CN105437137A - 螺丝旋进方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及螺丝旋进方法和装置。其中提供了一种螺丝旋进方法，用于将螺丝旋进到对象中，所述方法包括：在螺丝旋进过程的第一阶段，使螺丝以第一转速旋进；在螺丝旋进过程的第二阶段，使螺丝以第二转速旋进，所述第二转速低于所述第一转速，其中，所述第一阶段是从螺丝旋进过程开始到螺丝头部接触到对象的表面之前的阶段，所述第二阶段是从螺丝头部接触到对象的表面到螺丝旋进过程结束的阶段。

Description

螺丝旋进方法和装置

技术领域

本发明涉及用于将螺丝旋进到对象中的螺丝旋进方法和装置。

背景技术

在工业生产中，经常需要将螺丝旋进到对象中，以对对象进行固定或连接。这一过程会使对象产生应变。应变对时间的导数称为应变率，应变率用于表征对象的变形速度。

在某些场景下，对象对应变率比较敏感。例如在电子组装中，当螺丝旋进到作为对象的PCB(印刷电路板，printedcircuitboard)中时，会使PCB板产生一定的应变率，应变率过大将对PCB板造成损害。

为降低上述应变率，现有技术中通常通过降低螺丝在整个旋进过程中的转速来延长应变发生的时间，从而降低应变率。但是，转速下降会使螺丝旋进过程的时间显著延长，导致工作效率下降。

发明内容

本发明的目的之一是提出一种能够在满足螺丝旋进过程的工作效率要求的同时，减小螺丝旋进过程中引起的应变率的方案。

本发明的一方面提出了一种螺丝旋进方法，用于将螺丝旋进到对象中，所述方法包括：在螺丝旋进过程的第一阶段，使螺丝以第一转速旋进；在螺丝旋进过程的第二阶段，使螺丝以第二转速旋进，所述第二转速低于所述第一转速，其中，所述第一阶段是从螺丝旋进过程开始到螺丝头部接触到对象的表面之前的阶段，所述第二阶段是从螺丝头部接触到对象的表面到螺丝旋进过程结束的阶段。

本发明的另一方面提出了一种螺丝旋进装置，用于将螺丝旋进到对象中，所述装置包括：旋进部件，其在操作中作用于螺丝头部以使螺丝旋进；以及转速控制部件，其控制所述旋进部件的转速，以使得所述旋进部件在螺丝旋进过程的第一阶段使螺丝以第一转速旋进，并在螺丝旋进过程的第二阶段使螺丝以第二转速旋进，所述第二转速低于所述第一转速，其中，所述第一阶段是从螺丝旋进过程开始到螺丝头部接触到对象的表面之前的阶段，所述第二阶段是从螺丝头部接触到对象的表面到螺丝旋进过程结束的阶段。

本发明的各实施例将螺丝旋进过程分为第一阶段和第二阶段，并在第一阶段和第二阶段采用了不同的旋进模式，从而实现了在满足螺丝旋进过程的工作效率要求的同时，减小螺丝旋进过程中引起的应变率的有益效果。

附图说明

本申请中所参考的附图只用于示例本发明的典型实施例，不应该认为是对本发明范围的限制。

图1示意性地示出了螺丝在对象中的旋进过程。

图2示出了根据本公开的第一实施例的螺丝旋进方法的流程图。

图3示出了根据图2所示的实施例的螺丝旋进方法中应变与时间的关系，及其与现有技术的对比。

图4示出了根据本发明的第二实施例的螺丝旋进方法的流程图。

图5a和图5b分别示出了根据图4所示的实施例的螺丝旋进方法的两个示例中应变与时间的关系，及其与现有技术的对比。

图6示出了根据本公开第三实施例的一种螺丝旋进装置的示意性结构图。

图7示出了根据本公开第四实施例的一种螺丝旋进装置的示意性结构图。

图8a示出了转矩控制部件的一个示例的示意性结构图。

图8b和图8c示意性地示出了图8a所示的示例的转矩控制部件的工作原理。

图9示出了应用根据本公开的实施例的一种电动螺丝刀的示意性结构图。

具体实施方式

下列讨论中，提供大量具体的细节以帮助彻底了解本发明。然而，很显然对于本领域技术人员来说，即使没有这些具体细节，并不影响对本发明的理解。并且应该认识到，使用如下的任何具体术语仅仅是为了方便描述，因此，本发明不应当局限于只用在这样的术语所表示和/或暗示的任何特定应用中。

