隨著懸臂14同步作動，沿著箭頭41（見第4圖）方向繞著軸總成15偏擺至預定的角度，完成機械手10的旋轉作業。

接著看到第1、3、5圖所示，該主動輪32被伺服馬達31帶動而朝著逆順時鐘方向旋轉，透過從動輪34帶動懸臂14沿著箭頭42（見第5圖）方向轉動，使機械手懸臂11繞著軸總成15轉動，完成機械手10偏擺至預定角度的操作。

在不背離本案廣義的概念下，熟習此項技術者能理解，並對上開的實施例進行改變。因此，本案不限於說明書揭示的特定實施例，舉凡根據本案精神與技術範疇所為的修改，均應為申請專利範圍界定的文字內容所涵蓋和保護。

10:機械手 11:機械手懸臂 12:線軌 13a、13b:滑座 14:懸臂 15:軸總成 15a:中心軸 15b:固定架 16:支撐物 17:排線架 20:齒排 21:聯結件 22、30:馬達座 23、31:伺服馬達 24:齒輪 25a、25b:感應器 32:主動輪 33:傳動皮帶 34:從動輪 40:罩子 41、42:箭頭

第1圖繪製本創作機械手較佳的實施例。第2圖表現伸展運動的機械手。第3圖描繪轉動前的機械手。第4圖顯示順時鐘轉動的機械手。第5圖表現逆時鐘轉動的機械手。

10:機械手

11:機械手懸臂

12:線軌

13a、13b:滑座

14:懸臂

15:軸總成

15a:中心軸

15b:固定架

16:支撐物

20:齒排

21:聯結件

22、30:馬達座

23、31:伺服馬達

24:齒輪

25a、25b:感應器

32:主動輪

33:傳動皮帶

34:從動輪

40:罩子

Claims

一種旋轉伸縮式機械手，包括：一種旋轉伸縮式機械手，包括：一個軸總成（15），其有一根中心軸（15a）；一個懸臂（14），其透過一個從動輪（34）連到該中心軸（15a）；一個機械手懸臂（11），其連到該懸臂（14）而能沿著一條直線相互運動；一個機械手（10），其安裝在該機械手懸臂（11）而能空壓升降並以氣動夾持；一個齒排（20），其聯結於該機械手懸臂（11）；一個齒輪（24），其配置在該懸臂（14），該齒輪（24）嚙接所述的齒排（20）決定該機械手懸臂（11）直線運動的行程；以及一個主動輪（32），其配置在該軸總成（15）外部，該主動輪（32）與所述的從動輪（34）保持傳動關係，使該懸臂（14）帶動所述的機械手（10）繞著該軸總成（15）轉動。
如請求項1所述的旋轉伸縮式機械手，其中，該機械手懸臂（11）牢固一根線軌（12），該懸臂（14）牢固至少一個滑座（13a或13b），該滑座（13a或13b）引導該線軌（12）連同該機械手懸臂（11）直線位移。
如請求項1所述的旋轉伸縮式機械手，其中，該懸臂（14）固定一個馬達座（22），該馬達座（22）結合一個伺服馬達（23），該伺服馬達（23）帶動該齒輪（24）轉動。
如請求項1所述的旋轉伸縮式機械手，其中，該懸臂（14）配置一組感應器（25a、25b），用來感應或檢測該機械手懸臂（11）直線運動行程的起點與終點。
如請求項1所述的旋轉伸縮式機械手，其中，該軸總成（15）外部的一個固定架（15b）配置一個馬達座（30），該馬達座（30）結合一個伺服馬達（31），該伺服馬達（31）帶動該主動輪（32）轉動。
如請求項1所述的旋轉伸縮式機械手，其中，一條傳動皮帶（33）將該主動輪（32）與該從動輪（34）連在一起。
如請求項1〜6中任一項所述的旋轉伸縮式機械手，其中，該機械手懸臂（11）聯結一個罩子（40），該罩子（40）覆蓋該機械手懸臂（11）到局部的懸臂（14）並保護嚙接的齒排（20）和齒輪（24）。