一種電流反饋式數控電動螺絲刀的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種電流反饋式數控電動螺絲刀，包括控制箱和螺絲刀，控制箱和螺絲刀通過控制電纜相連，控制箱箱體內設有控制器和開關電源，螺絲刀筒體內設有電機、電機減速箱和驅動軸，筒體兩端分別設有連接器和批咀。一種電流反饋式數控電動螺絲刀的控制方法，在于啟動后控制器分別對轉角和扭矩進行檢測，并優先根據扭矩選擇進行螺絲咬合、快速擰緊、螺絲鎖緊或待機步驟，同時控制器具有故障檢測功能，在滑牙或浮鎖兩種故障狀態發生時選擇進入待機步驟、保持待機步驟或啟動螺絲刀鎖定功能。本實用新型具有自動控制、數據管理和監控防錯等多種功能，且高效、安全、方便，是一種能滿足不同加工需要的優質數控電動螺絲刀。
【專利說明】—種電流反饋式數控電動螺絲刀
【技術領域】
[0001 ] 本實用新型涉及一種螺絲刀，尤其是一種電流反饋式數控電動螺絲刀。
【背景技術】
[0002]螺絲刀是用于擰螺絲的工具，在人們的生產和生活中得到了普遍應用。中國是制造業大國，隨著汽車、航天、機械等行業的發展，提高螺絲刀的自動化控制水平成為了發展趨勢。在螺絲刀實現自動化控制的同時，對螺絲刀的力矩控制精度及智能要求也在不斷提高，且產品力矩的控制精度越高，就可以更好地應用于對各種精密零部件的裝配當中。
[0003]目前市面上的螺絲刀主要分為三種，第一種是機械式離合器結構，結構復雜，精度較低，維護成本高，第二種是帶扭矩傳感器的結構，精度很高但價格昂貴，第三種采用的是電流式結構，精度高，結構簡單，無耗材，環保，從而得到廣泛應用。現有電動螺絲刀中，申請公布號為CN102794732A的發明提供了一種螺絲刀，其具有包括電動機的驅動裝置，所述電動機藕接至驅動軸以便以預定上緊扭矩驅動用于完成螺絲驅動操作的工具，所述螺絲刀具有用于檢測電機電流的電流傳感器，具有用于控制驅動裝置的控制裝置，控制裝置被設計成當達到制動標準時制動驅動裝置，以及基于預定上緊扭矩計算電機電流的閾值以便確定切換標準并變動至待機狀態，這種電動螺絲刀精度較高，但不具備監控防錯功能，功能單一，不能充分滿足多樣化的加工需要，同時在擰螺絲過程中的速度控制等方面還需改進以更好地提高工作效率。
【發明內容】
[0004]針對現有技術的不足，本實用新型提供一種電流反饋式數控電動螺絲刀，能實現自動控制、數據管理和監控防錯等功能，精度高，使用方便，安全可靠，能適應不同加工需要且提高工作效率。
[0005]本實用新型的技術方案為:一種電流反饋式數控電動螺絲刀，包括控制箱和螺絲刀，所述控制箱和螺絲刀通過可拆卸的控制電纜相連，其特征在于:所述控制箱包括箱體，所述箱體上設有電源開關、外接電源接口、電纜接口和顯示屏，箱體內設有控制器和開關電源，控制器包括微處理器、存儲器、電機驅動模塊和顯示模塊，所述微處理器分別與存儲器、電機驅動模塊和顯示模塊電路連接，電機驅動模塊與電纜接口電路連接，顯示模塊與顯示屏電路連接，開關電源分別與電源開關和外接電源接口電路連接，所述螺絲刀包括筒體，筒體內設有相連的電機、電機減速箱和驅動軸，筒體兩端分別設有連接器和批咀，批咀與驅動軸相連。
[0006]所述開關電源內設有濾波模塊。
[0007]所述電機內具有至少一個檢測轉子位置的位置傳感器。
[0008]優選地，所述位置傳感器為霍爾傳感器。
[0009]所述電機為無碳刷電機。
[0010]所述箱體上設有與控制器電路連接的信號輸出接口、PC通信接口和USB數據接□。
[0011]所述筒體外側設有通過軸向導軌和彈簧來調節每個螺絲的軸向壓力機構。
[0012]所述控制器與信號燈線路連接，信號燈位于箱體外，用于在滑牙或浮鎖等故障狀態發出相應的預警信號。
[0013]一種電流反饋式數控電動螺絲刀的控制方法，用于通過控制器驅動批咀完成螺絲驅動操作，其特征在于:根據加工需要設定扭矩和轉角的目標值、上限值和下限值，啟動后控制器分別對轉角和扭矩進行檢測，并優先根據扭矩選擇進行如下步驟:
[0014]-螺絲咬合步驟，手動控制或通過設置有啟動時間的控制器使批咀下壓對準螺絲釘頭，啟動后控制器通過電機電流信號檢測出扭矩，位置傳感器檢測電機旋轉位置并向控制器給出轉角電流信號，通過控制器將電流饋送至電機使其達到并保持低速狀態(如保持100-300)，直至控制器檢測到預定轉角一；
