УСТАНОВКА ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ УСИЛИЯ СОЧЛЕНЕНИЯ И РАСЧЛЕНЕНИЯ СОЕДИНИТЕЛЕЙ

Полезная модель относится к измерительному и испытательному оборудованию, в частности к устройствам для измерения усилия расчленения соединителей, в том числе многоштырьковых.
Наиболее близким аналогом заявляемой полезной модели является техническое решение, известное из патента JP Н10315063, представляющее собой устройство для измерения усилия сочленения/расчленения. Установка конструктивно состоит из базовой механической установки, состоящей из основания и двух базовых плит, одна из которых подвижная. Базовые плиты расположены на одной оси. Установка также содержит тензометрический датчик, расположенный на одной из базовых плит, и контроллер местоположения базовых плит. Установка позволяет проводить измерение и усилия сочленения, и усилия расчленения соединителей в одном цикле испытаний.
Однако в данной конструкции используется механизм скольжения, основанный на гидравлическом поршне, который требует тщательной настройки и чувствительной высокоточной электронной настройки, что требует применения дополнительных элементов управления устройства, усложняет конструкцию и настройку устройства, а также влияет на ее надежность.
Техническая проблема, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, заключается в сложности конструкции и недостаточной надежности известных установок для измерения усилия сочленения и расчленения соединителей.
Техническим результатом заявляемой полезной модели является повышение точности измерения усилия сочленения и расчленения, в том числе за счет увеличении точности перемещения при упрощении и повышении надежности конструкции и измерений.
Указанный технический результат достигается за счет того, что установка для измерения усилия сочленения и расчленения соединителей содержит основание, неподвижную и подвижную базовые плиты, две обоймы, выполненные с возможностью размещения в них разъемов, привод и тензометрический датчик, при этом неподвижная и подвижная базовые плиты размещены на основании и соединены направляющими, причем подвижная базовая плита выполнена с возможностью перемещения по направляющим, на подвижной и неподвижной базовых плитах размещено по обойме посредством штифтовой посадки, тензометрический датчик соединен с неподвижной базовой плитой посредством кулисного механизма, а подвижная базовая плита соединена с приводом.
Привод может быть выполнен в виде шагового двигателя или в виде сервопривода.
Установка может быть снабжена сенсорной панелью.
Сенсорная панель может быть вынесена в отдельный корпус, установленный на кронштейне.
Сенсорная панель может быть выполнена с возможностью ввода и редактирования параметров установки.
Сенсорная панель может быть выполнена с возможностью индикации текущих значений параметров и режимов проведения измерения.
Установка конструктивно состоит из базовой механической установки, состоящей из основания, подвижной и неподвижной базовых плит. Подвижная базовая плита приводится в движение с помощью шагового двигателя. Неподвижная базовая плита связана с тензометрическим датчиком, сигнал которого используется для измерения усилия сочленения и/или расчленения испытуемых разъемов. Заявляемая установка позволяет проводить измерение и усилия сочленения, и усилия расчленения соединителей в одном цикле испытаний, что способствует повышению точности измерений.
Расположение неподвижной и подвижной базовых плит на одних и тех же направляющих обеспечивает высокую точность перемещения подвижной базовой плиты относительно неподвижной, связанной тензометрическим датчиком, что способствует повышению точности измерений.
На каждой из базовых плит, подвижной и неподвижной, установлено специализированное посадочное место - обойма, соответствующее типу испытуемого разъема. Применение штифтовой посадки обойм на базовые плиты обеспечивает высокую точность (соосность) перемещения обойм вместе с базовыми плитами, что обеспечивает повышение точности измерений.
Соединение неподвижной базовой плиты с тензометрическим датчиком с помощью кулисного механизма позволяет компенсировать изгиб тензометрического датчика при перемещении базовых плит, что позволяет повысить точность проведения измерений усилий сочленения и расчленения испытуемых соединителей.
Использование ходового винта с приводом от шагового двигателя для перемещения подвижной базовой плиты позволяет значительно повысить точность позиционирования и позволяет однозначно контролировать взаимное расположение и скорость перемещения подвижной базовой плиты относительно неподвижной.
