TWM644145U - 電動夾爪 - Google Patents

Abstract

本案提供一種電動夾爪包括載體、致動器、二夾片、桿體、角度感測磁石與角度感測器、。致動器設置於載體，且驅動滑動部於第一方向上相對載體滑動。二夾片沿第二方向滑動地設置於載體，且分別通過交錯的第一斜向導溝和第二斜向導溝樞接至滑動部。桿體包括彼此相對的樞接端以及連接端。樞接端樞接至載體，連接端通過長型導孔樞接至滑動部的軸桿。滑動部於第一方向上滑動第一位移距離時，分別驅動二夾片於第二方向上相對滑動第二位移距離，且轉動桿體。桿體上的角度感測磁石配合角度感測器量測角度，以對應第一位移距離和第二位移距離。

Description

電動夾爪

本案係關於一種夾爪結構，尤指一種電動夾爪，簡化夾爪組裝結構並配合致器與角度感測器，以於夾持力小的應用場域裡，兼顧體積微小化並提供位置控制。

機器手臂是一種具有模仿人類手臂功能並可完成各種作業的自動控制設備，現已廣泛地的應用於自動化機械裝置。除了主要用於工業製造上，商業農業、醫療救援、娛樂服務、軍事保全等領域都可以發現其應用。構造上由機械主體、控制器、伺服機構和感應器所組成，並由程式根據作業需求設定其一定的指定動作。其中裝置安裝在機械手臂末端來直接夾取物品的置通常稱為夾爪(gripper)、末端執行器(end effector)、或機械手部(robot hand)等。其目的在取代人類的手指，以巧妙完成許多複雜作業或是操作各種物品。然而，由於作業範圍相對較小，因此驅動方式的選擇與手臂關節會有所差異。

常見的夾具多以馬達作為驅動源，帶動機構來達成夾爪的往復運動。然而傳統的步進馬達或直流馬達，其體積大，若架構於夾持力小的應用場域裡，難以兼顧整體體積微小化並精準地實現位置控制。

有鑑於此，實有必要提供一種電動夾爪，簡化夾爪組裝結構並配合致器與角度感測器，於夾持力小的應用場域裡，可兼顧整體體積微小化並精準地實現位置控制，以解決習知技術之缺失。

本案之目的在於提供一種電動夾爪。於夾持力小的應用場域裡，通過簡化的夾爪結構配合致動器與角度感測器，使電動夾爪可兼顧整體體積微小化並精準地實現位置控制。其中電動夾爪使用例如音圈馬達作為致動器，配合兩個夾片組件交錯設置呈扁平式設計，實現成本低、體積小、反應速度快、精準度高的電動夾爪，並輕易達成微小化體積設計。

本案之另一目的在於提供一種電動夾爪。其中雙夾片組件利用長條導溝或滑軌可滑動地設置於載體，致動器的滑動部通過不同方向的斜向導溝驅動雙夾片組件時，可穩固地將滑動部在第一方向的位移距離轉變為雙夾片組件在第二方向的位移距離，並通過角度感測器量測角度變化。藉此，致動器與雙夾片組件的相對位移及角度變化關係可透過感測元件感測距離、角度，進而達到位置控制的目標。另一方面，由於例如音圈馬達的致動器係透過電流來控制，利用線圈帶動磁石組，可於一方向提供穩定的推力，使電動夾爪的扭力不會隨行程變化，於位置控制的同時，亦可兼顧力量的控制。

本案之又一目的在於提供一種電動夾爪。在致動器配合雙夾片組件形成的扁平式設計中，夾爪件更可視需求調整配置於夾片上的位置，進一步結合角度感測器實現電動夾爪的位置控制。此外，致動器配合雙夾片組件形成的扁平式設計更可藉由彈簧來達成自鎖功能，於致動器斷電時自動復位並使雙夾片組件的夾爪件維持內夾或外撐的狀態，進一步提昇產品的可靠度及競爭力。

為達前述目的，本案提供一種電動夾爪，包括載體、致動器、第一夾片、第二夾片、桿體以及角度感測器。載體包括彼此相反的第一面以及第二面。致動器設置於載體，且包括滑動部，其中致動器驅動滑動部於第一方向上相對載體滑動。第一夾片沿一第二方向滑動地設置於載體的第一面上，且包括第一斜向導溝。第二夾片沿第二方向滑動地設置於載體的第二面上，且包括第二斜向導溝。其中第一夾片與第二夾片於空間上彼此相對，第一斜向導溝和第二斜向導溝彼此交錯設置，且第一夾片與第二夾片分別通過第一斜向導溝和第二斜向導溝樞接至滑動部的軸桿。桿體包括彼此相對的樞接端以及連接端，其中樞接端樞接至載體，連接端通過長型導孔樞接至滑動部的軸桿，其中滑動部於第一方向上滑動第一位移距離時，滑動部之軸桿分別通過第一斜向導溝及第二斜向導溝驅動第一夾片與第二夾片於第二方向上相對滑動第二位移距離，且通過連接端的長型導孔驅動桿體相對樞接端轉動角度。角度感測磁石設置於桿體的樞接端上，角度感測磁石隨致動器驅動滑動部在第一方向上位移以產生位置磁性變化。角度感測器設置於致動器的一電路板上，角度感測器感應角度感測磁石的位置磁性變化以取得角度，並對應第一位移距離以及第二位移距離，其中角度、第一位移距離及第二位移距離之間具有一角度-距離轉換比例關係。

