CN107329452A - 一种螺帽拧紧机控制系统及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种螺帽拧紧机控制系统，包括电源以及与所述电源分别连接的触摸屏、PLC和伺服系统，所述PLC分别与所述触摸屏和所述伺服系统连接，所述触摸屏内设有相互连接的参数设置模块、存储模块和控制操作模块，所述PLC上设有故障处理模块和人机交互模块，所述PLC控制连接有工作台升降机构、皮带轮加紧机构、套筒机构，所述伺服系统连接有拧紧装置，所述PLC与所述伺服系统之间连接有扭矩传感器。本发明仅对扭矩和扭转角度进行检测和分析，以此控制整个加工过程、进行残次品判断和报警处理。

Description

一种螺帽拧紧机控制系统及其方法

技术领域

本发明属于拧紧机技术领域，具体涉及一种螺帽拧紧机控制系统及其方法。

背景技术

目前国内汽车厂用到的汽车电机装配流水线皮带轮并紧螺帽拧紧机有很多种类，控制方式也是多种多样，但是其拧紧扭矩和角度的精度往往达不到生产要求，而且性能不是很稳定，故障率居高不下。其实产生这些问题的主要原因是拧紧机控制系统的结构过于复杂，控制方式繁琐，响应速度慢，拧紧扭矩不稳定，拧紧角度不准确，设备体积庞大，并且维修维护复杂，没有上位机不能工作，相应的价格也十分昂贵。

专利一种基于CAN总线多功能拧紧机控制系统(公开号：CN205427536U)公开了一种包括一个主控制器和多个轴控制器，所述主控制器包括第一控制单元和与所述第一控制单元连接的第一CAN总线通讯电路，每个所述轴控制器均包括第二控制单元和与所述第二控制单元连接的第二CAN总线通讯电路，所述第一CAN总线通讯电路和所述第二CAN总线通讯电路通讯连接。此专利采用多个控制器对拧紧机进行控制，控制过程复杂难以操作，且设备体积庞大，维修复杂，没有上位机不能工作，成本较高。

发明内容

本发明的目的是提供一种仅对扭矩和扭转角度进行检测和分析，以此控制整个加工过程、进行残次品判断和报警处理的螺帽拧紧机控制系统及其方法。

本发明提供了如下的技术方案：

一种螺帽拧紧机控制系统，包括电源以及与所述电源分别连接的触摸屏、PLC和伺服系统，所述PLC分别与所述触摸屏和所述伺服系统连接，所述触摸屏内设有相互连接的参数设置模块、存储模块和控制操作模块，所述PLC上设有故障处理模块和人机交互模块，所述PLC控制连接有工作台升降机构、皮带轮加紧机构、套筒机构，所述伺服系统连接有拧紧装置，所述PLC与所述伺服系统之间连接有扭矩传感器。

优选的，所述参数设置模块包括拧紧扭矩设定、拧紧扭矩的上下限值、拧紧角度设定、拧紧角度的上下限值、快进行程、快进行程的上下限值、工进行程、工进行程的上下限值、预设产品生产件数和伺服加速时间，所述参数设置模块通过所述触摸屏对所述PLC进行参数设定，进行相应工作。

优选的，所述PLC还设有报警模块，所述报警模块通过所述故障处理模块连接所述伺服系统，通过PLC检测夹紧是否到位，如在规定的时间内没有夹紧则报警。

优选的，所述人机交互模块设有急停按钮，所述急停按钮通过所述PLC控制所述工作台升降机构、所述皮带轮加紧机构、所述套筒机构和所述拧紧装置，任意时刻按下急停按钮系统将立即停止运行。

优选的，所述触摸屏上设有USB接口，所述USB接口外接USB设备，进行数据输出。

优选的，所述一种螺帽拧紧机控制系统的控制方法，包括以下步骤：

S1：所述电源启动，在进入工作状态后载入所述参数设定，根据所述设定的参数，所述PLC控制所述工作台升降机构进行工作台下降；

S2：所述工作台下降到位后所述皮带轮夹紧机构将皮带轮夹紧，螺帽落入所述套筒机构的套筒扳手进行套合；

S3：所述伺服系统电机驱动所述拧紧装置开始拧紧操作，先以工进速度快速前进，至接近拧紧点后自动转入工进阶段，以较低的速度拧紧螺帽；

S4：拧紧至预设的扭矩值后，所述伺服系统停止工作，此时所述PLC控制所述皮带轮夹紧机构松开，所述工作台升降机构将工作台连同电机再次上升，套筒和螺帽脱离，加工结束。

