可調(diào)扭矩電動擰緊機自控設(shè)計方案

1、 aerogrc 北京固瑞馳航空設(shè)備技術(shù)有限公司 項 目 設(shè) 計 方 案 合同名稱：可調(diào)扭矩電動擰緊機自控設(shè)計方案編 寫：批 準：北京固瑞馳航空設(shè)備技術(shù)有限公司aerogrc2012年08月16日一、項目概述：電動扳手又稱擰緊機，是集機械傳動、電氣傳動、電子技術(shù)、自動檢測于一體的機電一體化設(shè)備。據(jù)設(shè)備管理權(quán)威機構(gòu)統(tǒng)計，有50%以上的設(shè)備運行故障是由螺栓問題引起的，因螺栓問題而造成重大事故的數(shù)量也非常驚人，因此新的設(shè)備安裝和檢修規(guī)范都對螺栓緊固力矩要求非常嚴格，尤其是承受載荷及強烈沖擊振動的重型機械設(shè)備，需要精確控制聯(lián)結(jié)螺栓的預(yù)緊力。但所需預(yù)緊力又很大，再加空間條件限制，不能采用大規(guī)格工具，就必

2、須使用扭矩扳手。而作為扭矩扳手關(guān)鍵部件的控制器對其性能影響很大。本文提供了一種可以精確顯示擰緊扭矩值，并能按預(yù)定設(shè)定的扭矩值擰緊螺栓的電動扳手控制器的解決方案。我們根據(jù)客戶要求，輸出力矩范圍0500 nm，工作頭轉(zhuǎn)速1015rpm，控制進度能達到3% nm2、 擰緊機結(jié)構(gòu)： 1、主要組成部件擰緊機主要由驅(qū)動電機、行星齒輪減速機構(gòu)、編碼器、力矩傳感器等組成。 （1）編碼器：編碼器起到傳感器的作用，把電動機旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)角（或位置）信號輸出送給驅(qū)動器，及時向控制器反饋轉(zhuǎn)速、扭矩、角位移的單元； （2）驅(qū)動電機：驅(qū)動電機主要供給擰緊機動力，把電能轉(zhuǎn)化為機械能； （3）行星齒輪減速機構(gòu)：行星齒輪減速機構(gòu)是起

3、到降低齒輪轉(zhuǎn)速，增大扭矩的作用； （4）力矩傳感器：力矩傳感器是把旋轉(zhuǎn)扭矩由驅(qū)動桿傳遞輸出擰緊工件所用的模擬信號變成數(shù)字信號傳遞給控制器的單元。2、 主要組成部件技術(shù)參數(shù)及報價 3、擰緊機的電氣連接 如上圖所示，我們設(shè)定擰緊機伺服電機驅(qū)動器，像擰緊模式，最大、最小擰緊力矩和目標力矩等功能，最后加電，這樣plc集中控制，則擰緊機開始在控制器系統(tǒng)參數(shù)設(shè)定下進行擰緊。擰緊機在工作過程中，扭矩由小變大，依靠力矩傳感器、編碼器等單元向plc控制器反饋擰緊數(shù)據(jù)，當擰緊力矩到達目標力矩后，擰緊軸自動停止轉(zhuǎn)動，同時伺服控制器向plc發(fā)送轉(zhuǎn)矩到達輸出信號。plc進行判斷，進行下一步動作，如此循環(huán)往復(fù)。三、擰緊機

4、的控制系統(tǒng)原理圖如下： 由圖可見，自動擰緊機的控制及檢測系統(tǒng)主要分為主控單元、電機驅(qū)動器、擰緊頭等幾大部分。下面僅對其中主要環(huán)節(jié)的功能予以簡要介紹。4.2.2 主控單元 采用西門子s7-200plc控制人機界面，主要功能是： (1) 通過控制、協(xié)調(diào)各軸控單元來實現(xiàn)整個系統(tǒng)擰緊動作的協(xié)調(diào)控制。 (2) 輸入、保存擰緊過程所需的各種參數(shù)，并提供用戶修改參數(shù)的界面。 (3) 統(tǒng)計擰緊產(chǎn)量及擰緊結(jié)果，并加以保留，以便顯示或打印。 (4) 對擰緊結(jié)果進行判斷，并發(fā)出合格、不合格、擰緊完成的控制信號。 (5) 判別工藝參數(shù)的合理性，有非法參數(shù)則報警。 (6) 對與之有關(guān)的硬件進行檢測，如有故障，自動報警。 3.2.4 電機驅(qū)動器 采用無錫通惠電機的標準產(chǎn)品，與該公司的伺服電動機配套使用。其電源電壓為交流單相200v，其主要功能如下： (1) 按主控單元發(fā)出的指令，輸出功率，驅(qū)動伺服電機旋轉(zhuǎn)。 (3) 按擰緊系統(tǒng)的要求，處理轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)矩信號。 (4) 監(jiān)視伺服電動機運行狀況，并發(fā)出相應(yīng)顯示信息。 3.2.5 擰緊頭 主要包含有：交流伺服電動機、減速器（減速比為150：1 的行星齒輪減速器）、扭矩傳感器（電阻應(yīng)變式）、驅(qū)動桿等部件。 其中電動機為三相交流伺服電動機，在實際應(yīng)用時，通常與電機驅(qū)動器配套使用。其主要功能是： (1) 把由驅(qū)動器輸入的電能轉(zhuǎn)換成旋