专利名称：一种夹持力自动调节夹具及其调整方法
一种夹持力自动调节夹具及其调整方法技术领域
本发明是一种夹持力自动调节夹具及其调整方法，属于夹持力自动调节夹具及其调整方法的改造技术。
背景技术：
现有的夹具一般都不能调节夹持力，以致在夹持过程中会出现夹持力不够的情况，使工件不能有效加紧，工件在加工过程中出现偏移，直接影响加工质量；或出现夹持力 过大的情况，严重时会夹坏工件。发明内容
本发明的目的在于考虑上述问题而提供一种设计巧妙，结构简单，能调节夹持力的夹持力自动调节夹具。
本发明的另一目的在于提供一种操作简单的夹持力自动调节夹具的调整方法。
本发明的技术方案是本发明的夹具夹持力自动调节系统，包括有夹具、夹持力检测装置、A/D转换器、中央处理单元、电机控制器、电机驱动器、控制电机，其中夹具包括有夹具体、调节螺母及调节螺杆，其中夹具体上设有装夹槽，调节螺母装设在夹具体所设装夹槽的一侧或两侧，调节螺杆穿过调节螺母的螺纹孔组成螺旋传动副，且调节螺杆与控制电机的输出轴连接，夹持力检测装置装设在夹具体上，夹持力检测装置的信号输出端通过A/D 转换器与中央处理单元的信号输入端连接，中央处理单元的信号输出端与电机控制器的信号输入端连接，电机控制器的信号输出端通过电机驱动器与控制电机电连接。
上述夹持力检测装置为应变片，应变片粘贴在夹具上。
上述中央处理单元为单片机。
上述中央处理单元还连接有显示模块。
上述中央处理单元通过蓄电池供电。
上述调节螺钉与控制电机之间还设有联轴器。
本发明夹具夹持力自动调节系统的调节方法，包括如下步骤1)零件装入夹具后，在夹具上安装夹持力检测装置；2)夹持力检测装置检测夹具夹持力的大小，并将信号经过A/D转换器输入到中央处理单元；3)中央处理单元与预设值进行比较，若有差异，则通过电机控制器及电机驱动器将控制信号输出至控制电机，控制电机带动调节螺杆旋转，相应调节螺母移动，调节螺母带动夹具的装夹槽移动来调整夹具上的夹持力大小，使其保持在预设值的要求范围。
上述对控制电机的控制方法是采用模糊PID控制，首先进行PID参数初始化，PID参数包括有ζ 、^,其中，^为比例控制参数，Ki为积分控制参数，κ 为微分控制参数，取压力初始值，按PID控制原理以及压力控制特性计算当前的Kp、Ki、Kd，然后输出到电机进行夹紧力的控制，不断根据当前计算的压力值与给定值调整，多次重复，直到最接近的压力值，达到稳定自动调整夹具压力的目的。
本发明夹具夹持力自动调节系统的调节方法，上述模糊PID控制的方法如下 模糊自适应PID控制是以误差e和误差变化ec作为输入，并找出PID三参数与e和ec之间的模糊关系图，根据模糊控制原理对三参数进行在线修改，从而使被控对象有良好的动、静态性能，具体如下I)模糊语言变量以误差e以及误差变化率ec作为输入，而输出分别为PID的三参数。
2)模糊整定控制表根据实际操作经验，建立合适的模糊规则表，得到』 、Ki和三参数分别整定的模糊控制表；3)计算当前KpKiKd值将e和ec的变化范围定义为模糊集上的论域， e={_5, -4, -3, -2, -1, O, +1, +2, +3, +4, +5} ec={_5，~4, _3，~2, _1，O, +1, +2, +3, +4, +5}其模糊子集为e= {NB, NM, NS, Z0, PS, PM, PB}，ec= {NB, NM, NS, Z0, PS, PM, PB}式中NB代表负大，匪代表负中，NS代表负小，ZE代表扩充零，PS代表正小，PM代表正中，PB代表正大；并均选取高斯分布作为隶属函数分布，由此可得各模糊子集的隶属度；然后根据各模糊子集的隶属度赋值表和各参数模糊控制模型，应用模糊合成推理设计PID参数的模糊矩阵，查出修正参数代入下列各式计算
权利要求
1.一种夹具夹持力自动调节系统，其特征在于包括有夹具(I)、夹持力检测装置(2)、A/D转换器(3)、中央处理单元(4)、电机控制器(5)、电机驱动器(6)、控制电机(7)，其中夹具(I)包括有夹具体(11 )、调节螺母(11)及调节螺杆(13)，其中夹具体(11)上设有装夹槽，调节螺母(11)装设在夹具体(11)所设装夹槽的一侧或两侧，调节螺杆(13)穿过调节螺母(11)的螺纹孔组成螺旋传动副，且调节螺杆(13)与控制电机(7)的输出轴连接，夹持力检测装置(2)装设在夹具体(11)上，夹持力检测装置(2)的信号输出端通过A/D转换器(3)与中央处理单兀(4)的信号输入端连接，中央处理单兀(4)的信号输出端与电机控制器(5)的信号输入端连接，电机控制器(5)的信号输出端通过电机驱动器(6)与控制电机(7)电连接。
