цифровой динамометрический ключ

Формула изобретения

ЦИФРОВОЙ ДИНАМОМЕТРИЧЕСКИЙ КЛЮЧ, содержащий корпус, коническую насадку с рабочей головкой, преобразователь деформации, подключенный последовательно через усилитель и блок запоминания максимума к первому входу коммутатора, цифровой вольтметр с разъемными индикаторами, подключенный входом к первому выходу коммутатора, формирователь импульсов, элемент И, индикатор, подключенный к выходу элемента И, элемент ИЛИ, два триггера, блок памяти, младшие разряды адресного входа которого подключены к соответствующим разрядам выхода цифрового вольтметра, генератор пилообразного напряжения, подключенный к второму входу коммутатора, второй выход которого подключен к входу управления "Запись-чтение" блока памяти, старший разряд адресного входа которого подключен к выходу первого триггера, к информационному входу второго триггера и к первому входу элемента И, второй вход которого подключен к выходу второго триггера, синхронизирующий вход которого соединен с синхронизирующим входом первого триггера и с выходом элемента ИЛИ, кнопку управления, подключенную через формирователь импульсов к информационному входу блока памяти и к первому входу элемента ИЛИ, второй вход которого подключен к выходу блока памяти, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности путем механизации вращения рабочей головки, он снабжен размещенными в корпусе приводом с выходным валом, муфтой свободного хода, включающей звездочку, размещенную на выходном валу, закрепленную в корпусе обойму и тела качения, размещенные между последней и звездочкой, планетарным редуктором, коническими зубчатыми колесами и шпинделем, кинематически связывающими рабочую головку с приводом, а преобразователь деформаций установлен между конической насадкой и корпусом.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к ручному механизированному инструменту и может быть использовано в различных отраслях промышленности при сборке резьбовых соединений с требуемым моментом затяжки.

Известен резьбозавертывающий инструмент, содержащий корпус, привод со шпинделем, рабочую головку, обгонную муфту, ведущее звено которой жестко соединено с корпусом, а ведомое - кинематически со шпинделем, рукоятку с элементом питания и механизмом предельного момента, присоединенную к корпусу перпендикулярно оси рабочей головки, элемент индикации и контакты для замыкания электрической цепи.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является цифровой динамометрический ключ, содержащий корпус, коническую насадку с рабочей головкой, преобразователь информации, подключенный последовательно через усилитель и блок запоминания максимума к первому входу коммутатора, цифровой вольтметр с разрядными индикаторами, подключенный входом к первому выходу коммутатора, формирователь импульсов, элемент И, индикатор, подключенный к выходу элемента И, элемент ИЛИ, два триггера, блок памяти, младшие разряды адресного входа которого подключены к соответствующим разрядам выхода цифрового вольтметра, генератор пилообразного напряжения, подключенный ко второму входу коммутатора, второй вход которого подключен к входу управления "запись-чтение" блока памяти, старший разряд адресного входа которого подключен к выходу первого триггера, к информационному входу второго триггера и к первому входу элемента И, второй вход которого подключен к выходу второго триггера, синхронизирующий вход которого соединен с синхронизирующим входом первого триггера и с выходом элемента ИЛИ, кнопку управления, подключенную через формирователь импульсов к информационному входу блока памяти, к первому входу элемента ИЛИ, второй вход которого подключен к выходу блока памяти.

Недостатком указанного цифрового динамометрического ключа является невысокая производительность, обусловленная тем, что наживление и затяжку гайки или болта до конечного момента производят вручную.

Целью изобретения является повышение производительности путем механизации вращения рабочей головки на этапе навинчивания гайки.

Цель достигается тем, что цифровой динамометрический ключ, содержащий корпус, коническую насадку с рабочей головкой, преобразователь деформации, подключенный последовательно через усилитель и блок запоминания максимума к первому входу коммутатора, цифровой вольтметр с разрядными индикаторами, подключенный входом к первому выходу коммутатора, формирователь импульсов, элемент И, индикатор, подключенный к выходу элемента И, элемент ИЛИ, два триггера, блок памяти, младшие разряды адресного входа которого подключены к соответствующим разрядам выхода цифрового вольтметра, генератор пилообразного напряжения, подключенный к второму входу коммутатора, второй выход которого подключен к входу управления "запись-чтение" блока памяти, старший разряд адресного входа которого подключен к выходу первого триггера, к информационному входу второго триггера и к первому входу элемента И, второй вход которого подключен к выходу второго триггера, синхронизирующий вход которого соединен с синхронизирующим входом первого триггера и с выходом элемента ИЛИ, кнопку управления, подключенную через формирователь импульсов к информационному входу блока памяти и к первому входу элемента ИЛИ, второй вход которого подключен к выходу блока памяти, снабжен размещенными в корпусе приводом с выходным валом, муфтой свободного хода, включающей звездочку, размещенную на выходном валу, закрепленную в корпусе обойму и тела качения, размещенные между последней и звездочкой, планетарным редуктором, коническими зубчатыми колесами и шпинделем, кинематически связывающими рабочую головку с приводом, а преобразователь деформаций установлен между конической насадкой и корпусом.

