Способ определения качества сборки

(5)5 В 23 Р 19/00 ОСУДАРСТВЕН.ОЕ ПАТЕНТНОЕДОМСТВО СССРОСПАТЕНТ СССР) ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКО ВИДЕТЕЛ ЬСТВ Институтаравовауваев и В.Аетельств9/00, 1989ЛЕНИЯ КА Папшев СССР СТВ автоматизированводства. Сущность реализующее споержневого типа 1,(21) 4771519/08(57) Использование; длного сборочного произизобретения: устройствсоб, содержит деталь с схват робота 2. отверстие детали 3, баэирующее приспособление 4, датчик вибрации 5, ключи 6,7, усилитель-корректор 8, устройство сравнения 9, блок уставок 10, частотный анализатор 11, блок анализа отклика 12, микрокомпьютер 13,преобразователь перемещения 14, винт 15, двигатель привода 16, гайку 17, полэун 19, направляющую вертикальных перемещений 20, штангу 21, губку 22. кронштейн 23, катушку электромагнита 24, токопроводящую обмотку 25, сердечник 26, возвратную пружину 27, ударник 28, блок управления ударником 29. 1 ил., 1 табЛ,отклика 12 подключен одновременно к первому управляощему входу ключа 6 и перволу управляющему входу ключа 7. Выход преобразователя перемещения 14 соединен с третьим входом ликрокомпьютера 13, Преобразователь перемещения 14 при помощи винта 15 соединен с двигателем привода 16. По винту 15 перемещается гайка 17. которая при помощи кронштейна 18 соединена с полэуном 19. Ползун 19 установлен на направляющей вертикальных перемещений 20 и при помощи штанги 21 соединен со схватом робота 2, На губке 22 схвата робота 2 с помощью кронштейна 23 закреплена катушка электромагнита 24 с токопроводящей обмоткой 25. В катушке электромагнита 24 установлен сердечник 26, который с помощью возвратной пружины 27 соединен с губкой 22, На конце сердечника 26 эакреп 10 15 20 25 30 лен ударник 28, который через отверстие в губке 22 может воздействовать на деталь стержневого типа 1. Обмотка 25 катушки электромагнита 24 подключена к выходу блока управления ударником 29. Выход устройства сравнения 9 одновременно соединен,со вторыми управляющими входами ключей б и 7, четвертым входом микрокомпьютера 13 и со входом блока управления ударником 29,Способ осуществляется следующим образом.Деталь стержневого типа 1 с помощью схоата робота 2 вертикальным перемещениел вставляется в отверстие детали 3, установленной на баэирующем приспособлении 4, Отклонения размеров и формы поверхностей контакта приводят к изменению величины амплитуды колебаний. Колебания поверхностей контакта при помощи датчика вибрации 5 преобразуют в электрический сигнал. Электрический сигнал с датчика 5 через ключ б поступает на вход частотного анализатора 11, в котором определяется величина каждой часто 1 ной составляющей электрического сигнала, На основе резульзаключение о качестве сборки. Предлагае мое решение позволяет проводить анализ, адаптивный к моментал возникновения дефектоо сборки.На чертеже показано устройство для реализации способа. 40Устройстоо содержит деталь стержневого типа 1, которая с помощью схвата робота 2 вставляется в отверстие детали 3, установленной на базирующем приспособлении 4. На детали 3 закреплен датчик оиб рации 5, выход которого связан одновременно с информационными входами ключей 6 и 7. Выход ключа 7 связан со входом усилителя-корректора 8, а выход усилителя корректора 8 связан с первым 50 входом устройство сравнения 9, второй вход устройства сравнения 9 связан с выходом блока установок 10. Первый и второй выходы ключа 6 подключены, соответственно, ко входам частотного анализатора 11 и 55 блока анализа отклика 12, Выход чагтотного анализатора 11 соединен с первым входом микрокомпьютера 13, второй вход которого соединен с первым выходом блока анализа отклика 12, а второй выход блока анализа ствляется определение дефектов сборки в микрокомпьютере 13, Дефекты сборки определяются по результатам сравнения номинальных значений частотных составляющих, хранящихся о памяти микрокомпьютера 13, с действительными значениями частотных составляющих, получаемых в частотном анализаторе 11, Одновременно электрический сигнал с датчика вибрации 5 подается через ключ 7 на усилитель-корректор 8. Усиленный и скорректированный сигнал поступает в устройИзобретение относится к области машиностроения и ложет быть использовано в автоматизированном сборочном производстве.