CN106376999B - 一种钉扣机及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种钉扣机，其中冲杆由分体结构的齿条和冲头组成，并在齿条和冲头之间增设防误动作的保护机构，同时对伺服电机的工作方法进行适当的改进，由原来行程记录改变为行程与电流双重判断，确保每次钉扣质量，本发明具有精准、可靠、安全的特点；一种钉扣机，包括机座、伺服电机、减速机构、齿条箱、冲杆和伺服电机控制系统，伺服电机安装在机座上，伺服电机的输出端与减速机构的输入端联接，所述的减速机构的输出端联接齿条箱，其特征在于：所述的冲杆包括分体的上部的齿条和下部的冲头，冲头容置于机座的钉扣导向通道内，齿条位于冲头的上方并与齿条箱配合，在所述的齿条与冲头之间还设置有防误动作的保护机构。

Description

一种钉扣机及控制方法

技术领域

本发明涉及一种钉扣机，具体是一种伺服电机驱动实现恒压控制的钉扣机。

背景技术

如公告号为CN204715013U公开一种具有行星齿轮减速的钉扣机，包括机体，设于机体上的且其内滑动设置有冲杆的电机座块，设于机体上的电机，在于所述机体上位于电机座块和电机之间设有一行星减速器，所述行星减速器的输入端朝向电机一侧，且其输出端朝向电机座块一侧，通过在电机座块和电机之间设置行星减速器，使得钉扣机冲杆上的动力体现得到不同程度的变化；这种钉扣机采用伺报电机来控制冲杆的升降，行星轮减速器起到减速增加扭矩的作用，由于采用电动控制一旦电机的控制开关发生故障或者工人误操作，触动伺服电机启动，存在较大的安全隐患；另外现有的钉扣机通过行程控制，由于传动机构之间存在间隙，工件的尺寸存在一定误差，现有通过行程控制的方法可能存在钉扣不到位或者钉扣过度造成扭扣损坏的等问题；影响产品的质量。

发明内容

本发明的目的在于提供一种钉扣机，冲杆由分体结构的齿条和冲头组成，并在齿条和冲头之间增设防误动作的保护机构，同时对伺服电机的工作方法进行适当的改进，由原来行程记录改变为行程与电流双重判断，确保每次钉扣质量，本发明具有精准、可靠、安全的特点。

为实现上述目的采用以下技术方案：

一种钉扣机，包括机座、伺服电机、减速机构、齿条箱、冲杆和伺服电机控制系统，伺服电机安装在机座上，伺服电机的输出端与减速机构的输入端联接，所述的减速机构的输出端联接齿条箱，其特征在于：所述的冲杆包括分体的上部的齿条和下部的冲头，冲头容置于机座的钉扣导向通道内，齿条位于冲头的上方并与齿条箱配合，在所述的齿条与冲头之间还设置有防误动作的保护机构。

所述的保护机构包括在冲头顶部设置的容置孔，齿条下部在下压时可容置到在容置孔内，在冲头侧壁上铰接有一压板，机座上设置有压板驱动机构，压板与冲头之间还设置有压板回复机构，压板在压板驱动机构作用下压板可将冲头顶部的容置孔盖住；压板回复机构在压板驱动机构作用力撤消时使压板自动复位重新使容置孔敞开。

在所述的容置孔侧壁上开设置轴向槽口，所述的压板的下端铰接在轴向槽口内，压板的下端开设置回复板；所述的压板回复机构设置容置孔下部， 压板回复机构顶在回复板的底部使得压板上部向外翻转；所述的压板上端设置有档板；当压板向内翻转时档板可将容置孔全部盖住，使齿条无法伸入到容置孔内。

所述的压板回复机构包括回复弹簧和顶球，回复弹簧和顶球容置于容置孔的下部，顶球与回复板底部接触。

所述的压板驱动机构包括压板推动装置和触发装置。

所述的压板推动装置包括滚轮调节支架和压入滚轮，滚轮调节支架的下端铰接机座上，滚轮调节支架中部通过调节杆与机座连接，滚轮设置在滚轮调节支架的上端，滚轮处于冲头侧部，当冲头下压时滚轮与压板的外侧接触使压板向内翻转。

