Электромагнитный дифференциальный датчик

Союз Советских Социалистицеских РеспубликОп ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН ИЯ пц 650747 К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(61) Дополнительное к авт, свид-ву -22) Заявлено 18.03.76 21)2335491/251) М. Кл. В 23 К 9/10 ением заявки Мо с присо (23) Пр осударстееиный комитет СССР оо делам изобретений и открытий,75 Лата опубликования описания 09,0 72) Авторы изобретен. Гладков и сковское ордена Ленина и ордена Трудового Красного Знаме Высшее техническое училише им, Баумана 1) Заявител(54 КТРОМАГНИТНЫЙ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫЙ ДАТЧИК Изобретение относится к сваронике и может быть использовано ввах автоматического направления сголовки.Известен дифференциальный электромагнитный датчик, содержащий магнитопровод с укрепленными на нем первичной катушкой и вторичными индикаторными катушками. Для компенсации сигнала от превышения кромок по краям магнитопровода установлены компенсационные стержни 1.Известное устройство позволяет осуществить слежение по стыку только на магнитных материалах. чнои тех- устройст- варочной зким по технической сущизобретению является бесференциальный датчик края направления сварочной , содержащий катушку инотанную на ярме П-образода, а также индикаторные вности с взаимноперпендиР 1тушек реагирует на изменегнитного поля выпучивания шенин датчика относительры пл Целью изочности елешением габа Указан на икаторные оретения является повышени ения за стыком наряду с умен птов датчика.цель достигается тем, что ин атушки укреплены соосно н Наиболее бли ности к данному контактный диф свого эффекта д головки по стык дуктивности, нам ного магнитопров катушки индукти клярными ОсямиОдна пара ка ние плотности ма на стыке при сме но стыка, а другая - на изменение плотности магнитного потока рассеивания от полюсов магнитопровода. При этом сварочнаяголовка и индикаторные катушки находятсяв одной плоскости, перпендикулярной осистыка, и расположены позади магнитопровода 1 по направлению сварки),В производственных условиях подобноеконструктивное решение не обеспечивает необходимой помехозащишенности датчика,в силу его относительно низкой чувствительности и значительного уровня электромагОнитных помехонесущих полеи от сварочнойОдуги и токов промышленной частоты 50 Гц.Выходной сигнал датчика обладает малымсоотношением сигнал-помеха, что затрудняетработу автоматических устройств и, как следствие, снижает точность направления сварочной головки.Кроме того, большие габаритные размедатчика вызывают трудности в его эксатации.боковых гранях с внешней и внутренней сторон полюсов магпитопровода.На фиг. 1 изображен предложенный датчик; на фиг. 2 - разрез А - А фиг. 1; на фиг. 3 - график, зависимости чувствительности от месторасположения катуц 1 ек вдоль стыка; на фиг. 4 - график характеристик датчика при высоте 12 мм от изделия.С полОц 1 ью катушки 1 индуктивности, намотанной на ярме П-образного магнитопровола 2 и питаемой от генератора псременного напряжения, создается переменный .магнитный поток, который вводится в свариваемое изделие 3. Индикаторные катушки 4 индуктивности, расположенные с внутренней стороны полюсов, и катушки 5, расположенные с внешней стороны полюсов магнитопровода, улавливают изменение индукции магнитного поля, обусловленное как сменением стыка, так и перекосом кромок свариваемого изделия.Принцип работы датчика заклочаетсяв следующем.Магнитный поток магнитопровода датчика представляет собой лва зависящих один от другого потока: основной поток, коОрй замыкается по полному П-образному контуру, и поток рассеяния, который замыкается по неполному контуру и сосредоточен в основном между внутренними гранями полосов, При внесении в иоле датчика металлической пластины с зазором (стыком) основной поток с торца и наружных граней входит в металл и вызывает появление вихревых токов в нем, а следовательно, испытывает на себе их размагничивающее действие. Таким образом, поток с наружной грани является обратной функцией размагничиваю- щего потока вихревых токов, а поток рассеяния с внутренних граней - прямой функцией. При смеецении стыка происходит перераспределение размагничивающего действия пластин под полюсамп и, следовательно, изменяется основной ноток и поток рассеяния, изменения их разнополярные. Использование комбинированного взаимодействия указанных потоков позволяет получить сигнал датчика, пропорциональный смещенио стыка и при этом практически не чувствительный к изменению геометрии стыка (высоты датчика до изделия, превышения кромок, зазора). Кроме того, датчик работоспособен на разнородных металлах: как магнитных, так и немагнитных, и таким образом совмещает в себе лучшие качества известных в настоящее время инлуктивных, инлукцпонных датчиков (работа на разнородных металлах) и латчика краевого эффекта (нечувствительность к превышению кромок). Величина индукции магнитного поля над стыкол убывает от плоскости магнитопровола ( 1 = О) вдоль стыка в обе стороны.Изменение инлукции магнитного поля в поперечном относительно стыка направлении 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 имеет более сложный характер. В плоскостимагнитопровода (У =. О) величина индукциинарастает от стыка к полюсам и имеет максимальный градеент, на подступах к полюсаммагнитопровода-остается практически постоянной (У --- 14) и по мере удаления от полюсов (У )14) убывает от стыка в обе стороныс намного меныцим градиентом, чем в плоскости магнитопровода. В соответствии с этимзависимость. чувствительности датчика отместорасположения катушек одОзначно определяется кривой ня фиг, 3.Дифч)еренциальные сигналы вкл 1 очснныхвстречно-последовательо катушек 4 и 5 зависят как от смешения стыка относительнодатчика, так и от превышения кромок, 11 ричем полярности составляюецих сигналов попревышению кромок совпадают, а по смепеению стыка различны (фиг, 4), а именно:гле Ь, (15 -- дифференциальные сигналыкатушек 4 и. 5:,рр,.,ак,риЬ, ; с.Й ., Ь -- их состагляющиепо нреВышеник) кромок и смепению стыка.- др, трПри этОм 1, -)- с.)5, так ке)к э)0 си на -лы от превышений кромок различных потоков: потоков ,)ассеяния и Основных потоковс наружных граней, хотя зависимости данных потоков от превышения кромок нохо)ки.Добиться равенства этих сигналов возможноподбором числа витков индикаторных катушек. Но гораздо проще выполнить катушкиодинаковыми, а затем ослабить большиисигнал 1.15 наружных катушек ло уровня,мсньцего 1(. внутренних катушек. Осуществляется это с помощью потенциометрического делителя в схеме формирования сигнала датчика. Схема формирования сигналаДатЧИКа. РЕаЛИЗУЕтСЯ В СООтВЕтСТВИИ С фОРмулои для Ь, Подбирается коэффициентК в процессе настройки поворотом ручкипотенциометра до совпадения сигналов отпревышения кромок внутренних и наружныхкятуц ек.Если теперь получить разностный сигналВилаС - (-14К(.) 1-) Ф + Ь 4 КЬ 5К( (еи, п 1, арто, подбирая К так, чтобы Ь= КЬмы исключаем сипалы по превышению кромок, практически удваивая сигнал по смею С)щению, т. е. е=- Б,е + КЬ 5, Датчик нечуВствителсн к превыепеник) кромок до 40-,оего высоты над стыком.Предлагаемая конструкция датчика принебольших габаритах обеспечивает получение сигнала как на ферролагнеТеых, тяки на нема нитных металлах, причел горазлобольшей чувствителыи)сти. Осупеествляетсйпри этом не просто компенсация превышенякромок, а компенсация с увеличением сигнала от смешения стька.Это позволит шире использовать датчикпри автоматизации направления сварочнойб 5047 Формула изобрег ения Г" 2 ЪЫ1 головки в производстве, особенно прн значительном уровне электромагнитных помех. Электромагнитный дифференци альпы и датчик положения свариваемого стыка, содержаШий катушКу индуктивности, намотанную на ярме П-образного магнитопровода, плоскость сечения которого перпендикулярна оси стыка, а также индикаторные катушки индуктивности, отличающийся тем, что, с целью повышения точности слежения по стыку при сварке любых. в том числе и немагнитных материалов, с одновременным уменьшением габаритов датчика. индикаторные 5катушки укреплены соосно на боковых гранях с внешней и внутренней сторон полюсов и а г н и т о и 1 г о В о д а .Источники информации, принятые во внимание при экспертизе1 О . Авторское свидетельство210985,кл. В 23 К 910, 04.11.бб.2. Авторское свидетельство191710,кл. В 23 К 910, 25.03.б 7.650747- дг - да иг 1 гантель Е. СокО. Луговая221 Сос Текред Тираж Государственн делам изобре осква, Ж.35,- Пг 1 ент, г.1 Лемиик го комитета ений и откр Раушская иа Уж город, ул Редактор А. МурадянЗаказ 694(12ЦНИИПИпо113035, Мфилиал ППП КорректорПодписноСССРтийд. 4/5Проектная,