Epson实现锁附M0.8螺丝自动化

台湾爱普生机械手臂自动化营业部应用技术支持经理董正威。

不可否认，「螺丝」虽然是不起眼的微小物件，但却具备相当高的重要性，环顾现代人的生活周遭，大至一架飞机、一辆汽车，小到一个手表、一台穿戴式电子装置，一旦缺少螺丝往往就无法运转。

正因如此，多数制造业者对于螺丝锁附一事，向来不敢马虎，不断追求螺丝锁附效率的精进，因而高度仰赖自动锁螺丝机。只不过，一些适用于平板电脑、穿戴式装置等电子产品，乃至小尺寸腕表的螺丝，通常规格都小于M1.2(意即直径在1.2mm以下)，不像M2或M3有着较大的公差，因此若非锁附的位置极为准确，否则只要出现些微误差，比方说方向出现一点点的歪斜，便可能导致锁附失败，甚至造成螺丝或产品损坏。

换言之，一直以来一般锁螺丝机大小若小于M1.2，便难以实现自动化。然而Epson于2017年推出的自动锁螺丝机解决方案，精密程度可达实现M0.8，个中之奥妙，相当值得一探究竟。

教点与编程困难，阻碍精密锁螺丝之自动化

台湾爱普生机械手臂自动化营业部应用技术支持经理董正威指出，论及M1.0、甚至M0.8等级的精密锁螺丝，要想实现锁附自动化目标，通常存在一些困难。首先面对的第一道难题是「多方向角度锁附失败率高」，倘若螺丝的位置歪掉、或产品摆放得不正，一方面可能逾越自动锁螺丝机所能容忍的范围，因而无法继续执行锁附作业，以致产生停机，需要人力介入排除障碍，如此一来，势必严重影响稼动率。

二方面即使自动锁螺丝机并未因此而停机，依旧持续作业，但业主心知肚明，假使在位置不正确的前提下强硬执行锁附，必定无可避免造成螺丝与产品之间的磨擦，可能导致螺丝或产品出现刮痕、甚至损坏，仍须视为附锁不良，为了杜绝此现象需要派人进行检视；原本启用自动锁螺丝机，有很大原因是为了要节省人力，竟然还是得花人力去检验锁螺丝品质、挑出浮锁或歪锁，无疑是相当讽刺之事。

董正威接着说，第二道难题是「手臂教导时间长」，普遍在设定自动锁螺丝机的需求上，企业必须动员两位操作人员，其中一人负责操作机械手臂，另一人则负责观看螺丝是否准确到达螺丝孔的位置，整个教导程序至少需要耗费300秒，甚或万一两位操作人员当中有新手，很可能碍于对教导作业不娴熟，因而必须花费更多时间。

此外第三道难题则为「程序编写不易」，只因为欲实现M0.8精密锁螺丝，不只需要倚靠机械手臂，也需要搭配诸如力觉等其他传感器，但在大多数情况下，机械手臂供应商并未提供这些传感器，意谓程序开发人员需要学习不同的语法、开发工具与界面环境，难免徒增程序撰写的难度。

反观Epson提供的M0.8精密自动锁螺丝机，其中不仅结合了该公司向来擅长的机械手臂，更整合自主开发的视觉与力觉系统，藉由这般黄金组合，可望轻易解决前述种种难题。整体而言，Epson解决方案具有三大关键特色，包括了「利用力觉的从动放置稳定性」、「自动教导点位」，以及「简单参数设定方便理解」。

调适视窗导引，方便操作员执行锁附设定

前面提到，若按传统做法，过往欲完成每座自动锁螺丝机的设定作业，至少需要动员两名操作人员、耗费300秒时间，但在M0.8精密自动锁螺丝机情境下，仅需透过「自动示教」之简洁步骤，便可让原本的两人作业变为一人作业，机台设定时间更可由300秒骤减至15秒。

所谓自动示教，主要是藉助视觉与力觉传感器，让机械手臂可以看得到、感觉得到，一来可以看出工作平台上是否出现凹凸不平或角度问题，进而做精准定位，二来则于锁附时侦测力量回馈，接着指引机械手臂自动修正角度与位置，借此大幅减低点位教点的难度。

董正威归纳自动教点的程序有四，首先透过移动视觉侦测到锁附目标位置，取得 XY座标；其次由手臂移动至侦测位置上方、也就是XY平面位置，接着自动调整倾斜角度，以吻合其垂直度；再者透过力觉取得螺丝起子垂直移动碰触锁附位置表面高度，意即使用工具座标并进行Z移动，直至螺丝起子顶端触碰到螺丝孔位之表面位置；最后侦测正确Z方向，当取得XYZ位置后，机械手臂将移动到目标位置，透过力觉Fx、Fy确认位置，最后再用Fz下压力进行最终位置确认，可以找到最终正确的Z高度。

「无论如何，透过『视觉＋力觉』导引的方法，即可快速达到点位自动教导之目的，」董正威接着说，综观Epson的M0.8精密自动锁螺丝机解决方案，除了掌握自动示教方面的优势外，另有两个十分重要的利基，一是针对锁螺丝程序撰写，可以透过步骤式设定，简易生成锁螺丝程序，而相关步骤都呈现于Epson RC+手臂控制软件之中，换句话说，用户无需费心学习不同的程序开发技术，并大大减少手臂与力／视觉系统之间的整合工程所需要的时间。

另一个利基条件，则在于「螺丝检查」，可透过视觉系统预先检查来料品质，例如螺丝的尺寸是否符合预期，或者螺丝的锁头是否健全，倘若筛选出异常螺丝，就不予采用。

环顾Epson锁螺丝应用模块，内含几个不可或缺的重要元件，其中包括机械手臂、力觉传感器、视觉传感器等三项，皆由Epson提供，在机械手臂的选择上，如果仅需要做平面锁附，选用Epson的G系列或LS系列四轴SCARA手臂产品即可，但如果涉及斜锁等较为复杂的角度需求，则可选用Epson的C系列或N系列六轴手臂产品。

至于螺丝供料机、螺丝刀等必备元件，用户可依实际需求进行额外选购，比方说，一般初阶的螺丝刀通常以弹簧离合器等机构元件做扭力控制，本身不会输出信息，反观一些高端螺丝刀，则内含扭力控制、防撞等机制，且有能力输出转速值、扭力值等信息，假使企业欲导入工业4.0智能应用，便适合采用高端螺丝刀。

值得一提的，Epson提供锁螺丝调适视窗导引，让即使不具备编程背景的操作人员，都可藉由简易的Step-by-Step点选方式，汇入想要使用的扭力或转速参数，轻松完成螺丝锁附设定；否则假使缺乏这般导引机制，企业为了迁就不谙编程的操作者，所提供的操作界面通常仅有开始、停止、复归等三项基本功能，因应现场环境的调整能力甚差，如今可望明显改善。

总括而论，举凡螺丝或产品本身的公差、螺丝刀的品质或移载机构的精度，都是影响螺丝锁附良率的变量，而Epson锁螺丝应用方案的最大价值，即是让用户无需费时调校锁附设定，即可将各项变量纳入可控范围，进而有效提升锁附良率。