所述的触发装置包括操纵拉杆、第一驱动臂、连杆、第二驱动臂、回程拉簧，第一驱动臂和第二驱动臂枢接在机座上，第一驱动臂的输出臂和第二驱动臂的输入臂通过连杆连接，操纵拉杆与第一驱动臂的输入臂铰接，第一驱动臂的摆动路径上设置有行程开关，行程开关为伺服电机的触发开关；第二驱动臂输出臂的端部开设置驱动槽，在所述冲头的外壁设置有驱动杆，所述的驱动杆与驱动槽配合；所述的回程拉簧一端与机座连接，另一端与第一驱动臂的输出臂或第二驱动臂的输入臂连接。

所述的伺服电机控制系统包括主电路、开关稳压电路、驱动采样电路、CPU控制单元和位置信号输入电路；所述的主电路产生300V直流电路输送给开关及稳压电路，开关及稳压电路将300V直流分别转化成300V、15V和5V的三种电压的直流电输出，所述的驱动采样电路包括驱动控制电路、驱动开关电路和采样电路，15V直流电供给驱动控制电路工作使用，300V直流电供给开关电路，输出给伺服电机工作使用；5V直流电供给采样电路，采样电路将开关电路工作时的电流信号实时反馈给CPU控制单元；开关及稳压电路产生5V直流电还供给CPU控制单元和位置信号输入电路使用；所述的位置信号输入电路连接伺服电机和CPU控制单元，将伺服电机位置反馈给CPU控制单元。

一种钉扣机的控制方法，其特征在于：包括测模、调压、定位和运行几个工作流程，测模：伺服电机以恒定的速度缓慢向下压，当碰到压模时的压力上升到设置有压力值时，CPU控制单元记录下位置，此点就是压模的位置；调压：以恒定的电流驱动伺服电机下压，机械就能恒定的压力向下压；定位：开始电机加速运行，达到最高速并继续动行，靠近目标位置时，电机线性减速，精确定位在目标位置上电机停转运动，CPU控制单元记录下电机的运行参数；运行：根据上述测模、调压和定位测得的参数CPU控制单元启动时先将伺服电机速度提升了最高，然后保持高速运动，当冲头达到减速点时，伺服电机开始减速，CPU控制单元分板采样电路的反馈电流值和位置信号输入电路的位置，在位置信号远离设定位置时，无论反馈电流值大小，继续驱动伺服电机高速转运，当接近测模记录的位置时CPU控制单元检测伺服电机的工作电流值是否达到设定值，达到设定值时，伺服电机在位置信号达到设定值时减速复位；如果当达到测模记录的位置时，电流值仍旧达不到设定值时，伺服电机继续工作使冲头进一步下压直至电流值达到设定值然后复位；冲头进一步下压会设定一个下压余量值。

本发明将冲杆分解成分体的齿条和冲头，冲头容置在钉扣导向通道内并与压板驱动机构配合，压板驱动机构通过移动冲头来驱动压板和触发伺服电机工作，伺服电机通过减速机构和齿条箱驱动齿条运动，齿条下冲通过压板推动冲头完成钉扣工作；当伺服电机控制开关发生故障误动时，由于压板驱动机构为未启动，冲头顶部的容置孔处于敞开状态，此时伺服电机驱动齿条，齿条的下部进入到容置孔，而冲头不会下冲，从而起到保护作用，避免发生安全事故，保护工人的安全；另外本发明对钉扣机的控制系统进行改进，由原来单纯的位置或行程控制，改为现在的行程和电流双重控制，由于钉扣的工件不可能完全一致，厚度有高有低，另外钉扣机冲扣一段时间后，齿条与齿轮之间会受到挤压磨损，之间的间隙会发生变化，因此现有的单纯靠位置或行程控制的方式，不能保证钉扣工件品质的一致性，精度高从而影响整机的性能；而本发明采用行程和电流双重控制，行程可以在设定值一定误差范围内波动，而电流值可以准确反馈出冲头下压力，考虑到伺服电机启动电流会很大，大大超过冲压的电流，因此本发明通过行程和电流双重控制，避免单纯的电流值判断压力的带来的错误，提升机构的精准度和可靠性。

