TWI608913B - Guide groove gripper device - Google Patents

Description

導槽式夾爪裝置

本發明是有關於一種自動化加工設備，特別是指一種導槽式夾爪裝置。

一般粉末冶金產業的應用，是透過機械手臂對粉末冶金成型機或整型機進行出料或入料的操作作業，但是因為成型機和整型機出、入料區上下空間狹窄，尤其是成型機出料有180˚翻轉需求，亦即，利用機械手臂將成型機或整型機出料位置的工件搬移至一料盤，現有料盤很多為籠型邊框的設計，出料需縝密擺列在料盤內。

由於擺盤常使用籠型的設計，並且機械手臂要在狹窄空間夾取物件並進行翻轉放入籠型擺盤中，無法一次完成。必須先夾取至一定位後，再使用另一長型夾爪(gripper)放入籠型擺盤內。

現有一種夾持器(中國專利CN1843713A)，包含一機械本體、一安裝於該機械本體的驅動機構、一受該驅動機構帶動的傳動機構及一驅動裝置。該機械本體具有指座、左右滑動組件、左右手指組件。機械本體由電機提供動力，經過齒輪減速後帶動絲杠轉動，從而帶動左右手指組件平向移動，最後轉化為夾持器的夾持開合運動，實現了夾持物體的運動。這種夾持器，雖然利用左右手指組件的結構特徵，具有仿人兩手指結構，且爪部末端具凹槽特徵，其夾持靈活，器件部局合理，但是缺點在手臂於狹窄空間運作時，容易因為翻轉置放工件時產生碰撞，進而損壞工件或機台。

另一種夾取機構(美國專利US8757691)，包含一對支撐結構、一第一、二爪部、一擺動機構、一驅動軸、一旋轉馬達、一旋轉傳動機構、第一被驅動軸、第二被驅動軸。該第一、二爪部藉由旋轉傳動機構、第一被驅動軸、第二被驅動軸帶動來改變擺動方向及形成開合運動，以此來抓取螺栓。這種夾取機構的第一、二爪部組件結構雖然可達到靈活運動，並具導槽特徵，但是缺點依然在手臂於狹窄空間運作時，容易因翻轉置放工件時產生碰撞，進而損壞工件或機台，且機構組成複雜，成本過高。

又一種夾持機構(中國專利CN101637909A)，包括殼體、油缸、夾持塊，啟動油缸可使該等夾持塊作夾持及釋放的動作。但是在擺放的同時也會有撞到其他已放置完成的工件的問題。

因此，現有夾持機構並無法適用於現有產業的需求。

因此，本發明之目的，即在提供一種可在狹窄空間中擺放工件且可縝密擺放工件的導槽式夾爪裝置。

於是，本發明導槽式夾爪裝置，適用於一機械手臂，且用於夾取一工件，該機械手臂包括一固定端、一可相對於該固定端產生三維運動的工作端及一安裝於該工作端的轉動件，該轉動件沿一中心線延伸，並具有一可以該中心線為轉動中心且相對於該工作端轉動的轉動部，該導槽式夾爪裝置包含一指座、一驅動單元、一對滑動件及一對手指單元。該指座安裝於該轉動部且可相對於該工作端產生轉動，該驅動單元安裝於該指座，該等滑動件安裝於該指座，且受該驅動單元驅動可沿一垂直於該中心線的軸線產生相對趨近或相對遠離，該等手指單元分別安裝於該等滑動件且位於該指座外部，並各自地具有一連接於所對應的滑動件的連接桿及一與該連接桿相交的夾爪，該等夾爪各自地沿一相交於該等連接桿的長軸向延伸，並各自地具有一沿該長軸向延伸的側面、一相交連接於該側面其中一側的第一端面、一與該第一端面相反設置且相交連接於該側面另一側的第二端面及一由該側面凹設且分別連通該第一、二端面的夾槽，該等夾爪的側面彼此相對，該等夾槽呈階級孔狀，並各自地具有一中段、一沿該長軸向銜接於該中段與該第一端面之間且相對於該中段呈縮小狀的第一側段、一位於該中段與該第一側段之間的第一肩部、一沿該長軸向銜接於該中段與該第二端面之間且相對於該中段呈縮小狀的第二側段，及一位於該中段與該第二側段之間的第二肩部，該等滑動件相對趨近時，該工件可被該等夾爪夾持且可滑動地限位於該等第一、二肩部之間。

