CN108406294A - 一种带位置记忆功能的智能螺丝紧固系统及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开并提供了一种结构简单、设计合理、具有监控和追溯功能的带位置记忆功能的智能螺丝紧固系统及其使用方法。本发明提供一种带位置记忆功能的智能螺丝紧固系统及其使用方法，一种带位置记忆功能的智能螺丝紧固系统包括控制系统和均与所述可控制系统电连接的螺丝批扭力控制器以及设置在产品上方的三轴运动模组，所述三轴运动模组包括Z轴滑台，所述Z轴滑台上安装有与所述螺丝批扭力控制器电连接的螺丝批。本发明可用于螺丝安装的技术领域。

Description

一种带位置记忆功能的智能螺丝紧固系统及其使用方法

技术领域

本发明涉及一种带位置记忆功能的智能螺丝紧固系统及其使用方法。

背景技术

进年来，随着石化资源的枯竭以及环保要求的提高，以锂电池为代表的新能源电动汽车掀起了一股热潮。根据乘联会的最新数据，2017年中国新能源乘用车共销售56万辆，其中纯电动乘用车销售45万辆，插电式混合动力乘用车累计销售11万辆。在新能源汽车中，电池、电机与电控系统是三大核心部件，而电控系统又是重中之重。从电驱控制器的结构组成来看，主要包括有DCDC模块、DCAC模块、电容模块、IGBT模块等，这些模块与铝壳主题之间的联结现阶段依然是螺栓联结，从其装配角度来说，打螺丝工艺依然是电驱控制器的主要工艺。

可靠性、安全性以及可追溯性是汽车行业各部件厂商普遍关注的问题。在电驱控制器生产过程中，各螺栓的联结紧固力对电路的导通及接触性能有较大影响，任何装配不到位或者漏装，都会影响到电驱控制器的整机工作性能，因此在电驱控制器生产过程中，生产厂商必须要多对装配过程中的每一颗螺丝拧紧扭矩及拧紧状况进行监控和追溯（主要监控螺栓拧紧扭力），一方面需要监控装配过程中各个螺栓的拧紧扭力，另外一方面针对不同规格的螺丝和不同装配位置匹配，防止错装而损坏部件。

现有打螺丝设备或装置不具备位置记忆功能，不能对螺丝种类与装配位置进行位置匹配防呆；现有打螺丝设备或装置尚未集成螺丝送料器信号，不能实现位置与螺丝种类匹配；现有打螺丝设备或装置尚未集成螺丝批扭力信号，不能监测出装配过程中螺丝漏装和装配不到位的情况。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种结构简单、设计合理、具有监控和追溯功能的带位置记忆功能的智能螺丝紧固系统及其使用方法。

本发明所采用的技术方案是：本发明提供一种带位置记忆功能的智能螺丝紧固系统，它包括控制系统和均与所述可控制系统电连接的螺丝批扭力控制器以及设置在产品上方的三轴运动模组，所述三轴运动模组包括Z轴滑台，所述Z轴滑台上安装有与所述螺丝批扭力控制器电连接的螺丝批。

在上述方案中，控制系统控制三轴运动模组精确运动，螺丝批扭力控制器实现螺丝装配过程的扭力监控，并将扭力数据实时测出并保存，通过在螺丝批扭力控制器中预设每个螺丝的扭紧数值，并对比实际螺丝扭力值即可判断监测出装配过程中螺丝漏装和装配不到位的情况。

进一步地，所述三轴运动模组包括安装框架、适配设置在所述安装框架上的X轴滑轨、滑动设置在所述X轴滑轨上的Y轴滑轨模块和滑动设置在所述Y轴滑轨模块上的Z轴滑轨模块，所述Z轴滑台与所述Z轴滑轨模块相滑动配合，所述三轴运动模组还包括分别与所述X轴滑轨、所述Y轴滑轨模块和所述Z轴滑轨模块相配合的光栅尺；所述光栅尺的读取头相应地固定安装在对应所述X轴滑轨、所述Y轴滑轨模块或所述Z轴滑轨模块上的滑动部分上。

在上述方案中，安装框架为三轴运动模组提供安装支撑，三轴运动模组带动螺丝批进行三轴直线运动；通过设计光栅尺且光栅尺的读取头跟随移动记录实时位置数据，每次用螺丝批拧紧螺丝，螺丝批的位置都能通过光栅尺记录，记录的数据反馈到控制系统中储存。实现装配位置进行位置匹配防呆的功能。

