Устройство автоматического слежения за сварным стыковым швом

Устройство автоматического слежения за сварным стыковым швом

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (59 4 В 23 К 9/10

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ОТКРЫТИЙ (21) 3759012/25-27 (22) 25.06.84 (46) 30.01.86. Бюл. Ф 4 (71) Новомосковский ордена Трудового

Красного Знамени трубный завод им. 50-летия Советской Украины и

Ордена Ленина и ордена Трудового

Красного Знамени институт электросварки им. Е,Î. Патона (72) Л.Г. Чацкис, В.А. Тимченко, В.M. Недорезов, Н.Д. Ковика и В.И. Симаненко (53) 621.791.75 (088,8) (56) Авторское свидетельство СССР

Р 804276, кл. В 23 К 9/10, 1978, Авторское свидетельство СССР

Ф 1094690, кл. В 23 К 9/10, 1983. (54) (57 )УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО СЛЕЖЕНИЯ ЗА CBAPHblM СТЫКОВЫИ

ШВОМ, содержащее поперечный коррек" тирующий привод, генератор синусоидального напряжения, подключенный

„Я0„„12 7676 А к питающей обмотке электромагнитного датчика, причем его измерительная обмотка поперечного смещения подключена к преобразователю сигнала поперечного смещения, о т л и ч а ю — . щ е е с я тем, что, с целью повыщения точности слежения путем учета расстояния до иэделия, устройство снабжено преобразователем сигнала расстояния до поверхности иэделия и регулируемым элементом, при этом электромагнитный датчик содержит дополнительную обмотку измерения расстояния до поверхности иэделия, преобразователь сигнала поперечного смещения связан с поперечным корректирующим приводом через регулируемый элемент, управляющий вход которого связан с дополнительной обмоткой измерения расстояния до поверхности изделия через преобразователь сигнала расстояния до поверхности изделия.

676 2

Устройство автоматического слежения за сварным стыковым швом состоит из последовательно соединенных генератора 1 синусоидального напряжения, электромагнитного датчика 2 с питающей обмоткой 3, измерительной обмоткой 4 поперечного смещения (обмотка g ), дополнительной обмоткой 5 измерения расстояния до поверхности иэделия (обмотка Z: ), преобразователя 6 сигнала поперечного смещения (преобразователь g ), регулируемого элемента 7, поперечного корректирующего привода 8, на котором жестко закреплены электромагнигный датчик 2 и ультразбуковые датчики 9. Дополнительная обмотка 5

55 измерения расстояния до поверхности изделия подключена к управляющему входу регулируемого элемента 7 че1 1207

Изобретение относится к оборудованию для контроля сварных изделий и может быть использовано в системе автоматического наведения головок ультразвукового дефектоскопа на сварной стыковой шов.

Целью изобретения является повышение точности слежения путем учета расстояния до изделия.

Сущность изобретения заключается 10 в коррекции сигнала управления приводом поперечного перемещения сигналом величины зазора между датчиком и иэделием.

Благодаря включению регулируемого 15 элемента в схему совмещения дефектоскопа и шва по горизонтали„ использованию датчика положения с дополнительной обмоткой измерения зазора между датчиком и изделием и подклю- 20 чению его через преобразователь к управляющему входу регулируемого элемента достигается инвариантность всего устройства к внешнему возмущению, действующему на устройство и заключающемуся изменении значения зазора между торцовой поверхностью датчика и иэделием. При этом стабилизируется коэффициент передачи всего устройства, а следовательно, повышается точность наведения дефектоскопа на сварной шав.

На чертеже изображена структурная схема устройства с изображением установки датчика по отношению к контролируемому изделию и корректирующему приводу и обозначением ориентирующих осей. рез преобразователь 10 расстояния до поверхности изделия (преобразователь Z: ).

Питающая 3 и дополнительная 5 обмотки расположены в параллельных плоскостях со смещением торцовых поверхностей одной обмотки относительно другой, а измерительная обмотка 4 расположена внутри по центру питающей обмотки 3 и в плоскости симметрии, общей для питающей 3 и дополнительной 5 обмоток.

Электромагнитный датчик 2 закреплен жестко на головке дефектоскопа между ультразвуковыми датчиками 9 и установлен над контролируемым изделием 11 таким образом, чтобы электтрическая ось датчика 2 была параллельна оси контролируемого шва (ось Х).

Устройство автоматического слежения за сварным стыковым швом работает следующим образом.

