Устройство для направления рабочего органа по стыку при сварке

(19) (И) 1)5 В 23 К 9/1 СУДАРСТВЕН О ИЗОБРЕТЕН И ГКНТ СССР МИТЕТТНРЫТИЯМ сИзобретени строению и пр тизации навед на стык при с арке. етения я леженияляется повьппеа криволинейыком и уствительного елью изоб ие точностиным простран твенным с ания чувс нение залип 1(54) УСТРОЙСТВО ДЛБОЧЕГО ОРГАНА ПО С(57) Изобретение омашиностроения и иавтоматизации варЦелью изобретенияточности слежениястыком и устранение залипания чувст( )идетельство СССРК 9/10, 1976. Я НАПРАВЛЕНИЯ РАТЫКУ ПРИ СВАРКЕ тпосится К области редназначено для очных процессов. является повышение за криволинейным относится к машиноедназначено для автомания рабочего органаэлемента в зазоре стыка.На фиг. 1 представлено устройство,разрез; на фиг.2 - то же,вид сверху на Фиг. 3 - то же, вид сбоку; на Фиг, 4 - положение иглы относительно стыка: .при нормальной соосности осей стыка и вибратора (фиг.4 а), при уходе стыка влево (Фиг.4 б), вправо (фиг.4 в) и при выходе иглы из зоны стыка (фиг.4 г), а также переключения интегрирующего конденсатора и вре- менные диаграммы, условноучитывающие направление ухода иглы, от нейт 2вительного элемента в зазоре стыка, Датчик имеет чувствительную часть, выполненную в виде колеблющегося консольного.вибратора с иглой на конце. Вибратор снабжен контактной группой с подсоединенными к ней постоянными резисторами и интегрирующим конденсатором, связанным с преобразоватегем электропривода перемещения рабочего органа. Устройство позволяет получить высокую точность слежения за стыком для металлических и не- металлических материалов путем регу.лируемой крутизны преобразовательной характеристики.,5 ил. рали и уровень постоянного напряжения на выходе интегрирующего конденсатора на Фиг. 5 - электрическаясхема,Устройство (Фиг .1) соориентировано относительно изделия 1 со стыком 2, внутри которогопомещена игла 3, , другой конец которой закреплен в цанге 4 стержневого, преимущественно плоского, вибратора 5, расположенного соосно смагнитопроводом 6 с катушками. 7 возбуждения механических коле баний в вибраторе 5. Относительно вибратора 5 расположена контактная группа из двух близко расположенных контактов 8 и находящегося между ними общего контакта 9, закрепленного на вибраторе 5 .и изолированного от него. К контактам 8 соответственно подключены постоянные первый 1 О и второй 11 резисторы, а к общему 9интегрируюпгий конденсатор 1 2 (указанные цепи для пояснения вынесены в сторону), Консолъно закрепленный вибратор 5 крепится к магнитопроводу 65 с помощью зажима 13, что обеспечивает формирование в вибраторе иэгибных механических колебаний. Магнитопровод 6 возбуждения прикреплен к узлу 14 уравновешивающего плеча, содержащего сжимающие пружины 15, связанные с верхней крышкой 16 датчика, на ко-. торой находится винт 17 регулировки натяжения пружин. Корпус датчика обозначен позицией 18 (фиг.3) . Игла 3 (Фиг,З) датчика наклонена к плоскости иэделия под некоторым небольшим угломИа Фиг. 5 приведены связи между обмотками магнитопровода 7 и блоком 1 9 Формирования электрических колебаний, а также между контактами 8 и первым 20 и вторым 21 источниками разнополярных напряжений, а также связь между общим контактом 9 и эле ктрическим преобразователем 22 привода, выход которого подключен к электродвигателю 23, механически связанному, например, с координатным столом и, соответственно, с изделием 1.Устройство работает следующим образом.Иглу 3 предварительно помещают внутрь стыка 2 несколько впереди места сваривания по ходу. движения дета 15 ли 1, Расстояние вьпгоса игль 1 3 выбирается с учетом ожидаемой зоны термовлияния, а также с учетом термостойкости материала иглы 3 (обычно несколько миллиметров), затем в вибраторе 5 возбуждаются изгибные механические колебания, при этом вибратор 5 и иглы3 подвергаются механическим колебаниям, при этом взаимодействуют междусобой контакты 8, 9 и игла 3 со стен ками стыка 2 (взаимодействия имеютболее сложный характер, обусловленный движущимся стыком 2, и способствуютустранению прилипания иглы 3 . к стыку 2, поскольку сам датчик за 50креплен на рабочем органе) . Возбуждаемые в игле 3 колебания резко сни;жают трение иглы 3 о поверхность стыка2 изделия, не создавая при этом принудительньгх усилий на контактной группе 8, 9 в случае совпадения осей55стыка и нейтральной оси вибратора 5.