SU1440689A1 - Устройство контрол осевой силы зат жки - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к машиностроению и может быть использовано дл  автоматизации процессов сборки резьбовых соединений . Целью изобретени   вл етс  повышение точности контрол . Устройство содержит механически св занные между собой двигатель, электромагнитную муфту, редуктор и рабочую головку, на шпинделе которой установлены датчики угла и момента. Выходы датчиков подключены к блоку управлени . При включении устройства происходит включение электромагнитной муфты, котора  начинает передавать вращение двигател  к рабочей головке, и начинаетс  процесс завинчивани  резьбового соединени . Момент на шпинделе устройства и угол его поворота датчиками момента и угла преобразуютс  в электрические сигналы, которые поступают в блок управлени . В блоке управлени  вычисл ютс  величина производной крут щего момента по углу поворота, по которой определ етс  расчетна  величина крут щего момента зат жки Мн. При достижении на шпинделе расчетной величины крут щего момента зат жки блок управлени  выдает сигнал, по которому производитч  отключение электромагнитной муфты. 3 ил. i СЛ

Description

4;

и

о

Од 00

:о

Изобретение относитс  к машиностроению и может быть использовано дл  автоматизации процессов сборки резьбовых соединений .

Цель изобретени  - повышение точности контрол .

На фиг. 1 показана схема устройства; на фиг. 2 - зависимости силы зат жки и момента от угла поворота; на фиг. 3 - эпюры сигналов на блоках устройства.

Устройство содержит двигатель 1, электромагнитную муфту 2, рабочую головку 3, св занную с электромагнитной муфтой 2 посредством редуктора 4, датчик 5 угла и датчик 6 момента, установленные на шпинделе устройства и св занные с блоком 7 управлени , содержашим компаратор 8, первым входом подключенный к выходу датчика 6 момента, вторым входом к выходу цифроаналогового преобразовател  9, а выходом через первый элемент И 10 - к счетному входу первого счетчика 11 импульсов, выходами подключенного к входам цифро- аналогового преобразовател  9, генератор 12 импульсов, второй элемент И 13, первым входом подключенный к выходу первого триггера 14, вторым входом - к инверсному выходу второго триггера 15, второй счетчик 16 импульсов, счетным входом подключенный к выходу третьего элемента И 17, первым входом подключенного к выходу первого элемента И 10, а вторым - к выходу второго элемента И 13, третий и четвертый триггеры 18 и 19, элемент НЕ 20, четвертый элемент И 21, ключ 22, например транзисторный, эмиттером подключенный к общей шине, а коллектором, через обмотку 23 возбуждени  электромагнитной муфты 2 - к блоку питани , элемент 24 пам ти, адресными выходами подключенный к выходам второго счетчика 16, а выходами - к вторым входам цифрового компаратора 25, первыми входами подключенного к выходам первого счетчика 11 импульсов , а выходом - к первому входу четвертого элемента И 21. Второй вход элемента И 21 через элемент НЕ 20 соединен с выходом второго элемента И 13, а выход элемента И 21 соединен с С-входами третьего и четвертого триггеров 18 и 19. Д-вход третьего триггера 18 соединен с шиной «Напр жение логической единицы, его выход - с Д-входами первого и четвертого триггеров 14 и 19. Инверсный выход четвертого триггера 19 подключен к управл ющему входу ключа 22. Второй вход первого элемента И 10 подключен к выходу генератора 12 импульсов. D-вход второго триггера 15 подключен к выходу первого триггера 14, а С-входы первого и второго триггеров 14 и 15 подключены к выходу датчика 5 угла.

На фиг. 2, где обозначены: F - сила зат жки, ф - угол поворота, Аф2 - угол поворота, соответствующий желаемой силе

5

зат жки FP, М - крут щий момент, показано , что процесс зат гивани  резьбавого соединени  имеет три последовательные стадии.

Перва  стади , заканчивающа с  в точке А, характеризуетс  нелинейной зависимостью между крут щим моментом и углом поворота. Величина производной крут щего момента по углу поворота возрастает.

В точке А начинаетс  втора  стади ,

0 котора . характеризуетс  линейной зависимостью между крут щим моментом и углом поворота. Производна  крут щего момента, по углу поворота посто нна  и достигает своего максимального значени .

