Устройство для сборки соединений

 

Изобретение относится к автоматизации сборочных работ в машиностроении, к сборке прессовых и резьбовых соединений. Цель изобретения - расширение технологических возможностей за счет обеспечения сборки как прессовых, так и резьбовых соединений с одновременным повышением производительности при сборке резьбовых соединений. Устройство содержит корпус 1 с механизмом смены инструмента, концентраторы УЗК 7 и 24, преобразователь (П) 9 продольно-крутильных колебаний, П 10 продольных колебаний, 18 поперечных колебаний При этом обмотки возбуждения П 9 и П 10 подключены к источнику питания посред1 ством переключателей синфазно или противофазно. При запрессовке валу 15 сообщают продольные колебания, а втулке 20 - поперечные. При завинчивании валу 15 посредством включения П 9 и П 10 либо синфазно, либо противофазно сообщают продольно-крутильные колебания, а втулке 20 - поперечные. 2 з.п. ф-лы, 4 ил. (Л С о 00 Ч) о о ю

СOK)3 СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)з В 23 P 19/02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

©с

Ю

О

О

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4655286/27 (22) 21.12,88 (46) 07.11.91. Бюл. ¹ 41 (71) Куйбышевский политехнический институт им. В.В.Куйбышева (72) В.А.Николаев, M À.Êóëèêîâ, Б:Л.Штриков, Т.А.Садовникова и С.С.Туркина (53) 621.757 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 1454637, кл, В 23 Р 19/02, 13.07.87. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ СБОРКИ СОЕДИНЕНИЙ (57) Изобретение относится к автоматизации сборочных работ в машиностроении, к сборке прессовых и резьбовых соединений.

Цел ь изобретен ия — расширение технологических возможностей за счет обеспечения

„„SU „„1689009 А1 сборки как прессовых, так и резьбовых соединений с одновременным повышением производительности при сборке резьбовых соединений. Устройство содержит корпус 1 с механизмом смены инструмента, концентраторы УЗК 7 и 24, преобразователь (П) 9 продольно-крутильных колебаний, П 10 продольных колебаний, 18 поперечных колебаний. При этом обмотки возбуждения П 9 и П

10 подключены к источнику питания посред ством переключателей синфазно или противофаэно. При запрессовке валу 15 сообщают продольные колебания, а втулке

20 — поперечные. При завинчивании валу 15 посредством включения П 9 и П 10.либо Я синфазно, либо противофазно сообщают продольно-крутильные колебания, а втулке

20 — поперечные. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

1689009 ля продольных и продольно-крутильных колебаний; на фиг, 3 и 4 — графическое пояснение сущности (физической) в первый полупериод УЗК и во второй полупериод, . соответственно.

Устройство содержит корпус 1 механизма смены инструмента, оправку 2, по окру>кности которой жестко закреплена подвеска

3 с упругими элементами 4, которые также жестко соединены с рамой 5, имеющей осевые отверстия для захватов 6. Концы захватов 6 свободно входят в отверстия концентратора 7 ультразвуковых колебаний

7 с обратным конусом. К концентратору 7 жестко крепится кожух 8 ультразвуковых преобразователей 9 и 10.

Преобразователь 9 выполнен полым, цилиндрическим, получен путем многократного свертывания ленты из магнитострикционного материала. На боковой поверхности полого преобразователя г|о винтовой линии под углом а сделано четное количество окон, служащих для укладки обмоток 11 возбуждения. Одним торцом преобразователь 9 припаивается к торцу концентратора 7. Обмотка 11 укладывается .таким образом, чтобы просходило замыкание магнитного потока и возникновение продольно-крутильных колебаний.

Внутри цилиндрического преобразова теля 9 концентрично расположен преобразователь 10 в виде пакета однооконных пластин из магнитострикцион ного материала с обмоткой 12 для возникновения продольных колебаний, Преобразователь 10 также одним концом припаивается к торцу концентратора 7. На другом торце обоих преобразователей нанесена акустически изоляционная схема 13. Кроме того, обмотки преобразователей 9 и 10 подключены к источнику питания посредством переключателей синфазно или противофазно, а обмотка преобразователя 9 соединена с регулятором амплитуды, С внутренней конической поверхностьк> концентратора 7 плотно сопряжен цанговый.зажим 14 за,15

Изобретение относится к автоматизации сборочных работ в машиностроении, а конкретнее к сборке прессовых и реэьбовых соединений. . Цель изобретения — расширение технологических возможностей за счет обеспечения сборки как прессовых, так и резьбовых соединений с одновременным повышением производительности при сборке реэьбовых соединений. 10

