SU1295434A1 - Тренажер дл обучени навыкам ведени сварки - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к тренажерам дл  обучени  навыкам ведени  сварки и предназначено дл  повышени  эффективности обучени  Оно обеспечи ,вает выработку правильных психомоторных навыков у обучаемого сварщика по поддержанию нормативных: длины дугового промежутка, угла наклона сварочного электрода, отклонени  его от центра разделки кромок свариваемых деталей при проведении реального сварочного процесса электродной проволокой в среде защитных газов или неплав щимс  электродом. С этой целью данное устройство, кроме источника питани , сварочной горелки и имитатора шлема, содержит блок регистрации пространственного положени  сва- рочного электрода, а на сварочном электроде с помощью пространственньпс шарниров закреплены два измерительных электрода и датчик угла. 3 ил. с S (Л

Description

11

Изобретение относитс  к тренажерам дл  обучени  навыкам ведени  сварки и может быть использовано дл  обучени  приемам и навыкам полуавтоматической электросварки э.чектродной проволокой.

Цель изобретени  - повьш ение эффективности обучени  путем поддержани  нормативных параметров ведени  сварки.

На фиг, 1 приведена схема устройства; на фиг, 2 -- схема блока регистрации пространственного положенн  сварочного электрода; на фиг, 3 - схема сварочного электрода с измерительными электродами и датчиком угла; на фиг. 4 - схема высоковольтного усилител ; на фиг, 5 - расположение измерительных электродов дл  сварки различных пространственных конструкций.

Устройство дл  обучени  навыкам ведени  сварки имеет источник 1 питани , сварочный электрод 2, имитатор 3 шлема сварщика и блок 4 регистрации пространственного положени  сварочного электрода (фиг, 1).

Блок 4 содержит генераторы 5-8 сигналов, усилители 9 и 10. сумматор 11, дифференциальный усилитель 12,. усилитель 13, детектор 14 напр жени  усилитель 15, элементы ЮШ 16 и 17, компараторы 18-21 с соответствующими потенциометрами 22-25, электронные ключи 26-28, счетчики 29-31, дешифраторы 32-34 и индикаторы 35-37, сварочный электрод 2 (фиг, 3)j состо щий из корпуса 38 сварочного элект- рода, датчика 39 угла и измерительных электродов 40 и 41.

Блоки, узлы и элементы устройства ( фиг, 1 и 2)- св заны между собой следующим образом.

Выход 42 источника питани  | св зан с первым входом 43 сварочного электрода 2, Выход 44 датчика 39 угла сварочного электрода 2 св зан с входом 45 блока 4, Первые выходы 46 и 47 блока 4 св заны с вторыми входами 48 и 49 сварочного электрода 2, а второй выход 50 блока 4 св зан с входом 51 имитатора 3 шлема. Выход 52 первого генератора 5 сигналов св зан с входами 53 и 54 первого 9 и второго 10 высоковольтных усилителей, первые выходы которых  вл ютс  первыми выходами 46 и 47 блока 4, вход 45 которого  вл етс  входом KOfmapa

iS

0

25

5434 .

тора 21, пыход 55 которого св зан с первым входом 56 электронного клю -л 28 и входом 57 счетчика 29.5 выход 58 которого через дешифратор 32 св зан 5 с входом индикатора 35, Вторые выходы 59 и 60 первого 9 и второго 10 высоковольтных усилителей попарно св заны с входами 61 и 62 дифференциального yci-иител  12 и входами № 63 и 64 сумматора 11, выходы 65 и 66 которых св заны с входами 67 и 68 усилител  13 с переменным коэффициентом усилени , выход 69 которого через.детектор 14 напр жени  св зан с первым входом 72 электронного ключа 26 и входом 73 счетчика 31, выход 74 которого через дешифратор 34 св зан с входом индикатора 37. Выход 66 сумматора 11 также св зан с первыми входами 75 и 76 компараторов 19 и 20, выходы 77 и 78 которых св заны с входами 79 и 80 первог о элемента ИЛИ 16, выход 81 соторого св зан с первым входом 82 электронного ключа 27 и входом 83 счетчика 30j выход 84 которого через дешифратор 33 св зан с входом индикатора 36, Выход .; 85-87 второго 6, третьего 7 и чет- вертого 8 генераторов сигналов св заны с вторыми входами 88-90 первого 26, второго 27 и третьего 28, элект- poHHfaix ключей, выходы 91-93 которых св заны с входами 94-96 второго элемента ИЛИ 17, выход 97 которого св зан с входом 98 усилител  15, вь:- ход которого  вл етс  вторым выходом 50 блока 4, Вторые входы 99-102 первого 18, второго 19, третьего 20 и четвертого 21 компараторов св заны с выходами соответственно, первого 22, второго 23, тр етьего 24 и четвертого 25 потенциометров.