Цель изобретения - повышение точности определения качества сборки за счет фиксации локальных дефектов.Существенным отличием является то, что проводят непрерывный контроль эа величиной колебаний поверхности конакта и возбуждают колебания в одной из деталей одиночным импульсом в момент превышения величиной колебаний заданного уровня, причем в этот же момент времени производят фиксацию координаты линейного относительного перемещения собираемых деталей,В прототипе возбуждение колебаний и анализ отклика проводятся при ряде заранее установленных значений координат линейного относительного перемещения деталей, что затрудняет обнаружение (локализацию) дефектов, попадающих в промежутки между заранее установленными значениями координат, Предлагаемый способ позволяет устранить данный недостаток, так как в результате контроля изменения величины колебаний определя.ется наличие дефекта, одновременно фиксируется координата линейного относительного перемещения деталей, возбуждаются колебания одиночным импульсом и проводится анализ параметров отклика, на основании которого делается татов частотного анализа колебаний осущество сравнения 9, где сравнивается алплитуда колебаний с заданной величинойуставки, поступающей с блока уставок 10.При достижении амплитудой колебаний уровня,превышающего уставку, устройство сравнения 9 выдает сигнал, поступающий одновременно на входы ключей 6 и 7, в микрокомпьютер 13 и на блок управления ударником 29. Ключ 7 переключается в состояние, запрещающее прохождение сигнала с датчика вибрации 5 на усилитель-корректор 8. Ключ 6 переключается в состояние, разрешающее прохождение электрического сигнала с датчика вибрации 5 на вход блока анализа отклика 12 и запрещает прохождение этого сигнала на вход частотного анализатора 11. Одновременно блок управления ударником 29 формирует управляющее воздействие, т.е.подключает кратковременно напряжение питания к обмотке 25 катушки электромагнита 24. Под действием электромагнитных сил сердечник 26 с ударником 28 через отверстие в губке 22 схвата 2 наносит удар по детали стержневого типа 1. После отключения питания возвратная пружина 27 переместит сердечник 26 с ударником 28 в первоначальное положение,Импульсом удара в соединяемых деталях 1 и 3 возбуждают свободные колебания, которые датчиком вибрации 5 преобразуются в электрический сигнал. В блоке анализаотклика 12 осуществляется определение декремента затухания Л свободно затухающих колебаний. Значение декремента затухания Лс первого выхода блока анализа отклика 12 подается на второй вход микрокомпьютера 13, где сравнивается с эталонным значением декремента затухания Ло, соответствующего фактической площади контакта и контактному давлению для текущего значения координаты линейного относительного перемещения деталей.Одновременно со второго выхода блока анализа отклика 12 выдается сигнал на управляющие входы ключей 6 и 7. Ключ 6 переключается в состояние, запрещающее прохождение электрического сигнала с датчика 5 в блок анализа отклика 12 и размешает прохождение этого сигнала в блок частотного анализатора 11. Ключ 7 переключается в состояние, разрешающее прохождение электрического сигнала с датчика вибрации 5 на усилитель-корректор 8.Относительное вертикальное перемещение детали 1 в отверстие детали 3 осуще-, ствляется следующим образом. Двигатель привода подач 16 передает вращение винту 15. Вращение винта 15 приводит к поступательному перемещснию гайки 17 и жестко связанных с ней кронштейна 18, полэуна 19 и штанги 21 со схватом 2. Ползун 19 ус 1 ановлен на направляющей вертикальных пере.мещений 20.Информация о значении координаты5 линейного перемещения детали 1 в вертикальном направлении формируется следующим образом. Вращение винта 15преобразователем перемещения 14 преобразуется в электрический сигнал, пропорци 10 ональный вертикальному перемещениюдетали 1, С выхода преобразователя перемещения 14 электрический сигнал пропорциональный перемещению поступает натретий вход микрокомпьютера 13, где фик 15 сируется.