CN115824294A - 一种电动工具的紧固控制方法 - Google Patents
一种电动工具的紧固控制方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN115824294A CN115824294A CN202211381038.9A CN202211381038A CN115824294A CN 115824294 A CN115824294 A CN 115824294A CN 202211381038 A CN202211381038 A CN 202211381038A CN 115824294 A CN115824294 A CN 115824294A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- torque
- value
- set value
- speed
- motor
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Landscapes
- Details Of Spanners, Wrenches, And Screw Drivers And Accessories (AREA)
Abstract
本申请公开一种电动工具的紧固控制方法，所述方法包括：增大批头上的速度限制设定值和扭矩设定值；根据扭矩检测值、速度检测值以及位置检测值，调节输出所述批头上的速度限制设定值和扭矩设定值。本申请提供的电动工具的紧固控制方法，通过扭矩检测值、速度检测值以及位置检测值，调节输出批头上的速度限制设定值和扭矩设定值；简化了电动工具的紧固逻辑，降低了控制系统的复杂度和成本；减少了配置参数，提高了工况适应性，进而提高了生产效率。
Description
技术领域
本申请涉及电机技术领域，尤其涉及一种电动工具的紧固控制方法。
背景技术
电动工具通常用于紧固和松开螺钉或螺母的生产工具，是大部分生产企业必备的工具之一。在螺钉或螺母的紧固过程中，扭矩的控制精度直接影响生产质量，扭矩过大会导致滑丝，扭矩过小会导致松动。螺钉或螺母的紧固速度，直接影响生产效率。
为了减少紧固时间、提高扭矩精度，目前常见的紧固方案根据不同工况分阶段紧固，控制紧固扭矩的同时控制紧固速度。例如：贴合阶段，以预设的贴合速度进行快速贴合；若贴合过程中检测到扭矩超过预设的贴合扭矩，则认为贴合完成，速度降低至预设的紧固速度后切换至紧固阶段；紧固阶段，以预设的扭矩、预设的速度进行慢速紧固。由于区分多个阶段进行紧固，导致需要配置大量的工艺参数；此外，工程应用时工况复杂，例如：螺钉或螺母的初始状态不同，贴合行程不同，需要考虑不同阶段之间的动态切换，控制逻辑非常复杂，并且进一步增加了配置参数。因此，电动工具在实际使用过程中，需要根据工况频繁切换工艺参数，增加了操作复杂度，降低了生产效率。
发明内容
本申请旨在提供一种电动工具的紧固控制方法，以解决现有电动工具紧固过程中，存在的配置参数复杂、工况适应性差的问题。
本申请提供一种电动工具的紧固控制方法，所述电动工具包括电机和批头；所述方法包括：
增大批头上的速度限制设定值和扭矩设定值；
根据扭矩检测值、速度检测值以及位置检测值，调节输出所述批头上的速度限制设定值和扭矩设定值。
本申请提供的电动工具的紧固控制方法，通过扭矩检测值、速度检测值以及位置检测值，调节输出批头上的速度限制设定值和扭矩设定值；简化了电动工具的紧固逻辑，降低了控制系统的复杂度和成本；减少了配置参数，提高了工况适应性，进而提高了生产效率。
附图说明
图1是本申请实施例提供的紧固控制系统框图；
图2是本申请实施例提供的紧固逻辑模块的控制流程示意图；
图3是本申请实施方式提供的电动工具的批头位置记录示意图；
图4是本申请实施方式提供的螺钉或螺母初始状态没有贴合完成时的紧固过程示意图；
图5是本申请实施方式提供的螺钉或螺母初始状态已结贴合完成时的紧固过程示意图；
图6是本申请实施例提供的紧固逻辑模块的另一控制流程示意图；
图7是本申请实施例提供的紧固逻辑模块的又一控制流程示意图；
图8是本申请实施例提供的紧固控制方法示意图。
本申请目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