Первый узел индикации пространственного положени  электрода имеет счетчик 29, дешифратор 32 и индикатор 35.

Второй узел индикации пространственного положени  электрода содержит счетчик 30, дешифратор 33 и индика- 50 тор 36.

Третий узел индикации пространственного положени  электрода включает счетчик 31, дешифратор 34 и индикатор 37,

55 Источник 1 питани  предназначен дл  подачи питающего напр жени  на сварочный электрод 2 дл  осуществлени  сварочного процесса и может быть

30

35

40

45

3 i

выполнен no известной схеме. сварс1чно го источника тока.

Снарочный электрод 2 предназначен дл  осуществлени  сварочного процесс и представл ет собой стандартную горелку.

Имитатор 3 ишема представл ет собой стандартный защитный шлем сварщика , в который вмонтированы головные телефоны.

Блок 4 предназначен дл  определени  простра нственного положени  сварочного электрода относительно разделки кромок, а точнее высоты установки сварочного электрода него откло- нени  от центра разделки кромок, а также контрол  и регистрации правильности поддержани  этих параметров и оповещени  обучаемого сварщика об нарушении этих параметров.

Первый 5, второй 6, третий 7 и четвертый 8 генераторы сигналов предназначены дл  генерировани  непрерывной последовательности сигналов соответственно с частотами F, 5 гКц, Ь 500 Гц, РЗ 1 кГц , F 2 кГц,

Первый 9 и второй 10 высоковольтные усилители предназначены дл  усилени  по напр жению сигналов с первого 5 генератора до величины 15- 20 кВ. Первый 9 и второй 10 высоковольтные усилители также предназначены дл  получени  сигналов, однозначно определ ющих длины искровых промежутков, существующих между первым 40 и вторым 41 измерительными электродами и разделкой кромок свариваемых деталей. Высоковольтные усилители содержат предварительный усилитель, собранный наУТ1, оконечный усилитель, собранный наУТ2, и амплитудный детектор, собранный на VD1 (фиг. 4).

Усилитель 13 с переменным коэффи- циентом усилени  предназначен дл  устранени  вредного вли ни , длины искрового промежутка на точность определени  отклонени  сварочного электрода 2 от центрального положени разделки кромок свариваемых деталей и может быть выполнен по известной схеме.

Детектор 14 напр жени  предназначен дл  двухполупериодного вьтр мле- ни  сигнала, поступающего на его вход. На выходе детектора 14 установ |Лена параллельна  RS-цець, предназ

О

0

-

0

5 0

0

5

наченна  Д.ИЯ сглаживани  пульсаций выходногп напр жени  детектора 14 напр жени .

Усилитель 13 предназначен дл  усилени  мощности звуковых сигналов обратной св зи, подаваемых на головные телефоны имитатора 3 шлема, и может быть вытголнен по известной схеме апериодического усилител  мощ- нос.ти.

Компаратор 18 предназначен дл  выработки сигнала ошибки по отклонению сварочного электрода 2 от центра разделки кромок свариваемых деталей и может быть выполнен по известной схеме электронного компаратора.

Компаратор 19 предназначен дл  выработки сигнала ошибки по верхнему пределу допустимой длины искрового промежутка.

Компаратор 20 предназначен дл  выработки сигнала ошибки по нижнему пределу допустимой длины искрового промежутка. .

Компаратор 21 предназначен дл  выработки сигнала ошибки по углу наклона сварочного электрода 2 по отношению к нормали к поверхности свариваемых деталей.

Первый 22, второй 23, третий 24 и четвертый 25 потенциометры предназначены дл  установки опорных напр жений , соответствующих допустимым значени м: отклонени  сварочной горелки от центра разделки кромок, длины искрового промежутка, угла нак лона сварочной горелки.

