Устройство контроля качества шовной контактной сварки

 

Изобретение относится к сварочному производству и может быть использовано для активного контроля качества шовной контактной сварки. Цель - повышение качества сварного соединения за счет повышения точности контроля размеров литого ядра. Устройство содержит датчики сварочного тока и усилия сжатия сварочных электродов, два интегратора, блоки умножения, деления и сравнения, источник опорного напряжения. В устройство дополнительно введены датчик состояния сварочных электродов, формирователь импульсов и блок запоминания. Датчик состояния сварочных электродов состоит из металлического ролика, покрытого слоем диэлектрика, и преобразователя. При износе рабочей поверхности сварочных электродов контролируемое датчиками устройство поддерживает постоянную плотность сварочного тока по фактическому размеру рабочей поверхности электрода. 1 з.п. ф-лы, 7 ил. 5S сл с

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„1407729 А 1 дц 4 В 23 К 11/24

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

IlO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 4176433/29-27 (22) 07.01.87 (46) 07.07.88. Бюл. № 25 (71) Научно-исследовательский институт санитарной техники и оборудования зданий и сооружений (72) А. А. Соловьев, Е. Д. Остатнигрош, Б. Е. Фейгерсон и А. Б. Молодкин (53) 621.791.763. 1.03-52 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 872114, кл. В 23 К 11/24, 1979.

Авторское свидетельство СССР № 829369, кл. В 23 К 11/24, 1978. (54) УСТРОЙСТВО КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА ШОВ НОЙ КОНТАКТНОЙ СВАРКИ (57) Изобретение относится к сварочному производству и может быть использовано для активного контроля качества шовной контактной сварки. Цель — повышение качества сварного соединения за счет повышения точности контроля размеров литого ядра.

Устройство содержит датчики сварочного тока и усилия сжатия сварочных электродов, два интегратора, блоки умножения, деления и сравнения, источник опорного напряжения.

В устройство дополнительно введены датчик состояния сварочных электродов, формирователь импульсов и блок запоминания.

Датчик состояния сварочных электродов состоит из металлического ролика, покрытого слоем диэлектрика, и преобразователя. При износе рабочей поверхности сварочных электродов контролируемое датчиками устройство поддерживает постоянную плотность сварочного тока по фактическому размеру рабочей поверхности электрода. 1 з.п. ф-лы, 7 ил.

1407729 т Lo К = — Р хне

Изобретение относится к сварочному про)изводству и может быть использовано для ктивного контроля качества шовной конактной сварки.

Целью изобретения является повышение

Качества сварного соединения за счет повышения точности контроля размеров литого

)ядра.

На фиг. 1 изображена структурная схеа устройства; на фиг. 2 — датчик состояия сварочных электродов; на фиг. 3 — разез А-А на фиг. 2 и схема преобразователя; а фиг. 4 — схема формирователя импульов; на фиг. 5 — 7 — временные диаграммы, оясняющие работу устройства.

Устройство контроля качества шовной онтактной сварки содержит датчики сварочого тока 1 и усилия сжатия 2 сварочных лектродов 3, первый 4 и второй 5 интеграоры, блок 6 умножения, блок 7 деления, лок 8 сравнения, первый вход которого сое, инен с источником 9 опорного напряжения. устройство введены датчик 10 состояния варочных электродов 3, формирователь 11

I мпульсов и блок 12 запоминания. Датчик 10 остояния сварочных электродов состоит из

«илиндрического металлического ролика 13 преобразователя 14 измеряемых парамет1ов в электрическое напряжение. Торцовая

I оверхность ролика 13 покрыта слоем 15 иэлектрика, имеющим выступы 16, равномерно расположенные по окружности и чеедуюшиеся с впадинами 17. Ролик 13 враается на оси 18, установлен с возмож« остью взаимодействия с рабочей поверх«остью 19 сварочного электрода 3 и может

I еремещаться вместе с осью 18 в радиальном

«аправлении (показано стрелками на фиг. 2) доль условной линии, соединяющей ось 18 ращения ролика и ось (не показана) вра« ения сварочного электрода 3, причем упомянутые оси расположены в IIpocTpdl-:OTI c

