CN108015516A - 一种高精密s型压装机及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种高精密S型压装机及其控制方法，该高精密S型压装机包括伺服电机、与伺服电机连接的联轴器、与联轴器连接的减速机、与减速机连接的伺服电动缸及内置有控制装置的机架，伺服电动缸设有压头，压头和伺服电动缸之间设有压力传感器，机架上方设有工作台板，工作台板的四个角落分别设有立柱，立柱的顶端设有与工作台板对应设置的上顶板，工作台板、立柱及上顶板形成压装空间，伺服电动缸穿设于上顶板且压力传感器和压头设在压装空间中，伺服电机通过联轴器带动减速机上升或者下降，减速机带动伺服电动缸随之上升或者下降，从而带动压力传感器和压头随之上升或者下降。本发明达到了精密压装和实时检测的目的。

Description

一种高精密S型压装机及其控制方法

技术领域

本发明涉及小吨位压装设备技术领域，特别涉及一种高精密S型压装机及其控制方法。

背景技术

在机械零部件组装环节控制愈发严谨细致的今天，对零部件加工环节所获需的信息量非常大，也只有全面获取这些数据参数，才能为将来工业生产的自动化、网络化提供基础。

在小吨位压力设备领域，现有技术的压装机通常采用液压、气动、电液增加缸压装模式，此三种传统模式已无法实现数据的高精密度采集要求，进而存在控制滞后的毛病，从而无法实现压装的高精度要求，产品装配质量始终无法再提升。

发明内容

本发明的目的是提供一种高精密S型压装机，其可以实现精密压装和实时检测，以解决上述现有技术存在的问题。

在本发明实施例中，提供了一种高精密S型压装机，包括伺服电机、与所述伺服电机连接的联轴器、与所述联轴器连接的减速机、与所述减速机连接的伺服电动缸及内置有控制装置的机架，所述伺服电动缸设有压头，所述压头和所述伺服电动缸之间设有压力传感器，所述机架上方设有工作台板，所述工作台板的四个角落分别设有立柱，所述立柱的顶端设有与所述工作台板对应设置的上顶板，所述工作台板、立柱及上顶板形成压装空间，所述伺服电动缸穿设于所述上顶板且所述压力传感器和压头设置在所述压装空间中，所述伺服电机通过所述联轴器带动所述减速机上升或者下降，所述减速机带动所述伺服电动缸随之上升或者下降，从而带动所述压力传感器和压头随之上升或者下降，所述压头上设有一用于安装连接杆的读数支座，所述连接杆的一端设置在所述读数支座上，所述连接杆的另一端沿所述伺服电动缸长度方向穿设所述上顶板并伸出所述上顶板且所述连接杆的另一端设有一读数尺，所述上顶板上设有一与所述读数尺相邻的用于读取所述读数尺的读数头，所述控制装置分别与所述压力传感器和伺服电机通讯连接。

其中，所述上顶板上方还设置有电机罩，所述电机罩包括一前罩壳及一与所述前罩壳配合的后罩，所述伺服电动缸穿过所述前罩壳。

其中，所述电机罩正面设有一与所述控制设备通讯连接的触摸屏。

其中，所述工作台板沿其长度方向的两侧边缘分别设有第一安全护栏，所述工作台板沿其宽度方向且远离所述工作台板的正面的一侧边缘设有第二安全护栏，两所述第一安全护栏分别设有安全光栅。

其中，所述机架上还设置有开关盒，所述开关盒与所述工作台板相邻，所述开关盒上依次设置有多个控制开关按钮。

其中，所述机架的正面还设有两用于打开或者关闭所述机架的电器门.

