СПОСОБ ЗАТЯЖКИ РЕЗЬБОВЫХ СОЕДИНЕНИЙ УДАРНЫМ ГАЙКОВЕРТОМ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
METHOD OF THREADED CONNECTIONS TIGHTENING BY IMPACT WRENCH AND DEVICE FOR THIS METHOD IMPLEMENTATION

Изобретение относится к механизированной сборке резьбовых соединений и может быть использовано в различных отраслях машиностроения.
Известен способ затяжки резьбовых соединений ударным гайковертом, заключающийся в сообщении резьбовому соединению ряда ударно-вращательных импульсов и прекращении затяжки после достижения установленного значения крутящего момента (см. а.с. СССР № 1650424, В25В 23/14 от 23.05.91 г.).
К недостаткам способа относится недостаточно высокая точность контроля крутящего момента, так как при стабильной энергии единичного ударно-вращательного импульса, при минимальном значении момента отключения гайковерта, возможно значительное превышение момента затяжки, что особенно проявляется при затяжке резьбовых соединений с малой энергоемкостью затягиваемого узла.
Технический результат изобретения - повышение точности контроля крутящего момента затяжки.
Поставленный технический результат достигается тем, что согласно способу затяжки резьбовых соединений ударным гайковертом, заключающемуся в сообщении резьбовому соединению ряда ударно-вращательных импульсов и прекращении затяжки после достижения установленного значения крутящего момента, энергию единичного удара ударно-вращательного импульса увеличивают от импульса к импульсу путем увеличения времени разгона ударника.
Известно устройство для затяжки резьбовых соединений, содержащее ударно-импульсный гайковерт, состоящий из корпуса, размещенного в нем двигателя, приводного вала ударного механизма, жестко связанного с выходным валом двигателя, шпинделя-наковальни с рабочими кулачками и установленного на приводном валу ударного механизма ударника с кулачками (см. SU 1362615, В25В 21/00, 05.05.86 г.).
Недостатком указанного гайковерта является низкая точность контроля крутящего момента.
Наиболее близким техническим решением к предлагаемому изобретению является решение, согласно которому устройство для затяжки резьбовых соединений содержит ударно-импульсный гайковерт, состоящий из корпуса, размещенного в нем двигателя, приводного вала ударного механизма, жестко связанного с выходным валом двигателя, шпинделя-наковальни с рабочими кулачками, установленного на приводном валу ударного механизма ударника с кулачками, электромагнита, установленного на приводном валу ударного механизма и взаимодействующего с ударником, и генератор импульсов(RU № 2005136763, 27.05.2007 г.).
Недостатком указанного изобретения является невысокая точность контроля крутящего момента затяжки.
Технический результат изобретения - повышение точности контроля путем изменения во время затяжки энергии единичного удара от импульса к импульсу по заданному закону.
Поставленный технический результат достигается тем, что устройство для затяжки резьбовых соединений, содержащее ударно-импульсный гайковерт, состоящий из корпуса, размещенного в нем двигателя, приводного вала ударного механизма, жестко связанного с выходным валом двигателя, шпинделя-наковальни с рабочими кулачками, установленного на приводном валу ударного механизма ударника с кулачками, электромагнита, установленного на приводном валу ударного механизма и взаимодействующего с ударником, и генератор импульсов, снабжено датчиком момента, установленным на шпинделе гайковерта, электромагнитным клапаном, осуществляющим подключение двигателя гайковерта к пневмосети, компаратором, триггером, первым транзисторным ключом, счетчиком импульсов, блоком памяти и вторым транзисторным ключом, выходом через электромагнит подключенным к выходу источника питания, вход второго транзисторного ключа подключен к выходу блока памяти, входами подключенного к выходам счетчика импульсов, счетным входом подключенного к выходу генератора импульсов, выход датчика момента подключен к первому входу компаратора, вторым входом соединенного с источником опорного напряжения, а выходом подключенного к установочному S-входу триггера, инверсным выходом соединенного со входом первого транзисторного ключа, выходом через катушку возбуждения электромагнитного клапана соединенного с выходом источника питания, а установочные R-входы триггера и счетчика импульсов через кнопку управления соединены с шиной «Напряжение логической единицы».
На фиг.1 изображена схема устройства для затяжки резьбовых соединений, на фиг.2 - разрез А-А.
