智能螺丝紧固装置的制作方法

本发明属于精密机械仪器仪表领域，具体涉及一种可以测量螺丝紧固程度的螺丝紧固装置。

背景技术：

庞大的系统工程是由成千上万颗螺丝连接的，螺丝太紧或太松都会对系统造成致命的影响。目前，在制造领域，对螺丝的松紧判断是通过扭力扳手来完成的。扭力扳手是一种带有扭矩测量机构的拧紧计量器具，它用于紧固螺丝，并能测出拧紧时的扭矩值。预置式扭矩扳手具有预设扭矩数据和声响装配。当紧固件的拧紧扭矩达到预设值时，能自动拍发讯号"卡嗒"(click)的一声，同时伴有明显的振动感，提示紧固件安装完成。

对于螺牙损坏引起的螺丝咬死或扭力增大等现象，这些措施都无法准确判断螺丝的松紧程度。比如设定扭矩为10n.m，但当螺丝紧固到接近终点时，螺丝上一个螺牙发生了质量问题，以致螺丝卡死无法继续前进，这时扭矩扳手已达到10n.m，而且用肉眼也难以分辨螺丝是否已锁紧，但螺丝其实是未锁紧的。这类隐患情况经常发生在工业制造的过程中，给产品的安全带来了极大的隐患，但在实际制造中，工程师和技工对此也是束手无策，是目前困扰精密生产领域的一大难题。精密生产领域急需精密测量仪器来量化螺丝的松紧,以保障设备的安全。

技术实现要素：

发明目的：针对现有技术中存在的问题，本发明提供了一种可以测量螺丝紧固程度的螺丝紧固装置，检测螺丝的安装是否符合要求。

技术方案：本发明采用如下技术方案：一种智能螺丝紧固装置，包括传动杆、力矩测量模块和螺丝旋入深度测量模块；其中传动杆的一端连接螺丝头，力矩测量模块与传动杆相连。

螺丝旋入深度测量模块用于测量螺丝旋入深度值，可以采用激光测距或超声波测距；螺丝旋入深度测量模块包括套筒和固定在套筒上的测距单元。根据采用的不同测距方法，测距单位可以是激光测距单元或超声波测距单元。

螺丝旋入深度值的测量还可以通过对螺丝旋入圈数计数来实现。这种情况下，螺丝旋入深度测量模块包括套筒、光敏器件和发光器件；光敏器件和发光器件分别设置于套筒和传动杆上。传动杆转动时，光敏器件间歇接收发光器件发出的光产生脉冲信号，通过对脉冲信号的计数计算螺丝旋入圈数。

为了提高测量精度，可以设置多个发光器件；将光敏器件设置于套筒上，多个发光器件均匀设置于传动杆的横截面圆周上。多个脉冲信号表示螺丝旋入一圈。

螺丝旋入圈数测量模块还包括导光柱；导光柱一端与发光器件相接，另一端沿紧固传动杆横截面圆的径向指向套筒，导光柱与发光器件一一对应；这样可以使光敏器件同一时刻最多只能接收到一个发光器件发出的光，避免了不同发光器件之间光线的干扰。

传动杆通过连接接头与螺丝连接，连接接头与螺丝连接的一端设有与螺丝头相对应的卡槽；连接接头可拆卸更换，以使本发明提供的智能螺丝紧固装置适用于不同形状、大小螺丝头的螺丝的安装。

本发明提供的智能螺丝紧固装置还包括报警模块，当螺丝安装结束，但力矩测量模块测量的螺丝紧固力矩值没有达到预设值，或螺丝旋入深度测量模块测量的螺丝旋入深度值没有达到预设值时，报警模块发出提醒报警信号。

为便于用户观察测量值，还包括显示屏，将力矩测量模块测量的螺丝紧固力矩值、螺丝旋入深度测量模块测量的螺丝旋入深度值显示出来。

上述紧固力矩的预设值和螺丝旋入深度的预设值可以通过按钮进行设置。

有益效果：与现有技术相比，本发明公开的智能螺丝紧固装置具有以下优点：1、在紧固螺丝后通过结合测量力矩和螺丝旋入深度判断螺丝的紧固程度是否合格；2、如果力矩值达到要求，但螺丝旋入深度未达要求，可以判断出是螺牙发生了卡死；通过螺丝旋入圈数值，可以进一步定位出螺牙卡死发生的位置。3、报警模块和显示屏提高了装置的易用性，有较好的用户体验。

