Электромеханический датчик линейных перемещений

 

Использование: для измерения линейных перемещений при контактной стыковой сварке. Сущность изобретения: датчик выполнен в виде пружины сжатия, которая одной опорной поверхностью взаимодействует с подвижной частью корпуса, а другой - непосредственно преобразователем, жестко установленным на неподвижной части корпуса. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК Ы „1819201 АЗ

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

»

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) л

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ---"-

К ПАТЕНТУ (21) 4843309/08 (22) 27.06.90 (46) 30.05.93. Бюл. М 20 (71) Институт электросварки им. Е.О.Патона (72) С.И.Кучук-Яценко, В.Г.Кривенко.

И.Л.Лазебный, В.Т.Колмыков, И.В.Якутин, А.И.Лавренко и Ф.А.Андриенко (73) Институт электросварки им. Е.О.Патона (56) Авторское свидетельство СССР

М 1175643, кл. В 23 К 11/04, 1984.

Лебедев В.К. и др. Автоматизация сварочных процессов. Киев: Вища школа, 1986. с.229-230.

Авторское свидетельство СССР

1Ф 141634, кл. G 01 В 7/16, 1960.

Изобретение относится к сварке и может быть использовано в контактных стыковых сварочных машинах.

Цель изобретения — повышение надежности и точности измерения линейных перемещений при контактной сварке.

Это достигается тем, что в известном датчике, содержащем подвижную и неподвижную части корпуса и преобразователь; датчик выполнен в виде упругого элемента, который одной опорной поверхностью взаимодействует с подвижной частью корпуса, а другой опорной поверхностью непосредственно взаимодействует с преобразователем, жестко установленным на неподвижной части корпуса.

При этом упругий элемент выполнен в виде пружины сжатия.

Выполнение датчика в виде упругого элемента, который одной опорной поверхностью взаимодействует с подвижной час(54) ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИЙ ДАТЧИК

ЛИНЕЙНЫХ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ (57) Использование: для измерения линейных перемещений при контактной стыковой сварке. Сущность изобретения: датчик выполнен в виде пружины сжатия, которая одной опорной поверхностью взаимодействует с подвижной частью корпуса, а другой — непосредственно преобразователем, жестко установленным на неподвижной части корпуса. 2 ил. тью корпуса, а другой опорной поверхностью непосредственно взаимодействует с преобразователем, жестко установленным на неподвижной части корпуса, обеспечиваетточность измерения линейных перемещений при контактной сварке за счет того, что при перемещении подвижной части корпуса изменяется сила упругости при деформации силовоспринимающего упругого элемента пропорционально линейной величине перемещения.

Выполнение упругого элемента в виде пружины сжатия обеспечивает повышение надежности за счет того; что пружина сжатия обладает высокой работоспособностью.

На фиг.1 изображен предлагаемый датчик, общий вид в разрезе; на фиг.2 — принципиальная схема монтажа датчика на контактную сварочную машину.

Датчик (фиг.1) состоит из неподвижной 1 и подвижной 2 части корпуса, преобразо1819201 вателя 3, жестко установленного на неподвижной 1 части корпуса, и упругого элемента 4 с опорными поверхностями 5 и 6.

Упругий элемент 4 одной опорной поверхностью 5 взаимодействует с подвижной 2 5 частью корпуса, а другой опорной пове рхностью 6 непосредственно взаимодействует с преобразователем 3. На подвижную 2 часть корпуса действует сила Р перемещения которой противодействует через опорную по- 10 верхность сила Ру элемента 4. Через опорную поверхность 6 сила Рудействует на преобразователь 3. Сила P перемещения превышает по величине силу Ру упругого элемента 4. 15

Конструкция датчика (см. фиг.1) предназначена для измерения и контроля линейных перемещений подвижного корпуса сварочной машины и пригодна для определения скорости оплавления, величины on- 20 лавления и осадки, а также для программирования процесса сварки, Схема монтажа датчика на контактную сварочную машину (фиг.2) состоит из подвижного 7 и неподвижного 8 корпуса сва- 25 рочной машины, сварочного трансформатора 9, датчика 10, блока 11 программирования сварочного процесса и привода 12 перемещения подвижного 7 корпуса со свариваемыми деталями 13 и 14. 30

Упругий элемент 4 (фиг.1) датчика 10 (фиг.2): выполнен в виде пружины 15 сжатия.

Свариваемые детали 13 и 14 приводятся в движение приводом 12 перемещения, который управляется блоком 11 программиро- 35 вания сварочного процесса. Вход блока 11 программирования сварочного процесса связан с выходом датчика 10, подвижная 2 (фиг.1) и неподвижная 1 части корпуса которого жесткр связаны соответственно с по- 40 движным 7 (фиг.2) и неподвижным 8 корпусами сварочной машины. Подвижный

7 и неподвижный 8 корпуса сварочной машины подключены ко вторичной обмотке сварочного трансформатора 9, первичная 45 обмотка которого подключена к питающей сети 14.

