Система управления электрическим гайковертом

091 (1 р 4 В 25 В 21/00 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНЯТИЯПРИ ГКНТ СССР 14 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯН АВТОРСИОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 2ВЛЕНИЯ ЭЛЕКТ(54) СИСТЕМА УПРАКИМ ГАЙКОВЕРТОМ(57) Изобретениестр оению, а им еннления гайковертами ЧЕСтносится к машинок системам управи может быть ис(21) 4326338/25-28(71) Специализированное конструкторское бюро по механизации и автоматизации слесарно-сборочных работ(56) Патент США В 3827506,кл. В 25 В 21/00, 1974.Авторское свидетельство СССРУ 1234813, кп; В 25 В 21/00,О 05 В 23/02, 1984. пользовано для определения и контроля осевой силы затяжки резьбовыхсоединений в процессе их сборки.Целью изобретенчя является повышение:точности контроля осевой силы затяжки. Шпиндель 6 гайковерта рабочейголовкой 7 устанавливают на резьбовое соединение. Блок 10 контроля устанавливают в исходное попожение и1493451 включают двигатель 2, По.сле того,как в результате затяжки шпиндель бгайковерта начинает скручиваться,импульсы на первом выходе датчика 9угла поворота шпинделя б начинаютотставать по фазе от импульсов навтором выходе датчика 9, затем одиниз триггеров 28 или 29 устанавлива ется в единичное состояние, На вьгхо де элемента ИЛИ 30 появляется напряжение логической единицы, которым триггер 23 устанавливается в единичное состояние. Условие совпадениядля элемента И 13 перестает выполнятьб, ся и в счетчике 14 фиксируется факти,ческое значение угла затяжки. Если Изобретение относится к машино строению, а именно к системам управления гайковертами, и может быть использовано для определения и контро ля осевой силы затяжки резьбовых соединений в процессе их сборки.Целью изобретения является повы, шение точности за счет контроля осе- З 0вой силы затяжки,На фиг.1 изображена функциональ ная схема системы управления злектри 1 Аческим гайковертом на фиг.2 - схемадатчика угла поворота шпинделя,Система управления электрическимгайковертом содержит источник 1 постоянного тока, двигатель 2, электромагнитную муфту 3 с катушкой 4 возбуждения, кинематически связывающую 40посредством редуктора 5 вал двигате ля 2 и шпиндель 6 с рабочей головкой7, иа котором установлены датчик 8крутящего момента и датчик 9 углаповорота. Система управления содер- .жит блок 10 контроля, включающийкомпаратор 11, первым входом подключенный к выходу датчика 8 крутящегомомента, вторым входом - к выходурегулируемого источника 12 опорногонапряжения, а выходом - к первомувходу первого элемента И 13, выходомсвязанного со счетным входом счетчика 14 импульсов, выходами соединенного с входами дешифратора 15, выхо"дами подключенного к входам первого16 и второго 17 программных переключателей. Выходы первого 16 программного переключателя соединены с вхопри этом угол затяжки резьбового соединения превысил максимально допустимую величину, которая устанавливается программным переключателем 17, тотриггер 22 у ст анавлив ает ся в единичное состояние, на выходе элементаИ-НЕ 31 возникает напряжение логической единицы. При этом элемент 25 индикации загорается, что свидетельствует о неправильной затяжке. реэьбового соединения, и наоборот. При окон"чании затяжки система управления выдает команду на остановку двигателя 2, и шпиндель 6 гайковерта отводят от зоны сборки резьбового соединения. 2 ил . дами второго элемента И 18, выходом связанного с установочным 8-входом первого триггера 19, инверсным выходом подсоединенного к управляющему входу транзисторного ключа 20, эмит тером связанного с общей нулевой шиной, коллектором - через катушку 4 возбуждения с положительной шиной источила 1 постоянного тока. Выходы второго программного переключателя 17 подключены к входам третьего элемента И 21, выходом подсоединенного к установочному Я-входу второго триггера 22.Третий триггер 23 инверсным выходом связан с вторымвходом 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 формирователя импульсов выход второго 34 бесконтакт ного элемента подсоединен к входу второго 27 формирователя импульсов, выходом подключенного к установочно 14934515 10 15 20 25 30 35 40 45 50 му К-входу четвертого триггера 24,Я-входом связанного с выходом первого 26 формирователя импульсов, авыходом - к 0-входу пятого триггера28, тактирующим входом соединенногос входом первого 26 формирователяимпульсов, выходом - с первым входомэлемента ИЛИ 30, вторым входом подключенного к выходу шестого тригге.ра 29, тактирующим входом связанногос входом второго 27 формирователяимпульсов, а Э-входом - с инверснымвыходом четвертого 24 триггера. Выход элемента ИЛИ 30 подкпючен к установочному входу, третьего триггера23, первый вход элемента И-НЕ 31подсоединен к выходу первого 19 триггера, второй вход - к инверсному выходу второго 22 триггера, а выход через элемент 31 индикации - к общейнулевой шине.Система управления работает следующим образом,Шпиндель 6 гайковерта рабочейголовкой 7 устанавливают на резьбо-.вое соединение (не показано). Блок10 контроля устанавливают в исходное папожение и включают двигатель 2.При этом все триггеры и счетчик 14импульсов устанавливаются в исходное нулевое состояние, .на инверсном. выходе триггера 19 устанавливаетсянапряжение логической единицы, транзисторный ключ 20 открывается иподключает катушку 4 возбужденияэлектромагнитной муфты 3 к источнику1 постоянного тока. Муфта 3 включается, передавая вращение вала двигателя 2 на рабочую головку 7 шпинделя6. Начинается процесс навинчиваниягайки резьбового соединения.После, соприкосновения торца гайкис опорной поверхностью собираемогоузла (не показан) начинается процессзатяжки резьбового соединения. Крутя-щий момент на рабочей головке 7 начи-.нает возрастать, и начинает возрастать напряжение, снимаемое с выходадатчика 8 крутящего момента, котороепоступает на первый вход компаратора11, на второй вход которого поступает напряжение с выхода источника.12регулируемого опорного напряжения.