本發明之功效在於：利用該等手指單元的結構，可達成夾持工件，且翻面後可直接將工件縝密擺放於籠型擺盤內部，不但可克服現有技術問題且可提昇擺放效率。

在本發明被詳細描述之前，應當注意在以下的說明內容中，類似的元件是以相同的編號來表示。

參閱圖1及圖6，本發明導槽式夾爪裝置100之一第一實施例，適用於一機械手臂200，且可自一加工機械1(成型機或整型機)夾取一工件300，並將該工件300擺放至一籠型擺盤400中，該機械手臂200包括一旋轉座210及一樞接於該旋轉座210的關節肘單元220，該旋轉座210具有一固定端230，該關節肘單元220具有一相反於該固定端230且可相對於該固定端230產生三維運動的工作端240及一安裝於該工作端240的轉動件250，該轉動件250沿一中心線L1延伸，並具有一可以該中心線L1為轉動中心且相對於該工作端240轉動的轉動部260。該工件300呈階級桿狀，並具有一主體部310、一連接於該主體部310一端且相對於該主體部310呈縮徑狀的第一桿部320及一連接於該主體部310另一端且相對於該主體部310呈縮徑狀的第二桿部330，本實施例的主體部310呈齒輪狀，該第一桿部320與該第二桿部330呈不等徑的圓柱狀。

配合參圖2至圖4，該導槽式夾爪裝置100包含一指座10、一驅動單元20、一對滑動件30及一對手指單元40。

該指座10安裝於該轉動部260且可以該中心線L為轉動中心相對於該工作端240產生轉動。

該驅動單元20安裝於該指座10，並包括一軸設於該指座10內部且沿一軸線L2的導螺桿21及一可驅動該導螺桿21轉動的馬達傳動組22，該導螺桿21設有一正、反螺紋段(圖未示)。

該等滑動件30安裝於該指座10且分別螺合於該導螺桿21的正、反螺紋段，該等滑動件30受該導螺桿21的驅動，可沿該軸線L2產生相對趨近或相對遠離。

該等手指單元40分別安裝於該等滑動件30且位於該指座10外部，並各自地具有一垂直相交於該軸線L2且連接於所對應的滑動件30的連接桿41及一與該連接桿41垂直相交的夾爪42。該等連接桿41各具有一垂直於該軸線L2的第一側緣411、一平行且相反於該第一側緣411的第二側緣412。該等夾爪42各自地沿一相交於該等連接桿41的長軸向X延伸，並各自地具有一沿該長軸向X延伸的側面421、一相交連接於該側面421其中一側的第一端面422、一與該第一端面422相反設置且相交連接於該側面421另一側的第二端面423及一由該側面421凹設且分別連通該第一、二端面422、423的夾槽424，該等夾爪42的側面421彼此相對，該等夾槽424呈階級孔狀，並各自地具有一中段425、一沿該長軸向X銜接於該中段425與該第一端面422之間且相對於該中段425呈縮小狀的第一側段426、一位於該中段425與該第一側段426之間的第一肩部427、一沿該長軸向X銜接於該中段425與該第二端面423之間且相對於該中段425呈縮小狀的第二側段428、一位於該中段425與該第二側段428之間的第二肩部429。如圖5所示，本實施例該等夾槽424垂直於該長軸向X的截面呈圓弧形，但也可呈U形、V形或其他任意形狀的截面(圖未示)。

再如圖1、圖4及圖6所示，當本發明的導槽式夾爪裝置100安裝於該機械手臂200的轉動部260，且該機械手臂200被啟動時，即可依程式設定並帶動該夾爪裝置100進行預定的操作動作。

且如圖6所示，顯示該夾爪裝置100自該加工機械1上夾取該工件300，此時，啟動該驅動單元20且帶動該導螺桿21轉動時，就可驅動該等滑動件30沿該軸線L2產生相對趨近，並順利夾取該工件300，且該工件300的主體部310可滑動地套設於該等夾槽424的中段425，第一桿部320則對應於該等第一側段426，且利用該主體部310抵止於該第一肩部427，可使該工件300被限位於該等夾槽424中。

再如圖7所示且配合參圖1，該工件300被該等夾爪42夾持後，依程式設定，該指座10受該轉動件250驅動可以中心線L1為轉動中心產生翻轉180度，該工件300的主體部310可在該等夾槽424的中段425產生滑動，當翻轉動作完成時，該第二桿部330可伸設於該等第二側段428中，該主體部310抵止於該第二肩部429，該工件300仍被限位於該等夾槽424中。

再如圖8所示，該機械手臂200依程式設定帶動該夾爪裝置100整體朝該籠型擺盤400移動，且使該等夾爪42的第二端面423朝向該籠型擺盤400底部，且使該工件300的第二桿部330抵放於該籠型擺盤400底部。

