调谐刀头装置、腔体滤波器调谐设备及方法与流程

本发明涉及滤波器技术领域，尤其涉及一种调谐刀头装置、腔体滤波器调谐设备及方法。

背景技术：

腔体滤波器因具有结构牢固、性能稳定、体积小和q值适中等优点而广泛地应用在射频拉远单元(radioremoteunit，简称为rru)、射频滤波单元(radioandfilterunit，简称为rfu)有源天线系统(activeantennasystem，简称为aas)等无线基站中。如图1所示，腔体滤波器通常包括腔体10、盖板11、防松垫片12、螺母13和调谐螺杆14，其中，盖板11封盖在腔体10的开口上，调谐螺杆14与盖板11螺纹连接，且调谐螺杆14的上端位于腔体10外、下端位于腔体10内，调谐螺杆14位于腔体10外的部分设置有防松垫片12和螺母13，通过螺母13可将防松垫片12、调谐螺杆14固定在盖板11上。当将腔体滤波器组装完成后，需要对腔体滤波器进行调谐，通常是调节调谐螺杆14在腔体10内的长度，以调节腔体滤波器的谐振频率，从而使腔体滤波器达到所需的性能指标。

目前，调节调谐螺杆14在腔体10内的长度的方式通常包括人工调节和腔体滤波器调谐设备自动调节，不过由于人工调节的方式对技工的技能要求较高、耗时长，因此，采用腔体滤波器调谐设备自动调节逐渐成为主流。腔体滤波器调谐设备通常包括机器人和调谐刀头装置，机器人控制调谐刀头装置移动以及对腔体滤波器进行调谐，如图2所示，调谐刀头装置包括依次连接的螺母轴马达51、力矩传感器44、螺母轴减速齿轮组45、气动套筒切换机构40和螺母套筒30，以及依次连接的螺杆轴马达50、螺杆轴减速齿轮组42、螺杆轴刹车机构41和螺杆轴20，其中，螺杆轴20的前端安装有螺丝刀21，螺丝刀21与套装在螺丝刀上的螺母套筒30同轴。

当采用上述调谐刀头装置调节调谐螺杆14在腔体10内的长度时，调节作业流程大致如下：首先，通过机器人控制调谐刀头装置移动到腔体滤波器的上方，并将螺母套筒30与螺母13啮合、螺丝刀21与调谐螺杆14的螺丝刀孔啮合；然后，螺母套筒30在螺母轴马达51驱动下转动，使螺母13松开；接下来，螺丝刀21在螺杆轴马达50的驱动下转动，调节调谐螺杆14的在腔体10内的长度，使腔体滤波器达到所需的性能指标；完成调谐螺杆14调节后，螺杆轴刹车机构41在作用下螺丝刀21保持不动，以通过螺丝刀21提供保持力使调谐螺杆14不动，同时利用力矩传感器44将预设规格的力矩通过螺母套筒30锁紧螺母13，以使调谐螺杆固定当前位置，从而使腔体滤波器达到所需的性能指标。

然而，在上述调谐刀头装置中，锁紧螺母的力矩精度是由力矩传感器44控制，以及螺丝刀21提供的保持力依赖于螺杆轴刹车机构41，使得调谐刀头装置的体积和重量较大，导致调谐刀头装置的稳定性较低。

技术实现要素：

本发明实施例提供了一种调谐刀头装置及腔体滤波器调谐设备，用于减小调谐刀头装置的体积和重量，提升调谐刀头装置的稳定性。

第一方面，本发明实施例提供了一种调谐刀头装置，包括螺杆轴马达、螺杆轴减速器、螺杆轴齿轮组、螺杆轴、螺丝刀、螺母轴马达、螺母轴减速器、螺母轴齿轮组、套筒切换机构和螺母套筒，其中：

所述螺杆轴齿轮组包括相啮合的第一主动齿轮和第一从动齿轮，所述螺母轴齿轮组包括相啮合的第二主动齿轮和第二从动齿轮；

所述螺杆轴减速器分别与所述螺杆轴马达和所述第一主动齿轮连接，所述螺母轴减速器分别与所述螺母轴马达和所述第二主动齿轮连接，所述第一从动齿轮和所述第二从动齿轮相对设置，且所述第一从动齿轮的轴孔中心线和所述第二从动齿轮的轴孔中心线重合；

所述套筒切换机构分别与所述第二从动齿轮和所述螺母套筒连接，所述套筒切换机构跟随所述第二从动齿轮转动时带动所述螺母套筒转动；

所述螺杆轴穿过所述螺母套筒的内孔、所述第二从动齿轮的轴孔和所述第一从动齿轮的轴孔，且所述螺杆轴与所述第一从动齿轮的轴孔之间键连接；所述螺杆轴的上端设置有防脱件，所述螺杆轴的下端设置有分别与所述螺杆轴和所述螺母套筒同轴的所述螺丝刀。

与现有技术相比，本发明实施例提供的调谐刀头装置具有如下优点：

本发明实施例提供的调谐刀头装置中，利用螺杆轴马达、螺杆轴减速器和螺杆轴齿轮组控制螺杆轴和螺丝刀转动角度，并在调谐完成后利用螺杆轴马达和螺杆轴减速器的配合，提供使调谐螺杆保持在调谐好的位置上的保持力；同时，利用螺母轴马达、螺母轴减速器和螺杆轴齿轮组驱动套筒切换机构转动，使得套筒切换机构带动螺母套筒转动，从而使螺母、防松垫片、调谐螺杆固定在盖板上；而且在通过螺母套筒锁紧螺母的过程中，在不使用力矩传感器反馈的情况下，通过末端步进逼近的方式，实现了螺母锁紧力矩±5％精度的突破。此外，套筒切换机构切换螺母套筒时，利用螺母轴马达驱动套筒切换机构即可实现螺母套筒切换，无需单独设置用于驱动套筒切换机构的动力源。因此与现有技术中需要额外设置螺杆轴刹车机构、力矩传感器以及用于驱动套筒切换机构进行螺母套筒切换的动力源相比，本发明实施例无需设置螺杆轴刹车机构、力矩传感器和用于驱动套筒切换机构进行螺母套筒切换的动力源，因此明显减小了调谐刀头装置的体积和重量，提升了调谐刀头装置的稳定性。

另外，由于无需设置螺杆轴刹车机构、力矩传感器以及单独设置用于驱动套筒切换机构进行螺母套筒切换的动力源，从而降低了调谐刀头装置的制作成本。再者，由于减小了调谐刀头装置的重量，相应的也降低了机器人可搬运重量规格要求，从而缩小了腔体滤波器调谐设备的整体体积，而且由于机器人可搬运重量规格要求降低了，相应的也降低了机器人成本。

结合第一方面，在第一方面的第一种可能的实现方式中，所述螺杆轴为花键轴，所述第一从动齿轮的轴孔为与所述螺杆轴适配的花键轴孔。

结合第一方面，在第一方面的第二种可能的实现方式中，所述螺杆轴包括花键段，所述花键段延伸至所述螺杆轴的上端，所述第一从动齿轮的轴孔为与所述花键段适配的花键轴孔。

结合第一方面以及第一方面的第一和第二种可能的实现方式，在第一方面的第三种可能的实现方式中，所述螺杆轴上套设有第一压缩弹簧，所述第一压缩弹簧的两端分别与所述第一从动齿轮的端面和设置于所述螺杆轴上的挡块抵接；

所述螺丝刀的刀头未与调谐螺杆接触时，所述螺丝刀的刀头伸出所述螺母套筒。

结合第一方面以及第一方面的第一至第三种可能的实现方式，在第一方面的第四种可能的实现方式中，所述套筒切换机构包括圆柱状套筒和第二压缩弹簧，其中：

所述圆柱状套筒的上端与所述第二从动齿轮连接，所述圆柱状套筒的下端内侧设置有至少两个凸齿；

所述螺母套筒的上端位于所述圆柱状套筒内，所述螺母套筒的下端位于所述圆柱状套筒的下端外，所述螺母套筒的上端依次堆叠设置有第一圆环形限位板和第二圆环形限位板，所述第一圆环形限位板的外边缘设置有至少两个第一导向槽和至少两个第一锁定槽，所述第一导向槽和第一锁定槽贯穿所述第一圆环形限位板的两个端面；所述第二圆环形限位板的外边缘设置有至少两个第二导向槽，所述第二导向槽贯穿所述第二圆环形限位板的两个端面，且所述第二导向槽与所述第一导向槽正对；

每个所述凸齿与一个所述第一锁定槽卡合连接，且在切换所述螺母套筒时，所述凸齿与对应的所述第一锁定槽分离，并通过所述第一导向槽和所述第二导向槽释放；

所述第二压缩弹簧套装在所述螺杆轴上，且所述第二压缩弹簧的两端分别与所述第二圆环形限位板和所述第二从动齿轮的端面抵接。

结合第一方面的第四种可能的实现方式，在第一方面的第五种可能的实现方式中，各所述凸齿等间隔分布，各所述第一锁定槽等间隔分布，各所述第一导向槽等间隔分布；

所述第一锁定槽的数量和所述第一导向槽的数量是所述凸齿的数量的正整数倍。

结合第一方面的第五种可能的实现方式，在第一方面的第六种可能的实现方式中，所述凸齿的数量、所述第一锁定槽的数量和所述第一导向槽的数量相同，所述第一锁定槽和所述第一导向槽交替分布。

