專利名稱：機械手臂的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型系關(guān)于一種機械手臂，尤指一種可達到作業(yè)安全、防污防塵、延長壽命，以及提高效率等目的的機械手臂。
一般工業(yè)用機械手臂(Robot)如


圖1所示，它具備可于三維空間座標系中一特定作業(yè)范圍內(nèi)任意游走的能力，以借由事先設(shè)定的作業(yè)程序來控制該機械手臂的動作，以利用附加于機械手臂上的作業(yè)工具進行所需要的加工作業(yè)。
此種機械手臂由三個結(jié)構(gòu)大致相同的基本滑件組100,200以及用以連接作業(yè)工具(未圖示)的作業(yè)用滑件組300相互組合而成，使可借由可程序控制單元400的指令控制來遂行作業(yè)工具于X軸、Y軸與Z軸等三個軸向上的移動。其中，X軸滑件組100的構(gòu)造如圖2所示，具有與驅(qū)動螺桿110相連接并置于滑件組本體120內(nèi)部的滑件130，其中該滑件130的底部兩邊水平地設(shè)有滑輪組140A及140B，使能夠配置于分設(shè)在該滑件組本體120內(nèi)底部兩側(cè)的滑軌150A及150B中，以承受該滑件130的重量以及作用在該滑件130上的荷重，且該滑件組本體120的頂面兩側(cè)各形成有沿長度方向延伸的開口滑道160A及160B，而設(shè)于滑件組本體120頂面上方的固定座170則借由分別穿經(jīng)該開口滑道160A及160B的連接部180A及180B連設(shè)于該滑件130的頂部，以使驅(qū)動螺桿110在控制單元400的指令控制下旋轉(zhuǎn)帶動該滑件130移至所需要的位置上，此外，該固定座170上形成有可用以固定另一滑件組或作業(yè)工具的固定孔190。
一端連設(shè)于X軸滑件組100的固定座170上的Z軸滑件組200的構(gòu)造大致上與X軸滑件組100的構(gòu)造相同，惟一差異僅在于其滑件的移動方向不同。
一端連設(shè)于Z軸滑件組200的固定座270上的Y軸滑件組300的構(gòu)造則大致上亦與X軸滑件組100及Z軸滑件組200的構(gòu)造相同，惟一差異僅在于其滑件的移動方向不同。
借由上述X軸滑件組100、Z軸滑件組200與Y軸滑件組300的相互組合以及由X軸滑件組100分別連接至Z軸與Y軸滑件組200與300間的控制接線410與420，使可程序控制單元400能夠依照預先輸入的程序指令來控制該滑件的相對移動，以使固接于Y軸滑件組300的固定座370上的作業(yè)工具在既定時間內(nèi)可循所需要的路徑移動或停留在所需要的位置上。
此種公知機械手臂在工業(yè)上的應用極為普遍而廣泛，但由于其開口滑道設(shè)置，使得滑件組內(nèi)部遂可直接經(jīng)由該開口滑道與外界環(huán)境連通，該機械手臂在進行加工作業(yè)時由于滑件頻繁地往復移動，導致在長時間的使用后，造成滑件組內(nèi)部傳動元件上的潤滑油污易于經(jīng)由該開口滑道向外濺出，致使此種機械手臂無法使用在如半導體制造、醫(yī)藥、精密制陶、食品加工或電子加工等需要無污染或無塵環(huán)境之產(chǎn)業(yè)。而當此種公知機械手臂使用在一般條件下的工作環(huán)境時，外界空氣中的塵?；蚣庸に樾?、粉末等污物則相對地易經(jīng)由該開口滑道直接進入并附著在滑件組內(nèi)部，使滑件組故障率增加，且影響其加工精確度與使用壽命。同時，為保障作業(yè)人員的操作安全，歐洲安全規(guī)格(CE)亦嚴格規(guī)定上述滑件組上不得存在有任何可能使作業(yè)人員的手指直接伸入其內(nèi)部的開口溝槽，所以，前述滑件組所具有的開口滑道顯然無法通過該歐洲安全規(guī)格的規(guī)定，且易對作業(yè)人員之操作安全產(chǎn)生威脅。
