Электромагнитный дифференциальный датчик положения свариваемого стыка

 

Союз Советских . Соцкапистмческнх

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

»»899295 (6l ) Дополнительное к авт. свнд-ву (22) Заявлено 30.06.8 0(2l) 2948028/25-27 с присоединением заявки,% (23) ПриоритетОпубликовано 23.01.82. Бюллетень №3 (5! )К. Кл.

B 23 К 9/10!!!оудератееииь!й комитет

СССР (53) УД 621 791 .75 (088,8) оо делам изобретений и отхрмтий

Дата опублнкования описания 23 01 82 (72) Автор изобретения

В. H. Ластовиря (71) Заявитель (54) ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЙ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫЙ

ДАТЧИК ПОЛОЖЕНИЯ СВАРИВАЕМОГО СТЫКА

Изобретение относится к устройствам для автоматизации сварочных процессов и может быть использовано в различных отраслях машиностроения для автоматизации направления сварочного инструмента по линии стыка.

Известен электромагнитный диф реренциальный датчик, содержащий первичную катушку индуктивности, намотанную на магнитопровод и вторичные индикаторные катушки индуктивности. Для компенсации сигнала от превышения кромок по краям магнитопровода установлены компенсационные стержни(1) .

Указанное устройство работоспособно только на ферромагнитных материалах, громоздко, чувствитепьно к изменению высоты до изделия, величины зазора в стыке.

Известен также бесконтактный дифференциальный датчик краевого эффекта для направления сварочного инструмента по стыку, содержащий катушку индуктивности, намотанную на магнитопровод и индикаторные катушки индуктивности со взаимоперпендикулярными осями(2).

Конструкция датчика не ооеспечивает необходимой помехозашишенности, что снижает точность. Устройство работоспо собно только на ферромагнитных метал- . лах, имеет значительные габариты.

Наибслее близком к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является электромагнитный !

О дифференциальный датчик, содержащий катушку индуктивности, намотанную на ярме П-образного магнитопровода, и четы ре индикаторные катушки индуктивности, которые закреплены соос»о на боковых !

5 гранях с внешней и внутренней стороны полюсов магнитопровоиа (3)

Недостатком известного устройства являются значительные его размеры в

20 поперечном (относительно стыка) направлении, что обусловлено конструкцией мат

»итопровода. В связи с этим свариваемые кромки должны быть свободны на значительном расстоянии от стыка (приблкзл3 89929 тельно 1ОО мм), от различных технолс гических и .конструктивных элементов, а именно: прижимов, ребер жесткости и т. п.. Кроме того, кромки, в силу тех же причин, не могут быть и короче указанного размера. Это существенно ограничивает применение данного устройства.

Вследствие значительной по величине зоны снятия информации датчик подверг. жен влиянию различных технологических tO помех. Кроме того, этим датчиком нельзя варить кольцевые швы, например при сварке труб в трубные. доски, так как оси индикаторных катушек расположены на однОЙ прям ОЙ. 15

Цель изобретения — расширение технологических возможностей устройства пуI тем обеспечения спежения- при сварке по кольцевому стыку и осуществления сварки в затесненных условиях. 30

Поставленная цель достигается тем, что в электромагнитном датчике положения свариваемого стыка, содержащего магнитопровод с размещенными на нем катушкой индуктивности и четырьмя индикатор- 3$ ными катушками индуктивности, две из которых закреплены соосно на боковых гранях полюса магнитопровода, две другие индикаторные катушки индуктивности закреплены на передней и задней гранях 30 того же полюса стержневого магнитопровода прямоугольного сечения по разные стороны от плоскости симметрии этих граней, при этом оси всех индикаторных катушек индуктивности размещены в од- 35 ной плоскости, перпендикулярной оси магнитопровода.

Такое техническое решенге позволяет уменьшить габариты датчика до требуемых размеров за счет того, что использован стержневой магнитопровод прямоугольного сечения, уменьшение поперечных размеров которого не изменяет картину окружающего электромагнитного поля и, следовательно, сохраняет все свойства датчика, расширить технологические возможности за счет уменьшения размеров в поперечном направлении, что позволяет его иопользовать при автоматизации направления сварочного инструмента при нали- 30 чии узких кромок либо близко расположенных к стыку прижимов, ребер жесткости и др., эле:агентов технологии и конструкции, а также за счет размещения индикаторных катушек индуктивности по конту- И ру сечения магнитопровода и возможности определять центр отверстия, что позволяет автоматизировать сварку кольцевых швов, вращения горелки относительно центра отверстия, например при сварке труб в трубные доски.

Кроме того, оно позволяет повысить точность слежения путем локализации зоны снятия информации, которая окружает стык и искажает сигнал о положении стыка за счет вмятин, выпуклостей и других дефектов, прилегающих к стыку кромок.

