本發(fā)明與用以更換配合機(jī)械手臂使用的末端效應(yīng)器的裝置有關(guān)，特別是指一種機(jī)械式更換裝置。

背景技術(shù)：

機(jī)械手臂在目前已經(jīng)相當(dāng)廣泛地使用在制造加工業(yè)，一方面可以減少人工因執(zhí)行重復(fù)性高的工作流程而造成對產(chǎn)品良率的降低，另一方面可以替代人工在嚴(yán)苛的環(huán)境條件下工作，如此可以避免工作人員的健康受到危害，同時也可以維持良好的加工精度。然而在制造加工的過程中，機(jī)械手臂必須要搭配一更換裝置來更換不同規(guī)格的末端效應(yīng)器(如夾爪、吸盤或鉆頭)，以便對不同規(guī)格的工件進(jìn)行加工。

就更換裝置的現(xiàn)有技術(shù)來說，首先如美國第6,073,512號專利案是以手動方式操作手柄，使手柄帶動鏈輪旋轉(zhuǎn)，當(dāng)鏈輪旋轉(zhuǎn)到定位之后需要利用插銷對鏈輪加以鎖定，這樣除了具有操作不便的問題之外，假如插銷在運(yùn)作過程中不慎脫落，失去鎖定能力的更換裝置很容易對工作人員造成危害。再如美國第4,708,548號專利案是以手動旋轉(zhuǎn)內(nèi)凸輪環(huán)的方式來控制定位球的作動，當(dāng)定位球嵌卡于凹槽內(nèi)，第一、第二單元之間接合在一起，當(dāng)定位球脫離凹槽時，第一、第二單元可以分開，但是在此一現(xiàn)有專利案中，第一、第二單元之間的結(jié)合強(qiáng)度并不理想，所以會連帶限制與其相配合的末端效應(yīng)器的重量與規(guī)格。最后如美國第2007/0235949號專利案是利用加壓流體來推動活塞，使活塞在推動鋼珠而完成第一、第二單元之間的嚙合，當(dāng)要分開第一、第二單元時是以反向輸入加壓流體，使加壓流體推動活塞遠(yuǎn)離鋼珠，此時的鋼珠即可自行脫離，然而從此現(xiàn)有專利案中可以發(fā)現(xiàn)，為了能夠使用加壓流體，在結(jié)構(gòu)上勢必要添增額外的配備(如管線、儲氣桶或加壓泵)，但是這樣一來， 不但會導(dǎo)致成本上的增加，同時也會因?yàn)檎_機(jī)器過于龐大而造成在移動上的不方便。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的主要目的在于提供一種機(jī)械式更換裝置，其能協(xié)助機(jī)械手臂結(jié)合末端效應(yīng)器，并且不需要配置額外的輸入源，以節(jié)省成本及提升作業(yè)效率。

