智能液壓扳手控制系統.pdf

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1、(19)中華人民共和國國家知識產權局 (12)發明專利申請 (10)申請公布號 (43)申請公布日 (21)申請號 202011115681.8 (22)申請日 2020.10.19 (71)申請人 溫州大學 地址 325035 浙江省溫州市甌海區東方南 路38號溫州市國家大學科技園孵化器 (72)發明人 羅海軍馬瑜王盼盼吳海鵬 錢興汪許詩雨楊靜聰 (74)專利代理機構 北京慕達星云知識產權代理 事 務 所 (特 殊 普 通 合 伙) 11465 代理人 符繼超 (51)Int.Cl. F15B 11/08(2006.01) F15B 19/00(2006.01) F15B 21/08(200。

2、6.01) (54)發明名稱 一種智能液壓扳手控制系統 (57)摘要 本發明公開了一種智能液壓扳手控制系統， 單片機與步進電機驅動器連接， 步進電機驅動器 與步進電機連接， 步進電機與液壓泵連接， 液壓 泵與電磁閥連接， 電磁閥與液壓扳手連接； 壓力 變送器一端通過電流轉電壓模塊與單片機連接， 另一端與液壓泵連接； 繼電器與單片機和電磁閥 連接； 液壓扳手上設置有光電傳感器和葉片擋 板， 光電傳感器與單片機連接。 通過數字化液晶 顯示屏， 便于實時觀察液壓值、 控制和調整液壓 值； 壓力變送器將實時液壓值反饋在顯示屏上， 單片機通過實時液壓值與設定液壓值的對比控 制步進電機運轉； 手動控制進行。

3、校準調節， 進一 步提高了液壓值的準確性； 將電磁閥的點動控制 改為連續控制， 實現了電磁閥模塊的智能控制。 權利要求書1頁 說明書4頁 附圖5頁 CN 112112847 A 2020.12.22 CN 112112847 A 1.一種智能液壓扳手控制系統， 其特征在于， 包括單片機(1)， 步進電機驅動器(2)， 步 進電機(3)， 液壓泵(4)， 電磁閥(5)， 液壓扳手(6)， 壓力變送器(7)， 繼電器(8)； 所述單片機(1)與所述步進電機驅動器(2)連接， 所述步進電機驅動器(2)與所述步進 電機(3)連接， 所述步進電機(3)與所述液壓泵(4)連接， 所述液壓泵(4)與所述電磁。

4、閥(5)連 接， 所述電磁閥(5)與所述液壓扳手(6)連接； 所述壓力變送器(7)一端通過電流轉電壓模塊(16)與所述單片機(1)連接， 另一端與所 述液壓泵(4)連接； 所述繼電器(8)一端與所述單片機(1)連接， 另一端與所述電磁閥(5)連接； 所述液壓扳手(6)上還設置有光電傳感器(9)以及與其相配合的葉片擋板(17)， 所述光 電傳感器(9)與所述單片機(1)連接。 2.根據權利要求1所述的一種智能液壓扳手控制系統， 其特征在于， 還包括電源(14)， 所述電源(14)通過變壓器(15)變壓后為所述步進電機驅動器(2)和光電傳感器(9)供電。 3.根據權利要求1所述的一種智能液壓扳手控。

5、制系統， 其特征在于， 所述單片機(1)還 連接有顯示模塊(11)。 4.根據權利要求1所述的一種智能液壓扳手控制系統， 其特征在于， 還設置有與所述單 片機(1)相連接的人機交互模塊(10)， 所述人機交互模塊(10)上設置有手動控制開關、 模式 選擇開關、 電機開關、 模式確認開關、 繼電器開關和手動校準開關。 5.根據權利要求1所述的一種智能液壓扳手控制系統， 其特征在于， 還包括與所述單片 機(1)連接的藍牙模塊(13)與紅外模塊(12)。 權利要求書 1/1 頁 2 CN 112112847 A 2 一種智能液壓扳手控制系統 技術領域 0001 本發明涉及智能控制技術領域， 更具體的。

6、說是涉及一種智能液壓扳手控制系統。 背景技術 0002 目前， 在電力、 鋼鐵、 石油、 石化行業、 橋梁建設以及大型化工機械、 大型工程裝備 等設備的裝配中， 大型的螺栓聯接至關重要， 許多的重型機械設備是因為螺栓問題而引起 了故障。 因此， 在設備的安裝過程和搶修過程中對螺栓的緊固和拆卸有關的力矩要求非常 嚴格， 而液壓扳手就可以很好地解決這些問題。 液壓扳手一般是指能夠輸出和設定扭矩的 一種螺栓緊固工具， 屬于高壓液壓工具， 主要用于重要螺栓聯接的安裝及拆卸維修， 負責一 些銹蝕嚴重或安裝空間比較狹小的螺栓緊固或拆卸工作。 它包括本體扳手頭， 電動液壓扳 手泵、 雙聯高壓油管和高強度套筒。