Первый 26, второй 27 и третий 28 электронные ключи предназначены дл  пропускани  звуковых сигналов обратной св зи от генераторов 6-8 на элемент ИЛИ 17 при наличии ошибок по основным параметрам сварочного процесса .

Первый 29, второй 30 и третий 31 счетчики предназначены дл  подсчета ошибок по отклонению сварочного электрода от центра разделки кромок, длине искрового промежутка и углу наклона сварочной горелки и могут быть выполнены по известной схеме двоичных счетчиков.

Устройство-тренажер работает следующим образом.

Обучаемый сварщик включает устройство и с помощью потенциометров 22-25, расположенных на передней панели, устанавливает допустимые пре51

делы отклонени  ocnoBiibrx параметров сварочног о процесса, (отклоненм.е сварочного электрода от центра разделки кромокS допустимый телес1 ый угол наклона сварочного электрода, нижнюю и верхнюю границы высоты уста новки сварочного элек Ьрода над разделкой кромок). После этого учащийс  берет в руку сварочный инструмент н подводит его к месту начала сварки свариваемых деталей. Он налсимаст кнопку Пуск, расположенную на руко тке сварочного электрода и касаетс  электродом разделки, Происходит зажигание основной дуги, начинаетс  подача электрода и защитного газа в зону сварки, происходит расплавление электрода, сваривае -1ых деталей к образование сварочного шва.

После включени  устройства сигнал с первого 5 генератора, а точнее с его выхода 52, поступают на вход 3 и 54 первого 9 и второго 10 высоковольтных усилителей, на выходах 4Ь и 47 которых они имеют величину 15-20 кВ. Эти высоковольтные сигналь по высоковольтным кaбeл  a поступают соответственно на первый 4G и второй 41 измерительные электроды, что приводит к возникновению искрового ps-s- р да между измерительными электродам и разделкой кромок свариваемых деталей Во вторичной обмотке трансформатора Т2 {фиг. 4) начинает протекать ток. В первичной обмотке также протекает ток и на резисторе R3 возникает напр жение, которое измен етс  с частотой первого 5 генератора, детектированное значение которого снимаетс  с резистора R2 и подаетс  на соответствующие входы дифференциального усилител  12 и сумматора 11 При ориентации сварочного электрода 2 строго по центру стыка первый и второй измерительные электроды наход тс  на равном рассто нии от поверхности разделки кромок свариваемых деталей и напр жени , снимаемые с резисторов R2 первого и второго высоковольтных усилителей,  вл ютс  одинаковыми и на выходе 65 дифференциального усилител  12 устанавливаетс  в нулевое значение напр жени , При смещении электрода 2 влево или вправо от центра стыка в процессе сварки первый 40 и второй 41 измерительные электроды наход тс  на разном рассто нии от поверхности раздел ки кромок свариваемых деталей, что

0 15

20 .s -,Q . ,

5

0

5

34ft

приводит к .тп1чсПИЮ длины искрового промежутка e;к,ly од1П-;м измерительн лм электродом и кромкой одной из свари- оаемых деталей и уменьшению того же промежутка межлу вторым измерительным электродом и кромкой второй свариваемой детали. С изменением длины искрового промежутка измен етс  сопротивление искрового промежутка, что приводит к изменению тока вторичной - соответственно первич ной обмоток трансформатора Т 2. На выходах 59 и 60 первого 9 и второго 10 высоковольтных усилителей устанавливаютс  по величине )1апр жени ,, которые, поступа  на входы 61 и 62 дифференциального усилител  12, привод т к тому, на его выходе 65 возникает напр жение Бедичи а которого свидетельствует об отклонении сварочной горелки от центрального положени , а знак - о направлении отклонени . Это папр - жение поступает нЙ вход 67 усилител  13 с переменным коэффициентом ни 5 который устран ет вредное вли ние длины искрового проме5кутка на точность определени  отклонени  сварочного электрода от центра разде г:и кромок. На выходе 69 усилител  13 с переменным коэффициентом усилени  устанавливаетс  напр жение, ь с тччпгга которого зависит только от отклонени  сварочного электрода 2 от дентрз г;аз- делки кромок и не зависит от вы-соты установки сварочного электрода. Это удаетс  достичь за счет управлени  коэ1|1фициентом усилени  усилител  13 сигналом длины искрового промежутка, который поступает на его управл ющий вход 68. С выхода 69 усилители 13 с переменньгм коэффициентом усилени  выходное напр жение поступает на вход детектора 14, на выходе которого устанавливаетс  однопол рное напр жение . Это напр жение поступает на вход 70 компаратора 18, где оно сравниваетс  с опорным напр жением, которое поступает ка его вход 99 с потенциометра 22. При превышении по величине этого напр жени  величины опорного напр жени  компаратор 18 срабат зщает и переводит электронный Ю1юч 26 в открытом состо нии, Б результате сигналы с второго 6 генератора сигналов через э;5ектроп 1ый ключ 26, элемент ИЛИ 17 и усилитель 15 поступает на головные телефоны имитатора 3 ш.пема, оповеща  обучаемого сварщика о нарушении центрально.го