此外，本發(fā)明提供一種機(jī)械式更換裝置包含有一基座、一阻尼器、一第一連接單元，以及一第二連接單元。該阻尼器設(shè)于該基座，用以提供阻尼效果；該第一連接單元具有一第一座體與一柱體，該第一座體置放于該阻尼器上，該柱體自該第一座體的頂面朝遠(yuǎn)離該黏彈性阻尼座的方向延伸且具有一接合孔；該第二連接單元具有一第二座體、一第一移動件、一第一彈性件、一第二移動件、一第二彈性件、一第三移動件、一第三彈性件、一第四移動件，以及一第四彈性件，其中：該第二座體具有一第一槽、一第二槽、一第一穿孔，以及一第二穿孔，該第一槽用以套設(shè)該第一連接單元的柱體，該第二槽自該底面沿著該第一槽的軸向往內(nèi)延伸，該第一穿孔連通該第一槽與該第二槽，該第二穿孔的一端連通該第二槽，該第二穿孔的另一端貫穿該第二座體的外周面，該第一移動件可移動地設(shè)于該第二槽內(nèi)，該第一彈性件設(shè)于該第二槽內(nèi)且頂?shù)钟谠摰谝灰苿蛹?，用以將該第一移動件往下推動，該第二移動件可移動地設(shè)于該第一穿孔內(nèi)，用以卡接于該第一連接單元的柱體的接合孔，該第二彈性件設(shè)于該第一穿孔內(nèi)且頂?shù)钟谠摰诙苿蛹靡詫⒃摰诙苿蛹h(yuǎn)離該第一連接單元的柱體的方向推動，該第三移動件可移動地設(shè)于該第一穿孔內(nèi)，一方面可以跟該第一移動件卡接在一起，另一方面會被該第一移動件所推擠而內(nèi)縮至該第一穿孔內(nèi)，該第三彈性件設(shè)于該第一穿孔內(nèi)且頂?shù)钟谠摰诙?、第三移動件之間，用以將該第二、第三移動件朝遠(yuǎn)離對方的方向推動，該第四移動件可移動地設(shè)于該第二穿孔內(nèi)且可通過該基座的擠壓而將該第一移動件朝遠(yuǎn)離該第一連接單元的方向推動，該第四彈性 件設(shè)于該第二穿孔內(nèi)且頂?shù)钟谠摰谒囊苿蛹?，用以將該第四移動件朝遠(yuǎn)離該第一移動件的方向推動。

由此，本發(fā)明的機(jī)械式更換裝置透過該第一、第二、第三及第四移動件及該第一、第二、第三及第四彈性件之間的連動關(guān)系，使該第二連接單元與該第一連接單元能夠快速地接合在一起，另外再透過該阻尼器所提供的阻尼效果，讓該第二連接單元與該第一連接單元能夠確實(shí)地分離，以達(dá)到更換末端效應(yīng)器的效果。

為了達(dá)成上述目的，本發(fā)明另提供一種機(jī)械式更換裝置，包含有一第一連接單元，具有一柱體，該柱體具有一接合孔；以及一第二連接單元，具有一第二座體、一第一移動件、一第二移動件、一第二彈性件、一第三移動件以及一第三彈性件；該第二座體具有一第一槽、一第二槽以及一第一穿孔，該第二座體以該第一槽可分離地套設(shè)該柱體，該第一穿孔連通該第一槽與該第二槽，該第一移動件設(shè)于該第二槽內(nèi)且沿著該第二槽突出或沒入該第二槽，該第二移動件設(shè)于該第一穿孔內(nèi)且可突出該第一穿孔而進(jìn)入該接合孔，該第二彈性件設(shè)于該第一穿孔內(nèi)且?guī)釉摰诙苿蛹摰谝灰苿蛹苿樱摰谌苿蛹O(shè)于該第一穿孔內(nèi)且可突出該第一穿孔而接觸該第一移動件，該第三彈性件分別推動該第二移動件和該第三移動件。

