一種伺服攻絲機控制系統的製作方法

2023-09-10 12:04:05 1

本實用新型涉及伺服攻絲機的技術領域，更具體地說，涉及一種伺服攻絲機控制系統。

背景技術：

攻絲是在已經打好底孔的物件上，用一定的扭矩將絲錐旋入底孔中加工出內螺紋的過程。常規攻絲主要採用手動攻絲、啟動攻絲、電動攻絲的方式。手動攻絲主要靠人力旋轉絲錐進行攻絲操作，生產效率低下，同時要求工人的熟練度非常高，稍有不慎即可將絲錐擰斷。氣動攻絲主要採用氣動馬達驅動絲錐旋轉進而攻絲，但是必須依賴氣源作為動力，使用不方便，同時轉速及扭力無法方便控制，對工件的加工不能做到良好的一致性。電動攻絲主要採用臺式的交流異步電動機驅動絲錐旋轉攻絲，該方式只是在動力上將氣動變成了電動，同樣具有氣動攻絲的缺點，攻絲的模式單一，使用不便。而通過採用PLC控制伺服電機的方式雖然可實現多種攻絲模式改進的功能，但是該方式控制複雜，線路繁多，而且部分實用功能無法實現。因此需要提出一種改進的伺服攻絲控制系統。

技術實現要素：

本實用新型要解決的技術問題在於，針對現有技術的上述缺陷，提供一種伺服攻絲機控制系統。

本實用新型解決其技術問題所採用的技術方案是：構造一種伺服攻絲機控制系統，包括：

用於顯示所述攻絲機的狀態信息及接收設置參數的人機互動單元；

與所述人機互動單元連接，用於接收所述人機互動單元傳輸的設置參數並根據所述設置參數輸出驅動信號的伺服驅動器；

與所述伺服驅動器連接，接收所述伺服驅動器輸出的驅動信號並根據所述驅動信號輸出電力信號給所述攻絲機提供動力，同時實時檢測所述攻絲機的攻絲狀況輸出反饋信號至所述伺服驅動器的伺服電機。

在本實用新型所述的伺服攻絲機控制系統中，優選地，還包括與所述伺服驅動器連接的攻絲控制單元，所述攻絲控制單元用於根據不同的攻絲模式控制所述攻絲機進行攻絲、退絲或者停止。

