Пневматичний гайковерт

Винахід стосується засобів механізації і автоматизації складальних процесів в машинобудуванні, приладобудуванні і ремонті машин, зокрема пристроїв для загвинчування різьбових деталей - гайок, гвинтів, болтів. Відомий пневматичний гайковерт [деклараційний патент України №40759А, В25В 21/00, опубл. 15.08.2001р., бюл. №7], що містить корпус, розташовані в ньому пневмодвигун і перемикач напряму обертів шпинделя з пневмоприводом, датчик зупинки шпинделя, мікроперемикач та систему керування, до котрої входять редуктор тиску, два електропневмоклапани, два пневмоелектроперетворювачі, два пневмодроселі, пневмоємність, три зворотних клапани, реле часу, перемикач і котра пневматично з'єднана з магістральним повітропроводом, пневмодвигуном гайковерта, пневмоприводом перемикача напряму обертів шпинделя, а електрично - з датчиком зупинки шпинделя і мікроперемикачем. Недоліком цього гайковерта є те, що тривалості початкового реверсу шпинделя і реверсу для усунення заклинювання регулюються за допомогою одного реле часу і тому мають однакові значення. Проте тривалість початкового реверсу повинна бути більшою від тривалості реверсу, яким усувається заклинювання різьби, тому що додається час на взаємне орієнтування різьбових деталей. Крім цього, обидва реверси здійснюються з великими обертами, оскільки в цей час в гайковерт подається повітря з максимальним тиском магістрального повітропроводу. Однак взаємоорієнтування і наживлення різьби здійснюється більш надійно при невеликих обертах шпинделя. В основу винаходу поставлено задачу створити пневматичний гайковерт, система керування котрого дозволить налаштовувати його на роботу з короткочасним початковим реверсом при невеликих обертах шпинделя, що забезпечить надійне взаємоорієнтування і наживлення різьбових деталей, а також дозволить встановлювати різні тривалості початкового реверсу і реверсу для усунення заклинювання різьби. Поставлена задача вирішується тим, що в пневматичному гайковерті, котрий містить корпус, розташовані в ньому пневмодвигун і перемикач напряму обертів шпинделя з пневмоприводом, датчик зупинки шпинделя, мікроперемикач та систему керування, до котрої входять редуктор тиску, два електропневмоклапани, два пневмоелектроперетворювачі, два пневмодроселі, пневмоємність, три зворотні клапани, реле часу, перемикач і котра пневматично з'єднана з магістральним повітропроводом, пневмодвигуном гайковерта, пневмоприводом перемикача напряму обертів шпинделя, а електрично - з датчиком зупинки шпинделя і мікроперемикачем, згідно з винаходом, в систему керування додатково введені три зворотні клапани, пневмодросель, дві пневмоємності, трьохходовий клапан, електропневмоклапан, пневмоелектроперетворювач і перемикач, при цьому вхід додаткового електропневмоклапана з'єднаний з виходом редуктора тиску, а ви хід - з входом трьохходового клапана, інший вхід якого з'єднаний з виходом електропневмоклапана, під'єднаного до виходу трьохходового клапана, а котушка додаткового електропневмоклапана живиться через додатковий перемикач і нормально замкнені контакти додаткового пневмоелектроперетворювача, котрий з'єднаний з входом пневмодвигуна гайковерта через додатковий пневмодросель і паралельно під'єднані до нього зворотній клапан і пневмоємність, інші додаткові зворотній пневмоклапан і пневмоємність паралельно сполучені з пневмодроселем, що з'єднує пневмоелектроперетворювач, котрий має нормально замкнені контакти, з пневмоприводом перемикача напряму обертів шпинделя, третій додатковий зворотній клапан, паралельно під'єднаний до пневмодроселя, що з'єднує пневмоелектроперетворювач, котрий має нормально розімкнеш контакти, з входом пневмодвигуна гайковерта. В пропонованому гайковерті через додатковий електропневмоклапан від редуктора тиску повітря подається в пневмопривід перемикача напряму обертів шпинделя і вмикає початковий реверс шпинделя. Одночасно з цим повітря пониженого тиску від