平行夾爪與角型夾爪：依工件幾何選型
先畫出接觸部位。平面、圓形或不規則等標籤，無法替你決定應選平行夾爪還是角型夾爪。當指爪方向必須維持不變時，平行爪通常較容易應用；當指爪的掃掠路徑需要避開定位座、牆面、輸送機導軌或上料路徑時，角型爪便很有價值。圓度不會決定機構類型。裝有 V 形或仿形指爪的雙爪平行夾爪，可以讓許多圓柱形工件置中；角型運動也不保證不規則鑄件會自行置中。結果取決於完整的接觸幾何、摩擦、工件自由度及兩爪同步性。
重點摘要
- Festo 依物體質量、表面品質及爪長進行夾爪選型。
- 平行爪在整個行程中維持指爪方向不變。
- 角型爪以固定方向為代價，換取擺動式避讓路徑。
- SMC 建議初步選型時採用工件重量 10 至 20 倍的夾持力；有衝擊時還需增加裕量。
工件接觸幾何是允許接觸區、局部表面形狀、指爪輪廓、接觸法向方向、尺寸公差，以及每支指爪在夾持前後所行經路徑的組合。它決定夾爪會定位、夾緊、留下壓痕、推出工件，還是錯過工件。
為什麼接觸幾何要先於夾爪類型？
Festo 的夾爪選型流程要求輸入 3 項會直接影響接觸的應用資料：物體質量、表面品質及夾爪爪長。接著比較平行、角型與同心運動，而不是只依零件名稱指定夾爪（Festo 夾爪選型，查閱日期：2026-07-27）。
先標出所有可以接觸的表面，以及所有必須保持不接觸的表面。再加入工件重心、運動時的方向、尺寸極限、表面狀況及允許的外觀面壓力。這張圖比「圓軸」或「不規則鑄件」之類的備註更有用。下一個問題是：工件寬度改變時，接觸是否必須持續垂直於平面？平行爪能維持指爪方向，因此墊片可在工作行程中保持與兩側相對平面對齊。角型爪會旋轉，指爪閉合時，墊片方向與接觸半徑也會改變。
爪部路徑也會影響可達性。平行指爪沿工件側邊平移；角型指爪繞樞軸掃掠，釋放後可能更快離開治具牆面。應選擇既能形成穩定接觸，又能讓接近、夾持、搬運及釋放全程無碰撞的運動方式。比較夾持力之前，先把「平行還是角型」視為路徑選擇問題。如果兩個候選夾爪都能夾住工件，決定性限制往往是自製指爪張開時所需的空間，而不是型錄所列的夾爪本體寬度。
如需更全面的性能與安全比較，請參閱平行與角型夾爪工程指南。氣動夾爪類型總覽則介紹同心型、大開口型、肘節型及多指型等替代方案。
平行夾爪不只適用於平面工件
Festo 的平行夾爪選型資料包含一個正向卡合 V 型夾爪範例，接觸角為 45 度，安全係數為 2。這個有文件依據的案例顯示，成形指爪可以讓平行運動適用於圓柱形工件，而不必改用角型機構（Festo 平行夾爪，查閱日期：2026-07-27）。
當工件具有兩個相對平面、受控外徑、內孔，或自製指爪能在平移時卡住的特徵，平行夾爪通常是理想的首選。它的核心優點不是「夾持力大」，而是指爪相對於夾爪本體的方向可預測。圓柱軸可由 V 形槽指爪、相對的凹形定位槽、可更換嵌件，或定位特徵與摩擦墊的組合來夾持。選定的輪廓必須容納完整直徑公差，不能讓工件在形成足夠夾持力之前便頂到指爪底部。
對稜柱形工件，平面墊片可將接觸壓力分散到較大面積。對薄板，寬而具順應性的墊片可能減少壓痕，但也可能讓工件在加速時移位。對機加工零件，定位槽可定位台階或凸緣，降低對表面摩擦的依賴。其限制在於直線爪部路徑：在閉合位置完全貼合的指爪，張開時可能撞上定位座牆面。較長的自製指爪也會增加基爪承受的力矩。請依確切型號確認允許的指爪長度及外部負載，不要假定加大缸徑就能解決問題。
平行氣動夾爪機構指南說明同步平移如何影響置中及導向負載。對難以處理的工件輪廓，請搭配自製夾爪指爪設計指南使用。
什麼時候角型爪部路徑才能真正解決問題？
SMC 的 MHC2 角型系列，對適用型號規定的指爪範圍為張開 30 度至超過名義閉合基準 10 度。這段因型號而異的圓弧說明了真正的優勢：指爪可以在不斷變化的包絡中擺動，而不是沿工件側邊平移（SMC MHC2，查閱日期：2026-07-27）。
