專利名稱：智能伺服壓裝機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及到一種機(jī)械裝配裝置，具體的說(shuō)是一種智能伺服壓裝機(jī)。技術(shù)背暴傳統(tǒng)的壓裝機(jī)采用電機(jī)、液壓元件和氣動(dòng)元件作為驅(qū)動(dòng)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(jiǎn)單，并不具備檢測(cè)能 力。以電機(jī)作為驅(qū)動(dòng)的壓裝機(jī)難以實(shí)現(xiàn)壓力控制，壓入位移通常采用機(jī)械定 位實(shí)現(xiàn)，而機(jī)械定位通常對(duì)工件的加工尺寸要求較高，并且調(diào)節(jié)不夠方便， 費(fèi)時(shí)費(fèi)力；液壓和氣動(dòng)壓裝機(jī)的壓裝力也只能通過(guò)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(guò)機(jī)械定位實(shí)現(xiàn)。液壓壓 裝機(jī)由于液壓管路在長(zhǎng)期使用以后會(huì)存在管路的泄漏問(wèn)題，易對(duì)工作現(xiàn)場(chǎng)和 工件造成污染。傳統(tǒng)的壓裝機(jī)存在以下缺點(diǎn)1、不具備壓裝力和壓入位移 的檢測(cè)功能，壓裝結(jié)果需要另外的檢測(cè)設(shè)備進(jìn)行檢測(cè)。2、不能檢測(cè)壓裝力 隨壓入位移改變的變化情況，不能對(duì)壓入過(guò)程進(jìn)行監(jiān)控。3、采用機(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(shí)現(xiàn)對(duì)壓裝力的 粗放控制，難以實(shí)現(xiàn)精確控制。5、壓入(返回)速度調(diào)節(jié)困難。隨著我國(guó)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(duì)于裝 配的精密程度要求越來(lái)越高，不僅要求保證壓入位移，同時(shí)也要保證壓裝力 以及監(jiān)控壓裝過(guò)程，在壓裝的同時(shí)完成對(duì)壓裝過(guò)程和結(jié)果的檢測(cè)而且，對(duì) 于設(shè)備的柔性要求提高，希望通過(guò)設(shè)備的設(shè)置參數(shù)的修改，實(shí)現(xiàn)多種型號(hào)同 類型產(chǎn)品在同一臺(tái)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(duì)工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用設(shè)計(jì)，其 標(biāo)準(zhǔn)化的機(jī)械結(jié)構(gòu)和電路設(shè)計(jì)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(shí)現(xiàn)復(fù)雜的檢測(cè)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(diǎn)，已廣 泛應(yīng)用于各種精密加工和檢測(cè)設(shè)備中，本實(shí)用新型應(yīng)用其作為驅(qū)動(dòng)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(duì)壓裝力的閉環(huán)控 制。發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問(wèn)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(cè)設(shè)備進(jìn)行檢測(cè)等缺陷，提供一種智能伺服壓裝 機(jī)。為此，本實(shí)用新型采用以下技術(shù)方案智能伺服壓裝機(jī)，包括機(jī)架、設(shè)于機(jī)架上的驅(qū)動(dòng)裝置和由驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng) 而在機(jī)架上動(dòng)作的壓裝頭，其特征是所述的動(dòng)力裝置包括伺服電機(jī)和與伺服 電機(jī)傳動(dòng)配合的驅(qū)動(dòng)件，所述的驅(qū)動(dòng)件與所述的壓裝頭通過(guò)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(hào)的壓力傳感器并連接 有位移傳感器。作為對(duì)上述技術(shù)方案的進(jìn)一步完善和補(bǔ)充，本實(shí)用新型還包括以下附加 技術(shù)特征所述的伺服電機(jī)與一嵌入式工控系統(tǒng)連接，該嵌入式工控系統(tǒng)上連接有 顯示器和顯示鍵盤。所述的驅(qū)動(dòng)件與所述的壓裝頭通過(guò)蠊紋配合的方式，可以是在所述的驅(qū) 動(dòng)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(dòng)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(jiǎn)化結(jié)構(gòu)，所述的驅(qū)動(dòng)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(dòng)件通過(guò) 螺紋配合。此時(shí)，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(jì)動(dòng)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(shí)可以通過(guò)兩種方式實(shí)現(xiàn)--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)件且位下
