Электромагнитный дифференциальный датчик положения свариваемого стыка

. Социалистических Республик ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУоо делам изобретений и открытийДата опублнкования описания 23,01,82(71) Заявитель 54) ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЙ ДИффЕРЕНЦИАЛЬНЫЙ ДАТЧИК ПОЛОЖЕНИЯ СВАРИВАЕМОГО СТЫКА Изобретение относится к устройствам для автоматизации сварочных процессов и может быть использовано в различных отраслях машиностроения дляавтоматизации направления сварочногоинструмента по линии стыка.Известен электромагнитный дифреренциальный датчик, содержащий первичнуюкатушку индуктивности, намотанную намагнитопровод и вторичные индикаторныекатушки индуктивности. Для компенсациисигнала от превышения кромок по краяммагнитопровоаа установлены компенсационные стержниШ .Указанное устройство работоспособнотолько на ферромагнитных материалах,громоздко, чувствитепьно к изменениювысоты до изделия, величины зазора встыке,Известен также бесконтактный дифференциальный датчик краевого эффектадля направления сварочного инструментапо стыку ,содержащий катушку индуктивности, намотанную на магнитопровод и индикаторные катушки индуктивности совзаимоперпендикулярными осями 23Конструкция датчика не обеспечиваетнеобходимой помехозащищенности, чтоснижает точность. Устройство работоспособно только на ферромагнитных метал- .лах, имеет значительные гаоариты,Наибслее близком к изобретению потехнической сущности и достигаемомурезультату является электромагнитный Одифференциальный датчик, содержащий катушку индуктивности, намотанную на ярме П-образного магнитопровода, и четыре индикаторные катушки индуктивности,которые закреплены соосно на боковых 5гранях с внешней и внутренней стороныполюсов магнитопровода 33.Недостатком известного устройстваявляются значительные его размеры в 20поперечном (относительно стыка) направлении, что обусловлено конструкцией магнитопровода. В связи с этим свариваемыекромки должны быть свободны на значительном расстоянии от стыка (приблкж 3 89929тельно 1 ОО мм), от различных технологических и конструктивных элементов, аименно: прижимов, ребер жесткости ит. п Кроме того, кромки, в силу техже причин, не могут быть и короче указанного размера, Это существенно ограничивает применение данного устройства.Вследствие значительной по величинезоны снятия информации датчик подвергжен влиянию различных технологических 16помех. Кроме того, этим датчиком нельзя варить кольцевые швы, например присварке труб в трубные доски, так какоси индикаторных катушек расположенына одноЙ прям ой. 1Цель изобретения - расширение технологических возможностей устройства путем обеспечения спехсения при сварке покольцевому стьпсу и осуществления сварки в затесненных условиях, 36Поставленная цель достигается тем,что в электромагнитном датчике положения свариваемого стыка, содержащего магнитопровод с размещенными на нем катушкой индуктивности и четырьмя индикаторными катушками индуктивности, две изкоторых закреплены соосно на боковыхгранях полюса магнитопровода, две другие индикаторные катушки индуктивностизакреплены на передней и задней гранях 30того же полюса стержневого магнитопровода прямоугольного сечения по разныестороны от плоскости симметрии этихграней, при этом оси всех индикаторныхкатушек индуктивности размещены в одной плоскости, перпендикулярной оси магнитопровода,Такое техническое решен-е позволяет уменьшить габариты датчика до требуемых размеров за счет того, что использован ф 0 стержневой магнитопровод прямоугольного сечения, уменьшение поперечных размеров которого не изменяет картину окружающего электромагнитного пиля и, следовательно, сохраняет все свойства датчиса,ф 45 расширить технологические возможности за счет уменьшения размеров в поперечном направлении, что позволяет его иопользовать при автоматизации направления сварочного инструмента при нади чии узких кромок либо близко расположенных к стыку прижимов, ребер жесткости и др., эле;ентов технологии и конструкции, а также за счет размещения индикаторных катушек индуктивности по конту- И ру сечения магнитопровода и возможности определять центр отверстия, что позволяет автоматизировать сварку кольцевых швов, вращения горелки относительно центра отверстия, например при сварке трубв трубные доски.Кроме того, оно позволяет повыситьточность слежения путем локализации зоны снятия инормации, которая окружаетстык и искажает сигнал о положении стыка за счет вмятин, выпуклостей и другихдефектов, прилегающих к стыку кромок,На фиг. 1 показан электромагнитныйдифференциальный датчик, на фиг. 2 -зависимости составляющих дифференциальных сигналов индикаторных катушек отсмешения стыка Х и превышения кромокьЬ,Предлагаемый датчик состоит из стержневого магнитопровода 1 прямоугольного сечения на одном из концов которогонамотана катушка 2 индуктивности, а попериметру другого конца закреплены четыре индикаторные катушки 3 и 4 индуктивности, ,две из которых 4 расположены соосно на боковых гранях, у полюса,а две другие индикаторные катушки 3 индуктивности закреплены на передней изадней гранях по разные стороны от плоскости симметрии этих граней, при этом .