Если же эта соосность нарушается, например вследствие ухода линии стыка от нейтрали вибратора 5, то уменьшается время замыкания контактов 8, 9 в ту или иную сторону, что приводит к перезаряду интегрирующей емкости 12, питаемой через постоянные резисторы 1 0 и 11 от источников 20 и 21 разнополярных напряжений. При этом результирующий электрический сигнал с конденсатора 12 поступает на вход электрического преобразователя 22 привода, который воздействует на двигатель 23 так, чтобы, например, переместить иэделие 1 со стыком 2 соосно нейтрали вибратора 5. Точность регулирования при этом определяется соотношениями зазоров стыка и контактов 8 и 9, последние могут быть выбраны значительно меньшими по отношению к стыку. Причем для работы с широкими стыками, например при наличии нестационарных расширений кромок стыка или при наличии отверстий по ходу стыка, в цанговый зажим может быть вставлена игла 3 с большей конусностью или выполненная в виде стрелки, края которой лежат на стыке, не проваливаясь в него. При этом игла 3 опирается о кромки стыка 2 с небольшими усилиями, подбираемыми с помощью винта 17 регулировки натяжения пружин. При опоре иглы 3 о стык имеет место прогиб вибратора 5, так как последний не является абсолютно жестким стержнем.При нормальной соосности осей стыка и вибратора результирующее напряжение на интегрирующей емкости равно нулю (Фиг.4 а) . При уходе стыка, например, влево конденсатор больше заряжается, например,напряжением положительной полярности (Фиг,4 б),чем отрицательной, поэтому результирующее напряжение конденсатора оказывается положительным, и наоборот, при уходе стыка вправо результирующее напряжение отрицательно (Фиг.4 в). В случае, когда игла 3 выходит из эоны стыка 2 (Фиг.4 г) на поверхность шва, размах колебаний иглы (уже колебаний изгиба) несколько увеличивается, увеличивается и время пробега всей консоли вибратора 5, но выходное напряжение на конденсаторе 1 2 остается нулевым. При отсутствии реакции плоскостей стыка 2 на иглу 3 и при нулевом сигнале на емкости 1 2 положение изделия сохраняется, т.е. нет непредусмотренного увода датчика в сторону.15Таким образом, предложенное устройство позволяет повысить точность слежения за положением линии стыково го соединения (путем значительного уменьшения методической погрешности вследствие выноса чувствительного элемента вперед по ходу сварки) и может быть применено для контроля.широких и узких стыков, в том числе и криволинейных при сварке стыков с не 1 точно подогнанными кромками, а также при наличии дефектов кромок (дырок, скогов и др.). Кроме тогопри работе с устройством отяадает необходимость в дополнительных припусках краев изделий.Датчик характеризуется высокой крутизной преобразовательной характеристики, поскольку выбор величин напряжений разнополярных источников практически не ограничен. Последнее позволяет получить простое согласование по входному сигналу с любым тиристорным электроприводом, имеющим управляемый аналоговым сигналом вход.Кроме того, предлагаемое устройство может быть использовано при сварке неметаллических изделий. Формула изобретенияУстройство для направления рабочего органа по стыку при сварке со 81504 6держащее механический датчик перемещения, соединенный с рабочим органоми электрически связайнык с электроприводом перемещения рабочего органа, 5отличающееся тем,что,с целью повышения точности слеженияза криволинейным пространственнымстыком и устранения залипания чувст вительного элемента в зазоре стыка,чувствительный элемент датчика выполнен в виде иглы, закрепленной наоси стержневого вибратора, расположенного между первым и вторым неподвижно закрепленными электрическимиконтактами, и снабжен третьим контактом, размещенным навибраторе,продольная ось которого расположенапараллельно оси электромагнитной 20 системы возбуждения, причем механизмкрепления датчика снабжен плечомуравновешивания узла датчика, а кпервому и второму неподвижно закрепленным электрическим контактам под" 25 ключены первый и второй резисторы,соединенные с первым и вторым источниками разполярных напряжений, а ктретьему контакту подключена интегрирующая емкость, электрически свяЗо занная с входом электропривода перемещения рабочегоГаг ЗакаВНИИП Тираж 65 твенного комитета по и 113035, Москва, Ж, бретениям и открытиям приаушская наб., д. 4/5