一种手持式电动螺丝刀系统的制作方法

【技术领域】

本发明涉及自动化智能加工技术领域，尤其涉及一种对螺丝拧紧的手持式电动螺丝刀以及应用了该电动螺丝刀的系统。

背景技术：

在自动化加工技术领域，在机械化流水线上采用机械对螺丝进行锁紧工艺是一种高精度、高效率、高稳定性的工装过程。一般是采用机械臂上装配电机驱动的螺丝批，对需要拧紧螺丝进行高速自动锁紧。这种安装在可移动的机械臂上，整体受到机械臂带动驱动然后被定位到预定工位进行加工拧紧的螺丝刀，行业内一般称为机载式螺丝刀，目前也有一种保留了电机驱动螺丝批，但是通过人手持并移动对位的螺丝刀，称为手持式电动螺丝刀。这种螺丝刀兼具灵活性、准确性和高效性，通过人工找准工位，对准待拧紧螺丝，电机驱动批头旋转，高速完成螺丝旋转至拧紧的工作。在工位较为多变复杂的产品，对精度和工艺要求较高的产品领域应用颇广。

但是市面上现有的大部分普通手持电动螺丝刀是采用有刷电机驱动，有刷电机结构复杂、可靠性差、故障多、维护工作量大、寿命短以及换向火花容易产生电磁干扰。其次，普通手持电动螺丝刀在锁付螺丝的时候，由于输出的电机经过减速齿轮后，扭力偏差较大，锁付一致性不好导致产品被锁付时候出现扭转过多破损或者未锁紧等锁付异常情况；最后螺丝刀向下旋紧螺丝的时候，批头会受到反作用的向上冲击力，这个冲击力会对减速器/电机带来很大的轴向负载，在使用中大大降低了减速器/电机的使用寿命。最关键的是目前的手持式螺丝刀仅仅是单纯一个电机驱动旋转的拧动工具，没有配置搭载微控制单元mcu/plc等，无法进行扭矩的记录、对比、纠错和查询等功能，无法备份数据也无法保留数据以备调用。

技术实现要素：

本发明针对以上问题提出了一种结构简单、可靠性好、故障率低、使用寿命长，大幅减少对减速器/电机的轴向负载，降低冲击的手持式电动螺丝刀系统，该系统配置了伺服驱动器、电动螺丝刀和微控制单元，在提高效率，提升可靠性和实用性能，整体延长了螺丝刀的使用寿命的同时搭载了智能化管理系统，同时通过网络通讯的方式将系统连接云端实现了数据的保存、备份和传输，极大地提高了整体系统智能化、数控化的潜力和可能性。

本发明所涉及的一种手持式电动螺丝刀系统，包括螺丝刀本体、伺服驱动器、电源模块和微控制单元mcu，其中电源模块包括开关电源和驱动电源，开关电源为微控制单元mcu供电，驱动电源为伺服驱动器供电，mcu控制伺服驱动器，伺服驱动器驱动螺丝刀本体，螺丝刀本体内设伺服电机驱动。

该微控制单元mcu包含通信接口，通信接口包含rs232、rs485、rj45、io输入口和io输出口。

该手持式螺丝刀系统还包括通过总线连接的外接设备，该外接设备包括人机界面和扫码设备，该外接设备通过rs232和rs485总线与微控制单元mcu连接，人机界面包含lcd显示屏、触摸屏、实体按键、led指示灯，通过总线和通信接口与微控制单元mcu交换信息进行控制和显示。

扫码设备和我们的设备连接后，通过扫描设备的工件编号将特定的信息与编号绑定后存储起来。

该系统还包含单片机plc和pc后台，单片机plc通过总线与微控制单元mcu连接，通过单片机plc控制螺丝供料系统，通过单片机plc将数据上传到pc后台端，而pc后台端通过以太网连接到云端。

pc后台可以通过防火墙连接到mass系统、云端等位置。

开关电源输出dc12v、dc5v、dc3.3v三种输出，其中3.3v为微控制单元mcu供电，人机界面如手持扫码等，通过rs232、rs485总线与螺丝刀设备连接，设置并读取设备运行的参数扫码设备和螺丝刀设备连接后，通过扫码设备的工件编号将特定的信息与编号绑定后存储起来。

