RU2037392C1 - Method and device for controlling tightening of threaded joints - Google Patents
Method and device for controlling tightening of threaded joints Download PDFInfo
- Publication number
- RU2037392C1 RU2037392C1 SU4919481A RU2037392C1 RU 2037392 C1 RU2037392 C1 RU 2037392C1 SU 4919481 A SU4919481 A SU 4919481A RU 2037392 C1 RU2037392 C1 RU 2037392C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- gear
- tightening
- stage
- collet
- threaded connection
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Transmission Devices (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к машиностроению, а именно к способам сборки резьбовых соединений и устройствам для их реализации, и может быть использовано в любых отраслях промышленности при монтажно-демонтажных работах. The invention relates to mechanical engineering, and in particular to methods of assembling threaded joints and devices for their implementation, and can be used in any industries during installation and dismantling.
Известен способ затяжки резьбовых соединений с помощью автомата, заключающийся в приложении к резьбовому соединению момента предварительной затяжки, при окончании которой определяют начальную скорость последующего инерционного вращения шпинделя, а окончательную затяжку с одновременным контролем крутящего момента на шпинделе рассчитывают по выражению:
Tmax 
То предварительный момент затяжки;
I момент инерции вращающихся элементов автомата;
Е коэффициент упругости резьбового соединения;
ωо скорость вращения шпинделя при окончании предварительной затяжки [1]
Наиболее близким к изобретению по технической сущности является способ контроля и управления затяжкой резьбовых соединений, заключающийся в том, что затягивают резьбовое соединение, в процессе затяжки фиксируют жесткость резьбового соединения, корректируют угловую жесткость элементов гайковерта и окончательно затягивают резьбовое соединение [2]
Недостатком известного способа является невысокая точность затяжки резьбовых соединений с криволинейной характеристикой жесткости.A known method of tightening threaded joints using an automatic machine, which consists in applying to the threaded connection the moment of preliminary tightening, at the end of which the initial speed of the subsequent inertial rotation of the spindle is determined, and the final tightening with simultaneous control of the torque on the spindle is calculated by the expression:
T max
T o preliminary tightening torque;
I moment of inertia of the rotating elements of the machine;
E coefficient of elasticity of the threaded connection;
ω about the spindle speed at the end of the pre-tightening [1]
Closest to the invention in technical essence is a method for monitoring and controlling the tightening of threaded joints, which consists in tightening the threaded joint, fixing the stiffness of the threaded joint in the process of tightening, adjusting the angular stiffness of the wrench elements and finally tightening the threaded joint [2]
The disadvantage of this method is the low accuracy of the tightening of threaded connections with a curved stiffness characteristic.
Технический результат заключается в повышении точности за счет того, что за жесткость резьбового соединения принимают величину ускорения одного из звеньев кинематической цепи гайковерта. The technical result is to increase the accuracy due to the fact that the rigidity of the threaded connection is taken as the acceleration value of one of the links of the kinematic chain of the wrench.
