CN110238632A - 智能螺丝批及其正向力检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提出一种智能螺丝批，其包括控制装置、驱动机构、批头主轴及批头，所述批头主轴连接于所述驱动机构与所述批头之间，所述驱动机构用于驱动所述批头主轴及所述批头旋转。所述驱动机构包括电机及与所述电机连接的电机主轴，所述批头主轴与所述电机主轴止转连接，并能够沿其轴向相对于所述电机主轴移动，所述智能螺丝批还包括距离感测器，所述距离感测器用于检测所述批头主轴相对于所述电机主轴的移动距离，所述控制装置与所述距离感测器电性连接，用于依据所述批头主轴的移动距离计算所述批头施加给螺丝的正向力。本发明同时提出一种智能螺丝批的正向力检测方法。
Description
技术领域
本发明涉及锁螺丝设备技术领域，尤其涉及一种智能螺丝批及其正向力检测方法。
背景技术
在电子产品的组装过程中通常包含有螺丝锁附工艺，传统的是采用人工操作进行螺丝锁附，不但费时费力，且工作效率极低，现已被自动螺丝批取代。
在螺丝锁附过程中，不仅扭力控制很重要，施予螺丝的正向力也是影响锁附效果的重要因素。正向力过大或过小都会影响螺丝锁附的稳定性，甚至因为过压而造成产品损坏。然而，现有的自动螺丝批通常无法检测正向力。
发明内容
鉴于上述状况，有必要提供一种智能螺丝批，以解决上述问题。
鉴于上述状况，还有必要提供一种智能螺丝批的正向力检测方法，以解决上述问题。
一种智能螺丝批，其包括控制装置、驱动机构、批头主轴及批头，所述批头主轴连接于所述驱动机构与所述批头之间，所述驱动机构用于驱动所述批头主轴及所述批头旋转，所述驱动机构包括电机及与所述电机连接的电机主轴，所述批头主轴与所述电机主轴止转连接，并能够沿其轴向相对于所述电机主轴移动，所述智能螺丝批还包括距离感测器，所述距离感测器用于实时检测所述批头主轴相对于所述电机主轴的移动距离，所述控制装置与所述距离感测器电性连接，用于依据所述移动距离实时地计算所述批头施加给螺丝的正向力。
一种智能螺丝批，其包括驱动机构、批头主轴及批头，所述批头主轴连接于所述驱动机构与所述批头之间，所述驱动机构用于驱动所述批头主轴及所述批头旋转，所述驱动机构包括电机及与所述电机连接的电机主轴，所述批头主轴与所述电机主轴止转连接，并能够沿其轴向相对于所述电机主轴移动，所述批头主轴包括相连接的第一连接部与第二连接部，以及套设在所述第一连接部上的检测部，所述第一连接部沿轴向开设有收容孔，所述电机主轴的端部收容于所述收容孔中，所述批头主轴还包括固定在所述收容孔中的第一弹性件，所述第一弹性件的两端分别与所述收容孔的底部及所述电机主轴相抵持，从而所述批头主轴能够沿其轴向移动，所述批头与所述第二连接部相连接，所述智能螺丝批还包括距离感测器，所述距离感测器用于实时检测所述批头主轴相对于所述电机主轴的移动距离。
一种智能螺丝批的正向力检测方法，所述智能螺丝批包括控制装置、驱动机构、批头主轴、批头以及距离感测器，所述批头主轴连接于所述驱动机构与所述批头之间，所述驱动机构用于驱动所述批头主轴及所述批头旋转，所述距离感测器用于检测所述批头主轴相对于所述驱动机构的移动距离，所述控制装置与所述驱动机构及所述距离感测器电性连接，所述正向力检测方法包括以下步骤：所述智能螺丝批朝向工件运动，并与螺丝相接触，所述批头受压并带动所述批头主轴朝向所述驱动机构的方向移动；所述距离感测器检测所述批头主轴相对于所述驱动机构的移动距离；所述控制装置依据所述批头主轴的移动距离，计算所述批头所受的压力；所述驱动机构驱动批头旋转，以锁附所述螺丝，所述控制装置持续检测所述批头所受的压力，以实时检测所述批头施加给所述螺丝的正向力。
上述智能螺丝批包括驱动机构、批头主轴与批头，批头主轴与电机主轴止转连接，并能够沿其轴向相对于电机主轴移动。距离感测器用于检测所述批头主轴相对于所述电机主轴的移动距离，控制装置用于依据所述批头主轴的移动距离计算所述批头施加给螺丝的正向力。因此，上述智能螺丝批能够实时检测批头施加给螺丝的正向力，提升了螺丝锁附的稳定性，避免因为过压而造成工件损坏。
