專利名稱：監(jiān)控壓裝力和位移的伺服壓裝機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及到一種機(jī)械裝配裝置，具體的說是一種監(jiān)控壓裝力和位移的 伺服壓裝機(jī)。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的壓裝機(jī)采用電機(jī)、液壓元件和氣動元件作為驅(qū)動單元，采用可編 程邏輯器件或其他低壓電器構(gòu)成控制電路，操作功能簡單，并不具備檢測能 力。以電機(jī)作為驅(qū)動的壓裝機(jī)難以實現(xiàn)壓力控制，壓入位移通常采用機(jī)械定 位實現(xiàn)，而機(jī)械定位通常對工件的加工尺寸要求較高，并且調(diào)節(jié)不夠方便， 費(fèi)時費(fèi)力；液壓和氣動壓裝機(jī)的壓裝力也只能通過調(diào)節(jié)液壓油或壓縮空氣的 壓力進(jìn)行間接控制，壓入位移的控制基本上也是通過機(jī)械定位實現(xiàn)。液壓壓 裝機(jī)由于液壓管路在長期使用以后會存在管路的泄漏問題，易對工作現(xiàn)場和 工件造成污染。傳統(tǒng)的壓裝機(jī)存在以下缺點1、不具備壓裝力和壓入位移 的檢測功能，壓裝結(jié)果需要另外的檢測設(shè)備進(jìn)行檢測。2、不能檢測壓裝力 隨壓入位移改變的變化情況，不能對壓入過程進(jìn)行監(jiān)控。3、釆用機(jī)械定位， 難以精確控制壓入位移，調(diào)節(jié)困難。4、采用控制介質(zhì)壓力實現(xiàn)對壓裝力的 粗放控制，難以實現(xiàn)精確控制。5、壓入(返回)速度調(diào)節(jié)困難。
隨著我國現(xiàn)代化工業(yè)的發(fā)展，特別是汽車和電子等行業(yè)的發(fā)展，對于裝 配的精密程度要求越來越高，不僅要求保證壓入位移，同時也要保證壓裝力 以及監(jiān)控壓裝過程，在壓裝的同時完成對壓裝過程和結(jié)果的檢測；而且，對 于設(shè)備的柔性要求提高，希望通過設(shè)備的設(shè)置參數(shù)的修改，實現(xiàn)多種型號同 類型產(chǎn)品在同一臺設(shè)備上的裝配加工。嵌入式工控系統(tǒng)的出現(xiàn)，為滿足這些 新的要求提供了有效途徑。嵌入式工控系統(tǒng)專門針對工業(yè)現(xiàn)場應(yīng)用設(shè)計，其 標(biāo)準(zhǔn)化的機(jī)械結(jié)構(gòu)和電路設(shè)計使其具有良好的抗震性，可靠性、穩(wěn)定性和使 用壽命；而其較強(qiáng)的數(shù)學(xué)運(yùn)算、邏輯處理能力為實現(xiàn)復(fù)雜的檢測控制功能提 供了可能，使應(yīng)用其作為控制核心的設(shè)備具有智能判定能力。伺服電機(jī)具有速度調(diào)節(jié)方便，定位精度高，控制響應(yīng)迅速等優(yōu)點，已廣 泛應(yīng)用于各種精密加工和檢測設(shè)備中，本發(fā)明應(yīng)用其作為驅(qū)動能有效保證高 定位精度，穩(wěn)定的壓裝速度，結(jié)合壓力傳感器能形成對壓裝力的閉環(huán)控制。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題和提出的技術(shù)任務(wù)是克服現(xiàn)有技術(shù)存在的壓 裝結(jié)果需要另外的檢測設(shè)備進(jìn)行檢測等缺陷，提供一種監(jiān)控壓裝力和位移的 伺服壓裝機(jī)。為此，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案-
監(jiān)控壓裝力和位移的伺服壓裝機(jī)，包括機(jī)架、設(shè)于機(jī)架上的驅(qū)動裝置和 由驅(qū)動裝置驅(qū)動而在機(jī)架上動作的壓裝頭，其特征是所述的動力裝置包括受 嵌入式工控系統(tǒng)控制的伺服電機(jī)和與伺服電機(jī)傳動配合的驅(qū)動件，所述的驅(qū)
