CN207867281U - 一种伺服拧紧机精密控制系统 - Google Patents

Abstract

一种伺服拧紧机精密控制系统，其特征在于：包括控制器、驱动器以及拧紧装置，所述驱动器与所述控制器集成在同一电路板上；所述拧紧装置用于自动拧紧装配件，所述驱动器用于控制拧紧装置工作；所述控制器包括：CPU、温度检测模块、位置检测模块、扭矩检测模块、A/D转化模块、控制及显示模块以及通讯模块，其优点是集成度高，设备需要维护部分少，节省安装空间与节省大量配线时间。

Description

一种伺服拧紧机精密控制系统

技术领域

本实用新型涉及拧紧机技术领域，具体涉及一种伺服拧紧机精密控制系统。

背景技术

拧紧机是一种电动扳手工具，目前市场上的电动拧紧机有很多种类，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，价格也十分昂贵。其中最显著的问题在于市场上常用系统不够紧凑，大多作为成套设备不适合作为独立产品，体积过大外部线路过多，安装连接会占用用户很多时间资源，并且控制单元与驱动单元分离设置导致信号传输慢，反馈不及时。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种伺服拧紧机精密控制系统，其优点是集成度高，设备需要维护部分少，节省安装空间与节省大量配线时间。

本实用新型的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种伺服拧紧机精密控制系统，包括控制器、驱动器以及拧紧装置，所述驱动器与所述控制器集成在同一电路板上；所述拧紧装置用于自动拧紧装配件，所述驱动器用于控制拧紧装置工作；

所述控制器包括：

CPU，用于发出控制拧紧装置转速的控制信号；

温度检测模块，与CPU连接，用于检测拧紧装置表面温度并将温度信号发送到CPU；

位置检测模块，与CPU连接，用于检测拧紧装置的转动角位移并将角位移信号发送到CPU；

扭矩检测模块，用于检测拧紧装置的扭矩并将扭矩信号发送到CPU；

A/D转化模块，与所述扭矩检测模块连接，用于信号转化并将扭矩信号传输到CPU；

控制及显示模块，包括用于控制设备工作的输入映象区以及用于显示状态信号的输出映象区；

通讯模块，与外界监测终端进行数据传输交换。

通过上述技术方案，温度检测模块可以实时检测拧紧装置表面温度，并将温度信息传输至CPU进行处理，避免温度过高造成设备损坏；位置检测模块可以检测拧紧装置转动的角位移并将位移信号发送至CPU进行处理，可及时获知拧紧装置的实际下降的距离，避免拧紧装置长时间空转造成分析错误；扭矩检测模块可以实时检测拧紧装置所承受的扭矩大小，将扭矩信号发送至单片机，并通过扭矩大小精确控制拧紧装置的转速，避免扭矩过大造成设备以及装配件的损坏，通讯模块可通过串口总线或局域网与外界计算机连接，将工作信息传输至外界监测设备，便于集中管理与监控。驱动器与控制器焊接在同以电路板一方面可以减小该装置的体积，另一方面可以加快驱动器与控制模块之间的信号传输，现有技术中的驱动器以及控制器通常分离设置，既占用空间，不方便操作，同时造成驱动器与控制器之间回路过长，信号反馈及控制速度慢，该设计可以大大加快驱动器与控制器之间的信号传递速度，反应更加及时，施工更加精确，控制效果更好。

本实用新型进一步设置为：所述温度检测模块为热敏电阻，所述热敏电阻设置在拧紧装置上。

通过上述技术方案，热敏电阻的电阻可以随温度的变化而变化，热敏电阻固定在拧紧装置上可以实时检测拧紧装置的温度，并将温度信号发送至CPU进行分析处理。

本实用新型进一步设置为：所述位置检测模块为旋转编码器，所述旋转编码器设置在拧紧装置上。

通过上述技术方案，旋转编码器是集光机电技术于一体的速度位移传感器，可以测量拧紧装置的转动的角速度以及角位移，并将角速度以及位移信号发送至CPU，CPU通过对角速度、位移、以及温度等信息进行综合分析计算后精确控制拧紧装置的转速。

