Комбинированный электромагнитный датчик положения стыка при дуговой электросварке

 

> 941059

Союз Советских

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 22.09.80 (21) 3000272/25-27 с присоединением заявки— (23) Приоритет— (43) Опубликовано 07.07.82. Бюллетень № 25 (45) Дата опубликования описания 07.07.82 (51)М.Кл.з В 23 К 9/10

Государственный комитет ао делам изобретений н аткрытнй (53) УДК 621.791.75 (088.8) (72) Авторы изобретения

Л. Г. Чацкис, Н. Н. Сакало, В. А. Тимченко, Е. Ф. Маличенко, В. А. Жуков, А. М. Билык, В. А. Курасов и А. С. Лихошва

1 (71) Заявитель Ордена Ленина и ордена Трудового Красного Знамени

Институт электросварки им. Е. О. Патона (54) КОМБИНИРОВАННЫЙ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЙ

ДАТЧИК ПОЛОЖЕНИЯ СТЫКА ПРИ ДУГОВОЙ

ЭЛЕКТРОСВАРКЕ

Изобретение относится к области сварочного производства и может быть использовано в устройствах автоматического управления положением инструмента при сварке прямошовных и спиральношовных труб, полотнищ и других аналогичных изделий из ферромагнитных металлов.

Известен комбинированный электромагнитный датчик положения стыка (1).

Этот датчик содержит питающую и измерительные катушки, намотанные на разные изоляционные каркасы, установленные на общем изоляционном основании, B котором введена дополнительная подвижная измерительная катушка, при этом питающая катушка и дополнительная подвижная измерительная катушка расположены в параллельных плоскостях со смещением торцовых поверхностей одной катушки относительно другой, а измерительная катушка расположена внутри питающей катушки и в плоскости симметрии питающей и дополнительной измерительной катушек.

Однако при установке такого датчика. па сварочном аппарате оказывается, что обмотка измерительной катушки п электрод лежат в общей плоскости. При этом силовые линии магнитного поля сварочного тока пересекают плоскость этой измерительной катушки и наводят в ней паразитную ЭДС, что снижает надежность работы всего устройства. Недостатком этого. датчика является также необходимость

5 проведения технологической операции по точному выставлению и закреплению. измерительных катушек датчика относительно питающей катушки.

Известен также электромагнитный дифференциальный датчик положения стыка (2), содержащий питающую и измерительную катушки, намотанные на разные изоляционные каркасы, установленные на общем изоляционном основании„ при этом питающая катушка расположена внутри по центру измер; тельной катушки, плоскости намогок обеих катушек взаимно перпендикулярны, а боковая поверхность питающей катушки и торцовая по20 верхность измерительной катушки лежат в общей плоскости.

Наводка от сварочного тока в этом датчике значительно ниже, поскольку. плоскость измерительной катушки перпен25 дикулярна сварочному электроду и магнитные силовые линии вокруг тока сварки не пересекают витки измерительной катушки, а «скользят» по ним.

Недостаток этого датчика состоит, вопервых, в том, что он используется только

941059 для направления электрода по стыку и I!e можст быть использован для обнаруже 1ия начала и конца изделия и для распознавания технологических прихваток,:то снижает надежность работы устройства, и, во-вторых, в том, что иcïo,iüçoâàHHe катушек, намотанных па разные изоляционные каркасы, вызывает необходимость проведения сложной технологической операции по точному выставлению и закреплепшо измерительной катушки дат Н«а относительно пита1ощей катушки.

Цель изобретения заключается в повышении надежности рабОты и увелl!чения функциональных возможностей датчика за счет обнаружения границы свариваемого изделия и технологических прихваток.

Поставленная цель достигается тем, что комбинированный электромагнит. Hlé ,.атчпк положения стыка при дуговой электросварке, содержащий питающу1о и измерительную обмотки, намотанные во взаимно-перпендикулярных плоскостях iia изоляционном основании с питающей обмоткой, расположенной внутри по центру измерительной oovloTKH, снабжен двумя дополнительными измерительными обмотками, располо>кеHHb!!vIH симметрично относительно питающей обмотки по обе стороны от нее в плоскости, параллельной измерительной обмотке, при этом изоляционное основание выполнено в виде общего каркаса для питающей и измерительной обмоток.

На фиг. 1 изображена конструкция предлагаемого да-чика; на фиг. 2 показаны контуры расположения обмоток датчи«а над сварнваемым изделием, ток в контуре, пзображающе;! питающую катушку, viari «rHoe поле, образованное эти:,1 током, вихревые токи на поверхности стыкуемого изделия;1 магнитное поле, вызванное действием этик вихревых токов.

Питающая обмотка 1 и измерительная обмотка 2 намотаны на каркас 3, выполненный Но элс;T оизоляционИ материала. Плоскости обмоток 1 и 2 взаимно перпендикулярны, при этом измерительная обмотка 2 расположена симметрично относительно питающей обмотки 1. В каркасе 3 имеются пазы, в которые установлены дополнительные измерительные катушки 4, состоящие из обмоток 5, намотанных на каркасы б, которые также выполнены из электроизоляцпонного материала. При закреплении датчика на сварочном аппарате, плоскости измерительной обмотки 2 и дополнительных измерительных обмоток 5 параллельны поверхности изделия 7, а плоскость питающей обмотки 1 параллельна стыку 8.

Питающая обмотка 1 электрически соединена с генератором синусоидального напряжения, измерительная обмотка 2 соединепа с блоком управления привода коррек-: прующсго перемещение электрода, Об;1откп 5 дополнительных измерительных катушс«4 включены встречно и подключены к пороговым устройствам обнаружения ме1алла н распознавания прп;ватки.

