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作者：佚名信息来源:无忧机械电子 2008-6-24

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最后给出了自动拧紧机主控单元控制系统的程序流程图。关键词：扭矩伺服电机主控单元轴控单元驱动器 1 前言螺栓的拧紧应用于机械行业的装配是一个普遍现象，以前人们只是考虑在装配时，把螺栓（或螺母，下同）拧到最紧的程度。因而，如何有效的控制拧紧，并使其达到最佳，也就成为了机械行业十分关注的课题。自动拧紧...

本文简要地点击了美INGERSOLL-RAND 公司20 世纪70 年代自动拧紧机所存在的主要问题，对其工作原理进行分析和探讨，并给出了原理框图。重点针对些问题，照其基本原理，应用当代新技术提出的研制方案，给出了研制成功的拧紧机的结构原理框图，并对框图中各环节的功能做了简要介绍。最后给出了自动拧紧机主控单元控制系统的程序流程图。
关键词：扭矩伺服电机主控单元轴控单元驱动器

1 前言

螺栓的拧紧应用于机械行业的装配是一个普遍现象，以前们只是考虑在装配时，把螺栓（或螺母，下同）拧到最紧的程度。后来人们才发现，这个“最紧”不过是一个非常模糊的概念，它是因人而异的。一台机器有几十，以至成百上千个零件采用螺栓紧固的方法装配，在大生产中又是由多数人在不同的时间里完成的。而且每天又要装配几十或几百台机器，这个“最紧”的离散度将是可想而知的。另外，还有些零件（如汽车发动机中的连杆大头孔），在生产车间需要用螺栓把瓦盖装配起来进行加工，而到了装配车间进行整机组装时，又先要松开螺栓，拆下瓦盖，套到曲轴上后再重新拧紧，如用这个“最紧”来进行，可想而知，其结果将是非常危险的。因而，如何有效的控制“拧紧”，并使其达到“最佳”，也就成为了机械行业十分关注的课题。自动拧紧机就是作为有效的控制“拧紧”，并使其达到“最佳”的装配工具。

2 我厂自动拧紧机的原状

自动拧紧机是集机械传动、电气传动、电子技术、自动检测于一体的机电一体化设备。一汽第二发动机厂建厂初期，用于自动生产线上的自动拧紧机有7 台，其中有2 台为美国INGERSOLL-RAND 公司20世纪70 年代的产品。拧紧的驱动部件为气动马达，控制气动马达的执行部件是快速截止阀。该快速截止阀受控于扭矩检测控制单元（因每轴一个，故称之为轴控单元），该阀平时常通，得电迅速断开，并自动保持到断开该阀的气源。其基本结构框图如图1 所示。

图 1

该两台拧紧机由于机械件磨损严重，控制单元的电器元件老化，加之海损等原因，使其控制和测量精度低下，故障率高，稳定性差。且有些主要电子元件在当时已为淘汰品，无处购买，损坏无以更换。而且既无图纸，又无使用说明书，给维修造成了极大的困难。故而，严重地影响了产品的质量和生产的顺利进行。

针对上述问题，开始我们曾对其轴控单元进行了测绘，结合其工艺过程进行分析和研究，在弄通其检测和控制原理的基础上（通过测绘、分析、研究所得的系统原理框图见图2），应用当前通用的电子元件进行试制，并得到了成功地应用（该项目曾荣立分厂一等功）。然而其主机毕竟是20 世纪70 年代的产品，且随着对产品质量要求的提高，也就很难再适应了。但当时国内尚无此类成型产品，购买国外的价格又很高，我们难以承受。故对拧紧机的彻底更新这一问题也就提了出来。由于生产的急需，加之我们对加工拧紧机条件的欠缺，完全自行研制困难较大。故决定寻求合适厂家进行合作研制。经调研，拧紧机研制的合作伙伴我们选定了大连德欣公司。

图2 原INGERSOLL-RAND自动拧紧机控制系统原理框图

3 研制方案的确定

经仔细分析，我们认为就机体的本身结构来讲，原拧紧机控制精度较低的主要原因如下：

⑴ 拧紧的驱动部件为气动马达，受气源和同机中其它拧紧头（每台10 个拧紧头）的影响较大。

⑵ 控制气动马达的执行部件是一个快速截止阀，同一阀芯多次重复动作速度的差异、各个阀芯间（10个拧紧头就有10 个截止阀）同次动作速度的差异，均直接影响了控制精度。况且，作为一个机械阀，其控制精度不可能较高。

鉴于上述，研制的基本方案是：拧紧的驱动部件采用伺服电动机，用以取代气动马达。由于交流伺服\系统为发展方向，且体积较小，控制灵敏，精度高，故采用交流伺服电动机。