[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

权利要求书

1.一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。

2.根据权利要求1所述的基于静态扭矩传感器的数控电动螺丝刀，其特征在于：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。

3.根据权利要求1所述的基于静态扭矩传感器的数控电动螺丝刀，其特征在于：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。

4.根据权利要求3所述的基于静态扭矩传感器的数控电动螺丝刀，其特征在于：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。

5.根据权利要求4所述的基于静态扭矩传感器的数控电动螺丝刀，其特征在于：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，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、第一输出端和第二输出端，第一水平应变片上设有第一水平电阻和第二水平电阻，第二水平应变片上设有第三水平电阻和第四水平电阻，第一垂直应变片上设有第一垂直电阻和第二垂直电阻，第二垂直应变片上设有第三垂直电阻和第四垂直电阻，第一调零应变片上设有第一调零电阻，第二调零应变片上设有第二调零电阻，且第一水平电阻、第一垂直电阻、第一调零电阻、第二垂直电阻、第四水平电阻、第三水平电阻、第三垂直电阻、第二调零电阻、第四垂直电阻和第二水平电阻依次连接，同时第二水平电阻和第一水平电阻连接形成串联回路，第二水平电阻和第一水平电阻之间的线路与电源供应端Vcc连接，第一调零电阻与第一输出端连接，第四水平电阻和第三水平电阻之间的线路与接地端GND连接，第二调零电阻与第二输出端连接。

6.根据权利要求1所述的基于静态扭矩传感器的数控电动螺丝刀，其特征在于：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。

7.一种基于静态扭矩传感器的数控电动螺丝刀的控制方法，其特征在于：通过显示输入模块设定下螺丝数目的目标值、扭矩的目标值、上限值和下限值，启动后采集主控模块分别对转角和扭矩进行实时检测，先是将角度传感器和静态扭力传感器感应到输出主轴的电信号输送到信号处理模块进行滤波、放大和整形处理，然后采集主控模块将实时接收的电信号转换成相应的控制数据，并将该实时控制数据与预先通过显示输入模块设定的转角和扭矩目标数据进行比对，当检测到目标扭矩或目标转角则发出拧紧信号，控制电动机停止并反向转动使得输出主轴进行复位，复位后螺丝刀进入待机状态以开始下一循环动作，待机状态时螺丝刀将保持特定程度的电流馈送或停止电流馈送，当锁紧的螺丝数目达到预定值时，螺丝刀进入停止状态且重新工作时需再次启动。

8. 根据权利要求7所述的基于静态扭矩传感器的数控电动螺丝刀的控制方法，其特征在于：所述静态扭矩传感器的信号读取方法为：输出主轴停止或空转状态下其作用于工字型传感器主体上的形变为零或接近于零，则实时扭矩值为零或接近于零，输出主轴运转状态下其作用于工字型传感器主体的形变被各个应变片所感应，则实时扭矩值为由各个应变片所获得的电信号经信号处理和数据转换后的数据平均值。