7、等結構。 0003 但是， 國內市場上的液壓扳手還存在著一些不足。 比如： 1、 控制方式有限。 目前現 有市場上的液壓扳手只有手動控制和半自動控制兩種方式， 手動控制主要依靠人力進行液 壓泵的驅動， 半自動控制則是依靠按鈕的來回切換達到液壓扳手套筒轉動的效果， 且無法 自動調節液壓值大小， 自動化程度不夠高。 2、 液壓扳手中的液壓值顯示表大部分為指針式， 不便于用戶精確設定或讀取液壓值。 3、 目前大部分液壓扳手主要依靠肉眼來實時觀測旋轉 角度、 圈數以及轉動過程。 這種觀測不夠準確， 容易發生計數錯誤， 嚴重時可能造成扳手內 部結構損壞。 0004 因此， 智能化程度高、 操控精確， 讀。

8、數準確是本領域技術人員亟需解決的問題。 發明內容 0005 有鑒于此， 本發明提供了一種智能液壓扳手控制系統， 通過數字化液晶顯示屏， 便 于操作者實時觀察液壓值， 并可以實時控制和調整液壓值； 通過壓力變送器將實時液壓值 反饋在顯示屏上， 并由單片機通過將實時液壓值與設定液壓值的對比控制步進電機運轉； 在液壓值控制模塊有智能控制和手動控制兩種控制模式， 智能控制包括有紅外遙控、 藍牙 控制和自動控制， 提高了液壓扳手的自動化水平； 手動控制主要進行校準調節， 進一步提高 了液壓值的準確性； 將電磁閥的點動控制改為連續控制， 實現了電磁閥模塊的智能控制。 0006 為了實現上述目的， 本發明采。

9、用如下技術方案： 0007 一種智能液壓扳手控制系統， 包括單片機， 步進電機驅動器， 步進電機， 液壓泵， 電 磁閥， 液壓扳手， 壓力變送器， 繼電器； 0008 所述單片機與所述步進電機驅動器連接， 所述步進電機驅動器與所述步進電機連 接， 所述步進電機與所述液壓泵連接， 所述液壓泵與所述電磁閥連接， 所述電磁閥與所述液 壓扳手連接； 0009 所述壓力變送器一端通過電流轉電壓模塊與所述單片機連接， 另一端與所述液壓 泵連接； 0010 所述繼電器一端與所述單片機連接， 另一端與所述電磁閥連接； 說明書 1/4 頁 3 CN 112112847 A 3 0011 所述液壓扳手上還設置有光。

10、電傳感器以及與其相配合的葉片擋板， 所述光電傳感 器與所述單片機連接。 0012 優選的， 還包括電源， 所述電源通過變壓器變壓后為所述步進電機驅動器和光電 傳感器供電。 0013 優選的， 所述單片機還連接有顯示模塊。 0014 優選的， 還設置有與所述單片機相連接的人機交互模塊， 所述人機交互模塊上設 置有手動控制開關、 模式選擇開關、 電機開關、 模式確認開關、 繼電器開關和手動校準開關。 0015 優選的， 還包括與所述單片機連接的藍牙模塊與紅外模塊。 0016 經由上述的技術方案可知， 與現有技術相比， 本發明公開提供了一種智能液壓扳 手控制系統， 通過數字化液晶顯示屏， 便于操作者。

11、實時觀察液壓值， 并可以實時控制和調整 液壓值； 通過壓力變送器將實時液壓值反饋在顯示屏上， 并由單片機通過將實時液壓值與 設定液壓值的對比控制步進電機運轉； 在液壓值控制模塊有智能控制和手動控制兩種控制 模式， 智能控制包括有紅外遙控、 藍牙控制和自動控制， 提高了液壓扳手的自動化水平； 手 動控制主要進行校準調節， 進一步提高了液壓值的準確性； 將電磁閥的點動控制改為連續 控制， 實現了電磁閥模塊的智能控制。 附圖說明 0017 為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案， 下面將對實施例或現 有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹， 顯而易見地， 下面描述中的附圖僅僅是本 發明。

12、的實施例， 對于本領域普通技術人員來講， 在不付出創造性勞動的前提下， 還可以根據 提供的附圖獲得其他的附圖。 0018 圖1附圖為本發明提供的控制系統結構示意圖。 0019 圖2附圖為本發明提供的電磁閥結構示意圖。 0020 圖3附圖為本發明提供的液壓智能控制流程示意圖。 0021 圖4附圖為本發明提供的液壓值液壓值控制流程示意圖。 0022 圖5附圖為本發明提供的控制系統電路結構示意圖。 0023 圖6附圖為本發明提供的控制流程示意圖。 0024 圖7附圖為本發明提供的控制模式示意圖。 0025 圖8附圖為本發明提供的葉片擋板示意圖。 0026 其中， 1為單片機， 2為步進電機驅動器， 。

