TW201914938A - 用於移載工件的夾爪 - Google Patents

Abstract

一種用於移載工件的夾爪，包含一氣嘴接頭、一基座、一氣動組件及一夾爪組件，其中該夾爪組件具有一移動件、二滾子、二夾指凸輪及一拉伸彈簧，利用滾子推抵夾指凸輪的設計，能夠使夾指凸輪產生變速及無背隙之開闔動作，藉此提高靜摩擦力及夾取可靠度。

Description

用於移載工件的夾爪

本發明係關於一種夾爪，特別關於一種用於移載工件的夾爪。

在數值控制工具機在自動化生產轉為智慧化生產的變遷中，為達成自動化上下料之目的產生了機械手臂、龍門式機器人、刀把型夾爪三種移載機構。其中刀把型夾爪具有與數值控制工具機機構一體化定位精準、主軸中心吹氣驅動無外部管線、結構簡單造價較低、可收納至刀庫節省空間之優點。夾爪是廣泛用於自動化上下料的移載機構，應用於數值控制工具機的夾爪目前皆無針對工件本身做直接的狀態判定，現今習知技術多以極限開關感測夾爪開闔時傳動機構(如活塞)的位置來預估移載狀態，另外有以彈性連桿感測夾取時之連桿形變來感測夾爪狀態。

然而，因傳動機構移動到特定位置或連桿產生特定型變在邏輯上並未意味著工件確實在夾爪的準確位置上。此外，若極限開關發生故障，則有工件掉落而在自動化生產過程中未被察覺之風險。在現有夾爪中，主要為多連桿傳動、齒輪齒條傳動、楔型塊傳動三種傳動型式，這三種傳動型式夾指皆為等速開闔，其中齒條齒輪傳動還會有背隙誤差，而且 現有夾爪在夾取時是從斜面變平面，夾取過程中的靜摩擦力不足，夾取可靠度較差。

因此，有必要提供改良的一種用於移載工件的夾爪，以解決習用技術所存在的問題。

本發明之主要目的在於提供一種用於移載工件的夾爪，是利用滾子推抵夾指凸輪，使夾指凸輪水平移動的設計，能夠使夾指凸輪產生變速及無背隙之開闔動作，藉此提高靜摩擦力及夾取的可靠度。

為達上述之目的，本發明提供一種用於移載工件的夾爪，用以安裝在中心吹氣型主軸上，該用於移載工件的夾爪包含一氣嘴接頭、一基座、一氣動組件及一夾爪組件；該氣嘴接頭組合在該氣壓加工機具上；該基座具有一腔室及一通道，該腔室形成在該基座的一第一端，該通道形成在該基座的一第二端且與該腔室連通，該氣嘴接頭組合在該基座的第二端，且與該通道連通；該氣動組件設置在該腔室內，該氣動組件具有一封塞座、一桿體、一活塞及一彈性元件，該封塞座封閉該腔室，該桿體貫穿該封塞座；該活塞連接該桿體的一第一端，且承受該通道匯入的氣壓而在該腔室內移動，該彈性元件頂抵在該活塞及封塞座之間；該夾爪組件具有一移動件、二滾子、二夾指凸輪及一拉伸彈簧，該移動件連接該桿體的一第二端，該等滾子分別固定在該移動件的二側，該等夾指凸輪分別頂抵該等滾子，該拉伸彈簧連接該等夾指凸輪。當該活塞承受氣壓時，該等滾子分別推抵該等夾指凸輪，使該等夾指凸輪反向水平移動；當該活塞承受氣壓減少時，該拉伸彈簧拉緊該等夾指凸輪，使該等夾指凸輪相向水平移動。

