一种智能螺丝安装设备及其控制方法与流程

本发明涉及机械设备领域，特别涉及一种智能螺丝安装设备及其控制方法。

背景技术：

在汽车电子组装过程中，螺纹连接是重要的装配环节，随着汽车电子对螺纹连接拧紧装配的要求越来越高，采用传统离合器的扭力控制方式已达不到精确扭力控制的需要，在汽车电子领域，逐步导入具有扭力实时监控的智能电批，并组装到运动控制平台上，成为一台自动智能拧紧螺丝设备。在拧螺丝过程中，需要施加一定的压力，不同牙距和直径的螺丝，需要不同的压力，现有的自动智能拧紧螺丝设备，在下压过程中，一般采用弹簧作为施加压力和缓冲作用，因一台设备弹簧压力是固定的，设备无法兼容多种类螺丝拧紧；另一方面，下降速度过快，会引起弹簧弹力的急剧增加，有可能压坏产品，特别是lcd屏等产品。

综上，现有技术的缺陷如下：

(1)现有设备采用弹簧作为压力，压力不可调，不兼容不同规格螺丝。无法实现一台设备有不同的压力输出，并实时监控；

(2)现有设备是根据不同螺丝设定一个固定值，无法实时调整，保证设备获得更稳定的扭力；

(3)现有设备无法精确判断螺丝是否拧贴。

技术实现要素：

本发明实施例的目的在于提供一种智能螺丝安装设备及其控制方法，可以适应不同规格的螺丝，提高了设备的利用率，并且能够避免压力过大对产品造成的损坏，提升产品的一致性。

本发明实施例提供的一种智能螺丝安装设备，包括相互连接的信号输入单元、控制系统和硬件执行单元，其中，所述硬件执行单元包括电批及多轴机器人，所述信号输入单元包括压力传感器、位置传感器和力矩传感器，所述压力传感器用于获取拧螺丝过程中下压力变化，为所述控制系统提供压力输入信号，所述位置传感器用于为所述控制系统提供螺丝的下压相对位置，所述力矩传感器用于监控拧螺丝过程中电批扭力的变化，为所述控制系统提供扭力输入信号，所述控制系统用于根据所述信号输入单元传递的信号信息，控制调整电批的运行速度和扭力，根据压力、扭力、位置的控制算法，判断所述螺丝是否拧贴到产品上。

可选地，所述信号输入单元还包括螺丝到位传感器、产品到位传感器、触控屏及操作按钮。

可选地，所述硬件执行单元还包括螺丝输送系统，治具固定装置。

可选地，所述硬件执行单元还包括信号灯。

可选地，所述控制系统包括数据采集单元、控制系统主机、控制程序、电批控制系统、机器人控制系统、数据上传系统和执行系统，所述数据采集单元用于将采集到的外部信号信息转换成所述控制系统可识别的信号；所述控制系统主机用于根据设定的运行程序，处理输入/输出信号，对整个运行系统进行控制；所述控制程序用于过程的顺序控制方法、过程异常的处理方法；所述电批控制系统用于控制电批的转速、扭力并获取拧紧过程扭力曲线；所述机器人控制系统用于控制机器人的运行；所述数据上传系统用于采集拧螺丝的数据，并上传到数据库；所述执行系统用于将所述控制系统主机发出的程序指令转换成硬件可执行的信号。

另外，本发明还提供了一种智能螺丝安装控制方法，包括：

电批运行到螺丝位置：根据程序设定的拧螺丝位置，多轴机械手运送电批到相应的位置的上空；

电批下降：到达拧螺丝位置上空后，电批开始下降，根据压力传感器的压力反馈，调整下降速度；

电批运行：到达拧螺丝位置上空后，输送螺丝到电批头，电批开始运转，根据扭力反馈，调整电批转速和刹车；

拧紧完成：拧紧停止后，根据电批的位置、扭力、压力是否在设定范围内判断螺丝是否拧贴到位；

循环执行以上步骤，直至整批产品的螺丝安装完成，结束运行。

可选地，还包括：

上传数据：拧紧完成后，对拧紧过程的参数进行收集并上传。

可选地，还包括：

急停保护：异常时紧急停止，切断一切有危险的输入/输出；

系统自检：设备启动自行诊断，包括各个操作按钮、包活开关是否正常、设备是否在机械原点。

可选地，还包括：

调取程序：根据生产产品，扫描产品序列号，调取对应程序；

程序原点复位：根据对应的程序，机器人运动到的工作位置的设定原点。

可选地，还包括：

放入产品：放产品入固定夹具，固定夹具判断产品放到位，自动夹紧产品。

由上可见，应用本实施例技术方案，采用多轴运行，带压力和扭力控制的一台拧螺丝设备可以适应不同规格的螺丝，提高设备的利用率，并且能够避免压力过大对产品造成的损坏，提升产品的一致性。

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简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明提供的一种智能螺丝安装设备系统示意图；

图2为本发明提供的一种智能螺丝安装控制方法流程图；

图3为本发明提供的一种智能螺丝安装设备结构示意图。

具体实施方式

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前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例：

