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螺纹拧紧方法及螺纹拧紧装置

阅读:326发布:2021-02-23

IPRDB可以提供螺纹拧紧方法及螺纹拧紧装置专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本发明提供螺纹拧紧方法及螺纹拧紧装置,螺纹拧紧方法包括:一边通过非螺合状态的外螺纹和内螺纹中的与拧紧工具的轴部卡合的一方来按压非螺合状态的外螺纹和内螺纹中的另一方,一边向松缓螺纹的方向使轴部反向旋转;在使轴部反向旋转的状态下,通过传感器来检测外螺纹与内螺纹的螺纹牙彼此的碰撞;判定由传感器检测出的碰撞的时间间隔与根据轴部的旋转速度而算出的碰撞的理论周期是否一致;及在判定为时间间隔与理论周期一致的情况下,使轴部正向旋转而将外螺纹与内螺纹拧紧。,下面是螺纹拧紧方法及螺纹拧紧装置专利的具体信息内容。

1.一种螺纹拧紧方法,其特征在于,包括:

一边通过非螺合状态的外螺纹和非螺合状态的内螺纹中的与拧紧工具的轴部卡合的一方来按压非螺合状态的外螺纹和非螺合状态的内螺纹中的另一方,一边向松缓与所述轴部卡合的一方的螺纹的方向使所述轴部反向旋转;

在使所述轴部反向旋转的状态下,通过传感器来检测所述外螺纹与所述内螺纹的螺纹牙彼此的碰撞;

判定由所述传感器检测出的碰撞的时间间隔与根据所述轴部的旋转速度而算出的碰撞的理论周期是否一致;及在判定为所述时间间隔与所述理论周期一致的情况下,使所述轴部正向旋转而将所述外螺纹与所述内螺纹拧紧。

2.根据权利要求1所述的螺纹拧紧方法,其特征在于,对于由所述传感器检测出的一连串的碰撞,在预先确定的多次判定为所述时间间隔与所述理论周期一致的情况下,使所述轴部正向旋转而将所述外螺纹与所述内螺纹拧紧。

3.根据权利要求1或2所述的螺纹拧紧方法,其特征在于,在判定为自使所述轴部反向旋转起经过了预先确定的时间之后发生的所述碰撞的所述时间间隔与所述理论周期一致的情况下,使所述轴部正向旋转而将所述外螺纹与所述内螺纹拧紧。

4.根据权利要求1~3中任一项所述的螺纹拧紧方法,其特征在于,通过由所述传感器测定振动,来检测所述外螺纹与所述内螺纹的螺纹牙彼此的所述碰撞。

5.根据权利要求4所述的螺纹拧紧方法,其特征在于,检测由所述传感器测定出的振动的振动强度为预先确定的振动强度以上的情况作为所述外螺纹与所述内螺纹的螺纹牙彼此的所述碰撞。

6.根据权利要求1所述的螺纹拧紧方法,其特征在于,在所述时间间隔与所述理论周期的偏差为预先确定的容许范围内的情况下,判定为所述时间间隔与所述理论周期一致。

7.根据权利要求1所述的螺纹拧紧方法,其特征在于,仅在判定为所述时间间隔与所述理论周期一致的情况下,使所述轴部正向旋转而将所述外螺纹与所述内螺纹拧紧。

8.一种螺纹拧紧装置,其特征在于,包括:

轴部,与外螺纹或内螺纹卡合而传递旋转力;

电动机,能够驱动所述轴部正向旋转及反向旋转;

传感器,构成为检测所述外螺纹与所述内螺纹的螺纹牙彼此的碰撞;及控制部,构成为控制所述电动机,其中,在使与非螺合状态的所述外螺纹和非螺合状态的所述内螺纹中的一方卡合的所述轴部向松缓与所述轴部卡合的螺纹的方向进行了反向旋转的状态下,所述控制部判定由所述传感器检测出的碰撞的时间间隔与根据所述轴部的旋转速度而算出的碰撞的理论周期是否一致,在判定为所述时间间隔与所述理论周期一致的情况下,所述控制部控制所述电动机以使所述轴部正向旋转而将所述外螺纹与所述内螺纹拧紧。

9.根据权利要求8所述的螺纹拧紧装置,其特征在于,对于由所述传感器检测出的一连串的碰撞,在预先确定的多次判定为所述时间间隔与所述理论周期一致的情况下,所述控制部控制所述电动机以使所述轴部正向旋转而将所述外螺纹与所述内螺纹拧紧。

10.根据权利要求8或9所述的螺纹拧紧装置,其特征在于,仅在判定为所述时间间隔与所述理论周期一致的情况下,控制所述电动机以使所述轴部正向旋转而将所述外螺纹与所述内螺纹拧紧。

说明书全文

螺纹拧紧方法及螺纹拧紧装置

技术领域

[0001] 本发明涉及螺纹拧紧方法及螺纹拧紧装置。

背景技术

[0002] 在将外螺纹与内螺纹拧紧时,存在一方的螺纹的旋转轴相对于另一方的螺纹的旋转轴以倾斜的状态开始螺合而产生外螺纹与内螺纹的啮入的可能性。
[0003] 相对于此,在日本特开2006-315097公开的螺纹拧紧方法中,在一边通过非螺合状态的外螺纹和非螺合状态的内螺纹中的与拧紧工具的轴部卡合的一方来按压非螺合状态的外螺纹和非螺合状态的内螺纹中的另一方,一边向松缓螺纹的方向使轴部反向旋转的状态下,检测由外螺纹与内螺纹的螺纹牙彼此的碰撞产生的振动。由此,检测防止外螺纹与内螺纹的啮入的螺合开始位置。另外,每当轴部进行1次反向旋转时产生外螺纹与内螺纹的螺纹牙彼此的碰撞。
[0004] 然而,在日本特开2006-315097公开的螺纹拧紧方法中,无法区分由外螺纹与内螺纹的螺纹牙彼此的碰撞产生的振动和其他的噪声振动,因此难以准确地检测防止外螺纹与内螺纹的啮入的螺合开始位置。因此,以噪声振动的产生为起因,容易产生外螺纹与内螺纹的啮入。