该螺丝刀本体包括外壳、伺服电机、传动部件、装配件和前端套壳，其特征在于，在外壳和前端套壳内设电机座，伺服电机安装到电机座内，电机座通过传动部件驱动批杆套，在批杆套内设置尾缺驱动块，批杆末端安装到批杆套内与尾缺驱动块匹配传动；该传动部件为长销，长销末端的销套与伺服电机的转轴传动配合，而长销的轴驱动批杆套；在批杆套上设有装配件，装配件包含深沟球轴承和隔圈。

该批杆套包含前端和后端，其前端内设的尾缺驱动块包括传动销和圆柱销，而其后端为异形轴套；在该批杆套前端设有销孔，该圆柱销贯穿批杆套套身上的销孔并将传动销固定在批杆套前端内部；该后端内孔形状与长销的轴相匹配，长销的轴插入批杆套后端内孔传动。

该传动销周向方位有缺口，适配的批杆末端有与该传动销相匹配的缺口，两者配合进行传动。

在电机座和前端套壳内，长销和批杆套上依次套设后隔圈、第一深沟球轴承、外隔圈、第二深沟球轴承、前端隔圈，其中后隔圈后端面顶卡在电机座内壁，而第一深沟球轴承、外隔圈、第二深沟球轴承和前端隔圈依次顶紧装配，前端隔圈的前端面被前端套壳卡紧装配固定；第一深沟球轴承承托电机座，而第二深沟球轴承承托前端套壳

在前端套壳之外，批杆套上还依次套设了锁紧套、压缩弹簧、拆卸套、定制钢丝挡圈；在批杆套的最前端套盖了一个螺纹保护套；在前端套壳之外还盖设一个螺纹保护套。

在外壳后端设有航空接头和挂钩，便于手持和接入电路；在外壳上设有启动开关和正反开关按键。而启动开关电连接启动开关电路板，正反开关按键电连接正反开关电路板。

本发明所涉及的手持式电动螺丝刀系统配置微控制单元，通过微控制单元控制伺服驱动器，而伺服驱动器驱动螺丝刀本体内的伺服电机以此完成锁付动作；而微控制单元通过各种数据接口联网将螺丝刀锁付过程的设置和参数进行保存和、备份和传输可以实现远程管理和数据分析等智能化、数控化操作，提升了整体系统的可应用范围和数字化发展可能性。而螺丝刀本体内设计中采用长轴传动带动批杆套的传动模式，让长轴提供转动驱动力，大幅降低对伺服电机的轴向负载，避免对电机的轴向冲击，保护电机延长使用寿命。

【附图说明】

图1是本发明所涉及的手持式电动螺丝刀系统的系统框架图；

图2是本发明所涉及的手持式电动螺丝刀系统的拓扑图；

图3是本发明所涉及的一种手持式电动螺丝刀本体的整体结构图；

图4是本发明所涉及的一种手持式电动螺丝刀本体的爆炸示意图；

图5是本发明所涉及的一种手持式电动螺丝刀本体的剖视图；

其中：10、外壳；11、航空接头；12、挂钩；13、启动开关；14、正反开关按键；15、启动开关电路板；16、正反开关电路板；20、伺服电机；21、电机座；30、长销；40、批杆套；41、销孔；51、后隔圈；52、第一深沟球轴承；53、外隔圈；54、第二深沟球轴承；55、前端隔圈；60、前端套壳；70、尾缺驱动块；71、尾缺传动销；72、圆柱销；80、锁紧套；81、压缩弹簧；82、拆卸套；83、钢丝挡圈；84、螺纹保护套；

【具体实施方式】

下面将结合附图及实施例对本发明进行详细说明，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

请参考附图1和附图2，其中以系统框架图和拓扑图的方式示出了一种手持式电动螺丝刀系统，该系统包括螺丝刀本体、伺服驱动器、电源模块和微控制单元mcu，其中电源模块包括开关电源和驱动电源，开关电源为微控制单元mcu供电，驱动电源为伺服驱动器供电，mcu控制伺服驱动器，伺服驱动器驱动螺丝刀本体，螺丝刀本体内设伺服电机驱动。

该微控制单元mcu包含通信接口，通信接口包含rs232、rs485、rj45、io输入口和io输出口。

该手持式螺丝刀系统还包括通过总线连接的外接设备，该外接设备包括人机界面和扫码设备，该外接设备通过rs232和rs485总线与微控制单元mcu连接，人机界面包含lcd显示屏、触摸屏、实体按键、led指示灯，通过总线和通信接口与微控制单元mcu交换信息进行控制和显示。