本实用新型进一步设置为：所述扭矩检测模块为静态扭矩传感器。

通过上述技术方案，静态扭矩传感器是根据电阻应变原理把扭转力矩产生的应变转换成与其成线性关系的电信号的仪器，该产品制造工艺成熟，品种齐全，量程范围广，精度高，性能稳定可靠，可以实时检测拧紧装置所承受的转矩大小，并持续输出扭矩信号，增加设备的安全性，避免转矩突然增大时损坏元器件。

本实用新型进一步设置为：所述通讯模块内设置有独立的处理器，用于独立处理控制器与外接终端的信号传输交换工作。

通过上述技术方案，通讯模块内置独立处理器专门负责信号传输工作，可以降低CPU的工作负荷，这样CPU更加专注于程序控制算法。

本实用新型进一步设置为：所述输出映象区外接显示报警模块，所述显示报警模块包括LED灯以及蜂鸣器。

通过上述技术方案，输出映象区外接LED指示灯，用于显示工作情况，当工作顺利完成时可显示为绿灯，工作未正常完成时可显示为红灯，并控制蜂鸣器工作，起到报警作用，及时提醒工作人员，可以直观的看出工作状态，方便使用。

本实用新型进一步设置为：所述输入映像区外接输入模块，所述输入模块为按键开关。

通过上述技术方案，按键开关用于对控制器输入起、停、正转、反转等控制信号。

综上所述，本实用新型具有以下有益效果：

一，控制器与驱动器焊接在同一电路板上，集成度高，设备需要维护部分极少，节省安装空间与节省大量配线时间，同时缩短驱动器与控制器之间的信息传递回路，使信号的反馈与传输更加迅速，从而对拧紧装置的控制更加精确，控制效果更好；

二，拧紧装置上设置有热敏电阻、扭矩传感器以及旋转编码器，可以实时检测拧紧装置上的各项参数信息，及时将信号传输到CPU，某一参数超出预设值时及时停止，避免拧紧装置损坏；

三，通讯模块内置独立处理器专门负责信号传输工作，可以降低CPU的工作负荷，CPU更加专注于程序控制算法。

附图说明

图1是该控制系统框图；

图2是该系统集成电路板接口示意图。

图中，1、驱动器；2、控制器。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型作进一步详细说明。

如图1和图2所示，一种伺服拧紧机精密控制系统，包括控制器2、驱动器1以及拧紧装置。拧紧装置内设置有伺服电机，驱动器1为伺服驱动器1或驱动芯片，用于控制伺服电机工作，控制器2输出控制信号，驱动器1响应于控制信号控制伺服电机以精确的转速转动。

如图1所示，控制器2包括：

CPU，用于发出控制拧紧装置转速的控制信号，CPU可采用STM8控制器作为核心控制单元，负责各种信号的输入检测、输出控制和数据的处理任务。

温度检测模块，温度检测模块为热敏电阻，其型号为NTC 5D-5，热敏电阻设置在拧紧装置上并与CPU连接，用于检测拧紧装置表面温度并将温度信号发送到CPU；

位置检测模块，位置检测模块为旋转编码器，设置在拧紧底部边缘并与CPU连接，旋转编码器是集光机电技术于一体的速度位移传感器，可以测量拧紧装置的转动的角速度以及角位移，并将角速度以及位移信号发送至CPU。

扭矩检测模块，扭矩检测模块为静态扭矩传感器，用于检测拧紧装置的扭矩并将扭矩信号发送到CPU，静态扭矩传感器是根据电阻应变原理把扭转力矩产生的应变转换成与其成线性关系的电信号的仪器，该产品制造工艺成熟，品种齐全，量程范围广，精度高，性能稳定可靠，可以实时检测拧紧装置所承受的转矩大小，并持续输出扭矩信号，增加设备的安全性，避免转矩突然增大时损坏元器件。