结合第一方面的第四至第六种可能的实现方式，在第一方面的第七种可能的实现方式中，所述套筒切换机构还包括转接轴、第一轴承、第二轴承、轴承垫圈、轴承盖、弹簧座和轴承座，其中：

所述转接轴的外圆周面设置有轴肩，所述转接轴的内部设置有阶梯轴孔，所述转接轴套设在所述螺杆轴上；所述转接轴的上端与所述第二从动齿轮的端面连接，所述转接轴的下端从所述圆柱状套筒的上端插装在所述圆柱状套筒内，并与所述圆柱状套筒固定连接；

所述第一轴承的内圈套装在所述转接轴上，且位于所述轴肩和所述转接轴的上端之间；所述第一轴承的外圈安装在支撑板的轴承孔内，且所述第一轴承的两端分别设置有所述轴承垫圈和所述轴承盖；

所述第二轴承、第二压缩弹簧、弹簧座和轴承座套装在所述螺杆轴上，所述轴承座位于所述凸齿和所述圆柱状套筒的上端之间，并可在所述螺母套筒的上端推顶下在所述圆柱状套筒内滑动；所述第二轴承的外圈安装在所述轴承座内，所述第二轴承的内圈套装在所述弹簧座上，所述第二压缩弹簧的两端分别与所述弹簧座和所述阶梯轴孔的台阶相抵。

结合第一方面的第七种可能的实现方式，在第一方面的第八种可能的实现方式中，所述转接轴的下端至所述轴肩之间的转接轴外圆周面设置至少两个削边面，每个所述削边面设置有一个顶丝槽，所述圆柱状套筒设置有对应数量的顶丝孔，所述转接轴和所述圆柱状套筒之间通过穿插在所述顶丝孔和顶丝槽内的顶丝固定。

结合第一方面的第四至第八种可能的实现方式，在第一方面的第九种可能的实现方式中，所述调谐刀头装置还包括与所述套筒切换机构配合使用的套筒库，所述套筒库包括：

顶面设置有数个限位槽的限位基座；

固定在所述限位基座的顶面上的支撑基座，所述支撑基座设置有用于存储不同规格的螺母套筒的数个螺母套筒插孔，所述螺母套筒插孔与所述限位槽一一对应连通；

以及设置在所述限位槽旁用于检测对应的所述限位槽中是否有螺母套筒的传感器。

结合第一方面，在第一方面的第十种可能的实现方式中，所述螺杆轴马达和所述螺母轴马达设置在所述螺杆轴的两侧，且所述螺杆轴马达的输出轴指向与所述螺母轴马达的输出轴指向相反。

结合第一方面，在第一方面的第十一种可能的实现方式中，所述螺丝刀的刀头为梅花刀头，所述调谐螺杆的螺丝刀孔为梅花孔。

第二方面，本发明实施例提供了一种腔体滤波器调谐设备，包括：第一方面以及第一至第十一种可能方式所述的调谐刀头装置，以及与所述调谐刀头装置相连用于控制所述调谐刀头装置工作的机器人。

由于本发明实施例提供的腔体滤波器调谐设备包括上述实施例所述的调谐刀头装置，因此本发明实施例提供的腔体滤波器调谐设备与上述调谐刀头装置相对于现有技术具有的优势相同，在此不再赘述。

第三方面，本发明实施例提供了一种腔体滤波器调谐方法，包括：

螺丝刀的刀头与待调谐的调谐螺杆的螺丝刀孔啮合；

螺母轴马达根据机器人发送的松开螺母指令，驱动螺母套筒使螺母与防松垫片分离；

螺杆轴马达根据机器人发送的调谐指令驱动螺丝刀，使所述调谐螺杆旋转指定角度，以完成调谐螺杆的调谐；

螺杆轴马达提供保持力矩使所述调谐螺杆固定在上一步骤中调谐好的位置上；

螺母轴马达根据机器人发送的锁紧螺母指令，以预设规格的力矩将螺母、调谐螺杆和防松垫片锁定在盖板上。

与现有技术相比，采用本发明实施例提供的腔体滤波器调谐方法对调谐螺杆进行调谐具有如下优点：

本发明实施例能够在不使用力矩传感器反馈的情况下，通过末端步进逼近算法，实现了螺母锁紧力矩±5％的精度突破，打破业界伺服马达的力矩精度难以降低到±10％以下的认知；同时保证了极高的锁紧速度，相比于具有力矩传感器的调谐方法显著提升了锁紧效率。此外，用末端步进逼近算法取代力矩传感器反馈的控制方式，简化了调谐刀头装置的结构，使调谐刀头装置的重量大幅度降低，并且降低了成本。

结合第三方面，在第三方面的第一种可能的实现方式中，螺丝刀的刀头与待调谐的调谐螺杆的螺丝刀孔啮合的步骤包括：

调谐刀头装置在机器人的控制下移动到待调谐的调谐螺杆的正上方，并下降第一设定高度，使螺丝刀的刀头与所述调谐螺杆的上端接触；

螺杆轴马达根据机器人发送的对刀指令，驱动螺丝刀以第一预设转速旋转预设角度；

当所述螺丝刀的旋转角度未达到预设角度时所述螺杆轴马达的负载电流达到第一预设值，则确定所述螺丝刀的刀头与调谐螺杆的螺丝刀孔啮合成功，并反馈所述螺丝刀与所述调谐螺杆啮合成功信号给所述机器人。

结合第三方面，在第三方面的第二种可能的实现方式中，螺母轴马达根据机器人发送的松开螺母指令，驱动螺母套筒使螺母与防松垫片分离的步骤包括：

螺母轴马达根据机器人发送的松开螺母指令驱动螺母套筒转动；

当所述螺母轴马达的负载电流达到第二预设值，则确定所述螺母套筒与螺母成功啮合，并反馈所述螺母套筒与所述螺母啮合成功信号给所述机器人；

所述机器人根据所述螺母套筒与所述螺母啮合成功信号，以此时所述螺母套筒的位置为基准，继续驱动所述螺母套筒转动指定角度，使所述螺母相对所述防松垫片上升指定高度。

结合第三方面，在第三方面的第三种可能的实现方式中，螺母轴马达根据机器人发送的锁紧螺母指令，以预设规格的力矩将螺母、调谐螺杆和防松垫片锁定在盖板上的步骤包括：

根据目标力矩，设置螺母轴马达在空载阶段的转速为第一转速、负载电流为第一限制电流，以及螺母轴马达在由空载阶段向负载阶段切换时的第一跳转电流；

当螺母轴马达的负载电流达到第一跳转电流时，刷新螺母轴马达的在负载状态时的转速为第二转速、负载电流为第二限制电流，以及螺母轴马达在由负载阶段向保持阶段切换时的第二跳转电流；

当所述螺母轴马达的负载电流达到第二限制电流时，采用步进逼近的方式使负载电流接近第二跳转电流，直至步进累加后的负载电流达到第二跳转电流；

当螺母轴马达的负载电流达到第二跳转电流时，刷新螺母柱马达的转速为第三转速、负载电流为第三限制电流；

当所述螺母轴马达的负载电流达到第三限制电流时，所述螺母轴马达以第三限制电流保持预设时间。

结合第三方面的第三种可能的实现方式中，在第三方面的第四种可能的实现方式中，在螺母轴马达根据机器人发送的锁紧螺母指令，以预设规格的力矩将螺母、调谐螺杆和防松垫片锁定在盖板上的过程中：

当螺母套筒的旋转角度超过预设锁紧角度，且螺母轴马达的负载电流未达到第三限制电流时，则判定螺母出现滑牙异常；

或者，当螺母轴马达的负载电流达到第三限制电流，且螺母套筒的旋转角度超过锁紧误差角度时，则判定螺母出现滑牙异常；

或者，当螺母轴马达的负载电流超过第一跳转电流后下降时，则判定螺母出现崩牙异常。

结合第三方面，在第三方面的第五种可能的实现方式中，在螺杆轴马达根据机器人发送的调谐指令驱动螺丝刀，使所述调谐螺杆旋转指定角度，以完成调谐螺杆的调谐的过程中：

当螺杆轴马达的负载电流大于螺杆轴转动电流阈值时，则判定调谐螺杆出现卡死异常；

或者，在螺母轴马达根据机器人发送的锁紧螺母指令，以预设规格的力矩将螺母、调谐螺杆和防松垫片锁定在盖板上的过程中，当螺杆轴马达的负载电流大于螺杆轴锁紧电流阈值时，则判定调谐螺杆出现卡死异常；

