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1、 AEROGRC 北京固瑞馳航空設備技術有限公司
項 目 設 計 方 案
合同名稱：
可調扭矩電動擰緊機自控設計方案
編 寫：
批 準：
北京固瑞馳航空設備技術有限公司
AEROGRC
2012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、自動檢測于一體的機電一體化設備。據(jù)
2、設備管理權威機構統(tǒng)計，有50%以上的設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備，需要精確控制聯(lián)結螺栓的預緊力。但所需預緊力又很大，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，并能按預定設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0—500 Nm，工作頭轉速10—15rpm，控制進度能達到3% Nm
2、 擰緊機結構：
3、 1、主要組成部件
擰緊機主要由驅動電機、行星齒輪減速機構、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，把電動機旋轉的轉角（或位置）信號輸出送給驅動器，及時向控制器反饋轉速、扭矩、角位移的單元；
（2）驅動電機：驅動電機主要供給擰緊機動力，把電能轉化為機械能；
（3）行星齒輪減速機構：行星齒輪減速機構是起到降低齒輪轉速，增大扭矩的作用；
（4）力矩傳感器：力矩傳感器是把旋轉扭矩由驅動桿傳遞輸出擰緊工件所用的模
4、擬信號變成數(shù)字信號傳遞給控制器的單元。
2、 主要組成部件技術參數(shù)及報價
3、擰緊機的電氣連接
如上圖所示，我們設定擰緊機伺服電機驅動器，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，擰緊軸自動停止轉動，同時伺服控制器向PLC發(fā)送轉矩到達輸出信號。PLC進行判斷，進行下一步動作，如此循環(huán)往復。
三、擰緊機的控制系統(tǒng)原理圖如下：
由圖可見，自動擰緊機的控制及檢測
5、系統(tǒng)主要分為主控單元、電機驅動器、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)調各軸控單元來實現(xiàn)整個系統(tǒng)擰緊動作的協(xié)調控制。
(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)量及擰緊結果，并加以保留，以便顯示或打印。
(4) 對擰緊結果進行判斷，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) 對與之有關的硬件進行檢測，如有故障，自動報警。
3.
6、2.4 電機驅動器
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，驅動伺服電機旋轉。
(3) 按擰緊系統(tǒng)的要求，處理轉換轉矩信號。
(4) 監(jiān)視伺服電動機運行狀況，并發(fā)出相應顯示信息。
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（電阻應變式）、驅動桿等部件。
其中電動機為三相交流伺服電動機，在實際應用時，通常與電機驅動器配套使用。其主要功能是：
(1) 把由驅動器輸入的電能轉換成旋轉的機械能輸出以驅動負載。
(2) 把電動機旋轉的轉角（或位置）信號輸出送給驅動器。扭矩傳感器用以檢測擰緊過程中的扭矩；旋轉扭矩由驅動桿傳遞輸出。
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可調扭矩電動擰緊機自控設計方案
