旋转调试机构以及自动调试机台的制作方法

本发明涉及调试设备，更具体地说，涉及一种可用于快速调试的旋转调试机构以及自动调试机台。

背景技术：

随著自动化及工业4.0的逐渐普及，自动调试机台应用也越来越广泛，其基本的自动调试动作是，调整螺丝正反转高速旋转，扭矩控制和准确定位，以及固定螺母松开，紧固和扭矩控制，这两个自动过程必须精确配合，并且稳定可靠。

目前现有自动螺丝机等设备，配套扭矩电批和螺母夹持结构，可以完成相对简单的螺丝和螺母自动操作，但对于自动操作精度及可靠性要求较高的自动调试机台来讲，局限性较大，主要体现为自动操作不可靠，扭矩电批调整螺丝不能准确定位，而且螺丝自动操作有时会因运转异常而卡死，而螺母夹持结构有时因不能提供准确的扭转力矩而运转异常，目前只有通过提高工件加工精度的方法弥补，但仍然会发生上诉操作异常现象。所以，研发快速有效，稳定可靠的螺丝旋转自动调试机构和螺母套筒自动执行机构，对自动调试机台效率提高及快速发展，有重要意义。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题在于，提供一种可快速、稳定、可靠实现自动调试的旋转调试机构和自动调试机台。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种旋转调试机构，包括螺丝旋转调试机构，所述螺丝旋转调试机构包括：具有旋转输出轴的螺丝旋转驱动装置、螺丝批组件、以及将所述螺丝批组件半刚性连接于所述螺丝旋转驱动装置的输出轴上的半刚性联轴器；

所述半刚性联轴器在轴向方向运动为刚性的、径向方向为弹性偏差弥补；所述旋转装置带动所述螺丝批组件轴向转动。

优选的，所述螺丝批组件包括上端与所述半刚性联轴器连接的螺丝批主轴、以及安装在所述螺丝批主轴下端的螺丝批；

所述螺丝批主轴上设置有监测其位置的旋转编码器。

优选的，所述自动调试机构还包括导向自定位机构；所述导向自定位机构包括套设在所述螺丝批组件外围的螺丝批连接套筒、可轴向移动安装在所述螺丝批连接套筒上的导向自定位套筒、以及设置在所述螺丝批连接套筒和导向自定位套筒之间的第一弹簧；

所述螺丝批的下端位于导向自定位套筒的下端内。

优选的，所述导向自定位套筒下端内侧为内斜面；所述导向自定位套筒的上部设有第一轴向开槽，并通过第一导向件插入所述第一轴向开槽将所述导向自定位套筒可轴向移动安装于所述螺丝批连接套筒上。

优选的，所述螺丝旋转驱动装置为竖直固定安装的第一伺服驱动电机；所述第一伺服驱动电机的输出轴通过所述半刚性联轴器带动所述螺丝批组件绕其轴线转动。

优选的，所述旋转调试机构还包括螺母套筒自动执行机构，所述螺母套筒自动执行机构包括螺母套筒驱动装置、传动机构、螺丝批主轴外套筒以及螺母套筒组件；

所述螺丝批主轴外套筒同轴可转动套设在所述螺丝批组件外，所述螺母套筒组件同轴并可轴向滑动安装在所述螺丝批主轴外套筒下端；

所述螺母套筒驱动装置通过所述传动机构带动所述螺丝批主轴外套筒转动，并由所述螺丝批主轴外套筒带动所述螺母套筒组件转动。

优选的，所述螺母套筒组件包括螺母外套筒、以及固定安装在所述螺母外套筒下端的螺母套筒；

所述螺母外套筒上开设有第二轴向开槽，并通过第二导向件插入所述第二轴向开槽将所述螺母外套筒可轴向移动安装于所述螺丝批主轴外套筒上；

所述螺母外套筒顶端与所述螺丝批主轴外套筒之间设置有第二弹簧；

所述螺母套筒的下端内侧为内斜面；并且，所述螺丝批组件的下端位于所述螺母套筒内。

优选的，所述螺母套筒驱动装置为水平固定安装的第二伺服驱动电机；

所述传动机构包括安装在所述第二伺服驱动电机的输出轴上的蜗杆、由所述蜗杆带动的蜗轮、由所述蜗轮带动转动的传动中间轴、以及分别安装在所述传动中间轴和螺丝批主轴外套筒上啮合传动正齿轮组；

