一种螺母拧紧机控制系统技术方案

一种螺母拧紧机控制系统，由工控机和4个单片机轴控单元组成；工控机作为监控操作站，可以实现工艺参数设定及工艺参数的显示功能。轴控单元以单片机为核心控制器。该控制系统采用扭矩闭环控制及智能控制算法，实现了扭矩的高精度控制，提高了生产效率和装配精度。

A control system for nut tightening machine

A nut tightening machine control system is composed of industrial control computer and 4 single chip microcomputer shaft control units. As the monitoring operation station, IPC can realize the setting of process parameters and display of process parameters. The axis control unit takes the single chip computer as the core controller. The control system adopts torque closed-loop control and intelligent control algorithm, which realizes high precision control of torque and improves production efficiency and assembly precision.

【技术实现步骤摘要】
一种螺母拧紧机控制系统所属
本专利技术涉及一种螺母拧紧机控制系统，适用于机械领域。
技术介绍
螺纹联接由于简单可靠、拆卸方便，在各种产品中得到了广泛的应用。尤其是在汽车行业中的发动机等重要工位，对拧紧力的大小和精度有很高的要求。由于进口拧紧机性价比高、使用工位单一等原因，国内一些汽车厂家仍然使用气动或液动扳手，难以保证精度，且存在劳动强度大、生产效率低、产品质量不稳定等缺点。
技术实现思路
本专利技术提出了一种螺母拧紧机控制系统，采用扭矩闭环控制及智能控制算法，实现了扭矩的高精度控制，提高了生产效率和装配精度。本专利技术所采用的技术方案是。所述控制系统由工控机和4个单片机轴控单元组成；工控机作为监控操作站，可以实现工艺参数设定及工艺参数的显示功能。轴控单元以单片机为核心控制器。所述监控单元采用工控机为硬件平台，通过工控机的监控软件来实现预定扭矩值的设定、拧紧过程的动态数据、扭矩曲线的实时显示及信息的存储、打印等功能。所述工控机的监控软件采用VisualC编写，人机界面友好，具有网络通讯功能，可实现与上层系统网络的互联；完善的数据库管理功能；工艺参数实时显示功能。所述轴控单元软件采用G51语言编程，系统上电后进行初始化，然后执行硬件自检。如果硬件自检不正常，则显示故障状态。主程序读取外部开关量的状态，判断调用相应的子程序，完成各项拧紧动作。实时接收上位机的各种工艺参数及控制信号。扭矩及转角的信号采集采用中断定时完成，并实时传送给上位机。本专利技术的有益效果是：该控制系统在装配生产线上稳定运行，对振动、冲击、尘埃、温湿度及电磁干扰等工作环境适应性强，无故障工作时间长，系统可靠性高，取得了良好的使用效果。附图说明图1是本专利技术的拧紧机系统结构图。图2是本专利技术的主程序流程图。图3是本专利技术的控制算法流程图。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步说明。如图1，拧紧机由控制系统和驱动执行机构两大部分组成，控制系统由工控机和4个单片机轴控单元组成；工控机作为监控操作站，可以实现工艺参数设定及工艺参数的显示功能。轴控单元以单片机为核心控制器。执行机构由交流伺服电机、角度传感器、扭矩传感器、减速器及动力输出轴组成。其中每个轴控单元独立控制一套执行机构。4套执行机构安装在主轴箱内，通过操作主轴箱来完成自动拧紧过程。如图2，监控单元采用工控机为硬件平台，通过工控机的监控软件来实现预定扭矩值的设定、拧紧过程的动态数据、扭矩曲线的实时显示及信息的存储、打印等功能。轴控单元采用模块化结构，以8051系列的单片机为控制器，各模块功能如下：(1)AD转换模块。采集扭矩传感器的扭矩信号，由于扭矩信号是整个控制系统的关键参数，所以采用转换速度快、分辨率高的12位逐次比较型A/D转换器AD574。(2)控制量输出模块。输出数字控制量信号到伺服驱动器，从而控制交流伺服电机。(3)开关量输入单元用来接收各种开关量信号，如正转、反转、停止等信号，开关量输出各种状态信息用于指示等。(4)转角采集。增量型旋转编码器脉冲信号通过光电祸合器输人给单片机计数器，计算获得转角值。(5)每个轴控单元都有一个RS232通讯模块，与上位机实时通讯。工控机的监控软件采用VisualC编写，人机界面友好，具有网络通讯功能，可实现与上层系统网络的互联；完善的数据库管理功能；工艺参数实时显示功能。系统采用模块化设计：(1)参数设置模块。可进行各种控制参数的设置，如目标扭矩值、快慢速切换门槛扭矩值、扭矩传感器系数、点动反转时间等。(2)诊断调试模块。主要完成外围电气元件调试，可进行单轴单步控制，用于设备的安装和维护工作。(3)数据管理模块。对最终扭矩值、完成时间及控制精度等工艺数据进行统计和分析，并能对这些数据进行查询、打印等。(4)执行模块。通过串口与轴控单元通讯，实时采集扭矩值、转角等，显示运行状态及各轴的实时扭矩值等参数。并调用控制算法子程序，输出控制量到轴控单元，实现四轴协调动作。轴控单元软件采用G51语言编程，系统上电后进行初始化，然后执行硬件自检。如果硬件自检不正常，则显示故障状态。主程序读取外部开关量的状态，判断调用相应的子程序，完成各项拧紧动作。实时接收上位机的各种工艺参数及控制信号。扭矩及转角的信号采集采用中断定时完成，并实时传送给上位机。如图3，在控制算法中，当反馈扭矩值小于门槛扭矩值时，采用快速拧紧速度。当进入低速拧紧过程后，采用模糊PID控制算法。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种螺母拧紧机控制系统，其特征是：所述控制系统由工控机和4个单片机轴控单元组成；工控机作为监控操作站，可以实现工艺参数设定及工艺参数的显示功能，轴控单元以单片机为核心控制器。

【技术特征摘要】
1.一种螺母拧紧机控制系统，其特征是：所述控制系统由工控机和4个单片机轴控单元组成；工控机作为监控操作站，可以实现工艺参数设定及工艺参数的显示功能，轴控单元以单片机为核心控制器。2.根据权利要求1所述的一种螺母拧紧机控制系统，其特征是：所述监控单元采用工控机为硬件平台，通过工控机的监控软件来实现预定扭矩值的设定、拧紧过程的动态数据、扭矩曲线的实时显示及信息的存储、打印等功能...

【专利技术属性】
技术研发人员：许亚夫，
申请(专利权)人：许亚夫，
类型：发明
国别省市：辽宁,21