浮高控制技術——機載式智能螺絲刀

當使用機載式智能螺絲刀時，因螺絲刀搭載在機械手等設 備上使用，所有操作都通過控制平臺的軟件進行預先設置 和控制，穩定性及一致性高，可減少人為操作因素對擰緊 效果的影響。 

1.常用方法 

目前機載式螺絲刀的螺釘浮高檢測最常見的是采用傳感器 的方法或是在設備的控制系統利用軟件程序來解決，但各 有優缺點。 采用加裝傳感器來檢測螺絲浮高，需要所有的螺絲在同一 個平面上，否則一個傳感器不能兼顧所有螺釘，即使在同 一個平面內，如果要更換其它產品時也要重新調整傳感器 的位置，比較麻煩，而且精度不高。 利用軟件測量浮高的方法實際相當于在機器中不加裝彈簧 對進行Z軸的緩沖，可以利于Z軸精準運動來測量，但是有 一個風險是當產品在高度方向有異常時會打壞產品，而且 從機器的原理上來說也是不合理的。

2.問題分析 從圖中可以看出，螺釘浮高時產生的浮高高度H=X’，所以 如果能準確測量這個彈簧壓縮量的變化就可以確認這個螺釘 是否浮高。

自動螺釘機設計原理圖

L1：電機Z軸運動距離 

L2：螺釘在Z軸方向運動距離

X0：螺釘機不工作時Z軸彈簧長度 

X1：螺釘機正常擰螺釘時Z軸彈簧長度 

X1’：浮高時螺釘機Z軸彈簧長度 

X’：彈簧壓縮量的變化值，即X1-X1'

H：螺釘浮高高度 

W：工作面螺釘落座表面

3.解決方案 

從圖中可以看出，螺釘浮高時產生的浮高高度H=X’，所以 如果能準確測量這個彈簧壓縮量的變化就可以確認這個螺釘 是否浮高。 現在我們來研究一下 如何測量X’，彈簧既然能壓縮，就會有 一個固定端，有一個移動端，只要在這兩端之間裝一個光柵 尺，就像數字式的卡尺一樣能記錄下來彈簧的壓縮量X’。那 么第1顆對應壓縮量是X’1,第2顆對應的壓縮量是X’2，第n顆 對應的壓縮量是X' n,我們把這個測量的數據與軟件系統中存 儲的標準數據(X' N)進行比較就可以得出第n顆螺釘是否浮 高,如果數據X' n>X' N則為第n顆螺釘浮高，X’n<=X’N則為 正常。那么，存儲的標準數據(X’N)是如何確定的呢?從前面 的分析可以看出X' N其實就是螺釘不浮高時X’n值，這個我 們可以通過測量一組數據來求平均值來確定。當然也可以采 其它的變通方式來處理，如把所有螺釘浮高測量值定為一個 確定的數值A。通過Z軸的精準運動，讓每個螺釘正常擰入 時光柵尺的讀數都為A，如在擰螺釘時測量到光柵尺的數據 不是A就可能是浮高。

4.結果

如果能像我們這種方案去設計螺釘機外掛設備，增加螺釘浮 高檢測功能，將可以大大提高螺絲浮高檢測準確度。現在手 機或是平板打螺絲，螺絲刀打完成還要操作員工對每個螺絲 進行目檢，這樣又浪費時間，也可以會漏檢，而且還不能 100%的成功檢測。如果使用了這種設備，有螺絲浮高機器 就可以報出來，如果使用了這種帶有浮高檢測功能的外掛設 備，再加上一把智能螺絲刀，就可能實現螺絲機自動返修因 打螺絲而造成的不良品。