Известно устройство для контроля и управления затяжкой резьбовых соединений, содержащее корпус, установленный на нем двигатель, кинематически связанный с его выходным валом через маховик планетарный редуктор, шпиндель с рабочей головкой, соединенный с водилом первой ступени редуктора, электромагнитные муфты, замкнутый гидроцилиндр с поршнем и полым зубчатым штоком, установленные в последнем конусообразный элемент с центральным и радиальными отверстиями, закрепленную на нем тонкостенную цангу с эластичной оболочкой, установленный в центральном отверстии плунжер с конусообразным хвостовиком и размещенные в радиальных отверстиях ступенчатые по оси пальцы, одни концы которых предназначены для взаимодействия с цангой, а другие с конусообразным элементом [3]
Недостатком известного устройства является невысокая точность затяжки в связи с тем, что окончательная затяжка за счет энергии инерционных масс гайковерта производится при постоянном значении жесткости элементов гайковерта, ранее откорректированной до достижения затяжки, соответствующей 30% от номинальной величины, а также ограниченные технологические возможности поскольку известным устройством можно реализовать затяжку с прямолинейной характеристикой жесткости резьбового соединения.A device is known for monitoring and controlling the tightening of threaded connections, comprising a housing, an engine mounted on it, a planetary gear kinematically connected to its output shaft via a flywheel, a spindle with a working head connected to a carrier of the first gear stage, electromagnetic couplings, a closed hydraulic cylinder with a piston and a hollow with a toothed rod, a conical element installed in the latter with central and radial holes, a thin-walled collet with an elastic shell fixed on it, installed in ENTRAL plunger bore with a conical shank and disposed in radial openings of the stepped axis fingers, one ends of which are designed to interact with the collet and the other with a conical element [3]
A disadvantage of the known device is the low accuracy of the tightening due to the fact that the final tightening due to the energy of the inertial mass of the wrench is made at a constant value of the rigidity of the elements of the wrench, previously adjusted to achieve a tightening corresponding to 30% of the nominal value, as well as limited technological capabilities since the known device a tightening with a straightforward stiffness characteristic of a threaded joint can be realized.
Технический результат заключается в том, что полностью исключаются погрешности предварительной затяжки до 20% номинальной величины, так как и при этом производится корректировка жесткости элементов гайковерта в зависимости от текущих значений жесткости резьбового соединения, задатчиком которого является имитатор резьбовых нагрузок. Кроме того, возможна затяжка резьбовых соединений даже с криволинейной характеристикой жесткости. The technical result consists in the fact that errors of preliminary tightening up to 20% of the nominal value are completely eliminated, since at the same time, the rigidity of the wrench elements is adjusted depending on the current values of the rigidity of the threaded connection, the setter of which is a simulator of threaded loads. In addition, it is possible to tighten threaded connections even with a curved stiffness characteristic.
Технический результат достигается за счет того, что планетарный редуктор выполнен двухступенчатым, зубчатый шток предназначен для взаимодействия с наружными зубьями центрального зубчатого колеса с внутренними зубьями первой ступени, а устройство снабжено дополнительным замкнутым гидроцилиндром с поршнем и полым зубчатым штоком, предназначенным для взаимодействия с зубчатым колесом с внутренними зубьями второй ступени, размещенной в полом штоке тонкостенной цангой с эластичной оболочкой и плунжером с коническим хвостовиком для взаимодействия с цангой, ползуном с установленным на одном его конце с возможностью вращения зубчатым колесом, зацепленным с зубчатыми штоками основного и дополнительного гидроцилиндров, другой конец ползуна кинематически связан через рычаги со свободными концами плунжеров, дополнительным маховиком, установленным на валу центрального зубчатого колеса с наружными зубьями второй ступени, имитатором резьбовых нагрузок, установленным на водиле второй ступени редуктора, и дополнительными зубчатыми колесами, зацепленными друг с другом и предназначенными для связи выходного вала редуктора с дополнительным маховиком. The technical result is achieved due to the fact that the planetary gearbox is made of two stages, the gear rod is designed to interact with the outer teeth of the central gear wheel with the internal teeth of the first stage, and the device is equipped with an additional closed hydraulic cylinder with a piston and a hollow gear rod designed to interact with the gear wheel with internal teeth of the second stage, located in the hollow stem with a thin-walled collet with an elastic shell and a plunger with a tapered shank for cutting interaction with a collet, a slider with a gear mounted on one end rotatably engaged with the gear rods of the main and additional hydraulic cylinders, the other end of the slider is kinematically connected through levers to the free ends of the plungers, an additional flywheel mounted on the shaft of the central gear with external teeth the second stage, a simulator of threaded loads mounted on the carrier of the second stage of the gearbox, and additional gears engaged with each other and pre designed to connect the output shaft of the gearbox with an additional flywheel.
На фиг. 1 представлена кинематическая схема устройства; на фиг. 2 сечение А-А на фиг. 1. In FIG. 1 shows a kinematic diagram of a device; in FIG. 2, section AA in FIG. 1.