На фиг. 1 изображен общий вид цифрового динамометрического ключа; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг.1; на фиг.3 - схема цифрового динамометрического ключа.

Цифровой динамометрический ключ содержит корпус 1 с установленной на нем конической насадкой 2 с рабочей головкой 3. Между конической насадкой 2 и корпусом 1 установлен преобразователь 4 деформации. В корпусе 1 размещен привод 5 с выходным валом 6 и муфта свободного хода. Муфта свободного хода состоит из размещенной на выходном валу 6 звездочки 7, закрепленной в корпусе 1 обоймы 8 и размещенных между ними подпружиненных в тангенциальном направлении тел 9 качения. Рабочая головка 3 кинематически связана с выходным валом 6 привода 5 через планетарный редуктор 10, конические зубчатые колеса 11, 12 и шпиндель 13, установленный в конической насадке 2. Преобразователь 4 деформации выполнен в виде упругого элемента 14 кольцевой формы, одним концом жестко связанным с корпусом 1, а другим - с конической насадкой 2, и четырех соединенных в мостовую схему тензорезисторов 15, подключенных последовательно через усилитель 16 и блок 17 запоминания максимума к первому входу коммутатора 18. К первому выходу коммутатора 18 подключен входом цифровой вольтметр 19 с разрядными индикаторами. В блок-схему цифрового динамометрического ключа входят также два триггера 20, 21, формирователь 22 импульсов, элемент И 23, световой индикатор 24, подключенный к выходу последнего, элемент ИЛИ 25 и блок 26 памяти. Младшие разряды адресного кода блока 26 памяти подключены к соответствующим разрядам выхода цифрового вольтметра 19. Ко второму входу коммутатора 18 подключен генератор 27 пилообразного напряжения. Второй выход коммутатора 18 подключен ко входу управления "запись-чтение" блока 26 памяти, старший разряд адресного входа которого подключен к выходу первого триггера 20, к информационному входу второго триггера 21 и к первому входу элемента И 23. Второй вход элемента И 23 подключен к выходу второго триггера 21, синхронизирующий вход которого соединен с синхронизирующим входом первого триггера 20 и с выходом элемента ИЛИ 25. Кнопка 27 управления подключена через формирователь 22 импульсов к информационному входу блока 26 памяти и к первому входу элемента ИЛИ 25, второй вход которого подключен к выходу блока 26 памяти. Кнопка 28 сброса подключена к установочным входам триггеров 20, 21 и блока 17 запоминания максимума. Имеется также блок 29 согласования.

Цифровой динамометрический ключ работает следующим образом.

Перед началом работы производят настройку предельных значений требуемого крутящего момента затяжки. Для этого к шине "логическая единица" подключают третий вход коммутатора 18, кнопку 27 управления - к информационному входу триггера 20, а к общей нулевой шине подключают четвертый вход коммутатора 18 и кнопку 28 сброса.

В исходном состоянии сигнал с преобразователя 4 деформации равен нулю. С помощью клавиши коммутатора 18, выведенной на переднюю панель, ключ устанавливают в режим "Программирование". При этом ко входу цифрового вольтметра 19 подключают выход генератора 27 пилообразного напряжения, а блок 26 памяти подачей уровня логического нуля на вход "запись-чтение" переводится в режим записи цифровой информации. На выходе генератора 27 пилообразного напряжения появляется медленно возрастающее напряжение, скорость изменения которого устанавливается равной единице младшего разряда цифрового вольтметра 19 в секунду. Показания индикаторов цифрового вольтметра 19 начинают изменяться, последовательно проходя все свои значения.