附图说明
图1是本发明一实施方式的智能螺丝批的立体示意图。
图2是图1所示的智能螺丝批去掉电机外壳与主轴外壳后的立体示意图。
图3是图2所示的智能螺丝批的立体分解示意图。
图4是图2所示的智能螺丝批沿IV-IV线的剖视图。
图5是本发明一实施方式的智能螺丝批的正向力检测方法的流程图。
主要元件符号说明
如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明的是，当一个元件或组件被认为是“连接”另一个元件或组件，它可以是直接连接到另一个元件或组件或者可能同时存在居中设置的元件或组件。当一个元件或组件被认为是“设置在”另一个元件或组件，它可以是直接设置在另一个元件或组件上或者可能同时存在居中设置的元件或组件。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
请同时参照图1至图3，本发明提出一种智能螺丝批100，用于自动锁附与拆卸螺丝。智能螺丝批100包括驱动机构10、批头主轴20、批头30、定位机构40、吸附机构50与检测机构60。批头主轴20连接于驱动机构10与批头30之间，驱动机构10用于驱动批头主轴20及批头30旋转。智能螺丝批100还包括控制装置(图未示)，控制装置与驱动机构10及检测机构60均电性连接，控制装置用于接收和处理检测机构60获取的检测信息，并控制驱动机构10的作动。
驱动机构10包括电机11、电机安装板12、电机主轴13与电机外壳14。电机11固定于电机安装板12上，电机主轴13的两端分别与电机11及批头主轴20相连接，电机11用于驱动电机主轴13及批头主轴20旋转。电机外壳14套设在电机11外侧。
批头主轴20与电机主轴13止转连接，且能够相对于电机主轴13沿其轴向移动。批头主轴20包括相连接的第一连接部21与第二连接部22，以及套设在第一连接部21上的检测部23。第一连接部21与电机主轴13相连接，第二连接部22与批头30相连接，因此，驱动机构10能够通过批头主轴20带动批头30旋转，从而批头30能够锁附或拆卸螺丝。
请同时参照图4，具体地，第一连接部21沿其轴向开设有收容孔211，批头主轴20还包括固定在收容孔211中的第一弹性件24。电机主轴13的端部收容于收容孔211中，第一弹性件24的两端分别与收容孔211的底部及电机主轴13相抵持。因此，当锁附螺丝时，第一弹性件24能发生弹性形变，从而批头主轴20能够相对驱动机构10沿其轴向上下移动。
智能螺丝批100还包括套设在批头主轴20外侧的主轴外壳25，主轴外壳25与电机外壳14相连接，主轴外壳25呈矩形。
第二连接部22上开设有两个相对设置的钢珠收容孔221。检测部23呈圆环状，套设在第一连接部21的中部。检测部23朝向驱动机构10的表面为检测面231，检测面231为反光面。检测部23可固定连接在第一连接部21上，也可与第一连接部21一体成型。
定位机构40用于将批头主轴20与批头30相连接。在本实施方式中，定位机构40包括两个定位钢珠41、第一定位环42、第二弹性件43及第二定位环44。
两个定位钢珠41分别收容于相应的钢珠收容孔221中。第一定位环42套设在第二连接部22的端部，第一定位环42的内侧壁上设有定位凸缘421。本实施例中，定位凸缘421呈环状并与两个定位钢珠41相抵持，以将批头30夹设于两个定位钢珠41之间，以将批头30与批头主轴20相固定。
第二定位环44套设在第二连接部22的端部，且部分收容于第一定位环42中。第二弹性件43的两端分别与第二定位环44及定位凸缘421相抵持。第二连接部22的端部具有台阶部223，第二定位环44与台阶部223相抵持。当将第二定位环44朝向批头主轴20的方向移动时，第二定位环44推顶批头主轴20的台阶部223，使定位钢珠41随着批头主轴20沿着第一定位环42滑动，不再与定位凸缘421相抵持，此时，批头30可与批头主轴20相分离，便于拆卸批头30。
