Устройство контроля положения дуги на торце ленточного электрода Советский патент 1986 года по МПК B23K9/10 

1

Изобретение относится к сварке и может быть использовано для проце са исследования или управления характером перемещения дуги по торц ленточного электрода.

Цель изобретения - повьппение точности замеров при контроле положения дуги на торце ленточного элекрода за счет вьщеления сигнала, характеризующего координаты точки с максимальным падением напряжения на вылете электрода и регистрации во времени координаты этого сигнала.

На фиг. 1 приведены кривые распределения электрического потенциала при горении дуги; на фиг. 2 - функциональная схема предлагаемого устройства; на фиг. 3 - электрич с- кая схема устройства; на фиг. 4 - размещение контактных щупов датчика на ленточном электроде.

При горении дуги плотность тока по ширине вылета ленточного электрода распределяется неравномерно. Максимальная плотность тока наблюдается над активным пятном дуги. Зная характер распределения тока по ширине вылета, можно определить местоположение дуги.

При этом достаточно знать место расположения максимума кривой распределения плотности тока по ширине ленточного электрода и совершенно необязательно иметь представление о форме этой кривой, а также об абсолютных значениях тока на различных участках ширины ленточного элекрода.

Таким образом, для определения места горения дуги на торце ленточного электрода необходимо измерять распределение падения напряжений по ширине ленточного электрода, выявит максимум этого распределения и его координату относительно одного из краев электрода, преобразовать эту информацию в электрический сигнал, величина которого будет пропорциональна этой координате, и подать этот сигнал на регистрируницее устройство, например осциллограф. По перемещению луча осциллографа можно однозначно судить о движении дуги по торцу ленточного электрода.

Можно измерить распределение тока по ширине вылета электрода, определив распределение падений напряжения на фиксированном участке длины вьшета

01

электрода. С этой целью под токо- подводом устанавливают токосъем- вое устройство (фиг. 2 и 4) с контактными иглами, расположенными

поперек вылета ленточного электрода в два ряда. Максимальной плотности тока будет соответствовать максимальный потенциал, снятый с соответствующей пары токосъемник щупов,

расположенных над областью активного пятна дуги.

На фиг. 1 приведены кривые распределения электрического потенциала при гор.ении дуги у левого края торца

электрода (кривая а), на расстоянии 0,25 b от левого края электрода (кривая Ь), где Ь- ширина ленты, в центре электрода (кривая С ).

Поскольку максимальная чувствительность имеет место при положении дуги на краю электрода, а минимальная - в центре, то уменьшить ее чувствительность при положении дуги на краю электрода и повысить чувствительность при положении дуги по центру электрода, т.е. улучшить избирательность выделения максимального сигнала, можно, исключив из верхнего ряда, два крайних щупа (фиг.. 1, кривая d ). Исключение большего количества контактных щупов приводит к искажению получаемой информации, что не позволяет однозначно судить о положении дуги на торце электрода.

Устройство содержит (фиг. 2) блок 1 датчиков, выходы которого подсоединены к выходу блока 2 усилителей. Выход последнего подключен к блоку 3 вьщеления максимального сигнала, соединенного в свою очередь с входом нормйрукнцего блока 4,. первый выход которого подключен к первому входу преобразователя 5, а второй выход - к входу блока 6 определения

пары контактных щупов, сигнал на которых в данный момент времени максимален, выход которого соединен с вторым входом преобразователя 5, выход которого подключен к регистрирующему прибору 7.

Более подробно устройство поясняется с помощью упрощенной электрической схемы (фиг. 3). При наплавке ленточным электродом 8 сварочный ток

проходит через токоподвод 9, вылет электрода 8, дугу 10, которая ь1ожет перемещаться по торцу электрода 8, и изделие 11.

Сигнал с электрода снимается с помощью датчика 1 (фиг. 4), представляющего собой два ряда контактных игл 12, прижатых пружинами 13 к электроду 8 Сигналы с этих игл поступают на вход блока 2 усилителей с количеством каналов усиления, равным числу контактных игл в нижнем ряду. Верхний ряд электрически соединен между собой и подключен к общему проводу всех каналов блока 2 усилителей. К выходам блоков усилителей (фиг. 3) подключен блок 3 выделения максимального сигнала, состоящий из диодов 1- 8 и резистора Р 10. Выходы этого блока подключены к входам нормирующего блока, преобразующего сигналы усилителя в сигналы двух уровней: максимальньй сигнал - в сигнал логического О, а все остальные сигналы - в сигналы логической 1.

Цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) на резисторах R 1- 9 преобразует эти сигналы в выходной аналоговый сигнал, величина которого пропорциональна расстоянию от одного края электрода до дуги. Если этот сигнал подают на регистрирующий прибор, например осциллограф, то его луч будет смещаться от нулевого положения на расстояние, пропорциональное расстоянию дуги от края электрода, т.е. однозначно фиксировать xapaKTeii перемещения дуги по торцу электрода.

Устройство работает следующим образом.

Сигналы, характеризующие величину падения напряжения в точках расположения контактных щупов, усиливаются блоком 2 усилителя, и затем подаются в блок 3 выделения максимального сигнала, характеризующего положение дуги, в нормирующем 6hoKe 4 производится кодирование всех сигналов, поступающих с контактных щупов (фиг. 3), максимальный сигнал приводится к логическому нулю, все остальные - к логической единице. Затем определяется номер датчика, с которого поступает максимальный сигнал. Эта информация поступает в преобразователь 5, на управляющий вход которого подается сигнал с нормирзлощего блока 4. Преобразователь формирует управляющий сигнал для регистрирующего устройства 7, например осциллографа.

При перемещении дуги по торцу электрода открывается тот диод блока 3, который подключен к выходу блока 2 с максимальным выходным сигналом. Все остальные диоды запираются разностью этого максимального напряжения и напряжения на соответствующих выходах, к которым подключены эти диоды.

При горении дуги у левого края электрода максимальное напряжение будет на первой паре датчиков. При этом откроется диод 1. Остальные диоды будут заперты. При последовательном перемещении дуги по торцу слева направо будут поочередно открываться диоды 2 - 8, так как максимальный сигнал будет поочередно сниматься со щупов 12. Напряжения

на всех диодах, кроме открытого, будут равны выходным напряжениям соответствующих каналов блока 2 усилителей, так как сопротивления запертых диодов значительно больше

сопротивления резистора 1 10.

Напряжения с каждого диода поступают на входы пороговых элементов (триггеров Шмитта) нормирующего блока 4, которые срабатывают, если

напряжения на их входах по абсолютной величине превьппают падение напч ряжения на открытом диоде.

Величина выходного сигнала порогового элемента может принимать

только два значения: близкое к нулю или к напряжению источника питания в зависимости от того, вьше или ниже порога срабатывания сигнал на входе. Таким образом, на вс;ех выходах

пороговых элементов будет логический О, кроме элемента, вход которого в данный момент времени подключен к открытому диоду. К выходам триггеров блока 4 подключена резистивная матрица. Совместно с триггером эта

матрица представляет собой цифроана- логовый преобразователь, напряжение на выходе которого зависит от того, на каком из выходов блока 4 - логическая 1. Если логическая 1 на

выходе верхнего триггера, то напряжение на выходе ЦДЛ максимально. Если 1 на выходе нижнего триггера, то напряжение на выходе ЦАП минимальное. При появлении логической 1 последовательно сверху вниз на выходах триггеров напряжение на выходе ЦАП будет ступенчато уменьшаться от

максимального значения до минимального. Величинц этих напряжений зависят от напряжения .источника питания блока А и соотношения челичин сопротивления резисторов R1-R9.

Таким образом, при последовательном перемещении дуги по торцу ленточного электрода от одного края к другому максимум падения напряжения на вылете электрода также будет перемещаться в соответствии с перемещением дуги. Синхронно с этим максимумом поочередно будут откры- ваться диоды 1- 8, ив соответстви с этим последовательно на выходах триггеров блока А будет появляться сигнал логической 1, управляя работой ПАП, сигнал на выходе которого будет изменяться в соответствии с перемещением дуги по торцу, отклоняя

луч осциллограЛа пропорционально этому сигналу. При этом степень отклонения луча осциллографа однозначно указывает на положение дуги на торце электрода.

Использование предлагаемого устройства позволит изучить влияние различных внешних факторов (марки флюса, электрода, параметров режима характеристик источника питания магнитных полей и др.) на характер перемещения дуги по торцу ленточного электрода, так как характер перемещения дуги в значительной мере определяет закономерности плавления электрода, основного металла и флюса, формирование качественного наплавленного слоя, а следовательно обеспечить высокую точность определения положения дуги.

0.2S

0.250.50,75

OmHOcumej bf aff u/uflt/ffa y/rfffmflffa

(fi/f.f

Редактор Ю. Середа

Составитель В. Ткаченко

Техред О.НецеКорректор И. Муска

Заказ 1039/17

Тираж ЮбО

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Подписное