CN106607678A - 自动起子螺丝磁浮夹爪 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种自动起子螺丝磁浮夹爪，主要于自动起子的起子头前端设置有一磁浮夹爪，其结构型态及原理包括：(1)利用气压控制进气时进行螺丝夹取，复利用电磁铁控制排气时放松螺丝，同时搭配自动起子直接进行锁附动作；以及利用该电磁铁经输入电能后能提供吸取螺丝作用；(2)利用与自动起子的相对位移以推动磁石，复利用磁极同性相斥的斥力推动位移而夹住螺丝后，直接进行锁附动作；(3)利用与自动起子的相对位移以推动开关控制导磁夹头激磁以吸附夹取螺丝，即可进行螺丝锁附动作。借此设计，得降低锁附螺丝的周边设备的生产成本，并能轻易结合机器人（机器手臂）运用，而便利地完成一贯自动化的螺丝锁附工作。

Description

自动起子螺丝磁浮夹爪

技术领域

本发明是关于搭配机器人（或机器手臂）进行锁附螺丝的技术，换言之，特别是指一种方便结合且实施上更精良且更有效率的自动起子螺丝磁浮夹爪。

背景技术

目前已知自动起子结合机器人或机器手臂进行螺丝锁附作业，在实施上乃利用自动起子前端的起子头对准该机器人或机器手臂上已由螺丝整列机上（或螺丝存放槽内）夹取出的螺丝来进行锁附固定，借此达到自动化锁附作业。

因应各类型的锁附作业，各厂商不断开发符合各自需求的相关产品；如本国专利公告第M343563号“螺丝供应装置”先案，即揭露有一种结合自动起子的螺丝供应装置，包括有一螺丝供应槽及一摆臂，该摆臂利用磁性将螺丝供应槽一次供应的一个螺丝吸取后，摆动至对准自动起子的起子头正下方；借以使自动起子自下按压时，令该起子头与螺丝结合并达到锁附的目的。

又如中国台湾专利公告第187918号“自动螺丝起子套头结构改良”先案，揭露有一结合于自动起子承接头的套头结构，包括有一套头杆、一弹性元件、一套筒，其主要利用可拆换的套头杆的前端螺杆端上套设一套筒，并于该套筒及套头杆之间固设一弹性元件；借助套筒的内径套固待拾取的螺丝的螺帽，复使螺杆头旋转接触嵌入螺帽上的旋动槽，以能一次准确且牢固的垂直夹取螺丝。

上述这类型利用气吹、气吸或弹性夹取等方式进行螺丝夹取，对应一般操作者普遍使用中或低扭力作为自动工具的使用标准，鲜少使用最大扭力当作最大误差值，因为最大扭力会使自动工具减少寿命，故此设计并不符合实际使用情况，往往实际的误差值会大于目录上所写的参考误差值，因此会偶尔发现用于飞机、汽车或其他物品上的锁附螺丝，会有产生滑牙或锁附不紧的情况，进而导致意外的发生；另外，这类用来夹取螺丝的夹头尺寸通常太大，锁附螺丝的空间经常会因夹头尺寸问题使方便性受到限制。

此外，目前市面上机器人与自动起子锁附螺丝的模组应用型态，已知运用的模组及周边设备包括有：机器人、转接轴（器）、工具、外接控制管、螺丝缓冲机构、螺丝整列机（取螺丝）、螺丝固定机构（夹持螺丝）等。这类已知的机器人与自动起子，其结构设计仅适用于传统三轴以下的自动化装置的运用，况且以往并无机器人专用的气动起子，故于螺丝锁附作业实施前，需要使用上述至少七种机构设备的组合，才能自动完成锁附螺丝动作，由于该整体设备的模组太多，导致生产制造的成本大增。

其次，上述对于不同尺寸的螺丝锁附作业，必须使用尺寸相配合的螺丝固定机构，只是一般螺丝规格太多，每换一种螺丝尺寸，势必要更换一种相应的螺丝送料机，无形中又增加了成本。

