Способ сборочного ориентирования деталей типа втулки и вала Советский патент 1993 года по МПК B23P19/00 B23P21/00 

Изобретение относится к машиностроению и приборостроению и может быть использовано при решении вопросов автоматизации сборки ступенчатых валов с втулкой.

Цель изобретения -упрощение процесса осуществления сборочного ориентирования,

Поставленная цель достигается тем, что предварительно изолированные ступенчатый рал и втулку непосредственно электрически включают в контур управления координатными перемещениями сборочного механизма, свободно с зазором вводят во втулку несопрягаемую ступень вала мень- шегб диаметра, осуществляют программируемые координатные перемещения по простой, всегда являющейся оптимальной траектории, состоящей из хордально направленных отрезков прямых линий, а регистрацию взаимодействия деталей (определение наличия рассогласования в относительном положении деталей с последующим его устранением) осуществляют с помощью фиксации момента возникновения электрического контакта между деталями.

Относительное координатное перемещение деталей осуществляют по программе для системы управления, реализующей способ в соответствии с известным алгоритмом определения координат положения центра отверстия. Возникающий в момент очередного касания электрический сигнал используют как признак для фиксации точки касания, прекращения перемещения, регистрации координаты его положения с последующим расчетом координат положения центра отверстия втулки и величины необходимых координатных перемещений до него. Рассчитанные величины используют для управления приводами, обеспечивающими координатные перемещения и окончательное ориентирование сопрягаемых деталей.

Непосредственное электрическое включение деталей, исключающее необходимость использования датчиков и преобразования сигнала информации из одного вида в другой, отсутствие необходимости в оптимизации траектории относительных перемещений деталей, поскольку в способе

СО

с

VI чэ

Ю XI

она сразу является простой, единственно возможной, а потому и оптимальной, использование несопрягаемой ступени вала меньшего диаметра в качестве измерительного ощупывающего элемента, применение дополнительно к функционирующей системе управления перемещениями контура, включающего блоки целевого назначения, конечным назначением которых является расчет величин установочных координатных перемещений, определяют новизну предлагаемого способа и составляют предмет существенности отличия данного изобретения.

На фиг. 1 приведена функциональная схема реализации предлагаемого способа; на фиг. 2 - схема алгоритма известного способа определения координат положения центра окружности отверстия.

Устройство, реализующее способ, может представлять собой, например, сборочный автомат, подвижной исполнительный орган 1 которого с закрепленной в нем собираемой деталью 2 (например, валом) совершает координатные перемещения по программе поочередно по направлениям Z, X и Y относительно второй собираемой детали 3 (втулки), закрепленной неподвижно на столе 4, по командам программного блока, например, в виде системы числового программного управления (СЧПУ) 5, выходы которой, осуществляющие передачу управляющей информации для перемещений соответственно по координатам X и Y (выход с управляющей информацией для перемещения по координате Z напрямую непосредственно соединяется со входом привода по координате Z), чЈрёз логические элементы 6 (показан один в контуре управления перемещениями по координате X) подключены ко входам приводов 7 перемещений по координатам X и Y (показан привод для перемещений по координате X), для чего логические элементы 6 соединены своими входами с соответствующими выходами СЧПУ 5, а выходами с входами приводов 7, специальный же выход СЧПУ 5 с информацией Конец отработки кадра соединен ко входу триггера 8, общего для контуров управления по координатам Z и Y, ко второму выходу которого подключена последовательно образованная входная цепь, содержащая источник тока 9, собираемые детали 2 и 3, замыкание которой происходит в момент соприкосновения деталей, выход же триггера 8 соединен со входом логических элементов 6, выходы которых, кроме указанного ранее, соединены еще и с входами блока 10 запоминания значений координат перемещений (показан блок для запоминания значений координаты X), выходы блоков запоминания координат подключены к вхо; ду блока 11 вычисления координат, а его выход, в свою очередь, соединен со входами

блока 12 ввода координат, передающего информацию со своего выхода на вход СЧПУ 5.