进一步地，所述一种带位置记忆功能的智能螺丝紧固系统还包括若干均匀分布的螺丝送料器，每个所述螺丝送料器均对应设置有一个送料感应器，所述送料感应器与所述螺丝批相配合，所述送料感应器上设置有指示灯。

在上述方案中，每个螺丝送料器对应一种规格的螺丝型号，螺丝批取走螺丝时，螺丝刀与送料感应器相感应配合，这样设计，可以使本发明具有螺丝出料检测功能，可以有效地保证在螺丝批选取的螺丝为正确的型号，用以在设定位置区域内只能装入某一螺丝送料器中的螺丝种类，实现位置与螺丝种类的正确匹配。实现螺丝型号匹配防呆的功能。

进一步地，所述螺丝批为电动螺丝批。

本发明还提供一种带位置记忆功能的智能螺丝紧固系统的使用方法，该方法的步骤为：

A、根据产品预设的拧螺丝位置顺序而预设不同螺丝送料器的送料顺序，根据预设而每次单独点亮一个对应的送料感应器上的指示灯，操作者依照指示灯从指定的螺丝送料器上取螺丝；

B、操作者根据预设的拧螺丝位置而控制螺丝批移到第一个预设位置，并记录该位置，接着，操作者进行一次启动螺丝批进行拧螺丝的操作，操作者做完一个拧螺丝操作后，重复A步骤进行取第二轮的螺丝，并进行第二个预设位置的拧螺丝操作，直至拧完所有螺丝。

进一步地，在步骤B中，螺丝批扭力控制器预设了各个螺丝拧紧的扭力值，在进行拧螺丝操作时，螺丝批扭力控制器反馈螺丝的拧入扭力，并上报控制系统并与螺丝批扭力控制器的设定值进行比对，如果扭力在设定范围内，则反馈整个过程OK信号，否则反馈扭力不足或者螺丝漏装。

进一步地，在步骤B中，螺丝批未被移动到预设位置区域时，螺丝批的启动按钮被锁定而不能被启动。

本发明的有益效果为：可以监控打螺丝过程中的螺丝扭力，防止螺丝拧入不到位；通过螺丝送料器上的螺丝取料顺序指示灯提示，可以对作业员进行螺丝装配指引，有效降低多种螺丝装配时的选料时间；可以记忆装配位置，并与系统中程序中位置进行比对，再通过监测到扭力数据，实现螺纹类型与装配位置的防呆以及是否有漏装螺丝情况。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

具体实施方式

如图1所示，本发明的具体实施方式是：本发明提供一种带位置记忆功能的智能螺丝紧固系统，它包括控制系统和均与所述可控制系统电连接的螺丝批扭力控制器1以及设置在产品13上方的三轴运动模组2，所述三轴运动模组2包括Z轴滑台3，所述Z轴滑台3上安装有与所述螺丝批扭力控制器1电连接的螺丝批4。

在上述方案中，螺丝批扭力控制器1为常规现有的扭力控制器；控制系统控制三轴运动模组精确运动，螺丝批扭力控制器1实现螺丝装配过程的扭力监控，并将扭力数据实时测出并保存，通过在螺丝批扭力控制器1中预设每个螺丝的扭紧数值，并对比实际螺丝扭力值即可判断监测出装配过程中螺丝漏装和装配不到位的情况。

进一步地，所述三轴运动模组2包括安装框架5、适配设置在所述安装框架5上的X轴滑轨6、滑动设置在所述X轴滑轨6上的Y轴滑轨模块7和滑动设置在所述Y轴滑轨模块7上的Z轴滑轨模块8，Y轴滑轨模块7包括Y轴滑轨和Y轴滑轨上的Y轴滑块，Z轴滑轨模块8包括Z轴滑轨而所述Z轴滑台3与所述Z轴滑轨模块8相滑动配合，所述三轴运动模组2还包括分别与所述X轴滑轨6、所述Y轴滑轨模块7和所述Z轴滑轨模块8相配合的光栅尺9；所述光栅尺9的读取头相应地固定安装在对应所述X轴滑轨6、所述Y轴滑轨模块7或所述Z轴滑轨模块8上的滑动部分上。

