Устройство для сборки соединений

СОГОЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК 9 А По 1 и3 Р 190 САНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ УУ СВИДЕТ Т К АВТ СБОРКИ СОЕД тся к автоматизаашиностроении, к бовых соединений. ирение технологи- счет обеспечения ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(71) Куйбышевский политехнический институт им. В.В.Куйбышева(56) Авторское свидетельство СССРМ 1454637, кл, В 23 Р 19/02, 13.07.87.(57) Изобретение относции сборочных работ всборке прессовых и резьЦель изобретения - расшческих возможностей э сборки как прессовых, так и резьбовых соединений с одновременным повышением производительности при сборке резьбовых соединений. Устройство содержит корпус 1 с механизмом смены инструмента, концентраторы УЗК 7 и 24, преобразователь (П) 9 продольно-крутильных колебаний, П 10 продольных колебаний, 18 поперечных колебаний. При этом обмотки возбуждения П 9 и П 10 подключены к источнику питания посред ством переключателей синфазно или противофаэно. При запрессовке валу 15 сообщают продольные колебания, а втулке 20 - поперечные. При завинчивании валу 15 посредством включения П 9 и П 10 либо Я синфазно, либо противофазно сообщают продольно-крутильные колебания, а втулке 20 - поперечные. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.ля продольных и продольно-крутильных колебаний; на фиг, 3 и 4 - графическое пояснение сущности (физической) в первый полупериод УЗК и во второй полупериод, соответственно.Устройство содержит корпус 1 механизма смены инструмента, оправку 2, по окрукности которой жестко закреплена подвеска3 с упругими элементами 4, которые также жестко соединены с рамой 5, имеющей осевые отверстия для захватов 6. Концы захватов 6 свободно входят в отверстия концентратора 7 ультразвуковых колебаний 7 с обратным конусом. К концентратору 7жестко крепится кожух 8 ультразвуковых преобразователей 9 и 10.Преобразователь 9 выполнен полым, цилиндрическим, получен путем многократного свертывания ленты из магнитострикционного материала. На боковой поверхности полого преобразователя говинтовой линии под углом а сделано четное количество окон, служащих для укладки обмоток 11 возбуждения. Одним торцом преобразователь 9 припаивается к торцу концентратора 7. Обмотка 11 укладывается таким образом, чтобы просходило замыкание магнитного потока и возникновение продольно-крутильных колебаний.Внутри цилиндрического преобразователя 9 концентрично оасположен преобразователь 10 в виде пакета однооконных пластин из магнитострикцион ного материала с обмоткой 12 для возникновения продольных колебаний, Преобразователь 10 также одним концом припаивается к торцу концентратора 7, На другом торце обоих преобразователей нанесена акустически изоляционная схема 13, Кроме того, обмотки преобразователей 9 и 10 подключены к источнику питания посредством переключателей синфазно или противофазно, а обмотка преобразователя 9 соединена с регулятором амплитуды, С внутренней конической поверхностьк концентратора 7 плотно сопряжен цанговый.зажим 14 за,15 2030 3540 4550 55 Изобретение относится к автоматизации сборочных работ в машиностроении, а конкретнее к сборке прессовых и реэьбовыхсоединений.. Цель изобретения - расширение технологических возможностей за счет обеспечения сборки как прессовых, тэк и резьбовых соединений с одновременным повышениемпроизводительности при сборке реэьбовыхсоединений. 10На фиг, 1 изображена общая конструк.тивно-кинематическая схема устройства для сборки соединений; на фиг. 2 - конструкция комбинированного преобразоватепрессовываемого вала 15 (завинчиваемой шпильки с реэьбовым соединением), Нэ столе 16 монтажного робота или сборочного автомата установлена рама 17 крепления ультразвукового преобразователя 18 поперечных колебаний, соединенная с отверстиями стакана 19. Используемый для. позиционирования напрессовываемого кольца 20 жестко закреплен направляющий корпус 21 цангового зажима. С внутренней конической поверхностью корпуса 21 жестко сопряжена цанга 22 кольца 20, которая упорной втулкой 23 плотно прижимается к этой поверхности, обеспечивая в диаметральном направлении кольца плотный акустический контакт с концентратором 24 ультразвукового преобразователя 18, закрытого кожухом 25. Через резьбовое соединение упорная втулка 23 жестко сопряжена со стаканом 19. Соединяемое кольцо 20 закреплено в цэнге 22 и их торцовые поверхности сопряжены через демпфирующую прокладку 26 (резиновую), Для