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)。本實(shí)用新型可以將壓裝力信號(hào)和位移信號(hào)輸入到嵌入式工控系統(tǒng)中，嵌 入式工控系統(tǒng)中安裝控制系統(tǒng)軟件對(duì)輸入壓裝力和位移信號(hào)進(jìn)行平滑濾波， 并按照設(shè)計(jì)的控制策略和合格判定方法進(jìn)行檢測(cè)控制，并將壓裝力-位移曲 線實(shí)時(shí)顯示于所述顯示操作面板上；而且通過(guò)控制系統(tǒng)軟件可以實(shí)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(dòng)判定壓裝是否合格；壓裝合格判定也有兩種 方式，--種是在壓裝力-位移直角坐標(biāo)系中設(shè)定一個(gè)或多個(gè)矩形框，當(dāng)被實(shí) 際壓裝過(guò)程中獲得的壓裝力-位移曲線全部通過(guò)時(shí)，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(shí)際壓裝過(guò)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(cè)的壓裝合 格判定方式相比較，更加科學(xué)，可以避免壓裝過(guò)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。本實(shí)用新型采用伺服電機(jī)作為源動(dòng)力，配備壓力傳感器和位移傳感器， 為以嵌入式工控系統(tǒng)為控制系統(tǒng)核心提供了切實(shí)可行的方案，從而達(dá)到壓入 (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(shí)時(shí)顯示、壓裝同時(shí)進(jìn)行合格判定、合格判定方式科學(xué)多樣等優(yōu)點(diǎn)。圖l:本實(shí)用新型的機(jī)械結(jié)構(gòu)示意圖。 圖2:本實(shí)用新型的測(cè)控信號(hào)流程框圖。圖3:本實(shí)用新型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(wèi).機(jī)架，2.伺服電機(jī)，3.同步帶，4.驅(qū)動(dòng)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.斜率判定警戒線，15.滑套構(gòu)件，A. 壓裝頭，F(xiàn).壓裝力，S.位移。如


圖1所示的智能伺服壓裝機(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(dòng)裝置和由驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)而在機(jī)架1上動(dòng)作的壓裝頭A:動(dòng)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(dòng)配合的驅(qū)動(dòng)件4，驅(qū) 動(dòng)件4與壓裝頭A通過(guò)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(hào)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(dòng)件4通過(guò)螺紋配合，壓裝頭A還包括一個(gè)連接在位移件7 .h 的螺母9;驅(qū)動(dòng)件4上設(shè)置有外蠊紋，因此驅(qū)動(dòng)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(dòng)件4在機(jī)架1上轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，即可通過(guò) 螺紋驅(qū)動(dòng)壓裝頭A沿驅(qū)動(dòng)件的軸向移動(dòng)；伺服電機(jī)2通過(guò)同步帶3帶動(dòng)驅(qū)動(dòng) 件轉(zhuǎn)動(dòng)；壓力傳感器10位于壓頭11的內(nèi)端，其--端固定在位移件7上，另外-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(dòng)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(dòng)時(shí)，位移傳感器5產(chǎn)生位移信號(hào)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(shí)，壓力傳感器 10產(chǎn)生壓裝力信號(hào)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(shí)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(dòng)配合的滑桿6，因此，當(dāng)位移件7沿驅(qū)動(dòng)件的軸向移 動(dòng)時(shí)，并不轉(zhuǎn)動(dòng)，以便將壓力平穩(wěn)的施加在工件上，同時(shí)，基于此結(jié)構(gòu)，前 述的位移傳感器的活動(dòng)端固定在位移件上。前述結(jié)構(gòu)僅僅是本實(shí)用新型的一個(gè)具體實(shí)施方式
，用于說(shuō)明本實(shí)用新型 的技術(shù)方案但并不將本實(shí)用新型的技術(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(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)件與壓裝頭通過(guò)螺紋配 合，還可以在驅(qū)動(dòng)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(duì)本實(shí)用新型保護(hù)范圍的限制，而最終確定本實(shí)用新型
