SU1374271A1 - Тренажер сварщика - Google Patents

Description

 вл етс  первым входом блока, при этом вход переключател   вл етс  вторым входом блока, выход компаратора-, первым выходом блока, а выход инте- гратора - вторым выходом блока.

5. Тренажер по п. 1, отличающийс  тем, что блок, управлени  содержит первый и второй компараторы , коммутатор, ключ, звуковой генератор, последовательно соединенные группу ключей, группу счетчиков, группу дешифраторов и группу элементов индикации и последовательно соединенные генератор импульсов,сЧетчик, дешифратор и элемент .индикации, выход генератора импульсов подключен к первому входу группы ключей, второй вход которой подключен к выходу первого

компаратора, соединенному с первым входом звукового генератора, выход второго компаратора подключен к входу ключа, при этом выход коммутатора  в1л етс  первым выходом блока, вьпсод ключа - вторьм выходом блока, выход звукового генератора - третьим выходом блока, третий вход группы ключей первым входом блока, второй вход звукового генератора и четвертый вход группы ключей объединены и  вл ютс  йторым входом блока, входы первого и второго компаратора объединены и  вл ютс  третьим входом блока, вход коммутатора  вл етс  четвертьм входом блока, п тый вход группы ключей и третий вход звукового генератора объединены и  вл ютс  п тым входом блока.

1

Изобретение относитс  к автоматике и вы шслитепьной технике, в. частности к техническим средствам обучени  приемам и навыкам ручной и полуавтоматической электросварки.

Цель изобретени  - повышение точности устройства.

На фиг. 1 представлена структурна схема тренажера сварщика; на фиг. 2 схема задатчика режима сварки; на 4«г. 3 - схема блока моделировани  .теплового баланса; на фиг. 4 - схема блока управлени ; на фиг. 5 - схема блока контрол  скорости сварки; на фиг. 6 - конструктивное выполнение имитатора ручного инструмента; на фиг. 7 и 8 - конструктивное выполнение имитатора объекта тренажа; на фиг. 9 - конструктивное выполнение имитатора затесненной обстановки.

Тренажер сварщика (фиг.. 1) содержит задатчик 1 режим.а сварки, блок 2 моделировани  теплового баланса, блок 3 управлени , имитатор 4 ручного инструмента, имитатор 5 объекта тренажа, блок 6 контрол  скорости сварки, электроакустический преобра- зователь или шлем 7 и имитатор 8 затесненной обстановки.

5

0

5 «

Задатчик 1 режима сварки (фиг, 2) содержит генератор 9, усилитель 10, компаратор 11 и детектор 12.

Блок 2 моделировани  теплового баланса (фиг. 3) содержит функциональные преобразователи 13 и 14 длины дугового промежутка, тока дуги, умножитель 15, сумматор 16, интегратор 17, пере.ключатель 18 и компаратор 19.

Блок 3 управлени  содержит компа- . раторы 20 и 21, коммутатор 22, звуковой генератор 23, ключ 24, генератор 25 импульсов, счетчик 26, дешифратор 27, элемент 28 индикации, группу ключей 29, группу счетчика 30, группу дешифраторов 31 и группу элементов 32 индикации. .

Имитатор 4 ручного инструмента (фиг. 6) содержит держатель 33, корпус , имитатора 34 электрода, датчик 35 угла гравитационного типа, моторный привод 36 имитации плавлени  электрода , металлический наконечник 37 на конце корпуса имитатора 34 электрода, который с помощью высоковольтного кабел  38 св зан с задатчиком 1, диэлектрическую манжетку 39, имитатор привара электрода, выполненный в виде электромагнита, которьй содержит каркас 40 катушки, катушку 41, световод 42 и лампу 43 накаливани .