再者，针对一般产业及精密产业，不论是锁附大扭力的大螺丝（6㎜以上）或锁附小扭力的小螺丝（5㎜以下），在整合中必会产生极大的误差值，特别是精密3C常用的1㎜以下螺丝锁附，且此部分仍需依赖人力达成，造成人工成本大增，且无法量化生产。

发明内容

本发明的主要目的之一，在于提供一种自动起子螺丝磁浮夹爪，为因应且符合高精密需求的组装所需，进而开发出低成本的机器人专用自动起子的周边（锁附）模组，借此得以降低锁附螺丝的周边设备的生产成本，并令机器人能轻松迅速又便利地完成一贯自动化的螺丝锁附工作，大幅减少成本。

本发明的主要目的之二，在于提供一种自动起子螺丝磁浮夹爪，借助气动控制推动磁吸进行夹取作用、或气动控制推动磁吸与夹取双重作用的方式，提供充足的螺丝直径夹取范围，可针对不同尺寸的螺丝进行夹取，而免除更换夹取工具，达更便利的实施功效；且因夹取时采气压与磁吸相互作用，可减少夹取时螺丝外观损坏，以及特殊夹头外观尺寸设计，即使小空间也能有效地应用。

为达成上述目的，本案所采用的技术方案（一）：

一种自动起子螺丝磁浮夹爪，其包含有：于自动起子的起子头前端设置有一磁浮夹爪，该磁浮夹爪的组成至少包括有：一连接外部气压源提供高压气体输入的进气控制点；一与该进气控制点相通且提供高压气体排出的排气控制点；一提供一伸缩动作以限制该排气控制点排气作用的气压缸组；一组相对应的第一磁石，受该进气控制点输入的高压气体压力作用朝相互靠合方向位移，且当该高压气体经由排气控制点排出时受一弹簧的弹性作用复位；一组相对应的第二磁石，邻设于该第一磁石旁且受该第一磁石的磁极吸引，并与该第一磁石做同方向的同步位移；一夹爪，与该第二磁石相结合且能位移于一固定轨道上；以及一组爪针，与夹爪相结合且受夹爪位移靠近或远离起子头时形成夹紧或放开状，以夹取或释放螺丝。

上述的排气控制点进一步包括有一电磁铁控制排气作用。

上述的爪针采四支为最佳。

上述的电磁铁可进一步借助输入电能后令爪针产生磁吸作用，达到吸附夹取螺丝效用。

借助自动起子搭配机器手臂结合，以提供螺丝锁附作业时，将该磁浮夹爪结合于自动起子的起子头前端，俾提供机器手臂能顺利夹取螺丝，并在取得该螺丝后能直接进行螺丝锁附动作，而完成一贯自动化的取螺丝、锁附螺丝动作，如此而在精准锁附螺丝作业下达到提升产能的功效。

本案所采用的技术方案（二）：

一种自动起子螺丝磁浮夹爪，其包含有：于自动起子的起子头前端设置有一磁浮夹爪，该磁浮夹爪的组成至少包括有：一第一磁石，设置于起子头外周，且受外壳下压位移作用而连带位移并提供磁极斥力，并于释放外壳后复位；一设置于该第一磁石与起子头间且互不接触的第二磁石，受该第一磁石位移靠近时的同磁极相斥的斥力推动靠近起子头，并于起子头锁附螺丝时复位；以及一夹头，连接第二磁石而连带有磁吸力，并受该第二磁石的位移形成夹紧或放开状，以提供磁吸夹取与释放螺丝。

上述的第二磁石与夹头可为一体成型的结构型态。

本案所采用的技术方案（三）：

一种自动起子螺丝磁浮夹爪，其包含有：于自动起子的起子头前端设置有一磁浮夹爪，该磁浮夹爪至少包括有：一开关，设置于起子头外周，受外力下压位移作用而接触开启，并于外力释放复位后因远离而关闭；一电池，与该开关电性连接，并提供一电力讯号；以及一导磁夹头，设置于该开关、电池与起子头之间，为中空状提供起子头的穿设，且于外露的一端提供夹取螺丝，于该导磁夹头的外周面缠绕有线圈，该线圈并与该开关、电池相电性连接；借此控制开关的启闭以使该导磁夹头形成带磁或断磁状态，以利吸附并达到夹取螺丝的效用。