動件與所述的壓裝頭通過螺紋配合；在所述的壓裝頭上安裝有向所述嵌入式 工控系統(tǒng)發(fā)送信號的壓力傳感器并連接有位移傳感器，所述的嵌入式工控系 統(tǒng)上連接有顯示器和控制鍵盤。
作為對上述技術(shù)方案的進(jìn)一步完善和補(bǔ)充，本發(fā)明還包括以下附加技術(shù)
特征
壓入過程中壓力和位移信號被采集到嵌入式工控系統(tǒng)中，經(jīng)過處理后在 顯示屏上繪制出壓裝力一位移曲線。
壓入動作有位移停止和荷重停止兩種停止方式位移停止指壓入位移達(dá) 到設(shè)定值后，壓入動作停止；荷重停止指壓入荷重達(dá)到設(shè)定值后，壓入動作停止。
壓裝合格有矩形判定或斜率判定兩種判定方式矩形判定指壓裝力一位 移曲線完全通過設(shè)定矩形判定框且最后一點位于矩形判定框內(nèi)，判定合格；
斜率判定指壓入力一位移曲線在設(shè)定的兩條已知斜率的警戒線之間，判定合 格。
所述的驅(qū)動件與所述的壓裝頭通過螺紋配合的方式，可以是在所述的驅(qū)
動件上設(shè)置有外螺紋，所述的壓裝頭上設(shè)置有內(nèi)螺紋；也可以是在所述的驅(qū)
動件上設(shè)置有內(nèi)螺紋，所述的壓裝頭上設(shè)置有外螺紋。
為了簡化結(jié)構(gòu)，所述的驅(qū)動件呈桿狀，并軸向定位在所述的機(jī)架上。 而為了使所述的壓裝頭結(jié)構(gòu)更為合理，將其制成組裝結(jié)構(gòu)，即所述的壓
裝頭包括壓頭和位移件，壓頭裝配在位移件上，位移件與所述的驅(qū)動件通過螺紋配合。此時，所述的壓力傳感器位于壓頭的內(nèi)端，利于感應(yīng)壓力且具有 比較好的防護(hù)能力，避免受到損壞。
為了使位移件能夠按照合理的設(shè)計動作，在所述的機(jī)架上設(shè)有導(dǎo)向結(jié) 構(gòu)，所述的位移件導(dǎo)向在所述的導(dǎo)向結(jié)構(gòu)上。此時可以通過兩種方式實現(xiàn) 一是所述的導(dǎo)向結(jié)構(gòu)為外套筒構(gòu)件，所述的位移件為內(nèi)套筒構(gòu)件且位于所述 的外套筒構(gòu)件內(nèi)，在內(nèi)套筒構(gòu)件和外套筒構(gòu)件上設(shè)置有相互配合的防轉(zhuǎn)結(jié) 構(gòu)。二是所述的導(dǎo)向結(jié)構(gòu)為外套筒構(gòu)件，所述的位移件為內(nèi)套筒構(gòu)件且位于 所述的外套筒構(gòu)件內(nèi)，在內(nèi)套筒構(gòu)件上設(shè)置有防轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明將壓裝力信號和位移信號輸入到所述嵌入式工控系統(tǒng)中，所述嵌 入式工控系統(tǒng)中安裝控制系統(tǒng)軟件對輸入壓裝力和位移信號進(jìn)行平滑濾波， 并按照設(shè)計的控制策略和合格判定方法進(jìn)行檢測控制，并將壓裝力-位移曲 線實時顯示于所述顯示操作面板上；而且通過控制系統(tǒng)軟件可以實現(xiàn)兩種壓 裝停止方式 一種是達(dá)到設(shè)定的壓裝力后停止，另外一種是達(dá)到設(shè)定的壓入 位移后停止；壓裝停止后，自動判定壓裝是否合格；壓裝合格判定也有兩種 方式， 一種是在壓裝力-位移直角坐標(biāo)系中設(shè)定一個或多個矩形判定框，當(dāng) 被實際壓裝過程中獲得的壓裝力-位移曲線全部通過時，則判定壓裝合格， 另外一種合格判定方式是在壓裝力-位移直角坐標(biāo)系中設(shè)定兩條斜率相同， 截距不同的警戒線，當(dāng)實際壓裝過程中獲得的壓裝力-位移曲線在兩條警戒 線之間，則判定壓裝合格，這兩種合格判定方式與傳統(tǒng)的先壓裝后檢測的壓 裝合格判定方式相比較，更加科學(xué)，可以避免壓裝過程中由于工件的尺寸和 形位誤差造成的先緊后松或先松后緊等情況，提高壓裝質(zhì)量。
本發(fā)明采用伺服電機(jī)作為源動力，配備壓力傳感器和位移傳感器，以嵌 入式工控系統(tǒng)為控制系統(tǒng)核心，具有壓入(返回)速度穩(wěn)定可調(diào)、壓裝力和 壓入位移控制精確方便、壓裝力-位移曲線實時顯示、壓裝同時進(jìn)行合格判 定、合格判定方式科學(xué)多樣等優(yōu)點。


