Тренажер для обучения электродуговой сварке Советский патент 1989 года по МПК G09B9/00 

Изобретение относится к обучающим устройствам и предназначено для отработки профессиональных навыков ручной электродуговой сварки.

Цель изобретения - расширение дидактических возможностей тренажера.

Ка фиг. I представлена схема тренажера, левая часть-, на фиг. 2 - то же, правая часть-, на фиг. 3 схема внешнего вида тренажера-, на фиг. 4 - вид А на фиг. 3-, на фиг. 5- привод втягивания имитатора электрода; на фиг. 6 - вид Б на фиг. 5; на фиг. 7 - узел I на фиг. 5; на фиг.8 - узел II на фиг. 5; на фиг. 9 - разрез В-В на фиг. 7-, на фиг. 10 - разрез Г-Г на фиг.9;на фиг. 11 - разрез Д-Д на фиг. 9; на фиг. 12 - имитатор электрододержателяi на фиг. 13 - узел III на фиг. 12; на фиг. 14 схематично изображены части тренажера:

имитатор электрододержателя, имитатор электрода, его механизмы и кине-- матика привода; на фиг. 13 - схема блока управления, его связи, левая частьi на фиг. 16 - то же, правая часть .

Предлагаемый тренажер содержит

источник 1 питания, имитатор 2 сварочного электрода, имитатор 3 сварочной ванны, блок 4 управления, привод 5 втягивания имитатора 2 сварочного электрода, привод 6 перемещения имитатора 3 сварочной ванны, счетчики 7 , 8 и 9 времени выполнения упражнения, количества и суммарного времени ошибок.

Имитатор 2 сварочного электрода состоит из плотно навитой цилиндрической пружины 10, один конец которой вставлен в наконечник 11, а другой конец введен в жесткий ползун I2.

i;o

Внутри пружины 10 проходит трос 13, закрепленный одним концом в наконечнике 11, проходящий далее через резьбовой элемент 14 и закрепленный в нем и идущий на барабан, выполненный в виде кулачка 15 и закрепленный в нем вторым концом. Имитатор 2 сварочного электрода должен быть, с одной стороны, жестким, чтобы отслеживать концом траекторию сварочного шва. С другой стороны, он должен быть эластичным, чтобы свободно перемещаться по радиусу.

Оптимальная степень жесткости ими- татора 2 зависит от жесткости пружины 10 и обеспечивается натяжным устройством, включающим наконечник II , соединенный отрезком троса 13 с резьбовым элементом 14, ввернутым в ползун I2.

Наконечник имитатора 2 сварочного электрода состоит из наконечника 1 1 , в который закреплен трос 13, изолятора 16 и торца 17. Наконечник 11 и торец 17 имеют на концах резьбу и вврачиваются в изолятор 16. Между изолтором 16 и,торцом 17 установлена пружинная шайба 18. Для смягчения удара от ползуна 12 на наконечник 11 накле ено амортизационное кольцо 19.

