螺丝锁附设备及包括其的螺丝锁附系统的制作方法

1.本实用新型涉及一种锁附设备，特别是涉及一种螺丝锁附设备及包括其的螺丝锁附系统。


背景技术：

2.在机构组装过程中，需要涉及螺丝锁紧的作业。为了满足大量生产的需求，相关业者开始采用自动化的螺丝锁附设备。但目前现有的自动化螺丝锁附设备存在各种缺点。
3.举例来说，现行有采用以气压输送螺丝的做法，其通过气管将所需的螺丝利用气流推送至电动起子(electric screwdriver，或可称“电批”)的螺丝起子(screwdriver bit，或可称“电批头”)处，再藉由电动起子驱动螺丝起子，以将螺丝推动并拧紧于产品的锁孔。但这样的做法只适用于特定外型的螺丝，否则螺丝在气管中输送时容易翻转而卡住。此外，当欲采用不同的螺丝时，又必需更换相应的气管与相关连接机构，但这涉及管路拆装等繁琐作业，不利于产能的提升。
4.现行也有采用以真空吸附螺丝的做法，其将螺丝起子设置于真空套筒中，并利用在螺丝起子末端处制造负压的方式拾取所需的螺丝。但为了维持真空套筒的真空度，通常仅适于拾取头部较为平坦的螺丝，否则螺丝很容易与真空套筒之间产生间隙而发生漏气，从而导致吸附力不足的问题。可见，这样的做法也只适用于特定外型的螺丝。并且，真空套筒只能一次拾取一颗螺丝，因此每颗螺丝锁附完成后又得需要再进行重新拾取螺丝的动作，难以满足高效率的需求。此外，为了提供真空吸引力，真空套筒还需要常态连接负压管路，但管路的存在大幅限制了整体装置的移动自由度。
5.从前述可知，传统上的螺丝锁附设备在螺丝的通用性与产能提升等方面还有待改善。
6.因此，需要提供一种螺丝锁附设备及包括其的螺丝锁附系统来解决上述问题。


技术实现要素：

7.有鉴于此，本实用新型的其中一目的在于提供一种螺丝锁附设备及包括其的螺丝锁附系统，藉以在解决前述问题的同时实现通用各种不同的螺丝构型及有效提高产能。
8.根据本实用新型的一实施例所公开的一种螺丝锁附设备，适于拾取多个螺丝且包括安装座、承载盘、多个锁附机构以及驱动杆件。承载盘可转动地设置于安装座，以绕一轴线相对该安装座转动。锁附机构可移除地穿设于承载盘而绕该轴线间隔配置。锁附机构末端适于吸附螺丝。驱动杆件执行自旋运动。承载盘带动锁附机构绕轴线转动，使锁附机构的其中一者对准驱动杆件。
9.根据本实用新型的一实施例所公开的一种螺丝锁附系统，包括一机械手臂以及一螺丝锁附设备。螺丝锁附设备包括一安装座、一承载盘、多个锁附机构以及一驱动杆件。安装座连接于机械手臂。承载盘可转动地设置于安装座，以绕一轴线相对安装座转动。锁附机构可移除地穿设于承载盘而绕轴线间隔配置。锁附机构的末端适于吸附一螺丝。驱动杆件
执行自旋运动。承载盘带动锁附机构绕轴线转动，使锁附机构的其中一者对准驱动杆件。
10.根据本实用新型前述实施例所公开的螺丝锁附设备与螺丝锁附系统，由于承载盘上设置有多个可吸附螺丝的锁附机构，因此螺丝锁附设备能一次性拾取一定数量的同种类或不同种类的螺丝，能够减少相同工作量下拾取螺丝的次数，有助于提升整体的工作效率，从而达到提升产能的需求。
11.并且，锁附机构以需要受承载盘带动而绕轴线转动至对准驱动杆件的方式即可进行下一个螺丝锁附的作业，因此螺丝锁附设备在切换不同应用或使用不同螺丝时不涉及任何机构上的拆装、更换或变动等作业，可连续地进行，有助于大幅缩短不同应用或工作项目之间的切换准备时间。
12.藉此，本实用新型前述实施例所公开的螺丝锁附设备与螺丝锁附系统，可至少适于单一产品需要锁附多种不同螺丝的应用，和/或适于需要锁附不同种螺丝的多种不同产品的应用，具有较广且弹性的应用。
13.以上关于本实用新型公开内容的说明及以下的实施方式的说明，是用以示范与解释本实用新型的精神与原理，并且提供本实用新型的权利要求书更进一步的解释。
附图说明
