Устройство для автоматического направления электрода по стыку

Номер патента: 742063

Авторы: Бойченко, Маличенко, Сакало, Тимченко, Чацкис

ZIP архив

Текст

ОЛ ИСАНИЕИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик(51) М Кл 2 В 23 К 9/10 Гасударственный камитет Опубликовано 25.06.80. Бюллетень23Дата опубликования описания 05.07.80(53) УДК 621.791. .75.3 (088.8) по делам изабретений н аткрмтнйОрдена Ленина и ордена Трудового Красного Знамени институт электросварки им. Е. О. Патона(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО НАПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОДА ПО СТЫКУИзобретение относится к оборудованию для сварки металлов, а именно к устройствам для автоматического направления электрода по стыку с использованием электромагнитных датчиков, и может быть использовано при сварке прямошовных и спиральношовных труб, полотнищ, карт и других аналогичных изделий.Известен индукционный датчик для обнаружения кромок свариваемых изделий 1,Недостатками его являются невозможность применения для направления электро да по стыку и относительная сложность конструкции.Известно также устройство для автоматического направления электрода по стыку, содержащее электромагнитный датчик с питающей катушкой и согласно включенными измерительными катушками, корректор положения сварочной головки и схему управления с каналом фазовой обработки сигнала ухода головки от стыка и каналом обнаружения края изделия с ключевым элементом 12.Недостаток известного устройства заключается в сложности и недостаточной чувствительности датчика, а кроме того оно может быть использовано только при сварке ферромагнитных материалов.Целью изобретения является расширение области применения устройства на металлы из неферромагнитного материала, а также упрощение конструкции датчика с одновременным увеличением его чувствительности и, как следствие, повышение надежности устройства в работе и точности слежения по стыку.Это достигается тем, что в схему управления устройством введены канал амплитудной обработки сигнала датчика и сумматор сигналов каналов амплитудой и фазовой обработки. выход которого связан с корректором положения сварочной головки. При этом канал амплитудной обработки сигнала датчика выполнен в виде двух цепей, каждая из которых соединена с концом одной из измерительных катушек и состоит из последовательно соединенных буферного устройства, усилителя и детектора, а на выходе канала установлено вычитающее устройство, соединенное входами с детекторами обеих цепей.Упрощение конструкции датчика достигается тем, что его измерительные катушкисвоими торцовыми поверхностями установлены на торцовой поверхности питающей катушки и сдвинуты относительно ее центр,. симметрии до исчезновения влияния взаимной индуктивности между питающей кату(1- кой и любой из измерительных катушек в отсутствии контролируемого металла. Повышение точности обнаружения края достигается за счет того, что канал обнаружения края соединен с концом одной из измерительных катушек.Такое выполнение устройства обеспечивает его широкое применение как для сварки ферромагнитных, так и для сварки неферромагнитных материалов, так как в результате введения канала амплитудой обработки стало возможцым использовать явление наведения вихревых токов на поверхносте дделия в любом материале. При этом распрсделение их в меньшей степени зависит от величины зазора в стыке, которой является преградой для протекания вихревых токов.В предложенном устройстве можно подобрать такую частоту питания датчика, чтобы вихревые токи распределялись только ца поверхности, не проникая вглубь изепця, Поэтому введение канала амплитудной обработки позволяет использовать предло)ксннос устройство для сварки, в случае налокеце 10- го с обратной стороны шва, когда нст полного провара.Кроме того, к одному потенциальному выводу измерительной катушки датчика цо. следовательно подключены буферное устройство усилитель, амплитудный детектор и триггер Шмитта.На фиг. 1 дана структурная схема устройства; на фиг. 2 - конструкция электромагнитного датчика; на фиг. 3 - схема распределения магнитных силовых линий электромагнитного датчика при отсутствии контролируемого металла под датчиком.Предложенное устройство состоит из электромагнитного датчика 1 с питаюецей 2 и согласно включенными измерительными катушками 3 и 4, подстроечного резистора 5, канала 6 фазовой обработки сигнала, канала 7 амплитудной обработки сигнала, схемы суммирования 8, канала 9 обнару)1 ее(ия металла, пита 1 ощего генератора 10.