На фиг, 1 изображена общая конструктивно-кинематическая схема устройства для сборки соединений; на фиг. 2 — конструкция комбинированного преобразоватепрессовываемого вала 15 (завинчиваемой шпильки с реэьбовым соединением), На столе 16 монтажного робота или сборочного автомата установлена рама 17 крепления ультразвукового преобразователя 18 поперечных колебаний, соединенная с отверстиями стакана 19. Используемый для . позиционирования напрессовываемого кольца 20 жестко закреплен направляющий корпус 21 цангового зажима.- С внутренней конической поверхностью корпуса 21 жестко сопряжена цанга 22 кольца 20, которая упорной втулкой 23 плотно прижимается к этой поверхности, обеспечивая в диаметральном направлении кольца плотный акустический контакт с концентратором 24 ультразвукового преобразователя 18, закрытого кожухом 25. Через резьбовое соединение упорная втулка 23 жестко сопряжена со стаканом 19. Соединяемое кольцо 20 закреплено в цанге 22 и их торцовые поверхности сопряжены через демпфирующую прокладку 26 (резиновую), Для установки и закрепления соединяемого кольца на рабочей позиции стакан 19 жестко соединен с тягой 27, приводимой в движение электромагнитным приводом или пневмо-приводом, Устройство работает следующим образом при запрессовке вала в кольцо.

1. По окончании вспомогательных переходов: зажим запрессовываемого вала 15, его перемещение на рабочую позицию и первичная ориентация с допустимой точностью позиционирования — с помощью электромагнитного привода осуществляется перемещение тяги 27 и производится окончательный зажим соединяемого кольца 20, Перемещением корпуса 1 осуществляется воздействие вала 15 на кольцо 20 статическим усилием. Момент контактирования вала 15 с кольцом 20 определяется сенсорным устройством подвески 3, которое включает источник ультразвуковых колебаний (не показано).

2. В момент контактирования торца запрессовываемого вала 15 с кольцом 20 подшипника одновременно воздействуют ультразвуковыми колебаниями на перемещаемый вал 15 и неподвижное кольцо 20, Первичная ориентация (центрирование по оси соединения деталей) и воздействие статического усилия Рс на подвижную деталь (вал 15) может быть реализовано устройством (фиг. 1), управляемым следящим электроприводом и системой ЧПУ, 3. При реализации процедуры запрессовки устройство работает следующим образом, После включения источника УЗК (на фиг. 1 не показан) магнитострикционные

16890%

20

30

55 (2) преобразователи 10 и 18 возбуждают ультразвуковые колебания. На поверхности вала 15 образуется стоячая волна амплитудой

А()у, ). На кольцо 20 воздействуют ультразвуковые колебания в плоскости перпендикулярной к сопрягаемым поверхностям посредством преобразователя 18.

К валу 15 от концентратора 7 и однооконного магнитострикционного преобразователял я 10 (фи г.2) подаются ультразвуковые колебания в продольном относительно поверхности и оси соединения направлении. Эти продольные ультразвуковые колебания воздействуют на поверхность вала 15 и образуют стоячую волну. Взаимодействие ультразвуковых колебаний синхронизированы так, что на границе торца поверхности вала 15 образуется нпучностьн (вал как бы сжимается).

Таким образом, в один момент времени ультразвуковые колебания воздействуют на кольцо 20, на растяжение, на вал 15 — на сжатие, во второй период на кольцо на сжатие и на вал — на растяжение.

Следовательно, составляющие ультразвуковых колебаний воздействуют на кольцо

20 и на вал 15 во взаимно перпендикулярных направлениях и сдвинуты во времени на 1/2 периода, B процессе сборки резьбовых соединений выделяют четыре этапа:

1. Совмещение оси отверстия гайки и болта.

2. н Наживлением резьбы.

3. Завинчивание.

4. Затяжка резьбового соединения.

Именно на первом этапе многопозиционной сборки достигается повышение производительности за счет применения предлагаемого устройства на монтажно-измерительном роботе МИР-1, обеспечивающим точность позиционирования 0,05 мм, что существенно облегчает реализацию и второго этапа. Таким образом„совмещение выполняемых операций обеспе-;ивается за счет введения второго ультразвукового преобразователя продольно-крутильных колебаний.

2. При реализации 3-ro этапа завинчивания преобразователей 9 и 10 выполняют функции создания пульсирующих поступательных движений и крутильных колебаний в соответствующие такты поперечных колебаний.

Работа осуществляется следующим образом.

После срабатывания датчика контроля выполнения "наживления" при включенном преобразователе 10 включается в работу полый цилиндрический преобразователь 10 путем подключения его обмотки 11 к источнику (генератору) УЗК (схемы контроля и подРл(очения на фиг, 1 и 2 не показаны). При этом обеспечивается создание продольных колебаний по оси болта, которые в совокупном взаимодействии с поперечными ультразвуковыми колебаниями осуществляют тактовые поступательные перемещения по оси соединения. В нормальном реэьбовом соединении всегда имеется гарантированный зазор Л Р, В первый полупериод УЗК величина ЛР составляет:

ЛР = ЛР— А ел.COS $ + Ал-k Sin (a — $) +

+(An-k sin а),и cos 2

Ю (,() где Anon — амплитуда УЗ поперечных колебаний гайки;

Ап-)(— амплитуда УЗ пррдольно-крутильных колебаний болта;

a — угол продольно-крутильных колебаний; р- угол профиля резьбы;. ,и — коэффициент Пуассона материала болта;

Anon cos — величина изменения зазбра в направлении его измерения от действия

Anon

А,.y sio (а — $) — величина изменения зазооа в направлении его измерения от,дейСТВИЯ Ап-k; (An-k sin а),и — упругое изменение диаметра резьбы болта в результате изменения его длины под действием УЗК; (Ao-в з!л)Р cos $ — величина изменениЯ зазора в направлении его измерения за счет упругого изменения диаметра резьбы бол. та.