所述调谐螺杆出现卡死异常包括：调谐螺杆与螺母卡死，和/或，调谐螺杆与盖板卡死。

结合第三方面以及第一至第五种可能的实现方式，在第三方面的第六种可能的实现方式中，当需要切换螺母套筒时，所述腔体滤波器调谐方法还包括：

调谐刀头装置在机器人的控制下移动到套筒库的上方，并将当前型号的螺母套筒放置在对应的螺母套筒插孔中；

调谐刀头装置在机器人的控制下移动到目标型号的螺母套筒的上方，使螺丝刀与目标型号的螺母套筒同轴，并使圆柱状套筒的各凸齿分别对准目标型号的螺母套筒上的第二导向槽；

机器人控制调谐到头装置下降，所述凸齿的沿所述第二导向槽和第一导向槽滑动，第二压缩弹簧被目标型号的螺母套筒压缩；

当所述凸齿滑出所述第一导向槽设定距离后时，螺母轴马达驱动所述圆柱形套筒旋转设定角度，使各所述凸齿各自与一个第一锁定槽对正；

机器人控制调谐刀头装置上升，各所述凸起分别与对应的第一锁定槽卡合；

机器人控制调谐刀头装置继续上升，使目标型号的螺母套筒脱离出螺母套筒插孔。

除了上面所描述的本发明实施例解决的技术问题、构成技术方案的技术特征以及由这些技术方案的技术特征所带来的有益效果外，本发明实施例提供的调谐刀头装置、腔体滤波器调谐设备及方法所能解决的其他技术问题、技术方案中包含的其他技术特征以及这些技术特征带来的有益效果，将在具体实施方式中作出进一步详细的说明。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有技术腔体滤波器的结构示意图；

图2为现有技术中调谐刀头装置的结构示意图；

图3为本发明实施例中调谐刀头装置的结构示意图；

图4为图3中套筒切换机构的剖视图；

图5为图3中螺母套筒和套筒切换机构的分解图；

图6为本发明实施例中套筒库的结构示意图；

图7为本发明实施例中螺丝刀与调谐螺杆啮合前的示意图；

图8为本发明实施例中螺母套筒锁紧螺母后的示意图；

图9为本发明实施例中腔体滤波器调谐方法的流程图；

图10为执行图9中步骤200时的流程图；

图11为执行图9中步骤210时的流程图；

图12为执行图9中步骤240时的流程图；

图13为本发明实施例中锁紧螺母过程中螺母轴马达的特性示意图；

图14为本发明实施例中螺母套筒的切换流程图。

附图标记说明：

10-腔体，11-盖板，12-防松垫片，

13-螺母，14-调谐螺杆，20-螺杆轴，

21-螺丝刀，22-防脱件，30-螺母套筒，

31-第一圆环形限位板，311-第一导向槽，312-第一锁定槽，

32-第二圆环形限位板，321-第而导向槽，33-内六角沉孔，

40-气动套筒切换机构，41-螺杆轴刹车机构，42-螺杆轴减速齿轮组，

43-供气管路，44-力矩传感器，45-螺母轴减速齿轮组，

50-螺杆轴马达，51-螺母轴马达，60-螺杆轴齿轮组，

60a-第一主动齿轮，60b-第一从动齿轮，61-螺杆轴减速器，

62-第一压缩弹簧，63-挡块，64-螺母轴减速器，

70-连接块，80-螺母轴齿轮组，80a-第二主动齿轮，

80b-第二从动齿轮，90-套筒切换机构，91-圆柱状套筒，

911-顶丝孔，92-凸齿，94-转接轴，

95-支撑板，96-第一轴承，97-轴承盖，

98-第二压缩弹簧，99-轴承座，100-轴承垫圈，

101-弹簧座，102-第二轴承，941-顶丝槽，

110-限位基座，111-限位槽，112-传感器，

120-支撑底座，121-螺母套筒插孔，34-削边面。

具体实施方式

为了使本发明实施例的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，均属于本发明保护的范围。

请参阅图3-图8，本发明实施例提供的调谐刀头装置包括螺杆轴马达50、螺杆轴减速器61、螺杆轴齿轮组60、螺杆轴20、螺丝刀21、螺母轴马达51、螺母轴减速器64、螺母轴齿轮组80、套筒切换机构90和螺母套筒30，其中：

螺杆轴齿轮组60包括相啮合的第一主动齿轮60a和第一从动齿轮60b，螺母轴齿轮组80包括相啮合的第二主动齿轮80a和第二从动齿轮80b；螺杆轴减速器61分别与螺杆轴马达50和第一主动齿轮80a连接，螺母轴减速器64分别与螺母轴马达51和第二主动齿轮80a连接，第一从动齿轮60b和第二从动齿轮80b相对设置，且第一从动齿轮60b的轴孔中心线和第二从动齿轮80b的轴孔中心线重合；

套筒切换机构90分别与第二从动齿轮80b和螺母套筒30连接；螺杆轴20穿过螺母套筒30的内孔、第二从动齿轮80b的轴孔和第一从动齿轮60b的轴孔，且螺杆轴20与第一从动齿轮60b的轴孔之间键连接；螺杆轴20的上端设置有防脱件22，螺杆轴20的下端设置有分别与螺杆轴20和螺母套筒30同轴的螺丝刀31。

具体实施时，螺杆轴马达50和螺母轴马达51通常为伺服马达，伺服马达通常包括马达、驱动器和编码器，驱动器接收机器人发送来的驱动指令来控制马达转动，并根据编码器的反馈信号，对比反馈值和目标值，调整马达的转速或转角。为了降低螺杆轴马达50和螺母轴马达51所占用的空间，在一较佳实施例中，螺杆轴马达50和螺母轴马达51相对螺杆轴20对称反向布置，如图3所示，即，螺杆轴马达50和螺母轴马达51设置在螺杆轴20的两侧，且螺杆轴马达50的输出轴指向与螺母轴马达51的输出轴指向相反。

螺杆轴减速器61和螺母轴减速器64通常为行星减速器，采用行星减速器可以将螺杆轴马达50和螺母轴马达51输出转速减到所需的转速，另外还可以降低螺杆轴减速器61和螺母轴减速器62所占用的安装空间，以及降低调谐刀头装置的整体重量。螺杆轴减速器61与螺杆轴马达50连接，例如，螺杆轴减速器61的输入轴通过联轴器与螺杆轴马达50的输出轴连接，或者，如本实施例中，螺杆轴减速器61的输入齿轮的轴孔套装在螺杆轴马达50的输出轴上，实现螺杆轴减速器61的输入齿轮与螺杆轴马达50之间的连接。螺母轴减速器64与螺母轴马达51的连接方式与螺杆轴减速器61与螺杆轴马达50连接方式类似，因此不再赘述。

螺杆轴齿轮组60包括相啮合的第一主动齿轮60a和第一从动齿轮60b，螺母轴齿轮组80包括相啮合的第二主动齿轮80a和第二从动齿轮80b。螺杆轴减速器61与螺杆轴齿轮组60的第一主动齿轮60a连接，例如，螺杆轴减速器61的输出轴通过联轴器与插装在第一主动齿轮60a的轴孔中的第一主动齿轮轴连接，或者，如本实施例中螺杆轴减速器61的输出轴插装在第一主动齿轮60a的轴孔中。螺母轴减速器64与第二主动齿轮80a的连接方式与螺杆轴减速器61与第一主动齿轮60a的连接方式类似，因此不再赘述。

当完成上述螺杆轴马达50、螺杆轴减速器61和螺杆轴齿轮组60以及螺母轴马达51、螺母轴减速器64和螺母轴齿轮组80的装配后，第一从动齿轮60b和第二从动齿轮80b相对设置，且第一从动齿轮60b的轴孔和第二从动齿轮80b的轴孔同轴，亦即第一从动齿轮60b的轴孔中心线和第二从动齿轮80b的轴孔中心线重合，以便于后续装配螺杆轴20，以及确保螺杆轴20、螺丝刀21和螺母套筒30三者同轴，从而便于完成调谐对刀，提高调谐效率。

值得一提的是，为了使螺杆轴马达50、螺杆轴减速器61、螺杆轴齿轮组60、螺母轴马达51、螺母轴减速器64和螺母轴齿轮组80在装配完成后成为一体，以便于机器人移动调谐刀头装置，在一种可能的实现方式中，螺杆轴马达50的外壳与螺母轴齿轮组80的外壳连接，螺杆轴齿轮组60的外壳与螺母轴马达51的外壳连接；或者，在另一种可能实现方式中，螺杆轴马达50和螺母轴马达51固定安装在同一个支撑板95上。

套筒切换机构90分别连接螺母套筒30和第二从动齿轮80b，以将螺母轴马达51的输出轴转角和转速通过螺母轴减速器64、第二主动齿轮80a和第二从动齿轮80b传递给套筒切换机构90，以使套筒切换机构90转动，从而使螺母套筒30以设定转速转动，实现对螺母套筒30的控制。螺母套筒30的上端与套筒切换机构90连接，螺母套筒30的下端内侧设置有与螺母13匹配的内六角沉孔33，内六角沉孔33与腔体滤波器的螺母13啮合，用于锁紧和松开螺母13。当调谐不同型号的调谐螺杆14时，利用套筒切换机构90可以将当前装配在套筒切换机构90上的螺母套筒30更换为与将要调谐的调谐螺杆14型号对应的螺母套筒30。

