SU980124A1 - Тренажер сварщика - Google Patents

Description

(34 } ТРЕНАЖЕР СВАРЩИКА

Изобретение относитс  к тренажерам сварщика и может быть использовано в качестве технического средства дл  обучени  приемам и навыкам электросварки .

Известен тренажер свар1 ;ика, содержащий икштатор мишени с размещенноП в нем нитью накала, соединенный через блок управлени  с имитатором шлема сварщика и имитатором электрода, подключенным к имитатору мишени l.

Недостатком известного тренажера  вл етс  невысока  эффективность обучени  навыкам сварки.

Цель изобретени  - повышение эффективности обучени  навыкам сварки .

Поставленна  цель достигаетс  тем, что тренажер сварщика, содержащий имитатор мишени с размещенной в нем нитью накала, соединенный через блок управлени  с имитатором шлема сварщика и имитатором электрода, подключенным к имитатору мишени, имеет блок моделировани  теплового баланса , а имитатор мишени - дополнительную нить наксша,подключенную к первому выходу блока моделировани  теплового баланса, который вторим выходом соединен с управл -.

ющим входом блока управлени , при этом первые входы блока моделировани  теплового баланса св заны дополнительно С перовыми выходами блока управлени , один из входов которого подключен дополнительно к второму входу блока моделировани  теплового баланса.

Блок моделировани  теплового ба10 ланса имеет пороговый элемент, ключ, интегратор, сумматор, умножитель и преобразователи, при этом выход первого преобразовател  непосредственно и через второй преобразова15 тель подключен к входам умножител , выход которого св зан с одним их входов сумматора, подключенного выходом к информационному входу ключа , соединенного через интегратор с

20 одним из выводов порогового элемента и дополнительной нитью накала, а второй вывод порогового элемента соединен с управл ющим входом блока управлени .

25

На фиг. 1 приведена блок-схема тренажера; на фиг. 2 - блок-схема блока моделировани  теплового баланса ,t

Тренажер сварщика (фиг. 1J состо30 ит из имитатора 1 мишени, имитатора

2 электрода, имитатора 3 uuiena сварщика , блока 4 управлени , блока 5 моделировани  теплового баланса.

Имитатор мишени 1 содержит подвижную каретку 6, предназначенную дл  имитации сварочной ванны, на которой в свою очередь смонтированы датчики Холла ( на фиг. 1 не показаны ) и лампа 7 накаливани . Каретка 6 снабжена двухкоординат1шм моторным приводом со схемой управлени .

В тренажерю Лс1мпа 7 накаливани , смонтированна , в подвижной каретке, имеет-две нити 8 и 9-накала. Перва  нить 8 накала подключена к выходу 10 сигнала горени  дуги блока 4 управлени , а втора , 9 - к выходу сигнала 11 энтальпии блока 5 моделировани  теплового балансч1.

Имитатор 2 электрода содержит держатель 12 электрода с вмонтированным в него датчиком 13 углового положени  электрода, собственно имитатор 14 электрода стержень,осншценный моторным приводом 15 и посто нным магнитом 16 на конце стержн  14, при этом первые входы блока 5 моделировани  теплового баланса св заны дополнительно с первыми выходами блока 4 управлени , , один из входов которого подключен д полнительно к второму входу блока 5 моделировани  теплового баланса.

Блок--5 моделировани  теплового баланса имеет пороговый элемент 17, ключ 18, интегратор 19, сумматор 20 умножитель 21 и преобразователи 22 и 23, при этом выход преобразовател 22 непосредственно и через преобразователь 23 подключен к входам умаожител  21, выход которого св зан с одним из входов сумматора 20, подключенного своим выходом к информационному входу ключа 18, соединенного через интегратор 19 с одним йэ .выводов порогового элемента 17 и дополнительной нитью 9, накала, а второй вывод порогового элемента соединен с управЛ кнцим входом блока 4 управлени  .

Позици ми 24 - 36 обозначены вхо ды и выходы примененных в тренажере блоков./

Имитатор 1 №1шени предназначен дл  имитации операционного пол  сварки,, сварного шва, подвижной ван ны жидкого металла и гор щей дуги.

11митатор 3 шлема сварщика предстл ет собой стандартный по размеру к внешнему виду шлем сварщика, в который вмонтированы головные телефоны с регул тором громкости.

Блсэк 4 управлени  содержит схему формировани  сигнала ошибки по длине дуги, схему формировани  сигнала ошибки по величине угла наклона электрода и схему формировани  сигнала отклонени  траектории, снабженные соответствующими индикаторами , схемы управлени  мотором приводом имитатора 1 мишени и имитатора 2 электрода, часы времени имитации и часы времени движени  каретки , снабженные механизмами задани  времени сеанса и соответствующими индикаторами, а также звуковой Генератор тревоги и звукового сопророждени .

Блок 5 предназначен дл  реализаци реш1-ни  управлени  теплопроводности. Так как имитаци  процесса сварки в тренажере не требует знани  распредлени  температуры во всем объеме сва .риваемых деталей, то можно воспользоватьс  не уравнением параболического типа в частных производных, а дифференциальным уравнением в обыкновенны производных, соответствующим балансу количества тепла, поступившего в рассматриваекый объем от сварочного исто 1ника тепла, и тепла, ушедшего за пределы объема всеми видами теплопередачи ( теплопроиэводность, конвекци , излучение и др.. Математическое описание теплового баланса в упрощенной форме при этом имеет

вид

iH,t(Rv KUAiA)(

dt

1д--ач-Ъед

(2) UA-.HClA)

(Ь)

- объемна  энтальпи  сварочной ванны; Vgg - скорость сварки; Од - напр жение дуги , . 1 - ток дуги , Ед - длина дуги а, Ь, D, R, К, } - константы, завис щие от типа и режима сварки, геометрических размеров и теплофизических характеристик электрода и свариваемых дет;алей

сигнал нарутлени  нормального режима сварки (( о, если режим наруиен , С 1, если режим сварки нормальный ) .

Пороговый элемент 17 предназначен дл  формировани  сигнала нарушени  теплового реж ма, т.е. выхода величины энтальпии h за заранее установленные пределы.

Электронный ключ 18 предназначен дл  выключени  сигналов, имитирующи скорость сварки и ток дуги (последние два слагаемые уравнени  ( 1) при по влении сигнала нарушени  нормального режима сварки.

Преобразователь 22 предназначен дл  формировани  сигнала тока дуги в соответствии с уравнением (2J.

Преобразователь 23 предназначен дл  реализации внешней характеристики сварочнрго источника тепла в соответствии с уравнением (3.

После включени  тренажер сварщика работает следующим образом.

Обучаемый подводит имитатор 2 электрода к центру подвижной каретки б дл  имитации сварочной Baarifi блока 1, соблюда  необходимую длину дугового промежутка и заданное угловое положение имитатора электрода . Если выполнены ограничени  заданных длины дуги и углового положени  электрода, то сигналы датчи- ков Холла, смонтированных на подвижной каретке 6 имитатора 1 мишени , несущие информацию о рассто нии от конца электрода 16 до поверхности каретки б блока 1 и отклонении того же конца от центра каретки б в ее плоскости, поступают с выходов 24 и 25 имитатора 1 мишени на входы схем формировани  сигналов оишбок по длине дуги и отклонени  траектории (соответствующие входы 26 и 27 блока 4 управлени . Выходной сигнал схемз формировани  ошибок по длине дуги включает с .выхода 10 блока 4 управлени  нить 8 7 накаливани  - имита тора гор щей дуги, смонтированной на подвижной каретке б блока 1. Вс кий раз, когда нарушаетс  установленный дуговой промежуток , упом нута  нить 8 лампы 7 накаливани  выключаетс . и выходной сигнал схемы формировани  сигналов ошибок по длине дуги с выхода 10 управл ет блоком 5 моделировани  теплового баланса, фиксирует ошибку на индикаторе блока 4 управлени  и включает сигнал тревоги на выход 28 блока 4 управлени .

Управление блоком 5 моделировани  теплового баланса упом нутым сигнале схемы форАшровани  сигналов ошибок по длине дупг 10 будет подробнее рассмотрено при описании работы блока 5 моделировани  теплового баланса.

При отсутствии ошибки по длине . дуги .этот же сигнал, поступа  на вход схемы управлени  моторным приводом блока 1, расположенной в блоке 4 управлени , приводит к формированию сигналов управлени  двигател ми подвижной каретки б (выходы блока 4 управлени  29 - 31. Каретка б приходит в движение, имитиру  перемещение жидкой сварочной ванны вдоль кромок сварного шва.