此外，如
圖1所示，當作業(yè)工具固定于Y軸滑件組300的固定座370上時，由于其作業(yè)范圍相對于Z軸均僅集中在單一側(cè)邊而已，亦即該機械手臂整體荷重的重心并未在其中心軸線(Z軸)上而是偏向一邊，故對于位于在底部之X軸滑件組100的對稱結(jié)構(gòu)而言(如圖2所示)，其應力分布系呈現(xiàn)不均勻的情況，其中該作業(yè)工具所造成的偏位荷重將相對于X軸滑件組100的螺桿110的軸心對該滑件130產(chǎn)生扭矩，使設(shè)于該滑件130底部遠離該機械手臂整體荷重重心一側(cè)上的滑輪組140A承受有向上的作用力，導致其在經(jīng)過一段時間使用后于滑軌150A上極易產(chǎn)生疲勞變形而使該滑件130相對該滑軌150A的一側(cè)向上翹起，使得該作業(yè)工具的空間位移路徑均產(chǎn)生偏位，致使加工作業(yè)精度嚴重超標。
再者，公知機械手臂用以連接作業(yè)工具的作業(yè)用滑件組，如
圖1所示的Y軸滑件組300，均是將作業(yè)工具固定在僅于滑件組單一側(cè)邊上設(shè)置的滑件固定座上，因此此種機械手臂每次僅能以單邊設(shè)置的作業(yè)工具進行加工動作，所以其加工效率與作業(yè)量均受限制，亟待有效提高以降低生產(chǎn)成本，使能夠增進市場競爭力。
為解決上述公知機械手臂存在已久的缺點，設(shè)計人遂根據(jù)多年從事機械手臂研發(fā)制造的知識與經(jīng)驗潛心研究及不斷試驗結(jié)果，終于完成本實用新型之機械手臂。
本實用新型的首要目的在于提供一種具備防污功能而可適用于無塵環(huán)境的機械手臂。
本實用新型的次一目的在于提供一種能夠避免外界塵埃加工碎屑等直接侵入內(nèi)部，以降低故障率并增長使用壽命的機械手臂。
本實用新型的另一目的在提供一種能夠符合相關(guān)安全規(guī)定以提高作業(yè)安全性的機械手臂。
本實用新型的又一目的在于提供一種可避免因整體應力分布不均而使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生變形，以能夠維持加工精度的機械手臂。
本實用新型的再一目的在于提供一種可借由雙邊設(shè)置的作業(yè)工具提高作業(yè)量與加工效率，使節(jié)省生產(chǎn)成本并降低加工費用的機械手臂。
依據(jù)上述目的，本實用新型提供了一種包括有滑件組的機械手臂，其中該滑件組系由內(nèi)設(shè)有驅(qū)動機構(gòu)的滑件組本體，借由該驅(qū)動機構(gòu)的作用而能夠沿著該滑件組本體的長度方向上，在該滑件組本體中移動自如的滑件，以及設(shè)于該滑件與該滑件組本體之間用以承接該滑件重量與作用在該滑件上的荷重的承件組合所構(gòu)成，且該滑件上設(shè)有經(jīng)由在該滑件組本體的長度方向上延伸的滑道與該滑件相連接而可平行于該滑件組本體的外表面隨該滑件移動的固定座，該固定座上則可連接有作業(yè)工具或其他滑件組，其特征在于該滑件組本體上的滑道的兩長邊中的一邊具有延伸部，該延伸部先向該滑件組本體的內(nèi)側(cè)延伸一特定距離后再朝該滑道之另一長邊延伸另一特定距離，以使該滑道之開口以迂回間接的方式通向該滑件組本體的內(nèi)部。
