SE426794B - Anordning for avkenning av avstand mellan ett objekt av elektriskt ledande material och en referenspunkt - Google Patents

Description

8104-141-0 10 15 20 25 30 35 2 till skillnad från exempelvis vissa typer av kapacitiva och induktiva givare kräver mycket liten mätyta på objek- tet och som vid användning i en fogfölj-are av ovan angivna slag kan anbrings mycket nära svetspistolen.

Dessa ändamål uppnås enligt föreliggande uppfinning med en anordning, som är av det inledningsvis angivna slaget och kännetecknas av en högspänningskälla, till vil- ken elektroden är ansluten via en matarledning och vilken är anordnad att generera högspänningspulser för åstadkom- mande av en ljusbåge mellan elektrodspetsen och objektet, samt ett mätorgan, vilket är anordnat att avkänna det elek- triska fältet kring matarledningen och avge en mot detta fält proportionell mätsignal och vilket är anslutet till en mätsignalavkännande krets.

Vid en föredragen utföringsform är mätorganet en luft- lindad mätspole, vars ena ände är fri och vars andra ände är ansluten till den mätsignalavkännande kretsen. Vid den föredragna utföringsformen är vidare mätspolen anordnad kring matarledningen och innefattar den mätsignalavkännan- de kretsen en komparatorenhet, som är anordnad att jämföra mätsignalen med en mot ett förutbestämt avstånd mellan objektet och elektrodspetsen svarande signal.

Uppfinningen skall nu beskrivas närmare under hänvis- ning till bifogade ritningar Fig l visar schematiskt två avståndsavkännande anord- ningar enligt uppfinningen såsom givare i en fogföljare för mekaniserad svetsning samt tillhörande elektriska kretsar.

Fig 1A visar en horisontallägesavkännande elektrod i större skala. 7 Fig lB visar en vertikallägesavkännande elektrod i större skala.

Fig 2A-2G visar spänningssignaler i olika punkter i de elektriska kretsarna vid börvärdesavstånd mellan elektrod och objekt.

En i fig 1 schematiskt visad fogföljare för mekanise- rad svetsning arbetar i stora drag på följande sätt. En svetspistol 1 är anordnad att åstadkomma en svets 2 i en 10 l5 20 25 30 8104141-0 3 fog mellan ett första arbetsstycke 3, vilket visas verti- kalt i fig l, och ett andra arbetsstycke 4, vilket visas horisontellt i fig l. Arbetsstyckena 3 och 4 utgöres här av plåtar av elektriskt ledande material, vilka är anslut- na till jord. Arbetsstyckena 3 och 4 och svetspistolen l är förflyttbara relativt varandra vinkelrätt mot ritnings- planet. Vid det visade utförandet förflyttas arbets- styckena 3 och 4, medan svetspistolen l endast är rörlig i ritningsplanet, dvs i ett mot arbetsstyckenas 3 och 4 förflyttningsriktning vinkelrätt plan. Svetspistolens 1 rörelse åstadkommes medelst ett slidkors 5 med tvâ vinkel- rätt mot varandra rörliga slider 6 och 7. Sliden 6, vilken är fast förbunden med svetspistolen 1 via en hållare 8, är medelst en motor Mv förflyttbar fram och tillbaka längs två med sliden 7 fast förbundna vertikala glidstänger 9. Sliden 7, vilken sålunda uppbär sliden 6, är medelst en motor Mh förflyttbar fram och tillbaka längs två fasta horisontella glidstänger 10.

En anordning llv enligt föreliggande uppfinning av- känner det vertikala avståndet till det horisontella arbetsstycket 4 och avger en av det avkända avståndet beroende styrsignal till motorn Mv för reglering av vertikalläget för svetspistolen l. En likadan anordning llh enligt föreliggande uppfinning avkänner det hori- sontella avståndet till det vertikala arbetsstycket 3 och avger en av det avkända avståndet beroende styr- signal till motorn Mh för reglering av horisontalläget för svetspistolen l. Genom en kontinuerlig avkänning av såväl det vertikala som det horisontella avståndet och en därav beroende kontinuerlig styrning av respektive motor Mv och Mh regleras således svetspistolens l läge i förhållande till fogen mellan arbetsstyckena 3 och 4.