本发明特别设计符合机器人（或机器手臂）专用模组，利用气压与电控系统在锁附螺丝时，借助内建传输讯号给机器人主机做控制，可连接中央主机电脑将资料储存，不仅讯号传输稳定，品质更能维持一定水准，且所达成的优点如下：

1、将原本配合机器人的自动起子专用周边模组由原本多个（至少7个）降至为只要三个，令机器人能轻松完成螺丝锁附作业，而大幅减少成本三倍以上。

2、该磁浮夹爪具有一段螺丝头直径夹取范围，排除现有技术每使用一种螺丝尺寸，便要更换夹头的结构与作法，且在夹持上可免除螺丝外观的损坏。

附图说明

图1为本发明第一较佳实施例的磁浮夹爪结构示意图。

图2为本发明第一较佳实施例的磁浮夹爪动作示意图。

图2（Ａ）为图2的侧视局部放大示意。

图3为本发明第二较佳实施例的磁浮夹爪结构示意图。

图4为本发明第二较佳实施例的磁浮夹爪动作示意图。

图5为本发明第三较佳实施例的磁浮夹爪结构示意图。

图6为本发明第三较佳实施例的磁浮夹爪动作示意图。

【附图标记说明】

1　　 自动起子　　　　　　　10　　起子头

20　　磁浮夹爪　　　　　　　21　　外壳座

22　　气压缸组　　　　　　　221　 进气控制点

222　 排气控制点　　　　 　 223 弹簧

23　　第一磁石 224 电磁铁

24　　第二磁石　　　　　　　25　　夹爪

251　 轨道　　　　　　　　　26　　爪针

30 磁浮夹爪 31 第一磁石

32 第二磁石 33 夹头

40 磁浮夹爪 41 开关

42 电池 43 导磁夹头

44 线圈 5 螺丝。

具体实施方式

本发明提供一种自动起子螺丝磁浮夹爪，主要是于自动起子1的起子头10处设置有一磁浮夹爪20构造。

请配合参阅图1，为揭露有该磁浮夹爪的第一较佳施例的组成结构；其中该磁浮夹爪20设置于自动起子1的起子头10前端，而该自动起子1的末端则是实际上与机器人（机械手臂）相结合运用；如图面所示，该磁浮夹爪20利用一外壳座21顺利地结合罩覆于该自动起子1的起子头10处，借此以利后续锁附作业；该磁浮夹爪20的组成至少包括有：一连接外部气压源提供高压气体输入的进气控制点221；一与该进气控制点221相通且提供高压气体排出的排气控制点222，该排气控制点222可进一步包括一电磁铁224；一提供一伸缩动作以限制该排气控制点222排气作用的气压缸组22；一组相对应的第一磁石23，受该进气控制点221输入的高压气体压力作用而朝相互靠合方向位移，且当该高压气体经由排气控制点222排出时受一弹簧223的弹性作用复位；一组相对应的第二磁石24，邻设该第一磁石23旁，受该第一磁石23的磁极相吸作用而产生同步、同方向位移，且在该第一磁石23反向复位时达同步反向复位；一夹爪25，与该第二磁石24相结合且可位移于一固定轨道251上；以及一组爪针26，与该夹爪25相结合且呈倾斜设置，受该夹爪25位移靠近或远离起子头10时形成夹紧或放开状，借此提供夹取或释放螺丝。

如图2（Ａ）所示，该组爪针26的数量可以对偶或其倍数的型态实施，在本实施例中以四支的夹持最稳固为佳。

依据前述的磁浮夹爪构造，关于其动作方面，请配合参阅图2所示，主要是利用外接的外部气压源经由进气控制点221输入高压气体至磁性夹爪20内，同时，该气压缸组22会动作并伸出气压缸阻挡排气控制点222，以防高压气体的漏出；此时，该高压气体的气体压力会推动相对的第一磁石23往相向方向位移，该相对的第一磁石23在移动的同时会透过磁吸作用吸引相邻位置的第二磁石24做同步相向方向的位移，该第二磁石24与夹爪25相结合，而使该夹爪25于该固定轨道251上往起子头10方向移动，待位移至最终位置上，此时该组爪针26的所有尖端彼此形成夹紧状，便能顺利夹取螺丝5。

借此，实际用于夹取螺丝时，由于是利用外部输入高压气体的压力来推动磁浮夹爪20进行夹取螺丝5动作，故能以具缓冲且均衡的力道来夹紧螺丝5，而不会有夹坏螺丝头外观的情形。

当夹取螺丝5后，利用预设的固定推力将起子头10推动使其尖端吻合螺丝头部，便能顺利进行锁附；同时，该排气控制点222会借助电磁铁224控制启动排气作用，此时该第一磁石23因无气压作用而受弹簧223的弹力作用反方向位移，该第一磁石23在移动同时亦会吸引相邻的第二磁石24做同步的反方向位移，同时该第二磁石24会连带使夹爪25经由固定轨道251远离起子头10，使得该组爪针26回复呈松开（待机）状态。

如此在实施上，当自动起子1搭配机器手臂结合，以提供螺丝锁附作业时，将该磁浮夹爪20结合于自动起子1的起子头10前端，以提供机器手臂能快速且顺利地夹取螺丝5，并在夹取该螺丝5后能直接进行锁附动作，而完成一贯自动化的取螺丝、锁附螺丝动作，如此而在精准锁附螺丝作业下达到提升产能的功效。

请接续参阅图3所示，是该磁浮夹爪构造的第二较佳实施例；其中，该磁浮夹爪30结合于自动起子1的起子头10处，至少包括有：一第一磁石31，设置于起子头10外周，受外壳下压位移作用而连带位移且提供一磁极斥力，并于释放外壳后复位；一设置于该第一磁石31与起子头10间且互不接触的第二磁石32，受该第一磁石31位移时的同磁极相斥的斥力推动而靠近起子头10，并于起子头10锁附螺丝5时复位；以及一夹头33，连接第二磁石32而连带有磁吸力，并受该第二磁石32位移形成夹紧或放开状，以提供磁吸夹取与释放螺丝5作用，以便利地进行锁附作业。

借此在实施上，当自动起子1与机器人（或机器手臂）结合后，欲进行螺丝锁附作业时，其动作原理请配合参阅图4所示，当外壳下压该磁浮夹爪30位移时，此段行程同时包括：使该磁浮夹爪30的第一磁石31位移至与第二磁石32相邻位置，并推动该第二磁石32促使夹头33吸附与夹取螺丝5；起子头10向下位移吻合螺丝5进行锁附时，会将该第二磁石32撑开释放，同时令外壳复位，亦使该磁浮夹爪30的第一磁石31复位，而使起子头10能伸出顶紧螺丝5进行锁附完成。

请再参阅图5所示，是该磁浮夹爪构造的第三较佳实施例；其中，该磁浮夹爪40至少包括有：一开关41，设置于起子头10外周，具有PCB板可传输接收信号到外接控制回路，受力使外壳下压位移作用而接触开启，并于外壳复位后远离而关闭；一电池42，与该开关41电性连接，并提供一电力讯号；以及一导磁夹头43，设置于该开关41、电池42与起子头10之间，为中空提供起子头10的穿设，且于外露的一端提供夹取螺丝5，于该导磁夹头43的外周面缠绕有线圈44，该线圈44并与该开关41、电池42相电性连接，借此控制开关41的启闭以使该导磁夹头43形成带磁或断磁状态，以利吸附并达到夹取螺丝5的效用。

借此在实施上，当自动起子1与机器人（或机器手臂）结合后，欲进行螺丝锁附作业时，其动作原理请配合参阅图6所示，当外力下压该磁浮夹爪30位移时，此段行程同时包括：使该磁浮夹爪30的第一磁石31位移靠近第二磁石32，促使夹头33放开吸附螺丝5；以及该第一磁石31持续位移远离第二磁石32，使夹头33夹紧以达到夹取螺丝5的作用；放松该磁浮夹爪30复位，使自动起子1的起子头10伸出顶紧螺丝5后进行锁附作业。

综上所述，本发明主要针对高精密需求的组装大厂所需，设计出低成本且专为机器人（或机器手臂）专用的自动起子周边模组，其中该磁浮夹爪乃利用气压控制进气时推动磁吸或磁斥作用以进行螺丝的夹取作用或磁吸与夹取双重作用，复利用电磁铁控制排气时放松螺丝，再搭配自动起子于夹取螺丝后直接进行锁附动作，此方式有别于传统或现行的三轴以下自动化装配，且大幅减少周边模组数量而降低成本，且在实施上一机可适用于多种尺寸螺丝的锁附，实符合即将来临的工业4.0时代的需求。

只是，以上所述，仅是本发明的一较佳可行的实施例而已，故举凡应用本发明说明书及权利要求是所作的等效结构变化，理应包含在本发明的专利范围内。

Claims (7)

1.一种自动起子螺丝磁浮夹爪，其特征在于，是于自动起子的起子头前端设置有一磁浮夹爪，该磁浮夹爪至少包括有：

一连接外部气压源提供高压气体输入的进气控制点；

一与该进气控制点相通且提供高压气体排出的排气控制点；

一提供一伸缩动作以限制该排气控制点排气作用的气压缸组；

一组相对应的第一磁石，受该进气控制点输入的高压气体压力作用朝相互靠合方向位移，且当该高压气体经由排气控制点排出时受一弹簧的弹性作用复位；

一组相对应的第二磁石，邻设于该第一磁石旁且受该第一磁石的磁极吸引，并与该第一磁石做同方向的同步位移；

一夹爪，与该第二磁石相结合且能位移于一固定轨道上；以及

一组爪针，与夹爪相结合且受夹爪位移靠近或远离起子头时形成夹紧或放开状，以夹取或释放螺丝。

2.如权利要求1所述自动起子螺丝磁浮夹爪，其特征在于：排气控制点进一步包括有一电磁铁。

3.如权利要求1所述自动起子螺丝磁浮夹爪，其特征在于：爪针为四支。

4.如权利要求2所述自动起子螺丝磁浮夹爪，其特征在于：电磁铁输入一电能时使爪针具有磁吸作用而能吸取螺丝。

5.一种自动起子螺丝磁浮夹爪，其特征在于，是于自动起子的起子头前端设置有一磁浮夹爪，该磁浮夹爪至少包括有：

一第一磁石，设置于起子头外周，且受外壳下压位移作用而连带位移并提供磁极斥力，并于释放外壳后复位；

一设置于该第一磁石与起子头间且互不接触的第二磁石，受该第一磁石位移靠近时的同磁极相斥的斥力推动靠近起子头，并于起子头锁附螺丝时复位；以及

一夹头，连接第二磁石而连带有磁吸力，并受该第二磁石的位移形成夹紧或放开状，以提供磁吸夹取与释放螺丝。

6.如权利要求5所述自动起子螺丝磁浮夹爪，其特征在于：该第二磁石与夹头为一体成型的结构型态。

7.一种自动起子螺丝磁浮夹爪，其特征在于，是于自动起子的起子头前端设置有一磁浮夹爪，该磁浮夹爪至少包括有：

一开关，设置于起子头外周，具有PCB板传输接收信号到外接控制回路，受力使外壳下压位移而接触开启，并于外壳复位后而远离关闭；

一电池，与该开关电性连接，并提供一电力讯号；以及

一导磁夹头，设置于该开关、电池与起子头之间，为中空状提供起子头的穿设，且于外露的一端提供夹取螺丝，于该导磁夹头的外周面缠绕有线圈，该线圈并与该开关、电池相电性连接；

借此控制开关的启闭以使该导磁夹头形成带磁或断磁状态，以利磁吸并达到夹取螺丝效用。