CN110076805A - 具辨识对位功能之夹爪结构总成 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种具辨识对位功能之夹爪结构总成，包括一供装设于一机械手臂上的传动装置、一装设于传动装置上的摄像镜头组以及一连设于传动装置之夹爪，其中传动装置选择性地将夹爪移动至一夹物/置物位置以及一寻迹位置。当夹爪位于夹物/置物位置时，摄像镜头组之摄像轴线同轴对应于夹爪之夹物/置物轴线；而当夹爪被移动至寻迹位置时，夹爪位于镜头视野之外，因此通过摄像镜头组所撷取之影像，除可精准判断所欲夹取工件之位置外，更可于夹物后精准判断工件的安装位置，提高夹爪夹物与置物动作的精确度。

Description

具辨识对位功能之夹爪结构总成

技术领域

本发明涉及一种夹爪结构；特别是指一种具辨识对位功能之夹爪结构总成。

背景技术

夹爪结构在自动化组立的机构中，一直都占有举足轻重的地位，其主要功能于夹取工件后，再配合机械手臂将所夹取的工件放置或组装于默认的位置。为了提高夹取、放置或安装工件之准确性，以及方便监视制程，便有相关业者在夹爪上安装摄像镜头组；又为了避免夹爪在夹取工件后，工件会遮断摄像镜头组之摄像轴线，影响后续的置放或安装工件的对位功能，摄像镜头组通常会装设于夹爪基座的侧边，再斜向摄像轴线与夹爪之移动轴线取得一交点作为安装或放置工件之基准点。

此种作业模式误差较大，因此，目前大部分业者都是采用offset偏移量的方式来加以设定。摄像镜头同样装设于夹爪基座之侧边，再令摄像镜头的摄像轴线平行于夹爪的夹物/置物轴线，由于摄像镜头的摄像轴线与夹爪的夹物/置物轴线恒定不变，因此当摄像镜头确认夹物/置物点后，即令机械手臂依摄像轴线与夹爪的夹物/置物轴线间的距离提供一定的偏移量，来达到精准夹物或置物之动作。当牵涉到机械手臂执行旋转的动作后，必须要牵涉到旋转角度的计算，才能确认圆心(夹物/置物轴线的正投影点)，因此这样的操作模式同样必须安装一运算单元，才能使夹爪结构精准运作。

习知结构于实际应用经验中发现仍旧存在下述问题与缺弊：由于摄像轴线与夹爪之移动轴线之交点位置固定，因此，每当工件安装基准面之高度有改变时，就必须利用三角函数的关系，重新计算并设定摄像轴线与夹爪移动轴线间的夹角关系，因此每一次设定仅能针对单一的移动模式操作，因此容存在有改善的空间。再者，若安装的位置为深孔时，会造成安装基准面的误差，将会影响工件安装的准确性且运算偏移量也是问题，除了增加运算单元的成本，运算时间也可能造成无谓的时间浪费。

发明内容

本发明在于提供一种具辨识对位功能之夹爪结构总成。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种具辨识对位功能之夹爪结构总成，包括一供装设于一机械手臂上的传动装置、一装设于传动装置上之摄像镜头组以及一连设于传动装置的夹爪，其中传动装置选择性地将夹爪移动至一夹物/置物位置以及一寻迹位置。

藉此创新独特设计，使本发明对照先前技术而言，在寻迹对位的过程中，利用传动装置移开遮蔽摄像镜头组摄像轴线之夹爪，并利用夹爪位于夹物/置物位置时，通过摄像镜头组所撷取之影像，令摄像镜头组之摄像轴线同轴对应于夹爪之夹物/置物轴线之结构特性，达到精准轴向对位于工件以及工件欲安装之位置，提高夹爪夹物与置物动作之精确度之实用进步性与较佳产业经济(利用)效益。

附图说明

图1为本发明夹爪位于夹物/置物位置之立体外观图。

图2为本发明的立体分解图。

图3为本发明夹爪位于夹物/置物位置之前视图。

图4为本发明夹爪位于寻迹位置之前视图。

图5为本发明镜头寻迹对位工件之示意图。

图6～8为本发明夹爪夹取工件之动作示意图。

图9为本发明夹爪夹物后移动至寻迹位置之动作示意图。

图10为本发明寻迹对位工件指定位置之示意图。

图11～13为本发明夹爪将工件于精准将工件安置于指定位置之动作示意图。

图14为本发明于安置工件后复位成循迹位置之动作示意图。

具体实施方式

请参阅图1、2、3、4所示，本发明具辨识对位功能之夹爪结构总成包括一供装设于一机械手臂(图中未示)上的传动装置10、一装设于传动装置10上的摄像镜头组20以及一连设于传动装置10的夹爪30，其中传动装置10选择性地将夹爪30移动至一夹物/置物位置以及一寻迹位置；当夹爪30位于夹物/置物位置时，摄像镜头组20的摄像轴线200同轴对应于夹爪30的夹物/置物轴线；而当夹爪30被移动至寻迹位置时，夹爪30位于镜头20视野之外，因此通过摄像镜头组20所撷取之影像，除可精准判断并同轴对应于所欲夹取工件40之位置外，更可于夹物后精准判断同轴对应于工件的安置(装)位置，提高夹爪30夹物与置物动作的精确度。

传动装置10包括一供固设于机械手臂上的座体11，一贯穿座体11并相对于座体11做往复式旋转的旋动轴12；旋转轴12的外表面设置有一齿轮121。至少一容置于座体11中并啮合于齿轮121的齿条13，齿条13相对于座体11做轴向往复式移动，藉以带动旋动轴12相对于座体11做往复式旋转。旋动轴12的两端分别固接有一摆臂14。本发明之较佳实施例中，齿条13的数量设为两个，两齿条13同步反向移动。

摄像镜头组20装设于座体11上；一装设于座体11的护框21，护框21中形成有一容槽22，容槽22的底面形成有一穿孔23，其中摄像镜头组20容置于容槽22中，且摄像镜头组20的自由端部同轴对应于穿孔23，本发明之较佳实施例中，摄像镜头组20的自由端部延伸贯穿穿孔23。

夹爪30包括一装设于两摆臂14自由端部的安装座31，安装座31上滑设有复数夹持件32，其中每一夹持件32自由端部径向对应于摄像镜头组20摄像轴线200的距离相等，请进一步参阅如图8、13所示，复数夹持件32的自由端部同步相对于摄像镜头组20之摄像轴线200作径向往复式移动，而达到夹持工件40或释放工件40之目的。

此外，本发明之较佳实施例中，传动装置10的座体11上进一步装设有至少一第一限动停止结构15以及至少一第二限动停止结构16。请参阅如图1所示，当夹爪30位于夹物/置物位置时，其中一摆臂14压抵于至少一第二限动停止结构16上；又如图4所示，当夹爪30位于寻迹位置时，夹爪30之安装座31压抵于第一限动停止结构15上。藉此可于本发明移动前以及夹物或置物前，进一步确保夹爪30位于正确的位置，避免产生误动作的状况。本创作之较佳实例中，至少一第一限动停止结构15以及至少一第二限动停止结构16分别为至少一传感器，并分别供电性连接至一控制单元(图中未示)。

通过上述结构组成设计，兹就本发明之使用作动情形说明如下：请参阅如图4所示，当本发明位于起始状态时，夹爪30位于寻迹位置，以图4中所示方向观之，夹爪30呈水平状态，并压抵于至少一第一限动停止结构15；当然，夹爪30于夹物前，因摄像镜头组20之摄像轴线200尚未被工件40所遮蔽，因此本发明之起始状态时，夹爪30亦可如图3所示之方向成垂直状态；当装设有本发明之工作母机(图中未示，后简称工作母机)透过至少一第一限动停止结构15确认夹爪30已至寻迹位置后，即令机械手臂连同传动装置10与摄像镜头组20移动夹爪30进入寻迹模式，并沿一平面水平移动传动装置10与夹爪30；请参阅如图5所示，当欲夹取之工件40进入摄像镜头组20的视野之后，工作母机即利用摄像镜头组20所传输之影像透过机械手臂的移动，令镜头20与待夹取之工件40同轴对应；当镜头20与待夹取之工件40确实同轴对应后，机械手臂即暂停所有的水平移动，如图6所示，并利用传动装置10中所滑设的齿条13配合齿轮121旋动旋动轴12，再透过摆臂14将夹爪30移动至夹物/置物位置，请进一步参阅如图1所示，此时摆臂14顶抵至少一第二限动停止结构16，当工作母机透过至少一第二限动停止结构16确认夹爪30已至夹物/置物位置后，请参阅如图7、8所示，工作母机及令其机械手臂沿着摄像镜头组20之摄像轴线200朝工件40移动夹爪30，再操作夹持件32同步向内径向移动而达夹持工件40之目的。请参阅如图9所示，待夹持件32稳固夹持工件40后，传动装置10随即将摄像镜头组20连同夹爪30回复置寻迹位置，如前述图2所述之状态，同时工作母机即令机械手臂连同传动装置10与摄像镜头组20移动夹爪30再次进入寻迹模式，并沿一平面水平移动传动装置10与夹爪30，寻找工件40之安装位置50，如图10所示，安装位置50为一凹孔。请参阅如图10所示，当安装位置50进入摄像镜头组20的视野之后，工作母机即利用摄像镜头组20所传输之影像透过机械手臂的移动，令镜头20与安装位置同轴对应；当镜头20与安装位置50确实同轴对应后，机械手臂即暂停所有的水平移动，如图11所示，并利用传动装置10中所滑设的齿条13配合齿轮121旋动旋动轴12，再透过摆臂14将夹爪30移动至夹物/置物位置，请进一步参阅如图1所示，此时摆臂14顶抵至少一第二限动停止结构16，当工作母机透过至少一第二限动停止结构16确认夹爪30已至夹物/置物位置后，请参阅如图12、13所示，工作母机及令其机械手臂沿着摄像镜头组20之摄像轴线200朝工件40移动夹爪30，待工件40精准地安装于安装位置50后，再操作夹持件32同步向外径向移动而达释放工件40之目的，即完成工件40夹取、移动以及安装之动作程序，请参阅如图13所示，当夹爪30释放工件40并向上复位后，传动装置10旋即将摄像镜头组20连同夹爪30回复置寻迹位置，以利下一次的夹取、移动以及安装工件40的动作程序。