13、3為步進電機， 4為液壓泵， 5為電磁閥， 6為 液壓扳手， 7為壓力變送器， 8為繼電器， 9為光電傳感器， 10為人機交互模塊， 11為顯示模塊， 12為紅外模塊， 13為藍牙模塊， 14為電源， 15為變壓器， 16為電流轉電壓模塊， 17為葉片擋 板。 具體實施方式 0027 下面將結合本發明實施例中的附圖， 對本發明實施例中的技術方案進行清楚、 完 整地描述， 顯然， 所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例， 而不是全部的實施例。 基于 本發明中的實施例， 本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他 實施例， 都屬于本發明保護的范圍。 說明書 2/4 頁 4 CN 。

14、112112847 A 4 0028 本發明實施例公開了一種智能液壓扳手控制系統， 包括單片機1， 步進電機驅動器 2， 步進電機3， 液壓泵4， 電磁閥5， 液壓扳手6， 壓力變送器7， 繼電器8； 0029 單片機1與步進電機驅動器2連接， 步進電機驅動器2與步進電機3連接， 步進電機3 與液壓泵4連接， 液壓泵4與電磁閥5連接， 電磁閥5與液壓扳手6連接； 0030 壓力變送器7一端通過電流轉電壓模塊16與單片機1連接， 另一端與液壓泵4連接； 0031 繼電器8一端與單片機1連接， 另一端與電磁閥5連接； 0032 液壓扳手6上還設置有光電傳感器9以及與其相配合的葉片擋板17， 光電傳。

15、感器9 與單片機1連接。 0033 為進一步優化上述技術方案， 還包括電源14， 電源14通過變壓器15變壓后為步進 電機驅動器2和光電傳感器9供電。 0034 為進一步優化上述技術方案， 單片機1還連接有顯示模塊11。 0035 為進一步優化上述技術方案， 還設置有與單片機1相連接的人機交互模塊10， 人機 交互模塊10上設置有手動控制開關、 模式選擇開關、 電機開關、 模式確認開關、 繼電器開關 和手動校準開關。 0036 為進一步優化上述技術方案， 還包括與單片機1連接的藍牙模塊13與紅外模塊12。 0037 如圖7所示， 為本申請的控制模式示意圖， 本申請的控制系統分為液壓值控制系統 。

16、及電磁閥控制系統， 液壓值控制系統用于控制液壓扳手的扭力， 具體分為液壓值智能控制 與液壓值手動控制， 智能控制包括自適應的調控、 紅外控制和藍牙控制； 電磁閥控制系統用 于控制液壓扳手進行工作， 其包括電磁閥智能控制與電磁閥手動控制。 0038 如圖2所示， 為電磁閥5的結構示意圖， 利用流道的更換控制著油液的流動方向， 內 部有密閉的腔， 在不同位置開有通孔， 每個通孔連接不同的油管， 腔的中間是活塞， 兩面是 兩塊電磁鐵， 哪邊的磁鐵線圈通電那么閥體就會被吸引到哪邊。 進油孔是常開的， 通過控制 閥體的移動來開啟或關閉不同的排油孔， 液壓油就會進入不同的排油管， 然后通過油的壓 力來推動。

17、油缸的活塞， 活塞又將帶動活塞桿， 以此來控制扳手內部活塞桿的推進與后退， 從 而推動套筒的旋轉， 讓螺栓擰緊或放松。 0039 如圖3所示， 為液壓值控制系統中的液壓值監測反饋機制， 壓力變送器同單片機控 制電路相連， 由壓力變送器探測實時壓力值， 當實時壓力值不等于設定壓力值時輸出電信 號， 單片機接受信號控制步進電機的運轉； 當實時壓力值等于設定壓力值時步進電機停止 轉動， 由此便實現了自檢和調節。 其中， 還設置有自動控制模式、 藍牙控制模式和紅外遙控 模式， 自動控制模式中， 使用者只需輸入設定液壓值， 步進單機即可在接收單片機信號后自 動運轉， 調整液壓值直至所設定狀態。 并且可通。

18、過手機或紅外遙控器控制步進電機的運轉， 進而控制液壓值的大??； 藍牙控制模式和紅外遙控模式中， 使用者可通過手機或紅外遙控 器控制步進電機的運轉， 進而控制液壓值的大小。 0040 如圖4所示， 為液壓值控制流程， 通過人機交互模塊輸入設定的液壓值， 人機交互 模塊將設定液壓值發送至單片機， 打開總開關和液壓泵開關后， 步進電機會接收到步進電 機驅動器所發出的信號并開始運轉， 從而改變液壓值的大小。 通過檢測反饋機制， 控制步進 電機運轉直至實時液壓值與設定液壓值一致。 若最終兩者未保持一致， 可通過手動模式調 節按鈕， 對液壓值進行校準。 也可通過藍牙控制或紅外遙控直接控制步進電機的運轉， 。

