RU2085301C1

RU2085301C1 - Device for applying coats on crankpins of crankshafts

Info

Publication number: RU2085301C1
Application number: RU9494030571A
Authority: RU
Inventors: В.И. Посметьев; А.М. Кадырметов; В.В. Ливенцев; К.А. Яковлев
Original assignee: Воронежский лесотехнический институт
Priority date: 1994-08-17
Filing date: 1994-08-17
Publication date: 1997-07-27
Also published as: RU94030571A

Abstract

FIELD: devices for applying coats by spraying. SUBSTANCE: device is provided with tachometer 21 of crankshaft. Drive 5 for motion of spraying head 4 is made in form of block linkage mechanism. Input of control unit 9 is connected to tachometer 21 and additionally to turn angle sensor 22. Control unit 9 is provided with amplifier-shaper, control microcomputer and power amplifier. Output of amplifier-shaper is connected to input port of microcomputer whose output port is connected with input of power amplifier. To adjust device on crankshaft whose crankpins have other sizes, split cover 16 is moved along guide 17 and is locked by means of screw 18. EFFECT: enhanced efficiency. 2 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к устройствам для нанесения покрытия распылением и может быть использовано для нанесения покрытия на шатунные шейки коленчатых валов различных типов двигателей. The invention relates to devices for spray coating and can be used for coating the connecting rod journals of crankshafts of various types of engines.

Известна установка для нанесения покрытий на шатунные шейки коленчатого вала, содержащая устройство крепления коленчатого вала, выполненное в виде план-шайбы со смещенным центром вращения [1]
Недостатком данной установки является необходимость перестановки коленчатого вала перед каждой обработкой следующей шатунной шейки и необходимость наличия набора план-шайб для различных типов коленчатых валов.A known installation for coating on the connecting rod journals of the crankshaft containing a device for mounting the crankshaft, made in the form of a plan washer with an offset center of rotation [1]
The disadvantage of this installation is the need to rearrange the crankshaft before each processing of the next connecting rod journal and the need for a set of plan washers for various types of crankshafts.

Наиболее близким к изобретению является устройство для нанесения покрытия на шатунные шейки коленчатого вала, снабженное распылительной головкой, приводами коленчатого вала и распылительной головки, датчиком угла поворота, блоком выбора шеек и блоком управления [2]
Недостатками прототипа являются его конструктивная сложность (наличие в нем дополнительных рабочих коленчатых валов, зубчатых колес, большого числа подшипников) и необходимость использования набора рабочих коленчатых валов для различных типов валов.Closest to the invention is a device for coating the connecting rod journals of the crankshaft, equipped with a spray head, drives of the crankshaft and the spray head, an angle sensor, a neck selection unit and a control unit [2]
The disadvantages of the prototype are its structural complexity (the presence of additional working crankshafts, gears, a large number of bearings) and the need to use a set of working crankshafts for various types of shafts.

Задачей изобретения является упрощение конструкции устройства и расширение с его помощью номенклатуры обрабатываемых деталей. The objective of the invention is to simplify the design of the device and expand with its help the range of workpieces.

Это достигается тем, что устройство для нанесения покрытия на шатунные шейки коленчатых валов, содержащее привод вращения коленчатого вала, блок управления им, распылительную головку, ее привод, блок выбора шеек и датчик угла поворота, который соединен с приводом вращения коленчатого вала и через блок выбора шеек с блоком управления, а последний с приводом коленчатого вала. Устройство дополнительно снабжено тахометром коленчатого вала, а привод перемещения распылительной головки выполнен в виде кривошипно-кулисного механизма, причем вход блока управления подключен к тахометру и дополнительно к датчику угла поворота. This is achieved by the fact that the device for coating the connecting rod journals of the crankshafts, comprising a crankshaft rotation drive, a control unit, a spray head, its drive, a neck selection unit and a rotation angle sensor that is connected to the crankshaft rotation drive and through a selection unit necks with a control unit, and the latter with a crankshaft drive. The device is additionally equipped with a tachometer of the crankshaft, and the drive for moving the spray head is made in the form of a crank-link mechanism, and the input of the control unit is connected to the tachometer and in addition to the angle sensor.