«)араллельно друг другу. Ширина торцовой

«)оверхности ролика 13 выбирается болыпсй, ем ширина рабочей поверхности 19 свароч«)ого электрода 3 с таким расчетом, чтобы в процессе сварки при раскатке рабочей по«)ерхности 19 ее ширина всегда была меньи е

I!«I«IpH«Ibl ролика 23. Преооразователь 14 состоит из двух 1 С-контуров 20 и 21, включен«)ых в мостовую схему, к одной диагонали которой подключен генератор 22 высокой частоты, а к другой — выпрямитель 23. В качестве конденсатора первого контура 20 используется емкость конденсатора, образован««ого роликом 13 и сварочным электродом 3. и второго контура 21 — - конденсатор по<(тоянной емкости. Выход выпрямителя 23 сое динен с входом дифференциального усили1еля 24, выход которого является выходом датчика 10 состояния сварочных электродов

«! электрически соединен с входом формиро«!ателя 11 импульсов и первым входом первого интегратора 4, первый выход формн-!

)ователя 11 импульсов соединен с вторым

2 входом первого интегратора 4 и первым входом второго интегратора 5, к второму входу которого подключен датчик 1 сварочного тока, выход первого интегратора 4 соединен с первым входом блока 6 умножения, к второму входу которого подключен датчик 2 усилия сжатия сварочных электродов, выход второго интегратора 5 и выход блока 6 умножения соединены соответственно с первым и вторым входами блока 7 деления, а выход последнего и второй выход формирователя 11 импульсов — соответственно с первым и вторым входами блока 12 запоминания, выход которого соединен с вторым входом блока 8 сравнения. Формирователь 11 импульсов (фиг. 4) содержит последовательно соединенные первый дифференцирующий блок 25, первый компаратор 26, второй дифференцируюший блок 27, второй комчаратор 28 и третий дифференцирующий блок

29, причем второй 27 и третий 29 дифференцирующие блоки содержат однополупериодные выпрямители и пропускают на свои выходы только импульсы положительной IIoлярности. Выход третьего дифференцирующего блока 29 является первым выходом формирователя 11 импульсов, а выход второ25 го дифферепцируюшего блока 27 — его вторым выходом (фиг. 1).

Устройство работает следующим образом.

В процессе сварки ролик 13 катится по рабочей поверхности 19 сварочного электроЗ0 да 3, соприкасаясь с ней слоем 15 диэлектрика попеременно выступами 16 и впадинами 17. При прохождении выступа 6 по рабочей поверхности 19 расстояние между осью 18 и осью вращения сварочного электрода 3 (не показана) увеличивается, 35 а при прохождении впадины I i — уменьша. тся (что может быть осуществлено, например, при помощи пружины). Ролик 13, слой !

5 диэлектрика и рабочая поверхность 19

cI «Ipo IIIoIo электрода 3 образуют конденса40 тор с изме««яю«цимся зазором (при вращении электрода 3 в процессе сварки) за счет различной толщины диэлектрического покрытия, ITo приводит к периодическому (так как выступы 16 и впадины 17 расположены равномерно 110 окружности) изменению емкосTII (. эквива IcHTflol конденсатора, зависящему от линейной скорости движения раоочей поверхности !9 сварочного электрода 3 где Т вЂ” период колебания величины емкости « .

Lp -- расстояние между сосе «ними выступами 16;

\ — — скорость сварки.

1(роме того, величина емкости С эквиII«I.1eIIl.IIolo конденсатора зависит от состояния рабочей поверхности 19 сварочного элек1407729

3 трода 3. Ширина рабочей поверхности 19 в процессе раскатки, а следовательно, и емкость конденсатора будут увеличиваться.

Таким образом, емкость С эквивалентного конденсатора складывается из двух составляющих: быстро изменяющейся с периодами Т и медленно изменяющейся в зависимости от ширины рабочей поверхности 19 сварочного электрода 3.