Svetspistolen l kan härvid bringas att noggrant följa fogen under arbetsstyckenas 3 och 4 förflyttning relativt svetspistolen.

Avkänningsanordningcn llh enligt föreliggande uppfin- ning skall nu beskrivas närmare under pänvisning till fig l, 1A och 2A-2G. Avkänningsanordningen llh har en 10 15 20 25 30 35 8104141-0 4 högspänningselektrod l2h, företrädesvis av volframkarbid, vilken är fast förbunden med svetspistolen l medelst en isolerande del l3h. En pulsgenerator 14 matar via en matarledning l5h elektroden l2h med högspänningspulser (fig 2A) för åstadkommande av en ljusbåge l6h (fig 1A) mellan elektrodens l2h spets och det jordade vertikala arbetsstycket 3. Såsom framgår av fig 2A, är högspännings- pulserna fyrkantspulser, som i det visade exemplet har en pulslängd av ca 18 ms och en pulslucka av ca 150 us, vilket motsvarar ca 512 pulser per sekund,samt en pulshöjd av ca 10 kV.

En luftlindad mätspole l7h, vars ena ände är fri, är anordnad kring matarledningen l5h för att avkänna det elektriska fältet kring denna. Detta elektriska fält är beroende av ljusbågens l6h längd, dvs av avståndet mellan elektrodens l2h spets och arbetsstycket 3, och alstrar i mätspolen l7h en mätsignal, vars amplitud är proportio- nell mot detta avstånd. Mätspolens l7h andra ände är ansluten till en förstärkare l8h. Vid ett bestämt avstånd, börvärdesavstånd, mellan elektrodens l2h spets och arbets- stycket 3 erhåller förstärkaren l8h den i fig 2B visade insignalen (mätsignalen) och avger den i fig 2C visade utsignalen. Såsom framgår svänger insignalen mellan -5 V och +5 V och utsignalen mellan 0 V och +24 V.

Förstärkaren l8h är ansluten till en integrerare- inverterare l9h, som integrerar förstärkarens l8h utsignal och inverterar den integrerade signalen. Utsignalen från integreraren-inverteraren l9h visas i fig 2D. Såsom framgår är utsignalnivån -8 V för börvärdesavståndet.

Integreraren-inverteraren l9h är ansluten till en som summerare kopplad förstärkares 20h ena ingång. En likspänningskälla 2lh, vars utsignal utgör referens- signal och är inställbar medelst en potentionmeter Ph, är ansluten till förstärkarens 20h andra ingång. Likspän~ ningskällans Zlh utsignal är medelst potentiometern Ph inställd på ett mot börvärdesavståndet mellan elektroden l2h och arbetsstycket 3, svarande värde, dvs i detta fall såsom visas i fig 2E på +8 V. Förstärkaren 20h summerar de 10 l5 20 25 30 35 8104141-0 5 båda insignalerna och avger en summasignal, vilken, såsom visas i fig 2F, är en "nol1signal", eftersom avståndet mellan elektroden l2h och arbetsstycket 3 i det visade fallet är lika börvärdesavståndet.

Förstärkaren 20h är via en strömställare 22h ansluten till en integrerare-inverterare 23h, som integrerar för- stärkarens 20h utsignal för att förhindra självsvängning i systemet och inverterarden integrerade signalen. Inte- greraren-inverteraren 23h avger för börvärdesavståndet den i fig 2G visade signalen.

Integreraren-inverteraren 23h är ansluten till en motorstyrenhet 24h, som är en fyrakvadrantsstyrenhet av känt slag och är ansluten till motorn Mh, som i sin tur är återkopplad till motorstyrenheten via en takometer- generator TGh. Motorstyrenheten är så anordnad, att den vid mottagning av en positiv signal bringar motorn Mh att rotera medurs, vilket i föreliggande fall innebär att sliden 7 i slidkorset 5 och därmed svetspistolen l föres åt vänster i fig l, varigenom svetspistolens l och elektrodens l2h avstånd till arbetsstycket 3 minskar, att den vid mottagning av en negativ signal bringar motorn Mh att rotera moturs, vilket i föreliggande fall innebär att sliden 7 och svetspistolen l föres åt höger i fig l, varigenom svetspistolens l och elektrodens l2h avstånd till arbetsstycket 3 ökar, samt att den, då in- signalen är noll, dvs då börvärdesavståndet föreligger, håller motorn Mh stilla, så att sliden 7 och svetspisto- len l kvarhålles i sitt läge relativt arbetsstycket 3.