由此，本發(fā)明的機(jī)械式更換裝置透過該第二連接單元與該第一連接單元能夠快速地接合在一起，以達(dá)到更換末端效應(yīng)器的效果。

附圖說明

圖1為本發(fā)明第一實(shí)施例的立體組合圖。

圖2為本發(fā)明第一實(shí)施例的立體分解圖。

圖3為本發(fā)明第一實(shí)施例的第二連接單元的剖視圖。

圖4為本發(fā)明第一實(shí)施例的使用示意圖。

圖5為本發(fā)明第一實(shí)施例的剖視圖，主要顯示第一移動件碰觸到第一連接單元的狀態(tài)。

圖6類同于圖5，主要顯示第二座體位于接合位置的狀態(tài)。

圖7類同于圖6，主要顯示第二座體位于釋放位置的狀態(tài)。

圖8類同于圖7，主要顯示第二座體位于分離位置的狀態(tài)。

圖9為本發(fā)明第二實(shí)施例的剖視圖，主要顯示第一移動件碰觸到第一連接單元的狀態(tài)。

圖10類同于圖9，主要顯示第二座體位于接合位置的狀態(tài)。

符號說明

10機(jī)械式更換裝置 20基座

21底壁 22環(huán)壁

23支撐桿 24內(nèi)凸緣

30阻尼器 31上承板

32下承板 33黏彈性阻尼元件

40第一連接單元 41第一座體

42柱體 43接合孔

44定位柱 50第二連接單元

60第二座體 61第一槽

62第二槽 63第一穿孔

64第二穿孔 65第一內(nèi)擋緣

66第二內(nèi)擋緣 67定位槽

70第一移動件 71上定位槽

72第一推抵部 73下定位槽

74第一受抵部 80第一彈性件

82第二彈性件 84第三彈性件

86第四彈性件 90第二移動件

91第一接合部 92第一外擋緣

93第三移動件 94第二接合部

95第二外擋緣 96第四移動件

97第二推抵部 98第二受抵部

99第三外擋緣 P1接合位置

P2釋放位置 P3分離位置

A第一移動模塊 B第二移動模塊

C第三移動模塊

具體實(shí)施方式

請參閱圖1及圖2，本發(fā)明第一實(shí)施例的機(jī)械式更換裝置10包含有一基座20、一阻尼器30、一第一連接單元40，以及一第二連接單元50。

基座20具有一底壁21、一位于底壁21上方的環(huán)壁22，以及三連接在底壁21與環(huán)壁22之間的支撐桿23，其中在環(huán)壁22的內(nèi)環(huán)面具有一內(nèi)凸緣24。

阻尼器30可以選擇使用黏彈性阻尼器、油壓阻尼器或振動阻尼器，在本實(shí)施例中以黏彈性阻尼器30(Viscoelastic damper)為最佳實(shí)施態(tài)樣，但并不以此為限。阻尼器30具有一上承板31、一下承板32，以及多個連接在上、下承板31、32之間的黏彈性阻尼元件33。在組裝時，阻尼器30通過下承板32置放于基座20的環(huán)壁22的內(nèi)凸緣24上。

第一連接單元40具有一第一座體41與一柱體42，第一座體41置放于阻尼器30的上承板31，用以供一末端效應(yīng)器(圖中未示)作連接，柱體42自第一座體41的頂面朝遠(yuǎn)離阻尼器30的方向往上延伸，而且，柱體42的外周面具有四呈等間隔排列的接合孔43。

如圖3所示，第二連接單元50具有一第二座體60、四第一移動件70、四第一彈性件80、四第二移動件90、四第二彈性件82、四第三移動件93、四第三彈性件84、四第四移動件96，以及四第四彈性件86，其中：

第二座體60主要用來連接一機(jī)械手臂(圖中未示)，在結(jié)構(gòu)上具有一第一槽61及四第二槽62，第一槽61位于第二座體60的中央，第二槽62自第二座體60的底面沿著第一槽61的軸向往內(nèi)延伸，且以第一槽61為中心環(huán)繞于第一槽61的周圍。此外，第二座體60還具有四第一穿孔63及四第二穿孔64，各第一穿孔63連通在第一槽61與一個第二槽62之間，而且，各第一穿孔63的孔壁的兩端分別具有一第一內(nèi)擋緣65，各第二穿孔64的一端連通一個第二槽62，各第二穿孔64的另一端貫穿第二座體60的外周面，而且，各第二穿孔64的孔壁的兩端分別具有一第二內(nèi)擋緣66。

第一移動件70由上至下依序具有一上定位槽71、一鄰設(shè)于上定位槽71的第一推抵部72、一鄰設(shè)于第一推抵部72的下定位槽73，以及一鄰設(shè)于下定位槽73的第一受抵部74。在組裝時，第一移動件70穿設(shè)于第二座 體60的第二槽62內(nèi)且能在第二槽62內(nèi)上下移動。