Одновременный контроль модулем управления процессами перемещения с контролем величины усилия тензометрическим датчиком позволяет остановить процесс перемещения при фиксации тензометрическим датчиком величины усилия, превышающего максимально допустимые значения.
Модуль управления с базой данных идентификаторов позволяет однозначно установить требуемые параметры проведения измерений, в том числе скорость перемещения и требуемые зазоры, для соответствующего типа испытуемых разъемов, что обеспечивает точность соблюдения режимов измерения.
Наилучший вариант реализации заявляемой полезной модели показан на фигурах 1-6, на которых изображены:
Фиг. 1 - вид установки сверху;
Фиг. 2 - вид установки сбоку;
Фиг. 3 - выноска разреза корпуса ходового винта;
Фиг. 4 - вид установки спереди с торца;
Фиг. 5 - общий вид установки;
Фиг. 6 - кулисный механизм.
На фиг.1-6 позициями 1-30 показаны:
1 - основание;
2 - неподвижная плита;
3 - подвижная плита;
4 - обойма;
5 - привод;
6 - тензометрический датчик;
7 - направляющая;
8 - кулисный механизм;
9 - муфта;
10 - неподвижная опора;
11 - держатель;
12 - кронштейн концевого выключателя;
13 - каркас;
14- регулируемая опора;
15 - кронштейн привода;
16 - концевой выключатель;
17 - корпус измерительного блока;
18 - модуль с линейным подшипником; 19-ходовой винт;
20 - гайка;
21 - корпус ходового винта;
22 - поперечина;
23 - защитный кожух;
24 - сенсорная панель;
25 - корпус сенсорной панели;
26 - кронштейн сенсорной панели;
27 - первый кулисный кронштейн;
28 - второй кулисный кронштейн;
29 - кулиса;
30 - ось.
Установка для измерения усилия сочленения и расчленения соединителей содержит основание 1, неподвижную 2 и подвижную 3 базовые плиты, две обоймы 4, выполненные с возможностью размещения в них разъемов, привод 5 и тензометрический датчик 6.
Неподвижная 2 и подвижная 3 базовые плиты размещены на основании 1 и соединены направляющими 7.
Тензометрический датчик 6 соединен с неподвижной базовой плитой 2 посредством кулисного механизма 8. Подвижная базовая плита 3 соединена с приводом 5.
В данном случае привод 5 реализован на базе шарико-винтовой передачи (ШВП) от привода на шаговом двигателе.
Использование именно шагового двигателя не является обязательным. Вместо него может быть применен сервопривод. Выбор типа двигателя определяется максимальным усилием, которое необходимо развивать, и возможностью осуществлять управляемое вращение с требуемой скоростью, направлением и точностью по командам от модуля управления.
В случае необходимости реализовать большие усилия при сочленении и расчленении, с целью устранить возможный «пропуск шагов» и тем самым увеличить точность перемещения, на валу ШВП может быть установлен дополнительно инкрементальный датчик, фиксирующий угловые перемещения с высокой точностью.
В данном случае на один полный оборот 360° шагового двигателя 5 требуется 3200 шагов, что обеспечивает перемещение подвижной базовой плиты 3 на 5 мм. Заявляемое устройство позволяет задавать различную скорость перемещения на разных участках и выдерживать ее значение с достаточно высокой точностью. В данном случае обеспечивается возможность на участке до проведения измерений выставлять эту скорость максимальной для ускорения процесса измерений, а на участке проведения измерений выдерживать ее значение в максимальном соответствии с требованиями ГОСТа или Технических Условий на данную процедуру. При фиксации превышения усилия есть возможность остановить подвижную плиту 3 или начать движение обратно. При этом точно известно положение подвижной плиты 3, т.е. ее текущая координата, где возникло превышение усилия. Таким образом, шаговый двигатель 5 или серво-привод в конкретной реализации в комплексе с шарико-винтовой передачей позволяет одновременно гарантировать и соблюдение установленной скорости, и выполнение перемещений на заданные расстояния с высокой точностью, в данном случае, порядка 5 микрометров.
