CN104708307A - 利用伸缩缸驱动其工具作二阶段移动的工作装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种利用伸缩缸驱动其工具作二阶段移动的工作装置，其包括一滑轨、滑置于该滑轨上且具有一挡部的一滑座、搭载于该滑座上且具有一工具头的一工具、用于驱动该滑座沿该滑轨移动的一第一伸缩缸、用于驱动该第一伸缩缸移动以使其带动该滑座沿该滑轨移动的一第二伸缩缸、以及一工作位置调整机构。该工作位置调整机构包括可被改变位置的一限制杆，该限制杆的一端正对着该滑座的该挡部，当该限制杆被改变位置时，该限制杆的该端与该挡部之间的间距跟着改变。通过前述配置，使用者就能够通过改变该限制杆的位置来调整该工具头的工作位置。

Description

利用伸缩缸驱动其工具作二阶段移动的工作装置

技术领域

本发明与专用机械有关，尤指一种利用伸缩缸驱动其工具作二阶段移动的工作装置，例如运用于一轮圈编织机中的螺接装置。

背景技术

在自动化专用机械领域中，经常为了取代某种以人工执行的组装或加工作业而设计可全自动或半自动执行前述作业的专用机械，例如专门用来协助一工作人员执行一轮圈装组作业的轮圈编织机，此作业是指将一轮毂上的多根幅条(或称钢丝)组装到一轮框上，藉以形成一轮圈(Wheel)。现有的轮圈编织机，例如中国台湾第213882号的“用以将轮辐安装在轮毂与有轮辐之轮缘之间的装置”，如中国第1034645c号的”在辐条轮的轴套和轮圈之间装配辐条的装置”，其主要包括一个可转动地支撑轴套的轴套支座、几个使轮圈同心并绕其轴转动的轮圈支持滚轮、使轮圈绕其轴转动的电机驱动滚轮、至少一个用于把接头通过轮圈上的接头孔拧到相应的辐条上螺丝改锥、一台CCD摄像机、一个测量圆盘以及一个用来控制驱动机构的控制机构，或中国台湾第201204573号的“轮圈编织机”，其主要包括用于驱动该轮框转动的一轮框驱动机构、用于导引轮框的一轮框导引机构、用于安置该轮毂的一轮毂置放机构、用于输送铜头的一铜头输送机构、以及用于执行一螺接作业的一螺接机构。

该螺接作业是指将该铜头输送机构所送来的一个铜头螺接于其中一根幅条，具体而言，该螺接机构具有可被驱动而作转动及沿一径向移动的一螺丝刀，该螺丝刀的移动是先从一起始位置移动到一预备位置，然后再从该预备位置移动到一工作位置，当该螺丝刀位于该预备位置时其末端嵌入该铜头上的沟槽，而当该螺丝刀到达该工作位置时，该铜头已在该螺丝刀的推送下通过该轮框上相对应的通孔及在螺丝刀的转动下螺合于相对应的幅条。

从前段所述轮圈编织机的例子可知，在一专用机械中，通常包含一工作装置用于执行一种特定作业，例如上述的螺接机构，而这种工作装置于执行该特定作业时经常需要使其工具能够进行二阶段移动，例如上述的螺丝刀被驱动而从一起始位置移动到一预备位置，然后再从该预备位置移动到一工作位置。

上述的工作装置，通常是采用包含多个伺服马达的驱动系统，达到驱动该工具(螺丝刀)进行上述二阶段移动的目的。然而，正由于采用了前述的驱动系统，使得整台工作装置的制造成本居高不下，难以符合某些市场的低设备成本需求。

