TW202202292A - 可替換式夾爪模組以及抓取元件的替換方法 - Google Patents

Abstract

本發明提供一種可替換式夾爪模組，包括一連接元件、一抓取元件、一第一磁性元件、一第一磁性構件、一第二磁性元件、以及一第二磁性構件。連接元件包括一第一連接表面和一第二連接表面。抓取元件包括一第一接觸表面和一第二接觸表面。第一磁性元件和第二磁性元件設置於連接元件上，且第一磁性構件和第二磁性構件設置於抓取元件上。當抓取元件連接連接元件時，第一連接表面通過第一磁性元件和第一磁性構件之間的磁性吸引力接觸第一接觸表面，且第二連接表面通過第二磁性元件和第二磁性構件之間的磁性吸引力接觸第二接觸表面。

Description

可替換式夾爪模組以及抓取元件的替換方法

本發明係有關於一種夾爪模組，特別是有關於一種可替換抓取元件的夾爪模組。

在電子產品的製程中，機器手臂常常需要使用夾爪來夾取和移動電子零件，而單一電子產品中可能具有許多不同的電子零件，因此可能需要不同樣式的夾爪。再現有可替換夾爪的設備中，為了確實地固定夾爪，需使用較複雜且體積較大的機構設計和電路設計，且無法迅速有效地替換夾爪。因此，如何解決前述各項問題始成一重要之課題。

為了解決上述習知之問題點，本發明提供一種可替換式夾爪模組，包括一連接元件、一抓取元件、一第一磁性元件、一第一磁性構件、一第二磁性元件、以及一第二磁性構件。連接元件包括一第一連接表面和一第二連接表面，且第一連接表面的法向量相異於第二連接表面的法向量。抓取元件可拆卸地連接連接元件，且包括一第一接觸表面和一第二接觸表面。第一磁性元件和第二磁性元件設置於連接元件上，且第一磁性構件和第二磁性構件設置於抓取元件上。當抓取元件連接連接元件時，第一連接表面通過第一磁性元件和第一磁性構件之間的磁性吸引力接觸第一接觸表面，且第二連接表面通過第二磁性元件和第二磁性構件之間的磁性吸引力接觸第二接觸表面。

本發明一些實施例中，前述第一連接表面的法向量大致垂直於該第二連接表面的法向量。

本發明一些實施例中，前述連接元件包括一滑塊，抓取元件包括一導槽。當抓取元件連接該連接元件時，滑塊容置於導槽中，其中第一連接表面形成於滑塊上，第一接觸表面形成於導槽中。第一接觸表面為導槽之一底面，面向導槽之一開口。第一磁性元件設置於滑塊上，且第二磁性元件與滑塊分離。導槽之開口形成一導角。滑塊具有一滑動段和一限位段，滑動段連接限位段，且滑動段的剖面面積小於或等於導槽之剖面面積，限位段的剖面面積大於導槽之剖面面積。

本發明一些實施例中，當抓取元件連接連接元件時，從第一連接表面的法向量觀察，第一磁性構件的中心和第一磁性元件的中心相隔一距離。舉例而言，第一磁性構件的中心與第二連接表面之間的距離大於第一磁性元件與第二連接表面之間的距離。在一些實施例中，連接元件更包括一第三連接表面，連接第一連接表面且大致垂直於第一連接表面，當抓取元件連接連接元件時，第一磁性構件的中心與第三連接表面之間的距離小於第一磁性元件與第三連接表面之間的距離。

本發明一些實施例中，當抓取元件連接連接元件時，從第二連接表面的法向量觀察，第二磁性構件的中心對齊第二磁性元件的中心。

本發明一些實施例中，前述抓取元件包括一抓取面和一傾斜面，傾斜面連接抓取面，且傾斜面和抓取面之間形成一鈍角。

本發明一些實施例中，前述可替換式夾爪模組更包括一第三磁性元件和一第三磁性構件，分別設置於連接元件和抓取元件上。連接元件更包括一第三連接表面，抓取元件更包括一第三接觸表面，且第三連接表面的法向量大致垂直於第一連接表面的法向量和第二連接表面的法向量。當抓取元件連接連接元件時，第三連接表面通過第三磁性元件和第三磁性構件之間的磁性吸引力接觸第三接觸表面。連接元件包括一滑塊，抓取元件包括一導槽，且當抓取元件連接連接元件時，滑塊容置於導槽中，其中第三磁性元件設置於滑塊上。

