机械臂腕部装置及其走线结构的制作方法

本发明涉及一种机械手臂，特别是一种机械臂腕部装置及其走线结构。

背景技术：

目前市面可见的小型六轴机械手臂(约700mm或900mm长)设计架构，其中第五轴的力学传递方式差异不大，大多是由马达提供扭矩，经由时规皮带轮驱动第五轴减速机而产生旋转。第六轴的设计方式则有较多差异性，其中一种常见的设计方式，是以马达提供扭矩，经时规皮带轮和伞齿配合来驱动第六轴减速机，此为较广泛应用的设计方式，其中伞齿架构为关键设计部件。

现有技术提出一种机械臂腕部装置，其中第五轴的扭矩传递路径由第五轴马达经时规皮带轮结构传递至第五轴减速机，驱动第五轴旋转。第六轴的扭矩传递路径由第六轴马达经时规皮带轮结构，带动伞齿组的旋转，使扭矩传递至第六轴减速机，驱动第六轴旋转。为了达成第六轴的法兰中心中空走线的目的，第六轴选用中空减速机，并把正对第六轴中心的伞齿挖中空，置入走线管，以保留出第六轴中心的空间。为了方便走线，手臂设计在第五臂左、右两边挖走线孔，使气管、信号线可经左、右两路径离开第六轴工作法兰，到达第五臂本体。

另一种常见的第六轴设计架构是以马达直结方式，驱动第六轴减速机，相较于透过时规皮带、伞齿来驱动减速机，此种设计方式节省了机构设计成本、节省组装工时、减少力学传递的能量损失、避免时规皮带断裂的风险，在设计上有其优点。不过由于其将马达与第六轴架构结合在一起，第六轴驱动马达的大小，直接影响第六轴架构的大小。

在过去的设计中，第六轴以马达直结方式驱动是较简洁的设计，但由于马达堵住减速机的中心，难以再做法兰中心的中空走线的设计。若以中空马达代替一般马达，虽空出马达中心的空间，可供跑线，但马达中心是个存在高密度磁场的环境，信号线经过此环境，很可能造成严重的干扰现象，因此并非优良 的设计。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是提供一种机械臂腕部装置及其走线结构，其不仅利于工作器具的线缆组的穿设安装，而且能够大幅度地降低线缆组在机械臂内的磨耗。

为了实现上述目的，本发明提供了一种机械臂腕部装置，供一工作器具安装，所述工作器具具有一线缆组，该机械臂腕部装置包括一第一机械臂、一第二机械臂及一走线结构，该第一机械臂包括一基架及安装在该基架的一第一驱动机构；该第二机械臂连接该基架，该第二机械臂包括受该第一驱动机构驱动而旋转的一壳体、设置在该壳体的一第二驱动机构及安装在该壳体端部并受该第二驱动机构驱动而旋转的一工具安装座；该走线结构包括穿设该工具安装座和该壳体的一过线管，该过线管具有一入口和一出口，该入口形成在该工具安装座的中间部位，该出口形成在该壳体上，所述线缆组从该过线管的该入口穿入并自该出口穿出。

为了更好地实现上述目的，本发明还提供了一种机械臂腕部装置的走线结构，所述机械臂腕部装置包括一壳体及一工具安装座，该走线结构包括穿设所述工具安装座和所述壳体的一过线管，该过线管具有一入口和一出口，该入口形成在所述工具安装座的中间部位，该出口形成在所述壳体上。

为了更好地实现上述目的，本发明还提供了一种机械臂腕部装置的走线结构，所述机械臂腕部装置包括一第一机械臂及连接所述第一机械臂的一第二机械臂，所述第二机械臂包括一壳体及一工具安装座，该走线结构包括穿设所述工具安装座、所述壳体和所述第一机械臂的一过线管，该过线管具有一入口和一出口，该入口形成在所述工具安装座的中间部位，该出口形成在所述第一机械臂上。