图1示意性地示出了螺丝101在对象102中的旋进过程。在该示例中，螺丝101包括螺丝头部101a和与螺丝头部连接的螺丝杆部101b。本公开总的原理是将螺丝旋进过程分为两个阶段：第一阶段是从螺丝旋进过程开始到螺丝头部101a接触到对象的表面102a之前的阶段(即从图1中的(a)图到(b)图的阶段)，第二阶段是从螺丝头部101a接触到对象的表面102a到螺丝旋进过程结束的阶段(即图1中的(b)图到(c)图的阶段)。本公开认识到，一般情况下，在螺丝旋进过程中在对象上产生的应变率主要来源于第二阶段，即由于螺丝头部接触到对象的表面、并随着进一步旋进逐渐压紧在对象的表面上导致在螺丝头部的附近的对象中产生弹性形变，第一阶段产生的应变率相对于第二阶段基本上可以忽略。基于这一点，本公开在第一阶段和第二阶段采用了不同的旋进模式，从而实现了在满足螺丝旋进过程的工作效率要求的同时，减小螺丝旋进过程中引起的应变率的有益效果。

应理解，螺丝旋进过程的开始和结束在不同的应用场景下可能有不同的含义，其均适用于本公开的各实施例。例如，可以以螺丝开始旋转作为螺丝旋进过程的开始，也可以以螺丝开始旋转到螺丝头部接触到对象的表面之前的任何中间点作为螺丝旋进过程的开始。再例如，可以以螺丝停止旋转作为螺丝旋进过程的结束，也可以螺丝紧固到对象中达到一定的强度作为螺丝旋进过程的结束，或者可以以螺丝头部接触到对象的表面后经过特定时间作为螺丝旋进过程的结束等等。

应理解，尽管图1示出对象包含螺孔102b，且将螺丝旋进到螺孔中，然而本公开的各实施例同样适用于将具有尖锐末端的螺丝直接旋进到不包含螺孔的对象中的应用场景。

第一实施例

图2示出了根据本公开的第一实施例的螺丝旋进方法的流程图，该方法用于将螺丝旋进到对象中。所述方法包括主要包括：

201，在螺丝旋进过程的第一阶段，使螺丝以第一转速旋进；

202，在螺丝旋进过程的第二阶段，使螺丝以第二转速旋进，所述第二转速低于所述第一转速，

其中，所述第一阶段是从螺丝旋进过程开始到螺丝头部接触到对象的表面之前的阶段，所述第二阶段是从螺丝头部接触到对象的表面到螺丝旋进过程结束的阶段。

图3示出了根据本实施例的螺丝旋进方法中应变与时间的关系，及其与现有技术的对比。图3中横轴代表时间，纵轴代表螺丝旋进过程中对象上产生的应变，曲线的斜率代表应变率，例如对于图3(以及以下的图5a，图5b)所示的线性曲线，曲线的斜率是曲线与时间轴的夹角α，α’,α”的正切值tg(α)，tg(α’),tg(α”)。此外，假设Ep作为要使螺丝以足够的强度紧固到对象上，对象需产生的最小应变量。

图3中以虚线301绘出了现有技术中未考虑降低应变率的螺丝旋进过程，以虚线302绘出现有技术中通过降低整个螺丝旋进过程的转速来降低应变率的螺丝旋进过程，以实线303绘出本实施例的螺丝旋进过程。

曲线301中0～t1对应于螺丝旋进过程的上述第一阶段，在此阶段对象产生的应变率相对于第二阶段很小，可视为0，t1～t1+t2对应于上述第二阶段，在此阶段随着螺丝头部逐渐压紧到对象的表面上，在对象上产生的应变量逐渐增大，直到螺丝旋进过程结束，应变量达到Ep，其中第二阶段在对象上产生的应变率为tg(α)。

曲线302中0～t1’对应于第一阶段，t1’～t1’+t2’对应于第二阶段。由于曲线302对应的整个旋进过程的转速相对于曲线301下降，因此曲线302中旋进过程各阶段的时间及总时间相对于曲线301均延长，即t1’>t1，t1’+t2’>t1+t2。由于第二阶段的应变的总量不变而时间变长，因此曲线302在第二阶段的应变率相对于曲线301将降低，即tg(α’)<tg(α)。然而曲线302对应的现有技术的缺点是旋进过程的总时间将大大延长(即t1’+t2’>t1+t2)。

