CN104801957B - 自动拧螺丝机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种拧螺丝机,其特征在于，包括：机架，所述机架包括底座和支架；所述支架突出于所述底座地设置；螺丝刀，所述螺丝刀可转动的设置在所述支架上，并可移动地设置在所述支架上；载物台，所述载物台可移动地设置在所述底座上；所述螺丝刀与所述载物台可相对移动地设置；驱动装置，所述驱动装置驱动螺丝刀或载物台移动；控制器，所述控制器控制驱动装置工作。本发明提供的自动拧螺丝机，大大提高了拧螺丝的效率，节省了人力，同时提高了操作稳定性，提高了成品的平均质量水平。

Description

自动拧螺丝机

技术领域

本发明涉及一种自动拧螺丝机。

背景技术

近年来，随着电子技术的日新月异，高科技电子产业的相继问世，使得更人性化、功能更佳的电子产品不断地推陈出新，并朝向轻、薄、短、小的趋势设计。在这些电子产品内通常会配置用来安装电子元件在其上的线路板。此外，安装有电子元件的线路板被装设于一般常用的电子设备中。举例来说，通常会将螺丝穿过线路板中的螺丝孔，用以将电子元件安装于线路板上或将线路板固设于手机、电脑内。

传统工艺中，多采用工作人员手持普通螺丝刀将螺丝拧入线路板的螺纹孔内，消耗人力较大，且效率太低，操作稳定性较差，导致产品质量也因操作人员的不同存在较大差异。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术中的不足，提供一种可提高工作效率的自动拧螺丝机。

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案实现：

拧螺丝机,其特征在于，包括：

机架，所述机架包括底座和支架；所述支架突出于所述底座地设置；

螺丝刀，所述螺丝刀可转动的设置在所述支架上，并可移动地设置在所述支架上；

载物台，所述载物台可移动地设置在所述底座上；

所述螺丝刀与所述载物台可相对移动地设置

驱动装置，所述驱动装置驱动螺丝刀或载物台移动；

控制器，所述控制器控制所述驱动装置工作。

优选地是，还包括伺服电机；所述螺丝刀与所述伺服电机的输出轴连接；所述伺服电机驱动所述螺丝刀旋转；所述控制器控制所述伺服电机工作。

优选地是，所述驱动装置为直线电机；所述直线电机包括磁体轴和线圈；所述磁体轴设置在所述机架上；所述线圈环绕在所述磁体轴上且可沿磁体轴移动，并与所述螺丝刀或所述载物台连接，驱动所述螺丝刀或所述载物台移动；所述控制器控制所述线圈的通电、断电及电流方向。

优选地是，还包括至少一个导向装置；所述导向装置设置于所述机架上，为所述螺丝刀或所述载物台提供导向地设置。

优选地是，所述导向装置包括相互配合的导轨和滑块；所述滑块设置在所述导轨上且可沿所述导轨移动；所述导轨设置在所述机架上；所述滑块与所述螺丝刀或所述载物台连接。

优选地是，所述驱动装置包括第一驱动装置；所述第一驱动装置为第一直线电机；所述第一直线电机包括第一磁体轴和第一线圈；所述第一磁体轴设置在所述支架上；所述第一线圈环绕所述第一磁体轴、且可沿所述第一磁体轴移动；所述第一线圈移动时驱动所述螺丝刀移动沿与所述载物台平行的方向移动；所述控制器控制所述第一线圈通电、断电及第一线圈内的电流方向。

优选地是，还包括用于为所述螺丝刀导向的第一导向装置。

优选地是，所述第一导向装置包括相互配合的第一导轨和第一滑块；所述第一滑块设置在所述第一导轨上且可沿第一导轨移动；所述第一导轨设置在所述支架上；所述螺丝刀设置在所述第一滑块上。

优选地是，所述第一导轨的个数为两个，每个第一导轨设有一个第一滑块；所述两个第一导轨分别设置在所述第一磁体轴的两侧，并与所述第一磁体轴平行。

优选地是，所述驱动装置还包括第二驱动装置；所述第二驱动装置为第二直线电机；所述第二直线电机包括第二磁体轴和第二线圈；所述第二磁体轴设置在所述支架上；所述第二线圈环绕所述第二磁体轴、且可沿所述第二磁体轴移动；所述螺丝刀与所述第二线圈连接；所述第二线圈沿所述第二磁体轴移动时驱动所述螺丝刀朝向所述载物台或背向所述载物台移动；所述控制器控制所述第二线圈通电、断电及第一线圈内的电流方向。

优选地是，还包括用于提供导向的第二导向装置。

优选地是，所述第二导向装置包括相互配合的第二导轨和第二滑块；所述第二滑块设置在所述第二导轨上且可沿第二导轨移动；所述螺丝刀与第二滑块连接。

优选地是，所述第二导轨的个数为两个，每个第二导轨上设有一个第二滑块；所述两个第二导轨分别设置在所述第二磁体轴的两侧，并与所述第二磁体轴平行。

优选地是，所述第二驱动装置设置于固定板上；所述固定板与所述第一线圈连接。

优选地是，所述驱动装置还包括第三驱动装置，所述第三驱动装置为第三直线电机；所述第三直线电机包括第三磁体轴和第三线圈；所述第三磁体轴设置在所述机底座上；所述第三线圈环绕所述第三磁体轴、且可沿第三磁体轴移动；所述载物台与所述第三线圈连接，所述第三线圈移动时驱动所述载物台移动；所述控制器控制所述第三线圈通电、断电及第一线圈内的电流方向。

优选地是，还包括用于提供导向的第三导向装置。

优选地是，所述第三导向装置包括相互配合的第三导轨和第三滑块；所述第三滑块设置在所述第三导轨上且可沿第三导轨移动；所述第三导轨设置在所述底座上；所述滑块与所述载物台连接。

优选地是，所述第三导轨的个数为两个，每个第三导轨设有一个第三滑块；所述两个第三导轨分别设置在所述第三磁体轴的两侧，并与所述第三磁体轴平行。

优选地是，还包括位移传感器；所述位移传感器用于确定所述螺丝刀或所述载物台所处的位置。

优选地是，所述位移传感器为磁栅或光栅。所述磁栅包括磁栅尺和磁头，两者相配合。

所述光栅包括光栅尺和读数头，两者相配合。

更优选地是，磁栅设置三个，分别用于确定螺丝刀在两个方向的位置和载物台的位置。

优选地是，将第一个产品放置在载物台上，通过移动载物台或螺丝刀，旋拧第一个产品上所有的螺丝；每旋拧一个螺丝，由控制器记录位移传感器输送的位置信号，并记忆该位置信号；由控制器根据记忆的位置信号，自动控制载物台和螺丝刀移动旋拧下一个产品上的螺丝。

本发明还可简单地使用时，利用控制器控制第一驱动装置、第二驱动装置、第三驱动装置工作，使螺丝刀移动至产品上的螺丝处。再由控制器驱动伺服电机工作，带动螺丝旋转以旋拧螺丝。

本发明提供的自动拧螺丝机，大大提高了拧螺丝的效率，节省了人力，同时提高了操作稳定性，提高了成品的平均质量水平。

螺丝刀和载物台可相对移动的设计，缩短了螺丝刀到达载物台上指定位置的时间，节省了工作时间，提高了工作效率。

采用驱动装置驱动螺丝刀和载物台移动，通过伺服电机驱动螺丝刀转动，并进一步通过控制器控制驱动装置和伺服电机工作，提高了自动化程度和工作效率，节省了人力。

采用直线电机驱动的优点如下：一是结构简单，由于直线电机不需要把旋转运动变成直线运动的附加装置，因而使得拧螺丝机的结构大为简化，重量和体积大大地下降；二是定位精度高，直线电机可以实现直接传动，因而可以消除中间环节所带来的各种定位误差，可使螺丝刀和载物台相对运动后，刀头精确地落在需要拧螺丝的位置，大大提高了操作稳定性和产品质量；三是反应速度快、灵敏度高，随动性好，直线电机中的线圈与磁体轴之间犹豫存在磁力使得二者始终保持一定的空气间隙而不接触，这就消除了二者之间的接触摩擦阻力，因而大大地提高了螺丝刀和载物台的灵敏度、快速性和随动性，进一步提高工作效率；四是工作安全可靠、寿命长，直线电机可以实现无接触式传递力，机械摩擦损耗几乎为零，所以故障少，免维修，使得拧螺丝机的使用安全可靠、寿命长。

增设导轨，将可在导轨上移动的滑块与螺丝刀或载物台连接，在螺丝刀或载物台移动过程中起到导向作用。采用磁体轴的两侧各设一个导轨的结构，对螺丝刀或载物台的两侧进行支撑，避免移动螺丝刀或载物台移动过程中发生晃动，提供了稳定性。