2.根据权利要求I所述的夹具夹持力自动调节系统，其特征在于上述夹持力检测装置(2)为应变片，应变片粘贴在夹具(I)上。
3.根据权利要求I所述的夹具夹持力自动调节系统，其特征在于上述中央处理单元(4)为单片机。
4.根据权利要求I所述的夹具夹持力自动调节系统，其特征在于上述中央处理单元(4 )还连接有显示模块(10 )。
5.根据权利要求I所述的夹具夹持力自动调节系统，其特征在于上述中央处理单元(4)通过蓄电池(6)供电。
6.根据权利要求I所述的夹具夹持力自动调节系统，其特征在于上述调节螺钉(13)与控制电机(7)之间还设有联轴器(14)。
7.一种夹具夹持力自动调节系统的调节方法，其特征在于包括如下步骤 1)零件装入夹具(I)后，在夹具(I)上安装夹持力检测装置(2); 2)夹持力检测装置(2)检测夹具(I)夹持力的大小，并将信号经过A/D转换器(3)输入到中央处理单元(4)； 3 )中央处理单元(4 )与预设值进行比较，若有差异，则通过电机控制器(5 )及电机驱动器(6)将控制信号输出至控制电机(7)，控制电机(7)带动调节螺杆(13)旋转，相应调节螺母(11)移动，调节螺母(11)带动夹具(I)的装夹槽移动来调整夹具上的夹持力大小，使其保持在预设值的要求范围。
8.根据权利要求7所述的夹具夹持力自动调节系统的调节方法，其特征在于上述对控制电机(7)的控制方法是采用模糊PID控制，首先进行PID参数初始化，PID参数包括有K,、高、& ,其中，&为比例控制参数，”为积分控制参数，Ki为微分控制参数；取压力初始值，按PID控制原理以及压力控制特性计算当前的Kp、Ki、Kd，然后输出到电机进行夹紧力的控制，不断根据当前计算的压力值与给定值调整，多次重复，直到最接近的压力值，达到稳定自动调整夹具压力的目的。
9.根据权利要求8所述的夹具夹持力自动调节系统的调节方法，其特征在于上述模糊PID控制的方法如下 模糊自适应PID控制是以误差e和误差变化率ec作为输入，并找出PID三参数与e和ec之间的模糊关系图，根据模糊控制原理对三参数进行在线修改，从而使被控对象有良好的动、静态性能，具体如下1)模糊语言变量 以误差e以及误差变化率ec作为输入，而输出分别为PID的三参数； 2)模糊整定控制表 根据实际操作经验，建立合适的模糊规则表，得到；、Ki和仏三参数分别整定的模糊控制表； 其中，Kf为比例控制参数，Ki为积分控制参数，K￡为微分控制参数； 3)计算当前KpiKiiKd值 将e和ec的变化范围定义为模糊集上的论域， e={_5, -4, -3, -2, -1, O, +1, +2, +3, +4, +5} ec={_5，~4, _3，~2, _1，O, +1, +2, +3, +4, +5} 其模糊子集为 e= {NB, NM, NS, ZO, PS, PM, PB}，ec= {NB, NM, NS, Z0, PS, PM, PB} 式中NB代表负大，匪代表负中，NS代表负小，ZE代表扩充零，PS代表正小，PM代表正中，PB代表正大；并均选取高斯分布作为隶属函数分布，由此可得各模糊子集的隶属度；然后根据各模糊子集的隶属度赋值表和各参数模糊控制模型，应用模糊合成推理设计PID参数的模糊矩阵，查出修正参数代入下列各式计算 κ, = κ 鄭dP ; Ki = K* SCiJj ； = K + Kd ; 式中 <、< 和K:为PID参数的初始值，Kjl、Ki和Kd为最终应PID参数的取值；可见模糊PID够在线调整参数Ζ 、Ki和Ki ,使得这些参数最优并使系统取得最佳的控制效果ο
全文摘要
本发明是一种夹持力自动调节夹具及其调整方法。包括有夹具、夹持力检测装置、A/D转换器、中央处理单元、电机控制器、电机驱动器、控制电机，其中夹具包括有夹具体、调节螺母及调节螺杆，其中夹具体上设有装夹槽，调节螺母装设在夹具体所设装夹槽的一侧或两侧，调节螺杆穿过调节螺母的螺纹孔组成螺旋传动副，且调节螺杆与控制电机的输出轴连接，夹持力检测装置装设在夹具体上，夹持力检测装置的信号输出端通过A/D转换器与中央处理单元的信号输入端连接，中央处理单元的信号输出端与电机控制器的信号输入端连接，电机控制器的信号输出端通过电机驱动器与控制电机电连接。本发明设计巧妙，结构简单，能调节夹持力,且操作简单。
文档编号B23Q17/00GK102975047SQ201210497759
公开日2013年3月20日 申请日期2012年11月29日 优先权日2012年11月29日
发明者刘辉, 程文兴, 石明伟 申请人:深圳市欣天科技有限公司