CN102244516A

CN102244516A - 多功能螺栓拧紧计数控制装置

Info

Publication number: CN102244516A
Application number: CN2011101981580A
Authority: CN
Inventors: 林尚芳; 张树良; 张伟堃; 王家平
Original assignee: Guangzhou Automobile Group Motor Co Ltd
Current assignee: GAC Motor Co Ltd
Priority date: 2011-07-15
Filing date: 2011-07-15
Publication date: 2011-11-16
Anticipated expiration: 2031-07-15
Also published as: CN102244516B

Abstract

本发明公开了一种多功能螺栓拧紧计数控制装置，包括CPU处理单元、时钟电路、外围设备连接电路、存储电路、按钮设置电路、显示电路和电源电路，所述电源电路用于对整个装置供电，所述时钟电路用于向所述CPU处理单元提供时钟信号源以启动所述CPU处理单元工作；所述CPU处理单元包括内嵌的计数器，所述CPU处理单元根据所述按钮设置电路的设置信号对所述存储电路预存设定参数，且所述CPU处理单元根据所述外围设备连接电路连接的外围设备的型号对应调用所述存储电路预存的设定参数，并将所述外围设备连接电路接收到的螺栓拧紧输入信号作为所述计数器的计数脉冲触发信号，启动所述计数器在所述设定参数范围内进行计数，并将计数值发送所述显示电路显示。

Description

多功能螺栓拧紧计数控制装置

技术领域

本发明涉及发动机装配控制技术领域，更具体地涉及一种多功能螺栓拧紧计数控制装置。

背景技术

发动机装配时，根据工艺参数(螺栓规格、数量、扭矩、角度等)的不同，需要使用不同种类的螺栓拧紧扳手，主要有电动扳手、系统扳手、扭力扳手等，在满足工艺要求的前提下，成本低廉、简易方便的扭力扳手成为首选方案。

目前，为了满足不同客户的需求，多型号发动机混线生产已成为主流，根据不同的型号调用不同的工艺参数(如螺栓个数)，实现快速切换生产型号，提高生产效率是必需解决的课题。装配线上，如何保证装配品质，通过计量装配螺栓的个数是基本方法，得到普遍使用。扭力扳手自身无控制器，无法根据不同工艺要求，预先设定相关参数，供用户自由切换，以满足混线生产要求。因无控制器，无法实现计量功能，但为满足用户需求，预留了一个扭矩达到的开关信号。

为了发挥其简易方便、低成本的优势，参考图1，目前做法，是通过外加PLC(可编程逻辑控制器)1、接收扭力扳手4的拧紧信号的输入输出模块2、人机对话显示器3等，由专业技术人员进行系统开发、编程人员编写定制程序，实现计数、参数预设等功能，以满足生产需求。

但是，现有的这种方法存在以下的不足：1、PLC(可编程逻辑控制器)产品成本高，应用技术比较复杂，给用户带来较大的投资成本、运营使用成本；2、需要专业的技术人员，当无PLC(可编程逻辑控制器)专业知识的人员，用户无法直接追加、修改相关参数；3、因需要AC220V电源供给PLC，整个系统才能工作，移动不方便、要移动时，需重新配线、调试运行，调试时间长。

发明内容

本发明的目的在于提供一种多功能螺栓拧紧计数控制装置，微电子元件集成电路实现计数，无需外加可编程逻辑控制器PLC，降低用户投资成本，方便用户使用。

为了实现上述目的，本发明提供了一种多功能螺栓拧紧计数控制装置，包括CPU处理单元、时钟电路、外围设备连接电路、存储电路、按钮设置电路、显示电路和电源电路，所述电源电路用于对整个装置供电，所述时钟电路用于向所述CPU处理单元提供时钟信号源以启动所述CPU处理单元工作；所述CPU处理单元包括内嵌的计数器，所述CPU处理单元根据所述按钮设置电路的设置信号对所述存储电路预存设定参数，且所述CPU处理单元根据所述外围设备连接电路连接的外围设备的型号对应调用所述存储电路预存的设定参数，并将所述外围设备连接电路接收到的螺栓拧紧输入信号作为所述计数器的计数脉冲触发信号，启动所述计数器在所述设定参数范围内进行计数，并将计数值发送所述显示电路显示。

较佳地，还包括与所述CPU处理单元连接的通讯电路，用于实现与外围设备进行数据交换及程序下载。

较佳地，还包括与所述CPU处理单元连接的复位电路，所述复位电路连接一复位按键，通过操作所述复位按键控制所述计数器恢复到初始状态以重新计数。

较佳地，所述外围设备连接电路与所述复位电路电连接，当计数脉冲触发信号的脉冲总数到达所述设定参数时，外围设备连接电路经由所述复位电路向CPU处理单元输入复位信号，控制所述计数器恢复到初始状态以重新计数。