На фиг. 1 показан электромагнитный дифференциальный датчик, на фиг. 2— зависимости составляющих дифференциальных сигналов индикаторных катушек от смешения стыка Х и превышения кромок аЬ, Предлагаемый датчик состоит из стержневого магнитопровода 1 прямоугольного сечения на одном из концов которого намотана катушка 2 индуктивности, а по периметру другого конца закреплены че тыре индикаторные катушки 3 и 4 индук FHBHocTH, .две из которых 4 расположены соосно на боковых гранях у полюса, а две другие индикаторные катушки 3 индуктивности закреплены на передней и задней гранях по разные стороны от плоскости симметрии этих граней, при этом . оси всех индикаторных катушек 3 и 4 индуктивности размещены в одной плоскости, перпендикулярной оси магнитопровода, Свариваемое изделие — поз. 5.

Устройство работает следующим образом.

При отсутствии из делил с оз даваемый катушкой 2 магнитный поток равномерно рассеивается в пространстве со всех граней магнитопровода 1 . Наведенная в катушках 3 и 4 ЭДС и одинакова.

Разностные сигналы ЭДС катушек 3 и 4 равны нулю (Ь = 4 =0). Введение изделия 5 со стыком. под датчик вызывает в нем появление вихревых токов, которые создают противодействующий (размагничивающий) магнитный поток, ослабляющий поток рассеяния полюса магнитопровода 1.

Если ось стыка расположена в плоскости симметрии передней и задней граней (фиг. 1), то по-прежнему дифференциальные сигналы катушек на противоположных гранях равны нулю (Ы = 4 =0), магнит ные потоки через контуры катушек 3 и 4 соответственно равны.

Смещение стыка X (фиг, 1) от плоскости симметрии передней и задней граней приводит к перераспределению магнитных потоков рассеяния между гранями. Та половина магнитопровода 1, в сторону которой наблюдается смешение, 5 899295 6 будет испытывать большее сопротивление Предлагаемое устройство обладает в магнитному потоку в силу бол шей кон — 2-3 раза большей помехозащищенностью центрации вихревых потоков под ней, Па- (при том же сечении магнитопровода) и, являются разностные сигналы катушек 3 следовательно, точностью определения и 4: Ы5(х) и Ы (х) (фиг. 2) ° 5 положения стыка, ввиду более локальной

Превышения кромок (одна относительно зоны снятия информации, которая приблидругой) стыка Ь Ь также ведет к увели- зительно определяется расстоянием межчению размагничивающего воздействия пс- ду индикаторными катушками. току с той части магнитопровода 1, под Меньшие габариты в поперечном накоторой расположена более приподнятая 10 правлении и более широкие технологичеокромка. Это приводит к появлению сиг- кие возможности делают его более униналов 685(h.h ) .и D<) () (фиг ° 2)r версальным и широкоприменимым, что от которых желательно:изоавиться, так способствует росту автоматизации свакак их появление дает ложную информа- рочных процессов, позволяя применять цию о смешении стыка. сварочный автомат На большем числе техТаким образом, разностные сигналы нологических процессов, нежели прежде. имеют иве составляющие, зависящие от Например, кромки сварки протяженных смешения стыка Х и от превышений кро- стыков, можно с помощью этого датчика мок b,g. Из фиг. 2 видно, что составля- автоматизировать процесс сварки труб в ющие, зависящие от Х, имеют одну фазу 2Ь трубные доски и сварку в затесненных цля обоих сигналов a - зависящие от

1 условиях.

64 - -разную фазу.

Формула из обре те ния

+кое,(х)-кое (рц ф

Ug = Ы (х) + К 4< (x), где К вЂ” коэффициент компенсации, который выбирается из условия компенсации составляющих, зависящих от превышения кромок: 45 3 " + 3 )у

ы„=де% (x) -649 (ь h).

Складывая дифференциальные сигналы обеих пар катушек 3 и 4 получим сигнал датчика о смешении стыка, не зависящий от технологического возмущенияпревышения кромок. Дифференциальное включение катушек 3 и 4 делает его нечувствительным к изменению высоты положения над изделием, величине зазора в стыке. 35

Таким образом имеем:

u — а,+êьЛ„= а,(x)+ И,(а Ц.

Электромагнитный дифференциальный датчик г ложения свариваемого стыка, содержащий магнитопровод с размещенными на нем катушкой индуктивности и четырьмя индикаторными катушками индуктивности, две из которых закреплены соосно на боковых rpa нях полюса ма гнитопровода, о т л и ч а ю ui и и с я тем, что, с целью расширения технологических . возможностей путем обеспечения слежения при сварке по кольцевому стыку и осуществления сварки в затесненных условиях, две другие индикаторные катушки индуктивности закреплены на передней и задней гранях того же полюса магнитьпровода по разные стороны от плоскости симметрии этих граней, при этом оси всех

"индикаторных катушек индуктивности раз

- :мешены в одной плоскости, перпендику лярной оси магнитопровода. ае,(ьы = кое„(м).

При определении центра отверстия, превышение кромок отсутствует, коэффициент К берется, равным 1. Составляющие ЬЕ и ь дают информацию о положении взаимоперпендикулярных осей ол верстия. Состояние М5— = b,Lq =0 соответствует совпадению оси магнитопровода 1 с осью отверстия.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Лю 210985, кл. В 23 К 9/10, 04.11.66.

2. Авторское свидетельство СССР

N 191710, кл. В 23 К 9/10, 11.02.65.

3. Авторское свидетельство СССР % 650747, кл. В 23 К 9/10, 18.03.76 (прототип) .