Указанная задача также достигается тем, что блок управления содержит усилитель-формирователь, управляющую микроЭВМ и усилитель мощности. При этом выход усилителя-формирователя связан с портом ввода микроЭВМ, выходной порт которой соединен с входом усилителя мощности. This task is also achieved by the fact that the control unit contains an amplifier-driver, controlling a microcomputer and a power amplifier. The output of the amplifier-driver is connected to the input port of the microcomputer, the output port of which is connected to the input of the power amplifier.

Предлагаемое устройство практически применимо. Его опытный образец сделан и опробован авторами. Сравнение заявляемого технического решения с прототипом и другими общедоступными источниками позволило установить соответствие его критерию "новизна". Совокупность признаков, характеризующих данное техническое решение, как ранее известных так и предложенных авторами, позволяют утверждать, что оно соответствует критерию "изобретательский уровень". The proposed device is practically applicable. Its prototype is made and tested by the authors. Comparison of the claimed technical solution with the prototype and other public sources made it possible to establish compliance with its criterion of "novelty." The set of features that characterize this technical solution, both previously known and proposed by the authors, suggest that it meets the criterion of "inventive step".

На фиг. 1 изображено устройство для нанесения покрытия на шатунные шейки коленчатого вала; на фиг. 2 разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 измерительный блок; на фиг. 4 схема управления устройством. In FIG. 1 shows a device for coating a crank pin of a crankshaft; in FIG. 2, section AA in FIG. one; in FIG. 3 measuring unit; in FIG. 4 device control circuit.

Установка содержит центры 1 и 2 для установки коленчатого вала 3, распылительную головку 4, ее привод перемещения 5, привод вращения 6 коленчатого вала 3, измерительный блок 7, блок выбора шеек 8 (БВШ) и блок управления 9 (БУ). Привод перемещения 5 распылительной головки 4 выполнен в виде кривошипно-кулисного механизма и содержит ползун 10, кулису 11, стойку 12, прижимные ролики 13-15 разъемную крышку 16, ее направляющую 17 и винт 18. На ползуне 10 установлены прижимные ролики 14, 15 и направляющая 17. Прижимной ролик 13, установлен на разъемной крышке 16, а она, в свою очередь, на направляющей 17. Привод вращения 6 коленчатого вала 3 содержит электродвигатель 19 к которому подсоединен тиристорный регулятор 20. Измерительный блок 7 включает в себя тахометр 21 и датчик 22 угла поворота центров. Тахометр 21 подключен к входу БУ 9, а датчик 22 угла поворота центров соединен с входом БВШ 8 и с входом БУ 9. Выход БВШ 8 подключен к входу БУ 9, а выход последнего связан с приводом вращения 6. The installation contains centers 1 and 2 for installing the crankshaft 3, the spray head 4, its displacement drive 5, the rotation drive 6 of the crankshaft 3, the measuring unit 7, the neck selection unit 8 (BHS) and the control unit 9 (CU). The movement drive 5 of the spray head 4 is made in the form of a crank-link mechanism and contains a slider 10, a link 11, a stand 12, pressure rollers 13-15, a detachable cover 16, its guide 17 and a screw 18. The pressure rollers 14, 15 and guide 17. The pressure roller 13 is mounted on the detachable cover 16, and it, in turn, is on the guide 17. The rotation drive 6 of the crankshaft 3 contains an electric motor 19 to which the thyristor regulator 20 is connected. The measuring unit 7 includes a tachometer 21 and a sensor 22 cent angle moat. The tachometer 21 is connected to the input of the control unit 9, and the sensor 22 of the angle of rotation of the centers is connected to the input of the control unit 8 and to the input of the control unit 9. The output of the control unit 8 is connected to the input of the control unit 9, and the output of the latter is connected to the rotation drive 6.

