SU742063A1 - Устройство дл автоматического направлени электрода по стыку - Google Patents

Description

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО НАПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОДА ПО СТЫКУ Изобретение относитс  к оборудованию дл  сварки металлов, а именно к устройствам дл  автоматического направлени  электрода по стыку с использованием электромагнитных датчиков, и может быть использовано при сварке пр мошовных и спиральношо ных труб, полотнищ, карт и других аналогичных изделий. Известен индукционный датчик дл  обнаружени  кромок свариваемых изделий 1. Недостатками его  вл ютс  невозможность применени  дл  направлени  электрода по стыку и относительна  сложность конструкции. Известно taкжe устройство дл  автоматического направлени  электрода по стыку, содержащее электромагнитный датчик с питающей катушкой и согласно включенными измерительными катущками, корректор положени  сварочной головки и схему управлени  с каналом фазовой обработки сигнала ухода головки от стыка и каналом обнаружени  кра  издели  с ключевым элементом 2. Недостаток известного устройства заключаетс  в сложности и недостаточной чувствительности датчика, а кроме того оно может быть использовано только при сварке ферромагнитных материалов. Целью изобретени   вл етс  расширение области применени  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 слежени  по стыку. Это достигаетс  тем, что в схему управлени  устройством введены канал амплитудной обработки сигнала датчика и сумматор сигналов каналов амплитудой и фазовой обработки, выход которого св зан с корректором положени  сварочной головки. При этом канал амплитудной обработки сигнала датчика выполнен в виде двух цепей, кажда  из которых соединена с концом одной из измерительных катушек и состоит из последовательно соединенных буферного устройства , усилител  и детектора, а на выходе канала установлено вычитающее устройство , соединенное входами с детекторами обеих цепей. Упрощение конструкции датчика достигаетс  тем, что его измерительные катушки

своими торцовыми поверхност ми установлены на торцовой поверхности питающей катушки и сдвинуты относительно ее центра симметрии до исчезновени  вли ни  взаимной индуктивности между штающей катушкой и любой из измерительных катушек в отсутствии контролируемого металла.

Повышение точности обнаружени  кра  достигаетс  за счет того, что канал обнаружени  кра  соединен с концом одной из измерительных катушек.

Такое выполнение устройства обеспечивает его широкое црименениекак дл  сварки ферромагнитных, так и дл  сварки неферромагнитных материалов, так как в результате введени  канала амплитудой обработки стало возможным использовать  вление наведени  вихревых токов на поверхности издели  в любом материале. При этом распределение их в меньшей степени зависит от величины зазора в стыке, которой  вл етс  преградой дл  протекани  вихревых токов.

В предложенном устройстве можно подобрать такую частоту питани  датчика, что бы вихревые токи распредел лись только на поверхности, не проника  вглубь издели . Поэтому введение канала амплитудной обработки позвол ет использовать предложенное устройство дл  сварки, в случае наложенного с обратной стороны шва, когда нет полного провара.

Кроме того, к одному потенциальному выводу измерительной катушки датчика последовательно подключены буферное устройство ,, усилитель, амплитудный детектор и триггер Шмитта.

На фиг. 1 дана структурна  схема устройства; на фиг. 2 - конструкци  электромагнитного датчика; на фиг. 3 - схема распределени  магнитных силовых линий электромагнитного датчика при отсутствии контролируемого металла под датчиком.

Предложенное устройство состоит из электромагнитного датчика 1 с питаюшей 2 и согласно включенными измерительными катушками 3 и 4, подстроечного резистора 5, канала 6 фазовой обработки сигнала, канала 7 амплитудной обработки сигнала, схемы суммировани  8, канала 9 обнаружени  металла, питаюшего генератора 10.

Канал 6 фазовой обработки сигнала состоит из последовательно включенных буферного устройства 11, усилител  12 и фазового детектора 13, а также фазовращател 

14и устройства 15 формировани  опорного напр жени . Входной зажим буферного устройства 11 соединен с движком подстроечного резистора 5.