Устройство для затяжки резьбовых соединений содержит ударно-импульсный гайковерт 1, состоящий из корпуса 2, размещенного в нем двигателя 3, приводного вала 4 ударного механизма, жестко связанного с выходным валом 5 двигателя 3, шпинделя-наковальни 6 с рабочими кулачками 7, установленного на приводном валу 4 ударного механизма ударника 8 с кулачками 9, электромагнита 10, установленного на приводном валу 4 ударного механизма и взаимодействующего с ударником 8, генератор 11 импульсов, датчик 12 момента, установленный на шпинделе 6 гайковерта 1, электромагнитный клапан 13, осуществляющий подключение двигателя 3 гайковерта 1 к пневмосети 14, компаратор 15, триггер 16, первый транзисторный ключ 17, счетчик 18 импульсов, блок 19 памяти и второй транзисторный ключ 20, выходом через электромагнит 10 подключенный к выходу источника 21 питания, вход второго транзисторного ключа 20 подключен к выходу блока 19 памяти, входами подключенного к выходам счетчика 18 импульсов, счетным входом подключенного к выходу генератора 11 импульсов, выход датчика 12 момента подключен к первому входу компаратора 15, вторым входом соединенного с источником 22 опорного напряжения, а выходом подключенного к установочному S-входу триггера 16, инверсным выходом соединенного со входом первого транзисторного ключа 17, выходом через катушку 23 возбуждения электромагнитного клапана 13 соединенного с выходом источника 21 питания, а установочные R-входы триггера 16 и счетчика 18 импульсов через кнопку 24 управления соединены с шиной 25 «Напряжение логической единицы».
Ударник 8 подпружинен пружиной 26 относительно приводного вала 4 через упорный подшипник 27 в сторону шпинделя-наковальни 6. Приводной вал 4 кинематически связан с ударником 8 посредством разобщающегося механизма, выполненного в виде V-образных канавок 28 и 29, размещенных соответственно на приводном валу 4 ударника 8 и направленных в противоположные стороны. Шарики 30 взаимодействуют с V-образными канавками.
Способ затяжки резьбовых соединений осуществляют следующим образом.
На первоначальном этапе затяжки резьбовых соединений, когда момент затяжки невелик, необходима максимальная частота ударов (минимальная энергия единичного удара).
По мере возрастания крутящего момента затяжки энергию единичного ударно-вращательного импульса необходимо повышать, что достигается увеличением времени разгона ударника 8 гайковерта 1 за счет снижения частоты ударов.
Таким образом, необходимо увеличивать энергию единичного ударно-вращательного импульса до достижения крутящим моментом установленного значения момента затяжки, после чего затяжка прекращается.
Устройство, реализующее указанный способ затяжки, работает следующим образом. Предварительно в блок 19 памяти заносят информацию о законе изменения энергии единичного удара в зависимости от порядкового номера ударно-вращательного импульса в процессе затяжки резьбового соединения. Затем гайковерт 1 устанавливают на гайку резьбового соединения (не показано) и нажимают кнопку 24 управления. При этом счетчик 18 и триггер 16 устанавливают в нулевое состояние.
На инверсном выходе триггера 16 появляется напряжение логической единицы, в котором транзисторный ключ 17 открывается и подключает катушку 23 возбуждения электромагнитного клапана 13 к источнику 21 питания.
Клапан 13 срабатывает и подключает двигатель 3 гайковерта 1 к пневмосети 14. Ротор 5 двигателя приходит во вращение.
При этом вращение через приводной вал 4 ударного механизма, V-образные канавки 29, шарики 30 и V-образные канавки 28 передается на ударник 8 с кулачками 9.
Поскольку кулачки 10 взаимодействуют с рабочими кулачками 8 шпинделя-наковальни 6, то шпиндель-наковальня 6 вращаясь передает крутящий момент через головку 31 под ключ (не показан) на гайку затягиваемого резьбового соединения (не показано). По мере затягивания резьбового соединения сопротивление вращению возрастает и шпиндель-наковальня 6 затормаживается.
Так как приводной вал 4 продолжает вращаться, то в результате взаимодействия V-образных канавок 28, шариков 30 и V-образных канавок 29 ударник 8 с кулачками 9 перемещается в осевом направлении.
Таким образом, кинетическая энергия вращающегося приводного вала 4 преобразуется в потенциальную энергию сжатой пружины 26 ударника 8.
Затем происходит расцепление кулачков 9 с рабочими кулачками 7 шпинделя-наковальни 6. После этого ударник 8 с кулачками 9 начинает вращаться совместно с приводным валом 4. Однако осевое перемещение ударника 8 с кулачками 9 и сжатие пружины 26 будет продолжаться вследствие инерционности до тех пор, пока скорость вращения ударника 8 не сравняется со скоростью вращения приводного вала 4.
При этом ударник начинает взаимодействовать с электромагнитом 10.
Так как сила притяжения электромагнита 10 больше усилия, развиваемого пружиной 26, то ударник 8 фиксируется поверхностью электромагнита 10 и разгон приводного вала 4 с ударником 8 продолжается до тех пор, пока на входах электромагнита 10 присутствует импульс напряжения.
После окончания действия импульса напряжения ударник 8 под действием пружины 26 начинает перемещаться в исходное положение.
В своем вращательном движении и осевом перемещении ударник 8 перекатывает шарики 30, взаимодействующие с V-образными канавками 28 и 29. Таким образом, происходит импульсное преобразование потенциальной энергии пружины 26 в кинетическую энергию вращения ударника 8.
Перемещение ударника 8 происходит до тех пор, пока не произойдет удар, при котором кинетическая энергия разогнанных масс через кулачки 9 передается рабочим кулачкам 7 шпинделя-наковальни 6 и далее на затягиваемое резьбовое соединение, где преобразуется в работу по затяжке резьбового соединения.