Сигналы с разрядов выхода цифрового вольтметра 19 через блок 29 согласования поступают на адресные входы младших разрядов блока 26 памяти. При появлении на цифровом индикаторе вольтметра 19 значения, соответствующего минимально допустимому значению крутящего момента затяжки, производят нажатие кнопки 27 управления, подключенной к первому входу элемента ИЛИ 25. При этом на выходе формирователя 22 импульсов появляется короткий импульс, передним фронтом которого осуществляется запись логической единицы по адресу цифрового кода минимально допустимого значения крутящего момента затяжки. Задним фронтом этого импульса триггер 20 устанавливается в единичное состояние, информация о величине максимально допустимого момента затяжки будет записана на следующей "странице" блока 26 памяти аналогично записи минимально допустимого значения крутящего момента затяжки.

Затем клавишей коммутатора 18 ключ переводится в положение "Работа". При этом ко входу цифрового вольтметра 19 подключается выход блока 17 запоминания максимума, а блок 26 памяти подачей уровня логической единицы на вход "запись-чтение" устанавливается в режиме "чтение". Нажатием кнопки 28 сброса триггеры 20 и 21 устанавливаются в исходное нулевое состояние и осуществляется сброс блока 17 запоминания максимума.

После этого рабочей головкой 3 ключ устанавливают на гайку или головку болта затягиваемого резьбового соединения, нажимают на курок 30, который открывает шариковый клапан 31, в результате чего сжатый воздух через воздухопроводящий канал 32 поступает в привод 5. Вращение с выходного вала 6 привода 5 через планетарный редуктор 10 и конические зубчатые колеса 11, 12 передается на шпиндель 13 с рабочей головкой 3.

Происходит ускоренное навинчивание гайки или ввинчивание болта. В этот момент звездочка 7 муфты свободного хода свободно прокручивается относительно обоймы 8. Скоростное навинчивание продолжается до тех пор, пока момент на шпинделе 13 не станет равным моменту, развиваемому приводом 5, после чего последний останавливается. Обычно привод 5 настраивают таким образом, чтобы обеспечить механическое навинчивание резьбового элемента с предварительным моментом, равным 80% от требуемого минимально допустимого момента затяжки. После этого ключ поворачивают относительно продольной оси резьбового соединения на некоторый угол. При этом реактивный момент с конического зубчатого колеса 11, стремящегося повернуться относительно конического зубчатого колеса 12, через планетарный редуктор 10 и выходной вал 6 передается на звездочку 7 муфты свободного хода, стремясь повернуть ее в сторону, обратную первоначальному вращению. Тела 9 качения заклинивают через обойму 8 на корпус 1 звездочку 7.

Таким образом, реактивный момент с конического зубчатого колеса 12 замыкается на корпус 1, а вся цепь от шпинделя 13 до муфты свободного хода становится жесткой. Происходит поворот шпинделя 13 с рабочей головкой 3 и передача крутящего момента на резьбовое соединение.

При этом реактивный момент с корпуса 1 через преобразователь 4 деформации, коническую насадку 2, шпиндель 13 и рабочую головку 3 замыкается на резьбовое соединение, вызывая в нем деформацию изгиба, упругий элемент 14 воспринимает при этом деформацию кручения и на выходе мостовой схемы тензорезисторов 15 поясняется напряжение, пропорциональное величине крутящего момента, приложенного к шпинделю 13. Это напряжение поступает на вход усилителя 16, с выхода которого оно через блок 17 запоминания максимума поступает на вход цифрового вольтметра 19. Последний, измеряя поступающее напряжение, выдает цифровую информацию о величине приложенного крутящего момента. С разрядов выходов цифрового вольтметра 19 код величины приложенного крутящего момента поступает на адресные входы младших разрядов блока 26 памяти.

При повороте ключа против часовой стрелки звездочка 7 расклинивается и коническое зубчатое колесо 11 свободно обкатывается относительно конического зубчатого колеса 12. Совершается холостой ход. Производя возвратно вращательные движения ключом, производят окончательную затяжку гайки.

Как только крутящий момент на шпинделе 13 достигает минимально допустимого значения, цифровой код на разрядах выхода цифрового вольтметра 19 совпадает с кодом, по адресу которого в блок 26 памяти была произведена запись логической единицы, на выходе блока 26 памяти появляется импульс, задним фронтом которого триггер 20 устанавливается в единичное состояние.

Условие совпадения для элемента И 23 начинает выполняться, на его выходе появляется напряжение логической единицы и световой индикатор 24 загорается, чем осуществляется индикация о том, что величина крутящего момента находится в поле допуска, образованного значениями минимально и максимально допустимых крутящих моментов затяжки. Затяжку прекращают. Ключ снимают с гайки и, считывая показания цифрового вольтметра 19, определяют фактический момент затяжки, величина которого в аналоговой форме запоминается в блоке 17 запоминания максимума.