机械手臂的腕关节结构制造技术

本发明专利技术公开一种机械手臂的腕关节结构，其包括有一前臂体、一第一旋转组成、一腕体及第二旋转组成。第一旋转组成设置于前臂体内，以驱动腕体以一第一旋转轴向相对于前臂体进行旋转运动，第二旋转组成设置于腕体内，以驱动一工件以一第二旋转轴向相对于腕体进行旋转运动，其中第一旋转组成的第一减速机直接连接于腕体，即可以预定的减速比直接驱动腕体，进而获得预定的扭矩。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种机械手臂结构，特别是涉及一种机械手臂的腕关节结构。
技术介绍
生产制造、仓储管理、智慧看护等各种不同的领域中，机器人(Robot)或机械手臂 (Robot arm)的应用都已变得十分广泛。机器人或机器手臂一般由多个支臂互相连结的结 构所构成，其中，通过对支臂互相连结的各关节进行驱动，而分别对各支臂的枢转动作进行 控制。一般关节型工业用机器人通常具备有六个旋转轴，其中四个旋转轴为机械手臂的 旋转轴，作为大范围大角度的移动，另外两个旋转轴为机械手臂的腕关节，作为夹持、取料 等定位、定向的功用。如美国第5178031号专利案揭露了一种工业用机器人腕关节构造，其 腕关节部分仅由单边支撑，在荷重过大时，将影响腕关节的旋转运动。再者，该案的腕关节 处的旋转马达为外露，并无法在危险环境(如油气、水气)中作业。另如美国第7(^8578号专利案揭露了一种机器人腕关节驱动装置，其三个旋转轴 皆使用驱动马达带动一齿轮系，再由齿轮系输出至减速机作传动，然而该案以多数个轴承 及齿轮元件作为传动界面，组装困难且成本较高。又如美国第5231889号专利案揭露了一种工业用机器人腕关节构造，其腕关节位 于手臂两侧孔中间，两侧的通孔置入两轴承，手臂外侧再以压制盖固定，右侧马达的旋转轴 通过皮带连接至腕关节的旋转轴。该案右侧马达直接固定于手臂内侧臂上，腕关节的旋转 轴焊接固定于腕关节上，因此右侧马达与腕关节的旋转轴相对距离为固定，然而右侧马达 通过皮带传动腕关节的旋转轴，皮带有其使用寿命，当皮带疲乏时，将导致腕关节的动作无 法定位，而仅能通过更换新的皮带来解决定位不确实的问题。再者，一般的机械手臂皆需配 置减速机，减速机可将马达输出回转数减速到所要的回转数，以得到较大扭矩，该案右侧马 达所需配置的减速机，然而该案的腕关节的旋转轴直接焊接固定于腕关节上，再通过轴承 作为降低摩擦介面，也就是该案的机构设计并无适当的位置来装设减速机，若是再通过额 外的机构来装设减速机，势必将使得机械手臂的结构更为复杂，并且增加所需零组件而导 致成本增加。又，若再通过额外的机构将减速机的输出传递至腕关节上，额外的机构所造成 的传递损失将使得腕关节无法获得预定的转矩，也导致腕关节的动作无法确实执行。
技术实现思路
现有关节型工业用机器人的机械手臂，机械结构复杂且零组件众多，安装不易且 费时，导致生产及维修成本增加。有鉴于此，本专利技术提出了一种减速机直接驱动腕关节的机 械手臂的腕关节结构。根据本专利技术所揭露机械手臂的腕关节结构，其包括有一前臂体、一第一旋转组成、 一腕体及第二旋转组成。第一旋转组成设置于前臂体内，以驱动腕体以一第一旋转轴向相 对于前臂体进行旋转运动，第二旋转组成设置于腕体内，以驱动一工件以一第二旋转轴向相对于腕体进行旋转运动。其中的第一旋转组成包括有第一马达、一固定座、一传动机构、一第一减速机及一 轴承机构。第一马达通过固定座装设于前臂体，并且以一调整座调整固定座相对位置。第一 马达以传动机构输出旋转动力至第一减速机，第一减速机则直接固定于前臂体的一侧上， 限制第一减速机轴向与径向运动自由，并且第一减速机的输出轴直接固定于腕体，即可以 预定的减速比直接驱动腕体，以获得预定的扭矩。其中的第二旋转组成包括有一第二马达、一连接座及一第二减速机，第二马达装 设于腕体内，并由连接座连接第二马达与第二减速机，使第二马达被封闭于腕体内，以保护 第二马达。根据本专利技术所揭露机械手臂的腕关节结构，第一马达与前臂体可通过固定座及调 整座调整相对位置，以通过传动机构获得最佳的旋转动力输出，而第一减速机直接固定于 腕体，将可获得预定的扭矩输出，为机械手臂的腕关节结构最佳设计。有关本专利技术的详细特征与实作，兹配合附图在实施方式中详细说明如下，其内容 足以使任何熟悉相关技术者了解本专利技术的
技术实现思路
