PDF《小长径比螺丝自动拧紧系统设计》

3 )的规格特征和拧紧特点进行螺丝自动拧紧系统设计,提出一种电批扭矩 G 转 角拧紧质量判定策略,结合拧紧过程中电批的拧紧扭矩和瞬时转角综合判断螺丝拧紧质量,为螺丝拧 紧质量的准确判定提供理论依据.

1 螺丝自动拧紧系统的搭建 本文在前期研究[ 8-9] 基础上设计了螺丝拧紧系统,采用多轴可调间距电批布局和自动拧紧电批方 案,该系统包括电气控制柜、龙门式4轴运动平台、自动螺丝拧紧机构、电视背板夹具等,其中待拧 厦门理工学院学报

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1 8年 紧的电视机背板工件放置在夹具上.

1 G 龙门式4轴运动平台;

2 G 自动螺丝拧紧机构;

3 G 电视背板夹具;

4 G 电气控制柜 图1 螺丝拧紧系统结构图 F i g ?

1 D i a g r a mo f s c r e wt i g h t e n i n gs y s t e m 该系统与传统自动螺丝拧紧机相比具备 以下优点:(

1 ) 移动龙门上并排安装有多套自 动螺丝拧紧机构,1个拧紧周期即可实现3~ 4颗螺丝拧紧工作,拧紧效率提高;

( 2) 自动 螺丝拧紧机构的间距可通过丝杆螺母机构实 现自动调整,以适应背板换型带来的螺丝孔 位间距变化;

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3 ) 采用伺服电机和扭矩传感器 的自动螺丝拧紧机构,实现扭矩、转角双反 馈,在扭矩反馈精度上更为准确,可以根据 不同螺丝规格合理调整螺丝的紧固扭矩,同 时为螺丝拧紧质量控制算法奠定基础.螺丝 拧紧系统结构如图1所示.

2 螺丝自动拧紧控制系统设计 螺丝拧紧控制系统架构采用上下位机形式,其组成主要包括了工控机、运动控制卡、伺服驱动 器、螺丝拧紧机构、数据采集卡、触摸屏等,系统控制图如图2所示.控制系统上位机为工控机,其 通过以太网接口与下位机运动控制卡进行实时通信,而运动控制卡通过 R J

4 5接口与伺服驱动器建立 通信,实时接收由编码器反馈给伺服驱动器的电机转角信号;

扭矩传感器将检测到的电批瞬时拧紧扭 矩,通过数据采集卡u s b传输线实时上传给工控机. 图2 螺丝拧紧系统控制框图 F i g ?

2 C o n t r o l d i a g r a mo f s c r e wt i g h t e n i n gs y s t e m

3 螺丝自动拧紧机构设计 原有的传统电批如图3 ( a ) 所示.传统电批虽然能够在一定程度上实现螺丝自动拧紧,但是存在 以下局限性.(

1 ) 转速为有级调整.动力驱动采用无碳刷马达,为有级调速模式,通常只有固定几档 转速可调.(

2 ) 机械式螺丝紧固扭力调整.在电批终端安装扭力弹簧,通过旋转扭力调整环至相应扭 力刻度,达到改变螺丝紧固扭力的目的.这种机械式扭力调整方式精度较差,且无法实时、柔性地适 ?

2 ? 第5期 黄海滨,等:小长径比螺丝自动拧紧系统设计 图3 改进前后的电批结构对比图 F i g ?

3 C o m p a r i s o nd i a g r a mo f a u t o m a t i c t i g h t e n i n gm e c h a n i s m 应不同螺丝规格带来的紧固扭矩变化要求.( 3) 无法实现螺丝拧紧质量监测.开环式控制结构, 电批不具备反馈功能. 改进后电批机构如图 3( b) 所示.改进后电 批采用伺服电机和扭矩传感器结构形式,相较于 传统电批,其具备如下3点优势.(

1 )转速无极 可调.机构以伺服电机为动力源,其转速可根据 需要在额定转速内任意设定.(

2 )紧固扭矩调整 便捷.扭矩 传感器可实现对电批扭矩的实时检测,在螺丝换型时,可以通过预定程序改变紧固 扭矩设定值.(