第一彈性件80設(shè)于第二座體60的第二槽62內(nèi)且頂?shù)衷诘诙?2的端壁與第一移動件70的頂端之間，用以提供彈力將第一移動件70往下推動，使第一移動件70的第一受抵部74位于第二座體60的第二槽62外。

第二移動件90設(shè)于第二座體60的第一穿孔63內(nèi)，而且，第二移動件90具有一第一接合部91與一第一外擋緣92，第一外擋緣92連接于第一接合部91的一端。

第二彈性件82套設(shè)于第二移動件90的第一接合部91且頂?shù)衷诘诙w60的第一穿孔63的第一內(nèi)擋緣65與第二移動件的第一外擋緣92之間，用以提供彈力將第二移動件90朝遠(yuǎn)離第二座體60的第一槽61的方向推動。

第三移動件93設(shè)于第二座體60的第一穿孔63內(nèi)，而且，第三移動件93具有一第二接合部94與一第二外擋緣95，第二外擋緣95連接于第二接合部94的一端。

第三彈性件84設(shè)于第二座體60的第一穿孔63內(nèi)且頂?shù)钟诘诙苿蛹?0的第一外擋緣92與第三移動件93的第二外擋緣95之間，用以提供彈力將第二、第三移動件90、93朝遠(yuǎn)離對方的方向推動。

第四移動件96設(shè)于第二座體60的第二穿孔64內(nèi)，而且，第四移動件96的一端具有一第二推抵部97，第四移動件96的另一端具有一第二受抵部98與一鄰設(shè)于第二受抵部98的第三外擋緣99。

第四彈性件86套設(shè)于第四移動件96且頂?shù)衷诘诙w60的第二穿孔64的第二內(nèi)擋緣66與第四移動件96的第三外擋緣99之間，用以提供彈力將第四移動件96朝遠(yuǎn)離第二座體60的第二槽62的方向推動，使第四移動件96的第二受抵部98位于第二座體60的第二穿孔64外。

在實(shí)際操作時，首先如圖4和圖5所示，第二連接單元50會通過機(jī)械手臂的帶動而逐漸朝第一連接單元40的方向靠近，使第二座體60的第一槽61逐漸套住第一連接單元40的柱體42，當(dāng)?shù)诙w60靠近到讓第一移動件70的第一受抵部74碰觸到第一連接單元40的第一座體41的頂面時，第一移動件70會開始上移至第二座體60的第二槽62內(nèi)。在第一移動件70的上移過程中，一方面會壓縮第一彈性件80以蓄積第一彈性件80的回復(fù) 力，另一方面會通過第一推抵部72擠壓第三移動件93的第二接合部94，使第三移動件93逐漸內(nèi)縮至第二座體60的第一穿孔63內(nèi)，在第三移動件93被第一移動件70的第一推抵部72擠壓的過程中會透過第三彈性件84同步推擠第二移動件90，使第二移動件90朝第一連接單元40的柱體42的方向移動。

如圖6所示，當(dāng)?shù)诙w60位于一接合位置P1時，第二座體60的底面完全抵接于第一連接單元40的第一座體41的頂面，使第一移動件70完全沒入第二座體60的第二槽62內(nèi)，而且，第三移動件93亦會完全沒入第二座體60的第一穿孔63內(nèi)，如此一來，第三彈性件84會受到第三移動件93的擠壓而推頂?shù)诙苿蛹?0，使第二移動件90的第一接合部91順勢卡接于第一連接單元40的柱體42的接合孔43內(nèi)，讓第二座體60與第一連接單元40結(jié)合在一起，在同一時間內(nèi)，第二移動件90會通過第一外擋緣92壓縮第二彈性件82以蓄積第二彈性件82的回復(fù)力。

