自動鎖螺絲機(也常被稱為鎖螺絲機、自動鎖付機、自動螺絲機或螺絲鎖付機)要解決的,多半不是「鎖不緊」,而是「鎖完了不知道好不好」。滑牙、浮鎖、漏鎖、斜鎖在鎖完的當下不一定看得出來,流到下一站才發現時已經難以追溯。這裡的產品共通特徵是內建扭力感測器或採閉迴路控制,鎖付結果可輸出扭力曲線與數據,並與 MES、ERP 串接。
選型主要看三件事。第一是扭力範圍:精密電子的 M0.6~M1.2 螺絲落在 10~45 mN·m,一般 3C 組裝多在 0.2~3 N·m,汽車與建築用途則可達數十甚至數千 N·m。第二是使用型態:手持(HFC3000II)、自動機用(PRO-FUSE、AFC3000、PRO-Z DK)或兩者皆可。第三是控制深度:只需扭力到位判斷,或需要連垂直 Z 軸的下壓速度與壓力都同步控制(PRO-Z DK 的專利技術)。
週邊配件方面,螺絲供料機負責穩定供料,PRO-CHK 扭力計則用於定期校正與驗證,兩者是維持鎖付品質不可少的環節。
| 產品 | 原廠 | 類別 | 扭力範圍 | 適用螺絲 | 使用型態 | 可選型號數 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| AFC3000 伺服電動起子 | DAI-ICHI DENTSU 日本第一電通 | 螺絲鎖付 | 0.2 ~ 5000(依選型) N·m | — | 直式、Offset、直角式(可搭配或選購) | 1 |
| HFC3000II 大扭手持電動起子 | DAI-ICHI DENTSU 日本第一電通 | 螺絲鎖付 | — | — | 將工具下壓於螺絲即自動啟動/扳機啟動 | 3 |
| PRO-CHK 扭力計 | Vanguard Systems | 螺絲鎖付週邊配件 | 20~5000 mN·m(0.204~51.02 kgf·cm) | — | — | 1 |
| PRO-FUSE 電動精密螺絲鎖付機 | Vanguard Systems | 螺絲鎖付 | 15.0-45.0(一般)/10.0-45.0(自攻、高速)/50.0-180.0(一般… mN·m | S0.6 - M1.2/M1.2 - M2.0/M2.0 - M3.0 mm | 3 種模式(一般、自攻、高速) | 3 |
| PRO-Z DK 先進自動精密螺絲鎖付模組 | 友創工業 Utrun-Tech | 螺絲鎖付 | 10~45/50~180/200~700/600~1500/1700~3200 mN·m | — | — | 5 |
| 螺絲供料機 | 友創工業 Utrun-Tech | 螺絲鎖付週邊配件 | — | M1.2 - M3.5/M2.0 - M3.5 | — | 1 |
| 組成單元 | 作用 | 本站對應產品 |
|---|---|---|
| 鎖付軸(起子) | 輸出扭力與轉速,並判定這一顆螺絲鎖得對不對 | PRO-FUSE、AFC3000(手持工站則為 HFC3000II) |
| Z 軸進給機構 | 帶著鎖付軸下壓入牙,決定下壓速度與壓力 | PRO-Z DK 專利模組(下壓與鎖付同步控制) |
| 螺絲供料 | 把散裝螺絲整列後逐顆送到取料點 | 螺絲供料機(M1.2~M3.5、容量最高 2000 pcs) |
| 定位機構 | 把鎖付軸帶到每一個鎖付座標 | XY Table、SCARA 或六軸機械手臂、分度盤(由設備商整合) |