在本發明之一實施例中，該夾爪組件另具有一滑軌及二滑塊，該滑軌設置在該封塞座下，該等滑塊移動地設置在該滑軌上，該等夾指凸輪分別固定在該等滑塊上。

在本發明之一實施例中，每一夾指凸輪具有一頭部及一頸部，其中該頭部形成一反凸輪曲面，用以與對應的滾子相接觸。

在本發明之一實施例中，該等夾指凸輪的頸部分別連接在該拉伸彈簧二側。

在本發明之一實施例中，該夾爪組件另具有二內凹夾爪，分別固定在該等夾指凸輪的頸部，用以伸入一工件的一內表面，而外撐固定該工件。

在本發明之一實施例中，該等內凹夾爪的外側具有一外側鋸齒面。

在本發明之一實施例中，該夾爪組件另具有二外凸夾爪，分別固定在該等夾指凸輪的頸部，用以接觸一工件的一外表面，而內夾固定該工件。

在本發明之一實施例中，該等外凸夾爪的內側具有一內側鋸齒面。

在本發明之一實施例中，該用於移載工件的夾爪另包含一測距模組，該測距模組具有一超音波感測器及一控制器，該超音波感測器設置在該封塞座下，用以感測一工件的一位置，該控制器設置在該基座上，且電性連接該超音波感測器。

在本發明之一實施例中，該測距模組另具有一藍芽收發器，設置在該基座上，且電性連接該控制器。

如上所述，利用該等滾子滾動對應的反凸輪曲面，連動該等夾指凸輪水平移動，使該等內凹夾爪能夠水平展開並貼合該工件的內表面，或使該等外凸夾爪能夠水平夾取並貼合該工件的外表面，以增加夾取的接觸面積。另外，隨著反凸輪曲面的設計曲面不同，該等滾子在不同的反凸輪曲面滾動，可連動該等夾指凸輪形成在夾取時減速的效果。也就是說，該等滾子分別推抵該等夾指凸輪，使該等夾指凸輪水平移動的設計，能夠使該等夾指凸輪產生變速及無背隙之開闔動作，藉此提高靜摩擦力及夾取的可靠度。

101‧‧‧工件

102‧‧‧工件

2‧‧‧氣嘴接頭

21‧‧‧氣嘴管道

3‧‧‧基座

31‧‧‧腔室

32‧‧‧通道

33‧‧‧第一端

34‧‧‧第二端

4‧‧‧氣動組件

41‧‧‧封塞座

42‧‧‧桿體

421‧‧‧第一端

422‧‧‧第二端

43‧‧‧活塞

44‧‧‧彈性元件

5‧‧‧夾爪組件

51‧‧‧移動件

52‧‧‧滾子

53‧‧‧夾指凸輪

531‧‧‧頭部

532‧‧‧頸部

533‧‧‧反凸輪曲面

54‧‧‧拉伸彈簧

55‧‧‧滑軌

56‧‧‧滑塊

57‧‧‧內凹夾爪

571‧‧‧外側鋸齒面

58‧‧‧外凸夾爪

581‧‧‧內側鋸齒面

6‧‧‧測距模組

61‧‧‧超音波感測器

62‧‧‧控制器

63‧‧‧藍芽收發器

第1圖是根據本發明用於移載工件的夾爪的一較佳實施例的一立體圖；第2圖是根據本發明用於移載工件的夾爪的一較佳實施例的一立體剖視圖；第3圖是根據本發明用於移載工件的夾爪的一較佳實施例的一局部側視圖；第4圖是根據本發明用於移載工件的夾爪的一較佳實施例的一側視圖；及第5圖是根據本發明用於移載工件的夾爪的另一較佳實施例的一立體圖。

為了讓本發明之上述及其他目的、特徵、優點能更明顯易懂，下文將特舉本發明較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下。再者，本發明所提到的方向用語，例如上、下、頂、底、前、後、左、右、內、外、側面、周圍、中央、水平、橫向、垂直、縱向、軸向、徑向、最上層或最下層等，僅是參考附加圖式的方向。因此，使用的方向用語是用以說明及理解本發明，而非用以限制本發明。

請參照第1圖所示，為本發明用於移載工件的夾爪的一較佳實施例，用以安裝在一中心吹氣型加工機具上(未繪示)，該用於移載工件的夾爪包含一氣嘴接頭2、一基座3、一氣動組件4、一夾爪組件5及一測距模組6。本發明將於下文詳細說明各元件的細部構造、組裝關係及其運作原理。

請參照第1及2圖所示，該氣嘴接頭2呈一圓錐形，且具有一氣嘴管道21，該該氣嘴接頭2用於組合在該中心吹氣型加工機具上(例如：中心吹氣型加工機具主軸上)，以接收該氣壓加工機具匯入的氣體。

