ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ СЛЕДЯЩЕЕ УСТРОЙСТВО Советский патент 1971 года по МПК B23K9/10 

Известны фотоэлектрические следящие устройства с применением сканирующего светового пятна, предназначенные для ориентации сварочной головки по стыку. Такие устройства содержат укрепленный на корпусе и жестко связанный со сварочной головкой приводной двигатель, вращающий диск с отверстием, а также фотодиод, источник света И измерительную схему, через реверсивный усилитель воздействующую на исполнительный механизм. Недостатком этих устройств является зависимость точности слежения от угла раскрытия кромок и щирины зазора между стыкуемыми деталями, а также, необходимость применения синхронных приводных двигателей из-за опасности «потери знака сигнала рассогласования при слежении.

Для устранения этих недостатков в предлагаемом устройстве диск установлен с возможностью перемещения вдоль диаметра, перпендикулярного свариваемому стыку, в направляющих, выполненных в коллекторной втулке, смонтированной на валу двигателя и снабженной контактной пластиной, взаимодействующей при вращении вала с нарой токосъемных щеток, жестко укрепленных на корпусе и раснололсенных по диаметру коллекторной втулки, перпендикулярному линии стыка. При этом измерительная схема выполнена в виде сигнального триггера и триггера-маркера, причем вход сигнального триггера подключен к выходу триггера-маркера, вход которого, в свою очередь, подключен к токосъемным щеткам.

На фиг. 1 приведена конструкция датчика; на фиг. 2 - блок-схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит смонтированный на корпусе (на чертеже не показан) стакан 1,

внутри которого закреплен двигатель 2 и вал 3, установленный в подщипниках 4 и поджатый кольцом 5. В торцевых пазах стакана закреплены две коллекторные щетки 6 и 7 и пара щеток 8 и Я взаимодействующая

с контактом 10. Контакт установлен на коллекторной втулке 11, закрепленной на валу 3. Диск 12 установлен в направляющих коллекторной втулки, имеет стопорный винт 13 для фиксации его положения и снабжен отверстиями 14, выполненными под углом 45° к оси вала 3, причем в одном отверстии установлена система линз 15, а в другом - фотодиод 16. Перед отверстием 14 расположен источник 17 света. На коллекторной втулке

закреплены два кольцевых коллектора 18 и 19. Коллектор 18, взаимодействующий со щеткой 6, связан с фотодиодом 16, а коллектор 19, взаимодействующий со щеткой 7, - с питающим проводом источника

обработки сигналов (см. фиг. 2), выход которого связан с совмещенным входом сигнального триггера 2 через переходные конденсаторы Ci и С2.

Триггер 21 представляет собой бинарную ячейку на динисторах Д: и Дг, нагрузкой которых являются соответственно сопротивления RI и Катоды динисторов Дг и Д2 соединены с источником питания через диоды Дз и Д4. а с конденсаторами Cj и Cz - через диоды ДБ и Дб.

Б цепь диодов Дз и До входят сопротивления R и 4, подключенные к анодам динисторов Дг и Дв триггера-маркера 22. К анодам динисторов Д1 и Да триггера 27 подключена коммутирующая емкость Сз.

Триггер-маркер 22 содержит динисторы Д и Дв. Анодной нагрузкой являются соответственно сопротивления Re и Rs. Катоды динисторов Дт и Дв подсоединены через диоды Дэ и к источникам питания (на чертеже не показан) и через диоды Дц и Д12 - соответственно к общим точкам диода , конденсатора С и диода Дм, конденсатора Cs. К источнику питания подключены две формирующие цепи, содержащие последовательно соединенные сопротивление RT, конденсатор С, диод Д13 и сопротивление Rs, конденсатор Cs и диод Дм, причем конденсатор С одним выводом подключен к общей точке диодов Дц и Д1з, другим - к щетке 8, а конденсатор Cs одним выводом подключен к общей точке диодов Д12 и Дм, другим - к щетке 9. К анодам динисторов Д и Дв подключена коммутирующая емкость Се. Конденсатор Сз соединен со входом балансного интегрирующего каскада 23. Выход каскада 23 подключен ко входу реверсивного усилителя 24 мощности, нагрузкой которого является исполнительный механизм 25. Датчик установлен впереди сварочной горелки 26 (относительно направления сварки на расстоянии 50-70 мм) по линии стыка 27 свариваемых пластин 28 и жестко связан с горелкой.