Процедура действий в автомате осуществляется следующим образом.

0 В исходном положении исполнительного органа 1 сборочного станка-автомата собираемые детали 2 и 3 устанавливаются и закрепляются в центрирующих зажимных устройствах стола 4 и манипулятора испол5 нительного органа 1. По программе для СЧПУ 5 с помощью исполнительных шаговых приводов 7 осуществляется ускоренный подвод и позиционирование вдоль оси Z измерительной ступени вала 2 в предпола0 гаемом центре 0 внутри отверстия детали 3. Далее перемещением в хордальном направлении, в последний его момент на ползучей подаче, последовательно вдоль осей X и Y между точками 0- A- -B -C- D- 5 ( см. фиг. 2 ) , определяется положение центра отверстия втулки 3. Перемещение на ползучей подаче в последний момент необходимо для повышения точно0 сти позиционирования и определения координат точек А, В, С, D, E, F, 1.

При соприкосновении стенки отверстия втулкиЗ(фиг. 1а)с измерительной ступенью вала 2 через источник тока 9 происходит

5 замыкание входной электрической цепи триггера 8 и возникновение в ней электрического сигнала, приводящего к изменению состояния последнего и появления на его выходе выходного сигнала. Выходной сиг0 нал с триггера 8 поступает на вход логического элемента 6. В результате этого прерывается прохождение импульсов тока от СЧПУ 5 к приводу 7, что обеспечивает прекращение перемещения исполнитель5 ного органа 1. В этот момент в блоке запоминания 10 происходит фиксация значения координаты точки касания, то есть одной из точек А, В, E, D, H или С. Каждое перемещение между соседними точками задается сво0 им кадром программы.

По окончании отработки кадра программы очередного перемещения между следующей парой точек сигнал Конец-отработки кадра, снимаемый с СЧПУ 5, возвращает

5 триггер 8 в исходное состояние, что вновь обеспечивает возможность поступления импульсов тока от СЧПУ 5 на привод 7 и отработку последующих кадров программы. После осуществления всего цикла измерений в блоке 11 осуществляется вычисление

координат положения центра 1 отверстия втулки 2 и величины установочных координатных перемещений для окончательного позиционирования вала относительно втулки. С помощью блока 12 производится ввод рассчитанных значений в СЧПУ 5. После окончания позиционирования вала осуществляется его сборка со втулкой.

Испытание способа осуществлялось на фрезерном станке мод, 6520 ФЗ, оснащенным СЧПУ H33-IM. Точность позиционирования ограничивалась только точностью механизма координатных перемещений станка и была соответственно высокой. Это обеспечило возможность сборки вала со втулкой при наличии фаски на сопрягаемых деталях не более 0,1 мм. Последнее важно с той точки зрения, что позволяет осуществлять автоматизацию сборки целого ряда изделий, в конструкциях которых не допускается наличия значительных по величине фасок., 7

Формула изобретения

Способ сборочного ориентирования деталей типа втулки и вала, преимущественно

ступенчатой формы, заключающийся в предварительном координировании деталей, определении их взаимного положения путем программного перемещения одной из деталей относительно другой и регистрации

соответствующих электрических сигналов при взаимодействии деталей, а также окончательном координировании по результатам упомянутого определения, отличающийся тем, что, с целью упрощения,

взаимодействие деталей во втулку несопрягаемой ступени вала меньшего диаметра и его соответствующих хордальных перемещений, а регистрацию взаимодействия деталей осуществляют с помощью фиксации

моментов возникновения электрического контакта между деталями.

Использование: сборочное производство в машиностроении. Сущность: при сборке деталей типа втулки и вала первоначально вводят во втулку несопрягаемую ступень вала и осуществляют ее перемещение по хордам до возникновения электрического контакта между валом и втулкой. Это позволяет произвести соответствующие координатные измерения положения сопрягаемых деталей, которые используются затем при окончательной сборке. 2 ил.