本发明的技术效果在于：

本发明既可享有第六轴马达直结设计的优点，又可加入第六轴法兰中心走线孔的设计。本发明不仅可使第二机械臂可获得马达直结设计的优点，同时又可加上工具安装座中心中空走线的设计。本发明能够在具有工具安装座中心中空走线的架构下，保持头部设计宽度维持在较小尺寸。利用基架的穿孔中心线 与第二机械臂的旋转中心偏差量在0-2.0cm范围内，在第一机械臂转动时，线缆组被甩动的幅度能够大幅度地降低。利用马达直结设计可省却时规皮带及相关传动机构的成本，且易于组装。

以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。

附图说明

图1为本发明的第一实施例组合外观图；

图2为图1的第二机械臂组合剖视图；

图3为图2的组合外观图；

图4为图1的第二机械臂供工作器具装设剖视图；

图5为本发明的第二实施例组合外观图；

图6为本发明的第二实施例组合剖视图；

图7为本发明的第三实施例组合外观图；

图8为本发明的第三实施例组合剖视图；

图9为本发明的第四实施例组合外观图；

图10为本发明的第四实施例组合剖视图；

图11为本发明的第五实施例组合外观图；

图12为本发明的第六实施例组合外观图；

图13为本发明的第六实施例组合侧视图。

其中，附图标记

10 第一机械臂

11 基架

111 封闭端

112 开口端

113 穿孔

12 第一驱动机构

121 第一马达

122 传动皮带

123 第一减速机构

13 减速机法兰

20 第二机械臂

21 壳体

211 中心孔

212 侧孔

22 第二驱动机构

221 第二马达

222 齿轮组

2221 第一齿轮

2222 第二齿轮

222A 传动皮带

223 第二减速机构

23 工具安装座

231 通孔

30 走线结构

31、31A、31B 过线管

31C 第一过线段

31D 第二过线段

311 入口

312 出口

8 工作器具

81 线缆组

具体实施方式

下面结合附图对本发明的结构原理和工作原理作具体的描述：

请参阅图1至图3所示，本发明提供一种机械臂腕部装置，对于六轴机械臂而言，此机械臂腕部装置主要为第五轴机械臂和第六轴机械臂，但不此种型态为限，其主要包括一第一机械臂10、一第二机械臂20及一走线结构30。

第一机械臂10包括一基架11及安装在基架11的一第一驱动机构12，基架11大致呈一U字型，其具有一封闭端111和一开口端112，在封闭端111 外侧面连接有一减速机法兰13，第一驱动机构12主要包含一第一马达121、一传动皮带122及一第一减速机构123，第一马达121固定在基架11的封闭端111，第一减速机构123安装在基架11的开口端112，传动皮带122则连接第一马达121和第一减速机构123。

第二机械臂20主要包括一壳体21、一第二驱动机构22及一工具安装座23，壳体21为一中空体，为了中心走线而在其中间位置开设有一中心孔211，壳体21是安装在基架11的开口端112并与第一减速机构123连接，藉以在受到第一驱动机构12驱使时能够产生转动。

第二驱动机构22主要包含一第二马达221、一齿轮组222及一第二减速机构223，第二马达221是固定在壳体21内部，且其转轴中心线是与中心孔211的轴线相互平行，且第二马达221的转轴中心线是偏离中心孔211的轴线位置来进行配置，齿轮组222包含一第一齿轮2221和一第二齿轮2222，本实施例的各齿轮2221、2222皆为一正齿轮，第一齿轮2221与第二马达221的转轴连接，第二齿轮2222则连接第二减速机构223并与第一齿轮2221相互啮合传动，本实施例的第二马达221是透过齿轮组222而驱动于第二减速机构223，不仅结构简单、安装容易，更能大幅度地的降低如传动皮带、皮带轮等元件成本。

工具安装座23(或称法兰)为一圆盘状，在其中心开设有一通孔231，此工具安装座23设置在壳体21的端部并且连接在第二减速机构223上，且通孔231和前述中心孔211轮廓至少局部重合，如此可以通过第二驱动机构22驱使而令工具安装座23能够产生旋转。

走线结构30包括一过线管31，本实施例的过线管31为一直管，其是穿设工具安装座23和壳体21，过线管31具有一入口311和一出口312，入口311形成在工具安装座23的通孔231中间部位，实质上可为通孔231的中心，出口312形成在壳体21远离工具安装座23的一端，且过线管31与工具安装座23的通孔231轮廓至少局部重合。