| 控制與數據 | 儲存鎖付結果與扭力曲線,並與上位系統串接 | MFC-S 控制器;Modbus TCP、EtherCAT、CC-Link 等介面 |
友創提供的是其中的鎖付軸、Z 軸鎖付模組、螺絲供料與鎖付數據這幾段,機台外殼、治具與定位機構通常由設備整合商或客戶端自行設計,再把鎖付模組以 I/O 或 TCP 指令掛上去。若已有機械手臂或 XY Table,多數情況不需要另外買一台整機,把鎖付模組與供料機加上去即可構成一條自動鎖付工站。
| 型式 | 典型配置 | 適合的情況 |
|---|---|---|
| 手持式 | 電動起子搭配送料管或供料機,由人工對位 | 鎖付點分散、位置不固定、少量多樣 |
| 桌上型單軸 | 單支鎖付軸,工件以治具手動移位 | 鎖付點少、產量不大,導入成本最低 |
| 桌上型 XY 多軸 | 鎖付軸裝在 XY Table 上,依座標逐點鎖付 | 機種固定、鎖付點多且座標明確 |
| 多軸同動 | 數支鎖付軸同時下壓,一次鎖完多顆 | 鎖付點間距固定、循環時間要求嚴格 |
| 機械手臂式 | 鎖付模組裝在 SCARA 或六軸手臂末端 | 需要多面向、立體角度鎖付,或換線頻繁 |
| 線上型 | 併入輸送線,隨線鎖付並與前後製程連動 | 大量生產、需與整線節奏同步 |
型式的選擇主要看三個數字:每片工件的鎖付點數、允許的循環時間,以及一個月要換幾次線。鎖付點少而換線頻繁時,手持或桌上型單軸的總成本通常最低;鎖付點多但機種固定時,XY 多軸最划算;要處理立體角度或經常改機種,機械手臂加鎖付模組的彈性最好。
| 供料方式 | 原理 | 適用與限制 |
|---|---|---|
| 吹送式(氣吹) | 以壓縮空氣把螺絲從供料機經軟管吹到鎖付軸的夾嘴 | 速度最快,適合有頭的小螺絲;螺絲太長、太扁或帶墊片時容易在管內卡住 |
| 吸取式(真空) | 鎖付軸以真空吸嘴自取料點吸起螺絲 | 可處理塑膠、鋁、不鏽鋼等不導磁螺絲與異形頭;換螺絲規格時需更換吸嘴 |
| 磁吸式 | 起子頭本身帶磁,直接吸住螺絲 | 結構最單純、成本最低;僅限導磁螺絲,且不適合怕殘磁的產品 |
決定用哪一種的,是螺絲本身:頭型、長度與直徑的比例、材質是否導磁,以及產品能不能接受殘磁。同一台機器上不同規格的螺絲,往往需要各自的供料軌道與夾嘴,規劃時建議先把所有要鎖的螺絲規格列齊,再決定供料方式與需要幾套供料機。
常見的有手持式、桌上型單軸、桌上型 XY 多軸、多軸同動、機械手臂式與線上型六種。選擇時主要看三個數字:每片工件要鎖幾顆螺絲、允許的循環時間有多長,以及一個月換幾次線。鎖付點少但機種常換時,手持或桌上型單軸的總成本最低;鎖付點多且機種固定時,XY 多軸最划算;需要多面向或立體角度鎖付、換線又頻繁時,則以機械手臂搭配鎖付模組的彈性最好。若循環時間非常緊,才需要考慮多軸同動或併入輸送線的線上型。
可分成五段:鎖付軸(輸出扭力並判定鎖付結果)、Z 軸進給機構(帶著鎖付軸下壓入牙)、螺絲供料(把散裝螺絲逐顆送到取料點)、定位機構(把鎖付軸帶到每個座標,例如 XY Table 或機械手臂),以及控制與數據(儲存鎖付結果與扭力曲線並與 MES、ERP 串接)。友創提供的是鎖付軸、Z 軸鎖付模組、螺絲供料與鎖付數據這幾段;機台外殼、治具與定位機構通常由設備整合商或客戶端設計。若產線上已經有機械手臂或 XY Table,多半不需要另外買一台整機,把鎖付模組與供料機加上去即可構成自動鎖付工站。
