一種基于can總線多功能擰緊機(jī)控制系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種基于CAN總線多功能擰緊機(jī)控制系統(tǒng)，其中，所述系統(tǒng)包括一個主控制器和多個軸控制器，所述主控制器包括第一控制單元和與所述第一控制單元連接的第一CAN總線通訊電路，每個所述軸控制器均包括第二控制單元和與所述第二控制單元連接的第二CAN總線通訊電路，所述第一CAN總線通訊電路和所述第二CAN總線通訊電路通訊連接。本實(shí)用新型可以實(shí)現(xiàn)角度、扭矩等多功能控制，扭矩值、角度值精準(zhǔn)，一致性好，結(jié)構(gòu)簡單，易于擴(kuò)展，性能穩(wěn)定，成本低，各個模塊之間采用CAN總線進(jìn)行通訊，通訊穩(wěn)定，并且響應(yīng)速度快。
【專利說明】
一種基于CAN總線多功能擰緊機(jī)控制系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及汽車制造業(yè)螺栓自動緊固技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種基于CAN總線多功能擰緊機(jī)控制系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]目前國內(nèi)汽車廠用到的電動螺栓擰緊機(jī)有很多種類，控制方式也是多種多樣，但是其擰緊扭矩和角度的精度往往達(dá)不到生產(chǎn)要求，而且性能不是很穩(wěn)定，故障率居高不下。其實(shí)產(chǎn)生這些問題的主要原因是擰緊機(jī)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)過于復(fù)雜，控制方式繁瑣，響應(yīng)速度慢，擰緊扭矩不穩(wěn)定，擰緊角度不準(zhǔn)確，設(shè)備體積龐大，并且維修維護(hù)復(fù)雜，沒有上位機(jī)不能工作，相應(yīng)的價格也十分昂貴。
[0003]因此，需要一種能夠解決上述問題的新型的擰緊機(jī)控制系統(tǒng)。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004]為此，本實(shí)用新型提出一種基于CAN總線多功能擰緊機(jī)控制系統(tǒng)，可充分地消除由于現(xiàn)有技術(shù)的限制和缺陷導(dǎo)致的一個或多個問題。
[0005]本實(shí)用新型另外的優(yōu)點(diǎn)、目的和特性，一部分將在下面的說明書中得到闡明，而另一部分對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員通過對下面的說明的考察將是明顯的或從本實(shí)用新型的實(shí)施中學(xué)到。通過在文字的說明書和權(quán)利要求書及附圖中特別地指出的結(jié)構(gòu)可實(shí)現(xiàn)和獲得本實(shí)用新型目的和優(yōu)點(diǎn)。
[0006]本實(shí)用新型提供了一種基于CAN總線多功能擰緊機(jī)控制系統(tǒng)，其中，所述系統(tǒng)包括一個主控制器和多個軸控制器，所述主控制器包括第一控制單元和與所述第一控制單元連接的第一 CAN總線通訊電路，每個所述軸控制器均包括第二控制單元和與所述第二控制單元連接的第二 CAN總線通訊電路，所述第一 CAN總線通訊電路和所述第二 CAN總線通訊電路通訊連接；
[0007]所述主控制器還包括與所述第一控制單元連接的第一數(shù)碼管顯示電路、第一指示燈輸出電路、按鍵輸入電路、開關(guān)量輸入輸出電路和串口通訊電路，所述開關(guān)量輸入輸出電路與操作面板按鈕輸入電路、面板指示燈輸出電路和電磁閥輸出電路連接；
[0008]所述軸控制器還包括與所述第二控制單元連接的第二數(shù)碼管顯示電路、第二指示燈輸出電路、撥碼開關(guān)輸入電路、AD轉(zhuǎn)換輸入電路、DA轉(zhuǎn)換輸出電路和編碼器輸入電路，所述AD轉(zhuǎn)換輸入電路與扭矩傳感器輸入電路連接，所述DA轉(zhuǎn)換輸出電路和編碼器輸入電路與伺服電機(jī)輸出電路連接。
