TWM562749U - 鎖固裝置 - Google Patents

Abstract

一種鎖固裝置，用於鎖固一具有複數牙數之鎖固元件，包括：一起子頭；以及一起子本體，耦接至起子頭，包含：一馬達，耦接至起子頭，用以驅動起子頭旋轉，並受控於一控制單元；一圈數計算單元，耦接至馬達，用以偵測馬達之一轉速，並計算馬達運轉的一圈數，並將圈數回傳至控制單元；以及一開關，設置於起子本體，控制鎖固裝置之一電力；其中，控制單元依據牙數決定馬達需運轉之一預設圈數。

Description

鎖固裝置

本創作係有關一種鎖固裝置，特別是一種可設定參數並檢測工作之電動起子。

隨著工具電動化的趨勢，螺絲起子電動化所帶來的便利性已使得各家廠商無不著力於使電動螺絲起子效能更佳化。目前業界常見的電動螺絲起子所標榜的重點大多著重於如何透過時間長度來判斷是否已過度鎖固或鎖固不全，除了確保鎖固完整之外進而保護電動螺絲起子的馬達以及避免工具頭過度磨損。

目前常見的電動螺絲起子透過偵測作動時間的機制是從啟動時間開始計算，然而，經過馬達以及煞車機構，所回傳的時間訊號並不準確，嚴重一點的時間誤差高達50%。此誤差帶來的結果以及影響其一為過度鎖固，過度鎖固將施加過多力量在被鎖固物上進而導致上在被鎖固物上形成不當的應力，影響良率。另外，過度鎖固還可能會使螺絲滑牙，甚至是對電動螺絲起子本身帶來結構性的傷害(例如，馬達因過度運轉而損壞、或工具頭磨損率提高等)。

而時間誤差帶來的結果及影響其二為鎖固不全，鎖固不全將 導致被鎖固物的良率大幅降低或安全性降低，影響甚鉅。

因此，如何提供一個可確實判斷鎖固狀態且又可保障電動螺絲起子本身的使用壽命，實為業界急欲解決之課題。

本創作提供一種可有效判斷鎖固狀態且又可保障電動螺絲起子本身的使用壽命之電動鎖固裝置。

因此，為達上述目的，本創作提供了一種鎖固裝置，用於鎖固一具有複數牙數之鎖固元件，包括：一起子頭；以及一起子本體，耦接至起子頭，包含：一馬達，耦接至起子頭，用以驅動起子頭旋轉，並受控於一控制單元；一圈數計算單元，耦接至馬達，用以偵測馬達之一轉速，並計算馬達運轉的一圈數，並將圈數回傳至控制單元；以及一開關，設置於起子本體，控制鎖固裝置之一電力；其中，控制單元依據牙數決定馬達需運轉之一預設圈數。

1‧‧‧起子頭

2‧‧‧偵測器

3‧‧‧馬達

4‧‧‧開關

5‧‧‧控制單元

6‧‧‧離合器

7‧‧‧監控單元

8‧‧‧起子本體

9‧‧‧圈數計算單元

10‧‧‧電動螺絲起子

S1~S9‧‧‧步驟

第一圖所示為根據本創作一實施例之鎖固裝置架構示意圖。

第二圖所示為根據本創作一實施例之鎖固裝置中之控制單元與馬達之間作動示意圖。

第三圖所示為根據本創作一實施例之鎖固裝置流程圖。

以下將對本創作的實施例給出詳細的說明。雖然本創作將結合實施例進行闡述，但應理解這並非意指將本創作限定於這些實施例。相反，本創作意在涵蓋由後附申請專利範圍所界定的本創作精神和範圍內所 定義的各種變化、修改和均等物。

此外，在以下對本創作的詳細描述中，為了提供針對本創作的完全的理解，提供了大量的具體細節。然而，於本技術領域中具有通常知識者將理解，沒有這些具體細節，本創作同樣可以實施。在另外的一些實例中，對於大家熟知的方法、程序、元件和電路未作詳細描述，以便於凸顯本創作之主旨。

第一圖所示為根據本創作一實施例之鎖固裝置架構示意圖。在一實施例中，如第一圖所示，鎖固裝置(例如，電動螺絲起子10)包含一起子本體8，且起子本體8前端包含一起子頭1。鎖固裝置用於鎖固具有複數牙數之鎖固元件(例如，螺絲)。在一實施例中，起子本體8內部包含有一控制單元5(例如，可由一控制積體電路(IC)實現)、一馬達3，受控於控制單元5並用於驅動起子頭1旋轉、一偵測器2，耦接至馬達3，用以偵測馬達3之扭力以及離合器6之狀態，並將所偵測到之訊號回傳給控制單元5、以及一圈數計算單元9(示於第2圖)，耦接至馬達3，用於根據馬達3之轉速計算馬達3運轉的圈數，並將圈數回報至控制單元5。