редуктора проходить у пневмодвигун гайковерта і забезпечує зменшені оберти шпинделя. Тривалість початкового реверсу регулюється додатковими пневмодроселем із зворотнім клапаном і пневмоємністю. В систему керування введено додатково редуктор тиску, вхід котрого з'єднаний з магістральним повітропроводом, а вихід - з входом додаткового електропневмоклапана. Це дає можливість регулювати крутний момент і оберти початкового реверсу шпинделя незалежно від тиску повітря під час загвинчування. На фіг.1 зображена принципова пневмоелектрична схема гайковерта, на фіг.2 - розріз А-А на фіг.1, на фіг.3 принципова схема системи керування з додатковим редуктором тиску. Пневматичний гайковерт складається з корпуса 1, в якому розташовані пневмодвигун та перемикач напряму обертів шпинделя (на фіг.1 не зображені). До корпусу 1 закріплена вісь 2 з боковою ручкою 3, що має кулачок 4, який може взаємодіяти з мікроперемикачем 5. Пружиною кручення 6 ручка 3 утримується в положенні, у якому кулачок 4 не натискає на кнопку мікроперемикача 5 і одна пара його контактів (верхня) є НЗ (нормально замкнена), інша (нижня) - HP (нормально розімкнена). До нижньої частини корпусу 1 гайковерта прикріплена втулка 7, а до його шпинделя 8 - подовжувач 9. На них змонтовані деталі датчика зупинки шпинделя 10 відцентрового типу: два нерухомі контакти - дві щітки 11 гвинтами 12 закріплені у втулці 7, рухома втулка 13 із контактною шайбою 14 і пружиною 15, сепаратор 16 з кульками 17 у скісних отворах і змінна головка 18 для утримання кріпильних виробів. У неробочому стані гайковерта, тобто коли шпиндель 8 нерухомий, щітки 11 контактують із шайбою 14 за допомогою пружини 15, тобто утворюють НЗ контакти. До верхньої частини корпуса 1 прикріплений пневмоциліндр 19, шток якого шарнірно з'єднаний із кривошипом вала 20 перемикача напряму обертів шпинделя. Пружина 21 утримує шток пневмоциліндра 19 у правому положенні і фіксує вал 20 перемикача напряму обертів шпинделя у фазі обертання пневмодвигуна в напрямі загвинчування. Система керування гайковертом (на фіг.1 обмежена штрих-п унктирним контуром) складається з електропневмоклапанів 22, 23, 24, редукторів тиску 25, 26, зворотних клапанів 27...32, пневмоємностей 33, 34, пневмодроселів 35, 36, 37, пневмоелектроперетворювачів 38, 39, 40, трьохходового клапана 41 з кулькою 42, реле часу 43, перемикачів 44, 45. Пневмопривід перемикача напряму обертів шпинделя 19, пневмодвигун гайковерта, електропневмоклапани 22, 23, 24, редуктори тиску 25, 26, зворотні клапани 27..32, пневмоємності 33, 34, пневмодроселі 35, 36, 37, пневмоелектроперетворювачі 38, 39, 40, трьохходовий клапан 41, пневматично з'єднані з магістральним повітропроводом 46 і між собою повітропроводами 47...60. Мікроперемикач 5, датчик зупинки шпинделя 10, електропневмоклапани 22, 23, 24, пневмоелектроперетворювачі 38, 39, 40, реле часу 43, перемикачі 44, 45, електрично з'єднані провідниками 61...73. Для вмикання подачі стиснутого повітря у пневмодвигун гайковерта призначена клавіша 74, яка через штифт 75 може відкривати прохід стиснутого повітря із запірного клапана 76 у канал 77. Елементи системи керування об'єднані в пульт керування (на фіг.1 обведені штрихпунктирною лінією) і з'єднуються з гайковертом джгутом із трьох повітропроводів 48, 49, 53 і трьох провідників 61, 63, 66. Довжина джгута повинна дозволяти доступ робітнику-складальнику до всі х позицій складання різьбових з'єднань на робочому місці. У змінній головці 18 підпружиненими кульками утримується гайка 78, яку необхідно нагвинтити на шпильку 79. Пневматичний гайковерт функціонує наступним чином. Утримуючи гайковерт руками за ручку корпусу 1 і бокову р учку 3, робітник натискує на клавішу 74, стиснуте повітря під тиском Р із магістрального повітропроводу 46 проходить через редуктор тиску 25, зменшується до тиску P1, далі через повітропровід 56, зворотній клапан 30, повітропровід 53, запірний клапан 76, канал 77 