发明内容

本发明提供一种利用伸缩缸驱动其工具作二阶段移动的工作装置，此工作装置在一较佳例子中为安装一轮圈编织机的螺接装置。

详细而言，本发明的工作装置安装于一机台的一台面上，所述工作装置包括固设在所述台面上的一滑轨、滑置于所述滑轨上且具有一挡部的一滑座、搭载于所述滑座上且具有一工具头的一工具、用于驱动所述滑座沿所述滑轨移动的一第一伸缩缸、用于驱动所述第一伸缩缸移动，使其带动所述滑座沿所述滑轨移动的一第二伸缩缸、及一工作位置调整机构。所述工作位置调整机构包括可被改变位置的一限制杆，所述限制杆的一端正对着所述滑座的所述挡部，当所述限制杆被改变位置时，所述限制杆的所述端与所述挡部之间的间距跟着改变。其中，当所述工作装置为上述螺接装置时，所述工具就是一电动螺接工具，而所述工具头则为所述电动螺接工具的螺丝刀。

较佳地，本发明上述工作位置调整机构还包括一固定在所述台面上的第一螺座，所述限制杆为一支穿过并螺合于所述第一螺座的螺杆。更佳地，所述限制杆的另一端形成第一手操作部，所述第一手操作部被配置在距离所述工具头弧长小于90度的范围内。

此外，本发明的工作装置还包括一端枢接所述第一伸缩缸的缸体的一摆动臂、将所述摆动臂枢设在所述台面的一枢轴、以及一起始位置调整机构。其中所述起始位置调整机构包括可被改变位置的一调整杆，所述调整杆的一端枢接所述第二伸缩缸的缸体，所述第一伸缩缸的伸缩杆枢接于所述滑座，所述第二伸缩缸的一伸缩杆枢接于所述摆动臂的另一端。

较佳地，本发明上述起始位置调整机构还包括一固定在所述台面上的第二螺座，所述调整杆为一支穿过并螺合于所述第二螺座的螺杆。更佳地，所述调整杆的另一端形成第二手操作部，所述第二手操作部被配置在距离所述工具头弧长小于90度的范围内。

较佳地，本发明上述枢轴与第二伸缩缸的伸缩杆间的距离小于所述枢轴与第一伸缩缸的缸体间的距离。

本发明的工作装置利用其伸缩缸驱动其工具作二阶段移动，并利用其手操作部来手动调整其工具的工具头的起始位置与工作位置，相对于过去使用多个伺服马达的驱动系统的公知工作装置，本发明的工作装置显然具有低设备成本的优势，再者，因其手操作部是集中在方便工作人员操作的区域，故有方便调整的优点。

