TWI552826B - 利用伸縮缸驅動其工具作二階段移動的工作裝置 - Google Patents

Description

利用伸縮缸驅動其工具作二階段移動的工作裝置

本發明與專用機械有關，尤指一種利用伸縮缸驅動其工具作二階段移動的工作裝置，例如運用於一輪圈編織機中的螺接裝置。

在自動化專用機械領域中，經常為了取代某種以人工執行的組裝或加工作業而設計可全自動或半自動執行前述作業的專用機械，例如專門用來協助一工作人員執行一輪圈裝組作業的輪圈編織機，此一作業是指將一輪轂上的多根幅條(或稱鋼絲)組裝到一輪框上，藉以形成一輪圈(Wheel)。現有的輪圈編織機，例如台灣第213882號之「用以將輪輻安裝在輪轂與有輪輻之輪緣之間的裝置」，或台灣第201204573號之「輪圈編織機」，其主要包括用於驅動該輪框於轉動的一輪框驅動機構、用於導引輪框的一輪框導引機構、用於安置該輪轂的一輪轂置放機構、用於輸送銅頭的一銅頭輸送機構、以及用於執行一螺接作業之一螺接機構。

該螺接作業是指將該銅頭輸送機構所送來的一個銅頭螺接於其中一根幅條，具體而言，該螺接機構具有可被驅動而作轉動及沿一徑向移動的一螺絲刀，該螺絲刀的移動是先從一起始位置移動到一預備位置，然後再從該預備位置移動到一工作位置，當該螺絲刀位於該預備位置時其末端嵌入該銅頭上的溝槽，而當該螺絲刀到達該工作位置時，該銅頭已在該螺絲刀的推送下通過該輪框上相對應的通孔及在螺絲刀的轉動下螺合於相對應的幅條。

從前段所述輪圈編織機的例子可知，在一專用機械中，通 常包含一工作裝置用於執行一種特定作業，例如上述的螺接機構，而這種工作裝置於執行該特定作業時經常需要使其工具能夠進行二階段移動，例如上述的螺絲刀被驅動而從一起始位置移動到一預備位置，然後再從該預備位置移動到一工作位置。

上述的工作裝置，通常是採用包含多個伺服馬達的驅動系統，達到驅動該工具(螺絲刀)進行上述二階段移動之目的。然而，正由於採用了前述的驅動系統，使得整台工作裝置的製造成本居高不下，難以符合某些市場的低設備成本需求。

本發明提供一種利用伸縮缸驅動其工具作二階段移動的工作裝置，此工作裝置在一較佳例子中係為安裝一輪圈編織機的螺接裝置。

更詳而言之，本發明之工作裝置係安裝於一機台的一台面上，該工作裝置包括固設在該台面上的一滑軌、滑置於該滑軌上且具有一擋部的一滑座、搭載於該滑座上且具有一工具頭的一工具、用於驅動該滑座沿該滑軌移動的一第一伸縮缸、用於驅動該第一伸縮缸移動，使其連動該滑座沿該滑軌移動的一第二伸縮缸、及一工作位置調整機構。該工作位置調整機構包括可被改變位置的一限制桿，該限制桿的一端正對著該滑座的該檔部，當該限制桿被改變位置時，該限制桿的該端與該檔部之間的間距跟著改變。其中，當該工作裝置係為上述螺接裝置時，該工具就是一電動螺接工具，而該工具頭則為該電動螺接工具的螺絲刀。

較佳地，本發明上述工作位置調整機構還包括一固定在該台面上的一螺座，該限制桿係為一支穿過並螺合於該螺座的螺桿。更佳地，該限制桿的另一端係形成一手操作部，該手操作部被配置在距離該工具頭弧長小於90度的範圍內。

又本發明之工作裝置還包括一端樞接該第一伸縮缸的缸體的一擺動臂、將該擺動臂樞設在該台面的一樞軸、以及一起始位置調整機構。其中該起始位置調整機構包括可被改變位置的一調整桿，該調整桿的一端樞接該第二伸縮缸的缸體，該第一伸縮缸的伸縮桿係樞接於該滑座，該第二伸縮缸的一伸縮桿係樞接於該擺動臂的另一端。