於一實施例中，電動夾爪更包括第一滑軌以及第二滑軌，其中第一滑軌沿第二方向設置，位於第一夾片和載體之間，允許第一夾片相對載體於第二方向上滑動，其中第二滑軌沿第二方向設置，位於第二夾片和載體之間，允許第二夾片相對載體於第二方向上滑動。

於一實施例中，第一夾片包括第一導溝，沿第二方向延伸，第一夾片通過第一導溝樞接至載體。第二夾片包括第二導溝，沿第二方向延伸，第二夾片通過第二導溝樞接至載體。

於一實施例中，第一方向與第二方向彼此垂直，第一斜向導溝及第二斜向導溝不平行第一方向且不平行第二方向。

於一實施例中，第一夾片包括第一安裝座以及第二安裝座，第一安裝座以及第二安裝座分別位於第一斜向導溝的兩相反側，其中第二夾片包括第三安裝座以及第四安裝座，第三安裝座以及第四安裝座分別位於第二斜向導溝的兩相反側，且第三安裝座於空間上相對於第一安裝座，第四安裝座於空間上相對於第二安裝座。

於一實施例中，第一夾片包括第一夾爪件，第二夾片包括第二夾爪件，第一夾爪件以及第二夾爪件分別設置於第一安裝座以及第四安裝座。

於一實施例中，第一夾片包括第一夾爪件，第二夾片包括第二夾爪件，第一夾爪件以及第二夾爪件分別設置於第二安裝座以及第三安裝座。

於一實施例中，第一夾片包括第一夾爪件，可拆地設置於第一夾片上，第二夾片包括第二夾爪件，可拆地的設置於第二夾片上，第一夾爪件與第二夾爪件於第一面朝向第二面的視向上彼此錯位，且於第二方向上彼此相對。

於一實施例中，軸桿維持貫穿第一斜向導溝與第二斜向導溝於第一面朝向第二面的視向上重疊處。

於一實施例中，電動夾爪更包含控制模組，分別連接至致動器以及角度感測器，其中控制模組控制致動器於第一方向上滑動第一位移距離，控制模組儲存角度-距離轉換比例關係，以表角度、第一位移距離及第二位移距離之間的關係。

於一實施例中，滑動部透過一對直線軸承設置於載體，該對直線軸承沿第一方向排列，滑動部包括長形框，長形框的一對長邊框沿第一方向貫穿對直線軸承。

於一實施例中，致動器為音圈式馬達，包括線圈以及磁石組，線圈設置於載體且位於該對直線軸承之間，磁石組設置於該對長邊框上，磁石組於空間上相對於線圈的兩相反面。

於一實施例中，角度感測器為磁性式角度編碼器。

於一實施例中，電動夾爪更包含彈性組件，連接於滑動部以及載體之間，組配提供彈性力於致動器關閉時，推抵滑動部滑動至初始位置。

1、1a、1b:電動夾爪

10:載體

11:第一面

12:第二面

13:軸桿

14:軸桿

20:致動器

21:滑動部

21a:前端

22:軸桿

23:直線軸承

24:長形框

25:線圈

26:磁石組

27:電路板

30:第一夾片

30a:第一安裝座

30b:第二安裝座

31:第一斜向導溝

32:第一夾爪件

33:第一滑軌

34a、34b:第一導溝

35:長型導孔

40:第二夾片

40a:第三安裝座

40b:第四安裝座

41:第二斜向導溝

42:第二夾爪件

43:第二滑軌

44a、44b:第二導溝

50:桿體

51:樞接端

52:連接端

53:長型導孔

60:角度感測磁石

61:角度感測器

70:彈性組件

80:控制模組

X1、X2:間隔距離

Y1:第一位移距離

A:角度

X、Y、Z:軸

第1圖係揭示本案第一實施例之電動夾爪之結構分解圖。

第2圖係揭示本案第一實施例之電動夾爪於另一視角之結構分解圖。

第3圖係揭示本案第一實施例之電動夾爪之立體結構圖。

第4圖係揭示本案第一實施例之電動夾爪於另一視角之立體結構圖。

第5圖係揭示本案第一實施例之電動夾爪之方塊圖。

第6圖係揭示本案第一實施例之電動夾爪於初始狀態之上視圖。

第7圖係揭示本案第一實施例之電動夾爪於外張狀態之上視圖。

第8圖係揭示本案第二實施例之電動夾爪之結構分解圖。

第9圖係揭示本案第二實施例之電動夾爪於另一視角之結構分解圖。

第10圖係揭示本案第二實施例之電動夾爪之立體結構圖。

第11圖係揭示本案第二實施例之電動夾爪於另一視角之立體結構圖。

第12圖係揭示本案第二實施例之電動夾爪於初始狀態之上視圖。

第13圖係揭示本案第二實施例之電動夾爪於外張狀態之上視圖。

第14圖係揭示本案第三實施例之電動夾爪之結構分解圖。

第15圖係揭示本案第三實施例之電動夾爪於另一視角之結構分解圖。

第16圖係揭示本案第三實施例之電動夾爪之立體結構圖。

第17圖係揭示本案第三實施例之電動夾爪於另一視角之立體結構圖。

第18圖係揭示本案第三實施例之電動夾爪於初始狀態之上視圖。

第19圖係揭示本案第三實施例之電動夾爪於內收狀態之上視圖。

第20圖係揭示本案電動夾爪中夾爪件之配置關係示意圖。

體現本案特徵與優點的一些典型實施例將在後段的說明中詳細敘述。應理解的是本案能夠在不同的態樣上具有各種的變化，其皆不脫離本案的範圍，且其中的說明及圖式在本質上係當作說明之用，而非用於限制本案。例如，若是本揭露以下的內容敘述了將一第一特徵設置於一第二特徵之上或上方，即表示其包含了所設置的上述第一特徵與上述第二特徵是直接接觸的實施例，亦包含了尚可將附加的特徵設置於上述第一特徵與上述第二特徵之間，而使上述第一特徵與上述第二特徵可能未直接接觸的實施例。另外，本揭露中不同實施例可能使用重複的參考符號及/或標記。這些重複系為了簡化與清晰的目的，並非用以限定各個實施例及/或所述外觀結構之間的關係。再者，為了方便描述圖式中一組件或特徵部件與另一(複數)組件或(複數)特徵部件的關係，可使用空間相關用語，例如“上”、“下”、“前”、“左”、“右”及類似的用語等。除了圖式所繪示的方位之外，空間相關用語用以涵蓋使用或操作中的裝置的不同方位。所述裝置也可被另外定位(例如，旋轉90度或者位於其他方位)，並對應地解讀所使用的空間相關用語的描述。此外，當將一組件稱為“連接到”或“耦合到”另一組件時，其 可直接連接至或耦合至另一組件，或者可存在介入組件。儘管本揭露的廣義範圍的數值範圍及參數為近似值，但盡可能精確地在具體實例中陳述數值。另外，可理解的是，雖然「第一」、「第二」、「第三」等用詞可被用於申請專利範圍中以描述不同的組件，但這些組件並不應被這些用語所限制，在實施例中相應描述的這些組件是以不同的組件符號來表示。這些用語是為了分別不同組件。例如：第一組件可被稱為第二組件，相似地，第二組件也可被稱為第一組件而不會脫離實施例的範圍。如此所使用的用語「及/或」包含了一或多個相關列出的項目的任何或全部組合。除在操作/工作實例中以外，或除非明確規定，否則本文中所揭露的所有數值範圍、量、值及百分比(例如角度、時間持續、溫度、操作條件、量比及其類似者的那些百分比等)應被理解為在所有實施例中由用語”大約”或”實質上”來修飾。相應地，除非相反地指示，否則本揭露及隨附申請專利範圍中陳述的數值參數為可視需要變化的近似值。例如，每一數值參數應至少根據所述的有效數字的數字且借由應用普通捨入原則來解釋。範圍可在本文中表達為從一個端點到另一端點或在兩個端點之間。本文中所揭露的所有範圍包括端點，除非另有規定。

