專利名稱：一種單片微機(jī)夾具壓力監(jiān)控儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及自動(dòng)檢測儀器儀表技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種應(yīng)用于機(jī)床的單片微機(jī)夾具壓力監(jiān)控儀。
背景技術(shù)：
隨著電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅猛發(fā)展，數(shù)控技術(shù)的出現(xiàn)，數(shù)控機(jī)床給機(jī)械加工制造業(yè)帶來了革命性的變化。目前，除了在生產(chǎn)流水線、自動(dòng)線配置相應(yīng)的高效、自動(dòng)化夾具外，在數(shù)控機(jī)床上，尤其在加工中心上出現(xiàn)了各種自動(dòng)裝夾工件的夾具以及自動(dòng)更換夾具的裝置，充分發(fā)揮了數(shù)控機(jī)床的效率。近幾年來，機(jī)械加工業(yè)大量采用數(shù)控機(jī)床取代傳統(tǒng)的普通機(jī)床進(jìn)行機(jī)械加工，普通機(jī)械逐漸被數(shù)控機(jī)械所代替。數(shù)控機(jī)床綜合了微電子、計(jì)算機(jī)、信息處理、自動(dòng)檢測、自動(dòng)控制、電機(jī)與拖動(dòng)，電子和電力、精密測量、氣液壓及現(xiàn)代機(jī)械制造技術(shù)等多種先進(jìn)技術(shù)。而在機(jī)床中應(yīng)用的夾具更是種類繁多，在實(shí)際應(yīng)用中通用夾具具有部分元件可以更換，部分裝置可以調(diào)整，以適應(yīng)不同零件加工的特點(diǎn)，適用范圍更廣。 改變專用夾具的不可拆結(jié)構(gòu)為可拆結(jié)構(gòu)，發(fā)展可調(diào)夾具結(jié)構(gòu)，將是當(dāng)前夾具發(fā)展的主要方向。然而在夾具的使用過程中，常規(guī)夾具在夾緊后夾緊力是固定的，數(shù)控夾具需要可以根據(jù)不同的切削力調(diào)整夾具壓力的大小以實(shí)現(xiàn)高精度加工，夾具在工作的過程中往往也會(huì)由于各種操作的不當(dāng)或者其他情況而導(dǎo)致夾具受力很大，刀具受損或者損壞，難于預(yù)測突發(fā)事故的發(fā)生。在現(xiàn)有的技術(shù)中，少有介紹如何在操作中對(duì)夾具壓力的監(jiān)控以及刀具的保護(hù)性工作和相關(guān)的考慮。而對(duì)刀具起主要夾緊控制作用的就是夾具，因此提出研制設(shè)計(jì)一種智能型的、能輸入多路壓力參數(shù)、準(zhǔn)確測量夾具裝置運(yùn)行過程中的壓力，實(shí)行自動(dòng)監(jiān)控的單片微機(jī)夾具壓力的監(jiān)控儀具有一定實(shí)用價(jià)值，可以減少在實(shí)際工作中的經(jīng)濟(jì)損失，同時(shí)也可以提供加工精度和生產(chǎn)效率。
發(fā)明內(nèi)容為了解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型提供了一種結(jié)構(gòu)簡單、運(yùn)行過程能中對(duì)機(jī)床夾具壓力進(jìn)行全自動(dòng)檢測，能夠根據(jù)不同切削力調(diào)整夾具夾緊力，提高加工精度和加工效率的單片微機(jī)夾具壓力監(jiān)控儀。本實(shí)用新型解決上述的技術(shù)問題的技術(shù)方案是它包括夾具裝置、壓力傳感器、信號(hào)調(diào)理模塊、A/D轉(zhuǎn)換模塊、微控制處理器MCU、IXD顯示模塊、繼電器控制電路、外部接口、 電源模塊、PWM產(chǎn)生模塊和電磁閥控制裝置，壓力傳感器將檢測到的夾具裝置的模擬信號(hào)， 通過信號(hào)調(diào)理模塊進(jìn)行信號(hào)的調(diào)理后，再通過A/D轉(zhuǎn)換模塊轉(zhuǎn)換為微控制處理器MCU能夠處理的數(shù)字信號(hào)，微控制處理器MCU通過PWM產(chǎn)生控制信號(hào)，進(jìn)而控制與電磁閥控制裝置連接的夾具裝置，微控制處理器MCU分別與LCD顯示模塊和繼電器控制電路連接，繼電器控制電路與外部接口連接。進(jìn)一步，還包括計(jì)算機(jī)，所述的計(jì)算機(jī)與微控制處理器MCU的CAN或USB連接。進(jìn)一步，所述的微控制處理器MCU的主控芯片為C8051系列單片機(jī)。