发明内容

[0005] 本发明提供即使在螺纹牙彼此的碰撞以外的噪声产生的情况下也能够抑制外螺纹与内螺纹的啮入的螺纹拧紧方法及螺纹拧紧装置。
[0006] 本发明的第一形态涉及一种螺纹拧紧方法,包括:一边通过非螺合状态的外螺纹和非螺合状态的内螺纹中的与拧紧工具的轴部卡合的一方来按压非螺合状态的外螺纹和非螺合状态的内螺纹中的另一方,一边向松缓与轴部卡合的一方的螺纹的方向使所述轴部进行反向旋转;在使所述轴部反向旋转的状态下,通过传感器来检测所述外螺纹与所述内螺纹的螺纹牙彼此的碰撞(多次);判定由所述传感器检测出的碰撞的时间间隔与根据所述轴部的旋转速度而算出的碰撞的理论周期是否一致;及在判定为所述时间间隔与所述理论周期一致的情况下,使所述轴部正向旋转而将所述外螺纹与所述内螺纹拧紧。在该螺纹拧紧方法中,判定由传感器检测出的碰撞的时间间隔与根据轴部的旋转速度而算出的碰撞的理论周期是否一致。并且,在判定为时间间隔与理论周期一致的情况下,使轴部正向旋转而将外螺纹与内螺纹拧紧。因此,能够对外螺纹与内螺纹的螺纹牙彼此的碰撞和噪声进行区分,能够准确地检测螺合开始位置。因此,即使在螺纹牙彼此的碰撞以外的噪声产生的情况下,也能够抑制外螺纹与内螺纹的啮入。
[0007] 在上述的第一形态中,可以是,对于由所述传感器检测出的一连串的碰撞,在预先确定的多次判定为所述时间间隔与所述理论周期一致的情况下,使所述轴部正向旋转而将所述外螺纹与所述内螺纹拧紧。由此,在时间间隔与理论周期的一致仅为1次的情况下,不进行向正向旋转的切换。因此,能够抑制虽然不是外螺纹与内螺纹的螺纹牙彼此的碰撞但是时间间隔偶发性地与理论周期一致的情况造成的误检测。由此,能够进一步抑制外螺纹与内螺纹的啮入的产生。
[0008] 在上述的第一形态中,可以是,在判定为自使所述轴部反向旋转起经过了预先确定的时间之后发生的所述碰撞的所述时间间隔与所述理论周期一致的情况下,使所述轴部正向旋转而将所述外螺纹与所述内螺纹拧紧。由此,忽略从反向旋转的步骤开始起至经过预先确定的时间的期间产生的螺纹牙彼此以外的碰撞。因此,能够抑制以螺纹牙彼此的碰撞以外的碰撞为起因的误检测。由此,能够进一步抑制外螺纹与内螺纹的啮入的产生。
[0009] 在上述的第一形态中,可以是,通过由传感器测定振动,来检测所述外螺纹与所述内螺纹的螺纹牙彼此的碰撞。根据该方法,通过测定振动来检测碰撞。因此,能够容易地检测外螺纹与内螺纹的螺纹牙彼此的碰撞。
[0010] 在上述的第一形态中,可以是,检测由所述传感器测定出的振动的振动强度为预先确定的振动强度以上的情况作为所述外螺纹与所述内螺纹的螺纹牙彼此的所述碰撞。
[0011] 在上述的第一形态中,可以是,在所述时间间隔与所述理论周期的偏差为预先确定的容许范围内的情况下,判定为所述时间间隔与所述理论周期一致。
[0012] 在上述的第一形态中,可以是,仅在判定为所述时间间隔与所述理论周期一致的情况下,使所述轴部正向旋转而将所述外螺纹与所述内螺纹拧紧。
[0013] 本发明的第二形态涉及一种螺纹拧紧装置,具备轴部、电动机、传感器和控制部,轴部与外螺纹或内螺纹卡合而传递旋转力,电动机能够驱动所述轴部正向旋转及反向旋转,传感器构成为检测所述外螺纹与所述内螺纹的螺纹牙彼此的碰撞,控制部构成为控制所述电动机,在使与非螺合状态的所述外螺纹和非螺合状态的所述内螺纹中的一方卡合的所述轴部向松缓与所述轴部卡合的螺纹的方向进行了反向旋转的状态下,所述控制部判定由所述传感器检测出的碰撞的时间间隔与根据所述轴部的旋转速度而算出的碰撞的理论周期是否一致,在判定为所述时间间隔与所述理论周期一致的情况下,所述控制部控制所述电动机以使所述轴部正向旋转而将所述外螺纹与所述内螺纹拧紧。在该螺纹拧紧装置中,控制部判定由传感器检测出的碰撞的时间间隔与根据轴部的旋转速度而算出的碰撞的理论周期是否一致。并且,在判定为时间间隔与理论周期一致的情况下,控制部控制电动机以使轴部正向旋转而将外螺纹与内螺纹拧紧。因此,能够对外螺纹与内螺纹的螺纹牙彼此的碰撞和噪声进行区分,能够准确地检测螺合开始位置。因此,即使在螺纹牙彼此的碰撞以外的噪声产生的情况下,也能够抑制外螺纹与内螺纹的啮入。
[0014] 在上述第二形态中,可以是,对于由所述传感器检测出的一连串的碰撞,在预先确定的多次判定为所述时间间隔与所述理论周期一致的情况下,控制所述电动机以使所述轴部正向旋转而将所述外螺纹与所述内螺纹拧紧。
[0015] 在上述第二形态中,可以是,仅在判定为所述时间间隔与所述理论周期一致的情况下,控制所述电动机以使所述轴部正向旋转而将所述外螺纹与所述内螺纹拧紧。
[0016] 根据本发明,能够提供即使在螺纹牙彼此的碰撞以外的噪声产生的情况下也能够抑制外螺纹与内螺纹的啮入的螺纹拧紧方法及螺纹拧紧装置。

