Токовихревой сенсор положения свариваемых изделий Советский патент 1992 года по МПК B23K9/10 

Изобретение относится к сварочному производству и может быть использовано при дуговой сварке и наплавке в составе систем слежения за стыком свариваемых изделий.

Известен электромагнитный датчик 1 для слежения за свариваемым стыком, индикаторная катушка которого помещена в разомкнутый медный экран, защищающий ее от внешних электромагнитных помех.

Недостатком этого устройства является большая погрешность измерения, обусловленная воздействием нагрева и обрызгивания каплями расплавленного металла при сварке. Следует отметить сложность конструкции и большие габариты этого датчика, содержащего П-образный магнитопровод и две подмагничивающие обмотки.

Известен бесконтактный индуктивный датчик теплозащитным экраном, выполненным в виде плоской металлической пластины, расположенной между горелкой и датчиком.

Недостатком металлического экрана является то, что при сварке налипший металл

и тепловая радиация быстро нагревают его, и пластина сама становится источником тепла для датчика. При близком расположении к горелке пластина к ней приваривается.

Известен датчик 3 расстояние между сварочной горелкой и изделием, в котором для повышения надежности обмотки датчика намотаны на общем электроизоляционном каркасе.

Недостатком этого датчика является незащищенность обмоток от воздействия нагрева, в результате которого тепловое расширение приводит к изменению индуктивной связи между обмотками.

Известен сенсор 4, принятый за прототип, в корпусе которого содержатся каналы охлаждения, изоляционный каркас и катушка индуктивности, где осуществляется при- нудительное воздушное охлаждение посредством подачи воздуха через штуцер на боковой поверхности корпуса.

Недостатком этого сенсора является незащищенность от обрызгивания расплавленным металлом внешней поверхности деталей металлического корпуса сенсора. Налипающие капли меняют параметры сенсора, увеличивая погрешность измерения, способствуют более интенсивному нагреву корпуса. Устранение влияния налипших капель и наростов связано с усложнением технического обслуживания.

В известных аналогах сенсоров отсутствуют средства защиты сенсоров от механической, поломки при возможном столкновении с изделиями, что также снижает надежность и эксплуатационные качества известных сенсоров при работе в составе роботехнических комплексов.

Целью изобретения является уменьшение погрешностей измерения, обусловленных воздействием факторов сварки, упрощение технического обслуживания и расширение технологических возможностей сенсора.

Указанная цель достигается тем, что сенсор, содержащий корпус с каналами охлаждения, размещенный в корпусе изоляционный каркас с катушкой индуктивности и хомут с выступами, установленный на корпусе, снабжен теплозащитным колпаком, выполненным из эластичного материала, плоским теплозащитным экраном, выполненным также из теплоизоляционного непроводящего материала, обладающего слабой адгезионной способностью по отношению к каплям расплавленного металла и электрическим контактом защиты. При этом каналы для принудительного охлаждения катушки газом, подаваемым через боковой штуцер в корпусе, выполнены в изоляционном каркасе, теплоз ащитный колпак закреплен на корпусе посредством хомута, электрический контакт защиты закреплен на плоском теплозащитном экране, а последний - на выступах хомута.

В качестве эластичного теплоизоляционного материала, из которого выполнен теплозащитный колпак, используется силиконовая резина. В качестве теплоизоляционного непроводящего материала,

0 обладающего слабой адгезионной способностью по отношению к каплям расплавленного металла, используется асбоцемент.

На чертеже схематически изображен предлагаемый сенсор,

5 Сенсор содержит катушку 1 без сердечника, изоляционный каркас 2 с центральным каналом 3 для подвода воздуха в центр катушки и с выходными каналами 4, корпус 5, штуцер 7 для подвода воздуха, колпачок

0 б из силиконовой резины, удерживаемый хомутом 10 на корпусе 5, плоский теплозащитный экран 8 из асбоцемента с размещенным электрическим контактом 9 защиты, представляющим собой выступы хомута 10,

5 электрический сигнал с которого отдельным проводом направляется в линию 11 связи, в которую подключены также выводы катушки, подпаянные к штырям 12.