螺杆轴20安装在螺母套筒30的内孔、第二从动齿轮80b的轴孔和第一从动齿轮60b的轴孔内，螺杆轴20与第一从动齿轮60b的轴孔之间采用键连接，例如采用平键或花键连接，以使螺杆轴20与第一从动齿轮60b同步转动。当螺杆轴马达50的输出轴转动时，螺杆轴马达50通过螺杆轴减速器61、第一主动齿轮60a和第一从动齿轮60b将驱动力传递给螺杆轴20，螺杆轴20在第一从动齿轮60b带动下转动。螺杆轴20的上端位于第一从动齿轮60b的上方，螺杆轴20的下端位于第二从动齿轮80b的下方，螺杆轴20的上端设置有防脱件22，防止螺杆轴20在自身重力作用下脱离出第一从动齿轮60b的轴孔。螺杆轴20的下端设置有分别与螺杆轴20和螺母套筒30同轴的螺丝刀21，螺丝刀21可与螺杆轴20同步转动。螺丝刀21的刀头通常为梅花刀头，调谐螺杆14的螺丝刀孔相应为梅花孔。值得一提的是，为了提高螺丝刀21的通用性，减少更换螺丝刀21的次数，调谐螺杆14的上端的螺丝刀孔可归一成了同一规格的螺丝刀孔，例如归一成t8，使得上述调谐刀头装置无需更换螺丝刀21即可兼容调谐所有型号的调谐螺杆14。

当采用本实施例所述的调谐刀头装置对腔体滤波器进行调谐时，调谐刀头装置通过连接件70与机器人的机械臂连接，首先需要将调谐刀头装置移动到调谐螺杆14的上方，如图7和图8所示，然后下降至指定高度，使螺母套筒30与螺母13啮合，螺丝刀21的刀头与调谐螺杆14的螺丝刀孔啮合。接下来通过螺母轴马达51驱动螺母套筒30转动，松开处于预锁紧状态的螺母13，使螺母13相对防松垫片12上升设定高度，使螺母13与防松垫片12之间具有间隙；当螺母13上升设定高度后，调谐螺杆14处于可旋转的自由状态。螺杆轴马达50接收调谐指令后，驱动螺杆轴20带动螺丝刀21转动设定角度，从而使调谐螺杆14转动设定角度，进而改变调谐螺杆14在腔体滤波器的腔体内的长度，使腔体滤波器达到所需的性能指标。对调谐螺杆14调谐完成后，螺杆轴马达50将提供保持力矩让调谐螺杆14固定在调谐好的位置上，螺母轴马达51驱动螺母套筒30转动，并将螺母按照预定规格的力矩锁紧，从而使将螺母13、防松垫片12和调谐螺杆14锁定在盖板11上，从而保证腔体滤波器的性能指标。

在本实施例提供的调谐刀头装置中，利用螺杆轴马达50、螺杆轴减速器61和螺杆轴齿轮组60控制螺杆轴20和螺丝刀21转动角度，并在调谐完成后利用螺杆轴马达50和螺杆轴减速器61的配合，提供使调谐螺杆14保持在调谐好的位置上的保持力；此外，利用螺母轴马达51、螺母轴减速器64和螺杆轴齿轮组80驱动套筒切换机构90转动，使得套筒切换机构90带动螺母套筒30转动，从而使螺母13、防松垫片12、调谐螺杆14固定在盖板11上；而且在通过螺母套筒30锁紧螺母13的过程中，在不使用力矩传感器反馈的情况下，通过末端步进逼近的方式，实现了螺母锁紧力矩±5％精度的突破。此外，套筒切换机构90切换螺母套筒30时，利用螺母轴马达51驱动套筒切换机构90即可实现螺母套筒30切换，无需单独设置用于驱动套筒切换机构90的动力源。

由上可见，本发明实施例无需设置螺杆轴刹车机构即可提供使调谐螺杆停留在调谐好的位置上保持力，无需使用力矩传感器即可将螺母13以预定规格的力矩锁紧，同时无需单独设置用于驱动套筒切换机构90进行螺母套筒30切换的动力源即可实现螺母套筒30切换，与现有技术中需要额外设置螺杆轴刹车机构、力矩传感器和单独设置用于驱动套筒切换机构90进行螺母套筒30切换的动力源相比，明显减小了调谐刀头装置的体积和重量，提升了调谐刀头装置的稳定性。此外，螺杆轴马达50和螺母轴马达51的选型不受限制，从而可以进一步降低调谐刀头装置的体积和重量。

另外，由于无需设置螺杆轴刹车机构、力矩传感器以及无需单独设置用于驱动套筒切换机构进行螺母套筒切换的动力源，从而降低了调谐刀头装置的制作成本。再者，由于减小了调谐刀头装置的重量，相应的也降低了机器人可搬运重量规格要求，从而缩小了腔体滤波器调谐设备的整体体积，而且由于机器人可搬运重量规格要求降低了，相应的也降低了机器人成本。

在上述实施例中，螺杆轴20用于连接第一从动齿轮60b和螺丝刀21，以及将螺杆轴马达50的输出动力传递给螺丝刀21。螺杆轴20与第一从动齿轮60b的轴孔之间采用键连接，在一种可能的实现方式中，螺杆轴20为花键轴，对应的，第一从动齿轮60b的轴孔为与螺杆轴20适配的花键轴孔，螺杆轴20插装在第一从动齿轮60b的轴孔中时，螺杆轴20和第一从动齿轮60b的轴孔之间采用花键配合，螺杆轴20可相对第一从动齿轮60b滑动。如此设计，既可以保证第一从动齿轮60b将驱动力传递给螺杆轴20，同时使得当螺丝刀21与调谐螺杆14的上端相抵时，调谐螺杆14对螺丝刀21的作用力，使得螺杆轴20相对第一从动齿轮60b上滑，防止螺丝刀21冲击或压伤调谐螺杆14。

螺杆轴20并不限于上述形式，在另一种可能的实现方式中，螺杆轴20包括花键段，花键段延伸至螺杆轴的上端，第二从动齿轮的轴孔为与花键段适配的花键轴孔。更加详细地说，螺杆轴20包括光杆段和与第二从动齿轮60b的轴孔配合的花键段，为了方便螺杆轴20的花键段装配入第二从动齿轮60b的轴孔，花键段延伸至螺杆轴20的上端。采用花键方式连接螺杆轴20和第一从动齿轮60b的轴孔，可以减小螺杆轴20和第一从动齿轮60b的轴孔之间的间隙，提高配合精度，从而提高螺丝刀21的转动精度，进而提高调节调谐螺杆时的调谐精度；此外，当螺丝刀21与调谐螺杆14的上端相抵时，调谐螺杆14对螺丝刀21的作用力，使得螺杆轴20相对第一从动齿轮60b上滑，防止螺丝刀21冲击或压伤调谐螺杆14。

在螺丝刀21下降的过程中，为了使螺丝刀21的刀头易于与调谐螺杆14的螺丝刀孔啮合，在一种可能实现方式中，请参阅图3，螺杆轴20上套设有第一压缩弹簧62，第一压缩弹簧62的两端分别与第一从动齿轮60b的端面和设置于螺杆轴20上的挡块63抵接；螺丝刀21的刀头未与调谐螺杆14接触时，螺丝刀21的刀头伸出螺母套筒30。具体地，螺杆轴20的上端连接有防脱件22，例如设置有螺杆帽，螺杆帽的直径大于第一从动齿轮60b的轴孔径，防止螺杆轴20在自身重力作用下脱离出第一从动齿轮60b的轴孔。在位于第一从动齿轮60b和第二从动齿轮80b之间的螺杆轴20上设置有挡块63，挡块63的形状在本实施例中不做限定，例如挡块的形状为圆环状，且挡块63与螺杆轴20固定连接。第一压缩弹簧62套装在挡块63和第一从动齿轮60b之间的螺杆轴20上，第一压缩弹簧62的两端分别与第一从动齿轮60b的端面和挡块63相抵，以使第一压缩弹簧62具有一定的预紧力，确保螺丝刀21的刀头位于螺母套筒30的下端外。当螺丝刀21的刀头与调谐螺杆14的上端接触后螺丝刀21被向上顶，第一压缩弹簧62会被压缩，第一压缩弹簧62在被压缩的同时，会对螺丝刀21产生一向下的压力，将螺丝刀21的刀头顶到调谐螺杆14的螺丝刀孔底部。如此设计，利用第一压缩弹簧62，实现了螺杆轴20的轴向柔性特性，可以吸收调谐螺杆14转动过程中的高度变化，确保螺丝刀21的刀头与调谐螺杆14的螺丝刀孔不分离；此外，还可以防止在对刀过程中调谐螺杆14被螺丝刀21压伤。

由于不同规格的腔体滤波器通常会使用不同模数的螺母13、调谐螺杆14和防松垫片12，例如，采用m4、m5或m8等规格的螺母，其中，对于不同模数的调谐螺杆14，调谐螺杆14上端的螺丝刀孔可归一成了同一规格的螺丝刀孔，例如归一成t8，因此，上述调谐刀头装置无需更换螺丝刀21即可兼容调谐所有型号的调谐螺杆。对于不同规格的螺母13，由于不同规格的螺母13的径向尺寸差异很大，每一种螺母13都需要与之相对应的螺母套筒30予以支持，因此调谐刀头装置需要根据调谐过程中螺母13的型号，灵活快速切换成所需要型号的螺母套筒30，以提高调谐效率。