附图说明

[0017] 以下参照附图说明本发明示例性实施方式的特征、优点及技术上、工业上的意义,其中,相同的附图标记表示相同的部件。
[0018] 图1是表示实施方式的螺纹拧紧装置的整体结构的一例的示意图。
[0019] 图2是表示实施方式的螺纹拧紧装置的主体部的构成例的示意图。
[0020] 图3是表示实施方式的螺纹拧紧装置的控制部的构成例的框图。
[0021] 图4是表示控制部的CPU运算处理部的功能结构的一例的框图。
[0022] 图5A是表示在外螺纹的旋转轴与内螺纹的旋转轴一致的状态下进行反向旋转的情况的示意图。
[0023] 图5B是表示以图5A所示的状态进行了反向旋转的情况下外螺纹的螺纹牙沿着内螺纹的螺纹牙进行移动的轨迹的示意图。
[0024] 图6A是表示在外螺纹的旋转轴相对于内螺纹的旋转轴倾斜的状态下进行反向旋转的情况的示意图。
[0025] 图6B是表示以图6A所示的状态进行了反向旋转的情况下外螺纹的螺纹牙沿着内螺纹的螺纹牙进行移动的轨迹的示意图。
[0026] 图7是表示在图5A所示的状态之后进行拧紧的状态的示意图。
[0027] 图8是表示从图6A所示的状态向图5A所示的状态转变之后向图7所示的状态转变时产生的振动的波形的坐标图。
[0028] 图9是说明判定为与理论周期一致的实测周期的范围的示意图。
[0029] 图10是表示基于设定部的设定动作的一例的流程图。
[0030] 图11是表示使用了实施方式的螺纹拧紧装置的螺纹拧紧方法的一例的流程图。
[0031] 图12是使用了实施方式的螺纹拧紧装置的螺纹拧紧方法的更详细的流程图。
[0032] 图13A是用于说明本实施方式的螺纹拧紧方法的时间图。
[0033] 图13B是用于说明本实施方式的螺纹拧紧方法的时间图。
[0034] 图13C是用于说明本实施方式的螺纹拧紧方法的时间图。
[0035] 图13D是用于说明本实施方式的螺纹拧紧方法的时间图。
[0036] 图14是表示振动信号的一例的坐标图。
[0037] 图15是表示振动信号的一例的坐标图。
[0038] 图16是表示振动信号的一例的坐标图。
[0039] 图17是表示振动信号的一例的坐标图。