在操作時，使用者透過起子本體8上之開關4使電動螺絲起子10上電，並透過同樣設置於起子本體8上之按鍵(圖中未示)使控制單元5及馬達3開始作動。請同時參照第二圖，第二圖所示為根據本創作一實施例之鎖固裝置中之控制單元5與馬達3之間作動示意圖。當控制單元5接收到來自按鍵之指令時，控制單元5將發出一速度控制信號speed_ctrl至馬達3以驅動馬達3依照速度控制信號speed_ctrl所指示之速度運轉。在一實施例中，電動螺絲起子10之馬達3係為伺服無刷馬達，在此實施例中，圈 數計算單元9利用伺服無刷馬達中的霍爾元件(Hall sensor)偵測馬達3的轉速，並回傳至控制單元5，進而可計算出馬達3所旋轉的圈數。

在本實施例中，電動螺絲起子10可透過一學習過程，紀錄每次鎖固所需的馬達圈數，進而可透過控制單元5計算螺絲牙數與馬達圈數之間的比例關係，並將此比例儲存於控制單元內作為預設值。待設定完成後，控制單元5即可透過馬達3運轉圈數判斷鎖固是否完成。舉例說明，假設電動螺絲起子10是應用在生產線上，當欲鎖固螺絲變更時，控制單元5則可依據先前所儲存的牙數-馬達圈數比例，針對新的螺絲牙數計算出馬達3需運轉幾圈可使螺絲鎖固完全。於此，控制單元5可依據即時回傳的馬達圈數判斷鎖固是否完全，進而大幅提升生產良率。

在本實施例中，電動螺絲起子10的偵測器2偵測馬達3運轉時之扭力以及離合器6之狀態。其中，離合器6係耦接馬達3以及起子頭1之間，並受控於控制單元5。倘若控制單元2接收到測器2所回傳之馬達3之扭力訊息後判斷馬達3之扭力不足以使螺絲鬆開，控制單元5可透過控制離合器6之狀態，調整馬達3之扭力，以使鎖固動作完全。在另一實施例中，控制單元5還可設定一扭力上限值，當偵測器2偵測到馬達3之扭力已達上限值，則控制開關4斷開，使電動螺絲起子10的電源斷電，以確保電動螺絲起子10的壽命。

在另一實施例中，控制單元5可依據螺絲狀況決定馬達3之轉速。一般傳統電動起子在鎖附過程中，馬達是全速運轉，此將對螺絲造成衝擊力過大，進而導致滑牙。於本創作一實施例中，控制單元5可依照鎖附圈數，得知全部行程後，設定部分行程馬達全速運轉，剩餘行程則使用慢 速鎖附，如此，可減少螺絲的衝擊力並提升鎖附的良率。例如，控制單元5可設定一馬達降速圈數值，指示當旋轉幾圈(例如，總圈數的80%)後，控制單元5可透過調整速度控制信號speed_ctrl使馬達3降速，以慢速將剩餘圈數(例如，總圈數的20%)鎖固完全，以降低電動螺絲起子10的衝擊力，進而避免鎖固螺絲時打滑。

在一實施例中，電動螺絲起子10還包含一通訊接口，設置於該起子本體8上。使用者可透過通訊接口與一監控單元7進行通訊，電動螺絲起子10可將鎖固資料(例如，牙數、馬達圈數、扭力、鎖固成功率、鎖固失敗警示等等)透過有線或無線方式傳遞至監控單元7輸出。相同的，監控單元7亦可透過有線或無線方式傳遞控制信號至電動螺絲起子10。例如，可傳遞控制信號以驅動電動螺絲起子10的開關4導通進而使電動螺絲起子上電、可重新設定扭力上限值至控制單元5以調整電源斷電的情境、可重新設定馬達降速的圈數、可重新設定螺絲牙數，以使控制單元5計算出對應的馬達運轉圈數等等。利用監控單元7遠距控制電動螺絲起子10可有助於生產線的維護及彈性，且從電動螺絲起子10端所蒐集到的資料可於後台端進行數據分析，有助於進行進一步的開發。在此實施例中，無線方式可以各種方式實現，例如，WIFI或藍芽等等，本創作並不以此為限。

