Результат интеллектуальной деятельности: ЦИФРОВОЙ МОМЕНТНЫЙ КЛЮЧ

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при затяжке резьбовых соединений в процессе сборки и эксплуатации машин или оборудования.

Известен цифровой моментный ключ, содержащий преобразователь деформации упругого элемента, подключенный к входу усилителя, аналого-цифровой преобразователь, входом подключенный к выходу усилителя, а выходами - к первым входам первого и второго цифровых компараторов, выход первого цифрового компаратора подключен к S-входу первого триггера, выходом подключенного к первому входу элемента «И», а R-входом соединен с R-входом второго триггера, выход второго цифрового компаратора подключен к S-входу второго триггера, инверсным выходом подключенного ко второму входу элемента «И», выходом через первый элемент индикации подключенного к общей шине питания, выход второго триггера через второй элемент индикации также соединен с общей шиной питания, третий цифровой компаратор, регистр памяти, счетчик импульсов, первый блок памяти, элемент задержки, элемент «ИЛИ», второй элемент «И», выходом через третий элемент индикации соединенный с общей шиной питания, первый вход второго элемента «И» подключен к инверсному выходу первого триггера, а второй вход - к инверсному выходу второго триггера, информационные входы регистра памяти и первые входы третьего цифрового компаратора подключены к выходам аналого-цифрового преобразователя, информационные выходы регистра памяти подключены к вторым входам третьего цифрового компаратора, а выход третьего цифрового компаратора подключен ко входу «Запись» регистра памяти информационный вход счетчика импульсов и вход Запись» первого блока памяти через элемент задержки соединены с выходом первого триггера, информационные выходы счетчика импульсов соединены с адресными входами первого блока памяти, информационные входы первого блока памяти соединены с информационными выходами регистра памяти, а информационные выходы первого блока памяти и выходы счетчика импульсов подключены к порту сопряжения с персональным компьютером, первый вход элемента «ИЛИ» через кнопку управления соединен с шиной «Напряжение логической единицы», вторым входом с выходом элемента задержки, а выходом к R-входам счетчика импульсов, регистра памяти и первого и второго триггера (см. патент RU №2519363, кл. B25B 7/05/2013 г.).

Недостатком указанного моментного ключа являются недостаточно широкие технологические возможности, обусловленные необходимостью перепрограммирования ключа при затяжке резьбовых соединений с различными моментами. Особенно это актуально при конвейерной сборке машин и агрегатов, где одним ключом необходимо затянуть несколько резьбовых соединений с различными моментами затяжки и в конце смены получить информацию о качестве затяжки собранных узлов.

Технический результат изобретения - расширение технологических возможностей ключа путем оперативной смены настроек ключа при затяжке резьбовых соединений с различными моментами и получение информации о качестве затяжки резьбовых соединений, выполненных оператором в течение смены.

Поставленный технический результат достигается тем, что цифровой моментный ключ, содержащий преобразователь деформации упругого элемента, подключенный к входу усилителя, аналого-цифровой преобразователь, входом подключенный к выходу усилителя, а выходами к первым входам первого и второго цифровых компараторов, выход первого цифрового компаратора подключен к S-входу первого триггера, выходом подключенного к первому входу элемента «И», а R-входом соединен с R-входом второго триггера, выход второго цифрового компаратора подключен к S-входу второго триггера, инверсным выходом подключенного ко второму входу элемента «И», выходом через первый элемент индикации подключенного к общей шине питания, выход второго триггера через второй элемент индикации также соединен с общей шиной питания, третий цифровой компаратор, регистр памяти, счетчик импульсов, первый блок памяти, элемент задержки, элемент «ИЛИ», второй элемент «И», выходом через третий элемент индикации соединенный с общей шиной питания, первый вход второго элемента «И» подключен к инверсному выходу первого триггера, а второй вход - к инверсному выходу второго триггера, информационные входы регистра памяти и первые входы третьего цифрового компаратора подключены к выходам аналого-цифрового преобразователя, информационные выходы регистра памяти подключены ко вторым входам третьего цифрового компаратора, а выход третьего цифрового компаратора подключен ко входу «Запись» регистра памяти, информационный вход счетчика импульсов и вход «Запись» первого блока памяти через элемент задержки соединены с выходом первого триггера, информационные выходы счетчика импульсов соединены с адресными входами первого блока памяти, информационные входы первого блока памяти соединены с информационными выходами регистра памяти, а информационные выходы первого блока памяти и выходы счетчика импульсов подключены к порту сопряжения с персональным компьютером, первый вход элемента «ИЛИ» через кнопку управления соединен с шиной «Напряжение логической единицы», вторым входом, с выходом элемента задержки, а выходом к R-входам счетчика импульсов, регистра памяти и первого, и второго триггера, снабжен вторым и третьим блоками памяти и переключателем программ, информационные выходы второго блока памяти подключены к вторым входам первого цифрового компаратора, информационные выходы третьего блока памяти подключены ко вторым входам второго цифрового компаратора, адресные входы второго и третьего блоков памяти и порта сопряжения с персональным компьютером соединены с выходами переключателя программы, первый блок памяти снабжен дополнительными адресными входами, соединенными с выходами переключателя программ.

