SU1745457A1

SU1745457A1 - Eddy current sensor for detecting position of articles, being welded

Info

Publication number: SU1745457A1
Application number: SU904833062A
Authority: SU
Inventors: Николай Георгиевич Устинов; Павел Сергеевич Пухов; Геннадий Иванович Исаков
Priority date: 1990-06-01
Filing date: 1990-06-01
Publication date: 1992-07-07

Abstract

Использование: при дуговой сварке и наплавке с использованием.системы слежени за свариваемым стыком изделий. Сущность изобретени : сенсор закреплен на сварочной головке на рассто нии 30-50 мм от оси электрода так, чтобы теплозащитный экран 8 был обращен к сварочной дуге. После катушки 1 наводит в свариваемом материале вихревые токи, электромагнитное поле которых взаимодействует с полем катушки 1, вырабатыва в катушке сигнал, поступающий в схему управлени перемещением сварочной головки. Теплова защита катушки осуществл етс -теплозащитным потоком 6. Остаточный тепловой поток отводитс охлаждающим газом через штуцер 7, канал 3 и отводный канал 4. При аварийном соприкосновении сенсора с изделием срабатывает контакт 9 защиты, закрепленный на выступах хомута 10, включающий аварийный отвод сенсора от издели . Сенсор упрощает обслуживание установки и расшир ет технологические возможности его использовани благодар тепловой защите и малым габаритам и массе. 1 з.п,ф-лы, 1 ил.Use: for arc welding and surfacing using a system for tracking the welded joint of products. SUMMARY OF THE INVENTION: The sensor is fixed on the welding head at a distance of 30-50 mm from the axis of the electrode so that the heat shield 8 faces the welding arc. After coil 1 induces eddy currents in the material being welded, the electromagnetic field of which interacts with the field of coil 1, producing a signal in the coil entering the control circuit of the welding head movement. Thermal protection of the coil is carried out by heat flow 6. Residual heat flow is discharged by cooling gas through fitting 7, channel 3 and discharge channel 4. When the sensor contacts the product with emergency contact, protection contact 9 is activated, fixed on the ledges of the clamp 10, which includes emergency removal of the sensor from the product . The sensor simplifies the maintenance of the installation and expands the technological possibilities of its use due to thermal protection and small dimensions and mass. 1 z.p, f-ly, 1 ill.

Description

Изобретение относитс к сварочному производству и может быть использовано при дуговой сварке и наплавке в составе систем слежени за стыком свариваемых изделий.The invention relates to welding production and can be used for arc welding and cladding as part of joint tracking systems for welded products.

Известен электромагнитный датчик 1 дл слежени за свариваемым стыком, индикаторна катушка которого помещена в разомкнутый медный экран, защищающий ее от внешних электромагнитных помех.An electromagnetic sensor 1 is known for monitoring a welded joint, the indicator coil of which is placed in an open copper screen protecting it from external electromagnetic interference.

Недостатком этого устройства вл етс больша погрешность измерени , обусловленна воздействием нагрева и обрызгивани капл ми расплавленного металла при сварке. Следует отметить сложность конструкции и большие габариты этого датчика, содержащего П-образный магнитопровод и две подмагничивающие обмотки.A disadvantage of this device is the large measurement error due to the effects of heat and dripping of molten metal during welding. It should be noted the complexity of the design and large dimensions of this sensor, containing a U-shaped magnetic circuit and two biasing windings.

Известен бесконтактный индуктивный датчик теплозащитным экраном, выполненным в виде плоской металлической пластины, расположенной между горелкой и датчиком.Known non-contact inductive sensor heat shield made in the form of a flat metal plate located between the burner and the sensor.

Недостатком металлического экрана вл етс то, что при сварке налипший металлThe disadvantage of the metal screen is that during welding the adhered metal

и теплова радиаци быстро нагревают его, и пластина сама становитс источником тепла дл датчика. При близком расположении к горелке пластина к ней привариваетс .and heat radiation heats it quickly, and the plate itself becomes a heat source for the sensor. Close to the burner, the plate is welded to it.