为了使本申请所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚、明白，以下结合附图和实施例，对本申请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申请，并不用于限定本申请。
在本申请的描述中，需要理解的是，术语中“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
本申请实施例涉及到的变量及其定义：
Ttool：批头上的扭矩
θtool：批头上的旋转角度
ωtool：批头上的旋转速度
Tmotor：电机的扭矩
ωmotor：电机的旋转速度
θmotor：电机的旋转角度
ΔT：速度限制转矩调节量
isd：电机的励磁电流检测值
isq：电机的转矩电流检测值
图1是本申请实施例提供的电动工具的控制框图。
如图1所示，电动工具包括电源模块、电机驱动模块、电机、减速机以及批头。电机驱动模块与电源模块连接，电机驱动模块用于驱动电机和减速机工作，进而使得批头在与螺钉或螺母接触时，紧固该螺钉或螺母。
通过速度检测模块可以得到电机的旋转速度ωmotor，机械变比定标折算后得到批头上的旋转速度ωtool(速度检测值)；通过位置检测模块可以得到电机的旋转角度θmotor，机械变比定标折算后得到批头上的旋转角度θtool(位置检测值)；通过扭矩检测模块可以得到批头上的扭矩Ttool(扭矩检测值)。
电动工具的控制系统包括紧固逻辑模块、速度限制模块以及电机控制模块。
紧固逻辑模块的输入配置参数包括：扭矩目标值
速度限制目标值
贴合扭矩设定值
扭矩变化量检出阈值
紧固速度设定值
最小转速设定值
紧固逻辑模块根据批头上的扭矩Ttool、旋转速度ωtool以及旋转角度θtool，调节输出批头上的扭矩设定值
和速度限制设定值
批头上的扭矩设定值
定标折算后得到电机的扭矩设定值
批头上的速度限制设定值
定标折算后得到电机的速度限制设定值
速度限制模块包括速度限制调节器。紧固过程中，电机工作在转矩控制模式，速度限制调节器限制转矩控制过程中电机的最大转速。具体地，若电机旋转速度ωmotor大于电机的速度限制设定值
则通过调整速度限制转矩调节量ΔT的大小，控制电机旋转速度ωmotor小于等于电机的速度限制设定值
电机控制模块包括常见的模块，例如：电流检测模块、坐标变换模块、电流环调节器、PWM驱动模块等等。电机控制模块，根据电机的扭矩设定生效值
控制电机输出相对应的扭矩值。其中，
具体地，电机的扭矩设定生效值
定标折算后得到电机的转矩电流设定值
电流环调节器根据电机的转矩电流设定值
电机的转矩电流检测值isq、电机的励磁电流设定值
以及电机的励磁电流检测值isd，输出控制指令；经过PWM驱动模块调制后，输出驱动信号以控制电机驱动模块，进而驱动电机。
图2是本申请实施例提供的紧固逻辑模块的控制流程示意图。
电动工具与螺丝或螺母接触后，按照预设工艺曲线1逐步增大批头上的速度限制设定值
直至速度限制目标值
按照预设工艺曲线2逐步增大批头上的扭矩设定值
直至扭矩目标值
预设工艺曲线1和预设工艺曲线2在此不作限定。
在速度限制模块的作用下，若电机旋转速度ωmotor大于电机的速度限制设定值
则批头上的扭矩设定值
保持为当前值；若电机旋转速度ωmotor小于等于速度限制值
则批头上的扭矩设定值
逐渐增大至扭矩目标值
若批头上的扭矩Ttool大于贴合扭矩设定值
且批头上的旋转速度ωtool大于等于紧固速度设定值
判定螺钉或螺母临近贴合，则驱动电机立即输出制动扭矩，减速至最小转速设定值
防止贴合速度过大导致扭矩超调；同时将批头上的速度限制目标值
扭矩设定值
清零，紧固过程重新开始。
若批头上的扭矩Ttool大于贴合扭矩设定值
且批头上的旋转速度ωtool小于紧固速度设定值
判定螺钉或螺母已经贴合，则驱动电机继续增大批头上的扭矩设定值
当批头上的扭矩Ttool达到扭矩目标值
时，结束紧固过程。
贴合扭矩设定值
紧固速度设定值
需要根据电动工具的扭矩控制精度，螺钉或螺母的工艺规格进行确定。在一示例中，
若批头上的扭矩Ttool小于等于贴合扭矩设定值
判定螺钉或螺母还没有贴合，以批头上的速度限制设定值
继续运行。
记录电机不同旋转角度下的扭矩检测值Ttool，并计算相同旋转角度下，扭矩检测值的变化量；判断扭矩检测值的变化量是否大于扭矩变化量检出阈值
若扭矩变化量大于扭矩变化量检出阈值
判定螺钉或螺母临近贴合，则驱动电机立即输出制动扭矩，减速至最小转速设定值
防止贴合速度过大导致扭矩超调；同时将速度限制目标值
