利用多軸擰緊機(jī)能明顯加快工業(yè)葉片泵的裝配速度：通過視覺操作支持，符合人體工程學(xué)的擰緊機(jī)可以設(shè)置各種裝配操作過程，每一臺(tái)工業(yè)泵的裝配可以節(jié)約數(shù)小時(shí)的裝配時(shí)間。
無論是50kW的葉片泵還是25000kW的葉片泵，都需要利用高強(qiáng)度螺栓把泵體和泵殼緊緊的連接在一起。MD系列工業(yè)泵或者GSG系列工業(yè)泵4～16級(jí)的壓力等級(jí)對(duì)高強(qiáng)度螺栓的擰緊力矩提出了很高的要求：最大擰緊力矩高達(dá)40MPa。因此，這些連接螺栓對(duì)葉片泵的性能有著決定性的重要意義。
人工擰緊問題重重
直到3年前，Sulzer工業(yè)泵生產(chǎn)廠的裝配工們都還是靠雙手來擰緊高強(qiáng)度鋼材制造的六角螺栓。要擰緊公稱尺寸為M80的高強(qiáng)度材料螺母，螺栓的擰緊力矩高達(dá)7000～9000N.m；并且要達(dá)到規(guī)定的安全系數(shù)。但在對(duì)人工擰緊螺栓的檢查中發(fā)現(xiàn)：各個(gè)螺母和螺栓擰緊力矩的差異高達(dá)35%。為了達(dá)到規(guī)定的安全系數(shù)和嚴(yán)格遵守企業(yè)內(nèi)部制定的偏差為±15%的擰緊力矩技術(shù)規(guī)范，在使用機(jī)械擰緊機(jī)之前螺紋規(guī)格型號(hào)的設(shè)計(jì)都留有很大余量，加大了25%左右。
Sulzer公司敏銳的發(fā)現(xiàn)了其中的改進(jìn)潛力，因此在MD系列和GSG系列工業(yè)泵生產(chǎn)制造過程中引進(jìn)了機(jī)械擰緊機(jī)。該產(chǎn)品在Sulzer公司類似的產(chǎn)品生產(chǎn)中已被證明是非常可靠的裝配工具。
圖1 在裝配長(zhǎng)達(dá)3m的Sulzer工業(yè)泵時(shí)，可以使用Desoutter公司改進(jìn)的操作靈活的四軸擰緊機(jī)
均分負(fù)載的四軸擰緊機(jī)
被Sulzer公司稱之為Superbolt的四軸擰緊機(jī)把擰緊時(shí)的負(fù)載均勻的分為8～12個(gè)擰緊過程；這樣在每一個(gè)擰緊過程中的擰緊力矩就只有310N.m，能夠非常簡(jiǎn)單地達(dá)到技術(shù)規(guī)范的要求。但整個(gè)裝配過程所需的螺紋擰緊時(shí)間卻相應(yīng)增加了，因?yàn)樵诼菟A(yù)緊之后每一個(gè)螺栓要交叉擰緊8～12次。這樣，就要求有更多的裝配工人加入到工業(yè)泵的裝配中。也就是說，分級(jí)交叉擰緊帶來的好處是以更多的裝配工作量為代價(jià)的。因此，Sulzer泵業(yè)公司嘗試著對(duì)Superbolt進(jìn)行改進(jìn)，把每臺(tái)泵近4000次的擰緊工序減至最少，同時(shí)降低裝配工人的體力勞動(dòng)強(qiáng)度。
裝配解決方案減小螺紋連接工作量
然而沒有一家擰緊機(jī)生產(chǎn)廠能夠立即提供現(xiàn)成的解決方案，因?yàn)檫@還是一個(gè)全新的技術(shù)應(yīng)用。基于用戶提出的技術(shù)要求，總部位于Maintal市的Desoutter公司最終為Bruchsal市的工業(yè)泵專業(yè)生產(chǎn)廠提供了相應(yīng)的解決方案。他們的思路是：可以在生產(chǎn)車間里自由移動(dòng)、符合人體工程學(xué)、配備視覺操作支持、可存儲(chǔ)和紀(jì)錄復(fù)雜裝配工藝過程和數(shù)據(jù)的四軸擰緊機(jī)（圖1）。此四軸擰緊機(jī)的獨(dú)特之處在于：基于標(biāo)準(zhǔn)零部件的模塊化系統(tǒng)。它可以在很短時(shí)間內(nèi)利用現(xiàn)有的零部件組裝起來，并且為日后的性能改進(jìn)留有很大空間和余地。