其中，所述机架的背面设有贯通所述机架的背面的多个散热孔，所述多个散热孔间隔排列。

其中，所述机架下方的设有底板，所述底板的四个角落分别设置有一脚杯。

相应地，本发明还提供了一种高精密S型压装机的控制方法，包括以下步骤：

所述伺服电机根据控制装置发送的控制指令通过所述联轴器和减速机带动所述伺服电动缸、压力传感器和压头以快进速度下降，从而带动所述压头从工作原点的位置下降到探测位置；

当所述压头到达探测位置时，所述伺服电机根据控制装置发送的控制指令通过所述联轴器和减速机带动所述伺服电动缸、压力传感器和压头以探测速度下降，从而带动所述压头从探测位置到探测限制位置的探测过程；

若所述压头从探测位置到探测限制位置的探测过程中探测到工件，则所述压头开始对所述工件进行压装，所述压力传感器测量其所受到的所述压头传递给的所述压头受到的反作用力，并将测量到的反作用力转换成压力信号发送给所述控制装置，以便所述控制装置根据所述压力信号判断所述压力传感器检测到的压力是否达到设定值；

若所述控制装置判断所述压力传感器检测到的压力达到设定值时，则所述伺服电机根据控制装置发送的控制指令通过所述联轴器和减速机带动所述伺服电动缸、压力传感器和压头从探测速度自动切换到压装速度开始压装工件；

当所述压头将工件压装到设定位置时，所述压头按照预设的保压时间保压，并在预设的保压时间结束后，所述伺服电机根据控制装置发送的控制指令通过所述联轴器和减速机带动所述伺服电动缸以设定速度上升，从而带动所述压头以设定速度返回至所设置的工作原点。

其中，所述伺服电机根据外部的控制指令通过所述联轴器和减速机带动所述伺服电动缸、压力传感器和压头以快进速度下降，从而带动所述压头从工作原点的位置下降到探测位置之前还包括：

所述伺服电机根据外部的控制指令通过所述联轴器和减速机带动所述伺服电动缸、压力传感器和压头自动寻找到预先设置的工作原点。

其中，所述当所述压头到达探测位置时，所述伺服电机根据控制装置发送的控制指令通过所述联轴器和减速机带动所述伺服电动缸、压力传感器和压头以探测速度下降，从而带动所述压头从探测位置到探测限制位置的探测过程的步骤之后还包括：若所述压头从探测位置到探测限制位置的探测过程中未探测到工件，则所述压头停止动作，所述伺服电机根据控制装置发送的控制指令通过所述联轴器和减速机带动所述伺服电动缸上升，从而带动所述压头返回工作原点的位置。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

1、本发明所述一种高精密S型压装机，结构简单、装配方便、控制精准，使得压装环节控制智能化，能够保证载荷控制的精准到位，提高了产品的合格率，大幅提高了产品质量；

2、本发明所述一种高精密S型压装机，其工作台板的四个角落分别设有立柱，立柱的顶端设有与工作台板对应设置的上顶板，工作台板、立柱及上顶板形成压装空间，这样，由于该高精密S型压装机为四柱结构，更稳固，作业空间增加，更适合较大部件的精确压装；

3、本发明所述一种高精密S型压装机，其伺服电机通过联轴器和减速机与伺服电动缸相连接，伺服电动缸与压头相连接，压头和伺服电动缸之间设置有压力传感器，伺服电机、联轴器、减速机和伺服电动缸组成伺服系统，压力传感器实时传输数据返回控制装置，以便控制装置根据传输数据控制伺服电机，通过控制压头的行进，达到精密压装和实时检测的目的，从而能够在压力装配作业中实现压装力与压入深度的全过程的精准全闭环控制的效果，最终大幅提升成品的合格率；

4、本发明所述一种高精密S型压装机的控制方法，若所述控制装置判断所述压力传感器检测到的压力达到设定值时，则所述伺服电机根据控制装置发送的控制指令通过所述联轴器和减速机带动所述电动缸、压力传感器和压头从探测速度自动切换到压装速度开始压装工件；当所述压头将工件压装到设定位置时，所述压头按照预设的保压时间保压，并在预设的保压时间结束后，所述电机根据控制装置发送的控制指令通过所述联轴器和减速机带动所述电动缸以设定速度上升，从而带动所述压头以设定速度返回至所设置的工作原点，这样，通过压力传感器所受到的力的变化来判断继续压装或停止压装，达到了控制精准，使得压装环节控制智能化，能够保证载荷控制的精准到位，提高了产品的合格率。

