TWI517931B - Automatic locking screw mechanism and method - Google Patents

Description

自動鎖螺絲機構及方法

本發明係有關一種機械自動化機構及方法，尤指一種自動鎖螺絲機構及方法。

自動化機械取代了人力的消耗，並加快了生產速度以及降低成本。而在機件的組合上，大多需要使用到螺絲以將複數個物件組合固定，為了增加生產效率以及降低成本，使用自動化設備進行螺絲鎖合為一種快速的解決方法，如美國專利公開第20120067176號之「AUTOMATIC SCREW TIGHTENING APPARATUS」，以及中華民國專利公告第M399770號之「自動鎖螺絲機」，其分別揭露了自動鎖螺絲的方式及機構。

隨著積體電路製程及設計的不斷進步，使得相同大小的電子元件所能達到的效能以及功能遠遠超出了之前的設計。但相對的，所應用的數位產品如電腦、通訊電子產品以及消費型電子產品(Consumer Electronic)之體積以及功能皆不斷的演進，在此狀況下，電子產品的組裝越來越加困難，螺絲的大小已經到了小於2公釐的狀況，因此前述之美國專利公開第20120067176號中所揭露之螺絲運送及排列的方式，在螺絲小於2公釐的狀況下已經無法夾取及排列使用，更遑論供鎖螺絲機進行鎖合的工作。螺絲的體積越來越小，鎖合的難度越來越高，除了上述之狀況外，也常 常會發生螺孔與螺絲無法精準對位鎖入的情形。除此之外，在目前各項電子產品對於精準度的要求之下，螺絲若未完全鎖入螺孔內，其突出的高度往往會影響後續組裝的密合度以及組裝正確性，實有改進的必要。

本發明之主要目的，在於提升高精密度的螺絲鎖合正確性、精準度及穩定性。

為達上述目的，本發明提供一種自動鎖螺絲機構，用以將至少一螺絲鎖入一工作物件上的螺孔，該自動鎖螺絲機構包含有一工作平台、一承載移動台、一觀測該工作物件上之螺孔位置的影像觀測模組、一將該至少一螺絲鎖入該工作物件的螺絲鎖合模組，以及一進行螺絲鎖合正確性之檢查的鎖合檢測模組。

該乘載移動台具有一承載並固定該工作物件的承載部，以及一與該承載部連接的驅動部，該驅動部係控制該工作物件依序至一第一位置、一第二位置以及一第三位置。該影像觀測模組對應該第一位置而固定設置於該工作平台上，並提供一螺孔資訊；該螺絲鎖合模組對應該第二位置而固定設置於該工作平台上，並接收該螺孔資訊而將該至少一螺絲鎖入該工作物件；該鎖合檢測模組對應該第三位置而固定設置於該工作平台上，以檢測該螺絲的鎖合正確性。

除此之外，本發明更揭露一種自動鎖螺絲的方法，其包含有以下步驟：S1：將一工作物件固定於一承載移動台，並藉由該承載移動台將 該工作物件移動至一第一位置；S2：螺孔位置檢測，利用一對應設置於該第一位置的影像觀測模組進行該工作物件上的螺孔位置檢測，並取得一螺孔資訊；S3：螺絲鎖入，將該工作物件移動至一第二位置，一對應設置於該第二位置的螺絲鎖合模組接收該螺孔資訊，並將一螺絲鎖入該工作物件之螺孔位置上；以及S4：檢查鎖固狀態，將該工作物件移動至一第三位置，一對應設置於該第三位置的鎖合檢測模組進行該螺絲鎖入該螺孔的正確性檢查。

由上述說明可知，本發明藉由分別設置於該第一位置、該第二位置、該第三位置的該影像觀測模組、該螺絲鎖合模組以及該鎖合檢測模組，進行螺孔位置確定、螺絲鎖合、鎖合正確性檢查的程序，藉此可於越漸精密的電子產品中進行自動化的螺絲鎖固，以達到產品的自動化組裝的目的，並具有大量生產及降低人工成本的優點。