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葉片泵,多軸擰緊機(jī)" src="http://data.51spec.com:88/51spec/202002/14/203831671.jpg"/>
圖2 很高的重復(fù)精度保證了嚴(yán)格的企業(yè)裝配技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)
這種移動(dòng)式擰緊機(jī)工作站的核心部件是4個(gè)EME44-350-OF擰緊機(jī)軸。它們由側(cè)置的有著很小軸間距尺寸的多級(jí)行星驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)提供80～350N.m的擰緊力矩。盡管使用的是側(cè)置驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，但在動(dòng)力輸出側(cè)使用的檢測(cè)值傳感器仍是內(nèi)置式傳感器。這樣，此螺栓擰緊機(jī)在機(jī)床能力指數(shù)Cm>2時(shí)的重復(fù)精度就可高達(dá)±5%，保證了工業(yè)泵生產(chǎn)廠家提出的扭矩公差要求（圖2）。在快速卡緊連接導(dǎo)向裝置的幫助下，EME擰緊機(jī)能夠全面完成Superbolt擰緊機(jī)在M52～M80螺紋之間的螺栓擰緊任務(wù)（圖3）。
結(jié)構(gòu)緊湊的四軸擰緊機(jī)最小的軸間距只有82mm。據(jù)Desoutter公司介紹，如此高的擰緊力矩和如此小的軸間距是該擰緊機(jī)的絕對(duì)優(yōu)勢(shì)。在精確控制4根擰緊機(jī)軸時(shí)只需兩個(gè)Twin-CVI控制器就足夠了。每一個(gè)Twin-CVI控制器可以控制兩個(gè)擰緊軸，能夠?yàn)槊恳粋€(gè)擰緊軸存儲(chǔ)250個(gè)擰緊操作程序。而在完成這些任務(wù)時(shí)其只需一根導(dǎo)線即可，從而大大減少了接口數(shù)量。對(duì)于Sulzer公司來講此擰緊機(jī)的另一個(gè)重要優(yōu)點(diǎn)是：節(jié)約占地面積。安裝在裝配車底部的Twin控制器取代了傳統(tǒng)多軸擰緊機(jī)固定的粗大而笨拙的電氣柜。
圖3 在快速卡緊連接導(dǎo)向裝置的幫助下，四軸擰緊機(jī)能夠全面完成Sulzer工業(yè)泵螺紋規(guī)格從M52～M80螺紋之間的螺栓擰緊任務(wù)
整個(gè)設(shè)備都可安裝在普遍應(yīng)用的手推車上，可以在很短時(shí)間內(nèi)推到其他裝配或使用地點(diǎn)。只需一個(gè)簡(jiǎn)單的平衡器就可以把四軸擰緊機(jī)吊掛在車間的起重設(shè)備上使用。可以從4個(gè)方向操作的特點(diǎn)使Sulzer公司的裝配工人非常滿意，對(duì)這一裝配工具給予了很高的評(píng)價(jià)。
在裝配MD工業(yè)泵時(shí)，8個(gè)重載螺栓為一組。每一個(gè)螺栓都有一個(gè)原Superbolt擰緊機(jī)使用的屈服極限為700～1100MPa的SW 14擰緊扳手負(fù)責(zé)。而四軸擰緊機(jī)的端面則安裝有4根擰緊軸，能夠?qū)崿F(xiàn)同步驅(qū)動(dòng)8個(gè)擰緊扳手進(jìn)行擰緊工作，并同時(shí)實(shí)現(xiàn)扭矩控制和扭轉(zhuǎn)角監(jiān)控（圖4）。擰緊一組螺栓后四軸擰緊機(jī)移到下一螺栓組處，開始擰緊下一組螺栓。