扫码设备和我们的设备连接后，通过扫描设备的工件编号将特定的信息与编号绑定后存储起来。

该系统还包含单片机plc和pc后台，单片机plc通过总线与微控制单元mcu连接，通过单片机plc控制螺丝供料系统，通过单片机plc将数据上传到pc后台端，而pc后台端通过以太网连接到云端。

pc后台可以通过防火墙连接到mass系统、云端等位置。

开关电源输出dc12v、dc5v、dc3.3v三种输出，其中3.3v为微控制单元mcu供电，人机界面如手持扫码等，通过rs232、rs485总线与螺丝刀系统连接，设置并读取设备运行的参数。扫码设备和螺丝刀设备连接后，通过扫码设备的工件编号将特定的信息与编号绑定后存储起来。

请参考附图3，其中示出了螺丝刀本体的实物结构的爆炸图，该螺丝刀本体包括外壳10、在外壳上设有航空接口11、一个挂钩13，以及启动开关13、正反开关按键14。该外壳实际上分为左边外壳和右边外壳，两边相对扣合，形成外壳10整体，对应外壳上的启动开关13在壳体内还设有启动开关电路板15，对应正反开关按键14在壳体内设有正反开关电路板16。

在外壳内设有伺服电机20、传动部件、装配件和前端套壳60。在外壳10和前端套壳60内设电机座21，伺服电机20安装到电机座21内，电机座21通过传动部件驱动批杆套40，在批杆套40内设置尾缺驱动块70，批杆（未示出）末端安装到批杆套40内与尾缺驱动块70匹配传动；任意一台电动螺丝刀，可以适配多种不同规格型号的批杆，根据需要锁付的螺丝的型号不同，可以任意替换匹配螺丝的批杆，所以一台电动螺丝刀会有一套对应的批杆，批杆的末端保持一致能够与尾缺驱动块70配合，则能够随时替换一套内不同的批杆。

该传动部件为长销30，长销30末端的销套与伺服电机20的转轴传动配合，而长销30的轴驱动批杆套40；在批杆套40上设有装配件，装配件包含深沟球轴承和隔圈。

该批杆套40包含前端和后端，其前端内设的尾缺驱动块70包括传动销71和圆柱销72，而其后端为异形轴套；在该批杆套40前端设有销孔41，该圆柱销72贯穿批杆套40套身上的销孔41并将传动销71固定在批杆套40前端内部；该后端内孔形状与长销30的轴相匹配，长销30的轴插入批杆套40后端内孔传动。

该传动销71为周向方位有缺口的销，适配的批杆末端有与该传动销71相匹配的缺口，两者配合进行传动。

在电机座21和前端套壳60内，长销30和批杆套40上依次套设后隔圈51、第一深沟球轴承52、外隔圈53、第二深沟球轴承54、前端隔圈55，其中后隔圈51后端面顶卡在电机座21内壁，而第一深沟球轴承52、外隔圈53、第二深沟球轴承54和前端隔圈55依次顶紧装配，前端隔圈55的前端面被前端套壳60卡紧装配固定；第一深沟球轴承52承托电机座，而第二深沟球轴承54承托前端套壳。

在前端套壳60之外，批杆套上还依次套设了锁紧套80、压缩弹簧81、拆卸套82、定制钢丝挡圈83；在批杆套40的最前端套盖了一个螺纹保护套84；在前端套壳之外还盖设一个螺纹保护套84。

本发明所涉及的手持式电动螺丝刀系统配置微控制单元，通过微控制单元控制伺服驱动器，而伺服驱动器驱动螺丝刀本体内的伺服电机以此完成锁付动作；而微控制单元通过各种数据接口联网将螺丝刀锁付过程的设置和参数进行保存和、备份和传输可以实现远程管理和数据分析等智能化、数控化操作，提升了整体系统的可应用范围和数字化发展可能性。而螺丝刀本体内设计中采用长轴传动带动批杆套的传动模式，让长轴提供转动驱动力，大幅降低对伺服电机的轴向负载，避免对电机的轴向冲击，保护电机延长使用寿命。

以上所述，仅是本发明较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当利用上述揭示的技术内容作出些许变更或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明技术是指对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的范围内。