Датчик слежения за стыком Советский патент 1993 года по МПК B23K9/10 

6со

С

Изобретение относится к сварочному производству, а именно к устройствам для автоматического управления положением горелки в разделке сварного стыка. Чувствительный элемент датчика содержит две пластины 1, закрепленные на торце подводящей трубки 5 через диэлектрик 4, выполняющий роль концентратора электростатического поля. Пластинки определенным образом включены в схему измерения мостового типа. Чувствительный элемент обладает малой зоной контроля поверхности обрабатываемого изделия. 2 ил.

ti.

/

с ю ел о

00

ел

Изобретение относится к сварочному производству, а именно к устройствам для автоматического управления положением горелки в разделке сварного стыка, и может быть использовано при сварке угловых сты- ковых соединений и других аналогичных соединений.

Цель изобретения - упрощение датчика с использованием его преимущественно для разделанных и угловых стыковых соеди- нений.

На фиг. 1 показана блок-схема датчика; на фиг. 2 - конструкция чувствительного элемента.

Устройство (фиг. 1) содержит чувствитель- ний элемент из пластин 1, располагаемых под углом друг к другу и ориентированных относительно оси стыка изделия 2 с разделкой кромок 3. Пластины 1 закреплены на диэлектрике 4, предназначенном для разделе- ния обкладок конденсаторов из пластин 1 и формирования определенной топографии электрического поля. Пластины 1 своими внешними плоскостями образуют одни обкладки, другими обкладками которых явля- ется внутренняя полость трубки 5, на торце которой закреплены пластины 1 и диэлектрик 4. Внешние поверхности пластин 1 посредством проводников 6, проходящих с одной стороны через диэлектрик 4 и само тело пластин 1, а затем внутри металлической трубки S, являющейся элементом конструкции датчика и одновременно экраном от внешних помех через паразитные внешние емкости, соединены с одной диаго- налью диодного моста 7. Другая диагональ моста подключена через постоянный резистор 8 к земле одним выводом а другой вывод соединен с измерительной схемой. В диагональ моста 7 включен конденсатор 9, со- единенный посредством линии связи 10 с конденсатором 11 и источником 12 переменного, высокочастотного сигнала, а через резистор 13 и конденсатор 14 - к земле. Резистор 13 и конденсатор 14 образуют фильтр низких частот, подключенный к электроприводу 15. Внутренняя полость трубки 5 связана с землей посредством про- подника 16,

Датчик слежения за стыком работает следующим образом.

Пластина 1 датчика ориентируется относительно оси стыкового соединения 2 с кромками разделки 3, что соответствует исходному состоянию. В этом случае (фиг. 2), должно обеспечиваться равенство емкостей Cxi и Сх2 как результат соответствия площадей перекрытия, образованных внешними их плоскостями и площадями их проекций на кромки разделки 3 (фиг. 1) при

условии равенства всех остальных составляющих емкостей, обозначенных Со, Сп , Сп соответственно в каждом плече, а также зазоров между внешними плоскостями элементов 1 и 3. Это частный случай, поскольку устройство работоспособно и при нарушении упомянутого равенства, но с обязательным сохранением начальных условий, соответствующих исходному состоянию. В процессе последующего контроля начинает перемещаться изделие или инструменте закрепленным на ним датчиком. При перемещении пластины 1 не касаются кромок 3, но в результате изменения кривизны стыка 2 или иных внешних воздействий прежнее соотношение может быть нарушено. Например, при уходе изделия со стыком 2 влево (фиг, 1) изменится прежнее соотношение емкостей. Допустим, правая пластинка окажется ближе к кромке, а левая - дальше. В этом случае произойдет следующее. В каждом полупериоде переменного напряжения, поступающего от источника 12 через емкости 11 и 9 на схему диодного моста 7, открывается соответствующая пара диодов, через которые произойдет заряд (или перезаряд) емкостей СХ1 и СХ2. При неравенстве упомянутых емкостей вследствие отмеченного выше появится результирующее напряжение той или иной полярности, которое поступит через резистор 13 и конденсатор 14 - фильтр, пропускающий постоянную составляющую, на привод 15 (например, электропривод с аналоговым управлением). В свою очередь электропривод окажет воздействие на стол или инструмент, выводя изделие со стыком 2 в исходное состояние.

Аналогичный процесс произойдет при смещении стыка вправо, но при этом знак выходного сигнала-напряжения изменится на обратный. Таким образом, любое механическое рассогласование будет связано с изменениями величины и полярности выходного сигнала по отношению к исходному значению.

Особенностью датчика является специальная организация зоны чувствительности с помощью диэлектрика-концентратора 4 и внутренней поверхностью трубки 5. Это позволяет сузить электрическое поле чувствительной части датчика и сделать его выпирающим относительно внешних поверхностей пластин 1. Для этого проводники 6 пропущены через тело диэлектрика и пластин 1 и их концы подсоединены именно к внешним поверхностям. Известно, что при применении высоких частот имеет место скин-эффект, при котором электромагнитные поля не могут проникать глубоко внутрь металлического экрана. Следовательно,

внутренние поверхности пластин 1 - экраны, также как и тело самой металлической трубки 5. Поэтому если заземлить внутреннюю часть трубки 5 проводником 16, то она становится заземленной обкладкой, а ее внешняя поверхность - экраном, который призван устранять влияния внешних емкостных воздействий. Этот признак позволяет с одной стороны, удалить чувствительную часть на длину трубки 5 от диодного моста, а с другой поместить трубку 5 вблизи инструмента (обычно металлического), и снизить влияние внешних масс на датчик.

Изобретение позволяет упростить измерительную часть датчика по сравнению с известной, не потеряв при этом точность контроля, улучшить условия контроля, устранив механический контакт.

Дополнительным преимуществом датчика слежения за стыком является его использование и при лучевых методах обработки, например при сварке неметаллических изделий лучом лазера, особенно при угловых соединениях, поскольку при этом воздействие на емкости чувствительного элемента будет оказывать диэлектриГ

ческая составляющая, влияющая на величину емкости. 3 качестве материала пластины можно использовать радиофарфор с высокой диэлектрической проницаемостью тол- щиной 5-8 мм.

Формула изобретения Датчик слежения за стыком, содержащий чувствительный элемент и измерительную схему, отличающийся тем, что, с целью упрощения датчика, чувствительный элемент выполнен в виде двух пластин, закрепленных симметрично под углом на торце заземленной изнутри металлической

трубки через диэлектрик, а измерительная схема содержит диодный мост, три конденсатора, два резистора и источник высокой частоты, причем пластины соединены с одной диагональю моста проводниками, проходящими через металлическую трубку, вторая диагональ одним выводом через первый резистор соединена с общей шиной, а вторым выводом через второй конденсатор подключена к источнику высокой частоты и

через второй резистор и третий конденсатор - к общей шине. Ґ