本實用新型之另一特征在于前述承件組合包括分別在該滑件組本體內(nèi)底部兩側(cè)以相互垂直方式設(shè)置的成對滑軌，以及分設(shè)在該滑件底部兩側(cè)的相對位置處而可配置于該對滑軌中的成對滑輪組，其中承受有向上作用力滑軌及滑輪組系以與水平方向垂直的方式設(shè)置。
本實用新型之再一特征在于用以連接作業(yè)工具的滑件組設(shè)有同時經(jīng)由在滑件組本體兩相對或相鄰側(cè)邊的長度方向上延伸的滑道向兩邊伸出有固定座的滑件，以便能夠于該滑件兩邊的固定座上分別連接作業(yè)工具。
以下結(jié)合附圖詳細說明本實用新型之較佳實施例。其中
圖1為公知機械手臂的立體圖；圖2為公知機械手臂的X軸滑件組沿
圖1之Ⅱ-Ⅱ線的剖視圖；圖3為本實用新型機械手臂的立體圖；圖4為本實用新型機械手臂的X軸滑件組沿圖3之Ⅳ-Ⅳ線的剖視圖；圖5為本實用新型的機械手臂的Y軸滑件組沿圖3之Ⅴ-Ⅴ線的剖視圖。
如圖3所示，本實用新型的機械手臂是由兩個構(gòu)造大致相同的X軸滑件組10、Z軸滑件組20，以及用以連接作業(yè)工具(未圖示)的Y軸滑件組30相互組合而成，使可借由該滑件組間之控制接線41、42以及可程序控制單元40的指令控制來遂行作業(yè)工具于X軸、Y軸與Z軸三個軸向上的移動。
該X軸滑件組10的構(gòu)造如圖4所示，其具有與驅(qū)動螺桿11相連接并置于滑件組本體12內(nèi)部的滑件13，其中該滑件13底部兩邊分別設(shè)有成相互垂直關(guān)系的滑輪組14A及14B，使能夠配置于分設(shè)在該滑件組本體12內(nèi)底部兩側(cè)之相對位置上的滑軌15A及15B中，以承受該滑件13的重量以及作用在該滑件13上的荷重。由圖3的結(jié)構(gòu)可知，由于Y軸滑件組30的偏向設(shè)置若再加上安裝于該Y軸滑件組30上的作業(yè)工具(未圖示)的重量，將使該滑件13相對于螺桿11的軸心產(chǎn)生扭矩，而令滑輪組14A承受有向上的作用力，所以，本實用新型滑輪組14A連同滑軌15A以與水平方向垂直的方式設(shè)置，適可增強該滑軌15A抵抗變形的能力，使避免滑件13相對該滑軌15A的一側(cè)向上翹起，從而能夠確保作業(yè)工具的精確位移與加工精度。
此外，該滑件組本體12的兩側(cè)各形成有沿長度方向延伸的滑道16A及16B，該滑道16A及16B各具有的上、下兩長邊，其下長邊另分別形成有延伸部EA及EB，該延伸部EA及EB先向滑件組本體12的內(nèi)側(cè)延伸一段距離后，再向上朝該滑道16A及16B的上長邊延伸另一段距離，使該滑道16A及16B的開口以迂回間接的方式通向滑件組本體12之內(nèi)部，以使滑件組內(nèi)部的油污難以經(jīng)由該滑道16A及16B的開口向外濺出，且此迂回蜿蜒的滑道開口亦增加了外界塵埃、屑末等雜物進入滑件組內(nèi)部所須經(jīng)過的路徑以及所須花費的時間，故相對地亦使外界污物難以侵入滑件組內(nèi)部，同時此種具有延伸部EA、EB的滑道16A、16B亦可避免作業(yè)人員的手指伸入滑件組內(nèi)部，因此能夠保障作業(yè)人員的操作安全。
