Способ управления пневматическим гайковертом и устройство для его осуществления

(57) Изобретение относится к ма нию, а именно к системам управ матическим гайковертом, и использовано в любой отрасл ке резьбовых соединений, Ц тения - повышение точности о момента отключения пневматич верта за счетопределения зада ния крутящего момента Мо. затяжки производят измерения т чений крутящего момента эатяж 2 момента, угла поворота датчи угловой скорости гайковерт дифференцирования, отключа блоком 9 отключения при дост тящим моментом значения Мо,ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР 1(71) Самарский политехнический институт им, В.В,Куйбышева и Производственное обьединение по выпуску большегрузных автомобилей "КАМАЗ"(54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ПНЕВМАТИЧЕСКИМ ГАЙКОВЕРТОМ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ шиностроеления пнев. может быть и при сборель иэобрепределения еского гайконного значеВ процессе екущих знаки датчиком ком 3 угла и а блоком 4 ютгайковерт ижении кру ил.1776554 45 50 Мо = Мтр - а иР,Изобретение относится к машиностроению, а именно, к системе управления пневматический гайковертом и может быть использовано в отрасли при сборке резьбовых соединений.Известен способ управления гайковертом, включающий в себя измерение крутящего момента затлжки в резьбовом соединении, измерение угла поворота гайковерта и отключение последнего при достижении крутящим моментом требуемого значения в заданном интервале измерения угла поворота гайковерта,Известно также устройство управления гайковертом, содержащее исполнительный двигатель с передаточным механизмом, датчики крутящего момента и угла поворота, блок дифференцирования, блок выделения максимума, блок отключения, блок сравнения, блок умножения и блок ввода задания.Недостатком известных способа и устройствам управления применительно к пневматическому гайковерту является тот факт, что после отключения исполнительного пневмодвигателя в момент достижения крутящим моментом требуемого. значения происходит неуправляемое торможение двигателя, Причем режим торможения зависит как от конструктивных параметров двигателя, так и от жесткостных характеристик резьбового соединения. Вследствие этого величина тормозного угла поворота гайковерта при переходе от сборки одного резьбового соединения к другому носит случайный характер, что снижает точность достиженил момента затяжки резьбового соединения.Целью изобретения является повышение точности определения момента отключения пневматического гайковерта. Поставленная цель достигается тем, что в способе управления пневматическим гайковертом, заключающемся в том, что измеряют крутящий момент затяжки в резьбовом соединении, угол поворота и угловую скорость гайковерта и при достижении крутящим моментом заданного значения отключают гайковерт, заданное значение крутящего момента Мо определяют из соот- ношения где Мр - требуемое значение момента затяжки;в - угловая скорость гайковерта при его отключении; 5 10 15 20 25 ЗО 35 40 а - постоянная величина, определяемая конструктивными параметрами гайковерта.Устройство управления пневматическим гайковертом, содержащее исполнительный двигатель с передаточным механизмом и блоком отключения, датчики крутящего момента и угла поворота и систему управления, включающую блок дифференцирования, вход которого соединен с датчиком угла поворота, первый блок умножения, соединенный с его входом блок ввода задания и блок сравнения, вход которого соединен с датчиком крутящего момента, а выход с блоком отключения исполнительного механизма, снабжено вторым блоком умножения, два входа которого соединены с выходом блока дифференцирования, а выход - с вторым входом первого блока умножения, и сумматор, первый вход которого соединен с вторым выходом блока ввода задания, второй вход - с выходом первого блока умножения, а выход сумматора соединен с вторым входом блока сравнения.