机械夹爪驱动装置的制作方法

本发明与机械手臂的终端受动器(End Effector)有关，特别是一种机械夹爪驱动装置，可以用来驱动夹爪夹取物品。

背景技术：

随着科技进步，机械手臂越来越广泛地运用在各种类型的工作场合以代替人工操作。特别是在工作环境较为恶劣的场合，采用机械手臂不但可以减少工作人员的工安意外的产生机会，也可以减少恶劣环境对于工作人员的健康所造成的威胁。例如，焊接工作过程中所产生的气体、高温和强光对于工作人员所产生对于呼吸系统、烧烫伤和眼睛加速老化等问题和危害。

机械手臂在实际应用上，须配合针对不同物理功能所设计的终端受动器(End Effector)的使用以产生物理效果，举例来说，若终端受动器采用夹爪装置用来抓取物品，则在抓起物品后移动到他处后即产生移动物品的物理功效。

已知的夹爪装置中，多采用齿轮齿条等零件来驱动夹爪，此外夹爪的路径并无导引装置，其仅通过多个夹爪彼此靠近或远离达成夹取或放开物体的功能，然而通过齿轮和齿条传动会有夹爪位置控制精度不足的问题，且夹爪无导引的情况下受力容易移动，在夹取物体时恐有失误掉落的情况产生。

此外，已知夹爪装置是有采用摆臂式连杆设计，然而此种夹爪会有夹持点的高度会随着各夹爪距离不同而有变化，造成进行夹持作业的难度增加且不容易夹持薄型工件的状况。还有夹爪装置是采用平行摆臂式连杆设计，其与摆臂式连杆设计同样会产生夹持点的高度会随着各夹爪距离不同 而有变化的特征。对于前述问题，是有已知的夹爪装置采用楔形勾块(wedge hook)的设计，可以由轴向运动的外力驱动而让各夹爪于径向移动。因为夹爪通过斜面之间的推挤在径向运动，所以避免产生夹爪的夹持点高度随着各夹爪距离不同产生变化的问题。然而，此种设计是由轴向运动的分力带动径向运动，故须在轴向运动的施力必定要大于径向运动的施力才能运动，而夹爪的夹持力量也必定小于轴向施力造成轴向施力的能量浪费。

技术实现要素：

对于已知技术所存在的问题，本发明提供一种机械夹爪驱动装置，其主要目的在于较已知技术精准地控制夹爪位置，减少抓取物品失误掉落的机会。

为了达成主要目的，本发明提供一种机械夹爪驱动装置，其包含：一第一板体。一螺杆，具有一第一段和一第二段，该第一段连接该第一板体。一第二板体，是连接该第二段，该第二板体具有多个贯穿槽。一驱动板体，是具有一螺帽部，该螺帽部是套设在该螺杆，而受该螺杆旋转驱动该螺帽部移动。多个连杆组，各该连杆组具有一第一连杆，其两端分别定义一第一轴线和一第二轴线，该第一连杆于该第一轴线枢接该第二板体；一第二连杆，其依序定义一第三轴线、一第四轴线和一第五轴线，该第二连杆于该第三轴线枢接该驱动板体，该第二连杆于该第四轴线枢接该第一连杆的第二轴线。多个连接板，各该连接板分别枢接该第二连杆于该第五轴线，并对应地穿过该贯穿槽。以及多个线性滑轨组，各该线性移动组具有一滑轨和一滑块，各该滑轨是沿着该螺杆的径向分布设置在该第二板体，该滑块设置于该滑轨上被限制沿着该滑轨移动且连接该连接板。由此，由螺杆驱动螺帽部，再经连杆组驱动该滑块沿着滑轨移动，能精准地控制夹爪位置抓取物品，减少失物掉落的机会。

此外，该第一轴线、该第二轴线该第三轴线构成一第一夹角。该第一轴线、该第二轴线和该第五轴线构成一第二夹角；该第一夹角和该第二夹角互补。

此外，该第一轴线和该第二轴线相隔一第一距离。该第三轴线和该第 四轴线相隔一第二距离；该第四轴线和该第五轴线相隔一第三距离。该第一距离、第二距离和第三距离彼此相等。由此，可以驱动链接该第五轴的滑块及其上的夹爪依照滑轨沿着该螺杆的径向移动，避免夹持点的高度会随着各夹爪距离不同而有变化。

再者，当该第一夹角小于该第二夹角，该第三轴线沿着该螺杆轴向平均移动速率小于该第五轴线沿着该螺杆径向平均移动速率，且该第五轴线的施力将大于该第三轴线的受力，可以达成解决施力减小的问题。

最后，当该第一夹角大于该第二夹角，该第三轴线沿着该螺杆轴向平均移动速率大于该第五轴线沿着该螺杆径向平均移动速率，如此一来，可以收到该第五轴线沿着该螺杆径向平均移动速率小于该第三轴线沿着该螺杆轴向平均移动速率的效果。

附图说明

为进一步说明本发明的具体技术内容，以下结合实施例及附图详细说明如后，其中：

图1为本发明实施例的立体图。

图2为本发明实施例的左视图。

图3为本发明实施例的立体图。

图4为沿着图3中4-4剖面线的剖视图。

图5为本发明实施例的结构示意图，显示第一夹角大于第二夹角。

图6为本发明实施例的结构示意图，显示第一夹角小于第二夹角。

图7为本发明实施例的结构示意图，显示连杆组配置。

图8为本发明实施例的实验数据，其在第一距离、第二距离和第三距离为100毫米的条件下测试。

具体实施方式

在此先说明，以下定义的轴线是指一虚拟轴，其让各连杆分别绕着彼此枢接处的轴线旋转。另外，以下实质平行是指包括可以稍偏离精确定义的平行关系，其成因来自制作加工的误差，而误差小到让整体结构的运动，仍显现其平行关系的特征。