在已有的调谐刀头装置中，虽然有很多不同种类的套筒切换机构，但其一般都需要设置独立的动力源驱动，例如，图2所示的气动套筒切换机构40，其需要气源通过供气管路43供气，导致调谐刀头装置的体积和重量较大，而且，由于调谐刀头装置对腔体滤波器调谐的过程中，气动套筒切换机构40需要进行转动和升降移动，但由于供气管路43的存在，容易出现供气管路43缠绕问题，同时也会限制螺母套筒30的转动范围，影响调谐效率。

针对上述情况，本实施例在上述调谐刀头装置的基础上做了进一步改进。请参阅图4和图5，套筒切换机构90包括圆柱状套筒91和第二压缩弹簧98，其中：圆柱状套筒91的上端与第二从动齿轮80b连接，圆柱状套筒91的下端内侧设置有至少两个凸齿92；螺母套筒30的上端位于圆柱状套筒91内，螺母套筒30的下端位于圆柱状套筒91的下端外，螺母套筒30的上端依次堆叠设置有第一圆环形限位板31和第二圆环形限位板32，第一圆环形限位板31的外边缘设置有至少两个第一导向槽311和至少两个第一锁定槽312，第一导向槽311和第一锁定槽312贯穿第一圆环形限位板31的两个端面；第二圆环形限位板32的外边缘设置有至少两个第二导向槽321，第二导向槽321贯穿第二圆环形限位板32的两个端面，且第二导向槽321与第一导向槽311正对。

每个凸齿92与一个第一锁定槽312卡合连接，且在切换螺母套筒30时，凸齿92与对应的第一锁定槽312分离，并通过第一导向槽311和第二导向槽312释放；第二压缩弹簧98套装在螺杆轴20上，且第二压缩弹簧98的两端分别与第二圆环形限位板32和第二从动齿轮80b的端面抵接。

具体地，在上述实施例中，圆柱状套筒91和螺母套筒30均为圆筒结构，其中，圆柱状套筒91的内径略大于螺母套筒30的外径，以便于螺母套筒30的上端插装入圆柱状套筒91内，同时也可以防止螺母套筒30在圆柱状套筒91内晃动。圆柱状套筒91与第二从动齿轮80b同轴设置，且圆柱状套筒91的上端与第二从动齿轮80b的端面固定连接，例如通过嵌入螺钉连接圆柱状套筒91的上端与第二从动齿轮80b的端面，使得圆柱状套筒91跟随第二从动齿轮80b一起转动和升降移动。

圆柱状套筒91的下端内侧设置有至少两个凸齿92，例如在本实施例中设置有四个凸齿92，在一种可选的实现方式中，四个凸齿92等间隔分布。凸齿92沿圆柱状套筒91的径向设置，凸齿92用于对螺母套筒30进行锁定，以及带动螺母套筒30与圆柱状套筒91一起转动和升降移动。

第一圆环形限位板31和第二圆环形限位板32堆叠设置在螺母套筒30的上端，且均与螺母套筒30同轴。其中，第一圆环形限位板31套装并固定在螺母套筒30的上端，第二圆环形限位板32固定在第一圆环形限位板31上，第二圆环形限位板32和第一圆环形限位板3可以通过螺钉连接，使第二圆环形限位板32、第一圆环形限位板3和螺母套筒30连为一整体，以使第一圆环形限位板31和第二圆环形限位板32可同时跟随螺母套筒30转动或升降移动。第一圆环形限位板31的外径和第二圆环形限位板32的外径均略小于圆柱状套筒91的内径，以便于第一圆环形限位板31和第二圆环形限位板32跟随螺母套筒30的上端进入圆柱状套筒91内，同时也可防止第一圆环形限位板31和第二圆环形限位板32在圆柱状套筒91内晃动。第一圆环形限位板31的内径和第二圆环形限位板32的内径均大于螺杆轴20的外径，以免影响螺杆轴20转动和升降移动。在一种较佳实施例中，第一圆环形限位板31的外径和第二圆环形限位板32的外径相同，第一圆环形限位板31的内径和第二圆环形限位板32的内径相同。

第一圆环形限位板31的外边缘设置有至少两个第一导向槽311和至少两个第一锁定槽312，例如在本实施例中，第一圆环形限位板31的外边缘设置有四个第一导向槽311和四个第一锁定槽312，且第一导向槽311和第一锁定槽312贯穿第一圆环形限位板31的两个端面。第二圆环形限位板32的外边缘设置有至少两个第二导向槽321，例如在本实施例中，第二圆环形限位板32的外边缘设置有四个第二导向槽321，且第二导向槽321贯穿第二圆环形限位板32的两个端面。第二导向槽321与第一导向槽311正对，使得第二导向槽321与第一导向槽311相连通，第二导向槽321和第一导向槽311构成捕捉凸齿92或者释放凸齿92的引导结构。第一锁定槽312用于与凸齿92卡合连接，从而将螺母套筒30锁定在套筒切换机构90上，使得螺母套筒30跟随套筒切换机构91一同转动和升降移动。

值得一提的是，上述第一圆环形限位板31和第二圆环形限位板32可以为一体的圆环结构，相对的第二导向槽321和第一导向槽311可归一成一个导向槽；第一锁定槽312为仅贯通圆环结构的一个端面的沉槽，例如第一锁定槽312的深度可以为上述一体的圆环结构厚度的一半。采用这种设计时，导向槽和第一锁定槽312的排布方式与上述实施例类似，因此不再赘述。

当采用上述套筒切换机构切换螺母套筒30时，机器人将调谐刀头装置移动到螺母套筒30的缓存位，例如套筒库的上方，并将目前型号的螺母套筒30放置在螺母套筒的缓存位；然后移动至目标型号的螺母套筒的上方，并使目标型号的螺母套筒30的第二导向槽321与圆柱状套筒91的凸齿92正对；接下来将圆柱状套筒91降低至设定高度，使得凸齿92从第二导向槽321滑入，并从第一导向槽311滑出设定距离；然后通过螺母轴马达51驱动圆柱状套筒91转动设定角度，使得凸齿92与第一锁定槽312正对，然后使圆柱状套筒91上提，使得凸齿92卡入第一锁定槽312中，继续上提圆柱状套筒91即可完成螺母套筒30的更换工作。更为详细的套筒切换机构以及切换过程将在后面实施例中予以说明。

在上述螺母套筒30的切换过程中，利用螺母轴马达51驱动套筒切换机构90进行螺母套筒30切换，与现有技术相比，不需要在调谐刀头装置中设置额外的动力源，从而减小了调谐刀头装置的体积和重量；此外，由于省去了额外的动力源，从而避免了额外设置的动力源及附件对调谐刀头装置调谐效率的影响，同时也降低了调谐刀头装置的成本。

值得一提的是，为了便于控制，各凸齿92等间隔分布，各第一锁定槽312等间隔分布，各第一导向槽311等间隔分布。此外，第一锁定槽312的数量和第一导向槽311的数量是凸齿92的数量的正整数倍，例如，第一锁定槽312的数量和第一导向槽311的数量均为四个，凸齿92的数量为四个，即凸齿92的数量、第一锁定槽312的数量和第一导向槽311的数量相同，此种情况时，第一锁定槽312和第一导向槽311交替分布。又如，第一锁定槽312的数量和第一导向槽311的数量均为四个，凸齿92的数量为2个，即，第一锁定槽312的数量和第一导向槽311的数量是凸齿92的数量的2倍。

为了使上述套筒切换机构90切换螺母套筒30更加顺畅高效，在一种可选的实现方式中，套筒切换机构90还包括转接轴94、第一轴承96、第二轴承102、轴承垫圈100、轴承盖97、弹簧座101和轴承座99，其中：

转接轴94的外圆周面设置有轴肩，轴肩将转接轴94的外圆周面分为两轴段，这两个轴段的直径可以相同，也可以不相同，例如本实施例中，位于轴肩和转接轴94的下端之间的轴段直径大于位于轴肩和转接轴的上端之间的轴段直径。转接轴94的内部设置有阶梯轴孔，转接轴94套设在螺杆轴20上，且转接轴94的上端与第二从动齿轮80b的端面连接，例如通过螺钉连接；转接轴94的下端从圆柱状套筒91的上端插入圆柱状套筒91内，并与圆柱状套筒91固定连接。第一轴承96的内圈套装在转接轴94上，且第一轴承96位于轴肩和转接轴94的上端之间；第一轴承96的外圈安装在支撑板95的轴承孔内，且第一轴承96的两端分别设置有轴承垫圈100和轴承盖97。

