Датчик положения стыка свариваемых кромок

(м 4 В 23 К 9 ф)р м 2 ь СУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(56) Авторское свидетельство СССРУ 742063, кл. В 23 К 9/10, 1977.Авторское свидетельство СССРФ 872097, кл, В 23 К 9/10, 1981,(54) ДАТЧИК ПОЛОЖЕНИЯ СТЫКА СВАРИМЫХ КРОМОК(57) Изобретение относится к машистроению, а именно к оборудованию автоматизации сварочного проиэводсва, и м.б. использовано в системахавтоматического наведения электродана линию сопряжения стыкуемых кромокпри сварке иэделий. Цель изобретения - повышение точности определения положения стыка, Датчик содержитуправляемый автогенератор, тактовыйгенератор, амплитудный детектор, инверторы и 1 К-триггеры. При смещениидатчика относительно линии сопряжения стыкуемьас кромок на его выходахскачком формируются управляющие сигналы, значение которых определяетсятолько направлением отклонения и независит от расстояния до изделия илисвойств свариваемого материала. 2 илИзобретение относится к оборудоВанию автоматизации сварочного производства, а именно к датчикам положения, и может быть и.пользовано в системах автоматического наведения Электрода на линию сопряжения стыкуемых кромок при сварке изделий или При контроле.Цель изобретения - повышение точ ОНости определения положения стыка за счет снижения чувствительности к изменению расстояния между датчиком И изделием и к изменению эпектрофивических свойств изделия 15На фиг.1 представлена структурнаясхема датчика положения на фиг.2 эпюры напрякений на выводах различНых функциональных узлов датчика.Датчик положения состоит из управ Оляемого автогенератора 1, замкнутый электрический контур которого образуют Фазовращатель 2, манипулятор 3 фазы, резонансный усилитель 4, первичный измерительный преобразователь 25 5 с питающей 6 и измерительной 7 обмотками. Параллельно питающей обмотке 6 должен быть включен конденсатор, образующий резонансный контур являющийся нагрузкой усилителя 4. Кро- ЗО ме автогенератора 1 в датчик входят тактовый генератор 8, амплитудный детектор 9 инверторы 10 и 11, первый 12 и второй 13 1 К-триггеры, Тактовый генератор 8 соединен с манипулятором 3 фазы, тактовым входом первого 1 К-триггера 12 и через инвертор 11 - с тактовым входом второго 1 К-триггера 13.Амплитудный детектор 9 своим вхо Одом подключен к резонансному усилителю 4, а выходом - к 1- входам и через инвертор 10 - к Б-входам обоих триггеров 12 и 13.В качестве первичного измерительного преобразователя 5 может быть использовано любое из устройств, в котором направление относительного смещения стыка и электрической оси этого устройства определяет изменеОние на 180 фазы выходного напряжения, а при отсутствии контролируемого изделия амплитуда выходного сигнала равна нулю,Датчик положения работает следую 55 щим образом.При установке первичного измерительного преобразова.еля 5 симметрично над кромками изделия 14 (фиг.2) или при отсутствии изделия в управляемом автогенераторе 1 отсутствуютавтоколебания, Это связано с тем, чтов замкнутой цепи из Фазовращателя 2,манипулятора 3 Фазы, усилителя 4 ипервичного измерительного преобразователя 5 отсутствуют условия ихвозникновения, а именно, коэффициентпередачи преобразователя 5 равеннулю,По питающей обмотке 6 протекаетпеременный ток, но в измерительнойобмотке 7 ЗДС не наводится. В автогенераторе 1 не выполняется условиебаланса амплитуд и автогенерация невозникает. При смещении преобразователя б относительно оси стыкуемых кромок в любую из сторон коэффициент передачи преобразователя 5 становится больше нуля, Физически это означает, что в измерительной обмотке 7 наводится ЭДС, амплитуда которой определяется величиной смещения, а фаза - направлением смещения. Пройдя через фазовращатель 2, который настроен так, чтобы в автогенераторе 1 выполнялось условие баланса фаз, напряжение с измерительной обмотки 7 попадает на манипулятор 3 фазы. Последний в зависимости от уровня сигнала, подаваемого на его управляюший вход от тактового генератора 8, на своем выходе вырабатывает сигнал либо совпадающий по Фазе с входным, либо противофазный входному, т.е. отличающийся от входного на 180Например, при подаче на управляющий вход манипулятора 3 фазы высокого положительного потенциала его входной сигнал передается на выход без сдвига по Фазе, Когда на управляющий вход манипулятора 3 Фазы пав дается низкий (нулевой или отрицательный) потенциал, сигнал на выход перецается инвертированным по фазе относительно входного. Следовательно, при смещении преобразователя 5 и стыка в одну из сторон в один из полу- периодов работы опорного генератора 8 выполняется условие баланса фаз, а в другой полупериод - не выполняется. Наоборот, при смещении преобразователя 5 и стыка в другую сторону на 180 меняется фаза его выходного сигнала и условие баланса фаз автогенератора 1 выполняется в другой из по 1433675лупериодов работы тактового генера-тора 8,Следовател.