當張開的指爪必須避開治具唇邊、穿過狹窄開口接近工件、離開輸送機導軌，或在不沿工件側邊拖行的情況下釋放時，可選擇角型運動。完整圓弧必須避開工件、治具、機器人腕部、感測器、纜線及鄰近護罩。角型運動會改變指爪方向。平面墊片可能先接觸邊緣，再旋轉至較寬的接觸面。對錐形或柔軟工件，這種方向變化可能將工件向上、向側邊，或更深地推入定位座。仿形指爪可以修正接觸，但只在設計涵蓋的公差範圍內有效。
單憑圓形並不足以構成選用理由。雙指角型夾爪可以在兩點接觸圓形工件，但如果一支指爪先接觸，或治具限制了置中自由度，工件仍可能移位。當同心定位是首要需求時，三指同心夾爪或專用定位座可能形成更直接的負載路徑。標準角度與 180 度角型夾爪所解決的間隙問題也不同，不能視為同一類別比較。請參閱角型夾爪機構指南，檢查所選型號的開口角度、接觸半徑、連桿行為及失壓狀態。
外夾與內撐如何改變選擇？
在 0.5 MPa 下，SMC 列出 MHS2-16D 在指定 20 mm 夾持點的有效力：外夾為 21 N，內撐為 23 N。即使是同一款平行夾爪，兩個數值也不同，因此比較型號前必須先確定夾持方向（SMC MHS2，查閱日期：2026-07-27）。
外夾是由外側閉合並夾住工件，常用於具有可接近外部特徵的塊狀件、軸、殼體、瓶罐及鑄件。指爪不得將錐形工件擠出，也不能使薄壁受到超過允許變形量的擠壓。內撐則在孔、環、管或凹部內向外張開。它可以避免接觸外觀面，接觸位置也可能更接近有用的定位直徑。不過，工件必須具備足夠的壁厚強度、插入間隙，以及不會讓指爪拖過敏感孔面的釋放路徑。
夾持方向可能反轉偏好的爪部路徑。平行夾爪可以在孔內向外張開，同時維持墊片方向。角型夾爪可以讓指爪在閉合狀態下插入，再旋轉卡住台階，但插入及抽出時，指爪尖端都必須避開孔壁。也要區分形狀閉合與摩擦閉合。摩擦夾持依靠法向力及保守的表面摩擦係數；形狀閉合特徵可卡住台階、溝槽、凸緣或孔，降低對滑移的敏感度，但仍可能需要預壓來控制振動與位置。
進行初步摩擦力選型時，可使用氣動夾爪力計算器估算每爪所需夾持力。此結果應作為特定型號夾持力曲線的輸入，而不能用來證明所選指爪、導向負載或工件應力已符合要求。
指爪幾何控制接觸、置中與損傷
SCHUNK 規定 MPG-plus 40 型號的最大允許指爪長度為 50 mm，並區分指爪長度為零時的夾持力與額定閉合力。因此，自製指爪幾何必須搭配夾爪允許負載資料審查，不能只看名義夾持力（SCHUNK MPG-plus 40，查閱日期：2026-07-27）。
當工件具有寬廣的相對表面且位置變動很小時，可使用平面墊片。順應性墊片可保護表面，也可能提高摩擦力，但壓縮、磨耗、污染及溫度會降低可重複定位能力。對圓形截面，如果兩條接觸線能提供可接受的置中效果及面壓，可使用 V 形槽。槽角、工件直徑範圍、邊緣半徑及墊片剛性，會決定兩側能否如預期接觸。任何讓軸件停在單一尖銳邊緣上，而對側指爪仍未承載的設計都應淘汰。
仿形定位槽適用於鑄件、模塑件及非對稱輪廓。應將定位與夾緊分開。若每個表面都試圖同時定位工件，正常的公差變化可能造成搖晃、就位不完整或局部壓力過高。依我們的經驗，在工件圖面上以顏色標示預定接觸區，可在詳細設計指爪前暴露模糊之處。使用一種顏色表示剛性定位，另一種表示順應性夾緊，第三種表示禁止接觸。如此一來，機械、控制、品質及採購人員可以討論相同的指爪功能，不必依賴各自不同的口頭理解。
在可行情況下，讓接觸點靠近基爪。較長的指爪會放大工件重量、加速度、未對準及碰撞所產生的力矩。角型夾爪還要檢查指爪質量及慣量，因為機構必須讓附件在完整圓弧內加速並停止。
應如何檢查公差與首次接觸？
SMC MHZ2 系列顯示，較小型號的總開閉行程從 4 mm 起，較大型號則有各自的數值；夾持力也在指定的夾持點距離下標示。因此，行程與夾持力需要分開進行公差檢查；型錄中未使用的行程，不會自動成為可用的指爪間隙（SMC MHZ2，查閱日期：2026-07-27）。
建立最小、名義及最大工件模型。加入指爪加工公差、安裝位置公差、爪部重複精度、導向間隙、墊片壓縮、治具位置，以及機器人或滑台定位誤差。目的不只是證明爪部可以包住名義 CAD 模型，而是要找出每種公差條件下最早可能發生的接觸。使用平行夾爪時，工件若在定位座中偏心，一側可能提早接觸；使用角型指爪時，接觸角度會隨工件尺寸改變，因此較大的工件可能先以邊緣碰到墊片，設計的接觸面卻尚未到位。
接著確認無工件時的閉合位置。指爪彼此之間、與治具或硬止擋之間，都不能發生會損壞夾爪的碰撞。只要漏夾後仍可能進入後續製程，感測器邏輯就應區分空夾閉合與合格工件窗口。對圓形及錐形工件，應檢查受力方向是將工件拉入定位座，還是將它推出。對薄件，檢查屈曲及局部壓痕。對順應性工件，必須納入變形後的幾何，因為接觸位置可能隨壓力上升而移動。
只審查一個閉合位置是不夠的。應比較完全張開、首次可能接觸、名義夾持，以及無工件時完全閉合這四種狀態。釋放碰撞及感測器誤判，往往只有在四種條件一起審查時才會顯現。
以幾何為優先的 CAD 與樣品驗證流程
SMC 將角型夾爪選型分成 3 項檢查：夾持力、夾持點及附件慣量。這個順序提醒我們，同一張指爪圖會同時影響保持能力、爪部負載及動態行為（SMC MHC2 型號選型，查閱日期：2026-07-27）。
請採用以下驗證流程：
- 確定工件系列。 收集圖面、質量、重心、公差極限、表面狀況、溫度，以及毛邊或溢料等已知缺陷。
- 標示接觸功能。 區分剛性定位、夾緊、表面保護及禁止接觸區。
- 建立兩種爪部路徑模型。 使用符合實際的指爪本體、緊固件、感測器及安裝轉接件，比較直線平移與角型掃掠。
- 檢查每個狀態。 審查張開、首次接觸、合格夾持、空夾閉合、釋放及退出。
- 審查負載。 採用使用端壓力、加速度、摩擦、接觸距離、指爪質量及製造商允許負載曲線。
- 製作具代表性的指爪。 使用量產材料、塗層、墊片硬度、邊緣半徑及緊固件配置。
- 測試公差組合。 視實際情況納入最小、名義、最大、含油、乾燥、溫熱、低溫及外觀敏感樣品。
- 記錄驗收結果。 記錄就位、位置窗口、壓痕、變形、滑移、碰撞間隙、感測器反應及釋放表現。
應在量產運動條件下測試。垂直靜態保持不能證明工件在機器人加速、突然停止，或相同姿態下水平移動時仍能保持。同樣地，乾淨樣品無法代表沾有冷卻液、粉塵、脫模劑或冷凝水的量產工件。應在夾爪端使用受控壓力，並在運動及接觸期間記錄壓力。調壓器的靜態壓力看似合格，但多個致動器同時動作時可能產生動態壓降。如果幾何驗證通過，而工件只在需求峰值時滑移，應將供氣問題與指爪設計問題分開處理。
機械安全仍是獨立的放行關卡。ISO 4414 規定氣動系統及元件的一般要求，但完整機器風險評估必須定義失去氣壓、緊急停止、感測器訊號不一致及工件掉落時的可接受反應（ISO 4414:2010，2021 年確認；查閱日期：2026-07-27）。
以幾何為核心的 RFQ 應包含哪些資料？
Festo 的選型流程在輸入應用資料後，最多可以提供 3 種方案：完全符合的結果、具成本效益的方案，以及高夾持力或高扭矩方案。因此，有效的 RFQ 必須充分描述應用，才能比較各項取捨，而不是只詢問缸徑（Festo 夾爪選型，查閱日期：2026-07-27）。
請提供以下資料：
| RFQ 欄位 | 所需幾何資料 |
|---|---|
| 工件 | 圖面、3D 模型、質量、重心及公差極限 |
| 接觸區 | 允許、優先、外觀、塗層、易損及禁止接觸的表面 |
