CN202317866U

CN202317866U - 一种单片微机夹具压力监控仪

Info

Publication number: CN202317866U
Application number: CN2011204611839U
Authority: CN
Inventors: 文泽军; 杨书仪; 岳文辉; 王进; 王兆波
Original assignee: Hunan University of Science and Technology
Current assignee: Henan University of Science and Technology; Hunan University of Science and Technology
Priority date: 2011-11-21
Filing date: 2011-11-21
Publication date: 2012-07-11
Anticipated expiration: 2021-11-21

Abstract

本实用新型公开了一种单片微机夹具压力监控仪。它包括夹具装置、压力传感器、信号调理模块、A/D转换模块、微控制处理器MCU、LCD显示模块、继电器控制电路、外部接口、电源模块、PWM产生模块和电磁阀控制装置，压力传感器将检测到的夹具装置的模拟信号，通过信号调理模块进行信号的调理后，再通过A/D转换模块转换为微控制处理器MCU能够处理的数字信号，微控制处理器MCU通过PWM产生控制信号，进而控制与电磁阀控制装置连接的夹具装置，微控制处理器MCU分别与LCD显示模块和继电器控制电路连接，继电器控制电路与外部接口连接。本实用新型结构简单，能够根据不同切削力调整夹具夹紧力，提高加工精度和效率。

Description

一种单片微机夹具压力监控仪

技术领域

本实用新型涉及自动检测仪器仪表技术领域，特别涉及一种应用于机床的单片微机夹具压力监控仪。

背景技术

随着电子技术和计算机技术的迅猛发展，数控技术的出现，数控机床给机械加工制造业带来了革命性的变化。目前，除了在生产流水线、自动线配置相应的高效、自动化夹具外，在数控机床上，尤其在加工中心上出现了各种自动装夹工件的夹具以及自动更换夹具的装置，充分发挥了数控机床的效率。近几年来，机械加工业大量采用数控机床取代传统的普通机床进行机械加工，普通机械逐渐被数控机械所代替。数控机床综合了微电子、计算机、信息处理、自动检测、自动控制、电机与拖动，电子和电力、精密测量、气液压及现代机械制造技术等多种先进技术。而在机床中应用的夹具更是种类繁多，在实际应用中通用夹具具有部分元件可以更换，部分装置可以调整，以适应不同零件加工的特点，适用范围更广。改变专用夹具的不可拆结构为可拆结构，发展可调夹具结构，将是当前夹具发展的主要方向。然而在夹具的使用过程中，常规夹具在夹紧后夹紧力是固定的，数控夹具需要可以根据不同的切削力调整夹具压力的大小以实现高精度加工，夹具在工作的过程中往往也会由于各种操作的不当或者其他情况而导致夹具受力很大，刀具受损或者损坏，难于预测突发事故的发生。在现有的技术中，少有介绍如何在操作中对夹具压力的监控以及刀具的保护性工作和相关的考虑。而对刀具起主要夹紧控制作用的就是夹具，因此提出研制设计一种智能型的、能输入多路压力参数、准确测量夹具装置运行过程中的压力，实行自动监控的单片微机夹具压力的监控仪具有一定实用价值，可以减少在实际工作中的经济损失，同时也可以提供加工精度和生产效率。

发明内容

为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种结构简单、运行过程能中对机床夹具压力进行全自动检测，能够根据不同切削力调整夹具夹紧力，提高加工精度和加工效率的单片微机夹具压力监控仪。

本实用新型解决上述的技术问题的技术方案是：它包括夹具装置、压力传感器、信号调理模块、A/D转换模块、微控制处理器MCU、LCD显示模块、继电器控制电路、外部接口、电源模块、PWM产生模块和电磁阀控制装置，压力传感器将检测到的夹具装置的模拟信号，通过信号调理模块进行信号的调理后，再通过A/D转换模块转换为微控制处理器MCU能够处理的数字信号，微控制处理器MCU通过PWM产生控制信号，进而控制与电磁阀控制装置连接的夹具装置，微控制处理器MCU分别与LCD显示模块和继电器控制电路连接，继电器控制电路与外部接口连接。

进一步，还包括计算机，所述的计算机与微控制处理器MCU的CAN或USB连接。

进一步，所述的微控制处理器MCU的主控芯片为C8051系列单片机。

由于采用上述技术方案，本实用新型的有益效果是：（1）本监控仪由单片微机控制，运行过程中能对机床夹具压力进行全自动检测，能够根据不同切削力调整夹具夹紧力，提高加工精度和加工效率。与计算机连接配有打印/通信接口，可以定时的保存或打印出夹具的压力状态值。(2)目前大多数数控机床中控制器多采用PLC或专用MCU，本装置采用通用微处理器C8051系列单片机，降低了系统成本（3）通过C8051的SPI口直接与语言芯片连接，在对压力的实际监控过程中，一旦出现压力过大或者操作适当等情况发生导致压力急剧增大时会有语言提示，同时相应警示灯也点亮，液晶显屏显示当前夹具装置的实时压力情况以及相关提示，有效了保证了故障的排除效率。（4）可以通过计算机和微控制处理器MCU之间的通信机制，保证在微控制处理器MCU死机等状况时可以及时发现处理，确保被控设备安全，同时通可以把当前检测的压力值状况通过计算机打印接口打印出来。

