Устройство для ограничения крутящего момента гайковерта

СООЗ ССНЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК С 05 В 19/18 е ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОВ ЕТЕНИЙ И ОЗНРЫТИ(54)(5) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОГРАНИЧЕНИЯКРУТЯЩЕГО МОМЕНТА ГАЙКОВЕРТА, содержащее датчик частоты вращенияи датчик крутящего момента, подключенные выходами к входам соответственно первого блока умноженияи второго блока умножения, соединенного выходом с входом дифференцирующего элемента, последовательно соединенные исполнительный механизм и регулирующий клапан,установленный на магистрали подачисжатого воздуха к приводу гайковерта, о т л и ч а ю щ е е с ятем, что, с целью повьппения точности работы устройства, в него введены два аналого-цифровых преобразователя, два триггера, два коммутатора, три регистра, вычислительный блок, блок ввода констант, дваэлемента сравнения, три элемента И,генератор импульсов, формировательимпульсов, ключ, цифроаналоговыйпреобразователь, счетчик импульсов и аналоговый сумматор, подключенный первым входом к прямомувыходу второго триггера, к первомувходу второго элемента И, управляющему. входу счетчика импульсов, кпервым управляющим входам первого и второго коммутаторов и к первомууправляющему входу вычислительного блока, связанного вторым управляющим входом с вторыми управляю-.щими входами первого и второго коммутаторов, с прямым выходом первоготриггера, с вторыми входами первогои второго элементов И, с единичнымвходом второго триггера и с управляющим входом ключа, информационным входом вычислительный блоксоединен с выходом первого коммута-,тора, а выходом - с информационнымвходом второго коммутатора, подключенного первыми и вторыми информационными выходами к информационнымвходам соответственно первого ивторого регистра, а третьими информационными выходами - к информационным входам третьего регистра, фсоединенного выходами с входомцифроаналогового преобразователя,связанного выходом с вторым входоманалогового сумматора, подключенного третьим входом к выходу первого блока умножения, а выходом - кинформационному входу ключа и квходу формирователя импульсов,соединенного выходом с первым управляющим входом первого элемента сравкения, связанного выходом с нулевымвходом первого триггера, вторымуправляющим входом - с выходом первого элемента И, первым информационным входом - с выходом первого р -гистра, а вторым информационнымвходом - с выходом второго аналогоцифрового преобразователя и с первым информационным входом первогокоммутатора, подключенного вторыминформационным входом к выходупервого аналого-цифрового преобразователя, а третьим информационным входом - к выходу блока ввода констант, соединенного входами с шиной "Ввод констант" устройства, шина "Запуск устройства" подключена к единичному входу первого триггера, причем информационный вход счетчика импульсов; связан с выходом генератора импульсов, первые информационные выходы счетчика - с входами третьего элемента И, 1;йа.,вторые информационные выходы - с первыми информационными входами второго элемента сравнения, подключенного вторыми информационны 1196812ми входами к выходам второго регистра, выходом - к нулевому входу второго триггера, первым управляющим входом - к выходу третьего элемента И, а вторым управляющим входом - к выходу второго элемента И, инверсный выход второго триггера соединен с первым входом первого элемента И, выход ключа связан с входом исполнительного механизма, выход дифференцирующего элемента подключен к входу первого аналогоцифрового преобразователя, а вход второго аналого-циФрового преобра зователя соединен с выходом второ" го блока умножения.Изобретение относится к устройствам для ограничения крутящего момента (КМ) на шпинделе резьбозавертывающихся устройств с пневмоприводом, которые целесообразно .использовать при оснащении гайковертов, предназначенных для обеспечения затяжки болтовых соединений с заданным КМ в изделиях транспортного машиностроения, при этом гайковерты могут быть выполнены для ручного или стационарного использования, а также в виде агрегатов для автоматических средств сборки.Цель изобретения - повьппение точности работы устройства.На фиг.1 приведена блок-схема устройства; на Фиг,2 - временная диаграмма работы устройств.