RU1825685C - Sensor of butt monitoring - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к сварочному производству, а именно к устройствам дл  автоматического управлени  положением горелки в разделке сварного стыка. Чувствительный элемент датчика содержит две пластины 1, закрепленные на торце подвод щей трубки 5 через диэлектрик 4, выполн ющий роль концентратора электростатического пол . Пластинки определенным образом включены в схему измерени  мостового типа. Чувствительный элемент обладает малой зоной контрол  поверхности обрабатываемого издели . 2 ил.The invention relates to welding production, and in particular to devices for automatically controlling the position of the torch in the groove of a welded joint. The sensor element contains two plates 1, fixed to the end of the supply tube 5 through a dielectric 4, which acts as an electrostatic field concentrator. The plates are definitely included in the bridge-type measurement circuit. The sensing element has a small area to control the surface of the workpiece. 2 ill.

Description

6со6so

СWITH

ti.ti.

//

с ю ел оs y u o

0000

елate

Изобретение относитс  к сварочному производству, а именно к устройствам дл  автоматического управлени  положением горелки в разделке сварного стыка, и может быть использовано при сварке угловых сты- ковых соединений и других аналогичных соединений .The invention relates to welding production, and in particular to devices for automatically controlling the position of the torch in the groove of a welded joint, and can be used for welding corner butt joints and other similar joints.

Цель изобретени  - упрощение датчика с использованием его преимущественно дл  разделанных и угловых стыковых соеди- нений.The purpose of the invention is to simplify the sensor using it mainly for cut and corner butt joints.

На фиг. 1 показана блок-схема датчика; на фиг. 2 - конструкци  чувствительного элемента.In FIG. 1 shows a block diagram of a sensor; in FIG. 2 is a construction of a sensing element.

Устройство (фиг. 1) содержит чувствитель- ний элемент из пластин 1, располагаемых под углом друг к другу и ориентированных относительно оси стыка издели  2 с разделкой кромок 3. Пластины 1 закреплены на диэлектрике 4, предназначенном дл  разделе- ни  обкладок конденсаторов из пластин 1 и формировани  определенной топографии электрического пол . Пластины 1 своими внешними плоскост ми образуют одни обкладки , другими обкладками которых  вл - етс  внутренн   полость трубки 5, на торце которой закреплены пластины 1 и диэлектрик 4. Внешние поверхности пластин 1 посредством проводников 6, проход щих с одной стороны через диэлектрик 4 и само тело пластин 1, а затем внутри металлической трубки S,  вл ющейс  элементом конструкции датчика и одновременно экраном от внешних помех через паразитные внешние емкости, соединены с одной диаго- налью диодного моста 7. Друга  диагональ моста подключена через посто нный резистор 8 к земле одним выводом а другой вывод соединен с измерительной схемой. В диагональ моста 7 включен конденсатор 9, со- единенный посредством линии св зи 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. Внутренн   полость трубки 5 св зана с землей посредством про- подника 16,The device (Fig. 1) contains a sensing element made of plates 1, arranged at an angle to each other and oriented relative to the axis of the joint of the product 2 with cutting edges 3. The plates 1 are mounted on a dielectric 4 designed to separate the plates of capacitors from the plates 1 and forming a specific topography of the electric field. The plates 1 with their external planes form one of the plates, the other plates of which are the internal cavity of the tube 5, the ends of which are fixed to the plate 1 and the dielectric 4. The outer surfaces of the plates 1 by means of conductors 6 passing on one side through the dielectric 4 and the body itself plates 1, and then inside the metal tube S, which is a structural element of the sensor and at the same time a screen from external interference through stray external capacitors, are connected to one diagonal of the diode bridge 7. Another diagonal of the bridge is connected on through a constant resistor 8 to the ground with one terminal and the other terminal connected to the measuring circuit. A capacitor 9 is connected to the diagonal of the bridge 7, connected via a communication line 10 with a capacitor 11 and a source 12 of an alternating, high-frequency signal, and through a resistor 13 and a capacitor 14 to earth. The resistor 13 and the capacitor 14 form a low-pass filter connected to the electric drive 15. The internal cavity of the tube 5 is connected to the ground by means of a conductor 16,

Датчик слежени  за стыком работает следующим образом.The joint tracking sensor operates as follows.