Канал 6 фазовой обработки сигнала состоит из последовательно включенных буферного устройства 11, усилителя 12 и фазового детектора 13, а также фазовращзтсля 14 и устройства 15 формирования опорного напряжения. Входной зажим буферного устройства 11 соединен с движком подстроечного резистора 5.Опорным сигналом для фазового детектора 13 служит напряжение питающего генератора 10, который через последовательно включенные фазовращатель 14 и устройство 15 формирования опорного напряжения соединен со вторым входом фазового детектора 13. 1,(1 1 Л Я.и.11(т(лцОЙ Оор(ботки сигезла ((О,(ЗЯ(Ц 1 ДБЗ Р 5 Д(1 ЦОСЛ(ЛВЗТ(ЛЬНО СОЕДИ( 111 х схе. бу(1)ср(ых мс 1 ройств 16 и7 усц.)ит.лей 18 и 19 и ам 1(литудных детекторов "0 ц 21, з тзкжс схсмы вычитания 22, вхо,Иьк зажимы которой соединены с выхо 11 ы 1 ц важи мами 3 11 плиту,п ныл детекто 1 кц) 20 и 21Бхолцой зз)кц:, б,ф(рноО устройства 16сос,Ицс(1 с выводом одеОЙ из)ерительной катушки датчика 1, з входнои зажим буферно- и го устройства 17 - с выводом другой измерительной кату(пки К тому же выводу измерительной катушки подключены последовательно соединенные буферное устройство 23, усилитель 24, амплитудный детектор 25, триггер Шмцтта 26, электромагнитное "еле 27 с кон)акта.,ш 28, составля(ощие ке Нз( 001 зг)мжения мс галла 6.Б ыходцыс зажимы фазового детектора13 ц с.;ем. вы:1 итания 22 (Ослеп(Сны с входными зажимами схемы суммирования 8, вы- .10(псцц 01)1 ца основе (шерзционного усилителя с глуоокой отрццательной обратной С В 51 З Ь Н) .1 зме 1)ительные кзтуц(ки 3 и 4 датчикаустацовл(цы ца торцозой поверхности питающей натуцки 2 и сдвинуты относительно ее оси симметрии нз величину, при которой взаимная индукция мех(ду питающей катушкой и каждой из измерительных катушек рзьц з нулю цри отсутствии контролируемого металла.1,зркасы катушек датчика выполнены изэлектроезоляциоцного материала. Плоскости цамоток катушек параллельны боковым плоскостям каркасов и между собой. Каркасы катушек жестко закреплены на з 5 Осовации 29, выголненном из электроизоляционного материала. Датчик 1 закрепляется на корректоре в непосредственной близкости от сварочной горелки и впереди нее по ходу сварки таким образом, чтобы плоскость свариваемого изделия 30 была параллельна 1 елоскости намоток катушек датчика.Перед эксплуатацией устройство наст)знвзОт на специальном измерительном стен,(е, н которо:,: 1(Оде,.(ируОт смгцение стыка 1:рсьп) Ние 1;р;.;0.,; Ли непосредственно нз сварочном тгне до включения сварки.11 зстройка системы сволится к следующему. Уццтые.,я что в первом приближении с(и лы на выходе канала 6 фазовой обра 00-ИЕ сцг:1 а. а и ка(аа ( амплитуднои обрабо(кц сегце(ла, вызванные смещением датцнка со стыка ц презышеиием кромок лиЙ о зави ят, соотзетствгнно, От смещенияи О 1.;10 ЕВ(ШЕЦП К"О 10 К, ДЛЯ СХЕ.(Ы СМММИ- ровзния 8 под(51 рзот такие коэ(р(риц 5 енты 5 персде(ци ПО каждому из сммируемых входов, цри которых сумма этих сигналов равна цул)0 во всем диапазоне превышений кромок. При это; .)остигзется компенсация превышения кромок.Такую настройку проводят олин раз перед сваркой определенного тица излелия иповторяют всякий раз, когда меняется материал, геометрические размеры или тип свдриваемого изделия.Устройство работает следующим образом,Включают источники питания (на чертеже не показаны) и генератор 10 начинаетвырабатывать синусоидальное напряжение,которое подается на питаю 1 цую катушку 2электромагнитного датчика 1 и на фазовращатель 14 канала 6 фазовой обработки сигнала.При отсутствии контролируемого металла магнитные силовые линии 31 (см. фиг. 3,возбуждаемые током 32 в питающей катушке 2, пересекают плоскость измерительныхкатушек 3 и 4, в противоположных направлениях.Катушки 3 и 4 выставлены так, чтобычисло магнитных силовых линий, пересекающих плоскость катушки сверху вниз, равнялось числу линий, пересекающих ее снизувверх. При этом в витках измерительных катушек 3 и 4 не наводится ЭДС.На выходе канала 6 фазовой обработкисигнала датчика и канала 7 амплитудной обработки сигнала датчика выходные сигналы равны нулю. На выходе канала 9 обнаружения металла сигнал о наличии металлатакже отсутствует. При этом следящая система отключена.Когда изделие подводится к сварочномуаппарату, питающая катушка 2 датчика 1наводит в его плоскостях вихревые токи,магнитные поля которых искажают магнитное поле в отсутствии контролируемого металла. Напряжение с измерительной катушки 4 датчика 1 поступает на буферное устройство 23, усиливается усилителем 24, детектируется амплитудным детектором 25 иподается на триггер Шмитта 26. ТриггерШмитта 26 при этом перебрасывается в другое устойчивое состояние на время, покадатчик 1 находится над изделием.