較佳地，本發明上述起始位置調整機構還包括一固定在該台面上的另一螺座，該調整桿係為一支穿過並螺合於該另一螺座的螺桿。更佳地，該調整桿的另一端係形成一手操作部，該手操作部被配置在距離該工具頭弧長小於90度的範圍內。

較佳地，本發明上述樞軸與第二伸縮缸的伸縮桿間的距離小於該樞軸與第一伸縮缸的缸體間的距離。

本發明之工作裝置係利用其伸縮缸驅動其工具作二階段移動，並利用其手操作部來手動調整其工具的工具頭的起始位置與工作位置，相對於過去使用多個伺服馬達之驅動系統的習知工作裝置，本發明之工作裝置顯然具有低設備成本之優勢，再者，更因其手操作部是集中在方便工作人員操作的區域，故有方便調整之優點。

至於本發明的其它發明內容與更詳細的技術及功能說明，將揭露於隨後的說明。

100‧‧‧機台

1‧‧‧輪框驅動裝置

10‧‧‧驅動滾輪

11‧‧‧驅動裝置

110‧‧‧馬達

111‧‧‧傳動部

20a、20b‧‧‧側壓滾輪

21‧‧‧支撐滾輪

22‧‧‧下壓滾輪

3‧‧‧輪轂置放裝置

30‧‧‧支撐座

300‧‧‧手動調整結構

301、302‧‧‧快拆把手

4‧‧‧螺接裝置

4a‧‧‧起始位置調整機構

4b‧‧‧工作位置調整機構

40‧‧‧滑軌

41‧‧‧滑座

400‧‧‧台面

401‧‧‧調整桿

402‧‧‧限制桿

403、405‧‧‧手操作部

406‧‧‧彈性偵測棒

42‧‧‧第一伸縮缸

420‧‧‧缸體

421‧‧‧伸縮桿

43‧‧‧第二伸縮缸

430‧‧‧缸體

431‧‧‧伸縮桿

44‧‧‧電動螺接工具

440‧‧‧螺絲刀

45‧‧‧擺動臂

450‧‧‧樞軸

46a、46b‧‧‧螺座

47‧‧‧擋部

48‧‧‧萬向接頭

50‧‧‧手輪

501‧‧‧第一操作部

51‧‧‧延伸桿

52‧‧‧導螺桿

53‧‧‧滑座

54‧‧‧滑座

55‧‧‧橫軌

6‧‧‧手動調整部

601‧‧‧第二操作部

61‧‧‧導螺桿

62、63‧‧‧轉動座

620、630‧‧‧轉軸

7‧‧‧輪轂

71‧‧‧幅條

71a‧‧‧外螺紋

8‧‧‧銅頭接收器

80‧‧‧銅頭

81‧‧‧出口埠

9‧‧‧輪框

第一圖為運用本發明之一較佳實施例的輪圈編織機的立體外觀圖。

第二圖為該輪圈編織機的平面示意圖(部份俯視)。

第三至四圖顯示該輪圈編織機的滾輪位置調整機構的立體外觀圖。

第五圖顯示該輪圈編織機的部份俯視圖。

第六圖顯示本發明之工作裝置(螺接裝置4)的立體外觀圖。

第七圖顯示該工作裝置(螺接裝置4)的部份俯視圖。

第八圖顯示該工作裝置(螺接裝置4)的工具頭(螺絲刀440)位於一起始位置的狀態。

第九圖顯示該工作裝置(螺接裝置4)的工具頭(螺絲刀440)位於一接合位置的狀態。

第十圖顯示該工作裝置(螺接裝置4)的工具頭(螺絲刀440)位於一工作位置的狀態。

