Датчик положения свариваемого стыка Советский патент 1980 года по МПК B23K9/10 

1

Изобретение относится к оборудованию для электродуговой сварки металлов, а именно к средствам совмещения электрода со стыком, и может быть использовано при сварке протяженных 5 швов с монотонно изменяющейся кривизной, особенно при сварке самоходными сварочными аппарата 1и стыков с разделкой кромок.

Известно, что при сварке протялсен- Р ных швов механизм вертикального перемещения сварочной головки является достаточно нагруженным (весом флюса, проволоки и др.). Для сокращения времени подготовки к сварке очередного 15 изделия механизм вертикального перемещения имеет достаточно высокую установочную скорость перемещения, что при наладке вызывает значительный выбег механизма после отключения элект-20 родвигателя. В процессе сварки перемещение по вертикали осуществляется на пониженной скорости.

Известно,что наибольшее распростра нение в промышленных условиях полу- 25 чили электромеханические датчики с непосредственным контактом шупа со свариваемыми кромками.

Известно следящее устройство, в котором ролик-щуп обкатывается по сва- 30

риваемым поверхностям изделия и отклоняет рычаг из среднего положения, что преобразуется с помощью четырех катушек индуктивности в электрический сигнал управления приводом корректора. Держатель ролика и рычаг не имеет механизмов, предохраняющих датчик от поломки при случайных значительных отклонениях ролика, например при выбеге механизмом при подводе датчика к изделию Щ .

Это обстоятельство требует затрат времени на тщательный и достаточно медленный подвод датчика к изделию. Кроме того, сохраняется опасность поломки рычага (или его деформации) при случайных больших смещениях копирного ролика.

Известен датчик положения свариваемого стыка, содержащий копирный рычаг, выполненный в виде двух подпружиненньох между собой тяг, на одной из которых закреплен щуп, а на другой - преобразователь перемещения рычага в электрический сигнал 2 .

Такая конструкция позволяет частям рычага изгибаться друг относительно друга, что предохраняет датчик от поломки при случайных больших смещениях копирного щупа. Однако известный датчик имеет незначительную нагрузку на измерительный конец рычага, взаимодействующий с преобразователем, напри мер, от веса рычага при наклонном рас положении датчика; вызывает деформацию пружины, что сужает область применения предохранительного элемента. Деформации пружины происходят .потому что пружина установлена без натяга, т.е. без контролируемого усилия растяжения. Кроме того, известный датчик отличается непостоянством положения измерительного конца рычага относительно щупа после случайных больших смещений щупа, так как пружина после растяжений не может возвращаться в постоянное ненагруженное положение, а наличие рычагов увеличивает эту погрешность. Поэтому перед сваркой каждого следующего стыка необходимо производить согласование среднего (нулевого) положения датчика с положением электрода, что снижает производительность оборудования из-за затрат времени на указанное согласование Для повышения эксплуатационной надежности путем предохранения рычага от поломки.при подводе датчика к изделию на торце тяги, оснащенной щупом, выполнено внутреннее отверстие, а другая тяга снабжена втулкой, установленной со стороны расположения первой тяги и выполненной с тороидаль ным буртиком, взаимодействующим с внутренним отверстием первой тяги. На чертеже изображен предлагаемый датчик в разрезе, общий вид, и его закрепление относительно сварочной головки. Стрелкой указано направление сварки. Датчик положения стыка содержит корпус 1, который с помощью кронштейна 2 через электроизоляционную разрезную втулку 3 крепится жестко к сварочной головке 4. В корпусе 1 закреплен преобразователь 5 перемещений в электрический сигнал. В качестве преобразователя применяются,-например тензодатчики, наклеенные с обоих сторон на две плоские пружины б и 7, повернутые друг относительно друга на так, что плоскость изгиба пружины б совпадает с направлением корректировочного движения по высоте, а плоскость изгиба пружины 7 - с направлением корректировочного движения поперек стыка в горизонтальной плоскости. Пружины 6 и 7 жестко защемлены в кольцах, одно из которых крепится к корпусу 1, а к другому крайнему кольцу жестко крепится тяга 8. Тензодатчики каждой пружины подключаются через разъем 9 к измерительным мостовым схемам управления приводами перемещения горелки (от пружины б,- к приводу перемещения по вертикали; от пружины 7 - к приводу перемещения по горизонтали поперек стыка). На выходе каждой мостовой измерительной схемы сигнал пропорционален величине и направлению деформации пружины 6 или 7 и равен нулю, когда пружины находятся в свободном (не деформированном) состоянии. Па тяге 8 закреплена втулка 10 с тороидальным буртиком 11, который по посадке с минимальным зазором входит в отверстие копирной тяги 12 со щупом 13. На втулке 10 имеется кольцевой выступ, который также, как и кольца преобразователя 5, расположен с зазором в корпусе 1 и ограничивает деформацию пружины б и 7, предохраняя от обрыва сопротивления тензодатчиков. К концам тяг 8 и 12 припаяна пружина 14 растяжения. При сборке датчика гайкой 15 через втулку 10 растягивают пружину 14, а зйтем жестко соединяют втулку 10 с рычагом 8, например, с помощью штифта. При этом тороидальный буртик ,11 прижимается к дну отверстия тяги 12 с усилием растянутой пружины. Усилие пружины 14 устанавливается значительно большим, чем усилие, необходимое для деформации пружин 6 и 7. Между корпусом 1 и тягой 8 установлена пружина 16 в направлении поджима тяги 12 к изделию. Указанное расположение пружин б и 7 обеспечивает при воздействии изделия на щуп 13 в вертикальном направлении деформацию только пружины б, при воздействии кромок стыка изделия на щуп 13 в горизонтальном направлении поперек стыка-деформацию только пружины 7, при воздействии кромок стыка изделия на щуп 13 в произвольном направлении деформируются обе пружины б и 7, причем величина и направление деформации каждой пружины определяются разложением вектора воздействия на направления перемещения соответствующих пружин. Датчик работает следующим образом. При поднятой над изделием головке 4 под действием пружины 16 и веса тяги 12 пружина б преобразователя 5 деформируется до упора выступа втулки 10 и колец преобразователя 5 в корпус 1. Тензодатчики пружины 6 (растя,нутый на верхней стороне и сжатый на нижней стороне пружины) на соответствующей измерительной схеме вызывают появление сигнала, указывающего на необходимость перемещать головку 4 вниз к изделию. Управляя вручную приводами корректоров сварочного аппарата, выводят щуп 13 в зону расположения стыка с разделкой кромок. Затем включают перемещение головки 4 вниз. При встрече щупа 13 с изделием головка 4 продолжает движение вниз совместно с корпусом 1. Так как усилие пружины 14 значительно больше усилия, необходимого для деформации пружин б и 7 тяги 12 и В. перемещаются .как один элемент.