附图说明

图1为实施例中螺丝紧固装置的剖面结构示意图；

图2为螺丝圈数测量的电路图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式，进一步阐明本发明。

如图1所示，一种智能螺丝紧固装置，包括传动杆1、力矩测量模块2、套筒3、激光测距单元4、超声波测距单元5、光敏器件6、发光器件7、导光柱8、连接接头9。其中传动杆1的一端通过连接接头9与待拧紧螺丝10的头部连接，在安装螺丝时传动杆1的转动控制螺丝10的旋入或旋出，力矩测量模块2与传动杆1相连，可以测量螺丝安装时的力矩。

连接接头9与待拧紧螺丝10连接的一端设有与螺丝头部相对应的卡槽；连接接头可拆卸更换，以适用于不同形状、大小螺丝头的螺丝的安装。

套筒3在螺丝安装过程中固定不变，在套筒内侧上安装激光测距单元4和超声波测距单元5，通过测量发射激光或超声波与回波之间的时间差来测量发射点距目标的距离。本实施例中，将连接接头9与传动杆1相接的一端设为参考面13。螺丝拧紧过程可以看作是沿传动杆1的轴向运动，通过测量螺丝旋入前后激光测距单元4或超声波测距单元5到参考面13沿传动杆1的轴向距离差，得到螺丝旋入深度。

螺丝旋入圈数的测量是通过设置于套筒上的光敏器件6和设置于6传动杆上的多个发光器件7，组成脉冲信号生成电路来实现。本实施例中光敏器件采用光敏三极管，发光器件采用发光二极管，螺丝圈数测量的电路如图2所示。多个发光二极管均匀设置于传动杆横截面圆周上；当1传动杆转动时，多个发光二极管随之转到，位于套筒上的光敏三极管固定不动，发光二极管发出的光间歇地照射到光敏三极管的基极，使光敏三极管间歇饱和导通，产生脉冲信号，通过对脉冲信号的计数计算螺丝旋入圈数。为了提高精度，可以用4个发光管均匀地安装在紧固传动杆上，此时，测量精度为0.25圈；还可用8个发光管均匀地安装在紧固传动杆上，此时，测量精度为0.125圈，测量的精度可根据实际要求，调整发光管的个数而实现。

为了避免不同发光二极管之间光线对光敏三极管的干扰，在每个发光二极管上安装导光柱8，导光柱一端与发光二极管相接，另一端沿传动杆横截面圆的径向指向套筒；这样可以使光敏三极管同一时刻最多只能接收到一个发光二极管发出的光。

得到螺丝旋入圈数后，乘以螺距，即可得到螺丝旋入深度。

本实施例中公开的智能螺丝紧固装置还包括报警模块，当螺丝安装结束，但力矩测量模块测量的螺丝紧固力矩值没有达到预设值，或螺丝旋入深度测量模块测量的螺丝旋入深度值没有达到预设值时，报警模块发出提醒报警信号。预设值可用通过按钮12进行设置；力矩、螺丝旋入深度、螺丝旋入圈数的测量值和预设值可以通过显示屏11显示出来，便于使用者观察。

本发明提供的智能螺丝紧固装置可以采用多种动力源，本实施例中在传动杆上安装手柄14，通过旋转手柄14来手动安装螺丝。

技术特征：

技术总结
本发明公开了一种智能螺丝紧固装置，包括传动杆、力矩测量模块和螺丝旋入深度测量模块；其中传动杆的一端连接螺丝头，力矩测量模块与传动杆相连；螺丝旋入深度测量模块通过激光或超声波测距方法，或对螺丝旋入圈数计数来测量螺丝旋入深度。该装置通过在安装螺丝时测量螺丝的紧固力矩和旋入深度，量化螺丝的紧固程度，可以检测出螺牙卡死而造成的螺丝安装不合格。

技术研发人员：牛荣章;姚圣祥;赵伟;范凯梅;陈兵;余俊英;何宇根;阮俊;徐巧芹
受保护的技术使用者：江苏大全凯帆电器股份有限公司
技术研发日：2017.07.04
技术公布日：2017.09.22