附图说明

图1为本发明内部结构示意图；

图2为本发明左侧结构示意图；

图3为本发明的控制系统主电路原理图；

图4为本发明的控制系统开关稳压电路原理图；

图5为本发明的控制系统驱动采样电路原理图；

图6为本发明的控制系统CPU控制单元电路原理图；

图7为本发明的控制系统位置信号输入电路原理图。

具体实施方式

如图1-7所示，一种钉扣机，包括机座1、伺服电机2、减速机构3、齿条箱4、冲杆和伺服电机控制系统，伺服电机2安装在机座1上，伺服电机2的输出端与减速机构3的输入端联接，所述的减速机构3的输出端联接齿条箱4，其特征在于：所述的冲杆包括分体的上部的齿条5和下部的冲头6，冲头6容置于机座1的钉扣导向通道内，齿条5位于冲头6的上方并与齿条箱4配合，在所述的齿条5与冲头6之间还设置有防误动作的保护机构。

所述的保护机构包括在冲头6顶部设置的容置孔61，齿条5下部在下压时可容置到在容置孔61内，在冲头6侧壁上铰接有一压板7，机座1上设置有压板驱动机构，压板7与冲头6之间还设置有压板回复机构，压板7在压板驱动机构作用下压板7可将冲头6顶部的容置孔61盖住；压板7回复机构在压板驱动机构作用力撤消时使压板7自动复位重新使容置孔61敞开。

在所述的容置孔61侧壁上开设置轴向槽口62，所述的压板7的下端铰接在轴向槽口62内，压板7的下端开设置回复板71；所述的压板回复机构设置容置孔下部，压板回复机构顶在回复板71的底部使得压板7上部向外翻转；所述的压板7上端设置有档板72；当压板7向内翻转时档板72可将容置孔61全部盖住，使齿条5无法伸入到容置孔61内。

所述的压板回复机构包括回复弹簧81和顶球82，回复弹簧81和顶球82容置于容置孔61的下部，顶球82与回复板71底部接触。

所述的压板驱动机构包括压板推动装置和触发装置。

所述的压板推动装置包括滚轮调节支架83和压入滚轮84，滚轮调节支架83的下端铰接机座1上，滚轮调节支架83中部通过调节杆85与机座1连接，滚轮84设置在滚轮调节支架83的上端，滚轮84位于冲头6侧部，当冲头6下压时滚轮84与压板7的外侧接触使压板7向内翻转。

所述的触发装置包括操纵拉杆91、第一驱动臂92、连杆93、第二驱动臂94、回程拉簧95，第一驱动臂92和第二驱动臂94枢接在机座1上，第一驱动臂92的输出臂和第二驱动臂94的输入臂通过连杆93连接，操纵拉杆91与第一驱动臂92的输入臂铰接，第一驱动臂92的摆动路径上设置有行程开关97，行程开关97为伺服电机的触发开关；第二驱动臂94输出臂的端部开设置驱动槽96，在所述冲头6的外壁设置有驱动杆60，所述的驱动杆60与驱动槽96配合；所述的回程拉簧95一端与机座1连接，另一端与第一驱动臂92的输出臂或第二驱动臂94的输入臂连接。

本发明将冲杆更改为分体的齿条和冲头，齿条和冲头是分离的，在齿条和冲之间设置保护机构，保护机构一方面防止人工误操作，另一方面避免电机开关故障伺服电机突然工作引起安全事故；保护机构包括压板推动装置和触发装置；触发装置用于开启电机并引导冲头下移使压板与压板推动装置配合，压板推动装置实现压板内外翻转，通过容置孔、齿条和压板三者相互配合工作，从而确保了钉扣机安全可靠稳定地运行。