Устройство работает следующим образом.

Перед сваркой в зависимости от раскрытия кромок или зазора свариваемого стыка устанавливают необходимый радиус сканирования посредством перемещения диска 12 в направляющих коллекторной втулки 11 и фиксируют его стопорным винтом 13. При сварке световой поток от источника света 17 фокусируют в точку на поверхность свариваемого металла посредством системы линз 15.

Световой луч, отражаясь от поверхности свариваемого металла, попадает в поле зрения фотодиода 16, сопротивление которого постоянно до пересечения линии стыка 27 световым пятном.

ния фотодиода 16, что вызовет увеличение его внутреннего сопротивления.

Блок 20 обработки сигналов после усиления и ограничения выдает отрицательные импульсы с частотой следования, определяемой скоростью сканирования светового луча.

В исходном положении динисторы Д и Да находятся в закрытом состоянии. Конденсаторы С4 и Cs заряжены до напряжения источника питания соответственно через сопротивление и диод Д13, сопротивление Rs и диод Дм.

Диоды Дз и Дй смещены положительным напряжением, подаваемым с анодов динисторов Д и Дв через сонротивления Rz и 4При замыкании щетки механизма коммутации (например, щетка 8) с минусом источника питания через контакт 10 напряжение на конденсаторе С4, складываясь с напряжением источника питания, включает динистор Дт. Диод Дз смещен небольщим напряжением, обусловленным падением напряжения на динисторе Д и диоде Дд.

При поступлении от блока 20 на совмещенный вход триггера 21 отрицательного импульса последний через конденсатор С и диод Дб включает динистор Д). В следующий момент в точке максимального удаления от стыка включается динистор Д, нодготавливая вход правого динистора До.

Следующий отрицательный импульс с блока обработки сигналов 20 поступает через емкость Са и диод Дв на катод динистора Дг и включает его и т. д.

Прямоугольные импульсы, снимаемые с коммутирующей емкости Сз сигнального триггера 21, длительность которых пропорциональна промежуткам времени между двумя пересечениями линии стыка световым пятном, поступают на балансный интегрирующий каскад 23. С выхода каскада напряжение подается на реверсивный усилитель 24 мощности, который посредством механизма 25 перемещает датчик, а вместе с ним и

сварочную горелку до совмещения центра световой окружности с линией стыка.

Предмет изобретения

Фотоэлектрическое следящее устройство с применением сканирующего светового пятна для ориентации сварочной головки по стыку, содержащее укрепленный на корпусе и жестко связанный со сварочной головкой приводной двигатель, вращающий диск с отверстием, фотодиод, источник света и измерительную схему, через реверсивный усилитель воздействующую на исполнительный механизм, отличающееся тем, что, с целью повышения точности слежения при различных углах раскрытия кромок и автоматической фазировки устройства при использовании асинхронного двигателя, диск установлен с возперпендикулярного свариваемому стыку, в направляющих, выполненных в коллекторной втулке, смонтированной на валу двигателя и снабженной контактной пластиной, взаимодействующей при вращении вала с парой токосъемных щеток, жестко укрепленных на корпусе и расположенных по диаметру коллекторной втулки, перпендикулярному линии стыка, а измерительная схема выполнена в виде сигнального триггера и триггера-маркера, причем вход сигнального триггера подключеп к выходу триггера-маркера, вход которого, в свою очередь, подключен к токосъемным щеткам.

.1 iTlJ л .л

/ г у

15 14 О./- /;