Известен датчик 3 рассто ние между сварочной горелкой и изделием, в котором дл повышени надежности обмотки датчика намотаны на общем электроизол ционном каркасе.Sensor 3 is known as the distance between the welding torch and the product, in which, to increase reliability, the sensor windings are wound on a common electrical insulating frame.

Недостатком этого датчика вл етс незащищенность обмоток от воздействи нагрева , в результате которого тепловое расширение приводит к изменению индуктивной св зи между обмотками.The disadvantage of this sensor is that the windings are not exposed to heat, as a result of which thermal expansion causes a change in the inductive coupling between the windings.

Известен сенсор 4, прин тый за прототип , в корпусе которого содержатс каналы охлаждени , изол ционный каркас и катушка индуктивности, где осуществл етс при- нудительное воздушное охлаждение посредством подачи воздуха через штуцер на боковой поверхности корпуса.A known sensor 4, taken as a prototype, has a cooling channel, an insulating frame and an inductance coil, where forced air cooling is carried out by supplying air through a nozzle on the side surface of the case.

Недостатком этого сенсора вл етс незащищенность от обрызгивани расплавленным металлом внешней поверхности деталей металлического корпуса сенсора. Налипающие капли мен ют параметры сенсора , увеличива погрешность измерени , способствуют более интенсивному нагреву корпуса. Устранение вли ни налипших капель и наростов св зано с усложнением технического обслуживани .The disadvantage of this sensor is the lack of protection from spraying the external surface of the parts of the metal sensor body with the molten metal. Sticking drops change the sensor parameters, increasing the measurement error, contribute to more intense body heating. The elimination of sticking droplets and growths is associated with increased maintenance.

В известных аналогах сенсоров отсутствуют средства защиты сенсоров от механической , поломки при возможном столкновении с издели ми, что также снижает надежность и эксплуатационные качества известных сенсоров при работе в составе роботехнических комплексов.In the well-known analogs of sensors, there are no means of protecting sensors from mechanical damage during a possible collision with products, which also reduces the reliability and performance of known sensors when operating as part of robotics.

Целью изобретени вл етс уменьшение погрешностей измерени , обусловленных воздействием факторов сварки, упрощение технического обслуживани и расширение технологических возможностей сенсора.The aim of the invention is to reduce measurement errors due to the effects of welding factors, simplify maintenance and expand the technological capabilities of the sensor.

Указанна цель достигаетс тем, что сенсор , содержащий корпус с каналами охлаждени , размещенный в корпусе изол ционный каркас с катушкой индуктивности и хомут с выступами, установленный на корпусе, снабжен теплозащитным колпаком, выполненным из эластичного материала, плоским теплозащитным экраном, выполненным также из теплоизол ционного непровод щего материала, обладающего слабой адгезионной способностью по отношению к капл м расплавленного металла и электрическим контактом защиты. При этом каналы дл принудительного охлаждени катушки газом, подаваемым через боковой штуцер в корпусе, выполнены в изол ционном каркасе, теплоз ащитный колпак закреплен на корпусе посредством хомута, электрический контакт защиты закреплен на плоском теплозащитном экране, а последний - на выступах хомута.This goal is achieved by the fact that the sensor, comprising a housing with cooling channels, an insulating frame with an inductance coil and a collar with protrusions mounted on the housing, is provided with a heat shield made of an elastic material, with a flat heat shield, also made of heat insulating material. a non-conductive material having a weak adhesiveness with respect to molten metal droplets and an electrical protection contact. At the same time, channels for forced cooling of the coil with gas supplied through the side fitting in the housing are made in the insulating frame, the heating cap is fixed to the housing by means of a clamp, the electrical protection contact is fixed on a flat heat shield, and the last is on the tabs of the clamp.

