Электромагнитный дифференциальный датчик положения свариваемого стыка

 

ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЙ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫЙ ДАТЧИК ПОЛОЖЕНИЯ СВАРИВАЕМОГО СТЫКА, содержащий прямоугольный магнитопровод с генераторной fm катушкой и две пары индикаторных катушек, одна пара из которых закреплена соосно между концами магнитопровода , отличающийся тем, что, с целью повышения качества сварки за счет увеличения точности измерения геометрич еских параметров , магнитопровод выполнен в виде двух параллельных стержней, генераторная катушка состоит из двух секций и расположена соответственно на двух стержнях магнитопровода, вторая пара индикаторных катушек намотана на концах соответственно двух стержней l laгнитoпpoвoдa со стороны первой пары индикаторных катушек. (Л

, (l9) (I l) СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

41 А

4(Sl) В 23 К 9/10

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

По ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫтий

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

И aOTOPCNOMV СВИВСТССССУВУ P: Сга ВИИИВСВВ:УВ (21) 3693401/25-27 (22) 02. 12.83 (46) 15.07.85. Бюп. Ф 26 (72) Э.А. Гладков, В.Н. Бродягин, О.Н. Киселев, В.М. Лосев и Г.М. Разумихин (71) МВТУ им. Н.Э. Баумана (53) 621. 791. 75 (088. 8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 804276, кл. В 23 К 9/10, 1978.

Авторское свидетельство СССР

Ф 650747, кл. В 23 К 9/10, 1976. (54)(57) ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЙ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЬИ ДАТЧИК ПОЛОЖЕНИЯ СВАРИВАЕМОГО СТЫКА, содержащий прямоуголь- ный магнитопровод с генераторной катушкой и две пары индикаторных катушек, одна пара из которых закреплена соосно между концами магнитопровода, отличающийся тем, что, с целью повышения качества сварки за счет увеличения точности измерения геометрических парамет\ ров, магнитопровод выполнен в виде двух параллельных стержней, генераторная катушка состоит из двух секций и расположена соответственно на двух стержнях магнитопровода, вторая пара индикаторных катушек намотана на концах соответственно двух стержней магнитопровода со стороны первой пары индикаторных катушек.

1 -11669

Изобретение относйтся к автоматизации сварки плавлением и может быть использовано для ориентации сварочной головки относительно стыка свариваемого иэделия. 5

Цель изобретения — повышение качества сварки за счет увеличения точности геометрических параметров.

На фиг. 1 изображено конструктивное выполнение электромагнитного 10 дифференциального датчика положения свариваемого стыка; на фиг. 2— зависимости дифференциальных сигналов индикаторных катушек 3, 4 и 5, 6 при смещении от.стыка дх и пре- 15 вышении кромок,5Ь (положительное значение дх условно соответствует смещению стыка вправо относительно оси датчика, а положительное значение дЪ. превышению правой кромки 70 над левой); на фиг. 3 — зависимость суммарного сигнала индикаторных катушек 5 и 6 от расстояния до изделия; на фиг. 4 — зависимость суммарного сигнала индикаторных катушек 25

3 и 4 от величины зазора свариваемых кромок (ось датчика совпадает с осью стыка) .

Электромагнитный дифференциальный датчик положения свариваемого З0 стыка состоит из двух параллельно расположенных стержневых прямоугольных ферритовых сердечников 1, на одном из концов которых намотаны по одной секции генераторной катушки 2, которые последовательно подключены к генератору синусоидального высокочастотного напряжения таким образом, что создаваемый ими переменный магнитный поток в маг- щ0 нитопроводах имеет противоположное направление. Индикаторные катушки

3 и 4 закреплены соосно между полюсами магнитопровода, расположенными над свариваемым стыком. На этих 5 же полюсах намотаны две другие индикаторные катушки 5 и 6. Ось датчи- ка располагается перпендикулярно плоскости свариваемого стыка, образованного деталями 7. 50

Устройство работает следующим образом.