[0009]優(yōu)選的，所述第一控制單元和所述第二控制單元均為STM8單片機(jī)。
[0010]優(yōu)選的，所述主控制器包括前面板和后面板，所述前面板和后面板通過主控制器散熱片連接。
[0011]優(yōu)選的，所述軸控制器包括前面板和后面板，所述前面板和后面板通過軸控制器散熱片連接。
[0012]本實(shí)用新型具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0013]1、本產(chǎn)品模塊集成度高，并且接插口均是可快速插拔式的，便于安裝和維護(hù)。
[0014]2、本產(chǎn)品采用工業(yè)市場上成熟穩(wěn)定的主流芯片STM8單片機(jī)作為主控制芯片，性能穩(wěn)定可靠。
[0015]3、本產(chǎn)品既可以實(shí)現(xiàn)扭矩控制，也可以實(shí)現(xiàn)角度控制，還可以實(shí)現(xiàn)他們的組合控制，并且扭矩值、角度值精準(zhǔn)，一致性好。
[0016]4、本產(chǎn)品各個模塊之間采用CAN總線進(jìn)行通訊，通訊穩(wěn)定，并且響應(yīng)速度快。
[0017]5、本產(chǎn)品主控制器面板上設(shè)計(jì)有5個按鍵，配合數(shù)碼管顯示可以單獨(dú)設(shè)置工藝參數(shù)，不需要另外連接上位機(jī)，可以省掉上位機(jī)的成本。
[0018]6、本產(chǎn)品I個主控制器可以最多控制6個軸控制器，在現(xiàn)場可以方便的進(jìn)行軸數(shù)擴(kuò)展。
[0019]7、一套控制系統(tǒng)就可以控制整個擰緊設(shè)備，不需要另外的元器件，極大的縮小了設(shè)備的體積及成本。
[0020]8、本產(chǎn)品配置有開關(guān)量輸入輸出接口，并且可以重新自定義接口，方便的與PLC等現(xiàn)場控制設(shè)備連接。
【附圖說明】
[0021]圖1為根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的、基于CAN總線多功能擰緊機(jī)控制系統(tǒng)的主控制器的正面結(jié)構(gòu)示意圖。
[0022]圖2為根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的、基于CAN總線多功能擰緊機(jī)控制系統(tǒng)的主控制器的背面結(jié)構(gòu)示意圖。
[0023]圖3為根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的、基于CAN總線多功能擰緊機(jī)控制系統(tǒng)的主控制器的電路結(jié)構(gòu)示意圖。
[0024]圖4為根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的、基于CAN總線多功能擰緊機(jī)控制系統(tǒng)的軸控制器的正面結(jié)構(gòu)示意圖。
[0025]圖5為根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的、基于CAN總線多功能擰緊機(jī)控制系統(tǒng)的軸控制器的背面結(jié)構(gòu)示意圖。
[0026]圖6為根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的、基于CAN總線多功能擰緊機(jī)控制系統(tǒng)的軸控制器的電路結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0027]下面參照附圖對本實(shí)用新型進(jìn)行更全面的描述，其中說明本實(shí)用新型的示例性實(shí)施例。