14.图1为依据本实用新型的一实施例的螺丝锁附系统的立体示意图。
15.图2为依据本实用新型的一实施例的螺丝锁附设备的立体示意图。
16.图3为依据本实用新型的一实施例的螺丝锁附设备的分解示意图。
17.图4为依据本实用新型的一实施例的螺丝锁附设备的局部放大侧视示意图。
18.图5为依据本实用新型的一实施例的锁附机构的侧剖示意图。
19.图6a-图6b为依据本实用新型的一实施例的螺丝锁附至供料台取螺丝的操作示意图。
20.图7为依据本实用新型的一实施例的螺丝锁附设备取螺丝后的立体示意图。
21.图8a-图8b为依据本实用新型的一实施例的螺丝锁附设备将螺丝锁附至待锁物的操作示意图。
22.主要组件符号说明：
23.1螺丝锁附设备
24.2螺丝锁附系统
25.6机器视觉装置
26.7下压装置
27.8供料台
28.11安装座
29.12第一驱动装置
30.13承载盘
31.14锁附机构
32.15第二驱动装置
33.16驱动杆件
34.17传动件
35.19滑轨
36.20滑块
37.21滑动座
38.22第三驱动装置
39.23弹性件
40.24柱体
41.25受推块
42.26油压缓冲器
43.27定位螺丝
44.81供料盘
45.91-93螺丝
46.110底板
47.111手臂连接部
48.112固定框架
49.113可伸缩延伸支架
50.115感应片
51.121传动轴
52.130穿设孔
53.131组装部
54.132传动部
55.141螺丝起子
56.143磁铁
57.221驱动轴
58.ax轴线
59.b1-b2轴承
60.c输送带
61.h锁孔
62.ra机械手臂
63.s1第一传感器
64.s2第二传感器
65.w待锁物
具体实施方式
66.以下将以实施方式详细叙述本实用新型的详细特征以及优点，其内容足以使任何本领域技术人员了解本实用新型的技术内容并据以实施，但仅为示例性而非在任何方面限制本实用新型的范畴。
67.可理解的是，下文所使用的措辞和用语是以描述为目的，而不应被视为具有限制性。此外，下文中可能使用“设置”、“配置”、“连接”、“组装”、“安装”等用语及其变体，但除非另有明确说明，其应包括直接地与间接地“设置”、“配置”、“连接”、“组装”、“安装”等情况。
下文可能使用如“实质上”、“约”以及“大致上”等用语，其是指与目标值存有轻微但仍落于制造公差范围内而与目标值存在相同效果的情况。另外，下文也可能使用“至少一”来描述所指元件的数量，但除非另有明确说明，其不应仅限于数量为“仅有一”的情况。下文中也可能使用“和/或”的术语，其应被理解为包括所列出项目中的任一者及一者或多者的所有组合。
68.本实用新型的一些与其他实施例将参酌图1～图8b描述于以下段落。但本领域技术人员可理解地，在此或以下所描述关于附图的各种细节仅是示例之用，而非用于限制本实用新型的范畴。此外，需先说明的是，为达图面整洁的目的，一些公知惯用的结构与元件在附图可能会以简单示意的方式绘示，并且，附图中部分的特征可能会略为放大或改变其比例或尺寸，以达到便于理解与观看本实用新型的技术特征的目的，但这并非用于限定本实用新型。且为便于观看，部分附图中的某些结构线可能以虚线表示。
69.在此，请参阅图1，本实用新型的一实施例提出了一种螺丝锁附系统2，其可用于自动化地拾取螺丝并将其锁附于所需的产品，可依据需求配置于任何组装产线的其中一站。如图所示，本实施例的螺丝锁附系统2可包括一螺丝锁附设备1、一机器视觉装置6、一下压装置7以及一供料台8，可邻近配置于所属产线的一输送带c的同一侧或不同侧，以协同完成拾取螺丝并将螺丝锁附于输送带c上的待锁物w等相关作业。所述的待锁物w可以但不限于是有一处或多处锁孔h需要进行螺丝锁附作业的任何产品的局部或全部，但本实用新型并非以待锁物w为限，故其在附图中仅以简单块体表示。