Во второй полупериод. УЗК (фиг,1,б) величина зазора составляет

ЛР =АР+А„л COS$ — А -k SIIl(O — $) —, — (An — k sin a)p cos 2

Осуществляя программируемое перемещение болта на величину шага резьбы, синхронизированное с частотой вращения (один оборот — подача на шаг); добиваются образования при завинчивании зазора за счет УЗК, т.е. полного отсутствия сил трения и снижения напряженности процесса. Таким образом, для обеспечения гарантироI ванного зазора при свинчивании необходимо выполнить условие из (1) и (2):

1689009

А o = cos $ = А,-k (юп (а — ) +р sill a х х cos

При этом создается дополнительный 5 крутящий момент, величина которого определяется углом наклона окон а и величиной тока, проходящего через обмотку. Регулирование угла продольно-крутильных колебаний а обеспечивается согласно 10 соотношению (2). При четном цикле окон обеспечивается симметричная (равномерная) нагрузка крутильных колебаний на сопрягаемые детали, Четвертый этап — затяжка резьбового 15 соединения, Воозрастает требуемый крутящий момент, что обуславливает увеличение амплитуды УЗК и соответствующего тока в обмотке. Увеличение амплитуды УЗК в продольном направлении за счет подключения 20 преобразователя параллелепипедной формы увеличивает степень упругой деформации головки болта и гайки и величину сближения их микрорельефав. Наличие крутильной составляющей колебаний способ- 25 ствует дополнительному довороту болта, что в сочетании с увеличением сближения микрорельефов увеличивает прочность соединения (аналогия: при затяжке винта отверткой вручную мы нажимаем на отвертку 30 и при этом совершаем доворот для повышения прочности соединения), Возможны два случая регулирования угла продольно-крутильных колебаний.

1, Обмотки 11 и 12 (фиг.2) подключены в 35 одной фазе. В этом случае, согласно принципу суперпозиции производится сложение амплитуд колебаний А1 — от преобразователя 9 и Ag — от преобразователя 10. При этом угол Q увеличивается и может принимать 40 любое значение в предельном варианте до а1, соответствующее максимально возможному значению А2, Регулирование осуществляется за счет изменения тока подмагничивания, что ведет к изменению. 45 аплитуды А2.

2. Обмотки 11 и 12 (фиг.2) подключены в противофазе, В этом случае происходит уменьшение результирующей амплитуды и уменьшение угла а до предельного значе- 50 ния а>, определяемого максимальным значением амплитуды Аъ, Регулирование угла а происходит аналогично, как и в первом случае.

Формула изобрртения

1. Устройство для сборки соединений, содержащее корпус с механизмом смены инструмента, захватные и крепежные устройства с цанговыми зажимами для собираемых деталей, источники питания, концентраторы ультразвуковых колебаний . и преобразователи ультразвуковых поперечных и продольных колебаний, каждый из которых выполнен в форме параллелепипеда с одним окном и обмоткой возбуждения и соединен с соответствующим концентратором, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения технологических возможностей за счет обеспечения сборки как прессовых, так и резьбовых осединений с одновременным повышением производительности при сборке резьбовых соединений, оно снабжено соединенным с концентратором продольных ультразвуковых колебаний, ультразвуковым преобразователем продольно-крутильных колебаний, выполненным полым, цилиндрическим, с четным числом окон, расооложенных под острым углом к оси сборки, и обмоткой возбуждения, переключателями, каждый из которых соединен с обмотками преобразователей продольно-крутильных и продольных колебаний, а также регулятором амплитуды, соединенным с обмоткой преобразователя продольно-крутильных колебаний и источником питания, при этом преобразователь продольных колебаний установлен в полости преобразователя продольно-крутильных колебаний, концентрично последнему, а их обмотки возбуждения подключены посредством упомянутых переключателей к источнику питания.

2. Устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что обмотки возбуждения преобразователей продольных и продольно-крутильных колебаний подключены противофазно к источнику питания, 3. Устройство по п. l, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что обмотки возбуждения преобразователей продольных и. продольно-крутильных колебаний подключены синфазно к источнику питания.

1689009!

689009

Составитель О. Морозова

Редактор В. Бугренкова Техред М.Моргентал Корректор Т, Малец

Заказ 3768 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Произволе.твенно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гаг;ц ина, 101