具体实施方式

[0040] 以下,参照附图,说明本发明的实施方式。图1是表示本实施方式的螺纹拧紧装置1的整体结构的一例的示意图。如图1所示,螺纹拧紧装置1具有主体部10和对主体部10的后述的电动机103进行控制的控制部20。主体部10与控制部20由在主体部10与控制部20之间传递输入输出的各种信号及电流等的连接线缆30电连接。另外,在本实施方式中,示出主体部10与控制部20分离的构成例,但是也可以将控制部20装入主体部10。
[0041] 图2是表示主体部10的构成例的示意图。以下,参照图2,对主体部10进行说明。主体部10是由人手握持的上螺母器。主体部10也称为拧紧工具。主体部10通过使外螺纹或内螺纹中的一方旋转来进行外螺纹及内螺纹的拧紧。例如,主体部10使螺栓旋转,使螺栓相对于螺母或螺纹孔拧紧。主体部10具有起动杆101、连接器102、电动机103、减速器104、轴部105、转矩检测部106、旋转检测部107、振动检测部108。
[0042] 起动杆101是由使用者操作的杆。将连接线缆30连接于连接器102,当按下起动杆101时,经由连接线缆30向控制部20发送起动信号。
[0043] 电动机103是按照来自控制部20的信号来切换驱动方向的电动机,能够将轴部105驱动为正向旋转及反向旋转。在此,正向旋转是指拧紧螺纹的方向,反向旋转是指松缓螺纹的方向。电动机103产生的旋转力经由减速器104向轴部105传递。轴部105在其前端处与外螺纹或内螺纹卡合,向卡合的外螺纹或内螺纹传递旋转力。另外,通过电动机103的驱动而产生的转矩由检测转矩的传感器即转矩检测部106检测,并经由连接线缆30向控制部20通知。而且,电动机103的旋转由检测旋转的传感器即旋转检测部107检测,经由连接线缆30向控制部20通知。
[0044] 振动检测部108是检测外螺纹与内螺纹的螺纹牙彼此的碰撞的传感器的一例,是测定主体部10产生的振动的振动传感器。这样,在本实施方式中,通过测定振动来检测碰撞。因此,能够容易地检测外螺纹与内螺纹的螺纹牙彼此的碰撞。由振动检测部108测定出的振动信号经由连接线缆30向控制部20通知。具体而言,振动检测部108将检测出的振动转换成电信号,并作为振动信号向控制部20输出。
[0045] 接下来,参照图3,说明控制部20。图3是表示控制部20的构成例的框图。如图3所示,控制部20具有CPU运算处理部250、设定值存储部201、速度电流指令部202、伺服电流控制部203、电流检测部204、输入输出控制部205、转矩信号放大器206、A/D转换器207、旋转角度转换部208、旋转速度转换部209、振动信号放大器210。
[0046] CPU运算处理部250以由例如进行控制处理、运算处理等的CPU(Central Processing Unit)、存储装置等构成的微型计算机为中心而成为硬件结构,该存储装置存储由CPU执行的控制程序、运算程序、处理数据等并由ROM(Read Only Memory)及RAM(Random Access Memory)等构成。另外,CPU运算处理部250例如具备计时器等,能够进行时间计测。例如CPU运算处理部250构成为能够进行1毫秒单位的时间计测。
[0047] 设定值存储部201例如由存储器或硬盘等这样的存储装置构成,存储有使轴部105反向旋转时的反向旋转速度的设定值、根据该反向旋转速度的设定值而算出的理论周期的设定值、计数阈值。在此,理论周期是以预定的反向旋转速度使轴部105旋转时外螺纹与内螺纹的螺纹牙彼此的碰撞产生的周期性的振动的理论上的周期。相对于理论周期,将由振动检测部108检测出的碰撞(振动)的时间间隔称为实测周期。如果检测不出噪声振动而仅检测出外螺纹与内螺纹的螺纹牙彼此的碰撞,则实测周期与理论周期一致。另一方面,当检测出噪声振动时,实测周期与理论周期不一致。而且,计数阈值是用于决定在检测出几次与理论周期一致的碰撞时向正向旋转切换的阈值。换言之,计数阈值是为了向正向旋转切换所需的与理论周期一致的碰撞的检测次数。另外,设定值存储部201可以构成为CPU运算处理部250具备的存储装置的一部分。
[0048] 主体部10的起动信号、转矩检测部106检测出的转矩信号、根据旋转检测部107检测出的角度而生成的旋转角度信号、振动检测部108检测出的振动信号、存储于设定值存储部201的设定值等向CPU运算处理部250输入。CPU运算处理部250基于这各种输入,将用于进行电动机103的控制的控制信号向速度电流指令部202输出。速度电流指令部202是基于来自电流检测部204的信号、来自旋转速度转换部209的信号及来自CPU运算处理部250的控制信号算出与通过来自CPU运算处理部250的控制信号而指定的速度对应的伺服电流值并向伺服电流控制部203通知的电路。伺服电流控制部203是进行控制以将与通知的伺服电流值对应的电流向电动机103依次输出的电路。电流检测部204是检测向电动机103的电流值的电路,将检测出的电流值向速度电流指令部202输出。输入输出控制部205是构成与连接线缆30的接口的电路,例如,将起动信号向CPU运算处理部250输出。
[0049] 转矩信号放大器206是将从转矩检测部106输出的转矩信号放大的放大器,将放大后的转矩信号向A/D转换器207输出。A/D转换器207是对于从转矩信号放大器206输出的转矩信号进行模拟数字转换的转换器,并将数字信号向CPU运算处理部250输出。旋转角度转换部208是将由旋转检测部107检测出的信号转换成表示电动机103的旋转角度的信号即旋转角度信号的电路,并将旋转角度信号向旋转速度转换部209及CPU运算处理部250输出。旋转速度转换部209是将来自旋转角度转换部208的旋转角度信号转换成表示电动机103的旋转速度的信号即旋转速度信号的电路,并将旋转速度信号向速度电流指令部202输出。振动信号放大器210是将由振动检测部108测定到的振动信号放大的放大器,并将放大后的振动信号向CPU运算处理部250输出。
[0050] 接下来,说明螺纹拧紧装置1的基于碰撞的检测的轴部105的旋转控制。图4是表示CPU运算处理部250的功能结构的一例的框图。另外,在图4中,着眼于与基于碰撞的检测的旋转控制相关的构成要素而图示,以下,主要说明基于碰撞的检测的旋转控制,关于CPU运算处理部250具备的其他的功能结构,省略说明。如图4所示,CPU运算处理部250具有设定部251、旋转控制部252、碰撞判定部253。设定部251、旋转控制部252及碰撞判定部253例如通过利用CPU执行上述控制程序或运算程序来实现。
