TWM646293U - 手工具監控系統 - Google Patents

Abstract

一種手工具監控系統，包括一終端裝置、一路由器、多個控制裝置、多個手工具與多個傳輸線。終端裝置適於輸入至少一控制指令。控制裝置電性連接至該終端裝置，適於接收該控制指令。手工具電性連接至該控制裝置，並經由該控制裝置接收所述控制指令，所述手工具包括至少一感知器，所述感知器適於提供多個監控數據。傳輸線設置於該手工具與該控制裝置之間、該控制裝置與該路由器之間，以及該路由器與該終端裝置之間。其中，該終端裝置還適於顯示該監控數據。

Description

手工具監控系統

一種監控系統係，特別是一種手工具監控系統。

板手是十分普遍的手工具之一，也是組裝機械過程中必要的工具之一，特別是鎖固螺絲的作業，而螺絲的鎖固扭力會影響機械組裝後的牢固程度，鎖固扭力不足，螺絲便容易脫落，若發生在交通工具上，便會造成嚴重的安全影響。

因此，交通工具的設計廠商都會嚴格要求組裝過程中的鎖固扭力，確保每一個螺絲均達到所要求的鎖固扭力，尤其是將零件委託給組裝廠組裝時，會要求組裝廠記錄每個螺絲的鎖固扭力，甚至於板手的扭力值、旋轉角度與時間都是要求紀錄的範圍。

目前，市場上已有電子扭力板手，具備記錄功能便於紀錄所需要的數據。然而這些電子扭力板手仍有缺點。例如為獨立設備，需要自行下載數據保存，容易產生人為疏漏，並且獨立設備昂貴而不利於在產線上大量導入。

此外，這些電子扭力板手多使用無線通訊作為資料傳輸媒介，但無線傳輸卻非常容易被電子板手自身的馬達干擾，也容易被工廠內的其他設備所干擾，以至於數據擷取產生誤差。甚至當電子板手自身電池電力不穩定時，其數據也會產生誤差。

因此，如何解決上述問題，便是本領域具通常知識者值得去思量的。

有鑑於上述問題，本創作提供一種手工具監控系統，包括一終端裝置、一控制裝置、多個手工具與多個傳輸線。終端裝置適於輸入至少一控制指令。控制裝置電性連接至該操作裝置，適於接收該控制指令。手工具電性連接至該控制裝置，並經由該控制裝置接收所述控制指令，所述手工具包括至少一感知器，所述感知器適於提供多個監控數據。傳輸線設置於該手工具與該控制裝置之間、該控制裝置與該路由器之間，以及該路由器與該終端裝置之間。其中，該終端裝置還適於顯示該監控數據。

在上述之手工具監控系統中，還包括一條碼掃描裝置，連接至該控制裝置，適於掃描一條碼，並取得該控制指令。

在上述之手工具監控系統中，該監控數據包括扭力值、角度、圈數、啟動時間、扭力變化點、耗電量與手工具狀態。

在上述之手工具監控系統中，所述傳輸線為RS-485通訊架構的RJ-45乙太網路線。

在上述之手工具監控系統中，還包一伺服主機，通訊連接至該終端裝置，該伺服主機適於儲存該監控數據。

在上述之手工具監控系統中，該手工具與該控制裝置是經由RS485通訊協定傳輸資料。

100:手工具監控系統

110:終端裝置

111:路由器

120:控制裝置

121:條碼掃描裝置

130:手工具

140:傳輸線

150:伺服主機

151:行動裝置

圖1所繪示為本創作之手工具監控系統100。

請參閱圖1，圖1所繪示為本創作之手工具監控系統100。本創作之手工具監控系統100包括一終端裝置110，一路由器111、多個控制裝置120、多個手工具130與多個傳輸線140。其中，終端裝置110是經由傳輸線140與路由器111連接。控制裝置120是經由傳輸線140連接至路由器111，並且是多個控制裝置120連接至單一個路由器111。多個手工具130是個別經由傳輸線140與控制裝置120連接。具體來說，傳輸線140是RS-485通訊架構的RJ-45乙太網路線。也就是說，手工具130、控制裝置120與路由器111之間是透過RS-485通訊架構進行資料傳輸。

