Тренажер для обучения электродуговой сварке

 

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.

СОЮЗ COBETCHHX

КаЪБЛИН ио 4 С 09 В 9/00 1rlLГг1 " !31 1

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНЫ

К А BTOPCKOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ fHHT СССР (21) 4174091/24-24 (22) 04.01 87 (46) 15.07.89. Бюл. М 26 (72) Э.В. Гнездовский, А.З. Глебов, Э.П. Хотеев и И.Л. Пыриков (53) 681 .327(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 1 024965, кл . G 09 В 9/00, 1 981 . (54) ТРЕНАЖЕР ДЛЯ ОБУЧЕНИЯ ЭЛЕКТРОДУГОВОЙ СВАРКЕ (57) Изобретение относится к обучающим устройствам и предназначено для отработки профессиональных навыков ручной электродуговой сварки. Целью изобретения является расширение диИзобретение относится к обучающим устройствам и предназначено для отработки профессиональных навыков ручной электродуговой сварки.

Цель изобретения — расширение дидактических возможностей тренажера.

На 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 . 1 2 — имитатор электрододержателя; на фиг. 13 узел III на фиг. 12; на фиг. 14 схематично изображены части тренажера:

„.SUÄÄ 1494026 А1 дактических 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. имитатор электрододержателя, имитатор электрода, его механизмы и кинематика привода; на фиг. 15 — схема блока управления, его связи, левая часть, на фиг. 16 — то же, правая часть.

Предлагаемый тренажер содержит источник l 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 12.

1494026

Внутри пружины 10 проходит трос 13 закрепленный одним концом в наконечнике ll, проходящий далее через резьбовой элемент 14 и закрепленный в нем и идущий на барабан, выполненный в виде кулачка 1 5 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- 15 татора 2 зависит от жесткости пружины 10 и обеспечивается натяжным устройством, включающим наконечник

11, соединенный отрезком троса 13 с резьбовым элементом 14 ввернутым в ползун 12.

Наконечник имитатора 2 сварочного электрода состоит из наконечника 11, в который закреплен трос 13, изолятора 16 и торца 17. Наконечник 11 и 25 торец 17 имеют на концах резьбу и вворачиваются в изолятор 16. Между изолятором 16 и торцом 17 установлена пружинная шайба 18. Для смягчения удара от ползуна 12 на наконечник 11 накле- 30 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 электрододержателя, а ползун 1 2 находится во фторопластовой трубке 24, одетой од- 40 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

45 электрода. Во фторопластовой трубке

24 размещена пружина 26 возврата ими татора 2 сварочного 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 фтороi пластЬвой трубке 24 и имеющий отверстие для прохождения троса 13. Hà имитатор 23 электрододержателя одеты дюритовые шланги 28 и 29. Привод 5 втягивания электрода (имитатор плавления электрода) соединен с кулачком l5 валом 30, а посредством троса

13 соединен с имитатором 2 сварочного электр.:да сам кулачок 1 5. Вал 20 имеет шпонку 31, заснерлен на всю длину и в него запрессованы два подшипника

32. Ela 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 Gl при выталкивании пружиной 26 имитатора 2 сварочного электрода. Профиль кулачка 15 выполнен таким образом, что трос 13 накручивается на,него с изменяющейся возрастающей до ЗОЖ скоростью, точно имитирующей скорость плавления электрода в реальных условиях.

Например, на участке кулачка а — б радиус равномерно увеличивается на

10Х. от первоначального P до Р . На участке кулачка б — в радиус еще возрастает на 20Х от значения Р до Р>.

При этом скорость втягивания имитатора 2 сварочного электрода возрастает к концу накручивания троса 13 на

ЗОХ. 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 обесточивания электромагнитной муфты 33 и выброса имитатора 2 сварочного электрода в стартовое положение на расстояние г (фиг. 12 и 14), сигналь1494026 ведении светового потока на фотоэле мент 59 имитатора сварочной ванны на вход блока 4 угравления через переключатель 60 поступает сигнал. По каналам связи с выхода блока 4 управления управляющии сигнал поступает на при- вод 6 перемещения имитатора 3 сварочной ванны, привод 5 имитатора электрода, счетчик 7 времени выполнения упражнения, электролампы 61 подсветки и реле 62, контакты 63 и 64 которого включают соответственно электролампу 56 (имитируя свет сварочной дуги) и имитатор 65 звука сварочной дуги.