本發明一些實施例中，可替換式夾爪模組更包括一承載元件，抓取元件可拆卸地連接承載元件。承載元件包括一板體，當抓取元件連接承載元件時，板體和抓取元件係沿著第一連接表面的法向量排列，且從第一連接表面的法向量觀察，板體和抓取元件重疊。當抓取元件同時連接承載元件和連接元件時，從第一連接表面的法向量觀察，板體和連接元件未重疊。

本發明更提供一種可替換式夾爪模組，包括一連接元件、一承載元件、以及一抓取元件。承載元件包括一板體，且抓取元件可拆卸地連接連接元件和承載元件。當抓取元件連接承載元件時，板體和抓取元件係沿著一第一方向排列，且從第一方向觀察，板體和抓取元件重疊。

本發明一些實施例中，當該抓取元件同時連接承載元件和連接元件時，從第一方向觀察，板體和連接元件未重疊。

本發明又提供一種抓取元件的替換方法，包括：提供一連接元件和與連接元件結合之一抓取元件；朝向一承載元件移動連接元件，使抓取元件與承載元件結合，其中承載元件包括一板體，從一第一方向觀察時，板體和抓取元件重疊，且板體和連接元件未重疊；朝向板體沿第一方向移動連接元件，使連接元件和抓取元件分離；提供一另一抓取元件，且另一抓取元件安裝於一另一承載元件上；朝向另一承載元件沿一第二方向移動連接元件，使連接元件和另一抓取元件結合，其中第一方向相反於第二方向；以及沿一第三方向移動連接元件，使另一抓取元件與另一承載元件分離，其中第三方向相異於第一方向。

以下說明本發明之可替換式夾爪模組。然而，可輕易了解本發明提供許多合適的發明概念而可實施於廣泛的各種特定背景。所揭示的特定實施例僅僅用於說明以特定方法使用本發明，並非用以侷限本發明的範圍。

除非另外定義，在此使用的全部用語(包括技術及科學用語)具有與此篇揭露所屬之一般技藝者所通常理解的相同涵義。能理解的是這些用語，例如在通常使用的字典中定義的用語，應被解讀成具有一與相關技術及本發明的背景或上下文一致的意思，而不應以一理想化或過度正式的方式解讀，除非在此特別定義。

第1圖係表示本發明一實施例之可替換式夾爪模組C的示意圖，且第2圖係表示可替換式夾爪模組C的爆炸圖。如第1、2圖所示，前述可替換式夾爪模組C主要包括複數個連接元件100、複數個抓取元件200、至少一第一磁性元件310、至少一第二磁性元件320、至少一第三磁性元件330、至少一第一磁性構件410、至少一第二磁性構件420、至少一第三磁性構件430、以及一承載元件500。

連接元件100可固定於一外部驅動設備(未圖示)上，且抓取元件200可以以可拆卸的方式與連接元件100連接。如此一來，外部驅動設備即可驅動抓取元件200移動，以使抓取元件200接觸並夾取欲抓取的物件(例如各種電子零件，像是晶片、電阻、電容等)。所述外部驅動設備例如可為機械手臂或線性馬達，但並不限定於此。

請參閱第3圖，連接元件100包括一本體110、一滑塊120、以及一連接部130，其中滑塊120和連接部130皆與本體110相連。連接元件100可透過滑塊120連接至抓取元件200，並可透過連接部130連接至外部驅動設備。在本實施例中，連接部130具有一環狀結構，且連接部130和滑塊120分別設置於本體110的相反側。

第一磁性元件310、第二磁性元件320和第三磁性元件330設置於連接元件100上，且分別鄰接連接元件100的第一連接表面101、第二連接表面102和第三連接表面103。舉例而言，第一磁性元件310、第二磁性元件320和第三磁性元件330可為磁鐵。需特別說明的是，第一連接表面101的法向量、第二連接表面102的法向量和第三連接表面103的法向量兩兩相異。舉例而言，第一連接表面101的法向量可大致垂直於第二連接表面102的法向量和第三連接表面103的法向量，且第二連接表面102的法向量可大致垂直於第三連接表面103的法向量。