所述传动中间轴通过所述正齿轮组带动所述螺丝批主轴外套筒绕其轴线转动。

本发明还提供一种自动调试机台，包括上述任一项所述旋转调试机构、与所述旋转调试机构的螺丝批组件的轴线方向平行设置的平台、固定安装在所述平台上的导轨底座、以及滑动安装在所述导轨底座上的滑块；所述自动调试机构的螺丝旋转驱动装置固定安装在所述滑块上。

优选的，所述自动调试机台还包括垂直固定安装在所述滑块上的安装座；

所述自动调试机构的螺母套筒驱动装置固定安装在所述安装座上，所述自动调试机构的传动中间轴和螺丝批主轴外套筒通过角接触球轴承和防松螺母紧固安装在所述安装座上。

实施本发明具有以下有益效果：通过利用半刚性联轴器连接螺丝旋转驱动装置和螺丝批组件，从而可以在径向方向上实现偏差弥补，实现了扭矩控制和精确定位，具有配合精确、稳定可靠的优点。

通过导向自定位机构的设置，可以快速有效的实现螺杆的导向对准，进一步的提高了机构的可靠性和准确性。

进一步的配合螺母套筒自动执行机构的使用，可以实现螺母松开和上紧，使得调节更加的自动化，提高了效率和准确性。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是本发明的旋转调试机构的一个实施例的部分结构示意图；

图2是本发明的旋转调试机构的一个实施例的剖视示意图；

图3是本发明的旋转调试机构应用于本发明的自动调试机台的一个实施例的结构示意图；

图4是本发明的旋转调试机构应用于本发明的自动调试机台的一个实施例的另一角度的结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图和具体实施例，对本发明进行进一步的详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1至图4所示，是本发明的旋转调试机构的一个实施例，该旋转调试机构可用于本发明的自动调试机台的一个实施例中，可以理解的，该旋转调试机构也可以根据需要应用到其他场合中。

该旋转调试机构包括螺丝旋转调试机构，用于调整螺丝31正反转高速旋转。该螺丝旋转调试机构包括螺丝旋转驱动装置1、螺丝批组件、半刚性联轴器4等，该半刚性联轴器4在轴向方向为刚性的、径向方向为弹性偏差弥补，从而具有较大的位置偏差容忍度，确保调整螺丝31的可靠被插入，进行调整。

在本实施例中，该螺丝旋转驱动装置1为竖直固定安装的第一伺服驱动电机，可以固定安装滑块22上，进而可上下移动，带动螺丝批组件的上下移动；当然，也可以根据需要安装到其他合适的位置处。第一伺服驱动电机的输出轴通过半刚性联轴器4带动螺丝批组件绕其轴线转动，实现对螺丝的正反转控制。当然，螺母套筒驱动装置11也可以为其他驱动机构，例如气缸、步进电机等。

半刚性联轴器4安装在螺丝旋转驱动装置1的输出轴上，并与螺丝批组件的顶端连接，从而将螺丝旋转驱动装置1的输出扭矩传递到螺丝批组件上。该半刚性联轴器4在轴向方向刚性连接，但在径向方向允许较大偏差，使用半刚性联轴器4至少具有以下作用：一是容忍螺丝高速正反转可能导致的轴向跳动，二是有效地弥补调整螺丝31与螺丝批组件间的同轴度偏差，避免同轴度偏差较大而运转异常。