г От точки В начинаетс  треть  стади , котора  характеризуетс  нелинейной зависимостью между моментом и углом поворота , обусловленной пластической деформацией соединени . Величина производной крут щего момента на этой стадии умень0 шаетс . Таким образом, линейна  чась графика (фиг. 2) соответствует упругой деформации соединени , а наклон кривой характеризует жесткость соединени .

Принцип работы заключаетс  в том, что определ ют производную dM/d(f между двум  произвольными точками М,, ff и Mg, Vj. . наход щимис  на линейном участке зависимости М ), причем произвольную вычисл ют как отношение ДМ/Дф, где Д/И М2-MI, а Дф ф2-фь

0 Полученное значение производной умножаетс  на величину угла поворота, которому в соответствии с экспериментально установленной жесткостью К резьбового соединени  соответствует желаема  осева  сила зат жки Fp. Данное произведение

5 соответствует моменту М, при котором достигаетс  сила зат жки Fp.

Устройство работает следующим образом. Предварительно экспериментально определ ют значение минимальной и максип dM

мальвой производных-т- РУ Щ о момента

по углу поворота дл  группы зат гиваемых резьбовых соединений. В соответствии с заданной точностью равномерно разбивают 5 полученный интервал значений производных и к каждому значению производных из этого р да вычисл ют значение крут щего момента AfH, при котором достигаетс  требуемое значение осевой силы зат жки Fp.

Затем двоичные коды полученных значений крут щих моментов Мн записывают в элемент 24 пам ти по адресам, соответствующим двоичным кодам производных

2, а в  чейку пам ти с нулевым ад5 ресом записываетс  код предварительного момента зат жки М. После этого устройство устанавливают на резьбовое соединение, включают двигатель 1 и блок 7 управле0

ни , г.редварительно установленный в исходное состо ние.

При этом триггеры 14, 15, 18, 19 и счетчики И и 16 устанавливаютс  в кулевое состо ние. На инверсном выходе триггера 9 по вл етс  напр жение «1х. Ключ 22 открываетс  и обмотку 23 возбуждени  электромагнитной муфты к блоку питани . Муфта 2 включаетс  и передает вращение двигател  1 на рабочую головку 3. Начинаетс  холостое навинчивание гайки.

Так как счетчик 11 находитс  в нулевом состо нии, то на выходе цифроанало- гового преобразовател  9 напр жение отсутствует . Напр жение отсутствует и на выходе датчика 6 момента, следовательно, на выходе компаратора 8 находитс  напр жение «О. Условие совпадени  дл  элемента И 10 не выполн етс , и выход генератора 12 отключен от счетного входа счетчика 11 импульсов.

После соприкосновени  торца гайки с опорной поверхностью собираемого узла начинаетс  процесс зат жки гайки. Момент на рабочей головке 3 устройства начинает возрастать , следовательно, начинает возрастать напр жение, снимаемое с выхода датчика б момента. Компаратор 8 срабатывает, на выходе по вл етс  напр жение «1, и генератор 12 оказываетс  подключенным к счетному входу счетчика 11 импульсов. Последний начинает заполн тьс  импульсами, следовательно, начинает возрастать напр жени  на выходе цифроаналогового преобразовател  9. Как только напр жение на выходе преобразовател  9 превысит на величину одной ступени образцового напр жени  напр жение, снимаемое с выхода датчика 6 момента, компаратор 8 возвращаетс  в исходное состо ние и отключает генератор 12 от счетного входа счетчика 11 импульсов.

Таким образом, в каждый момент времени в счетчике 11 записано количество импульсов, соответствующее величине крут щего момента на шпинделе устройства.

С выходов счетчика двоичный код текущего значени  крут щего момента поступает на первые входы цифрового компаратора 25, на вторые входы которого поступает код с выходов элемента 24 пам ти. Так как счетчик 16 находитс  в нулевом состо нии, то на выходах элемента 24 пам ти находитс  код предварительного крут щего момент -М/.

При работе устройства на выходе датчика 5 угла по вл етс  импульс при повороте щпиндел  на 1°. Эти импульсы поступают на тактирующие входы триггеров 14 и 15, которые остаютс  в «нулевом состо нии , так как на D-входе триггера 14 напр жение «О. При достижении крут щим моментом на щпинделе величины предварительного крут щего момента Ml, цифровой .компаратор 25 срабатывает, на его выходе.

