CN112548546A - 一种锁螺丝方法及锁螺丝装置 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种锁螺丝方法及锁螺丝装置。该锁螺丝方法包括：在批头与螺丝接触时，控制电机输出第一力矩，以控制批头沿第一方向旋转，使螺丝预锁紧；判断批头的第一转速是否小于或等于第一预设转速，第一转速为在预锁紧螺丝时批头的转速；若批头的第一转速小于或等于第一预设转速，则控制电机输出第二力矩，以控制批头沿第一方向旋转，使螺丝锁紧，其中，第一力矩小于第二力矩。通过这种方式，能够改善惯性过大造成最终锁紧力矩不可控的问题，因此能够有效改善螺丝被打断、螺帽上的梅花槽滑牙、螺孔滑丝等问题。

Description

一种锁螺丝方法及锁螺丝装置

技术领域

本申请涉及机械自动化技术领域，尤其是涉及一种锁螺丝方法及锁螺丝装置。

背景技术

在目前的自动锁螺丝技术中，通常直接将批头固定在主轴位置作为螺丝的锁紧机构，并采用伺服驱动器控制电机带动批头打螺丝，但由于电机转速快、转子惯性大，打螺丝时，会出现螺丝被打断、螺帽上的梅花槽滑牙、螺孔滑丝、螺丝力矩过大等问题，故障率较高。

发明内容

本申请提出了一种锁螺丝方法及锁螺丝装置，以解决上述问题。

为解决上述技术问题，本申请采用的一个技术方案是：提供一种锁螺丝方法。该锁螺丝方法用于批头在电机的控制下对螺丝进行锁紧，该锁螺丝方法包括：在批头与螺丝接触时，控制电机输出第一力矩，以控制批头沿第一方向旋转，使螺丝预锁紧；判断批头的第一转速是否小于或等于第一预设转速，第一转速为在预锁紧螺丝时批头的转速；若批头的第一转速小于或等于第一预设转速，则控制电机输出第二力矩，以控制批头沿第一方向旋转，使螺丝锁紧，其中，第一力矩小于第二力矩。

为解决上述技术问题，本申请采用的另一个技术方案是：提供一种锁螺丝装置。该锁螺丝装置包括数控设备、电机及批头，其中，数控设备在检测到批头与螺丝接触时，控制电机输出第一力矩，电机以第一力矩控制批头沿第一方向旋转，使螺丝预锁紧；数控设备判断批头的转速是否小于或等于第一预设转速，第一转速为在预锁紧螺丝时批头的转速；若是，则控制电机输出第二力矩，电机以第二力矩控制批头沿第一方向旋转，使螺丝锁紧，其中，第一力矩小于第二力矩。

本申请的有益效果是：区别于现有技术的情况，本申请实施例锁螺丝方法用于批头在电机的控制下对螺丝进行锁紧，该锁螺丝方法包括：在批头与螺丝接触时，控制电机输出第一力矩，以控制批头沿第一方向旋转，使螺丝预锁紧；判断批头的第一转速是否小于或等于第一预设转速，第一转速为在预锁紧螺丝时批头的转速；若批头的第一转速小于或等于第一预设转速，则控制电机输出第二力矩，以控制批头沿第一方向旋转，使螺丝锁紧，其中，第一力矩小于第二力矩。通过这种方式，本申请实施例采用较小的第一力矩对螺丝进行预锁紧后，采用较大的第二力矩对螺丝进行锁紧，不仅能够保证螺丝锁紧，且由于螺丝锁紧过程的初始速度较低、行程短，螺丝锁紧过程中的最高速度不会很高，因此惯性对螺丝的最终锁紧力矩的大小影响很小，实际锁紧力矩与第二力矩之间的偏差很小，能够改善惯性过大造成最终锁紧力矩不可控的问题，因此能够有效改善螺丝被打断、螺帽上的梅花槽滑牙、螺孔滑丝等问题。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本申请锁螺丝装置一实施例的结构示意图；

图2是本申请锁螺丝方法一实施例的流程示意图；

图3是本申请锁螺丝方法一实施例的部分流程示意图；

图4是本申请锁螺丝方法一实施例的流程示意图；

图5是本申请锁螺丝装置一实施例的结构示意图；

图6是本申请锁螺丝装置一实施例的结构示意图；

图7是本申请锁螺丝装置一实施例的结构示意图；

图8是本申请锁螺丝装置一实施例的结构示意图；

图9是本申请锁螺丝装置一实施例的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，均属于本申请保护的范围。