請同時參考第三圖，第三圖所示為根據本創作一實施例之鎖固裝置流程圖。為方便說明，第三圖將結合第一圖及第二圖進行說明。在一實施例中，鎖固裝置可以為第一圖中所示之電動螺絲起子10。在操作中，使用者可以透過按壓電動螺絲起子10的開關4使電動螺絲起子10上電(步驟S1)。接著，進到步驟S2，判斷是否驅動電動螺絲起子10，若是，在步驟S3， 控制單元5發送速度控制信號speed_ctrl至馬達3，進而在步驟S4驅動馬達3依照速度控制信號speed_ctrl所指示之速度運轉。

接著，利用圈數計算單元9計算馬達運轉的圈數，並判斷圈數是否已達一設定值(步驟S5)，若圈數已達設定值，代表螺絲已鎖固完成，則進入步驟S7，控制單元5則控制馬達3停止運轉。若圈數未達設定值，則鎖固異常(步驟S6)，則控制單元控制馬達3反轉將螺絲退出，重新鎖固一次(步驟S8)，並且發出警示(步驟S9)，透過監控單元7通報異常。

綜合上述，本創作利用偵測馬達運轉圈數與螺絲牙數的比例關係，於控制單元中設定馬達需運轉的圈數，藉以立即判斷螺絲是否被正確鎖固，可避免因過度鎖固所導致之滑牙或鎖固不足所導致之螺絲浮上之狀況。本創作將有助於提升鎖固良率。

上文具體實施方式和附圖僅為本創作之常用實施例。顯然，在不脫離權利要求書所界定的本創作精神和發明範圍的前提下可以有各種增補、修改和替換。本領域技術人員應該理解，本創作在實際應用中可根據具體的環境和工作要求在不背離發明準則的前提下在形式、結構、佈局、比例、材料、元素、元件及其它方面有所變化。因此，在此披露之實施例僅用於說明而非限制，本創作之範圍由後附權利要求及其合法等同物界定，而不限於此前之描述。

Claims (11)

1. 一種鎖固裝置，用於鎖固一具有複數牙數之鎖固元件，包括：一起子頭；以及一起子本體，耦接至該起子頭，包含：一馬達，耦接至該起子頭，用以驅動該起子頭旋轉，並受控於一控制單元；一圈數計算單元，耦接至該馬達，用以偵測該馬達之一轉速，並計算該馬達運轉的一圈數，並將該圈數回傳至該控制單元；以及一開關，設置於該起子本體，控制該鎖固裝置之一電力；其中，該控制單元依據該牙數決定該馬達需運轉之一預設圈數。
2. 如申請專利範圍第1項所述的鎖固裝置，其中，該控制單元發送一速度控制信號至該馬達，以驅動馬達依照該速度控制信號所指示之速度運轉。
3. 如申請專利範圍第1項所述的鎖固裝置，更包含一偵測器，耦接至該馬達以及該控制單元，用以偵測該馬達之一扭力並將之傳送至該控制單元。
4. 如申請專利範圍第3項所述的鎖固裝置，其中，該控制單元設定一扭力上限值，當該偵測器偵測到該馬達之該扭力已達該扭力上限值時，該控制單元控制該開關斷開。
5. 如申請專利範圍第1項所述的鎖固裝置，其中，該起子本體更包含一離合器，耦接於該馬達以及該起子頭之間，並受控於該控制單元。
6. 如申請專利範圍第5項所述的鎖固裝置，該偵測器偵測該離合器之狀態並回傳至該控制單元。
7. 如申請專利範圍第6項所述的鎖固裝置，該控制單元調整該離合器之狀態進而調整該馬達之該扭力。
8. 如申請專利範圍第1項所述的鎖固裝置，其中，該馬達為一伺服無刷馬達。
9. 如申請專利範圍第8項所述的鎖固裝置，其中，該圈數計算單元係利用該伺服無刷馬達內之一霍爾元件偵測該馬達之一轉速，並將該轉速回傳至該控制單元，以計算出該馬達所旋轉之該圈數。
10. 如申請專利範圍第1項所述的鎖固裝置，其中，該控制單元設定一馬達降速圈數值，只是當該馬達之該圈數等於該馬達降速圈數值時，該控制單元調整該速度控制信號使該馬達降速。
11. 如申請專利範圍第1項所述的鎖固裝置，更包含一通訊接口，設置於該起子本體上，該鎖固裝置可透過該通訊接口有線或無線地與一外部監控單元進行通訊。