СПОСОБ СТАБИЛИЗАЦИИ СКОРОСТИ ПОДАЧИ ПРИСАДОЧНОЙ ПРОВОЛОКИ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО РЕАЛИЗАЦИИ Российский патент 2019 года по МПК B23K9/12 

Предлагаемое техническое решение относится к области электротехники, в частности к устройствам для подачи присадочной проволоки, например, в сварочных установках.

Известен способ для измерения скорости подачи электродной проволоки (Будницкий А.Д., Сараев Ю.Н. Патент РФ №2196029, опубл. 10.01.2003 г.), в котором измерение производят при помощи датчика, выполненного на основе фотоэлектрического преобразователя. Устройство отличается тем, что при подаче электродной проволоки с катушки в подающий механизм ее пропускают через датчик, чувствительный элемент которого фрикционно связан с электродной проволокой на участке между катушкой и роликами подающего механизма, при этом поступательное движение электродной проволоки преобразовывают в электрические импульсы, частота следования которых пропорциональна скорости подачи проволоки. В датчике скорости используемом в прототипе, из-за наличия фрикционной связи возможно проскальзывание проволоки относительно измерительного ролика, существенно снижающее точность измерения.

Техническая задача заключается в создании способа стабилизации скорости подачи проволоки, обладающего более высокой точностью измерения скорости за счет исключения проскальзывания измерительного устройства относительно проволоки, которое имеет место в прототипе, а также в стабилизации скорости подачи присадочной проволоки за счет управления двигателем механизма подачи.

Технический эффект предлагаемого способа заключается в том, чтобы точно измерить реальную скорость проволоки, стабилизировать скорость перемещения проволоки за счет использования отрицательной обратной связи при управлении двигателем механизма подачи, и установить температурный режим плавления, необходимый для нормального функционирования технологического процесса и стабилизации режима тепломассопереноса при сварке и наплавке.

Поставленная задача решается тем, что в известном способе стабилизации скорости подачи присадочной проволоки, при котором измерение производят при помощи датчика, выполненного на основе фотоэлектрического преобразователя, согласно изобретению, регулирование скорости двигателя механизма подачи присадочной проволоки осуществляют путем подачи на него сигнала рассогласования между фактической скоростью подачи и уставкой.

Поставленная задача решается также тем, что в известном устройстве измерения скорости подачи присадочной проволоки, содержащем катушку с проволокой, роликовый механизм подачи проволоки, и датчик, установленный между катушкой и роликами и через который пропускают проволоку, согласно изобретению, чувствительный элемент датчика выполнен в виде последовательно соединенных подсвечивающего инфракрасного диода, оптических линз, оптического сенсора, сигнального процессора, заключенных в корпусе с устройством, затемняющим канал протяжки проволоки, связанный обратной связью с вычислительным устройством, выход которого соединен с двигателем роликового механизма подачи проволоки.

Схема реализации способа и устройство датчика проиллюстрированы чертежом.

Устройство, реализующее способ стабилизации скорости подачи присадочной проволоки, состоит из катушки с проволокой 1, датчика 2 для измерения скорости подачи и отслеживания проскальзывания проволоки, механизма подачи проволоки 4, роликов этого механизма 3, вычислительного устройства 5, двигателя роликового механизма подачи проволоки 6.

Предлагаемый способ стабилизации осуществляется следующим образом: присадочная проволока с катушки 1 подается через ролики 3 механизма подачи проволоки 4, при этом датчик для отслеживания перемещений проволоки 2 установлен на самой проволоке 1 перед роликами 2. Датчик 2 регистрирует приращения линейных координат проволоки и передает информацию на вычислительное устройство 5, где сравнивается значение уставки θ_З с сигналом датчика 2 и сигнал рассогласования регулирует скорость двигателя 6. Таким образом не только измеряется скорость подачи проволоки и отслеживается проскальзывание проволоки, но и обеспечивается регулирование скорости за счет обратной связи.

Оптический датчик выполнен в виде отдельного блока, который устанавливается на присадочную проволоку, имеет корпус 7, устройство затемнения 8, канала протяжки проволоки 9 и состоит из следующих элементов: оптического сенсора 10, цифрового сигнального процессора 11, инфракрасного светодиода 12 и оптических линз 13. Оптический сенсор 10 регистрирует изображения проволоки, полученные при подсветке инфракрасным светодиодом 12 поверхности подаваемой проволоки, далее изображение обрабатывается цифровым сигнальным процессором 11 и производится обнаружение линейных перемещений на регистрируемых кадрах. Далее в вычислительное устройство 5 передается код, содержащий информацию о линейных приращениях скорости подачи проволоки.

Предлагаемый способ позволяет с высокой точностью измерять скорость перемещения проволоки и отслеживать проскальзывание проволоки за счет того, что оптический датчик устанавливается непосредственно на саму проволоку. В том числе с помощью этого способа можно регулировать скорость подачи проволоки за счет наличия отрицательной обратной связи.

Оптический сенсор 10, цифровой сигнальный процессор 11 и подсвечивающий инфракрасный светодиод 12 могут быть выполнены в виде единого элемента. Такой элемент описан в патенте US 6,967,321 В2 "Optical navigation sensor with integrated lens". Причем в предлагаемом способе элемент дополнен корпусом, устройством затемнения и каналом протяжки проволоки.

Использование предлагаемого способа в сравнении с прототипом позволяет повысить точность измерения реальной скорости подачи проволоки без проскальзывания, которое имеет место в устройстве прототипа, где датчик имеет фрикционную связь с проволокой.

Изобретение относится к области сварочного оборудования. Устройство содержит фотоэлектрический датчик фактической скорости подачи присадочной проволоки, связанный с вычислительным устройством, выполненным с возможностью соединения своим выходом с двигателем механизма подачи присадочной проволоки. При этом упомянутый датчик выполнен в виде установленных в корпусе с каналами для протяжки присадочной проволоки устройства затемнения, расположенного между упомянутыми каналами, подсвечивающего инфракрасного диода, оптических линз и оптического сенсора, соединенного с сигнальным процессором, связанным с упомянутым вычислительным устройством, при этом инфракрасный диод установлен с возможностью подсветки через соответствующую оптическую линзу присадочной проволоки, а оптический сенсор установлен с возможностью приема через соответствующую оптическую линзу изображения, отраженного от присадочной проволоки. Использование изобретения позволяет повысить точность поддержания необходимой скорости подачи присадочной проволоки при сварочных процессах. 1 ил.

Устройство для стабилизации скорости подачи присадочной проволоки, содержащее фотоэлектрический датчик фактической скорости подачи присадочной проволоки, связанный с вычислительным устройством, выполненным с возможностью соединения своим выходом с двигателем механизма подачи присадочной проволоки, отличающееся тем, что упомянутый датчик выполнен в виде установленных в корпусе с каналами для протяжки присадочной проволоки устройства затемнения, расположенного между упомянутыми каналами, подсвечивающего инфракрасного диода, оптических линз и оптического сенсора, соединенного с сигнальным процессором, связанным с упомянутым вычислительным устройством, при этом инфракрасный диод установлен с возможностью подсветки через соответствующую оптическую линзу присадочной проволоки, а оптический сенсор установлен с возможностью приема через соответствующую оптическую линзу изображения, отраженного от присадочной проволоки.