在本實用新型所述的伺服攻絲機控制系統中，優選地，所述攻絲模式包括手動攻絲模式、自動攻絲模式以及間歇攻絲模式。

在本實用新型所述的伺服攻絲機控制系統中，優選地，所述攻絲控制單元包括攻絲按鈕和退絲按鈕，其中，

在手動攻絲模式下，所述攻絲按鈕用於控制所述攻絲機進行正轉攻絲，所述退絲按鈕用於控制所述攻絲機進行反轉退絲；

在自動攻絲模式或間歇攻絲模式下，所述攻絲按鈕用於控制所述攻絲機開啟自動或間歇攻絲功能，所述退絲按鈕用於控制所述攻絲機在攻絲過程中緊急停止攻絲。

在本實用新型所述的伺服攻絲機控制系統中，優選地，所述人機互動單元為LCD觸控螢幕。

在本實用新型所述的伺服攻絲機控制系統中，優選地，所述人機互動單元為LED顯示屏。

在本實用新型所述的伺服攻絲機控制系統中，優選地，還包括與所述伺服電機相連的減速機、與所述減速機相連的絲錐夾頭、以及絲錐；

所述減速機用於根據所述伺服電機輸出的電力信號，調節所述攻絲機的扭矩；

所述絲錐夾頭用於實現所述減速機與所述絲錐的連接。

在本實用新型所述的伺服攻絲機控制系統中，優選地，所述伺服電機包括無刷電機和編碼器；

所述編碼器用於實時檢測所述伺服電機的轉動角度及速度並輸出反饋信號至所述伺服驅動器；

所述無刷電機用於根據所述伺服驅動器輸出的驅動信號進行運轉輸出電力信號。

在本實用新型所述的伺服攻絲機控制系統中，優選地，所述無刷電機為永磁無刷電機。

在本實用新型所述的伺服攻絲機控制系統中，優選地，所述伺服驅動器包括分別與所述人機互動單元、所述編碼器連接的控制模塊；

所述控制模塊根據所述編碼器輸出的反饋信號控制所述伺服電機的電流以實現對所述攻絲機扭矩的閉環控制，同時根據所述反饋信號輸出狀態信息返回至所述人機互動單元。

實施本實用新型的伺服攻絲機控制系統，具有以下有益效果：本實用新型的伺服攻絲機控制系統包括用於顯示攻絲機的狀態信息及接收設置參數的人機互動單元；與人機互動單元連接，用於接收人機互動單元傳輸的設置參數並根據設置參數輸出驅動信號的伺服驅動器；與伺服驅動器連接，接收伺服驅動器輸出的驅動信號並根據驅動信號輸出電力信號給攻絲機提供動力，同時實時檢測攻絲機的攻絲狀況輸出反饋信號至伺服驅動器的伺服電機。本實用新型的伺服驅動器不僅可以驅動伺服電機運轉還可以根據顯示單元發送的工作參數進行處理運算，實時控制伺服電機工作，節省了設計空間及成本，簡化了系統結構，在實時控制攻絲機系統的同時可將系統的狀態信息實時展示給用戶，實現了很好的人機互動，提高了工作效率，使系統更加智能化。

附圖說明

下面將結合附圖及實施例對本實用新型作進一步說明，附圖中：

圖1是本實用新型伺服攻絲機控制系統的結構示意圖。

具體實施方式

為了使本實用新型的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本實用新型作進一步詳細說明。

如圖1所示，為本實用新型伺服攻絲機控制系統的結構示意圖，該伺服攻絲機控制系統包括用於顯示攻比機的狀態信息及接收設置參數的人機互動單元1；與人機互動單元1連接，用於接收人機互動單元1傳輸的設置參數並根據設置參數輸出驅動信號的伺服驅動器3；與伺服驅動器3連接，接收伺服驅動器3輸出的驅動信號並根據驅動信號輸出電力信號給攻絲機提供動力，同時實時檢測攻絲機的攻絲狀況輸出反饋信號至伺服驅動器3的伺服電機4。

在本實用新型的實施例中，伺服攻絲機控制系統還包括與伺服驅動器3連接的攻絲控制單元2。可以理解地，攻絲控制單元2用於根據不同的攻絲模式控制攻絲機進行攻絲、退絲或者停止。進一步地，在本實用新型的實施例中，攻絲機的攻絲模式包括手動攻絲模式、自動攻絲模式以及間歇攻絲模式。

在本實用新型的實施例中，攻絲控制單元2包括攻絲按鈕和退絲按鈕。當攻絲機處於不同的攻絲模式下時，攻絲按鈕和退絲按鈕將起到不同的作用。例如，在手動攻絲模式下，當按下攻絲按鈕時，攻絲機系統根據預先設置的速度正轉攻絲；當按下退絲按鈕時，攻絲機系統根據預先設置的速度反轉退絲。在自動攻絲模式或間歇攻絲模式下，當按下攻絲按鈕時，即可觸發自動攻絲功能或間歇攻絲功能，攻絲機系統根據設置的轉速及深度自動或間歇向下攻絲，待攻絲深度達到設定值時，攻絲機系統自動退絲完畢後停止；當在攻絲進行過程中，按下退絲按鈕，則觸發攻絲機系統自動停止攻絲。

在本實用新型的實施例中，人機互動單元1為LCD觸控螢幕或LED顯示屏。

可以理解，人機互動單元1具有可調的動態畫面，即人機互動單元可用於顯示相關信息及數據，也可以用於供用戶進行參數設置。具體地，當人機互動單元1在顯示界面時，其可以顯示攻絲機的實時工作狀況，如可將攻絲的速度、攻絲的數量、攻絲的深度等顯示給用戶。當人機互動單元1設置界面時，其可用於進行系統參數設置，也可用於進行用戶參數設置，且當需要進入不同的操作界面裡，在本實用新型的實施例中，採用了根據使用者的工作性質進行密碼設置的安全設置，從而有效防止人為意外將參數修改錯誤引起系統故障。提高了使用的安全性。優選地，當用於進行系統參數設置時，可用於設置減速機速比、絲錐參數、電機參數以及伺服驅動器3的工作參數。當用於用戶參數設置界面時可用於供使用用戶設置的攻絲加工參數、攻絲深度、絲錐螺矩、以及工作模式等。在本實用新型的實施例中，設置用戶參數設置界面可方便用戶根據實際使用情況進行參數輸入更改設定。進一步地，本實用新型的人機互動單元1可與伺服驅動器3進行雙向數據交換。