曲线303对应于本实施例的旋进过程，其中0～t1”对应于第一阶段，t1”～t1”+t2”对应于第二阶段。本实施例通过提高第一阶段螺丝旋进的转速将第一阶段的时间t1”相对于曲线301缩短(即使得t1”<t1)，并通过降低第二阶段螺丝旋进的转速使第二阶段的时间相对于曲线301延长(即使得t2”>t2),从而使第二阶段的应变率相对于曲线301减小(即使得tg(α”)<tg(α)),从而在未延长旋进过程的总时间(即t1”+t2”＝t1+t2)的情况下，降低了应变率。

图3仅为说明本实施例的原理的一个示例，本领域技术人员应能够理解，本实施例中螺丝旋进的时间以及应变率均不限于图3所示。例如，可以通过进一步提高第一阶段的转速，使得螺丝旋进过程的总时间进一步减小，即使得t1”+t2”<t1+t2；也可以通过进一步降低第二阶段的转速，使得应变率进一步减小，即使得α”<α’。此外，尽管图3(以及以下图5a和图5b)示出了t1”+t2”＝t1+t2，然而t1”+t2”也可以略大于t1+t2。例如，在一个示例中，在第一阶段可不提高转速，使t1”＝t1，而在第二阶段通过降低转速来降低应变率。由于第二阶段的所需的时间相对于第一阶段要短得多，因此对整体工作时间的影响较小。因此在应变率和工作效率均满足需要的情况下，旋进过程的总时间相较于曲线301表示的现有技术可以略微增加，但相较于曲线302表示的现有技术仍显著减小。

在假设最终达到的应变量Ep一定的前提下，本实施例中第二阶段的转速越低，第二阶段所对应的时间就越长，使得应变率越小(即tg(α”)越小)；而第一阶段的转速越高，第一阶段所对应的时间就越短(即t1”越短)，使得旋进过程的总时间(t1”+t2”)越短。可以通过控制第二转速来控制tg(α”)，使其能够小于tg(α)，甚至小于tg(α’)，并可以通过控制第一、第二转速来控制旋进过程的总时间。本领域技术人员可以根据螺丝和对象的性质以及所需要的螺丝旋进过程的时间和应变率等因素来设置第一转速和第二转速。

图3以及以下的图5a和图5b仅出于简明的目的将应变-时间曲线绘制为线性曲线，但本领域技术人员应理解，在应变与时间呈非线性关系的场景下，仍适用本公开所述的各实施例。

此外，第一转速和/或第二转速可以为恒定的，也可以为变化的，只要能够使得第二阶段的时间t2”相对于t2延长，总时间t1”+t2”相对于t1+t2减小、或增加且增加的量在可容许范围内即可。

在一个示例中，第一转速可高于现有技术中螺丝旋进的转速，而第二转速可低于现有技术中螺丝旋进的转速。以现有技术中螺丝旋进转速为800-1000rpm为例，第一转速可设置为1300-2000rpm，第二转速可设置为100-300rpm。

在一个示例中，螺丝可在螺丝旋进工具(例如电动螺丝刀等)的作用下旋进，该工具可由马达驱动进行旋转。在该示例中，可以通过控制马达的电压(例如电压幅度、电压频率、电压占空比等)来控制马达的转速，进而控制螺丝旋进的转速。除控制马达的电压之外，也可以采用本领域技术人员能够利用的任意其他方式来控制马达转速。此外，在另一示例中，也可以通过控制在马达与作用于螺丝的旋进部件之间的变速装置(例如控制减速齿轮的传动比)来控制旋进部件的转速，进而控制螺丝旋进的转速。然而，本领域技术人员应理解，控制螺丝旋进的转速的方式不限于以上示例，在本实施例中可以采用本领域技术人员能够利用的用于控制螺丝旋进的转速的任何技术，以使螺丝按照本实施例的方式旋进。

在一个示例中，可以接收用户输入的控制参数(例如上文所述的马达电压幅度、电压频率、电压占空比等电压参数，以及时间参数等等)，并根据所述控制参数来控制所述第一转速和第二转速。例如，可提供用户输入接口(例如图形化用户界面、键盘等)，供用户输入第一阶段的结束时间、第二阶段的结束时间、第一阶段和第二阶段的电压参数等信息中的一个或多个。根据该信息，可按照本实施例的方法控制螺丝的旋进。然而本领域技术人员应理解，本实施例的方法也可在无需用户输入的情况下自动完成，例如可通过感测装置(例如传感器等)感测第一阶段和第二阶段之间的临界点，并响应于感测到该临界点来调整螺丝旋进的转速。