終端裝置110是由管理人員操作的裝置，例如是一種個人電腦(PC)，終端裝置110適於輸入至少一控制指令，並且終端裝置110還適於顯示手工具監控系統100所取得的監控數據。具體來說，管理人員可將手工具130的操作數據做成控制指令，例如輸出的扭力、旋轉角度時間與圈數，這些控制指令將會傳送置手工具130中，當手工具130被啟動，便可依據控制指令作動，如此可確保每一次的操作均可輸出一致的扭力與旋轉時間，避免人為操作的差異性。此外，從手工具130處所取得的監控數據，也可即時顯示在終端裝置110上，供管理人員即時監控每一個手工具130的狀態，進一步掌握工作現場的狀況。

在一實施例中，手工具監控系統100還包括一路由器111(switch)，而終端裝置110是透過路由器111連接至多個控制裝置120，以便於從控制裝置120取得資料。單一的路由器111可以同時連接至多個控制裝置120，並且是以有線的形式 進行連接。換句話說，路由器111是控制裝置120與終端裝置110之間的中繼通訊裝置，讓終端裝置110能夠經由路由器111與控制裝置120同時監控多個手工具130。

控制裝置120是一種控制盒(control box)或可程式邏輯控制裝置120(programmable logic controller)。控制裝置120是連接於手工具130與路由器111之間，並且是經由傳輸線140分別連接至手工具130與路由器111。此外，控制裝置120的數量是與手工具130一致，作為手工具130的控制器，並可從手工具130取得資料。在較佳實施例中，控制裝置120還包括類比數位轉換器、條碼掃描裝置121與顯示裝置。

類比數位轉換器(Analog-to-digital converter，簡稱ADC)適於接收來自手工具130的監控數據，特別是來自手工具130感知器的類比訊號，將這些類比訊號轉換成數位訊號，以利於控制裝置120識別與判讀。

條碼掃描裝置121是連接至控制裝置120。條碼掃描裝置121是於掃描一條碼，並取得控制指令。具體來說，條碼是由控制指令轉換而成，因此控制指令除了從終端裝置110取得之外，也可經由掃描條碼來取得控制指令，將控制指令輸入至手工具130中。在實際應用上，可將工單上附加條碼，讓工作人員使用條碼掃描裝置121掃描該條碼以輸入控制指令，直接設定手工具130的操作參數，便可使用工單指定的參數進行工作。

顯示裝置例如為一種液晶顯示器(Liquid-Crystal Display)，設置於控制裝置120上，並且適於顯示來自手工具130的監控數據，例如工具狀態等。在一實施例中，控制裝置120還能夠整合擴增實境模組(Augmented Reality，AR)，用於輔助人員操作。

手工具130是一種自動手工具，具體來說是經由無刷馬達、伺服馬達或無刷編碼器馬達驅動的自動板手或起子，也可為壓縮空氣所驅動的板手或起子。手工具130則是經由傳輸線140與控制裝置120相連接，並接收來自控制裝置120的控制指令，如此手工具130便可根據控制指令而動作，例如按下啟動鈕之後會根據控制指令的內容，以指定的扭力值、轉動角度等參數進行動作。

此外，手工具130中還包括了至少一感知器，這些感知器適於提供多個監控數據。具體來說，感知器例如為扭力感知器、角度偏移感知器、壓力感知器與溫度感知器等，可用於感知手工具130旋轉的扭力與旋轉角度及操作時施加壓力，並可從旋轉角度計算出旋轉圈數等數據。也就是說，經由這些感知器可取得這些監控數據，進一步的透過傳輸線140將這些監控數據傳輸到控制裝置120。此外，在一實施例中，手工具130可由一機械手臂持有，或是將控制裝置120與手工具130整合至機械手臂，以便於與全自動化產線整合。

在較佳實施例中，這些監控數據包括了扭力值、角度、圈數、啟動時間、扭力變化點、耗電量與手工具130狀態等數據。其中，手工具130狀態例如為正常、異常、離線、浮鎖、空轉與崩牙等。

在較佳實施例中，手工具130中還包括一運算放大器(Operational Amplifier，簡稱OPA)，是與感知器連接，並且適於接收監控數據的訊號，進一步這些訊號放大，以利於控制裝置120讀取這些數據。

在一實施例中，手工具監控系統100還包括一伺服主機150與至少一行動裝置151，伺服主機150是通訊連接至終端裝置110，並且伺服主機150適於儲存監控數據。換言之，終端裝置110經由控制裝置120所取得的監控數據均可保存到伺服主機150中，以利於後續調閱與查看這些監控數據。行動裝置151則例如為 智慧型手機，是通訊連接至伺服主機150，行動裝置151適於從伺服主機150取得監控數據並加以顯示，也是相關人員也可透過行動裝置151遠距離觀看這些監控數據。以下將說明本創作之手工具監控系統100的使用情境。