В качестве эластичного теплоизол ционного материала, из которого выполнен теплозащитный колпак, используетс силиконова резина. В качестве теплоизол ционного непровод щего материала,Silicone rubber is used as an elastic thermal insulation material from which the heat shield is made. As a thermal insulating non-conductive material,

0 обладающего слабой адгезионной способностью по отношению к капл м расплавленного металла, используетс асбоцемент.0 having weak adhesiveness with respect to molten metal droplets, asbestos-cement is used.

На чертеже схематически изображен предлагаемый сенсор,The drawing shows schematically the proposed sensor

5 Сенсор содержит катушку 1 без сердечника , изол ционный каркас 2 с центральным каналом 3 дл подвода воздуха в центр катушки и с выходными каналами 4, корпус 5, штуцер 7 дл подвода воздуха, колпачок5 The sensor contains a coreless coil 1, an insulating frame 2 with a central channel 3 for supplying air to the center of the coil and with output channels 4, a housing 5, a fitting 7 for supplying air, a cap

0 б из силиконовой резины, удерживаемый хомутом 10 на корпусе 5, плоский теплозащитный экран 8 из асбоцемента с размещенным электрическим контактом 9 защиты, представл ющим собой выступы хомута 10,0 b of silicone rubber, held by the clamp 10 on the housing 5, a flat heat shield 8 of asbestos cement with an electrical protection pin 9 placed, which is the protrusions of the clamp 10,

5 электрический сигнал с которого отдельным проводом направл етс в линию 11 св зи, в которую подключены также выводы катушки , подпа нные к штыр м 12.5, an electrical signal from which a separate wire is sent to the communication line 11, to which coil terminals are also connected, connected to the pins 12.

Сенсор работает следующим образом,The sensor works as follows

0 Посредством кронштейна сенсор жестко скреплен со сварочной головкой (на чертеже не показаны), так что между контролируемой поверхностью заготовки и параллельно ей торцевой поверхностью сенсора имеетс за5 зор 5-7 мм. Ось сварочной горелки расположена на рассто нии 30-50 мм от корпуса сенсора. Внешн поверхность теплозащитного экрана 8 обращена к сварочной дуге. Первичное поле катушки 1 сенсора, воЗ0 буждаемое сигналом, поступающим от устройства управлени сенсора по линии 11 св зи, вызывает в материале вихревые токи. Электромагнитное поле вихревых токов взаимодействует с первичным полем катуш5 ки. Последнее про вл етс , в частности, а изменении активного сопротивлени катушки . Сигнал сенсора о положении контролируемой поверхности, представл ющий собой обусловленное присутствием заго0 товки дополнительное (вносимое) активное сопротивление катушки 1, поступает в схему измерени по линии 11 св зи.0 By means of the bracket, the sensor is rigidly fastened to the welding head (not shown in the drawing), so that there is a gap of 5-7 mm between the test surface of the workpiece and the end surface of the sensor parallel to it. The axis of the welding torch is located at a distance of 30-50 mm from the sensor body. The outer surface of the heat shield 8 faces the welding arc. The primary field of the sensor coil 1, induced by the signal coming from the sensor control unit via the communication line 11, causes eddy currents in the material. The electromagnetic field of eddy currents interacts with the primary field of the coil. The latter is manifested, in particular, by a change in the active resistance of the coil. The sensor signal about the position of the monitored surface, which is the additional (introduced) resistance of the coil 1, due to the presence of the billet, enters the measurement circuit via the communication line 11.

Медный корпус 5 предотвращает распространение пол катушки в боко5 вую и заднюю область пространства, чем устран етс негативное действие помех от пол сварки и металлических посторонних масс. Пр ма теплова радиаци от дуги и лет щие брызги расплавленного металла перекрываютс теплозащитным экраном 8.The copper casing 5 prevents the coil floor from spreading to the side and rear areas of space, thus eliminating the negative effect of interference from the welding field and metal extraneous masses. Direct heat radiation from the arc and flying splashes of molten metal overlap the heat shield 8.

