CN104669282A - 接触式涡流固持装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种接触式涡流固持装置，其包括一本体、一凹槽、多个穿孔以及至少一止滑部。本体具有一底表面与一外侧壁。凹槽由本体的一内侧壁与一内顶面而成形于本体的内部，并连接底表面。多个穿孔贯穿本体，且穿孔的第一端位于外侧壁，穿孔的第二端位于内侧壁。止滑部设置于底表面。

Description

接触式涡流固持装置

技术领域

本发明涉及一种固持装置，尤其是涉及一种利用涡流的接触式固持装置。

背景技术

在未来的高科技工厂中，从零件制造到产品组装，高度自动化或人机共工化已经是必然的趋势，所以在工厂内必须设置愈来愈多能取放各种零组件的终端效应器(end effector)或称夹爪(gripper)。

涡流夹爪用于将压缩空气沿切线方向注入一涡流杯中，该空气沿涡流杯的环形内壁所产生空气漩涡往杯底流动，进而产生一个负压，该负压将对于该涡流杯下方的物体（object）产生诱导升力，透过适当地调整参数，可以使得物体的重量和升力间达到平衡，达成非接触地「夹取」（实为吸取）物体的效果。

然而，使用一般的涡流夹爪时，因底部气流成高速旋转状态，所以被夹取的物体也会跟着旋转，所以大多须采用四个（或者其倍数）夹爪使其旋转的力道互相抵销，才能避免物体旋转，而导致成本上升且夹爪***复杂化。

发明内容

本发明的目的在于提供一种接触式涡流固持装置，通过涡流提供的吸力以及止滑部与该工件接触时产生的摩擦力固持工件，以避免工件旋转。

于一实施例中，本发明提出一种接触式涡流固持装置，其包括一本体、一凹槽、多个穿孔以及至少一止滑部；该本体具有一底表面与一外侧壁，该凹槽由该本体的一内侧壁与一内顶面而成形于该本体的内部，并连接该底表面，该多个穿孔贯穿该本体，且各该穿孔的第一端位于该外侧壁，且各该穿孔的第二端位于该内侧壁，该止滑部设置于该底表面。

附图说明

图1为本发明接触式涡流固持装置第一实施例的立体示意图；

图2为第一实施例另一视角的立体示意图；

图3为第一实施例的分解结构示意图；

图4为第二实施例的立体示意图；

图5为图1实施例的A-A剖面结构示意图；

图6为内边缘的半径与吸力间的关系图；

图7为第三实施例的剖面结构示意图；

图8为穿孔数目、夹角和穿孔孔径与吸力间的关系图；

图9为第四实施例的立体示意图；

图10为第四实施例的剖面结构示意图；

图11为第五实施例的立体示意图；

图12为第11图的部分放大图；

图13为本实施例的止滑部40设置于底表面12且吸取工件50时的气流流场仿真图；

图14为气流流线形状的止滑部40设置于底表面12且吸取工件50，但穿孔30的数量为2个时的气流流场仿真图。

符号说明

1    接触式涡流固持装置

10   本体

11   顶表面

12   底表面

121  内边缘

122  外边缘

13   外侧壁

14   内侧壁

15   内顶面

20   凹槽

30   穿孔

40   止滑部

401  第一侧壁

402  第二侧壁

403  第三侧壁

41   间隙

50   工件

51   凸起部

60   供气接头

θ1  第一夹角

θ2  第二夹角

V    涡流。

具体实施方式

以下将参照随附的附图来描述本发明为达成目的所使用的技术手段与功效，而以下附图所列举的实施例仅为辅助说明，以利贵审查委员了解，但本发明的技术手段并不限于所列举附图。

请参阅图1至图3以及图5所示接触式涡流固持装置第一实施例示意图，接触式涡流固持装置1包括一本体10、一凹槽20、多个穿孔30以及一止滑部40。本体10例如可为中空的圆柱体，具有一顶表面11、一底表面12、一外侧壁13、一内侧壁14与一内顶面15。顶表面11与底表面12为相对设置，且外侧壁13连接于顶表面11。凹槽20由该本体10的内侧壁14与内顶面15而成形于本体10的内部，并连接底表面12。在本实施例中，凹槽20实质上为一圆柱形的空间。多个穿孔30贯穿本体10，且各穿孔30的第一端位于该外侧壁13，各穿孔30的第二端位于内侧壁14；各穿孔30的轴向为平行或重合于内侧壁14的切线方向，并适于经供气接头60导入气流至凹槽20以形成一涡流V。止滑部40设置于底表面12。穿孔30的数量例如是四个且对称分布于本体10，相邻两个穿孔30轴向的夹角为90°。在本实施例中，止滑部40的材质为弹性材质，例如为合成胶、止滑橡胶、低弹性胶、硅胶或优力胶。请参阅图4，在另一实施例中，止滑部40为经粗化处理后的底表面12，粗化处理例如为喷砂处理。当接触式涡流固持装置1对一表面具有一凸起部51的工件50进行固持作业时，涡流V产生一负压，该负压对于该本体10下方的工件50产生一吸力（诱导升力）以及一旋转力。当工件50因诱导升力朝向本体10移动，而使凸起部51接触止滑部40时，凸起部51与止滑部40间产生一摩擦力以抵销旋转力，以避免工件50旋转。

请参阅表格1，在底表面12的止滑部40为取不同材质及硬度（介于萧式硬度表A32至A70间）共六种进行推力实验，实验时固定接触式涡流固持装置1的吸力为125克重，以18克重且有零件的不平整电路板作为欲吸取的工件50以及凸起部51，同时以无止滑部40的全金属本体10和底表面12喷砂处理等两种接触式涡流固持装置作为对照。推力部分是用一推拉力计固定于一可以微调的滑轨上，推拉力计的端点顶住已被接触式涡流固持装置吸取的电路板一端，并移动滑轨，使推拉力计推动电路板，且分别记录滑轨移动1、2、5毫米（mm）时所需的推拉力计的最大推力值。由表格1可以看出，在设定的硬度范围内，软的材质止滑的效果（推动已吸取的工件50所需推力）比硬的稍好，比如同为硅胶的两种结果，但是更重要的因素是材质本身的差异所造成的影响。

表格1止滑部材质与抵抗工件旋转所需推力表

请参阅图5，在第一实施例中，底表面12为环状且具有一内边缘121与一外边缘122，且内边缘121连接于内侧壁14。由于本体10的外部轮廓呈与圆形凹槽20同轴的圆柱，通过适当的调整内边缘121与外边缘122的半径比例，将可最佳化固持工件的吸力。请参阅图6，在固定气体流量以及本体10的外部轮廓(外边缘122)半径为20mm的前提下，变更圆形凹槽20(内边缘121)的半径，经数值仿真后，可知当内边缘121的半径与该外边缘122的半径的比介于5:10到7:10时，能将吸力最佳化。

请参阅图7，在另一实施例中，底表面12由外边缘122向内边缘121凹陷倾斜，内侧壁14与底表面12具有第一夹角θ1。请参阅图8，在固定流量及本体10的外部轮廓的大小时，经数值仿真不同穿孔30数目、穿孔30直径及第一夹角θ1之后，可知当该第一夹角θ1介于90°到93°时，能将吸力最佳化。

在上述实施例中，是以止滑部40为单一个环状且与底表面12重合为例说明，然而，在另一实施例中，止滑部40也可为多个。请参阅图9与图10，在本实施例中，止滑部40为多个颗粒状且散布设置于底表面12，各止滑部40间具有间隙41，且工件50不需具有凸起部51。当工件50因诱导升力朝向本体10移动而接触止滑部40时，气流由各止滑部40间的间隙41流出，工件50与各止滑部40间产生一摩擦力以抵销旋转力，以避免工件50旋转。若工件50具有凸起部51，同样地当工件50因诱导升力朝向本体10移动，而使凸起部51抵接止滑部40时，凸起部51与止滑部40间产生一阻挡力以抵销旋转力，也可避免工件50旋转。在另一实施例中，多个止滑部40的材质为弹性材质。

在又一实施例中，上述多个止滑部40也可均匀地设置于底表面12，且具有一符合气流流线的形状，以减少对气流的干扰并防止吸力降低。请参阅图11与图12，在本实施例中，止滑部40的数量以4个为例，但不限于4个，也可为2、3、8...等任意数量，只要不至于对气流流场有太大的影响即可。止滑部40均匀地设置于底表面12，每一该止滑部40具有一厚度，且更具有第一侧壁401与第二侧壁402，分别连接于底表面12，且第一侧壁401与第二侧壁402彼此连接。第一侧壁401与第二侧壁402彼此连接之处可靠近外侧壁13或与该外侧壁13重合。第一侧壁401可较第二侧壁402更靠近外侧壁13，第一侧壁401的延伸与外侧壁13形成第一夹角θ1，第一侧壁401与第二侧壁402形成一第二夹角θ2。止滑部40更具有第三侧壁403，其同时连接于底表面12、第一侧壁401与第二侧壁402。请同时参阅图13，图13为本实施例的止滑部40设置于底表面12且吸取工件50时的气流流场仿真图，当气流经由各止滑部40间流出时，为了减少对气流的干扰，故止滑部40的外型需符合气流流线，在本实施例中，第一夹角θ1例如是介于25°到50°，第二夹角θ2例如是介于1°到6°，且第三侧壁403在底表面12的投影可为圆弧形或是半椭圆形。而为了避免气流经过各止滑部40产生上下压差，以更进一步减少对气流的干扰，第一侧壁401与第二侧壁402在底表面12的投影长度可为相等，以使气流经过第一侧壁401与第二侧壁402的距离也相同。第一侧壁401与第二侧壁402在底表面12的投影也可皆为曲率相等的圆弧形，且圆弧的开口朝向内侧壁14，以使气流的流动更顺畅。在本实施例中，虽然是以穿孔30的数量为4个举例，但不限于此。

请参阅图14，图14为气流流线形状的止滑部40设置于底表面12且吸取工件50，但穿孔30的数量为2个时的气流流场仿真图。在此实施例中，第一夹角θ1也是介于25°到50°，第二夹角θ2也是介于1°到6°，且第三侧壁403在底表面12的投影也可为圆弧形或是半椭圆形，故可知穿孔30的数量对止滑部40的形状并无明显的影响。

综上所述，本发明的接触式涡流固持装置可固持非平面物体（例如电路板）或平面物体，并仅以简易的结构即达成防止受固持工件旋转的效果，且能将整体吸力最佳化，以节省整体装置成本。

虽然本发明已结合以上实施例揭露了本发明，然而其并非用以限定本发明，任何所属技术领域中熟悉此技术者，在不脱离本发明的精神和范围内，可作些许的更动与润饰，故本发明的保护范围当视权利要求书所界定者为准。

Claims (20)

1.一种接触式涡流固持装置，包括：

本体，具有一底表面与一外侧壁；

凹槽，其由该本体的一内侧壁与一内顶面而成形于该本体的内部，并连接该底表面；

多个穿孔，其贯穿该本体，且各该穿孔的第一端位于该外侧壁，且各该穿孔的第二端位于该内侧壁；以及

至少一止滑部，其设置于该底表面。

2.根据权利要求1所述的接触式涡流固持装置，其特征在于，该止滑部的材质为弹性材质。

3.根据权利要求2所述的接触式涡流固持装置，其特征在于，该止滑部的材质为合成胶、止滑橡胶、低弹性胶、硅胶或优力胶。

4.根据权利要求1所述的接触式涡流固持装置，其特征在于，该止滑部为该底表面经粗化处理者。

5.根据权利要求1所述的接触式涡流固持装置，其特征在于，该底表面为环状且具有一内边缘与一外边缘，且该内边缘连接于该内侧壁。

6.根据权利要求5所述的接触式涡流固持装置，其特征在于，该内边缘的半径与该外边缘的半径的比例介于5:10到7:10。

7.根据权利要求5所述的接触式涡流固持装置，其特征在于，该底表面由该外边缘向该内边缘凹陷倾斜。

8.根据权利要求7所述的接触式涡流固持装置，其特征在于，该内侧壁与该底表面的夹角介于90°到93°。

9.根据权利要求5所述的接触式涡流固持装置，其特征在于，该止滑部为环状且与该底表面重合。

10.根据权利要求1所述的接触式涡流固持装置，其特征在于，该止滑部为多个且散布设置于该底表面。

11.根据权利要求1所述的接触式涡流固持装置，其特征在于，该凹槽为圆柱形，且各该穿孔的轴向平行或重合于该内侧壁的切线方向。

12.根据权利要求1所述的接触式涡流固持装置，其特征在于，该等穿孔适于导入气流至该凹槽以形成一涡流，该接触式涡流固持装置适于固持一工件，该工件具有一凸起部；当该涡流提供一吸力将该工件朝向该本体吸附时，该止滑部与该凸起部接触，以固持该工件。

13.根据权利要求10所述的接触式涡流固持装置，其特征在于，该接触式涡流固持装置适于固持一工件，且该等穿孔适于导入气流至该凹槽以形成一涡流；当该涡流提供一吸力将该工件朝向该本体吸附时，该等止滑部与该工件接触，且该气流由该等止滑部间的间隙流出，以固持该工件。

14.根据权利要求10所述的接触式涡流固持装置，其特征在于，每一该止滑部还具有第一侧壁、第二侧壁与第三侧壁，分别连接于该底表面且彼此连接。

15.根据权利要求14所述的接触式涡流固持装置，其特征在于，该第一侧壁与该第二侧壁在该底表面的投影长度相等。

16.根据权利要求15所述的接触式涡流固持装置，其特征在于，该第一侧壁与该第二侧壁在该底表面的投影皆为曲率相等的圆弧形。

17.根据权利要求14所述的接触式涡流固持装置，其特征在于，该第一侧壁与该第二侧壁彼此连接之处靠近该外侧壁或与该外侧壁重合。

18.根据权利要求17所述的接触式涡流固持装置，其特征在于，该第一侧壁较该第二侧壁更靠近该外侧壁，该第一侧壁的延伸与该外侧壁形成一夹角，该夹角介于25°到50°。

19.根据权利要求18所述的接触式涡流固持装置，其特征在于，该第一侧壁与该第二侧壁形成一夹角，该夹角介于1°到6°。

20.根据权利要求14所述的接触式涡流固持装置，其特征在于，该第三侧壁在该底表面的投影为一圆弧形或半椭圆形。