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TWI491481B - 機器人手爪及採用該機器人手爪之機器人 - Google Patents

機器人手爪及採用該機器人手爪之機器人 Download PDF

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TWI491481B
TWI491481B TW100106920A TW100106920A TWI491481B TW I491481 B TWI491481 B TW I491481B TW 100106920 A TW100106920 A TW 100106920A TW 100106920 A TW100106920 A TW 100106920A TW I491481 B TWI491481 B TW I491481B
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Zhong Qin
Jie Li
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Description

機器人手爪及採用該機器人手爪之機器人
本發明涉及一種機器人手爪及採用該機器人手爪之機器人。
機器人抓取產品之方式通常為抱、夾、撐、磁力等。撐之方式常見為旋轉三滾珠向心膨脹式，該種機器人之手爪包括圓筒狀之爪套、鋼芯及三滾珠。爪套包括抓取部及安裝部，爪套之安裝部之側壁上開設有容納孔，三滾珠分別自套筒之安裝部裝入套筒並收容於容納孔中，鋼芯自套筒之安裝部裝入套筒並可沿套筒側壁軸向移動。待抓取產品上通常對應開設有抓取孔，抓取孔之側壁開設有滾珠孔。抓取產品時，手爪插入抓取孔，鋼芯朝向套筒之抓取部之端面移動，三滾珠由於受到鋼芯之壓力而向四周撐開，並藉由容納孔進入抓取孔側壁之滾珠孔以抓取產品。
然而，對於一些體積較小之產品，若開設之抓取孔之孔徑過大會對產品之結構造成較大影響，是以，需要設計出直徑較小之機器人手爪。由於爪套之直徑較小，需相應地採用直徑較小之滾珠，惟，因滾珠直徑較小，滾珠進入滾珠孔之體積較小，很難確保機器人手爪及待抓取產品之間有足夠之摩擦力，機器人手爪抓取產品時產品容易脫落，從而影響機器人之工作效率。
鑒於上述內容，有必要提供一種用於有效抓取具有較小抓取孔之 產品之機器人手爪及採用該機器人手爪之機器人。
一種機器人手爪，其包括套筒、撐桿及滾珠，套筒二端分別為安裝部及抓取部，抓取部之側壁上開設有容納孔，滾珠活動收容於容納孔，撐桿之一端設置有推頂部，撐桿之推頂部收容於套筒內，撐桿可沿套筒軸向運動，推頂部用於推頂滾珠以使該滾珠部分露出於容納孔，容納孔二側之抓取部之內徑不同，靠近抓取部之端面之一側內徑較大以形成與容納孔相通之裝配孔，以使滾珠可從裝配孔安裝到容納孔，機器人手爪還包括安裝於裝配孔內用於防止滾珠從容納孔脫出之柱塞。
一種機器人，其包括連接件、氣缸及機器人手爪，氣缸與連接件之一端相固定，機器人手爪固定於氣缸上，機器人手爪包括套筒、撐桿及滾珠，套筒二端分別為安裝部及抓取部，抓取部之側壁上開設有容納孔，滾珠活動收容於容納孔，撐桿之一端設置有推頂部，撐桿之推頂部收容於套筒內，撐桿可沿套筒軸向運動，推頂部用於推頂滾珠以使其部分露出於容納孔，容納孔二側之抓取部之內徑不同，靠近抓取部之端面之一側內徑較大以形成與容納孔相通之裝配孔，以使滾珠可從裝配孔安裝到容納孔，機器人手爪還包括安裝於裝配孔內用於防止滾珠從容納孔脫出之柱塞。
所述機器人手爪，抓取部之端面上開設有與容納孔相通之裝配孔以使滾珠可從裝配孔安裝到容納孔。當待抓取產品上開設之抓取孔較小，三滾珠無法從安裝部裝入容納孔時，可藉由設計較大尺寸之裝配孔將滾珠藉由裝配孔裝入容納孔，從而使機器人手爪能有效地抓取具有較小抓取孔之產品。
100‧‧‧機器人
20‧‧‧連接件
30‧‧‧氣缸
40‧‧‧感應裝置
50‧‧‧機器人手爪
22‧‧‧基體
224‧‧‧螺紋孔
24、26‧‧‧法蘭
242‧‧‧螺紋通孔
244‧‧‧緊固螺釘
262‧‧‧鎖定孔
300‧‧‧本體
304‧‧‧氣管
305‧‧‧固定孔
307‧‧‧螺栓
308‧‧‧進氣孔
309‧‧‧安裝孔
52‧‧‧套筒
521‧‧‧安裝部
523‧‧‧抓取部
5232‧‧‧裝配孔
524‧‧‧容納孔
526‧‧‧鎖孔
522‧‧‧凹槽
53、54‧‧‧密封件
55‧‧‧撐桿
56‧‧‧滾珠
58‧‧‧柱塞
550‧‧‧推頂部
551‧‧‧固定部
552‧‧‧軸肩
5522‧‧‧環形槽
582‧‧‧螺孔
584‧‧‧螺桿
圖1係本發明實施方式之機器人之立體示意圖。
圖2係圖1所示機器人之立體分解示意圖。
圖3係圖1所示機器人手爪之立體示意圖。
圖4係圖3所示機器人手爪之立體分解示意圖。
圖5係圖3所示機器人手爪沿V-V線之剖視圖。
下面結合附圖及具體實施方式對本發明之機器人手爪及採用該機器人手爪之機器人作進一步之詳細說明。
請參閱圖1及圖2，本發明實施方式之機器人100包括連接件20、氣缸30、感應裝置40及機器人手爪50。氣缸30裝設於連接件20之端部，感應裝置40及機器人手爪50固定於氣缸30上。