На чертеже изображена блок-схема цифрового моментного ключа.

Цифровой моментный ключ содержит преобразователь 1 деформации упругого элемента, подключенный к входу усилителя 2, аналого-цифровой преобразователь 3, входом подключенный к выходу усилителя 2, второй 4 и третий 5 блоки памяти. Выходы аналого-цифрового преобразователя 3 подключены к первым входам первого 6 и второго 7 цифровых компараторов, выход первого 6 цифрового компаратора подключен к S-входу первого 8 триггера, выходом подключенного к первому входу элемента 9 «И», а R-входом соединен с R-входом второго 10 триггера, выход второго 7 цифрового компаратора подключен к S-входу второго 10 триггера, инверсным выходом подключенного ко второму входу элемента 9 «И», выходом, через первый 11 элемент индикации подключенного к общей шине 12 питания, выход второго 10 триггера через второй 13 элемент индикации также соединен с общей шиной 12 питания, третий 14 цифровой компаратор, регистр 15 памяти, счетчик 16 импульсов, первый блок 17 памяти, элемент 18 задержки, элемент 19 «ИЛИ», второй элемент 20 «И», выходом через третий 21 элемент индикации, соединенный с общей шиной 12 питания, первый вход второго 20 элемента «И» подключен к инверсному выходу первого 8 триггера, а второй вход - к инверсному выходу второго 10 триггера, информационные входы регистра 15 памяти и первые входы третьего 14 цифрового компаратора подключены к выходам аналого-цифрового преобразователя 3, информационные выходы регистра 15 памяти подключены ко вторым входам третьего 14 цифрового компаратора, а выход третьего 14 цифрового компаратора подключен к входу «Запись» регистра 15 памяти, информационный вход счетчика 16 импульсов и вход «Запись» первого блока 17 памяти через элемент 18 задержки соединены с выходом первого триггера 8, информационные выходы счетчика 16 импульсов соединены с адресными входами первого блока 17 памяти, информационные входы первого блока 17 памяти соединены с информационными выходами регистра 15 памяти, а информационные выходы блока 17 памяти подключены к порту 22 сопряжения с персональным компьютером, первый вход элемента 19 "ИЛИ" через кнопку 23 управления соединен с шиной 24 «Напряжение логической единицы», вторым входом, с выходом элемента 18 задержки, а выходом к R-входам счетчика 16 импульсов, регистра 15 памяти и первого 8 и 10 второго триггера, переключатель 25 программ, информационные выходы второго блока 4 памяти подключены ко вторым входам первого цифрового компаратора 6, информационные выходы третьего блока 5 памяти подключены ко вторым входам второго цифрового компаратора 7, адресные входы второго и третьего блоков 4 и 5 памяти и порта 22 сопряжения с персональным компьютером соединены с выходами переключателя 25 программ, а первый блок 17 памяти снабжен дополнительными адресными входами, соединенными с выходами переключателя 25 программ.

Моментный ключ работает следующим образом. Предварительно в блоки 4 и 5 памяти записывают коды минимально допустимых значений крутящих моментов и коды максимально допустимых значений крутящих моментов по адресам, код которых задается переключателем программ. Таким образом каждому затягиваемому резьбовому соединению в собираемом изделии будет соответствовать своя программа с установленными допустимыми значениями крутящих моментов затяжки. Затем переключателем программ устанавливают требуемую программу и нажимают кнопку 23 управления. При этом на выходе элемента 19 «ИЛИ» появляется импульс напряжения, которым осуществляются сброс регистра 15 памяти, счетчика 16 импульсов и установка триггеров 8 и 10 в исходное состояние. Условие совпадения для элемента 20 «И» начинает выполняться: на его выходе появляется напряжение логической единицы и индикатор 21 загорается, чем осуществляется сигнализация о готовности ключа к затяжке. Ключ устанавливают на гайку и приступают к затяжке резьбового соединения.

При затяжке резьбового соединения в преобразователе 1 деформации упругого элемента появляется напряжение пропорциональное величине приложенного крутящего момента. Это напряжение поступает на вход усилителя 2, с выхода которого поступает на вход аналого-цифрового преобразователя 3.

На выходах соответствующих разрядов аналого-цифрового преобразователя 3 появляется цифровой код, соответствующий величине приложенного крутящего момента.

Этот код поступает на информационные входы регистра 15 памяти и вторые входы цифровых компараторов 6, 7 и 14. На первые входы цифрового компаратора 14 поступает цифровой код с выходов регистра 15 памяти. При этом, если код на выходах регистра 15 памяти меньше кода с выходов аналого-цифрового преобразователя 3, то на выходе цифрового компаратора 14 появляется импульс, по которому код с выходов аналого-цифрового преобразователя 3 переписывается в регистр 15 памяти. Таким образом, на выходах регистра 15 памяти формируется код, пропорциональный максимальному значению крутящего момента при затяжке данного резьбового соединения.