Следующий цикл определения декремента затухания Л осуществляется аналогично уже для следующего моментапревышения амплитуды колебаний величи 20 ны уставки,В промежутках между определениемдекремента затухания Л проводится частотный анализ и определение величиныкаждой частотной составляющей электриче 25 ского сигнала,В качестве конкретного примера выполнения изобретения с указанием конкретныходнозначных значений технологических параметров, характеризующих способ опре 30 деления некачественной сборки,рассмотрим процесс автоматизированнойсборки деталей типа вал-втулка. Сборка осуществляется с помощью робота портального типа МИР, имеющего следующие35 характеристики; грузоподьемность - 11 кГ,величина рабочей зоны - 908 х 606 х 290 мм,погрешность позиционирования -4-0,01 мм,потребляемая мощность - 10 кВт, максимальное усилие запрессовки - 10 кН.40 Собираемые детали имели следующиеразмеры: наружный диаметр втулки - 55 мм,внутренний диаметр - 45,012 мм, высота -19 мм; диаметр вала - 45,013 мм, длина -100 мм. На втулке закрепляется пьеэоэлек 45 трический датчик вибрации типа КВ(ГДР), ИС 313 (СССР) с частотным диапазоном 20 - 20000 Гц. В качестве вторичнойаппаратуры измерения параметров вибрации и удара использовался агрегатирован 50 ный измеритель вибрации и удараАГИВУ-З, позволяющий измерять ударныеускорения в диапазоне 1 10000 м/с и такиепараметры вибрации, как виброперемещение в диапаэонг 0,1 10000 мм, виброско 55 рость в диапазоне 10 1000 м/с ивиброускорение в диапазоне 1 10000 м/с .гИзмеритель оснащен набором окгавных полосовых фильтров в диапазоне частот от 8Гц до 16000 Гц,1824279 14 12 19 18 1. мм 0,45 0,35 0,25 0,3 0,55 0,7 0,8 Составитель В, НиколаевТехред М.Моргентал Корректор Г, Кос Редактор Заказ 2208 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035. Москва, Ж. Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 Запрессовка вала по втулку, установленную на базирующем приспособлениипроизводилась винтовым прессом с приводом вращения от манипулятора. Усилие запрессовки составляло 5000 кН, 5вертикальное перемещение вала - 19 мм.Анализ параметров отклика проводилсяв функции координат линейного относи- "тельного перемещения деталейВ таблицепредставлены усредненные значения декремента затухания Л, как функции линейного относительного перемещения 1.,полученные при эапрессовке партии из 20деталей:Полученные значения декремента затухания позволяют оценить качество соединения на любом этапе сборки деталей,Предлагаемое изобретение позволяетповысить точность определения положения(распределения) дефектов в процессе сборки, Это достигается за счет фиксации моментов превышения амплитудывибрационного сигнала заданной уставки ивозбуждении колебания одиночным.импульсом, по результатам анализа параметров отклика которого делают оценкукачества сборки. Причем в этот же моментвремени фиксируют значение координат линейного относительного перемещения деталей. Такое решение позволяет проводить 30анализ качества сборки, адаптации к возникающим дефектам, что существенно повышает точность локализации дефектов,Погрешности размеров и формы сопрягаемых поверхностей, разброс их физико-меха нических свойств приводят к рассеянию динамических характеристик механической системы, достигающему сотен процентов, Учитывая, что погрешность измерения тестовым методом декремента затухания обычно не превышает 57 ь, то до аналогичной величины может быть снижено рассеяние динамических характеристик механической системы,Применение изобретения повысит работоспособность соединения, позволяя повысить качество беэ ужесточения технологических режимов.Формула изобретения Способ определения качества сборки, заключающийся в измерении величины колебаний поверхностей контактных соединяемых деталей и последующем определении погрешностей сборки по результатам частотного анализа колебаний, дополнительном возбуждении в одном из деталей колебаний одиночным импульсом, о т л и ч аю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности определения качества сборки эа счет фиксации локальных дефектов, в процессе сборки изменяют величину колебаний поверхности контакта и в момент превышения ею заданного уровня возбуждают в детали колебания одиночных импульсов, измеряют параметры отклика и, сравнивая их с эталонными значениями, определяют качество сборки, при этом фиксируют значение координат линейного относительного перемещения собираемых деталей в этот же момент времени.