ьно, автогенератор 1 будет возбуждаться на частоте собственных колебаний контура резонансногоусилителя 4 в один из полупериодонработы генератора 8 и не будет возбуждаться в другой полупериод, в зависимости от направления смещения,датчика и стыка,Наличие колебаний в управляемомавтогенераторе 1 фиксируется амплитудным детектором 9 и соединеннымпоследовательно с ним инвертором 10(фиг.2).На Е и К-входах обоих триггеров 12и 13 будут присутствовать различныезначения логического сигнала. Например, при расположении преобразователя 5 симметрично относительно линиисопряжения стыкуемых деталей на выходе амплитудного детектора 9 - сигнал логического нуля, поскольку, автогенератор 1 не возбужден, на выходе инвертора 10 - сигнал логическойединицьТаким образом, в момент окончанияпервого полупериода работы тактовот огенератора 8, например, при измененииего выходного потенциала с высокогоуровня на низний логическая информация на Е и К-входах первого триггера12 записывается в него и на его 0 выходе, как следует из принципа функционирования ЕК-триггера, устанавливается нулевой выходной сигнал. Аналогично, в следующий полупериод работы генератора 8 нулевой выходнойсигнал устанавливается на выходе второго ЕК-триггера 13. Следовательно,при симметричном расположении датчика над стыком, на его обоих выходахустанавливаются нулевые выходныесигналы (фиг.2).При смещении датчика относительно стыка в одну из сторон (Х) 0)в один из полупериодов работы генератора 8 управляемый автогенератор 1возбуждается, а в другой - нетНавыходе амплитудного детектора 9 появляются импульсы Щз, фиг. 2) . НаЕ-входе первого триггера 12 появляется сигнал логической единицы и вмомент перехода сигнала генератора 8из высокого уровня в низний эта информация записывается в первый триггер 12 и устанавливает на его выходевысокий уровень сигнала Щ , Фиг.2), Условия на входах второго ЕК-триггера 13 не изменяются по сравнениюсо случаем отсутствия генерации ипоэтому на его выходе сохраняетсянизкий уровень Й, ). Поскольку резонансный контур является инерциальной системой, он обеспечивает выполнение четких условий на входах триггеров 12 и 13 в момент переключениягенератора 8.А.алогично, при смещении датчикав другую относительно стыка сторону(ХвсО) в измерительной обмотке 7преобразователя 5 наводится ЭДС, отличная по Фазе на 180 от случаяХ ,О, Баланс фаз автогенератора 1выполняется в другой из полупериодовработы тактового генератора 8, Приэтом информация о возбуждении автогенератора 1 в другой из полупериодов работы генератора 8 фиксируетсяво втором ЕК-триггере 13 аналогичнымобразом.Следовательно, при смещении датчика и стыка в одну сторону возбуждается первый триггер 12, а при смещении в другую сторону - второй триггер 13. При установке датчика симметрично над стыксм или при отсутствииизделия на выходах обоих триггеровустанавливаются нулевые сигналы.Триггеры 12 и 13 включают приводкорректировки электрода в сторонууменьшения возникшего рассогласования и тем самым совмещают датчик, авместе с ним и электрод са стыком.Когда датчик располагается симметрично над стыком, оба выходных сигналаравны нулю и привод корректора отключен,При изменении зазора между датчиком и стыком изменяется только чув -ствительность преобразователя 5 и непоявляется никаких дополнительныхсоставляющих ошибки измерения,Аналогично осуществляется работадатчика при определении относительного смещения датчика и линии сопряжения стыкуемых кромок при выполненииугловых, тавровых и торцовых сварныхсоединений, а такке при опре 5 1 О 15 2 О 25 ЗО 35 40 45 50 делении относительного смещения датчика и сварного шва,При сварке нахлесточных соединений необходимо при помощи фазовращателя 2 установить режим отсутствия колебаний при установке датчика над кромкой. При смещениях преобразователя 5относительно кромки работа датчикане отличается от укаэанной,формула изобретенияДатчик положения стыка свариваекых кромок содержащий автогенератор Переменного тока и первичньй измери-. тепьньй преобразователь, о т л и - ч а ю щ и й с я тем. что, с целью повь 1 шения сочности определения положения стыка эа счет снижения чувствительности к изменению расстояния Между датчиком и иэделием и к измене Нию электрофизических свойств изделия. в него введены тактовый генератор, амплитудньй детектор, два инвертора и два 1 К-триггера, автогенератор переменного тока состоит иэ соединенных последовательно фаэовращателя, манипулятора фазы и резонансногоусилителя, а первичный измерительныйпреобразователь содержит питающую иизмерительную обмотки, причем выходтактового генератора соединен с управляющим входом манипулятора фазы,с тактовым входом первого и черезпервьй инвертор с тактирующим входомвторого 1 К-триггеров, выход резонансного усилителя через амплитудный детектор подключен к 1-входам и черезвторой инвертор - к К-входам обоих1 К-триггеров, прямые выходы которыхявляются выходами датчика положения.1433675 оставитель В,Грибоваехред Л.Сердюкова ректор А. Обруча едактор И,Каса Подписноо комитета ССй и открытийушская наб., д 9 аказ 5492/13 НИИ И Государственно делам изобретен Москва, Ж-З 5, Ра