螺釘機打螺釘浮高分析與解決方案

何聯營

摘要：主要分析自動螺釘機打螺釘的基本結構原理，并根據其原理分析如何對螺釘的浮高進行測量的方案，為浮高的螺釘進行以后的維修提供數據支持。

關鍵詞：自動螺釘機；螺釘浮高；滑牙；跳釘；高端數字式螺絲刀

1.背景

隨著人力成本的不斷提高以及普通體力勞動者數量的減小，以替代人力重復性動作為主的自動化設備應用越來越廣泛，自動打螺釘機械設備在產品裝配的應用就是其中之一，就如同其它自動化設備一樣存在著一些函待解決的問題，主要表面在以下三種：

1.1螺釘滑牙；

1.2打螺釘時批頭滑出螺釘頭部（跳釘），這種十字頭較常見；

1.3螺釘浮高，沒有打到位；

前兩種情況一般的螺釘機都可以進行報警，能報出是那一顆螺釘有不良，但是后一種螺釘浮高，一般的螺釘機就不能識別，當然也不報出來，除非浮高很嚴重時才能報警，這時可能浮高達到了2mm以上。

目前自動螺釘機的螺釘浮高檢測最常見的是采用傳感器的方法或是在設備的控制系統利用軟件程序來解決。使用傳感器來測浮高要求所有的螺釘在同一個平面內才可以，否則一個傳感器不能兼顧所有螺釘，即使在同一個平面內，如果要更換其它產品時也要重新調整傳感器的位置，比較麻煩，而且精度不高；利用軟件測量浮高的方法實際相當于在機器中不加裝彈簧對進行Z軸的緩沖，可以利于Z軸精準運動來測量，但是有一個風險是當產品在高度方向有異常時會打壞產品，而且從機器的原理上來說也是不合理的。

2.問題分析

自動螺釘機設計原理圖

L1------電機Z軸運動距離

L2------螺釘在Z軸方向運動距離

X0-------螺釘機不工作時Z軸彈簧長度

X1-------螺釘機正常擰螺釘時Z軸彈簧長度

X1 ------浮高時螺釘機Z軸彈簧長度

X - ------彈簧壓縮量的變化值，即X1-X1

H --------螺釘浮高高度

W--------工作面螺釘落座表面

從圖中可以看出，螺釘浮高時產生的浮高高度H=X，所以如果能準確測量這個彈簧壓縮量的變化就可以確認這個螺釘是否浮高。

3.解決方案

現在我們來研究一下如何測量X，彈簧既然能壓縮，就會有一個固定端，有一個移動端，只要在這兩端之間裝一個光柵尺，就像數字式的卡尺一樣能記錄下來彈簧的壓縮量X。那么第一顆對應壓縮量是X1，第二顆對應的壓縮量是X2，第n顆對應的壓縮量是Xn，我們把這個測量的數據與軟件系統中存儲的標準數據（XN）進行比較就可以得出第n顆螺釘是否浮高，如果數據Xn> XN則為第n顆螺釘浮高，Xn<=XN則為正常。

那么，存儲的標準數據（XN）是如何確定的呢？從前面的分析可以看出XN其實就是螺釘不浮高時Xn值，這個我們可以通過測量一組數據來求平均值來確定。

當然也可以采其它的變通方式來處理，如把所有螺釘浮高測量值定為一個確定的數值A。通過Z軸的精準運動，讓每個螺釘正常擰入時光柵尺的讀數都為A，如果在擰螺釘時測量到光柵尺的數據不是A就可能是浮高。

4.結果

如果能像我們這種方案去設計螺釘機，增加螺釘浮高檢測功能，將可以大大提高螺釘浮高檢測準確度。現在手機或是平板打螺釘，螺釘機打完成還要操作員工對每個螺釘進行目檢，這樣又浪費時間，也可以會漏檢，而且還不能100%的成功檢測。如果使用了這種螺釘機，有螺釘浮高機器就可以報出來，如果機器沒有報浮高可以直接通過認為是良品。

如果使用了這種帶有浮高檢測功能的螺釘機，再加上一把數字式高端螺絲刀，就可能實現螺釘機自動返修因打螺釘而造成的不良品，因為這種螺釘機可以識別那個螺釘是不良，高端的數字式螺絲刀可以實現反轉并拆除，然后再重新打上一個新的螺釘就好了。