Устройство тренировки сварщиков Советский патент 1991 года по МПК G09B19/24 B23K9/10 

Изобретение относится к сварке, в. частности к техническим средствам обучения приемам и навыкам ручной Эл ектр ос вар ки.

Цель изобретения - повышение эффективности обучения технической ручной дуговой сварки путем контроля норпативных параметров процесса ведения сварки.

На фиг.1 изображена функциональная схема устройства; на фиг.2 - конструкция модели свариваемого объекта и имитатора электрода; на фиг.З - временные диаграммы, поясняющие работу устройства.

Устройство (фиг.1) содержит модель 1 свариваемого объекта с размещенными внутри его импульсными лампами рабочей зоны (т.е. собственно имитатора стыка) и нерабочей зоны соответственно 2 и 3, блоки питания импульсных ламп рабочей зоны и импульсных ламп нерабочей зоны соответственно 4 и 5, имитатор 6 электрода с фотоприемником 7, усилитель 8, селекторы импульсов рабочей.зоны и импульсов нерабочей зоны соответственно 9 и 10, генератор 11 тактовых импульсов, амплитудные детекторы импульсов рабочей зоны и импульсов не0500 00

4ъ СП

рабочей зоны соответственно 12 и 13( триггер Шмитта 14 с плавающим порогом, ждущий мультивибратор 15, интегратор 16 с разрядными цепями, компараторы 17 и 18, амплитудный детектор 19 огибающей импульсов рабочей зоны, компараторы 20-22, блок 23 триггеров ошибок, блок 24 световой индикации, блок 25 звуковой индикации, узел 26 блокировки входов блока триггеров ошибок, узел 27 обнуления, блок 28 счетчиков меток скорости, блок 29 цифровой индикации.

Конструктивно модель 1 свариваемого объекта представляет собой (фиг.2) короб с размещенными внутри импульсными лампами рабочей и нерабочей зон 2 и 3, в верхней части которого закреплены направляющие 30. Внутри модели установлен также экран 31 со световой щелью 32. Метки скорости 33 нанесены на прозрачную пластину 34 операционного поля. Импульсные лампы рабочей и нерабочей зон разделены друг от друга непрозрачной опорной пластиной 35. Для повышения равномерности подсветки нерабочей зоны операционного поля в нижней части короба под углом к основанию установлены отражатели 36. Модели свариваемого объекта девизуали- зируется при помощи светонепроницаемого экрана-щитка 37. Боковая крышка 38 сделана съемной, что позволяет осуществлять быструю смену экрана 31 и пластины 34 с целью замены типа траектории.

Принцип действия устройства состоит в том, что анализируется соотношение амплитуд импульсов, принятых отоприемником имитатора электрода со стороны импульсной лампы рабочей зоны и со стороны импульсной лампы нерабочей зоны. В результате определяется факт нахождения имитатора электрода в рабочей зоне и величина имитируемого дугового промежутка, а по частоте модуляции света при дви- ении имитатора электрода над меткаи скорости - величина скорости переещения имитатора электрода.

Генератор 11 тактовых импульсов обеспечивает управление блоками питания импульсной лампы рабочей зоны 2 и импульсной лампы нерабочей зоны 3 соответственно 4 и 5 с достаточно высокой постоянной частотой и со

10

5

0

5

0

5

0

5

0

5

сдвигом фаз импульсов зажигания ламп 180 град. Эти же сигналы управляют селекторами импульсов рабочей и нерабочей зон соответственно 9 и 10. Световые импульсы от импульсных ламп обеих зон преобразуются фотоприемником 7 в электрические, которые усиливаются в усилителе 8, разделяются на импульсы рабочей зоны и импульсы нерабочей зоны в селекторах импульсов рабочей зоны 9 и нерабочей зоны 10„ Амплитудный детектор 12 импульсов рабочей зоны выделяет огибающую импульсов рабочей зоны, опреде- ляемую модуляцией света при прохождении имитатора электрода над светонепроницаемыми метками скорости 33. Эта огибающая преобразуется триггером Шмитта 14 в импульсы той же час- тоты, .которые укорачиваются в ждущем мультивибраторе 15 и накапливаются в интеграторе 16. Напряжение с интегратора 16 подается на компараторы 17 и 18, на вторые входы которых подаются опорные напряжения, соответствующие минимальной и максимальной скоростям перемещения имитатора электрода. При выходе величины скорости за установление границы, напряжение на выходе интегратора достигает одного из порогов, что приводит к срабатыванию соответствующего компаратора и установке одного из триггеров блока 23 триггеров ошибки в единичное состояние.

