可調(diào)扭矩電動(dòng)擰緊機(jī)自控設(shè)計(jì)方案

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1、 AEROGRC 　　　北京固瑞馳航空設(shè)備技術(shù)有限公司 項(xiàng) 目 設(shè) 計(jì) 方 案 合同名稱(chēng)： 可調(diào)扭矩電動(dòng)擰緊機(jī)自控設(shè)計(jì)方案 編 寫(xiě)： 批 準(zhǔn)： 北京固瑞馳航空設(shè)備技術(shù)有限公司 AEROGRC 2012年08月16日 一、項(xiàng)目概述： 電動(dòng)扳手又稱(chēng)擰緊機(jī)，是集機(jī)械傳動(dòng)、電氣傳動(dòng)、電子技術(shù)、自動(dòng)檢測(cè)于一體的機(jī)電一體化設(shè)備。據(jù)

2、設(shè)備管理權(quán)威機(jī)構(gòu)統(tǒng)計(jì)，有50%以上的設(shè)備運(yùn)行故障是由螺栓問(wèn)題引起的，因螺栓問(wèn)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(duì)螺栓緊固力矩要求非常嚴(yán)格，尤其是承受載荷及強(qiáng)烈沖擊振動(dòng)的重型機(jī)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，就必須使用扭矩扳手。而作為扭矩扳手關(guān)鍵部件的控制器對(duì)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(dòng)扳手控制器的解決方案。 我們根據(jù)客戶(hù)要求，輸出力矩范圍0—500 Nm，工作頭轉(zhuǎn)速10—15rpm，控制進(jìn)度能達(dá)到3% Nm 2、 擰緊機(jī)結(jié)構(gòu)：

3、 1、主要組成部件 擰緊機(jī)主要由驅(qū)動(dòng)電機(jī)、行星齒輪減速機(jī)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(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)角（或位置）信號(hào)輸出送給驅(qū)動(dòng)器，及時(shí)向控制器反饋轉(zhuǎn)速、扭矩、角位移的單元； （2）驅(qū)動(dòng)電機(jī)：驅(qū)動(dòng)電機(jī)主要供給擰緊機(jī)動(dòng)力，把電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能； （3）行星齒輪減速機(jī)構(gòu)：行星齒輪減速機(jī)構(gòu)是起到降低齒輪轉(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(dòng)桿傳遞輸出擰緊工件所用的模

4、擬信號(hào)變成數(shù)字信號(hào)傳遞給控制器的單元。 2、 主要組成部件技術(shù)參數(shù)及報(bào)價(jià) 3、擰緊機(jī)的電氣連接 如上圖所示，我們?cè)O(shè)定擰緊機(jī)伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，像擰緊模式，最大、最小擰緊力矩和目標(biāo)力矩等功能，最后加電，這樣PLC集中控制，則擰緊機(jī)開(kāi)始在控制器系統(tǒng)參數(shù)設(shè)定下進(jìn)行擰緊。擰緊機(jī)在工作過(guò)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(dāng)擰緊力矩到達(dá)目標(biāo)力矩后，擰緊軸自動(dòng)停止轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)伺服控制器向PLC發(fā)送轉(zhuǎn)矩到達(dá)輸出信號(hào)。PLC進(jìn)行判斷，進(jìn)行下一步動(dòng)作，如此循環(huán)往復(fù)。 三、擰緊機(jī)的控制系統(tǒng)原理圖如下： 由圖可見(jiàn)，自動(dòng)擰緊機(jī)的控制及檢測(cè)

5、系統(tǒng)主要分為主控單元、電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、擰緊頭等幾大部分。下面僅對(duì)其中主要環(huán)節(jié)的功能予以簡(jiǎn)要介紹。 4.2.2 主控單元 采用西門(mén)子S7-200PLC控制人機(jī)界面，主要功能是： (1) 通過(guò)控制、協(xié)調(diào)各軸控單元來(lái)實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)擰緊動(dòng)作的協(xié)調(diào)控制。 (2) 輸入、保存擰緊過(guò)程所需的各種參數(shù)，并提供用戶(hù)修改參數(shù)的界面。 (3) 統(tǒng)計(jì)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(duì)擰緊結(jié)果進(jìn)行判斷，并發(fā)出合格、不合格、擰緊完成的控制信號(hào)。 (5) 判別工藝參數(shù)的合理性，有非法參數(shù)則報(bào)警。 (6) 對(duì)與之有關(guān)的硬件進(jìn)行檢測(cè)，如有故障，自動(dòng)報(bào)警。 3.

6、2.4 電機(jī)驅(qū)動(dòng)器 采用無(wú)錫通惠電機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品，與該公司的伺服電動(dòng)機(jī)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(dòng)伺服電機(jī)旋轉(zhuǎn)。 (3) 按擰緊系統(tǒng)的要求，處理轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)矩信號(hào)。 (4) 監(jiān)視伺服電動(dòng)機(jī)運(yùn)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(dòng)機(jī)、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(dòng)桿等部件。 其中電動(dòng)機(jī)為三相交流伺服電動(dòng)機(jī)，在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，通常與電機(jī)驅(qū)動(dòng)器配套使用。其主要功能是： (1) 把由驅(qū)動(dòng)器輸入的電能轉(zhuǎn)換成旋轉(zhuǎn)的機(jī)械能輸出以驅(qū)動(dòng)負(fù)載。 (2) 把電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)角（或位置）信號(hào)輸出送給驅(qū)動(dòng)器。扭矩傳感器用以檢測(cè)擰緊過(guò)程中的扭矩；旋轉(zhuǎn)扭矩由驅(qū)動(dòng)桿傳遞輸出。 4/4