Способ управления пневматическим гайковертом и устройство для его осуществления
Изобретение относится к машиностроению , а именно к системам управления пневматическим гайковертом, и может быть использовано в любой отрасли при сборке резьбовых соединений. Цель изобретения - повышение точности определения момента отключения пневматического гайковерта за счет определения заданного значения крутящего момента Мо. В процессе затяжки производят измерения текущих значений крутящего момента затяжки датчиком 2 момента, угла поворота датчиком 3 угла и угловой скорости гайковерта блоком 4 дифференцирования, отключают гайковерт блоком 9 отключения при достижении крутящим моментом значения Мо. 2 ил.
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (si)s В 25 В 21/00, В 23 P 19/06
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ - ./
t
I» О
МГ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4877347/28 (22) 04.09.90 (46) 23.11.92. Бюл. М 43 (71) Самарский политехнический институт им. В.В.Куйбышева и Производственное обьединение по выпуску большегрузных автомобилей "КАМАЗ" (72) С.Я.Галицков, В.И.Сердюк, А.В.Стариков и В.А.Шаров (56) Патент СССР М 1050554, кл. В 23 P 19/06, 1977.
Авторское свидетельство СССР й. 1366381, кл. В 25 В 21/00, 1986. (54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ПНЕВМАТИЧЕСКИМ ГАЙКОВЕРТОМ И УСТРОЙСТВО
ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ... рЫ ÄÄ1 776554А1 (57) Изобретение относится к машиностроению, а именно к системам управления пневматическим гайковертом, и может быть использовано в любой отрасли при сборке резьбовых соединений, Цель изобретения — повышение точности определения момента отключения пневматического гайковерта за счет определения заданного значения крутящего момента Мо. В процессе затяжки производят измерения текущих значений крутящего момента затяжки датчиком
2 момента, угла поворота датчиком 3 угла и угловой скорости гайковерта блоком 4 дифференцирования, отключают гайковерт блоком 9 отключения при достижении крутящим моментом значения Мо, 2 ил.
1776554
M0= Мтр — а иР, Изобретение относится к машиностроению, а именно, к системе управления пневматический гайковертом и может быть использовано в отрасли при сборке резьбовых соединений.
Известен способ управления гайковертом, включающий в себя измерение крутящего момента затлжки в резьбовом соединении, измерение угла поворота гайковерта и отключение последнего при достижении крутящим моментом требуемого значения в заданном интервале измерения угла поворота гайковерта, Известно также устройство управления гайковертом, содержащее исполнительный двигатель с передаточным механизмом, датчики крутящего момента и угла поворота, блок дифференцирования, блок выделения максимума, блок отключения, блок сравнения, блок умножения и блок ввода задания.
Недостатком известных способа и устройствам управления применительно к пневматическому гайковерту является тот факт, что после отключения исполнительного пневмодвигателя в момент достижения крутящим моментом требуемого. значения происходит неуправляемое торможение двигателя. Причем режим торможения зависит как от конструктивных параметров двигателя, так и от жесткостных характеристик резьбового соединения. Вследствие этого величина тормозного угла поворота гайковерта при переходе от сборки одного резьбового соединения к другому носит случайный характер, что снижает точность достиженил момента затяжки резьбового соединения.
Целью изобретения является повышение точности определения момента отключения пневматического гайковерта.
Поставленная цель достигается тем, что в способе управления пневматическим гайковертом, заключающемся в том, что измеряют крутящий момент затяжки в резьбовом соединении, угол поворота и угловую скорость гайковерта и при достижении крутящим моментом заданного значения отключают гайковерт, заданное значение крутящего момента Мо определяют из соотношения где М р — требуемое значение момента затяжки; в — угловал скорость гайковерта при его отключении;
40 а — постоянная величина, определяемая конструктивными параметрами гайковерта.
Устройство управления пневматическим гайковертом, содержащее исполнительный двигатель с передаточным механизмом и блоком отключения, датчики крутящего момента и угла поворота и систему управления, включающую блок дифференцирования, вход которого соединен с датчиком угла поворота, первый блок умножения, соединенный с его входом блок ввода задания и блок сравнения. вход которого соединен с датчиком крутящего момента, а выход с блоком отключения исполнительного механизма, снабжено вторым блоком умножения, два входа которого соединены с выходом блока дифференцирования, а выход — с вторым входом первого блока умножения, и сумматор, первый вход которого соединен с вторым выходом блока ввода задания, второй вход — с выходом первого блока умножения, а выход сумматора соединен с вторым входом блокэ сравнения.
Разработана математическая модель пневматического гайковерта в режиме затяжки, структурная схема которой показана на фиг.1. 8 качестве входной координаты модели выбрано давление Р1 воздуха, поступающего в пневмодвигатель. За выходную координату принят крутящий момент
M затяжки резьбового соединения. Промежуточными координатами объекта являются. угловая скорость в двигателя и угол поворота а резьбовой детали, а также момент Мн нагрузки и эквивалентный момент
М1 трения лопаток двигателя о статор, Мп — момент развиваемый пневмодвигателем, М2 = Мп — Мн. Структурная схема включает в себя следующие параметры: Se — объемный коэффициент; — момент инерции ротора двигателя; B"< — эквивалентный диссипативный коэффициент квадратичного трения; Кр д — коэффициент передачи передаточного механизма; К>< коэффициент, зависящий от конструктивных параметров и условий трения реэьбового соединения; р — оператор Лапласа.
Разработанная математическая модель позволяет определить передаточную функцию пневматического гайковерта
1776554
Qp - Крвд (T) + Тг) cop.
Величина Л М дозатяжки реэьбового соединения, вызванная доворотом
Р1= Рг=
1 1
Т Тг
2В
ЛМ ой.
Кред (Ь) Тзр (3) Анализ полученного выражения (6) показывает, что ошибка (перебег) момента, обусловленный процессом торможения гайковерта, зависит как от конструктивных па20 2 В » раметров гайковерта (козффициент
Крвд так и от свойств резьбового соединения (скорость йь в момент отключения). Таким образом, производя отключение гайковерта с поправкой Л М, можно повысить точность достижения момента затяжки. При этом гайковерт отключается при достижении крутящего момента затяжки значе30 ния
Вк CQo +
Тг к Ъ
Тз тЭ
Кред KM+
Мо = Мтр ЬМ или
Мо = Мтр — ась, 35
2Вк где а—
Кред
Способ управления пневматическим гайковертом заключается в том, что измеря40 ют крутящий момент затяжки в резьбовом соединении, угол поворота и угловую скорость гайковерта, при достижении крутящим моментом заданного значения отключают гайковерт, заданное значение
45 кРУтЯщего момента Мо опРеделлют иэ соотношения:
Гг
Тг — Т1
Мо = Мтр. QNÐ.
Угол доворота выходного звена гайковерта и резьбовэй детали после подачи сигнала на отключение, определяется ин- 55 тегралом выражения (5) по времени а, =Кр,„3 а(1)а. о
На основании которой ниже представлен анализ процесса торможения гайковерта при отключении его от пневмосети.
Рассмотрим случай, когда корни характеристического пол инома передаточной функции (1) вещественные левые:
При этом выражение (1) принимает вид: где постоянные времени
Процесс затяжки в этом случае носит монотонный характер, что соответствует подавляющему большинству процессов затяжки, Учитывая, что скорость пневмоприво-. да в момент отключения N(0) = ао, а управляющее воздействие — давление Р1 при этом скачкообразно падает до нуля, изображение скорости по Карсону-Кевисайду может быть представлено в следующем виде: (р)— . (4)
Т> Тг рг+(Tq+Тг) р+1
От изображения скорости (4) перейдем к ее оригиналу
После несложных преобразований получим
AM - Км, Крвд(Т +T2)m,.
Или с учетом значений Т1 и Тг
Предложенный способ может быть реализован предлагаемым устройством.
Устройство автоматического управления пневматическим гайковертом (фиг.2), реализующее описанный выше способ, содержит пневмодвигатель 1 с передаточным механизмом, датчик 2 крутящего момента, датчик 3 угла поворота, блок 4 дифферен .ирования, блоки 5 и 6 умножения, сумматор 7, блок 8 сравнения, блок 9 отключения и блок IO ввода задания.
1776554
М,> = Мтр — а rue, 50
Выход датчика 3 угла поворота соединен с входом блока 4 дифференцирования, выход которого соединен с первым и вторым входами блока 5 умно>кения, Выход последнего соединен с первым входом блока
6 умножения, выход которого соединен с первым входом сумматора 7. Выход последнего соединен с первым входом блока.сравнения, выход которого соединен с входом блока 9 отключения пневмодвигателя от пневмосети. Выход датчика 2 момента соединен с вторым входом блока 8 сравнения, а первый и второй выходы блока 10 ввода задания соединены, соответственно, с вторыми входами блока 6 умно>кения и сумматора 7.
Устройство управления пневматическим гайковертом может быть реализовано, например, следующим образом.
Исполнительный пневмодвигатель 1 с передаточным механизмом представляет собой единое устройство, выполненное в виде гайковерта, например, типа К-АМЕ
54/16-5НЫ/21-50, выпускаемого ПО КАМАЗ, Гайковерт оснащен датчиком 2 крутящего момента, например, типа AN-150 и датчиком
3 угла, например, типа ВЕ-178А, Блок 4дифференцирования выполнен, например, по а.с. СССР N. 938253 (опублик. в БИ М 23, 1982 г,), Блоки 5 и 6 умножения реализуются, например, на микросхемах. типа
К180ОВР1. Сумматор 7 и блок 8 сравнения реализованы, например, на микросхемах
К155ИМЗ. Блок 9 отключения пневмодвигателя от пневмосети реализуется, например, электромагнитным золотником, ., троенным в вышеуказанный гайковерт. Блок 10 ввода задания реализуется, например, на перекл ючателях типа П2 К.
Устройство работает следующим образом, Блоком 10 ввода задания задаются требуемое значение момента Мтр затяжки резьбового соединения и коэффициент а, определяющий конструктивные особенности гайковерта. При включенном электромагните блока 9 отключения пневмодвигатель 1 подключается к пневMoc8Tv, при этом начинается процесс свинчивания, а затем — затяжки резьбового соединения. Датчики 2 и 3 измеряют величины крутящего момента и угла поворота гайковерта, блок 4 дифференцирования дифференцирует сигнал с выхода датчика
3 угла, при этом на выходе блока 4 формируется сигнал скорости в гайковерта, который посредством блока 6 умножения преобразуется в сигнал of, который в свою очередь в блоке 7 умножения преобразуется в сигнал а аР. Последний в сумматоре 7 вычитается иэ сигнала M,ð, в результате на выходе сумматора 7 образуется сигнал: Мо
= M» — а со". Этот сигнал поступает на второй вход блока 8 сравнения, где он сравнивается с сигналом текущего значения момента затяжки, поступающего на первый вход этого же блока 8 сравнения.
При достижении текущим моментом затяжки величины Мо на выходе блока 8 сравнения формируется сигнал, который поступая на вход блока 9 отключения, отключает электромагнит этого блока. В результате закрывается золотник блока отключения и прекращается подача воздуха в гайковерт от пневмосети. При этом за счет энергии, запасенной в пневмодвигателе и передаточном механизме гайковерта происходит дальнейший поворот выходного вала гайковерта. Последний на этапе торможения осуществляет дозатяжку резьбового соединения на величину приращения момента Л M = а аР, которая была сформирована на выходе блока 7. В результате при остановке гайковерта реэьбовое соединение будет затянуто до момента Мтр
Таким образом, использование предложенных способа и устройства управления и,;евматическим гайковертом позволяет повысить точность определения момента отключения пневматического гайковерта, Формула изобретения
1. Способ управления пневматическим гайковертом, заключающийся в том, что измеряют крутящий момент затяжки в резьбовом соединении, угол. поворота и угловую скорость гайковерта, и при достижении крутящего момента заданного значения отключают гайковерт, от л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения точности определения момента отключения пневматического гайковерта, заданное значение крутящего момента Мо оп ределяют из соотношения где Мтр — требуемое значение момента затяжки;
N-угловая скорость гайковерта при его отключении; а — постоянная величина, определяемая конструктивными параметрами гайковерта.
1776554
Составитель В. Стариков
Техред М.Моргентал Корректор М. Ткач
Редактор Т. Иванова
Заказ 4094 Тираж Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5
Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101
2. Устройство управления пневматическим гайковертом, содержащее исполнительный двигатель с передаточным механизмом и блоком отключения, датчики крутящего момента и угла поворота и систему управления, включающую блок дифференцирования, вход которого соединен с датчиком угла поворота, первый блок умножения, соединенный с его входом блок ввода задания и блок сравнения, вход которого соединен с датчиком крутящего момента. а выход — с блоком отключения исполнительного механизма, отл ича ю щ ее с я тем, что, с целью повышения точности и определения момента отключения пневматического гайковерта, оно снабжено вторым блоком умножения, 5 два входа которого соединены с выходом блока дифференцирования, а выход — c вторым входом блока умножения, и сумматором, первый вход которого соединен с вторым входом блока ввода задания, второй
10 вход- с выходом первого блока умножения, а выход сумматора соединен с вторым входом блока сравнения.