圖l:本發(fā)明的機(jī)械結(jié)構(gòu)示意圖。 圖2:本發(fā)明的測控信號流程框圖。
圖3:本發(fā)明的兩種合格判定方式，(a)圖為矩形判定，(b)圖為斜率 判定。圖中
l.機(jī)架，2.伺服電機(jī)，3.同步帶，4.驅(qū)動件，5.位移傳感器，6.滑桿， 7.位移件，8.導(dǎo)向結(jié)構(gòu)，9.螺母，IO.壓力傳感器，ll.壓頭，12.矩形判定 框，13.壓裝力一位移曲線，14.斜率判定的警戒線，15.滑套構(gòu)件，A.壓裝 頭，F(xiàn).壓裝力，S.位移。
具體實施例方式
如圖1所示的監(jiān)控壓裝力和位移的伺服壓裝機(jī)，基本結(jié)構(gòu)包括機(jī)架1、 設(shè)于機(jī)架1上的驅(qū)動裝置和由驅(qū)動裝置驅(qū)動而在機(jī)架1上動作的壓裝頭A:
動力裝置包括受嵌入式工控系統(tǒng)控制的伺服電機(jī)2和與伺服電機(jī)2傳動配合 的驅(qū)動件4，驅(qū)動件4與壓裝頭A通過螺紋配合；在壓裝頭A上安裝有向嵌 入式工控系統(tǒng)發(fā)送信號的壓力傳感器10并連接有位移傳感器5，嵌入式工控 系統(tǒng)上連接有顯示器和控制鍵盤。
更為具體的
壓裝頭A包括壓頭11和位移件7，壓頭11裝配在位移件7上，為了令 位移件7與驅(qū)動件4通過螺紋配合，壓裝頭A還包括一個連接在位移件7上 的螺母9;
驅(qū)動件4上設(shè)置有外螺紋，因此驅(qū)動件4制成螺桿狀并由軸承軸向定位 在機(jī)架1上，借此結(jié)構(gòu)，當(dāng)螺桿狀的驅(qū)動件4在機(jī)架1上轉(zhuǎn)動時，即可通過 螺紋驅(qū)動壓裝頭A沿驅(qū)動件的軸向移動；伺服電機(jī)2通過同步帶3帶動驅(qū)動 件轉(zhuǎn)動；
壓力傳感器10位于壓頭11的內(nèi)端，其一端固定在位移件7上，另外一 端與壓頭11固定，位移傳感器5固定端固定在機(jī)架1上，活動端與位移件7 連接；基于這樣的結(jié)構(gòu)，當(dāng)位移件A移動時，位移傳感器5產(chǎn)生位移信號并 傳輸給嵌入式工控系統(tǒng)，而當(dāng)壓頭11將壓力施加在工件上時，壓力傳感器 10產(chǎn)生壓裝力信號并傳輸給嵌入式工控系統(tǒng)；
機(jī)架1上設(shè)有導(dǎo)向結(jié)構(gòu)8，位移件7導(dǎo)向在導(dǎo)向結(jié)構(gòu)8上導(dǎo)向結(jié)構(gòu)8 為外套筒構(gòu)件，此時將位移件7制成內(nèi)套筒構(gòu)件且位于外套筒構(gòu)件內(nèi)，在內(nèi) 套筒構(gòu)件上設(shè)置有防轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)，該防轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)包括與位移件固定在一起的滑套構(gòu) 件15和與滑套構(gòu)件滑動配合的滑桿6，因此，當(dāng)位移件7沿驅(qū)動件的軸向移 動時，并不轉(zhuǎn)動，以便將壓力平穩(wěn)的施加在工件上，同時，基于此結(jié)構(gòu)，前述的位移傳感器的活動端固定在位移件上。
前述結(jié)構(gòu)僅僅是本發(fā)明的一個具體實施方式
，用于說明本發(fā)明的技術(shù)方 案但并不將本發(fā)明的技術(shù)方案限于這種具體的結(jié)構(gòu)形式，前述結(jié)構(gòu)的多處部 分是可以等同替換的，如為了實現(xiàn)驅(qū)動件與壓裝頭通過螺紋配合，還可以在 驅(qū)動件上設(shè)置有內(nèi)螺紋，在壓裝頭上設(shè)置有外螺紋，同樣可以達(dá)到相同的技 術(shù)效果；而所述的防轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)，還可以直接設(shè)置在內(nèi)套筒構(gòu)件和外套筒構(gòu)件上， 如在內(nèi)套筒構(gòu)件和外套筒構(gòu)件上分別設(shè)置導(dǎo)向槽和導(dǎo)向筋；即使如此，也并 非是對本發(fā)明保護(hù)范圍的限制，而最終確定本發(fā)明的保護(hù)范圍的，依然以權(quán) 利要求的內(nèi)容為準(zhǔn)。