扭矩设定值
清零，紧固过程重新开始。
在一示例中，如图3所示，可将电动工具的批头位置0～360度分为64个点进行记录，如下表格所示：
| 机械角度 | 扭矩检测值 | 上一圈扭矩检测值 |
| 0° | TorqAct[0] | TorqBak[0] |
| 5.625° | TorqAct[1] | TorqBak[1] |
| 11.25° | TorqAct[2] | TorqBak[2] |
| …… | …… | …… |
| 354.375° | TorqAct[62] | TorqBak[62] |
| 360° | TorqAct[63] | TorqBak[63] |
扭矩变化量检出阈值
与电动工具的机械精度以及扭矩传感检测精度相关，在一示例中，
＝200mNm。
上述紧固逻辑模块的控制过程，可以减少配置参数，工艺曲线选择为直线，只需要配置速度限制目标值的斜率，扭矩设定值的斜率，贴合扭矩设定值
紧固速度设定值
扭矩变化量检出阈值
等参数。
上述紧固逻辑模块的控制过程，可以适应螺钉或螺母不同的初始状态。若螺钉或螺母初始状态没有贴合完成，则整个紧固过程如图4所示；若螺钉或螺母初始状态已经贴合完成，则整个紧固过程如图5所示。
上述紧固逻辑模块的控制过程，对于电机控制算法，驱动电机的类型没有限制，只要能够控制电机的输出转矩就可以满足要求。对于部分特殊应用场合，当批头上的扭矩Ttool达到扭矩目标值
时，可再进行特殊的逻辑处理，例如，批头上的扭矩设定值
保持一段时间再结束紧固过程，如图6所示；批头上的扭矩设定值
到达扭矩目标值
后，继续旋转固定角度再结束紧固过程，如图7所示。
图8是本申请实施例提供的紧固控制方法示意图。
如图8所示，所述紧固控制方法包括步骤：
S11、增大批头上的速度限制设定值和扭矩设定值；
S12、根据扭矩检测值、速度检测值以及位置检测值，调节输出所述批头上的速度限制设定值和扭矩设定值。
在一示例中，所述方法还包括：
若电机旋转速度大于电机的速度限制设定值，则调整速度限制转矩调节量的大小，以控制所述电机旋转速度小于等于所述电机的速度限制设定值。
在一示例中，所述方法还包括：
若电机旋转速度大于电机的速度限制设定值，则所述批头上的扭矩设定值保持为当前值；若电机旋转速度小于等于电机的速度限制设定值，则增大所述批头上的扭矩设定值。
在一示例中，所述根据扭矩检测值、速度检测值以及位置检测值，调节输出所述批头上的速度限制设定值和扭矩设定值，包括：
若所述扭矩检测值大于贴合扭矩设定值、且所述速度检测值大于等于紧固速度设定值，则驱动所述电机输出制动扭矩以减速至最小转速设定值、同时将所述批头上的速度限制设定值和扭矩设定值清零。
在一示例中，所述根据扭矩检测值、速度检测值以及位置检测值，调节输出所述批头上的速度限制设定值和扭矩设定值，包括：
若所述扭矩检测值大于贴合扭矩设定值、且所述速度检测值小于紧固速度设定值，则驱动所述电机继续增大所述批头上的扭矩设定值；
当所述扭矩检测值达到扭矩目标值时，结束紧固过程。
在一示例中，当所述扭矩检测值达到扭矩目标值时，在所述批头上的扭矩设定值保持预设的时间值后结束紧固过程。
在一示例中，当所述扭矩检测值达到扭矩目标值时，在旋转预设的角度值后结束紧固过程。
在一示例中，所述根据扭矩检测值、速度检测值以及位置检测值，调节输出所述批头上的速度限制设定值和扭矩设定值，包括：
若所述扭矩检测值小于等于贴合扭矩设定值，以所述批头上的速度限制设定值继续运行；
记录电机不同旋转角度下的扭矩检测值，并计算相同旋转角度下扭矩检测值的变化量；
若相同旋转角度下扭矩检测值的变化量大于扭矩变化量检出阈值，则驱动电机输出制动扭矩以减速至最小转速设定值、同时将所述批头上的速度限制设定值和扭矩设定值清零。
在一示例中，所述方法还包括：
将电动工具的批头位置0～360度分为预设数量的记录点，以记录所述扭矩检测值。
在一示例中，所述增大批头上的速度限制设定值和扭矩设定值，包括：
以第一预设工艺曲线增大所述批头上的速度限制设定值，直至速度限制目标值；以第二预设工艺曲线增大所述批头上的扭矩设定值，直至扭矩目标值。
进一步地，本申请实施例还提供一种紧固控制设备，包括处理器和存储器，所述存储器中存储有至少一条程序代码，所述至少一条程序代码由所述处理器加载并执行，以实现上述所述的紧固控制方法。
紧固控制设备例如可以为上述的电动工具。
