Феррозондовый датчик для слежения за стыком свариваемых деталей

Феррозондовый датчик для слежения за стыком свариваемых деталей

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советских

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

< >94I056

Социалистических

Республик

° Фс .с. р

:: .,.К===(61) Дополнительное к авт. свпд-ву— (22) Заявлено 25.06.80 (21) 2945346/25-27 с присоединением заявки— (23) Приоритет— (43) Опубликовано 07.07.82. Бюллетень М 25 (45) Дата опубликования описания 07.07.82 (5!)М Кл В 23 К9/10

Государственный комитет ао делан изобретений и открытий (53) УДК 621.791.75 (088,8) (72) Авторы изобретения

В. Д. Лаптенок, В. А. Сорокин, Ю, А. Соханв,- ;

В. С. Белозерцев, В. Я. Браверман, В. М. Щер1такоВ и В. В. Дьяков

1 ° (71) Заявитель (54) ФЕРРОЗОНДОВЫИ ДАТЧИК ДЛЯ СЛЕ)КЕНИЯ

ЗА СТЫКОМ СВАРИВАЕМЫХ ДЕТАЛЕИ

6=l sin а, Изобретение относится к области автоматизации сварочных .процессов,,в частности к датчикам положения сварочного электрода относительно стыка.

Известны комбинированные датчики, используемые для направления сварочной головки вдоль стыка (1), содержащие блок ввода магнитного потока в свариваемые летали и блок регистрации магнитного потока над стыком. 10

Из известных комбинированных датчиков наиболее близким по технической сущности является комбинированный датчик (2), содержащий источник сварочного тока, блок ввода магнитного поля и блок регистрации магнитного поля, включающий и себя дифференциальный. феррозонд, два избирательных усилителя, два фазовых дискриминатора, задающий генератор, делитель частоты на два сглаживающий фильтр и фильтр цепи обратной связи.

Недостатком известного комбинированного датчика является то, что измерение отклонения электрода от стыка происходит не в зоне |плавления, а на некотором рас- 25 стоянии от нее, в месте расположения датчика. Поэтому даже при абсолютно точном датчике, жестко закрепленном на сварочной головке, погрешность совмещения электрода со стыком составляет

30 где 1 — расстояние от датчика до зоны плавления;

cc — угол между прямолинейным стыком и направляющими сварочного автомата, как правило, имеющий случайное значение порядка нескольких градусов.

Таким образом, лаже для прямолинейных стыков всегда существует методическая погрешность, обусловленная опережавшим положением датчика. Эта погрешность еще более увеличивается, если стык искривлен.

Целью изобретения является повышение точности слежения путем устранения методической погрешности, вызванной опережающим положением датчика относительно сварочной горелки.

Поставленная цель достигается за счет того, что в феррозондовом латчике лля слежения за стыком свариваемых деталей, содержащем блок ввода магнитного поля и блок регистрации магнитного поля, вк.: ючающий в себя источник питания, феррозонл, два фазовых дискриминатора, два избирательных усилителя, задающий генератор, делитель частоты на два, сглаживаю941056

Зо

50

65 ший фильтр и фильтр цепи обратной связи, блок ввода магнитного поля выполнен в виде двух токосъемов, расположенных симметрично относительно стыка, при этом указанные токосъемы включены параллельно между собой и к одной из клемм источника питания, а феррозонд установлен непосредственно на сварочной головке.

На фиг, 1 и 2 изображена;блок-схема предлагаемого устройства для,двух случаев отклонения электрода со стыка, соответственно, вправо и влево.

Феррозондовый датчик содержит источник 1 сварочного тока, блок ввода магнитного поля и блок регистрации магнитного поля. Блок ввода магнитного поля выполнен в виде двух токосъемов 2 и 3, закрепленных симметрично относительно дугового промежутка и стыка 4 на сваривас.»ых .деталях 5 и 6 и включенных параллельно в цепь сварочного тока 7. Блок регистрации магнитного поля составлен из дпфференци ального феррозонда 8, жестко установленного на сварочной головке 9 над заваренным участком стыка 4, усилительно-преобразовательного тракта и цепи ооратной связи. Дифференциальный феррозонд 8 содержит два пермаллоевых сердечника, обмотку возбуждения 10, выходную обмотку 11, компенсационную обмотку 12.

Обмотка возбуждения 10 подключена к задающему генератору 13 через делитель

14 частоты на два. Усилительно- преобразовательный тракт содержит последовательно соединенные избирательныи усилитель

15, настроенный в резонанс на частоту

2ю» задающего генератора 13 и имеющий полосу пропускания, захватывающую боковые частоты 2вю+й ti 2tpp — 0 (Π— часто па сварочного тока 7), фазовый дискриминатор 16,,получающий о порное напряжение от задающего генератора 13, избирательный усилитель 17, настроенный в резонанс на частоту 9, ф азовый дискриминатор 18, опорный вход которого соединен с источником 1 сварочного тока, и сглаживающий фильтр 19. Цепь обратной связи составлена из фильтра 20 обратной связи, включенного между выходом фазового дискриминатора 16 и компенсационной обмоткой феррозонда 8.