[0007]由于采用上述技術(shù)方案，本實(shí)用新型的有益效果是(1)本監(jiān)控儀由單片微機(jī)控制，運(yùn)行過程中能對(duì)機(jī)床夾具壓力進(jìn)行全自動(dòng)檢測，能夠根據(jù)不同切削力調(diào)整夾具夾緊力， 提高加工精度和加工效率。與計(jì)算機(jī)連接配有打印/通信接口，可以定時(shí)的保存或打印出夾具的壓力狀態(tài)值。( 目前大多數(shù)數(shù)控機(jī)床中控制器多采用PLC或?qū)Ｓ肕CU，本裝置采用通用微處理器C8051系列單片機(jī)，降低了系統(tǒng)成本(3)通過C8051的SPI 口直接與語言芯片連接，在對(duì)壓力的實(shí)際監(jiān)控過程中，一旦出現(xiàn)壓力過大或者操作適當(dāng)?shù)惹闆r發(fā)生導(dǎo)致壓力急劇增大時(shí)會(huì)有語言提示，同時(shí)相應(yīng)警示燈也點(diǎn)亮，液晶顯屏顯示當(dāng)前夾具裝置的實(shí)時(shí)壓力情況以及相關(guān)提示，有效了保證了故障的排除效率。(4)可以通過計(jì)算機(jī)和微控制處理器MCU之間的通信機(jī)制，保證在微控制處理器MCU死機(jī)等狀況時(shí)可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)處理，確保被控設(shè)備安全，同時(shí)通可以把當(dāng)前檢測的壓力值狀況通過計(jì)算機(jī)打印接口打印出來。

圖1為本實(shí)用新型的系統(tǒng)原理圖。圖2為本監(jiān)控儀液晶顯示的接口連接圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)的說明如圖1所示，本實(shí)用新型包括夾具裝置、壓力傳感器、信號(hào)調(diào)理模塊、A/D轉(zhuǎn)換模塊、微控制處理器MCU、IXD顯示模塊、繼電器控制電路、外部接口、電源模塊、PWM產(chǎn)生模塊和電磁閥控制裝置，所述的壓力傳感器將檢測到的夾具裝置的模擬信號(hào)，通過信號(hào)調(diào)理模塊進(jìn)行信號(hào)的調(diào)理后，再通過A/D轉(zhuǎn)換模塊轉(zhuǎn)換為微控制處理器MCU能夠處理的數(shù)字信號(hào)， 所述的微控制處理器MCU通過PWM產(chǎn)生控制信號(hào)，進(jìn)而控制與電磁閥控制裝置連接的夾具裝置，所述的微控制處理器MCU分別與LCD顯示模塊和繼電器控制電路連接，所述的繼電器控制電路與外部接口連接。還包括計(jì)算機(jī)，所述的計(jì)算機(jī)與微控制處理器MCU的CAN或USB 連接。本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式
如下(1)系統(tǒng)上電運(yùn)行后，微控制處理器MCU初次掃描調(diào)用PWM子程序，初始化相關(guān)參數(shù)，可以通過功能鍵調(diào)節(jié)選擇不同比例占空比的PWM子程序。系統(tǒng)進(jìn)入實(shí)時(shí)工作模式，微控制處理器MCU會(huì)從I/O 口檢測從壓力傳感器輸入的壓力信號(hào)，并把采集到的壓力值與程序中預(yù)定值比較，若超過預(yù)定值則通過語言報(bào)警，同時(shí)顯示器顯示文字提示有關(guān)的原因。同時(shí)報(bào)警燈閃爍。提醒操作人員對(duì)夾具裝置進(jìn)行檢查。若壓力值正常，系統(tǒng)即進(jìn)入可工作狀態(tài)，機(jī)床在工作的過程中，開始對(duì)需加工產(chǎn)品加工的工作， 整個(gè)加工過程中，夾具壓力值狀態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)控，微控制處理器MCU會(huì)根據(jù)監(jiān)控到的不同壓力值和加工的精度對(duì)夾具壓力做相應(yīng)的調(diào)整，若在加工過程中由于不當(dāng)操作或者加工過程中由于某種原因使得夾具所夾刀具等受阻，夾具壓力急劇增大，系統(tǒng)會(huì)立即啟動(dòng)相關(guān)子程序， 斷開相關(guān)繼電器，從而斷開電機(jī)開關(guān)，給予語音警報(bào)提示，報(bào)警燈閃爍，液晶顯示屏實(shí)時(shí)顯示壓力值狀態(tài)，并顯示相關(guān)提示語言。這樣就實(shí)現(xiàn)了保護(hù)刀具不被受損壞，挽回經(jīng)濟(jì)損失， 保證系統(tǒng)安全。這時(shí)要想繼續(xù)運(yùn)行微控制處理器MCU，必須按復(fù)位鍵復(fù)位后重新運(yùn)行。本系統(tǒng)需要響應(yīng)三種不同情況的控制1)壓力過大；2)壓力過?。?)壓力超過預(yù)設(shè)值。對(duì)于不同的情況系統(tǒng)會(huì)調(diào)用不同的子程序給予相應(yīng)的處理，壓力過大時(shí)系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)調(diào)節(jié)PWM控制使夾具壓力減小，反之亦然。若壓力超過預(yù)設(shè)值系統(tǒng)直接啟動(dòng)斷電子程序，控制有關(guān)繼電器工作，點(diǎn)亮相關(guān)警示燈，液晶顯示相關(guān)參數(shù)。如圖2中p0. 1，p0. 2，p0. 0，p0. 7 用于控制語音芯片的工作，以語音報(bào)警提示有關(guān)情況?？捎肅8051的I/O 口引腳產(chǎn)生PWM 波形，這里產(chǎn)生的PWM還需要根據(jù)具體情況采取一定的放大才能有效的對(duì)電磁閥的控制， p0. 3，p0. 4，p0. 5等引腳控制有關(guān)繼電器。液晶顯示采用并行傳輸方式，實(shí)時(shí)顯示各種情況的壓力參數(shù)和有關(guān)提示語言。 單片微機(jī)監(jiān)控儀也可通過上位機(jī)命令來對(duì)其進(jìn)行監(jiān)控，相關(guān)參數(shù)可以顯示在上位機(jī)上，實(shí)現(xiàn)集中控制，特別可以對(duì)在操作過程中發(fā)生的一些故障因素保存記錄在計(jì)算機(jī)中， 實(shí)時(shí)打印出來，以便日后可以避免類似的情況發(fā)生。
權(quán)利要求1.一種單片微機(jī)夾具壓力監(jiān)控儀，其特征在于它包括夾具裝置、壓力傳感器、信號(hào)調(diào)理模塊、A/D轉(zhuǎn)換模塊、微控制處理器MCU、IXD顯示模塊、繼電器控制電路、外部接口、電源模塊、PWM產(chǎn)生模塊和電磁閥控制裝置，壓力傳感器將檢測到的夾具裝置的模擬信號(hào)，通過信號(hào)調(diào)理模塊進(jìn)行信號(hào)的調(diào)理后，再通過A/D轉(zhuǎn)換模塊轉(zhuǎn)換為微控制處理器MCU能夠處理的數(shù)字信號(hào)，微控制處理器MCU通過PWM產(chǎn)生控制信號(hào)，進(jìn)而控制與電磁閥控制裝置連接的夾具裝置，微控制處理器MCU分別與LCD顯示模塊和繼電器控制電路連接，繼電器控制電路與外部接口連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單片微機(jī)夾具壓力監(jiān)控儀，其特征在于還包括計(jì)算機(jī)，所述的計(jì)算機(jī)與微控制處理器MCU的CAN或USB連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單片微機(jī)夾具壓力監(jiān)控儀，其特征在于所述的微控制處理器MCU的主控芯片為C8051系列單片機(jī)。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種單片微機(jī)夾具壓力監(jiān)控儀。它包括夾具裝置、壓力傳感器、信號(hào)調(diào)理模塊、A/D轉(zhuǎn)換模塊、微控制處理器MCU、LCD顯示模塊、繼電器控制電路、外部接口、電源模塊、PWM產(chǎn)生模塊和電磁閥控制裝置，壓力傳感器將檢測到的夾具裝置的模擬信號(hào)，通過信號(hào)調(diào)理模塊進(jìn)行信號(hào)的調(diào)理后，再通過A/D轉(zhuǎn)換模塊轉(zhuǎn)換為微控制處理器MCU能夠處理的數(shù)字信號(hào)，微控制處理器MCU通過PWM產(chǎn)生控制信號(hào)，進(jìn)而控制與電磁閥控制裝置連接的夾具裝置，微控制處理器MCU分別與LCD顯示模塊和繼電器控制電路連接，繼電器控制電路與外部接口連接。本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡單，能夠根據(jù)不同切削力調(diào)整夾具夾緊力，提高加工精度和效率。
文檔編號(hào)B23Q17/00GK202317866SQ20112046118
公開日2012年7月11日 申請(qǐng)日期2011年11月21日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月21日
發(fā)明者岳文輝, 文澤軍, 楊書儀, 王兆波, 王進(jìn) 申請(qǐng)人:湖南科技大學(xué)