[0015]-快速擰緊步驟，控制器進行電流饋送并使電機由低速轉向高速，直至控制器檢測到預定轉角二，再使電機保持高速轉動，直至控制器檢測到預定轉角三，然后控制器進行電流饋送并使電機由高速轉向低速，直至控制器檢測到預定轉角四；
[0016]-螺絲鎖緊步驟，控制器進行電流饋送并使電機保持低速狀態，直至控制器檢測到目標扭矩以及目標轉角，此時將發出擰緊信號；
[0017]-待機步驟，手動控制或通過控制器使批咀脫離螺絲釘頭，控制器將仍保持特定程度的電流饋送或停止電流饋送；
[0018]所述預定轉角一、二、三、四的數值均與目標轉角的數值成一定比例；
[0019]所述控制器具有數據記錄和查詢等功能，用于記錄和查詢時間、轉角、扭矩和速度等各項參數；
[0020]當機器故障、螺絲孔不良、螺絲不良及工件特定材質等因素會增加故障率:對木質工件、塑料工件、金屬薄板進行加工，或者螺紋孔松時，易導致螺絲滑動或空轉而形成滑牙狀態，當螺紋孔緊或螺絲不良時，則易導致未鎖到底或擰緊后外觀不良而形成浮鎖狀態；
[0021]所述控制器具有故障檢測功能，用于檢測滑牙或浮鎖兩種故障狀態，滑牙狀態是指到達目標轉角時，控制器仍未檢測到目標扭矩從而無擰緊信號(如由螺絲牙距不良導致)，浮鎖狀態是指到達目標扭矩并產生擰緊信號時，控制器仍未檢測到目標轉角(如由工件螺絲孔緊導致阻力加大)，控制器可進一步具有浮鎖傳感功能；
[0022]在進行螺絲鎖緊步驟或待機步驟均可能檢測到滑牙狀態，而上述四個步驟均可能檢測到浮鎖狀態，選擇進入待機步驟、保持待機步驟或啟動螺絲刀鎖定功能，并可輸出相應的預警信號，解除螺絲刀鎖定狀態則需用戶在顯示屏上輸入密碼。
[0023]本實用新型的有益效果為:
[0024]1、具有良好的人機操作界面，實現了高度的自動化控制，能很好地應用于汽車零部件、航天組件或精密機械的裝配領域，通過顯示屏可預先設定扭矩、時間、速度、轉角、旋轉方向等參數，支持6種以上裝配需求的任務模式，實現了擰緊過程中的速度控制，較現有技術顯著提高了工作效率。
[0025]2、具備可編程功能，能根據不同的加工需要設定相應的程序，程序存儲功能由存儲器實現，同時具備數據記錄、查詢和導出功能，可即時顯示扭矩、轉角等相關數據，通過對擰緊過程數據的分析，能進一步優化各項參數以取得最好的加工效果。[0026]3、具有監控防錯功能，能準確的檢測并記錄滑牙或浮鎖兩種故障狀態，并具有螺絲刀鎖定功能，更為安全可靠，還可外接信號燈，并實現聲音、色彩、文字等多種預警模式。
[0027]4、配置有無碳刷電機和霍爾傳感器，精度高，免維護，使用方便，設置有軸向壓力機構等柔性化設計，提升安全性，還具備外部啟動、擰緊循環完成、螺絲刀故障等信號輸入輸出功能以及顯示屏上的密碼鎖定等功能，功能多樣，充分適應不同加工需要。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0028]圖1為本實用新型所述的控制箱的結構示意圖；
[0029]圖2為本實用新型所述的螺絲刀的結構示意圖；
[0030]圖3表示了本實用新型中不同步驟中的扭矩、速度和轉角之間的關系；
[0031]圖4表示了滑牙狀態下扭矩和轉角之間的關系；
[0032]圖5表示了浮鎖狀態下扭矩和轉角之間的關系。
[0033]圖中，1-箱體，2-開關電源，3-控制器，4-顯示屏，5-筒體，6-電機，7-電機減速箱，8-驅動軸，9-批咀，10-連接器。
【具體實施方式】
[0034]下面結合附圖對本實用新型的【具體實施方式】作進一步說明:
[0035]一種電流反饋式數控電動螺絲刀，包括控制箱和螺絲刀，控制箱和螺絲刀通過可拆卸的控制電纜相連，如圖1所示，控制箱包括箱體1，箱體I上設有電源開關、外接電源接口、電纜接口和顯示屏4，箱體I內設有控制器3和開關電源2，開關電源2內置濾波模塊；
[0036]控制器3包括微處理器、存儲器、電機驅動模塊和顯示模塊，微處理器分別與存儲器、電機驅動模塊和顯示模塊電路連接，電機驅動模塊與電纜接口電路連接，顯示模塊與顯示屏4電路連接，開關電源2分別與電源開關和外接電源接口電路連接；