Устройство содержит регулирующий клапан 1, привод 2 гайковерта, датчик 3 частоты вращения, датчик 4 крутящего момента, первый блок 5 умножения, аналоговый сумматор 6, второй блок 7 умножения, дифференцирующий элемент 8, первый 9 и второй 10 аналого-цифровые преобразователи, первый коммутатор 11,блок 12 ввода констант, вычислительный блок 13, второй коммутатор 14, первый 15, второй 16 и третий 17 регистры, первый 18 и второй 19 элементы сравнения, цифроаналоговый преоб 15 крыт и исполнительный элемент 26. (в качестве которого может быть20 25 ни, запрещающие работу элементов 18 и 19 сравнения. На их выходах 3010 разователь 20, счетчик 21 импульсов,генератор 22 импульсов, третий элемент И 23, формирователь 24 импульсов, ключ,25, исполнительныймеханизм 26, первый 27 и второй 28 триггеры, первый 29 и второй 30элементы И, шина 31 ввода констант,вход 32 "Запуск устройства",Устройство работает следующимобразом.При подаче на устройство напряжения питания на прямых выходахтриггеров 27 и 28 установлены логические нули, При этом ключ 25 заиспользован усилитель) поддерживает закрытое состояние клапана 1,стоящего на магистрали сжатого воздуха.В этом исходном состоянии счетчик 21 установлен в начальное (нулевое) состояние, на выходах элементов И 23, 29 и 30 нулевые уровтакже нулевые уровни. В исходномсостоянии по шине 31 в блок 12 ввода констант вводятся постоянные величины, характеризующие параметры процесса закручивания гаек: 1 - величина момента инерции вращающихся частей механизма гайко,верта; М - величина крутящего момента, Р - давление крутящего воз. духа; М - величина крутящего моманта, с которой должно быть затя 1 нуто соединение; Я - частота вращенйя гайковерта; и - коэффициент, определяемый из соотношенийцУ =м=О ю - коэффициент опо Р 1 )У ределяемый из соотношения ш =М= - И=0; у, - полный угол поворота отмомента начала продвижения гайкипо свободной части хвостовика болта до начала момента затягиваниягайки.Дополнительно вводится величиначастоты У, при которой планируется выполнение затягивания болтовогосоединения. Число, соответствующеечастоте Я,после ввода его в блок12 ввода констант проходит черезкоммутаторы 11 и 14, вычислительныйблок 13 в регистр 17 и преобразуется в преобразователе 20 в аналого.вую форму.Включение устройства и гайковерта осуществляется подачей сигнала1 Е И,1 на вход 32, При этом на прямомвыходе триггера 27 появляется логическая "1", изменяя состояниетриггера 28 (на его прямом выходепоявляется логическая "1"). Приэтом на выходе элемента И 30 появляется "1", разрешающая прохождение сигнала с выхода элемента И 23на вход элемента 19 сравнения. Сигнал "1" поступает на один входсумматора 6. При этом на его выходевырабатывается сигнал "1", проходящий через ключ 25 (открывается при"1" на его управляющем входе) ичерез исполнительный механизм 26,полностью открывающий регулирующийклапан 1. При этом на привод 2гайковерта подается максимальноедавление Р, Привод 2 приводитсяво вращение, на выходах блоков 5 и7 умножения (в роли которых могутиспользоваться масштабные усилители) вырабатываются сигналы соответственно крутящего момента М ичастоты вращения Я .Сигнал, соответствующий величине М, пройдя через преобразова, тель 10 в цифровом коде, поступаетчерез коммутатор 11 в вычислительный блок 13, Сигнал ц поступаетна сумматор 6. При переходе сигнала на прямом выходе триггера 23,+з о А 1 Н о 2 т ф, 0,9., (1) Результаты расчета через коммутатор .14 вводятся в регистр 16,Элемент 19 сравнения не сравниваетвремя Е, отсчитываемое счетчиком21 с расчетной величиной с 1, покас выхода элемента И 23 на его управляющий вход не поступит сигнал111 . Интервал времени от моментаустановления "1" на прямом выходетриггера 28 до появления "1" на.выходе элемента И 23 выбираетсябольшим длительности переходногопроцесса в установлении частотывращения сд при включении гайковерта, но гораздо меньшим времени.Сигнал на выходе сумматора 6 вэтом режиме описывается выражением40б г 8 Кь- го Кь-яК = 1,(2) ъ где Бг 8 ф Пго45 и У - сигналы на выходах триггера 28,цифроаналогового преобразователя 20 иблока 5 умножения соответст 50 венно,Я и Кь - коэффициентыусиления сумматора 6 определенные по разным входам; 6-1 55 б6 1196812от "0" к "1" счетчик 21 импульсовначинает отсчитывать импульсы,подаваемые с генератора 22 импульсов,В описываемом режиме частотавращения гайковерта сд изменяетсяза время переходного процесса отнуля до установившегося максимального значения. При установившейся10 частоте вращения крутящий момент,Вразвиваемый для продвижения гайкипо свободной части хвостовика болта, имеет приближенно постояннуювеличину, равную МВычислительный блбк 13 в этомрежиме (на прямых выходах обоихтриггеров "1") решает(7) са = сд,- а ГД "- Я,М)=Все этй про происходят айки по сво а болта, Пр за время перемещен ной части хвост(4- крутя тором при коть отмом лжн дав ление с тем, а болтового лючено тобы с а выполкрутящим соединенияиена заданмоментом; В выражена Ь описывает ием 3В этом режиме регулирующий клапан 1 полностью открыт до тех пор,пока число 1, рассчитываемое, ввычислительном блоке 13 и выведенное в регистр 1 б, не сравняетсяс числом й, отсчитываемым счетчиком 21 импульсов. При этом на выходе элемента 19 сравнения вырабатывается сигнал "1", изменяющийсостояние триггера 28 на прямом выкоде триггера 28 (появляется сигнал цОфф).