第一、二圖顯示運用本發明之一較佳實施例的輪圈編織機，其包括設於一機台100上的以下裝置：用於輸送多個具有內螺紋的銅頭的一銅頭輸送裝置(圖中未示)、用於支持一輪轂7的一輪轂置放裝置3、用於支撐並驅動一輪框9的一輪框驅動裝置1、以及本發明之利用伸縮缸驅動其工具作二階段移動的工作裝置，亦即一螺接裝置4。該輪轂7上有多根末段具有外螺紋71a的幅條71(第二圖中僅顯示一根幅條作為代表)，該輪框9具有多個間隔環列的通孔(圖中未示)。該螺接裝置4可接收從該銅頭輸送裝置送來的該些銅頭，並使它們一對一地通過該輪框9上對應的通孔之後螺合於相對應的幅條71末段。其中，銅頭實質上是一種具有內螺紋的螺絲，亦有稱之為螺套者。

輪轂置放裝置3包括可轉動地支持該輪轂7的一支撐座30。整個輪轂置放裝置3可藉由一手動調整結構300來調整其的位置，在此例子中，只需鬆開圖中的兩快拆把手301、302，即可進行調整。

輪框驅動裝置1包括多個滾輪(參見圖號10、20a、20b、21及22)及一驅動裝置11，該些滾輪沿一圓周分佈在該支撐座30的周圍，用於從軸向及徑向來支撐該輪框9，該驅動裝置11用於驅動其中至少一滾輪(參見圖號10)，以使該至少一滾輪帶動該輪框9繞著該輪轂7作轉動。在此實施例中，該些滾輪至少包括同時從軸向及徑向來支撐該輪框9一邊的兩驅動滾輪10、從徑向來支撐輪框9另一邊的兩側壓滾輪20a與20b、從軸向支撐輪框9的一支撐滾輪21、以及一下壓滾輪22。實際上，兩驅動滾輪10與兩側壓滾輪20a與20b分別抵貼於輪框9的外週緣，支撐滾輪21與下壓滾輪22則分別抵貼於輪框9的兩個外環面。驅動裝置11具有一馬達110及一傳動部111(僅顯示其外殼，內部含有一皮帶傳動結構及其它與傳動相關之元件)，馬達110可選用一伺服馬達，並藉由該傳動部111的傳動而同步帶動兩驅動滾輪10作轉動，其轉動方向如第二圖中所示。

工作裝置即螺接裝置4，係包括用於接收從該銅頭輸送裝置送來的該銅頭的一銅頭接收器8，以及可被驅動而作轉動及沿徑向從一起始位置移動到一工作位置的一工具頭440(即螺絲刀)，且當工具頭440到達該工作位置時，該銅頭接收器8內的銅頭已在工具頭440的推送下通過輪框9上相對應的通孔及在工具頭440的轉動下螺合相對應的幅條。

上述各裝置的結構可選用上述台灣第201204573號專利案的對應結構，其詳細技術內容與運作請參見該專利案，容不贅述。

在本發明中，為了減少伺服馬達數量及降低電控設計複雜度，以降低製造成本，輪框驅動裝置1的滾輪位置調整機構、輪轂置放裝置3的支撐座位置調整機構、以及螺接裝置4(工作裝置)的工作位置調整機構與原始位置調整機構均採取手動方式，且螺接裝置4係採取伸縮缸驅動方式來帶動螺絲刀440的移動，茲分述如下。

輪框驅動裝置1的滾輪位置調整機構係用於手動調整上述各個滾輪抵貼該輪框9的位置，且具有讓一使用者進行調整操作的手操作部，該手操作部包括一第一操作部501及一第二操作部601。請參閱第一、三、圖所示，滾輪位置調整機構包括一導螺桿52、平行於導螺桿52的兩橫軌55、滑置於兩橫軌55且螺合於導螺桿52的一滑座54、以及一延伸桿51。延伸桿51的一端藉由一傘形齒輪嚙合於導螺桿52上的另一傘形齒輪，另一端則形成該第一操作部501。藉由前述構造，工作人員只要轉動第一操作部501(例如將一手輪50卡合於第一操作部501並轉動該手輪50)，就能帶動導螺桿52作轉動，並因此帶動滑座54沿x軸移動變換位置，達到以手動方式調整兩驅動滾輪10之位置，使其適應不同輪徑之輪框9的目的。