Датчик работает следующим образом.

С подачей команды от блока 11 программирования сварочного процесса на 50 привод 12 перемещения подвижный 7 корпус с деталью 13 начинает линейное движение к неподвижному 8 корпусу с деталью 14.

При этом на подвижную 2 часть корпуса датчика 10 действует сила Р перемещения, 55 которая воздействует на упругий элемент 4.

Вследствие этого возникает сила Ру упругоro элемента 4, противодействующая через опорную поверхность 5 сила Р перемещения, а через опорную поверхность 6 воздействующая на преобразователь 3. Так как сила Р перемещения превышает по величине силу Ру упругого элемента 4,.то при перемещении подвижного 7 корпуса упругий элемент 4 сжимается. сила Ру изменяется по величине. Преобразователем 3 сила Ру упругого элемента 4 преобразовывается в электрический сигнал. В результате линейное перемещение подвижного 7 корпуса сварочной машины превращается в изменяющийся по величине электрический сигнал.

В процессе перемещения подвижного 7 корпуса сила Ру изменяется по закону характеристики упругой деформации упругого элемента 4. При выполнении упругого элемента 4 в виде пружины 15 сжатия, в которой сила сжатия изменяется по закону Гука прямопропорционально линейной величине сжатия, на выходе датчика 10 регистрируется аналоговый электрический сигнал в соответствии с перемещением подвижного

7 корпуса. Этот сигнал подается на вход блока 11 программирования сварочного процесса, в котором используется для подачи команд на изменение скорости перемещения свариваемых деталей, на переключение сварочного напряжения, на включение осадки и отключение сварочного. напря>кения с одновременной остановкой подвижного корпуса сварочной машины, а также для регистрации линейных перемещений (величины и скорости) измерительным прибором, При выполнении упругого элемента 4,, например, в виде пневмоцилиндра на выходе датчика 10 регистрируется изменяющийся по экспо ненциальному закону электрический сигнал, который необходимо преобразовывать в линейно изменяющийся. Однако, это требует усложнения конструкции преобразователя по сравнению с упругим элементом, выполненным в виде пружины сжатия, что снижает быстродействие системы программирования процесса сварки и точность измерения.

Преобразователь 3 жестко установлен на неподвижной 1 части корпуса, так как блок 11 программирования сварочного процесса, с которым электрически связан преобразователь 3, неподвижен. Вследствие этого сферическая связь выполняется жестким соединителем, чем обеспечивается высокая работоспособность и надежность.

При установке, например, преобразователя 3 на подвижной 2 части корпуса потребуется электрическую связь между преобразователем 3 и блоком 11 выполнить гибкой. Однако, гибкая связь обладает меньшей надежностью по сравнению с жесткой (неподвижностью).

1819201

Упругий элемент 4 одной опорной поверхностью 5 взаимодействует с подвижной частью 2 корпуса, а другой опорной поверхностью 6 непосредственно взаимодействует с преобразователем 3, чем обес- 5 печивается работоспособность датчика.

При взаимодействии, например, опорной поверхности 5 с неподвижной частью 1 корпуса датчик является неработоспособным.

Датчик может быть использован в схе- 10 мах управления стыковых сварочных машин, в которых программирование процесса сварки осуществляется по линейной величине перемещения подвижного корпуса сварочной установки. Данный дат- 15 чик наиболее целесообразно применять на сварочных машинах с быстродействующими. гидроприводами на базе гидравлических усилителей мощности или пропорциональных гидрораспределителей. 20, Испытания датчика на машинах типа . -355 при сварке рельсов показали, что на1 дежность составляет не менее 10 циклов и

6 точность измерения составляет 0,1 мм.

Формула изобретения

Электромеханический датчик линейных перемещений, содержащий неподвижный и подвижный элементы, связанные между собой через упругий элемент, и преобразователь, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности и точности измерения перемещений при контактной стыковой сварке путем исключения инерционности и потерь на трение, неподвижный и подвижный элементы выполнены в виде полукорпусов для установки их на неподвижном и подвижном корпусах стыкосварочной машины, упругий элемент выполнен в виде пружины сжатия, установленной с возможностью взаимодействия одной опорной rloверхностью с подвижным полукорпусом, а другой — с преобразователем, смонтированным на неподвижном полукорпусе, 1

1819201

Составитель А.Лавренко

Тех ред М.Мор гентал Корректор Н.Ревская

Редактор

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

Заказ 1947 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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