Входной контролируемой величиной

Ц „() пля электромагнитного датчика 2 является его смещение поперек шва параллельно поверхности изделия между его электрической осью и осью контролируемого шва, вызван- ное непараллельностью направления перемещения изделия 11 и оси Х. На поверхности изделия 11 наводятся вихревые токи, симметрия которых относительно электрической оси электромагнитного датчика 2 нарушается при смещении этого датчика и валика усиления шва в направлении, поперечном шву. Вихревые токи вызывают магнитное поле, которое наводит в измерительной обмотке 4 поперечного смещения ЭДС рассогласования 0 (11k) амплитуда и фаза которой зависят от ,взаимного положения датчика 2 и валика усиления сварного шва. В частном случае, когда датчик 2 расположен над сварным швом симметрично, наведенная в измерительной обмотке

4 ЭДС равна нулю. В дополнительной обмотке 5 измерения расстояния до поверхности изделия амплитуда наведения ЗДС зависит от расстояния между торцовой поверхностью датчика 2 и поверхностью контролируемога изделия 11.

При увеличении расстояния между электромагнитным датчиком 2 и изделием 11 уменьшаются как плотность ви.;ревых токов на поверхности иэде1207б76

4 10

f5 где А = const.

3 лия ll êàê и ЭДС, наведенные в об мотках 4 и 5, что снижает коэффициент передачи электромагнитного датчика 2 К (Z) по отношению ко входному контролируемому смещению по

I координате f . При уменьшении расстояния между электромагнитным датчиком

2 и изделием 11 К (Z) возрастает.

Таким образом, выходной сигнал преобразователя 6 сигналов попереч.ного смещения Ue(Y,Z) в общем случае равен

Ць (У, Z) =K (.Z) Кь U „(Ц), (1) где К вЂ” коэффициент передачи преобразователя 6 сигналов поперечного смещения.

В дополнительной обмотке .5 измерения расстояния до поверхности изделия наведенная ЭДС возрастает при приближении электромагнитного датчика 2 к поверхности изделия 11 и уменьшается при удалении. На выходе преобразователя 10 сигнала расстояния до поверхности изделия, представляющего собой последовательно включенные усилитель и амплитудный детектор, формируется постоянное напряжение V„ (Z), амплитуда которого зависит от расстояния Z. между датчиком и изделием, а именнос уменьшением Z,U„O(Z ) возрастает и наоборот с возрастанием Z.

Ц (7.) уменьшается.

Регулируемый элемент 7 выполнен на полевом транзисторе. Под действием управляющего напряжения положительной полярности Uù (2) ., подаваемого на затвор транзистора изменяется его сопротивление, а следовательно, и коэффициент передачи

К . При этом с увеличением положительного напряжения Цо (2 -) >, т. е. при уменьшении 2, транзистор запирается в большей степени и следо" вательно, снижается коэффициент передачи К регулируемого элемента 7.

Схему необходимо настроить так, чтобы к

К (2) (2 ) 20

Таким образом, при изменении ðàñстояния между электромагнитным датчиком 2 и изделием 11, вызванном эллипсностью трубы, непараллельностью плоскости поверхности трубы и направления ее перемещения, различием высот валика усиления, общий коэффициент передачи цепи горизонтального смещения дефектоскопа, равный произведению

К=К z КьK7Kg =КьКпА= cDhst (3) где К8 — коэффициент передачи корректирующего привода 8., не зависит от Z а зависит от 1

r.e.

Ugb

В качестве регулируемого элемента

7 может быть использован любой элемент, изменяющий свое электрическое сопротивление под воздействием электрического сигнала, например полевой транзистор, резнсторный оптрон и др. Преобразователь 6 сигнала го" ризонтального смещения, преобразующий переменное напряжение электромагнитного датчика 2 в постоянное .напряжение, представляет собой последовательное соединенные усилитель и фазовый детектор. Таким образом, в предлагаемом устройстве по сравнению с прототипом вследствие введения регулируемого элемента в замкнутую схему совмещения дефектоско- . па и шва по координате 1, использования датчика положения с обмотками 4 и 5 достигается инвариантностТ всего устройства к внешнему возмущению, действующему на датчик устройства и состоящему в изменении значения зазора между торцовой поверхностью датчика и изделием. При этом стабилизируется коэффициент передачи устройства по отношению к контролируемому параметру — смещению по координате }, повышается качество регулирования, а, следовательно, повышается точность совмещения дефектоскопов и сваренного шва и качество контроля швов.

1207676

Составитель В, Покровский

Редактор Т. Парфенова Техред Т.Дубинчак Корректор,Л. Пилипинская

Заказ 126/14 Тираж 1 00g Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул, Проектная, 4