Motorns Mn varvtal är proportionellt mot insignalen till motorstyrenheten 24h.

Avkänningsanordningen llv är likadan som och fungerar på samma sätt som den just beskrivna avkänningsanordningen llh. Avkänningsanordningen llv har således en högspännings- elektrod l2v, som är fast förbunden med svetspistolen l medelst en isolerande del l3v och matas av pulsgeneratorn 14 via en matarledning l5v med samma högspänningspulser (fig 2A) som elektroden l2h för âstadkommande av en ljus- båge l6v (fig lB) mellan elektrodens l2v spets och det 10 15 20 25 30 35 8104141-0 6 jordade horisontella arbetsstycket 4.

Det må påpekas att inte bara fig ZA utan också fig 2B-2G även gäller för avkänningsanordningen llv.

Avkänningsanordningen llv har vidare en luftlindad mätspole l7v, som avkänner det elektriska fältet kring matarledningen l5v och vars ena ände är fri och vars andra ände är ansluten till en förstärkare l8v (se fig ZB).

Förstärkaren l8v är ansluten till en integrerare-inverte- rare l9v (se fig 2C), som i sin tur är ansluten till en som summerare kopplad förstärkares 20v ena ingång (se fig 2D). En likspänningskälla 2lv, vars utsignal utgör referenssignal och är inställbar medelst en poten- tiometer Pv, är ansluten till förstärkarens 20v andra ingång och avger en mot börvärdesavståndet mellan elektro- den l2v och arbetsstycket 4 svarande signal (se fig 2E).

Förstärkaren 20v är via en strömställare 22v ansluten till en självsvängningsförhindrande integrerare-inverte- rare 23v (se fig ZF), som i sin tur är ansluten till en motorstyrenhet 24v (se fig 2G). Motorstyrenheten 24v är liksom motorstyrenheten 24h en fyrakvadrantsstyrenhet av känt slag och är ansluten till motorn Mv, som i sin tur är återkopplad till motorstyrenheten 24v via en takometergenerator TGv. Motorstyrenheten 24v är så anord- nad, att den vid mottagning av en positiv signal bringar motorn Mv att rotera moturs, vilket i föreliggande fall innebär att sliden 6 och svetspistolen l föres nedåt i fig l, varigenom svetspistolens l och elektrodens l2v avstånd till arbetsstycket 4 minskar, att den vid mottag- ning av en negativ signal bringar motorn Mv att rotera medurs, vilket i föreliggande fall innebär att sliden 6 och svetspistolen l föres uppåt i fig l, varigenom svets- pistolens l och elektrodens l2v avstånd till arbets- stycket 4 ökar, samt att den, då insignalen är noll, dvs då börvärdesavståndet föreligger, håller motorn Mv stilla, så att slidan 6 och svetspistolen l kvarhålles i sitt läge relativt arbctsstycket 4. Motorns Mv varvtal är proportionellt mot insignalen till motorstyrenheten 24v.

Om elektrodens l2h avstånd till arbetsstycket 3 är 10 15 20 25 30 35 8104141-0 7 större än börvärdesavståndet, ökar mätsignalens amplitud och erhålles vid förstärkarens 20h nämnda ena ingång en signal, som är mer negativ än motsvarande signal för börvärdesavståndet. Vid förstärkarens 20h utgång erhålles därför en negativ signal, som i sin tur ger en positiv signal som insignal till motorstyrenheten 24h. Denna positiva signal åstadkommer såsom nämnts ovan en för- flyttning av sliden 7 och svetspistolen l och därmed av elektroden l2h åt vänster i fig l, dvs närmare arbets- stycket 3. Om elektrodens l2h avstånd till arbetsstycket 3 är mindre än börvärdesavståndet, åstadkommas på ana- logt vis en förflyttning av sliden 7 och svetspistolen l och därmed av elektroden l2h åt höger i fig l, dvs bort från arbetsstycket 3.