[0028]如圖3和6所示，本實(shí)用新型提供的基于CAN總線多功能擰緊機(jī)控制系統(tǒng)包括一個主控制器和多個(1-6個)軸控制器，軸控制器的個數(shù)由擰緊軸的個數(shù)決定。其中，所述主控制器包括第一控制單元15和與所述第一控制單元15連接的第一 CAN總線通訊電路18，每個所述軸控制器均包括第二控制單元39和與所述第二控制單元39連接的第二 CAN總線通訊電路42，所述第一 CAN總線通訊電路18和所述第二 CAN總線通訊電路42通訊連接，以實(shí)現(xiàn)所述主控制器和軸控制器之間的基于CAN總線的通訊。
[0029]另外，如圖3所示，所述主控制器還包括與所述第一控制單元15連接的第一數(shù)碼管顯示電路16、第一指示燈輸出電路17、按鍵輸入電路19、開關(guān)量輸入輸出電路21和串口通訊電路20，所述開關(guān)量輸入輸出電路21與操作面板按鈕輸入電路22、面板指示燈輸出電路23和電磁閥輸出電路24連接。
[0030]其中，所述第一數(shù)碼管顯示電路16用于顯示對應(yīng)的車型，顯示當(dāng)前車型所對應(yīng)的擰緊目標(biāo)扭矩，當(dāng)出現(xiàn)故障時，還可以顯示相對應(yīng)的故障代碼。所述第一指示燈輸出電路17用于顯示顯示主控制器的各種狀態(tài):主控制器電源狀態(tài)、扭矩合格狀態(tài)、扭矩不合格狀態(tài)。所述按鍵輸入電路19用于設(shè)定擰緊機(jī)的各項(xiàng)控制參數(shù)和工藝參數(shù)，開關(guān)量輸入輸出電路21用于驅(qū)動操作面板按鈕輸入電路22、面板指示燈輸出電路23和電磁閥輸出電路24的開關(guān)量信號，所述操作面板按鈕輸入電路22用于將功能按鍵信號轉(zhuǎn)換成開關(guān)量信號，并將所述開關(guān)量信號傳送到開關(guān)量輸入輸出電路21，所述面板指示燈輸出電路23用于控制功能指示燈，所述電磁閥輸出電路24用于驅(qū)動電磁閥，推動汽缸完成上升或下降動作。
[0031]如圖6所示，所述軸控制器還包括與所述第二控制單元39連接的第二數(shù)碼管顯示電路40、第二指示燈輸出電路41、撥碼開關(guān)輸入電路43、AD轉(zhuǎn)換輸入電路44、DA轉(zhuǎn)換輸出電路45和編碼器輸入電路46，所述AD轉(zhuǎn)換輸入電路44與扭矩傳感器輸入電路47連接，所述DA轉(zhuǎn)換輸出電路45和編碼器輸入電路46與伺服電機(jī)輸出電路48連接。
[0032]其中，所述第二數(shù)碼管顯示電路40用于顯示對應(yīng)的車型、實(shí)時顯示擰緊過程的扭矩，擰緊結(jié)束時顯示本次擰緊結(jié)果的扭矩，當(dāng)出現(xiàn)故障時，還可以顯示相對應(yīng)的故障代碼。
[0033]第二指示燈輸出電路41可以顯示軸控制器的各種狀態(tài):軸控制器電源狀態(tài)、扭矩合格狀態(tài)、扭矩不合格狀態(tài)、正轉(zhuǎn)狀態(tài)、反轉(zhuǎn)狀態(tài)。
[0034]根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，所述第一控制單元15和所述第二控制單元39均為STM8單片機(jī)。
[0035]下面結(jié)合圖3和圖6，說明基于CAN總線多功能擰緊機(jī)控制系統(tǒng)的工作原理:
[0036]基于CAN總線多功能擰緊機(jī)控制系統(tǒng)的主控制器核心電路板結(jié)構(gòu)如圖3所示，軸控制器核心電路板結(jié)構(gòu)如圖6所示。它們都是以多功能片上系統(tǒng)STM8控制器為其核心控制單元，負(fù)責(zé)各種信號的輸入檢測、輸出控制和數(shù)據(jù)的處理任務(wù)。