在上述方案中，安装框架5为三轴运动模组2提供安装支撑，三轴运动模组2带动螺丝批4进行三轴直线运动；通过设计光栅尺9且光栅尺9的读取头跟随移动记录实时位置数据，每次用螺丝批4拧紧螺丝，螺丝批4的位置都能通过光栅尺9记录，记录的数据反馈到控制系统中储存。实现装配位置进行位置匹配防呆的功能。

进一步地，所述螺丝批扭力控制器1还包括若干均匀分布的螺丝送料器10，每个所述螺丝送料器10均在螺丝送料器10的送料口处对应设置有一个送料感应器11，所述送料感应器11与所述螺丝批4相配合，所述送料感应器11上设置有指示灯12。

在上述方案中，螺丝送料器10为现有的螺丝出料装置，每个螺丝送料器10对应一种规格的螺丝型号，螺丝批4取走螺丝时，螺丝刀与送料感应器11相感应配合，这样设计，可以使本发明具有螺丝出料检测功能，可以有效地保证在螺丝批4选取的螺丝为正确的型号，用以在设定位置区域内只能装入某一螺丝送料器10中的螺丝种类，实现位置与螺丝种类的正确匹配。实现螺丝型号匹配防呆的功能。

进一步地，所述螺丝批4为电动螺丝批。

本发明还提供一种带位置记忆功能的智能螺丝紧固系统的使用方法，该方法的步骤为：

A、根据产品13预设的拧螺丝位置顺序而预设不同螺丝送料器10的送料顺序，根据预设而每次单独点亮一个对应的送料感应器11上的指示灯12，操作者依照指示灯12从指定的螺丝送料器10上取螺丝；

B、操作者根据预设的拧螺丝位置而控制螺丝批4移到第一个预设位置，并记录该位置，接着，操作者进行一次启动螺丝批4进行拧螺丝的操作，操作者做完一个拧螺丝操作后，重复A步骤进行取第二轮的螺丝，并进行第二个预设位置的拧螺丝操作，直至拧完所有螺丝。

进一步地，在步骤B中，螺丝批扭力控制器1预设了各个螺丝拧紧的扭力值，在进行拧螺丝操作时，螺丝批扭力控制器1反馈螺丝的拧入扭力，并上报控制系统并与螺丝批扭力控制器1的设定值进行比对，如果扭力在设定范围内，则反馈整个过程OK信号，否则反馈扭力不足或者螺丝漏装。

进一步地，在步骤B中，螺丝批4未被移动到预设位置区域时，螺丝批4的启动按钮被锁定而不能被启动。

本发明的有益效果为：可以监控打螺丝过程中的螺丝扭力，防止螺丝拧入不到位；通过螺丝送料器10上的螺丝取料顺序指示灯提示，可以对作业员进行螺丝装配指引，有效降低多种螺丝装配时的选料时间；可以记忆装配位置，并与系统中程序中位置进行比对，再通过监测到扭力数据，实现螺纹类型与装配位置的防呆以及是否有漏装螺丝情况。

本发明的操作过程如下：

1、拧螺丝扭力监控

螺丝拧入扭力通过螺丝批扭力控制器1自动监控，并能根据实际监测到的扭力数据和事先设定的扭力数据进行比对，判断螺丝拧紧力矩是否合适。

2、螺丝位置记忆功能实现

当作业员抓住螺丝批4进行取料或螺丝拧紧的时，螺丝批可以随着三轴运动模组2在各向移动时候，各轴向运动时，光栅读取头读取实时位置数据，并将数据发送到控制系统中，进行位置的读取并记忆。

3、螺丝智能送料及及拧螺丝过程智能防呆

所谓螺丝智能送料即是作业员工取螺丝过程中，在各螺丝送料器10上安装有指示灯12引导作业员按顺序去取螺丝，并且被提示的螺丝送料器10上的送料感应器11感应到该颗螺丝已经被取走，否则设备提示作业员取螺丝错误。该方案可实现作业员的误取螺丝的防呆；即此时作业必须取走正确的螺丝。

