Электромагнитный дифференциальный датчик положения свариваемого стыка

)В 23 К 9/1 ГО ПО АМ ЗОБРЕТ Я(72) Э.А. Гладков,О.Н. Киселев, В.М. У 26В.Н. Бродягин,Лосев и Г.М. Разуо СССР1978.СССР 1976.ДИФФЕРЕСВАРИВАЕямоугольаторной ННЫЙ КОМИТЕТ СССРЭОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИ ОПИСАНИЕн йсн ВОИТВЬСТ михин.75(088.8) ое свидетельст В 23 К 9/10,свидетельство В 23 К 9/10 КТРОМАГНИТНЫЙ ТЧИК ПОЛОЖЕНИЯ содержащий пр ровод с генеркатушкой и две пары индикаторных катушек, одна пара из которых закреплена соосно между концами магнитопровода, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения качества сварки за счет увеличения точности измерения геометрических параметров, магнитопровод выполнен в виде двух параллельных стержней, генераторная катушка состоит из двух секций и расположена соответственно на двух стержнях магнитопровода, вторая пара индикаторных катушек намотана на концах соответственно двух стержней магнитопровода со стороны первой пары индикаторных катушек.111669Изобретение относйтся к автоматизации сварки плавлением и можетбыть использовано для ориентациисварочной головки относительно стыка свариваемого иэделия. 5Цель изобретения - повышение качества сварки за счет увеличенияточности геометрических параметров,На фиг. 1 изображено конструктивное выполнение электромагнитного 1 Одифференциального датчика положениясвариваемого стыка; на фиг. 2 -зависимости дифференциальных сигналов индикаторных катушек 3, 4 и 5,6 при смещении от,стыка дх и превышении кромок 5 Ь (положительноезначение дх условно соответствуетсмещению стыка вправо относительнооси датчика, а положительное значение ДЪ. превышению правой кромки 20над левой); на фиг. 3 - зависимостьсуммарного сигнала индикаторныхкатушек 5 и 6 от расстояния до изделия; на фиг. 4 - зависимость суммарного сигнала индикаторных катушек 253 и 4 от величины зазора свариваемых кромок (ось датчика совпадаетс осью стыка),Электромагнитный дифференциальный датчик положения свариваемого З 0стыка состоит из двух параллельнорасположенных стержневых прямоугольных ферритовых сердечников 1, наодном из концов которых намотаныпо одной секции генераторной катушки 2, которые последовательно подключены к генератору синусоидального высокочастотного напряжениятаким образом, что создаваемый имипеременный магнитный поток в магнитопроводах имеет противоположноенаправление. Индикаторные катушки3 и 4 закреплены соосно между полюсами магнитопровода, расположенными над свариваемым стыком. На этих 5же полюсах намотаны две другие индикаторные катушки 5 и 6. Ось датчи-ка располагается перпендикулярноплоскости свариваемого стыка, образованного деталями 7. 50Устройство работает следующим образом,При отсутствии изделия создаваемый катушкой 2 магнитный поток замыкается через воздушный зазор у по люсов магнитопроводов, образуя замкнутый контур, Раэностные сигна-. лы ЭДС индикаторных катушек 3, 4 41 2и 5, 6 равны нулю. Магнитный поток в датчике можно разбить на две зависящих один от другого потока: основной поток, который замыкается по полному контуру между торцами магнитопроводов, и поток рассеяния, который сосредоточен в основном между внутренними гранями у полюсов. При введении изделия со стыком под датчик основной поток с торца входит в металл и вызывает появление вихревых токов в нем, которые создают противодействующий (размагничивающий) магнитный поток. Таким образом, основной поток с торцов магнитопроводов является обратной функцией размагничивающего потока вихревых токов, а поток рассеяния с внутренних граней - прямой функцией. Если ось датчика расположена в плоскости стыка, то дифференциальные сигналы индикаторных катушек 3, 4 и 5, 6 равны нулю. Смещение стыка д х от плоскости симметрии датчика приводит к перераспределению размагничивающего действия пластин под полюсами магнитопроводов и, следовательно, изменяется основной поток и поток рассеяния, изменения их разнополярные. Ток магнито-. провода, в сторону которого наблюдается смещение, будет испытывать большее сопротивление основному магнитному потоку в силу большей концентрации вихревых потоков под ним, Появятся разностные сигналы индикаторных катушек 3, 4 и 5, 6, графики изменения которых в зависимости от величины отклонения от стыка приведены на фиг. 2. Превышение одной свариваемой кромки дЬ относительно другой также ведет к увеличиванию размагничивающего воздействия основному потоку с того магнитопровода, под которым расположена более приподнятая кромка. Это в свою. очередь приводит к появлению дифференциальных сигналов ц 1 ца" и О: Ографик изменения которых в за.6висимости.ото приведен на фиг. 2.Из графиков на фиг. 2 видно, что для получения информации о стыке, нечувствительной к превышению кромок, необходимо осуществить следующее преобразование сигналов; и х):(и,"-и,"). (и,"-и,")-к (о,"-и,"1з . 1166 где коэффициент усиления К подбирается из условия равенства напряжений: Таким образом получен сигнал осмещении датчика от стыка, нечувствительный к перекосу кромок. 1 ОПри измерении расстояния Н устройство работает следующим образом,При отсутствии иэделия 7 основноймагнитный поток, создаваемый катушкой 2 индуктивности, рассеиваетсяв пространстве, не претерпевая искажений. Суммарный сигнал ЭДС катушек индуктивности 5 и 6 в этом случае максимальный. Введение под датчик изделия со стыком вызывает появление в металле вихревых токов, которые создают противодействующий магнитный поток. В силу этого на индикаторные катушки 5 и 6 воздействуетуже разность магнитного потока, создаБваемого генераторной катушкой 2,и магнитного потока, возникающегоиз-за вихревых токов. При уменьшениирасстояния от датчика до изделияувеличивается интенсивность вихревыхтоков в металле, соответственно возрастает создаваемый ими магнитныйпоток, что приводит к уменьшению 941 4сигнала ЭДС суммарного сигнала индикаторных катушек 5 и 6 (фиг, 3),При измерении величины зазора с" свариваемых пластин датчик работаетследующим образом.При совпадении оси датчика с осью стыка и стабилизированной высоте Н над изделием суммарный сигнал индикаторных катушек 3 и 4 минимальный без зазора кромок (фиг. 4), увеличение зазора свариваемык кромок симметрично относительно оси датчика приводит к увеличению сопротивления основному магнитному потоку с торцов обоих магнитопроводов в силу большей концентрации вихревых токов под ними, что в свою очередь приво.- дит к увеличению потока рассеяния с внутренних граней магнитопроводов и соответственно увеличению сигнала О + О.Таким образом, электромагнитный дифференциальный датчик положения свариваемого стыка позволяет одновременно измерять смещение относительно оси стыка, расстояние от датчика до иэделия и ширину зазора свариваемых кромок. Высокая точность, малые габариты, а также широкие технологчческие возможности позволяют использовать датчик для геометрической и технологической адаптации процесса сварки плавлением.1166941 оставитель В.Покровский ехред С. Йовжий,Редактор М.Дыпын Корректор С.Шекм аказ 4365/14 Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул . Проектная, 4 Тираж 1086 НИИПИ Государственно по делам изобретен 13035, Иосква, Ж, Подписноео комитета СССРй и открытийРаушская наб., д. 4