A/D转化模块，与上述扭矩检测模块连接，用于将静态扭矩传感器输出的模拟信号转化为数字信号并将数字信号传输到CPU；A/D转化模块采用16位高精度转换芯片，转换结果直接反映到CPU，减少测量误差。

控制及显示模块，包括用于控制设备工作的输入映象区以及用于显示状态信号的输出映象区；输入映像区外接输入模块，输入模块为按键开关，用于对控制器2输入起、停、正转、反转等控制信号，输出映像区外接显示报警模块，显示报警模块包括LED指示灯以及蜂鸣器，用于显示工作情况，当工作顺利完成时可显示为绿灯，工作未正常完成时可显示为红灯，并控制蜂鸣器工作，起到报警作用，及时提醒工作人员，可以直观的看出工作状态，方便使用。

通讯模块，与外界监测设备进行数据传输交换；通讯模块内置独立处理器专门负责信号传输工作，可以降低CPU的工作负荷，这样CPU更加专注于程序控制算法。通讯模块通过局域网、无线网或通讯线与外界终端连接，便于工作人员在终端查看设备工作信息，集中管理。

如图2所示，驱动器1与所述控制器2焊接在同一电路板上。控制器2上设置有显示报警模块接口、位置检测模块接口、温度检测模块接口、扭矩检测模块接口；驱动器1上设置有伺服电机接口、电源接口以及控制电源接口。驱动器1与控制器2集成在同以电路板一方面可以减小该装置的体积，另一方面可以加快驱动器1与控制模块之间的信号传输，现有技术中的驱动器1以及控制器2通常分离设置，既占用空间，不方便操作，同时造成驱动器1与控制器2之间回路过长，信号反馈及控制速度慢，该设计可以大大加快驱动器1与控制器2之间的信号传递速度，反应更加及时，施工更加精确，控制效果更好。

本具体实施例仅仅是对本实用新型的解释，其并不是对本实用新型的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本实用新型的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (7)

1.一种伺服拧紧机精密控制系统，其特征在于：包括控制器(2)、驱动器(1)以及拧紧装置，所述驱动器(1)与所述控制器(2)集成在同一电路板上；所述拧紧装置用于自动拧紧装配件，所述驱动器(1)用于控制拧紧装置工作；

所述控制器(2)包括：

CPU，用于发出控制拧紧装置转速的控制信号；

温度检测模块，与CPU连接，用于检测拧紧装置表面温度并将温度信号发送到CPU；

位置检测模块，与CPU连接，用于检测拧紧装置的转动角位移并将角位移信号发送到CPU；

扭矩检测模块，用于检测拧紧装置的扭矩并将扭矩信号发送到CPU；

A/D转化模块，与所述扭矩检测模块连接，用于信号转化并将扭矩信号传输到CPU；

控制及显示模块，包括用于控制设备工作的输入映像区以及用于显示状态信号的输出映像区；

通讯模块，与外界监测终端进行数据传输交换。

2.根据权利要求1所述的一种伺服拧紧机精密控制系统，其特征是：所述温度检测模块为热敏电阻，所述热敏电阻设置在拧紧装置上。

3.根据权利要求1所述的一种伺服拧紧机精密控制系统，其特征是：所述位置检测模块为旋转编码器，所述旋转编码器设置在拧紧装置上。

4.根据权利要求1所述的一种伺服拧紧机精密控制系统，其特征是：所述扭矩检测模块为静态扭矩传感器。

5.根据权利要求1所述的一种伺服拧紧机精密控制系统，其特征是：所述通讯模块内设置有独立的处理器，用于独立处理控制器(2)与外接终端的信号传输交换工作。

6.根据权利要求1所述的一种伺服拧紧机精密控制系统，其特征是：所述输出映像区外接显示报警模块。

7.根据权利要求3所述的一种伺服拧紧机精密控制系统，其特征是：所述输入映像区外接输入模块，所述输入模块为按键开关。