本申请首先提出一种锁螺丝装置，如图1所示，本实施例的锁螺丝装置10包括数控设备110、电机120及批头130，其中，电机120在数控设备110的控制下输出力矩，电机120以该力矩控制批头130转动，以将位于批头130端部的螺丝20旋入螺孔中。

本申请进一步提出一种锁螺丝方法，可用于上述锁螺丝装置10，以实现批头130在电机120的控制下对螺丝20进行锁紧。如图2所示，本实施例的锁螺丝方法包括以下步骤：

步骤S201：在批头130与螺丝20接触时，控制电机120输出第一力矩，以控制批头130沿第一方向旋转，使螺丝20预锁紧。

数控设备110在检测批头130与螺丝20接触时，控制电机120输出第一力矩，以控制批头130沿第一方向旋转。本实施例的第一方向为顺时针方向，一般情况下，根据螺丝20的螺纹和螺孔中螺纹的设置，顺时针方向为螺丝20的锁紧方向。在其他实施例中，可以不限定第一方向为顺时针方向，只要保证第一方向与螺丝的锁紧方向一致即可。

例如，要求以1.5Nm锁紧力矩对螺丝20进行锁紧时，可以将第一力矩设置为0.9Nm。

具体地，本实施例可以通过如图3所示的方法判断批头130与螺丝20是否接触。本实施例的方法包括步骤S301至步骤S303。

步骤S301：控制电机120输出第三力矩，以控制批头130沿第一方向旋转。

其中，第三力矩小于第一力矩。在批头130与螺丝20接触之前，数控设备110控制电机120输出较小的第三力矩，电机120以第三力矩控制批头130沿第一方向旋转。

步骤S302：判断批头130的第二转速是否小于或等于第二预设转速，第二转速为批头130在第三力矩控制下，沿第一方向旋转时的转速。

在锁螺丝的过程中，批头130的转速与电机120的转速相同，因此数控设备110可以通过检测电机120的转速来获取批头130的转速。

数控设备110获取批头130在第三力矩的驱动下的第二转速，并判断第二转速是否小于或等于第二预设转速。

其中，第二预设转速可以为零，即批头130停止转动，或者第二预设转速可以是一个比较小的转速，该转速不会导致螺丝20滑牙，例如5rpm或10rpm等。

步骤S303：若批头130的第二转速小于或等于第二预设转速，则判断批头130与螺丝20接触。

若批头130停止转动或者转速很小，则认为批头130已与螺丝20接触。

进一步地，若批头130在第二预设时间内未停止转动或者转速未下降到目标转速以下，则认为螺丝20已滑牙，数控设备110报错，以提示工作人员停止或者调整螺丝20的锁紧工作。

若批头130在第二预设时间内停止转动或者转速下降到目标转速以下，则数控设备110控制电机120输出第一力矩，以控制批头130沿第一方向旋转，使螺丝20预锁紧。

步骤S202：判断批头130的第一转速是否小于或等于第一预设转速，第一转速为在预锁紧螺丝20时批头130的转速。

数控设备110获取电机120在第一力矩控制下的第一转速，并判断第一转速是否小于或等于第一预设转速。

其中，第一预设转速为零，即批头130停止转动，或者第一预设转速可以是一个比较小的转速，该转速不会导致螺丝20滑牙，例如30rpm或35rpm等。

步骤S203：若批头130的第一转速小于或等于第一预设转速，则控制电机120输出第二力矩，以控制批头130沿第一方向旋转，使螺丝20锁紧，其中，第一力矩小于第二力矩。

其中，批头130以第二力矩沿第一方向的旋转行程范围为30°-60°。

若批头130的第一转速小于或等于第一预设转速，则认为螺丝20已经打入了螺孔的底部，此时可以采用第二力矩对螺丝20进行锁紧。

进一步地，若批头130在第一预设时间内未停止转动或者第一转速未降到目标转速以下，则认为螺丝20已滑牙，数控设备110报错，以提示工作人员停止或者调整螺丝20的锁紧工作。

若批头130在第一预设时间内停止转动或者第一转速降到目标转速以下，则数控设备110控制电机120输出第二力矩，以控制批头130沿第一方向旋转，使螺丝20进行锁紧。

该第一预设时间可以是0.2秒、0.3秒或者0.4秒等。

螺丝20的预锁紧过程，即第一力矩控制过程是一个先加速后减速的过程，减速时，批头130由较高转速在短时间内减速至较低转速，由于惯性，此时螺丝20的锁紧力矩大于第一力矩，此时实际锁紧力矩和第一力矩的偏差一般可达15～35％，且具有不可控性。