附图说明

图1为运用本发明的一较佳实施例的轮圈编织机的立体外观图。

图2为该轮圈编织机的平面示意图（局部俯视）。

图3至图4显示该轮圈编织机的滚轮位置调整机构的立体外观图。

图5显示该轮圈编织机的局部俯视图。

图6显示本发明的工作装置(螺接装置4)的立体外观图。

图7显示该工作装置(螺接装置4)的局部俯视图。

图8显示该工作装置(螺接装置4)的工具头(螺丝刀440)位于一起始位置的状态。

图9显示该工作装置(螺接装置4)的工具头(螺丝刀440)位于一接合位置的状态。

图10显示该工作装置(螺接装置4)的工具头(螺丝刀440)位于一工作位置的状态。

附图标号说明：

100机台

1轮框驱动装置       10驱动滚轮

11驱动装置          110马达

111传动部

20a、20b侧压滚轮    21支撑滚轮

22下压滚轮

3轮毂置放装置       30支撑座

300手动调整结构     301、302快拆把手

4螺接装置           4a起始位置调整机构

4b工作位置调整机构

40滑轨              41滑座

400台面             401、402螺杆

403、405手操作部    406弹性侦测棒

42第一伸缩缸        420缸体

421伸缩杆

43第二伸缩缸        430缸体

431伸缩杆

44电动螺接工具      440螺丝刀

45摆动臂            450枢轴

46a、46b螺座

47挡部              48万向接头

50手轮              501第一操作部

51延伸杆            52导螺杆

52a螺距             52b螺距

53滑座              54滑座

55横轨

6手动调整部         601第二操作部

61导螺杆            62、63转动座

620、630转轴

7轮毂               71幅条

71a外螺纹

8铜头接收器         80铜头

81出口埠

9轮框

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现结合附图说明本发明的具体实施方式。

图1和图2显示运用本发明的一较佳实施例的轮圈编织机，其包括设于一机台100上的以下装置：用于输送多个具有内螺纹的铜头的一铜头输送装置(图中未示)、用于支持一轮毂7的一轮毂置放装置3、用于支撑并驱动一轮框9的一轮框驱动装置1、以及本发明的利用伸缩缸驱动其工具作二阶段移动的工作装置，即一螺接装置4。该轮毂7上有多根末段具有外螺纹71a的幅条71(图2中仅显示一根幅条作为代表)，该轮框9具有多个间隔环列的通孔(图中未示)。该螺接装置4可接收从该铜头输送装置送来的该些铜头，并使它们一对一地通过该轮框9上对应的通孔之后螺合于相对应的幅条71末段。其中，铜头实质上是一种具有内螺纹的螺丝，还可称之为螺套。

轮毂置放装置3包括可转动地支持该轮毂7的一支撑座30。整个轮毂置放装置3可通过一手动调整结构300来调整其的位置，在此例子中，只需松开图1中所示的两快拆把手301、302，即可进行调整。

轮框驱动装置1包括多个滚轮(参见标号10、20a、20b、21及22)及一驱动装置11，该些滚轮沿一圆周分布在该支撑座30的周围，用于从轴向及径向来支撑该轮框9，该驱动装置11用于驱动其中至少一滚轮(参见标号10)，以使该至少一滚轮带动该轮框9绕着该轮毂7作转动。在此实施例中，该些滚轮至少包括同时从轴向及径向来支撑该轮框9一边的两驱动滚轮10、从径向来支撑轮框9另一边的两侧压滚轮20a与20b、从轴向支撑轮框9的一支撑滚轮21、以及一下压滚轮22。实际上，两驱动滚轮10与两侧压滚轮20a与20b分别抵贴于轮框9的外周缘，支撑滚轮21与下压滚轮22则分别抵贴于轮框9的两个外环面。驱动装置11具有一马达110及一传动部111（仅显示其外壳，内部含有一皮带传动结构及其它与传动相关的元件），马达110可选用一伺服马达，并通过该传动部111的传动而同步带动两驱动滚轮10作转动，其转动方向如图2中所示。

工作装置即螺接装置4，包括用于接收从该铜头输送装置送来的该铜头的一铜头接收器8，以及可被驱动而作转动及沿径向从一起始位置移动到一工作位置的一工具头440（即螺丝刀），且当工具头440到达该工作位置时，该铜头接收器8内的铜头已在工具头440的推送下通过轮框9上相对应的通孔及在工具头440的转动下螺合相对应的幅条。

上述各装置的结构可选用上述中国台湾第201204573号专利案的对应结构，其详细技术内容与运作请参见该专利案，容不赘述。

在本发明中，为了减少伺服马达数量及降低电控设计复杂度，以降低制造成本，轮框驱动装置1的滚轮位置调整机构、轮毂置放装置3的支撑座位置调整机构、以及螺接装置4（工作装置）的工作位置调整机构与起始位置调整机构均采取手动方式，且螺接装置4采取伸缩缸驱动方式来带动螺丝刀440的移动，兹分述如下。

轮框驱动装置1的滚轮位置调整机构用于手动调整上述各个滚轮抵贴该轮框9的位置，且具有让一使用者进行调整操作的手操作部，该手操作部包括一第一操作部501及一第二操作部601。请参阅图1和图3，滚轮位置调整机构包括一导螺杆52、平行于导螺杆52的两横轨55、滑置于两横轨55且螺合于导螺杆52的一滑座54、以及一延伸杆51。延伸杆51的一端通过一伞形齿轮啮合于导螺杆52上的另一伞形齿轮，另一端则形成该第一操作部501。通过前述构造，工作人员只要转动第一操作部501（例如将一手轮50卡合于第一操作部501并转动该手轮50），就能带动导螺杆52作转动，并因此带动滑座54沿x轴移动变换位置，达到以手动方式调整两驱动滚轮10的位置，使其适应不同轮径的轮框9的目的。