71

положени  сварочной горедкн по отио-- шению к разделке кромок. Сварщик должен установить сварочную в, центральное положение, после чего звуковой сигнал обратной св зи в го- ЛОБНЫХ телефонах исчезает. Выходные сигналы с выхода 71 компаратора 18 также поступают на вход 73 счетчика 31, который фиксирует количество ошибок , допущенных сварщиком в процессе сварки, по отклонению сварочного электрода от центра разделки кромки. На индикаторе 37 отображаетс  это количество ошибок.

Устройство обеспечивает контроль поддержани  высоты установки сварочного электрода над свариваемыми де- тел ми. Это обеспечиваетс  следующим образом. Сигналы с выходов 59 и 60 высоковольтных усилителей 9 и 10 (фиг. 2) также поступают на входы 63 и 64 сумматора 11, на выходе 66 которого находитс  сумма входных .напр жений . При нормальной длине дугового промежутка и правильной установ ке пределов длины дугового промежутка с помощью потенциометра 23 и 24 и это выходное напр жение находитс  в промежутке между опорными напр жени ми нижней и верхней границ длины ду- гового промежутка. В таком состо нии компараторы 19 и 20 не вырабатывают управл ющих сигналов, поступающих через элемент ИЛИ 16 82 электронного ключа. При фиксирован- ной высоте установки электрода и отклонении его от центрального положени  входные сигналы, поступающие на входы 63 и 64 сумматора 11, измен ютс  по величине, но сумма их по вели- чине остаетс  посто нной, что также не приводит к срабатыванию компараторов 19 и 20 нижней и верхней границ длины-дугового промежутка. Изменение рассто ни  ме адУ электродом 2 и свариваемыми детал ми в большую ил меньшую стороны от нормального положени  в процессе сварки приводит к существенному изменению длин искровых промежутков между измерительными электродами и разделкой кромок свариваемых деталей, что приводит к изменению по величине сигналов на выхода 59 и 60 высоковольтных усилителей 9 и 10 и их сумме на выходе 66 сумма- тора 11.. Если величина напр жени  на выходе сумматора 11 превышает опорные значени  напр жени , установленные потенциометрами 23 и 24, срабаты348

вает один из компараторов 19 или 2(Т нижней или верхней границ длины дугового промежутка (в зависимости от того, кака  граница длины дугового промежутка нарушена), вырабатывающий управл ющий сигнал, который открывает электронный ключ 27. Звуково сигнал обратной св зи поступает с выхода генератора 7 через электронны ключ 27, элемент ИЛИ 17 и усилитель 15 на головные телефоны имитатора 3 шлема, оповеща  обучаемого сварщика о нарушении им нормальной длины дугового промежутка. Сварщик должен установить сварочный электрод в нормальное положение по высоте ее установки . О его правильном положении свидетельствует исчезновение звукового , сигнала тревоги в головных телефонах имитатора 3 шлема. Ошибки по длине дугового промежутка фиксируютс  счетчиком 30 и индицируютс  индикатором 36.