по вл етс  напр жение «1, которое через элемент И 21, дл  которого выполн етс  условие совпадени , поступает на тактирующие входы триггеров 18 и 19 и по переднему фронту этого импульса триггер 18 устанавливаетс  в единичное состо ние. С выхода триггера 18 напр жение «1 поступает на D-вхол. триггера 14. При поступлении импульса с выхода датчика 5 угла триггер 14 устанавливаетс  в единичное состо ние. Начинает выполн тьс  условие совпадени  дл  элемента И 13. На его выходе по вл етс  напр жение «1, которое поступает на вход элемента И 17. Выход элемента И 10 оказываетс  подключенным

5 к счетному входу счетчика 16 импульсов. Последний синхронно со счетчиком 11 начинают заполн тьс  импульсами с выхода ге- HepaYopa 12. Так как на выходе элемента И 13 напр жение «1, то на выходе элемента НЕ 20 - «О. Услови  совпадени 

0 дл  элемента И 21 не выполн ютс , и выход цифрового компаратора отключен от С-вхо- дов триггеров 18 и 19.

При поступлении следующего импульса с выхода датчика 5 угла на тактирующие

5 С-входы триггеров 14 и 15 второй триггер 15 устанавливаетс  в единичное состо ние. Услови  совпадени  дл  элемента И 13 перестают выполн тьс , и счетный вход счетчика 16 отключаетс  от выхода элемента И 10. Таким образом, количество импульсов, посту0 пивщих на счетчик 16, равно приращению момента при повороте последнего на 1°. Код с выходов счетчика 16 поступает на адресные входы элемента 24 пам ти, где по адресу кода приращени  записано значение крут щего момента, при достижении которо5 го в данном резьбовом соединении обеспечиваетс  расчетное усилие зат жки Fp. Код величины крут щего момента с выходом элемента пам ти поступает на вторые входы цифрового компаратора 25. При до0 стижении крут щим моментом на рабочей головке устройства вычисленной величины на выходе цифрового компаратора по вл етс  напр жение «1, которым триггер 19 устанавливаетс  в единичное состо ние. Ключ 22 закрываетс  и отключает об5 мотку 23 возбуждени  электромагнитной муфты 2 от блока питани . Муфта 2 отключаетс , зат жка заканчиваетс .

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   0 Устройство контрол  осевой силы зат жки , содержащее последовательно механически св занные двигатель, электромагнитную муфту, редуктор и рабочую головку, установленную на шпинделе, с которым кинематически св заны датчики угла и момента, причем выходы датчиков подключены к блоку управлени , включающему в себ  генератор импульсов, компаратор, первым входом подключенный к выходу датчика момента , вторым входом - к выходу циф- роаналогового преобразовател , а выходом через первый элемент И - к счетному входу первого счетчика импульсов, выходы которого подключены к входам цифроаналого- вого преобразовател , второй элемент И, первым входом подключенный к выходу первого триггера, а вторым входом - к инверсному выходу второго триггера, второй счетчик импульсов, счетным входом подключенный к выходу третьего элемента И, первый вход которого подключен к выходу первого элемента И, а второй вход - к выходу второго элемента И, третий и четвертый триггеры, четвертый элемент И и ключ, подключенный через обмотку возбуждени  электромагнитной муфты к источнику питани , при этом второй вход первого элемента И подключен к выходу генератора импульсов, D-вход второго триггера подключен к выходу первого триггера, С-входы

   0

   jiepBoro и второго триггеров подключены к выходу датчика угла, отличающеес  тем, что, с целью повышени  точности контрол , блок управлени  снабжен элементом пам ти, циф- ровым компаратором и элементом НЕ, причем адресные входы элементы п;ам ти соединены с выходами второго счетчика импульсов , а выходы - с вторыми входами цифрового компаратора, первые входы которого соединены с выходами первого счетчика импульсов, а выход - с первым входом четвертого элемента И, вторым входом через элемент НЕ подключенного к выходу второго элемента И, выход четвертого элемента И подключен к С-входам третьего и 5 четвертого триггера, )-вход третьего триггера соединен с шиной «Напр жение логической единицы, его выход св зан с D-BXO- дом первого и четвертого триггеров, а инверсный выход четвертого триггера подключен к управл ющему входу ключа.

   //

   &1

   м А - /V К/

   МИ

   FP

   о

   -f(

   f -fd J

   Фие.2