Так как величина энергии единичного ударно-вращательного импульса определяется длительностью разгона ударника 8, то изменяя длительность импульса напряжения на входах электромагнита 10 можно изменять энергию единичного ударно-вращательного импульса гайковерта 1.
Длительность импульса напряжения на входах электромагнита 10 определяется длительностью импульса на выходе блока 19 памяти, который программируют таким образом, чтобы длительность импульса на его выходе изменялась от импульса к импульсу по установленному закону и определялась количеством импульсов, поступивших на вход счетчика 18 с выхода генератора 11, причем частоту генератора 11 устанавливают в два раза выше частоты вращения приводного двигателя 3.
Счетчик 18 импульсов подсчитывает поступившие на его вход импульсы. Код, соответствующий количеству поступивших на счетный вход счетчика 18 импульсов, поступает на адресные входы блока 19 памяти. На выходе блока 19 памяти каждому входу на входах блока 19 памяти соответствует напряжение логической единицы либо нуля, в зависимости от того, как блок 19 памяти был предварительно запрограммирован.
Таким образом, на выходе блока 19 памяти формируется импульс напряжения, длительность которого кратна длительности периода повторения импульсов генератора 11.
Выход блока 19 памяти через транзисторный ключ 20 осуществляет подключение электромагнита 10 к источнику 21 питания в течение времени действия импульса на выходе блока 19 памяти.
Таким образом, изменяя длительность импульса на выходе блока 19 памяти можно изменять длительность разгона ударника 8 гайковерта.
1
2
На начальном этапе затяжки, когда момент невелик, устанавливают минимальную энергию единичного импульса и гайковерт совершает два ударно-вращательных импульса за один оборот двигателя 3. Такой режим можно задать, например, для первых десяти ударно-вращательных импульсов. Затем для того, чтобы повысить энергию единичного ударно-вращательного импульса, можно задать время разгона ударника 8 в течение одного оборота двигателя 3, что осуществляется программированием блока 19 памяти. Эту длительность времени разгона ударника 8 можно поддерживать в течение пяти ударно-вращательных импульсов гайковерта 1. Если при такой длительности времени разгона ударника 8 момент на шпинделе 6 не достиг установленной величины, в течение каждых последующих пяти ударно-вращательных импульсов следует повышать время разгона ударника 8 на длительность, соответствующую / оборота двигателя 3 (время, соответствующее периоду генератора 11 импульсов), до тех пор, пока момент на шпинделе 6 не достигнет установленной величины.
При этом происходит затяжка резьбового соединения. Момент на шпинделе гайковерта возрастает, следовательно, возрастает амплитуда импульсов на выходе датчика 12 момента. С выхода датчика 12 момента импульсы, пропорциональные величине крутящего момента на шпинделе 6 гайковерта 1, поступают на первый вход компаратора 15, на второй вход которого поступает опорное напряжение 22, величина которого определяет установленный момент затяжки.
Когда, возрастая, момент на шпинделе 6 гайковерта 1 достигнет установленной величины, амплитуда импульса напряжения с выхода датчика 12 момента превысит величину опорного напряжения 22, компаратор 15 сработает, на его входе появится напряжение логическое единицы, триггер 16 установится в нулевое состояние, транзисторный ключ 17 закроется и отключит катушку 23 возбуждения электромагнитного клапана 13 от источника 21 питания.
Клапан 13 сработает и отключит подачу воздуха в гайковерт. Затяжка заканчивается, и гайковерт 1 снимают с затянутой гайки.
Введение в устройство для затяжки резьбовых соединений, содержащее ударно-импульсный гайковерт, включающий корпус, размещенный в нем двигатель, приводной вал ударного механизма, жестко связанный с выходным валом двигателя, шпиндель-наковальню с рабочими кулачками, установленный на приводном валу ударного механизма ударник с кулачками, электромагнит, установленный на приводном валу ударного механизма и взаимодействующий с ударником, и генератор импульсов, датчика момента, установленного на шпинделе гайковерта, электромагнитного клапана, осуществляющего подключение двигателя гайковерта к пневмосети, компаратора, триггера, первого транзисторного ключа, счетчика импульсов, блока памяти и второго транзисторного ключа, выходом через электромагнит подключенного к выходу источника питания, вход второго транзисторного ключа подключен к выходу блока памяти, входами подключенного к выходам счетчика импульсов, счетным входом подключенного к выходу генератора импульсов, выход датчика момента подключен к первому входу компаратора, вторым входом соединенного с источником опорного напряжения, а выходом подключенного к установочному S-входу триггера, инверсным выходом соединенного со входом первого транзисторного ключа, выходом через катушку возбуждения электромагнитного клапана соединенного с выходом источника питания, а установочные R-входы триггера и счетчика импульсов через кнопку управления соединены с шиной «Напряжение логической единицы», позволило повысить точность контроля крутящего момента затяжки за счет поэтапного увеличения энергии единичного ударно-вращательного импульса по заданному закону.