Электромагнитный дифференциальный датчик положения свариваемого стыка Советский патент 1990 года по МПК B23K9/10 

Изобретение относится к области автоматизации сварочных процессов и может быть использовано, в частности, при лазерной сварке изделий с плотными стыковыми соединениями, для управления .движением привода поперечного перемещения изделия или горелки.

Целью изобретения является повышение, точности слежения за плотными стыковыми соединениями.

На фиг. 1-3 помещены проекции датчика; на фиг. 4 - электрическая схема соединения обмоток; на фиг. 5 - дифференциальная характеристика датчика; на фиг. 6 - измерительная схема с датчиком.

Датчик содержит (на фиг. 1 показан в разрезе по диаметру) магнитопровод 1с помещенной внутри него обмоткой 2 .возбуждения, симметрично охватываемой первыми индикаторными обмотками 3, располагаемыми по разные стороны плоского млгнитного экрана .

На фиг. 3 показано расположение пары вторых индикаторных обмоток 5, располагаемых совместно с первыми индикаторными обмотками 3 по разные стороны разделительного экрана симметрично относительно стыка 6 свариваемого изделия. На фиг. 4 приведена схема включения обмоток датчика. При этом обмотка 2 (А- А) располагается внутри броневого магнитопровода 1 (фиг. t). Первые индикаторные дифференциальные обмотки 3 (катушки) попарно включены между собой последовательно-встречно, причем катушки, расположенные по разные стороны магнитного экрана - последовательно и согласно. На фиг. 5 приведена результирующая

taoA.

сл со со

СХ)

ю

31593821

дифференциальная характеристика (кривая III), получаемая от каждой из первых индикаторных обмоток 3 (кривые I .и II). Там же приведены кривые IV от обмоток 5, используемых для компенсации значительных выступов кромок стыка.

На фиг. 6 приведена функциональная схема, в которой обмотка 2 связана с Q выходом генератора 7 гармонических колебаний частоты f, первые индикаторные 3 подключены к преобразователю 8, а вторые 5 через RC-элемеикромок стыка 6 изделия. Применение плоского магнитного экрана k позволяет устранить взаимосвязь между катушками 3 и локализовать влияние выступов при слежении за кромками стыка изделия 6. Катушки 5 подключаются к преобразователю 9 посредством RC-цепи, совместно образующей измерительный мост переменного тока. На выходе преобразователей 8 и 9 включены переменные резисторы, позволяющие выбирать глубину компенсации выходного сигнала по вылету датчика. Если ось стыка 6

Изобретение относится к машиностроению, в частности к автоматизации сварочных процессов при лазерной сварке изделий с плотными стыковыми соединениями. Цель изобретения - повышение точности слежения за стыком. Датчик содержит открытый магнитопровод броневого типа с одной внутренней обмоткой возбуждения и четырьмя наружными индикаторными обмотками. Датчики выполнены в виде двух параллельных обмоток, равные половины которых проходят через центральное отверстие магнитопровода, по обе стороны магнитного экрана. Две другие индикаторные обмотки охватывают наружную поверхность магнитопровода, взаимно перпендикулярны и расположены под углом 45° к плоскости, проходящей через ось датчика. 6 ил.

ты - к преобразователю 9. Выходы пре- t5 окажется смещенной вправо или влево

20

25

35

образователей 8 и 9, включающих, например, усилители постоянного тока, связаны с преобразователем 10.

Электромагнитный дифференциальный датчик положения свариваемого стыка работает следующим образом.

В нормальном положении продольная ось магнитного плоского экрана 4 со- осна оси стыка 6 изделия, при этом индикаторные обмотки 3 и 5 находятся по обе стороны стыка, симметрично ему. От внешнего генератора-7 в обмотке 2 протекает электрический ток, формирующий переменный -магнитный поток, ограничиваемый магнитопроводом 1. При 30 этом основная часть магнитного потока замыкается через воздушный зазор по металлу, изделия, охватываемому проекцией нижней плоскости кольца броневого сердечника (магнитопровода). В зоне стыка 6 изделия наводятся вихревые токи, разрываемые стыком на токи противоположных направлений, которые сами формируют встречные маг- -нитные потоки, наводящие токи в соответствующих обмотках (катушках) 3 и 5