第1圖至第7圖係揭示本案第一實施例之電動夾爪。於本實施例中，電動夾爪1包括載體10、致動器20、第一夾片30、第二夾片40、桿體50、角度感測磁石60以及角度感測器61。載體10包括彼此相對的一第一面11以及一第二面12。致動器20設置於載體10上，且包括一滑動部21。致動器20驅動滑動部21於例如沿Y軸的一第一方向上相對載體10滑動。第一夾片30與第二夾片40分別設置於載體10的第一面11以及第二面12以構成受滑動部21驅動而相互運動的雙夾片組件。於本實施例中，第一夾片30沿例如X軸的第二方向滑動地設置於載體10的第一面11上，且包括一第一斜向導溝31。第二夾片40沿例如X軸的第二方向滑動地設置於載體10的第二面12上，且包括一第二斜向導溝41。於本實施例中，第一方 向(即Y軸方向)與第二方向(即X軸方向)彼此垂直，但第一斜向導溝31及第二斜向導溝41不平行第一方向且不平行第二方向，即呈斜向設計。第一夾片30與第二夾片40於空間上彼此相對，第一斜向導溝31和第二斜向導溝41彼此交錯設置，且第一夾片30與第二夾片40分別通過第一斜向導溝31和第二斜向導溝41樞接至滑動部21前端21a的軸桿22。於滑動部21驅動第一夾片30與第二夾片40時，軸桿22維持貫穿第一斜向導溝31與第二斜向導溝41於第一面11朝向第二面12的視向(即Z軸方向)上重疊處。藉此，第一夾片30與第二夾片40可例如呈扁平設計，以節省空間的方式設置於載體10的第一面11與第二面12，並連接至滑動部21，有助於達成微小化體積設計。當然，本案並不受限於此。於本實施例中，桿體50與角度感測磁石60配置於載體10的第一面11。桿體50包括彼此相對的樞接端51與連接端52。其中樞接端51樞接至載體10，連接端52通過一長型導孔53樞接至滑動部21的軸桿22。如此，當滑動部21於第一方向(即Y軸方向)上滑動一第一位移距離時，滑動部21之軸桿22分別通過第一斜向導溝31及第二斜向導溝41驅動第一夾片30與第二夾片40於第二方向(即X軸方向)上相對滑動一第二位移距離。此外，滑動部21的軸桿22更通過連接端52的長型導孔53驅動桿體50相對樞接端51轉動一角度。於本實施例中，角度感測磁石60設置於桿體50的樞接端51與載體10的樞接處。其中角度感測磁石60更隨致動器20驅動滑動部21在第一方向上位移以產生位置磁性變化。於其他實施例中，桿體50與角度感測磁石60可配置於載體10的第二面12。於本實施例中，角度感測器61設置於致動器20的電路板27上，於空間上相對於角度感測磁石60。其中角度感測器61用以感應角度感測磁石60因致動器20驅動滑動部21在第一方向上位移所產生的位置磁性變化。關於角度、第一位移距離與第二位移距離之間的角度-距離轉換比例關係將於後說明。

於本實施例中，電動夾爪1包括第一滑軌33以及第二滑軌43。其中該第一滑軌33沿第二方向(即X軸方向)設置，位於第一夾片30和載體10之間， 允許第一夾片30相對載體10於第二方向上滑動。同樣地，第二滑軌43沿第二方向(即X軸方向)設置，位於第二夾片40和載體10之間，允許第二夾片40相對載體10於第二方向上滑動。於其他實施例中，第一滑軌33以及第二滑軌43可整合成一體而設置於載體10的前端，以於致動器20通過第一斜向導溝31及第二斜向導溝41驅動第一夾片30與第二夾片40時，允許第一夾片30與第二夾片40於第二方向(即X軸方向)上相對滑動。當然，本案並不以此為限。

於本實施例中，第一夾片30包括一第一夾爪件32，可拆地設置於第一夾片30上。第二夾片40包括一第二夾爪件42，可拆地的設置於第二夾片40上。其中第一夾爪件32與第二夾爪件42於第一面11朝向第二面12的視向(即逆Z軸方向)上彼此錯位，且於第二方向(即X軸方向)上彼此相對。藉此，第一夾片30與第二夾片40形成的扁平式設計通過第一夾爪件32與第二夾爪件42之間的間隔距離變化即可進行內夾或外撐的動作。當然，第一夾爪件32與第二夾爪件42的型式及彼此相對的初始位置均可視實際應用需求調變，本案並不以此為限。

如第6圖及第7圖所示，於本實施例中，當致動器20驅動滑動部21於第一方向(即Y軸方向)上滑動一第一位移距離Y1時，滑動部21前端21a的軸桿22帶動桿體50以樞接端51為中心轉動一角度A，且第一夾片30與之第二夾片40彼此相對滑動位移(例如分別以負Y軸及正Y軸方向位移)，使初始間隔距離X1變化為較大間隔距離X2，即形成一第二位移距離(X2-X1)。值得注意的是，電動夾爪1更包含一角度感測器61(參考第2圖)，例如是一磁性式角度編碼器，角度感測器61設置於致動器20的電路板27上，於空間上相對於角度感測磁石60。角度感測器61用以感應角度感測磁石60因致動器20驅動滑動部21在第一方向上位移所產生的位置磁性變化以取得角度A，即可用以對應第一位移距離Y1以及第二位移距離(X2-X1)，其中角度A、第一位移距離Y1及第二位移距離(X2-X1)之間為一角度-距離轉換比例關係，其可藉由第一斜向導溝31和第二斜向導溝41的角度決定。

配合第5圖所示，於本實施例中，電動夾爪1更包含一控制模組80，分別連接至致動器20以及角度感測器61。其中控制模組80內儲存上述角度-距離轉換比例關係，並可控制致動器20於第一方向(即Y軸方向)上滑動第一位移距離Y1。其中欲控制第一夾片30與第二夾片40相對位移達到位置控制目標時，控制模組80可依據該角度-距離轉換比例關係控制滑動部21前端21a的軸桿22帶動第一夾片30和第二夾片40，並使桿體50轉動角度A，達成致動器20於第一方向(即Y軸方向)上滑動第一位移距離Y1，且第一夾片30與第二夾片40於第二方向(即X軸方向)彼此相對滑動第二位移距離(X2-X1)的位置控制目標。