本发明的有益效果是：系统采用PLC为控制核心，具有较高精度的拧紧扭矩和拧紧转角的检测控制精度；PLC设有故障处理模块和报警模块，具有一定的自检功能，对I/O连接、伺服信号、人机交互连接、传感器连接等进行检测，以方便操作前判断和用户进行设备维修维护；触摸屏具有存储模块，实时输出扭矩曲线并存储历史数据，以方便操作人员及时直观观察设备工作情况并及时做出正确判断；采用急停按钮操作和人机交互操作并存的操作方式，强化了操作的方便性和人机交互的人性化。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是本发明系统结构示意图；

图2是拧紧扭矩和拧紧角度结构示意图；

图3是拧紧扭矩和拧紧角度关系示意图；

图4是拧紧动作流程图；

图中标记为：1.螺纹付间摩擦；2.端面摩擦。

具体实施方式

如图1所示，一种螺帽拧紧机控制系统，包括电源以及与电源分别连接的触摸屏、PLC和伺服系统，PLC分别与触摸屏和伺服系统连接，触摸屏内设有相互连接的参数设置模块、存储模块和控制操作模块，PLC上设有故障处理模块和人机交互模块，PLC控制连接有工作台升降机构、皮带轮加紧机构、套筒机构，伺服系统连接有拧紧装置，PLC与伺服系统之间连接有扭矩传感器。PLC还设有报警模块，报警模块通过故障处理模块连接伺服系统，通过PLC检测夹紧是否到位，如在规定的时间内没有夹紧则报警。人机交互模块设有急停按钮，急停按钮通过PLC控制工作台升降机构、皮带轮加紧机构、套筒机构和拧紧装置，任意时刻按下急停按钮系统将立即停止运行。触摸屏上设有USB接口，USB接口外接USB设备，进行数据输出。进一步地，参数设置模块包括拧紧扭矩设定、拧紧扭矩的上下限值、拧紧角度设定、拧紧角度的上下限值、快进行程、快进行程的上下限值、工进行程、工进行程的上下限值、预设产品生产件数和伺服加速时间，参数设置模块通过触摸屏对PLC进行参数设定，进行相应工作。

如图1-图3所示，因拧紧过程中存在螺纹付间摩擦1和端面摩擦2，所以正品判断有两个判据，即拧紧扭矩和拧紧角度。进入拧紧工作过程，通过PLC监视实际扭矩的值，当到达停止状态时，拧紧扭矩的最大值合格的条件是：拧紧扭矩下限<拧紧扭矩最大值<拧紧扭矩上限。拧紧过程结束时，通过PLC自动测量拧紧角度，拧紧角度合格的条件是：拧紧角度下限<拧紧角度值<拧紧扭矩上限，即拧紧角度用应在图3中的“角1”和“角3”范围之内。即拧紧过程中存在螺纹付间摩擦1和端面摩擦2，所以实际显示的扭矩应进行修正，此修正数据由PLC测量，修正值如图3中的“拧紧开始”值。