本發(fā)明的測控信號流程如圖2所示，位移信號和壓裝力信號分別由位移 傳感器和壓力傳感器檢測得到，輸入到嵌入式工控系統(tǒng)的A/D通道，經(jīng)過嵌 入式工控系統(tǒng)處理后，將壓裝力和壓入位移以數(shù)字和曲線形式顯示在顯示屏 上；伺服電機(jī)的驅(qū)動信號(行進(jìn)位移和速度)由嵌入式工控系統(tǒng)提供，伺服 電機(jī)的實際行進(jìn)位移和速度參數(shù)返回到嵌入式工控系統(tǒng)中經(jīng)處理后顯示在 顯示屏上；操作命令以及參數(shù)通過操作鍵盤輸入。
本發(fā)明采用的合格判定方式如圖3所示，提供兩種合格判定方式，分別 是矩形判定和斜率判定矩形判定方式下，壓裝力一位移曲線13通過所有 的矩形判定框12，判定壓裝合格；斜率判定方式下，壓裝力一位移曲線13 在斜率判定警戒線15內(nèi)，判定壓裝合格。
進(jìn)行壓裝前，首先通過鍵盤設(shè)置好判定方式，進(jìn)行矩形判定則設(shè)置好矩 形判定框的位置，進(jìn)行斜率判定則需要設(shè)置好警戒線的位置，另外還需要設(shè) 置好壓裝的速度等參數(shù)。然后通過操作鍵盤啟動壓裝過程，伺服電機(jī)按照設(shè) 定速度轉(zhuǎn)動，通過同步帶帶動驅(qū)動件轉(zhuǎn)動，使壓裝頭向下直線運(yùn)動，同時嵌 入式工控系統(tǒng)讀取位移信號和壓裝力信號，并進(jìn)行處理和判斷，當(dāng)達(dá)到設(shè)定 的壓裝力或者壓入位移后，壓頭迅速返回，同時系統(tǒng)自動判定壓裝是否合格， 合格則開始下一個壓裝過程，不合格，則報警。
權(quán)利要求
1、監(jiān)控壓裝力和位移的伺服壓裝機(jī)，包括機(jī)架(1)、設(shè)于機(jī)架(1)上的驅(qū)動裝置和由驅(qū)動裝置驅(qū)動而在機(jī)架上動作的壓裝頭(A)，其特征是所述的動力裝置包括受嵌入式工控系統(tǒng)控制的伺服電機(jī)(2)和與伺服電機(jī)(2)傳動配合的驅(qū)動件(4)，所述的驅(qū)動件(4)與所述的壓裝頭(A)通過螺紋配合；在所述的壓裝頭(A)上安裝有向所述嵌入式工控系統(tǒng)發(fā)送信號的壓力傳感器(10)并連接有位移傳感器(5)，所述的嵌入式工控系統(tǒng)上連接有顯示器和控制鍵盤。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的監(jiān)控壓裝力和位移的伺服壓裝機(jī)，其特征是 所述的壓力傳感器(10)和位移傳感器(5)在所述的壓裝頭(A)壓入過程 中分別產(chǎn)生壓力信號和位移信號，該壓力信號和位移信號嵌入式工控系統(tǒng)處 理后在顯示器上繪制出壓裝力一位移曲線。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的監(jiān)控壓裝力和位移的伺服壓裝機(jī)，其特征是 所述的嵌入式工控系統(tǒng)設(shè)置有位移停止設(shè)定值，所述的壓裝頭(A)在壓入 過程中的位移達(dá)到該位移停止設(shè)定值時停止壓入。
4、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的監(jiān)控壓裝力和位移的伺服壓裝機(jī)，其特征是 所述的嵌入式工控系統(tǒng)設(shè)置有壓力停止設(shè)定值，所述的壓裝頭(A)在壓入 過程中的壓力達(dá)到該壓力停止設(shè)定值時停止壓入。
5、 根據(jù)權(quán)利要求2、 3或4所述的監(jiān)控壓裝力和位移的伺服壓裝機(jī)，其 特征是顯示器上有矩形判定框，所述的壓裝力一位移曲線完全通過設(shè)定的矩 形判定框且最后一點位于矩形判定框內(nèi)，判定合格。