Измерительный блок 7 содержит светоизлучатель 23, металлический модуляционный диск 24, ограничивающую диафрагму 25 и фотодиоды 26-33. Диск 24 имеет три системы пазов 34-37, для измерения угловой скорости 34 (тахометр 21), углового положения 35 (датчик угла поворота центров 22) и для задания нулевой метки отсчета 36. Причем пазы 36 расположены по спирали таким образом, что формируемый каждым пазом 36 световой импульс начала отсчета попадает на один из фотодиодов 28-33, соответствующих выбранному типу коленчатого вала и номеру обрабатываемой шатунной шейки. За диском 24 расположена ограничивающая диафрагма 25, а за ней фотодиоды 26-33. По другую сторону диска 24 находится светоизлучатель 23, состоящий из источника света 37 и конденсатора 38. Блок БВШ 8 содержит переключатель 39 выбора углового смещения шатунных шеек коленчатого вала 3 относительно друг друга соответственно на 90, 120 и 180^o и три группы 40-42 кнопочных переключателей 43-51. Вход переключателя 39 соединен с выходами групп 40-42 кнопочных переключателей 43-51. Входы 43-46 первой группы 40 переключателей соединены с анодами 28,29,31 и 33 фотодиодов, второй группы 41 с анодами 28, 30 и 32 фотодиодов и третей группы 42 с анодами 28 и 30 фотодиодов. Выход переключателя 39 соединен с входом БУ 9. БУ 9 содержит усилитель-формирователь 5, управляющую микроЭВМ 53 и усилитель мощности 54, причем выход усилителя-формирователя 52 подключен к порту ввода микроЭВМ 53, выходной порт которой соединен с входом усилителя мощности 54, а выход последнего связан с приводом вращения 6.The measuring unit 7 includes a light emitter 23, a metal modulation disk 24, limiting the diaphragm 25 and photodiodes 26-33. The disk 24 has three groove systems 34-37, for measuring the angular velocity 34 (tachometer 21), the angular position 35 (the angle sensor of the centers 22) and for setting the zero reference mark 36. Moreover, the grooves 36 are arranged in a spiral so that formed by each groove 36, the light pulse of the origin of the reference falls on one of the photodiodes 28-33, corresponding to the selected type of crankshaft and the number of the processed connecting rod neck. Behind the disk 24 there is a limiting diaphragm 25, and behind it the photodiodes 26-33. On the other side of the disk 24 is a light emitter 23, consisting of a light source 37 and a capacitor 38. The BVSh 8 block contains a switch 39 for selecting the angular displacement of the connecting rod journals of the crankshaft 3 relative to each other by 90, 120, and 180 ^o, and three groups of 40-42 button switches 43-51. The input of the switch 39 is connected to the outputs of the groups 40-42 of the push-button switches 43-51. The inputs 43-46 of the first group of 40 switches are connected to the anodes 28,29,31 and 33 of the photodiodes, the second group 41 to the anodes 28, 30 and 32 of the photodiodes and the third group 42 to the anodes 28 and 30 of the photodiodes. The output of the switch 39 is connected to the input of the control unit 9. The control unit 9 contains an amplifier-driver 5 controlling the microcomputer 53 and a power amplifier 54, the output of the amplifier-driver 52 connected to the input port of the microcomputer 53, the output port of which is connected to the input of the power amplifier 54, and the output the latter is connected with a rotation drive 6.

Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.

