Феррозондовый датчик для слежения за стыком

 

Изобретение касается автоматизации сварочных процессов и относится к датчикам положения сварочного инструмента. Для контроля преимущественно за плотно подогнанными кромками стыкового соединения применен миниатюрный феррозондовый чувствительный элемент, помещенный внутрь катушки перемагничивания кромок изделия . Контроль осуществляется по магнитным полям вихревых токов, протекающих на кромках стыка. Датчик пригоден для контроля металлических магнитных и немагнитных материалов. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

+ (I9) () I) (я)з В 23 К 9/10

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ. (21) 4950742/08 (22) 27.06.91 (46) 07.05.93. Бюл. М 17 (71) Свердловский научно-исследовательский технологический институт (72) А.А.Ахлынин, M.À.Âåäåíåâ и В.С.Пономарев (56) Авторское свидетельство СССР

М 499069, кл. В 23 К9/10, 1974.

Авторское свидетельство СССР

М 941056, кл. В 23 К 9/10, 1980. (54) ФЕРРОЗОНДОВЫЙ ДАТЧИК ДЛЯ

СЛЕЖЕНИЯ ЗА СТЫКОМ

Изобретение. касается автоматизации сварочных процессов и относится к датчикам положения сварочной головки относительно стыка. Оно может быть использовано для сварки изделий лучевыми источниками энергии.

Цель изобретения — расширение технологических возможностей и упрощение датчика, На чертеже схематично изображен предлагаемый датчик, Феррозондовый датчик слежения эа .-стыком содержит располагаемую над поверхностью изделия 1 плоскую катушку 2 перемагничивания с помещенным внутрь в центр чувствительным элементом 3, выполненным на пермаллоевых сердечниках с обмотками 4 (по одной на каждой из сердечников 3), а также трансформатор 5, При этом конец одной из обмоток 4 соеди-, нен с началом другой обмотки 4 и имеет (57) Изобретение касается автоматизации сварочных процессов и относится к датчикам положения сварочного инструмента. Для контроля преимущественно за плотно подогнанными кромками стыкового соединения применен миниатюрный феррозондовый чувствительный элемент, помещенный внутрь катушки перемагничивания кромок изделия. Контроль осуществляется по магнитным полям вихревых токов, протекающих на кромках стыка. Датчик пригоден для контроля металлических магнитных и немагнитных материалов. 1 ил. общий вывод 6. Начало первой обмотки и конец другой соединены с концами одной (вторичной) обмотки трансформатора 5, имеющей общий средний вывод 7. Другая Ю (первичная обмотка трансформатора 5 подключена к схеме внешнего генератора воз- (Д буждения (не приводимого на черт.). В свою ( очередь, выводы 7 и 6, образующие измери- ( тельную диагональ трансформаторного моста, подсоединены к входу усилителя (также не приводимого на черт.). Не приводимые на черт. элементы входят в состав измерительного преобразователя, работающего с феррозондовым чувствительным элементом.

Устройство работает следующим образом.

В исходном состоянии катушку 2 с чувствительным элементом 3 располагают над поверхностью изделия 1 так, чтобы сердечники 3 с обмотками 4 пересекали линию стыка 8. К клеммам 9 и 10 катушки 2 от

1813603 внешнего источника переменного тока (например. звуковой частоты) подводится переменный ток, формирующий вокруг катушки 2 переменный магнитный поток, пересекающий поверхность изделия 1 и формирующий в нем вихревые токи, разделяющиеся на границе стыка 8 на два контура (на черт, в сечении изделия 1 приведены области с повышенной плотностью контуров тока за время оаногп из полупериодов; там же приведены усредйенные силовые линии вихревых токов как реакция на них вы- званного катушкой 2 тока возбуждения).

При симметричном расположении катушки

2 относительно стыка 8 векторы -Н и 4-Н, 15 касательные к усредненным силовым линиям, направлены встречно друг другу и равны по величине. Поэтому и сигнал с измерительной диагонали 7 и 6 будет равен нулю.

При сдвиге линии стыка 8, например влево, 20 большая часть площади катушки 2 окажется над правой половиной изделия 1 и. следовательно, плотность вихревых токов в этой половине возрастает. Зто приведет к нарушению равновесия укаэанных выше векто- 25 ров -Н и +Н, что приведет к появлению в измерительной диагонали сигнала, фаза которого будет указывать на направление отклонения, а величина — на степень этого отклонения. Обратная картина произойдет 30 при отклонении стыка 8 вправо.,Таким образом, при любом рассогласовании осей стыка и катушки намагничивания происходит перераспределение 35 плотностей вихревых токов на кромках стыка, что приводит к изменениям магнитных потоков самих вихревых токов (создаваемых ими магнитных потоков), измеряемых феррозондовым чувствительным элемен- 40 том, обмотки которого совместно с внешним трансформатором образуют так называемый дифференциально-трансфор- . маторный мост, который позволяет упростить схему феррозоидов и уменьшить их размеры, Так, например, удалось выполнить чувствительный элемент с размерами пермаллоевых сердечников 5 мм, что позволило выявлять линию стыка с повышенной кривизной, более 12 мм/м, При этом оказалось возможным эффективно отстраиваться от магнитного поля Земли, а также от поля возбуждения вихревых токов катушкой перемагничивания, питаемой частотой

250 — 300 Гц.

При использовании переменных токов намагничивания можно контролировать магнитные и немагнитные металлические изделия, а также металлические пленки.

Датчик пригоден для контроля стыков и с воздушным зазором, а также при сварке изделий небольших размеров со свободными кромками, лежащими вблизи датчика (например, при сварке полос).

Формула изобретения

Феррозондовый датчик для слежения за стыком, содержащий задающий генератор, чувствительный элемент в виде пермаллоевых сердечников с обмотками на каждом из них, а также измерительную схему, о тл ича ю щи йс я тем, что, с цельюрасширеиия технологических возможностей и упрощения датчика, он дополнительно содержит плоскую катушку перемагничивания и трансформатор, причем чувствительный элемент расположен в центре катушки перемагничивания, торцы которой параллельны пермаллоевым сердечникам, при этом обмотки чувствительного элемента включены последовательно согласно и подключены к вторичной обмотке трансформатора, первичная обмотка которого подключена к задающему генератору, общая точка обмоток чувствительного элемента и средний вывод вторичной обмотки трансформатора подключены к измерительной схеме.

813603

° 4 ° °

0 В °

° ° ° °

° ° °

Редактор

Заказ 1803 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКЙТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент, г. Ужгород. ул.Гагарина. 101

У

Составитель. А. Ахлынин

Техред M. Моргентал Корректор М, Андрушенко