續參照第1及2圖所示，該基座3與該氣嘴接頭2相連接，且該基座3具有一腔室31及一通道32，其中該腔室21形成在該基座3的一第一端33，該通道32形成在該基座3的一第二端34，而且該通道32與該腔室31相連通，該氣嘴接頭2組合在該基座3的第二端34，並且該氣嘴管道21與該通道32連通。

請參照第2及3圖所示，該氣動組件4設置在該腔室31內，其中該氣動組件4具有一封塞座41、一桿體42、一活塞43及一彈性元件44，該封塞座41封閉該腔室31，該桿體42貫穿該封塞座41，該活塞43連接該桿體42的一第一端421，該彈性元件44頂抵在該活塞43及封塞座41之間，在本實 施例中，該彈性元件44為一彈簧，套置在該桿體42上，且兩端分別頂抵在該活塞43及封塞座41，另外，該活塞43用以承受該通道32匯入的氣壓，使該活塞43往該腔室31內移動，同時當匯入的氣壓減少時，該活塞43又受到該彈性元件44的彈性恢復力往該通道32的方向移動。

請參照第2、3、4圖所示，該夾爪組件5具有一移動件51、二滾子52、二夾指凸輪53、一拉伸彈簧54一滑軌55及二滑塊56，其中該移動件51連接該桿體42的一第二端422，該等滾子52分別固定在該移動件51的二側，該等夾指凸輪53分別頂抵該等滾子52，該拉伸彈簧54連接該等夾指凸輪53之間，該滑軌55(例如：線性滑軌)設置在該封塞座41下，該等滑塊56移動地設置在該滑軌55上，該等夾指凸輪53分別固定在該等滑塊56上。進一步來說，每一夾指凸輪53具有一頭部531及一頸部532，其中該頭部531形成一反凸輪曲面533，用以與對應的滾子52相接觸，另外，該等夾指凸輪53的頸部532分別連接在該拉伸彈簧54二側。

請參照第1圖所示，在本實施例中，該夾爪組件5另具有二內凹夾爪57，該等內凹夾爪57分別固定在該等夾指凸輪53的頸部532，其中該等內凹夾爪57用以伸入一工件101的一內表面，而外撐固定在該工件101的內表面上，而且該等內凹夾爪57的外側可具有一外側鋸齒面571。

請參照第5圖所示，在另一實施例中，該夾爪組件5另具有二外凸夾爪58，該等外凸夾爪58分別固定在該等夾指凸輪53的頸部532，其中該等外凸夾爪58用以接觸一工件102的一外表面，而內夾固定在該工件102的外表面上，而且該等外凸夾爪58的內側具有一內側鋸齒面581。

請參照第1圖所示，該測距模組6具有一超音波感測器61、一控制器62及一藍芽收發器63，該超音波感測器61設置在該封塞座41下，用以感測該工件101的一位置，該控制器62設置在該基座3上，且電性連接該超音波感測器61，該藍芽收發器63設置在該基座3上，而且電性連接該控制器62。在本實施例中，當該工件101安全地被夾持著移載並沒有發生掉落或異位，該超音波感測器61所感測該工件101的位置會維持一固定數值；當感測感測該工件101的位置發生變化時，即代表該工件101在該等內凹夾爪57(或外凸夾爪58)上之位置發生變動。

依據上述的結構，當該活塞43承受氣壓而向下移動時，會透過該桿體42連動該移動件51移動，使該等滾子52分別推抵該等夾指凸輪53，即沿著相對應的反凸輪曲面533往下滾動，該等夾指凸輪53受到反凸輪曲面533的向量分力效應，因而透過該等滑塊56沿著該滑軌55向外移動，使該等夾指凸輪53彼此朝反向水平移動，藉此透過該等內凹夾爪57外撐固定在該工件101。在此同時，該拉伸彈簧54被該等夾指凸輪53向外拉扯而累積一彈性恢復力。

接著，當該活塞43承受氣壓減少時，該活塞43受到該彈性元件44的彈性恢復力往該通道32的方向移動，透過該桿體42連動該移動件51移動，使該等滾子52離開該等夾指凸輪53的反凸輪曲面533，此時，該拉伸彈簧54因彈性恢復力而拉緊該等夾指凸輪53，因而透過該等滑塊56沿著該滑軌55向內移動，使該等夾指凸輪53相向水平移動，藉此透過該等外凸夾爪58內夾固定在該工件102。