为此，本实施例在采用较小的第一力矩对螺丝20进行预锁紧后，采用较大的第二力矩对螺丝20进行锁紧，不仅能够保证螺丝20锁紧，且由于螺丝20锁紧过程的初始速度较低(例如30rpm)、行程短(批头130大约正转30°-60°)，螺丝20锁紧过程中的最高速度不会很高(一般不超过100rpm)，因此惯性对螺丝20的最终锁紧力矩的大小影响很小，实际锁紧力矩与第二力矩之间的偏差很小，能够改善惯性过大造成最终锁紧力矩不可控的问题，因此能够有效改善螺丝20被打断、螺帽上的梅花槽滑牙、螺孔滑丝等问题。

例如，要求以1.4-1.6Nm锁紧力矩对螺丝20进行锁紧时，可以将第二力矩设置为1.5Nm。

本申请进一步提出另一实施例的锁螺丝方法，如图4所示，本实施例的锁螺丝方法包括以下步骤：

步骤S401：控制电机120输出第三力矩，以控制批头130沿第一方向旋转。

开始对螺丝20进行锁紧时，数控设备110输出较小的第三力矩，以控制批头130沿第一方向旋转。在旋转的过程中，批头130逐渐靠近螺丝20，并与螺丝20接触。

例如，要求以1.4-1.6Nm锁紧力矩对螺丝20进行锁紧时，可以将第三力矩设置为0.08-0.1Nm。

步骤S402：判断批头130的第二转速是否小于或等于第二预设转速，第二转速为批头130在第三力矩控制下，沿第一方向旋转时的转速。

步骤S403：若批头130的第二转速小于或等于第二预设转速，则判断批头130与螺丝20接触。

判断批头130与螺丝20是否接触的方法与图3实施例的方法类似。

步骤S404：在批头130与螺丝20接触时，控制电机120沿第一方向和第二方向交替输出第四力矩，以使批头130以第四力矩沿第一方向和第二方向交替旋转，其中，第一方向与第二方向相反。

本实施例的第四力矩可以与第三力矩相等。

数控设备110控制电机120沿相反方向交替输出第四力矩，以控制批头130以第四力矩沿第一方向和第二方向交替旋转，通过这种方式，能够使批头130的端部完全进入螺丝20端部的凹槽(如梅花槽)内，能够减少滑牙的几率。

其中，第一方向与第二方向的交替频率可以为15-25次/秒，如15次/秒、20次/秒、25次/秒等，批头130沿第一方向的旋转行程与沿第二方向的旋转行程相等，旋转行程可以为20°-40°，如20°、30°、40°等。

例如，电机120以第四力矩沿第一方向和第二方向交替旋转0.3秒；上述时间、角度及频率可以根据实际情况进行调整。

步骤S405：控制电机120输出第一力矩，以控制批头130沿第一方向旋转，使螺丝20预锁紧。

在批头130的端部完全进入螺丝20端部的凹槽内时，数控设备110控制电机120驱动批头130对螺丝20进行预锁紧。

步骤S406：判断批头130的第一转速是否小于或等于第一预设转速，第一转速为在预锁紧螺丝20时批头130的转速。

步骤S407：若批头130的第一转速小于或等于第一预设转速，则控制电机120输出第二力矩，以控制批头130沿第一方向旋转，使螺丝20锁紧，其中，第一力矩小于第二力矩。

在螺丝20完成预锁紧后，数控设备110控制电机120驱动批头130对螺丝20进行锁紧。

关于螺丝20的预锁紧及锁紧过程、方法与上述实施例类似，这里不赘述。

步骤S408：判断批头130的第三转速是否等于第三预设转速，第三转速为批头130在第二力矩控制下锁紧螺丝20时的转速。

其中，第三预设转速为零，即批头130停止转动。

步骤S409：若批头130的第三转速等于第三预设转速，则控制电机120停止旋转，以控制批头130停止旋转。

当然，在其它实施例中，第三转速可以为较小的转速，例如，2rpm等。在批头的第三转速小于该转速时，停止数控设备110对电机的驱动，以通过批头130的惯性锁紧螺丝20。

本申请进一步提出一种锁螺丝装置，如图1所示，锁螺丝装置10包括数控设备110、电机120及批头130，其中，电机120在数控设备110的控制下输出力矩，电机120以该力矩控制批头130转动，以将位于批头130端部的螺丝20旋入螺孔中。