10‧‧‧工作平台

20‧‧‧承載移動台

21‧‧‧承載部

22‧‧‧驅動部

23‧‧‧固定組件

231‧‧‧夾固件

30‧‧‧影像觀測模組

40‧‧‧螺絲鎖合模組

41‧‧‧旋轉手臂

42‧‧‧螺鎖部

421‧‧‧吸引管體

421A‧‧‧吸取口

422‧‧‧鎖固件

422A‧‧‧鎖合端

43‧‧‧螺絲置放件

50‧‧‧鎖合檢測模組

51‧‧‧水平位移構件

52‧‧‧垂直位移構件

53‧‧‧高度探測針

60‧‧‧工作物件

61‧‧‧螺絲

62‧‧‧螺孔

71‧‧‧第一位置

72‧‧‧第二位置

73‧‧‧第三位置

81‧‧‧進料運送部

82‧‧‧出料運送部

圖1，為本發明之立體組合結構示意圖。

圖2A，為本發明之螺絲鎖合模組立體結構示意圖。

圖2B，為圖2A之局部放大示意圖。

圖3，為本發明之鎖合檢測模組之側面結構示意圖。

圖4A~圖4C，為本發明之連續動作示意圖。

有關本發明之詳細說明及技術內容，現就配合圖示說明如下：請參閱「圖1」及「圖4A」至「圖4C」所示，本發明係一種自動鎖螺絲機構，用以將至少一螺絲61(示於「圖2B」)鎖入一工作物件60上的螺孔62，該自動鎖螺絲機構包含有一工作平台10、一承載移動台20、一觀測該工作物件60上之螺孔位置的影像觀測模組30、一將該至少一螺絲61鎖入該工作物件60的螺絲鎖合模組40，以及一進行螺絲61鎖合正確性之檢查的鎖合檢測模組50。

該乘載移動台20具有一承載並固定該工作物件60的承載部21，以及一與該承載部21連接的驅動部22，於本實施例中，該承載部21係為圓盤結構，並該承載移動台20更具有至少一固定該工作物件60於該承載部21上的固定組件23，其中，該固定組件23具有複數個，並為配合目前大多數的可攜裝置如手機等而為方形設計，因此該固定組件23具有對應的四個夾固件231，而可由四個方向配合該工作物件60的大小而彈性夾持該工作物件60。該驅動部22係控制該工作物件60依序至一第一位置71、一第二位置72以及一第三位置73。該影像觀測模組30對應該第一位置71而固定設置於該工作平台10上，其係可藉由如CCD或CMOS攝影機，進行該工作物件60上的螺孔位置確認，以提供一螺孔資訊。

請配合參閱「圖2A」以及「圖2B」所示，該螺絲鎖合模組40對應該第二位置72而固定設置於該工作平台10上，該螺絲鎖合模組40具有一旋轉手臂41、一設置於該旋轉手臂41上的螺鎖部42，該螺鎖部42具有一吸引管體421以及一設置於該吸引管體421內的鎖固件422，該吸引管體421具有一吸取該螺絲61的吸取口421A，該鎖固件422對應該吸取口421A具有一接觸該螺絲61的鎖合端422A。 為了要配合目前的隨身電子產品的輕薄短小特性，一般使用的螺絲61總長度會在3公釐以下，因此在螺絲61的拿取以及鎖入較為困難。本發明利用該吸引管體421的吸取口421A先行自一螺絲置放件43內吸取該螺絲61，並利用位於該吸引管體421內之鎖固件422的鎖合端422A接觸該螺絲61，接著依據自該影像觀測模組30所接收到的該螺孔資訊，而將該至少一螺絲61鎖入該工作物件60上的螺孔62內。

請配合參閱「圖3」所示，該鎖合檢測模組50對應該第三位置73而固定設置於該工作平台10上，以檢測該螺絲61的鎖合正確性。 更詳細的說明，該鎖合檢測模組50包含有一水平位移構件51、一與該水平位移構件51連接的垂直位移構件52以及一與該垂直位移構件52連接的高度探測針53。本發明藉由該水平位移構件51控制該高度探測針53的水平位移，以控制該高度探測針53對應於已經鎖入該螺絲61的螺孔62，接著再利用該垂直位移構件52對該高度探測針53進行垂直升降，直到該高度探測針53觸碰到該螺絲61為止，藉此判斷該螺絲61的高度，以確認螺絲61是否正常且穩固的鎖入該螺孔62內。

