何联营

摘要：主要分析自动螺钉机打螺钉的基本结构原理，并根据其原理分析如何对螺钉的浮高进行测量的方案，为浮高的螺钉进行以后的维修提供数据支持。

关键词：自动螺钉机；螺钉浮高；滑牙；跳钉；高端数字式螺丝刀

1.背景

随着人力成本的不断提高以及普通体力劳动者数量的减小，以替代人力重复性动作为主的自动化设备应用越来越广泛，自动打螺钉机械设备在产品装配的应用就是其中之一，就如同其它自动化设备一样存在着一些函待解决的问题，主要表面在以下三种：

1.1螺钉滑牙；

1.2打螺钉时批头滑出螺钉头部（跳钉），这种十字头较常见；

1.3螺钉浮高，没有打到位；

前两种情况一般的螺钉机都可以进行报警，能报出是那一颗螺钉有不良，但是后一种螺钉浮高，一般的螺钉机就不能识别，当然也不报出来，除非浮高很严重时才能报警，这时可能浮高达到了2mm以上。

目前自动螺钉机的螺钉浮高检测最常见的是采用传感器的方法或是在设备的控制系统利用软件程序来解决。使用传感器来测浮高要求所有的螺钉在同一个平面内才可以，否则一个传感器不能兼顾所有螺钉，即使在同一个平面内，如果要更换其它产品时也要重新调整传感器的位置，比较麻烦，而且精度不高；利用软件测量浮高的方法实际相当于在机器中不加装弹簧对进行Z轴的缓冲，可以利于Z轴精准运动来测量，但是有一个风险是当产品在高度方向有异常时会打坏产品，而且从机器的原理上来说也是不合理的。

2.问题分析

自动螺钉机设计原理图

L1------电机Z轴运动距离

L2------螺钉在Z轴方向运动距离

X0-------螺钉机不工作时Z轴弹簧长度

X1-------螺钉机正常拧螺钉时Z轴弹簧长度

X1 ------浮高时螺钉机Z轴弹簧长度

X - ------弹簧压缩量的变化值，即X1-X1

H --------螺钉浮高高度

W--------工作面螺钉落座表面

从图中可以看出，螺钉浮高时产生的浮高高度H=X，所以如果能准确测量这个弹簧压缩量的变化就可以确认这个螺钉是否浮高。

3.解决方案

现在我们来研究一下如何测量X，弹簧既然能压缩，就会有一个固定端，有一个移动端，只要在这两端之间装一个光栅尺，就像数字式的卡尺一样能记录下来弹簧的压缩量X。那么第一颗对应压缩量是X1，第二颗对应的压缩量是X2，第n颗对应的压缩量是Xn，我们把这个测量的数据与软件系统中存储的标准数据（XN）进行比较就可以得出第n颗螺钉是否浮高，如果数据Xn> XN则为第n颗螺钉浮高，Xn<=XN则为正常。

那么，存储的标准数据（XN）是如何确定的呢？从前面的分析可以看出XN其实就是螺钉不浮高时Xn值，这个我们可以通过测量一组数据来求平均值来确定。

当然也可以采其它的变通方式来处理，如把所有螺钉浮高测量值定为一个确定的数值A。通过Z轴的精准运动，让每个螺钉正常拧入时光栅尺的读数都为A，如果在拧螺钉时测量到光栅尺的数据不是A就可能是浮高。

4.结果

如果能像我们这种方案去设计螺钉机，增加螺钉浮高检测功能，将可以大大提高螺钉浮高检测准确度。现在手机或是平板打螺钉，螺钉机打完成还要操作员工对每个螺钉进行目检，这样又浪费时间，也可以会漏检，而且还不能100%的成功检测。如果使用了这种螺钉机，有螺钉浮高机器就可以报出来，如果机器没有报浮高可以直接通过认为是良品。

如果使用了这种带有浮高检测功能的螺钉机，再加上一把数字式高端螺丝刀，就可能实现螺钉机自动返修因打螺钉而造成的不良品，因为这种螺钉机可以识别那个螺钉是不良，高端的数字式螺丝刀可以实现反转并拆除，然后再重新打上一个新的螺钉就好了。