Устройство контроля крутящего момента гайковерта Советский патент 1986 года по МПК G05B23/02 

1

Изобретение относится к устройствам для сборки резьбовых соединений и может быть использовано н любой отрасли промьтшеиности, где есть необходимость в механизации процесса завинчивания крепежа.

Цель изобретения - повышение точности устройства путем вычисления крутящего момента, при котором производится отключение двигателя гайковерта, а дотяжка до заданной величины крутящего момента осуществляется за счет накопленной энергии вращающихся масс гайковерта.

При этом

/1п

ite- + 2К

w

MX

ML.

к,

или

де М,р

М,

W 2W 2W

требуемая величина крутящего момента при затяжке; величина крутящего момента, при которой производится отключение двигателя гайковерта;

накопленная кинетическая энергия вращающихся масс гайковерта;

АМ

л ч

К- --- отношение приращения момент на шпинделе гайковерта к приращению угла поворота шпинделя при затяжке. На фиг. 1 приведена функциональная схема устройства; на фиг. 2 - электрическая схема включения двигателя; на фиг. 3 - временная диаграмма работы устройства.

Устройство содержит гайковерт, содержащий двигатель 1, щпиндель 2 с рабочей головкой 3, связанной с двигателем через редуктор 4, датчик 5 крятщего момента и датчик 6 угла шпинделя, установочную 7 и нулевую 8 шины, источник 9 переменного тока, магнитный пускатель 10, первый компаратор 11, первый 12 и второй 13 триггеры, первый элем(5нт И 14,, второй компаратор 15, цифроаналоговьш преобразователь 16, первый счетчик импульсов, второй элемент И 18, генератор 19 импульсов, второй счетчик 20 импульсов, первый дешифратор 21, первый блок 22 набора программы, третий элемент И 23, третит счетчик 24 импульсов, элемент ИЛИ 25, второй дещифратор 26, второй блок 27 набора программы, четвертый элемент И 28,

(О

2348133

третий триггер 29, ключ 30, катушку 3 возмущения магнитного пускателя, источник 32 питания, четвертый триггер 33, четвертый ЗД и пятый 35 счет- ; чнки импульсов, элемент 36 задержки, пятые элементы И 37, контакты 30 магнитного пускателя 10.

Устройство работает следующим образом.

При помощи блока 22 набора программы задают код удвоенного значения кинетической энергии, накопленной враш,ающимися ; : массами устройства, которое определяют опытным путем, а при помощи блока 27 набора программы - код величины отношения квадрата требуемого момента затяжки к удвоенному значению кинетической энергии, после чего рабочую головку 3 гайковерта устанавливают на резьбовое соединение и включают устройство контроля, предварительно установленное в исходное состояние. При этом триггер 29 устанавливается в единичное

15

20

25

а 7

3iO

3:5

40

45

состояниеj на его выходе появляется напряжение логической единицы, транзисторный ключ 30 открьгаается и подключает катущку 31 возбуждения мат- нитного пускателя 10 к источнику 32 питания. Магнитный пускатель срабатывает, своими контактами 38 (фиг. 2) производит подключение двигателя 1 к источнику 9 переменного тска, который начинает вращаться.

Вращение двигателя 1 через редуктор ч передается на рабочую головку 3 , и начинает холостое навинчивание гайки.

Так как счетчик 17 импульсов находится в нулевом состоянии, то на выходе цифро-аналогового преобразователя 6 напряжение отсутствует, напряжение отсутствует и на выходе датчика 5 крутящего момента, следовательно, на 131)Гх.оде второго компаратора 15

присутствует напряжение логического нули. Условие совпадения для элемента И 14 выполняется, и выход генератора 19 отключен от счетных входов триггера 32; и счетчика 20 импульсов.

После соприкосновения торца гайки с опорной поверхностью собираемого узла начинается процесс,затяжки гайки,, момент на рабочей головке устройства начинает возрастать, следовательно, начинает возрастать напряжение, снимаемое с датчика 5 крутящего момента, компаратор 15 срабатывает, на его

,

выходе появляется напряжение логической единицы, fC генератор 19 оказывается подключенным к счетным входам триггера 33 и счетчика 20 импульсов.

При этом триггер 33 первьви импуль сом генератора 19 устанавливается в нулевое состояние (в исходном состоянии, триггер 33 находился в единично состоянии), предварительно установленный в состояние 2п-1, где п - чис ло разрядов счетчика, счетчик 34 импульсов импульсом с выхода триггера 33 переполняется. При этом импуль возникающий на выходе старшего разряда счетчика 34, поступает на счетные входы счетчиков 17 и 35 импульсов, увеличивая их состояние на единицу. По истечении временной задержки импульсом на выходе элемента 36 задержки обратный код счетчика 35 переписы вается в счетчик 34, а триггер 33 устанавливается в единичное состояние. Следующий импульс переполнения на выходе счетчика 34 возникает через три импульса на входе триггера 33, последующий - через пять и так далее.

Таким образом, количество импульсов на выходе счетчика 34 Импульсов равно корню квадратному из числа импульсов, поступивших на вход триггера 33 , с выхода счетчика 34 импульсы начинают поступать на счетный вход счетчика 17 импульсов. Счетчик 17 начинает заполняться импульсами, следовательно, начинает возрастать напряжение на выходе цифро-аналогового преобразователя 16, Как только напряжение на выходе цифроаналогового преобразователя 6 превысит (на величину одной ступени образцового напряженин) напряжение, снимаемое с датчика 5 крутящего момента, компаратор 15 возвращается в нулевое состояние и отключает генератор 19 от счетных входов триггера 33 и счетчика 20.

Таким образом, в каждый момент времени в счетчике 17 записано количество импульсов, соответствующее величине крутящего момента на шпинделе устройства, а количество импульсов, поступившее на вход счетчика 20 импульсов, равно их квадрату.

Выходы счетчика 20 импульсов через дешифратор 21 соединены с входами блока 22 набора программы, которым набирается код удвоенного значения кинетической энергии вращающихся масс устройства. При совпадении кода

10

5 , 0

4045

50

55

2348134

смотчика 20 с кодом, выбранным в блоке 22, на выходе элемента И 23 появляется напряжение логической единицы, которым осуществляется сброс счетчика 20.

Таким образом, осуществляется деление квадрата текущего значения крутящего момента на величину удвоенного зиачеиия кинетической энергии вращающихся масс, а количество импульсов на выходе элемента И 23 определяется соотношением

.}

30

35

2W

где N - количество импульсов на выходе элемента И; М - текущее значение крутящего

момента;

W - значение кинетической энергии , запасенной вращаюп1ими- ся массами устройства. При работе устройства на выходе датчика 6 угла появляется импульс при повороте шпинделя 2 на Г . Эти импульсы поступают на счетные входы триггера 12 и 13, которые остаются в нулевом состоянии, так как на выходе компаратора 1 1 присутствует напряжение логического нуля. При достижении на шпинделе 2 зт1ачения первоначального к рутящего момента (величина первоначального момента выбирается в пределах 20-30% требуемого момента затяжки) срабатывает компаратор 1I, на его выходе появляется напряжение логической единицы, по импульсу датчика 6 угла триггер 12 устанавливается в единичное состояние, условие Совпадения для элемента И 14 - начинает вьтолняться, и на его выходе появляются импульсы с выхода счетчика 34 импульсов. Импульсы с выходов элементов И 14 и 23 поступают на входь элемента ИЛИ 25.

При поступлении следующего импульса с выхода датчика 6 угла на счетные входы триггеров 12 и 13 триггер 13 устанавливается в единичное состояние, условие совпадения для элемента И 14 перестает выполняться, и импульсы на его выходах пропадают.

Таким образом, на выходе элемента И 14 количество импульсов равно приращению момента на птинделе 2 при повороте последнего на 1, а на выходе элемента ИЛИ 25 количество импульсов определяется соотношением

«« йгде К - количество импульсов с выхода элемента И 1Д. С выхода элемента ИЛИ 25 импульсы поступают на счетный вход счетчика 24 импульсов, выходы которого через дешифратор 26 соединены с входами блока 27 набора программы, которым набирается код отношения квадрата требуемого момента затяжки к удвоенному значению кинетической энергии вращающихся масс устройства. При совпадении кода счетчик 24 с кодом, набранным в блоке 27, на выходе элемента И 28 появляется напряжение логической единицы, триггер 29 устанавливается в нулевое состояние 5 транзисторный ключ 30 закрывается, катушка 31 возбуждения обесточивается, двигатель I отключается от источника 9 переменного тока, а дальнейшая дотязпса осуществляется за счет накопленной кинетической энергии вращающихся масс устройства.

Формула изобретения

Устройство контроля крутящего момента гайковерта при сборке резьбовых соединений, содержащее магнитный пускатель, соединенный входом с выходом источника перемнного тока, а выходом - с входом двигателя гайковерта, первый компаратор, подключенный первым входом к установочной шине устройства, вторым входом - к выходу датчика крутящего момента шпинделя гайковерта и к первому входу второго комяаратора, а выходом - к D-входу первого триггера, подключенного С-входом к выходу датчика угла шпинделя гайковерта и к С-входу второго триггера, соединенного 11- входом с прямьм выходом первого триггера и с первым входом первого элемента И, а инверсным выходом с вторым входом первого элемента И подключенного выходом к первому входу элемента ИЛИ, а третьим входом - к счетному входу первого счетчика

импульсов, связанного разрядными выходами с входами цифроаналогового преобразователя, подключенного вы- 5 ходом к второму входу второго компаратора j соединенного выходом с первым входом второго элемента И, подключенного вторым входом к выходу генератора импульсов, а выходом к счетному входу второго счетчика и -1пульсов,, соединенного разрядными выходами через первый дешифратор с входами первого блока набора программы, подключенного выходами к

11) входам третьего элемента И, связанного выходом с установочным входом второго счетчика импульсов и вторым входом элемента ИЛИ, подключенного выходом к счетному входу третьего

20 счетчика импульсов, соединенного

разрядньми выходами через второй дешифратор с входами второго блока набора програ чы, подключенного выходом к входам четвертого элемента

25 И, соединенного выходом с R-входом третьего триггера, подключенного прямым выходом к управляющему входу ключа, связанного выходом через катушку возбуждения магнитного пуска30 теля с положительными полюсом источника питания, а входом - к отрицательному полюсу источника питания и нулевой шине устройства, отличающееся тем, что, с целью ij повышения точности устройства, в

него введены четвертый и пятый счетчики импульсов, по числу разрядов пятого счетчика импульсов пятые элементы И, элемент задержки и четвер|ij тьЕЙ триггер, подключенный С-входом к выходу второго элемента И, S-входом -к выходу элемента задержки и к первыг- входам пятых элементов И, а прямым выходом - к счетному входу четвер5 тогб счетчика импульсов, связанного установочШ)1ми входами с выходами соответств:|Пощих пятых элементов И, а выходом переключения - с входом

элемента задержки и со счетным 0 входом пятого счетчика импульсов, подключенного разрядным выходами к вторым входам соот- ветствутощих пятых элементов И.

V

W

Изобретение относится к области контроля, применяется при сборке резьбовых соединений. Устройство содержит датчик крутящего момента, датчик угла шпинделя, установочную нулевую шину, источник переменного тока, магнитный пускатель, два компаратора, четыре триггера, элемент задержки, цифроаналоговый преобразователь, пять счетчиков импульсов, генератор импульсов, два дешифратора, четыре элемента И, источник питания, катушку возбуждения магнитного пускателя, пятые элементы И, элемент ИЛИ.Введение элемента задержки, триггера, двух счетчиков импульсов и по числу их разрядов пятых элементов И позволяет повысить точность устройства за счет вычисления крутящего момента, при котором производится отключение двигателя гайковерта, а дотяжка до заданной величины крутящего момента осуп естпляется за счет накопленной энергии вращающихся масс гайковерта. 3 ил. (Л rsC оо 4i 00

фиг. 2

Фт.З

Редактор Л. Веселовская

Составитель Н. Горбунова

Техред О.ГорФвай Корректор Г, Решетник

Заказ 2984/50Тираж 836

ВИИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб.,, д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие,, г,. Ужгород, ул. Проектная, 4

Подписное