| 夾持方向 | 內撐或外夾，以及所需工件方向 |
| 指爪功能 | 定位、摩擦夾緊、形狀卡合、保護或釋放 |
| 運動 | 接近方向、加速度、停止曲線、循環頻率及退出路徑 |
| 治具 | 定位座、牆面、導軌、鄰近工具、感測器及碰撞禁入區 |
| 環境 | 油、粉塵、水、沖洗、溫度及磨蝕性污染物 |
| 氣源與控制 | 動態壓力、閥狀態、感測要求及失壓反應 |
| 驗收 | 位置窗口、允許壓痕、最大變形及樣品測試條件 |
請附上 4 種必要指爪狀態的標註截圖，並包含最小與最大工件模型，而不只是名義組件。如果供應商同時提出平行與角型方案，應要求每個方案的接觸點定義、指爪長度、夾持力曲線、允許爪部負載、張開包絡及選型假設。不要只依安裝尺寸核准「直接替換」。氣口位置、感測器位置、爪部介面、夾持力定義、允許指爪負載、行程、重複精度、耗氣量、質量及安全狀態都可能不同。應確定完整訂貨代碼及已放行的指爪圖。
平行與角型夾爪常見問題：工程師應檢查什麼？
SMC 的型號選型指引採用工件重量 10 至 20 倍的初始夾持力範圍，並要求在加速或衝擊時增加裕量。以下 5 個答案將這項夾持力初篩，與接觸幾何、指爪路徑、工件公差、治具間隙及樣品驗證分開處理（SMC MHC2 型號選型，查閱日期：2026-07-27）。
平行夾爪可以夾持圓柱形工件嗎？
可以。平行爪可使用 V 形槽、凹形定位槽、順應性嵌件或特徵卡合式指爪來夾持多種圓柱形零件。請確認完整直徑公差、兩側指爪接觸、表面壓力、置中自由度及釋放間隙。工件呈圓形本身並不是選擇角型夾爪的技術理由。
角型夾爪會自動將不規則工件置中嗎？
不會。對稱的爪部運動不保證工件會置中。可能有一支指爪先接觸，旋轉的墊片也可能將工件推向非預期方向。置中效果取決於指爪輪廓、接觸法向、摩擦、治具提供的自由度、工件公差，以及機構在負載下能否保持兩爪同步。
哪一種夾爪對易損工件較安全？
兩種類型都不是天生較安全。易損工件的夾持表現取決於接觸面積、墊片順應性、壓力控制、指爪剛性、閉合速度、工件支撐及局部應力。平行運動可維持墊片方向，角型運動則會改變接近角度。放行前，應在最不利的公差與壓力條件下測試量產代表性樣品。
角型夾爪一定比較緊湊嗎？
不一定。本體寬度只是其中一個尺寸。角型夾爪的本體可能很緊湊，但需要較大的指爪掃掠包絡；平行型號可能較寬，卻因指爪能在可用空間內平移而更適合該工作站。請在 CAD 中比較完全張開、閉合、夾持及退出時的完整包絡。
比較兩個型號時，哪些資訊最重要？
應比較實際接觸點的夾持力、允許的指爪長度與爪部負載、開口範圍、指爪路徑、動態壓力、工件公差、治具間隙、感測器判定窗口，以及失去氣壓後的反應。只看名義缸徑或最大夾持力，無法證明兩者等效。核准資料應包含已放行的指爪圖與樣品測試紀錄。
資料來源與技術參考
- Festo 夾爪選型，應用輸入及比較流程；查閱日期：2026-07-27。
- Festo HGPT、HGPL 及 HGDS 平行夾爪，V 型夾爪選型範例及夾持力原則；查閱日期：2026-07-27。
- SMC MHZ2 平行型氣動夾爪，行程、壓力、夾持力及夾持點資料；查閱日期：2026-07-27。
- SMC MHC2 角型氣動夾爪，角型運動及特定型號產品資料；查閱日期：2026-07-27。
- SMC MHC2 型號選型，夾持力、夾持點、附件慣量及安全裕量指引；查閱日期：2026-07-27。
- SMC MHS2 平行型氣動夾爪，內撐及外夾的有效力定義；查閱日期：2026-07-27。
- SCHUNK MPG-plus 40，指爪長度、夾持力、壓力及加速度假設；查閱日期：2026-07-27。
- ISO 4414:2010，氣壓流體動力系統及元件安全要求；2021 年確認；查閱日期：2026-07-27。