При изменении емкости С происходит рассогласование плеч мостовой схемы преоб- 10 разователя 14 и на его выходе (на выходе дифференциального усилителя 24) образуется электрический сигнал (фиг. 5а), который определяется двумя составляющими

Ui = Uo+U0» (T) (2) где Uo — среднее за период Т« выходное

15 напряжение;

Uo«(т) — — периодическая составляющая, характеризующая изменение толшины слоя 15 диэлектрического покрытия ролика 13. 20

8» в ВО (3)

dcp где К«ч — коэффициент преобразования;

S„— плошадь касания слоя 15 и поверхности 19;

25 в — диэлектрическая проницаемость диэлектрического покрытия (слоя

15); ео — диэлектрическая проницаемость вакуума; 30

dcp — средняя толщина диэлектрического покрытия за период Т„.

S«E po ь.(.) = к.,— — -, (4) с(к(т) где К„ — коэффициент преобразования;

d «(т) — функция толщины диэлектрического покрытия от времени с периодом Т».

Поскольку изменения Uo aa период Т незначительны (так как изменяется во времени очень медленно), то ее можно считать в пре- 40 делах одного период Т, практически постоянной (фиг. 5а).

Сигнал U с датчика 10 состояния сварочных электродов поступает на вход формирователя 11 импульсов и подается на первый дифференцируюший блок 25, а с его выхода сигнал Uc (фиг. 5б) поступает на первый компаратор 26. Сигнал Uo (фиг. 5в) с выхода первого компаратора 26 дифференцируется вторым дифференцируюшим блоком

27 с встроенным однополупериодным выпрямителем и в виде импульсов положительной полярности U4 (фиг. 5г) подается на вход второго компаратора 28. Выход второго дифференцируюшего блока 27 является вторым выходом формирователя 11 импульсов (фиг. 1). Сигнал U.- (фиг. ба) с выхода вто- Ss рого компаратора 28 дифференцируется третьим дифференцируюшим блоком 29 с встроен н ы м однополупериодным выпрям ите4 лем. На выходе третьего дифференцирующего блока 29, являющегося первым выходом формирователя 11 импульсов (фиг. 1), образуются импульсы положительной полярности (фиг. бб) .

Сигнал 1; с датчика 10 состояния сварочных электродов поступает также на первый вход первого интегратора 4, на второй вход которого подаются импульсы Uq с первого выхода формирователя 11 импульсов.

Величина напряжения U интегрируется за период Т«и на выходе первого интегратора 4 образуется напряжение U-, (фиг. бв), определяемое выражением

2 » Тк

Uod + (Ua (т) 4т (5) о о

В этом выражении составляющая l

U, (т) от=0 о (6) так как период интегрирования совпадает с периодом функции. Тогда напряжение U-, зависит только от плошади касания рабочей поверхности 19 со слоем 15 диэлектрика

U-,= К„, S., (7) где согласно выражению (3) с учетом интегрирования

К =ʄ— — Т. К„, E. Ео.

d cp (8) U,=K„, К., К.; . S.=

K п6 »х. к ° (10) где Кпь —— Кп Кп; Кпз а К вЂ” коэффициент передачи первого интегратора 4. Импульсы формируются в моменты времени, когда емкость С, эквивалентного конденсатора максимальна, т. е.

Ui=U)«(фиг. 5а), и используется для установки нуля первого 4 и второго 5 интегратора (например, путем открывания электронного ключа, через который разряжается кон. денсатор интегратора).

Напряжение U-, (фиг. бв) поступает на первый вход блока 6 умножения, на второй вход которого подается сигнал (фиг. 5г) от датчика 2 усилия сжатия сварочных электродов. Сигнал Up изменяется медленно, и в течение периода Т» его можно считать постоянным, для большей наглядности на фиг. бг показано ступенчатое изменение сигнала Uo в каждом периоде T В блоке 6 умножения сигналы U-, и U8 перемножаются и на его выходе ооразуется напряжение Uo (фиг. бд), определяемое из выражения

Ug = Kn+ Uy Us = Кii+ K„s Fcw 1- т ° (9) где К„< — коэффициент передачи блока 6 умножения;

К„; — коэффициент передачи датчика 2 усилия сжатия сварочных электродов;

F, — усилие сжатия.

Тогда с учетом выражения (7) l4

Датчик 1 сварочного тока содержит двухполупериодный выпрямитель с фильтром, и на его выходе формируется сигнал (фиг. 7а)

UfQ /II j/IcB (г) /, (11) где К„7 — коэффициент передачи датчика 2.