第二实施例

图4示出了根据本发明的第二实施例的螺丝旋进方法的流程图，该方法主要包括：

401，在螺丝旋进过程的第一阶段，使螺丝以第一转速旋进；

402，在螺丝旋进过程的第二阶段，使螺丝以第二转速旋进，并逐级减小传递至所述螺丝的转矩，所述第二转速低于所述第一转速，

其中，所述第一阶段是从螺丝旋进过程开始到螺丝头部接触到对象的表面之前的阶段，所述第二阶段是从螺丝头部接触到对象的表面到螺丝旋进过程结束的阶段。

也就是说，在第一实施例的基础上，该第二实施例还包括在第二阶段，逐级减小传递至所述螺丝的转矩。

图5a和图5b分别示出了根据本实施例的螺丝旋进方法的两个示例中应变与时间的关系，及其与现有技术的对比。与图3类似地，图5a和图5b中横轴代表时间，纵轴代表螺丝旋进过程中对象上产生的应变，曲线的斜率(即，曲线与时间轴的夹角α，α’,α”,α1”’,α2”’的正切值tg(α)，tg(α’),tg(α”),tg(α1”’),tg(α2”’))代表应变率。其中曲线501、502、503与图3中的曲线301、302、303相对应，图5a中的曲线504a和图5b中的曲线504b分别表示采用了根据第二实施例的方法的两个示例后，应变与时间的对应关系。

参见图5a中的曲线504a，0～t1”’对应螺丝旋进过程的第一阶段，t1”’～t1”’+t3”’对应于螺丝旋进过程的第二阶段。在第二阶段中，在t1”’～t1”’+t2”’，传递至螺丝的转矩为T1，产生应变率tg(α1”’)，在t1”’+t2”’～t1”’+t3”’，传递至螺丝的转矩减小为T2(T2<T1)，产生应变率tg(α2”’)。假设T1与曲线503第二阶段(t1”～t1”+t2”)施加的转矩相同，则tg(α1”’)＝tg(α”)，那么无论t1”’+t2”’位于t1”’和t1”’+t3”’之间的任何时刻，必然能够满足tg(α2”’)<tg(α”)<tg(α)，也就是说，图5a所示的示例在图3所示示例的基础上进一步缩短了第一阶段的时间并延长了第二阶段的时间，并在第二阶段使转矩从T1减小到T2，使得随着螺丝的头部越靠近对象，传递给螺丝的转矩越小，在对象上引起的应变率也越小，达到了“软着陆”的效果，进一步降低了对对象的冲击和损坏。

本领域技术人员应理解，T1也可大于或小于曲线503的第二阶段施加的转矩，此时仍可以满足tg(α1”’)<tg(α)且tg(α2”’)<tg(α)，即第二阶段的应变率始终小于曲线501所示现有技术的应变率。

参见图5b中的曲线504b，0～t1”’对应螺丝旋进过程的第一阶段，t1”’～t1”’+t3”’对应于螺丝旋进过程的第二阶段。在第二阶段中，在t1”’～t1”’+t2”’，传递至螺丝的转矩为T3，产生应变率tg(α1”’)，在t1”’+t2”’～t1”’+t3”’，传递至螺丝的转矩减小为T4(T4<T3)，产生应变率tg(α2”’)。不同于图5a所示的示例，图5b所示的示例并没有在曲线503的基础上延长第二阶段的时间，而是先向螺丝施加较大的转矩T3，再施加较小的转矩T4，其中T3>T1>T4,因此无论t1”’+t2”’位于t1”’和t1”’+t3”’之间的任何时刻，与现有技术(曲线501)相比，仍然能够满足tg(α1”’)<tg(α)，且tg(α2”’)<tg(α)，同样达到了进一步降低应变率，并实现“软着陆”，进一步降低对对象的冲击和损坏的效果。

本领域技术人员应理解，在本实施例中，t1”’也可以大于t1”，此时仍可以满足tg(α1”’)<tg(α)且tg(α2”’)<tg(α)，即曲线504b的第二阶段的应变率始终小于曲线501所示的现有技术的应变率。

本领域技术人员应能够理解，本实施例并不限于图5a和图5b所示的示例。例如，尽管图5a和图5b中示出了在第二阶段转矩采取两级(T1到T2，或T3到T4)的方式逐级减小，但在其他示例中，转矩也可以多于两级的级数逐级减小。