第二轴承102、第二压缩弹簧98、弹簧座101和轴承座99位于圆柱状套筒91内，且套装在螺杆轴20上，轴承座99位于凸齿92和圆柱状套筒91的上端之间，并可在螺母套筒30的上端推顶下在圆柱状套筒91内滑动；其中，第二轴承102的外圈安装在轴承座99内，第二轴承102的内圈套装在弹簧座101上，第二压缩弹簧98的两端分别与弹簧座101和转接轴94的阶梯轴孔的台阶相抵，第二压缩弹簧98一般一定的预紧力安装在弹簧座101和转接轴94的阶梯轴孔之间，以使螺母套筒30的下端凸伸出圆柱状套筒91外。

换言之，上述实施例提供了一种结构简单的套筒切换机构90，通过该套筒切换机构90实现了螺母套筒的快速切换。该套筒切换机构90包括转接轴94、第一轴承96、第二轴承102、轴承垫圈100、轴承盖97、弹簧座101、轴承座99转接轴94和圆柱状套筒91，其中，转接轴94在轴向上用螺栓或螺钉与第二从动齿轮80b相连，并通过第一轴承96、轴承垫圈100和轴承盖97固定在调谐刀头装置的支撑板95上，螺母轴马达51通过螺母轴减速器64、螺母轴齿轮组80将驱动力传递到转接轴94上。

圆柱状套筒91的上端的圆筒内壁与转接轴94的外壁配合，并通过圆周分布的4个顶丝将其固定到转接轴94的削边面上，为了结构稳定，在一种可选的实现方式中，转接轴94的下端至轴肩之间的转接轴20的外圆周面设置至少两个削边面，每个削边面设置有一个顶丝槽941，圆柱状套筒91设置有对应数量的顶丝孔911，转接轴94和圆柱状套筒91之间通过穿插在顶丝孔911和顶丝槽941内的顶丝固定。例如，在本实施例中，转接轴94设置有4个削边面，每个削边面上设置有一个顶丝槽941，圆柱状套筒91设置有顶丝孔911，顶丝穿插在顶丝孔911和顶丝槽941内，以使圆柱状套筒91和转接轴94同时转动和升降移动。圆柱状套筒91的下端设置有4个凸齿92，凸齿92和转接轴94之间设置有第二压缩弹簧98，第二压缩弹簧98的上端直接与转接轴94内的台阶相接触，下端由弹簧座101兜住，弹簧座101与第二轴承102的内圈配合，第二轴承102的外圈与轴承座99配合，在初始状态下，第二压缩弹簧98有一定的预压缩量，轴承座99在第二压缩弹簧98的作用下产生向下的压力，使得螺母套筒30的下端伸出圆柱状套筒91外，并使螺母套筒30具有轴向柔性。

螺母套筒30的上端的第一圆环形限位板31上设置有圆周均布的4个第一导向槽311以及4个第一锁定槽312，第二圆环形限位板32上有4个第二导向槽321，第二导向槽321与第一导向槽311正对并连通。在切换螺母套筒30的过程中，第二导向槽321与第一导向槽311用于捕捉凸齿92以及释放凸齿92，第一锁定槽312用于与凸齿92卡接，从而将螺母套筒30锁定在套筒切换机构90上，使得螺母套筒30跟随套筒切换机构91一同转动和升降移动。

为了便于上述套筒切换机构切换螺母套筒，在一种可选的实现方式中，调谐刀头装置还包括与套筒切换机构90配合使用的套筒库，请参阅图6，该套筒库包括限位基座110、支撑基座120和传感器112，其中，限位基座110通常包括底板和设置于底板的上表面上的凸台，凸台上设置有延伸至底板上表面的数个限位槽111，支撑基座120固定安装在凸台上，且支撑基座120上设置有数个用于存储不同规格的螺母套筒30的螺母套筒插孔121，各螺母套筒插孔121与各限位槽111一一对应连通；传感器112设置在限位槽111旁，用于检测限位槽111中是否有螺母套筒30，以及反馈螺母套筒30是否抓取成功或是否放置成功。

存放在在上述套筒库中的螺母套筒30一般具有如下结构：螺母套筒30的下端内侧通常是与螺母匹配的内六角沉孔，螺母套筒30的下端外侧设置有按照圆周间隔90°的四个削边34，其与限位基座110上的限位槽111配合，实现圆周方向上的转动限制。下面将结合图4、图5和图6详细说明上述套筒切换机构的螺母套筒30的切换流程。

首先调谐刀头装置由机器人控制移动至套筒库中用于存放当前型号的螺母套筒30的螺母套筒插孔121正上方，使当前型号的螺母套筒30与螺母套筒插孔121正对；然后控制调谐刀头装置下降，使得当前型号的螺母套筒30的下端与限位槽111底面相抵。接下来控制调谐刀头装置下降，使凸齿92脱离出第一锁定槽312。然后，螺母轴马达51驱动当前型号的螺母套筒30转动指定角度，使各凸齿92各与一个第一导向槽311正对，控制调谐刀头装置上升，使得当前型号的螺母套筒30和圆柱状套筒91分离，且当前型号的螺母套筒30被留在螺母套筒插孔121内。

接下来将调谐刀头装置移动到目标型号的螺母套筒的上方，并且保证螺丝刀21与目标型号的螺母套筒30同轴，圆柱状套筒91的四个凸齿92与螺母套筒30上的第二导向槽321对齐。然后，机器人带动调谐刀头装置下降，螺丝刀21进入目标型号的螺母套筒30的内孔中，凸齿92通过第二导向槽321和第一导向槽311，直至轴承座99的底面与第二圆环形限位板32的顶面接触。

当机器人继续带动调谐刀头装置下降时，第二压缩弹簧98将被压缩，当凸齿92的上表面下降至距离第一导向槽311的下表面1mm左右时，螺母轴马达51驱动圆柱状套筒90转动45°，使凸齿92与第一锁定槽312对齐。

凸齿92与第一锁定槽312对齐后，机器人带动调谐刀头装置上升，与此同时目标型号的螺母套筒30与第一圆环形限位板31、第二圆环形限位板32的组合体将在自身重力和第二压缩弹簧98的压力作用下向下移动，凸齿92将进入第一锁定槽312内，当调谐刀头装置上升一定高度后，凸齿92的上表面将于第二圆环形限位板32的下表面接触，从而将目标型号的螺母套筒30锁定。调谐刀头装置继续上升，凸齿92将提起目标型号的螺母套筒30与第一圆环形限位板31、第二圆环形限位板32的组合体，使其与限位基座110分离，直至目标型号的螺母套筒30的下端高出支撑基座120的顶面一定高度后，机器人即可带着切换好的螺母套筒30前往待调谐螺杆处进行调谐。

在上述螺母套筒30的切换过程中，利用螺母轴马达51驱动套筒切换机构90，与现有技术相比，不需要在调谐刀头装置中设置额外的动力源，从而减小了调谐刀头装置的体积和重量；此外，由于省去了额外的动力源，从而避免了额外设置的动力源及附件对调谐刀头装置调谐效率的影响，同时也降低了调谐刀头装置的成本。

本发明实施例还提供了一种腔体滤波器调谐设备，其包括：上述实施例所述的调谐刀头装置，以及与调谐刀头装置相连用于控制调谐刀头装置工作的机器人，其中，调谐刀头装置通常与机器人的机械臂连接，当机器人控制机械臂移动时机器臂携带调谐刀头装置移动，例如平动和升降移动。此外，机器人还用向调谐刀头装置发送调谐腔体滤波器的工作指令，该工作指令包括但不限于：控制调谐刀头装置移动到待调节的调谐螺杆上方的指令、使调谐刀头装置下降设定高度的指令、对刀指令、松螺母指令、调谐指令和锁紧螺母指令。由于本发明实施例提供的腔体滤波器调谐设备包括上述实施例所述的调谐刀头装置，因此本发明实施例提供的腔体滤波器调谐设备与上述调谐刀头装置相对于现有技术具有的优势相同，在此不再赘述。

请参阅图9，本发明实施例还提供了一种腔体滤波器调谐方法，该调谐方法包括：

步骤s200、螺丝刀的刀头与待调谐的调谐螺杆的螺丝刀孔啮合；

此步骤也称为对刀过程，请参阅图7、图8和图10，步骤s200一般包括：

步骤s201、调谐刀头装置在机器人的控制下移动到待调谐的调谐螺杆14的正上方，并下降第一设定高度，使螺丝刀21的刀头与调谐螺杆14的上端接触；

在此步骤中，由于腔体滤波器的调谐螺杆14的上端高出盖板11、防松垫片12和螺母13，以及由于螺丝刀21凸出螺母套筒30的下端，因此，调谐刀头装置下降的过程中，螺丝刀21先与调谐螺杆14的上端接触，并被上顶，使得套装在螺杆轴20上的第一压缩弹簧62被压缩，第一压缩弹簧62被压缩时会对螺杆轴20和螺丝刀21提供向下的压力，如果螺丝刀21的刀头正好与调谐螺杆14的上端的螺丝刀孔啮合，则螺丝刀21将会下降到螺丝刀孔底部；如果螺丝刀21的刀头没有与调谐螺杆14的上端的螺丝刀孔啮合，则螺丝刀21的刀头将停在调谐螺杆14的上端面。同样，如果螺母套筒30的下端的内六角沉孔33与螺母13正好啮合，螺母套筒30的下端将下降至防松垫片12的上表面，如果螺母套筒30的下端的内六角沉孔33没有与螺母13正好啮合，螺母套筒30的下端将停在螺母13的上表面。