圖4 電子控制的四軸擰緊機(jī)利用8個(gè)環(huán)形配置的Superbolt擰緊機(jī)頭擰緊工業(yè)泵端面的螺栓
Desoutter擰緊機(jī)從有著8個(gè)螺栓的螺栓系處換到另一個(gè)螺栓系處，直到完成8組即64個(gè)螺栓的連接擰緊，并達(dá)到規(guī)定的擰緊力矩。四軸擰緊機(jī)能夠同時(shí)擰緊4個(gè)螺栓，相比于Sulzer工業(yè)泵一個(gè)個(gè)螺栓單獨(dú)擰緊可以節(jié)約幾百道擰緊工序：過去為了避免在部件中產(chǎn)生擰緊應(yīng)力和預(yù)緊應(yīng)力要對(duì)每一個(gè)螺栓交替進(jìn)行15次交叉擰緊，而現(xiàn)在借助于精確的螺栓擰緊技術(shù)每組螺栓只需交替進(jìn)行5次交叉擰緊就可以了。該擰緊機(jī)明顯提高了生產(chǎn)力，在減少了擰緊機(jī)轉(zhuǎn)換移動(dòng)次數(shù)的同時(shí)能擰緊4個(gè)螺栓，可以把裝配時(shí)間縮短80%以上。
可視化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可監(jiān)控整個(gè)裝配過程
除了減少裝配時(shí)間和更好的人體工程學(xué)效果之外，此多軸擰緊機(jī)還大大提高了螺栓擰緊工作過程的可靠性。擰緊機(jī)上的顯示屏可以清清楚楚的告訴裝配工人擰緊螺栓時(shí)的操作步驟，并指導(dǎo)裝配工一步步的完成裝配任務(wù)。
圖5 Posco-Vision顯示器能清清楚楚的告訴裝配工人已經(jīng)完成的裝配工步。圖示畫面為高強(qiáng)度螺栓的擰緊順序
它所使用的Desoutter可視化系統(tǒng)Posco-Vision（圖5）可以存儲(chǔ)1000道單一的操作步驟；可以自由編寫擰緊機(jī)工作程序，減輕了從規(guī)定的擰緊點(diǎn)到整個(gè)特殊擰緊操作程序的編制工作任務(wù)。借助于3個(gè)易于理解的擰緊操作指導(dǎo)菜單，操作者可以對(duì)擰緊機(jī)進(jìn)行更多的參數(shù)設(shè)置。就是在擰緊過程中裝配工稍事休息之后，他也能清楚的知道下一步工序是什么，或者是否要結(jié)束裝配。倍受歡迎的可視化指導(dǎo)避免了裝配過程中可能出現(xiàn)的偏差和錯(cuò)誤。
把裝配數(shù)據(jù)保存在數(shù)據(jù)庫(kù)或者網(wǎng)絡(luò)中
這一擰緊機(jī)具有經(jīng)WLAN把裝配數(shù)據(jù)傳送給企業(yè)網(wǎng)絡(luò)和存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)庫(kù)中的能力。Sulzer公司可以根據(jù)需要事后調(diào)用和讀取這些裝配數(shù)據(jù)和紀(jì)錄，發(fā)送給用戶或者技術(shù)服務(wù)人員，以便簡(jiǎn)化工業(yè)泵的維護(hù)和保養(yǎng)。
四軸擰緊機(jī)的投資回收速度非常快。從葉片泵性能測(cè)試結(jié)束到最后出廠，通常要進(jìn)行5次拆卸和重新組裝。產(chǎn)品質(zhì)量典型的密封性檢測(cè)、功能檢測(cè)和功率檢測(cè)都要求多次拆卸和重新裝配葉片泵。而過去一次裝配就需要5個(gè)半小時(shí)，現(xiàn)在只需40min。