本創作之手工具監控系統100可應用於機械組裝產線，手工具130則配置於組裝產線周邊供工作人員使用，或整合於產線上的機械手臂。而管理人員此時可根據欲組裝機械的需求，使用終端裝置110輸入對應的參數，例如扭力值、角度、圈數、啟動時間、扭力變化點等參數。輸入完成後，這些參數便可經由控制裝置120輸入至每一個手工具130。

在另一實施例中，管理人員也可以將這些參數輸出為條碼，例如是一維條碼(Barcode)或二維條碼(QR Code)，再將條碼交付現場人員，例如將一維條碼或二維條碼貼附於工單上，並將工單交付現場人員。現場人員可利用控制裝置120上的條碼掃描裝置121掃描條碼，控制裝置120即可透過條碼取得控制參數，並將這些參數輸入手工具130。

控制參數輸入手工具130之後，當工作人員或機械手臂使用手工具130實施鎖固時，手工具130便可根據所輸入的參數作動，即可確保每次的鎖固扭力都達到標準。並且，每一次工作人員或機械手臂使用手工具130實施鎖固時，手工具130的作動數據都會傳送至控制裝置120，如實際扭力輸出、啟動持續時間、旋轉角度、旋轉圈數、啟動的時間點、扭力變化點、耗電量與手工具130本身的狀態等資訊，都會作為監控數據傳送至控制裝置120。而控制裝置120會再將這些監控數據傳送至終端裝置110。

終端裝置110也會顯示這些監控數據，供管理人員瀏覽，以便掌握組裝產線上的狀態。此外，所取得的監控數據還會上傳至伺服主機150保存，以利後 續調閱數據，進一步查核組裝過程是否確實，或是發生加工疏失時，也能夠調閱這些數據釐清問題所在。此外，監控數據中還包括耗電量，因此伺服主機150還能夠經由耗電量資料進一步計算碳排放，並保存這些碳排放資料。也就是說，每次啟用板手的碳排放量都會被記錄，可於日後的碳足跡紀錄與碳盤查使用。

因此，本創作之手工具監控系統100可透過傳感器收集手工具130的輸出扭力，傳輸到控制裝置120與終端裝置110，並採用有線的設置，可確保資料傳輸的即時性，同時可確保數據傳輸不被環境所干擾。此外，透過由單個控制裝置連接手工具進行統一整合，更適合應用於組裝產線導入，也能配合全自動產線的機械手臂使用，有利於產業使用。

本創作以實施例說明如上，然其並非用以限定本創作所主張之專利權利範圍。其專利保護範圍當視後附之申請專利範圍及其等同領域而定。凡本領域具有通常知識者，在不脫離本專利精神或範圍內，所作之更動或潤飾，均屬於本創作所揭示精神下所完成之等效改變或設計，且應包含在下述之申請專利範圍內。

100:手工具監控系統

110:終端裝置

120:控制裝置

121:條碼掃描裝置

130:手工具

140:傳輸線

150:伺服主機

151:行動裝置

Claims (5)

1. 一種手工具監控系統，包括：一終端裝置，適於輸入至少一控制指令；一路由器，連接至該終端裝置；多個控制裝置，電性連接至該路由器，適於接收該控制指令；多個手工具，電性連接至該控制裝置，並經由該控制裝置接收所述控制指令，所述手工具包括至少一感知器，所述感知器適於提供多個監控數據；及多個傳輸線，設置於該手工具與該控制裝置之間、該控制裝置與該路由器之間，以及該路由器與該終端裝置之間；其中，該終端裝置還適於顯示該監控數據。
2. 如請求項1所述的手工具監控系統，還包括一條碼掃描裝置，連接至該控制裝置，適於掃描一條碼，並取得該控制指令。
3. 如請求項1所述的手工具監控系統，該監控數據包括扭力值、圈數、啟動時間、時間點、耗電量與工具狀態。
4. 如請求項1所述的手工具監控系統，所述傳輸線為RS-485通訊架構的RJ-45乙太網路線。
5. 如請求項1所述的手工具監控系統，還包一伺服主機，通訊連接至該終端裝置，該伺服主機適於儲存該監控數據。

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