Для контроля за величиной имитируемого дугового промежутка огибающая импульсов рабочей зоны с амплитудного детектора 12 подается на амплитудный детектор 19 импульсов рабочей зоны, который выделяет амплитуду импульсов рабочей зоны при прохождении имитатора электрода над прозрачными (освещенными) участками световой дорожки. Эта величина сравнивается в компараторах 20 и 21 с опорными напряжениями, соответствующими заданному интервалу положения имитатора электрода по высоте. Выходы компараторов соединены с соответствующими входами блока 23 триггеров. Кроме того, амплитуда импульсов с амплитудного детектора 19 огибающей импульсов г рабочей зоны поступает на вход компаратора 22, на второй вход которого подается сигнал с амплитудного детектора 13 импульсов нерабочей зоны. Таким образом, осущест-

вляется сравнение амплитуд импульсов рабочей зоны и нерабочей зоны в целях определения момента выхода имитатора электрода из рабочей зоны в нерабочую. В этот момент сигнал с выхода компаратора 22 поступит на блок 23 и зафиксирует ошибку Выход из рабочей зоны.

Узел 26 блокировки входов предназначен для выделения первой возникшей в ходе очередного тренажа ошибки.

Блок 28 счетчиков меток осуществляет подсчет количества меток скорости, пройденных при условии отсутствия ошибок тренажа. До тех пор пока не начат новый цикл тренажа, сохраняется состояние блока 28 счетчиков и в блоке 29 цифровой индикации запомненное число подсчитанных меток.

Устройство работает следующим образом.

В начале тренажа имитатор электрода устанавливается над первой более протяженной, чем остальные, непрозрачной меткой скорости. Обучаемый де визуальизирует модель свариваемого объекта с помощью непрозрачного экрана 37. Уровень амплитуды импульсов рабочей зоны при этом минимален, компаратор 22 имеет на выходе высокий уровень, соответствующий превышению амплитуды импульсов нерабочей зоны над амплитудой импульсов рабочей зоны. Затем нажимается кнопка ИСХ, давая разрешение счетным импульсам блока счетчиков меток. При начале движения имитатора электрода в момент перехода над светопроницаемым промежутком компаратор 22 обнуляет блок 28 счетчиков меток и устанавливает триггеры блока 23 в исходное нулевое состояние. I

При движении имитатора электрода

над метками скорости импульсы, принятые с рабочей зоны, модулируются по амплитуде. С выхода амплитудного детектора 12 импульсов рабочей зоны модулированный , сигнал дискретизиру- ется триггером Шмитта 14 с плавающим порогом. Импульсы укорачиваются ждущим мультивибратором 15 и накапливаются в интеграторе 16. При скорости имитатора электрода, равной заданной, напряжение на выходе интегратора равно иопопн VCp . При увеличении скорости напряжение на выходе интегратора .16 увеличивается и при некоторой заданной максимальной скорости

v/waiccДостигнет напряжения Uonop | V компаратора 18, который сработает и зафиксирует тем самым в блоке 23

триггеров ошибку (|I. Наоборот, при уменьшении скорости движения имитатора электрода до заданной минимальной скорости V, напряжение на выходе интегратора 16 уменьшится до

0 Uonof HVMMH сработает компаратор 17, фиксируя ошибку

С выхода амплитудного детектора 19 огибающей импульсов рабочей зоны напряжение равно амплитуде импульсов

5 ра бочей зоны в момент прохождения имитатора электрода между светонепроницаемыми метками и несущее информацию о имитируемом дуговом промежутке (фиг.Зж), сравнивается в ком0 параторах 20 и 21 с UanopH h мин и

Чжори hAAOKc- Если имитируемый дуговой промежуток меньше заданного Ьмин, то вследствие приближения фотоприемника к световой дорожке и возрастания 5 напряжения на выходе амплитудного детектора 19 огибающей импульсов рабочей зоны, срабатывает Компаратор 20, фиксируя в блоке 23 триггеров ошибку h hMt/1H . Если промежуток увеличи0 вается больше заданного, амплитуда импульсов рабочей зоны падает, срабатывает компаратор 21, фиксируя ошибку h hMaKC,.

Напряжение с выхода амплитудного детектора 13 огибающей импульсов рабочей зоны (фиг.1) в процессе тренажа непрерывно снавнивается в компараторе 22 с напряжением амплитудного детектора 13 импульсов нерабочей зоны. Если происходит увод имитатора электрода в сторону от световой дорожки, то напряжение с выхода амплитудного детектора 19 уменьшается, а напряжение с выхода амплитудного детектора 13 увеличивается. При выходе имитатора электрода из рабочей зоны напряжение с выхода амплитудного детектора 13 становится больше напряжения с выхода амплитудного детектора 19, срабатывает компаратор 22, фиксируя в блоке 23 триггеров ошибку Выход из рабочей зоны.

5

0

5

0

Если тренаж выполнен без ошибок до конца, т. е. пройдены и сосчитаны все метки световой дорожки,то счетчики блока 28 счетчиков достигают определенного состояния, при котором выдается сигнал Без ошибок на блок 23 тригге10

15

ров для фиксации одноименного состояния последнего

При любом изменении состояния триггеров блока 23 блок 25 звуковой индикации осуществляет подачу короткого звукового сигнала.

После того как тренаж прерывается вследствие допущения какой-либо из названных выше ошибок, а также при правильном выполнении всего тренажа, обучаемый слишит звуковой сигнал, убирает экран 37, видит на блоке 24 световой индикации допущенную им ошибку или сигнал Без ошибок, запоминает длину пройденной без ошибок траектории (количество меток), высвеченную на блоке 29 цифровой индикации, ставит имитатор электрода вновь в начало траектории на первую светонепроницаемую метку,девизуализи- рует с помощью экрана 37 модель 1, нажимает кнопку ИСХ и с выходом имитатора электрода на светлый участок между метками начинается новый цикл тренажа.