Имитатор 8 затесненной обстановки (фиг. 9) содержит вертикальные раздвижные щиты 44, горизонтальньш щит

45,средства дл  креплени  щита 45 .к одному из щитов 44, выполненные

в виде плоских шарнирных соединений

46,средства дл  креплени  и изменени  угла наклона щитов 44, выполненные в виде трех оснований 47, к которым с помощью плоских шарнирных соединений 48 и телескопических штанг 49 прикреплены щиты 44, пространственные шарниры 50 дл  креплени  имитатора 5 объекта тренажа. Щиты 44 состо т из двух частей (верхней 51 и нижней 52), скрепленных с помощью двух штифтов 53. Штанга 49 состоит из двух труб различного диаметра, одна из которых вставлена в другую и закреплена с помощью штифта 54. Стрелки 55, 56 и 57 показывают направлени  движени  .

Блок 6 контрол  скорости сварки (фиг. 5) содержит генератор 58, регистр 59, группу элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 60, группу согласующих элементов 61 и элемент ИЛИ 62.

Вначале с помощью имитатора 8 монтажного затеснени  имитируютс  нужные дл  данного конкретного процесса обучени  услови  сварки (тренаж может производитьс  и без имитатора 8 монтажного затеснени  при начальном обучении сварщиков). Блок 8 целесообразно использовать при повьш1ении квалификации сварщиков, профотборе, до- пускном контроле при проведении от- - ветственных видов сварки). С помощью имитатора 8 создаютс  услови , адекватно соответствующие реальным услови м , в которых предстоит работать сварщику. Дл  этой цели первоначально производитс  установка нужной высоты вертикальных щитов 44 (стрелки 55, фиг. 9). Дл  этого верхн   часть 51 вертикальног о щита 44 вьщви- гаетс  из его нижней части 52 до необходимой высоты (или вовсе не выдвигаетс , если в этом нет необходимости ) и крепитс  к нижней части 52 с помощью двух штифтов 53, вставл емых в боковые отверсти  верхней 51 и нижней 52 частей вертикального раздвижного перфорированного щита 44. После этого устанавливаетс  нужньй угол наклона каждого из щитов 44

0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

(если в этом есть необходимость). Дл  этой цели предусмотрена телескопическа  штанга 49, прикрепленна  с помощью шарнирных соединений 48 одним концом к нижней части 52 вертикального щита 44, а другим концом - к основанию 47, которое выполнено достаточно массивным, дл  предотвращени  падени  щита 44, когда он находитс  в наклонном состо нии. С помощью штифта 54 производитс  фиксаци  угла наклона (стрелки 56) вертикальньк щитов. Штифт вставл етс  в отверсти  двух труб, из которых состоит телескопическа  штанга 49. Далее три вертикальных щита 44 взаимно ориентиру- . ютс  дл  создани  нужного пространства , в котором происходит процесс обучени , при необходимости устанавливаетс  горизонтальньш щит 45 (стрелки 57), который крепитс  к одному из вертикальных щитов 44 с помощью шарнирных соединений 46.

После этого необходимо установить имитатор 5 объекта тренажа в нужном месте и выбранном пространственном положении внутри имитатора 8 монтажного затеснени . Дл  этой цели предусмотрены пространственные шарниры 50, с помощью которых имитатор 5 крепитс  в произвольно выбранном месте имитатора монтажного затеснени . При необходимости внутри имитатора 8 могут устанавливатьс  различного рода ме- конструкции (выступающие предметы , отрезки.труб различного диаметра , уголковые соединени  и т.п.).

Блок 6 контрол  скорости сварки, расположенньш в полости имитатора 5 объекта тренажа, соедин етс  с блоком 3 управлени  гибким кабелем. Блок 3, задатчик 1 и блок 2 моделировани  теплового баланса располагаютс  в общем корпусе, которьй устанавливаетс  в удобном месте снаружи имитатора монтажного затеснени . Сюда же подсоедин ютс  с помощью гибких кабелей электроакустический преобразователь 7 и имитатор 4 ручного инструмента. Дл  обучени  на тренажере сварщика с имитатором 8 допускаютс  лишь те обучающиес , которые прошли успешно курс обучени  на тренажере без него.