吹送式(氣吹)以壓縮空氣把螺絲從供料機經軟管吹到鎖付軸的夾嘴,速度最快,適合有頭的小螺絲,但螺絲太長、太扁或帶墊片時容易在管內卡住。吸取式以真空吸嘴自取料點吸起螺絲,可處理塑膠、鋁、不鏽鋼等不導磁螺絲與異形頭,換規格時需更換吸嘴。磁吸式則靠起子頭本身帶磁直接吸住,結構最單純,但僅限導磁螺絲且不適合怕殘磁的產品。決定用哪一種的是螺絲本身:頭型、長徑比、材質是否導磁,以及產品能否接受殘磁。
把這幾項列齊通常就能收斂到具體方案:螺絲規格(頭型、牙徑與長度、材質是否導磁、有無墊片)與每片工件的顆數;目標扭力與允許誤差;被鎖物材質(塑膠自攻、金屬攻牙或鎖入螺母);鎖付點的座標分布與是否需要多面向鎖付;要求的循環時間與每日產量;換線頻率與機種數;以及鎖付數據是否需要留存或上傳 MES。導入前的選型評估、機構搭配建議與導入後的技術支援皆由友創在台灣提供,歡迎來電 +886-2-87975610 或來信 info@utrun.com 洽詢。
先確認螺絲規格與被鎖物材質,再對應扭力範圍。精密電子常用的 M0.6~M1.2 螺絲多落在 10~45 mN·m,M1.2~M2.0 約 50~180 mN·m,M2.0~M3.0 約 200~700 mN·m;一般 3C 組裝多在 0.2~3 N·m;汽車、建築等用途則可到數十至數千 N·m。選型時建議讓實際使用扭力落在工具量程的中段而非上下極限,精度與壽命都會比較理想。
關鍵在於過程被量測而不只看最終扭力。內建扭力感測器的機種可即時控制扭力輸出並記錄鎖固歷程與扭力曲線,設定上下限後不良品當場判定。PRO-FUSE 採閉迴路控制,具尋牙檢出精度 0~10 mN·m、扭力提升檢出時間 0.01~1.00 秒,以及正負方向各 0~10 圈的容許圈數設定,可辨識未入牙、圈數不足與滑牙。HFC3000II 則以逆轉配合震動感應入牙來減少斜鎖與牙孔破壞。
可以。AFC3000 的 MFC-S 系列控制器具備符合 IEEE802.3(100BASE-T)的乙太網路埠,可儲存最多 120,000 筆鎖付結果與 100 條扭力曲線,並可加裝擴充單元支援 CC-Link、DeviceNet、PROFIBUS、PROFINET、EtherNet/IP、CC-Link IE、EtherCAT 等現場匯流排。HFC3000II 可儲存 12,000 筆結果數據、100 條曲線與 500 筆異常紀錄,控制器選購 CF 卡槽後未連 PC 亦可存於記憶卡。
一般自動鎖螺絲機控制的是旋轉軸的扭力與轉速,垂直方向多半只是一個固定速度的下壓機構。PRO-Z 的專利技術把垂直 Z 軸的運動速度與壓力也納入同步控制,使用者輸入螺絲規格與作動條件後,系統會匹配鎖付動作調整下壓行為,因此能處理傳統做法難以控制的變數。實測以 M0.8 螺絲對同一被鎖物可連續超過 1200 次擰緊與退鎖,平均 0.8 秒/顆。模組可由 Robot Controller 以 TCP 指令整合至機械手臂或 XY Table。
一般建議依品質系統要求定期驗證,常見做法是每日開線前以扭力計確認關鍵工站的實際輸出值,並依內部規範安排週期性校正。PRO-CHK 扭力計測量範圍 20~5000 mN·m、精度 ±0.5%,具峰值、峰值下降、實時輸出與軌道四種測量模式,可設定上下限並以燈號直接判定合格與否,量測值可儲存 800 筆並以 ASCII 格式輸出留存。