附图说明

图1是本发明实施例的高精密S型压装机的结构示意图。

图2是图1中A处的局部剖视图。

图3是本发明实施例的高精密S型压装机的另一角度的结构示意图。

图4是本发明实施例的高精密S型压装机其立柱的结构示意图。

图5是本发明实施例的高精密S型压装机的控制方法的流程示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

以下结合具体实施例对本发明的实现进行详细描述。

如图1-4所示，在本发明实施例中，提供了一种高精密S型压装机，包括伺服电机1、与所述伺服电机1连接的联轴器2、与所述联轴器2连接的减速机3、与所述减速机3连接的伺服电动缸4及内置有控制装置的机架5，所述伺服电动缸4设有压头6，所述压头6和所述伺服电动缸之间设有压力传感器7，所述机架5上方设有工作台板8，所述工作台板8的四个角落分别设有立柱9，所述立柱9的顶端设有与所述工作台板8对应设置的上顶板10，所述工作台板8、立柱9及上顶板10形成压装空间，所述伺服电动缸4穿设于所述上顶板10且所述压力传感器7和压头6设置在所述压装空间中，所述伺服电机通过所述联轴器带动所述减速机上升或者下降，所述减速机带动所述伺服电动缸随之上升或者下降，从而带动所述压力传感器和压头随之上升或者下降，所述控制装置分别与所述压力传感器和伺服电机通讯连接，这样，伺服电机1、联轴器2、减速机3和伺服电动缸4组成伺服系统，压力传感器7实时传输数据返回控制装置，以便控制装置根据传输数据控制伺服电机1，通过控制压头6的行进，达到精密压装和实时检测的目的，从而能够在压力装配作业中实现压装力与压入深度的全过程的精准全闭环控制的效果，大幅提升了成品的合格率，所述压头6上设有一用于安装连接杆23的读数支座24，所述连接杆23的一端设置在所述读数支座24上，所述连接杆24的另一端沿所述伺服电动缸4长度方向穿设所述上顶板10并伸出所述上顶板10且所述连接杆23的另一端设有一读数尺25，所述上顶板10上设有一与所述读数尺25相邻的用于读取所述读数尺25的读数头26，所述连杆24随所述压头6一起上下移动，这样，压头6的行进尺寸等同于直接作用于工件上的压装深度，剔除了所有机械和压力传感器的受力变形量，进一步提高了位移控制精度。

进一步地，如图3和图4所示，所述工作台板8的四个角落分别设有第一安装孔（图中未标示），所述上顶板10的四个角落分别对应设有与所述第一安装孔同轴的第二安装孔（图中未标示），所述立柱9从上至下依次开设有与其同轴的一第一安装轴段91、一第二安装轴段92，一第三安装轴段93、一第四安装轴段94及一第五安装轴段95， 所述第二安装轴段92的直径大于所述第一安装轴段91的直径，所述第三安装轴段93的直径大于所述第二安装轴段92的直径，所述第四安装轴段94的直径等于所述第二安装轴段92的直径，所述第五安装轴段95的直径等于所述第一安装轴段91的直径，所述第一安装轴段91和第二安装轴段92分别穿设于所述第二安装孔且所述第一安装轴段91伸出所述第二安装孔与螺母22螺纹连接，所述第四安装轴段94和第五安装轴段95分别穿设于所述第第一安装孔且所述第一安装轴段伸出所述第一安装孔与螺母螺纹连接，这样，通过工作台板8、立柱9及上顶板10形成压装空间，由于该高精密S型压装机为四柱结构，更稳固，作业空间增加，更适合较大部件的精确压装。