另一方面，通过光栅尺的记录的每次拧入螺丝的位置信息，倘若当前拧入螺丝的位置非程序中设定的位置区域，就算是作业员按下螺丝批4的启动按钮，此时螺丝批4也不能启动。该方案就实现了螺丝拧入的位置与待拧入螺丝位置的比对防呆。即此时作业员必须将正确的螺丝拧入正确的位置中。

在本发明中，将螺栓拧紧过程中扭力监控、位置监控以及螺丝送料器之间有机结合起来，一方面可以实现螺丝拧紧状态监控（通过拧紧扭力）；另外一方面可以建立不同螺丝种类与电驱控制器不同装配位置的一一对应关系，从而实现装配过程中的防呆。如A区域程序设定要装入M6*12螺栓，首先作业员需要从M6*12螺丝送料器中取出螺栓，安装在该螺栓送料器上的送料感应器要感应到该螺栓被取出的信号，然后打螺栓平衡臂的位置感应传感器要感应到螺丝批被移动到A1区域，此时方可启动电动螺丝批进行螺栓拧入动作，而在其他区域是不能启动螺丝批的（程序上会根据位置正确与否而决定是否给螺丝批进行供电），拧入完成后，螺丝批控制器会反馈该螺栓的拧入扭力，并上报系统与设定值比对，如果扭力在设定范围内，即反馈整个过程OK信号，否则反馈扭力不足或者漏装（扭力数据为0）。

本发明可用于螺丝安装的技术领域。

Claims (7)

1.一种带位置记忆功能的智能螺丝紧固系统，其特征在于：它包括控制系统和均与所述可控制系统电连接的螺丝批扭力控制器（1）以及设置在产品上方的三轴运动模组（2），所述三轴运动模组（2）包括Z轴滑台（3），所述Z轴滑台（3）上安装有与所述螺丝批扭力控制器（1）电连接的螺丝批（4）。

2.根据权利要求1所述的一种带位置记忆功能的智能螺丝紧固系统，其特征在于：所述三轴运动模组（2）包括安装框架（5）、适配设置在所述安装框架（5）上的X轴滑轨（6）、滑动设置在所述X轴滑轨（6）上的Y轴滑轨模块（7）和滑动设置在所述Y轴滑轨模块（7）上的Z轴滑轨模块（8），所述Z轴滑台（3）与所述Z轴滑轨模块（8）相滑动配合，所述三轴运动模组（2）还包括分别与所述X轴滑轨（6）、所述Y轴滑轨模块（7）和所述Z轴滑轨模块（8）相配合的光栅尺（9）。

3.根据权利要求1所述的一种带位置记忆功能的智能螺丝紧固系统，其特征在于：它还包括若干均匀分布的螺丝送料器（10），每个所述螺丝送料器（10）均对应设置有一个送料感应器（11），所述送料感应器（11）与所述螺丝批（4）相配合，所述送料感应器（11）上设置有指示灯（12）。

4.根据权利要求1所述的一种带位置记忆功能的智能螺丝紧固系统，其特征在于：所述螺丝批（4）为电动螺丝批。

5.一种如权利要求1-4中的任意一项所述的带位置记忆功能的智能螺丝紧固系统的使用方法，其特征在于，该方法的步骤为：

根据产品预设的拧螺丝位置顺序而预设不同螺丝送料器（10）的送料顺序，根据预设而每次单独点亮一个对应的送料感应器（11）上的指示灯（12），操作者依照指示灯（12）从指定的螺丝送料器（10）上取螺丝；

操作者根据预设的拧螺丝位置而控制螺丝批（4）移到第一个预设位置，并记录该位置，接着，操作者进行一次启动螺丝批（4）进行拧螺丝的操作，操作者做完一个拧螺丝操作后，重复A步骤进行取第二轮的螺丝，并进行第二个预设位置的拧螺丝操作，直至拧完所有螺丝。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于：在步骤B中，螺丝批扭力控制器（1）预设了各个螺丝拧紧的扭力值，在进行拧螺丝操作时，螺丝批扭力控制器（1）反馈螺丝的拧入扭力，并上报控制系统并与螺丝批扭力控制器（1）的设定值进行比对，如果扭力在设定范围内，则反馈整个过程OK信号，否则反馈扭力不足或者螺丝漏装。

7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于：在步骤B中，螺丝批（4）未被移动到预设位置区域时，螺丝批（4）的启动按钮被锁定而不能被启动。