[0051] 在以下的说明中,旋转轴对于拧紧时旋转的螺纹是指其旋转的轴,对于拧紧时不旋转的螺纹是指为了正确的螺合(不产生啮入的螺合)而对于对方的旋转的螺纹所要求的旋转轴。设定部251决定使轴部105反向旋转时的反向旋转速度的设定值,并将决定的反向旋转速度的设定值存储于设定值存储部201。另外,反向旋转速度的设定值例如基于来自使用者的输入值或来自外部的装置的输入值等来决定。而且,设定部251根据决定的反向旋转速度的设定值来算出上述的理论周期,并将算出的理论周期的设定值存储于设定值存储部201。在此,对理论周期的算出方法进行说明。在外螺纹的旋转轴与内螺纹的旋转轴一致的情况下,当轴部105进行反向旋转时,由于外螺纹的螺纹牙与内螺纹的螺纹牙的高低差,外螺纹与内螺纹的螺纹牙彼此的碰撞每当轴部105旋转1圈时产生1次。因此,理论周期与轴部
105反向旋转时的轴部105的旋转的周期相同,因此如下述的式(1)所示。
[0052] 理论周期(秒)=1/(反向旋转速度(rpm)/60(秒))…(1)
[0053] 在此,在使轴部105反向旋转时,旋转速度设定为固定,因此理论周期也成为固定。例如,在反向旋转速度为120rpm的情况下,上述式(1)如下述式(2)那样表示。
[0054] 0.5(秒)=1/(120(rpm)/60(秒))…(2)
[0055] 即,这种情况的理论周期成为0.5秒、即500毫秒。这样,设定部251根据反向旋转速度的设定值来算出理论周期。
[0056] 此外,设定部251设定上述的计数阈值,并将设定的计数阈值存储于设定值存储部201。另外,计数阈值例如基于来自使用者的输入值或来自外部的装置的输入值等来决定。
作为计数阈值,设定2个以上的值。计数阈值的值越大,则越能够更准确地检测外螺纹与内螺纹的螺纹牙彼此的碰撞。即,虽然也能想到包含不是外螺纹与内螺纹的螺纹牙彼此的碰撞的碰撞在内的一连串的碰撞的周期偶发性地与理论周期一致的情况,但是越增大计数阈值的值,则越能够降低将这样的错误的碰撞误检测为外螺纹与内螺纹的螺纹牙彼此的碰撞的可能性,能够提高检测精度。即,对于一连串的碰撞,在预先确定的多次判定为实测周期与理论周期一致的情况下,使轴部105正向旋转而将外螺纹与内螺纹拧紧,由此能够避免在实测周期与理论周期的一致仅为1次的情况下进行向正向旋转的切换。因此,能够抑制虽然不是外螺纹与内螺纹的螺纹牙彼此的碰撞但是实测周期偶发性地与理论周期一致产生的误检测。由此,能够进一步抑制外螺纹与内螺纹的啮入的产生。另一方面,计数阈值越小,则越能够缩短螺纹的拧紧所需的时间,能够提高生产性。而且,即使在实测周期与理论周期最初一致之后立即向正向旋转切换的情况下(即,计数阈值为最小值的2的情况下),与以往相比也能够充分且高精度地检测外螺纹与内螺纹的螺纹牙彼此的碰撞,能够抑制外螺纹与内螺纹的啮入的产生。
[0057] 在此,说明外螺纹及内螺纹的螺纹牙彼此的碰撞与外螺纹及内螺纹的旋转轴的关系。为了该说明,参照图5A、图5B、图6A、图6B、图7及图8。另外,在此,作为一例,示出通过螺纹拧紧装置1使外螺纹51旋转而将内螺纹52拧紧的例子,但是相反的情况也同样。图5A是表示在外螺纹51的旋转轴MA与内螺纹52的旋转轴FA一致的状态下进行反向旋转的情况的示意图。而且,图6A是表示在外螺纹51的旋转轴MA相对于内螺纹52的旋转轴FA倾斜的状态下进行反向旋转的情况的示意图。图6A所示的状态例如在轴部105进行了反向旋转的状态下,在进行螺纹彼此的对位时产生。此外,图7是表示在图5A所示的状态之后进行拧紧的状态的示意图。另外,图5B、图6B示出外螺纹51的螺纹牙沿着内螺纹52的螺纹牙53移动时的轨迹。具体而言,作为外螺纹51的螺纹牙的端部、即螺纹牙的切割开始部分(开始部分)的轨迹,示出从黑圆圈所示的开始点移动至箭头前端的轨迹。而且,图8是表示从图6A所示的状态向图
5A所示的状态转变之后在向图7所示的状态转变时产生的振动的波形的坐标图,横轴表示时间,纵轴表示振动强度。如图8所示,外螺纹51的旋转轴MA与内螺纹52的旋转轴FA一致的状态的振动的强度比图6A所示的状态及图7所示的状态突出。
[0058] 在外螺纹51的旋转轴MA与内螺纹52的旋转轴FA一致的状态的情况下,每当外螺纹51反向旋转1次时,外螺纹51的螺纹牙的端部到达内螺纹52的螺纹牙53的端部。当外螺纹51的螺纹牙的端部到达内螺纹52的螺纹牙53的端部时,外螺纹51的螺纹牙的端部朝向内螺纹
52的螺纹牙53大致垂直地移动,与内螺纹52的螺纹牙53发生碰撞(参照图5B)。由于该碰撞而产生振动(参照图8)。因此,在由振动检测部108检测出这样的振动时,将轴部105的旋转从反向旋转切换成正向旋转,由此如图7所示,能够进行防止螺纹的斜入的拧紧。
[0059] 相对于此,在外螺纹51的旋转轴MA相对于内螺纹52的旋转轴FA倾斜的状态的情况下,如图6A所示,外螺纹51的螺纹牙的单侧(外螺纹51的螺纹牙的圆周的一部分)被压靠于内螺纹52的单侧(内螺纹52的螺纹牙53的圆周的一部分)。在这种情况下,不会产生外螺纹51的螺纹牙的端部的上述那样的大致垂直的移动。因此,不会产生外螺纹51的旋转轴MA与内螺纹52的旋转轴FA一致时产生的碰撞的强度相匹敌的碰撞(参照图8)。即,不会产生与两旋转轴一致时产生的振动的强度相匹敌的振动。
[0060] 接下来,说明图4所示的旋转控制部252及碰撞判定部253。旋转控制部252通过控制电动机103的旋转,来控制轴部105的旋转。因此,旋转控制部252向电动机103输出控制信号。在此,旋转控制部252首先按照存储于设定值存储部201的反向旋转速度的设定值,进行使轴部105反向旋转的控制。并且,基于后述的碰撞判定部253的判定结果,进行将轴部105的旋转向正向旋转切换的控制。具体而言,在碰撞判定部253判定为由振动检测部108检测出的振动的实测周期与根据轴部105的旋转速度而算出的上述的理论周期一致的情况下,旋转控制部252控制电动机103以使轴部105正向旋转而将外螺纹与内螺纹拧紧。更详细而言,在碰撞判定部253判定为检测出计数阈值以上的与理论周期一致的碰撞的情况下,旋转控制部252将轴部105的旋转从反向旋转向正向旋转切换。另外,正向旋转时的旋转速度只要以轴部105以任意的旋转速度旋转的方式进行控制即可。