Ученик берет в правую руку имитатор 4, надевает шлем 7, занимает исходное положение внутри имитатора 8. и начинает имитируемый сварочный процесс . Предварительно на выбранном

участке операционного пол  сварки имитатора 5 закрепл етс  тонкий лист обычной или электрографической бумаги , на котором нанесено изображение разделки кромок имитируемого свариваемого соединени , а также р дом имеетс  траектори  конца имитатора ручного инструмента, записанна  сварщиком высокой квалификации. Также в блоках 2, 3 и 6 производитс  предварительна  установка условий сварки, предельного времени сеанса сварки, допусков по длине дугового промежутка , скорости сварки, угла наклона имитатора ручного инструмента, теплового режима сварочной ванны, скорости выгорани  имитатора электрода, а также установки всех блоков и узлов тренажера в исходное состо ние.

В задачу обучаемого входит движе- рие концом имитатора ручного инструмента по разделке кромок с нанесение траектории этого движени  (выгоревший след) с одновременной имитацией выгорани  электрода и поддержание основных параметров имитируемого сварочного процесса (длина дугового промежутка , угол наклона имитатора ручного инструмента, скорость сварки и тепловой режим сварочной ванны) в заранее установленных пределах.

Ученик подводит имитатор 4 к месту начала имитируемого сварочного процесса, соблюда  необходимую длину дугового промежутка и заданное угловое положение имитатора ручного инструмента , и нажимает кнопку встроенного переключател  S1. При этом в задатчике 1 подаетс  напр жение питани  на оконечный каскад усилител  10, что приводит к возникновению высоковольтного напр жени  на металлическом наконечнике 37 имитатора 4 ручного инструмента. Если длина дугового промежутка выбрана не более 10 мм, то между металлическим наконечником и металлическими спицами узла операционного пол  сварки возникает электроисковой разр д, которьш приводит к прожогу бумаги в месте его возникновени . На выходе детектора 12 возникает посто нное напр же- ние, величина которого свидетельствует о длине дугового промежутка. 3 основу измерени  текущей длины дугово- го промежутка положен принцип изменени  потребл емого тока оконечным каскадом усилител  10 с изменением

10

20

м . 55

374271 6

длины дугового промежутка. Чем меньше длина дугового промежутка, тем больше потребл емый ток. Таким образом, на детектора 12 напр жение увеличиваетс  при уменьшении длины дугового промежутка, что соответствует увеличению тепловложени  в имити- руемьш сваркой шов. При возникновении искрового разр да происходит некоторый скачок напр жени  на выходе детектора 12, что в. свою очередь, приводит к срабатыванию компаратора 11 зажигани  дуги, который управл ет

J работой узла управлени  моторньм приводом имитации плавлени  электрода блока 3 управлени  и включает блок 2. Имитатор электрода начинает укорачиватьс  со скоростью, соответствующей заранее выбранному режиму сварки. Выходной сигнал с выхода блока 2 управл ет постепенным разогревом нити накаливани  лампы 43 накаливани , расположенной внутри полого держате25 л  33 электрода имитатора 4, что приводит к возникновению оптической сварочной ванны на поверхности имитатора 5 объекта тренажа в месте возникновени  искрового разр да. Оптическа  сварочна  ванна  вл етс  оптическим сигналом обратной св зи к обучаемому по правильности поддержани  следум- 1ЦИХ параметров имитируемого сварочного процесса: тепловому режиму сварочной ванны, длине дугового промежутка и углу наклона имитатора ручного инструмента . Яркость свечени  ванны  вл етс  визуальным сигналом обратной св зи степени нагрева сварочной ванны . Поскольку световод 42 имеет ко- нусоо бразную диаграмму направленности оптического излучени , то с изменением длины дугового промежутка оптическа  сварочна  ванна мен ет свои размеры , что создает оптическую обратную св зь к ученику по правильности поддержани  нужной длины дугового промежутка . При отклонении имитатора ручного инструмента от нормального положени  относительно имитатора объ- ект а тренажа оптическа  сварочна  ванна измен ет свою форму и превращаетс  из окружности в эллипс, больший диаметр которого показьшает, в какой плоскости произошло отклонение имитатора электрода от нормального положени , что также  вл етс  оптической обратной св зью к обучаемому по правильности поддержани  нужного

30

35

40

45

угла наклона имитатора электрода.

При нажатии кнопки S1 сигналы с частотой 1 Гц с генератора 25 также поступают на счетчик 26 рабочего .времени сварки и информационные входы ключей 29. Если выполнены ограничени  заданных длины дугового промежутка , угла наклона имитатора ручного инструмента, скорости сварки и теплового режима сварочной ванны, то на головные телефоны шлема 7 поступает шумоподобньш сигнал нормального сварочного процесса с генератора 23 сигналов тревоги и звукового сопровождени .

Осуществл   симмул ционные движени  концом имитатора ручного инструмента , ученик с помощью искрового разр да на бумаге наносит траекторию движени  конца имитатора ручного инструмента на имитируемой разделке кромок. По выгоревшему следу на бумаге , закрепленной на поверхности имитатора объекта тренажа, можно судить на сколько профессиональными и правильными быпи тактильные действи  обучающегос  в процессе имитируемого сеанса сварки, что также  вл етс  документальной регистрацией результата этого сварочного процесса.

В тренажере предусмотрен контроль скорости сварки с помощью блока 6 контрол  скорости сварки. При возбуждении высоковольтной дуги на первой спице и нажатии кнопки S1 в первый момент времени сигналы на выходах первого согласующего элемента 61 и первого разр да регистра 59 совпадают , что не приводит, соответственно , к возникновению сигнала нарушени  скорости сварки на вькодах первого эл.емента ИСКЛЮЧАЩЕЕ ИЛИ 60 и элемента ИЛИ 62. В следующий момент времени с генератора 58 на регистр 59 поступает импульс сдвига, что приводит к сдвигу О с первого разр да во второй. Дл  того, чтобы не возникал сигнал нарушени  скорости CBapKir на выходе второго элемента 60, ученик должен двигать конец имитатора ручного инструмента по нормали к металлическим спицам, что приводит к возбуждению высоковольтной дуги на второй спице. В дальнейшем процесс повтрр етс . Таким образом, меладу скоростью сварочного процесса и .частотой сдвига, точнее частотой

0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

генератора 58, существует определенное тождество. Нарушение этого тождества приводит к тому, что на выходах элементов 60 и, соответственно, элемента 62 возникает сигнал, свидетельствующий о нарушении установленной скорости сварки. Измен   частоту генератора 58, можно мен ть контролируемую скорость сварки в широких пределах в зависимости от конкретных выбранных условий и режимов имитируемого сварочного процесса.

Если в процессе имитируемого сеанса сварки ученик не выдерживает один или несколько основных параметров сварки (длина дугового промежутка, угол наклона имитатора ручного инструмента , скорость сварки и тепловой режим сварочной ванны), то на управ- . л к цие входы ключевых элементов 29 поступают сигналы, которые разрешают прохождение секундных импульсов генератора 25 на счетные входы счетчиков 30 числа ошибок. На индикаторах 32 визуально отображаетс  число допущенных ошибок. Если врем  нахождени  в ошибке того или иного параметра составл ет менее одной секунды, то така  ошибка считаетс  кратковременной и не фиксируетс  счетчиками ошибок, -если же гораздо больше, то на счетчики ошибок через каждую секунду поступает импульс и счетчики фиксируют врем  нахождени  того или иного сварочного параметра в ошибочном состо нии. По показани м индикатора 32, а также по- казани м индикатора 28 рабочего вре мени сварки можно судить о качестве проведенного имитируемого сварочного процесса.

При проведении аномального имитируемого сварочного процесса звуковой генератор 23 тревоги и звукового сопровождени  вырабатьюает (кроме шумр- подобного сигнала сварки) целую серию тональных посыпок разной частоты, которые  вл ютс  звуковыми сигналами тревоги по основным параметрам имитируемого сварочного процесса и поступают на головные телефоны шлема 7. Эти сигналы  вл ютс  звуковыми сигналами обратной св зи к обучаемому по правильности поддержани  этих параметров.

