Датчик положения стыка свариваемых кромок

 

Изобретение относится к машиностроению , а именно к оборудованию автоматизации сварочного производсг на, и м.б. использовано в системах автоматического наведения электрода на линию сопряжения стыкуемых кромок при сварке изделий. Цель изобретения - повьшение точности определения положения стыка. Датчик содержит управляемый автогенератор, тактовый генератор, амплитудный детектор, инверторы и 1К-триггеры. При смещении датчика относительно линии сопряжения стыкуемых кромок на его выходах скачком формируются управляющие сигналы , значение которых определяется только направлением отклонения и не зависит от расстояния до изделия или свойств свариваемого материала. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЫИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

А1 (!) 4 В 23 К 9/10

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4211179/31-27 (22) 16.03.87 (46) 30.10.88. Бюл. У 40 (71) Институт электросварки им. Е.О.Патона (72) Л.Г.Чацкис, В.M.Íåäîðåçîâ, П.И.Поправко, Н.О.Касьяненко и Ф.И.Хмельницкий (53) 621.79 1.75 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

К 742063, кл. В 23 К 9/10, 1977.

Авторское свидетельство СССР

М 872097, кл. В 23 К 9/10, 1981. (54) ДАТЧИК ПОЛОЖЕНИЯ СТЫКА СВАРИВАЕMbIX KP0M0K (57) Изобретение относится к машиностроению, а именно к оборудованию

„, SU, 1433675 автоматизации сварочного производства, и м.б. использовано в системах автоматического наведения электрода на линию сопряжения стыкуемых кромок при сварке иэделий. Цель изобретения — повышение точности определения положения стыка. Датчик содержит управляемый автогенератор, тактовый генератор, амплитудный детектор, инверторы и IK-триггеры. При смещении датчика относительно линии сопряжения стыкуемьас кромок на его выходах скачком формируются управляющие сигналы, значение которых определяется только направлением отклонения и не

Ф зависит от расстояния до изделия или Я свойств свариваемого материала. 2 ил.

1433675

Изобретение относится к оборудоВанию автоматизации сварочного производства, а именно к датчикам положения, и может быть использовано в системах автоматического наведения

Электрода на линию сопряжения стыкуемых кромок при сварке изделий или

При контроле.

Цель изобретения — повышение точ11ости определения поло;кения стыка за счет снижения чувствительности к изменению расстояния между датчиком И изделием и к изменению эпектрофивических свойств изделия,, 15

На фиг. 1 представлена структурная схема датчика положения, на фиг.2 эпюры напрякений на выводах различНых функциональных узлов датчика.

Датчик положения сос.тоит из управ- ЯО дяемого автогенератора 1, замкнутый электрический контур которого образуют фазовращатель 2, манипулятор 3 фазы, резонансный усилитель 4, первичный измерительный преобразователь 25

5 с питающей 6 и измерительной 7 обмотками. Параллельно питающей обмотке 6 догсжен быть включен конденсатор, образующий резонансный контур„ яв.ляющийся нагрузкой усилителя 4. Кро- ЗО ме автогенератора i в датчик входят .тактовый генератор 8, амплитудный детектор 9,, инверторы 10 и 11, пер вый 12 и второй 13 IK-триггеры. Тактовый генератор 8 соединен с манипулятором 3 фазы, тактовым входом первого IK-триггера 12 и через инвертор 11 — с тактовым входом второго

ХК-триггера 13.

Амплитудный детектор 9 своим вхо- 4О дом подключен к резонансному усилителю 4, а выходом — к I- входам и через инвертор 10 — к К-входам обоих триггеров 12 и 13.

В качестве первичного измерительного преобразователя 5 может быть использовано любое из устройств, в котором направление относительного смещения стыка и электрической оси этого устройства определяет изменеР 1 О ние на 180 фазы выходного напряжения, а при отсутствии контролируемого изделия амплитуда выходного сигнала равна нулю, Датчик положения работает следую55 щим образом.

При установке первичного измерительного преобразова.еля " симметрично над кромками изделия 14 (фиг.2) или при отсутствии изделия в управляемом автогенераторе 1 отсутствуют автоколебания. Это связано с тем, что в замкнутой цепи из фазовращателя 2, манипулятора 3 фазы, усилителя 4 и первичного измерительного преобразователя 5 отсутствуют условия их возникновения, а именно, коэффициент передачи преобразователя 5 равен нулю.

По питающей обмотке 6 протекает переменный ток, но в измерительной обмотке 7 ЗДС не наводится. В автогенераторе 1 не выполняется условие баланса амплитуд и автогенерация не возникает.

При смещении преобразователя 6 относительно оси стыкуемых кромок в любую из сторон коэффициент передачи преобразователя 5 становится больше нуля. Физически это означает, что в измерительной обмотке 7 наводится ЭДС, амплитуда которой определяется величиной смещения, а фаза— направлением смещения. Пройдя через фазовращатель 2, который настроен так, чтобы в автогенераторе 1 выполнялось условие баланса фаз, напряжение с измерительной обмотки 7 попадает на манипулятор 3 фазы. Последний в зависимости от уровня сигнала, подаваемого на era управляюший вход от тактового генератора 8, на своем выходе вырабатывает сигнал либо совпадающий по фазе с входным, либо противофазный входному, т.е. отличающийся от входного на 180

Например, при подаче на управляющий вход манипулятора 3 фазы высокого положительного потенциала его входной сигнал передается на выход без сдвига по фазе. Когда на управляющий вход манипулятора 3 фазы пав дается низкий (нулевой или отрицательный) потенциал, сигнал на выход перецается инвертированным по фазе относительно входного. Следовательно, при смещении преобразователя 5 и стыка в одну из сторон в один из полупериодов работы опорного генератора 8 выполняется условие баланса фаз, а в другой полупериод — не выполняется. Наоборот, при смещении преобразователя 5 и стыка в другую сторону на

180 меняется фаза его выходного сигнала и условие баланса фаз автогенератора 1 выполняется в другой из по1433615 лупериодов работы тактового генератора 8.