[0061] 碰撞判定部253判定检测出的碰撞的实测周期与根据轴部的旋转速度而算出的碰撞的理论周期是否一致。更具体而言,在本实施方式中,碰撞判定部253判定振动的实测周期与振动的理论周期是否一致。在通过旋转控制部252的控制而使与非螺合状态的外螺纹和内螺纹中的一方卡合的轴部105向松缓螺纹的方向反向旋转的状态时,碰撞判定部253进行该判定。另外,碰撞判定部253提取外螺纹的旋转轴与内螺纹的旋转轴一致的状态下的外螺纹及内螺纹的螺纹牙彼此的碰撞,因此将由振动检测部108检测出的碰撞(振动)中的碰撞(振动)的强度为预先确定的强度阈值以上的碰撞作为判定对象。碰撞判定部253判定根据接收到预先确定的强度阈值以上的振动信号的时间间隔而确定的振动信号的实测周期与存储于设定值存储部201的理论周期是否一致。
[0062] 在此,实测周期与理论周期的一致是容许了预先确定的误差的一致。由于人用手握持主体部10而使用螺纹拧紧装置1产生的手抖或者外螺纹或内螺纹的机械的要因等,外螺纹的旋转轴与内螺纹的旋转轴一致的状态下的外螺纹及内螺纹的螺纹牙彼此的碰撞的实测周期与理论周期未必完全一致。例如,虽然理论周期为500毫秒,但是实测周期为490毫秒或者510毫秒。鉴于这一点,碰撞判定部253在实测周期与理论周期的偏差为预先确定的容许范围内的情况下判定为实测周期与理论周期一致。具体而言,例如,如果为±10%的时间范围,则碰撞判定部253判定为实测周期与理论周期一致。即,如图9所示,例如,在实测周期为450毫秒(理论周期的90%)以上且550毫秒(理论周期的110%)以下的情况下,判定为与理论周期一致,在小于450毫秒的情况及超过550毫秒的情况下,判定为与理论周期不一致。另外,图9示出振动的波形,波形的下降部分的箭头表示判定对象的振动的产生,在后述的图13A-D中也同样。
[0063] 此外,碰撞判定部253在判定为得到了与理论周期一致的振动信号的情况下,判定是否检测出存储于设定值存储部201的计数阈值以上的与理论周期一致的碰撞。碰撞判定部253在判定为检测出计数阈值以上的与理论周期一致的碰撞的情况下,向旋转控制部252通知该内容。
[0064] 另外,可以将从轴部105的反向旋转开始起经过了预先确定的时间之后产生的碰撞作为判定对象。换言之,旋转控制部252可以在判定为从轴部105的反向旋转开始起经过了预先确定的时间之后产生的碰撞的实测周期与理论周期一致的情况下使轴部105正向旋转。在此,该预先确定的时间的设定值例如存储于设定值存储部201。通过形成为这样的结构,具有如下的优点。在起动杆101刚被操作之后及反向旋转动作刚起动之后,容易产生主体部10向某些物体的接触或与轴部105卡合的螺纹向某些物体的接触这样的机械性的接触产生的振动、或者以旋转动作的起动为起因的振动。因此,在将判定对象的碰撞限定为从轴部105的反向旋转开始起经过了预先确定的时间之后产生的碰撞的情况下,从反向旋转开始至经过预先确定的时间的期间产生的螺纹牙彼此以外的碰撞(振动)被忽视。因此,能够进一步抑制将这样的碰撞(振动)误检测为外螺纹与内螺纹的螺纹牙彼此的碰撞(振动)。即,能够抑制以螺纹牙彼此的碰撞以外的碰撞为起因的误检测。由此,能够进一步抑制外螺纹与内螺纹的啮入的产生。
[0065] 如以上说明所述,在本实施方式的螺纹拧紧装置1中,控制部20判定由传感器检测出的振动(碰撞)的实测周期与根据轴部105的旋转速度而算出的振动(碰撞)的理论周期是否一致。并且,在判定为实测周期与理论周期一致的情况下,控制部20控制电动机103以使轴部105正向旋转而将外螺纹与内螺纹拧紧。因此,能够对外螺纹与内螺纹的螺纹牙彼此的碰撞产生的振动和噪声振动进行区分,能够准确地检测螺合开始位置。因此,即使在产生螺纹牙彼此的碰撞以外的噪声的情况下,也能够抑制外螺纹与内螺纹的啮入。
[0066] 接下来,说明螺纹拧紧装置1的设定动作的一例。图10是表示基于设定部251的设定动作的一例的流程图。按照图10,说明设定部251的设定动作。在步骤10(S10)中,设定部251决定使轴部105反向旋转时的反向旋转速度的设定值,并将决定的反向旋转速度的设定值存储于设定值存储部201。接下来,在步骤11(S11)中,设定部251算出与在步骤10中决定的反向旋转速度的设定值对应的理论周期,并将算出的理论周期的设定值存储于设定值存储部201。接下来,在步骤12(S12)中,设定部251设定计数阈值,并将设定的计数阈值存储于设定值存储部201。通过以上所述,进行螺纹拧紧装置1的拧紧动作前的设定。
[0067] 接下来,说明本实施方式的螺纹拧紧方法。图11是表示使用了螺纹拧紧装置1的螺纹拧紧方法的一例的流程图。以下,按照图11,说明该螺纹拧紧方法。
[0068] 在步骤20(S20)中,一边通过非螺合状态的外螺纹和内螺纹中的与主体部10的轴部105卡合的一方来按压非螺合状态的外螺纹和内螺纹中的另一方,一边向松缓螺纹的方向使轴部105反向旋转。接下来,在步骤21(S21)中,在使轴部105反向旋转的状态下,通过振动检测部108检测外螺纹与内螺纹的螺纹牙彼此的碰撞。接下来,在步骤22(S22)中,判定由振动检测部108检测出的碰撞的实测周期与根据轴部105的旋转速度而算出的碰撞的理论周期是否一致。在判定为实测周期与理论周期一致的情况下,进行步骤23的动作,在实测周期与理论周期不一致的情况下,再次进行步骤21的动作。在步骤23(S23)中,使轴部105正向旋转而将外螺纹与内螺纹拧紧。另外,在步骤23中,可以是,对于由振动检测部108检测出的一连串的碰撞,在预先确定的多次判定为实测周期与理论周期一致的情况下,使轴部105正向旋转而将外螺纹与内螺纹拧紧。在这种情况下,在上述的步骤22中,判定是否检测出与设定为3以上的值的计数阈值相等的次数的与理论周期一致的碰撞。而且,在步骤23中,可以是,在判定为从步骤20开始起经过了预先确定的时间之后产生的碰撞的实测周期与理论周期一致的情况下,使轴部105正向旋转而将外螺纹与内螺纹拧紧。
[0069] 在本实施方式的螺纹拧紧方法中,判定由传感器检测出的振动(碰撞)的实测周期与根据轴部105的旋转速度而算出的振动(碰撞)的理论周期是否一致。并且,在判定为实测周期与理论周期一致的情况下,使轴部105正向旋转而将外螺纹与内螺纹拧紧。因此,能够对外螺纹与内螺纹的螺纹牙彼此的碰撞产生的振动和噪声振动进行区分,能够准确地检测螺合开始位置。因此,即使在产生螺纹牙彼此的碰撞以外的噪声的情况下,也能够抑制外螺纹与内螺纹的啮入。