附图说明

图1为本实用新型的系统原理图。

图2为本监控仪液晶显示的接口连接图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明：

如图1所示，本实用新型包括夹具装置、压力传感器、信号调理模块、A/D转换模块、微控制处理器MCU、LCD显示模块、继电器控制电路、外部接口、电源模块、PWM产生模块和电磁阀控制装置，所述的压力传感器将检测到的夹具装置的模拟信号，通过信号调理模块进行信号的调理后，再通过A/D转换模块转换为微控制处理器MCU能够处理的数字信号，所述的微控制处理器MCU通过PWM产生控制信号，进而控制与电磁阀控制装置连接的夹具装置，所述的微控制处理器MCU分别与LCD显示模块和继电器控制电路连接，所述的继电器控制电路与外部接口连接。还包括计算机，所述的计算机与微控制处理器MCU的CAN或USB连接。

本实用新型的具体实施方式如下：(1)系统上电运行后，微控制处理器MCU初次扫描调用PWM子程序，初始化相关参数，可以通过功能键调节选择不同比例占空比的PWM子程序。系统进入实时工作模式，微控制处理器MCU 会从I/O口检测从压力传感器输入的压力信号，并把采集到的压力值与程序中预定值比较，若超过预定值则通过语言报警，同时显示器显示文字提示有关的原因。同时报警灯闪烁。提醒操作人员对夹具装置进行检查。若压力值正常，系统即进入可工作状态，机床在工作的过程中，开始对需加工产品加工的工作，整个加工过程中，夹具压力值状态实时监控，微控制处理器MCU会根据监控到的不同压力值和加工的精度对夹具压力做相应的调整，若在加工过程中由于不当操作或者加工过程中由于某种原因使得夹具所夹刀具等受阻，夹具压力急剧增大，系统会立即启动相关子程序，断开相关继电器，从而断开电机开关，给予语音警报提示，报警灯闪烁，液晶显示屏实时显示压力值状态，并显示相关提示语言。这样就实现了保护刀具不被受损坏，挽回经济损失，保证系统安全。这时要想继续运行微控制处理器MCU，必须按复位键复位后重新运行。

本系统需要响应三种不同情况的控制：1）压力过大；2）压力过小；3）压力超过预设值。对于不同的情况系统会调用不同的子程序给予相应的处理，压力过大时系统会自动调节PWM控制使夹具压力减小，反之亦然。若压力超过预设值系统直接启动断电子程序，控制有关继电器工作，点亮相关警示灯，液晶显示相关参数。如图2中p0.1,p0.2,p0.0,p0.7用于控制语音芯片的工作，以语音报警提示有关情况。可用C8051的I/O口引脚产生PWM波形,这里产生的PWM还需要根据具体情况采取一定的放大才能有效的对电磁阀的控制，p0.3,p0.4,p0.5等引脚控制有关继电器。液晶显示采用并行传输方式，实时显示各种情况的压力参数和有关提示语言。

单片微机监控仪也可通过上位机命令来对其进行监控，相关参数可以显示在上位机上，实现集中控制，特别可以对在操作过程中发生的一些故障因素保存记录在计算机中，实时打印出来，以便日后可以避免类似的情况发生。

Claims

1.一种单片微机夹具压力监控仪，其特征在于：它包括夹具装置、压力传感器、信号调理模块、A/D转换模块、微控制处理器MCU、LCD显示模块、继电器控制电路、外部接口、电源模块、PWM产生模块和电磁阀控制装置，压力传感器将检测到的夹具装置的模拟信号，通过信号调理模块进行信号的调理后，再通过A/D转换模块转换为微控制处理器MCU能够处理的数字信号，微控制处理器MCU通过PWM产生控制信号，进而控制与电磁阀控制装置连接的夹具装置，微控制处理器MCU分别与LCD显示模块和继电器控制电路连接，继电器控制电路与外部接口连接。

2.根据权利要求1所述的单片微机夹具压力监控仪，其特征在于：还包括计算机，所述的计算机与微控制处理器MCU的CAN或USB连接。

3.根据权利要求1所述的单片微机夹具压力监控仪，其特征在于：所述的微控制处理器MCU的主控芯片为C8051系列单片机。