установки и закрепления соединяемого кольца на рабочей позиции стакан 19 жестко соединен с тягой 27, приводимой в движение электромагнитным приводом или пневмо-приводом,Устройство работает следующим образом при запрессовке вала в кольцо.1. По окончании вспомогательных переходов; зажим запрессовываемого вала 15, его перемещение на рабочую позицию и первичная ориентация с допустимой точностью позиционирования - с помощью электромагнитного привода осуществляется перемещение тяги 27 и производится окончательный зажим соединяемого кольца 20, Перемещением корпуса 1 осуществляется воздействие вала 15 на кольцо 20 статическим усилием. Момент контактирования вала 15 с кольцом 20 определяется сенсорным устройством подвески 3, которое включает источник ультразвуковых колебаний (не показано).2. В момент контактирования торца запрессовываемого вала 15 с кольцом 20 подшипника одновременно воздействуют ультразвуковыми колебаниями на перемещаемый вал 15 и неподвижное кольцо 20,Первичная ориентация (центрирование по оси соединения деталей) и воздействие статического усилия Р на подвижную деталь (вал 15) может быть реализовано устройством фиг. 1), управляемым следящим электроприводом и системой ЧПУ,3. При реализации процедуры запрессовки устройство работает следующим образом, После включения источника УЗК(на фиг. 1 не показан) магнитострикционные(2) преобразователи 10 и 18 возбуждают ультразвуковые колебания. На поверхности вала 15 образуется стоячая волна амплитудой Апу,н, На кольцо 20 воздействуют ультразвуковые колебания в плоскости перпендикулярной к сопрягаемым поверхностям посредством преобразователя 18.К валу 15 от концентратора 7 и однооконного магнитострикционного преобразователя 10 (фиг.2) подаются ультразвуковые колебания в продольном относительно поверхности и оси соединения направлении. Эти продольные ультразвуковые колебания воздействуют на поверхность вала 15 и образуют стоячую волну. Взаимодействие ультразвуковых колебаний синхронизированы так, что на границе торца поверхности вала 15 образуется нпучностьн (вал как бы сжимается). Таким образом, в один момент времени ультразвуковые колебания воздействуют на кольцо 20, на растяжение, на вал 15 - на сжатие, во второй период на кольцо на сжатие и на вал - на растяжение,Следовательно, составляющие ультразвуковых колебаний воздействуют на кольцо 20 и на вал 15 во взаимно перпендикулярных направлениях и сдвинуты во времени на 1/2 периода,В процессе сборки резьбоеых соединений выделяют четыре этапа:1. Совмещение оси отверстия гайки и болта.2. н Наживлением резьбы.3. Завинчивание.4. Затяжка резьбового соединения.Именно на первом этапе многопозиционной сборки достигается повышение производительности за счет применения предлагаемого устройства на монтажно-измерительном роботе МИР, обеспечивающим точность позиционирования 0,05 мм, что существенно облегчает реализацию и второго этапа. Таким образомсовмещение выполняемых операций обеспе;ивается за счет введения второго ультразвукового преобразователя продольно-крутильных колебаний.2. При реализации 3-го этапа завинчивания преобразователей 9 и 10 выполняют функции создания пульсирующих поступательных движений и крутильных колебаний в соответствующие такты поперечных колебаний.Работа осуществляется следующим образом.После срабатывания датчика контроля выполнения "наживления" при включенном преобразователе 10 включается в работу полый цилиндрический преобразователь 10 путем подключения его обмотки 11 к источнику (генератору) УЗК (схемы контроля и подРл)очения на фиг, 1 и 2 не показаны), При этом обеспечивается создание продольных колебаний по оси болта, которые в совокупном взаимодействии с поперечными ультразвуковыми колебаниями осуществляют тактовые поступательные перемещения по оси соединения. В нормальном реэьбовом соединении всегда имеется гарантированный зазор Л Р, В первый полупериод УЗК величина ЬР составляет:ЛР=ЛР - Алел сов ч Ал-е в)п(а - ) е.+(Ап-к зпа),и соз 2ЮР) где Апоп - амплитуда УЗ поперечных колебаний гайки;Ап- - амплитуда УЗ пррдольно-крутильных колебаний болта;а - угол продольно-крутильных колебаний;р- угол профиля резьбы;.,и - коэффициент Пуассона материала болта;Апоп соз - величина изменения зазбра в направлении его измерения от действия АпопАл ез(п (а - ) - величина изменения зазора в направлении его измерения от,действия Ап-е:(Ап-)с з)п а),и - упругое изменение диаметра резьбы болта в результате изменения его длины под действием УЗК;(Ал е зп)Р поз- еепичина изменениЯ зазора в направлении его измерения за счет упругого изменения диаметра резьбы бол. та.