Устройство для контроля сварных труб

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ СВАРНЫХ ТРУБ, содержащее расположенные на каретке осветитель, фотоэлектрический преобразователь, расположенную между ними маскирующую шторку с клиновидной щелью, основание которой перпендикулярно оси маскирующей шторки и параллельно световой полосе образуемой осветителем в плоскости маскирующей шторки, два опорных контактных элемента, первый из которых жестко соединен с маскирующей пггор;КОй , а второй - с кареткой, установленной в направляющих, расположенных параллельно оси клиновидной щели, :отличающееся тем, что, с целью повыдения точности контроля и расширения области применения уст-ройства , оно дополнительно содержит два датчика положения контролируемой , трубы, второй фотоэлектрический преобразователь, вычислительный блок, два соленоидных электромагнита, сердечники которых параллельны направляющим , причем сердечник первого электромагнита жестко соединен с первым опорным контактным элементом, сердечник второго электромагнита с кареткой, выходы датчиков положения и фотоэлектрических преобразователей соединены с входами вычисли- S тельного блока, выходы которого сое (Л динены с эле стромагнитами, маскирую щая шторка/снабжена рядом отверстий, с расположенных на равном расстоянии друг от друга вдооь прямой, параллельной оси клиновидной щели, а второй фотоэлектрический преобразователь закреплен на каретке на одном уровне с первым фотоэлектрическим преобразователем на расстоянии от него, 00 О равном расстоянию от оси маскирующей шторки до оси отверстий. ф СдО сз

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11), 1

3(5И В 23 К 9 10

ОПИСАНИЕ И30бРЕТЕНИЯ/"

И ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 35 26440/25-27 (22) 21.12.82 (46) 23. 03. 84. Бюл. 9 11 (72) А.Л. Тараев (71) Всесоюз ный» научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт автоматизации производственных процессов в промышленности (53) 621. 791. 75 (088. 8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

9 893445, кл. В 23 К 9/10, 1980.—

2. Авторское свидетельство СССР

Р 996127, кл. В 23 К 9/10, 1982 (прототиг . (54) (571 УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ СВАРНЫХ ТРУБ, содержащее расположенные на каретке осветитель, фотоэлектрический преобразователь, расположенную между ними маскирующую шторку с клиновидной щелью, основание которой перпендикулярно оси маскирующей шторки и параллельно световой полосе, образуемой осветителем в плоскости маскирующей шторки, два опорных контактных элемента, первый из которых жестко соединен с маскирующей шторкой, а второй — с кареткой, установленной в направляющих, расположенных параллельно оси клиновидной щели, .о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повьыения точности контроля и расширения области применения уст-. ройства, оно дополнительно содержит два датчика положения контролируеМоА. трубы, второй фотоэлектрический преобразователь, вычислительный блок, два соленоидных электромагнита, сердечники которых параллельны направляющим, причем сердечник первого электромагнита жестко соединен с первым опорным контактным элементом, сердечник второго электромагнита— с кареткой, выходы датчиков положения и фотоэлектрических преобразователей соединены с входами вычисли- ф тельного блока, выходы которого соединены с электромагнитами, маскирую,щая шгорка снабжена рядом отверстий, расположенных на равном расстоянии друг от друга вдо,уь прямой, параллельной оси клиновидной щели, а второй фотоэлектрический преобразовател закреплен на каретке на одном уровне с первым фотоэлектрическим преобразователем на расстоянии от него, равном расстоянию от оси маскирующей шторки до оси отверстий.

1080936

Изобретение относится к автоматизации процессов сварки труб и их конт. роля и может быть применено, например, при производстве труб большого диаметра для контроля параметров сварочного процесса, регистрации геометрических характеристик сварного шва, ориентации труб перед контролем, слежения за контролируемьм швом, измерения толщины листа и стенки труб др

Известно устройство для контроля процесса сварки, содеркащее контактный элемент сварочной головки, соединенный посредством подпружиненного вергикального стержня с фотоэлектрическим преобразователем вертикальных перемещений контактного элемента в электрический сигнал, осветитель и

;маскирующую шторку с клиновидной щелью, причеМ маскирующая вхгорка жестко закреплена на вертикальном стержне и расположена между осветителем и преобразователем, а основание клиновидной щели перпендикулярно оси маскирующей шторки и равно ширине световой полосы, образуемой осветителем Г1 ).

Недостатком устройства является нестабильность его характеристик, обусловленная самопроизвольной разъюстировкой лампы и оптической системы осветителя, запылением и загрязнением оптической системы, иэ— менением характеристик фотоэлектрического преобразователя и др., что 35 приводит к уменьшению точности контроля.

