專(zhuān)利名稱(chēng)：一種夾持力自動(dòng)調(diào)節(jié)夾具及其調(diào)整方法
一種夾持力自動(dòng)調(diào)節(jié)夾具及其調(diào)整方法技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明是一種夾持力自動(dòng)調(diào)節(jié)夾具及其調(diào)整方法，屬于夾持力自動(dòng)調(diào)節(jié)夾具及其調(diào)整方法的改造技術(shù)。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的夾具一般都不能調(diào)節(jié)夾持力，以致在夾持過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)夾持力不夠的情況，使工件不能有效加緊，工件在加工過(guò)程中出現(xiàn)偏移，直接影響加工質(zhì)量；或出現(xiàn)夾持力 過(guò)大的情況，嚴(yán)重時(shí)會(huì)夾壞工件。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于考慮上述問(wèn)題而提供一種設(shè)計(jì)巧妙，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，能調(diào)節(jié)夾持力的夾持力自動(dòng)調(diào)節(jié)夾具。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種操作簡(jiǎn)單的夾持力自動(dòng)調(diào)節(jié)夾具的調(diào)整方法。
本發(fā)明的技術(shù)方案是本發(fā)明的夾具夾持力自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)，包括有夾具、夾持力檢測(cè)裝置、A/D轉(zhuǎn)換器、中央處理單元、電機(jī)控制器、電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、控制電機(jī)，其中夾具包括有夾具體、調(diào)節(jié)螺母及調(diào)節(jié)螺桿，其中夾具體上設(shè)有裝夾槽，調(diào)節(jié)螺母裝設(shè)在夾具體所設(shè)裝夾槽的一側(cè)或兩側(cè)，調(diào)節(jié)螺桿穿過(guò)調(diào)節(jié)螺母的螺紋孔組成螺旋傳動(dòng)副，且調(diào)節(jié)螺桿與控制電機(jī)的輸出軸連接，夾持力檢測(cè)裝置裝設(shè)在夾具體上，夾持力檢測(cè)裝置的信號(hào)輸出端通過(guò)A/D 轉(zhuǎn)換器與中央處理單元的信號(hào)輸入端連接，中央處理單元的信號(hào)輸出端與電機(jī)控制器的信號(hào)輸入端連接，電機(jī)控制器的信號(hào)輸出端通過(guò)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器與控制電機(jī)電連接。
上述夾持力檢測(cè)裝置為應(yīng)變片，應(yīng)變片粘貼在夾具上。
上述中央處理單元為單片機(jī)。
上述中央處理單元還連接有顯示模塊。
上述中央處理單元通過(guò)蓄電池供電。
上述調(diào)節(jié)螺釘與控制電機(jī)之間還設(shè)有聯(lián)軸器。
本發(fā)明夾具夾持力自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)方法，包括如下步驟1)零件裝入夾具后，在夾具上安裝夾持力檢測(cè)裝置；2)夾持力檢測(cè)裝置檢測(cè)夾具夾持力的大小，并將信號(hào)經(jīng)過(guò)A/D轉(zhuǎn)換器輸入到中央處理單元；3)中央處理單元與預(yù)設(shè)值進(jìn)行比較，若有差異，則通過(guò)電機(jī)控制器及電機(jī)驅(qū)動(dòng)器將控制信號(hào)輸出至控制電機(jī)，控制電機(jī)帶動(dòng)調(diào)節(jié)螺桿旋轉(zhuǎn)，相應(yīng)調(diào)節(jié)螺母移動(dòng)，調(diào)節(jié)螺母帶動(dòng)夾具的裝夾槽移動(dòng)來(lái)調(diào)整夾具上的夾持力大小，使其保持在預(yù)設(shè)值的要求范圍。
上述對(duì)控制電機(jī)的控制方法是采用模糊PID控制，首先進(jìn)行PID參數(shù)初始化，PID參數(shù)包括有ζ 、^,其中，^為比例控制參數(shù)，Ki為積分控制參數(shù)，κ 為微分控制參數(shù)，取壓力初始值，按PID控制原理以及壓力控制特性計(jì)算當(dāng)前的Kp、Ki、Kd，然后輸出到電機(jī)進(jìn)行夾緊力的控制，不斷根據(jù)當(dāng)前計(jì)算的壓力值與給定值調(diào)整，多次重復(fù)，直到最接近的壓力值，達(dá)到穩(wěn)定自動(dòng)調(diào)整夾具壓力的目的。
本發(fā)明夾具夾持力自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)方法，上述模糊PID控制的方法如下 模糊自適應(yīng)PID控制是以誤差e和誤差變化ec作為輸入，并找出PID三參數(shù)與e和ec之間的模糊關(guān)系圖，根據(jù)模糊控制原理對(duì)三參數(shù)進(jìn)行在線(xiàn)修改，從而使被控對(duì)象有良好的動(dòng)、靜態(tài)性能，具體如下I)模糊語(yǔ)言變量以誤差e以及誤差變化率ec作為輸入，而輸出分別為PID的三參數(shù)。