本实施例提供一种智能螺丝安装设备，如图1所示，包括相互连接的信号输入单元10、控制系统20和硬件执行单元30，其中，所述硬件执行单元30包括电批302及多轴机器人301，可以但不限于，所述硬件执行单元30还包括螺丝输送系统303，治具固定装置304、信号灯305。所述多轴机器人301提供装配动作的运行机构。电批302提供拧螺丝的运转动作装置。螺丝输送系统303提供螺丝排列、分料、送料装置。所述治具固定装置304用于固定产品，防止固化过程未完成，人为取出产品。信号灯305用于过程状态的指示。

所述信号输入单元包括压力传感器101、位置传感器102和力矩传感器103，如图2所示，可以但不限于，所述信号输入单元10还包括螺丝到位传感器104、产品到位传感器105、触控屏106及操作按钮107。所述压力传感器101用于获取拧螺丝过程中下压力变化，为所述控制系统20提供压力输入信号，所述位置传感器102用于测量螺帽的相对位置，为所述控制系统提供螺丝的下压相对位置，所述力矩传感器103用于监控拧螺丝过程中电批302扭力的变化，为所述控制系统20提供扭力输入信号。所述螺丝到位传感器104用于在拧螺丝动作前，检测电批头上的螺丝是否到位，属于输入信号。所述触控屏106用于程序的调取，模拟输入/输出信号。所述操作按钮107用于提供外部的操作，属于输入信号。

所述控制系统20用于根据所述信号输入单元10传递的信号信息，控制调整电批302的运行速度和扭力，根据压力、扭力、位置的控制算法，判断所述螺丝是否拧贴到产品上。可以但不限，所述控制系统20包括数据采集单元201、控制系统主机202、控制程序203、电批控制系统204、机器人控制系统205、数据上传系统206和执行系统207，所述数据采集单元201用于将采集到的外部信号信息转换成所述控制系统20可识别的信号；所述控制系统主机202用于根据设定的运行程序，处理输入/输出信号，对整个运行系统进行控制；所述控制程序203用于过程的顺序控制方法、过程异常的处理方法；所述电批控制系统204用于控制电批的转速、扭力并获取拧紧过程扭力曲线；所述机器人控制系统205用于控制机器人的运行；所述数据上传系统206用于采集拧螺丝的数据，并上传到数据库；所述执行系统207用于将所述控制系统主机202发出的程序指令转换成硬件可执行的信号。

可见，利用压力传感器对拧螺丝过程的压力进行实时监控，控制系统根据压力传感器传递的压力信号，通过压力和速度算法，及时调整电批的下降运行速度和扭力，实现精准的拧紧扭力控制，根据压力、扭力、位置三者结合，判断螺丝是否拧贴到产品上。

本发明还提供了一种智能螺丝安装控制方法，如图3所示，包括：

开始：开启设备电源、气源、设备等开机操作；

急停保护：异常时紧急停止，切断一切有危险的输入/输出；

系统自检：设备启动自行诊断，包括各个操作按钮、包活开关是否正常、设备是否在机械原点。

调取程序：根据生产产品，扫描产品序列号，调取对应程序；

程序原点复位：根据对应的程序，机器人运动到的工作位置的设定原点，减少运行的行程距离；

放入产品：放产品入固定夹具，固定夹具判断产品放到位，自动夹紧产品，螺丝供料器判断螺丝到位后，自动启动运行机构。

电批运行到第1个螺丝位置：根据程序设定的拧螺丝位置，多轴机械手运送电批到相应的位置的上空；

电批下降：到达拧螺丝位置上空后，电批开始下降，根据压力传感器的压力反馈，调整下降速度；

电批运行：到达拧螺丝位置上空后，输送螺丝到电批头，电批开始运转，根据扭力反馈，调整电批转速和刹车；

拧紧完成：拧紧停止后，根据电批的位置、扭力、压力是否在设定范围内判断螺丝是否拧贴到位；

上传数据：拧紧完成后，对拧紧过程的关键参数进行收集并上传到mes系统；

运行下一个螺丝的安装，循环上述过程，直至完成一个产品的螺丝安装，单一产品螺丝安装结束后，运行到下一个产品，直至整批产品的螺丝安装完成，结束运行。

可见，系统正常启动后，操作员把产品放入治具内，按下启动按钮，设备根据设定好的顺序和位置自动拧紧螺丝，拧紧过程对压力、扭力进行监控，根据压力反馈及时调整下压速度，保持压力的稳定，在拧紧结束后，根据扭力、螺帽的位置、压力综合进行判断，螺丝是否拧贴到产品表面上。

综上，相对于现有拧螺丝设备，本发明的技术方案具有更精准的扭力控制系统，能够根据多条件判断锁拧螺丝是否合格，包括拧紧力、拧紧位置，还可以兼容不同螺距的螺丝，实现一台拧螺丝设备可以适应不同规格的螺丝，提高设备的利用率，并且能够避免压力过大对产品造成的损坏，提升产品的一致性。

以上所述的实施方式，并不构成对该技术方案保护范围的限定。任何在上述实施方式的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在该技术方案的保护范围之内。