其中，数控设备110可以包括数控***(图未示)和伺服驱动器(图未示)，数控***连接伺服驱动器，伺服驱动器连接电机120，批头130和电机120通过连轴器(图未示)连接。批头130通常由气缸(图未示)带动，可以上下移动，并且由气缸提供下压力；伺服驱动器和数控***配置相应参数使其处于力矩模式下，数控***输出的模拟量可以控制电机120以相应力矩旋转，且数控***可以监测电机120的转速。

进一步地，锁螺丝装置10还包括螺丝传送机构(图未示)，螺丝传送机构能够沿XYZ三轴移动；螺丝传送机构沿XYZ三轴移动，以将螺丝20传送至螺孔，伺服驱动器控制下压气缸带动批头130将螺丝20顶入螺孔中，并旋转将螺丝20旋入螺孔中。

其中，螺丝20可以是自攻螺丝或者非自攻螺丝。

具体地，数控设备110控制电机120输出第三力矩，以控制批头130沿第一方向旋转(如图5所示)；数控设备110判断批头130的第二转速是否小于或等于第二预设转速，若批头130的第二转速小于或等于第二预设转速，则判断批头130与螺丝20接触(如图6所示)；在批头130与螺丝20接触时，控制电机120沿第一方向和第二方向交替输出第四力矩，以使批头130以第四力矩沿第一方向和第二方向交替旋转，其中，第一方向与第二方向相反，以使批头130的端部完全进入螺丝20端部的凹槽内(如图7所示)；数控设备110控制电机120输出第一力矩，以控制批头130沿第一方向旋转，使螺丝20预锁紧(如图8所示)；数控设备110判断批头130的第一转速是否小于或等于第一预设转速，若批头130的第一转速小于或等于第一预设转速，则控制电机120输出第二力矩，以控制批头130沿第一方向旋转，使螺丝20锁紧(如图9所示)，其中，第一力矩小于第二力矩；数控设备110判断批头130的第三转速是否等于第三预设转速，若批头130的第三转速等于第三预设转速，则控制电机120停止旋转，以控制批头130停止旋转，完成螺丝20锁紧。

其中，若批头130在第一预设时间内未停止转动或者第一转速未降到目标转速以下，则认为螺丝20已滑牙，数控设备110报错，以提示工作人员停止或者调整螺丝20的锁紧工作。

其中，批头130以第二力矩沿第一方向的旋转行程范围为30°-60°。

其中，其中，第一方向与第二方向的交替频率可以为15-25次/秒，如15次/秒、20次/秒、25次/秒等，批头130沿第一方向的旋转行程与沿第二方向的旋转行程相等，旋转行程可以为20°-40°，如20°、30°、40°等。

锁螺丝装置10还用于实现上述锁螺丝方法，这里不赘述。

区别于现有技术的情况，本申请的实施例锁螺丝方法用于批头在电机的控制下对螺丝进行锁紧，该锁螺丝方法包括：在批头与螺丝接触时，控制电机输出第一力矩，以控制批头沿第一方向旋转，使螺丝预锁紧；判断批头的第一转速是否小于或等于第一预设转速，第一转速为在预锁紧螺丝时批头的转速；若批头的第一转速小于或等于第一预设转速，则控制电机输出第二力矩，以控制批头沿第一方向旋转，使螺丝锁紧，其中，第一力矩小于第二力矩。通过这种方式，本申请实施例采用较小的第一力矩对螺丝进行预锁紧后，采用较大的第二力矩对螺丝进行锁紧，不仅能够保证螺丝锁紧，且由于螺丝锁紧过程的初始速度较低、行程短，螺丝锁紧过程中的最高速度不会很高，因此惯性对螺丝的最终锁紧力矩的大小影响很小，实际锁紧力矩与第二力矩之间的偏差很小，能够改善惯性过大造成最终锁紧力矩不可控的问题，因此能够有效改善螺丝被打断、螺帽上的梅花槽滑牙、螺孔滑丝等问题。

以上所述仅为本申请的实施方式，并非因此限制本申请的专利范围，凡是利用本申请说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本申请的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种锁螺丝方法，其特征在于，用于批头在电机的控制下对螺丝进行锁紧，所述锁螺丝方法包括：