[0070] 图12是图11所示的螺纹拧紧方法的更详细的流程图。按照图12,说明螺纹拧紧装置1的拧紧动作。当起动杆101被按下时,在步骤30(S30)中,旋转控制部252以进行反向旋转动作的方式进行控制。当起动杆101被按下时,经由连接线缆30向控制部20发送起动信号,起动信号经由输入输出控制部205向CPU运算处理部250输入。CPU运算处理部250的旋转控制部252将按照存储于设定值存储部201的反向旋转速度的设定值的控制信号向速度电流指令部202输出。由此,经由伺服电流控制部203及连接线缆30向电动机103供给电流,驱动电动机103向松缓螺纹的方向旋转。该电动机103的旋转力经由减速器104向轴部105传递,与轴部105的前端卡合的螺纹反向旋转。电动机103的旋转速度从旋转速度转换部209向速度电流指令部202输入,速度电流指令部202使用该输入的旋转速度的信息,进行用于维持按照指令的旋转速度的控制。因此,轴部105使维持存储于设定值存储部201的反向旋转速度的旋转持续。另外,在步骤30中,在通过非螺合状态的外螺纹和内螺纹中的与轴部105卡合的一方来按压非螺合状态的外螺纹和内螺纹中的另一方的状态下,进行轴部105的反向旋转。步骤30(S30)对应于图11的步骤20(S20)。
[0071] 接下来,在步骤31(S31)中,碰撞判定部253向变量N代入1。接下来,在步骤32(S32)中,检测第N次的振动。另外,通过步骤32检测的振动是由振动检测部108检测的振动中的、由碰撞判定部253判定为振动的强度为预先确定的强度阈值以上的振动。步骤32(S32)对应于图11的步骤21(S21)。接下来,在步骤33(S33)中,碰撞判定部253判定变量N的值是否为1。在变量N的值不为1的情况、即2以上的情况下,处理向步骤34转移。相对于此,在变量N的值为1的情况下,处理向步骤36转移。
[0072] 在步骤34(S34)中,碰撞判定部253判定第N-1次的振动和第N次的振动的振动周期是否为理论周期。具体而言,碰撞判定部253判定从第N-1次的振动的产生至第N次的振动的产生的实测周期与存储于设定值存储部201的理论周期是否一致。在实测周期与理论周期不一致的情况下,处理向步骤37转移。在这种情况下,表示检测出的振动不是外螺纹的旋转轴与内螺纹的旋转轴一致的情况下产生的周期性的振动。相对于此,在实测周期与理论周期一致的情况下,处理向步骤35转移。步骤34(S34)对应于图11的步骤22(S22)。
[0073] 在步骤35(S35)中,碰撞判定部253判定变量N的值与存储于设定值存储部201的计数阈值是否相等。另外,在此,存储于设定值存储部201的计数阈值为2以上的值。在变量N的值小于计数阈值的情况下,处理向步骤36转移。相对于此,在变量N的值达到计数阈值的情况下,处理向步骤38转移。
[0074] 在步骤36(S36)中,碰撞判定部253使变量N的值增加1。然后,处理返回到步骤32。在步骤34中判定为实测周期与理论周期不一致的情况下,在步骤37(S37)中,碰撞判定部
253将第N次的振动重新确定为第一次的振动的基础上,将变量N的值变更为2。然后,处理返回到步骤32。另外,在处理返回而再次作出步骤32中的振动的检测为止的期间,以使外螺纹的旋转轴与内螺纹的旋转轴一致的方式进行位置的调整。在步骤38(S38)中,由于检测出计数阈值以上的与理论周期一致的碰撞,因此旋转控制部252将轴部105的旋转从反向旋转切换为正向旋转,开始螺纹的拧紧。步骤38(S38)对应于图11的步骤23(S23)。通过以上所述,进行螺纹拧紧装置1对螺纹的拧紧。
[0075] 以下,参照图13A-D,说明螺纹拧紧方法的具体例。图13A-D是用于说明本实施方式的螺纹拧紧方法的时间图。另外,在此,计数阈值为3。即,在检测出3次的与理论周期一致的振动的情况下,能够进行向正向旋转的切换。换言之,在连续的3个振动的相邻的2个振动间的周期都与理论周期一致的情况下,向正向旋转切换。其中,图13A-13D中的“NG”表示振动周期与理论周期不一致,“OK”表示振动周期与理论周期一致。
[0076] 另外,在图13A-D中,V1~V7表示碰撞判定部253的判定对象的振动。而且,T12表示从振动V1至下一振动V2的时间,T23表示从振动V2至下一振动V3的时间,T34表示从振动V3至下一振动V4的时间,T45表示从振动V4至下一振动V5的时间,T56表示从振动V5至下一振动V6的时间,T67表示从振动V6至下一振动V7的时间。以下,适当参照图12所示的流程图的步骤进行说明。
[0077] 图13A示出最初的时间间隔T12过短而与理论周期不一致、之后的时间间隔T23、T34与理论周期一致的情况的例子。在这种情况下,在步骤30中开始反向旋转动作,在步骤31中将N的值设定为1之后,在步骤32中,检测第N次(即第一次)的振动V1。并且,由于N的值为1(步骤33为“是”),因此在步骤36中将N的值设定为2,在步骤32中,检测第N次(即第二次)的振动V2。由于N的值不为1(步骤33为“否”),处理进入步骤34。时间间隔T12过短而与理论周期不一致(步骤34为“否”),在步骤37中,将振动V2看作第一次的振动。而且,在步骤37中将N的值设定为2。然后,在步骤32中,检测第N次(即第二次)的振动V3。由于N的值不为1(步骤33为“否”),因此处理进入步骤34。并且,时间间隔T23与理论周期一致,因此处理进入步骤35,在步骤35中判定N的值是否与计数阈值(即3)相等。由于N的值小于计数阈值,因此处理进入步骤36,将N的值设定为3。并且,在步骤32中,检测第N次(即第三次)的振动V4。由于N的值不为1(步骤33为“否”),因此处理进入步骤34。由于时间间隔T34与理论周期一致(步骤
34为“是”),因此在步骤35中判定N的值是否与计数阈值(即3)相等。由于N的值与计数阈值相等,因此成为能够正向旋转的状态。即,碰撞判定部253将振动V2、V3、V4确定为与理论周期一致的振动的第一次、第二次、第三次。由此,碰撞判定部253判定为检测出计数阈值以上的与理论周期一致的碰撞。因此,在步骤38中,进行轴部105的正向旋转而开始拧紧。
[0078] 图13B示出最初的时间间隔T12过长而与理论周期不一致、之后的时间间隔T23、T34与理论周期一致的情况的例子。在这种情况下,在步骤30中开始反向旋转动作,在步骤31中将N的值设定为1之后,在步骤32中,检测第N次(即第一次)的振动V1。并且,由于N的值为1(步骤33为“是”),因此在步骤36中将N的值设定为2,在步骤32中,检测第N次(即第二次)的振动V2。由于N的值不为1(步骤33为“否”),因此处理进入步骤34。时间间隔T12过长而与理论周期不一致(步骤34为“否”),在步骤37中将振动V2看作第一次的振动。而且,在步骤37中将N的值设定为2。之后的动作与图13A所示的例子的振动V3的检测动作及其以后的动作相同。在图13B所示的例子的情况下,碰撞判定部253也将振动V2、V3、V4确定为与理论周期一致的振动的第一次、第二次、第三次。由此,碰撞判定部253判定为检测出计数阈值以上的与理论周期一致的碰撞。因此,在步骤38中,进行轴部105的正向旋转而开始拧紧。
