Электромагнитный дифференциальный датчик

Электромагнитный дифференциальный датчик

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советскмх

Социалмстимеских

Республик

Оп ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 1650747 (61) Дополнительное к авт, свид-ву— (22) Заявлено 18.03.76 (21)2335491/25-27 с присоединением заявки Уев (23) Приоритет—

Опубликовано 05.03.79.Бюллетень Ме 9

Дата опубликования описания09.03.79 (51) М. Кл.

В 23 К 9/10

Государотееиный комитет

СССР ео делам изобретений и открытий (53) УДК 621.791.

75 03(088 8) (72) Авторы изобретения

А. И. Акулов, Э. А. Гладков и B. Н. Ластовиря

Московское ордена Ленина и ордена Трудового Красного Знамени

Высшее техническое училище им. Баумана (71) Заявитель

154) ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЙ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫЙ ДАТЧИК

Изобретение относится к сварочной технике и может быть использовано в устройствах автоматического направления сварочной головки.

Известен дифференциальный электромагнитный датчик, содержащий магнитопровод с укрепленными на нем первичной ка- 5 тушкой и вторичными индикаторными катушками. Для компенсации сигнала от превышения кромок Но краям магнитопровода установлены компенсационные стержни (1).

Известное устройство позволяет осуществить слежение по стыку только на магнитных

10 материалах.

Наиболее близким по технической ci щности к .1,анному изобретению является бесконтактный дифференциальный датчик красвого эффекта для направления сварочной головки по стыку, содержащий катушку индуктивности, намотанную на ярме П-образного магнитопровода, а также индикаторные катушки индуктивности с взаимноперпендикулярными осями (2).

Одна пара катушек реагирует на изменение плотности магнитного поля выпучивания на стыке при смещении датчика относитель2 но стыка, а другая — на изменение плотности магнитного потока рассеивания от полюсов магнитопровода. При этом сварочная головка и индикаторные катушки находятся в одной плоскости, перпендикулярной оси стыка, и расположены позади магнитопровода 1по направлению сварки).

В производственных условиях подобное конструктивное решение не обеспечивает необходимой помехозащищенности датчика, в силу его относительно низкой чувствительности и значительного уровня электромагнитных помехонесущих полей от сварочной дуги и токов промышленной частоты 50 Гц.

Выходной сигнал датчика обладает малым соотношением сигнал-помеха, что затрудняет работу автоматических устройств и, как следствие, снижает точность направления сварочной головки.

Кроме того, большие габаритные размеры датчика вызывают трудности в его эксплуатации.

Целью изобретения является повышение точности слежения за стыком наряду с уменьшение»1 габаритов датчика.

Указанная цель достигается тем, что индикаторные катушки укреплены соосно на

650747 боковых гранях с внешней и внутренней сторон полюсов магпитопровода.

На фиг. 1 изображен предложенный датчик; на фиг. 2 — разрез А — А фиг. 1; на фиг. 3 — график. зависимости чувствительности от месторасположения катуп!ек вдоль стыка; на фиг. 4 — график характеристик датчика при высоте 12 мм от изделия.

С помон(ью катушки 1 индуктивности, намотанной на ярме П-образного магнитопровода 2 и питаемой от генератора переменного напряжения, создается переменный .магнитный поток, который вводится в свариваемое изделие 3. Индикаторные катушки 4 индуктивности, расположенные с внутренней стороны полюсов, и катушки 5, расположенные с внешней стороны полюсов магнитопровода, улавливают изменение индукции магнитного поля, обусловленное как cмеп!ением стыка, так и перекосом кромок свариваемого изделия.

Принцип работы датчика закл)очается в следующем.

Магнитный поток магнитопровода датчика представляет собой два зависящих один от другого потока: основной поток, который замыкается по полному П-образному контуру, и поток рассеяния, который замыкается по неполному контуру и сосредоточен в основном между внутренними гранями пол!осов. При внесении в иоле датчика металлической пластины с зазором (стыком) основной поток с торца и наружных граней входит в металл и вызывает появление вихревых токов в нем, а следовательно, испытывает на себе их размагничивающее действие. Таким образом, поток с наружной грани является обратной функцией размагничивающего потока вихревых токов, а поток ð3ñсеяния с внутренних граней — прямой функцией. При смещении стыка происходит перераспределение размагничивак)щего действия пластин под полюсамп и, следовательно, изменяется основной ноток и поток рассеяния, изменения Нх разнополярныс. Использование комбинированного взаимодействия указанных потоков позволяет получить сигнал датчика, пропорциональный смещени10 стыка и при этою! практически не чувствительный к изменению геометрии стыка (высоты датчика до изделия, превышения кромок, зазора). Кроме того, датчик работоспособен на разнородных металлах: I<3K магнитных, так и немагнитных, и таким образом coBмещает в себе лучшие качества иBвсстHûõ в настоящее время индуктивных, индукционных датчиков {работа на разнородных металлах) и датчика краевого эффекта (нечувствительность к превышению кромок) .

