Система управления электрическим гайковертом Советский патент 1989 года по МПК B25B21/00 

tut.

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.

(О

4

СО

со

4;:) СП

включают двигатель 2. По.спе 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 устанавлива ется в единичное состояние. На выходе элемента ИЛИ 30 появляется напряжение логической единицы, которым триггер 23 устанавливается в едипри этом угол затяжки резьбового соединения превысил -максимально допусти мую 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 ин- 10 дйкации загорается, что свидетельствует о неправильной затяжке резьбового соединения, и наоборот. При окончании затяжки система управления выдает команду на остановку двигатеничное состояние. Условие совпадения

для элемента И 13 перестает выпопнять-15ля 2, и шпиндель 6 гайковерта отвося и в счетчике 14 фиксируется факти-дят от зоны сборки резьбового соедическое значение угла затяжки. Если .нения. 2 ил.

Изобретение относится к машиностроению, а именно к системам упра:вл ния гайковертами, и может быть использовано для определения и контроля осевой силы затяжки резьбовых соединений в процессе их сборки.

Целью изобретения является повышение точности за счет контроля осевой сипы затяжки.

На фиг.1 изображена функциональная схема системы управления электрическим гайковертом; на фиг.2 - схема датчика угла поворота шпинделя.

Система управления электрическим гайковертом содержит источник 1 тоянного тока, двигатель 2, электромагнитную муфту 3 с катушкой 4 возбуждения, кинематически связывающую посредством редуктора 5 вал двигателя 2 и шпиндель.6 с рабочей головкой 7, на котором установлены датчик 8 крутящего момента и датчик 9 угла поворота. Система управления содер- жит блок 10 контроля, вкпючающий компаратор 1 1, первым входом подключенный к выходу датчика 8 крутящего момента, вторым входом - к выходу регулируемого источника 12 опорного напряжения, а выходом - к первому входу первого элемента И 13, выходом связанного со счетным входом счетчика 14 импульсов, выходами соединенного входами дешифратора 15, выходами подключенного к входам первого 16 и второго 17 программных перею1ю- чателей. Выходы первого 16 программного переключателя соединены с вко3451

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 ин- 10 дйкации загорается, что свидетельствует о неправильной затяжке резьбового соединения, и наоборот. При окончании затяжки система управления выдает команду на остановку двигате

0

дами второго элемента И 18, выходом связанного с установочным S-входом

5 первого триггера 19, инверсным выходом подсоединенного к управляющему входу транзисторного ключа 20, эмит- - тером связанного с общей кулевой шиной, коллектором - через катушку 4

0 возбуждения с положительной шиной источника 1 постоянного тока. ходы второго программного переключателя 17 подключены к входам третьего элемента И 21, выходом подсоединен ного 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 между двумя зубцами. Выход первого бесконтактного элемента 33 подключен к третьему входу первого элемента И 13 и входу первого 26 форкмрователя импульсов ,, выход второго 34 бесконтакт-- ного элемента подсоединен к входу второго 27 формирователя импульсов, выходом подключенного к установочно5

0

5

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

28, тактирунлдим 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 подключен к ус- тановочному«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 че рез элемент 31 индикации - к общей нулевой шине.

Система управления работает следующим образом.

Шпиндель 6 гайковерта рабочей головкой 7 устанавливают на резьбовое соединение (не показано). Блок 10 контроля устанавливают в исходное положение и включают двигатель 2 При этом все триггеры и счетчик 14 импульсов устанавливаются в исходное нулевое состояние, на инверсном выходе триггера 19 устанавлива;ется напряжение логической единицы, транзисторный ключ 20 открывается и подключает катушку 4 возбуждения электромагнитной муфты 3 к источнику } 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. Крутящий момент на рабочей головке 7 начинает возрастать, и начинает возрастать напряжение, снимаемое с выхода датчика 8 крутящего момента, которое поступает на первый вход компарат.ора П, на второй вход которого поступает напряжение с выхода источника 12

регулируемого опорного напряжения. Величина этого напряжения соответствует величине крутящего момента предварительной затяжки, составляющей 20% от требуемой величины крутящего момента затяжки.

g

1493451в

При вращении.шпинделя 6 гайковерта на вьрсодах бесконтактных элементов 33 и 34 формируются имп льсы. При повороте шпинделя 1 на выходе первого бесконтактного элемента 33 формируется один импульс, а импульсы на вьпсоде второго контактного элемента 34 при затяжке (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 состояние. 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 напряженче логического нуля.

