Устройство для контроля процесса дуговой сварки

СОЮЗ ООВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧННИХРЕСПУБЛИК ЗК 910 ОБРЕТ ЬСТВУО ИСАНИ ТОР СИОЬй и елей меньше а величину, ру отверстий тоят от процелей на расоснования ширины св равную уд диаФрагмы дольной о клиновидных щтовой полосыоенному диамепоследние оти клиновидных сто ван кли ном освГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(71) Всесоюзный научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт автоматизации производственных процессов в промышленности (53) 621.791.75(,088.8)(56) 1. Заявка Японии В 50-23373, кл. В 23 К 9/00, 28.10.70.2, Авторское свидетельство СССР В 2897509/25-27, кл, В 23 К 9/10, 21.03.80 (прототип)(54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ПРОцВССА ЛУЖКОВОЙ САКИ, содержащее контактный элемент, подпружиненный стержень, преобразователь перемещений контактного элемента в электриче ский сигнал, состоящий из осветителя, Формирующего световую полосу, фотоприемника и диафрагмы, причем , контактный,.элемент посредством под,пружинейного стержня связан с диафрагмой, которая расположена между осветителем и фотоприемником и имеет клиновидную рель с основанием, пер,Я 0.1 006124 А нендикулярным к оси стержня, о т - л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью улучшения качества сварки за счет повышения точности контроля положения сварочной головки относительно поверхности свариваемого изде лия, в него дополнительно введены второй и третий фотоприемники и два триггера, причем выходы второго и третьего фотоприемников связаны со. входами триггеров, а диафрагма содержит вторую клиновидную щель и два отверстия, при этом клиновидное щел выполнены симметрично одна относительно другой, их вершины отстоят друг от друга на расстоянии, равном высоте световой полосы осветителя,С нии, равном половине ширины осно- р я этих целей и от поперечной осиовидных щелей на расстоянии, равполовине высоты световой полосы тителя, причем оптически% входы приемников выполнены в виде све" дов.Изобретение относится к автомати.- зации процессов сварки и может быть применено, например, при производстве труб большого диаметра методом дуго вой сварки.Как показывает практика производ-5 ства труб большого диаметра, одним из существенных возмущающих факторов, ,влияющих на процесс сварки, а следовательно и на качество формируемого шва труб, являются вертикальные смеще сия сварйваемой поверхности относительно сварочной головки, вызываемые Неровностями свариваемой трубы по об. разуюцей, начилием раструба на концах, дефектами формовки и транспорти рующих механизмов. Поэтому точный и надежный контроль вертикальных смещений свариваемой поверхности от за. данного положения является важным требованием повышения качества шва.Известен ряд устройств, воспроизводящих профиль свариваемых поверхностей, по сигналам которых корректируется положение сварочной горелки относительно этих поверхностей.В направляющем устройстве машины для автоматической сварки профиль свариваемой поверхности определяется путем прощупывания профиля роликом, расположенным перед горелкой 1 .Недостатком этого технического ре- ЗО шения является наличие механической многозвенной передаточной системы, уменьшающей точность и надежность устройства.Наиболее близким к предлагаемому 35 по технической сущности и достигаемому результату является устройство для контроля процесса сварки, содержащее контактный элемент сварочнойголовки, соединенный посредством подпружиненного стержня с фотоэлектри ческим преобразователем перемещенийконтактного элемента в электрический сигнал, осветитель и диафрагму с клиновидной целью, причем диафрагма жестко закреплена на вертикальномстержне и расположена между осветителем и преобразователем, а основаниеклиновидной щели перпендикулярно продольной оси диафрагмы и равно ширине;световой .олосы, образуемой освети Отелем21.Указанное устройство имеет следуюцие недостатки.При нахождении контролируемой по-.верхности в заданном среднем положении на фотопреобразователь падаетнекоторый световой поток, устройствовыдает определенный, отличный от нулясигнал, величина которого увеличивается при смещении контролируемой по верхности от заданного положения в одну сторону, а уменьшается при смещении этой поверхности в другую сторону, т.е, одинаковым по абсолютномузначению смецениям контролируемой поверхности от заданного положениясоответствуют сигналы различной вели-,чины на выходе устройства, что опре-деленным образом затрудняет настройкуустройства при его использовании в замкнутом контуре регулирования и снижает точность контроля положения сварочной головки.Целью изобретения является улучшение качества сварки за счет повышения точности контроля положения сварочной головки относительно поверхности свариваемого изделия.