На первые входы цифровых компараторов 6 и 7 поступает цифровой код с выходов блоков 4 и 5 памяти, соответствующий минимально допустимому и максимально допустимому значению крутящего момента для данного резьбового соединения.

Если код с выходов аналого-цифрового 3 преобразователя меньше кодов минимально допустимого и максимально допустимого момента затяжки, то на выходах цифровых компараторов 6 и 7 напряжение логического нуля, триггеры 8 и 10 находятся в «нулевом» состоянии, на выходе элемента 9 «И» также напряжение логического нуля и элементы 9, 13 индикации не горят, что свидетельствует о том, что крутящий момент ниже нормы.

При достижении моментом нижней установленной границы код с выходов аналого-цифрового преобразователя 3 становится больше кода с выходов блока 4 памяти, на выходе цифрового компаратора 6 появляется напряжение логической единицы, триггер 8 срабатывает, на его выходе появляется напряжение логической единицы, условие совпадения для элемента 20 «И» перестает выполняться и индикатор 21 гаснет, а условие совпадения для элемента 9 «И» начинает выполняться, на его выходе появляется напряжение логической единицы и загорается элемент 11 индикации, что свидетельствует о том, что крутящий момент достиг установленной величины. Оператор прекращает затяжку и снимает ключ с затянутого резьбового соединения.

Если по каким-либо причинам затяжка не прекратилась и момент на ключе превысил верхнюю установленную границу, то на выходе цифрового компаратора 7 появляется напряжение логической единицы, второй триггер 10 устанавливается в единичное состояние, условие совпадения для элемента 9 «И» перестает выполняться, элемент 10 индикации гаснет, а загорается элемент 13 индикации, сигнализирующий о превышении установленной величины крутящего момента затяжки.

При срабатывания триггера 8 начинается отсчет времени, определяемый элементом 18 задержки, которая устанавливается в зависимости от условия работы от 1 до 5 секунд. После окончания задержки, определяемой элементом 18, на его выходе появляется импульс, передним фронтом которого осуществляется запись в блок 17 памяти кода максимального значения момента при затяжке данного резьбового соединения, с выходов регистра 15 памяти, который является моментом затяжки данного резьбового соединения и номера затяжки с выходов счетчика 16 импульсов, а задним фронтом импульса с выхода элемента 18 задержки осуществляется сброс содержимого регистра 15 памяти увеличивается на единицу содержание счетчика 16 импульсов и осуществляется установка триггеров 8 и 10 в исходное состояние. При этом индикаторы 9 и 13 гаснут и загорается индикатор 21 сигнализирующий, что можно приступать к затяжке следующего резьбового соединения. Затем оператор производит переключение переключателя программ в следующее положение нажимает кнопку 23 управления и ключом можно производить затяжку следующего резьбового соединения с моментом, предельные величины которого записаны в блоках 4 и 5 памяти по соответствующим адресам.

После окончания рабочей смены через порт 22 можно подключить ключ к компьютеру и проконтролировать результаты затяжек. Введение в цифровой моментный ключ, содержащий преобразователь деформации упругого элемента, подключенный ко входу усилителя, аналого-цифровой преобразователь, входом подключенный к выходу усилителя, а выходами - к первым входам первого и второго цифровых компараторов, выход первого цифрового компаратора подключен к S-входу первого триггера, выходом подключенного к первому входу элемента «И», а R-входом соединен с R-входом второго триггера, выход второго цифрового компаратора подключен к R-входу второго триггера, инверсным выходом подключенного ко второму входу элемента «И», выходом через первый элемент индикации подключенного к общей шине питания, выход второго триггера через второй элемент индикации также соединен с общей шиной питания третьего цифрового компаратора третьего регистра памяти счетчика импульсов, блока памяти, элемента задержки, элемента «ИЛИ», второго элемента «И», выходом через третий элемент индикации соединенный с общей шиной питания, первый вход второго элемента «И» подключен к инверсному выходу первого триггера, а второй вход - к инверсному выходу второго триггера, информационные входы третьего регистра памяти и первые входы третьего цифрового компаратора подключены к выходам аналого-цифрового преобразователя, информационные выходы третьего регистра памяти подключены ко вторым входам третьего цифрового компаратора, а выход третьего цифрового компаратора подключен к входу «Запись» третьего регистра памяти, информационный вход счетчика импульсов и вход «Запись» блока памяти через элемент задержки соединены с выходом первого триггера, информационные выходы счетчика импульсов соединены с адресными входами блока памяти, информационные входы блока памяти соединены с информационными выходами третьего регистра памяти, а информационные выходы блока памяти подключены к порту сопряжения с персональным компьютером, первый вход элемента «ИЛИ» через кнопку управления соединен с шиной «Напряжение логической единицы», вторым входом - с выходом элемента задержки, а выходом к R-входам счетчика импульсов, третьего регистра памяти и первого и второго триггера, позволило получать информацию о качестве затяжки резьбовых соединений, выполненных оператором в течение смены.