[0037]控制器3還分別與箱體I上設有的信號輸出接口、PC通信接口和USB數據接口電路連接，以實現數據管理功能，控制器3與箱體I外的信號燈線路連接，用于實現故障狀態下的預警功能；
[0038]如圖2所示，螺絲刀則包括筒體5，筒體5內設有相連的電機6、電機減速箱7和驅動軸8,電機6為無碳刷電機6,且在電機6內設有3個檢測轉子位置的霍爾傳感器,筒體5兩端分別設有連接器10和批咀9，批咀9與驅動軸8相連。
[0039]具體實施時，本實用新型的控制方法，在于通過控制器3驅動批咀9完成螺絲驅動操作，先根據加工需要設定扭矩和轉角的目標值、上限值和下限值，啟動后控制器3分別對轉角和扭矩進行檢測，并優先根據扭矩選擇進行螺絲咬合、快速擰緊、螺絲鎖緊或待機步驟:
[0040]如圖3所示，螺絲咬合步驟中，控制器3將電流饋送至電機6使其達到并保持低速狀態，直至控制器3檢測到預定轉角一，快速擰緊步驟中，控制器3進行電流饋送并使電機6由低速轉向高速，直至控制器3檢測到預定轉角二，再使電機6保持高速轉動，直至控制器3檢測到預定轉角三，然后控制器3進行電流饋送并使電機6由高速轉向低速，直至控制器3檢測到預定轉角四，螺絲鎖緊步驟中，控制進行電流饋送并使電機6保持低速狀態，直至控制器3檢測到目標扭矩以及目標轉角，此時將發出擰緊信號并進入待機步驟。[0041]具體實施時，當機器故障、螺紋孔不良、螺絲不良及工件特定材質等因素會增加故障率并導致滑牙或浮鎖兩種故障狀態:
[0042]如圖4所示，滑牙狀態是指控制器在到達目標轉角時仍未檢測到目標扭矩從而無擰緊信號，相對于標準曲線，不同的扭矩曲線對應于不同的滑牙狀態，如由工件厚度不夠可形成滑牙狀態(I)(未達到扭矩目標值)，或由螺絲牙距不良可形成滑牙狀態(2)(未達到扭矩目標值)，或由工件螺絲孔松可形成滑牙狀態(3)(未達到扭矩下限值)；
[0043]如圖5所示，浮鎖狀態是指到達目標扭矩并產生擰緊信號時，控制器3仍未檢測到目標轉角，相對于標準曲線，不同的扭矩曲線對應于不同的浮鎖狀態，如由工件螺絲孔緊可形成浮鎖狀態(4)(未達到轉角目標值)。
[0044]當控制器3檢測到故障時會選擇進入待機步驟、保持待機步驟或啟動螺絲刀鎖定功能，并輸出相應的預警信號，解除螺絲刀鎖定狀態則需用戶在顯示屏4上輸入密碼。
[0045]因此，本實用新型具有自動控制、數據管理和監控防錯等多種功能，且高效、安全、方便，是一種能滿足不同加工需要的優質數控電動螺絲刀。
【權利要求】
1.一種電流反饋式數控電動螺絲刀，包括控制箱和螺絲刀，所述控制箱和螺絲刀通過可拆卸的控制電纜相連，其特征在于:所述控制箱包括箱體，所述箱體上設有電源開關、夕卜接電源接口、電纜接口和顯示屏，箱體內設有控制器和開關電源，控制器包括微處理器、存儲器、電機驅動模塊和顯示模塊，所述微處理器分別與存儲器、電機驅動模塊和顯示模塊電路連接，電機驅動模塊與電纜接口電路連接，顯示模塊與顯示屏電路連接，開關電源分別與電源開關和外接電源接口電路連接，所述螺絲刀包括筒體，筒體內設有相連的電機、電機減速箱和驅動軸，筒體兩端分別設有連接器和批咀，批咀與驅動軸相連。
2.根據權利要求1所述的電流反饋式數控電動螺絲刀，其特征在于:所述開關電源內設有濾波模塊。
3.根據權利要求1所述的電流反饋式數控電動螺絲刀，其特征在于:所述電機內具有至少一個檢測轉子位置的位置傳感器。
4.根據權利要求3所述的電流反饋式數控電動螺絲刀，其特征在于:所述位置傳感器為霍爾傳感器。
5.根據權利要求1所述的電流反饋式數控電動螺絲刀，其特征在于:所述電機為無碳刷電機。
6.根據權利要求1所述的電流反饋式數控電動螺絲刀，其特征在于:所述箱體上設有與控制器電路連接的信號輸出接口、PC通信接口和USB數據接口。
7.根據權利要求1所述的電流反饋式數控電動螺絲刀，其特征在于:所述筒體外側設有軸向壓力機構。
8.根據權利要求1所述的電流反饋式數控電動螺絲刀，其特征在于:所述控制器與信號燈線路連接。
【文檔編號】B25B21/02GK203542479SQ201320538909
【公開日】2014年4月16日 申請日期:2013年9月2日 優先權日:2013年9月2日
【發明者】肖本初, 肖瀟 申請人:東莞市聚川裝配自動化技術有限公司