进一步地，本申请实施例还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质中存储有至少一条程度代码，所述至少一条程序代码由处理器加载并执行，以实现上述所述的紧固控制方法。
以上参照附图说明了本申请的优选实施例，并非因此局限本申请的权利范围。本领域技术人员不脱离本申请的范围和实质内所作的任何修改、等同替换和改进，均应在本申请的权利范围之内。
Claims (10)
1.一种电动工具的紧固控制方法，所述电动工具包括电机和批头；其特征在于，所述方法包括：
增大批头上的速度限制设定值和扭矩设定值；
根据扭矩检测值、速度检测值以及位置检测值，调节输出所述批头上的速度限制设定值和扭矩设定值。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
若电机旋转速度大于电机的速度限制设定值，则调整速度限制转矩调节量的大小，以控制所述电机旋转速度小于等于所述电机的速度限制设定值。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
若电机旋转速度大于电机的速度限制设定值，则所述批头上的扭矩设定值保持为当前值；若电机旋转速度小于等于电机的速度限制设定值，则增大所述批头上的扭矩设定值。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据扭矩检测值、速度检测值以及位置检测值，调节输出所述批头上的速度限制设定值和扭矩设定值，包括：
若所述扭矩检测值大于贴合扭矩设定值、且所述速度检测值大于等于紧固速度设定值，则驱动所述电机输出制动扭矩以减速至最小转速设定值、同时将所述批头上的速度限制设定值和扭矩设定值清零。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据扭矩检测值、速度检测值以及位置检测值，调节输出所述批头上的速度限制设定值和扭矩设定值，包括：
若所述扭矩检测值大于贴合扭矩设定值、且所述速度检测值小于紧固速度设定值，则驱动所述电机继续增大所述批头上的扭矩设定值；
当所述扭矩检测值达到扭矩目标值时，结束紧固过程。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，当所述扭矩检测值达到扭矩目标值时，在所述批头上的扭矩设定值保持预设的时间值后结束紧固过程。
7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，当所述扭矩检测值达到扭矩目标值时，在旋转预设的角度值后结束紧固过程。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据扭矩检测值、速度检测值以及位置检测值，调节输出所述批头上的速度限制设定值和扭矩设定值，包括：
若所述扭矩检测值小于等于贴合扭矩设定值，以所述批头上的速度限制设定值继续运行；
记录电机不同旋转角度下的扭矩检测值，并计算相同旋转角度下扭矩检测值的变化量；
若相同旋转角度下扭矩检测值的变化量大于扭矩变化量检出阈值，则驱动电机输出制动扭矩以减速至最小转速设定值、同时将所述批头上的速度限制设定值和扭矩设定值清零。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
将电动工具的批头位置0～360度分为预设数量的记录点，以记录所述扭矩检测值。
10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述增大批头上的速度限制设定值和扭矩设定值，包括：
以第一预设工艺曲线增大所述批头上的速度限制设定值，直至速度限制目标值；以第二预设工艺曲线增大所述批头上的扭矩设定值，直至扭矩目标值。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202211381038.9A CN115824294A (zh) | 2022-11-06 | 2022-11-06 | 一种电动工具的紧固控制方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202211381038.9A CN115824294A (zh) | 2022-11-06 | 2022-11-06 | 一种电动工具的紧固控制方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN115824294A true CN115824294A (zh) | 2023-03-21 |