在一个示例中，可以在从螺丝反馈的负载转矩超过预定阈值的情况下，减小传递至螺丝的转矩，从而实现逐级减小传递至所述螺丝的转矩。随着螺丝进入对象的深度越来越深，螺丝所反馈的来自对象的负载转矩将逐渐增大(即受到来自对象的阻力逐渐增大)，当该负载转矩超过预定阈值时，可减小传递至螺丝的转矩。也可设置多个预定阈值以实现两级以上的转矩减小。然而本领域技术人员应理解，也可不基于负载转矩，而以其他方式(例如基于预先设定的转矩减小模式)使得转矩逐级减小。

在一个示例中，可以接受用户输入的控制参数来控制转矩的逐级减小。

第三实施例

图6示出了根据本公开第三实施例的一种螺丝旋进装置600的示意性结构图，该装置用于将螺丝旋进到对象中，所述装置主要包括：

旋进部件601，其在操作中作用于螺丝头部以使螺丝旋进；以及

转速控制部件602，其控制所述旋进部件601的转速，以使得所述旋进部件601在螺丝旋进过程的第一阶段使螺丝以第一转速旋进，并在螺丝旋进过程的第二阶段使螺丝以第二转速旋进，所述第二转速低于所述第一转速，

其中，所述第一阶段是从螺丝旋进过程开始到螺丝头部接触到对象的表面之前的阶段，所述第二阶段是从螺丝头部接触到对象的表面到螺丝旋进过程结束的阶段。

基于图3所示的原理，本实施例能够在满足螺丝旋进过程的工作效率要求的同时，减小螺丝旋进过程中引起的应变率。

在一个示例中，旋进部件601例如是旋进杆。

在一个示例中，螺丝旋进装置600还可包括驱动旋进部件进行旋转的驱动部件(未示出)，例如马达，其为旋进部件601的旋转提供原始驱动，转速控制部件602可以通过控制马达的电压(例如电压幅度、电压频率、电压占空比等)来控制马达的转速，从而控制旋进部件601的转速。除控制马达的电压之外，也可以采用本领域技术人员能够利用的任意其他方式来控制马达转速。在另一示例中，也可以通过控制为旋进部件601传递驱动的变速装置(未示出)来控制旋进部件的转速。然而本领域技术人员应理解，驱动部件不限于马达，而是可以是能够驱动旋进部件601进行旋转的任何装置，转速控制部件602也不限于控制马达或变速装置，任何已知的能够控制旋进部件601的转速的技术均可被用于本实施例，以使螺丝按照本实施例的方式旋进。

在一个示例中，装置600还可包括或连接至用户输入接口(未输出)，可被配置为接收由用户输入的控制参数，其中所述转速控制部602件根据所述控制参数来控制所述旋进部件601的转速。

第四实施例

图7示出了根据本公开第四实施例的一种螺丝旋进装置700的示意性结构图，该装置用于将螺丝旋进到对象中，在图6所示的实施例的装置600的基础上，装置700还包括：转矩控制部件603，其控制传递至所述旋进部件601的转矩，以在所述第二阶段逐级减小由所述旋进部件传递至所述螺丝的转矩。

根据图5a和图5b所示的原理，该实施例能够使得随着螺丝的头部越靠近对象，传递给螺丝的转矩越小，在对象上引起的应变率也越小，达到了“软着陆”的效果，进一步降低了对对象的冲击和损坏。

在一个示例中，在所述第二阶段，转矩控制部件603在所述转矩控制部件603的负载转矩超过预定阈值的情况下，减小传递至所述旋进部件601的转矩，以逐级减小由旋进部件601传递至所述螺丝的转矩。然而，本领域技术人员应理解，转矩控制部件603也可以不基于负载转矩，而通过其他方式(例如基于在转矩控制部件603中预先设定的转矩减小模式)来逐级减小传递至所述螺丝的转矩。

转矩控制部件603可以通过本领域技术人员能够利用的任意方式来实现，例如通过以电信号控制驱动装置(例如马达)的输出转矩等来实现。

图8a示出了转矩控制部件603的一个示例的示意性结构图，根据该示例的转矩控制部件603以机械方式实现传递至旋进部件601的转矩的逐级减小。

图8a左侧所示的根据一个示例的转矩控制部件800主要包括：转矩输入部801、转矩传递部802和转矩输出部803。

在转矩输入部801的面向所述转矩输出部803的表面上设置有两组凹部8011a、8011b。图8a右侧示出了左侧所示的转矩输入部801沿线A-A的截面图。在该示例中，转矩输入部801的沿线A-A的截面为圆形，每组凹部分别位于以所述表面的中心为圆心的不同半径的同心圆的圆周上。然而凹部的布置不限于此，例如，每组凹部也可分布在不同的圆周上。每组中凹部的数量可以相同也可以不同。在一个示例中，每个凹部的形状为锥形。

