Феррозондовый датчик для слежения за стыком Советский патент 1993 года по МПК B23K9/10 

(Л

С

Изобретение касается автоматизации сварочных процессов и относится к датчикам положения сварочного инструмента. Для контроля преимущественно за плотно подогнанными кромками стыкового соединения применен миниатюрный феррозондовый чувствительный элемент, помещенный внутрь катушки перемагничивания кромок изделия. Контроль осуществляется по магнитным полям вихревых токов, протекающих на кромках стыка. Датчик пригоден для контроля металлических магнитных и немагнитных материалов. 1 ил.

Изобретение,касается автоматизации сварочных процессов и относится к датчикам положения сварочной головки относительно стыка . Оно может быть использовано для сварки изделий лучевыми источниками энергии.

Цель изобретения - расширение технологических возможностей и упрощение датчика,

На чертеже схематично изображен предлагаемый датчик.

Феррозондовый датчик слежения за стыком содержит располагаемую над поверхностью изделия 1 плоскую катушку 2 перемагничивания с помещенным внутрь в центр чувствительным элементом 3, выполненным на пермаллоевых сердечниках с обмотками 4 (по одной на каждой из сердечников 3), а также трансформатор 5. При этом конец одной из обмоток 4 соеод- нен с началом другой обмотки 4 и имеет

общий вывод 6. Начало первой обмотки и конец другой соединены с концами одной (вторичной) обмотки трансформатора 5, имеющей общий средний вывод 7. Другая (первичная обмотка трансформатора 5 подключена к схеме внешнего генератора возбуждения (не приводимого на черт.). В свею очередь, выводы 7 и 6, образующие измерительную диагональ трансформаторного моста, подсоединены к входу усилителя (также не приводимого на черт.). Не приводимые на черт, элементы входят в состав измерительного преобразователя, работающего с фер- розондовым чувствительным элементом.

Устройство работает следующим образом.

В исходном состоянии катушку 2 с чувствительным элементом 3 располагают над поверхностью изделия 1 так,чтобы сердечники 3 с обмотками 4 пересекали линию стыка 8. К клеммам 9 и 10 катушки 2 от

00

CJ Os

о

GJ

внешнего источника переменного тока (например, звуковой частоты) подводится переменный ток, формирующий вокруг катушки 2 переменный магнитный поток, пересекающий поверхность изделия 1 и формирующий в нем вихревые токи, разделяющиеся на границе стыка 8 на два контура (на черт, в сечении изделия 1 приведены области с повышенной плотностью контуров тока за время одного из полуперирдов; там же приведены усредненные силовые линии вихревых токов как реакция на них вызванного катушкой 2 тока возбуждения). При симметричном расположении катушки 2 относительно стыка 8 векторы -Н и -Ж, касательные к усредненным силовым линиям, направлены встречно друг другу и равны по величине. Поэтому и сигнал с измерительной диагонали 7 и 6 будет равен нулю. При сдвиге линии стыка 8, например влево, большая часть площади катушки 2 окажется над правой половиной изделия 1 и, следовательно, плотность вихревых токов в этой половине возрастает. Это приведет к нарушению равновесия указанных выше векторов -Н и +Н, что приведет к появлению в измерительной диагонали сигнала, фаза которого будет указывать на направление отклонения, а величина - на степень этого отклонения. Обратная картина произойдет при отклонении стыка 8 вправо.

.Таким образом, при любом рассогласовании осей стыка и катушки намагничивания происходит перераспределение плотностей вихревых токов на кромках стыка, что приводит к изменениям магнитных потоков самих вихревых токов (создаваемых ими магнитных потоков), измеряемых феррозондовым чувствительным элементом, обмотки которого совместно с внешним трансформатором образуют так называемый дифференциально-трансформаторный мост, который позволяет упростить схему феррозондов и уменьшить их размеры.

Так, например, удалось выполнить чувствительный элемент с размерами пермал- лоевых сердечников 5 мм, что позволило выявлять линию стыка с повышенной кривизной, более 12 мм/м. При этом оказалось возможным эффективно отстраиваться от магнитного поля Земли, а также от поля возбуждения вихревых токов катушкой перемагничивания, питаемой частотой 250 - 300 Гц.

При использовании переменных токов

намагничивания можно контролировать

магнитные и немагнитные металлические

изделия, а также металлические пленки.

Датчик пригоден для контроля стыков и с

воздушным зазором, а также при сварке

изделий небольших размеров со свободныМи кромками, лежащими вблизи датчика

(например, при сварке полос).

Формула изобретения Ферроэондовый датчик для слежения за стыком, содержащий задающий генера

тор, чувствительный элемент в виде пермаллоевых сердечников с обмотками на каждом из них, а также измерительную схему, о т- ли чающийся тем, что, с целью расширения технологических возможностей и упрощения датчика, он дополнительно содержит плоскую катушку перемагничивания и трансформатор, причем чувствительный элемент расположен в центре катушки перемагничивания, торцы которой параллельны пермаллоевым сердечникам, при этом обмотки чувствительного элемента включены последовательно согласно и подключены к вторичной обмотке трансформатора, первичная обмотка которого

подключена к задающему генератору, общая точка обмоток чувствительного элемента и средний вывод вторичной обмотки трансформатора подключены к измерительной схеме.

7

в