Электромагнитный дифференциальный датчик положения свариваемого стыка
Изобретение относится к машиностроению, в частности к автоматизации сварочных процессов при лазерной сварке изделий с плотными стыковыми соединениями. Цель изобретения - повышение точности слежения за стыком. Датчик содержит открытый магнитопровод броневого типа с одной внутренней обмоткой возбуждения и четырьмя наружными индикаторными обмотками. Датчики выполнены в виде двух параллельных обмоток, равные половины которых проходят через центральное отверстие магнитопровода, по обе стороны магнитного экрана. Две другие индикаторные обмотки охватывают наружную поверхность магнитопровода, взаимно перпендикулярны и расположены под углом 45° к плоскости, проходящей через ось датчика. 6 ил.
союз советсник
И . Ю
РЕСПУЬЛИК (рц5 В 23 К 9/10
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Н АВТОРСКОМУ(СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 443571 5/25-27 (22) 06.06.88 (46) 23.09.90. Бюл. Р 35 (72) А.А. Ахлынин (53) 621.791.75(088.8) ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИ 1М И ОТКРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР (56) Авторское свидетельство СССР
М 899295, кл. В 23 К 9/10, 1981. (54) ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫ11 ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫЙ
ДАТЧИК ПОЛОЖЕНИЯ СВАРИВАЕИОГО СТЫКА (57) Изобретение относится к машино-, строению, в частности к автоматизации сварочных процессов при лазерной сварке изделий с плотными стыковыми соединениями. Цель изобретения — повышение
Изобретение относится к области автоматизации сварочных процессов и может быть использовано, в частности, при лазерной сварке изделий с плотными стыковыми соединениями, для управления . движением привода поперечного перемещения изделия или горелки.
Целью изобретения является повышение точности слежения за плотными стыковыми соединениями.
На фиг. 1-3 помещены проекции датчика; на фиг. 4 " электрическая схема соединения обмоток; на фиг. 5 - дифференциальная характеристика датчика; на фиг. 6 - измерительная схема с датчиком.
Датчик содержит (на фиг. 1 показан в разрезе по .диаметру) магнитопровод
1. с помещенной внутри него обмоткой
2 возбуждения, симметрично охватывае„.ВН„„159З821 А «
2 точности слежения за стыком. Датчик содержит открытый магнитопровод броневого типа с одной внутренней обмоткой возбуждения и четырьмя наружными индикаторными обмотками. Датчики выполнены в виде двух параллельных обмоток, равные половины которых проходят через центральное отверстие магнитопровода, по обе стоооны магнитного экрана. Две другие индикаторные обмотки охватывают наружную поверхность магнитопровода, взаимно перпендику" о лярны и расположены под углом 45 к плоскости, проходящей через ось дат" чика. 6 ил. мой первыми индикаторными обмотками располагаемыми по разные стороны плоского магнитного экрана 4.
Маз4
На Фиг. 3 показано расположение пары BToptlx M .«äèêàòîðíûõ обмоток 5, располагаемых совместно с первыми индикаторными обмотками 3 по разные стороны разделительного экрана 4 симметрично относительно стыка 6 свариваемого изделия. На фиг. 4 приведена схема включения обмоток датчика, При этом обмотка 2 (А"А «) располагается внутри броневого магнитопровода 1 (фиг, 4). Первые индикаторные дифференциальные обмотки 3 (катушки) попар- А но включены между собой последовательно-встречно, причем катушки, расположенные по разные стороны магнитного экрана - последовательно и согласно.
На фиг. 5 приведена результирующая
l593821
3 дифференциальная характеристика (кривая III), получаемая от каждой из первых индикаторных обмоток 3 (кривые I .и 1Х). Там же приведены кривые 1Ч от обмоток 5, используемых для компенсации значительных выступов кромок стыка.
На фиг. б приведена функциональная схема, в которой обмотка 2 связана с выходом генератора 7 гармонических колебаний частоты f первые индикаторные обмотки 3 подключены к преобразователю 8 а вторые 5 через RC-элементы - к преобразователю 9. Выходы пре- 15 образователей 8 и 9, включающих, например, усилители постоянного тока, связан с преобразователем 10.
Электромагнитный дифференциальный датчик положения свариваемого стыка 20 работает следующим образом.