於本實施例中，滑動部21透過一對直線軸承23設置於載體10，該對直線軸承23沿第一方向(即Y軸方向)排列。其中滑動部21包括一長形框24，長形框24的一對長邊框沿第一方向(即Y軸方向)貫穿該對直線軸承23。藉此，致動器20可驅動滑動部21於例如Y軸方向的第一方向上滑動。於本實施例中，致動器20例如是一音圈式馬達，包括一線圈25以及一磁石組26，線圈25設置載體10且位於該對直線軸承23之間，磁石組26則設置於長形框24的該對長邊框上，磁石組26於空間上相對於線圈25的兩相反面。由於例如音圈馬達的致動器20係透過電流來控制，利用線圈25帶動磁石組26，可於一方向提供穩定的推力，使電動夾爪1的扭力不會隨行程變化，於位置控制的同時，亦可兼顧力量的控制。透過致動器20帶動第一夾片30、第二夾片40和桿體50，可穩固地將第一方向(即Y軸方向)的第一位移距離Y1轉變為第二方向(即Y軸方向)的第二位移距離(X2-X1)。其中控制模組80透過角度感測器61感測的角度A比對致動器20與雙夾片組件(第一夾片30和第二夾片40)的該角度-距離轉換比例關係，即可達成位置控制的目標。由於電動夾爪1使用例如音圈馬達作為致動器20，配合第一夾片30和第二夾片40 呈扁平式設計，即實現成本低、體積小、反應速度快、精準度高的電動夾爪，並輕易達成微小化體積設計。尤其於夾持力小的應用場域裡，更可兼顧整體體積微小化並精準地實現位置控制。

於本實施例中，電動夾爪1更包含一彈性組件70，連接於滑動部21以及載體10之間，組配提供一彈性力於致動器20關閉時，推抵滑動部21滑動至一初始位置。參考第5圖、第6圖及第7圖。控制模組80可控制致動器20於初始狀態(第6圖所示)和外張狀態(第7圖所示)之間變化，進行內收夾取物件的作業。如第6圖所示，於初始狀態，彈性組件70的彈簧連接於滑動部21以及載體10之間，維持致動器20的初始位置。另外，當致動器20啟動滑動部21位移時，滑動部21將壓縮彈性組件70的彈簧，如第7圖所示。如此，當致動器20意外斷電或關閉時，彈性組件70內的彈簧將提供恢復力將推抵滑動部21滑動至初始位置，即第6圖所示，第一夾片30的第一夾爪件32與第二夾片40的第二夾爪件42維持內夾，實現自鎖功能，可避免第一夾爪件32與第二夾爪件42夾持中物件因電力中斷而鬆脫或掉落。換言之，第一夾片30和第二夾片40形成的扁平式設計更可藉由彈性組件70的彈簧來達成自鎖功能，於致動器20斷電時自動復位並使第一夾爪件32與第二夾爪件42維持內夾的狀態，進一步提昇產品的可靠度及競爭力。

第8圖至第13圖係揭示本案第二實施例之電動夾爪。於本實施例中，電動夾爪1a與第1圖至第7圖所示之電動夾爪1相似，且相同的元件標號代表相同的元件、結構與功能，於此不再贅述。不同於電動夾爪1的第一夾片30與第二夾片40通過滑軌連接載體10，於本實施中，第一夾片30包括第一導溝34a、34b，沿第二方向(即X軸方向)延伸，第一夾片30通過第一導溝34a、34b樞接至載體10，且允許第一夾片30相對載體10於第二方向上滑動。同樣地，第二夾片40包括第二導溝44a、44b，沿第二方向(即X軸方向)延伸，第二夾片40通過第二導溝44a、44b樞接至載體10，且允許第二夾片40相對載體10於第二方向上滑動。於本 實施例中，第一夾片30與第二夾片40例如具有相近的尺寸和形狀，且於第一面11朝向第二面12的視向(即逆Z軸方向)大範圍地重疊。沿Y軸的視向上，第一導溝34a、34b成對設計，分別位於第一斜向導溝31的左右兩側，第一夾爪件32則固定於第一夾片30的右側。另外，沿Y軸的視向上，第二導溝44a、44b亦成對設計，分別位於第二斜向導溝41的左右兩側，第二夾爪件42則固定於第二夾片40的左側。於本實施例中，左側的第一導溝34a與左側的第二導溝44a可通過同一軸桿13貫穿而樞接至載體10。右側的第一導溝34b與右側的第二導溝44b則可通過同一軸桿14貫穿而樞接至載體10。於其他實施例中，左側的第一導溝34a和右側的第二導溝44b可省略。當然，本案並不以此為限。於本實施例中，第一夾爪件32與第二夾爪件42於第一面11朝向第二面12的視向(即逆Z軸方向)上彼此錯位，且於第二方向(即X軸方向)上彼此相對。藉此，第一夾片30與第二夾片40形成的扁平式設計通過第一夾爪件32與第二夾爪件42之間的間隔距離變化即可進行內夾或外撐的動作。電動夾爪1a藉由扁平式設計，即可實現成本低、體積小、反應速度快、精準度高以微小化體積設計的需求。當然，第一夾爪件32與第二夾爪件42的型式及彼此相對的初始位置均可視實際應用需求調變，本案並不以此為限。另一方面，桿體50的樞接端51與載體10樞接時，例如通過第一夾片30上的長型導孔35實現，以避免桿體50和第一夾片30彼此干涉。惟其非限制本案之必要技術特徵，於此便不再贅述。