该螺丝批组件由半刚性联轴器4上，包括螺丝批主轴5、螺丝批6等。其中，螺丝批主轴5的上端与半刚性联轴器4固定连接，螺丝批6固定连接在螺丝批主轴5下端，在半刚性联轴器4的带动下，螺丝批主轴5和螺丝批6绕其轴线转动，对螺丝进行调整。

在本实施例中，螺丝批主轴5下端可以通过螺丝批连接套筒8，与一定长度的螺丝批6连接，螺丝批6可以根据调整螺丝31十字开口，平口或梅花口更换。可以理解的，在其他实施例中，螺丝批6也可以直接或者通过其他连接结构与螺丝批主轴5固定连接，只要可以通过螺丝批主轴5将力矩传递至螺丝批6即可。

进一步的，螺丝批主轴5上装有监测其位置的旋转编码器7，实时反馈旋转位置由于螺丝批6与螺丝旋转驱动装置1的可靠连接，螺丝批主轴5旋转编码器7实时反馈旋转位置，且可沿轴线方向上下运动，因此可靠完成调整螺丝31正反转高速转动和精确定位。

进一步的，本实施例的自动调试机构还包括导向自定位机构，可实现快速可靠地将螺丝批6与螺丝对位，以便于后续的调整。该导向定位机构包括螺丝批连接套筒8、中空的导向自定位套筒9、第一弹簧10等。

该螺丝批连接套筒8套设在螺丝批组件外围，用于连接螺丝批主轴5和螺丝批6。如图所示，螺丝批主轴5插入到螺丝批连接套筒8的上端，而螺丝批6插入在螺丝批连接套筒8的下端，并且，在螺丝批连接套筒8的侧壁开设螺孔，可以通过紧固螺钉等锁入，压紧螺丝批主轴5和螺丝批6，实现固定连接。当需要更换螺丝批6时，只需松开紧固螺钉即可进行螺丝批6的更换。可以理解的，螺丝批主轴5、螺丝批6、螺丝批连接套筒8之间还可以通过其他方式固定连接，例如过盈配合、销轴等。

该第一弹簧10套设在螺丝批连接套筒8的外围，并且，在螺丝批连接套筒8的上端可设有定位环，使得第一弹簧10可以限位于定位环与导向自定位套筒9之间，为导向自定位套筒9提供弹性恢复力。

该导向自定位套筒9为中空，可轴向移动安装在螺丝批连接套筒8上，并且，螺丝批6的下端位于导向自定位套筒9的下端内，确保在轴向运动时，导向自定位套筒9先接触到螺丝，实现位置偏差修正。

进一步的，该导向自定位套筒9的上部设有第一轴向开槽91；如图所示，在本实施例中，第一轴向开槽91为四个轴向开设的均匀开槽，设置在导向自定位套筒9的上部。对应的，在螺丝批连接套筒8上设有四个开孔，可以通过四个第一导向件(图未示)分别插入第一轴向开槽91、开孔，进而将导向自定位套筒9可轴向移动安装于螺丝批连接套筒8上，从而导向自定位套筒9可以随着螺丝批主轴5转动，还可以在螺丝批连接套筒8上沿轴向方向上下移动。可以理解的，第一轴向开槽91、第一导向件、开孔的数量可以根据需要设置一个或多个。该第一导向件可以为定位螺丝、螺栓、导向柱等，可实现将导向自定位套筒9可轴向滑动连接在螺丝批连接套筒8上即可。

进一步的，为了更好的导入螺丝，在导向自定位套筒9下端内侧为内斜面，在本实施例中，内斜面加工为45°，当然，其倾斜的角度可以根据需要设计为其他度数。

由于导向自定位套筒9的端口平面位置大于螺丝批6底部端口位置，确保导向自定位套筒9下端空心圆柱内侧，在沿轴向向下运动接近调整螺丝31过程中，一定首先接触调整螺丝31，由于内斜面的导向自定位特性，可以自动弥补调整螺丝31实际操作中心位置，与识别螺孔中心位置的偏差，具有很好的位置偏差容忍能力。当螺丝批6在螺丝批6导向定位套筒基本修正位置偏差后，沿轴向向下运动接触调整螺丝31，并继续移动一定位置后，螺丝旋转驱动装置1以较慢的速度旋转螺丝批6，螺丝批6可以快速可靠地插入调整螺丝31，为自动调节做好准备。