19、達到 改變液壓值的效果。 說明書 3/4 頁 5 CN 112112847 A 5 0041 智能控制下電磁閥的工作原理為， 通過人機交互模塊選擇智能控制模式， 電磁閥 接收到單片機持續輸入的1、 0交替信號， 控制繼電器處于交替開合狀態， 進而控制左右兩個 電磁閥處于交替運轉狀態， 以此帶動了液壓扳手內部活塞的來回運作， 并推動液壓扳手套 筒的轉動， 達到緊固或拆卸螺栓的目的。 0042 手動控制電磁閥的工作原理為， 在輸入設定液壓值后打開開關， 并選擇手動模式 控制。 通過手動控制開關的開閉來控制繼電器的交替開合， 進而控制左側與右側電磁閥交 替運作， 從而帶動液壓扳手內部活塞的來回運作，。

20、 推動液壓扳手套筒的轉動， 達到緊固或拆 卸螺栓的目的。 0043 液壓扳手上設置了光電傳感器， 用于感應扳手的轉動情況； 同時增加了葉片擋板 模具， 在扳手轉動時用以激發光電傳感器， 每轉過一定的角度， 就會有一個擋板遮擋光電傳 感器的光路， 從而使傳感器探測到扳手的工作狀態， 并發送信號至單片機， 單片機將數據發 送至液晶顯示屏進行顯示。 0044 如圖6所示， 用戶通過人機交互模塊設定液壓值， 單片機在接收到液壓值后， 通過 壓力變送器獲取當前實際液壓值， 并與設定液壓值進行對比， 計算實際液壓值與設定液壓 值的差值， 并轉化為步進電機控制信號， 發送至步進電機驅動器， 步進電機驅動器驅。

21、動步進 電機控制液壓泵進行工作， 達到對液壓值進行調節的目的， 完成后， 壓力變送器檢測當前液 壓值是否與設定液壓值相同， 若是， 則將當前液壓值發送至單片機， 單片機將數據發送至液 晶顯示屏進行顯示， 若否， 則用戶選擇校準模式， 若選擇自動校準模式， 則重復上述步驟， 若 選擇手動校準模式， 則手動調節校準。 0045 圖8所示為光電傳感器及與其適配的葉片擋板示意圖， 設置光電傳感器， 精準檢測 扳手的運動狀況， 通過記錄和呈現扳手所轉角度和圈數， 進一步使液壓扳手的作業精細化。 0046 本發明的主要創新點為： 0047 1、 將指針式顯示屏改為數字化液晶顯示屏， 便于操作者實時觀察液壓。

22、值， 并可以 實時控制和調整液壓值； 0048 2、 增加了檢測反饋裝置， 可通過壓力變送器將實時液壓值反饋在顯示屏上， 并由 單片機通過將實時液壓值與設定液壓值的對比控制步進電機運轉； 0049 3、 設計了智能控制和手動控制兩種控制方式。 其中智能控制包括有紅外遙控、 藍 牙控制和自動控制， 提高了液壓扳手的自動化水平； 手動控制主要進行校準調節， 進一步提 高了液壓值的準確性。 0050 本說明書中各個實施例采用遞進的方式描述， 每個實施例重點說明的都是與其他 實施例的不同之處， 各個實施例之間相同相似部分互相參見即可。 對于實施例公開的裝置 而言， 由于其與實施例公開的方法相對應， 所。

23、以描述的比較簡單， 相關之處參見方法部分說 明即可。 0051 對所公開的實施例的上述說明， 使本領域專業技術人員能夠實現或使用本發明。 對這些實施例的多種修改對本領域的專業技術人員來說將是顯而易見的， 本文中所定義的 一般原理可以在不脫離本發明的精神或范圍的情況下， 在其它實施例中實現。 因此， 本發明 將不會被限制于本文所示的這些實施例， 而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一 致的最寬的范圍。 說明書 4/4 頁 6 CN 112112847 A 6 圖1 圖2 說明書附圖 1/5 頁 7 CN 112112847 A 7 圖3 圖4 說明書附圖 2/5 頁 8 CN 112112847 A 8 圖5 說明書附圖 3/5 頁 9 CN 112112847 A 9 圖6 說明書附圖 4/5 頁 10 CN 112112847 A 10 圖7 圖8 說明書附圖 5/5 頁 11 CN 112112847 A 11 。