4. Обеспечение надежности процесса автоматической сборки винтовых соединений

Для повышения надежности автоматического процесса сборки деталей с винтовыми сопряжениями резьбозавертывающую головку необходимо делать со ступенчатой частотой вращения. В первоначальный момент сопряжения частота вращения требуется небольшая для предотвращения смятия заходных витков резьбы, а в последующем она может быть значительно увеличена.

Винтовые соединения требуют в конце процесса сопряжения деталей определенного момента затяжки, следовательно, резьбозавертывающая головка должна иметь управление по сборочному моменту так же ступенчатое. В процессе сопряжения деталей сборочный момент ограничивается малым значением, а при затяжке он требуется достаточно большой.

Схема механизма сборки деталей с винтовыми сопряжениями представлена на рис.Б.39 .

Сборочный механизм обеспечивает автоматическую сборку винтовых соединений на двух частотах вращения и контроль сборочного и затяжного моментов. На штоке пневмоцилиндра 1 закреплен ползун 5, который может перемещаться вертикально по направляющим основания 6. Пневмоцилиндр 1 крепится к основанию при помощи скобы 2. На ползуне 5 закреплен электродвигатель 7 постоянного тока с регулируемой частотой вращения, на валу которого установлен резьбозавертывающий инструмент 8. На столе основания установлена плита 13. Базовая деталь 11, например, гайка, в которую ввинчивается присоединяемая деталь, например, болт 9, фиксируется на плите 13 губками зажимного устройства 12. Кроме того, на основании установлены блок электропневмоклапанов 4, электропривод 10 и пульт управления 3.

Резьбозавертывающий инструмент (рис.Б.40) состоит из корпуса 1, вставки 3, пружины 2 и штифта 4. Штифт 4 передает вращательный момент от корпуса 1 к вставке 3. Вставка со штифтом могут перемещаться вдоль оси корпуса по двум пазам. Пружина 2 создает осевое сборочное усилие при сопряжении винтовых соединений.

Вначале сборочного цикла (рис.Б.39) базовая деталь 11 подается промышленным роботом на плиту 13 из автоматического загрузочного устройства и фиксируется губками зажимного устройства 12. Присоединяемая деталь 9 из другого автоматического загрузочного устройства подается этим же или другим роботом под инструмент 8. После этого пневмоцилиндр 1 перемещает электродвигатель 7 вниз, присоединяемая деталь прижимается к базовой за счет усилия сжатия пружины 2 (рис.Б.40). Схват робота разжимается и отводится из зоны сборки. Включается первая частота вращения электродвигателя и устройство контроля сборочного момента. После выдержки времени, необходимой для прохождения заходных витков резьбы, включается вторая, значительно большая скорость вращения электродвигателя, при которой также контролируется сборочный момент. Если в процессе начала сборки сборочный момент превысил допустимое значение, которое контролируется по току якоря электродвигателя, происходит автоматическое реверсирование инструмента. После двух-трехкратного повторения процесса сборки при повышении сборочного момента детали удаляются в тару брака. Окончание сборки может фиксироваться глубиной захода присоединяемой детали при помощи специальных датчиков. В это время автоматически происходит переключение контроля сборочного момента на момент затяжки, который также контролируется по току якоря электродвигателя. По достижении установленного затяжного усилия автоматически останавливается электродвигатель. Пневмоцилиндр поднимает резьбозавертывающий инструмент, разжимаются губки, и сборочная единица удаляется промышленным роботом.

Всеми элементами сборочного РТК, в том числе и промышленными роботами можно управлять микроконтроллером, например, МКП1 или МПЦУ.

Схема алгоритма технологического процесса сборки винтовых соединений представлена на рис.Б.41. По алгоритму составляется программа управления РТК для конкретного микроконтроллера.

На рис.Б.42 приведена электрическая схема соединений электропривода ЭТ1Е1 с электродвигателем постоянного тока на 220 В и принципиальная электрическая схема пульта управления.

Плавное регулирование частоты вращения электродвигателя при постоянном моменте вращения осуществляется потенциометрами R10 и R11 путем изменения напряжения на якоре при постоянном напряжении возбуждения. Применение реактора LR1 позволяет полнее использовать номинальную мощность электродвигателя, уменьшает время переходного процесса при реверсе и увеличивает надежность реверса по сравнению с реверсом по цепи возбуждения.

Конструктивно пульт управления состоит из схемы контроля момента вращения электродвигателя на транзисторах VT1-VT3 и блока управляющих реле KL1-KL8. Алгоритм работы выполняет микроконтроллер, выходы которого показаны на схеме. Потенциометрами R10 и R11 выставляется первая и вторая частоты вращения электродвигателя.

Схема контроля состоит из усилителя постоянного напряжения на транзисторе VT2, электронном ключе на транзисторах VT3, VT4 и электромагнитном реле KL1. При включении микроконтроллером ВЫХ.1, что равносильно подаче питания 24 В в схему контроля, транзистор VT1 открывается, транзисторы VT3 и VT4 закрываются, реле KL1 отключается.

При включении электродвигателя с резистора R1 и конденсатора C1, который выпрямляет пульсирующие волны, снимаемые с цепи обмотки управления, постоянное отрицательное напряжение не более 3 В поступает на вход схемы контроля. Потенциометрами R2 и R3 выставляются значения соответственно сборочного и затяжного моментов. Диоды VD10 и VD11 предназначены для образования порога срабатывания якоря реле KL1.

При превышении сборочного или затяжного моментов выше допустимого, увеличивается якорный ток обмотки управления, что приводит к возрастанию отрицательного напряжения на базе транзистора VT1. В результате транзистор VT1 закрывается, а транзисторы VT2 и VT3 открываются. Реле KL1 срабатывает и встает на самоблокировку.

Если произошло превышение сборочного момента, то согласно алгоритма работы ВЫХ.9 микроконтроллера находится в активном состоянии, что приведет к автоматическому реверсированию электродвигателя. Во время контроля зажимного момента включен ВЫХ.10. При достижении заданного значения двигатель остановится и микроконтроллер согласно управляющей программы обеспечит подъем электродвигателя.

Работа каждого реле сопровождается световой сигнализацией HL1-HL8. Диоды VD3-VD10 предназначены для шунтирования катушек при обесточивании реле.

Электропривод ЭТ1Е1 представляет собой замкнутую систему, в которой регулирование скорости и направления вращения двигателя производится изменением значения и знаком напряжения якоря. Основным элементом электропривода является блок управления, в котором происходит регулируемое выпрямление переменного напряжения питающей сети и осуществляются все необходимые функции по управлению двигателем. Схема управления электроприводом выполнена по одноконтурной астатической структуре с ПИ-регулятором скорости и жесткой отрицательной обратной связью по току на вход управляемого выпрямителя, обеспечивающей высокие динамические качества системы в режиме непрерывного тока. Токовая связь заведена на вход системы импульсно-фазового управления.

Для обеспечения высокого качества переходных процессов в режиме прерывистого тока производится линеаризация регулировочной характеристики управляемого выпрямителя, которая достигается введением в канал регулирования нелинейного звена с коэффициентом передачи, обратным коэффициенту усиления управляемого выпрямителя в режиме прерывистого тока.

Выбор направления тока осуществляется логическим переключающим устройством в функции полярности напряжения регулятора скорости, значение которого определяет выходной ток. Питание внутренних элементов осуществляется от стабилизированного источника. Обмотка возбуждения подключается к стабилизированному возбудителю.