另外，由于调整螺丝31有固定螺母32相连，有可能出现调整螺丝31上端面低于固定螺母32上端面的现象，由于导向定位套筒可以沿轴向上下移动，也可快速可靠地将调整螺丝31上端面旋转进入固定螺母32上端面下方。

进一步的，在本实施例中，该旋转调试机构还包括螺母套筒24自动执行机构，可以利用该机构自动执行旋转螺母，实现螺母的松开或旋紧。当然，在其他一些实施例中，也可以省略该螺母套筒24自动执行机构。

如图所示，该螺母套筒24自动执行机构包括螺母套筒驱动装置11、传动机构、螺丝批主轴外套筒20以及螺母套筒组件等。

其中，螺母套筒驱动装置11为水平固定安装的第二伺服驱动电机，可以通过安装座13固定安装在滑块22上，进而可上下移动，带动整个螺母套筒24自动执行机构上下移动。当然，也可以根据需要安装到其他合适的位置处。第二伺服驱动电机的输出轴通过传动机构将转动力矩传递到螺丝批主轴外套筒20，使得螺丝批主轴外套筒20可以绕其轴线转动，带动螺母套筒组件绕其轴线转动，实现对螺母的正反转控制。当然，螺母套筒驱动装置11也可以为其他驱动机构，例如气缸、步进电机等。

该螺母套筒驱动装置11通过传动机构输出转动扭矩，该传动机构包括蜗杆14、蜗轮15、传动中间轴16、正齿轮组19等。该蜗杆14安装在第二伺服驱动电机的输出轴上，带动蜗轮15转动，再由蜗轮15带动传动中间轴16转动，再通过正齿轮组19带动螺丝批主轴外套筒20转动。

在本实施例中，传动中间轴16与螺丝批6的轴线方向平行设置，可以通过角接触球轴承17和防松螺母18等，紧固安装在安装座13上。一对正齿轮分别固定安装在传动中间轴16和螺丝批主轴外套筒20上，利用蜗轮15、蜗杆14、正齿轮的传动，可以更稳定、可靠的传递扭转力矩，使得转动更加的平稳。可以理解的，传动机构也可以通过其他机构实现，例如齿轮齿条、齿轮皮带等各种结构，只要能够将螺母套筒驱动装置11输出的力矩平稳的传递到螺丝批主轴外套筒20即可。

螺丝批主轴外套筒20可转动套设在螺丝批组件外，且与螺丝批主轴5同轴设置。螺丝批主轴外套筒20也可以通过角接触球轴承17和防松螺母18紧固安装在安装座13上，从而螺母套筒驱动装置11的扭转力矩，可以稳定可靠地传递到与螺丝批主轴5同心的螺丝批主轴外套筒20上，从而带动螺母套筒组件转动。

该螺母套筒组件与螺丝批主轴外套筒20同轴设置，并可轴向滑动安装在螺丝批主轴外套筒20下端。在本实施例中，该螺母套筒组件包括螺母外套筒23、以及固定安装在螺母外套筒23下端的螺母套筒24。当然，螺母外套筒23和螺母套筒24也可以为一体式设计。另外，螺母套筒24的尺寸、形状可以根据需要操作的螺母进行更换。