В процессе сварки происходит разделение сварочного тока 7, подводимого от источника 1 сварочного тока на электрод 21, на две составляющие 22 и 23, которые наводят магнитные поля 24 и 25 над свариваемыми деталями 5 и 6.

При расположении электрода 21 точно над стыком 4 составляющие 22 и 23 сварочного тока не протекают через заваренный участок стыка 4. Феррозонд 8 установлен над заваренным участком стыка таким образом, что он реагирует на магнитное поле тока, протекающего через заваренный участок стыка 4 и не реагирует на магнитные поля тока в электроде 21 и свариваемых деталях 5 и 6. Для этого ось чувствительности феррозонда 8 орентирована в плоскости, проходящей через электрод 18 параллельно стыку 4. Следовательно, проекция индукции магнитного поля от сварочного тока над заваренным у.частком стыка на ось чувствительности феррозонда 8 равна нулю при совмещении электрода со стыком 4 и выходной электрический сигнал дифференциального феррозонда 8 отсутствует.

При отклонении электрода 21 от стыка

4 (см, фиг. 1) составляющая 23 сварочного тока протекает через заваренный участок стыка 4 и проекция индукции магнитного поля 25 на ось чувствительности дифференциального феррозонда 8 характеризует величину и направление отклонения электрода 25 от стыка 4. Под действием этой проекции индукции в выходной обмотке феррозонда 8 наводится ЭДС второй гармоники вида:

4 = х . k((2top — O) cos (2tpp — O) t— — (2сюю+й) сов (2cpp+9) fj, где х — смещение электрода от стыка;

k — коэффициент пропорциональности.

Выходной сигнал дифференциального феррозондг 8 усиливается и преобразуется избир ательными усилителями 12 и 14 и фазовыми дискриминаторами 15 и 18 в напряжение постоянного тока, пропорциональное смещению электрода 21 от стыка

4 свариваемых деталей 5 и 6. Пульсации в выходном напряжении подавляются сглаживающим фильтром 19.

При отклонении электрода 21 от стыка

4 в противоположную сторону (см. фиг. 2) через заваренный участок стыка протекает составляющая 22 сварочного тока и проекция индукции магнитного поля 24 на ось чувствительности феррозонда 8 имеет противоположное направление. В этом случае в выходной обмотке феррозонда 8 наведется ЭДС второй гармоники вида:

l 2 —— х lг((2ою — Q) сов (2аю — Р) f— — (2ою+й) соз (2tpp+0) ().

Усилительно-,преобразовательный тракт формирует напряжение постоянного тока, пропорциональное смещению электрода 21 от стыка 4, но,противоположной .полярности.

Цепь обратнои связи феррозондового датчика осуществляет автоматическую компенсацию внешних магнитных полей в объеме феррозонда 8, что достигается пропусканием через компенсационную обмотку феррозощ а 8 тока компенсации, поступающего с фильтра 20 обратной связи, частотная характеристика которого выбрана та941056 ким образом, что происходит автоматическая компенсация только постоянных внешних магнитных полей.

Применение предлагаемого феррозондового датчика позволяет повысить точность направления электрода по стыку при дуговой сварке за счет исключения погрешности, связанной с опережающим положением датчика относительно сварочного электрода. Это объясняется тем, что предлагаемый феррозондовый датчик измеряет величину отклонения непосредственно электрода от стыка свариваемых деталей, а не величину отклонения датчика от стыка, как это имеет место в прототипе.

Формула изобретения

Феррозондовый датчик для слежения эа стыком свариваемых деталей, содержащий блок ввода магнитного;поля и блок регист- рации магнитного поля, включающий в себя источник питания, феррозонд, два фазовых дискриминатора, два избирательных усилителя задающий генератор, делитель частоты на два, сглаживающий фильтр и фильтр цепи обратной связи, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения точности слежения путем устранения методической погрешности, вызванной опережающим положением датчика относительно сварочной горелки, блок, ввода магнитного поля выполнен в виде двух токосъемов, расположенных симметрично относительно стыка, при этом указанные токосъемы включены,параллельно между собой и с одной из клемм источника питания, а феррозонд установлен непосредственно на сварочной горелке. !

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Авторское свидетельство СССР № 478698, кл. В 23 К 9/10, 02.04.73.

2. Авторское свидетельство СССР

¹499069,,кл. B 23 К 9/10, 04.02.74.

941056

Составитель К. Глаголев

Техред И. Пенчко

Редактор Н. Коляда

Корректор С, Файн

Тип. Харьк. фил. пред. «Патент»

3"каз 687/530 Изд. № 177 Тираж 1151 Подписное

Hl10 «Поиск» Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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