当前国内市场上的电动拧紧机按配置结构来分类，可分为国际上主流配置结构的拧紧机，以及简化配置结构的拧紧机。
简化配置结构的拧紧机在当前主要有两种：其一是无专用轴控单元的拧紧机；其二是无扭矩传感器的拧紧机。而国内拧紧机市场上的主要是前者。
这种结构的拧紧机在20世纪的70-80年代初期，国外曾有应用，但由于拧紧精度较低，误差较大，早已被淘汰。然而在国内，由于其价格便宜，所以也还有一定的市场。
今天，我们就一起来深度分析，无专用轴控单元拧紧机，拧紧精度低下到底是什么原因！
01
无专用轴控单元
拧紧机的配置结构
当前在国际市场上占据主要地位的拧紧机还是主流结构配置的拧紧机，其结构均是模块化分布式控制结构。
如瑞典的阿特拉斯、德国的博世、美国的库博、英格索兰，日本的ESTIC、DDK、技研等，包括大连德欣公司的拧紧机也都是如此。
而在国内市场上，还有一些是针对于拧紧精度要求不高而设计的简化配置结构的拧紧机。在此，我们仅对其中的无专用轴控单元的拧紧机进行介绍与分析。
没有专用的轴控制单元拧紧机的结构如图1所示，这种拧紧机没有专用的轴控制单元，其中的主控制器是由PLC（可编程序逻辑控制器）构成，拧紧轴的扭矩信号要通过A/D转换器输入主控制器，拧紧过程中每个拧紧轴的扭矩与转角是否达到各设定值的判定均由这个主控制器（即PLC）来执行。
02
对无专用轴控单元拧紧机
拧紧精度的实际检测
2011年我们曾应要求，采用阿特拉斯公司生产的扭矩检定仪，同该厂现场的技术人员、质量保全人员共同对该厂装配线上的简化配置结构（即无专用轴控单元）的4轴拧紧机进行了扭矩精度的检测，检测的数据如下：
单轴重复性检测数据
该厂简化配置的拧紧机是国内一家厂商提供的，无专用轴控单元，他们把电机驱动器称之为轴控制器，重复性检测数据见表1（扭矩单位：NM）。
重复性检测数据是对这台拧紧机4个轴中的1根拧紧轴（3#轴）做的，从此数据可见，在该拧紧机上显示的扭矩与用户工艺要求设定的目标扭矩（256NM）的差值不超过1NM，重复的差值也才1.5NM，重复性可谓相当好了。
而扭矩检定仪上显示的扭矩值与其拧紧机本身显示的扭矩值却***大相差30.4NM，测量结果误差为11.87%，相对满量程的误差为6.08%。
***小相差10.8NM，测量结果误差为4.2%，相对满量程的误差为2.16%，重复差值之差为18.1NM，测量结果误差为7%，相对满量程的误差为3.92%。
鉴于此，我们完全可以肯定的说，拧紧机显示的扭矩值不是真实的，而拧紧机的扭矩精度也是比较差的。
多轴准确性检测数据
我们对这台拧紧机的多轴准确性也进行了检测，下面表2中的数据就是对此4个拧紧轴的检测记录。
从上述数据可见，校准仪对这4个拧紧轴检测的数据***大相差35.9NM（第1次），而对应的拧紧机上显示的***大相差才0.7NM，二者相差35.2NM。
若从这个角度来计算的话，其测量结果误差已高达13.75%，而相对满量程的误差也已经7%了。
03
PLC与多通道A/D转换器
的工作原理
从表1与表2中的数据可见，这种拧紧机的误差确实是很大的，究其根本原因，我们可从它的基本结构谈起。
从图1可见，这种拧紧机的主控制器是PLC（也有采用工控机的），各个拧紧轴在拧紧过程中所检测出来实时扭矩信号均需要经过A/D转换器，把这个模拟电压信号转换成数字信号后，输入到PLC或工控机中，而控制伺服电机的运转与停止信号由PLC或工控机输出后，还需要经过DA转换器与IO口后，再分别控制各个伺服电机的运行。
为弄清该类拧紧机拧紧精度底下的原因，我们必须对其中主要部件的工作原理、转换速度等进行深入了解。
PLC的工作原理
PLC虽然也是以微处理器为核心，并具有微机的许多特点，但它的工作方式却与微机有很大不同。微机一般采用等待命令的工作方式，而PLC则是采用循环扫描的工作方式。
对每个程序，CPU从***条指令开始执行，按指令步序号做周期性的程序循环扫描，如果无跳转指令，则从***条指令开始逐条执行用户程序，直至遇到结束符后又返回***条指令，如此周而复始不断循环，每一个循环称为一个扫描周期。
在每一个扫描周期中主要是以下几个阶段：
输入采样阶段
在此阶段中，CPU扫描全部输入端口，读取其状态并写入输入状态寄存器。完成对输入端的采样（刷新）工作后，将关闭输入端口，转入程序执行阶段。
在程序执行期间即使输入端状态发生变化，输入状态寄存器的内容也不会改变，而这些变化必须等到下一工作周期的输入采样阶段才能被读入。
程序执行阶段
在此阶段中，根据用户输入的控制程序与输入采样的结果，从***条开始逐步执行，并将相应的逻辑运算结果存入对应的内部辅助寄存器和输出状态寄存器。
输出刷新阶段
当所有指令执行完毕后，将输出状态寄存器中的内容，依次送到输出锁存电路（输出映像寄存器），并通过一定输出方式输出，驱动外部相应执行元件工作，这才形成PLC的实际输出。
实际上，除了执行程序和I/O刷新外，PLC还要进行各种错误检测（自诊断功能）并与编程工具、计算机等的通讯，这些操作统称为“监视服务”，一般是在程序执行之后进行。因此，PLC的工作过程实际上主要是有的5个阶段：
由于每个扫描周期只进行一次I/O刷新，即每一个扫描周期PLC只对输入、输出状态寄存器更新一次，所以系统存在输入与输出滞后现象，这在一定程度上降低了系统的响应速度。
PLC扫描周期的长短主要取决于程序的长短。扫描周期越长，响应速度越慢。
多通道A/D转换器
及D/A转换器的工作原理
A/D转换器是把模拟量信号转换成数字量信号的电子器件，多通道A/D转换器的原理框图。
它主要是由N选1多路开关、采样保持、A/D转换、缓冲存储器构成。
即输入到此转换器中的多个模拟量首先是要经过N选1多路开关来逐个、分时的接入A/D转换器进行逐个、分时的转换，转换的结果存入相应的缓冲存储器中。
即如果是首先是多路开关把通道1的模拟信号接入采样保持单元进行采样并保持，随即对该信号进行A/D转换，转换完成后把转换的结果存入程序设定的缓冲存储器中，之后，多路开关再把通道2的模拟信号接入采样保持单元……
如此依次直到把通道N的输入信号转换完，并存入程序设定的缓冲存储器中，而转换的时间主要取决于采样保持、A/D转换与转换的通道数。