在所述批头与所述螺丝接触时，控制所述电机输出第一力矩，以控制所述批头沿第一方向旋转，使所述螺丝预锁紧；

判断所述批头的第一转速是否小于或等于第一预设转速，所述第一转速为在预锁紧螺丝时所述批头的转速；

若所述批头的第一转速小于或等于所述第一预设转速，则控制所述电机输出第二力矩，以控制所述批头沿所述第一方向旋转，使所述螺丝锁紧，其中，所述第一力矩小于所述第二力矩。

2.根据权利要求1所述的锁螺丝方法，其特征在于，所述锁螺丝方法进一步包括：

控制所述电机输出第三力矩，以控制所述批头沿所述第一方向旋转；

判断所述批头的第二转速是否小于或等于第二预设转速，所述第二转速为所述批头在所述第三力矩控制下，沿所述第一方向旋转时的转速；

若所述批头的第二转速小于或等于所述第二预设转速，则判断所述批头与所述螺丝接触。

3.根据权利要求1所述的锁螺丝方法，其特征在于，在所述控制所述电机输出第一力矩，以控制所述批头沿第一方向转动的步骤之前，所述锁螺丝方法进一步包括：

在所述批头与所述螺丝接触时，控制所述电机沿所述第一方向和第二方向交替输出第四力矩，以使所述批头以所述第四力矩沿所述第一方向和所述第二方向交替旋转，其中，所述第一方向与所述第二方向相反。

4.根据权利要求3所述的锁螺丝方法，其特征在于，所述第一方向与所述第二方向的交替频率为20次/秒，所述批头沿所述第一方向的旋转行程与沿所述第二方向的旋转行程相等，所述旋转行程为30°。

5.根据权利要求1所述的锁螺丝方法，其特征在于，在所述控制所述电机输出第二力矩，以控制所述批头沿所述第一方向旋转的步骤之前，所述锁螺丝方法进一步包括：

判断在第一预设时间后，所述第一转速是否小于或者等于所述第一预设转速；

若在所述第一预设时间后，所述第一转速小于或者等于所述第一预设转速，则执行所述控制所述电机输出第二力矩，以控制所述批头沿所述第一方向旋转的步骤；

若在所述第一预设时间后，所述第一转速大于所述第一预设转速，则报错。

6.根据权利要求1所述的锁螺丝方法，其特征在于，在所述控制所述电机输出第二力矩，以控制所述批头沿所述第一方向旋转，使所述螺丝锁紧的步骤之后，所述锁螺丝方法进一步包括：

判断所述批头的第三转速是否等于第三预设转速，所述第三转速为所述批头在所述第二力矩控制下锁紧螺丝时的转速；

若所述第三转速等于所述第三预设转速，则控制所述电机停止旋转，以控制所述批头停止旋转。

7.根据权利要求1所述的锁螺丝方法，其特征在于，所述批头以所述第二力矩沿所述第一方向的旋转行程范围为30°-60°。

8.一种锁螺丝装置，其特征在于，所述锁螺丝装置包括数控设备、电机及批头，其中，所述数控设备在检测到所述批头与螺丝接触时，控制所述电机输出第一力矩，所述电机以所述第一力矩控制所述批头沿第一方向旋转，使所述螺丝预锁紧；

所述数控设备判断所述批头的转速是否小于或等于第一预设转速，所述第一转速为在预锁紧螺丝时所述批头的转速；若是，则控制所述电机输出第二力矩，所述电机以所述第二力矩控制所述批头沿所述第一方向旋转，使所述螺丝锁紧，其中，所述第一力矩小于所述第二力矩。

9.根据权利要求8所述的锁螺丝装置，其特征在于，所述数控设备进一步控制所述电机输出第三力矩，所述电机以所述第三力矩控制所述批头沿所述第一方向旋转；

所述数控设备进一步判断所述批头的转速是否小于或等于第二预设转速，所述第二转速为所述批头在所述第三力矩控制下，沿所述第一方向旋转时的转速；若所述批头的第二转速小于或等于所述第二预设转速，则所述数控设备判断所述批头与所述螺丝接触；

在所述批头与所述螺丝接触时，所述数控设备进一步控制所述电机沿所述第一方向和第二方向交替输出第四力矩，以使所述批头以所述第四力矩沿所述第一方向和所述第二方向交替旋转，其中，所述第一方向与所述第二方向相反。

10.根据权利要求8所述的锁螺丝装置，其特征在于，所述数控设备进一步判断所述批头的转速是否等于第三预设转速，所述第三转速为所述批头在所述第二力矩控制下锁紧螺丝时的转速；

若所述第三转速等于所述第三预设转速，则控制所述电机停止旋转，以控制所述批头停止旋转。

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