请再参阅图1、图4和图5，上述的滚轮位置调整机构还包括一导螺杆61及螺合于该导螺杆61的两转动座62、63。两转动座62、63各具有一转轴620、630，转动该导螺杆61就能同步带动转动座62、63各以其转轴620、630为轴心地向外或向内摆动，使得转动座62上的侧压滚轮20a、支撑滚轮21与下压滚轮22，以及转动座63上的另一侧压滚轮20b，一起移动变换位置，以便适应不同轮径的轮框9。前述的配置可选用中国台湾第201204573号第十四至十七图所示的结构，其详细构造与运作容不赘述。其中，为了方便工作人员来调整前述滚轮的位置，滚轮位置调整机构还包括一手动调整部6，该手动调整部6具有上述的第二操作部601，第二操作部601通过位于该手动调整部6内的传动结构而啮合于导螺杆61的一端，使得当转动第二操作部601时(例如将上述手轮50卡合于第二操作部601并转动它)，导螺杆61就跟着转动，并因此带动前述滚轮移动变换位置。

请再参阅图1和图3，该轮毂置放装置3的支撑座位置调整机构用于手动调整该支撑座30的位置。在此实施例中，该支撑座位置调整机构包括滑置于两横轨55且螺合于导螺杆52的一滑座53，该支撑座30设置在滑座53上。这表示，该支撑座位置调整机构与该滚轮位置调整机构整合且共用该第一操作部501，使得当该第一操作部501被转动时就同步带动支撑座30与两驱动滚轮10移动变换其位置。其中，滑座54、53是分别螺合于导螺杆52的长螺距段与短螺距段(其螺距52b为该长螺距段螺距52a的二分之一)。如此，只要转动导螺杆52，支撑座30与两驱动滚轮10就会各自通过其滑座53、54而沿x轴移动，且两驱动滚轮10的移动距离是支撑座30的2倍。

请参见图1、图6和图7，工作装置亦即螺接装置4，包括固设在该机台100的一台面400上的一滑轨40、滑置于滑轨40上的一滑座41、包含上述工具头440且搭载于滑座41上的一工具44、一起始位置调整机构4a、一工作位置调整机构4b、一第一伸缩缸42、一第二伸缩缸43、一摆动臂45、以及用于将摆动臂45枢设在该台面400的一枢轴450。在此例子中，该工具44为一电动螺接工具。

起始位置调整机构4a包括可被改变位置的一调整杆401，该调整杆401的一端通过一万向接头48枢接该第二伸缩缸43的缸体430，较佳地，该调整杆401为一螺杆，起始位置调整机构4a包括固定在该台面400上的一螺座46a（第二螺座），该调整杆401穿过并螺合于该螺座46a。调整杆401的一端具有让工作人员进行调整操作的手操作部403（第二手操作部）。如此，转动该手操作部403就会改变该调整杆401相对于该台面400的位置。

工作位置调整机构4b包括可被改变位置的一限制杆402，该限制杆402的一端正对着该滑座41的一挡部47，当该限制杆402被改变位置时，该限制杆402的该端与该挡部47之间的间距跟着改变。较佳地，限制杆402为一螺杆，工作位置调整机构4b包括固定在该台面400上的另一螺座46b（第一螺座），且该限制杆402穿过并螺合于该螺座46b。限制杆402的另一端具有让工作人员进行调整操作的手操作部405（第一手操作部），当转动该手操作部405时，通过该限制杆402穿过并螺合于该螺座46b的结构关系，该限制杆402相对于该台面400的位置就会跟着改变，使得该限制杆402的该端与该挡部47之间的间距也因而跟着改变。在此实施例中，螺座46a及46b两者为一体成型。