На каждой из базовых плит, подвижной 3 и неподвижной 2, установлено специализированное посадочное место - обойма 4, соответствующая типу испытуемого разъема. На подвижной 3 и неподвижной 2 базовых плитах обоймы 4 размещены посредством штифтовой посадки.
Основание 1 закреплено на каркасе 13 с регулируемыми опорами 14. Привод 5 закреплен на основании 1 посредством кронштейна 15 привода.
Вал привода 5 соединен с ходовым винтом 19 через муфту 9. Ходовой винт 19 закреплен в неподвижных опорах 10. Гайка 20, крепящаяся через корпус 21 ходового винта 19 к подвижной базовой плите 3, предназначена для преобразования вращательного движения вала привода 5 в поступательное.
Возможность скольжения подвижной плиты 3 реализовано при помощи модулей 18 с линейным подшипником по направляющим 7, закрепленным в держателях 11. Неподвижная плита 2 также опирается на направляющие 7.
Тензометрический датчик 6 соединен с поперечиной 22, крепящейся к каркасу 13.
Концевой выключатель 16 соединен с основанием 1 при помощи кронштейна 12 концевого выключателя.
Блок управления приводом, источник питания, модуль обработки сигналов и контроллер привода (не показаны) с тензометрического датчика 6 расположены в корпусе 17 измерительного блока.
Защитный кожух 23 закрывает от прямого доступа к вращающимся элементам установки.
Сенсорная панель 24 вставлена в корпус 25 сенсорной панели, выполненный из пластмассы и крепящийся на кронштейне 26 сенсорной панели, и предназначена для управления процессом измерения. Модуль управления и индикации выполнен на основе сенсорной панели 24 модели СПК110.
Кулисный механизм 8 состоит из первого кулисного кронштейна 27, второго кулисного кронштейна 28, кулисы 29 и осей 30.
Устройство работает следующим образом.
Испытуемый разъем помещают в обойму 4: отдельная часть для вилки и отдельная часть для розетки. Затем одна обойма 4, расположенная на подвижной базовой плите 3, приводится в движение по командам от модуля управления, а вторая часть, расположенная на неподвижной базовой плите 2, передает усилие, создающееся при сочленении и расчленении вилки и розетки, на тензометрический датчик 6.
Управление перемещением подвижной базовой плиты 3 осуществляется контроллером шагового двигателя 5 по командам от модуля управления и индикации.
Сигнал тензометрического датчика 6 оцифровывается специализированным АЦП, результаты которого обрабатываются модулем управления и индикации, снабженным микропроцессором. В зависимости от текущего режима работы и полученных данных о величине усилия, по командам от модуля управления и индикации осуществляют протоколирование результатов измерений, изменение направления и скорости перемещения.
Источник питания формирует постоянное напряжение 24 В из напряжения питающей сети 220 В / 50 Гц.
Для уменьшения влияния термо-ЭДС в соединительных проводах от тензометрического датчика 6 до входных (измерительных) цепей АЦП питание тензометрического датчика 6 осуществляется знакопеременным сигналом с последующей цифровой фильтрацией помех от промышленной сети с частотами 50,100 и 150 Гц.
Взаимодействие между модулем управления и индикации и измерительным модулем осуществляется по USB-шине, а между модулем управления и индикации и контроллером шагового двигателя - по протоколу MODBUS-RTU шины RS-485.
При смене типа испытуемого разъема, т.е. иной конструкции крепления испытуемого разъема в обойме 4, производят смену специализированного посадочного места на соответствующее типу испытуемого разъема и осуществляют начальную калибровку установки.
Обоймы 4 для каждого типа испытуемых разъемов имеют идентификатор, сообщающий установке характеристики данного типа: максимально допустимое усилие, скорость перемещения при проведении контрольных измерений усилия, дистанцию, на которой необходимо осуществлять контроль усилия и др.
Приведенные примеры являются частными случаями и не исчерпывают всех возможных реализаций заявляемой полезной модели.
Специалисту в данной области техники должно быть понятно, что различные вариации заявляемого устройства не изменяют сущность полезной модели, а лишь определяют его конкретные воплощения.