С инверсного выхода триггера 24 импульсы поступают на D-вход триггера 29, на тактируквдий 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 ну-

ля 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 элем.ента

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

отсутствуют.

При достижении крутяп его момента а рабочей головке 7 величины пероначального крутящего момента компаратор П срабатывает, на его выхо

де появляется напряжение логической единицы, условие совпадения для элемента И 13 начинает выполняться и на 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- 1ется ими.

При этом двоично-десятичньй код на выходах счетчика 14 соответству- 1ет количеству импульсов поступивших на вход счетчика 14 импульсов с вы хода элемента И 13.

j С выходов счетчика 14 двоично-Де- |сятичный код, соответствующий значению величины угла затяжки, поступает на входы дешифратора 15, преобразующего двоично-десятичный код в десятичный позиционный код, поступающий на входы программных переключа:1 ёлей 16 и 17.

При достижении углом затяжки минимально допустимого значения код на выходах дешифратора 15 совпадает |с кодом, набранным в программном переключателе 16, условие совпадения :для элемента И 18 начинает выпол- |няться и на его выходе появляется I напряжение логической единицы, кото- рым триггер 19 устанавливается в еди |ничное состояние. При этом на выходе триггера 19 устанавливается напряже- |ние логической единицы, а на инверс- iном его выходе - напряжение логического нуля. При этбм условии транзисторный ключ 20 закрывается и оттсп чает катушку 4 возбуждения электромагнитной муфты 3 от источника 1 постоянного тока. Муфта 3 начинает отключаться, 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 соединения, вследствие упругого скручивания шпиндель 6 замедляет вращение. При этом импульсы на первом выходе датчика 9 угла поворота шпинделя б начинают отставать по фазе от импульсов на втором вьосодё датчика 9, после чего один из триггеров 28 или 29 устанавливается в единич- нре состояние. На выходе элемента

0

5

0

5

0

5

0

5

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 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. Если угол затяжки находится в поле допуска, то триггер 19 находится в единичиом состоянии, а триггер 22 - в нулевом состоянии, на выходе элемента И-НЕ 31 появляется напряжение логического нуля, элемент 25 индикации не загорается , что свидетельствует о нормальном режиме затяжки резьбового соединения. Затяжка последнего за- канчи1вается, система управления выдает команду на остановку двигателя 2, и шпиндель гайковерта отводят от зоны сборки резьбового соединения .

изобр€;тения

Система управления электрическим гайковертом, содержащая источник постоянного тока, двигатель, кинематически связына емый 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, вькодами соединенного с входами дешифратора, вькодами подключенного к входам первого и второго программных переключателей, выходы первого из них соединены с входами второго элемента И, Е1ыходом связанного с установочным S-входом первого триггера, инверсным вьпсодом подсоединенного к управляющему входу транзисторного ключа, эмиттером связанного с общей нулевой шиной коллектором через катушку возбужде- ния электромагнитной муфты - с положительной шиной источника постоянного тока, выходы второго программно го переключателя подключены к входам третьего элемента И, выходом подсое- диненного к установочному S-входу второго триггера, третий триггер инверсным выходом связан с вторым входом первого элемента И, четвертый триггер и элемент индикации, о т - личающаяся тем, что, с целью повьшения точности за счет

«

контроля осевой силы затяжки, она снабжена двумя Формирователями им- пульсов, 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, взаимодей- ствукщих 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, S-входом связанного с выходом первого формирователя импульсов, а выходом - с D-входом пятого триггера, тактирующим входом соединенного с входом первого формирователя импульсов, выходом - с первым входом элемента ИЛИ, вторым входом подключенного к выходу шестого триггера, тактирующим входом связанного с входом второго формирователя импульсов а D-входом - с инверсным выходом четвертого триггера, выход элемента ИЛИ подключен к установочному S-входу третьего триггера, первый выход элемента И-НЕ подключен к выходу первого триггера, второй вход - к инверсному выходу второго триггера, а выход через элемент индикации - к общей нулевой шине.

32