Разработана математическая модель пневматического гайковерта в режиме затяжки, структурная схема которой показана на фиг.1. В качестве входной координаты модели выбрано давление Р 1 воздуха, поступающего в пневмодвигатель. За выходную координату принят крутящий момент М затяжки резьбового соединения, Промежуточными координатами объекта являются, угловая скорость в двигателя и угол поворота а резьбовой детали, а также момент Мн нагрузки и эквивалентный момент М 1 трения лопаток двигателя о статор, Мп - момент развиваемый пневмодвигателем, М 2 = Мп - Мн, Структурная схема включает в себя следующие параметры: Зэ - объемный коэффициент;- момент инерции ротора двигателя; В"к - эквивалентный диссипативный коэффициент квадратичного трения; Кред - коэффициент передачи передаточного механизма; Кд - коэффициент, зависящий от конструктивных параметров и условий трения реэьбового соединения; р - оператор Лапласа.Разработанная математическая модель позволяет определить передаточную функцию пневматического гайковерта1776554 После несложных преобразованийполучим йо Крвд (Т 1+ Т 2) шо,Величина Ь М дозатяжки реэьбовогосоединения, вызванная доноротом Р 1=Р 2= 1, 1 Т 1Т 2Ь М Км СКред (Т 1 + Тг) вИли с учетом значений Т 1 и Тг 10 2 В ЬМ - "О 4. Крвд(3),15 Анализ полученного выражения (6) показывает, что ошибка (перебег момента, обусловленный процессом торможения гайковерта, зависит как от конструктивных параметров гайковерта (козффициент2 В к Крвдтак и от свойств резьбового соединения (скорость йь в момент отключения). Таким образом, производя отключение гайковерта с поправкой Л М, можно повысить точность достижения момента затяжки, При этом гайковерт отключается при достижении крутящего момента затяжки значе- ния Вк ОЪ+ 20 Т 2 к гОо Яэ3Кред КМОС случае носиттветствуетпопроцессов заМтр М пневмоп (О) = ъ, давлен дает до Карсонулено в с риво-. а уп 3 нуля, Кеви- леду= Мтр - а а 4) корости (4) перейд От изображее оригиналу 1Т 2 о=М а(т)=во г - Т Предложенный способ может быть реализован предлагаемым устройством.Устройство автоматического управления пневматическим гайковертом (фиг.2), реализующее описанный выше способ, содержит пневмодвигатель 1 с передаточным механизмом, датчик 2 крутящего момента, датчик 3 угла поворота, блок 4 дифферен,ирования, блоки 5 и 6 умножения, сумматор 7, блок 8 сравнения, блок 9 отключения и блок 10 ввода задания. звена гайосле пОдачи еляется ин- мениНа основании которой ниже представлен анализ процесса торможения гайковерта при отключении его от пневмосети.Рассмотрим случай, когда корни харак теристического полинома передаточной функции (1) вещественные левые: При этом выражение (1) принимает вид; где постоянные времени Процесс затяжки в этом монотонный характер, что со давляющему большинству тяжки,Учитывая, что скорость да в момент отключения в равляющее воздействие -при этом скачкообразно и изображение скорости по сайду может быть предста ющем виде:р)Т 1 Тг рг+(Т 1+Тг) р Угол доворота выходног коверта и резьбовэй детали сигнала на отключение, опре тегралом выражения (5) по вр где а -Кре Способ гайковерто ют крутящ соединени рость гайк щим мом отключ.ают крутящего ношения:я пневматическим ся в том, что измеряатяжки в резьбовом рота и угловую скодостижении крутяанного значения заданное значение определяют иэ соотуправлени заключает й момент з , угол пово верта, при нтом зад гайковерт, омента Мо5 10 15 20 25 30 Мо = Мтр - а аР,50 Выход датчика 3 угла поворота соединен с входом блока 4 дифференцирования, выход которого соединен с первым и вторым входами блока 5 умножения, Выход последнего соединен с первым входом блока 6 умножения, выход которого соединен с первым входом сумматора 7. Выход последнего соединен с первым входом блока.сравнения, выход котороо соединен с входом блока 9 отключения пневмодвигателя от пневмосети. Выход датчика 2 момента соединен с вторым входом блока 8 сравнения, а первый и второй выходы блока 10 ввода задания соединены, соответственно, с вторыми входами блока 6 умножения и сумматора 7.