进一步的，在螺母套筒24外套筒上开可以开设有第二轴向开槽231；如图所示，在本实施例中，第二轴向开槽231为四个轴向开设的均匀开槽，设置在螺母套筒24外套筒的上部。对应的，在螺丝批主轴外套筒20上设有四个开孔，可以通过四个第二导向件分别插入第二轴向开槽231、开孔，进而将螺母套筒24外套筒可轴向移动安装于螺丝批主轴外套筒20上，从而螺母套筒24外套筒可以随着螺丝批主轴外套筒20转动，还可以在螺丝批主轴外套筒20上沿轴向方向上下移动。可以理解的，第二轴向开槽231、第二导向件、开孔的数量可以根据需要设置一个或多个。第二导向件可以为定位螺丝、螺栓、导向柱等，可实现将螺母套筒24外套筒可轴向滑动连接在螺丝批主轴外套筒20即可。

进一步的，在螺母外套筒23顶端与螺丝批主轴外套筒20之间设置有第二弹簧25，确保螺母套筒24外套筒在螺丝批主轴外套筒20上，沿轴向方向上下移动。由于螺母套筒24与螺母套筒驱动装置11连接可靠，且与螺丝批主轴5同心，可以沿轴线方向上下运动，因此可以稳定可靠完成固定螺母32松开，紧固和扭矩控制。

进一步的，在螺母套筒24下端内侧加工为内斜面，在本实施例中为45°(当然，倾斜度数可以根据需要进行设计)内斜面，在沿轴向向下运动接触固定螺母32后，由于内斜面的导向自定位特性，可以自动弥补固定螺母32实际操作中心位置，与识别螺孔中心位置的偏差，具有很好的位置偏差容忍能力，当螺母套筒24在位置偏差基本修正后，沿轴向方向继续向下运动一定位置，螺母套筒驱动装置11以较慢的速度旋转，螺母套筒24可以快速可靠地套入固定螺母32，为固定螺母32松开，紧固和扭矩控制等自动操作做好准备。

进一步的，为了保证螺丝旋转自动调试机构的螺丝批6在螺母套筒24中心穿过，需要确保螺丝旋转自动调试机构和螺母套筒24自动执行机构的同轴度。在本实施例中，螺母套筒24自动执行机构中的螺丝批主轴外套筒20，通过角接触球轴承17和防松螺母18紧固安装，基本可以保证与螺丝批主轴5的同轴度；而通过螺母套筒24外套筒连接的螺母套筒24是悬臂结构，为了确保与螺丝批6的同轴度，在螺丝批主轴5与螺丝批主轴外套筒20之间，以及螺丝批6导向定位套筒与螺母套筒24外套筒之间，分别安装深沟球轴承26，确保螺丝批主轴5与螺丝批主轴外套筒20，以及螺丝批6导向定位套筒与螺母套筒24外套筒的同轴度，也就保证了螺丝批6从螺母套筒24中心穿过的同轴度，确保螺丝旋转自动调试机构和螺母套筒24自动执行机构的同轴度。

该螺丝旋转自动调试机构和螺母套筒24自动执行机构的结构紧凑，可用于自动调试机台，稳定可靠实现螺丝正反转高速旋转，扭矩控制和准确定位，以及固定螺母32松开，紧固和扭矩控制功能，通过两套独立的伺服驱动精确控制自动动作及状态配合，螺丝和螺母自动操作可以精确配合，且稳定可靠。

如图3、4所示，是前述旋转调试机构用于自动调试机台的一个实施例，包括旋转调试机构、平台3、固定安装在平台3上的导轨底座21、以及滑动安装在导轨底座21上的滑块22等。其中，旋转调试机构可以为上述任意结构组合的旋转调试机构，在此不做赘述。可以理解的，该自动调试机台可以用于腔体滤波器30的螺丝、螺母的调节，从而调试整个腔体滤波器30的带通曲线，以解决人工调节的一致性低、效率低的缺陷。

如图所示，该平台3与旋转调试机构的螺丝批组件的轴线方向平行设置，作为整个机台的支撑件。可以理解的，该平台3可以安装在三轴驱动装置(图未示)上，可以在X轴、Y轴和Z轴上移动，调节平台3的位置，以使旋转调试机构对准需要调节的螺丝、螺母等。