本发明伺服电机控制系统包括主电路、开关稳压电路、驱动采样电路、CPU控制单元和位置信号输入电路；所述的主电路产生300V直流电路输送给开关及稳压电路，开关及稳压电路将300V直流分别转化成300V、15V和5V的三种电压的直流电输出，所述的驱动采样电路包括驱动控制电路、驱动开关电路和采样电路，15V直流电供给驱动控制电路工作使用，300V直流电供给开关电路，输出给伺服电机工作使用；5V直流电供给采样电路，采样电路将开关电路工作时的电流信号实时反馈给CPU控制单元；开关及稳压电路产生5V直流电还供给CPU控制单元和位置信号输入电路使用；所述的位置信号输入电路连接伺服电机和CPU控制单元，将伺服电机位置反馈给CPU控制单元。

本发明使用时之前首先进行测模、调压和定位，测模：伺服电机以恒定的速度缓慢向下压，当碰到压模时的压力上升到设置有压力值时，CPU控制单元记录下位置，此点就是压模的位置；调压：以恒定的电流驱动伺服电机下压，机械就能恒定的压力向下压；定位：开始电机加速运行，达到最高速并继续动行，靠近目标位置时，电机线性减速，精确定位在目标位置上电机停转运动，CPU控制单元记录下电机的运行参数；从上述三个过程控制器将行程、电流和状态过程记录，在正式运行时根据上述测模、调压和定位测得的参数CPU控制单元启动时先将伺服电机速度提升了最高，然后保持高速运动，当冲头达到减速点时，伺服电机开始减速，CPU控制单元分板采样电路的反馈电流值和位置信号输入电路的位置，在位置信号远离设定位置时，无论反馈电流值大小，继续驱动伺服电机高速转运，当接近测模记录的位置时CPU控制单元检测伺服电机的工作电流值是否达到设定值，达到设定值时，伺服电机在位置信号达到设定值时减速复位；如果当达到测模记录的位置时，电流值仍旧达不到设定值时，伺服电机继续工作使冲头进一步下压直至电流值达到设定值然后复位；冲头进一步下压会设定一个下压余量值。

Claims (7)

1.一种钉扣机，包括机座（1）、伺服电机（2）、减速机构（3）、齿条箱（4）、冲杆和伺服电机控制系统，伺服电机（2）安装在机座（1）上，伺服电机（2）的输出端与减速机构（3）的输入端联接，所述的减速机构（3）的输出端联接齿条箱（4），其特征在于：所述的冲杆包括分体的上部的齿条（5）和下部的冲头（6），冲头（6）容置于机座（1）的钉扣导向通道内，齿条（5）位于冲头（6）的上方并与齿条箱（4）配合，在所述的齿条（5）与冲头（6）之间还设置有防误动作的保护机构；所述的保护机构包括在冲头（6）顶部设置的容置孔（61），齿条（5）下部在下压时可容置到在容置孔（61）内，在冲头（6）侧壁上铰接有一压板（7），机座（1）上设置有压板驱动机构，压板（7）与冲头（6）之间还设置有压板回复机构，压板（7）在压板驱动机构作用下压板（7）可将冲头（6）顶部的容置孔（61）盖住；压板（7）回复机构在压板驱动机构作用力撤消时使压板（7）自动复位重新使容置孔（61）敞开。

2.如权利要求1所述的一种钉扣机，其特征在于：在所述的容置孔（61）侧壁上开设置轴向槽口（62），所述的压板（7）的下端铰接在轴向槽口（62）内，压板（7）的下端开设置回复板（71）；所述的压板回复机构设置容置孔下部，压板回复机构顶在回复板（71）的底部使得压板（7）上部向外翻转；所述的压板（7）上端设置有档板（72）；当压板（7）向内翻转时档板（72）可将容置孔（61）全部盖住，使齿条（5）无法伸入到容置孔（61）内；所述的压板回复机构包括回复弹簧（81）和顶球（82），回复弹簧（81）和顶球（82）容置于容置孔（61）的下部，顶球（82）与回复板（71）底部接触。