Конец торца 17 расточен внутри и туда вставлена лампа 20, соединенная с источником 1 питания, а снаружи на торце 17 имеется резьба, на которую навинчен носок 21 с линзой 22. Пружина 10 имитатора 2 сварочного электрода введена в имитатор 23 электродо- держателя, а ползун 12 находится во фторопластовой трубке 24, одетой од- ним концом на хвостовик имитатора 23 электрододержателя, а другим присоединенной к корпусу 25 тренажера в том месте, где находится привод 5 втягивания имитатора 2 сварочного электрода. Во фторопластовой трубке 24 размещена пружина 26 возврата ими татора 2 сварочиогЬ электрода, которая одним концом опирается в ползун 12 имитатора 2 сварочного электрода, а другим - в неподвижный упор 27, представляющий собой, например, резьбовой элемент, закрепленный во фторо 1 пластЬвой трубке 24 и имеюпщй отверстие для прохождения троса 13. На имитатор 23 электрододержателя одеты дюритовы е шланги 28 и 29. Привод 5 втягивания электрода (имитатор плавления электрода) соединен с кулачком 15 валом Зи, а посредством троса 13 соединен с имитатором 2 сварочног Электр :да сам кулачок 15. Вал 20 имеет шпонку 31, засверлен на всю длину и в него запрессованы два подшипника 32. На валу 30 установлена электромагнитная муфта 33, а сам вал 30 одет на ось 34, которая закреплена На опоре 35. Электромагнитная муфта 33 состоит из двух полумуфт 36 и 37. Полумуфта 36 закреплена на шпонке 31 вала 30, соединенного с кулачком 15, а сам кулачок 15 входит в контакт с регулируемым по силе давления дисковым тормозом 38 и концевым выключателем 39. Дисковым тормозом 38 регулируется скорость разматывания троса 13, закрепленного на кулачке 15 планкой 40 и болтами 41 при выталкивании пружиной 26 имитатора 2 сварочного электрода. Профиль кулачка 15 выполнен таким образом, что трос 13 накручивается на,него с изменяющейся возрастающей до 30% скоростью, точно имитирующей скорость плавления электрода в реальных условиях. Например, на участке кулачка а - б р,адиус равномерно увеличивается на 10% от первоначального Р, до Р . На участке кулачка б - в радиус еще возрастает на 20% от значения Р АО Р,. При этом скорость втягивания имитатора 2 сварочного электрода возрастает к концу накручивания троса 13 на 30%. Полумуфта 37 насажена на подшипник 42 и выполнена в форме зубчатого колеса, которое входит в зацепление с шестерней 43, закрепленной на валу электродвигателя 44. Имитатор 3 сварочной ванны расположен с внутренней стороны имитатора 45 свариваемого стыка и закреплен на маточной гайке 46 ходового винта 47, приводимого во вращение приводом ). Внутри корпуса 25 тренажера смонтированы: индикатор 48 счетчика 7 времени выполнения упражнения, индикатор 49 счетчика 8 количества ошибок, индикатор 50 счетчика 9 суммарного времени ошибок, тумблеры 51 и 52 включения сети и переключения направления движения имитатора 3 сварочной ванны, кнопка 53 Сброс и кнопка 54 сброса обест чивания электромагнитной муфты 33 и выброса имитатора 2 сварочного электрода в, стартовое положение на расстояние г (фиг. 12 и 14), сигнальмая лампа 55 и электролампа 56 (имитатора излучения сварочной дуги).

Отметим, что габариты, вес и геометрия всех имитаторов соответствуют реальным элементам, их требуемому расположению в пространстве и размерам реальной сварочной ванны.

Для получения параллельного потока света носок 21 (фиг. 13) с линзой навинчивают на торец 17, пока фокус линзы 22 не совместится с лампой 20. После этого носок 21 закрепляют на торце 1 7 при помощи резьбового элемента 37.

В исходном состоянии имитатор 3 сварочной ванны находится в любом крайнем положении. Контакты концевых выключателей 58 разомкнуты. Тумблер 52 переключения направления движения находится в положении Влево или Вправо в зависимости от необходимого направления.

Блок 4 управления связан с приводом 5 втягивания имитатора электрода, 25 сварочной ванны. В имитаторе 65 звука с приводом 6 перемещения имитатора сварочной ванны, со счетчиком 8 количества ошибок, с фотоэлементом 59 (имитатора 3 сварочной ванны) через переключатель 60,с электролампами 61 (подсветки имитатора 3 сварочной ванны), с конечными выключателями 58, с реле 62, контакты 63 и 64 которого соединены с лампой 56 (имитатора излучателя сварочной дуги), с имитатором 65 звука сварочной дуги, со счетчиками 7,9 времени выполнения упражнения и суммарного времени ошибок через генератор 66 секундных импульсов .

Тренажер работает следующим образом.

Тумблером 51 тренажер включается в сеть. При касании имитатором 2

сварочной дуги образуется сигнал, который через усилитель мощности воспроизводит динамиком звук, аналогичный звуку сварочной дуги. Обучаемый 30 должен совмещать, световой поток от

электролампы 20 имитатора 2 сварочного электрода, поддерживая угол и расстояние от электролампы 20 до фотоэлемента 59.

