Электромеханический датчик линейных перемещений Советский патент 1993 года по МПК B23K11/00 

Изобретение относится к сварке и может быть использовано в контактных стыковых сварочных машинах.

Цель изобретения - повышение надежности и точности измерения линейных перемещений при контактной сварке.

Это достигается тем, что в известном датчике, содержащем подвижную и неподвижную части корпуса и преобразователь; датчик выполнен в виде упругого элемента, который одной опорной поверхностью взаимодействует с подвижной частью корпуса, а другой опорной поверхностью непосредственно взаимодействует с преобразователем, жестко установленным на неподвижной части корпуса.

При этом упругий элемент выполнен в виде пружины сжатия.

Выполнение датчика в виде упругого элемента, который одной опорной поверхностью взаимодействует с подвижной частью корпуса, а другой опорной поверхностью непосредственно взаимодействует с преобразователем, жестко установленным на неподвижной части корпуса, обеспечивает точность измерения линейных перемещений при контактной сварке за счет того, что при перемещении подвижной части корпуса изменяется сила упругости при деформации силовосприкимающего упругого элемента пропорционально линейной величине перемещения.

Выполнение упругого элемента в виде пружины сжатия обеспечивает повышение надежности за счет того, что пружина сжатия обладает высокой работоспособностью.

На фиг. 1 изображен предлагаемый датчик, общий вид в разрезе: на фиг.2 - принципиальная схема монтажа датчика на контактную сварочную машину.

Датчик (фиг.1) состоит из неподвижной 1 и подвижной 2 части корпуса, преобразо00

Ю N) О

СО

вателя 3, жестко установленного на неподвижной 1 части корпуса, и упругого элемента 4 с опорными поверхностями 5 и 6. Упругий элемент 4 одной опорной поверхностью 5 взаимодействует с подвижной 2 частью корпуса, а другой опорной поверхностью 6 непосредственно взаимодействует с преобразователем 3. На подвижную 2 часть корпуса действует сила Р.перемещения которой противодействует через опорную поверхность сила Ру элемента 4. Через . опорную поверхность 6 сила Ру действует на преобразователь 3. Сила Р перемещения превышает по величине силу Ру упругого элемента 4.

Конструкция датчика (см. фиг.1) предназначена для измерения и контроля линейных перемещений подвижного корпуса сварочной машины и пригодна для определения скорости оплавления, величины оп- лавления и осадки, а также для программирования процесса сварки.

Схема монтажа датчика на контактную сварочную машину (фиг.2) состоит из подвижного 7 и неподвижного 8 корпуса сварочноймашины, сварочного трансформатора 9, датчика 10, блока 11 программирования сварочного процесса и привода 12 перемещения подвижного 7 корпуса со свариваемыми деталями 13 и 14. Упругий элемент 4 (фиг.1) датчика 10 (фиг.2) выполнен в виде пружины 15 сжатия.

Свариваемые детали 13 и 14 приводятся в движение приводом 12 перемещения, который управляется блоком 11 программирования сварочного процесса. Вход блока 11 программирования сварочного процесса связан с выходом датчика 10, подвижная 2 (фиг.1) и неподвижная 1 части корпуса которого жесткр связаны соответственно с подвижным 7 (фиг.2) и неподвижным 8 корпусами сварочной машины. Подвижный 7 и неподвижный 8 корпуса сварочной машины подключены ко вторичной обмотке сварочного трансформатора 9, первичная обмотка которого подключена к питающей сети Uc.

Датчик работает следующим образом.