Пластина 1 датчика ориентируетс  относительно оси стыкового соединени  2 с кромками разделки 3, что соответствует исходному состо нию. В этом случае (фиг. 2), должно обеспечиватьс  равенство емкостей Cxi и Сх2 как результат соответстви  площадей перекрыти , образованных внешними их плоскост ми и площад ми их проекций на кромки разделки 3 (фиг. 1) приThe sensor plate 1 is oriented relative to the axis of the butt joint 2 with the edges of the groove 3, which corresponds to the initial state. In this case (Fig. 2), the equality of the capacities Cxi and Cx2 should be ensured as a result of the correspondence of the areas of overlap formed by their outer planes and the areas of their projections onto the edges of the groove 3 (Fig. 1) with

условии равенства всех остальных составл ющих емкостей, обозначенных Со, Сп , Сп соответственно в каждом плече, а также зазоров между внешними плоскост ми элементов 1 и 3. Это частный случай, поскольку устройство работоспособно и при нарушении упом нутого равенства, но с об зательным сохранением начальных условий, соответствующих исходному состо нию. В процессе последующего контрол  начинает перемещатьс  изделие или инструменте закрепленным на ним датчиком. При перемещении пластины 1 не касаютс  кромок 3, но в результате изменени  кривизны стыка 2 или иных внешних воздействий прежнее соотношение может быть нарушено. Например , при уходе издели  со стыком 2 влево (фиг, 1) изменитс  прежнее соотношение емкостей. Допустим, права  пластинка окажетс  ближе к кромке, а лева  - дальше. В этом случае произойдет следующее. В каждом полупериоде переменного напр жени , поступающего от источника 12 через емкости 11 и 9 на схему диодного моста 7, открываетс  соответствующа  пара диодов, через которые произойдет зар д (или перезар д ) емкостей СХ1 и СХ2. При неравенстве упом нутых емкостей вследствие отмеченного выше по витс  результирующее напр жение той или иной пол рности, которое поступит через резистор 13 и конденсатор 14 - фильтр, пропускающий посто нную составл ющую , на привод 15 (например, электропривод с аналоговым управлением). В свою очередь электропривод окажет воздействие на стол или инструмент, вывод  изделие со стыком 2 в исходное состо ние.under the condition of equality of all other component capacities designated Co, Cn, Cn in each arm, respectively, as well as the gaps between the outer planes of elements 1 and 3. This is a special case, since the device is functional even if this equality is violated, but with the necessary preservation initial conditions corresponding to the initial state. In the course of the subsequent control, the product or tool begins to move with the sensor attached to it. When moving the plate 1, the edges 3 do not touch, but as a result of a change in the curvature of the joint 2 or other external influences, the previous ratio may be violated. For example, when leaving the product with a junction 2 to the left (Fig. 1), the previous ratio of capacities will change. Suppose the right plate is closer to the edge, and the left is farther away. In this case, the following will happen. In each half-period of the alternating voltage coming from the source 12 through the capacitors 11 and 9 to the diode bridge circuit 7, a corresponding pair of diodes opens, through which the capacitances CX1 and CX2 are charged (or recharged). In the case of the inequality of the mentioned capacities due to the aforementioned, the resulting voltage of one or another polarity, which enters through the resistor 13 and the capacitor 14, is a filter passing the constant component to the drive 15 (for example, an electric drive with analog control). In turn, the electric drive will affect the table or tool, the output of the product with the joint 2 in the initial state.

Аналогичный процесс произойдет при смещении стыка вправо, но при этом знак выходного сигнала-напр жени  изменитс  на обратный. Таким образом, любое механическое рассогласование будет св зано с изменени ми величины и пол рности выходного сигнала по отношению к исходному значению.A similar process will occur when the joint is shifted to the right, but the sign of the output voltage signal will be reversed. Thus, any mechanical mismatch will be associated with changes in the magnitude and polarity of the output signal with respect to the original value.