步骤s202、螺杆轴马达根据机器人发送的对刀指令，驱动螺丝刀21以第一预设转速转预设角度；

步骤s203、当螺丝刀21的旋转角度未达到预设角度时螺杆轴马达50的负载电流达到第一预设值，则确定螺丝刀21的刀头与调谐螺杆14的螺丝刀孔啮合成功，并反馈螺丝刀21与调谐螺杆14啮合成功信号给机器人。

在上述步骤s202和步骤s203中，螺杆轴马达50根据对刀指令，在一定的限制电流的作用下，以预设转速驱动螺丝刀21旋转，例如驱动螺丝刀21顺时针旋转，然后判断螺杆轴马达50的负载电流是否达到或者超过第一预设值，第一预设值可以根据多次试验测得。

如果在螺丝刀21的旋转角度未达到预设角度时检测到螺杆轴马达50的负载电流达到或者超过第一预设值，则判定螺丝刀21的刀头与调谐螺杆14的螺丝刀孔啮合成功，并将螺丝刀21与调谐螺杆14啮合成功的信号反馈给机器人；如果螺丝刀21的旋转角度达到预设角度时检测到螺杆轴马达50的负载电流未达到第一预设值，则判定螺丝刀21的刀头没有与调谐螺杆14的螺丝刀孔啮合成功，控制螺杆轴马达50反向驱动螺丝刀21旋转，例如驱动螺丝刀21逆时针旋转；如果在螺丝刀21的旋转角度未达到预设角度时检测到螺杆轴马达50的负载电流达到或者超过第一预设值，则判定螺丝刀21的刀头与调谐螺杆14的螺丝刀孔啮合成功，并将螺丝刀21与调谐螺杆14啮合成功的信号反馈给机器人，如果螺丝刀21的旋转角度达到预设角度时检测到螺杆轴马达50的负载电流未达到第一预设值，则判定螺丝刀21的刀头没有与调谐螺杆14的螺丝刀孔啮合成功，并反馈本次对刀失败的信号给机器人，机器人控制调谐刀头装置回归基准位校正，然后再次重复上述步骤s201～步骤s203，直至对刀成功。

需要补充的是，本实施例中所述的预设角度可以为大于0°小于等于360°之间的任意角度值，例如预设角度为30°、45°、60°、90°、120°、150°、180°、200°、240°、270°、285°、330°或360°，具体可以根据实际需要选定，本实施中的预设角度为360°。

步骤s210、螺母轴马达51根据机器人发送的松开螺母13指令，驱动螺母套筒30使螺母13与防松垫片12分离；

当腔体滤波器完成装配后，螺母13一般以预锁紧状态将调谐螺杆14固定在盖板11上，当需要对调谐螺杆14进行调谐时，需要先将螺母13松开，以使调谐螺杆14处于可旋转的自由状态，从而方便后续调节调谐螺杆14。请参阅图11，步骤s210通常包括：

步骤s211、螺母轴马达51根据机器人发送的松开螺母13指令驱动螺母套筒30转动；

此步骤中，根据机器人发送的松开螺母13指令，螺母轴马达51驱动螺母套筒30以预设转速顺时针旋转或逆时针旋转。

步骤s212、当螺母轴马达51的负载电流达到第二预设值，则确定螺母套筒30与螺母13成功啮合，并反馈螺母套筒30与螺母13啮合成功信号给机器人；

此步骤中，在螺母套筒30转动时判断螺母轴马达51的负载电流是否达到第二预设值，如果在螺母套筒30的旋转角度未达到预设角度时检测到螺母轴马达51的负载电流达到第二预设值，则判定螺母套筒30的内六角沉孔33与螺母13啮合成功，并将螺母套筒30与螺母13啮合成功的信号反馈给机器人；如果螺母套筒30的旋转角度达到预设角度时检测到螺母轴马达51的负载电流未达到第二预设值，则判定螺母套筒30的内六角沉孔33没有与螺母13啮合成功。机器人控制螺母轴马达51反转，以驱动螺母套筒30反向旋转，例如逆时针旋转；如果在螺母套筒30的旋转角度未达到预设角度时检测到螺母轴马达51的负载电流达到或者超过第二预设值，则判定螺母套筒30的内六角沉孔33与螺母13啮合成功，并将螺母套筒30与螺母13啮合成功的信号反馈给机器人。

需要补充的是，本实施例中所述的预设角度可以为大于0°小于等于360°之间的任意角度值，例如预设角度为30°、45°、60°、90°、120°、150°、180°、200°、240°、270°、285°、330°或360°，具体可以根据实际需要选定，本实施中的预设角度为360°。

步骤s213、机器人根据螺母套筒30与螺母13啮合成功信号，以此时螺母套筒30的位置为基准，继续驱动螺母套筒30转动指定角度，使螺母13相对防松垫片13上升指定高度。

当判定螺母套筒30与螺母13啮合成功后，机器人控制螺母轴马达51以螺母套筒30的当前位置为基准，继续驱动螺母套筒30转动指定角度，使螺母13相对防松垫片13上升指定高度，完成松开螺母13的动作。

值得一提的是，在上述步骤s211-步骤s213中，螺母轴马达51的预设转速、第二预设值、继续驱动螺母套筒30转动的指定角度以及螺母13相对防松垫片13上升的指定高度，这些数值均可通过根据多次试验获得。

步骤s220、螺杆轴马达根据机器人发送的调谐指令驱动螺丝刀，使调谐螺杆旋转指定角度，以完成调谐螺杆的调谐；

经过上述步骤s200-步骤s210之后，螺母13和防松垫片12之间出现一个间隙，使得调谐螺杆14变成可旋转的自由状态。当螺杆轴马达50接收到机器人发送的调谐指令后，螺杆轴马达50根据其所接收到的调谐指令将调谐螺杆14旋转指定角度，例如图8中顺时针旋转调谐螺杆14，调谐螺杆14在旋转后将相对盖板11上移或下移，从而改变调谐螺杆14在腔体10内的长度，使腔体滤波器满足其性能指标。

步骤s230、螺杆轴马达提供保持力矩使所述调谐螺杆固定在上一步骤中调谐好的位置上；

当对调谐螺杆14完成调节后，通过螺杆轴马达50和螺杆轴减速器配合，为调谐螺杆14提供一使调谐螺杆停留在在上一步骤中调谐好的位置上的保持力，使调谐螺杆14保持不动，确保腔体滤波器满足其性能指标。

步骤s240、螺母轴马达根据机器人发送的锁紧螺母指令，以预设规格的力矩将螺母、调谐螺杆和防松垫片锁定在盖板上。

出于腔体滤波器的性能指标要求以及出厂后抗环境干扰的要求，腔体滤波器的调谐螺杆需要在调谐的过程中严格按照指定力矩锁紧，同时要求的力矩精度误差在目标力矩的±5％以内。而伺服马达的批量制造误差等原因，通过电流标定的绝对力矩精度通常为±10％，但是单个伺服马达的特定目标力矩标定后的重复精度能够到达±2％以内，甚至更高。另外已有的螺母实际锁紧机构由于传动机构以及被锁紧螺母的各种不确定误差干扰，业界公认的不采用力矩传感器反馈的控制精度为±10％，远远达不到期待的目标力矩的控制精度。本发明实施例从螺母锁紧过程的现象出发，提炼出整个螺母锁紧过程中各个阶段的关键特性，以空载高速，末段步进逼近的方式既保证了最终的力矩精度，同时又不影响锁紧效率。

请参阅图12，在一种可能实现方式中，上述步骤s240包括：

步骤s241、根据目标力矩，设置螺母轴马达在空载阶段的转速为第一转速、负载电流为第一限制电流，以及螺母轴马达在由空载阶段向负载阶段切换时的第一跳转电流；

在锁紧螺母13前，机器人需要根据待调谐的腔体滤波器的型号，比对确定螺母锁紧时所需的目标力矩，并根据目标力矩，通过查找目标力矩与螺母轴马达的转速、负载电流的对应关系表，获得螺母轴马达在空载阶段的转速、负载电流和第一跳转电流，并设置螺母轴马达51在空载阶段的转速为第一转速、负载电流为第一限制电流，以及螺母轴马达51在由空载阶段向负载阶段切换时的第一跳转电流。在螺母轴马达51开始执行螺母锁紧的阶段，请参阅图13和图7，即在螺母轴马达51刚启动时，由于螺母13、防松垫片12、盖板11之间存有间隙，螺母轴马达51的受到的负载较小，螺母轴马达51的负载电流基本接近于螺母轴马达51空载时的数值，在此阶段，螺母轴马达51的转速处于高速阶段，负载电流处于空载阶段，在空载阶段，螺母轴马达51以高转速转动，可以节省时间。

步骤s242、判断螺母轴马达的负载电流是否达到第一跳转电流；

步骤s243、当螺母轴马达的负载电流达到第一跳转电流时，刷新螺母轴马达的在负载状态时的转速为第二转速、负载电流为第二限制电流，以及螺母轴马达在由负载阶段向保持阶段切换时的第二跳转电流；