的保護(hù)范圍的，依然以權(quán)利要求的內(nèi)容為準(zhǔn)。本實(shí)用新型的測(cè)控信號(hào)流程如圖2所示，位移信號(hào)和壓裝力信號(hào)分別由 位移傳感器和壓力傳感器檢測(cè)得到，輸入到嵌入式工控系統(tǒng)的A/D通道，經(jīng) 過(guò)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(dòng)信號(hào)(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(shí)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(guò)操作鍵盤輸入。本實(shí)用新型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(guò) 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(guò)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)置好蒈戒線的位置，另外還需要設(shè) 置好壓裝的速度等參數(shù)。然后通過(guò)操作鍵盤啟動(dòng)壓裝過(guò)程，伺服電機(jī)按照設(shè) 定速度轉(zhuǎn)動(dòng)，通過(guò)同步帶帶動(dòng)驅(qū)動(dòng)件轉(zhuǎn)動(dòng)，使壓裝頭向下直線運(yùn)動(dòng)，同時(shí)嵌 入式工控系統(tǒng)讀取位移信號(hào)和壓裝力信號(hào)，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(shí)系統(tǒng)自動(dòng)判定壓裝是否合格， 合格則開(kāi)始下一個(gè)壓裝過(guò)程，不合格，則報(bào)警。
權(quán)利要求1、智能伺服壓裝機(jī)，包括機(jī)架(1)、設(shè)于機(jī)架(1)上的驅(qū)動(dòng)裝置和由驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)而在機(jī)架上動(dòng)作的壓裝頭(A)，其特征是所述的動(dòng)力裝置包括伺服電機(jī)(2)和與伺服電機(jī)(2)傳動(dòng)配合的驅(qū)動(dòng)件(4)，所述的驅(qū)動(dòng)件(4)與所述的壓裝頭(A)通過(guò)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(hào)的壓力傳感器(10)并連接有位移傳感器(5)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能伺服壓裝機(jī)，其特征是所述的伺服電機(jī) (2)與 一嵌入式工控系統(tǒng)連接，該嵌入式工控系統(tǒng)上連接有顯示器和顯示
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能伺服壓裝機(jī)，其特征是所述的驅(qū)動(dòng)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。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能伺服壓裝機(jī)，其特征是所述的驅(qū)動(dòng)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。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1、 2、 3或4所述的智能伺服壓裝機(jī)，其特征是所述 的驅(qū)動(dòng)件(4)呈桿狀，并軸向定位在所述的機(jī)架(1)上。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1、 2、 3或4所述的智能伺服壓裝機(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(dòng)件(4)通過(guò)螺紋配合。
7、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的智能伺服壓裝機(jī)，其特征是所述的壓力傳感 器(10)位于壓頭(11)的內(nèi)端。
8、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的智能伺服壓裝機(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。
9、 根據(jù)權(quán)利要求8所述的智能伺服壓裝機(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)件且位亍所述的外套筒構(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)。
10、 根據(jù)權(quán)利要求8所述的智能伺服壓裝機(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)。
專利摘要智能伺服壓裝機(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(cè)設(shè)備進(jìn)行檢測(cè)等缺陷，本實(shí)用新型的動(dòng)力裝置包括伺服電機(jī)和與伺服電機(jī)傳動(dòng)配合的驅(qū)動(dòng)件，驅(qū)動(dòng)件與壓裝頭通過(guò)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(hào)的壓力傳感器并連接有位移傳感器。本實(shí)用新型采用伺服電機(jī)作為源動(dòng)力，配備壓力傳感器和位移傳感器，為以嵌入式工控系統(tǒng)為控制系統(tǒng)核心提供了切實(shí)可行的方案，從而達(dá)到壓入(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(shí)時(shí)顯示、壓裝同時(shí)進(jìn)行合格判定、合格判定方式科學(xué)多樣等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)B23P19/02GK201030479SQ20072010818
公開(kāi)日2008年3月5日 申請(qǐng)日期2007年4月16日 優(yōu)先權(quán)日2007年4月16日
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