Устройство для реализации способа контроля и управления затяжкой резьбовых соединений содержит корпус 1, установленный на нем двигатель 2 с выходным валом 3, размещенный в корпусе и соединенный с выходным валом 3 через маховик 4 двухступенчатый планетарный редуктор 5 с параллельным расположением ступеней, включающий центральные зубчатые колеса 6, 7 с внутренними зубьями, на наружной цилиндрической поверхности которых нарезаны зубья 8, 9, центральные зубчатые колеса 10, 11 с наружными зубьями, водила 12, 13 с размещенными в них сателлитами 14, 15, шпиндель 16 с рабочей головкой 17 на конце, соединенный с водилом 12 первой ступени редуктора 5. A device for implementing a method for monitoring and controlling the tightening of threaded connections includes a housing 1, an
На валах 18, 19 центральных зубчатых колес 10, 11 с наружными зубьями установлены электромагнитные соединительные муфты 20, 21. On the
Для нагружения центрального зубчатого колеса 6 с внутренними зубьями первой ступени служит механизм 22 нагружения, выполненный в виде замкнутого гидроцилиндра 23 с полым зубчатым штоком 24, предназначенным для взаимодействия с наружными зубьями 8 центрального зубчатого колеса 6 с внутренними зубьями первой ступени. To load the
Внутри полого зубчатого штока 24 на конусообразном элементе 25 коаксиально установлена тонкостенная цанга 26 с эластичной оболочкой 27, предназначенная для взаимодействия лепестками с подвижным плунжером 28 с коническим хвостовиком 29 через ступенчатые по длине пальцы 30. Inside the
В устройство введены элементы следящей системы, включающей дополнительный механизм 31 нагружения зубчатого колеса 7 с внутренними зубьями второй ступени редуктора 5 и ползун 32 с установленным на его конце с возможностью вращения зубчатым колесом 33. Elements of a servo system are introduced into the device, including an additional mechanism 31 for loading the
Дополнительный механизм нагружения 31 выполнен в виде дополнительного замкнутого гидроцилиндра 34 с полым зубчатым штоком 35, внутри которого коаксиально установлена тонкостенная цанга 36 с эластичной оболочкой 37 и подвижный плунжер 38 с коническим хвостовиком 39 для взаимодействия с лепестками цанги 36. Другой конец ползуна 32 кинематически связан через рычаги 40, 41 первого рода с подвижными плунжерами 28, 38 соответственно механизмом нагружения 22, 31, зубчатые штоки 24, 35 которых связаны с зубчатым колесом 33 ползуна 32. Зубчатый шток 35 дополнительного механизма нагружения 31 предназначен для взаимодействия с наружными зубьями 9 зубчатого колеса 7 с внутренними зубьями второй ступени редуктора, на водиле 13 которого установлен кинематически связанный с ним имитатор 42 резьбовых нагрузок. An additional loading mechanism 31 is made in the form of an additional closed hydraulic cylinder 34 with a
На валу 19 центрального зубчатого колеса 11 с наружными зубьями второй ступени установлен дополнительный маховик 43, аналогичный маховику 4, а двигатель 2 через дополнительные зубчатые колеса 44, 45, 46 связан с дополнительным маховиком 43 второй ступени редуктора. В гидроцилиндры 23 и 34 введены пружины 49 и 50 соответственно, а поршни гидроцилиндров 23 и 34 снабжены обратными клапанами 51 и 52. An
Для ограничения затяжки по предельным значениям жесткости резьбового соединения предусмотрены электроконтактные выключатели 47, 48, один из которых предназначен для взаимодействия с ползуном 32, а другой с рычагом 40. To limit the tightening by the limit values of the rigidity of the threaded connection, electrical contact switches 47, 48 are provided, one of which is designed to interact with the
Для работы устройства необходимо выполнение следующих условий: маховики 4 и 43, передаточные отношения ступеней редуктора 5, номинальные жесткости механизмов нагружения 22 и 31 должны быть одинаковыми, а жесткость имитатора резьбовых нагрузок должна соответствовать жесткости резьбового соединения. For the device to work, the following conditions must be met:
Осуществление способа контроля и управления затяжкой резьбовых соединений с помощью предложенного устройства реализуется следующим образом. The implementation of the method of control and management of the tightening of threaded connections using the proposed device is implemented as follows.