吸附机构50用于吸附螺丝，其包括吸嘴连接座51、吸嘴套筒52(请参图1)、真空接头53、吸嘴54及第三弹性件55。
吸嘴连接座51套设在批头主轴20外侧，吸嘴套筒52套设在吸嘴54外侧并与吸嘴连接座51连接。真空接头53固定在吸嘴套筒52上，用于外接真空气源(图未示)。吸嘴54套设在批头30外侧，用于吸附螺丝。第三弹性件55的两端分别与吸嘴54及吸嘴连接座51相抵持。当吸嘴54受压时，第三弹性件55发生弹性形变时，吸嘴54能够相对于批头30上下移动。
检测机构60包括检测安装板61及距离感测器62，检测安装板61连接在电机安装板12上且其自由端朝向批头主轴20延伸。距离感测器62设于检测安装板61的自由端上，在本实施方式中，距离感测器62为红外线距离感测器，距离感测器62的安装高度与批头主轴20的顶部大致平齐。
距离感测器62用于实时检测批头主轴20相对于电机主轴13的移动距离，在本实施方式中，距离感测器62通过检测其到检测面231之间的距离，来检测批头主轴20相对于电机主轴13的移动距离。当锁螺丝时，批头30受压并带动批头主轴20相对于驱动机构10上下移动，从而带动检测面231上下移动。通过检测距离感测器62到检测面231之间的距离，可得到批头主轴20的移动距离，即第一弹性件24的压缩量。
控制装置与距离感测器62电性连接，控制装置用于依据上述移动距离来实时地计算批头30所受的压力，从而实时检测在锁附过程中批头30施加给螺丝的正向力，并依据正向力来判断批头是否已与螺丝的拧动槽相咬合。控制装置还用于实时检测批头30的旋转角度及扭力，并结合批头30的正向力进行分析。
由于距离感测器62的光束多为发散状，为了避免受环境与反射面的影响，批头主轴20的表面，包括第一连接部21的外表面及检测面231均为反光面，电机主轴13的外表面及主轴外壳25的内表面的反光率远低于第一连接部21的外表面及检测面231的反光率。在本实施方式中，第一连接部21的外表面及检测面231上均涂布有非黑非白的哑光漆，以保持所有反光面的反光率均匀一致。同时，电机主轴13的外表面及主轴外壳25的内表面均为通过阳极处理形成的不反光的黑色面，以降低反光率。
使用时，吸嘴54吸附螺丝，以将螺丝初部定位在工件上，第三弹性件55被压缩，使吸嘴54朝向远离工件的方向运动，以暴露出批头30，批头30旋转以对准螺丝上的拧动槽，完成认帽。接着，电机11驱动批头主轴20及批头30旋转，并计算批头30旋转的圈数，以自动锁附螺丝。
请同时参照图5，本发明同时提供一种智能螺丝批100的正向力检测方法，其包括以下步骤：
S501，智能螺丝批100朝向工件运动，批头30与螺丝相接触，批头30受压并带动批头主轴20朝向驱动机构10的方向移动。
S502，距离感测器62检测批头主轴20相对于驱动机构10的移动距离。
具体地，距离感测器62检测其与检测面231之间的距离，得到第一弹性件24的压缩量，即批头主轴20相对于驱动机构10的移动距离。
S503，控制装置接收距离感测器62发出的检测信息，并依据批头主轴20相对于驱动机构10的移动距离，计算批头30所受的压力。
S504，控制装置持续检测批头30所受的压力，当批头30所受的压力骤减时，判断批头30已与螺丝的拧动槽相咬合，即完成了认帽。
具体地，由于认帽前，批头30浮于拧动槽上方，故批头30所受的压力较大。而认帽后，批头30会下陷至拧动槽内，故批头30所受的压力较小。因此，控制装置检测到批头30受压骤减的瞬间，即可判断出认帽的时间点，从而开始对批头30的旋转圈数开始计数。
S505，驱动机构10通过批头主轴20驱动批头30旋转，以锁附螺丝，同时，控制装置持续检测批头30所受的压力，以实时检测锁附过程中批头30施加给螺丝的正向力，直至完成螺丝的锁付过程。
在其他实施方式中，在步骤S505之后，若控制装置检测到批头30施加给螺丝的正向力有异常，控制装置还可对驱动机构10进行调整或将异常信息反馈至连接该智能螺丝批100的机器人，以调节正向力。
