威腾斯坦创新解决方案简化螺钉拧紧作业

在一些小型螺钉（例如 M1 X 2mm）的装配过程中，自动螺钉拧紧系统需要对螺钉位置有准确的定位，在提供较小的扭矩的同时，又需要精确的扭矩控制，典型的案例是手机或助听器的装配，可谓是自动化螺钉拧紧系统中典型的复杂任务代表。螺钉紧固系统专家 STÖGER AUTOMATION 设计了一种开创性的输送和装配解决方案，其中应用了来自威腾斯坦 cyber® dynamic line 产品系列的高动态小型伺服电机和cyber® simco® 伺服驱动放大器。

革命性的进步

凭借威腾斯坦的小型电机和驱动放大器，STÖGER AUTOMATION 实现了一种高度创新的解决方案，此方案无需额外的传感器就能可靠地供给、插入和拧紧微型螺钉。特殊的运动特性测试能够在拧紧螺钉时通过传动控制器精确获取和读出扭矩数值。此小型伺服电机外形小巧，适合工业用途。其重量轻、开关频率高并且具有极高的电流解析度，我们的传动解决方案在这个应用中有决定性的优势。此外，由于自动化螺钉拧紧系统可作为独立设备使用（例如在具有 X/Y 轴系统的版本和大型系统中），这些伺服电机还提供了连接更高级别控制器的可变配置接口。威腾斯坦 cyber motor 开发了一种用于 Z 轴的线性执行器，用于在螺钉拧紧过程中引导螺钉，这使其兼具了理想的功能性和很高的性价比。

STÖGER AUTOMATION：螺钉紧固系统领域的领导者

STÖGER AUTOMATION GmbH 是开发和制造高效工件螺钉拧紧解决方案的技术领导者，总部位于德国巴伐利亚州的Königsdorf。

目前，全球范围内投入使用的此类机器已超过 8000 台，它们遍布各种工业部门 - 从独立作业的手持式螺钉拧紧装置到复杂的全自动、集成式系统（能够自动输送紧固件，适合中、大批量生产），应有尽有。大胆创新精神已深深融入该公司的血液之中。正因如此，每当客户遇到各种不同寻常的挑战时，都会第一时间想到这家螺钉拧紧系统的专业制造商。

一项艰巨的挑战

这本就是个艰巨的任务 - 插入一颗 2 毫米长、螺纹直径仅为 1 毫米、螺钉头宽 2 毫米的螺钉，要求在不使用传感器测量扭矩的情况下高效地对其进行处理，而且耗时不得超过 1 秒 - 极高的处理速度要求使得这项挑战变得难上加难。由于规定处理周期不得超过 1 秒，这意味着必须将供给过程尽可能智能化。螺钉规格很小，因而不能使用进料软管，而取放装置又太慢了。因此，STÖGER AUTOMATION 选择了带有两个主轴的螺钉拧紧系统，其中一个传动装置负责拧紧过程，与此同时，另一个执行螺钉的准备工作。这样，可以将一个机器周期控制在 0.8 秒左右。在威腾斯坦伺服技术的帮助下，STÖGER AUTOMATION开发出了一种堪称微型螺钉拧紧系统标杆的解决方案。 

速度并非是唯一的挑战

拧紧过程以小于 0.05Nm 的扭矩进行；运动任务降低了拧紧速度，以确保规定的拧紧扭矩，并实现最佳、可靠的连接。

最后，STÖGER AUTOMATION 的开发工程师还考虑了系统需要能够适应的螺钉拧紧要求的可能变化。这种 cyber® dynamic line 产品系列的小型伺服电机（用于拧紧动作和将螺钉放置到工件上）与 cyber® simco®驱动器系列的伺服放大器相结合，为实现伺服解决方案来满足微型螺钉拧紧过程的最高要求铺平了道路。

紧凑、动态、精确：CYBER® DYNAMIC LINE 的小型伺服电机

此应用中使用了dynamic line 系列中规格为22的产品，不仅提供了最佳的速度扭矩比，同时还将螺钉拧紧系统的两个主轴之间的距离缩减到最小。因此，螺钉也可以插入到通常难以靠近的位置，极大减小了螺钉拧紧单元的占用空间。

由于具有高动态系数，此电机不仅加速迅捷，而且适合执行速度频繁变化的短距离运动。在螺钉拧紧系统使用的四个小型伺服电机中，有两个采用了集成式滚珠丝杠传动设计。它们是用于 Z 轴的高精度解决方案，负责在工件上取放螺钉，而另两个电机负责执行螺钉的拧紧动作。

高解析度、可编程的运动任务：CYBER® SIMCO® 驱动伺服放大器

小型传动系统的每个电机由 simco® 驱动器系列的传动放大器控制。

伺服控制器是专为使用正弦波整流伺服电机实现高性能应用（电压范围为 12 至 60 VDC，峰值功率为 5 kW）开发的。cyber® simco® 驱动器可在测量应用中提供高解析度电流控制（最高达 14 位）以及高达 32 kHz 的高扫描速率 - 这是在电流控制环路中实现高动态特性以及基于耗电量对扭矩进行直接测量和控制的先决条件。可对运动任务单独编程，因此能够非常精确地控制整个螺钉拧紧动作。此外，cyber® simco® 驱动器的高解析度测量值还为实现状态监测奠定了基础。

伺服传动装置已为该螺钉拧紧系统的扩展工作做好准备

cyber® simco® 伺服驱动放大器和 cyber® dynamic line小型伺服电机为 STÖGER AUTOMATION 在其微型螺钉拧紧系统中实现高性能传动解决方案铺平了道路。工业级解决方案可以由专业制造商进行参数定制、连接和调试。

事实证明，STÖGER AUTOMATION 与 威腾斯坦cyber motor 在整个项目上的合作是非常成功的。目前，STÖGER AUTOMATION 正在考虑使用 cyber® dynamic line 的其他产品对该双主轴螺钉拧紧系统进行调整，以将这项新技术推广到更多的机型。