浮高控制技术——机载式智能螺丝刀

当使用机载式智能螺丝刀时，因螺丝刀搭载在机械手等设 备上使用，所有操作都通过控制平台的软件进行预先设置 和控制，稳定性及一致性高，可减少人为操作因素对拧紧 效果的影响。 

1.常用方法 

目前机载式螺丝刀的螺钉浮高检测最常见的是采用传感器 的方法或是在设备的控制系统利用软件程序来解决，但各 有优缺点。 采用加装传感器来检测螺丝浮高，需要所有的螺丝在同一 个平面上，否则一个传感器不能兼顾所有螺钉，即使在同 一个平面内，如果要更换其它产品时也要重新调整传感器 的位置，比较麻烦，而且精度不高。 利用软件测量浮高的方法实际相当于在机器中不加装弹簧 对进行Z轴的缓冲，可以利于Z轴精准运动来测量，但是有 一个风险是当产品在高度方向有异常时会打坏产品，而且 从机器的原理上来说也是不合理的。

2.问题分析 从图中可以看出，螺钉浮高时产生的浮高高度H=X’，所以 如果能准确测量这个弹簧压缩量的变化就可以确认这个螺钉 是否浮高。

自动螺钉机设计原理图

L1：电机Z轴运动距离 

L2：螺钉在Z轴方向运动距离

X0：螺钉机不工作时Z轴弹簧长度 

X1：螺钉机正常拧螺钉时Z轴弹簧长度 

X1’：浮高时螺钉机Z轴弹簧长度 

X’：弹簧压缩量的变化值，即X1-X1'

H：螺钉浮高高度 

W：工作面螺钉落座表面

3.解决方案 

从图中可以看出，螺钉浮高时产生的浮高高度H=X’，所以 如果能准确测量这个弹簧压缩量的变化就可以确认这个螺钉 是否浮高。 现在我们来研究一下 如何测量X’，弹簧既然能压缩，就会有 一个固定端，有一个移动端，只要在这两端之间装一个光栅 尺，就像数字式的卡尺一样能记录下来弹簧的压缩量X’。那 么第1颗对应压缩量是X’1,第2颗对应的压缩量是X’2，第n颗 对应的压缩量是X' n,我们把这个测量的数据与软件系统中存 储的标准数据(X' N)进行比较就可以得出第n颗螺钉是否浮 高,如果数据X' n>X' N则为第n颗螺钉浮高，X’n<=X’N则为 正常。那么，存储的标准数据(X’N)是如何确定的呢?从前面 的分析可以看出X' N其实就是螺钉不浮高时X’n值，这个我 们可以通过测量一组数据来求平均值来确定。当然也可以采 其它的变通方式来处理，如把所有螺钉浮高测量值定为一个 确定的数值A。通过Z轴的精准运动，让每个螺钉正常拧入 时光栅尺的读数都为A，如在拧螺钉时测量到光栅尺的数据 不是A就可能是浮高。

4.结果

如果能像我们这种方案去设计螺钉机外挂设备，增加螺钉浮 高检测功能，将可以大大提高螺丝浮高检测准确度。现在手 机或是平板打螺丝，螺丝刀打完成还要操作员工对每个螺丝 进行目检，这样又浪费时间，也可以会漏检，而且还不能 100%的成功检测。如果使用了这种设备，有螺丝浮高机器 就可以报出来，如果使用了这种带有浮高检测功能的外挂设 备，再加上一把智能螺丝刀，就可能实现螺丝机自动返修因 打螺丝而造成的不良品。