Известно устройство для контроля сварного соединения, содержащее осветитель, фотоэлектрический rIpe- 40 образователь, опорный контактный элемент, соединенный посредством подпружиненного стержня с расположенной между осветителем и фотоэлектрическим преобразователем маскирующей 45 шторкой, имеющей клиновидную щель, основание которой перпендикулярно продольной оси маскирующей шторки и равно ширине световой полосы, образуемой осветителем, и снабженное установленными параллельно оси клиновидной цели направляющими с кареткой, причем на каретке закреплен осветитель и фотоэлектрический ггреобразователь t2>.

Хотя устройство и имеет более широкий спектр применений, чем указанное, од.ако в стабильности градуировочной характеристики ему присущи перечисленные недостатки.

Целью изобретения является повы- 60 шение точности контроля и расширения области применения устройства.

Поставленная цель достигается тем, что устройство для контроля сварных труб, содержащее расположенные на каретке осветитель, фотоэлектрический преобразователь, расположенную между ними маскирующую шгорку с клиновидной щелью, основание которой перпендикулярно оси маскирующей щторки и параллельно световой полосе, образуемой осветителем в плоскости маскирующей шторки, два опорных контактных элемента, первый из которых жестко соединен с маскирующей шторкой, а второй — с кареткой, установленной в направляющих, расположенных параллельно оси клиновидной щели, дополнительно содеркит два датчика положения контролируемой трубы, второй фотоэлектрический преобразователь, вычислительный блок, два соленоидных электромагнита, сердечники которых параллельны направляющим, причем сердечник первого электромагнита жестко соединен с первым опорньм контактным элементом, сердечник второго электромагнита — с кареткой, выходы датчиков положения и фотоэлектрических преобразователей соединены с входами вычислительного блока, выходы последнего соединены с электромагнитами, маскирующая шгорка снабжена рядом отверстий, расположенных на равном расстоянии друг от друга вдоль прямой, параллельной оси клиновидной щели, а второй фотоэлектрический преобразователь закреплен на каретке на одном уровне с первым фотоэлектрическим преобразователем на расстоянии от него, равном расстоянию от оси маскирующей шторки до оси отверстий.

На фиг. 1 приведена схема устройства при контроле толщины стенки трубы; на фиг. 2 — вид A на фиг.1; на фиг. 3 — вид Б на фиг. 1; на фиг. 4 — график градуировочной характеристики устройства.

Ф

Первый опорный контактный элемент, состоящий из контактного шарика 1, расположенного в наконечнике 2, закреплен на стержне 3, подпружиненном пружиной 4. Второй опорный контактный элемент содеркит контактный шарик 5, наконечник б, стеркень 7 и пружину 8.

Наконечники 2 и б являются сменными в зависимости от конкретного применения устройства. В показанном (фиг.1 ) применении устройства для контроля толщины стейки трубы наконечник 2 имеет прямую форму,,а наконечник 6j-образную. В случае контроля процесса сварки, ориентацйй и слежения за свариваемьм стыком и сварным швом наконечник 6 имеет прямую форму (показано пунктиром ). Со стержнем 3 жестко связана маскирующая шторка 9 с клиновидной щелью 10. Маскирующая шторка 9 снабжена п калиброванными отверстиями 11, расположенными на расстоянии 0 друг от друга, причем первое отверстие находится на одной

1080936 горизонтали с верши»ой клиновидной щели, а последнее — на одной горизо»тали с основанием клина.:Со стержI нем 3 жестко связан сердечник 12 соленоида 13. Стержень 7 жестко связан с кареткой 14, установленной в направляющих 15 и 16. На каретке 14 крепится осветитель 17, включающий в себя лампу 18 накаливания, конден,сатор 19, щелевую диафрагму 20, микрооръектив 21. На этой же каретке 14 10 закреплены фотоэлектрические преобразователи 22 и 23. Осветитель 17 образует в плоскОсти маскирующей шторки 9.световую полосу 24. Каретка 14 жестко связана с сердечни- f5 ком 25 соленоида 26. При использовании устройства для, например, ориентации и слежения за свариваемыми кромками и,сварным швом, расположение соленоида 26 с сердечником 25 от-20 носительно каретки изменяется на 180 (показано пунктиром ) .. Датчик 27 положения контролируемого изделия расположен на одной вертикали с контакт ными шариками 1 и 5, а датчик 28 по- 25 ложения — перед датчиком 27 по ходу контролируемого изделия 29, например трубы большего диаметра.

Выход фотоэлектрического преобразователя 22 соединен с аналоговым 30 входом вычислительного блока 30, выходы фотоэлектрического преобразователя 23 и датчиков 27 и 28 положения контролируемого изделий соединены с входами вычислительного блока 30.