При отсутствии контролируемого металла ввиду симметричного расположения измерительной обмотки 2 относительно п1 та1ощей оомотки 1 число магнитны.; спло10 вых линий 9, возбуждаемых током в пптаю1цсй обмотке 1 и пересекающих вити:;

: 3vicpI:Tå IüHoé обмотки 2 сверху вниз, рав»о числу линий, пересекающих обмотку 2 снизу вверх. При этом в витках измеритель15 Hoé обмотки 2 не наводится ЭДС. Эт11 ке .; агнитные силовые . линии 9 не пересекают витки обмоток 5 дополнительнь1х измерительных катушек 4 ввиду симметричного расположения питающей обмотки 1 отпос;1 J с. :1 iio каж;1ОЙ из допо IHHTQ7bHH!õ нзмсР111сльных катуп1ек 4 и е наводят в п11х ЭдС

1 заи.» 1гэй l! H.ï кцп1.

Прп э Ом 1"!HÎÃÎÂoo устройство Оопару—

: eHHiI мс. 7л:: вырабатывает сигнал об от25 СутСтВИИ КС1.Т1н: Ч1руЕМОГО !!oдЕЛПя 11Од дат.

:11ком и от.:,. o;: o,г 1.спь следящей системы.

Когда,,ат:ик,";.—,анавлпвают,!aд пз 1елием, на поверхнос1и изделия 7 под действием силовых линий 9,ial.!Hiтпого пол», ".I:!30 зь::.аемого током и и! гающей обмотке 1, наводятся вихревые токи 10. Bliхрсвыс токи

10 образуют свое собственное маг111пч!oe иоле, показанное в виде силовых ли 1пй 11, которое перссекает витки измерительных on.

Зэ моток 2 и 5:

При этом силовые линии 11 перссска:от обмотки 5 в противоположных направлениях, но поскольку обмотки 5 соединены встречно, результирующая ЭДС будет рав4о на сумме ЭДС, наведенных в каждой и дополнительных измерительных катушек 4.

Порог срабатывания устройства обнаружения металла выставлен так, чтобы устройство выработало сигнал о наличии мета.745 ла и включило следующую систему. При этом осуществляется поиск стыка.

B процессе поиска стыка магнитные спловыс линии 11, вызываемые вихрсвым11 то«ами 10 на обеих стыкуемых частях изде :О лия, пересекают витки измерительной катушки 2 в противоположных направления.; и наводят в ней ЭДС, величина и фаза «îторой определяют соответственно величину и направление смещения датчика со стыка.

5 Эта ЭДС, вызванная смещением датчика со стыка, образует сигнал рассогласования, который посредством регулятора и исполнительного устройства перемещает корректор сварочного аппарата в сторону умень6О шения сигнала рассогласования (выведение датчика, а следовательно и электрода на стык) . Когда датчик установится симметрично относительно стыка 8, число магнитных силовых линий, пересекающих обмотку

2 в двух противоположных направлениях, 941059 стаиет одинаковым и в витках обмотки 2 не индуктируется ЭДС.

После этого включают сварку. В процессе сварки, при относительном смешении датчика со стыка в обмотке 2 наводится

ЭДС рассогласования и производится обработка этого сигнала рассогласования аналогично, как и при поиске стыка.

Силовые линии магнитного поля сварочного тока будут скользить вдоль витков измерительных обмоток 2 и 5, а не пересекать их, и следовательно, не будут наводить в них ЭДС. !

Если в процессе сварки технологическая прихватка поступает под датчик, то это приводит к уменьшению расстояния между датчиком и поверхностью изделия 7. Уменьшение расстояния вызывает усиление вихревых токов 10, а следовательно и интенсивности магнитных силовых линий 11, вызванных протекающими вихревыми токами.

Порог срабатывания устройства обнаружения прихваток установлен так, чтобы при этом отключать следящую систему.

Таким образом, по сравнению с известным, предлагаемый комбинированный электромагнитный датчик обладает более высокой надежностью работы и большими функциональными возможностями, позволяющими обнаруживать границу свариваемого изделия и технологические прихватки.

Формула изобретения

1. Комбинированный электромагнитный датчик положения стыка прп дуговой электросварке, содержащий питающую и измерительную обмотки, намотанные во взаимно перпендикулярных плоскостях на изоляционном основании, причем питающая обмотка расположена внутри по центру измерительной обмотки, о т л н ч а юшийся тем, что, с целью повышения надежности работы и увеличения функциональных возможностей датчика за счет обнаружения границы свариваемого изделия и технологических прихваток, он снабжен двумя дополнительными измерительными обмотками, расположенными симметрично относительно питающей обмотки по обе стороны от нее в плоскости, параллельной

20 измерительной обмотке.

2. Датчик по п. 1, отлич а ющийся тем, что изоляционное основание выполнено в виде единого каркаса, на котором намотаны указанные обмотки.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Авторское свидетельство СССР по заявке № 2673650/27, кл. В 23 К 9/10, ЗО 18.10.78, по которой принято решение о выдаче авторского свидетельства.

2. Авторское свидетельство СССР № 560711, кл. В 23 К 9/10, 07.03.75 (прототип) .

941059

Cncraaптсль В. Покровский

Техред И„ Пенчко

Корректор С. Файн

Редактор Н. Коляда

Тип. Харьк. фил. пред. «Патент»

Заказ 687/530 Изд. ¹ 177 Тираж 1151 Подписное

НПО «Поиск» Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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