转矩传递部802包括分别与所述两组凹部8011a、8011b相对应的两组弹簧8021a、8021b、两组球体8022a、8022b，以及两组转矩调节部件8023a、8023b，两组转矩调节部件8023a、8023b分别与转矩输出部803可调节地连接。在转矩输出部803的负载转矩不高于与各组转矩调节部件8023a、8023b相关的阈值的情况下，各组转矩调节部件8023a、8023b使得相应的弹簧8021a、8021b以各自的压力将相应的球体8022a、8022b分别抵靠在相应的凹部8011a、8011b中，使得转矩通过球体8022a、8022b从转矩输入部801传递到转矩输出部803。转矩输出部803将通过球体随转矩输入部801一同旋转。在该示例中，假设弹簧8021a对球体8022a的压力大于弹簧8021b对球体8022b的压力。

现参考图8a以及图8b和图8c，来说明图8a所示的示例的转矩控制部件603的工作原理。在工作中，转矩输出部803除了受到从转矩输入部801传递的转矩的作用外，还会受到负载转矩的作用，该负载转矩可能是在螺丝进入对象的过程中，通过螺丝直接或间接反馈至转矩输出部803的，并且该负载转矩对球体产生使其脱离凹部的作用力，该作用力与弹簧产生的使球体抵靠在凹部中的压力作用相反。

如图8a左侧所示，当负载转矩产生的作用力小于弹簧8021a对球体的压力，并且小于弹簧8021b对球体的压力时，两组球体8022a和8022b均抵靠在各自对应的凹部中，并将转矩输入部801接收的全部转矩T传递至转矩输出部803。该阶段可对应于图5a中的曲线504a或图5b中的曲线504b的0～t1”’+t2”’阶段。

随着螺丝逐渐旋进，负载转矩逐渐增加，在转矩输出部803的负载转矩高于与一组或多组转矩调节部件相关的阈值的情况下，与所述一组或多组转矩调节部件相对应的球体从凹部中脱离。其中，由于转矩调节部件8023a、8023b分别独立限定了各组弹簧对球体的压力，因此也就相当于限定了使得球体从凹部脱离所对应的负载转矩的阈值。例如，如图8b左侧所示，当负载转矩产生的作用力超过弹簧8021b对球体8022b的压力时，球体8022b将脱离凹部8011b。图8b右侧示出了球体8022b脱离凹部8011b后转矩输入部801的截面图。由于从转矩输入部801传递至转矩输出部803的转矩与处于凹部中用于传递转矩的球体的数量正相关，因此传递至转矩输出部的转矩减小至T’(T’<T)，旋进过程进入图5a中的曲线504a或图5b中的曲线504b的t1”’+t2”’～t1”’+t3”’阶段。

随着负载转矩进一步增加，如图8c所示，球体8022a将克服弹簧8021a的压力而脱离凹部8011a，转矩输出部803停止旋转，旋进过程结束。

根据以上原理，本示例随着各组球体依次脱离凹部，使得传递至转矩输出部803的转矩逐级减小，从而使得转矩控制部件603能够控制传递至所述旋进部件601的转矩，以在旋进过程的第二阶段逐级减小传递至螺丝的转矩。

应理解，尽管该实施例示出了具有两组凹部(对应于两组球体、两组弹簧和两组转矩调节部件)，然而凹部(球体、弹簧和转矩调节部件)也可为多于两组，凹部(球体、弹簧和转矩调节部件)的组数与转矩减小的级数相关联。

在一个示例中，与各组转矩调节部件相关的负载转矩的阈值分别与各组转矩调节部件在转矩输出部803上的连接位置相关联。由于转矩调节部件在所述转矩输出部803上的连接位置可以限定弹簧的压缩量，从而限定各组弹簧对球体的压力，因此也就限定了与各组转矩调节部件相关的负载转矩的阈值。在一个示例中，可以通过调节各组转矩调节部件在所述转矩输出部上的连接位置，来分别独立地调节与各组转矩调节部件相关联的阈值，从而调节转矩逐级减小的方式。在一个示例中，转矩调节部件可与转矩输出部螺纹连接，使其在转矩输出部上的位置可调。