Коленчатый вал 3 устанавливают в центры 1 и 2. Затем ползун 10 кривошипно-кулисного механизма при помощи прижимных роликов 13-15 и разъемной крышки 16 соединяют с обрабатываемой шатунной шейкой, причем фиксирование разъемной крышки 16 осуществляют винтом 18. После этого коленчатый вал 3 выставляют в положение, при котором ось обрабатываемой шатунной шейки пересекает линию, соединяющую оси вращения коленчатого вала 3 и кривошипно-кулисного механизма. После чего диск 24 фиксируют в положении, при котором один из пазов 36 нулевой метки совмещен с фотодиодом 28. В БВШ 8 переключатель 39 фиксируют в позицию, соответствующую угловому смещению шатунных шеек относительно друг друга на 90, 120 или 180^o в зависимости от типа коленчатого вала. После этого в БВШ 8 нажимают кнопку 43, 47 или 49 в зависимости от положения переключателя 39, которая соответствует первой шатунной шейке.The crankshaft 3 is installed in the centers 1 and 2. Then the slider 10 of the crank mechanism using the pressure rollers 13-15 and the detachable cover 16 is connected to the crank pin being processed, and the detachable cover 16 is fixed with the screw 18. After that, the crankshaft 3 is set to the position at which the axis of the processed connecting rod neck intersects the line connecting the axis of rotation of the crankshaft 3 and the crank mechanism. After that, the disk 24 is fixed in a position in which one of the grooves 36 of the zero mark is aligned with the photodiode 28. In BVSh 8, the switch 39 is fixed to a position corresponding to the angular displacement of the connecting rod journals relative to each other by 90, 120 or 180 ^o , depending on the type of cranked shaft. After that, in BVSh 8 press the button 43, 47 or 49 depending on the position of the switch 39, which corresponds to the first connecting rod neck.

Включают привод вращения. В процессе вращения коленчатого вала 3 распылительная головка 4 на ползуне 10, движется возвратно-поступательно в кулисе 11, которая, в свою очередь, совершает вращательно-колебательное движение. При этом расстояние от распылительной головки 4 до обрабатываемой шатунной шейки 54 постоянно. Во время вращения коленчатого вала 3 пазы 34-36 диска 24 в измерительном блоке 7 формируют световые импульсы от светоизлучателя 23, которые, проходя через диафрагму 25, попадают на фотодиоды 26-33, где преобразуются в электрические сигналы. Причем фотодиод 28 формирует сигнал начала отсчета углового положения коленчатого вала 3. Фотодиод 26 формирует сигнал угловой скорости вращения коленчатого вала 3, а фотодиод 27 - сигнал углового положения коленчатого вала 3. С тахометра 21 подается сигнал усредненной мгновенной угловой скорости на вход БУ 9. С датчика 22 угла поворота центров поступает сигнал углового положения коленчатого вала 3 также на вход БУ 9, а сигнал нулевого отсчета на вход БВШ 8. В БУ 9 происходит сравнение измеренного значения угловой скорости с заданным для данного углового положения коленчатого вала 3 по закону:

где
ω угловая скорость вращения коленчатого вала;
w_отн относительная угловая скорость шатунной шейки относительно плазмотрона;
r радиус кривошипа коленчатого вала;
ρ_o кратчайшее расстояние от траектории оси шатунной шейки до оси вращения кулисы кривошипно-кулисного механизма;
α текущий угол поворота коленчатого вала относительно нулевого положения.Turn on the rotation drive. In the process of rotation of the crankshaft 3, the spray head 4 on the slider 10, moves back and forth in the wings 11, which, in turn, performs a rotational-vibrational movement. Moreover, the distance from the spray head 4 to the machined connecting rod neck 54 is constant. During the rotation of the crankshaft 3, the grooves 34-36 of the disk 24 in the measuring unit 7 form light pulses from the light emitter 23, which, passing through the diaphragm 25, fall on the photodiodes 26-33, where they are converted into electrical signals. Moreover, the photodiode 28 generates a reference signal of the angular position of the crankshaft 3. Photodiode 26 generates a signal of the angular velocity of rotation of the crankshaft 3, and the photodiode 27 generates a signal of the angular position of the crankshaft 3. From the tachometer 21, the signal of the average instantaneous angular velocity is supplied to the input of the control unit 9. С the sensor 22 of the angle of rotation of the centers receives the signal of the angular position of the crankshaft 3 also at the input of the control unit 9, and the zero signal at the input of the control unit 8. The control unit 9 compares the measured value of the angular velocity with the set value for the given angle ovogo crankshaft position 3 according to the law:

Where
ω angular speed of rotation of the crankshaft;
w _{rel the} relative angular velocity of the connecting rod journal relative to the plasma torch;
r radius of the crank of the crankshaft;
ρ _{o the} shortest distance from the trajectory of the axis of the connecting rod journal to the axis of rotation of the wings of the crank-link mechanism;
α current angle of rotation of the crankshaft relative to the zero position.