可以理解的是，在其他实施方式中，步骤S504可以省略。
上述智能螺丝批100包括驱动机构10、批头主轴20与批头30。批头主轴20的第一连接部21沿轴向开设有收容孔211，电机主轴的端部收容于收容孔211中，第一弹性件24的两端分别与收容孔211的底壁及电机主轴13相抵持，从而批头主轴20能够沿轴向移动。距离感测器62用于检测其与检测部23之间的距离，从而计算所述批头30施加给螺丝的正向力。上述智能螺丝批100能够实时检测批头30施加给螺丝的正向力，提升了螺丝锁附的稳定性，避免因为过压而造成工件损坏。
另外，上述智能螺丝批100还能够判断批头30是否认帽，避免在认帽前就开始计数批头30的旋转圈数，从而避免锁附圈数的误差，防止螺丝未锁紧的情况发生。
可以理解的是，在其他实施方式中，第一弹性件24可设置于批头主轴20外部，只要批头主轴20能够相对于电机主轴13移动即可。
可以理解的是，在其他实施方式中，所述吸附机构50可以取消。
可以理解的是，在其他实施方式中，所述定位机构40可以为其他结构，只要能将批头主轴20与批头30相连接即可。
最后应说明的是，以上实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施方式对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围。
Claims (17)
1.一种智能螺丝批，其包括控制装置、驱动机构、批头主轴及批头，所述批头主轴连接于所述驱动机构与所述批头之间，所述驱动机构用于驱动所述批头主轴及所述批头旋转，其特征在于：所述驱动机构包括电机及与所述电机连接的电机主轴，所述批头主轴与所述电机主轴止转连接，并能够沿其轴向相对于所述电机主轴移动，所述智能螺丝批还包括距离感测器，所述距离感测器用于实时检测所述批头主轴相对于所述电机主轴的移动距离，所述控制装置与所述距离感测器电性连接，用于依据所述移动距离实时地计算所述批头施加给螺丝的正向力。
2.如权利要求1所述的智能螺丝批，其特征在于：所述控制装置还用于依据所述正向力来判断所述批头是否已与所述螺丝的拧动槽相咬合。
3.如权利要求1所述的智能螺丝批，其特征在于：所述批头主轴包括相连接的第一连接部与第二连接部，以及套设在所述第一连接部上的检测部，所述第一连接部沿轴向开设有收容孔，所述电机主轴的端部收容于所述收容孔中，所述批头主轴还包括固定在所述收容孔中的第一弹性件，所述第一弹性件的两端分别与所述收容孔的底部及所述电机主轴相抵持，从而所述批头主轴能够沿其轴向移动，所述批头与所述第二连接部相连接。
4.如权利要求3所述的智能螺丝批，其特征在于：所述智能螺丝批还包括电机安装板，以及连接在所述电机安装板上的检测安装板，所述检测安装板朝向所述批头主轴延伸，所述距离感测器设于所述检测安装板上。
5.如权利要求4所述的智能螺丝批，其特征在于：所述检测部呈圆环状，所述检测部朝向所述驱动机构的表面为检测面，所述距离感测器用于检测其与所述检测面之间的距离，从而检测所述批头主轴相对于所述电机主轴的移动距离。
6.如权利要求5所述的智能螺丝批，其特征在于：所述第一连接部的外表面及所述检测面均为反光面，所述智能螺丝批还包括套设在所述批头主轴外侧的主轴外壳，所述电机主轴的外表面及所述主轴外壳的内表面的反光率低于所述第一连接部的外表面及所述检测面的反光率。
7.如权利要求6所述的智能螺丝批，其特征在于：所述第一连接部的外表面及检测面上均涂布有哑光漆，将电机主轴的外表面及主轴外壳的内表面均为通过阳极处理形成的黑色面以降低反光率。
8.如权利要求3所述的智能螺丝批，其特征在于：所述第二连接部上开设有两个相对设置的钢珠收容孔，所述智能螺丝批还包括定位机构，所述定位机构包括两个定位钢珠与第一定位环，两个所述定位钢珠分别收容于相应的所述钢珠收容孔中，所述第一定位环套设在所述第二连接部的端部，所述第一定位环的内侧壁上设有定位凸缘，所述定位凸缘与两个所述定位钢珠相抵持，以将所述批头夹设于所述两个定位钢珠之间，使所述批头与所述批头主轴相固定。