Сенсор работает следующим образом,

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 имеется за5 зор 5-7 мм. Ось сварочной горелки расположена на расстоянии 30-50 мм от корпуса сенсора. Внешняя поверхность теплозащитного экрана 8 обращена к сварочной дуге. Первичное поле катушки 1 сенсора, воЗ0 буждаемое сигналом, поступающим от устройства управления сенсора по линии 11 связи, вызывает в материале вихревые токи. Электромагнитное поле вихревых токов взаимодействует с первичным полем катуш5 ки. Последнее проявляется, в частности, а изменении активного сопротивления катушки. Сигнал сенсора о положении контролируемой поверхности, представляющий собой обусловленное присутствием заго0 товки дополнительное (вносимое) активное сопротивление катушки 1, поступает в схему измерения по линии 11 связи.

Медный корпус 5 предотвращает распространение поля катушки в боко5 вую и заднюю область пространства, чем устраняется негативное действие помех от поля сварки и металлических посторонних масс. Прямая тепловая радиация от дуги и летящие брызги расплавленного металла перекрываются теплозащитным экраном 8.

Т еплозащитный экран, выполненный из асбоцемента, имеет малую теплопроводность, теплостоек и ограниченно накапливает на своей поверхности брызги металла. Появляющийся нарост осыпается или легко удаляется механически из-за слабого сцепления с асбоцементом, причем поверхность асбоцемента остается неповрежденной, что способствует существенному увеличению долговечности экрана.

Защита катушки от нагрева газовой средой сварочной дуги обеспечивается колпачком 6 из силиконовой резины, обладающей достаточной теплостойкостью, тепловым сопротивлением, устойчивостью к воздействию ультрафиолетового излучения дуги и к налипанию брызг расплавленного металла. Незначительный тепловой поток через стенки колпачка 6 извне к катушке 1 и корпусу 5 отводится охлаждающим газом, поступающим из штуцера 7 в центральный канал 3 в пространство между внешней поверхностью катушки и торцевой внутренней поверхностью колпачка и движущимся ра- диально к отводным каналам 4 в изоляционном каркасе 2, обеспечивая охлаждение изоляционного каркаса, корпуса 5 и катушки индуктивности 1.

В случае аварийного соприкосновения сенсора с изделием, при котором контакт защиты, выступающий на 1-2 мм за габариты теплозащитного экрана 8 и корпуса 5, касается заготовки, происходит замыкание цепи схемы защиты, включающей электрический контакт 9, источник питания и обмот- ку реле. Замыкание является сигналом устройству управления сварочным оборудованием для выполнения предусмотренных операций.

Предлагаемое устройство обеспечивает существенное уменьшение погрешностей измерения, обусловленных действием факторов сварки, упрощает обслуживание при установке и регламентных работах и расширяет область технологических применений сенсора благодаря уменьшению габаритов и повышению надежности.

10

Формула изобретения

1.Токовихревой сенсор положения свариваемых изделий, содержащий корпус с каналами охлаждения, размещенный в корпусе изоляционный каркас с катушкой индуктивности и хомут с выступами, установленный на корпусе, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности в работе за счет уменьшения погрешностей измерения, расширения технологических возможностей и упрощения технического обслуживания, корпус снабжен теплозащитным колпаком, выпол-. ненным из теплоизоляционного материала, плоским теплозащитным экраном, выполненным также из теплоизоляционного материала, и электрическим контактом защиты, при этом каналы охлаждения газом выполнены в изоляционном каркасе, теплозащитный колпак закреплен на корпусе посредством

хомута, электрический контакт защиты закреплен на плоском теплозащитном экране, а последний закреплен на выступах хомута.

2.Сенсор по п. 1,отличающийся тем, что в качестве теплоизоляционного материала теплозащитного колпака использована-силиконовая резина, а в качестве теплоизоляционного материала теплозащитного экрана асбоцемент.

Использование: при дуговой сварке и наплавке с использованием.системы слежения за свариваемым стыком изделий. Сущность изобретения: сенсор закреплен на сварочной головке на расстоянии 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, вырабатывая в катушке сигнал, поступающий в схему управления перемещением сварочной головки. Тепловая защита катушки осуществляется -теплозащитным потоком 6. Остаточный тепловой поток отводится 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 изделия. Сенсор упрощает обслуживание установки и расширяет технологические возможности его использования благодаря тепловой защите и малым габаритам и массе. 1 з.п,ф-лы, 1 ил.