较佳地，所述显示电路包括数码管和指示灯，且所述数码管输入端并联多个三极管进行放大驱动。

较佳地，所述外围设备连接电路包括多个继电器，一个用于处理外围设备向CPU处理单元输入的DV24V脉冲输入信号，一个用于处理外围设备向CPU处理单元输入的DV24V复位信号，一个用于处理CPU处理单元向外围设备输出的计数完成信号，其余的用于处理外围设备向CPU处理单元输入的存储数据读取输入触发信号。

与现有技术相比，本发明具有如下优点：

1、采用微电子元件集成电路，体积小、硬件成本低；

2、无需外加可编程逻辑控制器PLC，降低用户投资成本，方便用户使用，采用简单操作按钮进行数据设定修改，无需具备专业技术知识进行程序的修改；

3、可以随机预存、调用、显示数据。实现方案是采用EEPROM作为数据存储器，可以通过控制板上的按钮直接随意选择需要存储地址，直接将欲存数据写入芯片地址；

4、可以接收不同外围设备电压(DC5V、DC24V)的信号交换，满足与不同螺栓扳手直接连接。

通过以下的描述并结合附图，本发明将变得更加清晰，这些附图用于解释本发明的实施例。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有技术中外加可编程逻辑控制器实现计数和参数预设的螺栓拧紧计数控制装置的结构框图。

图2为本发明多功能螺栓拧紧计数控制装置的结构框图。

图3为本发明多功能螺栓拧紧计数控制装置与外围设备连接的结构示意图。

图4为图2所示多功能螺栓拧紧计数控制装置的CPU处理单元和时钟电路的电路图。

图5为图2所示多功能螺栓拧紧计数控制装置的存储电路的电路图。

图6为图2所示多功能螺栓拧紧计数控制装置的显示电路的电路图。

图7为图2所示多功能螺栓拧紧计数控制装置的外围设备连接电路的电路图。

图8为图2所示多功能螺栓拧紧计数控制装置的按钮设置电路的电路图。

图9为图2所示多功能螺栓拧紧计数控制装置的复位电路的电路图。

图10为图2所示多功能螺栓拧紧计数控制装置的通讯电路的电路图。

图11为图2所示多功能螺栓拧紧计数控制装置的电源电路的电路图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。现在参考附图描述本发明的实施例，附图中类似的元件标号代表类似的元件。

本发明提供一种多功能螺栓拧紧计数控制装置，包括CPU处理单元、时钟电路、外围设备连接电路、存储电路、按钮设置电路、显示电路和电源电路，所述电源电路用于对整个装置供电，所述时钟电路用于向所述CPU处理单元提供时钟信号源以启动所述CPU处理单元工作；所述CPU处理单元包括内嵌的计数器，所述CPU处理单元根据所述按钮设置电路的设置信号对所述存储电路预存设定参数，且所述CPU处理单元根据所述外围设备连接电路连接的外围设备的型号对应调用所述存储电路预存的设定参数，并将所述外围设备连接电路接收到的螺栓拧紧输入信号作为所述计数器的计数脉冲触发信号，启动所述计数器在所述设定参数范围内进行计数，并将计数值发送所述显示电路显示。

具体的，下面结合附图和实施例对本发明作进一步的描述。

图2为本发明多功能螺栓拧紧计数控制装置100的一个实施例的结构框图。图3为本发明多功能螺栓拧紧计数控制装置与外围设备连接的结构示意图。具体地，本发明多功能螺栓拧紧计数控制装置包括CPU处理单元10、时钟电路20、外围设备连接电路30、存储电路40、按钮设置电路50、显示电路60和电源电路70、复位电路80和通讯电路90，所述电源电路70如图11所示，用于对整个装置进行供电，其中，VCC标示系统工作电源为DC5V。所述时钟电路20用于向所述CPU处理单元10提供时钟信号源以启动所述CPU处理单元10工作，如图2所示，所述时钟电路20采用外部晶振X1(规格24MHz或12MHz)，并联两个电容C1、C2(规格0.1uf)构成，所述电容C1、C2用于滤波。所述CPU处理单元10包括内嵌的计数器(图未示)，所述CPU处理单元10根据所述按钮设置电路50的设置信号对所述存储电路40预存设定参数，且所述CPU处理单元10根据所述外围设备连接电路30连接的外围设备的型号对应调用所述存储电路预存的设定参数，并将所述外围设备连接电路30接收到的螺栓拧紧输入信号(图3中螺栓扳手200向本计数控制装置100输入的螺栓拧紧输入信号)作为所述计数器的计数脉冲触发信号，启动所述计数器在所述设定参数范围内进行计数，并将计数值发送所述显示电路60显示。

