Датчик положения свариваемого стыка

764890 Союз Советскни Социалистических Республик(61) Дополнительное к ввт, саид-ву(22) Заявлено 18. 09.78 (21) 2664575/25-27 (51)М. КЛ,В 23 К 9/10 с присоединением заявки Йо Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий(23) Приоритет Опубликовано 2309.80, Бюллетень Мо 35 Дата опубликования описания 25. 09. 80(72) Авторы изобретения Ордена Ленина и ордена Трудового Красного Рнамени институт электросварки им, Е. О, Патона(54) ДАТЧИК ПОЛОЖЕНИЯ СВАРИВАЕМОГО СТЫКА Изобретение относится к оборудованию для электродуговой сварки металлов, а именно к средствам совмещенияэлектрода со стыком, и может быть использовано при сварке протяженныхшвов с монотонно изменяющейся кривизной, особенно при сварке самоходнымисварочными аппаратами стыков с разделкой кромок,Известно, что при сварке протяженных швов механизм вертикального перемещения сварочной головки являетсядостаточно нагруженным (весом флюса,проволоки и др.), Для сокращения времени подготовки к сварке очередного 15изделия механизм вертикального перемещения имеет достаточно высокую установочную скорость перемещения, чтопри наладке вызывает значительный выбег механизма после отключения элект родвигателя. В процессе сварки перемещение по вертикали осуществляетсяна пониженной скорости.Известно,что наибольшее распространение в промышленных условиях получили электромеханические датчики снепосредственным контактом шупа сосвариваемыми кромками.Известно следящее устройство, в котором ролик-щуп обкатывается по сва риваемым поверхностям изделия и отклоняет рычаг иэ среднего положения,что преобразуется с помощью четырехкатушек индуктивности в электрическийсигнал управления приводом корректора.Держатель ролика и рычаг не имеет механизмов, предохраняющих датчик отполомки при случайных значительныхотклонениях ролика, например при выбеге механизмом при подводе датчикак изделию 1Это обстоятельство требует затратвремени на тщательный и достаточномедленный подвод датчика к иэделию.Кроме того, сохраняется опасность поломки рычага (или его деформации) прислучайных больших смещениях копирногоролика,Известен датчик положения свариваемого стыка, содержащий копирный рычаг,выполненный в виде двух подпружиненных между собой тяг, на одной из которых закреплен щуп, а на другой - преобразователь перемещения рычага вэлектрический сигнал (2) .Такая конструкция позволяет частямрычага изгибаться друг относительнодруга, что предохраняет датчик от поломки при случайных больших смещенияхкопирного щупа. Однако известный датчик имеет незначительную нагрузку наизмерительный конец рычага, взаимодействующий с преобразователем, например, от веса рычага при наклонном расположении датчика; вызывает деформацию пружины, что сужает область применения предохранительного элемента.Деформации пружины происходят потому,что пружина установлена без натяга,т.е. без контролируемого усилия растяжения. Кроме того, известный датчикотличается непостоянством положенияизмерительного конца рычага относительно щупа после случайных большихсмещений щупа, так как пружина послерастяжений не может возвращаться впостоянное ненагруженное положение,а наличие рычагов увеличивает этупогрешность. Поэтому перед сваркойкаждого следующего стыка необходимопроизводить согласование среднего(нулевого) положения датчика с положением электрода, что снижает производительность оборудования из-за затрат времени на указанное согласование.Для повышения эксплуатационной надежности путем предохранения рычагаот поломки при подводе датчика к изделию на торце тяги, оснащенной щупом, выполнено внутреннее отверстие,а другая тяга снабжена втулкой, установленной со стороны расположенияпервой тяги и выполненной с тороидальным буртиком, взаимодействующим свнутренним отверстием первой тяги.На чертеже изображен предлагаемыйдатчик в разрезе, общий вид, и егозакрепление относительно сварочнойголовки. Стрелкой указано направление сварки,Датчик положения стыка содержиткорпус 1, который с помощью кронштейна 2 через электроизоляционную разрезную втулку 3 крепится жестко ксварочной головке 4. В корпусе 1 закреплен преобразователь 5 перемещенийв электрический сигнал, В качествепреобразователя применяются, например, 45тензодатчики, наклеенные с обоихсторон на две плоские пружины 6 и 7,повернутые друг относительно другана 90 так, что плоскость изгиба пружины 6 совпадает с направлением корректировочного движения по высоте, аплоскость изгиба пружины 7 - с направлением корректировочного движенияпоперек стыка в горизонтальной плоскости. Пружины 6 и 7 жестко защемлены в кольцах, одно из которых крепится к корпусу 1, а к другому крайнемукольцу жестко крепится тяга 8. Тензодатчики каждой пружины подключаютсячерез разъем 9 к измерительным мостовым схемам управления приводами перемещения горелки (от пружины 6, - кприводу перемещения по вертикали; отпружины 7 - к приводу перемещения погоризонтали поперек стыка), На выходекаждой мостовой измерительной схемы сигнал пропорционален величине и направлению деформации пружины 6 или 7и равен нулю, когда пружины находятся в свободном (не деформированном)состоянии.