При очень малой длине дугового промежутка, точнее при наличии привара электрода в реальных услови х сварочного процесса, компаратором 21

Фиг.1

Фи.2

Л

Л

32

Л

31

n

31

28

Zf

Фиг.З

|/с7 0mf

Z3

ZZ

Kf

JO

29

2ff

X

H

igi9

n

30

Ы

2S

и

Z9

n

I

у

..J

КЗ

ФигЛ

фиг. В

Claims (5)

1. ТРЕНАЖЕР СВАРЩИКА, содержащий электроакустический преобразователь, имитатор объекта тренажа и имитатор ручного инструмента, первым и вторым входами соединенный с соответствующими выходами блока управления, третий выход которого соединен с электроакустическим преобразователем, а первый вход -.с первым выходом блока моделирования теплового баланса, второй выход которого соединен с третьим входом имитатора ручного инструмента, первый выход которого подключен к второму входу блока управления j отличающийся тем, что, с целью повышения точности устройства, в него введены блок контроля скорости сварки и задатчик режима сварки, первый и второй выходы которого подключены соответственно к четвертому и пятому входам имитатора ручного инструмента·, второй выход которого подключен к первому входу задатчика режима сварки, третий выход которого подключен к третьему входу блока управления и к первому входу блока моделирования теплового баланса, второй вход которого подклю чен к четвертому выходу задатчика режима сварки, соединенному с четвертым входом блока управления, пятый вход которого подключен к выходу блока контроля скорости сварки, входы которого подключены к выходам имита- . тора объекта тренажа.

2. Тренажер поп. ^отличающийся тем, что блок контроля скорости сварки содержит последовательно соединенные генератор, регистр и группу элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, входы группы которых подключены к группе согласующих элементов, а выходы - к входам элемента ИЛИ, выход которого является выходом блока, а входы согласующих.элементов являются входами блока.

3. Тренажер пр π, 1, отличающийся тем, что задатчик режима сварки содержит последовательно соединенные генератор, усилитель, детектор и компаратор, при этом первый и второй выходы усилителя являются соответственно первым и вторым выходами блока, вход усилителя является первым входом блока, выход детектора - третьим выходом блока, а выход компаратора - четвертым выходом блока.

4. Тренажер поп, 1, о т л и - ч а ю щ и й с я тем, что блок моделирования теплового баланса содержит последовательно соединенные первый и второй функциональные преобразователи, умножитель, сумматор, переключатель, интегратор и компаратор, выход интегратора соединен с вторым его входом, выход преобразователя длины дугового промежутка подключен к второму входу умножителя, а вход

TZZfZET ^uns '1374271 является первым входом блока, при этом вход переключателя является вторым входом блока, выход компаратора-, первым выходом блока, а выход инте- гратора - вторым выходом блока.

5. Тренажер по п. 1, отличающийся тем, что блок управления содержит первый и второй компараторы, коммутатор, ключ, звуковой генератор, последовательно соединенные группу ключей, группу счетчиков, группу дешифраторов и группу элементов индикации и последовательно соединенные генератор импульсов,счетчик, дешифратор и элемент индикации, выход генератора импульсов подключен к первому входу группы ключей, второй вход которой подключен к выходу первого компаратора, соединенному с первым входом звукового генератора, выход второго компаратора подключен к входу ' ключа, при этом выход коммутатора является первым выходом блока, выход ключа - вторым выходом блока, выход звукового генератора - третьим выходом блока, третий вход группы ключейпервым входом блока, второй вход звукового генератора и четвертый вход группы ключей объединены и являются вторым входом блока, входы первого и второго компаратора объединены и являются третьим входом блока, вход коммутатора является четвертым входом блока, пятый вход группы ключей и третий вход звукового генератора объединены и являются пятым входом блока.