當(dāng)要分開第二座體60與第一連接單元40時，第二連接單元50會通過機(jī)械手臂對第一連接單元40施以下壓的力量，在第二連接單元50下壓第一連接單元40的過程中，一方面會讓各黏彈性阻尼元件33開始產(chǎn)生變形，另一方面會讓第四移動件96的第二受抵部98被基座20的環(huán)壁22所逐漸推擠，這時候的第四移動件96會通過第二外擋緣95開始壓縮第四彈性件86以蓄積第四彈性件的回復(fù)力，同時第四移動件96會通過第二推抵部97開始往上推動第一移動件70的第一受抵部74，使第一移動件70的第一受抵部74逐漸脫離第一連接單元40的第一座體41的頂面，當(dāng)?shù)诙B接單元50下壓至一釋放位置P2時，如圖7所示，通過第三彈性件84的回復(fù)力量，第三移動件93的第二接合部94會卡接于第一移動件70的下定位槽73內(nèi)，在此情況下，由于第三移動件93釋放了對第三彈性件84的推力，所以第三彈性件84會跟著釋放對第二移動件90的推力，這時候的第二移動件90會受到第二彈性件82的回復(fù)力量而讓第一接合部91脫離第一連接單元40的柱體42的接合孔43，如此一來，機(jī)械手臂即能帶動第二座體60脫離第一連接單元40。

當(dāng)?shù)诙w60完全脫離第一連接單元40而位于一分離位置P3時，如圖8所示，由于第四移動件96沒有被基座20的環(huán)壁22給擠壓住，所以第 四移動件96會通過第四彈性件86的回復(fù)力朝遠(yuǎn)離第一移動件70的方向移動，使第四移動件96釋放對第一移動件70的推力，這時候的第一移動件70會通過第一彈性件80的回復(fù)力而開始往下移動，使第一移動件70的下定位槽73脫離第三移動件93的第二接合部94，一旦第一移動件70移動到通過上定位槽71卡接于第三移動件93的第二接合部94時，第一移動件70會停止移動而完成定位。

在此需要補(bǔ)充說明的是，為了增加對位上的精度，第一連接單元40的第一座體的頂面具有一定位柱44，第二座體60的底面具有一定位槽67，當(dāng)?shù)诙w60位于如圖6所示的接合位置P1時會通過定位槽67套接于第一連接單元40的定位柱44。此外，第一彈性件80、第二彈性件82、第三彈性件84、第四彈性件86，以及黏彈性阻尼元件33之間具有以下關(guān)系式：K₅＞K₁＞K₃＞K₂，且K₁＞K₄，其中的K₁為第一彈性件80的彈簧常數(shù)，K2為第二彈性件82的彈簧常數(shù)，K₃為第三彈性件84的彈簧常數(shù)，K₄為第四彈性件86的彈簧常數(shù)，K₅為黏彈性阻尼元件33的彈簧常數(shù)。通過上述關(guān)系式，不但可以讓第一移動件70、第二移動件90、第三移動件93，以及第四移動件96之間在第二座體60的作動過程中能夠維持良好的連動關(guān)系，同時可以讓各黏彈性阻尼元件33對第一連接單元40產(chǎn)生延遲效果，使第一連接單元40在第二座體60完全脫離之后才會開始緩慢地復(fù)歸原位，以確保達(dá)成更換末端效應(yīng)器的功能。

綜上所陳，本發(fā)明的機(jī)械式更換裝置10透過多個移動件70、90、93、96跟與其相搭配的彈性件80、82、84、86之間的連動關(guān)系，使第二座體60與第一連接單元40能夠快速地接合與釋放，另外再透過阻尼器30所提供的阻尼效果，讓第二座體60與第一連接單元40能夠確實(shí)地分離，以達(dá)到更換末端效應(yīng)器的目的。

另外，還請參閱圖9-圖10，本發(fā)明第二實(shí)施例，顯示運(yùn)用以下結(jié)構(gòu)達(dá)成第一連接單元40結(jié)合第二連接單元50功效。