надходить у пневмодвигун гайковерта, і шпиндель 8 разом з датчиком зупинки шпинделя 10, головкою 18 із гайкою 78 починають обертатися. Після цього гайковерт вручн у подається і орієнтується так, щоб відбулися контакт із заданим осьовим зусиллям між торцями гайки 78 і шпильки 79 і суміщення їх осей, внаслідок чого гайка 78 наживлюється і нагвинчується на шпильку 79. Якщо під час наживлення станеться заклинювання різьби, тоді гайка 78 перестане обертатися, загальмує обертання шпинделя 8 і деталі датчика зупинки шпинделя 10 займуть початкове положення, що зображене на фіг.1. Для розклинювання різьби необхідно увімкнути реверсивні оберти шпинделя 8, повернувши вал 20 перемикача напряму обертів шпинделя у необхідне положення. Це здійснюється штоком пневмоциліндра 19 через кривошип вала 20 під час подачі стиснутого повітря у пневмоциліндр 19 із магістрального повітропроводу 46 через повітропровід 58, електропневмоклапан 23, повітропровід 57, порожнину трьохходового клапана 41, повітропроводи 52, 51, 49, після того як реле часу 43 замкне коло живлення котушки електропневмоклапана 23, яке складається з перемикача 44, провідників 69, 68, 67, 73. Для цього необхідно замкнути коло живлення реле часу 43, у яке входять провідник 70, НЗ контакти пневмоелектроперетворювача 39, провідник 65, внутрішні контакти елементів реле часу 43, провідник 64, HP контакти пневмоелектроперетворювача 38, провідник 63, НЗ контакти мікроперемикача 5, провідник 62, лівий гвинт 12, НЗ контакти щітки 11 - шайба 14, правий гвинт 12 і провідник 61. У цьому колі є три пари контактів, від стану яких залежить подача живлення до реле часу 43. Це НЗ контакти щітки 11 - шайба 14, HP контакти пневмоелектроперетворювача 38 і НЗ контакти пневмоелектроперетворювача 39. Після вмикання гайковерта в роботу HP контакти пневмоелектроперетворювача 38 замикаються під дією стиснутого повітря, яке надходить до нього із повітропроводів 48, 47 через дросель 35. Останній призначений для затримки замикання HP контактів пневмоелектроперетворювача 38 до моменту, поки шпиндель 8 не почне обертатися і не розімкнуться НЗ контакти щітки 11 - шайба 14. Вони під час роботи гайковерта є розімкнутими, тому що за рахунок відцентрової сили кульки 17 пересуваються вгору по скісних отворах сепаратора 16, піднімають вгору втулку 13 із шайбою 14 і позбавляють її контакту із щітками 11. НЗ контакти пневмоелектроперетворювача 39 залишаються у замкнутому стані, бо його пневмокамера з'єднана з атмосферою через пневмодросель 36, повітропроводи 49, 51, 52, порожнину трьохходового клапана 41, повітропровід 57 і електропневмоклапан 23. Отже, під час нормальної роботи гайковерта із трьох наведених контактів у розімкненому стані є лише контакти щітки 11 - шайба 14. Вони замикаються у випадку заклинювання різьби, коли припиняється обертання датчика зупинки шпинделя 10, що є сигналом для вмикання реверсу, яким усувається заклинювання різьби. Щоб попередити пошкодження різьби під час заклинювання, слід налагодити гайковерт на роботу з незначним крутним моментом шпинделя 8 шляхом регулювання тиску Р1 редуктором 25. Стиснуте повітря з тиском Р має створити такий крутний момент гайковерта, який забезпечить затягування різьби і усунення заклинювання за допомогою реверсивних обертів шпинделя 8. Тривалість реверсу регулюється за допомогою реле часу 43, яке через заданий час розриває коло живлення електропневмоклапана 23. Доступ стисненого повітря в повітропровід 57 припиняється, і він з'єднується через електропневмоклапан 23 з атмосферою. Пружина 21 пересуває вправо поршень пневмоциліндра 19, який через кривошип повертає вал 20 і вмикає гайковерт на прямі оберти шпинделя 8. Для блокування реверсу пневмодвигуна під час зміни напряму реверсивних обертів на прямі, яка відбувається через його зупинку і може викликати повторний реверс, призначений пневмоелектроперетворювач 39. Коли стиснуте повітря подається повітропроводом 48 у