Om elektrodens l2v avstånd till arbetsstycket 4 är större eller mindre än börvärdesavstândet, föres på motsvarande sätt sliden 6 och svetspistolen l och därmed elektroden l2v närmare respektive längre bort från arbets- stycket 4.

I kretsen för avkänningsanordningen llh visas i fig l mellan förstärkaren 20h och strömställaren 22h en medelst strömställaren inkopplingsbar inverterare 25h, vilken har förstärkningen 1:1. Denna inverterare 25h skall inkopplas då svetspistolen l skall åstadkomma en svets 2' på arbetsstyckets 3 andra sida. I detta fall är svets- pistolen l monterad på andra sidan om arbetsstycket 3, dvs på samma sida som svetsen 2'. Genom den av invertera- ren 25h åstadkomna inverteringen kommer motorstyrenheten 24h även i detta fall att erhålla insignaler, som har för korrekt lägesreglering av sliden 7 och svetspistolen l riktig polaritet.

En mot inverteraren 25h svarande inverterare 25v kan naturligtvis också utnyttjas i kretsen för avkännings- anordningen llv. En inkoppling av denna inverterare 25v erfordras om svetsningen genomföres på arbetsstyckets undersida i stället för på dess översida.

Såsom torde ha framgått av ovanstående, åstadkommas genom föreliggande uppfinning en förhållandevis enkel och snußnf-“fl-Ü 10 8 billig och samtidigt tillförlitlig anordning för avkän- ning av avstånd mellan ett objekt av elektriskt ledande material och en referenspunkt, som här definieras av elektrodspetsen. Såsom också torde ha framgått ovan,“ är anordningen enligt föreliggande uppfinning mycket väl lämpad för användning i en beröringsfri fogföljare för mekaniserad eller automatisk svetsning. Anordningen enligt föreliggande uppfinning kräver mycket liten mät- yta på objektet och kan därför exempelvis utnyttjas för avståndsavkänning mycket nära en kant på objektet.

Claims (5)

1. 0 15 20 25 30 8104141-0 PATENTKRAV l. Anordning för avkänning av avstånd mellan ett objekt (3, 4) av elektriskt ledande material och en refe- renspunkt, vilken anordning har en elektrod (l2h, l2v) med en spets, som bildar nämnda referenspunkt, k ä n n e - t e c k n a d av en högspänningskälla (14), till vilken elektroden (l2h, l2v) är ansluten via en matarledning (l5h, l5v) och vilken är anordnad att generera högspän- ningspulser för åstadkommande av en ljusbåge (l6h, l6v) mellan elektrodspetsen och objektet (3, 4), samt ett mätorgan (l7h, l7v), vilket är anordnat att avkänna det elektriska fältet kring matarledningen (l5h, l5v) och avge en mot detta fält proportionell mätsignal och vilket är anslutet till en mätsignalavkännande krets (l8h-25h, l8v-25v).

2. Anordning enligt patentkravet 1, k ä n n e - t e c k n a d därav, att mätorganet är en luftlindad mätspole (l7h, l7v).

3. Anordning enligt patentkravet 2, k ä n n e - t e c k n a d därav, att mätspolens (l7h, l7v) ena ände är fri och att dess andra ände är ansluten till den mätsignalavkännande kretsen (l8h-25h, l8v-25v).

4. Anordning enligt patentkravet 2 eller 3, k ä n n e t e c k n a d därav, att mätspolen (l7h, l7v) är anordnad kring matarledningen (l5h, l5v).

5. Anordning enligt något av de föregående patent- kraven, k ä n n e t e c k n a därav, att den mätsignal- avkännande kretsen (l8h-25h, l8v-25v) innefattar en kompa- ratorenhet (20h, 20v), som är anordnad att jämföra mät- signalen med en mot ett förutbestämt avstånd mellan objektet (3, 4) och elektrodspetsen svarande signal.