Триггер Шмитта 26 управляет работойэлектромагнитного реле 27, которое своимиконтактами 28 подключает выход схемы суммирования 8 к регулятору привода корректора. Таким образом производится автоматическое включение следящей системы и начинается поиск стыка,В процессе поиска при смещении стыкав какую-либо сторону изменяется распределение вихревых токов в стыкуемых кромкахи в измерительных катушках 3 и 4 будетнаводиться ЭДС. На выходе каналов 6 и 7соответственно фазовой и амплитудной обработки сигнала появится напряжение, которое поступает на схему суммирования 8. Выходное напряжение схемы суммирования 8будет определять величину и направлениесмещения датчика относительно стыка.Это напряжение через регулятор управляет приводом корректора сварочного ап Форму.га идолретс нин 30 35 40 45 50 55 парата, заставляя сго перемсп 1 дться ц его. рону уменьшения сигналя ряссоглдсовя 11 и 11, т.е. выводит датчик, я слеловятельцо, и электрод на стык. Перемец 1 ение корректора происходит до тех пор, пока датчик не устяцсцИтся симметрично относительно стыка. При этом сигцдл рассогласования равен нулю.После того, как датчик 1, а следовательно, и электрол установятся симметрично относительно стыйа, включают сварку. Б процессе сварки при смещении стыка В какую- либо сторону обработка сигнала рассогласования происходит анялогичцо поиску стыка.Предложенное устройство позволяет расширить область применения, т.е. использовать его при сварке магнитных и немагцигных металлов, а также В случае наложенного с обратной стороны шва, когда нет полного провара; повысить высоту установки датчика над изделием, что повыцдет надежность работы всего устройства. Кроме того, упросгить коцструкци 1 О лдтчика, что упрощает его изготовление, настройку и реглировю, д те кже снизить Вли 51- ние непостоянства цИрины 31130 ра нд чхВствительцость датчика. Иовьшцв точность направления электро;1 д по сть 1 кх. 1. УстройсГВО лля с 1 втомдтического направленияя электрола цо стыку, содержащее электромагнитный лятчик с питающей катушкой и согласно включенными измерительными катушками, корректор положения сварочной головки ц схемх правления с каналом фазовой обраоотки сигнала ухода головки от стыка и каналом обнаружения края изделия с ключевым элементом, отличающееся тем, что, с целью расширения области применения устройства, повышения надежности в работе, повышения точности направления электрола по стыку, в схему управления велены канал амплитудной обработки сигнала датчика и сумматор сигналов каналов амплитудной ц фазовой обработки, выход которого связан с корректором положения сварочной головки, при этом канал амплитудной обработки сигнала датчика выполнен в виде двух цепей, каждая из которых соединена с концом Одной из измерительных катушек и состоит из последовательно соединенных буферного устройства. усилителя и детектора, а ца выходе канала установлено вычитающее устройство, соединенное входами с детекторами обеих цепей.2, Устройство по и. 1 отличаюиееея тем, что с целью упрощения конструкции датчи ка, уменьшения его габаритов, упрощения его частройки, змсритсльные катх шк латчика своими торцовыми поверхностями уста новлены на торцовой поверхности питаю 1 цсйкатушки и сдвинуты относительно ее центра симметрии до исчезновения влияния взаимной индуктивности между питающей катушкой и любой из измерительных катушек в от сутствии контролируемого металла.3. Устройство по пп, 1 и 2, отличающееся тем, что, с целью повышения точности выработки сигнала о прохождении края изделия под датчиком, канал обнаружения края соединен с концом одной из измерительныхкатушек.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1, Авторское свидетельство СССР314609, кл. В. 23 К 9/10, 24.03.69. 2. Авторское свидетельство СССР454974, кл. В 23 К 9/10, 15.11.71.742063 Фиг.2 фИГ 3 Составит ехред К.Ш ираж 1160 Редактор Л. НароднаЗаказ 3362/10 Щома И Госу деламМосква,П Пате ЦНИИ по 113035,Филиал ППарственного коизобретений иЖ - 35, Раушскт, г. Ужгород,ь Е. Сомовафрич КорректорПодписномитета СССРоткрытийая наб д. 4/5ул. Проектная, 4

Смотреть

Заявка

2472244, 04.04.1977

ОРДЕНА ЛЕНИНА И ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ИНСТИТУТ ЭЛЕКТРОСВАРКИ ИМ. Е. О. ПАТОНА АКАДЕМИИ НАУК УКРАИНСКОЙ ССР

ЧАЦКИС ЛЕОНИД ГРИГОРЬЕВИЧ, САКАЛО НИКОЛАЙ НИКИТОВИЧ, ТИМЧЕНКО ВИКТОР АНАТОЛЬЕВИЧ, МАЛИЧЕНКО ЕВГЕНИЙ ФЕДОРОВИЧ, БОЙЧЕНКО ЛИДИЯ КЛЕМЕНТЬЕВНА

МПК / Метки

МПК: B23K 9/10

Метки: направления, стыку, электрода

Опубликовано: 25.06.1980

Код ссылки

<a href="https://patents.su/5-742063-ustrojjstvo-dlya-avtomaticheskogo-napravleniya-ehlektroda-po-styku.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентов СССР">Устройство для автоматического направления электрода по стыку</a>

Похожие патенты