除此之外，本發明更具有設置於該工作平台10上的一進料運送部81以及一出料運送部82，該進料運送部81相鄰設置於該第一位置71，該出料運送部82相鄰設置於該第三位置73，藉此，使用者可將未完成鎖合作業的工作物件60由該進料運送部81拿起並放置於該承載移動台20上的固定組件23而夾制固定，而待完成螺絲61鎖合作業後，將該工作物件60由該固定組件23拿起並放置於該出料運送部82，以進行下一關的製作流程，上述固定夾制以及拿取的 步驟亦可利用機械手臂的方式以達到全自動化的目的。

請特別配合參閱「圖4A」至「圖4C」，本發明更揭露一種自動鎖螺絲的方法，需先說明的是，於「圖4A」及「圖4B」中，係省略鎖合檢測模組50之繪製，以清楚呈現本發明之動作實施樣態，本發明之自動鎖螺絲的方法包含有以下步驟：S1：將工作物件60固定於承載移動台20，並藉由該承載移動台20將該工作物件60移動至第一位置71，如「圖4A」所示。

S2：螺孔位置檢測，利用對應設置於該第一位置71的影像觀測模組30進行該工作物件60上的螺孔位置的檢測，並取得螺孔資訊，藉由本步驟進行作業前的檢查，若有位置誤差，則進行誤差補償。

S3：螺絲61鎖入，如「圖4B」所示，將該工作物件60移動至一第二位置72，一對應設置於該第二位置72的螺絲鎖合模組40接收該螺孔資訊，並將螺絲61鎖入該工作物件60之螺孔位置內，更詳細的說明，其係包含有下列步驟：S3A：利用該螺絲鎖合模組40的吸引管體421吸取位於螺絲置放件43上的螺絲61；S3B：將該螺絲61藉由該螺絲鎖合模組40上的一旋轉手臂41旋轉至該工作物件60上的螺孔位置；S3C：藉由設置於該吸引管體421內的鎖固件422將該螺絲61鎖入於該螺孔62內；以及S4：檢查鎖固狀態，如「圖4C」所示，將該工作物件60移動至一 第三位置73，一對應設置於該第三位置73的鎖合檢測模組50進行該螺絲61鎖入該螺孔62的正確性檢查，更詳細的說明，其將該鎖合檢測模組50的一高度探測針53移動對應至該工作物件60上的螺孔62的位置，接著以該高度探測針53垂直下降直到碰觸抵止該螺絲61為止，藉由探測該螺絲61的高度，以確定螺絲61與螺孔62的相對位置以及鎖合正確性。

綜上所述，相較於習知技術，本發明具有下列特點：

一、藉由分別設置於該第一位置、該第二位置、該第三位置的該影像觀測模組、該螺絲鎖合模組以及該鎖合檢測模組，進行螺孔位置確定、螺絲鎖合、鎖合正確性檢查的程序，藉此可於越漸精密的電子產品中進行自動化的螺絲鎖固，以提高自動化螺絲鎖合的正確性。

二、利用自動化生產設備而具有大量生產及降低人工成本的優點。

三、利用該吸引管體以及設置於該吸引管體內的該鎖固件的設計形式而可使用於長度小於3公釐的螺絲鎖合。

四、藉由該鎖合檢測模組中利用高度探測的方式而可確定螺絲鎖合的正確性。

以上已將本發明做一詳細說明，惟以上所述者，僅為本發明之一較佳實施例而已，當不能限定本發明實施之範圍。即凡依本發明申請範圍所作之均等變化與修飾等，皆應仍屬本發明之專利涵蓋範圍內。

