Система управления электрическим гайковертом

 

Изобретение относится к машиностроению, а именно к системам управления гайковертами, и может быть использовано для определения и контроля осевой силы затяжки резьбовых соединений в процессе их сборки. Целью изобретения является повышение точности контроля осевой силы затяжки. Шпиндель 6 гайковерта рабочей головкой 7 устанавливают на резьбовое соединение. Блок 10 контроля устанавливают в исходное положение и включают двигатель 2. После того как в результате затяжки шпиндель 6 гайковерта начинает скручиваться, импульсы на первом выходе датчика 9 угла поворота шпинделя 6 начинают отставать по фазе от импульсов на втором выходе датчика 9, затем один из триггеров 28 или 29 устанавливается в единичное состояние. На выходе элемента ИЛИ 30 появляется напряжение логической единицы, которым триггер 23 устанавливается в единичное состояние. Условие совпадения для элемента И 13 перестает выполняться и в счетчике 14 фиксируется фактическое значение угла затяжки. Если при этом угол затяжки резьбового соединения превысил максимально допустимую величину, которая устанавливается программным переключателем 17, то триггер 22 устанавливается в единичное состояние, на выходе элемента И-НЕ 31 возникает напряжение логической единицы. При этом элемент 25 индикации загорается, что свидетельствует о неправильной затяжке резьбового соединения, и наоборот. При окончании затяжки система управления выдает команду на остановку двигателя 2 и шпиндель 6 гайковерта отводят от зоны сборки резьбового соединения. 2 ил.

-ВУ 142ИЬ1 А1 g 4 В 25 В 21/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ASTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ HOMHTET

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНЯТИЯМ Ill ГКНТ СССР (21) 4326338/25-28 (22) 12.11.87 (46} 15.07.89, Бюл. Ф 26 (71} Специализированное конструкторское бюро по механизации и автоматизации слесарно-сборочных работ

"Мехинструмент" (72) В.В. Устинов (53) 621.883 (088.8} (56) Патент США В 3827506, кл. В 25 В 21/00, 1974.

Авторское свидетельство СССР

У 1234813, кп. В 25 В 21/00, G 05 В 23/02, 1984.

2 (54) СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИМ ГАЙКОВЕРТОМ (57} Изобретение относится к машиностроению, а именно к системам управления гайковертами, и может быть использовано для определения и контроля осевой силы затяжки резьбовых соединений в пр оцесс е их сборки.

Целью изобретенчя является повышение

:точности контроля осевой силы затяжки. Шпиндель 6 гайковерта рабочей . головкой 7 устанавливают на резьбовое соединение. Блок 10 контроля устанавливают в исходное попожение и

1493451 включают двигатель 2, По.спе того, как в результате затяжки шпиндель б гайковерта начинает скручиваться, импульсы на первом выходе датчика 9 угла поворота шпинделя б начинают отставать по фазе от импульсов на втором выходе датчика 9, затем один из триггеров 28 или 29 устанавлива ется в единичное состояние, На выхо дее элемента ИЛИ 30 появляется напряжение логической единицы, которым триггер 23 устанавливается в единичное состояние. Условие совпадения для элемента И 13 перестает выполнять-1б, ся и в счетчике 14 фиксируется факти,ческое значение угла затяжки. Если

Из обретение относит с я к машино строению, а именно к системам управления гайковертами и может быть ис- 25 пользовано для определения и контро ля осевой силы затяжки резьбовых соединений в процессе их сборки.

Целью изобретения является повы(, шение точности за счет контроля осе- 30 вой силы затяжки.