Т еплозащитный экран, выполненный из асбоцемента , имеет малую теплопроводность, теплостоек и ограниченно накапливает на своей поверхности брызги металла. По вл ющийс нарост осыпаетс или легко удал етс механически из-за слабого сцеплени с асбоцементом, причем поверхность асбоцемента остаетс неповрежденной , что способствует существенному увеличению долговечности экрана.The heat shield, made of asbestos-cement, has a low thermal conductivity, is heat resistant and accumulates spatter of metal on its surface. The appendix is crumbling or easily removed mechanically due to weak adhesion to the asbestos cement, the asbestos cement surface remaining intact, which contributes to a significant increase in the durability of the screen.

Защита катушки от нагрева газовой средой сварочной дуги обеспечиваетс колпачком 6 из силиконовой резины, обладающей достаточной теплостойкостью, тепловым сопротивлением, устойчивостью к воздействию ультрафиолетового излучени дуги и к налипанию брызг расплавленного металла . Незначительный тепловой поток через стенки колпачка 6 извне к катушке 1 и корпусу 5 отводитс охлаждающим газом, поступающим из штуцера 7 в центральный канал 3 в пространство между внешней поверхностью катушки и торцевой внутренней поверхностью колпачка и движущимс ра- диально к отводным каналам 4 в изол ционном каркасе 2, обеспечива охлаждение изол ционного каркаса, корпуса 5 и катушки индуктивности 1.Protection of the coil against the heating of the gas arc of the welding arc is provided by the cap 6 of silicone rubber, which has sufficient heat resistance, heat resistance, resistance to ultraviolet radiation of the arc and to sticking of molten metal splashes. The insignificant heat flow through the walls of the cap 6 from the outside to the coil 1 and the housing 5 is withdrawn by the cooling gas flowing from nozzle 7 into the central channel 3 into the space between the outer surface of the coil and the end inner surface of the cap and moving radially to the outlet channels 4 in the insulating frame 2, providing cooling of the insulating frame, the housing 5 and the inductor 1.

В случае аварийного соприкосновени сенсора с изделием, при котором контакт защиты, выступающий на 1-2 мм за габариты теплозащитного экрана 8 и корпуса 5, касаетс заготовки, происходит замыкание цепи схемы защиты, включающей электрический контакт 9, источник питани и обмот- ку реле. Замыкание вл етс сигналом устройству управлени сварочным оборудованием дл выполнени предусмотренных операций.In case of emergency contact of the sensor with the product, in which the contact of protection, protruding 1-2 mm beyond the dimensions of the heat shield 8 and the housing 5, concerns the workpiece, the circuit of the protection circuit including the electrical contact 9, the power supply and the relay winding close. A short circuit is a signal to a welding equipment control device for performing the intended operations.

Предлагаемое устройство обеспечивает существенное уменьшение погрешностей измерени , обусловленных действием факторов сварки, упрощает обслуживание при установке и регламентных работах и расшир ет область технологических применений сенсора благодар уменьшению габаритов и повышению надежности.The proposed device provides a significant reduction in measurement errors caused by the action of welding factors, simplifies maintenance during installation and routine maintenance, and expands the range of technological applications of the sensor by reducing the size and increasing reliability.

10ten

Claims

1. The eddy current sensor of the position of the products to be welded, comprising a housing with cooling channels, an insulating frame with an inductance coil located in the housing, and a collar with protrusions mounted on the housing, characterized in that, in order to increase reliability in operation by reducing measurement errors, expanding technological capabilities and simplified maintenance; the housing is equipped with a heat cap, comp. flat heat shield, also made of heat insulating material, and electrical protection contact, while gas cooling channels are made in an insulating frame, heat shield is fixed on the housing by

clamp, the electrical contact protection is fixed on a flat heat shield, and the latter is fixed on the tabs of the clamp.

2. The sensor according to claim 1, characterized in that silicone rubber is used as the heat insulating material of the heat shield, and asbestos cement as the heat insulating material of the heat shield.