接下來，設(shè)于滑件組本體12頂面上方的固定座17借由分別穿經(jīng)該滑道16A及16B的連接部18A及18B連設(shè)于該滑件13的上緣，使驅(qū)動螺桿11在控制單元40的指令控制下旋轉(zhuǎn)帶動該滑件13移至所需要的位置上；此外該固定座17上另形成有可用以固定其他滑件組或作業(yè)工具的固定孔19。
一端連設(shè)于X軸滑件組10的固定座17上的Z軸滑件組20的構(gòu)造大致上與X軸滑件組10的構(gòu)造相同，唯一差異僅在于其滑件的移動方向不同，如圖3所示。
一端連設(shè)于Z軸滑件組20的固定座27上的Y軸滑件組30則系用以連接作業(yè)工具，該Y軸滑件組30的組成元件如圖5所示，亦與X軸與Z軸滑件組10、20大致相同，惟僅在形狀與排列上有所差異，其中，用以承擔該與驅(qū)動螺桿31相螺接并置于滑件組本體32中的滑件33的重量以及作用在該滑件33上的荷重的滑輪組34A、34B及滑軌35A、35B，是分別設(shè)于該滑件33的上、下端以及該滑件組本體32內(nèi)部的上、下側(cè)的的相關(guān)位置處。此外，該滑件組本體32的左、右兩相對側(cè)上分別形成有成對的滑道36A、36B以及36A’、36B’，該固定座37A、37B、37A’，以及37B’則是借由分別穿經(jīng)該滑道36A、36B、36A’，以及36B’之連接部38A、38B、38A’，以及38B’連設(shè)于該滑件33的左、右兩側(cè)的相對位置上，以使驅(qū)動螺桿31在控制單元40之指令控制下旋轉(zhuǎn)帶動該滑件33移至所需要的位置上。該固定座37A、37B、37A’，以及37B’上分別形成有數(shù)個用以固定作業(yè)工具的固定孔39，使滑件33的兩側(cè)均連接有作業(yè)工具，以便使作業(yè)量或加工效率提高為公知機械手臂的兩倍。
綜上所述，可明顯了解到本實用新型實具有下述的優(yōu)點
1．本實用新型之滑道具有以迂回蜿蜒方式設(shè)置的延伸部，使本實用新型可同時具有防止內(nèi)部油污外濺的防污功能以及避免外界塵埃侵入之防塵功能，并使作業(yè)人員之手指無法伸入，故不僅能夠適用于無塵環(huán)境的工作場合，并可降低故障產(chǎn)生且能延長使用壽命，同時亦可保障作業(yè)人員之安全，使能符合各類嚴格的安全規(guī)定。
2．本實用新型承件組合的設(shè)置方式可克服因疲勞變形而造成滑件偏斜翹起的缺點，故得以維持良好之加工精度。
3．由于本行業(yè)均習慣于使用僅具單邊固定座的公知滑件組來連接作業(yè)工具，故其作業(yè)量與加工效率皆局限于固定范圍而難以提高。因此本實用新型率先突破此種本行業(yè)因循已久且根深蒂固的單邊加工方式，使作業(yè)用滑件組的滑件雙邊皆可連接作業(yè)工具，而可同時在同一批工件上進行兩種不同的加工作業(yè)或同時進行同一加工作業(yè)于兩批工件上，此不僅使作業(yè)量與加工效率提高一倍之多，并僅作業(yè)者在加工流程上的調(diào)配更具有彈性，對于其成本費用的降低與產(chǎn)品競爭力的提高作出絕佳的頁獻。
以上所述，僅為本實用新型的較佳具體實例，其并非用以限定本實用新型之可實施范圍，其他未脫離本實用新型所揭示的精神與技術(shù)觀念下所完成的等效改變或修飾，均應仍包含在本實用新型的權(quán)利要求范圍內(nèi)。