Величина индукции магнитного поля над стыком убывает от плоскости магнитопровода (Y = О) вдоль стыка В обе стороны.

Изменение индукции магнитного поля в поперечном относительно стыка направлении

26

55 имеет более сложный характер. B плоскости магнитопровода (Y =- О) величина индукции нарастает от стыка к полюсам и имеет максимальный градиент, на подступах к полюсам магнитопровода-остается практически постоянной (Y — — — 14) и по мере удаления от полюсов (Y >14) убывает от стыка в обе стороны с намного меньшим градиентом, чем в плоскости магнитопровода. В соответствии с этим зависимость. Чувствительности датчика от месторасположения катушек од!К)значно определяется кривой на фиг. 3.

Дифференциальные сигналы вкл!Очснных встречно-последовательно катушек 4 и 5 зависят как от смешения стыка относительно датчика, так и от превышения кромок. Причем полярности составляющих сигналов по превышению кромок совпадают, а по смеI1IeHH lo стыка p33л ичны (фиг. 4), 3 HlilcIIIIo: где Ь, Us — — дифференциальные сигналы катушск 4 H О;, ! p i!i, i . ск г

L4, U 5 с ., Ь5 их со(т(1 Рл яю!)1!!е

110 I!PЕВЫШЕНИК) HPОМОК и СМЕ1ЦС!!И!О !. ТЫ1<3. лр, ° p

При этОм Ь >- L!g, T31< кс)к это сигналы от превышения кромок различных потоКОБ: l!OTOII?; потоков 0Т превышения кромок похо?ки.

Добиться равенства этих сигналов B03 vIO?Kilo подбором числа витков индикаторных катушек. Но гораздо проще выполнить катушки

Одинаковыми, а затем Ослаои I b ()0;IbHIHH сигнал UBЯ наружных катушек до уровня, мсньц1его U+ внутренних катушек. Осуществляется это с помощью потенциометрического делителя в схеме формирования сигнала датчика. Схема формирования сигнала датчика р ализуется в соответствии с формулой для U . Подбирается коэффициент

К В процессе настройки поворотом ручки потенциометра до совпадения сигналов от превышения !

Если теперь получить разностный сигнал

BH j,3

1-.!с (-14 KU5 1-1 (+ Ь4 К(- 5

К((е5(, пр, вр то, подбирая К так, чтобы Ь,(— — КЬ5 мы исключаем сип!алы Но превышению кромок, практически удваивая сигнал по смеси - С)(tIteIIIIIo, т. e. U =- -U4 + КЬ5 . Датчик не чуВствителен к Г1ревышеник) кромок до 40,/р

его высоты над стыком.

Предлагаемая конструкция датчика при небольших габаритах обеспечивает получение сигнала как на феррох(аг!!итных, так и на и(.5!а! Нитных мсталлах, прич(. м г003310

001blI1CH IXiBCTBHT(. IbllOCTH. Осун(сствля(тся при этом не просто компенсация превь!шения кромок, 3 компенсация с увеличением сигнала от смешения стыка.

Это позволит шире использовать даT÷èê при автоматизации направления сварочной б50747 головки в производстве, особенно прн значительном уровне электромагнитньгх помех.

Формула изобрег ения

Электромагнитный дифференциальныи датчик положения свариваемого стыка, содержащий катушку индуктивности, намотанную на ярме П-образного магнитопровода, плоскость сечения которого перпендикулярна оси стыка, а также индикаторные катушки индуктивности, отлачающайся тем, что, с целью повышения точности слежения по стыку при сварке любых. в том числе и немагнитных материалов, с одновременным уменьшением габаритов датчика. индикаторные

5 катушки укреплены соосно на боковых гранях с внешней и внутренней сторон полюсов и а гни топ j) оводcl.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

10 !. Авторское свидетельство № 210985, кл. В 23 К 9/10, 04.11.б6.

2. Авторское свидетельство ¹ 191710, кл. В 23 К 9/10, 25.03.б7.

650747

Составитель Е. Сомова

Редактор А. Мурадян Техред О. Луговая Корректор М. Демчик

Заказ 694(12 Тираж 1221 Подписное

L1HИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП -Пг1ент», г. Ужгород, ул Проектная, 4