进一步地，所述第四安装轴段94的外圈与所述第一安装孔的内圈贴合，所述第二安装轴段92的外圈与所述第二安装孔的内圈贴合。

进一步地，所述上顶板上方还设置有电机罩11，所述伺服电机罩11包括一前罩壳111及一与所述前罩壳111配合的后罩112，所述伺服电动缸4穿过所述前罩壳111。

进一步地，所述伺服电机罩11正面设有一与所述控制设备通讯连接的触摸屏12，所述触摸屏12采用友好人机界面，从而便于操作。

进一步地，所述工作台板8沿其长度方向的两侧边缘分别设有第一安全护栏13，所述工作台板8沿其宽度方向且远离所述工作台板8的正面的一侧边缘设有第二安全护栏14，两所述第一安全护栏13分别设有安全光栅15，这样，在安装过程中如有手伸入安装区域时，则所述压头6将自动返回，保证操作安全。

进一步地，所述机架5上还设置有开关盒16，所述开关盒16与所述工作台板8相邻，所述开关盒16上依次设置有多个控制开关按钮17。

进一步地，所述机架5的正面还设有两用于打开或者关闭所述机架5的电器门18，所述机架5的背面设有贯通所述机架5的背面的多个散热孔21，所述多个散热孔21间隔排列，多个散热孔21便于将控制装置产生的热量及时散发出去。

进一步地，所述机架5下方的设有底板19，所述底板的四个角落分别设置有一脚杯20，所述脚杯20的高度可调，从而可通过调整所述脚杯20来调整所述机架5，使得所述工作台板8保持在水平位置。

需要说明的是，在图2中，为了更好地显示出立柱9，没有显示出第二安全护栏14。

上述高精密S型压装机的工作过程如下：

启动所述伺服电机，通过所述减速机联轴器，输出扭矩，将旋转力传送至所述伺服电动缸，所述伺服电动缸将旋转力转化为垂直力，带动所述压头向下行进，所述压力传感器实时传输数据给控制装置，以便控制装置根据传输数据控制电机，通过控制压头的行进，达到精密压装和实时检测的目的。

其中，整个压装过程分为快进、探测、压装、保压、返回五个阶段。开机时机器会自动寻找工作原点，通过在所述触摸屏形成的良好的人机界面上设置好参数后，按启动按钮，所述压头将在工作原点的位置以快进速度下降到探测位置，在达到探测位置后，所述压头以探测速度下降，开始探测过程，探测过程直到所设定的探测限制位置为止，如果所述压头到达探测限制位置还未探测到工件，则所述压头将停止动作，此时可按返回按钮返回工作原点，当所述压力传感器在探测过程中感应到接触压力达到设定值时，则所述压头自动从探测速度切换到压装速度开始压装工件，当所述压头压装到设定位置时，所述压头将按设定的保压时间进行保压，保压时间结束后，所述压头以设定速度返回至所设置的工作原点。

与现有技术相比较，本发明的高精密S型压装机，其伺服电机通过联轴器和减速机与伺服电动缸相连接，伺服电动缸与压头相连接，压头和伺服电动缸之间设置有压力传感器，伺服电机、联轴器、减速机和伺服电动缸组成伺服系统，压力传感器实时传输数据返回控制装置，以便控制装置根据传输数据控制伺服电机，通过控制压头的行进，达到精密压装和实时检测的目的，从而能够在压力装配作业中实现压装力与压入深度的全过程的精准全闭环控制的效果，最终大幅提升成品的合格率。

另外，本发明的高精密S型压装机，其工作台板的四个角落分别设有立柱，立柱的顶端设有与工作台板对应设置的上顶板，工作台板、立柱及上顶板形成压装空间，这样，由于该高精密S型压装机为四柱结构，更稳固，作业空间增加，更适合较大部件的精确压装。

另外，本发明的高精密S型压装机，其压头上设有一用于安装连接杆的读数支座，连接杆的一端设置在读数支座上，连接杆的另一端沿伺服电动缸长度方向穿设上顶板并伸出上顶板且连接杆的另一端设有一读数尺，上顶板10上设有一与读数尺相邻的用于读取读数尺的读数头，连杆随压头一起上下移动，这样，压头的行进尺寸等同于直接作用于工件上的压装深度，剔除了所有机械和压力传感器的受力变形量，进一步提高了位移控制精度。