В нормальном положении продольная ось магнитного плоского экрана 4 соосна оси стыка 6 изделия, при этом индикаторные обмотки 3 и 5 находятся 25 по обе стороны стыка, симметрично ему.
От внешнего генератора 7 в обмотке 2 протекает электрический ток, формирующий переменный йагнитный поток, ограничиваемый магнитопроводом 1. При Э0 этом основная часть магнитного потока замыкается через воздушный зазор по металлу. изделия, охватываемому проекцией нижней плоскости кольца броневого сердечника (магнитопровода).
В зоне стыка 6 изделия наводятся вихревые токи, разрываемые стыком на токи противоположных направлений, которые сами формируют встречные маг-нитные потоки, наводящие токи в соот- 40 ветствующих обмотках (катушках) 3 и 5.
Причем расположение этих обмоток и их взаимосвязь таковы, что реакция вихревых токов будет большей, чем от основного поля возбуждения. Симметричное расположение обмоток 3 относительно оси стыка создает условия для формирования в них сигналов от кромок стыка, а также от изменения расстояния между плоскостями датчика
1 и изделием со стыком 6, а для обмоток 5 - только от изменения расстояния между ними. Поскольку обмотки 3 и 5 подключены соответственно к преобразователям 8 и 9, выполняющим роль усиления и детектирования, то в пре- образователе 10 (например, операционном усилителе) можно проводить компенсацию вылета датчика 1 относительно кромок стыка 6 изделия. Применение плоского магнитного экрана 4 позволяет устранить взаимосвязь между катушками 3 и локализовать влияние выступов при слежении за кромками стыка изделия 6. Катушки 5 подключаются к преобразователю 9 посредством RC-цепи, совместно образующей измерительный мост переменного тока. На выходе преобразователей 8 и 9 включены переменные резисторы, позволяющие выбирать глубину компенсации выходного сигнала по вылету датчика. Если ось стыка 6 окажется смещенной вправо или влево относительно катушек 3, то согласно характеристике (фиг. 5) на выходе обмоток 3 (или блока 10 на фиг. 6) появится информативный сигнал, полярность и величина которого укажут на степень отклонения. Таким образом, предложенное техническое решение устраняет недостатки известного устройства. Предлагаемое устройство выполнялось на броневых магйитопроводах из феррита или альсифера с наружным диаметром 9 и 12 мм. Обмотка 2 содержала
400 и 650 витков, провод ф 0,08 и
0,1 мм, обмотки 3 - 2 х 25 витков, провод ф 0,1, толщина магнитного экрана 0,12 мм, число витков обмоток
5-2 х 80, провод 0,12 мм. Испытания проводились на материалах из Cu, Al, Fe. Рабочая частота генерации 120 кГц.
Влияние края изделия на точность контроля на расстояниях, составляющих
1,5 диаметра датчика, не превышала
+ 0,18 мм от оси стыка. ф о р м у л а и з о б р е т е н и я
Электромагнитный дифференциальный датчик положения свариваемого стыка, содержащий магнитопровод, обмотку возбуждения и четыре индикаторные обмотки, закрепленные на магнитопроводе, отличающийся тем, что, с целью повышения точности слеже" ния за плотным стыковым соединением, магнитопровод выполнен в виде броневого сердечника, открытого с измерительной стороны, и оснащен расположенным по егo продольной оси плоским магнитным экраном, обмотка возбуждения размещена внутри броневого сердечника, две индикаторные обмотки выполнены из двух равных половин, распос ложенных в одной плоскости, параллельно друг другу и оси магнитопровода, причем каждая из половин этих обмоток размещена на внешней поверх159382 ности магнитопровода и в центральном отверстии, а каждая из обмоток размещека по разные стороны плоского магнитного экрана, две другие индикаторные обмотки закреплены на внешней
5 боковой поверхности магнитопровода
1 6 под углом 45 к продольной оси магнитопровода и плоскости магнитного экрана, и под углом 90 относительно друг друга, при этом линия пересечения плоскостей этих обмоток размещена посередине. ф1Ы 1 Рог.2
1593821
I) !
Составитель В. Ткаченко
Техред Л.Олийнык
Редактор Л. Гратилло
Корректор Н. Ревская
Заказ 2794 Тираж 650 Подписное
ВНИИПИ Государственного. комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д, 4/5
Производственно-издательский комбинат "Патент", r.Óæãîðîä, ул.Гагарина, 101