При этих условиях (на прямомвыходе триггера 28 "О", а на прямом выходе триггера 27 "1") начинается работа устройства в новомрежиме. При этом устанавливаетсяв начальное состояние счетчик 21,запрещается работа элемента 19 сравнения, так как на выходе элемен-та И 30 появляется сигнал "О",да выходе элемента И 29 - сигналразрешая прохождение сигналас выхода Формирователя 24 на входэлемента 18 сравнения. В вычислительном блоке 13 прекращаетсявычисление выражения (1). Черезкоммутатор 11 на блок 13 подаетсяс выхода преобразователя 9 в цифровом коде величина скорости изменения крутящего момента во временис 1 И- В этом режиме сигнал на выходейесумматора 6 описывается выражением,получаемым из (2),6 го б 3 б (3)= К; (ц-ы)6 1В начале этого режима Яи ,При этом 11О. Отрицательный сигнал, пройдя через ключ 25, поступает на исполнительный механизм 26, вызывая быстрое закрывание клапана 1 В этом режиме вычислительный блок 13 решает выражение арактеристика жесткоси болтового соединения 1 м Зм 1 3 в(5) 3 и 3 31 а При закрытом клапане 1 (когдаБО) частота вращения шпинделяд уменьшается до тех пор, покане достигнет величины и - л ы .Приэтом сигнал на выходе сумматора бстанет равным10,-К.ьу 11, О.б у бПоложительный сигнал Уб, пройдячерез ключ 25 и исполнительный механизм 26 вызывает частичное открывание регулирующего клапана 1. В результате частота вращения шпинделя гайковерта стабилизируется 20При появлении положительногосигнала Бб срабатывает Формирователь 24 импульсов (который можетбыть выполнен в виде одновибратора),подавая на управляющий вход элемента 18 сравнения сигнал "1",.,разрешающий сравнение текущегозначения крутящего момента И, получаемого от преобразователя 10с расчетной величиной Иснимаемой с регистра 15.С учетом (5) и (7) выражение(4) принимает вид этомС 1 М0- Оф иПри начале затягивания болтового соединения продолжается стабили"зация частоты вращения (за счетдальнейшего приоткрывания регули" 5 рующего клапана 1), крутящий момент М увеличивается (М ) М ), возЙМрастает величина - и уменьшаетсяЙрасчетная величина Г 11. В момент 0равенства Г 1, = М срабатывает схема 18 сравнения, подавая сигнал"1" на триггер 27; При этом на прямом выходе триггера 27 устанавли"вается сигнал "О", закрывается ключ 525, регулирующий клапан 1, и затягивание болтового соединения продолжается за счет кинетической энергии, накопленной во вращающихсячастях гайковерта, до достижениякрутящего момента М,В этом режиме (сигналы "О" напрямых выходах обоих триггеров)устройства возвращаются в описанные исходные состояния, сохраняяранее введенные константы,Предлагаемое устройство дляограничения крутящего момента позволяет повысить точность и расширить диапазон получаемых максимальных значений крутящего момента засчет предварительного отключениягайковерта в момент времени, когдатекущая величина крутящего моментадостигает значения, определяемоговыражением (8), учитывающим кинетическую энергию, накопленную вгайковерте. В известном устройствевеличина кинетической энергии неучитывается, поэтому происходит"переэатяжка".Расширение диапазона получаемыхмаксимальных значений обеспечивает 196812 8ся в предлагаемом устройстве засчет того, что к моменту начала затяжки гайки гайковерт подходитс малой кинетической энергией (частота вращения Я, ), что обеспечивается за счет управления давлениемс учетом информации о размерах свободной части болта. При этом продвижение гайки по большей части сво О бодной длины болта выполняется намаксимальной скорости, что повышаетпроизводительность.В известных устройствах не используется информация о размерахсвободной части болта, поэтому дажев процессе продвиженця гайки по нейпроисходит коммутация давленияклапаном, работаницим в режиме"Включен-выключен". В результате20 увеличивается время, прохожденияпо свободной части гайки и к моменту начала затяжки гайки гайковертподходит не с минимизированной кинетической энергией.1196812 Составител Техред А.К Н. Горбуноваемезей Корректор А. Тяско Редак Петращ аказ 7562/4 о С огоии 5 ау Проектна о ид Тираж 862ВНИИПИ Государственпо делам изобрете 113035, Москва, Ж,иал ППП "Патент", г. Ужгород Подпикомитетоткрытикая наб