一种用于自动螺丝锁付机的控制板的制作方法

本实用新型涉及工业控制技术领域，尤其是一种用于自动螺丝锁付机的控制板。

背景技术：

工业上广泛使用螺丝作为紧固件。传统的生产过程通过手工拧紧螺丝，具体分为纯手工拧紧和电动螺丝刀拧紧。电动螺丝刀通过电动或者气动的方式产生旋转动力来拧紧螺丝，以代替频繁手工的拧紧动作，在某种程度上减轻了锁螺丝的工作强度。但由于在使用电动螺丝刀拧紧过程中，仍需要花费大量的工作时间和精力来手工放置螺丝和对准螺丝头部，因此整体效率提升比较有限。

自动螺丝锁付机可以大幅提升螺丝锁付工作的效率。自动螺丝锁付机又称螺丝锁付机器人、自动锁螺丝机，其核心部件是电批和拾取装置，其能够自动拾取螺丝并将其放置到相应位置，然后使用电批将螺丝旋紧。为了进一步提高生产效率，通常在一台自动螺丝锁付机上安装多个电批，用这多个电批同时分别对多个螺丝进行锁付工作。

自动螺丝锁付机需要使用控制器来实现自动控制，通常控制器以及存储器、电源管理模块以及相关芯片等外围部件集成一块具有控制功能的电路板，称为控制板。控制器根据预设的算法，产生电机控制信号，然后通过接口将电机控制信号发送给电批中的电机。控制器与电机连接的接口通常是RS232等串口。从提高生产效率的角度来看，自动螺丝锁付机安装的电批越多越好，但是，现有的电机控制技术，是将控制器与电机直接连接，这样，由于一个电批就要占用控制器的一个串口，而控制器的硬件资源有限，一些低端的控制器芯片更是只有一个串口，控制板能连接的电批数量因此受到限制，这制约了自动螺丝锁付机生产效率的进一步提升。

技术实现要素：

为了解决上述技术问题，本实用新型的目的在于提供一种用于自动螺丝锁付机的控制板。

本实用新型所采取的技术方案是：

一种用于自动螺丝锁付机的控制板，所述自动螺丝锁付机具有多个电批，所述控制板包括控制器、接口保护电路和一转多接口电路，所述一转多接口电路具有一个输入端和多个输出端，所述控制器通过接口保护电路与一转多接口电路的输入端连接，所述一转多接口电路的各输出端分别连接到自动螺丝锁付机的各电批。

进一步地，所述接口保护电路包括第一二极管、第二二极管和第三二极管串联组成的第一对管、第四二极管和第五二极管串联组成的第二对管、第一电阻、第二电阻、第一电容、第二电容、第一磁珠、第二磁珠和三极管，所述第一对管的一端与第一电容的一端连接并通过第一磁珠和第一二极管与控制器连接，所述第一对管的另一端接地并通过第二磁珠与控制器连接，所述第二对管的两端均接地，所述第一电容的另一端与三极管的基极连接，所述第一电阻和第二电阻组成三极管的偏置电路，所述三极管的发射极通过第二电容接地，所述第二电容的两端分别与一转多接口电路连接。

进一步地，所述一转多接口电路包括多级分路电路，所述控制器依次通过接口保护电路和各级分路电路连接到自动螺丝锁付机的各电批。

进一步地，所述一转多接口电路包括第一级分路电路和第二级分路电路，所述控制器依次通过接口保护电路、第一级分路电路和第二级分路电路连接到自动螺丝锁付机的各电批。

进一步地，所述第一级分路电路包括第一E232H4转换器，所述第二级分路电路包括第二E232H4转换器、第三E232H4转换器、第四E232H4转换器和第五E232H4转换器，所述第一E232H4转换器的输入端与控制器连接，所述第一E232H4转换器的四个输出端分别与第二E232H4转换器、第三E232H4转换器、第四E232H4转换器和第五E232H4转换器的输入端连接，所述第二E232H4转换器、第三E232H4转换器、第四E232H4转换器和第五E232H4转换器的输出端分别连接到自动螺丝锁付机的各电批。

本实用新型的有益效果是：本实用新型的一转多接口电路使得控制器仅需用一个RS232接口便可以控制多个电批，从而降低控制板的布线复杂度，也可以降低对控制器的性能要求，从而降低控制板的成本，也使自动螺丝锁付机更易于实现，提高螺丝锁付工作的效率。本实用新型的接口保护电路设置在控制器与一转多接口电路之间，可以隔离将控制器与电批隔离开，使得电批端的电压或电流波动不会沿着一转多接口电路影响控制器，保护控制器的安全，接口保护电路也具有信号放大功能，使得电机控制信号被分成多路后仍能保证精确度。

附图说明

图1为本实用新型的第一结构框图；

图2为本实用新型接口保护电路的电路图；

图3为本实用新型的第二结构框图。

具体实施方式

本实用新型一种用于自动螺丝锁付机的控制板，如图1所示，包括控制器、接口保护电路和一转多接口电路，所述一转多接口电路具有一个输入端和多个输出端，所述控制器通过接口保护电路与一转多接口电路的输入端连接，所述一转多接口电路的各输出端分别连接到自动螺丝锁付机的各电批。

