發(fā)布時間：2026-01-30
分享:
在汽車制造、航空航天及精密電子設(shè)備裝配領(lǐng)域，緊固工藝的質(zhì)量直接決定了產(chǎn)品的安全性和耐用性。作為裝配線上的“明星”工具，電動扭矩槍早已取代了傳統(tǒng)的風(fēng)動工具，成為了高精度緊固的標(biāo)準(zhǔn)，那一臺電動扭矩槍究竟是如何確保每一個螺栓都能準(zhǔn)確達(dá)到預(yù)設(shè)要求的？本文將深度解析電動扭矩槍如何利用這兩個核心組件實(shí)現(xiàn)扭矩與角度的閉環(huán)控制。
早期的緊固工具依靠離合器跳開或操作者的經(jīng)驗(yàn)來判斷，這種方式受環(huán)境、摩擦力和人為因素影響極大。而現(xiàn)代電動扭矩槍的本質(zhì)是一套集成了伺服電機(jī)、精密減速機(jī)構(gòu)和智能傳感系統(tǒng)的微型機(jī)電一體化系統(tǒng)。
電動扭矩槍的核心任務(wù)只有兩個：
1. 輸出多大的力？（扭矩控制）
2. 擰了多少圈？（角度控制）
為了完成這兩個任務(wù)，電動扭矩槍內(nèi)部構(gòu)建了一套復(fù)雜的實(shí)時反饋系統(tǒng)，背后離不開兩個核心“傳感器”的緊密協(xié)作：扭矩傳感器角度編碼器。
一、扭矩傳感器：電動扭矩槍的“觸覺”
扭矩是評價緊固質(zhì)量最直觀的指標(biāo)。電動扭矩槍通常采用動態(tài)扭矩傳感器來實(shí)時獲取數(shù)據(jù)。
?工作原理：在電動扭矩槍的傳動軸上，通常貼有高精度的電阻應(yīng)變片。當(dāng)電動扭矩槍輸出動力時，傳動軸會產(chǎn)生微小的扭轉(zhuǎn)彈性變形。這種變形會導(dǎo)致應(yīng)變片的電阻發(fā)生變化，通過惠斯通電橋轉(zhuǎn)換成微伏級的電壓信號。
?動態(tài)測量與閉環(huán)反饋：與靜態(tài)扭矩扳手不同，電動扭矩槍在旋轉(zhuǎn)過程中進(jìn)行動態(tài)測量。傳感器位于減速機(jī)的輸出端，能夠直接感知作用在螺栓上的真實(shí)力矩。一旦實(shí)測扭矩達(dá)到預(yù)設(shè)值，控制系統(tǒng)會立即向電機(jī)發(fā)出制動指令。
二、角度編碼器：電動扭矩槍的“眼睛”
如果說扭矩傳感器負(fù)責(zé)感知“力度”，那么角度編碼器則負(fù)責(zé)記錄“位移”。在電動扭矩槍中，角度控制對于識別“假扭矩”現(xiàn)象至關(guān)重要。
? 工作原理：電動扭矩槍通常采用集成在伺服電機(jī)后端的增量式編碼器或磁編碼器。電機(jī)每旋轉(zhuǎn)一圈，編碼器都會產(chǎn)生特定數(shù)量的脈沖信號。由于電動扭矩槍內(nèi)部裝有大變比的減速齒輪箱，通過計算電機(jī)的旋轉(zhuǎn)角度并除以減速比，控制器可以獲得輸出軸準(zhǔn)確的角度分辨率。
? 控制過程：在緊固過程中，電動扭矩槍首先會以扭矩模式旋入至貼合點(diǎn)，通常為一個很小的扭矩閾值（例如最終扭矩的10%），然后編碼器開始計數(shù)，通過監(jiān)控從貼合點(diǎn)到終點(diǎn)轉(zhuǎn)過的角度，電動扭矩槍可以判斷螺紋是否滑牙或是否存在異物導(dǎo)致浮高。
單一的扭矩控制是有缺陷的，例如螺紋之間卡入了碎屑，電動扭矩槍可能很快就達(dá)到了預(yù)設(shè)扭矩，但螺栓并沒有真正壓緊。為了解決這些問題，電動扭矩槍采用了“扭矩控制+角度監(jiān)控”或“角度控制+扭矩監(jiān)控”的復(fù)合策略，這種雙閉環(huán)控制架構(gòu)成功地將復(fù)雜的力學(xué)緊固過程轉(zhuǎn)化為可量化、可監(jiān)控、可編程的數(shù)字作業(yè)。