如第12圖及第13圖所示，於本實施例中，當致動器20驅動滑動部21於第一方向(即Y軸方向)上滑動一第一位移距離Y1時，滑動部21的軸桿22帶動桿體50以樞接端51為中心轉動一角度A，且第一夾片30與第二夾片40彼此相對位移(例如分別以負Y軸及正Y軸方向位移)，使初始間隔距離X1變化為較大間隔距離X2，即形成一第二位移距離(X2-X1)。此時，角度感測器61量測的角度A，即可用以對應第一位移距離Y1以及第二位移距離(X2-X1)。於本實施例中，電動夾 爪1a亦包含一彈性組件70，連接於滑動部21以及載體10之間，組配提供一彈性力於致動器20關閉時，推抵滑動部21滑動至一初始位置。參考第5圖、第12圖及第13圖。控制模組80可控制致動器20於初始狀態(第12圖所示)和外張狀態(第13圖所示)之間變化，進行內收夾取物件的作業。如第12圖所示，於初始狀態，彈性組件70的彈簧連接於滑動部21以及載體10之間，維持致動器20的初始位置。另外，當致動器20啟動滑動部21位移時，滑動部21將壓縮彈性組件70的彈簧，如第13圖所示。如此，當致動器20意外斷電或關閉時，彈性組件70內的彈簧將提供恢復力將推抵滑動部21滑動至初始位置，即第12圖所示，第一夾片30的第一夾爪件32與第二夾片40的第二夾爪件42維持內夾，實現自鎖功能，可避免第一夾爪件32與第二夾爪件42夾持中物件因電力中斷而鬆脫或掉落。換言之，第一夾片30和第二夾片40形成的扁平式設計更可藉由彈性組件70的彈簧來達成自鎖功能，於致動器20斷電時自動復位並使第一夾爪件32與第二夾爪件42維持內夾的狀態，進一步提昇產品的可靠度及競爭力。當然，本案並不以此為限。

第14圖至第19圖係揭示本案第三實施例之電動夾爪。於本實施例中，電動夾爪1b與第8圖至第13圖所示之電動夾爪1a相似，且相同的元件標號代表相同的元件、結構與功能，於此不再贅述。於本實施中，電動夾爪1b的第一夾片30和第二夾片40的設置和作動與電動夾爪1a者相同。不同之處在於，沿Y軸的視向上，電動夾爪1b的第一夾爪件32是固定於第一夾片30的左側，而第二夾爪件42則固定於第二夾片40的右側。如此，第一夾爪件32與第二夾爪件42於第一面11朝向第二面12的視向(即逆Z軸方向)上彼此錯位，且於第二方向(即X軸方向)上彼此相對。藉此，第一夾片30與第二夾片40形成的扁平式設計通過第一夾爪件32與第二夾爪件42之間的間隔距離變化即可進行內夾或外撐的動作。

如第18圖及第19圖所示，於本實施例中，當致動器20驅動滑動部21於第一方向(即Y軸方向)上滑動一第一位移距離Y1時，滑動部21的軸桿22帶動桿 體50以樞接端51為中心轉動一角度A，且第一夾片30與之第二夾片40彼此相對位移(例如分別以負Y軸及正Y軸方向位移)，使初始間隔距離X1變化為較小間隔距離X2，即形成一第二位移距離(X1-X2)。此時，角度感測器61量測的角度A，即可用以對應第一位移距離Y1以及第二位移距離(X1-X2)。於本實施例中，電動夾爪1b亦包含一彈性組件70，連接於滑動部21以及載體10之間，組配提供一彈性力於致動器20關閉時，推抵滑動部21滑動至一初始位置。參考第5圖、第18圖及第19圖。控制模組80可控制致動器20於初始狀態(第18圖所示)和內收狀態(第19圖所示)之間變化，進行外撐固定物件的作業。如第18圖所示，於初始狀態，彈性組件70的彈簧連接於滑動部21以及載體10之間，維持致動器20的初始位置。另外，當致動器20啟動滑動部21位移時，滑動部21將壓縮彈性組件70的彈簧，如第19圖所示。如此，當致動器20意外斷電或關閉時，彈性組件70內的彈簧將提供恢復力將推抵滑動部21滑動至初始位置，即第18圖所示，第一夾片30的第一夾爪件32與第二夾片40的第二夾爪件42維持外撐，實現自鎖功能，可避免第一夾爪件32與第二夾爪件42所外撐固定的物件因電力中斷而鬆脫或掉落。換言之，第一夾片30和第二夾片40形成的扁平式設計更可藉由彈性組件70的彈簧來達成自鎖功能，於致動器20斷電時自動復位並使第一夾爪件32與第二夾爪件42維持外撐的狀態，進一步提昇產品的可靠度及競爭力。當然，本案並不以此為限。