10‧‧‧工作平台

20‧‧‧承載移動台

21‧‧‧承載部

22‧‧‧驅動部

23‧‧‧固定組件

231‧‧‧夾固件

30‧‧‧影像觀測模組

40‧‧‧螺絲鎖合模組

41‧‧‧旋轉手臂

42‧‧‧螺鎖部

43‧‧‧螺絲置放件

50‧‧‧鎖合檢測模組

51‧‧‧水平位移構件

52‧‧‧垂直位移構件

60‧‧‧工作物件

62‧‧‧螺孔

81‧‧‧進料運送部

82‧‧‧出料運送部

Claims (9)

1. 一種自動鎖螺絲機構，用以將至少一螺絲鎖入一工作物件上的至少一螺孔，該自動鎖螺絲機構包含有：一工作平台；一承載移動台，具有一承載並固定該工作物件的承載部，以及一與該承載部連接的驅動部，該驅動部係控制該工作物件依序至一第一位置、一第二位置以及一第三位置；一觀測該工作物件上之一螺孔位置的影像觀測模組，對應該第一位置而固定設置於該工作平台上，並提供一螺孔資訊；一接收該螺孔資訊以將該至少一螺絲鎖入該工作物件的螺絲鎖合模組，對應該第二位置而固定設置於該工作平台上；及一進行螺絲鎖合正確性之檢查的鎖合檢測模組，對應該第三位置而固定設置於該工作平台上。
2. 如申請專利範圍第1項所述之自動鎖螺絲機構，其中該承載部係為圓盤結構，並該承載移動台更具有至少一固定該工作物件於該承載部上的固定組件，該固定組件設置於遠離該承載部之圓心的位置。
3. 如申請專利範圍第1項所述之自動鎖螺絲機構，其中該螺絲鎖合模組具有一旋轉手臂、一設置於該旋轉手臂上的螺鎖部。
4. 如申請專利範圍第3項所述之自動鎖螺絲機構，其中該螺鎖部具有一吸引管體以及一設置於該吸引管體內的鎖固件，該 吸引管體具有一吸取該螺絲的吸取口，該鎖固件對應該吸取口具有一接觸該螺絲的鎖合端。
5. 如申請專利範圍第1項所述之自動鎖螺絲機構，其中該鎖合檢測模組包含有一水平位移構件、一與該水平位移構件連接的垂直位移構件以及一與該垂直位移構件連接的高度探測針。
6. 如申請專利範圍第1項所述之自動鎖螺絲機構，其中更具有設置於該工作平台上的一進料運送部以及一出料運送部，該進料運送部相鄰設置於該第一位置，該出料運送部相鄰設置於該第三位置。
7. 一種自動鎖螺絲的方法，用以將至少一螺絲鎖入一工作物件上的至少一螺孔，該自動鎖螺絲的方法包含有以下步驟：將一工作物件固定於一承載移動台，並藉由該承載移動台將該工作物件移動至一第一位置；螺孔位置檢測，利用一對應設置於該第一位置的影像觀測模組進行該工作物件上的一螺孔位置的檢測，並取得一螺孔資訊；螺絲鎖入，將該工作物件移動至一第二位置，一對應設置於該第二位置的螺絲鎖合模組接收該螺孔資訊，並將該螺絲鎖入該工作物件之螺孔內；以及檢查鎖固狀態，將該工作物件移動至一第三位置，一對應設置於該第三位置的鎖合檢測模組進行該螺絲鎖入該螺孔的正確性檢查。
8. 如申請專利範圍第7項所述之自動鎖螺絲方法，其中於螺絲鎖入的步驟中，更具有下列步驟： 利用該螺絲鎖合模組的一吸引管體吸取位於一螺絲置放件上的螺絲；將該螺絲藉由該螺絲鎖合模組上的一旋轉手臂旋轉至該工作物件上的該螺孔位置；藉由設置於該吸引管體內的一鎖固件將該螺絲鎖入於該螺孔內。
9. 如申請專利範圍第7項所述之自動鎖螺絲方法，其中於檢查鎖固狀態的步驟中，係將該鎖合檢測模組的一高度探測針移動對應至該工作物件上的螺孔的位置，接著以該高度探測針垂直下降直到碰觸抵止該螺絲為止，藉由探測該螺絲的高度，以確定螺絲與螺孔的鎖合正確性。