Устройство контроля качества точечной сварки

 

Использование: в машиностроении. Сущность изобретения: устройство содержит последовательно соединенные фокусирующую линзу 2, инфракрасный датчик 3, формирователь 4 электрических импульсов, электронный ключ 5, блок 6 формирования сигналов контроля и исполнительный блок 7. Датчик 3 и формирователь 4 выполнены в виде пироэлектрического преобразователя, а блок 6 снабжен узлом 11 электронного дифференцирования. Работа устройства основана на интегрировании инфракрасного излучения по площади выбранного участка зоны термического влияния. По результатам анализа поступают сигналы "Выплеск", "Норма", "Непровар", в соответствии с которыми прекращается подача сварочного тока или выдается команда на повторную сварку той же точки, но с изменением режима сварки. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к сварочной технике и может быть использовано для активного контроля качества точечной электроконтактной сварки, а также для автоматического управления процессом сварки. Целью изобретения является повышение надежности контроля путем фокусирования инфракрасного излучения с зоны термического влияния свариваемой точки. На фиг. 1 дана структурная схема устройства контроля качества точечной сварки; на фиг. 2 - фрагменты осциллограммы регистрации сигнала точечной сварки на автоматической линии сварки колес. Устройство состоит из смонтированных в корпусе 1 фокусирующей линзы 2, инфракрасного датчика 3 и формирователя электрических импульсов 4, электронного ключа 5, блока формирования сигналов контроля 6, исполнительного блока 7, блока формирования усилий сжатия и проковки 8 и подвижного 9 и неподвижного 10 электродов. При этом датчик 3 и формирователь 4 выполнены в виде пироэлектрического преобразователя, блок 8 непосредственно связан с подвижным электродом 9, а электронный ключ 5 включен между формирователем импульсов 4 и блоком формирования сигналов контроля 6, причем управляющий вход ключа 5 соединен с одним из выходов исполнительного блока 7. Блок формирования сигналов контроля 6 содержит узел электронного дифференцирования 11, три компаратора 12, 13 и 14 и логическую схему ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 15, подключенную к выходам компараторов 13 и 14. Выход электронного ключа 5 подключен к входам дифференцирующего узла 11 и компараторов 13 и 14, выход узла 11 соединен с входом компаратора 12, а выходы компараторов 12 и 13 и логической схемы 15 подключены к первому, второму и третьему входам соответственно исполнительного блока 7, выходы которого соединены с блоком проковки и электродами 9 и 10. Позицией 16 на чертеже обозначены свариваемые детали. Устройство контроля качества точечной сварки работает следующим образом. Корпус 1 закрепляется в месте, удобном для обзора выбранного участка зоны термического влияния, на который и ориентируется оптическая ось линзы 2. С блока 7 подается сигнал управления, под действием которого в блоке 8 формируется усилие сжатия электродов 9 и 10, после чего на них подается ток сварки, при прохождении которого через свариваемые детали 16 появляется литое ядро и с поверхности металла, расположенной вокруг зоны контакта электрода 10 (9), исходит интенсивное градиентное инфракрасное излучение. Поток излучения интегрируется по площади выбранного участка зоны термического влияния посредством фокусирующей линзы 2 (причем выбор этого участка определяется безопасным положением пироэлектрического преобразователя в корпусе 1 и его чувствительностью и проводится предварительно экспериментальным путем для заданных материалов и размеров свариваемых деталей) и преобразуется в датчике 3 в электрические импульсы дифференциального представления изменения потока инфракрасного излучения во времени, которые в блоке 4 формируются по амплитуде и передаются на ключ 5. Электронный ключ 5, включаемый от исполнительного блока 7 сигналом, соответствующим длительности прохождения сварочного тока, пропускает на вход блока 6 только информативную часть импульсов, устраняя ненужную характеристику относительного перемещения свариваемого материала 16 и электродов 9 и 10. В блоке 6 происходит дальнейшее преобразование пропущенных ключом 5 импульсов в соответствии с заданными требованиями процесса точечной сварки. Сигналы повторно дифференцируются в блоке 11 и сравниваются в компараторе 12 с пороговым уровнем U_в, соответствующим выплеску металла в точке сварки, при достижении которого на первом выходе блока 6 появляется сигнал "Выплеск", регистрируемый исполнительным блоком 7. В компараторе 13 происходит сравнение входных сигналов блока 6 с порогом "Норма" (U_o), при достижении которого на второй вход исполнительного блока 7 проходит выходной сигнал блока 6 "Норма", где он и регистрируется. Одновременно этот же сигнал подается на вход логической схемы ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 15. Компаратор 14 имеет пороговый уровень U_н, соответствующий непровару в свариваемой точке, и осуществляет сравнение входных сигналов блока 6 с данным пороговым уровнем. При достижении наименьшего уровня порога U_н сигнал с выхода компаратора 14 поступает на второй вход логической схемы 15, которая формирует сигнал "Непровар" только при наличии сигнала с компаратора 14 и отсутствии сигнала с компаратора 13. Сигнал "Непровар" поступает на третий вход исполнительного блока 7 и регистрируется в том случае, если он поступает после определенной паузы, выбираемой заранее для данной длительности тока сварки, что позволяет избежать ложных срабатываний. В зависимости от вида регистрируемого исполнительным блоком 7 сигнала в нем вырабатывается соответствующая команда. В случае наличия сигнала "Выплеск" или "Непровар" блок 7 обеспечивает возможность повторной сварки бракуемой точки, изменяя при этом режимы сварки. Если блок 7 регистрирует сигнал "Норма", то он отключает ток, сварка точки в этом случае закончена. Предлагаемое устройство, наряду с контролем выплеска и непровара, позволяет также контролировать достижение оптимальных размеров литого ядра в свариваемой точке и, в соответствии со сформированными сигналами контроля, управлять процессом сварки, изменяя при необходимости ее режимы или своевременно отключая сварочный ток, способствуя при этом сокращению непроизводительного расхода тока и времени и предупреждению возможного выплеска металла. Все это повышает надежность контроля качества сварки и позволяет адаптивно управлять различными автоматизированными сварочными процессами.

Формула изобретения

1. Устройство контроля качества точечной сварки, содержащее последовательно соединенные инфракрасный датчик, формирователь электрических импульсов, а также блок формирования сигналов контроля и исполнительный блок, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности контроля путем фокусирования инфракрасного излучения с зоны термического влияния свариваемой точки, оно оснащено фокусирующей линзой, установленной перед инфракрасным датчиком, и электронным ключом, а блок формирования сигналов контроля выполнен в виде трех компараторов, узла электронного дифференцирования и схемы ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, причем электронный ключ подключен к выходу формирователя электрических импульсов и к входам второго и третьего компараторов, а также через узел электронного дифференцирования к входу первого компаратора, при этом входы схемы ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ соединены с выходами второго и третьего компараторов, а выходы первого и второго компараторов и схемы ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, а также управляющий вход электронного ключа связаны с исполнительным блоком. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что инфракрасный датчик и формирователь электрических импульсов выполнены в виде пироэлектрического преобразователя.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2

PA4A/PA4F - Прекращение действия авторского свидетельства СССР на изобретение на территории Российской Федерации и выдача патента Российской Федерации на изобретение на оставшийся срок

Дата начала действия патента: 02.08.1996

Номер и год публикации бюллетеня: 12-1999

(73) Патентообладатель:Акционерное общество "АвтоВАЗ" ( АО "АвтоВАЗ" )

Извещение опубликовано: 27.04.1999