На фиг.1 изображена функциональ ная схема системы управления злектри1 А ческим гайковертом на фиг.2 — схема, датчика угла поворота шпинделя, Система управления электрическим гайковертом содержит источник 1 постоянного тока, двигатель 2, электромагнитную муфту 3 с катушкой 4 возбуждения, кинематически связывающую 4р посредством редуктора 5 вал двигате ля 2 и шпиндель. 6 с рабочей головкой

7, иа котором установлены датчик 8 крутящего момента и датчик 9 угла поворота. Система управления содер- . жит блок 10 контроля, включающий компаратор 11, первым входом подключенный к выходу датчика 8 крутящего момента, вторым входом - к выходу регулируемого источника 12 опорног о напряжения, а выходом — к первому входу первого элемента И 13, выходом связанного со счетным входом счетчика 14 импульсов, выходами соединенного с входами дешифратора 15, выхо" дами подключенного к входам первого

16 и второго 17 программных переключателей. Выходы первого 16 программного переключателя соединены с вхопри этом угол затяжки резьбового соединения превысил .максимально допустимую величину, которая устанавливается программным переключателем 17, то триггер 22 у ст анавлив ает ся в единичное состояние, на выходе элемента

И-НЕ 31 возникает напряжение логической единицы. При этом элемент 25 индикации загорается, что свидетельствует о неправильной затяжке. реэьбового соединения, и наоборот. При окончании затяжки система управления выдает команду на остановку двигателя 2, и шпиндель 6 гайковерта отводят от зоны сборки резьбового соединения. 2 ил. дами вт ор о го эл емент а И 1 8, выходом связанного с установочным S-входом первого триггера 19, инверсным выходом подсоединенного к управляющему входу транзисторного ключа 20, эмит тером связанного с общей нулевой шиной, коллектором — через катушку 4 возбуждения с положительной шиной источила 1 постоянного тока. Выходы второго программного переключателя 17 подключены к входам третьего элемента И 21, выходом подсоединенного к установочному S-входу второго триггера 22. Третий триггер 23 инверсным выходом связан с вторым входом первого элемента И 13, а блок 10 контроля также включает четвертый триггер

24 и .элемент 25 индикации. Система управления снабжена первым 26 и вторым 27 формирователями импульсов, пятым 28 и шестым 29 триггерами, элементами ИЛИ 30 и И-НЕ 31. Датчик

9 угла поворота выполнен в виде диска 32 с равномерно расположенными по периметру окружности зубцами и двух неподвижных бесконтактных элементов

33 и 34, взаимодействующих с зубцами диска 32 и размещенных друг относительно друга на половину угЛа мвкду двумя зубцами. Выход первого бесконтактного элемента 33 подключен к третьему входу первого элемента И 13 и входу первого 26 формирователя импульсов,, выход второго 34 бесконтакт ного элемента подсоединен к входу второго 27 формирователя импульсов, выходом подключенного к установочно1493451

10

40

55 му R-входу четвертого триггера 24, S-входом связанного с выходом первого 26 формирователя импульсов, а выходом — к D-входу пятого триггера

28, тактирующим входом соединенного с входом первого 26 формирователя импульсов, выходом - с первым входом элемента ИЛИ 30, вторым входом подключенного к выходу шестого тригге.ра 29, тактирующим входом связанного с входом второго 27 формирователя импульсов, а D-входом — с инверсным выходом четвертого 24 триггера. Выход элемента ИЛИ 30 подкпючен к установочному входу, третьего триггера

23, первый вход элемента И-НЕ 31 подсоединен к выходу первого 19 триггера, второй вход — к инверсному выходу второго 22 триггера, а выход через элемент 31 индикации — к общей нулевой шине.

Система управления работает следующим образом.

Шпиндель 6 гайковерта рабочей головкой 7 устанавливают на резьбо-. вое соединение (не показано). Блок

10 контроля устанавливают в исходное папожение и включают двигатель 2.

При этом все триггеры и счетчик 14 импульсов устанавливаются в исходное нулевое состояние, .на инверсном . выходе триггера 19 устанавливается напряжение логической единицы, транзисторный ключ 20 открывается и подключает катушку 4 возбуждения электромагнитной муфты 3 к источнику1 постоянного тока. Муфта.3 включается, передавая вращение вала двигателя 2 на рабочую головку 7 шпинделя

6. Начинается процесс навинчивания гайки резьбового соединения.

После, соприкосновения торца гайки с опорной поверхностью собираемого узла (не показан) начинается процесс затяжки резьбового соединения. Крутя- щий момент на рабочей головке 7 начинает возрастать, и начинает возрастать напряжение, снимаемое с выхода датчика 8 крутящего момента, которое поступает на первый вход компаратора

11 на второй вход которого поступает напряжение с выхода источника.12 регулируемого опорного напряжения.