Во второй полупериод, УЗК (фиг,1,б) величина зазора составляетЛР =ЛР+Аллл сов - Ал-е в)п(а - ) - -(А,-к з 1 п а)р соз 2Ю Осуществляя программируемое перемещение болта на величину шага резьбы, синхронизированное с частотой вращения (один оборот - подача на шаг); добиваются образования при завинчивании зазора за счет УЗК, т,е. полного отсутствия сил трения и снижения напряженности процесса. Таким образом, для обеспечения гарантиро ванного зазора при свинчивании необходимо выполнить условие из (1) и (2):А, = саз= А,- ьт (а - ) + рБп а х Х СовПри этом создается дополнительный 5 крутящий момент, величина которого определяется углом наклона окон а и величиной тока, проходящего через обмотку. Регулирование угла продольно-крутильных колебаний а обеспечивается согласно 10 соотношению (2). При четном цикле окон обеспечивается симметричная (равномерная) нагрузка крутильных колебаний на сопрягаемые детали,Четвертый этап - затяжка резьбового 15 соединения, Воозрастает требуемый крутящий момент, что обуславливает увеличение амплитуды УЗК и соответствующего тока в обмотке. Увеличение амплитуды УЗК в продольном направлении за счет подключения 20 преобразователя параллелепипедной формы увеличивает степень упругой деформации головки болта и гайки и величину сближения их микрорельефов. Наличие крутильной составляющей колебаний способ ствует дополнительному довороту болта, что в сочетании с увеличением сближения микрорельефов увеличивает прочность соединения (аналогия: при затяжке винта отверткой вручную мы нажимаем на отвертку 30 и при этом совершаем доворот для повышения прочности соединения),Возможны два случая регулирования угла продольно-крутильных колебаний.1, Обмотки 11 и 12 (фиг.2) подключены в 35 одной фазе. В этом случае, согласно принципу суперпозиции производится сложение амплитуд колебаний А 1 - от преобразователя 9 и А 2 - от преобразователя 10. При этом угол й увеличивается и может принимать 40 любое значение в предельном варианте до а 1, соответствующее максимально возможному значению А 2, Регулирование осуществляется за счет изменения тока подмагничивания, что ведет к изменению. 45 эплитуды А 2,2. Обмотки 11 и 12 (фиг.2) подключены в противофазе, В этом случае происходит уменьшение результирующей амплитуды и уменьшение угла й до предельного значе ния а 1, определяемого максимальным значением амплитуды Л 2,Регулирование угла а происходит аналогично, как и в первом случае. Формула изобрртения1, Устройство для сборки соединений,содержащее корпус с механизмом сменыинструмента, захватные и крепежные устройства с цанговыми зажимами для собираемых деталей, источники питания,концентраторы ультразвуковых колебанийи преобразователи ультразвуковых поперечных и продольных колебаний, каждый изкоторых выполнен в форме параллелепипеда с одним окном и обмоткой возбужденияи соединен с соответствующим концентратором, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с цельюрасширения технологических возможностей за счет обеспечения сборки как прессовых, так и резьбовых осединений содновременным повышением производительности при сборке резьбовых соединений, оно снабжено соединенным сконцентратором продольных ультразвуковых колебаний, ультразвуковым преобразователем продольно-крутильных колебаний,выполненным полым, цилиндрическим, счетным числом окон, расооложенных подострым углом к оси сборки, и обмоткой возбуждения, переключателями, каждый из которых соединен с обмоткамипреобразователей продольно-крутильных ипродольных колебаний, а также регулятором амплитуды, соединенным с обмоткойпреобразователя продольно-крутильных колебаний и источником питания, при этомпреобразователь продольных колебаний установлен в полости преобразователя продольно-крутил ьных колебании,концентрично последнему, а их обмоткивозбуждения подключены посредством упомянутых переключателей к источнику питания.2, Устройство по п,1, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что обмотки возбуждения преобразователей продольных и продольно-крутильных колебаний подключеныпротивофазно к источнику питания,3. Устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что обмотки возбуждения преобразователей продольных и. продольно-крутильных колебаний подключены синфазнок источнику питания.ТиражГосударственного коми113035, Москв Подписноепо изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР