Комбинированный электромагнитный датчик положения стыка

(19) К 9 51)5 ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕВЕДОМСТВО СССРОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬС(56) Авторское свидетельство СССРМ 941059, кл. В 23 К 9/10, 1980.(54) КОМБИНИРОВАННЫЙ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЙ ДАТЧИК ПОЛОЖЕНИЯ СТЫКА(57) Изобретение относится к сварочномупроизвс, тву и может быть использовано вустройствах автоматического управленияположением инструмента при сварке. В датИзобретение относится к сварочному производству и может быть использовано в устройствах автоматического управления положением инструмента при сварке прямошовных труб, полотнищ и других аналотичных изделий,Цель изобретения заключается в расширении технологических воэможностей датчика за счет использования его при стыковой сварке изделий, имеющих попеременное превышение свариваемых кромах одна относительно другой по всей длине свариваемых изделий,На фиг,1 изображены конструкция датчика и схема обмоток; на фиг,2 - контуры расположения обмоток датчика над свариваемым изделием, ток в контуре, изображающем питающую катушку, магнитное поле, образованное этим током, вихревые токи на поверхности стыкуемого изделия и магнитное поле, вызванное действием этих вихревых токов; на фиг.З - схема соединения чике положения стыка измерительная обмотка состоит из двух одинаковых обмоток, расположенных симметрично центру внутри питающей обмотки и соединенных встречно, две дополйительные обмотки строго идентичны двум измерительным, параллельны им и соединены встречно. Пары измерительных и дополнительных обмоток включены так, что их выходные сигналы находятся в противофазе друг к другу, а торцовая поверхность питающей катушки и боковые поверхности измерительных кату-. шек лежат в общей плоскости. 4 ил,обмоток датчика; на фиг,4 - временная диаграмма ЭДС в обмотках датчика,Питающая обмотка 1 намотана на изоляционном каркасе 2. Измерительная обмотка состоит иэ двух обмоток 3 и 4, намотанных на изоляционном каркасе 7 симметрично его центру. На краях каркаса 7 симметрично центру имеются пазы, в которых расположены дополнительные измерительные обмотки 5 и 6, соединенные встречно.В каркасе 7 имеется паз для установки каркаса 2 с питающей обмоткой 1, При закреплении датчика на сварочном аппарате плоскость питающей обмотки 1 параллельна поверхности изделия.Питающая обмотка 1 электрически соединена с генератором 8 синусоидального напряжения (фиг.З),Измерительные обмотки 3 и 4 соединены встречно и через первый усилительный тракт 9 соединены с первым входом суммирующего усилителя 10.Дополнительные обмотки 5 и 6 соединены также встречно и через второй усилительный тракт 11 соединены с вторым входом суммирующего усилителя 10. Пары измерительных (3 и 4) и дополнительных (5 и б) обмоток соединены так, что их выходные сигналы находятся в противофазе.Выход суммирующего усилителя соединен с блоком управления привода, корректирующего перемещение электрода,При отсутствии контролируемого металла 12 ввиду симметричного расположения измерительных обмоток 3 и 4, а также до 5 10 ке 1 и пересекающих витки измерительных обмоток 3 и 4 и дополнительных 5 и 6, равны. При этом в витках измерительных 3 и 4 и дополнительных 5 и 6 обмоток наводятся ЭДС, противоположные по знаку.Так :зк обмотки 3 и 4, а также 5 и 6 20 включены встречно, результирующие ЭДС в обеих парах обмоток будут равны нулю.Когда датчик устанавливается над изделием, на поверхности иэделия под действием силовых линий 13 магнитного поля, вызванного током в питающей катушке 1, наводятся вихревые токи 14. Вихревые токи 25 14 образуют свое собственное магнитное 30 поле, показанное в виде силовых линий 15, которое пересекает витки измерительных обмоток 3 и 4 и дополнительных обмоток 5 и 6, Поэтому, если все обмотки расположены симметрично относительно стыка, результирующие ЭДС в обеих парах обмоток равны нулю,В процессе поиска стыка при отсутствии превышения кромок силовые линии 15,вызываемые токами 14, на обеих стыкуемых 40частях изделия пересекают витки измери-тельных катушек 3 и 4. Так как обмотки 3 и 4 соединены встречно, величина и фаза результирующей ЭДС определяет соответственно величину и направление смещения датчика со стыка влево или вправо (см. фиг.4 а).Дополнительные обмотки 5 и 6 располо 45 жены значительно дальше от стыка, поэтому 50 при смещении стыка фаза результирующей ЭДС дополнительных обмоток 5 и б остается неизменной, а величина ЭДС увеличивается незначительно (см. фиг.4 б), вычитаясь на суммирующем усилителе из величины результирующей ЭДС измерительных обмоток 3 и 4.Выходной сигнал суммирующего усилителя является сигналом рассогласования, который посредством регулятора и исполнительного устройства перемещает коррекполнительных 5 и б относительно питающейобмоткИ 1 число магнитных силовых линий 1513, возбуждаемых током в питающей обмот. тор сварочного аппарата в сторону уменьшения сигнала рассогласования (выведениядатчика, а следовательно, и электрода настык).Когда датчик установится симметричноотносительно стыка, а одна из свариваемыхкромок будет превышать другую, в измерительных обмотках 3 и 4 и дополнительныхобмотках 5 и 6 будет наводиться ЭДС (см,фиг.4 в и г), противоположные по фазе, новеличина которых одинакова. В результатена выходе суммирующего усилителя сигналбудет отсутствовать. Корректор сварочногоаппарата включаться не будет.При относительном смещении датчикасо стыка и наличии превышения одной изкромок свариваемых изделий в измерительных обмотках 4 и 5 будет наводиться суммарная ЭДС (фиг.4 д - сплошная линия),состоящая из ЭДС, вызванной превышением кромок сва риваемого изделия (см. фиг.4 д- штрихпчнктирная линия). В дополнительных обмотках 5 и 6 будет наводиться такжесуммарная ЭДС, но противоположной фазы(фиг,4 ж- сплошная линия), Так как дополнительные обмотки 5 и 6 расположены значительно дальше от стыка, чем измерительныеобмотки 3 и 4, величина ЭДС, вызваннаясмещением датчика от стыка (см. фиг.4 ж -штрихпунктирная линия), увеличивается незначительно,На выходе суммирующего усилителя появляется сигнал рассогласования, которыйпосредством регулятора перемещает корректор сварочного аппарата в сторону выведения датчика и,следовательно, электродана стык.Таким образом, датчик обладает большими функциональными возможностями,позволяющими проводить автоматическуюсварку изделий, имеющих превышение свариваемых кромок одной относительно другой, При слежении за стыком превышениеодной из свариваемых кромок не приводитк смещению датчика, как это имеет место впрототипе, За счет этого обеспечиваетсявысокая точность смещения при стыковойсварке изделий,Формула изобретенияКомбинированный электромагнитныйдатчик положения стыка, содержащий питающую и измерительные обмотки, намотанные на изоляционном основании, и дведополнительные обмотки, расположенныесимметрично по обе стороны питающей обмотки, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с цельюрасширения технологических возможностей датчика при использовании для изделий с переменным превышением кромок,измерительная обмотка выполнена из двуходинаковых обмоток, включенных встречно симметрично центру внутри питающей обмотки, дополнительные обмотки выполнены идентично измерительным, включены встречно, причем каждая дополнительная 5 обмотка с измерительной размещены встречно, а торцевая поверхность питающей обмотки лежит в одной плоскости с боковыми поверхностями измерительных обмоток.1816592 Составитель В.Орелехред М, Моргентал Редактор Г.Бель орректор В,Петраш Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул,Гагарина, 101 акаэ 1698 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СС 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4(5