Величина этого напряжения соответствует величине крутящего момента пред1 варительной затяжки, составляющей 20Х от требуемой величины крутящего момента затяжки.

При вращении.шпинделя 6 гайковерта на выходах бесконтактцых элементов 33 и 34 формируются импульсы. При повороте шпинделя l на выходе первоro бесконтактноro элемента 33 формируется один импульс,. а импульсы на выходе второго бес контактноro элемента 34 при sатяжке (правом вращении шпинделя) отстают по фазе от импульсов на выходе первого элемента 33, а при реверсе шпинделя 6 опережают их. С выхода первого бесконтактного элемента 33 импульсы поступают на вход первого формирователя 26 импульсов, из заднего фронта которых формируется короткий импульс, устанавливающий триггер 24 в единичное состояние..

С выхода второго бесконтактного элемента 34 импульсы поступают на вход второго формирователя 27 импульсов, из заднего фронта которых формируется короткий импульс, возвращающий триггер 24 в нулевое исходное со стояние . С выхода триггера

24 импульсы поступают на D-вход триггера 28, на тактирующий вход которого одновременно поступают импульсы с выхода первого элемента 33.

Так как триггер 28 тактируется передним фронтом, импульсов элемента

33, то на выходе триггера 28 появляется напряжение логического нуля.

С инверсного выхода триггера 24 импульсы поступают на D-вход триггера 29, на тактирующий вход которого поступают импульсы с выхода второго элемента 34. Так как триггер 29 тактируется передним фронтом импульсов, то на его выходе также появляется напряжение .логического нуля, следовательно, на выходе элемента 30 ИЛИ возникает напряжение логического нуля и триггер 25 продолжает оставаться в исходном нулевом состоянии.

С первого выхода датчика 9 угла поворота шпинделя 6 импульсы поступают так же на вход первого элемента

И 13. На выходе компаратора 11 возникает напряжение логического нуля, при при этом условие совпадения для элемента И 13 не выполняется и на выхо" де элемента И 13 импульсы датчика 9 угла отсутствуют.

При достижении крутящего момента на рабочей головке 7 величины первоначального крутящего момента компаратор 11 срабатывает, на его выхо1493451 де появляется напряжение логической единицы, условие совпадения для элемента И 13 начинает выполняться и йа его выходе появляются импульсы с первого выхода датчика 9 угла поворота шпинделя 6.

С выхода элемента И 13 импульсы датчика 9 угла поступают на счетный вход счетчика 14 импульсов, который, по мере поворота шпинделя 6 заполня( ется ими.

При этом двоична-десятичный код . на выходах счетчика 14 соответству" ет количеству импульсов, поступивших на вход счетчика 14 импульсов с вы"

1хода элемента И 13.

С выходов счетчика 14 двоично-деЭ ,,сятичный код соответствующий значению величины угла затяжки, поступает 20 на входы дешифратора 15, преобразующего двоично-десятичный код в деся" тичный позиционный код, поступающий на входы программных переключаТелей

16 и 17. 25

При достижении углом затяжки минимально допустимого значения код

1 на выходах дешифратора 15 совпадает с кодом, набранным в программном переключателе 16, условие совпадения 30 для элемента И 18 начинает выпол,,няться и на его выходе появляется напряжение логической единицы, кото-! рым триггер 19 устанавливается в единичное состояние. При этом на выходе триггера 19 устанавливается напряже35 ние логической единицы, а на инверсном его выходе — напряжение логического нуля. При этом условии тран" зисторный ключ 20 закрывается и отклю>0 чает катушку 4 возбуждения электромагнитной муфты 3 от источника 1 постоянного тока. Муфта 3 начинает от ключаться, но вследствие инерционности ее срабатывания затяжка продолжается и шпиндель 6 продолжает вращаться. После того как величина момента, передаваемого муфтой 3, стано вится меньше требуемой величины крутящего момента затяжки резьбового

50 соединения, вследствие упругого скручивания шпиндель 6 замедляет вращение. При этом импульсы на первом выходе датчика 9 угла поворота шпинделя 6 начинают отставать по фазе от импульсов на втором выходе датчи"

55 ка 9, после чего один из триггеров

28 или 29 устанавливается в единичное состояние. На выходе элемента

ИЛИ 30 появляется напряжение логической единицы, которым триггер 23 устанавливается в единичное состояние.

Условия совпадения для элемента И 13 перестают выполняться и в счетчике

14 фиксируется фактическое значение угла затяжки.

Если при этом угол затяжки резьбо-. вого соединения превысил максимально допустимую величину, которая устанавливается программным переключате" лем 17, то триггер 22 устанавливается в единичное состояние, на выходе элемента И-НЕ 31 возникает напряжение логической единицы, При этом элемент 25 индикации загорается, что свидетельствует о неправильной затяжке резьбового соединения. Если угол затяжки находится в поле допуска, то триггер 19 находится в единичном состоянии, а триггер 22 — в нулевом состоянии, на выходе элемента И-НЕ

31 появляется напряжение логического нуля, элемент 25 индикации не saroрается, что свидетельствует .о нормальном режиме затяжки резьбового соединения. Затяжка последнего заканчивается, система управления выдает команду на остановку двигателя 2, и шпиндель гайковерта отводят от эоны сборки резьбового соединения.

Ф о р м у л а и з обретения

Система управления электрическим гайковертом, содержащая источник постоянного тока, двигатель, кинематически связываемый со шпинделем, электромагнитную муфту с катушкой возбуждения, устанавливаемые на шпинделе датчики угла и крутящего момента, связанные с блоком контроля, включающим компаратор, первым входом подключенный к выходу датчика крутящего момента, вторым входом - к выходу регулируемого источника опорного напряжения, а выходом — к первому входу первого элемента И, выходом связанного со счетным входом счетчика импульсов, выходами соединенного с входами дешифратора, выходами подключенного к входам первого и второго программных переключателей, выходы первого из них соединены с вхо", дами второго элемента И, выходом связанного с установочным S-входом первого триггера, инверсным выхо10

1493451

Составитель И. Лихачев

Техред M.Нидык

Редактор Л. Веселовская

Корректор Н. Рогулич

Заказ 3936/17 Тираж 778 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r Ужгород, ул. Гагарина, 101 дом подсоединенного к управляющему входу транзисторного ключа, эмитте" ром связанного с общей нулевой шиной коллектором через катушку возбуждения электромагнитной муфты — с положительной шиной источника постоянного тока, выходы второго программного переключателя подключены к входам третьего элемента И, выходом подсоединенного к установочному S-входу второго триггера, третий триггер инверсным выходом связан с вторым входом первого элемента И, четвертый триггер и элемент индикации, о тл и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью повышения точности за счет контроля осевой силы затяжки, она снабжена. двумя формирователями импульсов, пятым и шестым триггерами, элементами ИЛИ и И-НЕ, датчик угла выполнен в виде диска с равномерно . расположенными по периметру окружности зубцами и двух неподвижных бесконтактных элементов, взаимодействующих с зубцами диска и размещенных друг относительно друга на половину угла между двумя зубцами, выход первого бесконтактного элемента подключен к третьему входу первого элемента И и входу первого формирователя импульсов, выход второго бесконтактного элемента подсоединен к входу второго формирователя импульсов, выходом подключенного к установочному R-входу четвертого триггера, 8-входом связанного с выходом первого формирователя импульсов, а выходом - с D-входом пятого триггера, тактирующим входом соединенного с входом первого формирователя им"

f5 пульсов, выходом — с первым входом элемента ИЛИ, вторым входом подключенного к выходу шестого триггера, тактирующим входом связанного с входом второго формирователя импульсов, 20 à D-входом — с инверсным выходом четвертого триггера, выход элемента

ИЛИ подключен к установочному S âõî" ду третьего триггера, первый выход элемента И-НЕ подключен к выходу

25 первого триггера, второй вход - к инверсному выходу второго триггера, а выход через элемент индикациик общей нулевой шине.