一套CAN總線多功能擰緊機(jī)控制系統(tǒng)由一個主控制器和若干個軸控制器構(gòu)成，而每個軸控制器上都有一個撥碼開關(guān)輸入電路43，通過撥動撥碼開關(guān)可以確定軸數(shù)；當(dāng)主控制器上的操作面板按鈕輸入電路22檢測到有啟動、反轉(zhuǎn)等信號時，數(shù)；當(dāng)主控制器上的操作面板按鈕輸入電路22檢測到有啟動、反轉(zhuǎn)等信號時，主控制器迅速的通過CAN總線通訊電路18把檢測到的信號發(fā)到每個軸控制器的CAN總線通訊電路42，每個軸控制器會馬上反應(yīng)接收到的指令;首先軸控制器上的DA轉(zhuǎn)換輸出電路45輸出電壓信號，配合STM8控制電路39控制私服電機(jī)輸出電路48，從而驅(qū)動交流伺服電機(jī)帶動機(jī)械擰緊軸來執(zhí)行擰緊過程；同時，伺服驅(qū)動器分頻處理的編碼器輸入電路46通過光耦輸入到第二控制單元39的計(jì)數(shù)器，用來計(jì)算角度值;在擰緊過程中，AD轉(zhuǎn)換輸入電路44將扭矩傳感器輸入電路47采集到的扭矩信號轉(zhuǎn)化成電壓信號;數(shù)碼管顯示電路40會實(shí)時顯示擰緊的扭矩值，指示燈輸出電路41會實(shí)時顯示擰緊狀態(tài);在擰緊完成后，每個軸控制器的第二控制單元39會把擰緊結(jié)果通過CAN總線通訊電路42發(fā)送到主控制器的CAN總線通訊電路18;當(dāng)所有的軸控制器的擰緊狀態(tài)都發(fā)送到主控制器后，主控制器的第一控制單元15做出處理結(jié)果，通過開關(guān)量輸入輸出電路21，反應(yīng)到面板指示燈輸出電路23;同時第一控制單元15會控制電磁閥輸出電路24驅(qū)動電磁閥，推動氣缸完成上升或下降動作，從而完成全部擰緊過程;按鍵輸入電路19配合第一數(shù)碼管顯示電路16可以設(shè)定擰緊機(jī)的各項(xiàng)控制參數(shù)及工藝參數(shù);第一指示燈輸出電路17會顯示合格、不合格等擰緊狀態(tài);主控制器上還配有串口通訊電路20，可以用來接受外部控制計(jì)算機(jī)傳送的各種擰緊的工藝參數(shù)和控制參數(shù)信號，依據(jù)這些參數(shù)完成各種動作過程，并且把這些狀態(tài)過程值通過它傳送給外部控制計(jì)算機(jī)。
[0037]另外，如圖1、2所示，所述主控制器包括前面板I和后面板7，所述前面板I和后面板7通過主控制器散熱片8連接。
[0038]如圖1所示，在主控制器前面板I上設(shè)有主控制器塑料板2、主控制器顯示屏3、主控制器按鍵4、主控制器狀態(tài)指示燈5和主控制器組裝螺絲6。其中:
[0039]主控制器顯示屏3與第一數(shù)碼管顯示電路16相對應(yīng)，下排顯示對應(yīng)的車型，上排顯示當(dāng)前車型所對應(yīng)的擰緊目標(biāo)扭矩，當(dāng)出現(xiàn)故障時，還可以顯示相對應(yīng)的故障代碼。例如，CAN總線通訊異常，則顯示代碼E06;車型錯誤，則顯示代碼E02。
[0040]通過主控制器按鍵4，配合主控制器顯示屏3顯示的設(shè)定數(shù)據(jù)，可以設(shè)定擰緊機(jī)的各項(xiàng)控制參數(shù)及工藝參數(shù)。
[0041]主控制器狀態(tài)指示燈5與第一指示燈輸出電路17相對應(yīng)，其可以顯示主控制器的各種狀態(tài):主控制器電源狀態(tài)、扭矩合格狀態(tài)、扭矩不合格狀態(tài)。
[0042]在主控制器前面板I上的主控制器塑料板2是起一個裝飾作用，主控制器組裝螺絲6是組裝前面板的作用。
[0043]如圖2所示，主控制器后面板7上設(shè)有主控制器電源接口 9、主控制器CAN總線接口10、主控制器串口通訊接口 11、開關(guān)量輸入輸出接口 12、主控制器安裝定位孔13和主控制器組裝螺絲14，而連接主控制器前面板與主控制器后面板的是主控制器散熱片8。
[0044]如圖4、5所示，所述軸控制器包括前面板25和后面板31，所述前面板25和后面板31通過軸控制器散熱片32連接。
[0045]如圖4所示，在所述軸控制器的前面板25上設(shè)有軸控制器塑料板26、軸控制器顯示屏27、軸控制器狀態(tài)指示燈28、軸控制器扭矩信號調(diào)節(jié)器29和軸控制器組裝螺絲30。其中:
[0046]軸控制器顯示屏27與第二數(shù)碼管顯示電路40相對應(yīng)，下排顯示對應(yīng)的車型，上排實(shí)時顯示擰緊過程的扭矩，擰緊結(jié)束時顯示本次擰緊結(jié)果的扭矩，當(dāng)出現(xiàn)故障時，還可以顯示相對應(yīng)的故障代碼。例如，軸數(shù)選擇錯誤，則顯示EOl;傳感器報(bào)警，則顯示代碼E03;驅(qū)動器報(bào)警，則顯示代碼E04。
[0047]軸控制器狀態(tài)指示燈28與第二指示燈輸出電路41，其可以顯示軸控制器的各種狀態(tài):軸控制器電源狀態(tài)、扭矩合格狀態(tài)、扭矩不合格狀態(tài)、正轉(zhuǎn)狀態(tài)、反轉(zhuǎn)狀態(tài)。
[0048]軸控制器扭矩信號調(diào)節(jié)器29可以調(diào)節(jié)扭矩傳感器檢測信號的零點(diǎn)和增益。
[0049]在軸控制器前面板25上的軸控制器塑料板26是起一個裝飾作用，軸控制器組裝螺絲30是組裝前面板的作用。
[0050]如圖5所示，在軸控制器后面板31上設(shè)有軸控制器電源接口33、軸控制器CAN總線接口 34、軸控制器扭矩傳感器接口 35、軸控制器伺服驅(qū)動器接口 36、軸控制器安裝定位孔37和軸控制器組裝螺絲38，而連接定位軸控制器前面板與軸控制器后面板的是軸控制器散熱片32。
[0051]以上內(nèi)容僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員，依據(jù)本實(shí)用新型的思想，在【具體實(shí)施方式】及應(yīng)用范圍上均會有改變之處，本說明書內(nèi)容不應(yīng)理解為對本實(shí)用新型的限制。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種基于CAN總線多功能擰緊機(jī)控制系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括一個主控制器和多個軸控制器，所述主控制器包括第一控制單元和與所述第一控制單元連接的第一 CAN總線通訊電路，每個所述軸控制器均包括第二控制單元和與所述第二控制單元連接的第二CAN總線通訊電路，所述第一 CAN總線通訊電路和所述第二 CAN總線通訊電路通訊連接； 所述主控制器還包括與所述第一控制單元連接的第一數(shù)碼管顯示電路、第一指示燈輸出電路、按鍵輸入電路、開關(guān)量輸入輸出電路和串口通訊電路，所述開關(guān)量輸入輸出電路與操作面板按鈕輸入電路、面板指示燈輸出電路和電磁閥輸出電路連接； 所述軸控制器還包括與所述第二控制單元連接的第二數(shù)碼管顯示電路、第二指示燈輸出電路、撥碼開關(guān)輸入電路、AD轉(zhuǎn)換輸入電路、DA轉(zhuǎn)換輸出電路和編碼器輸入電路，所述AD轉(zhuǎn)換輸入電路與扭矩傳感器輸入電路連接，所述DA轉(zhuǎn)換輸出電路和編碼器輸入電路與伺服電機(jī)輸出電路連接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于CAN總線多功能擰緊機(jī)控制系統(tǒng)，其特征在于，所述第一控制單元和所述第二控制單元均為STM8單片機(jī)。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于CAN總線多功能擰緊機(jī)控制系統(tǒng)，其特征在于，所述主控制器包括前面板和后面板，所述前面板和后面板通過主控制器散熱片連接。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于CAN總線多功能擰緊機(jī)控制系統(tǒng)，其特征在于，所述軸控制器包括前面板和后面板，所述前面板和后面板通過軸控制器散熱片連接。
【文檔編號】G05B19/042GK205427536SQ201620218923
【公開日】2016年8月3日
【申請日】2016年3月22日
【發(fā)明人】周守民
【申請人】大連嘉禾自控技術(shù)有限公司