又如圖9與圖10所示，再啟動該驅動單元20且帶動該導螺桿21轉動時，就可驅動該等滑動件30沿該軸線L2產生相對遠離，該等夾爪42釋放該工件300，即可使得該工件300順利擺設於該籠型擺盤400的預定位置。

因此，本發明導槽式夾爪裝置100，利用該等手指單元40的形狀與結構特徵，亦即，利用連接於所對應的滑動件30的連接桿41、與該連接桿41垂直相交的夾爪42的互相配合，以及利用該等夾槽424的設置，在該等夾爪42相對趨近時，可以夾取該工件300，該夾爪裝置100進行180度翻轉時，工件300可以利用自重而沿著該等夾槽424下滑，當該機械手臂200帶動該夾爪裝置100到達定位後，該等夾爪42相對遠離，該工件300即可被釋放且放置定位。所以利用該夾爪裝置100可順利自該加工機械1夾取該工件300，且可經翻轉而縝密擺放至操作空間有限的籠型擺盤400中。藉此，除了可避免翻轉置放工件時產生碰撞，進而損壞工件或機台外，更可維持快速取放的效率。

再如圖11所示，本發明導槽式夾爪裝置100’之一第二實施例，包含一指座10、一驅動單元(圖11中未示)、一對滑動件30’及一對手指單元40’。且與第一實施例的差異處在於：該等手指單元40’各具有一連接桿41’及一與該連接桿41’ 相交呈T型的夾爪42’， 該等連接桿41’各具有一第一側緣411’及一平行且相反於該第一側緣411’的第二側緣412’，該等夾爪42’也各自地具有一側面421’、一第一端面422’、一第二端面423’及一夾槽424’。且該等連接桿41’分別介於該等第一端面422’與該等第二端面423’之間，該等第一端面422’與該等第一側緣411’的距離實質相等於該等第二端面423’與該等第二側緣412’的距離。

本發明第二實施例利用該等連接桿41’與該等夾爪42’相交呈T型的作用，可使得該夾爪裝置100’ 的手指單元40’可自操作空間有限的加工機械中夾取工件，以及將工件縝密擺放至操作空間有限的籠型擺盤中。

又如圖12所示，本發明導槽式夾爪裝置100”之一第三實施例，與該第一實施例的差異處在於：該等手指單元40”的該等連接桿41”與所對應的夾爪42”相交呈一夾角θ，該夾角θ大於90度且小於180度，本實施例的夾角θ為123度。利用該夾爪裝置100”的手指單元40”也可達到與第一實施例相同的目的及功效。

惟以上所述者，僅為本發明之實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，凡是依本發明申請專利範圍及專利說明書內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。

100‧‧‧夾爪裝置
10‧‧‧指座
20‧‧‧驅動單元
L2‧‧‧軸線
21‧‧‧導螺桿
22‧‧‧馬達傳動組
30‧‧‧滑動件
40‧‧‧手指單元
41‧‧‧連接桿
411·‧‧‧第一側緣
412‧‧‧第二側緣
42‧‧‧夾爪
X‧‧‧長軸向
421‧‧‧側面
422‧‧‧第一端面
423‧‧‧第二端面
424‧‧‧夾槽
425‧‧‧中段
426‧‧‧第一側段
427‧‧‧第一肩部
428‧‧‧第二側段
429‧‧‧第二肩部
200‧‧‧機械手臂
210‧‧‧旋轉座
220‧‧‧關節肘單元
230‧‧‧固定端
240‧‧‧工作端
250‧‧‧轉動件
L1‧‧‧中心線
260‧‧‧轉動部
300‧‧‧工件
310‧‧‧主體部
320‧‧‧第一桿部
330‧‧‧第二桿部
400‧‧‧籠型擺盤
100’‧‧‧夾爪裝置
40’‧‧‧手指單元
41’‧‧‧連接桿
411’‧‧‧第一側緣
412’‧‧‧第二側緣
42’‧‧‧夾爪
421’‧‧‧側面
422’‧‧‧第一端面
423’‧‧‧第二端面
424’‧‧‧夾槽
100”‧‧‧夾爪裝置
40”‧‧‧手指單元
41”‧‧‧連接桿
42”‧‧‧夾爪
θ‧‧‧夾角