在一个示例中，在弹簧与球体之间可设置保持部件8024a，8024b，以使弹簧与球体更稳定地接合。保持部件8024a可滑动地与转矩输出部803接触，以使得弹簧能够伸缩，球体能够脱离凹部。

在一个示例中，转矩输入部801的中心位置形成孔8012，转矩输出部803的一部分延伸穿过该孔，以增强转矩控制部件整体的强度和稳定性。转矩控制部件800还可选地可包括推力球轴承804及其轴承限制器805，其设置于转矩输出部803的延伸穿过孔8012的部分与转矩输入部801的与转矩输出部803相反的表面之间，以固定转矩输入部801和转矩输出部803之间的相对轴向运动。

在一个示例中，转矩控制部件603还可包括设置在所述转矩输出部803和所述转矩输入部801的面向转矩输出部803的表面之间的支撑球体806，在所述多组球体全部移出所述凹部的情况下，所述支撑球体使所述转矩输入部801保持空转。

在一个示例中，在装置600包含驱动部件的情况下，转矩控制部件可设置在驱动部件和旋进部件601之间。

应用示例

图9示出了根据本公开的螺丝旋进方法和装置的具体应用示例，以便于更好的理解本发明。

图9示出了应用根据本公开的实施例的一种电动螺丝刀900的示意性结构图，该电动螺丝刀900主要包括马达控制器901(转速控制部件)、马达902(驱动部件)、离合器903(转矩控制部件)以及旋进杆(旋进部件)904。其中马达控制器901控制马达902的转速，马达902的输出转矩通过离合器903传递至旋进杆904，旋进杆904作用于螺丝头部使螺丝旋进。其中，马达控制器901控制马达902的转速从而控制旋进杆904的转速，以使得旋进杆904在螺丝旋进过程的第一阶段使螺丝以第一转速旋进，并在螺丝旋进过程的第二阶段使螺丝以第二转速旋，第二转速高于第一转速，从而在满足螺丝旋进过程的工作效率要求的同时，减小螺丝旋进过程中引起的应变率。

离合器903可采用图8a所示的转矩控制部件603的形式。在第二阶段，随着螺丝头部接触到对象的表面并逐渐压紧对象的表面，从螺丝反馈至离合器903的转矩输出部的负载转矩逐渐增大，离合器903中的各组球体逐组脱离，使得离合器903输出至旋进杆904的转矩逐级减小，直到球体全部脱离凹部，离合器903的转矩输出部停止旋转，旋进过程结束。

可选地，螺丝旋进设备900还可包括连接在马达902和离合器903之间的减速齿轮905，以降低从马达902传递至离合器903的转速，减速齿轮905可采用行星齿轮结构或本领域技术人员能够利用的任何结构。

可选地，螺丝旋进设备900还可以包括，或连接到用户输入接口(未示出)，该用户输入接口可包括图形化用户界面、键盘等可接收用户输入的部件，用户可通过用户输入接口输入控制参数，该控制参数将传输至马达控制器901以对马达的转速进行控制。

本领域技术人员应理解，图9所示的示例仅为了便于理解本发明，而非为限制本发明。例如，其中也可通过变速器，而非马达控制器来控制旋进杆的转速，并且离合器903也可不采用图8a所示的转矩控制部件603的形式，甚至可以不采用离合器903而通过控制马达的输出转矩来使第二阶段输出至螺丝的转矩逐级减小。

本文中所用的术语，仅仅是为了描述特定的实施例，而不意图限定本发明。本文中所用的单数形式的“一”和“该”，旨在也包括复数形式，除非上下文中明确地另外指出。还要知道，“包含”一词在本说明书中使用时，说明存在所指出的特征、整体、步骤、操作、单元和/或组件，但是并不排除存在或增加一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、单元和/或组件，以及/或者它们的组合。

权利要求中的对应结构、材料、操作以及所有功能性限定的装置(means)或步骤的等同替换，旨在包括任何用于与在权利要求中具体指出的其它单元相组合地执行该功能的结构、材料或操作。所给出的对本发明的描述其目的在于示意和描述，并非是穷尽性的，也并非是要把本发明限定到所表述的形式。对于所属技术领域的普通技术人员来说，在不偏离本发明范围和精神的情况下，显然可以作出许多修改和变型。对实施例的选择和说明，是为了最好地解释本发明的原理和实际应用，使所属技术领域的普通技术人员能够明了，本发明可以有适合所要的特定用途的具有各种改变的各种实施方式。