В исходном положении электромагнитные муфты 20, 21 выключены. Включается двигатель 2 и рабочая головка 17 устанавливается на резьбовое соединение (на чертеже не показано). In the initial position, the
Маховики 4, 43 набирают кинетическую энергию, соответствующую максимальному значению, а электромагнитные муфты 20, 21 за счет остаточного вращающего момента передают момент на резьбовое соединение и имитатор 42. Происходит свободное навинчивание крепежных деталей до соприкосновения их опорных поверхностей. За счет одновременного включения электромагнитных муфт 20, 21 и выключения двигателя 2 осуществляется затяжка резьбового соединения путем передачи в него дозы кинетической энергии маховика 4. The
Номинальные жесткости механизмов нагружения 22, 31 соизмерены с жесткостью резьбового соединения и имитатора 42, поэтому работа ступеней гайковерта происходит в дифференциальном режиме при одновременном вращении шпинделя 17, водила 13 в прямом направлении и центральных колес 6 и 7 в реактивном направлении. The nominal stiffnesses of the loading mechanisms 22, 31 are commensurate with the stiffness of the threaded connection and the
При работе гайковерта в инерционном дифференциальном режиме происходит разделение потока энергии к резьбовому соединению на два главный и вспомогательный, и в случае соответствия жесткости резьбового соединения номинальной величине регулирование вспомогательного потока, направляемого в механизм нагружения 22, не производится. В этом случае центральные зубчатые колеса 6 и 7, взаимодействуя наружными зубьями 8 и 9 с зубчатыми штоками 24 и 35, приводят последние в движение. Жидкость из штоковой полости гидроцилиндра 23 через отверстие 53 вытесняется в бесштоковую, а жидкость из бесштоковой полости дополнительного гидроцилиндра 34 вытесняется через отверстие 54 в штоковую полость. Сила сопротивления движению штоков 24 и 35 создается за счет цанг 26 и 36 при постоянно уменьшающихся сечениях для перетекания жидкости между оболочками 27 и 37 цанг 26, 36 и внутренней поверхностью осевых отверстий полых зубчатых штоков 24, 35. When the wrench operates in an inertial differential mode, the energy flow to the threaded connection is divided into two main and auxiliary, and if the rigidity of the threaded connection corresponds to the nominal value, the auxiliary flow directed to the loading mechanism 22 is not regulated. In this case, the
Так как затяжка резьбового соединения и нагружение имитатора 42 в этом случае осуществляется при постоянно уменьшающейся кинетической энергии маховика, то их движение происходит с отрицательным ускорением, поэтому штоки 24 и 35 двигаются в противоположных направлениях с одинаковыми ускорениями. Взаимодействуя с зубчатым колесом 33, штоки 24 и 35 вращают его, оставляя связанный с ним ползун 32 в неподвижном состоянии. Since the tightening of the threaded connection and loading of the
Если жесткость резьбового соединения отличается от номинальной, то угловые ускорения вращения рабочей головки 17, центрального зубчатого колеса 6 и линейное ускорение движения зубчатого штока 24 будут отличаться от номинальных значений. If the stiffness of the threaded connection differs from the nominal one, then the angular accelerations of rotation of the
Например, если жесткость резьбового соединения меньше номинальных значений, то количество энергии, направляемой к резьбовому соединению, должно быть увеличено. Это достигается тем, что при уменьшении жесткости резьбового соединения происходит увеличение ускорения вращения рабочей головки 17, что приводит к уменьшению ускорения вращения центрального зубчатого колеса 6, которое, взаимодействуя наружными зубьями 8 с зубчатым штоком 24, заставляет его также перемещаться с замедленным отрицательным ускорением. В результате этого ось зубчатого колеса 33 и связанный с ним ползун 32 приобретают линейное ускорение, равное разнице ускорений штоков 24 и 35. Ползун 32 перемещается вниз, воздействуя на рычаг 40, который перемещает плунжер 28 вверх. Плунжер 28 своим коническим хвостовиком 29 через ступенчатые пальцы 30 воздействует на лепестки цанги 26. Тем самым происходит уменьшение угла раскрытия лепестков цанги 26 и увеличение жесткости механизма нагружения 22. Это означает, что количество энергии, направляемой по главному направлению к резьбовому соединению, увеличивается. For example, if the stiffness of a threaded connection is less than the nominal values, then the amount of energy directed to the threaded connection should be increased. This is achieved by the fact that with a decrease in the rigidity of the threaded connection, an increase in the acceleration of rotation of the working