第一、二伸缩缸42与43较佳可选用气缸。摆动臂45的一端枢接第一伸缩缸42的缸体420，另一端则枢接第二伸缩缸43的伸缩杆431。第一伸缩缸42的伸缩杆421枢接于滑座41的底部。在此实施例中，枢轴450与第二伸缩缸43的伸缩杆431间的距离小于枢轴450与第一伸缩缸42的缸体420间的距离。

当透过手操作部403转动调整杆401时，调整杆401会相对于螺座46a作移动，使得与调整杆401相枢接的第二伸缩缸43作前、后移动变换位置（如图7中伸缩杆431的伸出方向定义为前方），此时，通过摆动臂45的传动，第一伸缩缸42就会跟着后、前移动变换位置，并因而带动滑座41使其跟着后、前移动变换位置，使得座落于滑座41上的工具44的工具头440能够变换其起始位置，以便适应不同轮径的轮框9。在此例子中，该工具头440即上述电动螺接工具的螺丝刀。

当透过手操作部405转动限制杆402时，限制杆402会相对于螺座46b作移动，使得限制杆402的另一端与滑座41的挡部47之间的距离变长或变短，这表示滑座41的移动距离因此变长或变短，使得座落于滑座41上的工具44的工具头440能变换其工作位置，以便适应不同宽幅Ｗ的轮框9（请参见图10）。

在利用上述手操作部将上述各装置调整到适合某一轮径的轮框9之后，就可以对此一轮框9展开一组装或加工作业，在此实施例中为一螺接作业。即，先驱动第一伸缩缸42再驱动第二伸缩缸43，以使工具4的工具头440(即电动螺接工具的螺丝刀)以二阶段移动的方式到达上述的工作位置。详细而言，当驱动第一伸缩缸42而使其伸缩杆421向外伸时，滑座41就会跟着往轮毂置放装置3方向移动，使得工具44的工具头440从一起始位置移动到一预备位置，在此期间，工具头440是被驱动而转动的。接着，当继续驱动第二伸缩缸43而使其伸缩杆431向外伸时，就会驱动摆动臂45作摆动，并因此带动第一伸缩缸42往轮毂置放装置3方向移动，此时，连接于第一伸缩缸42的伸缩杆421的滑座41就会跟着往轮毂置放装置3方向继续移动，使得座落其上的工具44的工具头440从该预备位置移动到上述的工作位置，在此期间，工具头440仍是被驱动而转动的。如图8所示，当工具头440(即螺丝刀)位于该起始位置时，位于铜头接收器8内的工具头440尚未跟铜头80接触，铜头80是被该铜头输送装置以吹气方式送到图中所示的位置。如图9所示，当工具头440移动到该预备位置时，工具头440会跟铜头80接触，且工具头440内部的弹性侦测棒406的一端会伸入铜头80。如图10所示，当工具头440移动到上述的工作位置时，工具头440(即螺丝刀)会推送铜头80通过轮框9对应的穿孔（此时的铜头接收器8会跟着移动而离开铜头输送装置的出口埠81），并转动铜头80使其螺合于幅条71的外螺纹71a，此时，弹性侦测棒406会抵到幅条71的末端，并随着螺合深度而向后移动。当一侦测器（图中未示）侦测到弹性侦测棒406已后退到一预定位置时，表示铜头80与幅条71已螺合完成，此时，该侦测器即指令工具44暂停工具头440(即螺丝刀)的转动，并指令第一、二伸缩缸42与43同时反向驱动，以使其伸缩杆421、431同步缩回原位，据此驱动滑座41移回原位，使得工具44的工具头440(即螺丝刀)从该工作位置返回该起始位置，如此，即完成一次螺接作业，接着，再进行多次的螺接作业，以逐一将所有幅条71都螺接到轮框9。

为了使工具头440(即螺丝刀)能缓慢地进入轮框9，该挡部47可选用弹性缓冲器或缓冲油压缸，以提供一减速作用。

请参阅图1和图2，用于手动调整上述滚轮位置及支撑座30位置的手操作部(即第一、二操作部501、601)，用于手动调整该螺丝刀440的该起始位置与该工作位置的手操作部403与405，都被配置在距离螺丝刀440，弧长小于90度的范围内，也就是位于如图2所示的沿工具头440(即螺丝刀)延伸到支撑座30中心的直线A的一侧，以及通过支撑座30中心的A线的垂直线B的左侧的范围内，具体而言，图2中为直线A的下方。如此，工作人员就能很方便地使用前述的手操作部来调整上述各滚轮及工具头440的位置，以适应不同轮径的轮圈9。

从上述说明可知，本发明的工作装置（即上述螺接装置4）利用其伸缩缸42、43驱动其工具44作二阶段移动，并利用其手操作部403与405来手动调整其工具44的工具头440的起始位置与工作位置，相较于过去使用多个伺服马达的驱动系统的公知工作装置，本发明的工作装置显然具有低设备成本的优势，再者，因其手操作部403与405是集中在方便工作人员操作的区域，因此有方便调整的优点。

以上所述仅为本发明的示意性的具体实施方式，并非用以限制本发明的范围。任何本领域的技术人员，在不脱离本发明的构思和原则的前提下所作的等同变化与修改，均应属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种利用伸缩缸驱动其工具作二阶段移动的工作装置，其特征在于，其安装于一机台的一台面上，所述工作装置包括：

一滑轨，固设在所述台面上；

一滑座，滑置于所述滑轨上，且具有一挡部；

一工具，搭载于所述滑座上，且具有一工具头；

一第一伸缩缸，用于驱动所述滑座沿所述滑轨移动；

一第二伸缩缸，用于驱动所述第一伸缩缸移动，使第一伸缩缸带动所述滑座沿所述滑轨移动；及

一工作位置调整机构，包括能被改变位置的一限制杆，所述限制杆的一端正对着所述滑座的所述挡部，当所述限制杆被改变位置时，所述限制杆的所述端与所述挡部之间的间距跟着改变。

2.如权利要求1所述的工作装置，其特征在于，所述工作位置调整机构还包括一固定在所述台面上的第一螺座，所述限制杆为一支穿过并螺合于所述第一螺座的螺杆。

3.如权利要求1所述的工作装置，其特征在于，所述限制杆的另一端形成第一手操作部，所述第一手操作部被配置在距离所述工具头弧长小于90度的范围内。

4.如权利要求1所述的工作装置，其特征在于，所述工具为一电动螺接工具，所述工具头为所述电动螺接工具的螺丝刀。

5.如权利要求1、2、3或4所述的工作装置，其特征在于，所述工作装置进一步包括：

一摆动臂，其一端枢接所述第一伸缩缸的缸体；

一枢轴，将所述摆动臂枢设在所述台面；及

一起始位置调整机构，包括能被改变位置的一调整杆，所述调整杆的一端枢接所述第二伸缩缸的缸体；

其中，所述第一伸缩缸的伸缩杆枢接于所述滑座，所述第二伸缩缸的一伸缩杆枢接于所述摆动臂的另一端。

6.如权利要求5所述的工作装置，其特征在于，起始位置调整机构还包括一固定在所述台面上的第二螺座，所述调整杆为一支穿过并螺合于所述第二螺座的螺杆。

7.如权利要求6所述的工作装置，其特征在于，所述调整杆的另一端形成第二手操作部，所述第二手操作部被配置在距离所述工具头弧长小于90度的范围内。

8.如权利要求5所述的工作装置，其特征在于，所述枢轴与第二伸缩缸的伸缩杆间的距离小于所述枢轴与第一伸缩缸的缸体间的距离。