Причем расположение этих обмоток и их взаимосвязь такозы, что реакция вихревых токов будет большей, чем от основного поля возбуждения. Симметричное расположение обмоток 3 относительно оси стыка создает условия для формирования в них сигналов от кромок стыка, а также от изменения . расстояния между плоскостями датчика 1 и изделием со стыком 6, а для обмоток 5 - только от изменения расстоя- .ния между ними. Поскольку обмотки 3 и 5 подключены соответственно к преобразователям 8 и 9, выполняющим роль усиления и детектирования, то в пре- образователе 10 (например, операционном усилителе) можно проводить компенсацию вылета, датчика 1 относительно

©тносительно катушек 3, то согласно характеристике (фиг. 5) на выходе обмоток 3 (или блока 10 на фиг. 6) появится информативный сигнал, поляр ность и величина которого укажут на степень отклонения. Таким образом, предложенное техническое решение уст раняет недостатки известного устройства. Предлагаемое устройство выполнялось -на бронев ых маг итопроводах и феррита или альсифера с наружным диа метром 9 и 12 мм. Обмотка 2 содержал (00 и 650 витков, провод 00,08 и 0,1 мм, обмотки 3 2 X 25 витков, провод 0,1, толщина магнитного экрана 0,12 мм, число витков обмоток 5-2 X Во, провод 0,12 мм. Испытани проводились на материалах из Си, А1, Fe. Рабочая частота генерации 120 кГ Влияние края изделия на томность кон роля на расстояниях, составляющих 1,5 диаметра датчика, не превышала + 0,18 мм от оси стыка. Формула изобретения Электромагнитный дифференциальный датчик положения свариваемого стыка, содержащий магнитопровод, обмотку возбуждения и четыре индикаторные обмотки, закрепленные на магнитопров 45 де, отлича ющийся тем,

что, с целью повышения точности слеж ния за плотным стыковым соединением, магнитопровод выполнен в виде броневого сердечника, открытого с измерительной стороны, и оснащен расположенным по его продольной оси плоским магнитным экраном, обмотка возбуждения размещена внутри броневого серде ника, две индикаторные обмотки выпол

распо40

50

55

нены из двух равных половин, ложенных в одной плоскости, параллельно друг другу и оси магнитопровода, причем каждая из половин этих обмоток размещена на внешней поверх0

5

5

0 ©тносительно катушек 3, то согласно характеристике (фиг. 5) на выходе обмоток 3 (или блока 10 на фиг. 6) появится информативный сигнал, полярность и величина которого укажут на степень отклонения. Таким образом, предложенное техническое решение устраняет недостатки известного устройства. Предлагаемое устройство выполнялось -на бронев ых маг итопроводах из феррита или альсифера с наружным диаметром 9 и 12 мм. Обмотка 2 содержала (00 и 650 витков, провод 00,08 и 0,1 мм, обмотки 3 2 X 25 витков, провод 0,1, толщина магнитного экрана 0,12 мм, число витков обмоток 5-2 X Во, провод 0,12 мм. Испытания проводились на материалах из Си, А1, Fe. Рабочая частота генерации 120 кГц. Влияние края изделия на томность контроля на расстояниях, составляющих 1,5 диаметра датчика, не превышала + 0,18 мм от оси стыка. Формула изобретения Электромагнитный дифференциальный датчик положения свариваемого стыка, содержащий магнитопровод, обмотку возбуждения и четыре индикаторные обмотки, закрепленные на магнитопрово- 45 де, отлича ющийся тем,

что, с целью повышения точности слежения за плотным стыковым соединением, магнитопровод выполнен в виде броневого сердечника, открытого с измерительной стороны, и оснащен расположенным по его продольной оси плоским магнитным экраном, обмотка возбуждения размещена внутри броневого сердечника, две индикаторные обмотки выполраспо40

50

5

нены из двух равных половин, ложенных в одной плоскости, параллельно друг другу и оси магнитопровода, причем каждая из половин этих обмоток размещена на внешней поверхНг 3

i ч х хУХУХ -ХЧУЧЧм ГУхХ X ХХХХХч ч ч ч ч Г

(риг.7

.-- Ч -ч.

54

7

9иг.2

J

///

Фиг 5

ч

16