Особенностью датчика  вл етс  специальна  организаци  зоны чувствительности с помощью диэлектрика-концентратора 4 и внутренней поверхностью трубки 5. Это позвол ет сузить электрическое поле чувствительной части датчика и сделать его выпирающим относительно внешних поверхностей пластин 1. Дл  этого проводники 6 пропущены через тело диэлектрика и пластин 1 и их концы подсоединены именно к внешним поверхност м. Известно, что при применении высоких частот имеет место скин-эффект, при котором электромагнитные пол  не могут проникать глубоко внутрь металлического экрана. Следовательно,A feature of the sensor is the special organization of the sensitivity zone using a dielectric concentrator 4 and the inner surface of the tube 5. This allows you to narrow the electric field of the sensitive part of the sensor and make it protrude relative to the outer surfaces of the plates 1. For this, the conductors 6 are passed through the body of the dielectric and plates 1 and their ends are connected precisely to external surfaces. It is known that when applying high frequencies, there is a skin effect in which electromagnetic fields cannot penetrate deep eye inside the metal shield. Hence,

внутренние поверхности пластин 1 - экраны , также как и тело самой металлической трубки 5. Поэтому если заземлить внутреннюю часть трубки 5 проводником 16, то она становитс  заземленной обкладкой, а ее внешн   поверхность - экраном, который призван устран ть вли ни  внешних емкостных воздействий. Этот признак позвол ет 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 вли ние внешних масс на датчик.the inner surfaces of the plates 1 are screens, as well as the body of the metal tube 5. Therefore, if the inner part of the tube 5 is grounded by the conductor 16, it becomes a grounded cover, and its outer surface becomes a shield, which is designed to eliminate the effects of external capacitive influences. This feature allows, on the one hand, to remove the sensitive part to the length of the tube 5 from the diode bridge, and on the other hand, to place the tube 5 near the instrument (usually metal), and to reduce the influence of external masses on the sensor.

Изобретение позвол ет упростить измерительную часть датчика по сравнению с известной, не потер в при этом точность контрол , улучшить услови  контрол , устранив механический контакт.The invention allows to simplify the measuring part of the sensor in comparison with the known one, without losing control accuracy while improving the control conditions by eliminating mechanical contact.

Дополнительным преимуществом датчика слежени  за стыком  вл етс  его использование и при лучевых методах обработки, например при сварке неметаллических изделий лучом лазера, особенно при угловых соединени х, поскольку при этом воздействие на емкости чувствительного элемента будет оказывать диэлектриГAn additional advantage of the joint tracking sensor is its use in radiation processing methods, for example, when welding non-metallic products with a laser beam, especially for angular joints, since the dielectric will affect the capacitance of the sensitive element

ческа  составл юща , вли юща  на величину емкости. 3 качестве материала пластины можно использовать радиофарфор с высокой диэлектрической проницаемостью тол- щиной 5-8 мм.component, affecting the value of capacity. 3, as a material for a plate, one can use radio porcelain with a high dielectric constant of 5–8 mm thick.

Claims (1)

Формула изобретени  Датчик слежени  за стыком, содержащий чувствительный элемент и измерительную схему, отличающийс  тем, что, с целью упрощени  датчика, чувствительный элемент выполнен в виде двух пластин, закрепленных симметрично под углом на торце заземленной изнутри металлическойSUMMARY OF THE INVENTION A joint tracking sensor comprising a sensing element and a measuring circuit, characterized in that, in order to simplify the sensor, the sensing element is made in the form of two plates mounted symmetrically at an angle on the end of the inside of a grounded metal трубки через диэлектрик, а измерительна  схема содержит диодный мост, три конденсатора , два резистора и источник высокой частоты, причем пластины соединены с одной диагональю моста проводниками, проход щими через металлическую трубку, втора  диагональ одним выводом через первый резистор соединена с общей шиной, а вторым выводом через второй конденсатор подключена к источнику высокой частоты иtubes through a dielectric, and the measuring circuit contains a diode bridge, three capacitors, two resistors and a high-frequency source, the plates being connected to one bridge diagonal by conductors passing through a metal tube, the second diagonal is connected through a first resistor to the common bus, and the second the output through the second capacitor is connected to a high frequency source and через второй резистор и третий конденсатор - к общей шине. Ґthrough the second resistor and the third capacitor to the common bus. Ґ