В результате начинает перемещаться по ходовому винту 47 имитатор 3 сварочной ванны, а имитатор.2 сварочного электрода начинает втягиваться в имитатор 23 электрододержателя, и начинается отсчет времени выполнения 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 и ванны и привод 5 втягивания электрода, включаются счетчики 8 и 9 количества и времени ошибок, гаснут электролампы

61 подсветки имитатора 3 сварочной ванны и электролампы 56 (имитирующие свет сварочной дуги), исчезнет звуковой сигнал в имитаторе 65 звука сва1 роыной дуги. В результате прекратится перемещение имитатора 3 сварочной ванны, цифровой индикатор 49 зафиксирует ошибку, т.е. будет высвечена цифра 1 и, кроме того, начнется отсчет счетчиком 9 продолжительности ошибок до тех пор, пока световой поток не попадет на фотоэлемент 59 и будет выдержано расстояние от электролампы 20 и углы наклона имитатора 2 сварочного электрода до фотоэле40 ная 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 10 навинчивают на торец 17, пока фокус линзы 22 не совместится с лампой 20.

После этого носок 21 закрепляют на торце 17 при помощи резьбового элемента 57. 15

В исходном состоянии имитатор 3 сварочной ванны находится в любом крайнем положении. Контакты концевых выключателей 58 разомкнуты. Тумблер

52 переключения направления движения 20 находится в положении нВлево" или

"Вправо" в зависимости от необходимого направления.

Блок 4 управления связан с приводом 5 втягивания имитатора электрода 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 30 (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 сварочного электрода поверхности тре- 4б 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 я0

20 горит определенное время (1,52,0 с), за это время необходимо световой поток навести на фотоэлемент

59. Если обучаемый не укладывается в отведенное ему время, электролампа 20 гаснет и процесс возбуждения дуги надо повторить. Одновременно с загоранием электролампы 20 поступает питание на блок 4 управления. При на1494026 мента 59 имитатора 3 сварочной ванны.

Как только это произойдет, снова вклю 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.

Таким образом, на цифровых индика- 15 торах 48, 49 и 50 будут зафиксированы соответственно время, затраченное на выполнение упражнения, количество ошибок, допущенное обучающимся. и суммарное время этих ошибок. Те- 20 перь рассмотрим работу привода 5 втягивания имитатора 2 сварочного электрода. При нахождении имитатора

3 сварочной ванны в любом крайнем положении имитатор 2 сварочного электрода выдвинут из имитатора 23 электрододержателя на величину г, которая подвергается оплавлению во время работы электрода в реальных условиях. За время, которое необходимо 30 для расплавления электрода в реальных условиях, барабан 15 делает один оборот. Длина описанной окружности барабана 15 по центру наматываемого на него троса 13 равна величине r.

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, 40 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 45 условиях электрод израсходован), d6yчаемому здесь предлагается два варианта действий: повторить описанную работу, выдвинув имитатор 2 сварочного электрода, или отследить дви- 50 жение имитатора 3 сварочной ванны неподвижным концом имитатора 2.

Изменяя скорость вращения барабана

15 от наименьшего значения до наибольшего, мы сможем регулировать ско55 рость втягивания имитатора 2 свароч— ного электрода от наименьшего значения до наибольшего, что соответствует увеличению сварочного тока от наименьmего значения до наибольшего. После остановки привода 6 имитатора 3 сварочн".. ..ланны обучаемый нажимает кнопку 54 сброса, обесточивает электромагнитную муфту 33 и разъединяет барабан 15 и электродвигатель 44. Барабан 15 под действием пружины 26 начинает вращаться в обратную сторону и выдвигает сдерживаемый дисковым тормозом 38 имитатор 2 сварочного эле— ктрода 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 коротко— го замыкания.

Работа натяжного устройства. Выворачивая 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 и з о б р е т е н и я

Тренажер для обучения электродуговой сварке, содержащий имитатор плавления электрода, состоящий из барабана и привода, размещенных в корпусе с отверстиями, и1литатор электрододержателя выполненный в виде

1 трубы, один конец которой закреплен на корпусе, и имитатор электрода, содержащий наконечник, пружину,размещенную одн им кон цом на на к он еч ник е, и трос, одним концом закрепленный на наконечнике,пропущенныйчерез пружину, трубу и отверстие корпуса,а другим концом закрепленный на барабане, о тличающийс я тем, что, с целью расширения дидактических возможностей тренажера, имитатор электрода содержит ползун, расположенный в трубе и содержащий натяжное устройство, 1494026

10 в котором закреплен трос, другой конец пружины упирается в ползун, имитатор электрододержателя содержит пружину возврата, расположенную в трубе между ползуном и корпусом, а имитатор плавления электроде содержит электромагнитную муфту, связывающую привод и барабан, выполненный

5 в виде кулачка, в точке наименьшей кривизны которого закреплен трос.

1494026

1494026 л

Риа 7

1494026

24

Ю

Фиг.8 О! 494026

1494026

Составитель О. Болдырев

Техред А. Кравчук Корректор И. Горная

Редактор М. Келемеи

Заказ 4113/46 Тирам 469 Подписное

ФНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, 3-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Умгород, ул. Гагарина, 101