采用夹具夹持螺丝刀壳体，实现了螺丝刀与机架的可拆卸连接，可根据待拧螺丝的型号更换相适应的螺丝刀，提高了拧螺丝机的灵活性。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的主视图；

图3为图2中的A-A局部视图；

图4为本发明右视图；

图5为图4中的B-B局部视图；

图6为本发明俯视图；

图7为本发明的控制原理图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行详细的描述：

如图1至图7所示，自动拧螺丝机，包括机架1、螺丝刀31、和载物台2及控制器。机架1包括支架11和底座12。支架11安装在底座12上，并突出于底座12。支架11为龙门式支架。载物台2可移动地设置在底座12上。螺丝刀31可移动地设置在支架11上。螺丝刀31既可以沿支架11移动，也可以朝向载物台2移动或背向载物台2移动。在如图所示的示例中，螺丝刀31安装在载物台2上方。螺丝刀31可沿支架11左右移动(图2所示)，也可以朝向载物台2或背向载物台2移动，即图2中的上下方向。

螺丝刀31可旋转地安装在螺丝刀壳体32上。螺丝刀壳体32内安装有伺服电机(图中未示出)。螺丝刀31与伺服电机的输出轴连接。伺服电机驱动螺丝刀31转动。螺丝刀壳体32通过夹具34安装在固定板63上。控制器通过驱动卡控制伺服电机工作。

还包括三个驱动装置，分别为第一驱动装置、第二驱动装置和第三驱动装置，分别用于为螺丝刀31和载物台2在机架1上移动提供驱动力。

第三驱动装置为第三直线电机。第三直线电机包括第三磁体轴81和第三线圈82。第三磁体轴81设置在底座12上。第三线圈82环绕第三磁体轴81设置，且可沿第三磁体轴81移动。第三线圈82与载物台2连接。第三线圈82移动时，驱动载物台2水平移动。底座12上设置有第三导向装置。第三导向装置包括相互配合的第三导轨91和第三滑块92。第三滑块92设置在第三导轨91上且可沿第三导轨91移动。第三导轨91设置在底座12上，第三滑块92与载物台2连接。第三导轨92的个数为两个，每个第三导轨91设有一个第三滑块92，两个第三导轨91分别设置在第三磁体轴81的两侧，并与第三磁体轴91平行。本实施例中，还设置第三磁栅。第三磁栅包括第三磁栅尺83和第三磁头84。第三磁栅尺83安装在底座12上。第三磁头84安装在载物台2上，并与第三磁栅尺83相对设置。第三磁头84随载物台2移动时，第三磁头84沿第三磁栅尺83移动。第三磁头84与第三磁栅尺83相配合，可确定载物台2沿的位置。第三磁头84与第三磁栅尺83相配合，确定载物台2的位置，并将位置信号发送给控制器。控制器可选择地记忆该位置信号。

第一驱动装置为第一直线电机。第一直线电机包括第一磁体轴41和第一线圈42。第一磁体轴41设置在支架11上。第一线圈42环绕第一磁体轴41且可沿第一磁体轴41移动。固定板63与第一线圈42固定连接。第一线圈42移动时驱动固定板63移动。在如图所示的示例中，第一线圈42与第一磁体轴41相配合，驱动固定板63带动螺丝刀31沿支架11移动。在如图所示的示例中，第一驱动装置驱动螺丝刀31在载物台2上方左右(如图2所示的正视图中)移动。其行程可覆盖整个载物台2左右方向的宽度。

支架11上设置有第一导向装置，第一导向装置包括相互配合的第一导轨51和第一滑块52。第一滑块52设置在第一导轨51上且可沿第一导轨51移动。第一导轨51设置在支架11上。第一滑块1与固定板63固定连接。第一导轨51的个数为两个，每个第一导轨51设有一个第一滑块52。两个第一导轨51分别设置在第一磁体轴41的两侧，并与第一磁体轴41平行。第一线圈42驱动固定板63移动时，第一滑块52和第一导轨51相配合为固定板63导向。本实施例还设置有第一磁栅。第一磁栅包括第一磁栅尺44和第一磁头45。第一磁栅尺44安装在支架11上。第一磁头45安装在固定板63上，并与第一磁栅尺44相对设置。第一磁头45随固定板63移动时，第一磁头45沿第一磁栅尺44移动。第一磁头45与第一磁栅尺44相配合，可确定固定板63沿支架11的位置，即螺丝刀31的位置。第一磁头45与第一磁栅尺44相配合，确定螺丝刀31沿支架11的位置，并将位置信号发送给控制器。控制器可选择地记忆该位置信号。