9.如权利要求8所述的智能螺丝批，其特征在于：所述定位机构还包括第二弹性件与第二定位环，所述第二定位环套设在所述第二连接部的端部，且部分收容于所述第一定位环中，所述第二弹性件的两端分别与所述第二定位环及所述定位凸缘相抵持。
10.如权利要求1所述的智能螺丝批，其特征在于：所述智能螺丝批还包括吸附机构，所述吸附机构包括吸嘴连接座、吸嘴套筒、真空接头、吸嘴及第三弹性件，所述吸嘴连接座套设在所述批头主轴外侧，所述吸嘴套筒套设在所述吸嘴外侧并与所述吸嘴连接座连接，所述吸嘴套设在所述批头外侧，所述真空接头固定在所述吸嘴套筒上，用于外接真空气源，所述第三弹性件的两端分别与所述吸嘴及所述吸嘴连接座相抵持，从而所述吸嘴能够相对于所述批头上下移动。
11.一种智能螺丝批，其包括驱动机构、批头主轴及批头，所述批头主轴连接于所述驱动机构与所述批头之间，所述驱动机构用于驱动所述批头主轴及所述批头旋转，其特征在于：所述驱动机构包括电机及与所述电机连接的电机主轴，所述批头主轴与所述电机主轴止转连接，并能够沿其轴向相对于所述电机主轴移动，所述批头主轴包括相连接的第一连接部与第二连接部，以及套设在所述第一连接部上的检测部，所述第一连接部沿轴向开设有收容孔，所述电机主轴的端部收容于所述收容孔中，所述批头主轴还包括固定在所述收容孔中的第一弹性件，所述第一弹性件的两端分别与所述收容孔的底部及所述电机主轴相抵持，从而所述批头主轴能够沿其轴向移动，所述批头与所述第二连接部相连接，所述智能螺丝批还包括距离感测器，所述距离感测器用于实时检测所述批头主轴相对于所述电机主轴的移动距离。
12.如权利要求11所述的智能螺丝批，其特征在于：所述智能螺丝批还包括电机安装板，以及连接在所述电机安装板上的检测安装板，所述检测安装板朝向所述批头主轴延伸，所述距离感测器设于所述检测安装板上。
13.如权利要求12所述的智能螺丝批，其特征在于：所述检测部呈圆环状，所述检测部朝向所述驱动机构的表面为检测面，所述距离感测器用于检测其与所述检测面之间的距离，从而检测所述批头主轴相对于所述电机主轴的移动距离。
14.如权利要求13所述的智能螺丝批，其特征在于：所述第一连接部的外表面及所述检测面均为反光面，所述智能螺丝批还包括套设在所述批头主轴外侧的主轴外壳，所述电机主轴的外表面及所述主轴外壳的内表面的反光率低于所述第一连接部的外表面及所述检测面的反光率。
15.如权利要求14所述的智能螺丝批，其特征在于：所述第一连接部的外表面及检测面上均涂布有哑光漆，将电机主轴的外表面及主轴外壳的内表面均为通过阳极处理形成的黑色面以降低反光率。
16.一种智能螺丝批的正向力检测方法，所述智能螺丝批包括控制装置、驱动机构、批头主轴、批头以及距离感测器，所述批头主轴连接于所述驱动机构与所述批头之间，所述驱动机构用于驱动所述批头主轴及所述批头旋转，所述距离感测器用于检测所述批头主轴相对于所述驱动机构的移动距离，所述控制装置与所述驱动机构及所述距离感测器电性连接，所述正向力检测方法包括以下步骤：
所述智能螺丝批朝向工件运动，并与螺丝相接触，所述批头受压并带动所述批头主轴朝向所述驱动机构的方向移动；
所述距离感测器检测所述批头主轴相对于所述驱动机构的移动距离；
所述控制装置依据所述批头主轴的移动距离，计算所述批头所受的压力；
所述驱动机构驱动所述批头旋转，以锁附所述螺丝，所述控制装置持续检测所述批头所受的压力，以实时检测所述批头施加给所述螺丝的正向力。
17.如权利要求16所述的正向力检测方法，其特征在于：当所述批头所受的压力骤减时，所述控制装置判断所述批头已与所述螺丝的拧动槽相咬合，从而开始对所述批头的旋转圈数进行计数。
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2018
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