在本實用新型的實施例中，人機互動單元1採用動態可調用的界面，提供了更加友好的人機互動，方便快捷，且可隨時根據實際工作情況對工作參數及系統參數進行更改，而且當參數更改完成後即可立即生效，攻絲機可按所更改的參數進行工作。另外，在每不同的設置界面之間採用根據使用者的工作性質設置密碼進入，通過設置密碼可以有效防止人為意外將參數修改錯誤而引起系統故障的問題，從而使得系統的安全性更高，可以有效保護系統的參數設置。

進一步地，本實用新型的伺服攻絲機控制系統還包括與伺服電機4相連的減速機5、與減速機5相連的絲錐夾頭6以及絲錐7。可以理解地，減速機5用於根據伺服電機4輸出的電力信號，調節攻絲機的扭矩。優選地，伺服電機4輸出的電力信號包括輸出的轉速及角度等。例如，當伺服電機4輸出的轉速降低時，減速機5則相應增大輸出扭矩。可以理解地，通常根據攻絲工藝的不同，採用不同速度比的減速機。在同樣輸入功率的情況下，速比越大，輸出的轉速越低，相應的輸出的扭矩越大。

在一些實施例中，絲錐夾頭6用於實現減速機5與絲錐7的連接。優選地，絲錐夾頭6還具有扭矩保護功能，即當進行攻絲時由於垂直度或物料等原因會引起絲錐扭矩超出絲錐7所能承受的範圍，此時，絲錐夾頭6就會自動打滑自轉，防止扭斷絲錐7，從而達到保護絲錐的目的。

在本實用新型的實施例中，伺服電機4包括無刷電機和編碼器。可以理解地，編碼器用於實時檢測伺服電機4的轉動角度及速度並輸出檢測信號至伺服驅動器3。在工作過程中，伺服電機4運轉時由於攻絲扭矩的變換，通常表現為伺服電機4電機電流的變化，因此通過對伺服電機4電機電流的實時採集及監測，並反饋給伺服驅動器3，伺服驅動器3根據反饋回來的伺服電機4電機電流的實時情況進行調整，進而輸出相應的控制信號控制伺服電機4的運轉，從而達到控制輸出扭矩的目的，即實現了對攻絲機扭矩的閉環控制。

在本實用新型的實施例中，優選地，無刷電機為永磁無刷電機。可以理解，永磁無刷電機功率高、密度高，可以有效提升工作效率，並能降低損耗。

在本發明的實施例中，伺服驅動器包括分別與人機互動單元1、編碼器連接的控制模塊。可以理解地，控制模塊根據人機互動單元1中傳輸的設置參數，包括系統參數及用戶參數進行處理輸出驅動信號至伺服電機4中的編碼器，同時接收編碼器輸出的反饋信號控制伺服電機的電流，控制攻絲機的扭矩，從而實現了對攻絲機扭矩的閉環控制，並根據反饋信號輸出狀態信息返回至人機互動單元1，將攻絲機的實時工作狀況展示給用戶。進一步地，控制模塊是集成在伺服驅動器4內的部件，其可實現運動控制的功能，即從顯示單元1獲取工作參數，根據工作參數進行運動控制計算，輸出驅動信號至伺服電機4驅動伺服電機4運轉。同時還可接收伺服電機4中的編碼器反饋的伺服電機4運轉的速度及角度，根據所接收到的反應伺服電機4實時運轉的速度及角度數據進行攻絲深度計算，進而達到實時掌握攻絲情況的目的。本發明的伺服攻絲機控制系統，通過採用內部集成控制模塊的伺服驅動器，通過控制模塊實現了對伺服攻絲機控制系統的控制，即控制模塊主要用於控制伺服電機4的運轉、運動邏輯控制、與顯示單元進行雙向通信，實現了對整個伺服攻絲機系統的控制。且不需要額外的控制器，例如，不需要額外增加PLC對伺服驅動器的控制，既大大縮減了系統的體積結構，也簡化了系統的電路設計，使控制變得更加簡單。