Выходы вычислительного блока 30 сое динены с соленоидами 13 и 26.

Устройство работает следующим образом.

На фиг. 1 показан случай использования устройства для контроля тол40 щины стенки сварной трубы большего ди амет ра.

В исходном положении контактные шарики 1 и 5 под действием пружин 4 и 8 сведены и соприкасаются друг с другом. При этом осветитель 17 и маскирующая шторка 9 взаимно расположены таким образом, что световая полоса 24 находится за пределами клиновидной щели 10, ближе к ее вершине (вид А на фиг. 1 ). Контролируемая труба 29 транспортируется в зону измерения. При прохождении трубой 29 датчика 28 положения контролируемого изделия последний выдает сигнал в вычислительный блок 30, который в свою, очередь формирует сигнал на включение соленоидов 13 и 26, кото рыее перемещают, соответственно, маскирующую шторку 9 и каретку 14 с <0 осветителем 17. При этом световая полоса 24 через отверстия 11 последовательно засвечивает фотоэлектри. ческий преобразователь 23, который выдает соответствующий сигнал в вы- 65 числительный блок 30. По каждому из этих сигналов вычисли-.ельный блок 30 опрашивает фотоэ лектрический преобразователь 22, з асвечиваемый световой полосой 24 через клиновидную щель 10, и запоминает соответствующее значение сигнала 0< °

Таким образом, за время включения соленоидов световая полоса 24 засветит фотоэ лект рический преобраз ователь то раз, по числу калибровочных отверстий на маскирующей шторке, а в памяти вычислительного блока 30 находится соответствующее количество значений сигналов с фотоэлектрического преобразователя 22, образующее массив значений U в зависимос1 ти от взаимного перемещения маскирую. щей шторки 9 и световой полосы 24, или координат узловых точек М гра-. дуировочной характеристики 0 д=Е(Х .

В момент, когда передний торец трубы 29 достигает датчика 27 положения контролируемого иэделия непосредственно от датчика.27 или от вычислительного блока 30, выдается сигнал на останов трубы 29 и на отключение соленоидов 13 и 26.

Под действием пружин 4 и 8 контактные шарики 1 и 5 сходятся, зажимая стенку контролируемой трубы. При этом световая полоса 24 и клиновидная щель 10 взаимно располагаются в зависимости от значения контролируемой величины и световая полоса 24 засвечивает соответствующим образом фотоэлектрический преобразователь 22.

Вычислительный блок 30 снимает значение ОнЗ сигнала на выходе фотоэлектрического преобразователя 22 и . опре- деляет, между какими узлами М и М +1 градуировочной характеристики устройства находится значение U и вычисляИЗ ет изменение з начение Х„з контролируемой величины линейно интерполируя градуировочную характеристику на участке М: — M;+„.

После вычисления Х„ вычислительный блок 30 выдает сигйал на включение соленоидов 13 и 26 для разведения контактных шариков 1 и 5 на реверс трубы из зоны измерения. После реверса трубы 29 вычислительный блок 30 выдает сигнал на выключение соленоидов, и устройство возвращается в исходное положение. Реверс трубы 29 может осуществляться и беэ предварительного разведения контактных шариков 1 и 5.

Преимуществом предлагаемого устройства в сравнении о известным является возможность его автоматической градуировки перед каждым измерением или периодически, что практически исключает влияние на точность изме рения таких факторов, как изменение с течением времени светового потока

1080936

10 осветителя из-за изменения характеристик лампы с разъюстировки оптической системы, изменение чувствительности и других характеристик фотоэлектрического преобразователя, запыление и загрязнение оптической системы и др °

Кроме описанного варианта использования устройства, оно может быть применено для контроля таких параметров технологического процесса производства. сварных труб, измерение которых сводится к определению взаимного расположения поверхностей и точек друг относительно друга.

К ним относятся такие параметры (определяющие в конечном итоге качество сварных труб или характеризующиее его) как вылет электрода при сварке, превышение свариваемых кромок, профиль свариваемой поверхности, смещение оси стыка относительно оси акустического блока УЗК, фиксация положения шва, толщина листа — заготовки и др.

Таким образом, в сравнении с базовым объектом предлагаемое устройство обладает повышенной точностью контроля и расширенной областью возможного применения.

1080936 фиг.4

Составитель В.Покровский

Редактор Н.Бобкова ТехредЛ.Коцюбняк, Корректор.A-Тяско

Заказ 1425/9 (Тираж 1037 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, москва; X-35, Раушская наб., д. 4/5

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