Чтобы приведенное выше кинематическое рассогласование в виде линейного смещения ползуна 32 не изменялось в течение дальнейшего времени, одновременно с воздействием ползуна 32 на рычаг 40 ползун 32 воздействует на рычаг 41, перемещая плунжер 38 вверх. Плунжер 38 коническим хвостовиком 39 воздействует на лепестки цанги 36, тем самым происходит уменьшение угла раскрытия лепестков цанги 36 и, как следствие, увеличение жесткости дополнительного механизма нагружения 31. So that the kinematic mismatch in the form of a linear displacement of the
При этом шток 35 дополнительного гидроцилиндра 34 так же, как и шток 24 гидроцилиндра 23, начинает перемещаться с замедленным отрицательным ускорением, равным замедленному отрицательному ускорению штока 24. In this case, the
При увеличении жесткости резьбового соединения от номинальной величины количество энергии, направляемой к резьбовому соединению, должно быть уменьшено. Это достигается тем, что шток 24 гидроцилиндра 23 начинает перемещаться с увеличившимся отрицательным ускорением. When the stiffness of the threaded joint increases from the nominal value, the amount of energy directed to the threaded joint should be reduced. This is achieved by the fact that the
В результате этого ось зубчатого колеса 33 и связанный с ним ползун 32 приобретают линейное ускорение, равное разнице ускорений штоков 24 и 35. Ползун 32 перемещается вверх, воздействуя на рычаг 40, перемещает плунжер 28 вниз. Плунжер 28 своим коническим хвостовиком 29 через ступенчатые пальцы 30 воздействует на лепестки цанги 26. Тем самым происходит увеличение угла раскрытия лепестков цанги 26 и уменьшение жесткости механизма нагружения 22. Это означает, что количество энергии, направляемой по главному направлению к резьбовому соединению, уменьшается. As a result, the axis of the
При перемещении ползуна 32 вверх шток 35 дополнительного гидроцилиндра 34 начинает перемещаться с увеличенным отрицательным ускорением, равным увеличивающемуся отрицательному ускорению штока 24 гидроцилиндра 23. When the
Затяжка резьбового соединения осуществляется до полной остановки маховика 4, после которой выключаются электромагнитные муфты 20, 21, а штоки 24, 35 механизмов нагружения 22, 31 под действием пружин 49, 50 соответственно занимают исходное положение при перетекании жидкости через обратные клапаны 51, 52. The threaded connection is tightened until the
Значение жесткости резьбового соединения за предельными значениями может фиксироваться электроконтактными выключателями 47, 48, при взаимодействии которых с рычагом 40 и ползуном 32 соответственно выключаются электромагнитные муфты 20, 21, и процесс затяжки заканчивается. При этом на пульте управления (на чертеже не показан) загораются лампочки, сигнализирующие о браке. The stiffness value of the threaded connection beyond the limit values can be fixed by electrical contact switches 47, 48, during the interaction of which with the lever 40 and the
Таким образом, в течение всего цикла затяжки фиксируется отклонение жесткости резьбового соединения от номинальной величины в виде линейного ускорения одного из звеньев кинематической цепи устройства с последующим формированием сигнала на корректировку жесткости механизма нагружения при сохранении общей жесткости системы постоянной величиной. Thus, during the entire tightening cycle, the deviation of the stiffness of the threaded connection from the nominal value is fixed in the form of linear acceleration of one of the links of the kinematic chain of the device with the subsequent generation of a signal for adjusting the rigidity of the loading mechanism while maintaining the total rigidity of the system constant.