在本實施例中，第二連接表面102是形成於本體110上，且滑塊120為凸出第二連接表面102的T字型結構。第一連接表面101和第三連接表面103則形成於滑塊120上，且兩者彼此相連。此外，滑塊120更可劃分為一滑動段121和一限位段122，第一連接表面101和第三連接表面103是形成於滑動段121上。在與第一連接表面101平行的XZ平面上，滑動段121的剖面面積小於限位段122的剖面面積。

請參閱第4A圖，抓取元件200具有一第一接觸表面201、一第二接觸表面202、以及一第三接觸表面203，且包括一導槽210。第一接觸表面201和第三接觸表面203位於導槽210內，分別形成導槽210之底面和側面。詳細而言，第一接觸表面201面朝導槽210之開口211，第三接觸表面203連接第一接觸表面201且位於第一接觸表面201和開口211之間。第二接觸表面202位於導槽210外，並形成抓取元件200之一外表面。

第一接觸表面201的法向量、第二接觸表面202的法向量和第三接觸表面203的法向量兩兩相異。於本實施例中，第一接觸表面201的法向量大致垂直於第二接觸表面202的法向量和第三接觸表面203的法向量，且第二接觸表面202的法向量大致垂直於第三接觸表面203的法向量。

第一磁性構件410、第二磁性構件420和第三磁性構件430設置於抓取元件200上，且分別鄰接前述第一接觸表面201、第二接觸表面202和第三接觸表面203。舉例而言，第一磁性構件410、第二磁性構件420和第三磁性構件430可為磁鐵。

在本實施例中，導槽210在其開口211處形成導角212，以利與連接元件100結合，並可避免在結合時因碰撞造成損壞。另外，如第4B圖所示，抓取元件200在底部可形成一定位槽220和一抓取槽230，抓取槽230可具有至少一抓取面231和至少一傾斜面232，且抓取面231和傾斜面232之間可形成一鈍角。當使用者利用抓取元件200抓取物件時，傾斜面232可推動前述物件使物件移動/旋轉至可夾取的方位，待物件位於可夾取方位時，抓取面231即可接觸並抓取物件。

如第5A、5B圖所示，當連接元件100和抓取元件200結合時，連接元件100的滑塊120將容置於抓取元件200的導槽210中，且第一磁性元件310會對應第一磁性構件410，第二磁性元件320會對應第二磁性構件420，第三磁性元件330會對應第三磁性構件430。第一磁性元件310和第一磁性構件410之間的磁性吸引力可使第一連接表面101緊貼並接觸第一接觸表面201，第二磁性元件320和第二磁性構件420之間的磁性吸引力可使第二連接表面102緊貼並接觸第二接觸表面202，且第三磁性元件330和第三磁性構件430之間的磁性吸引力可使第三連接表面103緊貼並接觸第三接觸表面203。

特別的是，如第5A圖所示，當連接元件100和抓取元件200結合時，從第一連接表面101的法向量(Y軸方向)觀察，本實施例中的第一磁性元件310之中心311並未與第一磁性構件410的中心411對齊，兩者之間會相隔一距離。具體而言，第一磁性構件410的中心411與第二連接表面102之間的距離會大於第一磁性元件310與第二連接表面102之間的距離，且第一磁性構件410的中心411與第三連接表面103之間的距離會小於第一磁性元件310與第三連接表面103之間的距離。如此一來，第一磁性元件310和第一磁性構件410之間的磁性吸引力更可提供分力來使第二連接表面102緊貼第二接觸表面202、以及使第三連接表面103緊靠第三接觸表面203。

如第5B圖所示，同樣的，當連接元件100和抓取元件200結合時，從第三連接表面103的法向量(Z軸方向)觀察，本實施例中的第三磁性元件330之中心331也未與第三磁性構件430的中心431對齊，兩者之間會相隔一距離。第三磁性構件430的中心431與第二連接表面102之間的距離會大於第三磁性元件330與第二連接表面102之間的距離，且第三磁性構件430的中心431與第一連接表面101之間的距離會小於第三磁性元件330與第一連接表面101之間的距離。如此一來，第三磁性元件330和第三磁性構件430之間的磁性吸引力更可提供分力來使第一連接表面101緊靠第一接觸表面201、以及使第二連接表面102緊貼第二接觸表面202。第二磁性元件320之中心則與第二磁性構件420的中心對齊。

由於在XZ平面上，導槽210的剖面面積大於或等於滑塊120之滑動段121的剖面面積，且小於限位段122的剖面面積，因此當連接元件100和抓取元件200結合時，滑動段121可容置於導槽210中，而限位段122則可遮蔽導槽210的開口211。

請一併參閱第1、6圖，承載元件500包括一底座510、至少一限位部520、以及一板體530，其中限位部520和板體530連接底座510，且沿著Z軸方向延伸。

當抓取元件200連接承載元件500時，抓取元件200可設置於底座510上，且限位部520可進入抓取元件200的定位槽220中。

板體530的外觀係配合連接元件100和抓取元件200成形。具體而言，當抓取元件200同時與連接元件100和承載元件500時，從Y軸方向觀察，板體530僅會與抓取元件200重疊，而未與連接元件100重疊。換言之，板體530可具有對應連接元件100的缺口531。此外，抓取元件200之導槽210的開口211朝向缺口531，且可自缺口531暴露。

以下說明利用前述可替換式夾爪模組替換抓取元件的方法。請參閱第7A圖，抓取元件200透過連接元件100固定於外部驅動設備上，當使用者欲更換連接元件100上的抓取元件200時，可操作外部驅動設備驅動連接元件100沿-Z軸方向朝向承載元件500移動。承載元件500的限位部520可進入抓取元件200的定位槽220中，且抓取元件200可設置於底座510上，使抓取元件200與承載元件500結合。

其次，如第7B圖所示，外部驅動設備驅動可繼續驅動連接元件100移動，使連接元件100相對於承載元件500沿-Y軸方向(第一方向)移動。由於承載元件500的板體530與抓取元件200重疊，因此抓取元件200會被板體530阻擋，連接元件100將可與抓取元件200分離。

接著，請參閱第7C圖，使用者可提供另一組抓取元件200’於另一承載元件500’上。需特別說明的是，除了抓取元件200’之抓取槽可相同或相異於抓取元件200之抓取槽230外，抓取元件200’的其餘結構皆與抓取元件200相同，且抓取元件200’上亦設有相同第一磁性構件410、第二磁性構件420和第三磁性構件430的第一磁性構件、第二磁性構件和第三磁性構件。承載元件500’的結構亦與承載元件500完全相同。

連接元件100可被驅動而沿著Y軸方向(第二方向)朝向承載元件500’移動，連接元件100的滑塊120可進入抓取元件200’的導槽210’中，進而使連接元件100與抓取元件200’結合。

最後，如第7D圖所示，連接元件100可被驅動而相對於承載元件500’沿著Z軸方向(第三方向)移動，且抓取元件200’可與承載元件500’分離。抓取元件200’已透過連接元件100固定於外部驅動設備上，因此可再次進行夾取作業。

綜上所述，本發明之可替換式夾爪模組可透過連接元件上的磁性元件和抓取元件上的磁性構件，使得抓取元件牢靠地固定於連接元件上。再者，前述可替換式夾爪模組更可透過連接元件相對於承載元件的移動來達到快速更換抓取元件的目的。

雖然本發明的實施例及其優點已揭露如上，但應該瞭解的是，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作更動、替代與潤飾。此外，本發明之保護範圍並未侷限於說明書內所述特定實施例中的製程、機器、製造、物質組成、裝置、方法及步驟，任何所屬技術領域中具有通常知識者可從本發明揭示內容中理解現行或未來所發展出的製程、機器、製造、物質組成、裝置、方法及步驟，只要可以在此處所述實施例中實施大抵相同功能或獲得大抵相同結果皆可根據本發明使用。因此，本發明之保護範圍包括上述製程、機器、製造、物質組成、裝置、方法及步驟。另外，每一申請專利範圍構成個別的實施例，且本發明之保護範圍也包括各個申請專利範圍及實施例的組合。

雖然本發明以前述數個較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明。本發明所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可做些許之更動與潤飾。因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。此外，每個申請專利範圍建構成一獨立的實施例，且各種申請專利範圍及實施例之組合皆介於本發明之範圍內。

100:連接元件 101:第一連接表面 102:第二連接表面 103:第三連接表面 110:本體 120:滑塊 121:滑動段 122:限位段 130:連接部 200、200’:抓取元件 201:第一接觸表面 202:第二接觸表面 203:第三接觸表面 210、210’:導槽 211:開口 212:導角 220:定位槽 230:抓取槽 231:抓取面 232:傾斜面 310:第一磁性元件 311:第一磁性元件的中心 320:第二磁性元件 330:第三磁性元件 331:第三磁性元件的中心 410:第一磁性構件 411:第一磁性構件的中心 420:第二磁性構件 430:第三磁性構件 431:第三磁性構件的中心 500、500’:承載元件 510:底座 520:限位部 530:板體 531:缺口 C:可替換式夾爪模組

第1圖係表示本發明一實施例之可替換式夾爪模組的示意圖。 第2圖係表示本發明一實施例之可替換式夾爪模組的爆炸圖。 第3圖係表示本發明一實施例中之連接元件、第一磁性元件、第二磁性元件和第三磁性元件的示意圖。 第4A圖係表示本發明一實施例中之抓取元件、第一磁性構件、第二磁性構件和第三磁性構件的側視圖。 第4B圖係表示本發明一實施例中之抓取元件的仰視圖。 第5A圖係表示本發明一實施例中，連接元件和抓取元件結合後的示意圖。 第5B圖係表示本發明一實施例中，連接元件和抓取元件結合後的剖視圖。 第6圖係表示本發明一實施例中之承載元件的示意圖。 第7A圖係表示本發明一實施例中，連接元件和抓取元件朝向承載元件移動的示意圖。 第7B圖係表示本發明一實施例中，連接元件和抓取元件分離的示意圖。 第7C圖係表示本發明一實施例中，連接元件與另一抓取元件結合的示意圖。 第7D圖係表示本發明一實施例中，連接元件與另一抓取元件朝向遠離另一承載元件之方向移動的示意圖。

100:連接元件

200:抓取元件

202:第二接觸表面

210:導槽

211:開口

310:第一磁性元件

320:第二磁性元件

330:第三磁性元件

410:第一磁性構件

420:第二磁性構件

430:第三磁性構件

500:承載元件

Claims (20)