Claims (14)

1.一种螺丝旋进方法，用于将螺丝旋进到对象中，所述方法包括：

在螺丝旋进过程的第一阶段，使螺丝以第一转速旋进；

在螺丝旋进过程的第二阶段，使螺丝以第二转速旋进，所述第二转速低于所述第一转速，

其中，所述第一阶段是从螺丝旋进过程开始到螺丝头部接触到对象的表面之前的阶段，所述第二阶段是从螺丝头部接触到对象的表面到螺丝旋进过程结束的阶段。

2.根据权利要求1所述的螺丝旋进方法，还包括：

在所述第二阶段，逐级减小传递至所述螺丝的转矩。

3.根据权利要求2所述的螺丝旋进方法，其中，逐级减小传递至所述螺丝的转矩包括：

在从螺丝反馈的负载转矩超过预定阈值的情况下，减小传递至所述螺丝的转矩。

4.根据权利要求1至3中任意一项所述的螺丝旋进方法，还包括：

利用马达驱动作用于螺丝的旋进部件进行旋转，来使所述螺丝旋进；以及

通过对马达的电压进行控制，来控制所述螺丝的转速。

5.一种螺丝旋进装置，用于将螺丝旋进到对象中，所述装置包括：

旋进部件，其在操作中作用于螺丝头部以使螺丝旋进；以及

转速控制部件，其控制所述旋进部件的转速，以使得所述旋进部件在螺丝旋进过程的第一阶段使螺丝以第一转速旋进，并在螺丝旋进过程的第二阶段使螺丝以第二转速旋进，所述第二转速低于所述第一转速，

其中，所述第一阶段是从螺丝旋进过程开始到螺丝头部接触到对象的表面之前的阶段，所述第二阶段是从螺丝头部接触到对象的表面到螺丝旋进过程结束的阶段。

6.根据权利要求5所述的螺丝旋进装置，还包括：

转矩控制部件，其控制传递至所述旋进部件的转矩，以在所述第二阶段逐级减小由所述旋进部件传递至所述螺丝的转矩。

7.根据权利要求6所述的螺丝旋进装置，其中：

在所述第二阶段，转矩控制部件在所述转矩控制部件的负载转矩超过预定阈值的情况下，减小传递至所述旋进部件的转矩，以逐级减小由所述旋进部件传递至所述螺丝的转矩。

8.根据权利要求7所述的螺丝旋进装置，

其中，所述转矩控制部件包括转矩输入部、转矩传递部和转矩输出部；

其中，在所述转矩输入部的面向所述转矩输出部的表面上设置有多组凹部，所述转矩传递部包括分别与所述多组凹部相对应的多组弹簧、多组球体、以及多组转矩调节部件，所述多组转矩调节部件与所述转矩输出部可调节地连接；以及

其中，在所述转矩输出部的负载转矩不高于与各组转矩调节部件相关的阈值的情况下，各组转矩调节部件使相应的弹簧以各自的压力将相应的球体抵靠在凹部中，使得转矩通过球体从所述转矩输入部传递到所述转矩输出部。

9.根据权利要求8所述的螺丝旋进装置，其中

在转矩输出部的负载转矩高于与一组或多组转矩调节部件相关的阈值的情况下，与所述一组或多组转矩调节部件相对应的球体从凹部中脱离。

10.根据权利要求8所述的螺丝旋进装置，其中与各组转矩调节部件相关的阈值分别与各组转矩调节部件在所述转矩输出部上的连接位置相关联。

11.根据权利要求8至10中任意一项所述的螺丝旋进装置，其中，每组凹部分别位于以所述表面的中心为圆心的不同半径的同心圆的圆周上。

12.根据权利要求8至10中任意一项所述的螺丝旋进装置，其中，所述转矩控制部件还包括设置在所述转矩输出部和所述转矩输入部的所述表面之间的支撑球体，在所述多组球体全部移出所述凹部的情况下，所述支撑球体使所述转矩输入部保持空转。

13.根据权利要求8至10中任意一项所述的螺丝旋进装置，还包括:

驱动部件，其驱动所述旋进部件进行旋转；

其中所述转矩控制部件设置在所述驱动部件和所述旋进部件之间。

14.根据权利要求5至10中任意一项所述的螺丝旋进装置，还包括:

驱动所述旋进部件进行旋转的马达，

其中，所述转速控制部件通过控制所述马达的电压来控制所述马达的转速，从而控制所述旋进部件的转速。