Рычажные корректирующие устройства сопряжения изделий типа вал-втулка

Из всего многообразия технологий и оборудования, применяемых в автоматизированных производствах для сопряжения осесимметричных изделий, наибольшей эффективностью обладают корректирующие устройства с комбинированной адаптацией, рефлекторной системой управления, где используются причинные взаимосвязи между физическими явлениями, происходящими в технологическом процессе.

В процессе установки вала в отверстие втулки при исходном рассогласовании положений их осей силовое взаимодействие вала с торцевой поверхностью втулки приводит к перекосу вала, направленному в сторону требуемой коррекции положения его оси. Противоположная закономерность наблюдается при установке изделия типа «втулка» на вал. Возникает перекос втулки, направленный в сторону, противоположную направлению требуемой коррекции положения ее оси.

С использованием принципа построения систем на основе организации причинных взаимосвязей между физическими явлениями и функциями разработан ряд рычажных устройств коррекции положения сопрягаемых осесимметричных изделий. Устройства снабжены рычажной системой, состоящей из стержней, расположение которых в процессе сборки используется для перемещения объекта манипулирования в требуемом направлении и коррекции взаимного положения сопрягаемых изделий.

Корректирующие устройства по количеству стержней, используемых в рычажной системе, подразделяются на двухстержневые и одностержневые.

Первоначально в рычажной системе корректирующих устройств использовалось два стержня, расположенные между подвижным рабочим органом и захватом, шарнирно соединенных между собой и подпружиненных в среднем положении. За счет разницы длины стержней достигается организация рычага, силовое воздействие от которого реализует требуемое направление перемещения изделия.

Выполнение системы рычагов, основанное на взаимодействии двух стержней, сложно по конструкции, а величина корректирующего перемещения объекта манипулирования ограничена разницей длин стержней.

Корректирующие устройства, в которых используется в рычажной системе один стержень, отличаются простотой конструкции и расширенной величиной корректирующего перемещения объекта манипулирования.

Корректирующее устройство (рис. 6.1) установлено на подвижном рабочем органе 1.

Рис. 6.1. Схемы рычажных корректирующих устройств для установки: а) вала в отверстие втулки; б) втулки на вал.

Стержень 2 подпружинен в среднем положении и расположен между подвижным рабочим органом и захватом 3, с закрепленным объектом манипулирования валом 4 или втулкой 5. При перекосе объекта манипулирования в процессе его сопряжения с изделием, установленным на рабочей поверхности 6, изменяет свое положение стержень 2. Для ситуации манипулирования валом (рис. 6.1, а) нижний конец стержня смещается от оси перемещения подвижного рабочего органа в направлении требуемой коррекции и создается силовое воздействие на перемещение вала в данном направлении. Для ситуации манипулирования втулкой (рис. 6.1, б) верхний конец стержня смещается от оси перемещения подвижного рабочего органа в направлении, противоположном требуемой коррекции, что приводит к силовому воздействию на перемещение втулки в требуемом направлении.

Использование всей длины рычага увеличивает размер шага коррекции положения изделий, к тому же существенно упрощается конструкция устройства, что в конечном итоге приводит и к увеличению быстродействия его работы.

Однако установлено, что обеспечение выполнения граничных условий возникновения перекоса вала при его силовом взаимодействии с торцевой поверхностью втулки является условием необходимым, но недостаточным для выполнения всего процесса сборки. Применение рычажных корректирующих устройств ограничено силами сопротивления корректирующему перемещению вала относительно втулки, возникающими в местах их контактного взаимодействия. Кроме этого стремление к увеличению шага коррекции приводит к увеличению угла наклона вала, что повышает вероятность заклинивания собираемых изделий и невозможности выполнения сборки.

Для выявления возможности расширения граничных условий применения рычажных корректирующих устройств сопряжения осесимметричных изделий проведем анализ их работы методом исследования функционально-физических связей (МИФФС). Объектом исследования является однорычажное корректирующее устройство с валом, сопрягаемым с втулкой, установленной на рабочей поверхности (рис. 6.1, а). Предметом исследования являются процессы, происходящие при манипулировании положением вала относительно втулки при их сопряжении.

Коррекция взаимного положения осей изделий осуществляют посредством перемещения валом втулки в направлении, противоположном наклону вала.

В данном методе сборки изделий типа «вал – втулка», включающим перемещение вала в направлении торцевой поверхности втулки до соприкосновения торца вала с ее поверхностью, прижатие вала к поверхности втулки, наклон вала в направлении рассогласования положений осей вала и втулки, коррекцию взаимного положения осей деталей с одновременным выпрямлением вала корректируют взаимное положение осей деталей перемещением валом втулки в направлении, противоположном его наклону.

Пример реализации метода рычажным корректирующим устройством показан на рис. 6.2.

Рис. 6.2. Этапы метода коррекции валом положения втулки

При соприкосновении торца вала с торцевой поверхностью втулки вал перекашивается в направлении рассогласования положений осей вала и втулки, вследствие чего рычаг изменяет свое положение (рис. 6.2, а). Силовое воздействие на втулку со стороны вала, направленное в сторону противоположную наклону вала, при возрастании усилия прижатия вала к поверхности втулки приводит к тому, что вал перемешает втулку влево (рис. 6.2, б), приводя к одновременному уменьшению угла наклона вала и величины х рассогласования взаимного положения сопрягаемых деталей.

На рис. 6.3 показаны макеты устройств.

Рис. 5.4. Макет однорычажного корректирующего модуля

Литература

1. Сысоев С.Н. Принципы и методы нахождения технических решений. Метод исследования функционально-физических связей / С.Н. Сысоев. – Владимир: Изд-во Владим. гос.ун-та, 2007. – 214 с. ISBN 5-89368-775-2.

2. Пат. 115711 Р Ф, МПК B25J 15/06. Захватный корректирующий модуль / Сысоев С.Н., Еропова Е.В., Коробова Т.Н. - №2011145329/02; заявл. 08.11.11; опубл. 10.05.12., Бюл.№13. – 3с.

3. Пат. 147155 Р Ф, МПК B25J 15/06. Захватный корректирующий модуль / Сысоев С.Н., Литвинов И.С., Юнце Цао - №2014111416/06; заявл. 25.03.14; опубл. 27.10.14., Бюл.№30. – 3с.

4. Пат. 128150 Р Ф, МПК B25J 15/06. Захватный корректирующий модуль / Сысоев С.Н., Столяров А.В. - №2012152328/02; заявл. 15.12.12; опубл. 20.05.13., Бюл.№14. – 3с.

5. Сысоев С.Н. Рычажные устройства автоматизированного процесса сборки изделий типа «вал-втулка» / С.Н. Сысоев, И.С. Литвинов, В.А. Овчинников // Международный научно-практический журнал International Research Journal, №9 (40), часть 2, октябрь,2015. с. 96-99.

Л. 7. Пневмоавтоматика

1. Аспекты развития пневмоавтоматики.

2. Пути развития элементной базы автоматических систем с использованием газа и жидкости.