请参阅图4所示，使用时可将一工作器具8固定在前述工具安装座23上，此工作器具8可为一物件抓取器，如CCD、焊锡机构、点胶机构或研磨机构等的加工手工具，其具有一线缆组81，此线缆组81包含有信号线、气管等相关元件所组成，安装时将线缆组81从过线管31的入口311穿入并自出口312 穿出，然后透过螺丝等螺固元件穿设工作器具8而固锁在工具安装座23上。

请参阅图5及图6所示，本发明的机械臂腕部装置的走线结构，除了可为上述实施例外，亦可如本实施例的结构，其中第二机械臂20的壳体21设有一侧孔212，走线结构30包括一过线管31A，本实施例的过线管31A为一L形管，其是穿设工具安装座23和壳体21的侧孔212，过线管31A具有一入口311和一出口312，入口311形成在工具安装座23的通孔231中心，出口312则形成在壳体21的侧孔212中心；此外，过线管也可以是包含二截直立状过线段(如图10中的标号31C和31D)，其中一截穿接前述侧孔，另一截则穿接前述通孔。另齿轮组222包含一第一齿轮2221'和一第二齿轮2222'，本实施例的第一齿轮2221'由一正齿轮、一伞齿轮及连接正齿轮和伞齿轮的一轴杆所构成，其中轴杆透过支承座支承在壳体21内部，第一齿轮2221'的正齿轮直接与第二马达221的齿轮啮合传动，第二齿轮2222'连接第二减速机构223并与第一齿轮2221'的伞齿轮相互啮合传动。

请参阅图7及图8所示，本实施例与前述各实施例的区别在于：前述第一机械臂10的基架11的开口端112设有一穿孔113，此穿孔113的中心线与第二机械臂20的旋转中心偏差量在0-2.0cm范围内，且第二机械臂20的马达是设置在壳体21内部(图未示出)，走线结构30包括一过线管31B，本实施例的过线管31B亦为一L形管，其是穿设工具安装座23的通孔231、壳体21和第一机械臂10的穿孔113，过线管31B具有一入口311和一出口312，入口311形成在工具安装座23的通孔231中心，出口312则形成在基架11的穿孔113中心，如此当第一机械臂10转动时，线缆组81被甩动的幅度能够大幅度地降低。

请参阅图9及图10所示，本实施例与第三实施例的区别在于：第一机械臂10的基架11的开口端112设有一穿孔113，此穿孔113的中心线与第二机械臂20的旋转中心偏差量在0～2.0cm范围内。第二机械臂20包括一第二驱动机构22，第二驱动机构22包括一第二马达221、一传动皮带222A及一第二减速机构223，第二减速机构223安置在壳体21内部，第二马达221安置在基架11内部并透过传动皮带222A带动第二减速机构223和工具安装座23作动，且第二马达221和前述第一驱动机构12的第一马达121以前、后排列方式进行配置。走线结构30包括一第一过线段31C和一第二过线段31D，第一 过线段31C穿设工具安装座23和壳体21，入口311形成在第一过线段31C的首端，第二过线段31D穿设壳体21和穿孔113，出口312形成在第二过线段31D的末端，如此当第二机械臂20转动时，线缆组81亦能降低被甩动的幅度。

请参阅图11所示，本实施例与第四实施例的区别在于：第一驱动机构12的第一马达121和第二驱动机构22的第二马达221以上、下排列方式进行配置，如此可大幅度的缩短基架11的总体长度而减少回转半径，同时余留的空间还可提供给第四轴的马达(图未示出)来进行安装。

请参阅图12及图13所示，本实施例与第四实施例的区别在于：第一驱动机构12的第一马达121的位置维持不变，第二驱动机构22的第二马达221则安装在第二机械臂20的壳体21内部，第二马达221是透过齿轮组222而驱动工具安装座23，如此不仅结构简单、安装容易，更能大幅度地的降低如传动皮带、皮带轮等元件成本。

当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。