Опорным сигналом дл  фазового детектора 13 служит напр жение питаюцдего генератора 10, который через последовательно включенные фазоврашатель 14 и устройство

15формировани  опорного напр жени  соединен со вторым входом фазового детектора 13.

1 а1:ал амплитудной обработк 1 сигнала 7 соде1) два р л.а нос.чодовательно соеди;:епи )х схем буферных устройств 16 и 17, усилителей 18 и 19 и амплитудных детекторов 20 и 21, а также схемы вычитани  22, вхо.млые ;5ажимы которой соединены с выходными зажкл1ал1и амплитудных детекторов 20 и 21.

Входной буферного устройства 16 соединен с выводом одной измерительной кату П1ки датчика 1, а входной зажим буферного устройства 17 - с выводом другой измерительной катушки. К тому же выводу измерительной катушки подключены последовательно соединенные буферное устройство 23, усилитель 24, амплитудный детектор 25, триггер Шмитта 26, электромагнит ое реле 27 с коьг1а -. 28, составл ющие ханал обнару ени  металла 6.

Е 51ход1П;1е зажимы фазового детектора 13 и с.хемы вычитани  22 соединены с входными зажимами схемы суммировани  8, выполненпой на основе онерационного усилител  с глубокой отрицательной обратной св зью.

Измерительные катушки 3 и 4 датчика уста)1ов;1епы на торцовой поверхности питающей катушки 2 и сдвинуты относительно ее оси симметрии на величину, при которой взаимна  индукци  между питаюшей катушкой к каждой из измерительных катушек paBiia нулю при отсутствии контролируемого мста:1ла.

Каркасы катушек датчика выполнены из элекгроизол ционно.го материала. Плоскости намоток катушек параллельны боковым плоскост м каркасов и между собой.

Каркасы катущек жестко закреплены на основании 29, выполненном из электроизол ционного материала. Датчик 1 закрепл етс  на корректоре в непосредственной близкости от сварочной горелки и впереди нее по ходу сварки таким образом, чтобы плоскость свариваемого издели  30 была параллельна плоскости намоток катущек датчика.

Перед экс.плуатацпей устройство настраивают на специальном из.мерительном , :ia котором мсде..: иру1от смещение стыка и 1февьп1;ские KpOi-ioK, или непосредственно на сварочно.м стане до включени  сварки.

Настройка системы сводитс  к следующему . УчитыЕо , что в первом приближении С1 Г1;алы н,а выходе канала 6 фаэовой обработки сигнала и какала 7 аьлплитудной обрабо1ки сигнала, вызванные смещением датчика со стыка и презышекием кромок ли;| .ен1-;о завис т, соответственно, от смещени  и от превышеки  кромок, дл  схемы суммировани  8 подб;фа1от такие коэффициенты

передачи по каждому из суммируемых входов , при которых сумма этих сигналов равна нулю во Bce.v, диапазоне .превыщений кро.мок. При достигаетс  компенсаци  превышени  кромок.

Такую настройку провод т один раз перед сваркой определенного типа издели  п повтор ют вс кий раз, когда мен етс  материал , геометрические размеры или тип свариваемого издели .

Устройство работает слелтующим образом.

Включают источники питани  (на чертеже не показаны) и генератор 10 начинает вырабатывать синусоидальное напр жение, которое подаетс  на питающую катушку 2 электромагнитного 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 измерительных катущек 3 и 4, в противоположных направлени х .

Катушки 3 и 4 выставлены так, чтобы число магнитных силовых линий, пересекающих плоскость катушки сверху вниз, равн лось числу линий, пересекающих ее снизу вверх. При этом в витках измерительных катушек 3 и 4 не наводитс  ЭДС.

На выходе канала 6 фазовой обработки сигнала датчика и канала 7 амплитудной обработки сигнала датчика выходные сигналы равны нулю. На выходе канала 9 обнаружени  металла сигнал о наличии металла также отсутствует. При этом след ща  система отключена.