請再參閱第一、四及五圖，上述的滾輪位置調整機構還包括一導螺桿61及螺合於該導螺桿61的兩轉動座62、63。兩轉動座62、63各具有一轉軸620、630，轉動該導螺桿61就能同步帶動轉動座62、63各以其轉軸620、630為軸心地向外或向內擺動，使得轉動座62上的側壓滾輪20a、支撐滾輪21與下壓滾輪22，以及轉動座63上的另一側壓滾輪20b，一起移動變換位置，以便適應不同輪徑的輪框9。前述的配置可選用台灣第201204573號第十四至十七圖所示的結構，其詳細構造與運作容不贅述。其中，為了方便工作人員來調整前述滾輪的位置，滾輪位置調整機構還包括一手動調整部6，該手動調整部6具有上述的第二操作部601，第二手操作部601係藉由位於該手動調整部6內的傳動結構而嚙合於導螺桿61的一端，使得當轉動第二操作部601時(例如將上述手輪50卡合於第二操作部601並轉動它)，導螺桿61就跟著轉動，並因此帶動前述滾輪移動變換位置。

請再參閱第一、三圖，該輪轂置放裝置3的支撐座位置調 整機構係用於手動調整該支撐座30的位置。在此實施例中，該支撐座位置調整機構包括滑置於兩橫軌55且螺合於導螺桿52的一滑座53，該支撐座30係設置在滑座53上。這表示，該支撐座位置調整機構與該滾輪位置調整機構整合且共用該第一操作部501，使得當該第一操作部501被轉動時就同步帶動支撐座30與兩驅動滾輪10移動變換其位置。其中，滑座54、53是分別螺合於導螺桿52的長螺距段落與短螺距段落(其螺距為該長螺距段落的二分之一)。如此，只要轉動導螺桿52，支撐座30與兩驅動滾輪10就會各自藉其滑座54、53而沿x軸移動，且兩驅動滾輪10的移動距離是支撐座30的2倍。

請參見第一、六及七圖所示，工作裝置亦即螺接裝置4，係包括固設在該機台100之一台面400上的一滑軌40、滑置於滑軌40上的一滑座41、包含上述工具頭440且搭載滑座41上的一工具44、一起始位置調整機構4a、一工作位置調整機構4b、一第一伸縮缸42、一第二伸縮缸43、一擺動臂45、以及用於將擺動臂45樞設在該台面400的一樞軸450。在此例子中，該工具44係為一電動螺接工具。

起始位置調整機構4a包括可被改變位置的一調整桿401，該調整桿401的一端藉由一萬向接頭48樞接該第二伸縮缸43的缸體430，較佳地，該調整桿401係為一螺桿，起始位置調整機構4a包括固定在該台面400上的一螺座46，該調整桿401係穿過並螺合於該螺座46a。調整桿401的一端具有讓工作人員進行調整操作的手操作部403。如此，轉動該手操作部403就會改變該調整桿401相對於該台面400的位置。

工作位置調整機構4b包括可被改變位置的一限制桿402，該限制桿402的一端正對著該滑座41的一檔部47，當該限制桿402被改變位置時，該限制桿402的該端與該檔部47之間的間距跟著改變。較佳地，限制桿402係為一螺桿，工作位置調整機構4b包括固定在該台面400上的另一螺座46b，且該限制桿402係穿過並螺合於該螺座46b。限制桿402的另一端具有讓工作人員進行調整操作的手操作部405，當轉動該手操作部405時，藉由該限制桿402穿過並螺合於該螺座46b之結構關係，該限制桿402相對於該台面400的位置就會跟著改變，使得該限制桿402的該端與該檔部47之間的間距也因而跟著改變。在此實施例中，螺座46a及46b兩者 係為一體成形。