第二驱动装置为第二直线电机。第二直线电机包括第二磁体轴61和第二线圈62。第二磁体轴61设置在固定板63上。第二线圈62环绕第二磁体轴61设置，且可沿第二磁体轴61移动。螺丝刀壳体32通过安装板33与第二线圈62连接。固定板63上还设置有第二导向装置。第二导向装置包括相互配合的第二导轨71和第二滑块72。第二导轨71安装在固定板63上。第二滑块72设置在第二导轨71上且可沿第二导轨71上下移动。第二导轨71的个数为两个，每个第二导轨71设有一个第二滑块72；两个第二导轨71、73分别设置在第二磁体轴61的两侧，并与第二磁体轴61平行。两个第二滑块72、74均与安装板33连接。本实施例中，还设置第二磁栅。第二磁栅包括第二磁栅尺64和第二磁头65。第二磁栅尺64安装在固定板63上。第二磁头65安装在安装板33上，并与第二磁栅尺64相对设置。第二磁头65随安装板33移动时，第二磁头65沿第二磁栅尺64移动。第二磁头65与第二磁栅尺64相配合，可确定安装板33在上下方向(图3所示)的位置，及螺丝刀31与载物台2相对距离。第二磁头65将位置信号发送给控制器。控制器可选择地记忆第二磁头发送的位置信号。

本发明中的自动拧螺丝机，控制器通过驱动卡控制第一线圈42、第二线圈62、第三线圈82的通电、断电、及电流方向。控制器控制伺服电机的工作。控制器及其驱动卡可设置于底座12的容腔内，采用有线或无线的方式控制第一磁头45、第二磁头65、第三磁头84、第一线圈42、第二线圈62、第三线圈82和伺服电机工作。

本发明提供的自动拧螺丝机的使用方法如下：如图2所示，由控制器控制第一线圈42、第二线圈62及第三线圈82中的通电、断电及电流方向，可由第一驱动装置驱动螺丝刀31在图2所示的状态中左右移动、第二驱动装置驱动螺丝刀31在图2所示的状态中上下移动、第三驱动装置驱动载物台2在图3所示的状态中左右移动。通过三个驱动装置，可使螺丝刀31与载物台2在三维方向上均可相对移动。在生产第一产品时，第一个产品放置在载物台上时，螺丝刀31可到达第一个产品各个位置，旋拧各个位置的螺丝。并由控制器记忆在旋拧每个螺丝时各个磁头的位置信号。再生产下一个产品时，产品仍放置在载物台的同一位置，由控制器控制三个驱动装置，使载物台及螺丝刀移动，由控制器根据位移传感器传输的位置信号判断螺丝刀是否到达记忆的位置。到达记忆的位置后，控制器使螺丝刀旋拧该位置的螺丝。旋拧完毕后移动至下一个螺丝处旋拧，直至旋拧完所有螺丝。

本发明中的磁栅可用光栅代替。

本发明中的实施例仅用于对本发明进行说明，并不构成对权利要求范围的限制，本领域内技术人员可以想到的其他实质上等同的替代，均在本发明保护范围内。

Claims (13)

1.拧螺丝机,其特征在于，包括：

机架，所述机架包括底座和支架；所述支架突出于所述底座地设置；

螺丝刀，所述螺丝刀可转动的设置在所述支架上，并可移动地设置在所述支架上；

载物台，所述载物台可移动地设置在所述底座上；

所述螺丝刀与所述载物台可相对移动地设置；

驱动装置，所述驱动装置驱动螺丝刀或载物台移动；

控制器，所述控制器控制所述驱动装置工作；

还包括至少一个导向装置；所述导向装置设置于所述机架上，为所述螺丝刀或所述载物台提供导向地设置；所述导向装置包括相互配合的导轨和滑块；所述滑块设置在所述导轨上且可沿所述导轨移动；所述导轨设置在所述机架上；所述滑块与所述螺丝刀或所述载物台连接；