3.如权利要求1或2所述的一种钉扣机，其特征在于：所述的压板驱动机构包括压板推动装置和触发装置。

4.如权利要求3所述的一种钉扣机，其特征在于：所述的压板推动装置包括滚轮调节支架（83）和压入滚轮（84），滚轮调节支架（83）的下端铰接机座（1）上，滚轮调节支架（83）中部通过调节杆（85）与机座（1）连接，滚轮（84）设置在滚轮调节支架（83）的上端，滚轮（84）位于冲头（6）侧部，当冲头（6）下压时滚轮（84）与压板（7）的外侧接触使压板（7）向内翻转。

5.如权利要求3所述的一种钉扣机，其特征在于：所述的触发装置包括操纵拉杆（91）、第一驱动臂（92）、连杆（93）、第二驱动臂（94）、回程拉簧（95），第一驱动臂（92）和第二驱动臂（94）枢接在机座（1）上，第一驱动臂（92）的输出臂和第二驱动臂（94）的输入臂通过连杆（93）连接，操纵拉杆（91）与第一驱动臂（92）的输入臂铰接，第一驱动臂（92）的摆动路径上设置有行程开关（97），行程开关（97）为伺服电机的触发开关；第二驱动臂（94）输出臂的端部开设置驱动槽（96），在所述冲头（6）的外壁设置有驱动杆（60），所述的驱动杆（60）与驱动槽（96）配合；所述的回程拉簧（95）一端与机座（1）连接，另一端与第一驱动臂（92）的输出臂或第二驱动臂（94）的输入臂连接。

6.如权利要求1所述的一种钉扣机，其特征在于：所述的伺服电机控制系统包括主电路、开关稳压电路、驱动采样电路、CPU控制单元和位置信号输入电路；所述的主电路产生300V直流电路输送给开关及稳压电路，开关及稳压电路将300V直流分别转化成300V、15V和5V的三种电压的直流电输出，所述的驱动采样电路包括驱动控制电路、驱动开关电路和采样电路，15V直流电供给驱动控制电路工作使用，300V直流电供给开关电路，输出给伺服电机工作使用；5V直流电供给采样电路，采样电路将开关电路工作时的电流信号实时反馈给CPU控制单元；开关及稳压电路产生5V直流电还供给CPU控制单元和位置信号输入电路使用；所述的位置信号输入电路连接伺服电机和CPU控制单元，将伺服电机位置反馈给CPU控制单元。

7.一种钉扣机的控制方法，其特征在于：包括测模、调压、定位和运行几个工作流程，测模：伺服电机以恒定的速度缓慢向下压，当碰到压模时的压力上升到设置有压力值时，CPU控制单元记录下位置，此点就是压模的位置；调压：以恒定的电流驱动伺服电机下压，机械就能恒定的压力向下压；定位：开始电机加速运行，达到最高速并继续动行，靠近目标位置时，电机线性减速，精确定位在目标位置上电机停转运动，CPU控制单元记录下电机的运行参数；运行：根据上述测模、调压和定位测得的参数CPU控制单元启动时先将伺服电机速度提升了最高，然后保持高速运动，当冲头达到减速点时，伺服电机开始减速，CPU控制单元分板采样电路的反馈电流值和位置信号输入电路的位置，在位置信号远离设定位置时，无论反馈电流值大小，继续驱动伺服电机高速转运，当接近测模记录的位置时CPU控制单元检测伺服电机的工作电流值是否达到设定值，达到设定值时，伺服电机在位置信号达到设定值时减速复位；如果当达到测模记录的位置时，电流值仍旧达不到设定值时，伺服电机继续工作使冲头进一步下压直至电流值达到设定值然后复位；冲头进一步下压会设定一个下压余量值。