1. 一種可替換式夾爪模組，包括： 一連接元件，包括一第一連接表面和一第二連接表面，且該第一連接表面的法向量相異於該第二連接表面的法向量； 一抓取元件，可拆卸地連接該連接元件，且包括一第一接觸表面和一第二接觸表面； 一第一磁性元件，設置於該連接元件上； 一第一磁性構件，設置於該抓取元件上； 一第二磁性元件，設置於該連接元件上；以及 一第二磁性構件，設置於該抓取元件上，其中當該抓取元件連接該連接元件時，該第一連接表面通過該第一磁性元件和該第一磁性構件之間的磁性吸引力接觸該第一接觸表面，且該第二連接表面通過該第二磁性元件和該第二磁性構件之間的磁性吸引力接觸該第二接觸表面。
2. 如請求項1之可替換式夾爪模組，其中該第一連接表面的法向量大致垂直於該第二連接表面的法向量。
3. 如請求項1之可替換式夾爪模組，其中該連接元件包括一滑塊，該抓取元件包括一導槽，且當該抓取元件連接該連接元件時，該滑塊容置於該導槽中，其中該第一連接表面形成於該滑塊上，該第一接觸表面形成於該導槽中。
4. 如請求項3之可替換式夾爪模組，其中該第一接觸表面為該導槽之一底面，面向該導槽之一開口。
5. 如請求項3之可替換式夾爪模組，其中該第一磁性元件設置於該滑塊上，且該第二磁性元件與該滑塊分離。
6. 如請求項3之可替換式夾爪模組，其中該導槽之一開口形成一導角。
7. 如請求項3之可替換式夾爪模組，其中該滑塊具有一滑動段和一限位段，該滑動段連接該限位段，且該滑動段的剖面面積小於或等於該導槽之剖面面積，該限位段的剖面面積大於該導槽之剖面面積。
8. 如請求項1之可替換式夾爪模組，其中當該抓取元件連接該連接元件時，從該第一連接表面的法向量觀察，該第一磁性構件的中心和該第一磁性元件的中心相隔一距離。
9. 如請求項8之可替換式夾爪模組，其中當該抓取元件連接該連接元件時，該第一磁性構件的中心與該第二連接表面之間的距離大於該第一磁性元件與該第二連接表面之間的距離。
10. 如請求項8之可替換式夾爪模組，其中該連接元件更包括一第三連接表面，連接該第一連接表面且大致垂直於該第一連接表面，其中當該抓取元件連接該連接元件時，該第一磁性構件的中心與該第三連接表面之間的距離小於該第一磁性元件與該第三連接表面之間的距離。
11. 如請求項1之可替換式夾爪模組，其中當該抓取元件連接該連接元件時，從該第二連接表面的法向量觀察，該第二磁性構件的中心對齊該第二磁性元件的中心。
12. 如請求項1之可替換式夾爪模組，其中該抓取元件包括一抓取面和一傾斜面，該傾斜面連接該抓取面，且該傾斜面和該抓取面之間形成一鈍角。
13. 如請求項1之可替換式夾爪模組，其中該可替換式夾爪模組更包括： 一第三磁性元件，設置於該連接元件上；以及 一第三磁性構件，設置於該抓取元件上，其中該連接元件更包括一第三連接表面，該抓取元件更包括一第三接觸表面，且該第三連接表面的法向量大致垂直於該第一連接表面的法向量和該第二連接表面的法向量，其中當該抓取元件連接該連接元件時，該第三連接表面通過該第三磁性元件和該第三磁性構件之間的磁性吸引力接觸該第三接觸表面。
14. 如請求項13之可替換式夾爪模組，其中該連接元件包括一滑塊，該抓取元件包括一導槽，且當該抓取元件連接該連接元件時，該滑塊容置於該導槽中，其中該第三磁性元件設置於該滑塊上。
15. 如請求項1之可替換式夾爪模組，其中該可替換式夾爪模組更包括一承載元件，該抓取元件可拆卸地連接該承載元件。
16. 如請求項15之可替換式夾爪模組，其中該承載元件包括一板體，當該抓取元件連接該承載元件時，該板體和該抓取元件係沿著該第一連接表面的法向量排列，且從該第一連接表面的法向量觀察，該板體和該抓取元件重疊。
17. 如請求項16之可替換式夾爪模組，其中當該抓取元件同時連接該承載元件和該連接元件時，從該第一連接表面的法向量觀察，該板體和該連接元件未重疊。
18. 一種可替換式夾爪模組，包括： 一連接元件； 一承載元件，包括一板體；以及 一抓取元件，可拆卸地連接該連接元件和該承載元件，其中當該抓取元件連接該承載元件時，該板體和該抓取元件係沿著一第一方向排列，且從該第一方向觀察，該板體和該抓取元件重疊。
19. 如請求項18之可替換式夾爪模組，其中當該抓取元件同時連接該承載元件和該連接元件時，從該第一方向觀察，該板體和該連接元件未重疊。
20. 一種抓取元件的替換方法，包括： 提供一連接元件和與該連接元件結合之一抓取元件； 朝向一承載元件移動該連接元件，使該抓取元件與該承載元件結合，其中該承載元件包括一板體，從一第一方向觀察時，該板體和該抓取元件重疊，且該板體和該連接元件未重疊； 朝向該板體沿該第一方向移動該連接元件，使該連接元件和該抓取元件分離； 提供一另一抓取元件，且該另一抓取元件安裝於一另一承載元件上； 朝向該另一承載元件沿一第二方向移動該連接元件，使該連接元件和該另一抓取元件結合，其中該第一方向相反於該第二方向；以及 沿一第三方向移動該連接元件，使該另一抓取元件與該另一承載元件分離，其中該第三方向相異於該第一方向。

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