Величина этого напряжения соответствует величине крутящего момента пред 1варительной затяжки, составляющей 203 от требуемой величины крутящего момента затяжки. При вращении.шпинделя 6 гайковерта на выходах бесконтактцых элементов 33 и 34 формируются импульсы. При повороте шпинделя 1 на выходе первого бесконтактного элемента 33 формируется один импульс, а импульсы на выходе второго бес. 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 0-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 напряжение логического нуля.С инверсного выхода триггера 24 импульсы поступают на 0-вход триггера 29, на тактирующий вход которогопоступают импульсы с выхода второгоэлемента 34. Так как триггер 29 тактируется передним фронтом импульсов,то на его выходе также появляетсянапряжение .логического нуля, следовательно, на выходе элемента 30 ИЛИвозникает напряжение логического нуля 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 элемента И 13. На выходе компаратора 11 возникает напряжение логического нуля, при при этом условие совпадения для эле" мента И 13 не выполняется и на выхо" де элемента И 13 импульсы датчика 9 угла отсутствуют,При достижении крутяцего момента на рабочей головке 7 величины первоначального крутящего момента компаратор 11 срабатывает, на его выхо 1493451де появляется напряжение логической единицы, условие совпадения для элемента И 13 начинает выполняться и йа 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 заполняется ими.При этом двоична-десятичный код . на выходах счетчика 14 соответству" ет количеству импульсов, поступивших на вход счетчика 14 импульсов с вы" 1 хода элемента И 13.С выходов счетчика 14 двоично-деЭсятичный код соответствующий значению величины угла затяжки, поступает 20 на входы дешифратора 15, преобразующего двоично-десятичный код в деся" тичный позиционный код, поступающий на входы программных переключаТелей 16 и 17, 25При достижении углом затяжки минимально допустимого значения код 1на выходах дешифратора 15 совпадает с кодом, набранным в программном переключателе 16, условие совпадения 30 для элемента И 18 начинает выполняться и на его выходе появляется напряжение логической единицы, которым триггер 19 устанавливается в единичное состояние. При этом на выходе триггера 19 устанавливается напряже 35 ние логической единицы, а на инверсном его выходе - напряжение логического нуля. При этом условии тран" зисторный ключ 20 закрывается и отклюО 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, становится меньше требуемой величины крутящего момента затяжки резьбового50соединения, вследствие упругого скручивания шпиндель 6 замедляет врацение. При этом импульсы на первомвыходе датчика 9 угла поворота шпинделя 6 начинают отставать по фазе от импульсов на втором выходе датчи"55 ка 9, после чего 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. Условия совпадения для элемента И 13 перестают выполняться и в счетчике 14 фиксируется фактическое значение угла затяжки.Если при этом угол затяжки резьбового соединения превысил максимально допустимую величину, которая устанавливается программным переключате" лем 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 единичном 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 заканчивается, система управления выдает команду на остановку двигателя 2, и шпиндель гайковерта отводят от эоны сборки резьбового соединения.Формула изобретенияСистема управления электрическим гайковертом, содержащая источник постоянного тока, двигатель, кинематически связываемый 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, выходами соединенного с входами дешифратора, выходами подключенного к входам первого и второго программных переключателей, выходы первого из них соединены с вхо", дами второго элемента И, выходом связанного с установочным Б-входом первого триггера, инверсным выхо10 1493451 дом подсоединенного к управляющему входу транзисторного ключа, эмитте" ром связанного с общей нулевой шиной, коллектором через катушку возбуждения электромагнитной муфты - с положительной шиной источника постоянного тока, выходы второго программного переключателя подключены к входам третьего элемента И, выходом подсоединенного к установочному Я-входу второго триггера, третий триггер инверсным выходом связан с вторым входом первого элемента И, четвертый триггер и элемент индикации, о тл и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью повышения точности за счет контроля осевой силы затяжки, она снабжена. двумя формирователями импульсов, 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, взаимодействующих с зубцами диска и размещенных друг относительно друга на половину угла между двумя зубцами, выСоставитель И. ЛихРедактор Л. Веселовская Техред И.Дидык огулич Корректо Тираж 778тета по изобретениям ва, Ж, Раушская на Подписноеткрытиям при ГКНТ СССР д, 4/5 комбинат"Патент", г. Ужгор Гагарина, 1 О Заказ 3936/17 ВНИИПИ Государственного к 113035, МПроизводственно-издательск ход первого бесконтактного элементаподключен к третьему входу первогоэлемента И и входу первого формирователя импульсов, выход второго бесконтактного элемента подсоединен квходу второго формирователя импульсов, выходом подключенного к установочному Е-входу четвертого триггера, 8-входом связанного с выходомпервого формирователя импульсов, авыходом - с 0-входом пятого триггера, тактирующим входом соединенногос входом первого формирователя им" 15 пульсов, выходом - с первым входомэлемента ИЛИ, вторым входом подключенного к выходу шестого триггера,тактирующим входом связанного с входом второго формирователя импульсов, 2 р а 0-входом - с инверсным выходомчетвертого триггера, выход элементаИЛИ подключен к установочному 8-вхо"ду третьего триггера, первый выходэлемента И-НЕ подключен к выходу 25 первого триггера, второй вход - кинверсному выходу второго триггера,а выход через элемент индикациик общей нулевой шине.