其中，第一連接單元40，具有柱體42，該柱體42具有接合孔43。

第二連接單元50，具有第二座體60、第一移動件70、第二移動件90、第二彈性件82、第三移動件93以及第三彈性件84。第二座體60具有第一槽61、該第二槽62以及第一穿孔63，第二座體60以第一槽61可 分離地套設(shè)柱體42，第一穿孔63連通第一槽61與第二槽62，第一移動件70設(shè)于第二槽62內(nèi)且沿著第二槽62突出或沒入第二槽62，第二移動件90設(shè)于第一穿孔63內(nèi)且可突出第一穿孔63而進(jìn)入接合孔43，第二彈性件82設(shè)于第一穿孔63內(nèi)且?guī)拥诙苿蛹?0朝第一移動件70移動，第三移動件93設(shè)于第一穿孔63內(nèi)且可突出第一穿孔63而接觸第一移動件70，第三彈性件84分別推動第二移動件90和第三移動件93。

第二連接單元50會通過機(jī)械手臂的帶動而逐漸朝第一連接單元40的方向靠近，使第二座體60的第一槽61逐漸套住第一連接單元40的柱體42，當(dāng)?shù)诙w60靠近到讓第一移動件70碰觸到第一連接單元40時，第一移動件70會開始上移至第二槽62內(nèi)。在第一移動件70的上移過程中將擠壓第三移動件93，使第三移動件93逐漸內(nèi)縮至第一穿孔63內(nèi)并且先推擠第三彈性件84再推擠第二移動件90，待克服第二彈性件82的施力后，使第二移動件90朝第一連接單元40的柱體42的方向移動。

如圖10所示，當(dāng)?shù)诙B接單元50結(jié)合第一連接單元40，會使第一移動件70完全沒入第二槽62，第三移動件93則會沒入第一穿孔63，如此一來，第三彈性件84會受到第三移動件93的擠壓而推頂?shù)诙苿蛹?0，使第二移動件90突出至接合孔43內(nèi)，讓第二座體60與第一連接單元40結(jié)合在一起。

如此一來，即可達(dá)成第二連接單元50結(jié)合第一連接單元40的效果。

在此還需說明的是，本發(fā)明也提供一種機(jī)械式更換裝置的更換方法，用以更換機(jī)械手臂末端效應(yīng)器。

再請參閱圖5-圖8，更換裝置包含有第一連接單元40與第二連接單元50，該第一連接單元40具有一第一座體41，以及具有接合孔43的柱體42，第二連接單元50具有第二座體60以及一第一移動模塊A(如第一移動件70)、第二移動模塊B(如第二移動件90和第三移動件93)與第三移動模塊C(如第四移動件96)，該第二移動模塊B與第三移動模塊C的軸心線分別垂直于該第二座體60的軸心線，該第一移動模塊A的軸心線平行 于該第二座體60的軸心線且配置于該第二移動模塊B與第三移動模塊C之間，該更換方法包括以下步驟：

在機(jī)械手臂帶動第二連接單元50與第一連接單元40接合過程中。該第一移動模塊A接觸該第一連接單元40的第一座體41的頂面，并將該第一移動模塊A朝該第二座體60的頂面的方向移動，以使該第二移動模塊B朝該第二座體60的軸心線的方向移動，進(jìn)而將該第二移動模塊B卡接于該第一連接單元40的柱體42的接合孔43。以及

在該機(jī)械手臂帶動第二連接單元50與第一連接單元40分離過程中。該第二連接單元50對該第一連接單元40施以一下壓力，并將該第三移動模塊C朝該第二座體60的軸心線的方向移動，且將該第一移動模塊A朝該第二座體60的頂面的方向移動，以使該第二移動模塊B遠(yuǎn)離該第二座體60的軸心線的方向移動，進(jìn)而將該第二移動模塊B脫離該第一連接單元40的柱體42的接合孔43。

由此協(xié)助機(jī)械手臂更換末端效應(yīng)器，以節(jié)省更換作業(yè)操作成本及提升更換作業(yè)效率。