如图1-图4所示，一种螺帽拧紧机控制系统的控制方法，包括以下步骤：

S1：电源启动，在进入工作状态后载入参数设定，根据设定的参数，PLC控制工作台升降机构进行工作台下降；

S2：工作台下降到位后皮带轮夹紧机构将皮带轮夹紧，螺帽落入套筒机构的套筒扳手进行套合

S3：伺服系统电机驱动所述拧紧装置开始拧紧操作，先以工进速度快速前进，至接近拧紧点后自动转入工进阶段，以较低的速度拧紧螺帽；

S4：拧紧至预设的扭矩值后，伺服系统停止工作，此时PLC控制皮带轮夹紧机构松开，工作台升降机构将工作台连同电机再次上升，套筒和螺帽脱离，加工结束。

如图1-图4所示，一种螺帽拧紧机控制系统在控制过程中，技术人员在人机交互模块上预先输入产品的技术参数，如拧紧扭矩设定、拧紧扭矩的上下限值、拧紧角度设定、拧紧角度的上下限值、快进行程、快进行程的上下限值、工进行程、工进行程的上下限值、预设产品生产件数、伺服加速时间等。系统在进入工作状态后载入上述参数并按照设定参数进行工作。电源启动，工作台下降，下降到位后，皮带轮夹紧机构开始夹紧，通过PLC检测夹紧是否到位，如在规定的时间内没有夹紧则报警。夹紧后经延时PLC控制伺服系统驱动拧紧装置工作，拧紧装置套上螺帽，套合后开始快进，快进过程中监控快进扭矩，如高于快进扭矩上限或低于快进扭矩下限则停止快进并报警，如快进扭矩正常则在到达快进行程后转入工进。工进过程中监视工进扭矩，如工进扭矩高于工进拧紧上限或低于工进扭矩下限则停止工进并报警。如正常则继续工进，进入拧紧扭矩阶段则监视拧紧角度，如拧紧角度大于设定的上限值或低于设定的下限值则停止工进并报警。如正常则继续工进，至拧紧扭矩设定值后停止拧紧，并记录拧紧扭矩和拧紧角度的实际数值并分配该工件的标号存储于制定地址。接着夹紧机构松开，松开到位后工作台上升，上升到位后加工过程结束。再次按下启动按钮可进行下一工件的拧紧加工。

上述过程中的任意时刻按下急停按钮系统将立即停止运行并记录相应工作过程中的参数以便检修。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种螺帽拧紧机控制系统，其特征在于，包括电源以及与所述电源分别连接的触摸屏、PLC和伺服系统，所述PLC分别与所述触摸屏和所述伺服系统连接，所述触摸屏内设有相互连接的参数设置模块、存储模块和控制操作模块，所述PLC上设有故障处理模块和人机交互模块，所述PLC控制连接有工作台升降机构、皮带轮加紧机构、套筒机构，所述伺服系统连接有拧紧装置，所述PLC与所述伺服系统之间连接有扭矩传感器。

2.根据权利要求1所述的一种螺帽拧紧机控制系统，其特征在于，所述参数设置模块包括拧紧扭矩设定、拧紧扭矩的上下限值、拧紧角度设定、拧紧角度的上下限值、快进行程、快进行程的上下限值、工进行程、工进行程的上下限值、预设产品生产件数和伺服加速时间，所述参数设置模块通过所述触摸屏对所述PLC进行参数设定。

3.根据权利要求1所述的一种螺帽拧紧机控制系统，其特征在于，所述PLC还设有报警模块，所述报警模块通过所述故障处理模块连接所述伺服系统。

4.根据权利要求1所述的一种螺帽拧紧机控制系统，其特征在于，所述人机交互模块设有急停按钮，所述急停按钮通过所述PLC控制所述工作台升降机构、所述皮带轮加紧机构、所述套筒机构和所述拧紧装置。

5.根据权利要求1所述的一种螺帽拧紧机控制系统，其特征在于，所述触摸屏上设有USB接口，所述USB接口外接USB设备。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的一种螺帽拧紧机控制系统的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：所述电源启动，在进入工作状态后载入所述参数设定，根据所述设定的参数，所述PLC控制所述工作台升降机构进行工作台下降；

S2：所述工作台下降到位后所述皮带轮夹紧机构将皮带轮夹紧，螺帽落入所述套筒机构的套筒扳手进行套合；

S3：所述伺服系统电机驱动所述拧紧装置开始拧紧操作，先以工进速度快速前进，至接近拧紧点后自动转入工进阶段，以较低的速度拧紧螺帽；

S4：拧紧至预设的扭矩值后，所述伺服系统停止工作，此时所述PLC控制所述皮带轮夹紧机构松开，所述工作台升降机构将工作台连同电机再次上升，套筒和螺帽脱离，加工结束。