Следовательно, автогенератор 1 будет возбуждаться на частоте собственных колебаний контура резонансного усилителя 4 в один из полупериодон работы генератора 8 и не будет возбуждаться в другой полупериод, в зависимости от направления смещения, датчика и стыка.

Наличие колебаний в управляемом автогенераторе 1 фиксируется амплитудным детектором 9 и соединенным последовательно с ним инвертором 10 (фиг.2).

На Е и К-входах обоих триггеров 12 и 13 будут присутствовать различные значения логического сигнала. Например, при расположении преобразователя 5 симметрично относительно линии сопряжения стыкуемых деталей на выходе амплитудного детектора 9 — сигнал логического нуля, поскольку, автогенератор 1 не возбужден, на выходе инвертора 10 — сигнал логической единицы.

Таким образом, в момент окончания первого полупериода работы тактового генератора 8, например, при изменении его выходного потенциала с высокого уровня на низний логическая информация на I и К-входах первого триггера

12 записывается в него и на его Qвыходе, как следует из принципа функционирования IK-триггера, устанавливается нулевой выходной сигнал. Аналогично, в следующий полупериод работы генератора 8 нулевой выходной сигнал устанавливается на выходе второго IK-триггера 13. Следовательно, при симметричном расположении датчика над стыком, на его обоих выходах

I устанавливаются нулевые выходные сигналы (фиг.2}.

Нри смещении датчика относительно стыка в одну из сторон (Х „ > О) в один из полупериодов работы генератора 8 управляемый автогенератор 1 возбуждается, а в другой — нет ° На выходе амплитудного детектора 9 появляются импульсы (Пз, фиг. 2). На

I-входе первого триггера 12 появляется сигнал логической единицы и в момент перехода сигнала генератора 8 из высокого уровня в низний эта информация записывается в первый триггер 12 и устанавливает на его выходе высокий уровень сигнала (U фиг.2).

1Î

2О

ЗС

Условия на входах второго IK-триггера 13 не изменяются -по сравнению со случаем отсутствия генерации и поэтому на его выходе сохраняется низкий уровень (П, ) . iiocKo ðåзонансный контур является инерциальной системой, он обеспечивает выполнен :е четких условий на входах триггеров 12 и 13 в момент переключения генератора 8.

А:-:алогично, при смещении датчика в другую относительно стыка сторону (? . <О) в измерительной обмотке 7 преобразователя S наводится ЭДС, отличная по фазе на 180 от случая

Х,>0. Баланс фаз автогенератора 1 выполняется в другой из полупериодов работы тактового генератора 8. При этом информация о возбуждении автогенератора 1 в другой из полупериодов работы генератора 8 фиксируется во втором IK-триггере 13 аналогичным образом.

Следовательно, при смещении датчика и стыка в одну сторону возбуждается первый триггер 12, а при смещении в другую сторону — второй триггер 13. При установке датчика симметрично над стыком или при отсутствии изделия на выходах обоих триггеров устанавливаются нулевые сигналы.

Триггеры 12 и 13 включают привод корректировки электрода в сторону уменьшения возникшего рассогласования и тем самым совмещают датчик, а вместе с ним и электрод со стыком.

Когда датчик располагается симметрично над стыком, оба выходных сигнала равны нулю и привод корректора отключен.

При изменении зазора между датчиком и стыком изменяется только чув— ствительность греобразователя 5 и не появляется никаких дополнительных составляющих ошибки измерения.

Аналогично осуществляется работа датчика при определении относительного смещения датчика и линии сопряжения стыкуемых кромок при выполнении угловых, тавровых и торцовых сварных соединений, а также при определении относительного смещения датчика и сварного шва.

При сварке нахлесточных соединений необходимо при помощи фазовращателя

2 установить режим отсутствия колебаний при установке датчика над кромкой. При смещениях преобразователя 5

1433675

А.

1, относительно кромки работа датчика не отличается от укаэанной. формула изобретения

Датчик положения стыка свариваекых кромок„ содержащий автогенератор

Переменного тока и первичный измери-тельный преобразователь, о т л и— ч а ю шийся тем.„ что, с целью хховышех1ххя сочности определения положения стыка эа счет снижения чувствительности к изменению расстояния

Между датчиком и иэделием и к измене- r

Ххию электрофизических свойств изделия. в него введены тактовый генератор. амплитудный детектор, два инвертора и два IK-триггера, автогенератор переменного тока состоит иэ соединенных последовательно фазовращателя, манипулятора фазы и резонансного усилителя, а первичный измерительный преобразователь содержит питающую и измерительную обмотки, причем выход тактового генератора соединен с управляющим входом манипулятора фазы, с тактовым входом первого и через первый инвертор с тактирующим входом второго ХК-триггеров, выход резонансного усилителя через амплитудный детектор подключен к I-входам и через второй инвертор - к К-входам обоих

IK-триггеров, прямые выходы которых являются выходами датчика положения.

1433675

Х )(> б g

Составитель В.Грибова редактор И.Касарда Техред Л.Сердюкова Корректор А.Обручар

Тираж 922 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 5492/13

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