В зависимости от рассогласования значений этих сигналов происходит микропрограммное формирование управляющего сигнала с выхода БУ 9 на привод вращения 6, так чтобы угловая скорость вращения обрабатываемой шатунной шейки относительно распылительной головки 4 была постоянной. Depending on the mismatch of the values of these signals, the microprogramming of the control signal from the output of the control unit 9 to the rotation drive 6 takes place, so that the angular rotation speed of the processed connecting rod journal relative to the spray head 4 is constant.

Перед обработкой следующей шатунной шейки необходимо отсоединить ползун 10 кривошипно-кулисного механизма от предыдущей обработанной шейки, сняв разъемную крышку 16. Переместить кривошипно-кулисный механизм вдоль оси центров 1 и 2 до следующей обрабатываемой шатунной шейки и соединить с ней. После этого в БВШ 8 нажать кнопку 44, 48 или 51 в зависимости от положения переключателя 39, соответствующая второй обрабатываемой шатунной шейке. При этом происходит переход к новой нулевой метке 36 в диске 24, соответствующей угловому смещению шатунных шеек относительно друг друга. Включают привод вращения 6. Регулирование угловой скорости вращения коленчатого вала 3 происходит так же, как и для предыдущей шейки. Аналогично производится обработка других шатунных шеек. Before processing the next crank pin, it is necessary to disconnect the slider 10 of the crank mechanism from the previous machined neck by removing the detachable cover 16. Move the crank mechanism along the axis of centers 1 and 2 to the next machined crank pin and connect to it. After that, in BVSh 8 press the button 44, 48 or 51, depending on the position of the switch 39, corresponding to the second processed connecting rod neck. When this occurs, the transition to a new zero mark 36 in the disk 24, corresponding to the angular displacement of the connecting rod journals relative to each other. Turn on the rotation drive 6. Regulation of the angular velocity of rotation of the crankshaft 3 occurs in the same way as for the previous neck. Similarly, the processing of other connecting rods.

Настройку устройства на коленчатые валы, у которых шатунные шейки имеют другие размеры, осуществляют перемещением разъемной крышки 16 вдоль направляющей 17 и фиксацией ее с помощью винта 18. The device is configured on crankshafts, in which the connecting rod journals have other sizes, by moving the detachable cover 16 along the guide 17 and fixing it with the screw 18.

Предлагаемое устройство для нанесения покрытия на шатунные шейки коленчатых валов, по сравнению с прототипом, позволяет уменьшить время на подготовительно-заключительные операции и повысить производительность за счет расширения номенклатуры обрабатываемых деталей. The proposed device for coating the connecting rod journals of crankshafts, in comparison with the prototype, can reduce the time for preparatory and final operations and increase productivity by expanding the range of machined parts.

Claims

1. A device for coating the connecting rod journals of the crankshafts, comprising a crankshaft rotation drive, a control unit for it, a spray head, its drive, a neck selection unit and a rotation angle sensor that is connected to the crankshaft rotation drive and through the neck selection unit with a block control, and the latter with a crankshaft drive, characterized in that the device is equipped with a tachometer of the crankshaft, and the drive for moving the spray head is made in the form of a crank-rocker mechanism, the input of the control unit Nia connected to the tachometer and in addition to the steering angle sensor.

2. The device according to claim 1, characterized in that the control unit comprises an amplifier-driver controlling a microcomputer and a power amplifier, while the output of the amplifier-driver is connected to the input port of the microcomputer, the output port of which is connected to the input of the power amplifier.