70.大致上，螺丝锁附设备1可安装于一机械手臂(robotic arm)ra上，以通过机械手臂ra的带动而移动至供料台8或移动至待锁物w的各个锁孔h上方。所述的机械手臂ra可以但不限于是具有模仿人类手臂功能以完成各种作业的自动控制设备，但本实用新型并非以图示的机械手臂ra为限，可理解地，任何可将螺丝锁附设备1进行所需的平面和/或三维空间运动的合适机械手臂皆适于作为本实用新型的机械手臂ra。
71.机器视觉装置6可以但不限于连接或设置于螺丝锁附设备1上，其可以但不限于包括有合适的光源、感光耦合元件(charge-coupled device，ccd)(皆未标号)等实现机器视觉(machine vision)功能的相关构件，可用于感知、定位、判别或检测待锁物w和/或螺丝锁附等状态，以达到帮助螺丝锁附设备1的动作控制及确保螺丝锁附质量等效果。但需说明的是，机器视觉装置6可为选配的装置，本实用新型并非以机器视觉装置6及其设计为限。
72.下压装置7可以但不限于连接或设置于螺丝锁附设备1上，其可以但不限于包括有任何合适的可伸缩机构及适于驱动此可伸缩机构的气缸(皆未标号)，可随着螺丝锁附设备1移动至待锁物w上方时伸长并下压待锁物w，以在螺丝锁附设备1将螺丝锁附于待锁物w的过程中稳固待锁物w的位置。但需说明的是，下压装置7可为选配的装置，本实用新型并非以下压装置7及其设计为限。
73.供料台8可以但不限于配置于螺丝锁附设备1可触及的合适位置，其可包括一个或多个供料盘81及适于将一种或多种螺丝提供给供料盘81的储料箱(未标号)等相关构件。如图所示，供料盘81可预备有一个或多个同类型或不同类型的螺丝，如螺丝91、螺丝92与螺丝93。所述的螺丝91～93在此可以但不限于是指头部(head)和/或螺杆部(thread)的构型、轮廓或尺寸不同的螺丝，但本实用新型并非以此为限。此外，需说明的是，供料盘81的数量及其上可预备的螺丝的排列与数量等，均可依据实际需求进行调整，本实用新型并非以此为
限。
74.以下，请进一步参阅图2～图5，以针对螺丝锁附设备1进行说明。为保持图面简洁，该些附图可能省略绘示前述的机械手臂ra、机器视觉装置6、下压装置7、供料台8以及待锁物w。另外，为便于说明，该些附图可能会以已拾取螺丝91的情况进行描述。
75.在本实施例中，螺丝锁附设备1可包括一安装座11、一第一驱动装置12、一承载盘13、至少一锁附机构14、一第二驱动装置15、一驱动杆件16以及一传动件17。安装座11可用于连接前述的机械手臂ra及供前列构件组装设置。具体来看，安装座11可包括一底板110、一手臂连接部111以及一固定框架112。手臂连接部111与固定框架112可以任何合适的方式可拆卸地组装固定于底板110上。手臂连接部111可用于可拆卸地连接于前述的机械手臂ra。固定框架112可以但不限于是由多件构件相组装而成或为一体成型的单体结构，其可大致上围绕出一容置空间(未标号)以用于容置第一驱动装置12。所述的第一驱动装置12可以但不限于是任何可安定平顺等速运转的合适马达，如伺服马达(servo motor)，具有精确控制被驱动物的速度与位置的效果。第一驱动装置12可具有一传动轴121，前述的传动件17可以任何合适的方式固定于传动轴121，以输出第一驱动装置12的动力。所述的传动件17可以但不限于是一齿轮。
76.承载盘13可转动地设置于安装座11的底板110并衔接于传动件17。如图所示，第一驱动装置12可经由传动件17连动承载盘13，以驱使承载盘13以一轴线ax相对安装座11转动。具体来看，承载盘13可包括一组装部131以及一传动部132，传动部132可以但不限于是可以任何合适方式组装固定于安装座11的底板110的圆盘状结构。组装部131可以任何合适方式固定于传动部132上以与传动部132同动，且组装部131可以但不限于是适于与传动件17啮合连动的齿轮。如图所示，组装部131例如可以为一薄形齿轮。藉此，第一驱动装置12可藉由传动件17啮合组装部131的方式驱动承载盘13。可理解的是，由于传动件17与承载盘13为齿轮啮合的形式，有助于实现高效率、高精度定位以及高稳定性的传动。