權(quán)利要求1．一種機械手臂，其包括至少一個滑件組以及控制單元，其中該滑件組由內(nèi)設(shè)有驅(qū)動機構(gòu)的滑件組本體，借由該驅(qū)動機構(gòu)的驅(qū)動而能夠在該滑件組本體中，沿著該滑件組本體的長度方向上移動自如的滑件，以及設(shè)于該滑件與該滑件組本體之間用以承接該滑件的重量與作用在該滑件上的荷重的承件組合所構(gòu)成，且該滑件上設(shè)有經(jīng)由在該滑件組本體至少一側(cè)邊之長度方向上延伸的至少一個滑道與該滑件相連接而可于該滑件組本體的外表面隨該滑件移動的固定座，該固定座上則可連接有作業(yè)工具或其他滑件組，使該驅(qū)動機構(gòu)在該控制單元的控制下驅(qū)動該滑件于該滑件組本體中移動；其特征在于，該滑件組本體上的滑道的兩長邊中的一邊具有以先向該滑件組本體之內(nèi)側(cè)延伸一特定距離后，再朝該滑道的另一長邊延伸另一特定距離的方式形成的延伸部。
2．如權(quán)利要求1所述的機械手臂，其特征在于，該承件組合包括分別在該滑件組本體內(nèi)底部兩側(cè)以相互垂直方式設(shè)置的成對滑軌，以及分設(shè)在該滑件底部兩側(cè)的相對位置處而可配置于該對滑軌中的成對滑輪組，其中承受有向上作用力的滑軌及滑輪組以與水平方向垂直的方式設(shè)置。
3．一種機械手臂，它包括至少一個滑件組以及控制單元，其中該滑件組由內(nèi)設(shè)有驅(qū)動機構(gòu)的滑件組本體，借由該驅(qū)動機構(gòu)的驅(qū)動而能夠在該滑件組本體中，沿著該滑件組本體的長度方向上移動自如的滑件，以及設(shè)于該滑件與該滑件組本體之間用以承接該滑件的重量與作用在該滑件上的荷重的承件組合所構(gòu)成，且該滑件上設(shè)有經(jīng)由在該滑件組本體至少一側(cè)邊之長度方向上延伸的至少一個滑道與該滑件相連接而可于該滑件組本體的外表面隨該滑件移動的固定座，該固定座上則可連接有作業(yè)工具或其他滑件組，使該驅(qū)動機構(gòu)在該控制單元的控制下驅(qū)動該滑件于該滑件組本體中移動；其特征在于該滑件組本體于兩相對或相鄰側(cè)邊的長度方向上皆延伸有滑道，該滑件具有同時經(jīng)由該滑道向該滑件組本體兩相對或相鄰側(cè)邊伸出的固定座。
4．如權(quán)利要求1或2所述的機械手臂，其特征在于，還包括一用以連接作業(yè)工具的滑件組，其中該滑件組的滑件具有同時經(jīng)由延伸在滑件組本體兩相對或相鄰側(cè)邊的長度方向上的滑道向該滑件組本體兩相對或相鄰側(cè)邊伸出的可用以連接作業(yè)工具的固定座。
專利摘要一種機械手臂,其滑件組本體上設(shè)置具有延伸部的滑道,并使滑件組本體內(nèi)部的成對滑軌以互相垂直的方式配置,同時設(shè)有雙邊皆可固定作業(yè)工具的作業(yè)用滑件組,以使該滑件組本體上的滑道以迂回間接的方式通向該滑件組本體的內(nèi)部,其滑軌的抗變形能力以及機械手臂的整體加工作業(yè)能力均大幅度提高,且還具有作業(yè)安全、防污防塵、延長壽命,以及提高效率的優(yōu)點。
文檔編號B25J9/00GK2341778SQ98248898
公開日1999年10月6日 申請日期1998年12月2日 優(yōu)先權(quán)日1998年12月2日
發(fā)明者王昆川 申請人:和椿事業(yè)股份有限公司