并据以实施，且根据本说明书所揭露的 内容及附图，任何熟悉相关技术者可轻易地理解本专利技术相关的目的及优点。附图说明图1A、图IB为本专利技术结构分解示意图图2A为本专利技术结构组合示意图2B为本专利技术结构剖面示意图；及图3A、图;3B为本专利技术应用示意图。主要元件符号说明10前臂体101腕连接端102上臂连接端103腔室11,11'接腕部111第一沉孔111，第二沉孔112螺孔12,12'开口121螺孔20第一旋转组成21第一马达211输出轴22固定座221前墙222,223侧墙2221圆形开口2222螺孔224底墙2241螺孔225,226翼部2251、2252、2261、2262 长导槽23调整座231底部232头部2311螺孔2321调整孔233调整螺杆24第一减速机241输入轴242输出轴243螺孔2421螺孔25传动机构251第一皮带轮252第二皮带轮253皮带26轴承机构261轴7 262连接环263扣环2621螺孔2622扣槽30腕体301第一圆端面301，第二圆端面303腔室3011螺孔3011，开口3012，螺孔304开 口3041螺孔40第二旋转组成41第二马达42连接座43第二减速机50150250350450550660环玆一玆一玆一玆一玆一玆一封螺螺螺螺螺螺密具体实施例方式根据本专利技术所揭露机械手臂的腕关节结构，其中机械手臂为模拟人类手臂的动作 由多个支臂互相连结的结构所构成，而机械手臂的控制即是对于各支臂的枢转动作进行控 制。模拟人类手臂的机械手臂也包括有肩膀(Sioulder)、上臂(Upper arm)、前臂O^ore arm)、腕关节(Wrist)、手掌(Hand)及手指(Finger)，而在以下具体实施例中，以前臂与腕 关节连接关系作为本专利技术最佳实施例，然在本专利技术所揭露的技术特征下，并不以前臂与腕 关节连接关系为限。请一并参阅图1A、图1B、图2A、图2B所示，根据本专利技术所揭露机械手臂的腕关节结 构，其包括有一前臂体10、一第一旋转组成20、一腕体30及一第二旋转组成40。前臂体10大致上呈中空长矩形体，一端为腕连接端101，另一端为上臂连接端 102，中空长矩形体内具有一腔室103。在腕连接端101处具有两相对的接腕部11、11’，接腕 部11、11，各别开设有一第一沉孔111及一第二沉孔111，，第一沉孔111及第二沉孔111， 周缘处设有多个螺孔112。又，于前臂体10对应第一沉孔111及第二沉孔111’的两侧壁处 各设有一开口 12、12’，在开口 12周缘处设有多个螺孔121。第一旋转组成20包括有一第一马达21、一固定座22、一调整座23、一第一减速机 对、一传动机构25及一轴承机构26。第一马达21用以提供旋转动力，第一马达21并具有一输出轴211。第一马达21 以固定座22装设于前臂体10，其中固定座22大概呈π字型，具有一前墙221、两侧墙222、 223及一底墙224，于侧墙222、223端缘并各延伸有一翼部225、226。前墙221具有一圆形 开口 2221，圆形开口 2221周缘具有多个螺孔2222，第一马达21通过多个螺丝501锁入螺 孔2222而装设固定于固定座22上，第一马达21输出轴211并伸出于圆形开口 2221。于固 定座两翼部225、2沈上设置有多个长导槽2251、2252、2261、2沈2，将固定座22对应于前本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种机械手臂的腕关节结构，其包括有：前臂体，具有两相对的接腕部，该对接腕部分别设有第一沉孔及第二沉孔；腕体，装设于该前臂体的该对接腕部之间，该腕体具有第一圆端面及第二圆端面，该第一圆端面及该第二圆端面对应于该对沉孔；及第一旋转组成，装设于该前臂体并连接该腕体，使该腕体相对于该前臂体以一第一旋转轴向进行旋转运动，该第一旋转组成包括有：固定座，装设于该前臂体；第一马达，装设于该固定座并提供旋转动力；第一减速机，装设于该第一沉孔并直接连接于该腕体的该第一圆端面；传动机构，连接该第一马达及该第一减速机，以驱动该第一减速机旋转而带动该腕体于该第一旋转轴向旋转；及轴承机构，该装设于该第二沉孔并连接于该腕体的该第二圆端面。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：陈俊皓，张恩生，丁纯乾，
申请(专利权)人：财团法人工业技术研究院，
类型：发明
国别省市：71[中国|台湾]