Устройство обладает повышенной помехоустойчивостью по отношению к внешним источникам света благодаря значительному превышению уровня яркости им-30 пульсов света подобного типа ламп над световым фоном и возможными близконаходящихся источников излучения (например, естественного освещения, ламп дневного света). Высо- 35 кая экономичность позволяет изготовить устройство с автономным питанием, что наряду с сохранением работоспособности его в любых пространственных положениях делает возможным 40 значительно разнообразить условия тренажа.

Предлагаемое устройство может работать в режимах тренажа как по произвольной траектории, так и по про-дз извольной совокупности контролируемых параметров.

20

25

Формула изобретения

Устройство тренировки сварщиков, содержащее модель свариваемого объекта с имитатором стыка, имитатор электрода с размещенным на конце фо- топриемникомэ генератор тактовых импульсовэ ждущий мультивибратор, узел обнуления, компаратор, усилитель и светопроницаемый экран-щиток, отличающееся тем, что,

16381458

с целью повышения эффективности тренажа техники ручной дуговой сварки, оно снабжено двумя импульсными лампами, двумя блоками питания импульсных ламп, триггером Шмитта, интегратором, четырьмя компараторами, блоком триггеров ошибок, блоком световой индикации, узлом блокировки, блоком счетчиков меток, блоком цифровой индикации, а также двумя селекторами импульсов и тремя амплитудными детекто-- рами, причем модель свариваемого объекта выполнена в виде трафарета из прозрачной пластины с двумя зонами, одна из которых, имитирующая стык, выполнена в виде световой дорожки чередующихся прозрачных и йе- прозрачных для света участков, а вторая, нерабочая зона расположена по обе стороны от первой, при этом под трафаретом установлен светонепроницаемый экран со световой щелью, расположенной вдоль световой дорожки, в экране размещена первая импульсная лампа напротив световой щели, а вторая импульсная лампа установлена вне экрана под первой с возможностью равномерной засветки нерабочей зоны, первой и второй блоки питания импульсных ламп выходами соединены соответственно с первой и второй импульсными лампами, а входами - с первым и вторым входами генератора тактовых импульсов и первыми входами селекторов импульсов соответственно, вторые входы которых связаны с выходом усилителя, входом соединенного с фотоприемником, выход первого селектора импульсов через первый амплитудный детектор подключен к входам второго амплитудного детектора и триггера Шмитта, выход которого соединен с первым входом узла обнуления и через последовательно соединенные ждущий мультивибратор и интегратор с входами первого и второго компараторов, выходами связанных соответственно с первым и вторым входами блока триггеров, выход второго амплитудного детектора соединен через третий и четвертый компараторы соответственно с третьим и четвертым входами блока триггеров и непосредственно с первым входом пятого компаратора, второй вход которого через третий амплитудный детектор связан с выходом второго селектора импульсов, а выход - с пятым входом блока триг50

55

геров и вторым входом узла обнуления, третий вход которого соединен с высчетчиков меток, первым выходом под-- ключенного к блоку цифровой индика

Изобретение относится к сварке, в частности к техническим средствам обучения приемам и навыкам ручной электросварки. Цель изобретения - повышение эффективности техники ручной дуговой сварки путем контроля нормативных параметров процесса ведения сварки. Имитатор стыка устройства представляет собой световую дорожку, подсвечиваемую изнутри импульсной лампой с постоянной частотой. Остальная часть операционного поля подсвечивается другой импульсной лампой с той же частотой световых вспышек, но со сдвигом фазы 180 . Устройство содержит блок обработки информации, принятой фотодатчи.ком, который размещен на конце имитатора электрода. В результате обработки информации устройство определяет попадают ли в заданные границы контролируемые параметры - скорость перемещения имитатора электрода вдоль стыка, величина имитируемого дугового промежутка, нахождение имитатора электрода над световой дорожкой. Первая появля- ющая ошибка фиксируется на блоке световой индикации и останавливает тренаж. При этом индицируется также величина пройденного до возникновения ошибки пути в условных единицах. 3 ил. (/

ходами блока световой и входом блока зву- ции, а вторым входом - к седьмому

ковой индикации, первый выход узла . обнуления через узел блокировки связан с шестым входом блока триггеров, второй выход - с входом блока

36

входу блока триггеров, выход которого соединен с входом блока световой индикации.

30

Щи г. 2

ТтгПТПТтьг -нгпиПтг

ГгТТТг --,-г- Г1Тг

Itf

Про Вено плавающего порога

.JJj-.

Я tit

Составитель В. Родимов Редактор М. Недолуженко Техред Л.Олийнык Корректор Н. Король

Заказ 900

Тираж 287

ВНИИПИ Государствечного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат Патент, г. Ужгород, ул. Гагарина, 101

п,

Z

L L чсревн. инп. ( Earayat.mtt UonaoiTVmtiH. i

Подписное