前述较佳实施例中，安装位置50为一浅凹孔，由于本发明中，摄像镜头组之摄像轴线同轴对应于夹爪30之夹物/置物轴线，因此即使安装位置50与工件40分别改变成深孔与轴杆，本创作依然可将工件40精确地同轴对应于安装位置50，不会受安装位置40与工件50之结构型态而降低组装准确度。

综上所陈，本发明之对位方式完全利用摄像镜头组20之摄像轴线200同轴对应于夹爪30夹物/置物轴线的结构特性，因此完全不需要运算偏移量或三角函数之运算单元，在结构组装上可免除安装运算单元降低成本，而在实际的操作中，因不需花费时间计算移动的偏移量，故可降低整个操作流程所需的时间，提高产能。

本发明之优点：

本发明「具辨识对位功能之夹爪结构总成」主要通过所述传动装置、摄像镜头组与夹爪等创新独特结构形态与技术特征，使本发明对照[背景技术]所提结构而言，可于寻迹对位的过程中，利用传动装置移开遮蔽摄像镜头组摄像轴线之夹爪，并利用夹爪位于夹物/置物位置时，通过摄像镜头组所撷取之影像，令摄像镜头组之摄像轴线同轴对应于夹爪之夹物/置物轴线之结构特性，进而达到精准轴向对位于工件以及工件欲安装之位置，提高夹爪夹物与置物动作之精确度之实用进步性外，同时可扣除运算单元的成本并缩减运算偏移量的计算时间。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明公开的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (7)

1.一种具辨识对位功能之夹爪结构总成，其特征在于包括：一供装设于一机械手臂上的传动装置、一装设于传动装置上的摄像镜头组以及一连设于传动装置的夹爪，其中传动装置选择性地将夹爪移动至一夹物/置物位置以及一寻迹位置；而于夹物后寻迹对位的过程中，利用传动装置移开遮蔽摄像镜头组摄像轴线的夹爪，通过摄像镜头组所撷取的影像，利用摄像镜头组的摄像轴线同轴对应于夹爪之夹物/置物轴线之结构特性，进而达到精准轴向对位于工件以及工件欲安装的位置，提高夹爪放置/安装工件动作的精确度。

2.根据权利要求1所述的具辨识对位功能之夹爪结构总成，其特征在于传动装置包括一供固设于机械手臂上的座体以及一贯穿座体的旋转轴；旋转轴相对于座体做往复式旋转，且旋动轴的两端分别固接有一摆臂。

3.根据权利要求2所述的具辨识对位功能之夹爪结构总成，其特征在于旋转轴的外表面设置有一齿轮；至少一容置于座体中并啮合于齿轮的齿条，齿条相对于座体做轴向往复式移动，藉以带动旋动轴相对于座体做往复式旋转。

4.根据权利要求1、2或3所述的具辨识对位功能之夹爪结构总成，其特征在于传动装置的座体上进一步装设有至少一第一限动停止结构以及至少一第二限动停止结构；当夹爪位于夹物/置物位置时，其中一摆臂压抵于至少一第二限动停止结构上；当夹爪位于寻迹位置时，夹爪之安装座压抵于第一限动停止结构上。

5.根据权利要求4所述的具辨识对位功能之夹爪结构总成，其特征在于至少一第一限动停止结构以及至少一第二限动停止结构分别为至少一传感器，并分别供电性连接至之控制单元。

6.根据权利要求2或3所述的具辨识对位功能之夹爪结构总成，其特征在于摄像镜头组装设于座体上；摄像镜头组包括一装设于座体的护框，护框中形成有一容槽，容槽的底面形成有一穿孔，其中摄像镜头组容置于容槽中，且摄像镜头组的自由端部同轴对应于穿孔。

7.根据权利要求4所述的具辨识对位功能之夹爪结构总成，其特征在于摄像镜头组装设于座体上；一装设于座体的护框，护框中形成有一容槽，容槽的底面形成有一穿孔，其中摄像镜头组容置于容槽中，且摄像镜头组的自由端部同轴对应于穿孔。