пневмоциліндр 19, воно одночасно через пневмодросель 36 і зворотній клапан 28 проходить у пневмоємність 33 і камеру пневмоелектроперетворювача 39, розмикає його НЗ контакти і, разом з цим, коло живлення реле часу 43. Тривалість цього розмикання регулюється пневмодроселем 36 і повинна тривати до розмикання НЗ контактів щітки 11 - шайба 14, яке станеться внаслідок обертання датчика зупинки шпинделя 10. Зворотній клапан 28 забезпечує швидке заповнення пневмоємності 33 і камери пневмоелектроперетворювача 39, тобто прискорене розмикання його НЗ контактів, а пневмоємність 33 дозволяє точніше регулюва ти тривалість їх розімкнутого стану. Під час складання дрібних різьб заклинювання відбувається дуже часто і тоді загвинчування доцільно починати з реверсивними обертами шпинделя, щоб попередити пошкодження різьби і дати можливість складальнику швидше зорієнтува ти гайковерт у сприятливе загвинчуванню положення. Для налагодження гайковерта на роботу з початковим реверсом шпинделя 8 призначені електропневмоклапан 22, трьохходовий клапан 41, пневмодросель 37 із зворотнім клапаном 32, пневмоємність 34, пневмоелектроперетворювач 40 і перемикач 45. Для цього необхідно замкнути перемикач 45, і тоді живлення котушки електропневмоклапана 22 відбувається через провідник 71, НЗ контакти пневмоелектроперетворювача 40, провідники 72, 73. Стиснуте повітря під тиском Р1 із повітропроводу 56 через повітропровід 55 проходить через електропневмоклапан 22 у повітропровід 54, пересуває кульку 42 до упору в нижній конус трьохходового клапана 41, перекриваючи його з'єднання з атмосферою через електропневмоклапан 22. Потім воно повітропроводами 52, 51, 49 надходить в пневмоциліндр 19 і перемикає гайковерт на реверсивне обертання. Після натискання клавіші 74 гайковерт починає працювати з початковими реверсивними обертами. Одночасно повітропроводами 48, 50 стиснуте повітря через пневмодросель 37 проходить в пневмоємність 34 і камеру пневмоелектроперетворювача 40, розмикає його НЗ контакти і перериває коло живлення котушки електропневмоклапана 22. Після цього стиснуте повітря із пневмоциліндра 19 через повітропроводи 49, 51, 52, порожнину трьохходового клапана 41, повітропровід 54, електропневмоклапан 22 виходить в атмосферу, і пружина 21 перемикає гайковерт на пряме обертання. Пневмодроселем 37 можна регулювати швидкість заповнення пневмоємності 34 і камери пневмоелектроперетворювача 40, тобто час замкненого стану його НЗ контактів і тривалість початкового реверсу гайковерта. Пневмоємність 34 і зворотній клапан 32 забезпечують точність регулювання тривалості початкового реверсу шпинделя. Якщо наживлення відбулося і починається загвинчування, робітник повинен повернути ручку 3, кулачок 4 замикає HP контакти мікроперемикача 5, і живлення через провідники 61, 66, 73 надходить до котушки електропневмоклапана 24. Тоді стиснуте повітря з тиском Р із магістрального повітропроводу 46 через повітропровід 60, електропневмоклапан 24, повітропровід 59, зворотній клапан 31, повітропровід 53 надходить в гайковерт; оберти і крутний момент шпинделя 8 зростають, що забезпечує прискорене загвинчування і задану ступінь затягування різьби. Після цього гайковерт відводиться від складеного різьбового з'єднання, в головку 18 подається наступна гайка 78, і цикл загвинчування повторюється. Перемикач 44 призначений для вимикання реле часу 43 і постійного живлення (через провідники 68, 67, 73) котушки електропневмоклапана 23, який забезпечує реверсивний режим роботи гайковерта із збільшеним крутним моментом, тобто гайковерт у цьому випадку використовується для розбирання різьбових з'єднань. Вхід додаткового редуктора тиску 26 (фіг.3) з'єднаний з магістральним повітропроводом 46, а його вихід повітропроводом 55 з входом додаткового електропневмоклапана 22. За допомогою цього редуктора тиску можна регулювати тиск Р2 повітря, що подається в пневмодвигун гайковерта під час початкового реверсу шпинделя.