Family
ID=85526765
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202211381038.9A Pending CN115824294A (zh) | 2022-11-06 | 2022-11-06 | 一种电动工具的紧固控制方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN115824294A (zh) |
-
2022
- 2022-11-06 CN CN202211381038.9A patent/CN115824294A/zh active Pending
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN111823062B (zh) | 一种基于plc的自动打磨恒压控制方法及系统 | |
| US6291959B1 (en) | Method and apparatus for controlling numerically controlled machine tool | |
| US9527176B2 (en) | Control device for machine tool including rotary indexing device | |
| CN102794732B (zh) | 螺丝刀和用于控制螺丝刀的方法 | |
| JP4261470B2 (ja) | 制御装置 | |
| JPH07164344A (ja) | 動力工具のトルク行過ぎ量補償装置及び方法 | |
| US20120296475A1 (en) | Controller for a machine tool for executing tapping | |
| CN110549332B (zh) | 一种步进控制方法、装置、打磨机器人和可读存储介质 | |
| CN109414806B (zh) | 具有受控反作用力的电脉冲工具 | |
| CN110235068B (zh) | 机床主轴的定位控制方法及系统 | |
| CN113910106B (zh) | 一种磨削力控制方法及基于其的磨床 | |
| JP2017209754A (ja) | 研削ロボットシステム | |
| WO2005063448B1 (en) | Method for governing the operation of a pneumatic impulse wrench and a power screw joint tightening tool system | |
| CN115824294A (zh) | 一种电动工具的紧固控制方法 | |
| US10520913B2 (en) | Numerical controller | |
| WO2018119844A1 (zh) | 一种数控机床及主轴电机的转速调整方法 | |
| US6310457B1 (en) | Servomotor controller | |
| EP0249641A1 (en) | Metering method in an injection molding machine | |
| CN102638218B (zh) | 根据电源特性限制电动机的输出的电动机驱动控制装置 | |
| EP0419435B1 (en) | Device for tightening threaded joints | |
| Nolzen et al. | Fast adaptive cutting force control for milling operation | |
| JPH08281567A (ja) | 正弦波駆動ナットランナ | |
| CN113219818A (zh) | 数控机床的控制方法及装置 | |
| KR20180036480A (ko) | 절삭유량 자동 조절 장치 및 방법 | |
| JPH1148182A (ja) | ロボットの制御装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |