Система управления гайковертом Советский патент 1987 года по МПК G05B19/08 

мента по углу поворота шпинделя через 1 . Система управления гайковертом содержит электродвигатель 1, электрома гнитную муфту 2 с катушкой 3 возбуждения, шпиндель 4 с рабочей головкой, связанный с последним посредством редуктора 6, датчики 7 и 8 крутящего момента и угла поворота, размещаемые на шпинделе 4, Узел 9 контроля крутящего момента включает блок 10 питания, генератор 11 импульсов, первый 12, второй 13 и третий

1

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к системам управления гайковертом, и может быть использовано в поточном производстве при затяжке резьбовых соединений.

Целью изобретения является повышение точности контроля затяжки резьбовых соединений за счет введения в систему управления узла контроля усилия затяжки.

На чертеже представлена структурная схема системы управления гайковертом.

Система управления гайковертом содержит электродвигатель, электро магнитную муфту 2 с катушкой 3 возбуждения, шпиндель 4 с рабочей головкой 5, связанный, с последним посредством редуктора 6, датчики 7 и В крутящего момента и угла поворота, размещаемые на шпинделе 4. Узел 9 контроля крутящего момента включает блок 10 питания, генератор 11 импульсов, первый 12, второй 13 и третий 14 компараторы, цифроаналоговой преобразователь 15 элемента И 16, первый и второй счетчики 17 и 18 импульсов, дешифратор 19, блок 20 памяти, триггер 21, транзисторный ключ 22.

.-

Первый компаратор 12 одним из входов

подключен к выходу датчика 7 момента, другим входом - к выходу цифроана- логового преобразователя 15, а выходом связан через элемент И 16 со счетным входом первого счетчика 17 им- пульсов, выходы которого подсоединены к входам цифроаналогового преобразователя 154 Генератор импульсов

14 компараторы, первый цифроаналого- вый преобразователь 15, элемент И 16, первый 17 и второй 18 счетчики импульсов, дешифратор 19, блок 20 питания, триггер 21 и транзисторный ключ 22. Система снабжена формирователями 23, 24 импульсов, дополнительными счетчиками 25 и 26 импульсов, элементами И 27, 28, элементами ИЛИ 29, вторым 30 и третьим 31 цифроана- логовыми преобразователями и масштабным усилителем 32. 1 ил.

5

0

0

5

выходом подключен к одному из входов элемента И 16, второй счетчик 18 импульсов выходами связан со входами дешифратора 19. Блок 20 памяти тактирующим входом подключен к выходу второго компаратора 13, а выходами- с одними из его входов.

Третий компаратор 14 выходом связан с D-входом триггера 21, выход которого соединен с базой транзисторного ключа 22, подключенного коллектором через катушку 3 возбуждения к одному из выходов блока 10 питания, а эмиттером - к другому выходу последнего.

Датчик 8 угла поворота выходом связан со счетным входом второго счетчика 18 импульсов.

Система управления гайковертом снабжена формирователями 23 и 24 импульсов, дополнительными счетчиками 25 и 26 импульсов, подбираемыми соответственно равными числу выходов дешифратора 19, и дополнительными элементами И 27, 28 и элементами ИЛИ 29, подбираемыми соответственно количеству выходов дополнительных счетчиков 25 и 26 импульсов, вторым и третьим цифроаналоговыми преобразователями 30 и 31 и масштабным усилителем 32. Дополнительные счетчики 25 и 26 импульсов счетными входами соединены с выходом основного элемента И 16, выходами с одними из входов дополнительных элементов И 27 и 28, другие входы которых, объединенные в группы, связаны с соответствующим выходом дешифратора 19, а выходы до

313

полнительиых элементов И 27 и 28 подключены к входам элементов ИЛИ 29, выходы которых соединены со свободными входами второго компаратора 13 и входами второго цифроаналогового преобразователя 30, посдедний из которых выходом подсоединен через масштабный усилитель 32 к свободному входу третьего компаратора 14. Третий цифроаналоговый преобразователь 31 входами подключен к выходам блока 20 памяти, выходом - к свободному входу третьего компаратора 14. Дополнительные счетчики 25 и 26 импульсов установочными входами через формирователь 23 и 24 импульсов соединены с выходами дешифратора 19, элементы ИЛИ 29 выходами связаны с входами блока 20 памяти, а триггер 21 тактирующими входами подключен к входу датчика 8 угла поворота.

Система управления гайковертом работает следующим образом.

Рабочую головку 5 со шпинделем 4 устанавливают на гайку резьбового соединения, включают электродвигател 1 и узел 9 контроля крутящего момента. После включения последнего триггер 21 находится в исходном (нулевом состоянии и на его инверсном выходе появляется напряжение логической единицы, а потому транзисторный ключ 22 открыт, катушка 3 возбуждения подключена к блоку 10 питания, электромагнитная муфта 2 включена и передает вращение электродвигателя 1 на рабочую головку 5. Начинается холостое навинчивание гайки резьбового соединения.

.Так как напряжение на входе первого счетчика 17 импульсов отсутствует, то на выходе первого цифроаналогового преобразователя 15 напряжение также отсутствует. Напряжение отсут- ствует и на выходе датчика 7 крутящего момента, следовательно на выходе первого компаратора 16 появляется напряжение логического нуля. Условие совпадения для элемента И 16 не выполняется,, и выход генератора 11 импульсов отключен от счетного входа первого счетчика 17 импульсов. После соприкосновения торца гайки резьбового соединения с опорной поверхностью собираемого узла начинается процесс затяжки гайки. Момент на рабочей головке 5 шпинделя 4 начинает возрастать, следовательно начинает

O

5

0

0

5

возрастать напряжение, снимаемое с датчика 7 крутящего момента, первый компаратор срабатывает, и на его выходе появляется напряжение логической единицы. Генератор 11 импульсов оказывается подключенным к счетному входу первого счетчика 17 импульсов,который начинает заполняться импульсами генератора 11 начинает возрастать .напряжение, снимаемое с выхода первого цифроаналогового преобразователя 15. Как только на выходе последнего напряжение будет больше величины одной ступени образцового напряжения, снимаемого с выхода датчика 7 крутящего момента, первый компаратор 12 возвращается в нулевое состояние и отключает генератор 11 импульсов оТ счетного входа первого счетчика 17 импульсов. Таким образом, в каждый момент времени количество импульсов на выходе элемента И 16 соответствует величине крутящего момента на шпинделе 4. С выхода датчика 8 угла поворота импульсы, соответствующие повороту шпинделя 4 на 1 ° поступают на счетный вход второго счетчика 18 импульсов.

Выходы счетчика 18 импульсов через дешифратор 19 управляют работой формирователей 23 и 24 импульсов таким образом, что на их выходах последовательно, с частотой импульсов

датчика 8 угла поворота при переходе напряжения на выходах дешифратора 19 из единицы в нуль формируются короткие импульсы. При этом период повторения импульсов на выходе каждого из формирователей 23 и 24 определяется отношением:

т Т --

0

5

где Т период повторения импульсов формирователей 23 и 24, емкость второго счетчика 18 импульсов;

частота импульсов на выходе датчика 8 угла поворота. Эти импульсы поступают на установочные входы соответствующих дополнительных счетчиков 25 и 26 импульсов.

Счетные входы счетчиков 25 и 26 импульсов подключены к выходу первого элемента И 16, Таким образом, при появлении импульса сброса на выходе из формирователей 23 или 24 в соответствующем счетчике 25 или 26

5

записывается код приращения момента, возникающего при повороте шпинделя 4 на угол, величина которого определяется емкостью второго счетчика 18 импульсов (при емкости счетчика 18 Ы„ 10 угол составил 10°),

Так как импульсы сброса на выходах формирователей 23 и 24 появляются поочередно и сдвинуты друг относительно друга на 1 °, то в каждом из счетчиков 25 или 26 последовательно формируется код величины приращения момента при повороте шпинделя 4 на угол, определяемый емкостью второго счетчика 18 импульсов.

13

Если при затяжке в зоне упругих деформаций напряжение с выхода уси- 5 лителя 32 больше напряжения, чем с выхода третьего цифроаналогового преобразователя 31, то на выходе компаратора 14 появляется напряжение логического нуля. Поэтому триггер 21 ос- Ш тается в нулевом состоянии. При достижении порога (начала) текучести резьбового соединения приращение мо- мента при повороте шпинделя 4 начинает уменьшаться, его текущее значение 15 становится меньще ,5 величины максимального значения приращения момента, которое содержится в блоке 20 памяти, на выходе компаратора 14 появляется напряжение логической единицы, которое поступает на D-вход триггера 21, и задним фронтом импульса, поступающим с датчика угла поворота 8, триггер 21 устанавливается в единичное состояние. Напряжение на

20

чивается.

I

Код с выходов счетчиков 25 и 26 через дополнительные злементы И 27 и элементы РШИ 29, последовательно, с частотой следования импульсов датчика 8 угла поворота, поступает на одни из вх одов второго компаратора 13, на другие входы которого поступает информация.с выходов блока 20

памяти. Компаратором 13 осуществляет- 25 инверсном выходе триггера 21 пропася сравнение кодов на выходах элемен- дает, транзисторный ключ 22 закрыва- тов ИЛИ 29 с кодом на выходах блока ется и отключает катущку 5 возбужде- 20 памяти. Если код на выходах эле- ния электромагнитной муфты 2 от бло- ментов ИЛИ 29 больше кода на выходах ка 10 питания. Муфта 2 отключается, блока 20 памяти, то происходит запись ЗО затяжка резьбового соединения закан- кода с выходов элементов ИЛИ 29 в блок 20 памяти. Если код на выходах элементов ИЛИ 29 меньше кода на выхо- После отключения муфты 2 отключа- дах блока 20 памяти, то содержимое ют электродвигатель 1, гайковерт от- последнего остается без изменения, э водят от собранного резьбового сое- Таким образом, в блоке 20 памяти фор- динения. мируется код, соответствующий максимальному значению приращения, при повороте шпинделя на угол, определяемый емкостью счетчика 18 импульсов, 0

Код с выходов блока 20 памяти поступает на выходы третьего цифроаналогового преобразователя 31, напряжение на выходе которого соответству- ла поворота, размещаемые на шпинделе ет значению максимального приращения 5 гайковерта, и узел контроля крутящего момента при повороте на угол, опре- момента, включающий блок питания,

генератор импульсов, первый, второй и третий компараторы, цифроаналоговый преобразователь, элемент И, первый 50 и второй счетчики импульсов, дешифратор, блок памяти, триггер, транзисторный ключ, первьш компаратор одним из входов подключен к выходу датчика момента, другим входом - к выходу

Формула изобретения

Система управления гайковертом, содержащая электродвигатель, электромагнитную муфту с катушкой возбуждения, датчики крутящего момента и угделяемый емкостью счетчика 18, На выходе второго цифроаналогового преобразователя 30 формируется напряжение, величина которого определяется текущим значением приращения момента

Это напряжение через масштабный усилитель 32, коэффициент усиления которого устанавливается в пределах

1,5-2,0, поступает на один из входов 55 цифроаналогового преобразователя.

третьего компаратора 14, на другой вход которого поступает напряжение с выхода третьего цифроаналогового преобразователя 31, соответствующее

89856

максимальному значению прирап ения момента.

Если при затяжке в зоне упругих деформаций напряжение с выхода уси- 5 лителя 32 больше напряжения, чем с выхода третьего цифроаналогового преобразователя 31, то на выходе компаратора 14 появляется напряжение логического нуля. Поэтому триггер 21 ос- Ш тается в нулевом состоянии. При достижении порога (начала) текучести резьбового соединения приращение мо- мента при повороте шпинделя 4 начинает уменьшаться, его текущее значение 15 становится меньще ,5 величины максимального значения приращения момента, которое содержится в блоке 20 памяти, на выходе компаратора 14 появляется напряжение логической единицы, которое поступает на D-вход триггера 21, и задним фронтом импульса, поступающим с датчика угла поворота 8, триггер 21 устанавливается в единичное состояние. Напряжение на

20

25 инверсном выходе триггера 21 пропадает, транзисторный ключ 22 закрыва- ется и отключает катущку 5 возбужде- ния электромагнитной муфты 2 от бло- ка 10 питания. Муфта 2 отключается, ЗО затяжка резьбового соединения закан- После отключения муфты 2 отключа- ют электродвигатель 1, гайковерт от- э водят от собранного резьбового сое- динения. 0

чивается.

I

инверсном дает, тран ется и отк ния электр ка 10 пита затяжка ре После о ют электро водят от с динения.

инверсном выходе триггера 21 пропадает, транзисторный ключ 22 закрыва- ется и отключает катущку 5 возбужде- ния электромагнитной муфты 2 от бло- ка 10 питания. Муфта 2 отключается, затяжка резьбового соединения закан- После отключения муфты 2 отключа- ют электродвигатель 1, гайковерт от- водят от собранного резьбового сое- динения.

ла поворота, размещаемые на шпинделе гайковерта, и узел контроля крутящег момента, включающий блок питания,

Формула изобретения

Система управления гайковертом, содержащая электродвигатель, электромагнитную муфту с катушкой возбуждения, датчики крутящего момента и уга выходом связан через элемент И со счетным входом первого счетчика импульсов, выходы которого подсоединены к входам цифроаналогового преобразователя, генератор импульсов выходом подключен к одному из входов элемента И, второй счетчик импульсов выходами связан с входами дешифратора, блок памяти тактирующим входом подключен к выходу второго компаратора, а выходами - к одним из его входов, третий компаратор выходом связан с D-входом триггера, выход которого соединен с базой транзистор- ного ключа, подключенного коллекторо через катушку возбуждения к одному из выходов блока питания, а эмиттером - к другому выходу последнего, датчик угла поворота выходом связан со счетным входом второго счетчика импульсов, отличающаяся тем, что, с целью повышения точности контроля, она снабжена формирователями импульсов, дополнительными счетчиками импульсов, подбираемыми соответственно равными числу выходов дешифратора, и дополнительными элементами И и элементами ИЛИ, подбираемыми соответственно равными числу выходов дополнительных счетчиков импульсов, вторым и третьим цифроана- логовыми преобразователями и масштаб

ор Н.Егорова 1797/39

Составитель И.Лихачев Техред А.Кравчук

Кор Под

Тираж 864 ВНИИПИ 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

5

0

5

ным усилителем, дополнительные счетчики импульсов счетными входами соединены с выходом основного элемента И, выходами г с одними из входов дополнительных элементов И, другие входы которых объединены в группы и связаны с соответствующим выходом дешифратора, а выходы дополнительных элементов И подключены к входам элементов ИЛИ, выходы которых соединены со свободными входами второго комдара- тора и входами второго цифроаналого- вого преобразователя, последний из которых выходом подсоединен через масштабный усилитель к свободному входу .третьего компаратора, третий- цифроаналоговый преобразователь входами подключен к выходам блока памяти, выходом - к свободному входу третьего компаратора, дополнительные счетчики импульсов установочными входами через формирователи импульсов соединены с выходами дешифратора, элементы ИЛИ выходами связаны с входами блока памяти, а- триггер тактирующими входами подключен к входу датчика угла поворота.

Корректор М. Пожо Подписное

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к системам управления гайковертом, и может быть использовано в поточном производстве при затяжке резьбовых соединений.Целью изобретения является повьшение точности контроля затяжки резьбовых соединений, которая достигается введением в систему управления гайковертом узла контроля, позволяющего регистрировать величину крутящего мо00 о 00 со 00 СП