Выполнение устройства с элементами следящей системы значительно повышает точность затяжки резьбовых соединений, особенно для соединений с криволинейной характеристикой жесткости. The implementation of the device with elements of the tracking system significantly improves the accuracy of the tightening of threaded joints, especially for joints with a curved stiffness characteristic.
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SU4919481 RU2037392C1 (en) | 1991-03-19 | 1991-03-19 | Method and device for controlling tightening of threaded joints |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SU4919481 RU2037392C1 (en) | 1991-03-19 | 1991-03-19 | Method and device for controlling tightening of threaded joints |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2037392C1 true RU2037392C1 (en) | 1995-06-19 |
Family
ID=21565205
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| SU4919481 RU2037392C1 (en) | 1991-03-19 | 1991-03-19 | Method and device for controlling tightening of threaded joints |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2037392C1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2473418C2 (en) * | 2007-07-31 | 2013-01-27 | Лезомат Шраубтехник Нееф Гмбх | Screw driving machine mobile control device |
| RU2557859C2 (en) * | 2010-05-11 | 2015-07-27 | Лезомат Шраубтехник Нееф Гмбх | System for remote control over hydraulic torque screwdriver |
-
1991
- 1991-03-19 RU SU4919481 patent/RU2037392C1/en active
Non-Patent Citations (3)
| Title |
|---|
| 1. Заявка Японии N 62 - 13158, кл. B 25J 19/00, 1988. * |
| 2. Авторское свидетельство СССР N 1757854, кл. B 25B 21/00, 1990. * |
| 3. Авторское свидетельство СССР N 1825725, кл. B 25B 21/00, 1991. * |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2473418C2 (en) * | 2007-07-31 | 2013-01-27 | Лезомат Шраубтехник Нееф Гмбх | Screw driving machine mobile control device |
| RU2557859C2 (en) * | 2010-05-11 | 2015-07-27 | Лезомат Шраубтехник Нееф Гмбх | System for remote control over hydraulic torque screwdriver |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2037392C1 (en) | Method and device for controlling tightening of threaded joints | |
| JPH0732946B2 (en) | Manipulator for forging machine | |
| US2916927A (en) | Variable speed belt drive | |
| US6641499B1 (en) | Transmission | |
| JPH09177905A (en) | Control device fro planetary differential type speed reduction gear | |
| EP0035867B1 (en) | Wabbler plate engine mechanisms | |
| CN209838807U (en) | Hydraulic fault-tolerant mechanism | |
| RU2017024C1 (en) | Recuperative brake | |
| CN1326742C (en) | Clutch control especially for bicycle driving device hub | |
| RU2786248C1 (en) | Sliding electromechanical actuator | |
| EP4180689A1 (en) | Damping device | |
| RU2582829C1 (en) | Nut runner operation method and device therefor | |
| CN109882464B (en) | Hydraulic fault-tolerant mechanism | |
| RU2184026C2 (en) | Power nut driver | |
| SU1589261A1 (en) | Device for dneumatic drive speed control | |
| SU1451654A1 (en) | Double-pulse angular speed controller | |
| CN1023342C (en) | Variable speed device | |
| SU1332005A1 (en) | Hold-down device for deep-well instrument | |
| KR0153581B1 (en) | Actuator for motion simulator | |
| JPS64193B2 (en) | ||
| KR0153583B1 (en) | Torque limiter of actuator for motion simulator | |
| JPS5848305B2 (en) | Automatic transmission for power tools | |
| SU1524992A1 (en) | Pneumohydraulic pulsing nut-driver | |
| AU764449B2 (en) | Transmission | |
| SU1629466A1 (en) | Pipe spinning wrench |