77.并且，传动件17与承载盘13相接合或相啮合的位置实质上位于固定框架112内，或者说，介于固定框架112与底板110之间，因此可避免人手误触而发生意外的情况发生。但需说明的是，本实用新型并非以传动件17与承载盘13所示的接合方式为限；例如在其他实施例中，传动件与承载盘也可以改为藉由传动带来相互连动。此外，本实用新型也非以图示的承载盘13为限；例如在其他实施例中，承载盘也可为一体成型的单件式齿轮。
78.另外，为了稳定承载盘13的运动，螺丝锁附设备1还可包括一轴承b1。轴承b1可以但不限于是任何合适的轴承，例如可为薄型交叉滚珠轴承。承载盘13的传动部132可转动地穿设于轴承b1，以受到轴承b1的限制而实现稳定且高精度的转动运动。
79.此外，承载盘13可具有绕轴线ax间隔配置且贯穿组装部131与传动部132的多个穿设孔130，可用于供锁附机构14可移除地穿设。在此配置下，承载盘13可藉由传动件17的驱使而令锁附机构14绕轴线ax进行旋转运动。在此说明的是，穿设孔130与锁附机构14的数量可依据实际需求进行调整，本实用新型并非以此为限。
80.在此所述的锁附机构14可以但不限于是任何适于拾取或吸取螺丝的合适机构。举例来说，如图5所示，锁附机构14内可容置有一螺丝起子(screwdriver bit)141、以及可供螺丝起子141末端穿设且适于磁力吸引螺丝的磁铁143(如图所示的螺丝91)。藉此，当锁附机构14的末端受到驱动杆件16推动并旋转时，可驱使螺丝起子141推动并旋转磁铁143所吸
引的螺丝91。
81.第二驱动装置15可以但不限于是任何合适的电动螺丝刀(electric screwdriver，又可称“电批”或“电动起子”)，是为用于实现拧紧和旋松螺丝、螺栓或螺钉的相关动作的电动工具。第二驱动装置15可沿实质上平行于所述轴线ax的方向活动地设置于安装座11的固定框架112。具体来看，螺丝锁附设备1还可包括一滑轨19、至少一滑块20以及一滑动座21，滑轨19可以任何合适的方式组装固定于固定框架112的一侧，滑块20可滑移地设置于滑轨19，以受到滑轨19的导引而沿实质上平行于轴线ax的方向滑动，滑动座21可以任何合适的方式组装固定于滑块20，以一并受到滑轨19的导引而在实质上平行于轴线ax的方向滑动，第二驱动装置15可以任何合适的方式组装固定于滑动座21，从而可与滑动座21一并沿实质上平行于轴线ax的方向相对靠近或远离承载盘13上的锁附机构14。滑块20的数量可以但不限于是多个，有助于提供滑移滑动座21所需的精度与刚性。
82.驱动杆件16的一端可以但不限于以任何合适的方式组装固定于第二驱动装置15的末端的夹头(chuck)(未标号)，得以与第二驱动装置15一并沿实质上平行于轴线ax的方向相对靠近或远离承载盘13上的锁附机构14，且可受到第二驱动装置15的驱动而自旋。藉此，驱动杆件16可插入所对应的其中一个锁附机构14的一端并进行转动，从而通过锁附机构14推动并转动锁附机构14所拾取的螺丝。