6、 根據(jù)權(quán)利要求2、 3或4所述的監(jiān)控壓裝力和位移的伺服壓裝機(jī)，其特征是顯示器上有兩條設(shè)定斜率的警戒線，所述的壓裝力一位移曲線位于該 兩條設(shè)定斜率的警戒線之間，判定合格。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的監(jiān)控壓裝力和位移的伺服壓裝機(jī)，其特征是 所述的驅(qū)動件(4)上設(shè)置有外螺紋，所述的壓裝頭(A)上設(shè)置有內(nèi)螺紋。
8、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的監(jiān)控壓裝力和位移的伺服壓裝機(jī)，其特征是 所述的驅(qū)動件(4)上設(shè)置有內(nèi)螺紋，所述的壓裝頭(A)上設(shè)置有外螺紋。
9、 根據(jù)權(quán)利要求l、 7或8所述的監(jiān)控壓裝力和位移的伺服壓裝機(jī)，其 特征是所述的驅(qū)動件(4)呈桿狀，并軸向定位在所述的機(jī)架(1)上。
10、 根據(jù)權(quán)利要求1、 7或8所述的監(jiān)控壓裝力和位移的伺服壓裝機(jī)，其特征是所述的壓裝頭(A)包括壓頭(11)和位移件(7)，壓頭(11)裝 配在位移件(7)上，位移件(7)與所述的驅(qū)動件(4)通過螺紋配合。
11、 根據(jù)權(quán)利要求10所述的監(jiān)控壓裝力和位移的伺服壓裝機(jī)，其特征 是所述的壓力傳感器(10)位于壓頭(11)的內(nèi)端。
12、 根據(jù)權(quán)利要求10所述的監(jiān)控壓裝力和位移的伺服壓裝機(jī)，其特征 是所述的機(jī)架(1)上設(shè)有導(dǎo)向結(jié)構(gòu)(8),所述的位移件(7)導(dǎo)向在所述的 導(dǎo)向結(jié)構(gòu)(8)上。
13、 根據(jù)權(quán)利要求12所述的監(jiān)控壓裝力和位移的伺服壓裝機(jī)，其特征 是所述的導(dǎo)向結(jié)構(gòu)(8)為外套筒構(gòu)件，所述的位移件(7)為內(nèi)套筒構(gòu)件且 位于所述的外套筒構(gòu)件內(nèi)，在內(nèi)套筒構(gòu)件和外套筒構(gòu)件上設(shè)置有相互配合的 防轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)。
14、 根據(jù)權(quán)利要求12所述的監(jiān)控壓裝力和位移的伺服壓裝機(jī)，其特征 是所述的導(dǎo)向結(jié)構(gòu)(8)為外套筒構(gòu)件，所述的位移件(7)為內(nèi)套筒構(gòu)件且 位于所述的外套筒構(gòu)件內(nèi)，在內(nèi)套筒構(gòu)件上設(shè)置有防轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)。
全文摘要
監(jiān)控壓裝力和位移的伺服壓裝機(jī)，屬于機(jī)械裝配裝置，現(xiàn)有技術(shù)存在壓裝結(jié)果需要另外的檢測設(shè)備進(jìn)行檢測等缺陷，本發(fā)明的動力裝置包括受嵌入式工控系統(tǒng)控制的伺服電機(jī)和與伺服電機(jī)傳動配合的驅(qū)動件，驅(qū)動件與壓裝頭通過螺紋配合；在壓裝頭上安裝有向嵌入式工控系統(tǒng)發(fā)送信號的壓力傳感器并連接有位移傳感器，嵌入式工控系統(tǒng)上連接有顯示器和控制鍵盤。本發(fā)明采用伺服電機(jī)作為源動力，配備壓力傳感器和位移傳感器，以嵌入式工控系統(tǒng)為控制系統(tǒng)核心，具有壓入速度穩(wěn)定可調(diào)、壓裝力和壓入位移控制精確方便、壓裝力-位移曲線實時顯示、壓裝同時進(jìn)行合格判定、合格判定方式科學(xué)多樣等優(yōu)點。
文檔編號B23Q17/00GK101288934SQ200710068108
公開日2008年10月22日 申請日期2007年4月16日 優(yōu)先權(quán)日2007年4月16日
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