第一、二伸縮缸42與43較佳係選用氣缸。擺動臂45的一端樞接第一伸縮缸42的缸體420，另一端則樞接第二伸縮缸43的伸縮桿431。第一伸縮缸42的伸縮桿421係樞接於滑座41的底部。在此實施例中，樞軸450與第二伸縮缸43的伸縮桿431間的距離小於樞軸450與第一伸縮缸42的缸體420間的距離。

當透過手操作部403轉動調整桿401時，調整桿401會相對於螺座46a作移動，使得與調整桿401相樞接的第二伸縮缸43作前、後移動變換位置，此時，藉由擺動臂45的傳動，第一伸縮缸42就會跟著前、後移動變換位置，並因而連動滑座41使其跟著前、後移動變換位置，使得座落於滑座41上的工具44的工具頭440能夠變換其起始位置，以便適應不同輪徑的輪框9。在此例子中，該工具頭440即上述電動螺接工具的螺絲刀。

當透過手操作部405轉動限制桿402時，限制桿402會相對於螺座46b作移動，使得限制桿402的另一端與滑座41的擋部47之間的距離變長或變短，這表示滑座41的移動距離因此變長或變短，使得座落於滑座41上的工具44的工具頭440能變換其工作位置，以便適應不同寬幅W的輪框9(請參見第十圖)。

在利用上述手操作部將上述各裝置調整到適合某一輪徑的輪框9之後，就可以對此一輪框9展開一組裝或加工作業，在此實施例中為一螺接作業。亦即，先驅動第一伸縮缸42再驅動第二伸縮缸43，以使工具4的工具頭440(即電動螺接工具的螺絲刀)以二階段移動之方式到達上述的工作位置。更詳而言之，當驅動第一伸縮缸42而使其伸縮桿421向外伸時，滑座41就會跟著往輪轂置放裝置3方向移動，使得工具44的工具頭440從一起始位置移動到一預備位置，在此期間，工具頭440是被驅動於轉動的。接著，當繼續驅動第二伸縮缸43而使其伸縮桿431向外伸時，就會驅動擺動臂45作擺動，並因此連動第一伸縮缸42往輪轂置放裝置3方向移動，此時，連接於第一伸縮缸42之伸縮桿421的滑座41就會跟著往輪轂置放裝置3方向繼續移動，使得座落其上的工具44的工具頭440從該預備位置移動到上述的工作位置，在此期間，工具頭440仍是被驅動於轉動的。如第八圖所示，當工具頭440(即螺絲刀)位於該起始位置時，位於銅頭接收 器8內的工具頭440尚未跟銅頭80接觸，銅頭80是被該銅頭輸送裝置以吹氣方式送到圖中所示的位置。如第九圖所示，當工具頭440移動到該預備位置時，工具頭440會跟銅頭80接觸，且工具頭440內部的彈性偵測棒406的一端會伸入銅頭80。如第十圖所示，當工具頭440移動到上述的工作位置時，工具頭440(即螺絲刀)會推送銅頭80通過輪框9對應的穿孔(此時的銅頭接收器8會跟著移動而離開銅頭輸送裝置的出口埠81)，並轉動銅頭80使其螺合於幅條71的外螺紋71a，此時，彈性偵測棒406會抵到幅條71的末端，並隨著螺合深度而向後移動。當一偵測器(圖中未示)偵測到彈性偵測棒406已後退到一預定位置時，表示已銅頭80與幅條71已螺合完成，此時，該偵測器即通知工具44暫停工具頭440(即螺絲刀)的轉動，並通知第一、二伸縮缸42與43同時反向驅動，以使其伸縮桿421、431同步縮回原位，藉以驅動滑座41移回原位，使得工具44的工具頭440(即螺絲刀)從該工作位置返回該起始位置，如此，即完成一次螺接作業，接著，再進行多次的螺接作業，以逐一將所有幅條71都螺接到輪框9。