Когда изделие подводитс  к сварочному аппарату, питающа  катушка 2 датчика 1 наводит в его плоскост х вихревые токи, магнитные пол  которых искажают магнитное поле в отсутствии контролируемого металла . Напр жение с измерительной катушки 4 датчика 1 поступает на буферное устройство 23, усиливаетс  усилителем 24, детектируетс  амплитудным детектором 25 и подаетс  на триггер Шмитта 26. Триггер Шмитта 26 при этом перебрасываетс  в другое устойчивое состо ние на врем , пока датчик 1 находитс  над изделием.

Триггер Шмитта 26 управл ет работой электромагнитного реле 27, которое своими контактами 28 подключает выход схемы суммировани  8 к регул тору привода корректора . Таким образом производитс  автоматическое включение след щей системы и начинаетс  поиск стыка.

В процессе поиска при смещении стыка в какую-либо сторону измен етс  распределение вихревых токов в стыкуемых кромках и в измерительных катушках 3 и 4 будет наводитьс  ЭДС. На выходе каналов 6 и 7 соответственно фазовой и амплитудной обработки сигнала по витс  напр жение, которое поступает на схему суммировани  8. Выходное напр жение схемы суммировани  8 будет определ ть величину и направление смещени  датчика относительно стыка.

Это напр жение через регул тор управл ет привод,ом корректора сварочного аппарата , .заставл   его перемещатьс  в сторону умсны11еи)  сигнала рассог.часова и , т.е. выводит датчик, а следовательно, и электрод на стык. Перемещение корректора происходит до тех пор, пока датчик не установитс  симметрично относительно стыка. При этом сигнал рассогласовани  равен нулю.

После того, как датчик 1, а следовательно , и электрод установ тс  симметрично относительно стыка, включают сварку. В процессе сварки при смешении стыка в какуюлибо сторону обработка сигнала рассогласовани  происходит аналогично поиску стыка .

Предложенное устройство позвол ет расширить область применени , т.е. использовать его при сварке магнитных и немагнитных металлов, а также в случае наложенного с обратной стороны 1пва, когда нет полного провара: повысить высоту установки датчика над изделием, что повьипает надежность работы всего устройства.

Кроме того, упростить конструкцию датчика , что упрощает его изготовление, настройку и регулировку, а также снизить вли ние непосто нства ширины зазора на чувствительность датчика, повысив точность направлени  электрода по .

Форме/.га изобретени 

Claims (3)

1. Устройство дл  автоматического направлени  электрода по стыку, содержащее электромагнитный датчик с питающе; катушкой J1 согласно включенными измерительными катуп1ками, корректор положени  сварочной головки и схему управлени  с каналом фазовой обработки сигнала ухода головки от стыка и каналом обнаружени  кра  издели  с ключевылг элементом, отличающеес  тем, что, с целью расширени  области применени  устройства, повып1ени  надежности в работе, повьипени  точности направлени  электрода по стыку, в схему управлени  ведены канал амплитудной обработки сигнала датчика и сумматор сигналов каналов амплитудной и фазовой обработки, выход которого св зан с корректором положени  сварочной головки, при этом канал амплитудной обработки сигнала датчика выполнен в виде двух цепей, кажда  из которых соединена с концом одной из измерите,1ьных катушек и состоит из последовательно соединенных буферного устройства, усилител  и детектора, а на выходе канала установлено вычитающее устройство, соединенное входами с детекторами обеих цепей.

2. Устройство по п. 1 отличающеес  тем, что с целью упрощени  конструкции датчика , уменьшени  его габаритов, упрощени  его настройки, измерительные катушки датчика своими торцовыми поверхност ми уста новлены на торцовой поверхности питающей

катушки- и сдвинуты относительно ее центра симметрии до исчезновени  вли ни  взаимной индуктивности между питающей катушкой и любой из измерительных катушек в отсутствии контролируемого металла.

3. Устройство по пп. 1 и 2, отличающеес  тем, что, с целью повышени  точности выработки сигнала о прохождении кра  издели  под датчиком, канал обнаружени  кра 

с концом одной из измерительных

соединен катушек.

Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР 314609, кл. В. 23 К 9/10, 24.03.69.

2.Авторское свидетельство СССР 454974, кл. В 23 К 9/10, 15.11.71.

гв