При отсутствии изделия создаваемый катушкой 2 магнитный поток замыкается через воздушный зазор у по- 55 люсов магнитопроводов, образуя замкнутый контур . Раэностные сигна-. лы ЭДС индикаторных катушек 3, 4

41 2 и 5, 6 равны нулю. Магнитный поток в датчике можно разбить на две зависящих один от другого потока: основной поток, который замыкается по полному контуру между торцами магнитопроводов, и поток рассеяния, который сосредоточен в основном между внутренними гранями у полюсов.

При введении изделия со стыком под датчик основной поток с торца входит в металл и вызывает появление вихревых токов в нем, которые создают противодействующий (размагничивающий) магнитный поток. Таким образом, основной поток с торцов магнитопроводов является обратной функцией размагничивающего потока вихревых токов, а поток рассеяния с внутренних граней — прямой функцией. Если ось датчика расположена в плоскости стыка, то дифференциальные сигналы индикаторных катушек 3, 4 и 5, 6 равны нулю. Смещение стыка дх от плоскости симметрии датчика приводит к перераспределению размагничивающего действия пластин под полюсами магнитопроводов и, следовательно, изменяется основной поток и поток рассеяния, изменения их разнополярные. Ток магнито-. провода, в сторону которого наблюдается смещение, будет испытывать большее сопротивление основному магнитному потоку в силу большей концентрации вихревых потоков под ним. Появятся разностные сигналы индикаторных катушек 3, 4 и 5, 6, графики изменения которых в зависимости от величины отклонения от стыка приведены на фиг. 2. Превышение одной свариваемой кромки д1 относительно другой также ведет к увеличиванию размагничивающего воздействия основному потоку с того магнитопровода, под которым расположена более приподнятая кромка. Это в свою. очередь приводит к появлению дифференциальных сигналов ц 1 ц а " и

0 = U график изменения которых в зал висимости.ото приведен на фиг . 2.

Из графиков на фиг. 2 видно, что для получения информации о стыке, нечувствительной к превышению кромок, необходимо осуществить следующее преобразование сигналов:

U>(sx)=(u -u ) (u -u, ")-к ц -u " } з 1166 где коэффициент усиления К подбирается из условия равенства напряжений:

Таким образом получен сигнал о смещении датчика от стыка, нечувствительный к перекосу кромок. 10

При измерении расстояния Н устройство работает следующим образом.

При отсутствии иэделия 7 основной магнитный поток, создаваемый катушкой 2 индуктивности, рассеивается в пространстве, не претерпевая искажений. Суммарный сигнал ЭДС катушек индуктивности 5 и 6 в этом случае максимальный. Введение под датчик изделия со стыком вызывает появление в металле вихревых токов, которые создают противодействующий магнитный поток. В силу этого на индикаторные катушки 5 и 6 воздействует уже разность магнитного потока, созда-2 ваемого генераторной катушкой 2, и магнитного потока, возникающего из-за вихревых токов. При уменьшении расстояния от датчика до изделия увеличивается интенсивность вихревых токов в металле, соответственно возрастает создаваемый ими магнитный поток, что приводит к уменьшению

941 4 сигнала ЭДС суммарного сигнала индикаторных катушек 5 и 6 (фиг. 3) .

При измерении величины зазора с " свариваемых пластин датчик работает следующим образом.

При совпадении оси датчика с осью стыка и стабилизированной высоте

Н над изделием суммарный сигнал индикаторных катушек 3 и 4 минимальный без зазора кромок (фиг. 4), увеличение зазора свариваемык кромок симметрично относительно оси датчика приводит к увеличению сопротивления основному магнитному потоку с торцов обоих магнитопроводов в силу большей концентрации вихревых токов под ними, что в свою очередь приво.дит к увеличению потока рассеяния с внутренних граней магнитопроводов и соответственно увеличению сигнала U> + 0<.

Таким образом, электромагнитный дифференциальный датчик положения свариваемого стыка позволяет одновременно измерять смещение относительно оси стыка, расстояние от датчика до иэделия и ширину зазора свариваемых кромок. Высокая точность, малые габариты, а также широкие технологчческие возможности позволяют использовать датчик для геометрической и технологической адаптации процесса сварки плавлением.

1166941

Составитель В.Покровский

Редактор М.Дыпын Техред С.Иовжий Корректор С . Шекмар

Заказ 4365/14 Тираж 1086 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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