[0079] 图13C示出时间间隔T12过短而与理论周期不一致且时间间隔T34过长而与理论周期不一致、其他的时间间隔与理论周期一致的情况的例子。在这种情况下的动作中,检测振动V4之前的动作与图13A相同。因此,说明检测出振动V4之后的动作。由于N的值不为1(步骤33为“否”),因此处理进入步骤34。时间间隔T34过长而与理论周期不一致(步骤34为“否”),在步骤37中将振动V4看作第一次的振动。而且,在步骤37中,将N的值设定为2。然后,在步骤
32中,检测第N次(即第二次)的振动V5。由于N的值不为1(步骤33为“否”),因此处理进入步骤34。并且,由于时间间隔T45与理论周期一致,因此处理进入步骤35,在步骤35中判定N的值是否与计数阈值(即3)相等。由于N的值小于计数阈值,因此处理进入步骤36,将N的值设定为3。并且,在步骤32中,检测第N次(即第三次)的振动V6。由于N的值不为1(步骤33为“否”),因此处理进入步骤34。由于时间间隔T56与理论周期一致(步骤34为“是”),因此在步骤35中,判定N的值与计数阈值(即3)是否相等。由于N的值与计数阈值相等,因此成为能够正向旋转的状态。即,碰撞判定部253将振动V4、V5、V6确定为与理论周期一致的振动的第一次、第二次、第三次。由此,碰撞判定部253判定为检测出计数阈值以上的与理论周期一致的碰撞。因此,在步骤38中,进行轴部105的正向旋转而开始拧紧。
[0080] 图13D示出时间间隔T12、T34及T45过短而分别与理论周期不一致、其他的时间间隔与理论周期一致的情况的例子。在这种情况下的动作中,检测振动V4之前的动作也与图13A相同。因此,说明检测出振动V4之后的动作。由于N的值不为1(步骤33为“否”),因此处理进入步骤34。时间间隔T34过短而与理论周期不一致(步骤34为“否”),在步骤37中,将振动V4看作第一次的振动。而且,在步骤37中,将N的值设定为2。然后,在步骤32中,检测第N次(即第二次)的振动V5。由于N的值不为1(步骤33为“否”),因此处理进入步骤34。时间间隔T45过短而与理论周期不一致(步骤34为“否”),在步骤37中,将振动V5看作第一次的振动。
而且,在步骤37中,将N的值设定为2。然后,在步骤32中,检测第N次(即第二次)的振动V6。由于N的值不为1(步骤33为“否”),因此处理进入步骤34。并且,由于时间间隔T56与理论周期一致,因此处理进入步骤35,在步骤35中,判定N的值与计数阈值(即3)是否相等。由于N的值小于计数阈值,因此处理进入步骤36,将N的值设定为3。并且,在步骤32中,检测第N次(即第三次)的振动V7。由于N的值不为1(步骤33为“否”),因此处理进入步骤34。由于时间间隔T67与理论周期一致(步骤34为“是”),因此在步骤35中,判定N的值与计数阈值(即3)是否相等。
由于N的值与计数阈值相等,因此成为能够正向旋转的状态。即,碰撞判定部253将振动V5、V6、V7确定为与理论周期一致的振动的第一次、第二次、第三次。由此,碰撞判定部253判定为检测出计数阈值以上的与理论周期一致的碰撞。因此,在步骤38中,进行轴部105的正向旋转而开始拧紧。
[0081] 接下来,补充说明使用了螺纹拧紧装置1的螺纹的拧紧的效果。图14~图17是表示按照图11或图12所示的动作例进行螺纹的拧紧时的振动信号的一例的坐标图。在各图中,横轴表示时间,纵轴表示振动的强度。而且,坐标图中的虚线是上述的预先确定的强度阈值。
[0082] 首先,对图14进行说明。图14示出外螺纹的旋转轴与内螺纹的旋转轴一致的情况的波形。在反向旋转中的时刻t1及时刻t2,产生外螺纹与内螺纹的螺纹牙彼此的碰撞。并且,从时刻t1至时刻t2的时间与理论周期一致。因此,在时刻t3,电动机103的旋转停止,从时刻t4起,电动机103的正向旋转开始。
[0083] 相对于此,图15示出在如图6A所示外螺纹的旋转轴相对于内螺纹的旋转轴倾斜的状态下进行反向旋转时的波形。如图15所示,在这种情况下,检测不出强度阈值以上的振动。因此,不开始轴部105的正向旋转。
[0084] 而且,图16示出主体部10摆动时的波形。在图16所示的例子中,在时刻t5和时刻t6,虽然检测出强度阈值以上的振动,但是从时刻t5至时刻t6的时间与理论周期不一致。例如,从时刻t5至时刻t6的时间成为比理论周期长的时间。因此,不开始轴部105的正向旋转。
[0085] 此外,图17示出与轴部105卡合的螺纹与拧紧对方的螺纹等其他的物体碰撞时的波形。在图17所示的例子中,在时刻t7和时刻t8,虽然检测出强度阈值以上的振动,但是从时刻t7至时刻t8的时间与理论周期不一致。例如,从时刻t7至时刻t8的时间成为比理论周期长的时间。因此,不开始轴部105的正向旋转。
[0086] 这样,螺纹拧紧装置1在外螺纹的旋转轴与内螺纹的旋转轴一致的情况下开始轴部105的正向旋转。因此,能够抑制在两螺纹的旋转轴不一致的状态下开始正向旋转。即,根据螺纹拧紧装置1,即使在产生螺纹牙彼此的碰撞以外的噪声的情况下,也能够抑制外螺纹与内螺纹的啮入。
[0087] 另外,本发明并不局限于上述实施方式,在不脱离主旨的范围内能够适当变更。例如,在上述实施方式中,碰撞判定部253对实测周期与存储于设定值存储部201的理论周期进行比较,但是与实测周期进行比较的理论周期也可以不存储于设定值存储部201。例如,可以在主体部10连接旋转计,碰撞判定部253等根据由该旋转计计测出的轴部105的旋转信息来算出理论周期。而且,也可以根据由旋转速度转换部209取得的旋转速度来算出理论周期。
[0088] 另外,在上述实施方式中,示出了通过检测振动来检测外螺纹与内螺纹的螺纹牙彼此的碰撞的构成例,但是也可以通过碰撞音的检测来进行。在这种情况下,可以取代振动检测部108而使用麦克风等音响传感器。而且,振动产生的碰撞的检测和碰撞音产生的碰撞的检测可以并用。
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