參考第8圖至第20圖。值得注意的是，電動夾爪1a、1b的第一夾爪件32與第二夾爪件42於空間上彼此相對，且可依實際應用需求調變形狀及對應關係，以實現不同夾合操作需求。於本實施例中，第一夾片30與第二夾片40例如具有相近的尺寸和形狀，且於第一面11朝向第二面12的視向(即逆Z軸方向)大範圍地重疊。當第一夾片30與第二夾片40分別滑動地連接至載體10的第一面11與第二面12時，第一夾片30上可提供第一安裝座30a以及第二安裝座30b組配安裝第一夾爪件32。第一安裝座30a以及第二安裝座30b分別位於第一斜向導溝31 的兩相反側，即Y軸視向上的左側及右側。同樣地，第二夾片40可提供第三安裝座40a以及第四安裝座40b組配安裝第二夾爪件42。第三安裝座40a以及第四安裝座40b分別位於第二斜向導溝41的兩相反側，即Y軸視向上的左側及右側。其中第三安裝座40a於空間上相對於第一安裝座30a均位於即Y軸視向上的左側。第四安裝座40b於空間上相對於第二安裝座30b均位於Y軸視向上的右側。當使用者需架構例如電動夾爪1a進行內收夾取物件的作業時，可將第一夾爪件32以及第二夾爪件42分別設置於第二安裝座30b以及第三安裝座40a。又當使用者需架構例如電動夾爪1b進行外撐固定物件的作業時，則可將第一夾爪件32以及第二夾爪件42分別設置於第一安裝座30a以及第四安裝座40b。不論是在電動夾爪1a或電動夾爪1b的配置中，第一夾爪件32與第二夾爪件42於第一面11朝向第二面12的視向(即逆Z軸方向)上彼此錯位，且於第二方向(即X軸方向)上彼此相對。藉此，致動器20可配合第一夾片30與第二夾片40形成扁平式設計，第一夾爪件32以及第二夾爪件42更可視需求調整配置於第一夾片30與第二夾片40上的位置，進一步結合角度感測器61實現電動夾爪1a、1b的位置控制。此外，第一夾爪件32以及第二夾爪件42視需求調整配置於第一夾片30與第二夾片40上的位置，均不影響彈性組件70自鎖功能的實現。當然，本案並不以此為限，且不再贅述。

綜上所述，本案提供一種電動夾爪。於夾持力小的應用場域裡，通過簡化的夾爪結構配合致動器與角度感測器，使電動夾爪可兼顧整體體積微小化並精準地實現位置控制。其中電動夾爪使用例如音圈馬達作為致動器，配合兩個夾片組件交錯設置呈扁平式設計，實現成本低、體積小、反應速度快、精準度高的電動夾爪，並輕易達成微小化體積設計。其中雙夾片組件利用長條導溝或滑軌可滑動地設置於載體，致動器的滑動部通過不同方向的斜向導溝驅動雙夾片組件時，可穩固地將滑動部在第一方向的位移距離轉變為雙夾片組件在第二方向的位移距離，並通過角度感測器量測角度變化。藉此，致動器與雙夾片組件的 相對位移及角度變化關係可透過感測元件感測距離、角度，進而達到位置控制的目標。另一方面，由於例如音圈馬達的致動器係透過電流來控制，利用線圈帶動磁石組，可於一方向提供穩定的推力，使電動夾爪的扭力不會隨行程變化，於位置控制的同時，亦可兼顧力量的控制。在致動器配合雙夾片組件形成的扁平式設計中，夾爪件更可視需求調整配置於夾片上的位置，進一步結合角度感測器實現電動夾爪的位置控制。此外，致動器配合雙夾片組件形成的扁平式設計更可藉由彈簧來達成自鎖功能，於致動器斷電時自動復位並使雙夾片組件的夾爪件維持內夾或外撐的狀態，進一步提昇產品的可靠度及競爭力。

本案得由熟習此技術之人士任施匠思而為諸般修飾，然皆不脫如附申請專利範圍所欲保護者。

1:電動夾爪

10:載體

11:第一面

12:第二面

20:致動器

21:滑動部

21a:前端

22:軸桿

23:直線軸承

24:長形框

25:線圈

26:磁石組

27:電路板

30:第一夾片

31:第一斜向導溝

32:第一夾爪件

33:第一滑軌

40:第二夾片

42:第二夾爪件

43:第二滑軌

50:桿體

51:樞接端

52:連接端

53:長型導孔

60:角度感測磁石

70:彈性組件

X、Y、Z:軸

Claims (14)