在步骤s242-步骤s243中，当开始旋转螺母13后，随着螺母轴马达51驱动螺母套筒30带动螺母13转动，当螺母13、防松垫片12、盖板11之间的间隙消失时，螺母13、防松垫片12、盖板11会随着螺母13转动慢慢接近至相互接触，进而开始产生相互摩擦力，导致螺母轴马达51的负载电流上升，并且随着螺母13的转动角度变化快速上升。如图13所示，在此阶段螺母轴马达51的负载电流上升曲线与螺母13、防松垫片12、盖板11的个体差异关联性较大，同时此阶段也是锁紧螺母控制中主要的力矩精度的误差来源。

步骤s244、判断螺母轴马达的负载电流是否达到第二限制电流；

步骤s245、当螺母轴马达的负载电流达到第二限制电流时，采用步进逼近的方式使负载电流接近第二跳转电流，直至步进累加后的负载电流达到第二跳转电流；

在步骤s244-步骤s245中，此阶段为了避免锁紧力矩过冲，需要稍微降低螺母轴马达51的转速，请参阅图13，螺母轴马达的转速处于中速阶段，负载电流处于逼近阶段。随着螺母13进一步被转动，螺母轴马达51的负载电流会继续上升，当螺母轴马达51的负载电流达到第二限制电流时，意味着螺母13的反作用力与螺母轴马达51的出力达到一个平衡，螺母13的转速将趋近于零，因此，在快要到达最终目标力矩所标定的电流值(第二限制电流)时，采用步进逼近的方式接近最终的目标电流(第二限制电流)，直至此步进累加后的限制电流大于第二跳转电流。根据不同的目标力矩，以及根据实际的螺母13、防松垫片12、盖板11和调谐螺杆14等零部件特性，综合考虑力矩精度与调谐效率，此步进逼近的过程通常需要循环n次，n为大于或等于1的整数。采用步进逼近的方式既保证了锁紧过程不会因中间电流的波动导致提前降速拉长锁紧过程，又保证了最终的锁紧力矩有很高的力矩精度。

步骤s246、判断螺母轴马达的负载电流是否达到第二跳转电流；

步骤s247、当螺母轴马达的负载电流达到第二跳转电流时，刷新螺母柱马达的转速为第三转速、负载电流为第三限制电流；

步骤s248、判断螺母轴马达的负载电流是否达到第三限制电流；

步骤s249、当螺母轴马达的负载电流达到第三限制电流时，螺母轴马达以第三限制电流保持预设时间。

在步骤s246-步骤s249中，当螺母轴马达51的负载电流上达到第二跳转电流时，将刷新螺母轴马达51的转速为第三转速、负载电流为第三限制电流。请参阅图13，螺母轴马达51的转速处于自然降速阶段，负载电流处于保持阶段。刷新后的第三限制电流是在整个腔体滤波器调谐设备组装完毕后通过初期校正标定的数值，第三限制电流略大于第二跳转电流。螺母轴马达51以更低的第三转速继续转动螺母13，当螺母轴马达51的负载电流到达第三限制电流时，螺母轴马达51的出力和螺母的锁紧力矩会达到一个平衡，最终会自然降速到0(停止)，在此状态下保持一定时间后将会得到一个稳定的螺母锁紧力矩，结束锁紧过程。

在上述实施例中，从锁紧螺母的现象出发，提炼整个螺母锁紧过程中各个阶段的关键特性，以空载高速、末段步进逼近的方式在不损失效率的情况下确保力矩精度；也就是说，本发明实施例能够在不使用力矩传感器反馈的情况下，通过末段步进逼近算法，实现了螺母锁紧力矩±5％的精度突破，打破业界伺服马达的力矩精度难以降低到±10％以下的认知；同时保证了极高的锁紧速度，锁紧时间可降至1.2sec以下，相比于带力矩传感器版本的锁紧时间在2.8sec及以上，锁紧效率提升了58％。此外，用末端步进逼近算法取代力矩传感器反馈的控制方式，简化了调谐刀头装置的结构，使调谐刀头装置的重量大幅度降低，并且降低了成本。

在大规模调谐过程中，当采用上述腔体滤波器调谐方法对调谐螺杆进行调节时，考虑腔体滤波器的批次差异以及个体异常对生产过程带来的影响，因此，本实施例还增加了针对调谐螺杆、盖板以及螺母的螺牙异常，增加了对卡死、滑牙、崩牙的判断逻辑，以便于及时识别异常，保证产品质量。示例性地，若遇到卡死、滑牙或崩牙异常可通过表1算法确定：

表1

请参阅图14，以及图4-6，当需要调谐不同型号的调谐螺杆时，需要更换螺母套筒，上述腔体滤波器调谐方法还包括：

步骤s251、调谐刀头装置在机器人的控制下移动到套筒库的上方，并将当前型号的螺母套筒放置在对应的螺母套筒插孔中；

调谐刀头装置由机器人控制移动至套筒库中用于存放当前型号的螺母套筒30的螺母套筒插孔121正上方，使当前型号的螺母套筒30与螺母套筒插孔121正对；然后控制调谐刀头装置下降，使得当前型号的螺母套筒30的下端与限位槽111底面相抵。接下来控制调谐刀头装置下降，使凸齿92脱离出第一锁定槽312。然后，螺母轴马达51驱动当前型号的螺母套筒30转动指定角度，使各凸齿92各与一个第一导向槽311正对，控制调谐刀头装置上升，使得当前型号的螺母套筒30和圆柱状套筒91分离，且当前型号的螺母套筒30被留在螺母套筒插孔121内。

步骤s252、调谐刀头装置在机器人的控制下移动到目标型号的螺母套筒的上方，使螺丝刀与目标型号的螺母套筒同轴，并使圆柱状套筒的各凸齿分别对准目标型号的螺母套筒上的第二导向槽；

调谐刀头装置移动到目标型号的螺母套筒的上方，并且保证螺丝刀21与目标型号的螺母套筒30同轴，圆柱状套筒91的四个凸齿92与螺母套筒30上的第二导向槽321对齐。

步骤s253、机器人控制调谐到头装置下降，凸齿的沿第二导向槽和第一导向槽滑动，第二压缩弹簧被目标型号的螺母套筒压缩；

机器人带动调谐刀头装置下降，螺丝刀21进入目标型号的螺母套筒30的内孔中，凸齿92通过第二导向槽321和第一导向槽311，直至轴承座99的底面与第二圆环形限位板32的顶面接触。当机器人继续带动调谐刀头装置下降时，第二压缩弹簧98将被压缩。

步骤s254、当凸齿滑出第一导向槽设定距离后时，螺母轴马达驱动圆柱形套筒旋转设定角度，使各凸齿各自与一个第一锁定槽对正；

当机器人继续带动调谐刀头装置下降时，第二压缩弹簧98将被压缩，当凸齿92的上表面下降至距离第一导向槽311的下表面1mm左右时，螺母轴马达51驱动圆柱状套筒90转动45°，使凸齿92与第一锁定槽312对齐。

步骤s255、机器人控制调谐刀头装置上升，各凸起分别与对应的第一锁定槽卡合；

凸齿92与第一锁定槽312对齐后，机器人带动调谐刀头装置上升，与此同时目标型号的螺母套筒30与第一圆环形限位板31、第二圆环形限位板32的组合体将在自身重力和第二压缩弹簧98的压力作用下向下移动，凸齿92将进入第一锁定槽312内，当调谐刀头装置上升一定高度后，凸齿92的上表面将于第二圆环形限位板32的下表面接触，从而将目标型号的螺母套筒30锁定。

步骤s256、机器人控制调谐刀头装置继续上升，使目标型号的螺母套筒脱离出螺母套筒插孔。

调谐刀头装置继续上升，凸齿92将提起目标型号的螺母套筒30与第一圆环形限位板31、第二圆环形限位板32的组合体，使其与限位基座110分离，直至目标型号的螺母套筒30的下端高出支撑基座120的顶面一定高度后，机器人即可带着切换好的螺母套筒30前往待调谐螺杆处进行调谐。

在上述螺母套筒30的切换过程中，利用螺母轴马达51驱动套筒切换机构90进行螺母套筒30切换，与现有技术相比，不需要在调谐刀头装置中设置额外的动力源，从而减小了调谐刀头装置的体积和重量；此外，由于省去了额外的动力源，从而避免了额外设置的动力源及附件对调谐刀头装置调谐效率的影响，同时也降低了调谐刀头装置的成本。

本发明实施例中的套筒切换机构无需依赖主流切换机构所需的高压气源，同时还能在轴向提供柔性保护，因此，可以扩展应用到其他需要切换多种作业工具的机器人系统中，如电视、电脑、手机等各种电子设备的组装设备。另外，免力矩传感器的精密力矩控制算法也可以扩展应用到各种对锁紧力矩有精度要求的组装工序，在提升锁紧精度的同时可以降低成本，且可以监控锁紧过程，提升产品品质。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施方式”、“一些实施方式”、“示意性实施方式”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合实施方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施方式或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施方式或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施方式或示例中以合适的方式结合。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。