如图5所示，本实施例所述提供的一种高精密S型压装机的控制方法，包括以下步骤：

S100，伺服电机根据控制装置发送的控制指令通过联轴器和减速机带动伺服电动缸、压力传感器和压头以快进速度下降，从而带动压头从工作原点的位置下降到探测位置；

需要说明的是，本实施例中，伺服电机根据外部的控制指令通过联轴器和减速机带动伺服电动缸、压力传感器和压头以快进速度下降，从而带动压头从工作原点的位置下降到探测位置之前还包括：

所述伺服电机根据外部的控制指令通过所述联轴器和减速机带动所述伺服电动缸、压力传感器和压头自动寻找到预先设置的工作原点。

S101,当压头到达探测位置时，伺服电机根据控制装置发送的控制指令通过联轴器和减速机带动伺服电动缸、压力传感器和压头以探测速度下降，从而带动压头从探测位置到探测限制位置的探测过程；

需要说明的是，本发明实施例中，所述当所述压头到达探测位置时，所述伺服电机根据控制装置发送的控制指令通过所述联轴器和减速机带动所述伺服电动缸、压力传感器和压头以探测速度下降，从而带动所述压头从探测位置到探测限制位置的探测过程的步骤之后还包括：若所述压头从探测位置到探测限制位置的探测过程中未探测到工件，则所述压头停止动作，所述伺服电机根据控制装置发送的控制指令通过所述联轴器和减速机带动所述伺服电动缸上升，从而带动所述压头返回工作原点的位置。

S102，若压头从探测位置到探测限制位置的探测过程中探测到工件，则压头开始对所述工件进行压装，压力传感器测量其所受到的压头传递给的压头受到的反作用力，并将测量到的反作用力转换成压力信号发送给控制装置，以便控制装置根据所述压力信号判断压力传感器检测到的压力是否达到设定值；

S103，若控制装置判断压力传感器检测到的压力达到设定值时，则伺服电机根据控制装置发送的控制指令通过联轴器和减速机带动所述伺服电动缸、压力传感器和压头从探测速度自动切换到压装速度开始压装工件；

S104，当压头将工件压装到设定位置时，压头按照预设的保压时间保压，并在预设的保压时间结束后，伺服电机根据控制装置发送的控制指令通过联轴器和减速机带动伺服电动缸以设定速度上升，从而带动压头以设定速度返回至所设置的工作原点。

本发明所述一种高精密S型压装机的控制方法，若所述控制装置判断所述压力传感器检测到的压力达到设定值时，则所述电机根据控制装置发送的控制指令通过所述减速机联轴器带动所述电动缸、压力传感器和压头从探测速度自动切换到压装速度开始压装工件；当所述压头将工件压装到设定位置时，所述压头按照预设的保压时间保压，并在预设的保压时间结束后，所述电机根据控制装置发送的控制指令通过所述减速机联轴器带动所述电动缸以设定速度上升，从而带动所述压头以设定速度返回至所设置的工作原点，这样，通过压力传感器所受到的力的变化来判断继续压装或停止压装，达到了控制精准，使得压装环节控制智能化，能够保证载荷控制的精准到位，提高了产品的合格率。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种高精密S型压装机，其特征在于，包括伺服电机、与所述伺服电机连接的联轴器、与所述联轴器连接的减速机、与所述减速机连接的伺服电动缸及内置有控制装置的机架，所述伺服电动缸设有压头，所述压头和所述伺服电动缸之间设有压力传感器，所述机架上方设有工作台板，所述工作台板的四个角落分别设有立柱，所述立柱的顶端设有与所述工作台板对应设置的上顶板，所述工作台板、立柱及上顶板形成压装空间，所述伺服电动缸穿设于所述上顶板且所述压力传感器和压头设置在所述压装空间中，所述伺服电机通过所述联轴器带动所述减速机上升或者下降，所述减速机带动所述伺服电动缸随之上升或者下降，从而带动所述压力传感器和压头随之上升或者下降，所述压头上设有一用于安装连接杆的读数支座，所述连接杆的一端设置在所述读数支座上，所述连接杆的另一端沿所述伺服电动缸长度方向穿设所述上顶板并伸出所述上顶板且所述连接杆的另一端设有一读数尺，所述上顶板上设有一与所述读数尺相邻的用于读取所述读数尺的读数头，所述控制装置分别与所述压力传感器和伺服电机通讯连接。