导轨底座21平行固定安装在平台3上，与螺丝批组件的轴线平行；对应的，滑块22滑动安装在导轨底座21上，并且旋转调试机构安装在滑块22上，从而旋转调试机构可以在导轨底座21的导向下做上下运动。

在本实施例中，自动调试机构的螺丝旋转驱动装置1固定安装在第一支架27上，再将第一支架27固定安装在滑块22上，从而将整个螺丝旋转调试机构固定安装在滑块22上。

进一步的，自动调试机台还包括垂直固定安装在滑块22上的安装座13。自动调试机构的螺母套筒驱动装置11固定安装在第二支架12上，并通过第二支架12固定安装在安装座13上。该螺母套筒驱动装置11的输出轴的轴线方向与螺丝旋转驱动装置1的输出轴轴线方向相垂直。

进一步的，自动调试机构的传动中间轴16和螺丝批主轴外套筒20通过角接触球轴承17和防松螺母18紧固安装在安装座13上,基本可以保证与螺丝批主轴5的同轴度，保证了转动的平稳、可靠。

在使用该自动调试机台进行螺丝调试时，一般采用工程文件导入、或实时光学位置识别螺孔中心位置，作为调整螺丝31中心位置，平台3在三轴驱动装置的带动下，到达该待调整螺丝31的中心位置。此中心位置与调整螺丝31自动调试的实际操作中心位置，有可能有较大偏差，如果仅以识别的螺孔中心位置操作，调整螺丝31有可能不能可靠有效的被插入，导致运转异常，此时，在向下移动滑块22带动螺丝旋转调试机构向下移动，导向自定位套筒9的下端先接触螺丝，在内斜面的作用下，可以自动弥补调整螺丝31实际操作中心位置，与识别螺孔中心位置的偏差；然后，再向下移动一段距离，螺丝旋转驱动装置1以较慢的速度旋转螺丝批6，螺丝批6可以快速可靠地插入调整螺丝31，为自动调节做好准备。

另外，由于调整螺丝31有固定螺母32相连，有可能出现调整螺丝31上端面低于固定螺母32上端面的现象，由于导向自定位套筒9可以沿轴线方向上下移动，也可快速可靠地将调整螺丝31上端面旋转进入固定螺母32上端面下方。

在使用该自动调试机台进行螺母松开、紧固和扭矩控制时，一般采用工程文件导入、或实时光学位置识别螺孔中心位置，作为固定螺母32的中心位置，但此中心位置与固定螺母32的实际操作中心位置，有可能有较大偏差，固定螺母32有可能不能可靠有效的被螺母套筒24套入，导致旋转打滑的现象。在本实施例中，在向下移动滑块22带动螺母套筒24自动执行机构向下移动，螺母套筒24的下端先接触螺丝，在内斜面的作用下，可以自动弥补调整固定螺母32实际操作中心位置，与识别螺孔中心位置的偏差；然后，沿轴向方向继续向下运动一定位置，螺母套筒驱动装置11以较慢的速度旋转，螺母套筒24可以快速可靠地套入固定螺母32，为固定螺母32松开，紧固和扭矩控制等自动操作做好准备。

本实施例的自动调试机台实现了螺丝正反转高速旋转，扭矩控制和准确定位，以及固定螺母32松开、紧固和扭矩控制功能，螺丝和螺母自动操作可以精确配合、稳定可靠，螺丝旋转自动调试机构和螺母套筒24自动执行机构，通过两套独立的驱动精确控制自动动作及状态配合，稳定可靠地完成自动调试机台螺丝和螺母所有自动操作。相对于现有技术和方案，具有明显的技术和操作控制优势。

可以理解的，以上实施例仅表达了本发明的优选实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制；应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，可以对上述技术特点进行自由组合，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围；因此，凡跟本发明权利要求范围所做的等同变换与修饰，均应属于本发明权利要求的涵盖范围。