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Wie erreicht ein elektrischer Drehmomentschraubendreher ein bestimmtes Drehmoment und einen bestimmten Winkel?

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Elektrischer Drehmoment-Schraubendreher, elektrischer Industrieschraubendreher, intelligenter Servo-Schraubendreher

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Im Automobilbau, in der Luft- und Raumfahrt und bei der Montage elektronischer Präzisionsgeräte entscheidet die Qualität des Schraubvorgangs direkt über die Sicherheit und Haltbarkeit des Produkts. Als "Star"-Werkzeug an der Montagelinie hat der elektrische Drehmomentschrauber längst die traditionellen Druckluftwerkzeuge abgelöst und ist zum Standard für hochpräzise Verschraubungen geworden. Doch wie genau stellt ein elektrischer Drehmomentschrauber sicher, dass jede Schraube genau den vorgegebenen Anforderungen entspricht? In diesem Artikel wird eingehend analysiert, wie elektrische Drehmomentschrauber diese beiden Kernkomponenten nutzen, um einen geschlossenen Regelkreis für Drehmoment und Winkel zu erreichen.

Frühe Schraubwerkzeuge verließen sich auf das Auskuppeln der Kupplung oder die Erfahrung des Bedieners, um eine Entscheidung zu treffen, eine Methode, die stark von der Umgebung, der Reibung und menschlichen Faktoren beeinflusst wurde. Der Kern eines modernen elektrischen Drehmomentschraubers ist ein miniaturisiertes elektromechanisches integriertes System, das einen Servomotor, einen Präzisionsuntersetzungsmechanismus und ein intelligentes Sensorsystem kombiniert.

Ein elektrischer Drehmomentschraubendreher hat nur zwei Kernaufgaben:

Wie viel Kraft soll ausgegeben werden? (Kontrolle des Drehmoments)

Wie viele Umdrehungen sollen angezogen werden (Winkelkontrolle)?

Um diese beiden Aufgaben zu erfüllen, baut der elektrische Drehmomentschrauber intern ein komplexes Echtzeit-Rückmeldesystem auf, das auf der engen Zusammenarbeit zweier zentraler "Sensoren" beruht: dem Drehmomentsensor und dem Winkelcodierer.
I. Drehmomentsensor: Der "Tastsinn" des Elektro-Drehmomentschraubers

Das Drehmoment ist der intuitivste Indikator für die Bewertung der Schraubqualität. Elektrische Drehmomentschraubendreher verwenden in der Regel dynamische Drehmomentsensoren, um Daten in Echtzeit zu erhalten.

Funktionsprinzip: Hochpräzise Widerstands-Dehnungsmessstreifen sind in der Regel an der Antriebswelle des elektrischen Drehmomentschraubers angebracht. Wenn der elektrische Drehmomentschraubendreher Leistung abgibt, erzeugt die Antriebswelle eine winzige elastische Torsionsverformung. Diese Verformung bewirkt eine Änderung des Widerstands der Dehnungsmessstreifen, die über eine Wheatstone-Brücke in Spannungssignale auf Mikrovolt-Ebene umgewandelt werden.

Dynamische Messung und Closed-Loop-Feedback: Im Gegensatz zu statischen Drehmomentschlüsseln führen elektrische Drehmomentschraubendreher dynamische Messungen während der Drehung durch. Der Sensor befindet sich am Ausgang des Getriebes und ist in der Lage, das tatsächlich auf die Schraube wirkende Drehmoment direkt zu erfassen. Sobald das gemessene Drehmoment den voreingestellten Wert erreicht, sendet das Steuerungssystem sofort einen Bremsbefehl an den Motor.
II. Winkelcodierer: Die "Augen" des elektrischen Drehmomentschraubers

Wenn der Drehmomentsensor für die Wahrnehmung der "Kraft" zuständig ist, dann ist der Winkelcodierer für die Erfassung des "Weges" verantwortlich Bei elektrischen Drehmomentschraubern ist die Winkelkontrolle entscheidend für die Erkennung des Phänomens "falsches Drehmoment".

Arbeitsprinzip: Elektrische Drehmomentschrauber verwenden in der Regel Inkrementalgeber oder magnetische Geber, die am hinteren Ende des Servomotors integriert sind. Bei jeder Umdrehung des Motors erzeugt der Geber eine bestimmte Anzahl von Impulssignalen. Da der elektrische Drehmomentschrauber intern mit einem Untersetzungsgetriebe mit hohem Übersetzungsverhältnis ausgestattet ist, kann die Steuerung die genaue Winkelauflösung der Abtriebswelle erhalten, indem sie den Drehwinkel des Motors berechnet und durch das Untersetzungsverhältnis dividiert.

Steuerungsprozess: Während des Schraubvorgangs dreht sich der elektrische Drehmomentschrauber zunächst im Drehmomentmodus bis zum Abschaltpunkt, in der Regel ein kleiner Drehmomentschwellenwert (z. B. 10 % des Enddrehmoments). Dann beginnt der Drehgeber zu zählen. Durch die Überwachung des Drehwinkels vom Aufsetzpunkt zum Endpunkt kann der elektrische Drehmomentschrauber feststellen, ob das Gewinde abgestreift ist oder ob Fremdkörper einen "schwimmenden" Zustand verursachen.
Fazit

Die einfache Drehmomentkontrolle hat ihre Schwächen. Wenn sich zum Beispiel Fremdkörper zwischen den Gewinden verfangen, kann der elektrische Drehmomentschrauber schnell das voreingestellte Drehmoment erreichen, aber die Schraube wird nicht wirklich angezogen. Um diese Probleme zu lösen, verwenden elektrische Drehmomentschrauber eine kombinierte Strategie aus "Drehmomentsteuerung + Winkelüberwachung" oder "Winkelsteuerung + Drehmomentüberwachung" Diese doppelte Regelkreisarchitektur wandelt den komplexen mechanischen Schraubprozess erfolgreich in quantifizierbare, überwachbare und programmierbare digitale Vorgänge um.