Сигнал поступает на второй вход второго интегратора 5, на первый вход которого подаются импульсы UI; с первого выхода формирователя 11 импульсов. Величина напряжения Vip интегрируется за период Т< и на выходе второго интегратора 5 образуется напряжение UII (фиг. 7б), определяемое из выражения к ! > I = К„ц 2 ) /1св (т) /clT, (12) о где К„ц . — коэффициент передачи второго интегратора 5.

Напряжение UI1 поступает на первый вход блока 7 деления, на второй вход которого подается напряжение !4 с выхода блока 6 умножения и осуществляется деление напряжения UI I на напряжение 14. На выходе блока 6 деления ооразуется напряжение UI: (фиг. 7в), определяемое из выражения

Т<

Клим о / ЯВЛЯ. (1З)

K II S Fe,çà ° S I

Так как

S.=1, ° f. (1 1) где hI — ширина рабочей поверхности 19 сварочного электрода 3;

t, длина участка касания, напряжение (3 можно выразить в виде

Кл8 тк

VII= - — — — — „- ) /1со(т)/с!т, (15)

Ic.g hp (Ico ( ( где К 8 = ——

Êàå<

Х,и

Напряжение Uiq поступает на первый вход усилителя !2 слежения и запоминания, »а второй вход которого подаются импульсы Up с второго выхода формирователя 11 импульсов. В моменты т; прихода импульсов U (в каждом периоде Т ) напряжение UI> запоминается в блоке !2 и фиксируется на его выходе в виде напряжения UII (фиг. 7г).

1- 13 — 1-11 2 (т() (16)

Напряжение UI;I поступает на второй вход блока 8 сравнения, на первый вход которого подается напряжение UI< (фиг. 7д) от источника 9 опорного напряжения. Напряжение UI; (фиг. 7е), являющееся разностью между напряжением UI;I и опорным напря07729

6 жением UI4, является сигналом управления током сварки (1") и так изменяет его величину, чтобы

UIз — UI4 0 (17)

Таким образом, применение устройства контроля качества шовной контактной сварки позволяет точно устанавливать плотность сварочного тока по фактическому размеру рабочей поверхности сварочного электрода.

Это дает возможность увеличить ресурс ра1р боты сварочных электродов, повысить качество сварки и, в конечном счете, поднять производительность труда рабочих на сварочном оборудовании.

Формула изобретения

1. Устройство контроля качества шовной контактной сварки, содержащее датчик сварочного тока, датчик усилия сжатия сварочных электродов, два интегратора, блок умножения, блок деления, блок сравнения, первый вход которого соединен с источником опорного напряжения, отличающееся тем, что, с целью повышения качества сварного соединения за счет повышения точности контроля размеров литого ядра, в него

25 введены последовательно соединенные датчик состояния сварочных электродов, формирователь импульсов и блок запоминания, выход которого соединен с вторым входом . блока сравнения, выход датчика сварочного тока через первый интегратор и блок деления соединен с вторым входом блока запоминания, второй выход формирователя импульсов соединен с вторым входом первого интегратора и через второй интегратор и блок умножения с вторым входом блока деления, второй вход блока умножения соединен с датчиком усилия сжатия, а второй вход второго интегратора соединен с выходом датчика состояния сварочных электродов.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что датчик состояния сварочных электродов

4р выполнен из цилиндрического металлического ролика, торцовая поверхность которого покрыта слоем диэлектрика, имеющим выступы, равномерно расположенные по окруж. ности, а также из преобразователя, ролик установлен с возможностью взаимодействия

45 с рабочей поверхностью сварочного электрода и может перемещаться в радиальном направлении вдоль условной линии, соединяющей оси вращения ролика и сварочного электрода, причем упомянутые оси располо>кены параллельно.

l407729

flepeee

Уапнаюа

1407729

Жид.4.

61

Б

Од

Фиа. д

Яаг, б ри

Uqp

Uf5

Составитель В. Грибова

Редактор Н. Лазаренко Техред И. Верес Корректор Г Решетник

Заказ 3253/16 Тираж 921 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4