Тот же сигнгш схеки формировани  ошибок по длине дуги, пройд  через схему управлени  моторным приводом имитатора 2 электрода, расположенную в блоке 4 управлени , приводит в действие моторный привод 15 имитатора 2 электрода. Электрод выдвигаетс , имитиру  оплавление конца электрода при сварке. Обучае« 1й должен манипулировать имитатором 2

электрода относительно блока 1 таким образом, чтобы отслеживать пространственное положение каретки б, выдержива  задан ые значени  длины . дуги и углового положени  электрода с учетом имитации движени  сварочной ванны и оплавлени  электрода . В тех случа х, когда один из упом нутых параметров выйдет за допустимые пределы, соответствую0 1г,ие схемы формировани  сигнгшов

ошибок будут обеспечивать регистрацию допущенных ошибок на рндикаторах . Выходные сигналы этих схем, поступа  на входы звукового генератора сигналов тревоги и звукового сопровождени , управл ют последним независимо друг от друга. .С этой целью на входе звукового генератора установлена схема логического объединени  выходных скг .налов схем формировани  сигналов ошибок.

Сигнал горизонтальной скорости с выхода 29 блока 4 управлени  и выходной сигнал длины дуги с выхода 24 блока 1 поступают вместе с сигналом нарушени  нормального режима сварки с выхода 10 блока 4 управлени  на входы 32 - 34 блока 5 моделировани 

0 теплового баланса.

Сигнал длины дуги, поступив на вход 33 блока 5 моделировани  теплового баланса, пройд  через преобразователи 22 к 23, преобразуетс  в

с значени  тока дуги и напр жени  дуги, которые поступаю на входы умножител  21. Функциональный преобразователь 22 реализует зависимость тока дуги от длины дуги (уравнение 2К Функциональный пре0 образователь 23 реализует внетинюю характеристику источника сварочного тока (уравнение 3. Таким образом, элементы блока моделировани  теплового баланса 21 -23 формируют в

5 электронной схеме слагаемое Чд1д / отражающее мощности дуги (уравнение 1).

Сигнал скорости сварки, поступающий со входа 32 блока 5 электронной

0 модели теплового баланса, отражает эффект движени  система координат со скоростью сварки, который был заложен в уравнение ( 1) при его составлении .

55

Сигнал нарушени  нормального режима сварки, поступа  со входа 34 блока 5 моделировани  теплового баланса на вход управлени  электронного ключа 18, имитирует обрыв дуги

Claims (2)

1. и остановку сварочной ванны. В соответствии с управлением (1 на выходе интегратора 19 формируетс  сигнал объемной энтгшьпии сварочной ванны, который характиризует количество тепла, содержащегос  в овъе-. ме сварочной ванны. Этот сигнал в тренсшере выполн ет две функции: поступа  на вход 35 блока 1, упра л ет  pкocть..cвeчeни  нити 9 лампы 7 накаливани , смонтированной центре каретки б, и  вл етс  визу альным сигналом степени прогрева ванны, пройд  пороговый элемент 1 формирует, в случае необходимости сигнал выхода энтальпии за установ ленные пределы и включает сигнаил тревоги на вход 36 блока 4 управлени . Дл  реализации сигнала тревоги нарушении теплового режима звуковой генератор сигналов тревоги и звукового сопровождени блока 4 управлени  имеет еще один вход управлени  аналогичный входам.управл ни  по сигналам ошибок длины дуги величине угла наклона электрода и т.п. Использование тренажера повышае эффективность обучени  навыкам сва ки. Формула изобретени  1. Тренажер сварщика, содержащ имитатор мишени с размещенной в нем нитью накала, соединенный чер блок Управлени  с имитатором шлем сварщика и имитатором электрода, подключенным к имитатору мишени, отличающийс  тем, что с целью повышени  эффективности обучени  навыкам сварки, он имеет блок моделировани  теплового баланса , а имитатор мишени - дополнительную нить накала, подключенную к первому выходу блока моделировани  теплового балайса, который вторым выходом соединен с управл ющим входом блока управлени , при этом первые входы блока моделировани  теплового баланса св заны дополнительно с первыми выходами блока управлени , один из входов которого подключен дополнительно к второму входу блока моделировани  теплового баланса.
2. 2. Тренажер по п.1, о т л и г чающийс  тем, моделировани  теплового баланса имеет пороговый элемент, ключ, интегратор сумматор,умножитель и преобразователи, при этом выход первого преобразовател  непосредственно и через второй преобразователь подключен к входам умножител , выход которого св зен с одним из выходов сумматора , подключенного выходом к информационному входу ключа, соединенного через интегратор с одним вэ выводов порогового элемента и дополнительной нитью накала, а второй вывод порогового элемента соединен с управл ющим входом блока управлени . Источники информации, прин пае во внимание при экспертизе 1. Патент США М 4124944, кл. 35-13, 1978.

   3S

   га

   30 SI

   Z7

   26

   w

   3S

   25

   J}

   /

   l

   36

   Put.t

   If

   19

   Г