83.进一步来看，螺丝锁附设备1还可包括一第三驱动装置22、至少一柱体24、一受推块25以及至少一弹性件23。第三驱动装置22可以但不限于可使受驱动物进行往复运动的任何合适气缸(cylinder)。第三驱动装置22可以任何合适的方式组装固定于固定框架112上，其可具有一驱动轴221，可沿实质上平行于轴线ax的方向往复运动。柱体24可为固定于滑动座21且沿实质上平行于轴线ax的方向延伸的柱状结构。受推块25套设于柱体24相对远离滑动座21的一端。弹性件23可以但不限于是任何合适的压缩弹簧，可套设于柱体24上并夹设于受推块25与滑动座21之间。第三驱动装置22的驱动轴221的末端可以任何合适的方式连接固定于受推块25，藉以经由往复带动受推块25的方式一并令滑动座21、第二驱动装置15以及连接于第二驱动装置15的驱动杆件16在沿实质上平行于轴线ax的方向上往复运动。
84.在此需说明的是，由于弹性件23夹设于受推块25与滑动座21之间，因此弹性件23可程度上地缓冲、吸收或减弱第三驱动装置22经由受推块25传递给滑动座21与其上的第二驱动装置15的推力，以使驱动杆件16以合适的力量驱动锁附机构14，藉以确保锁附机构14推动并转动螺丝的力量不会伤害待锁物。
85.除此之外，螺丝锁附设备1还可包括一油压缓冲器26及一定位螺丝27，油压缓冲器26与定位螺丝27可以任何合适的方式配置于滑轨19的一端，从而对应于滑动座21并介于滑动座21与承载盘13之间。定位螺丝27的高度可略低于油压缓冲器26。因此，当滑动座21受到第三驱动装置22的驱使往承载盘13的方向移动时，油压缓冲器26可先接触滑动座21，藉以缓冲、吸收或减弱滑动座21的动能，同样有助于达到使驱动杆件16以合适的力量驱动锁附机构14的效果，从而有助于避免螺丝锁附力道过大而伤害待锁物的问题发生。紧接着，定位螺丝27可抵接滑动座21，以止挡滑动座21在当下的位置而避免驱动杆件16过度下压锁附机构14，从而可避免锁附机构14将螺丝过度抵压待锁物的问题发生。换句话说，藉由定位螺丝27的位置或长度的调整，可限制滑动座21的向下位移量，从而限制了驱动杆件16经由锁附机构14推动螺丝的移动量。
86.当然，若第三驱动装置22的驱动力道适当而没有缓冲的需求，螺丝锁附设备1也可省略前述用于缓冲第三驱动装置22的相关配置，本实用新型并非以此为限。
87.此外，可选地，螺丝锁附设备1还可包括一轴承b2，轴承b2可设置于滑动座21并供驱动杆件16穿设，以更进一步确保驱动杆件16沿实质上平行于轴线ax的方向运动与绕轴线ax转动时的稳定度与精度，从而有助于提升驱动杆件16经由锁附机构14锁附螺丝的操作稳定度与精度。
88.另一方面，可选地，螺丝锁附设备1还可包括一第一传感器s1，而安装座11还可包括一可伸缩延伸支架113，如图4所示，可伸缩延伸支架113可以但不限于是任何可调整长度的可伸缩机构，可以但不限于以任何合适方式固定于底板110相对于固定框架112的一侧，可伸缩延伸支架113可沿实质上平行于轴线ax的方向进行伸缩，第一传感器s1可以但不限于是任何合适的光传感器，其可设置于可伸缩延伸支架113的末端以对应锁附机构14的末端处，藉以检测锁附机构14的末端是否拾取有螺丝(如图所示的螺丝91)。
89.另外，可选地，螺丝锁附设备1还可包括一第二传感器s2，而安装座11还可包括一感应片115，第二传感器s2可以但不限于是任何合适的光传感器，其可设置于可伸缩延伸支架113上朝向锁附机构14的一侧，而感应片115可以但不限于是设置于承载盘13下方且具有至少部分沿径向方向向外延伸突出的结构，藉此，感应片115可随着承载盘13的转动而通过第二传感器s2的感应区域，使得第二传感器s2可藉由感测感应片115的方式得知承载盘13是否回到原点或所预定位置。
90.接着，请搭配前述附图再进一步参阅图6a～图6b与图7，以说明螺丝锁附系统2如何令螺丝锁附设备1拾取螺丝的操作。在此之前，供料盘81可已预先将螺丝91～93以对应锁附机构14的方式排列，而锁附机构14可例如藉由前述的承载盘13及第二传感器s2与感应片115的协同合作转至定位而分别对应于供料盘81上的螺丝91～93。接着或同时，螺丝锁附设备1可藉由机械手臂ra移动至供料台8的其中一供料盘81上方，接着，安装座11可例如藉由机械手臂ra的驱使沿轴线ax方向靠近供料盘81(如图6a箭头所示)，使得锁附机构14能分别吸取或拾取相应位置上的螺丝91～93。接着，机械手臂ra可将安装座11移离供料盘81，以使锁附机构14连同其末端的螺丝91～93一并移离供料盘81(如图6b箭头所示)。