При смещении светового потока, изменении углов наклона имитатора 2 сварочного электрода, а также расстояния от электролампы 20 до фотоэлемента 59 на величину, превышающую допустимую, выключается привод 6 перемещения имитатора 3 сварочнс Г; ванны и привод 5 втягивания электрода, включаются счетчики 8 и 9 количества и времени ощибок, гаснут электролампы

35

40

ведении светового потока на фотоэле- мент 59 имитатора сварочной ванны на вход блока 4 управления через переключатель 60 поступает сигнал. По каналам связи с выхода блока 4 управления управляющий сигнал поступает на привод 6 перемещения имитатора 3 сварочной ванны, привод 5 имитатора эле0 ктрода, счетчик 7 времени выполнения упражнения, электролампы 61 подсветки и реле 62, контакты 63 и 64 которого включают соответственно электролампу 56 (имитируя свет сварочной

5 дуги) и имитатор 65 звука сварочной дуги.

в результате начинает перемещаться по ходовому винту 47 имитатор 3 сварочной ванны, а имитатор,2 свароч0 ного электрода начинает втягиваться в имитатор 23 электрододержателя, и начинается отсчет времени вьшолнения упражнения счетчиком 7 и будет высвечена матовая поверхность имитатора 3

сварочной ванны. В имитаторе 65 звука

сварочной дуги образуется сигнал, который через усилитель мощности воспроизводит динамиком звук, аналогичный звуку сварочной дуги. Обучаемый должен совмещать, световой поток от

электролампы 20 имитатора 2 сварочного электрода, поддерживая угол и расстояние от электролампы 20 до фотоэлемента 59.

При смещении светового потока, изменении углов наклона имитатора 2 сварочного электрода, а также расстояния от электролампы 20 до фотоэлемента 59 на величину, превышающую допустимую, выключается привод 6 перемещения имитатора 3 сварочнс Г; ванны и привод 5 втягивания электрода, включаются счетчики 8 и 9 количества и времени ощибок, гаснут электролампы

Изобретение относится к обучающим устройствам и предназначено для отработки профессиональных навыков ручной электродуговой сварки. Целью изобретения является расширение дидактических возможностей тренажера. Поставленная цель достигается тем, что тренажер снабжен механизмами обеспечения жесткости и возврата имитатора электрода, а механизм имитации плавления электрода содержит программатор реальной скорости электрода, барабан которого связан с приводом через электромагнитную муфту, и выполнен в виде кулачка. При этом тренажер позволяет тренировать навыки подачи электрода в зону сварки с переменной скоростью, соответствующей реальному процессу плавления электрода. 16 ил.

сварочного электрода поверхности тре- 45 61 подсветки имитатора 3 сварочной

нажера и выдержке (2-3 с) получает питание и загорается лампочка 20 на конце имитатора 2 сварочного электрода (т.е. имитируется процесс возбуждения сварочной дуги). Электролампа 20 горит определенное время (1,5- 2,0 с), за это время необходимо световой поток Навести на фотоэлемент 59. Если обучаемый не укладывается в

ванны и электролампы 56 (имитирукнци свет сварочной дуги), исчезнет зву ковой сигнал в имитаторе 65 звука с рочной дуги. В результате прекратит 50 перемещение имитатора 3 сварочной

ванны, цифровой индикатор 49 зафикс рует ошибку, т.е. будет высвечена цифра 1 и, кроме того, начнется отсчет счетчиком 9 продолжительноотведенное ему время, электролампа 2055 сти ошибок до тех пор, пока световой

гаснет и процесс возбуждения дугипоток не попадет на фотоэлемент 59

надо повторить. Одновременно с заго-и будет вьщержано расстояние от элеранием электролампы 20 поступает пи-ктролампы 20 и углы наклона имитатотавие на блок 4 управления. При на-ра 2 сварочного электрода до фотоэлеванны и электролампы 56 (имитирукнцие свет сварочной дуги), исчезнет звуковой сигнал в имитаторе 65 звука сва рочной дуги. В результате прекратится 50 перемещение имитатора 3 сварочной

ванны, цифровой индикатор 49 зафиксирует ошибку, т.е. будет высвечена цифра 1 и, кроме того, начнется отсчет счетчиком 9 продолжительномента 59 имитатора 3 сварочной ванны Как только это произойдет, снова вкл чится привод 6 перемещения сварочной ванны, имитатор 65 звука сварочной дуги и электролампа 56, имитирующая свет от сварочной дуги, а счетчики 8 и 9, цифровые индикаторы 49 и 50, фиксирующие количество и продолжительность ошибок, отключаются.