連接件20與機器人100之驅動裝置(圖未示)相連接，用於帶動氣缸30及機器人手爪50運動。本發明實施方式中，連接件20為中空圓柱體，以減小機器人100之重量。連接件20包括基體22及分別設置於基體22靠近二端外側壁上之二法蘭24、26。法蘭24位於基體22上靠近氣缸30之一端，法蘭24上設置有二螺紋通孔242，螺紋通孔242與緊固螺釘244相配合固定連接件20及氣缸30。基體22靠近法蘭24之一端之側壁上開設有螺紋孔224。法蘭26位於基體22之遠離法蘭24之另一端，法蘭26上開設有複數用於將連接件20固定於驅動裝置上之鎖定孔262。
本發明實施方式中，氣缸30包括本體300及氣管304。本體300上相應開設有用於安裝氣管304之進氣孔308及用於安裝機器人手爪 50之安裝孔309。本體300還開設有用於穿設螺栓307以固定氣缸30及連接件20之固定孔305。螺栓307穿過固定孔305，並與螺紋孔224相配合將氣缸30固定於連接件20上。
本發明實施方式中，感應裝置40係一感應器，感應裝置40用於感知待抓取樣品與機器人手爪50之距離。
請一併參閱圖3至圖5，機器人手爪50呈圓柱體狀，其包括套筒52、撐桿55、滾珠56及柱塞58。撐桿55及滾珠56收容於套筒52內，柱塞58塞住套筒52以防止滾珠56脫落。
套筒52包括安裝部521及抓取部523。安裝部521靠近端面之側壁上凹設有凹槽522，凹槽522用於安裝密封件53。抓取部523用於插入待抓取產品之抓取孔(圖未示)以抓取產品。抓取部523之側壁上開設有用於收容滾珠56之容納孔524。優選地，抓取部523之內徑呈台階狀，容納孔524二側之抓取部523之內徑不同，其中靠近抓取部523之端面之一側內徑較大以形成一裝配孔5232，容納孔524開設於抓取部523之二段內徑不同抓取部523之過渡區(圖未標)，裝配孔5232與容納孔524相通，裝配孔5232用於方便將滾珠56從套筒52之抓取部523安裝到容納孔524。本發明實施方式中，滾珠56之數量為三，對應地開設有三用於活動收容滾珠56之容納孔524，每一滾珠56對應收容於一容納孔524內。優選地，三容納孔524之中心均勻分佈於套筒52之橫截面上之圓周上。抓取部523鄰近容納孔524且靠近端部之位置處還開設有鎖孔526，鎖孔526用於鎖定柱塞58。
撐桿55為圓柱體狀，其包括推頂部550及固定部551。撐桿55之推頂部550收容於套筒52內，撐桿55可沿套筒52軸向運動。推頂部 550之錐角為60度，推頂部550用於推頂滾珠56以使滾珠56部分露出於容納孔524。固定部551設置有一軸肩552。軸肩552上凹設有二用於安裝密封件54之環形槽5522。
柱塞58為圓柱體狀，其直徑與套筒52之抓取部523之裝配孔5232之內徑相當，柱塞58上開設有螺孔582。柱塞58裝入裝配孔5232時，柱塞58緊鄰容納孔524以輔助支撐滾珠56，從而防止滾珠56從容納孔524脫落。柱塞58還包括一螺桿584，螺桿584依次穿過套筒52之鎖孔526及螺孔582將柱塞58鎖定於套筒52之抓取部523。
安裝時，首先將滾珠56沿套筒52之抓取部523之裝配孔5232裝入容納孔524內，裝上柱塞58；其次將密封件53固定於凹槽522內，並將撐桿55之推頂部550從套筒52之安裝部521插入套筒52，直至撐桿55之軸肩552與套筒52之安裝部521之端面相抵持，此時，推頂部550位於三滾珠56之中間；然後將密封件54套設於撐桿55之軸肩552上之環形槽5522內，並將機器人手爪50固定於氣缸30之本體300之安裝孔309內，將氣管304安裝於進氣孔308內，將感應裝置40固定於氣缸30之本體300上；最後藉由螺栓307將氣缸30與連接件20相固定，並藉由緊固螺釘244與法蘭24相配合進一步固定氣缸30與連接件20。
工作時，機器人手爪50進入待抓取產品上開設之抓取孔內，氣缸30帶動撐桿55上下移動，當撐桿55朝向靠近柱塞58之一端移動時，滾珠56受到推頂部550之擠壓而向四周撐開以凸出容納孔524，滾珠56進入待夾持產品上之抓取孔側壁上開設之滾珠孔以抓取產品；當撐桿55朝向遠離柱塞58之一端移動時，滾珠56向套筒52之 軸心收攏，滾珠56與待夾持產品上之抓取孔側壁上開設之滾珠孔相互脫離，從而解除滾珠56與待夾持產品之鎖定以將產品放下。
所述機器人手爪50，其容納孔524二側之抓取部523之內徑不同，其中靠近抓取部523之端面之一側之內徑較大並形成裝配孔5232。當滾珠56之直徑較小，且三滾珠56可依次從套筒52之安裝部521裝入容納孔524時，可選擇從安裝部521裝入滾珠56；當待抓取產品上開設之抓取孔較小時，機器人手爪50之抓取部523之直徑相應較小，為保證機器人手爪50抓取產品之效率，需確保滾珠56具有一定大小之直徑，此時三滾珠56無法從安裝部521裝入容納孔524，可藉由尺寸較大之裝配孔5232將滾珠56裝入容納孔524，從而使機器人手爪50能有效地抓取具有較小抓取孔之產品。
綜上所述，本發明符合發明專利要件，爰依法提出專利申請。惟，以上所述者僅為本發明之較佳實施例，舉凡熟悉本案技藝之人士，在爰依本發明精神所作之等效修飾或變化，皆應涵蓋於以下之如申請專利範圍內。
50‧‧‧機器人手爪
52‧‧‧套筒
521‧‧‧安裝部
523‧‧‧抓取部
5232‧‧‧裝配孔
524‧‧‧容納孔
526‧‧‧鎖孔
522‧‧‧凹槽
53、54‧‧‧密封件
55‧‧‧撐桿
56‧‧‧滾珠
58‧‧‧柱塞
550‧‧‧推頂部
551‧‧‧固定部
552‧‧‧軸肩
5522‧‧‧環形槽
582‧‧‧螺孔
584‧‧‧螺桿