1. 一種電動夾爪，包括：一載體，包括彼此相反的一第一面以及一第二面；一致動器，設置於該載體，且包括一滑動部，其中該致動器驅動該滑動部於一第一方向上相對該載體滑動；一第一夾片，沿一第二方向滑動地設置於載體的該第一面上，且包括一第一斜向導溝；一第二夾片，沿該第二方向滑動地設置於載體的該第二面上，且包括一第二斜向導溝；其中該第一夾片與該第二夾片於空間上彼此相對，該第一斜向導溝和該第二斜向導溝彼此交錯設置，且該第一夾片與該第二夾片分別通過該第一斜向導溝和該第二斜向導溝樞接至該滑動部的一軸桿；一桿體，包括彼此相對的一樞接端以及一連接端，其中該樞接端樞接至該載體，該連接端通過一長型導孔樞接至該滑動部的該軸桿，其中該滑動部於該第一方向上滑動一第一位移距離時，該滑動部之該軸桿分別通過該第一斜向導溝及該第二斜向導溝驅動該第一夾片與該第二夾片於該第二方向上相對滑動一第二位移距離，且通過該連接端的長型導孔驅動該桿體相對該樞接端轉動一角度；一角度感測磁石，設置於該桿體的該樞接端上，該角度感測磁石隨該致動器驅動該滑動部在該第一方向上位移以產生位置磁性變化；以及一角度感測器，設置於該致動器的一電路板上，該角度感測器感應該角度感測磁石的位置磁性變化以取得該角度，並對應該第一位移距離以及該第二位移距離，其中該角度、該第一位移距離及該第二位移距離之間具有一角度-距離轉換比例關係。
2. 如請求項1所述之電動夾爪，更包括一第一滑軌以及一第二滑軌，其中該第一滑軌沿該第二方向設置，位於該第一夾片和該載體之間，允許該第一夾片相對該載體於該第二方向上滑動，其中該第二滑軌沿該第二方向設置，位於該第二夾片和該載體之間，允許該第二夾片相對該載體於該第二方向上滑動。
3. 如請求項1所述之電動夾爪，其中該第一夾片包括一第一導溝，沿該第二方向延伸，該第一夾片通過該第一導溝樞接至該載體；以及該第二夾片包括一第二導溝，沿該第二方向延伸，該第二夾片通過該第二導溝樞接至該載體。
4. 如請求項1所述之電動夾爪，其中該第一方向與該第二方向彼此垂直，該第一斜向導溝及該第二斜向導溝不平行該第一方向且不平行該第二方向。
5. 如請求項1所述之電動夾爪，其中該第一夾片包括一第一安裝座以及一第二安裝座，該第一安裝座以及該第二安裝座分別位於該第一斜向導溝的兩相反側，其中該第二夾片包括一第三安裝座以及一第四安裝座，該第三安裝座以及該第四安裝座分別位於該第二斜向導溝的兩相反側，且該第三安裝座於空間上相對於該第一安裝座，該第四安裝座於空間上相對於該第二安裝座。
6. 如請求項5所述之電動夾爪，其中該第一夾片包括一第一夾爪件，該第二夾片包括一第二夾爪件，該第一夾爪件以及該第二夾爪件分別設置於該第一安裝座以及該第四安裝座。
7. 如請求項5所述之電動夾爪，其中該第一夾片包括一第一夾爪件，該第二夾片包括一第二夾爪件，該第一夾爪件以及該第二夾爪件分別設置於該第二安裝座以及該第三安裝座。
8. 如請求項1所述之電動夾爪，其中該第一夾片包括一第一夾爪件，可拆地設置於該第一夾片上，該第二夾片包括一第二夾爪件，可拆地的設置於該第二夾片上，該第一夾爪件與該第二夾爪件於該第一面朝向該第二面的視向上彼此錯位，且於該第二方向上彼此相對。
9. 如請求項1所述之電動夾爪，其中該軸桿維持貫穿該第一斜向導溝與該第二斜向導溝於該第一面朝向該第二面的視向上重疊處。
10. 如請求項1所述之電動夾爪，更包含一控制模組，分別連接至該致動器以及該角度感測器，其中該控制模組控制該致動器於該第一方向上滑動該第一位移距離，該控制模組儲存該角度-距離轉換比例關係以表該角度、該第一位移距離及該第二位移距離之間的關係。
11. 如請求項1所述之電動夾爪，其中該滑動部透過一對直線軸承設置於該載體，該對直線軸承沿該第一方向排列，該滑動部包括一長形框，該長形框的一對長邊框沿該第一方向貫穿該對直線軸承。
12. 如請求項11所述之電動夾爪，其中該致動器為一音圈式馬達，包括一線圈以及一磁石組，該線圈設置於該載體且位於該對直線軸承之間，該磁石組設置於該對長邊框上，該磁石組於空間上相對於該線圈的兩相反面。
13. 如請求項1所述之電動夾爪，其中該角度感測器為一磁性式角度編碼器。
14. 如請求項1所述之電動夾爪，更包含一彈性組件，連接於該滑動部以及該載體之間，組配提供一彈性力於該致動器關閉時，推抵該滑動部滑動至一初始位置。

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