С подачей команды от блока 11 программирования сварочного процесса на привод 12 перемещения подвижный 7 корпус с деталью 13 начинает линейное движение к неподвижному 8 корпусу с деталью 14. При этом на подвижную 2 часть корпуса датчика 10 действует сила Р перемещения, которая воздействует на упругий элемент 4. Вследствие этого возникает сила Ру упругого элемента 4, противодействующая через опорную поверхность 5 сила Р перемещения, а через опорную поверхность б воздействующая на преобразователь 3. Так как сила Р перемещения превышает по величине силу Ру упругого элемента 4, то при перемещении подвижного 7 корпуса упругий

элемент 4 сжимается, сила Ру изменяется по величине. Преобразователем 3 сила Ру упругого элемента 4 преобразовывается в электрический сигнал. В результате линейное перемещение подвижного 7 корпуса сварочной машины превращается в изменяющийся по величине электрический сигнал,

В процессе перемещения подвижного 7 корпуса сила Ру изменяется по закону характеристики упругой деформации упругого

5 элемента 4. При выполнении упругого элемента 4 в виде пружины 15 сжатия, в которой сила сжатия изменяется по закону Гука прямопропорционально линейной величине сжатия, на выходе датчика 10 регистри0 руется аналоговый электрический сигнал в соответствии с перемещением подвижного 7 корпуса. Этот сигнал подается на вход блока 11 программирования сварочного процесса, в котором используется для под5 ачи команд на изменение скорости перемещения свариваемых деталей,, на переключение сварочного напряжения, на включение осадки и отключение сварочного напряжения с одновременной остановкой

0 подвижного корпуса сварочной машины, а также для регистрации линейных перемещений (величины и скорости) измерительным прибором.

При выполнении упругого элемента 4, /

5 например, в виде пневмоцилиндра на выходе датчика 10 регистрируется изменяющийся по экспоненциальному закону электрический сигнал, который необходимо преобразовывать в линейно изменяющий0 ся. Однако, это требует усложнения конструкции преобразователя по сравнению с упругим элементом, выполненным в виде пружины сжатия, что снижает быстродействие системы программирования процесса

5 сварки и точность измерения.

Преобразователь 3 жестко установлен на неподвижной 1 части корпуса, так как блок 11 программирования сварочного процесса, с которым электрически связан пре0 образователь 3, неподвижен. Вследствие этого сферическая связь выполняется жестким соединителем, чем обеспечивается высокая работоспособность и надежность. При установке, например, преобразова5 теля 3 на подвижной 2 части корпуса потребуется электрическую связь между преобразователем 3 и блоком 11 выполнить гибкой. Однако, гибкая связь обладает меньшей надежностью по сравнению с же- сткой (неподвижностью).

Упругий элемент 4 одной опорной поверхностью 5 взаимодействует с подвижной частью 2 корпуса, з другой опорной поверхностью 6 непосредственно взаимодействует с преобразователем 3, чем обеспечивается работоспособность датчика. При взаимодействии, например, опорной поверхности 5 с неподвижной частью 1 корпуса датчик является неработоспособным.

Датчик может быть использован в схемах управления стыковых сварочных машин, в которых программирование процесса сварки осуществляется по линейной величине перемещения подвижного корпуса сварочной установки. Данный датчик наиболее целесообразно применять на сварочных машинах с быстродействующими гидроприводами на базе гидравлических усилителей мощности или пропорциональных гидрораспределителей.

, Испытания датчика на машинах типа : К-355 при сварке рельсов показали, что надежность состазляет не менее 10s циклов и точность измерения составляет 0,1 мм. Формула изобретения

Электромеханический датчик линейных перемещений, содержащий неподвижный и подвижный элементы, связанные между собой через упругий элемент, и преобразователь, отличающийся тем, что, с целью

повышения надежности и точности измерения перемещений при контактной стыковой сварке путем исключения инерционности и потерь на трение, неподвижный и подвижный элементы выполнены в виде полукорпусов для установки их на неподвижном и подвижном корпусах стыкосварочной машины, упругий элемент выполнен в виде пружины сжатия, установленной с возможностью взаимодействия одной опорной rtoверхностью с подвижным полукорпусом, ё другой - с преобразователем, смонтированным на неподвижном полукорпусе.

Использование: для измерения линейных перемещений при контактной стыковой сварке. Сущность изобретения: датчик выполнен в виде пружины сжатия, которая одной опорной поверхностью взаимодействует с подвижной частью корпуса, а другой - непосредственно преобразователем, жестко установленным на неподвижной части корпуса. 2 ил.

Фиг. I}

/

6

U

/J

Фиг.2