Устройство управления пневматическим гайковертом может быть реализовано, например, следующим образом. Исполнительный пневмодвигатель 1 с передаточным механизмом представляет собой единое устройство, выполненное в виде гайковерта, например, типа К-АМЕ 54/16-5 НЧЧ 21-50, выпускаемого ПО КАМАЗ, Гайковерт оснащен датчиком 2 крутящего момента, например, типа АКи датчиком 3 угла, например, типа ВЕА, Блок 4 дифференцирования выполнен, например, по а,с. СССР Ь 938253 (опублик. в БИ М 23, 1982 г,), Блоки 5 и 6 умножения реализуются, например, на микросхемах,типа К 180 ОВР 1. Сумматор 7 и блок 8 сравнения реализованы, например, на микросхемах К 155 ИМЗ. Блок 9 отключения пневмодвигателя от пневмосети реализуется, например, электромагнитным золотником, троенным в вышеуказанный гайковерт. Блок 10 ввода задания реализуется, например, на перекл ючателях типа П 2 К.Устройство работает следующим образом,Блоком 10 ввода задания задаются требуемое значение момента Мтр затяжки резьбового соединения и коэффициент а, определяющий конструктивные особенности гайковерта. При включенном электромагните блока 9 отключения пневмодвигатель 1 подключается к пневмосети, при этом начинается процесс свинчивания, а затем - затяжки резьбового соединения. Датчики 2 и 3 измеряют величины крутящего момента и угла поворота гайковерта, блок 4 дифференцирования дифференцирует сигнал с выхода датчика 3 угла, при этом на выходе блока 4 формируется сигнал скорости в гайковерта, который посредством блока б умножения преобразуется в сигнал аГ, который в свою очередь в блоке 7 умножения преобразуется в сигнал а аР. Последний в сумматоре 7 вычитается иэ сигнала М,р, в результате на выходе сумматора 7 образуется сигнал: Мо = Мрт - а со". Этот сигнал поступает на второй вход блока 8 сравнения, где он сравнивается с сигналом текущего значения момента затяжки, поступающего на первый вход этого же блока 8 сравнения. При достижении текущим моментом затяжки величины Мо на выходе блока 8 сравнения формируется сигнал, который поступая на вход блока 9 отключения, отключает электромагнит этого блока. В результате закрывается золотник блока отключения и прекращается подача воздуха в гайковерт от пневмосети. При этом за счет энергии, запасенной в пневмодвигателе и передаточном механизме гайковерта происходит дальнейший поворот выходного вала гайковерта, Последний на этапе торможения осуществляет дозатяжку резьбового соединения на величину приращения момента Л М = а аР, которая была сформирована на выходе блока 7, В результате при остановке гайковерта реэьбовое соединение будет затянуто до момента Мтр.Таким образом, использование предложенных способа и устройства управления и,;евматическим гайковертом позволяет повысить точность определения момента отключения пневматического гайковерта,Формула изобретения 1, Способ управления пневматическим гайковертом, заключающийся в том, что измеряют крутящий момент затяжки в резьбовом соединении, угол. поворота и угловую скорость гайковерта, и при достижении крутящего момента заданного значения отключают гайковерт, отл и ч а ю щи й ся тем, что, с целью повышения точности определения момента отключения пневматического гайковерта, заданное значение крутящего момента Мо оп ределяют из со- отношения где Мтр - требуемое значение момента затяжки;й)- угловая скорость гайковерта при его отключении;а - постоянная величина, определяемая конструктивными параметрами гайковерта.1776554 10 Составитель В. Стариковдактор Т, Иванова Техред М.Моргентал Корректор М. Тка Заказ 4094 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 2, Устройство управления пневматическим гайковертом, содержащее исполнительный двигатель с передаточным механизмом и блоком отключения, датчики крутящего момента и угла поворота и систему управления, включающую блок дифференцирования, вход которого соединен с датчиком угла поворота, первый блок умножения, соединенный с его входом блок ввода задания и блок сравнения, вход которого соединен с датчиком крутящего момента. а выход - с блоком отключения исполнительного механизма, отл ича ю щ ее с я тем, что, с целью повышения точности и определения момента отключения пневматического гайковерта, оно снабжено вторым блоком умножения, 5 два входа которого соединены с выходомблока дифференцирования, а выход - с вторым входом блока умножения, и сумматором, первый вход которого соединен с вторым входом блока ввода задания, второй 10 вход- с выходом первого блока умножения,а выход сумматора соединен с вторым входом блока сравнения,