Поставленная цель достигается тем, что в устройство для контроля процес са дуговой сварки, содержащее конта". ктный элемент, подпружиненный стержень, преобразователь перемещений контактного элемента в электрический сигнал, состоящий из осветителя,формирующего световую полосу, фотоприемника и диафрагмы, причем контактный элемент посредством подпружиненного стержня связан с диафрагмой, ко торая расположена между осветителем и фотоприемником и имеет клиновидную цель с основанием, перпендикулярным оси стержня, дополнительно введены второй и третий фотоприемники и два триггера, причем выходы второго и третьего фотоприемников связаны со входами триггеров, а диафрагма содержит вторую клиновидную щель и два отверстия, при этом клиновидные щели выполнены симметрично одна относительно другой, их вершины отстоят друг от друга на расстоянии,равном высоте световой полосы осветителя, основания клиновидных щелей меньше ширины световой полосы на величину, равную удвоенному диаметру отверстий диафрагмы, последние отстоят от продольной оси клиновидных щелей на расстоянии, равном половине ширины основания этих щелей и от поперечной оси клиновидных целей - на расстоянии равном половине высоты световой полосы осветителя, причем оптические входы фотоприемников выполнены в виде световодов.На фиг. 1 схематически показано предлагаемое устройство; на фиг. 2- вид А на фиг. 1; на фиг. 3 - вид Б на фиг. 1.Контактный элемент в виде опорного ролика 1, прижатый к контролируемой поверхности 2 при помощи пружины 3, соединен со стержнем 4, установленным в направляющих 5. Диафрагма б с клиновидными щелями 7 и 8, имеющими основания а, жестко закреплена на стержне 4. Осветитель 9, включающий в себя лампу накаливания 10, конденсор 11, окно 12 и микро- объектив 13, образует в плоскости диафрагмы б световую полосу 14 шириной Ь и высотой Й. Световод 15расположен таким образом, чтобы све 4товой поток, проходяций через клино-.видные цели 7 и 8, попадал на Фотоприемник 16, На дйафрагме б имеютсяотверстия 17 и 18 диаметром д, причем Ь а + 2 й, йЬ. Световоды19 и 20 расположены таким образом,чтобы световой поток, проходящийчерез .отверстия 17 и 18 попадал со"ответственно на фотоприемники 21 и22, выход фотоприемника:, 21 соединен 10с входом "1" триггера 23 и входом."0" триггера 24,.а выход фотоприемника 22 соединен с входом "1" триггера 24 и входом "Оф триггера 28.Устройство работает следуюцим образом,Контролируемая поверхность 2,например, кромки свариваемой трубы,профиль которой необходимо воспроизвести, перемещается в направлении,показанном на, фиг. 1 стрелкой.Путем предварительной регулировкидлины стержня 4 устройство настраивается таким образом, чтобы при прохождении контролируемой поверхностив заданном положении световая полоса14 проецировалась на участок диафрагмы б, расположенный между вершинами клиновидных щелей 7 и 8, Тогдана фотоприемник 16 световой потокне попадает и сигнал на аналоговом ЗОвыходе устройства отсутствует, этосвидетельствует о том, что контролируемая поверхность находится в заданном положении а следовательно ивылет электрода, равный расстоянию 35от токопроводящего мундштука до свариваемой поверхности, имеет заданное значение), При смецении контролируемой поверхности от заданногоположения вверх или вниз, опорный рорлик 1., стержень 4 и диафрагма 6 перемецаются в соответствующую сторону,и световой поток от осветителя проходит через клиновидную щель :8 -при смещении вверх и 7 - при смецении вниз, и световод 15, засвечиваяфотоприемник 16, который преобразуетсветовой поток в электрический аналоговый сигнал, причем величина этогосигнала пропорциональна величине смещения контролируемой поверхности 50,от заданного положения. Знак рассогласования между заданным и Фактическим положением контролируемой поверхности определяется следуюцим образом.При смецении контролируемой поверхности 2 (а значит и диафрагмы бувверх от заданного положения свето"вая полоса 14 через отверстие 18 исветовод 20 засвечивает Фотоприемник 22, сигнал от которого устанавливает триггер 24 через вход ф 1 ф в,единичное состояние. На выходе триггера 24 появится дискретный сигнал"Вышеф Одновременно триггер 23 через вход "0" устанавливается в нулевое состояние и на его выходе сигнал"Ниже" отсутствует,При смещении контролируемой поверх"Ности 2 вниз от заданного положениясветовая полоса 14 черезотверстие17 и световод 19 засвечивает фотоприемник 21, сигнал от которого устанавливает триггер 23 через вход"1" в единичное положение. На выходе триггера 23 появится дискретныйсигнал "Ниже", Одновременно триггер24 через вход "0" устанавливается внулевое положение, и сигнал на еговыходе отсутствует.таким образом, предлагаемое техни,ческое решение в отличие от известногоустройства, выдает сигнал о положенииконтролируемой поверхности, симмет-.ричный относительно заданного положения этой поверхности. При нахожденииконтролируемой поверхности в заданномположении сигнал от устройства равеннулю. Указанные Факторы облегчаютиспользование предложенного устройства (по сравнению с известным) вавтоматизированных системах контроляи регулирования процесса сварки.Кроме того, данное техническоерешение позволяет расширить пределыизмерения устройства в 1,7-1,9 разапо сравнению сизвестным устройством"базовым объектом при равной ширинесветовой полосы, а следовательно приравных по сложности габаритах и сто;имости оптического блока осветителя 9.Устройство целесообразно использовать на агрегатах дуговой сваркитруб большого диаметра.1006124 В6. игр. сю фа и ц Составитель В. Покровскийедактор А. Шандор Техред Т.Маточка ректор А. Дзятко каз 2006/23 Тираж . 1104 П ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий ф 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д, одписное лиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4