[发明专利]基于静态扭矩传感器的数控电动螺丝刀及控制方法

说明书

技术领域

本发明属于涉及一种螺丝拧紧工具，尤其是一种基于静态扭矩传感器的数控电动螺丝刀及其控制方法。

背景技术

随着中国汽车、航天、机械等行业的快速发展，对于各种精密机械零部件的装配要求越来越高，螺丝刀是用于拧螺丝的重要工具，在各种装配过程中得以广泛使用，因此提升拧紧工具的自动化程度成为了当务之急。同时，在对螺丝刀实现自动化控制的同时，对螺丝刀的力矩控制精度及智能要求也在相应提升。目前市面上的螺丝刀主要包括：一是机械式离合器结构，结构复杂，精度较低，维护成本高；二是应用较为广泛的电流式结构，精度高，结构简单，无耗材，环保；三是带扭矩传感器的结构，精度很高但价格昂贵。以第三种为例，授权公告号为CN101664872B的发明提供了一种扭紧装置，包括动力装置、静态扭矩传感器和扭矩扳手，动力装置与静态扭距传感器相连，静态扭距传感器与扭紧扳手相连，同时也介绍了该扭紧装置的控制方法。该扭紧装置能显著节约成本，扭矩精度良好，但该产品缺乏良好的数据管理和故障检测功能，自动化程度和工作效率不高，且无法支持多任务模式，难以适应不同装配领域的多样化需求。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种基于静态扭矩传感器的数控电动螺丝刀及其控制方法，具有良好的数据管理和故障检测等多种功能，且成本低，寿命长，检测精度高，可靠性好，内置多种任务模式适用于不同领域的装配需求。

具有自动控制、数据管理和监控防错等功能，精度高，使用方便，安全可靠，能适应不同加工需要且提高工作效率。

本发明的技术方案为：一种基于静态扭矩传感器的数控电动螺丝刀，包括控制箱和螺丝刀，其特征在于：所述控制箱包括箱体，所述箱体与螺丝刀通过可插拔的数据线相连，箱体上设有触摸屏、数据线接口和电源输入接口，箱体内设有控制器和开关电源，开关电源分别连接有控制器和电源输入接口，控制器包括信号处理模块、采集主控模块、电机驱动模块和显示输入模块，信号处理模块通过数据线与静态扭矩传感器连接，所述采集主控模块分别与信号处理模块、电机驱动模块和显示输入模块电路连接，电机驱动模块连接数据线接口，显示输入模块连接触摸屏，所述螺丝刀包括外壳，外壳内设有相连的电动机、减速箱和输出主轴，电动机内具有至少一个检测转子位置的角度传感器，输出主轴外安装有静态扭矩传感器，输出主轴一端伸出外壳外并与批咀相连。 

所述的控制器还包括与采集主控模块相连的通讯模块，通讯模块用于提供螺丝刀工况的实时输出。

所述静态扭矩传感器包括工字型的传感器主体，传感器主体上设有与输出主轴相对应的通孔，传感器主体中部呈圆柱形，传感器主体外表面均匀贴装有若干个水平应变片和垂直应变片，传感器主体内侧还贴装有与水平应变片和垂直应变片相连接的输出端焊盘。

所述静态扭矩传感器还包括贴装在传感器主体外表面的若干个和水平应变片和垂直应变片相连接的调零应变片，调零应变片与输出端焊盘相连接。

优选地，所述水平应变片、垂直应变片、调零应变片均为两个，水平应变片、垂直应变片为交替设置，各个应变片和输出端焊盘之间的连接联系为：输出端焊盘通过采集信号与信号处理模块相连，输出端焊盘上设有Vcc端、GND端、第一输出端+SIG和第二输出端-SIG，第一水平应变片上设有第一水平电阻R1-1和第二水平电阻R1-2，第二水平应变片上设有第三水平电阻R4-1和第四水平电阻R4-2，第一垂直应变片上设有第一垂直电阻R2-1和第二垂直电阻R2-2，第二垂直应变片上设有第三垂直电阻R3-1和第四垂直电阻R3-2，第一调零应变片上设有第一调零电阻RADJ1，第二调零应变片上设有第二调零电阻RADJ2，且第一水平电阻R1-1、第一垂直电阻R2-1、第一调零电阻RADJ1、第二垂直电阻R2-2、第四水平电阻R4-2、第三水平电阻R4-1、第三垂直电阻R3-1、第二调零电阻RADJ2、第四垂直电阻R3-2和第二水平电阻R1-2依次连接，同时第二水平电阻R1-2和第一水平电阻R1-1连接形成串联回路，第二水平电阻R1-2和第一水平电阻R1-1之间的线路与电源供应端Vcc连接，第一调零电阻RADJ1与第一输出端+SIG连接，第四水平电阻R4-2和第三水平电阻R4-1之间的线路与接地端GND连接，第二调零电阻RADJ2与第二输出端-SIG连接。

优选地，所述电动机为无碳刷电机，所述开关电源内设有滤波模块，所述控制器内设有外接报警装置的故障处理模块。

所述箱体上设有与控制器主板电路连接的IO信号接口、通信接口和USB接口。