还包括位移传感器；所述位移传感器用于确定所述螺丝刀或所述载物台所处的位置；所述位移传感器用于检测螺丝刀或载物台的位置，并将所述位置以电信号形式输送给控制器；

将第一个产品放置在载物台上，通过移动载物台或螺丝刀，旋拧第一个产品上所有的螺丝；每旋拧一个螺丝，由控制器记录位移传感器输送的位置信号，并记忆该位置信号；当控制器自动控制载物台和螺丝刀移动旋拧下一个产品上的螺丝，由控制器根据位移传感器传输的位置信号判断螺丝刀是否到达记忆的位置，到达记忆的位置后，控制器使螺丝刀旋拧该位置的螺丝，旋拧完毕后移动至下一个螺丝处旋拧。

2.根据权利要求1所述的拧螺丝机，其特征在于，还包括伺服电机；所述螺丝刀与所述伺服电机的输出轴连接；所述伺服电机驱动所述螺丝刀旋转；所述控制器控制所述伺服电机工作。

3.根据权利要求1所述的拧螺丝机，其特征在于，所述驱动装置为直线电机；所述直线电机包括磁体轴和线圈；所述磁体轴设置在所述机架上；所述线圈环绕在所述磁体轴上且可沿磁体轴移动，并与所述螺丝刀或所述载物台连接，驱动所述螺丝刀或所述载物台移动；所述控制器控制所述线圈的通电、断电及电流方向。

4.根据权利要求1所述的拧螺丝机，其特征在于，所述驱动装置包括第一驱动装置；所述第一驱动装置为第一直线电机；所述第一直线电机包括第一磁体轴和第一线圈；所述第一磁体轴设置在所述支架上；所述第一线圈环绕所述第一磁体轴、且可沿所述第一磁体轴移动；所述第一线圈移动时驱动所述螺丝刀移动沿与所述载物台平行的方向移动；所述控制器控制所述第一线圈通电、断电及第一线圈内的电流方向。

5.根据权利要求4所述的拧螺丝机，其特征在于，还包括用于为所述螺丝刀导向的第一导向装置。

6.根据权利要求5所述的拧螺丝机，其特征在于，所述第一导向装置包括相互配合的第一导轨和第一滑块；所述第一滑块设置在所述第一导轨上且可沿第一导轨移动；所述第一导轨设置在所述支架上；所述螺丝刀设置在所述第一滑块上；所述驱动装置还包括第二驱动装置；所述第二驱动装置为第二直线电机；所述第二直线电机包括第二磁体轴和第二线圈；所述第二磁体轴设置在所述支架上；所述第二线圈环绕所述第二磁体轴、且可沿所述第二磁体轴移动；所述螺丝刀与所述第二线圈连接；所述第二线圈沿所述第二磁体轴移动时驱动所述螺丝刀朝向所述载物台或背向所述载物台移动；所述控制器控制所述第二线圈通电、断电及第二线圈内的电流方向。

7.根据权利要求6所述的拧螺丝机，其特征在于，还包括用于为所述螺丝刀提供导向的第二导向装置。

8.根据权利要求7所述的拧螺丝机，其特征在于，所述第二导向装置包括相互配合的第二导轨和第二滑块；所述第二滑块设置在所述第二导轨上且可沿第二导轨移动；所述螺丝刀与第二滑块连接。

9.根据权利要求6所述的拧螺丝机，其特征在于，所述第二驱动装置设置于固定板上；所述固定板与所述第一线圈连接。

10.根据权利要求1所述的拧螺丝机，其特征在于，所述驱动装置还包括第三驱动装置，所述第三驱动装置为第三直线电机；所述第三直线电机包括第三磁体轴和第三线圈；所述第三磁体轴设置在所述底座上；所述第三线圈环绕所述第三磁体轴、且可沿第三磁体轴移动；所述载物台与所述第三线圈连接，所述第三线圈移动时驱动所述载物台移动；所述控制器控制所述第三线圈通电、断电及第三线圈内的电流方向。

11.根据权利要求10所述的拧螺丝机，其特征在于，还包括用于提供导向的第三导向装置。

12.根据权利要求11所述的拧螺丝机，其特征在于，所述第三导向装置包括相互配合的第三导轨和第三滑块；所述第三滑块设置在所述第三导轨上且可沿第三导轨移动；所述第三导轨设置在所述底座上；所述滑块与所述载物台连接。

13.根据权利要求1所述的拧螺丝机，其特征在于，所述位移传感器为磁栅或光栅。