Устройство позвол ет также контролировать телесный.угол наклона электрода горелки и вырабатывать звуковой сигнал обратной св зи, оповещающий сварщика о нарушении им угла наклона сварочной горелки. Это осуществл етс  следующим образом. При наклоне сварочного электрода 2 больш нормального угла наклона датчик угла 39 вырабатывает напр жение, величина которого превышает величину опорного напр жени , установленного с помощью потенциометра 25, что приводит к срабатыванию компаратора 21. Выходной сигнал с выхода компаратора 21 открывает электронный ключ 28 и звуковой сигнал обратной св зи поступает с выхода 87 генератора 8 чере электронный ключ 28, элемент ИЛИ 17 и усилитель 15 на вход 51 головных телефонов имитатора 3 шлема, оповеща сварщика о нарушении им нормативного угла наклона. Сварщик должен установить сварочный электрод 2 в нормальное положение по углу его наклона , о нормальном положении которого свидетельствует исчезновение звукового сигнала тревоги в головных телефонах . Ошибки по углу фиксируютс  счетчиком 29 и индицируютс  первым индикатором.

Таким образом, устройство обеспе- чивает выработку правильных психомоторных навыков у обучаемого сварщика по поддержанию нормативных: длины

дугового промежутка, угла наклона сварочной горелки, отклонени  ее от центра разделки кромок свариваемых деталей при проведении реального сварочного процесса электродной проволокой в среде защитных газов или неплав щимс  электродом.

Использование изобретени  повышает эффективность обучени .

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Тренажер дл  обучени  навыкам ведени  сварки, содержащий источник

   входам имитатора сварочного электр да, который выходом через первый компаратор св зан с входом первого узла индикации пространственного п 5 ложени  электрода и первым входом первого электронного ключа, св зан ного вторым входом с выходом второго нератора сигналов, вторые выходы пер го и второго усилителей св заны с соо 10 ветствующими входами сумматора и дифференциального усилител , соеди ненного выходом с первым входом тр тьего усилител , который выходом подключен через последовательно

   питани , соединенный выходом с первым 5 включенные детектор напр жени 

   входом имитатора сварочного электрода , имитатор шлема сварщика и блок регистрации пространственного положени  сварочного электрода, включающий усилители и узлы индикации пространственного положени  электрода, о т- личающийс  тем, что, с целью повыпенй  эффективности обучени  путем поддержани  нормативных параметров ведени  сварки, блок регистрации пространственного положени сварочного электрода имеет генераторы сигналов, сумматор, дифференциальный усилитель, детектор напр жени , элементы ИЛИ, компараторы и электронные ключи, при этом выход первого генератора сигналов соединен с входами первого и второго усилителей , подключенных первыми выходами

   соответственно к первому и третьему 35 входом имитатора шлема сварщика.

   9543410

   входам имитатора сварочного электрода , который выходом через первый компаратор св зан с входом первого узла индикации пространственного по- 5 ложени  электрода и первым входом первого электронного ключа, св занного вторым входом с выходом второго генератора сигналов, вторые выходы первого и второго усилителей св заны с соот- 10 ветствующими входами сумматора и дифференциального усилител , соединенного выходом с первым входом тре-. тьего усилител , который выходом подключен через последовательно

   0

   5

   0

   второй компаратор к входу второго узла индикации пространственного положени  электрода и первому входу второго электронного ключа, св занного вторым входом с выходом третьего генератора сигналов, выход сумматора соединен с вторым входом третьего усилител  и через третий и четвертый компараторы - с входами первого элемента ИЛИ, который выходом.подключен к входу третьего узла индикации пространственного положени  электрода и первому входу третьего электронного ключа, который вторым входом соединен с выходом четвертого генератора сигналов,, причем выходы всех электронных ключей через второй элемент ИЛИ св заны с входом четвертого усилител , соединенного выходом с

   Фиг I

   61

   65

   67

   :

   1,

   w

   64.,

   w

   60 P

   6

   16

   En

   ff

   L I

   35

   Jff

   77

   .З

   ФигЛ

   ЛП,

   Составитель С. Алексанов Редактор Н. Рогулич Техред И.Попович Корректор Л. Патай

   Заказ 621/57

   Тираж 434

   ВНИИПИ Государственного комитета СССР

   по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушска  наб., д, 4/5

   Производственно-полиграфическое предпри тие, г. Ужгород, ул. (рцрктна , 4

   Фи.5

   Подписное