具体地，请参考图4，所述CPU处理单元10采用CPU芯片U1作为整个控制装置的核心，它控制装置所有的信号、数据读写等，VCC标示系统工作电源DC5V。所述CPU芯片U1的引脚功能请参考表1：

表1

其中，为了对所述CPU芯片U1中的I/O口P0.0～P2.7进行保护，所述CPU芯片U1的P0.0～P2.7引脚均分别连接了一限流电阻R1～R16后再连接对应的其他电路。

结合图4和图5，所述存储电路40选用非易失的EEPROM存储芯片U2实现掉电数据不丢失，为满足系统设计需要，将其可以定义为8位结构，故存储芯片U2的ORG引脚接地，每一个存储器都可以通过DI引脚或DO引脚进行写入或读出，每一片存储芯片U2可以经受1,000,000次的写入/擦除操作片内数据保存寿命达到100年，另外将其数据读写及触发信号分别与CPU芯片U1的P3.4、P3.5、P3.3、P3.2引脚相连。系统上电后，通过读写程序，实现CPU芯片U1对存储芯片U2的数据读写操作。另外，由于需要读取外部存储器，故CPU芯片U1的EA/VP引脚接高电平。采用EEPROM作为数据存储器，可以通过控制板上的按钮直接随意选择需要存储地址，直接将欲存数据写入芯片地址。

结合图4和图6，所述显示电路60主要包括数码管和指示灯，所述数码管的a～g引脚与CPU芯片U1的连接可对应参考表1，且所述数码管采用共阳型动态显示数码管，通过三个三极管(Q1～Q3)放大驱动后进行位选择。而所述指示灯通过六个LED发光二极管进行指示，每个所述LED发光二极管的管脚连接及作用见表1。

结合图4和图7，所述外围设备连接电路30包括多个继电器，在本实施例中，包括六个继电器(KA1～KA6)。其中，第一继电器KA1用于处理外围设备(发动机)向CPU处理单元10输入的DV24V脉冲输入信号，所述第一继电器KA1的一引脚接+24V电源，一引脚接地，一引脚连输入围设备信号IN1，一引脚连接CPU芯片U1的P1.0引脚，同时，所述P1.0引脚还连接一光耦U5(DC5V)，这样，可以接收不同电压(DC5V、DC24V)的信号交换，满足与不同螺栓扳手直接连接，当外围设备(螺栓扳手)向CPU芯片U1输入的螺栓拧紧输入信号为DV24V脉冲输入信号时，可通过所述第一继电器KA1进行电压转换成DC5V后发送到CPU芯片U1；当外围设备(螺栓扳手)向CPU芯片U1输入的螺栓拧紧输入信号为DC5V脉冲输入信号时，直接通过所述光耦U5发送到所述CPU芯片U1的P1.0引脚，输入到所述CPU芯片U1的P1.0引脚的螺栓拧紧输入信号作为所述CPU芯片U1内的计数器的计数脉冲触发信号，以启动所述计数器进行计数。

所述第二继电器KA2、第三继电器KA3、第四继电器KA4用于处理外围设备(发动机)向CPU处理单元10输入的存储数据读取输入触发信号，所述第二继电器KA2、第三继电器KA3、第四继电器KA4的引脚连接与所述第一继电器KA1相似，在此不再详细描述。三个继电器的常开触点组合，经CPU处理单元10处理后根据组合结果调用对应的存储设定参数，并通过数码管显示。

所述第五继电器KA5用于处理外围设备(发动机/螺栓扳手)向CPU处理单元输入的DV24V复位信号。所述第六继电器KA6用于处理CPU处理单元向外围设备输出的计数完成信号。为了详细说明该两个继电器的功能，现结合图9进一步描述：所述复位电路主要由二极管D3、保护电容PC6、电阻R17和电阻18构成，所述二极管D3和电阻R17并联后的一端接地，另一端分三路：一路通过所述保护电容PC6连接电源电压VCC，一路连接所述电阻18后可以连接一复位按键K2后连接电源电压VCC或连接到所述第五继电器KA5，还有一路直接连接所述CPU芯片U1的RESET引脚。这样，既可以通过操作所述复位按键K2控制所述计数器恢复到初始状态以重新计数，也可以通过外围设备连接电路的第五继电器KA5并经由所述复位电路向CPU处理单元10输入复位信号，以控制所述计数器恢复到初始状态以重新计数，当通过外围设备连接电路的第五继电器KA5经由所述复位电路向CPU处理单元10输入复位信号时，说明计数脉冲触发信号的脉冲总数达到所述设定参数。而此时，所述CPU芯片U1通过所述第六继电器KA6向外围设备输出的计数完成信号，通知准备进入下一循环计数。

结合图4和图8，所述按钮设置电路50可集成与控制面板上，包括多个操作按钮，在本实施例中，具体包括设定操作“+”按钮K0、设定操作“-”按钮K1、设定操作“选择/写入”按钮K3和设定操作“确认/读取”按钮K4，每个操作按钮的具体作用请参考表1，其中，K1、K4同时按下，系统进入设定模式，设定模式下可以对所述存储电路20预存设定参数，并能够对其进行修改变更，另外可以新建输入存储存储器里面没有的数据，供外围设备信号调用。K1、K3同时按下

，系统退出设定模式，进入运行模式，运行模式开始后，所述CPU处理单元首先根据所述外围设备连接电路30连接的外围设备(发动机)的型号对应调用所述存储器U2预存的设定参数，然后，调用相关的程序启动计数，通过外围设备输入的DC24V或DC5V脉冲信号(螺栓拧紧信号)作为计数器的计数脉冲触发信号，并同时计数值发送所述数码管进行显示，在本实施例中，采用递减的技术方式，一开始所述数码管显示的为存储器U2预存的设定参数值，然后，每接收一个外围设备输入的DC24V或DC5V脉冲信号，数码管显示的当前数据就减1，直至为0，当数码管显示的当前数据为0时，控制板上亮起计数结束指示灯LED2，且外围设备连接电路30的第五继电器KA5经由所述复位电路向CPU处理单元10输入复位信号，使计数器恢复初始技术状态，且所述CPU芯片U1通过所述第六继电器KA6向外围设备输出的计数完成信号，通知准备进入下一循环计数。

在本实施例中，如图10所示，本发明多功能螺栓拧紧计数控制装置还包括与所述CPU处理单元连接的通讯电路90，用于实现装置与外围设备进行数据交换及程序下载。在进行数据交换时，指示灯RED和GREEN会闪亮。由于通讯电路90采用常用RS232通信芯片作为通信方式，在本发明中不再详细描述。

以上结合最佳实施例对本发明进行了描述，但本发明并不局限于以上揭示的实施例，而应当涵盖各种根据本发明的本质进行的修改、等效组合。

Claims

1.一种多功能螺栓拧紧计数控制装置，其特征在于包括CPU处理单元、时钟电路、外围设备连接电路、存储电路、按钮设置电路、显示电路和电源电路，所述电源电路用于对整个装置供电，所述时钟电路用于向所述CPU处理单元提供时钟信号源以启动所述CPU处理单元工作；所述CPU处理单元包括内嵌的计数器，所述CPU处理单元根据所述按钮设置电路的设置信号对所述存储电路预存设定参数，且所述CPU处理单元根据所述外围设备连接电路连接的外围设备的型号对应调用所述存储电路预存的设定参数，并将所述外围设备连接电路接收到的螺栓拧紧输入信号作为所述计数器的计数脉冲触发信号，启动所述计数器在所述设定参数范围内进行计数，并将计数值发送所述显示电路显示。

2.如权利要求1所述的多功能螺栓拧紧计数控制装置，其特征在于，还包括与所述CPU处理单元连接的通讯电路，用于实现与外围设备进行数据交换及程序下载。

3.如权利要求1所述的多功能螺栓拧紧计数控制装置，其特征在于，还包括与所述CPU处理单元连接的复位电路，所述复位电路连接一复位按键，通过操作所述复位按键控制所述计数器恢复到初始状态以重新计数。

4.如权利要求3所述的多功能螺栓拧紧计数控制装置，其特征在于，所述外围设备连接电路与所述复位电路电连接，当计数脉冲触发信号的脉冲总数到达所述设定参数时，外围设备连接电路经由所述复位电路向CPU处理单元输入复位信号，控制所述计数器恢复到初始状态以重新计数。

5.如权利要求1所述的多功能螺栓拧紧计数控制装置，其特征在于，所述显示电路包括数码管和指示灯，且所述数码管输入端并联多个三极管进行放大驱动。

6.如权利要求1所述的多功能螺栓拧紧计数控制装置，其特征在于，所述外围设备连接电路包括多个继电器，一个用于处理外围设备向CPU处理单元输入的DV24V脉冲输入信号，一个用于处理外围设备向CPU处理单元输入的DV24V复位信号，一个用于处理CPU处理单元向外围设备输出的计数完成信号，其余的用于处理外围设备向CPU处理单元输入的存储数据读取输入触发信号。