Claims (10)

  1. 一種機器人手爪，其包括套筒、撐桿及滾珠，該套筒二端分別為安裝部及抓取部，該抓取部之側壁上開設有容納孔，該滾珠活動收容於該容納孔，該撐桿之一端設置有推頂部，該撐桿之推頂部收容於該套筒內，該撐桿可沿該套筒軸向運動，該推頂部用於推頂該滾珠以使其部分露出於容納孔，其改良在於：該容納孔二側之抓取部之內徑不同，靠近該抓取部之端面之一側內徑較大以形成與容納孔相通之裝配孔，以使該滾珠可從該裝配孔安裝到該容納孔，該機器人手爪還包括安裝於該裝配孔內用於防止該滾珠從該容納孔脫出之柱塞。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之機器人手爪，其中該安裝部凹設有凹槽，該套筒還包括密封件，該密封件收容於該凹槽內。
  3. 如申請專利範圍第1或2項所述之機器人手爪，其中該抓取部之側壁鄰近該容納孔位置處開設有鎖孔，該柱塞上開設有螺孔，該柱塞還包括一螺桿，該螺桿依次穿過該鎖孔及該螺孔將該柱塞固定安裝於該裝配孔內。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之機器人手爪，其中該滾珠數量為三，該容納孔數量亦為三，每一滾珠對應收容於一容納孔內。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之機器人手爪，其中該推頂部之錐角為60度，三容納孔之中心均勻分佈於該套筒之橫截面上之圓周上。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之機器人手爪，其中該撐桿還包括固定部，該固定部上設有一軸肩，該軸肩上凹設有環形槽，該環形槽用於以安裝密封件。
  7. 一種機器人，其包括連接件、氣缸及機器人手爪，該氣缸與該連接件之一端相固定，該機器人手爪固定於該氣缸上，該機器人手爪包括套筒、 撐桿及滾珠，該套筒二端分別為安裝部及抓取部，該抓取部之側壁上開設有容納孔，該滾珠活動收容於該容納孔，該撐桿之一端設置有推頂部，該撐桿之推頂部收容於該套筒內，該撐桿可沿該套筒軸向運動，該推頂部用於推頂該滾珠以使其部分露出於容納孔，其改良在於：該容納孔二側之抓取部之內徑不同，靠近該抓取部之端面之一側內徑較大以形成與容納孔相通之裝配孔，以使該滾珠可從該裝配孔安裝到該容納孔，該機器人手爪還包括安裝於該裝配孔內用於防止該滾珠從該容納孔脫出之柱塞。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之機器人，其中該抓取部之側壁鄰近該容納孔位置處開設有鎖孔，該柱塞上開設有螺孔，該柱塞還包括一螺桿，該螺桿依次穿過該鎖孔及該螺孔將該柱塞固定安裝於該裝配孔內。
  9. 如申請專利範圍第7或8項所述之機器人，其中該連接件為中空之圓柱體。
  10. 如申請專利範圍第7或8項所述之機器人，其中該機器人還包括感應裝置，該感應裝置固定於該氣缸上。
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