оси всех индикаторных катушек 3 и 4индуктивности размещены в одной плоскости, перце,дикулярной оси магнитопровода, Свариваемое изделие - поз. 5.Устройство работает следуюшим оЬразом. При отсутствии изделия создаваемый катушкой 2 магнитный поток равномерно рассеивается в пространстве со всех граней магнитопровода 1 . Наведенная в катушках 3 и 4 ЭДСиодинакова, Разностные сигналы ЭДС катушек 3 и 4 равны нулю (Ь = Ь =О). Введение изделия 5 со стыком. под датчик вызывает в нем появление вихревых токов, которые создают противодействующий (размагничиваюший) магнитный поток, ослабляющий поток рассеяния полюса магнитопровода 1. Если ось стыка расположена в плоскости симметрии передней и задней граней (фиг. 1), то по-прежнему дифференциальные сигналы катушек на противоположных гранях равны нулю (Ы ==0), магнитные потоки через контуры катушек 3 и 4 соответственно равны.Смещение стыка Х (фиг, 1) от плоскости симметрии передней и задней граней приводит к перераспределению магнитных потоков рассеяния между гранями. Та половина магнитопровода 1, в сторону которой наблюдается смешение,5 899295 ббудет испытывать большее сопротивление Предлагаемое устройство обладает в магнитному потоку в силу большей кон-3 раза большей помехозашишенностью центрации вихревых потоков под ней, Пс- (при том же сечении магнитопровода) и, являются разностные сигналы катушек 3 следовательно, точностью определения И 4: Ы 5(Х) и Ы с) (фиг. 2). 5 положения стыка, ввиду более локальнойПревышения кромок (одна относительно зоны снятия информации, которая приблидругой) стыка д 6 также ведет к увели- зительно определяется расстоянием межчению рвзмагничиваюшего воздействия пс- ду индикаторными катушками,току с той части магнитопровода 1, под Меньшие габариты в поперечном накоторой расположена более приподнятая 1 О правлении и более широкие технологичеокромкв. Это приводит к появлению сиг- кие возможности делают его более униналов 685( Ь.Ь ) .и М (д 1) (фиг 2) версальным и широкоприменимым, что от которых желательно:избавиться, так способствует росту автоматизации свакак их появление дает ложную информа- рочных процессов, позволяя применять цию о смещении стыка. )5 сварочный автомат на большем числе техТаким образом, разностные сигналы нологических процессов, нежели прежде. имеют иве составляющие, зависящие от Например, кромки сварки протяженных смещения стыка Х и от превышений кро- стыков, можно с помощью этого датчика мок д. Из фиг. 2 видно, что составля- автоматизировать процесс сварки труб в юшие, зависящие от Х, имеют одну фазу 2 Ь трубные доски й сварку в звтесненных цля обоих сигналов а - зависящие от5 3( 3ы=е(х) -И(ы), Складывая дифференциальные сигналы обеих пар катушек 3 и 4 получим сигнал датчика о смещении стыка, не зависящий от технологического возмущения - 5 Ь превышения кромок. Дифференциальное включение катушек 3 и 4 делает его нечувствительным к изменению высоты положения над изделием, величине зазора в стыке, 55Таким образом имеем;о =и, + к дл= де,(х). и, ( ь ц++ к де (х) - ки (д ц0 = ьЕ (х) + к д), (х),где К - коэффициент компенсации, который выбирается из условия компенсации составляюших, зависяших от превышения кромок: 45ье,(ьы = кде(дь).При определении центра отверстия, превышение кромок отсутствует, коэффициент К берется, равным 1. Составляющие ЬЕ и дВ дают информацию о полсжении взвимоперпендикулярных осей оз- верстия. Состояние Ь 5 -- ДХ =0 соответствует совпадению оси мвгнитопровсда 1 с осью отверстия. формула изобретенияЭлектромагнитный дифференциальный датчик голожения свариввемого стыка, содержащий магнитопровод с рвзмешенными на нем катушкой индуктивности и четырьмя индикаторными катушками индуктивности, две из которых закреплены сс- осно на боковых гранях полюса мвгнитопровода, о т л и ч а ю ш н й с я тем, что, с целью расширения технологических . возможностей путем обеспечения слежения при сварке по кольцевому стыку и осуществления сварки в затесненных условиях, две другие индикаторные катушки индуктивности закреплены на передней и задней гранях того же полюса мвгнитьпровода по разные стороны от плоскости симметрии этих граней, при этом оси всех индикаторных катушек индуктивности рвз мешены в одной плоскости, перпендикулярной оси мвгнитопровода.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР210985, кл. В 23 К 9/10, 04.11,66.2. Авторское свидетельство ГССР191710, кл. В 23 К 9/10, 11.02.65.3. Авторское свидетельство СССРМ 650747 кл В 23 К 9/10 18 03 76