為了使工具頭440(即螺絲刀)能緩慢地進入輪框9，該擋部47可選用彈性緩衝器或緩衝油壓缸，以提供一減速作用。

請參閱第一、二圖，用於手動調整上述滾輪位置及支撐座30位置的手操作部(即第一、二操作部501、601)，用於手動調整該螺絲刀440的該起始位置與該工作位置的手操作部403與405，都被配置在距離螺絲刀440，弧長小於90度的範圍內，也就是沿工具頭440(即螺絲刀)延伸到支撐座30中心的直線A及其垂直線B之間的夾角範圍內。如此，工作人員就能很方便地使用前述的手操作部來調整上述各滾輪及工具頭440的位置，以適應不同輪徑的輪框9。

從上述說明可知，本發明之工作裝置(即上述螺接裝置4)係利用其伸縮缸42、43驅動其工具44作二階段移動，並利用其手操作部403與405來手動調整其工具44的工具頭440的起始位置與工作位置，相較於過去使用多個伺服馬達之驅動系統的習知工作裝置，本發明之工作裝置顯然具有低設備成本之優勢，再者，更因其手操作部403與405是集中在方便工作人員操作的區域，故有方便調整之優點。

4‧‧‧螺接裝置

4a‧‧‧起始位置調整機構

4b‧‧‧工作位置調整機構

40‧‧‧滑軌

41‧‧‧滑座

400‧‧‧台面

401、402‧‧‧螺桿

403、405‧‧‧手操作部

42‧‧‧第一伸縮缸

420‧‧‧缸體

43‧‧‧第二伸縮缸

430‧‧‧缸體

431‧‧‧伸縮桿

44‧‧‧電動螺接工具

440‧‧‧螺絲刀

45‧‧‧擺動臂

450‧‧‧樞軸

46a、46b‧‧‧螺座

47‧‧‧擋部

48‧‧‧萬向接頭

8‧‧‧銅頭接收器

Claims (8)

1. 一種工作裝置，係安裝於一機台的一台面上，該工作裝置包括：一滑軌，固設在該台面上；一滑座，滑置於該滑軌上，且具有一擋部；一工具，搭載於該滑座上，且具有一工具頭；一第一伸縮缸，用於驅動該滑座沿該滑軌移動；一第二伸縮缸，用於驅動該第一伸縮缸移動，使其連動該滑座沿該滑軌移動；及一工作位置調整機構，包括可被改變位置的一限制桿，該限制桿的一端正對著該滑座的該檔部，當該限制桿被改變位置時，該限制桿的該端與該檔部之間的間距跟著改變。
2. 如申請專利範圍第2項所述的工作裝置，其中該工作位置調整機構還包括一固定在該台面上的一螺座，該限制桿係為一支穿過並螺合於該螺座的螺桿。
3. 如申請專利範圍第1項所述的工作裝置，其中該限制桿的另一端係形成一手操作部，該手操作部被配置在距離該工具頭弧長小於90度的範圍內。
4. 如申請專利範圍第1項所述的工作裝置，其中該工具係為一電動螺接工具，該工具頭係為該電動螺接工具的螺絲刀。
5. 如申請專利範圍第1、2、3或4項所述的工作裝置，更包括：一擺動臂，其一端樞接該第一伸縮缸的缸體；一樞軸，將該擺動臂樞設在該台面；及 一起始位置調整機構，包括可被改變位置的一調整桿，該調整桿的一端樞接該第二伸縮缸的缸體；其中，該第一伸縮缸的伸縮桿係樞接於該滑座，該第二伸縮缸的一伸縮桿係樞接於該擺動臂的另一端。
6. 如申請專利範圍第5項所述的工作裝置，其中起始位置調整機構還包括一固定在該台面上的另一螺座，該調整桿係為一支穿過並螺合於該另一螺座的螺桿。
7. 如申請專利範圍第6項所述的工作裝置，其中該調整桿的另一端係形成一手操作部，該手操作部被配置在距離該工具頭弧長小於90度的範圍內。
8. 如申請專利範圍第5項所述的工作裝置，其中該樞軸與第二伸縮缸的伸縮桿間的距離小於該樞軸與第一伸縮缸的缸體間的距離。