2)模糊整定控制表根據(jù)實(shí)際操作經(jīng)驗(yàn)，建立合適的模糊規(guī)則表，得到』 、Ki和三參數(shù)分別整定的模糊控制表；3)計(jì)算當(dāng)前KpKiKd值將e和ec的變化范圍定義為模糊集上的論域， e={_5, -4, -3, -2, -1, O, +1, +2, +3, +4, +5} ec={_5，~4, _3，~2, _1，O, +1, +2, +3, +4, +5}其模糊子集為e= {NB, NM, NS, Z0, PS, PM, PB}，ec= {NB, NM, NS, Z0, PS, PM, PB}式中NB代表負(fù)大，匪代表負(fù)中，NS代表負(fù)小，ZE代表擴(kuò)充零，PS代表正小，PM代表正中，PB代表正大；并均選取高斯分布作為隸屬函數(shù)分布，由此可得各模糊子集的隸屬度；然后根據(jù)各模糊子集的隸屬度賦值表和各參數(shù)模糊控制模型，應(yīng)用模糊合成推理設(shè)計(jì)PID參數(shù)的模糊矩陣，查出修正參數(shù)代入下列各式計(jì)算
權(quán)利要求
1.一種夾具夾持力自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)，其特征在于包括有夾具(I)、夾持力檢測(cè)裝置(2)、A/D轉(zhuǎn)換器(3)、中央處理單元(4)、電機(jī)控制器(5)、電機(jī)驅(qū)動(dòng)器(6)、控制電機(jī)(7)，其中夾具(I)包括有夾具體(11 )、調(diào)節(jié)螺母(11)及調(diào)節(jié)螺桿(13)，其中夾具體(11)上設(shè)有裝夾槽，調(diào)節(jié)螺母(11)裝設(shè)在夾具體(11)所設(shè)裝夾槽的一側(cè)或兩側(cè)，調(diào)節(jié)螺桿(13)穿過(guò)調(diào)節(jié)螺母(11)的螺紋孔組成螺旋傳動(dòng)副，且調(diào)節(jié)螺桿(13)與控制電機(jī)(7)的輸出軸連接，夾持力檢測(cè)裝置(2)裝設(shè)在夾具體(11)上，夾持力檢測(cè)裝置(2)的信號(hào)輸出端通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換器(3)與中央處理單兀(4)的信號(hào)輸入端連接，中央處理單兀(4)的信號(hào)輸出端與電機(jī)控制器(5)的信號(hào)輸入端連接，電機(jī)控制器(5)的信號(hào)輸出端通過(guò)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器(6)與控制電機(jī)(7)電連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的夾具夾持力自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)，其特征在于上述夾持力檢測(cè)裝置(2)為應(yīng)變片，應(yīng)變片粘貼在夾具(I)上。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的夾具夾持力自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)，其特征在于上述中央處理單元(4)為單片機(jī)。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的夾具夾持力自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)，其特征在于上述中央處理單元(4 )還連接有顯示模塊(10 )。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的夾具夾持力自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)，其特征在于上述中央處理單元(4)通過(guò)蓄電池(6)供電。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的夾具夾持力自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)，其特征在于上述調(diào)節(jié)螺釘(13)與控制電機(jī)(7)之間還設(shè)有聯(lián)軸器(14)。
7.一種夾具夾持力自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)方法，其特征在于包括如下步驟 1)零件裝入夾具(I)后，在夾具(I)上安裝夾持力檢測(cè)裝置(2); 2)夾持力檢測(cè)裝置(2)檢測(cè)夾具(I)夾持力的大小，并將信號(hào)經(jīng)過(guò)A/D轉(zhuǎn)換器(3)輸入到中央處理單元(4)； 3 )中央處理單元(4 )與預(yù)設(shè)值進(jìn)行比較，若有差異，則通過(guò)電機(jī)控制器(5 )及電機(jī)驅(qū)動(dòng)器(6)將控制信號(hào)輸出至控制電機(jī)(7)，控制電機(jī)(7)帶動(dòng)調(diào)節(jié)螺桿(13)旋轉(zhuǎn)，相應(yīng)調(diào)節(jié)螺母(11)移動(dòng)，調(diào)節(jié)螺母(11)帶動(dòng)夾具(I)的裝夾槽移動(dòng)來(lái)調(diào)整夾具上的夾持力大小，使其保持在預(yù)設(shè)值的要求范圍。