2.如权利要求1所述的高精密S型压装机，其特征在于，所述上顶板上方还设置有电机罩，所述电机罩包括一前罩壳及一与所述前罩壳配合的后罩，所述伺服电动缸穿过所述前罩壳。

3.如权利要求2所述的高精密S型压装机，其特征在于，所述电机罩正面设有一与所述控制设备通讯连接的触摸屏。

4.如权利要求1所述的高精密S型压装机，其特征在于，所述工作台板沿其长度方向的两侧边缘分别设有第一安全护栏，所述工作台板沿其宽度方向且远离所述工作台板的正面的一侧边缘设有第二安全护栏，两所述第一安全护栏分别设有安全光栅。

5.如权利要求1所述的高精密S型压装机，其特征在于，所述机架上还设置有开关盒，所述开关盒与所述工作台板相邻，所述开关盒上依次设置有多个控制开关按钮。

6.如权利要求1所述的高精密S型压装机，其特征在于，所述机架的正面还设有两用于打开或者关闭所述机架的电器门，所述机架的背面设有贯通所述机架的背面的多个散热孔，所述多个散热孔间隔排列。

7.如权利要求1所述的高精密S型压装机，其特征在于，所述机架下方的设有底板，所述底板的四个角落分别设置有一脚杯。

8.根据权利要求1-7任一项所述的一种高精密S型压装机的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

所述伺服电机根据控制装置发送的控制指令通过所述联轴器和减速机带动所述伺服电动缸、压力传感器和压头以快进速度下降，从而带动所述压头从工作原点的位置下降到探测位置；

当所述压头到达探测位置时，所述伺服电机根据控制装置发送的控制指令通过所述联轴器和减速机带动所述伺服电动缸、压力传感器和压头以探测速度下降，从而带动所述压头从探测位置到探测限制位置的探测过程；

若所述压头从探测位置到探测限制位置的探测过程中探测到工件，则所述压头开始对所述工件进行压装，所述压力传感器测量其所受到的所述压头传递给的所述压头受到的反作用力，并将测量到的反作用力转换成压力信号发送给所述控制装置，以便所述控制装置根据所述压力信号判断所述压力传感器检测到的压力是否达到设定值；

若所述控制装置判断所述压力传感器检测到的压力达到设定值时，则所述伺服电机根据控制装置发送的控制指令通过所述联轴器和减速机带动所述伺服电动缸、压力传感器和压头从探测速度自动切换到压装速度开始压装工件；

当所述压头将工件压装到设定位置时，所述压头按照预设的保压时间保压，并在预设的保压时间结束后，所述伺服电机根据控制装置发送的控制指令通过所述联轴器和减速机带动所述伺服电动缸以设定速度上升，从而带动所述压头以设定速度返回至所设置的工作原点。

9.根据权利要求8所述的一种高精密S型压装机的控制方法，其特征在于，所述伺服电机根据外部的控制指令通过所述联轴器和减速机带动所述伺服电动缸、压力传感器和压头以快进速度下降，从而带动所述压头从工作原点的位置下降到探测位置之前还包括：

所述伺服电机根据外部的控制指令通过所述联轴器和减速机带动所述伺服电动缸、压力传感器和压头自动寻找到预先设置的工作原点。

10.根据权利要求8所述的一种高精密S型压装机的控制方法，其特征在于，所述当所述压头到达探测位置时，所述伺服电机根据控制装置发送的控制指令通过所述联轴器和减速机带动所述伺服电动缸、压力传感器和压头以探测速度下降，从而带动所述压头从探测位置到探测限制位置的探测过程的步骤之后还包括：若所述压头从探测位置到探测限制位置的探测过程中未探测到工件，则所述压头停止动作，所述伺服电机根据控制装置发送的控制指令通过所述联轴器和减速机带动所述伺服电动缸上升，从而带动所述压头返回工作原点的位置。