如上所述，利用該等滾子52滾動對應的反凸輪曲面533，連動該等夾指凸輪53水平移動，使該等內凹夾爪57能夠水平展開並貼合該工件101的內表面，或使該等外凸夾爪58能夠水平夾取並貼合該工件102的外表面，以增加夾取的接觸面積。也就是說，平行開闔的該等內凹夾爪57或該等外凸夾爪58，因為與工件101、102之接觸面積可在接觸瞬間達到最大值，夾持之正向力作用於接觸面積產生的靜摩擦力亦瞬間達到最大值，不會產生指夾面與工件的相對滑動，因此提高夾取的可靠度。

另外，隨著反凸輪曲面533的設計曲面不同，該等滾子52在不同的反凸輪曲面533滾動，可連動該等夾指凸輪53形成在夾取時減速的效果。再者，利用該超音波感測器61直接對該工件101的位置進行感測，並透過該藍芽收發器63回傳該工件101的位置，可精準掌握該工件101的正確位置(例如：工件是否掉落或位置偏移)，以避免誤差及移載風險的發生。

雖然本發明已以較佳實施例揭露，然其並非用以限制本發明，任何熟習此項技藝之人士，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種更動與修飾，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。

Claims (10)

1. 一種用於移載工件的夾爪，用以安裝在一中心吹氣型加工機具上，該用於移載工件的夾爪包含：一氣嘴接頭，組合在該氣壓加工機具上；一基座，具有：一腔室，形成在該基座的一第一端；及一通道，形成在該基座的一第二端且與該腔室連通，該氣嘴接頭組合在該基座的第二端，且與該通道連通；一氣動組件，設置在該腔室內，該氣動組件具有：一封塞座，封閉該腔室；一桿體，貫穿該封塞座；一活塞，連接該桿體的一第一端，且承受該通道匯入的氣壓而在該腔室內移動；及一彈性元件，頂抵在該活塞及封塞座之間；一夾爪組件，具有：一移動件，連接該桿體的一第二端；二滾子，分別固定在該移動件的二側；二夾指凸輪，分別頂抵該等滾子；及一拉伸彈簧，連接該等夾指凸輪；其中當該活塞承受氣壓時，該等滾子分別推抵該等夾指凸輪，使該等夾指凸輪反向水平移動；當該活塞承受氣壓減少時，該拉伸彈簧拉緊該等夾指凸輪，使該等夾指凸輪相向水平移動。
2. 如申請專利範圍第1項所述之用於移載工件的夾爪，其中該夾爪組件另具有：一滑軌，設置在該封塞座下；及二滑塊，移動地設置在該滑軌上，該等夾指凸輪分別固定在該等滑塊上。
3. 如申請專利範圍第1項所述之用於移載工件的夾爪，其中每一夾指凸輪具有一頭部及一頸部，其中該頭部形成一反凸輪曲面，用以與對應的滾子相接觸。
4. 如申請專利範圍第3項所述之用於移載工件的夾爪，其中該等夾指凸輪的頸部分別連接在該拉伸彈簧二側。
5. 如申請專利範圍第3項所述之用於移載工件的夾爪，其中該夾爪組件另具有二內凹夾爪，分別固定在該等夾指凸輪的頸部，用以伸入一工件的一內表面，而外撐固定該工件。
6. 如申請專利範圍第5項所述之用於移載工件的夾爪，其中該等內凹夾爪的外側具有一外側鋸齒面。
7. 如申請專利範圍第3項所述之用於移載工件的夾爪，其中該夾爪組件另具有二外凸夾爪，分別固定在該等夾指凸輪的頸部，用以接觸一工件的一外表面，而內夾固定該工件。
8. 如申請專利範圍第7項所述之用於移載工件的夾爪，其中該等外凸夾爪的內側具有一內側鋸齒面。
9. 如申請專利範圍第1項所述之用於移載工件的夾爪，另包含一測距模組，該測距模組具有：一超音波感測器，設置在該封塞座下，用以感測一工件的一位置；及一控制器，設置在該基座上，且電性連接該超音波感測器。
10. 如申請專利範圍第9項所述之用於移載工件的夾爪，其中該測距模組另具有一藍芽收發器，設置在該基座上，且電性連接該控制器。