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的夾具夾持力自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)方法，其特征在于上述對(duì)控制電機(jī)(7)的控制方法是采用模糊PID控制，首先進(jìn)行PID參數(shù)初始化，PID參數(shù)包括有K,、高、& ,其中，&為比例控制參數(shù)，”為積分控制參數(shù)，Ki為微分控制參數(shù)；取壓力初始值，按PID控制原理以及壓力控制特性計(jì)算當(dāng)前的Kp、Ki、Kd，然后輸出到電機(jī)進(jìn)行夾緊力的控制，不斷根據(jù)當(dāng)前計(jì)算的壓力值與給定值調(diào)整，多次重復(fù)，直到最接近的壓力值，達(dá)到穩(wěn)定自動(dòng)調(diào)整夾具壓力的目的。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的夾具夾持力自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)方法，其特征在于上述模糊PID控制的方法如下 模糊自適應(yīng)PID控制是以誤差e和誤差變化率ec作為輸入，并找出PID三參數(shù)與e和ec之間的模糊關(guān)系圖，根據(jù)模糊控制原理對(duì)三參數(shù)進(jìn)行在線(xiàn)修改，從而使被控對(duì)象有良好的動(dòng)、靜態(tài)性能，具體如下1)模糊語(yǔ)言變量 以誤差e以及誤差變化率ec作為輸入，而輸出分別為PID的三參數(shù)； 2)模糊整定控制表 根據(jù)實(shí)際操作經(jīng)驗(yàn)，建立合適的模糊規(guī)則表，得到；、Ki和仏三參數(shù)分別整定的模糊控制表； 其中，Kf為比例控制參數(shù)，Ki為積分控制參數(shù)，K￡為微分控制參數(shù)； 3)計(jì)算當(dāng)前KpiKiiKd值 將e和ec的變化范圍定義為模糊集上的論域， e={_5, -4, -3, -2, -1, O, +1, +2, +3, +4, +5} ec={_5，~4, _3，~2, _1，O, +1, +2, +3, +4, +5} 其模糊子集為 e= {NB, NM, NS, ZO, PS, PM, PB}，ec= {NB, NM, NS, Z0, PS, PM, PB} 式中NB代表負(fù)大，匪代表負(fù)中，NS代表負(fù)小，ZE代表擴(kuò)充零，PS代表正小，PM代表正中，PB代表正大；并均選取高斯分布作為隸屬函數(shù)分布，由此可得各模糊子集的隸屬度；然后根據(jù)各模糊子集的隸屬度賦值表和各參數(shù)模糊控制模型，應(yīng)用模糊合成推理設(shè)計(jì)PID參數(shù)的模糊矩陣，查出修正參數(shù)代入下列各式計(jì)算 κ, = κ 鄭dP ; Ki = K* SCiJj ； = K + Kd ; 式中 <、< 和K:為PID參數(shù)的初始值，Kjl、Ki和Kd為最終應(yīng)PID參數(shù)的取值；可見(jiàn)模糊PID夠在線(xiàn)調(diào)整參數(shù)Ζ 、Ki和Ki ,使得這些參數(shù)最優(yōu)并使系統(tǒng)取得最佳的控制效果ο
全文摘要
本發(fā)明是一種夾持力自動(dòng)調(diào)節(jié)夾具及其調(diào)整方法。包括有夾具、夾持力檢測(cè)裝置、A/D轉(zhuǎn)換器、中央處理單元、電機(jī)控制器、電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、控制電機(jī)，其中夾具包括有夾具體、調(diào)節(jié)螺母及調(diào)節(jié)螺桿，其中夾具體上設(shè)有裝夾槽，調(diào)節(jié)螺母裝設(shè)在夾具體所設(shè)裝夾槽的一側(cè)或兩側(cè)，調(diào)節(jié)螺桿穿過(guò)調(diào)節(jié)螺母的螺紋孔組成螺旋傳動(dòng)副，且調(diào)節(jié)螺桿與控制電機(jī)的輸出軸連接，夾持力檢測(cè)裝置裝設(shè)在夾具體上，夾持力檢測(cè)裝置的信號(hào)輸出端通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換器與中央處理單元的信號(hào)輸入端連接，中央處理單元的信號(hào)輸出端與電機(jī)控制器的信號(hào)輸入端連接，電機(jī)控制器的信號(hào)輸出端通過(guò)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器與控制電機(jī)電連接。本發(fā)明設(shè)計(jì)巧妙，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，能調(diào)節(jié)夾持力,且操作簡(jiǎn)單。
文檔編號(hào)B23Q17/00GK102975047SQ201210497759
公開(kāi)日2013年3月20日 申請(qǐng)日期2012年11月29日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月29日
發(fā)明者劉輝, 程文興, 石明偉 申請(qǐng)人:深圳市欣天科技有限公司