уменьшая деформацию пружины 6. При этом выходной сигнал на соответствующей измерительной схеме уменьшается и становится равным О при выпрямленной пружине 6. Двигатель вертикальног перемещения Отключается. Если выбег механизма велик, горелка 4 с корпусом 1 продолжает перемещаться вниз. Выступ втулки 10 и кольца преоЪразователя 5 упираиотся в корпус 1, смещение тяги 8 и втулки 10 относительно корпуса 1 прекращается. При дальнейшем движении корпуса 1 тяги 12 поворачивается относительно тороидального буртика 11, незначительно растягивая пружину 14. Между торцами буртика 11 и дном отверстия в тяге 12 возникает клиновидный зазор. Соотношение диаметра буртика 11 к длине тяги 12 определяет возможный ход щупа 13 в аварийных ситуациях.

Включение датчика в автоматический режим работы приводит к подъему горелки 4 до выпрямления пружины 6 (выходной сигнал с тензодатчиков равен 0).

При подъеме тяга 12 под действием пружины 14 притягивается к торцу тороидального буртика 11, а после сопротивления торцов буртика тяги 8 и 12 перемещаются совместно как один элемент.

Благодаря посадке с минимальным зазором буртика 11 в отверстие тяги 12 и контролируемому усилию прижима их друг к другу под действием пружины 14 положение щупа 13 относительно преобразователя 5 остается неизменным после снятия возмущающего воздействия (отвода датчика от изделия), т.е. остается неизменным согласованное положение датчика и электрода относительно стыка.

Работа предохранительных элементов датчика (тяг 8 и 12, втулки 10 и пружины 14) при воздействии кромок стыка на щуп 13 в произвольном направлении аналогична процессу, описанному выше. Сигналы с тензодатчиков пружин б и 7 воздействуют на соответствующие

приводы в направлении уменьшения деформации пружин, т.е. в направлении поддержания электрода относительно стыка в заданном положении по вертиКсши и поперек стыка.

Таким образом, предлагаемая конструкция предохраняет датчик от поломки при больших смещениях копирного щупа во всех направлениях, обеспечивает постоянство положения копирного щупа относительна преобразователя и, следовательно, датчика относительно электрода. Указанные преимущества позволяют сократить время на согласование датчика с положением электрода при сварке штучных заготовок, повысить срок службы и облегчить обслуживание датчика в условиях поточного производства.

Формула изобретения

Датчик положения свариваемого стык содержащий копирный рычаг, выполненный в виде двух подпружиненных между собой тяг, на одной из которых закреплен щуп, а на другой - преобразователь перемещения рычага в электрический сигнал, отличающийся тем, что, с целью повышения эксплуатационной надежности, путем предохранения рычага от поломки при подводе датчика к изделию, на торце тяги, оснащенной щупом, выполнено внутреннее отверстие, а другая тяга снабжена втулкой, установленной со стороны расположения первой тяги и выполненной с тороидальным буртиком, взаимодействующим с внутренним отверстием первой тяги.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

-, 1. Патент США № 2839733, кл. В 23 К 9/10, 17.06.1958.

2. Патент США 3171012, кл. В 23 К 9/10, 26.03.1962.