91.此时，如图7所示，锁附机构14可藉由承载盘13转动一圈的方式让第一传感器s1确认锁附机构14上是否吸附有螺丝91～93。届时，即完成了螺丝锁附设备1拾取螺丝91～93的作业，而能接着继续进行螺丝锁附的工作。补充说明的是，当螺丝锁附设备1藉由第一传感器s1确认螺丝91～93的拾取后，螺丝锁附设备1可以但不限于再藉由承载盘13及前述的第二传感器s2与感应片115的协同合作将锁附机构14旋转复位至所预定的位置。
92.在此，请搭配前述图1再进一步参阅图8a～图8b，以说明螺丝锁附系统2如何令螺丝锁附设备1将螺丝锁附于待锁物w的操作。为便于描述，以下以将螺丝91锁附于待锁物w的其中一锁孔h的操作为例来说明。
93.首先，承载盘13可藉由第一驱动装置12与传动件17的驱使而将吸附有螺丝91的其中一锁附机构14转动至对应于驱动杆件16的位置(如箭头所示)。接着或之前，螺丝锁附设备1可藉由机械手臂ra移动至使驱动杆件16所对应的锁附机构14对齐于待锁物w的其中一锁孔h的位置。并且，可选地，当螺丝锁附设备1使欲锁附的螺丝91对准锁孔h时，下压装置7可如箭头所示向下伸长而抵压住待锁物w。
94.接着，第三驱动装置22运转以将滑动座21及其上的第二驱动装置15沿实质上平行于轴线ax的方向往承载盘13带动(如箭头所示)，从而将驱动杆件16的末端插入所对应的锁附机构14，以藉由锁附机构14将螺丝91推动并拧紧于待锁物w。
95.过程中，可理解的是，由于弹性件23夹设于受推块25与滑动座21之间，以及油压缓冲器26配置于滑轨19的一端且对应于滑动座21，因此可缓冲或吸收第三驱动装置22经由受推块25传递给滑动座21与其上的第二驱动装置15的推力，以使驱动杆件16以合适的力量驱动锁附机构14，藉以确保锁附机构14推动并转动螺丝91的力量足以锁紧螺丝91但不致于伤害待锁物w。并且，由于略矮于油压缓冲器26的定位螺丝27也配置于滑轨19的一端而对应于滑动座21，因而可止挡滑动座21在适当的位置而避免驱动杆件16过度下压锁附机构14，从而可避免锁附机构14将螺丝91过度抵压待锁物w的问题发生。
96.可理解的是，其他锁附机构14上的螺丝91～93可以相似于前述的操作而锁附于待锁物w的其他锁孔h或其他待锁物。并且，当所设定的锁附工作完成后，螺丝锁附设备1可利用第一传感器s1检测承载盘13转动锁附机构14的方式确认锁附机构14上是否有残留螺丝的情况，藉以确认所设定的锁附工作是否完成。
97.据此可知，本实用新型前述实施例的螺丝锁附设备对于不同种类的螺丝具有通用性，因而可至少适于单一产品需要锁附多种不同螺丝的应用，和/或适于需要锁附不同种螺丝的多种不同产品的应用，因此具有较广且弹性的应用。此外，由于本实施例的螺丝锁附设备能一次性拾取一定数量的同种类或不同种类的螺丝，能够减少相同工作量下拾取螺丝的次数，有助于提升整体的工作效率，从而达到提升产能的需求。并且，可理解的是，本实施例的螺丝锁附设备在切换不同应用或使用不同螺丝时不涉及任何机构上的拆装、更换或变动等作业，可连续地进行，有助于大幅缩短不同应用或工作项目之间的切换准备时间。
98.虽然本实用新型以前述的实施例公开如上，然而其并非用以限定本实用新型。本领域的技术人员，在不脱离本实用新型的精神和范围的情况下，所作的更动与润饰，均属本实用新型的专利保护范围。关于本实用新型所界定的保护范围请参考所附的权利要求书的范围。