控制器、接口保护电路和一转多接口电路集成在一块电路板上。控制器可以采用ARM、STM32、89C51等各种芯片。控制器可以通过RS232接口向电批发送电机控制信号。一转多接口电路的输入端可以是RS232接口，其多个输出端也可以都是RS232接口，每个输出端分别连接到一个电批的电机上。一转多接口电路接收控制器发出的电机控制信号，并且将其转换成多个相同的信号，这多个相同的信号分别通过多个输出端发送到电批上，控制电批的电机工作。接口保护电路设置在控制器与一转多接口电路之间，可以隔离控制器与一转多接口电路，使得电批端的电压或电流波动不会沿着一转多接口电路影响控制器，保护控制器的安全，接口保护电路也具有信号放大功能，保持电机控制信号的精确度。

由于工序的固定性，自动螺丝锁付机的多个电批同时工作时，其工序一般是相同的，也就是说，同一时间内向各电批发送的电机控制信号都是相同的。通过本实用新型，仅需占用控制器的一个RS232接口，即使是使用89C51等低端芯片，也可以胜任对自动螺丝锁付机的控制工作，降低控制板的成本。控制器芯片的其他串口，可以用作其他用途。同时，由于多个电批免于直接连接到控制器，可以降低控制板布线的复杂度。

进一步作为优选的实施方式，如图2所示，所述接口保护电路包括第一二极管D1、第二二极管D2、第三二极管D3、第四二极管D4、第五二极管D5、第一电阻R1、第二电阻R2、第一电容C1、第二电容C2、第一磁珠L1、第二磁珠L2和三极管Q，所述第二二极管D2和第三二极管D3串联组成第一对管，所述第四二极管D4和第五二极管D5串联组成第二对管，所述第一对管的一端与第一电容C1的一端连接并通过第一磁珠L1和第一二极管D1与控制器连接，所述第一对管的另一端接地并通过第二磁珠L2与控制器连接，所述第二对管的两端均接地，所述第一电容C1的另一端与三极管Q的基极连接，所述第一电阻R1和第二电阻R2组成三极管Q的偏置电路，所述三极管Q的发射极通过第二电容C2接地，所述第二电容C2的两端分别与一转多接口电路连接。

图2所示的接口保护电路可以适用于RS232等非差分信号的接口。控制板在控制电机工作时通常只需要单工通信，也就是控制板只需发送电机控制信号，电机只需接收电机控制信号。接口保护电路的TXD端接到控制器芯片RS232接口的TXD端，接口保护电路的GND端以及地线接到控制器芯片RS232接口的GND端。

第一磁珠L1和第二磁珠L2可以抑制高频噪声和尖峰干扰，可以减轻电批的电机工作时产生的电磁污染干扰。第一电容和第二电容可以抑制电机控制信号中的低频噪声。第一对管和第二对管起钳位作用，即使电批工作异常，异常电压波动影响到控制板，控制器的RS232接口也不会超过安全范围，保护接口的安全。三极管起到放大电机控制信号的作用，使得其输入到一转多接口电路进行分路后仍能保持相当好的信噪比。

进一步作为优选的实施方式，所述一转多接口电路包括多级分路电路，所述控制器依次通过接口保护电路和各级分路电路连接到自动螺丝锁付机的各电批。

一转多接口电路实际上是将一路RS232等接口分成多路的分路电路。在实际生产中，自动螺丝锁付机可能会有多个电批，例如多达16个或者32个，如果直接要求使用单个的一输入端、16个或32个输出端，将难以用合适的硬件来实现。而例如一个输入端、4个输出端等的分路电路则较易实现。因此，可以使用多个分路电路来进行级联，从而降低电路实现难度。

进一步作为优选的实施方式，所述一转多接口电路包括第一级分路电路和第二级分路电路，所述控制器依次通过接口保护电路、第一级分路电路和第二级分路电路连接到自动螺丝锁付机的各电批。

为了降低电路复杂度以及电机控制信号在多级分路电路中传输的时延，使用两级分路电路是合适的。

进一步作为优选的实施方式，如图3所示，所述第一级分路电路包括第一E232H4转换器，所述第二级分路电路包括第二E232H4转换器、第三E232H4转换器、第四E232H4转换器和第五E232H4转换器，所述第一E232H4转换器的输入端与控制器连接，所述第一E232H4转换器的四个输出端分别与第二E232H4转换器、第三E232H4转换器、第四E232H4转换器和第五E232H4转换器的输入端连接，所述第二E232H4转换器、第三E232H4转换器、第四E232H4转换器和第五E232H4转换器的输出端分别连接到自动螺丝锁付机的各电批。

两级分路电路一共使用5个E232H4转换器。E232H4是一款4路RS-232高速隔离集线转换器，其具有一个输入端和四个输出端，而且两端信号保持光电隔离，能够实现一个串口设备与4个串口设备主从式通信。

第一E232H4转换器作为第一级分路电路，其输入端与控制器的RS232端连接，其四个输出端分别与第二E232H4转换器、第三E232H4转换器、第四E232H4转换器和第五E232H4转换器的输入端连接，控制器作为主机，第二E232H4转换器、第三E232H4转换器、第四E232H4转换器和第五E232H4转换器作为从机。这样，第一E232H4转换器接收到的一路RS232信号，可以从第二E232H4转换器、第三E232H4转换器、第四E232H4转换器和第五E232H4转换器的一共16个输出端输出，这16个输出端分别连接一个电批，最多可以控制16个电批的电机进行工作。

以上是对本实用新型的较佳实施进行了具体说明，但对本实用新型创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本实用新型精神的前提下还可做作出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。