На тяге 8 закреплена втулка 10 стороидальным буртиком 11, которыйпо посадке с минимальным зазором входит в отверстие копирной тяги 12 сощупом 13. На втулке 10 имеется кольцевой выступ, который также, как икольца преобразователя 5, расположенс зазором в корпусе 1 и ограничиваетдеформацию пружины 6 и 7, предохраняяот обрыва сопротивления тензодатчиков,К концам тяг 8 и 12 припаяна пружина 14 растяжения. При сборке датчика гайкой 15 через втулку 10 растягивают пружину 14, а затем жестко соединяют втулку 10 с рычагом 8, например,с помощью штифта. При этом тороидальный буртик 11 прижимается к дну отверстия тяги 12 с усилием растянутойпружины.Усилие пружины 14 устанавливаетсязначительно большим, чем усилие, необходимое для деФормации пружин 6 и 7.Между корпусом 1 и тягой 8 установлена пружина 16 в направлении поджима тяги 12 к иэделию,Указанное расположение пружин 6 и7 обеспечивает при воздействии изделия на щуп 13 в вертикальном направлении деформацию только пружины 6,при воздействии кромок стыка изделияна щуп 13 в горизонтальном направлении поперек стыка-деформацию толькопружины 7, при воздействии кромокстыка изделия на щуп 13 в произвольном направлении деформируются обепружины 6 и 7, причем величина и направление деформации каждой пружиныопределяются разложением вектора воздействия на направления перемещениясоответствующих пружин.Датчик работает следующим образом.При подйятой над иэделием головке4 под действием пружины 16 и веса тяги 12 пружина 6 преобразователя 5 деформируется до упора выступа втулки10 и колец преобразователя 5 в корпус1, Тензодатчики пружины 6 (растянутыйна верхней стороне и сжатый на нижнейстороне пружины) на соответствующейизмерительной схеме вызывают появление сигнала, указывающего на необходимость перемещать головку 4 вниз кизделию. Управляя вручную приводамикорректоров сварочного аппарата, выводят щуп 13 в зону расположения стыка с разделкой кромок, Затем включают перемещение головки 4 вниз, Привстрече щупа 13 с иэделием головка 4продолжает движение вниз совместно скорпусом 1.Так как усилие пружины 14 значительно больше усилия, необходимогодля деФормации пружин 6 и 7, тяги 12и 8. перемещаются как один элемент, 764890уменьшая деформацию пружины 6. При этом выходной сигнал на соответствующей измерительной схеме уменьшается и становится равным 0 при выпрямленной пружине б. Двигатель вертикального перемещения отключается, Если выбег механизма велик, горелка 4 с корпусом 1 продолжает перемещаться вниз. Выступ втулки 10 и кольца преобразователя 5 упираются в корпус 1, смещение тяги 8 и втулки 10 относительно корпуса 1 прекращается. При дальнейшем движении корпуса 1 тяги 12 поворачивается относительно тороидального буртика 11, незначительно растягивая пружину 14. Между торцами буртика 11 и дном отверстия в тяге 12 возникает клиновидный зазор. Соотношение диаметра буртика 11 к длине тяги 12 определяет возможный ход щупа 13 в аварийных ситуациях.Включение датчика в автоматический режим работы приводит к подъему горелки 4 до выпрямления пружины б (выходной сигнал с тенэодатчиков равен О).При подъеме тяга 12 под действием пружины 14 притягивается к торцу тороидального буртика 11, а после сопротивления торцов буртика тяги 8 и 12 перемещаются совместно как один элемент.Благодаря посадке с минимальным зазором буртика 11 в отверстие тяги 12 и контролируемому усилию прижима их друг к другу под действием пружины 14 положение щупа 13 относительно преобразователя 5 остается неизменным после снятия возмущающего воздействия отвода датчика от изделия), т.е. остается неизменным согласованное положение датчика и электрода относительно стыка.Работа предохранительных элементов датчика (тяг 8 и 12, втулки 10 и пружины 14) при воздействии кромок стыка на щуп 13 в произвольном направлении аналогична процессу, описанному выше. Сигналы с тензодатчиков пружин б и 7 воздействуют на соответствующие приводы в направлении уменьшения деформации пружин, т,е. в направленииподдержания электрода относительностыка в заданном положении по вертикали и поперек стыка.5Таким образом, предлагаемая конструкция предохраняет датчик от поломки при больших смещениях копирногощупа во всех направлениях, обеспечивает постоянство положения копирногощупа относительнО преобразователя и,следовательно, датчика относительноэлектрода. Указанные преимуществапозволяют сократить время на согласование датчика с положением электродапри сварке штучных заготовок, повы сить срок службы и облегчить обслуживание датчика в условиях поточногопроизводства.Формула изобретения20Датчик положения свариваемого стыка,содержащий копирный рычаг, выполненный в виде двух подпружиненных между собой тяг, на одной из которых закреплен щуп, а на другой - преобразователь перемещения рычага в электрический сигнал, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью .повышения эксплуатационной надежности, путем предохранения рычага от поломки при подводе датчика к изделию, на торце тяги, оснащенной щупом, выполнено внутреннее отверстие, а другая тяга снабжена втулкой, установленной со стороны расположения первой тяги и выполненной 1 с тороидальным буртиком, взаимодействующим с внутренним отверстием первой тяги.40 Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Патент США Р 2839733,кл. В 23 К 9/10, 17.06.1958.45 2. Патент США Р 3171012,кл. В 23 К 9/10, 26.03.1962.764890 Составитель Л. ГлаголеваИагова ТехредН, Ковалева Корректор Н. Стец к ка илиал ППП Патент , г. Ужгород, ул. Проек Тираж 1160ВНИИПИ Государственного комитпо делам изобретений и откр035, Москва, Ж, Раушская наб дписноеСССРй4/5тная, Г,