本發明之其他的特徵及功效，將於參照圖式的實施方式中清楚地呈現，其中： 圖1是本發明導槽式夾爪裝置一第一實施例的一安裝立體示意圖； 圖2是該第一實施例的一立體組合圖； 圖3是該第一實施例之一對手指單元的立體分解示意圖； 圖4是該第一實施例之一不完整的剖視示意圖； 圖5是沿圖4中之線Ⅴ-Ⅴ的一剖面圖； 圖6是該第一實施例之一操作示意圖，說明一對手指單元夾取一工件； 圖7是該第一實施例之另一操作示意圖，說明該導槽式夾爪裝置整體以一中心線為轉動中心產生翻轉； 圖8是該第一實施例之又一操作示意圖，說明該等手指單元將該工件夾入一籠型擺盤內部； 圖9是該第一實施例之再一操作示意圖，說明該等手指單元相對遠離且釋放該工件； 圖10是圖9的一平面示意圖； 圖11是本發明導槽式夾爪裝置一第二實施例的一立體組合圖；及 圖12是本發明導槽式夾爪裝置一第三實施例的一立體組合圖。

100‧‧‧夾爪裝置

421‧‧‧側面

10‧‧‧指座

422‧‧‧第一端面

30‧‧‧滑動件

423‧‧‧第二端面

40‧‧‧手指單元

424‧‧‧夾槽

41‧‧‧連接桿

425‧‧‧中段

411‧‧‧第一側緣

426‧‧‧第一側段

412‧‧‧第二側緣

427‧‧‧第一肩部

42‧‧‧夾爪

428‧‧‧第二側段

X‧‧‧長軸向

429‧‧‧第二肩部

Claims (7)

1. 一種導槽式夾爪裝置，適用於一機械手臂，且用於夾取一工件，該機械手臂包括一固定端、一可相對於該固定端產生三維運動的工作端及一安裝於該工作端的轉動件，該轉動件沿一中心線延伸，並具有一可以該中心線為轉動中心且相對於該工作端轉動的轉動部，該導槽式夾爪裝置包含： 一指座，安裝於該轉動部且可相對於該工作端產生轉動； 一驅動單元，安裝於該指座； 一對滑動件，安裝於該指座，且受該驅動單元驅動可沿一垂直於該中心線的軸線產生相對趨近或相對遠離；及 一對手指單元，分別安裝於該等滑動件且位於該指座外部，並各自地具有一連接於所對應的滑動件的連接桿及一與該連接桿相交的夾爪，該等夾爪各自地沿一相交於該等連接桿的長軸向延伸，並各自地具有一沿該長軸向延伸的側面、一相交連接於該側面其中一側的第一端面、一與該第一端面相反設置且相交連接於該側面另一側的第二端面及一由該側面凹設且分別連通該第一、二端面的夾槽，該等夾爪的側面彼此相對，該等夾槽呈階級孔狀，並各自地具有一中段、一沿該長軸向銜接於該中段與該第一端面之間且相對於該中段呈縮小狀的第一側段、一位於該中段與該第一側段之間的第一肩部、一沿該長軸向銜接於該中段與該第二端面之間且相對於該中段呈縮小狀的第二側段，及一位於該中段與該第二側段之間的第二肩部，該等滑動件相對趨近時，該工件可被該等夾爪夾持且可滑動地限位於該等第一、二肩部之間。
2. 如請求項1所述的導槽式夾爪裝置，其中，該工件呈階級桿狀，並具有一主體部、一連接於該主體部一端且相對於該主體部呈縮徑狀的第一桿部及一連接於該主體部另一端且相對於該主體部呈縮徑狀的第二桿部，該工件被該等夾爪夾持時，該第一桿部可伸設於該等第一側段中，該指座受該轉動件驅動可翻轉，該主體部可在該等夾槽的中段產生滑動，且使該第二桿部可伸設於該等第二側段中。
3. 如請求項1所述的導槽式夾爪裝置，其中，該等手指單元的該等連接桿與所對應的夾爪垂直相交呈L形。
4. 如請求項3所述的導槽式夾爪裝置，其中，該手指單元的該等連接桿各具有一垂直於該軸線的第一側緣、一平行且相反於該第一側緣的第二側緣，該等夾爪的第一端面與該等第一側緣齊平，該等第二側緣分別介於該等第一、二端面之間。
5. 如請求項1所述的導槽式夾爪裝置，其中，該等手指單元的該等連接桿與所對應的夾爪相交呈T型，該等連接桿各具有一垂直於該軸線的第一側緣、一平行且相反於該第一側緣的第二側緣，該等連接桿分別介於該等第一端面與該等第二端面之間，該等第一端面與該等第一側緣的距離實質相等於該等第二端面與該等第二側緣的距離。
6. 如請求項1所述的導槽式夾爪裝置，其中，該等手指單元的該等連接桿與所對應的夾爪之間形成一大於90度且小於180度的夾角。
7. 如請求項1至請求項6中任一項所述的導槽式夾爪裝置，其中，該等手指單元的該等夾槽垂直於該長軸向的截面為圓弧形、U形、V形其中之一。