在本實用新型的實施例中，本實用新型的伺服驅動器3可以實現手動攻絲、自動攻絲或間歇攻絲等多種攻絲模式，可根據實際工作需要隨時調整攻絲模式，進一步增加了攻絲的靈活性、可適應性更大。優選地，本實用新型的伺服驅動器3可採用DA系列的伺服驅動器。例如可採用DA204、DA204H、DA207或DA207H中的任意一種。當選用DA204或DA204H的伺服驅動器時，可適配100W-750W功率的電機；當選用DA207或DA207H的伺服驅動器時，可適配1.5KW-2.6KW功率的電機。本實用新型的伺服驅動器3可與增量式編碼器或省線式編碼器連接，通常可用於控制攻絲機的位置、速度或者扭力等。另外，伺服驅動器3所選用的DA系統的伺服驅動器與其他伺服驅動器相比，性價比更高，還具有緊湊的安裝結構，可嵌入式的安裝於機器結構件內部，安裝簡單方便；而且DA系統伺服驅動器內部還可設置擴展功能卡，如可直接插接擴展功能卡，實現簡易的PLC功能，進而達到了方便行業定製的作用，從而使本實用新型的伺服驅動器3更具實用性和適用性，提高其性價比。可以理解地，本實用新型的伺服驅動器3還可選用其他型號的伺服驅動器，並不限定本實用新型所列舉的型號，只要具備本實用新型的功能的伺服驅動器均可選用，本實用新型對此不作限定。

以下對本實用新型的具體應用進行進一步說明：

例如，人機互動單元1當採用LCD觸控螢幕時，可利用其觸摸的特性，快速方便的實現人機互動，隨時可方便地根據工作需要更改或設置工作參數。例如直接在人機互動單元1中進行系統參數設置，如減速機的速比、絲錐參數、電機參數、伺服驅動器3的工作參數等，也可以直接調用。或者根據用戶的實際使用情況進行參數輸入更改設定，而且更改後的參數直接在顯示界面進行顯示並通過伺服驅動器3進行相應的處理進而控制攻絲機按所設置的參數進行工作，同時，在攻絲過程中，伺服驅動器3反饋回來的攻絲機的工作狀態等相關信息也會直接在人機互動單元1的上進行顯示，實時將攻絲機的工作狀況反應給用戶，讓用戶實時、快速地了解攻絲機的攻絲實況。另外，本實用新型的系統參數界面與用戶參數設置界面之間設置有相應的密碼，即不同界面之間根據使用者的工作性質採用密碼分層進入，從而可以有效防止人為意外將參數修改錯誤引起系統故障。

人機互動單元1將工作參數發送給伺服驅動器3中的控制模塊，控制模塊根據工作參數進行運動控制計算，輸出驅動信號給伺服電機4驅動伺服電機4進行運轉，將電能轉換為機械能，驅動攻絲機工作，如攻絲、退絲等。

伺服電機4中的編碼器將伺服電機4的運轉速度及角度反饋給伺服驅動器3中的控制模塊，控制模塊接收編碼器反饋的伺服電機4的運轉速度及角度，根據運轉速度及角度進行攻絲深度計算，獲得攻絲的深度，並將所計算得到的攻絲深度傳送至人機互動單元1，由人機互動單元1進行顯示；同時還實時採集伺服電機4的電流，根據採集的電流進行計算轉換成伺服電機4輸出的扭矩，實現了對扭矩的控制。可以理解地，由於伺服電機4在運轉時由於攻絲扭矩的變換，進而表現為伺服電機4電流的變化，因此通過對伺服電機4的電機電流的檢測及控制，可以實現對扭矩的控制。

本實用新型的伺服攻絲機控制系統通過將人機互動單元1、伺服驅動器3、伺服電機4等功能進行集成化，同時將伺服電機、減速機、絲錐夾頭等部件標準化，從而使得設備生產商只要需要安裝一個支架即可快速組裝一臺成品的伺服攻絲機，簡單快捷。人機互動單元1與伺服驅動器3之間進行雙向通信，將攻絲機系統的工作狀態實時顯示給用戶，提供了友好的人機互動界面，給用戶的使用提供了方便。

另外，本實用新型的伺服驅動器3集成了運動控制功能，即在從人機互動單元1中獲取到工作參數後即可根據工作參數進行運動控制計算，輸出相應的驅動信號驅動伺服電機4工作，避免了需要通過外部PLC控制的麻煩，簡化了控制方式，大大減少了設計線路，而且本實用新型的伺服攻絲機控制系統還可隨機調整攻絲模式，增強了攻絲機的實用性和適用性。

以上實施例只為說明本實用新型的技術構思及特點，其目的在於讓熟悉此項技術的人士能夠了解本實用新型的內容並據此實施，並不能限制本實用新型的保護範圍。凡跟本實用新型權利要求範圍所做的均等變化與修飾，均應屬於本實用新型權利要求的涵蓋範圍。

應當理解的是，對本領域普通技術人員來說，可以根據上述說明加以改進或變換，而所有這些改進和變換都應屬於本實用新型所附權利要求的保護範圍。