请参阅图1-图8，本发明实施例所供的一种机械夹爪驱动装置，其包含：一第一板体10、一螺杆20、一第二板体30、一驱动板体40、多个连杆组50、多个连接板70和多个线性滑轨组80。

该螺杆20，具有相对设置的一第一段21和一第二段22，该第一段21连接该第一板体10。须说明的是，在本实施例中，该螺杆通过设置在该第一板体10上的一驱动组60驱动旋转，该驱动组60包含有一马达61、一大皮带轮62、一小皮带轮63和一皮带64，该马达61转动该小皮带轮63通过该皮带64驱动该大皮带轮62，达成被放大马达61扭矩的效果后再驱动与该大皮带轮62固接的螺杆20，驱动该螺杆20旋转。

该第二板体30，是连接该螺杆20的第二段22，该第二板体30具有多个贯穿槽31，各该贯穿槽31沿着该螺杆20的径向配置。

该驱动板体40，是可受外力移动地设置在该第一板体10和该第二板体30之间，在本实施例中该驱动板体40具有一螺帽部41，该螺帽部41是套设在该螺杆20，而受该螺杆20旋转驱动该螺帽部41移动。

各该连杆组50分别具有一第一连杆51和一第二连杆52。

该第一连杆51两端分别定义一第一轴线511和一第二轴线512，该第一连杆51于该第一轴线511处枢接该第二板体30。以及该第二连杆52，其依序定义一第三轴线521、一第四轴线522和一第五轴线523。该第二连杆52于该第三轴线521处枢接该驱动板体40，该第二连杆51于该第四轴线522处枢接该第一连杆51的第二轴线512，该第五轴线523供外物连结。

各该连接板70分别枢接该第二连杆52于该第五轴线523，并在对应地穿过各该贯穿槽31。

各该线性移动模块80具有一滑轨81和一82滑块，各该滑轨81是沿着该螺杆20的径向分布设置在该第二板体30，该滑块82设置于该滑轨81上被限制沿着该滑轨81移动且连接该连接板70。在实施例中，夹爪90是装设在滑块82上随着滑块82移动。其当夹爪90受到外力时，因由线性移动模块80受力，故避免外力通过该连接板70施力于连杆组50，防止该连杆组50受力损坏，更让装设于滑块82的夹爪90精准地于该螺杆20的径向移动。

由此，本发明所提供的机械夹爪驱动装置，在运用螺杆20驱动驱动板体的螺帽部41的方式下已较已知技术采用齿轮与齿条传动传动方式精准，再加上运用线性滑轨80的滑轨81与滑块82的配合，减少夹爪90受力偏移的机会，可以精准地控制夹爪90的位置，减少抓取物品失误掉落的机会。

须特别说明的是，在实施例中，该第一轴线511-该第五轴线523实质互相平行，该第一轴线511、该第二轴线512、该第三轴线521构成一第一夹角A1。该第一轴线511、该第二轴线512和该第五轴线523构成一第二夹角A2。该第一夹角A1和该第二夹角A2互补，如此可以确认该第二连杆52的第三轴线521、第四轴线522和第五轴线523在同一平面上。

再者，若要让该第五轴线523作沿着该螺杆20的径向运动，则须让该第一轴线511和该第二轴线512相隔一第一距离D1；该第三轴线521和该第四轴线522相隔一第二距离D2；该第四轴线522和该第五轴线523相隔一第三距离D3；该第一距离D1、第二距离D2和第三距离D3彼此相等。

此外，当该第一夹角A1小于该第二夹角A2，该第三轴线521沿着该螺杆20轴向平均移动速率小于该第五轴线523沿着该螺杆20径向平均移动速率，如此将可以获得快速移动第五轴线523平均移动速率的效果，还可以将第二连杆52于第三轴线521所受的施力被放大施加在该第五轴线523处。

最后，当该第一夹角A1大于该第二夹角A2，该第三轴线521沿着该螺杆20轴向平均移动速率大于该第五轴线523沿着该螺杆20径向平均移动速率。

上述特别说明的运作情况如下：

1、当该驱动板体40朝该第一板体10移动时，该第一连杆51会以该第一轴线511为转动中心而朝向该第三轴线521移动，而让该第一夹角A1将增加角度，该第二夹角A2将减少角度，而当该第一夹角A1大于该第二夹角A2，该第三轴线521沿着该螺杆20轴向平均移动速率大于该第五轴线523沿着该螺杆20径向平均移动速率。

2、该驱动板体40朝该第二板体30移动，该第一连杆51会以该第一 轴线511为转动中心而朝向该第五轴线523移动，而让该第一夹角A1将减少角度，该第二夹角A2将增加角度，当该第一夹角A1小于该第二夹角A2，该第三轴线521沿着该螺杆20轴向平均移动速率小于该第五轴线523沿着该螺杆20径向平均移动速率，如此将可以获得快速移动第五轴线523的效果，也产生将第二连杆52于第三轴线521所受的施力被放大施加在该第五轴线523的效果。另外，还须说明的是，在前述实施例中，该第二连杆的第五轴线是在该螺杆和该第一轴线之间移动。还可以配置如图6所示，让该第一轴线位于该第二连杆的第五轴线和该螺杆之间。