При достижении имитатором 3 крайнего положения концевой выключатель 58 выключает приводы 5 и 6, счетчик 7, электролампу 56 и динамик 68.

Такда образом, на цифровых индика торах 48, 49 и 50 будут зафиксированы соответственно время, затраченное на выполнение упражнения, количество ошибок, допущенное обучающимся и суммарное время этих ошибок. Те- парь рассмотрим работу привода 5 втягивания имитатора 2 сварочного электрода. При нахождении имитатора 3 сварочной ванны в любом крайнем положении имитатор 2 сварочного эле- ктрода вьщвинут из имитатора 23 электрододержателя на величину г, которая подвергается оплавлению во время работы электрода в реальных условиях. За время, которое необходимо для расплавления электрода в реальных условиях, барабан 15 делает один оборот. Длина описанной окружности барабана 15 по центру наматьшаемого на него троса 13 равна величине г. Время, за которое барабан 15 делает один оборот, должно быть выбрано равным или больше того, за которое имитатор 3 сварочной ванны делает полный проход. Если из-за ошибок, сделанных обучаемым во время движения имитатора 3 сварочной ванны, барабан 15 сделает полный оборот и отключит привод 5 концевым выключателем 42 (случай, когда в реальных условиях злектрод израсходован), обучаемому здесь предлагается два варианта действий: повторить описанную работу, выдвинув имитатор 2 сварочного электрода, или отследить дви- жение имитатора 3 сварочной ванны неподвижным концом имитатора 2.

Изменяя скорость вращения барабана 15 от наименьшего значения до наибольшего, мы сможем регулировать скорость втягивания имитатора 2 сварочного электрода от наименьшего значения до наибольшего, что соответствует

увеличению сварочного тока от наименьшего значения до наибольшего. После остановки привода 6 имитатора 3 сва- рочн- ;, анны обучаемый нажимает кнопку 54 сброса, обесточивает электромагнитную муфту 33 и разъединяет барабан 15 и электродвигатель 44. Барабан 15 под действием пружины 26 начинает враи;аться в обратную сторону и выдвигает сдерживаемый дисковым тормозом 38 имитатор 2 сварочного электрода на величину г. Обучаемый поворачивает рычаг тумблера 52 реверса и начинает проводить имитатор 3 сварочной ванны в обратном направлении. При касании имитатором 2 сварочного электрода поверхности имитатора 58 свариваемого стыка в имитаторе образуется сигнал, который через усилитель мощности воспроизводится динамиком как звук, аналогичный звуку короткого замыкания.

Работа натяжного устройства. Вьшо- рачивая резьбовой элемент 14 из ползуна 12, натягиваем трос 13, который сжимает пружину 10 имитатора 2, увеличивая ее жесткость. Затем, чтобы ликвидировать напуск троса 13 на барабане 15, его натягивают, предварительно сняв планку 40, а затем снова ее затянув болтами 41.

Уменьшение жесткости пружины 10 производится в обратном порядке.

Формула изобретения

Тренажер для обучения электродуговой сварке, содержащий имитатор плавления электрода, состоящий из барабана и привода, размещенных в корпусе с отверстиями, имитатор электрододержателя выполненный в виде трубы, один конец которой закреплен на корпусе, и имитатор электрода, содержащий наконечник ,пружину ,разме- щенную одним концом на наконечнике,и трос, одним концом закрепленный на наконечнике, пропущенный через пружину, трубу и отверстие корпус а, а другим концом закрепленный на барабане , о т- л.и чающийся тем, что, с целью расширения дидактических возможностей тренажера, имитатор электрода содержит ползун, расположенный в трубе и содержащий натяжное устройство.

в котором закреплен трос, другой конец пружины упирается в ползун, имитатор электрододержателя содержит .

имитатор плавления электрода содержит электромагнитную муфту, св,язы- вающую привод и барабан, вьтолненный

Фи9.:5

ФмМ

Раг.5

35

35

диВб

Раг5

Л/1

id 15

гЛ

10

n

Фиг.12.

d 3

Л

Фаг.И

0Mtf