Устройство тренировки сварщиков

 

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 появляющая ошибка фиксируется на блоке световой индикации и останавливает тренаж. При этом индицируется также величина пройденного до возникновения ошибки пути в условных единицах. 3 ил. (/

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

„„SU„„1638145

А1 (1)5 С 09 В 19/24, В 23 К 9/10

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н A ВТОРСКОМ У СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

Il0 ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4634585/27 (22) 24.11.88 (71) МГТУ им. Н.3. .Баумана (46) 30.03,91. Бюл. Н 12 (72) Б.П. Грузинцев, А.В. Сас и С.В. Антипов (53) 681.3.071 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N- 1506465, кл. G 09 В 19/24, 1987 (54) УСТРОЙСТВО ТРЕНИРОВКИ СВАРЩИКОВ (57) 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 до" рожку, подсвечиваемую изнутри импульсной лампой с постоянной частотой.

Изобретение относится к сварке, в част ности к т ехнич ес ким ср едс т вам обучения приемам и навыкам ручной электросварки.

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

На фиг. i изображена функциональная схема устройства; на фиг.2— конструкция модели свариваемого объек та и имитатора электрода; на фиг.3— временные диаграммы, поясняющие работу устройства.

Остальная часть операционного поля подсвечивается другой импульсной лампой с той же частотой световых вспыо шек, но со сдвигом фазы 180 . Устройство содержит блок обработки информации, принятой фотодатчиком, 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 появляющая ошибка фиксируется на блоке световой индикации и останавливает тренаж. При этом индицируется также величина пройденного до возникновения ошибки пути в условных единицах.

3 ил.

Устройство (фиг. 1) содержит модель 1 свариваемого объекта с разме- 4 щенными 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 соответствен- но 9 и 10, генератор 11 тактовых импульсов, амплитудные детекторы импульсов рабочей зоны и импульсов не1638145 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 10 блокировки входов блока триггеров ошибок, узел 27 обнуления, блок 28 счетчиков меток скорости, блок 29, цифровой индикации.

Конструктивно модель 1 сваривае- 15 мого 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. 20

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 ° 25 зон разделены друг от друга непрозрачной опорной пластиной 35. Для повышения равномерности подсветки нерабочей зоны операционного поля в нижней части короба под углом к основа- 30 нию установлены отражатели 36. Модели сварива емого объекта девизуализируется при помощи светонепроницаемого экрана-щитка 37. Боковая крышка

38 сделана съемной, что позволяет осуществлять быструю смену экрана 3 1 и пластины 34 с целью замены типа траектории.

l

Принцип действия устройства сос40 тоит в том, что анализируется соотношение амплитуд импульсов, принятых фотоприемником имитатора электрода: со стороны импульсной лампы рабочей зоны и со стороны импульсной лампы

45 нерабочей зоны. В результате определяется факт нахождения имитатора электрода в рабочей зоне и величина имитируемого дугового промежутка, а по частоте модуляции света при дви», жении имитатора электрода над метка50 ми скорости — величина скорости перемещения 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 сдвигом фаз импульсов зажигания ламп

180 град. Эти же сигналы управляют селекторами импульсов рабочей и нерабочей зон соответственно 9 и 10. Све = товые 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, определяемую модуляцией света при прохождении имитатора электрода над светонепроницаемыми метками скорости 33.

Эта огибающая преобразуется триггером Шмитта 14 в импульсы той же частоты,,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 рабочей зоны поступает на вход компаратора 22, на второй.

1 вход которого подается сигнал с амплитудного детектора 13 импульсов нерабочей зоны. Таким образом, осущест-!

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 дискр етизируется 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 П „ „ V „. При увеличении скорости напряжение на выходе интегратора .16 увеличивается и при некотоI рой заданной максимальной скорости

55

163814 вляется сравнение амплитуд имп тьсов 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 вццеления первой возникшей в ходе очередного тренажа ошибки.

Блок 28 счетчиков меток осуществляет подсчет количества меток скорос— ти, 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. 20

Устройство работает следующим образом.

В начале тренажа имитатор электрода устанавливается над первой более протяженной, чем остальные, непроз- 25 рачной меткой скорости . Обучаемый девизуальизирует 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 .. ! г

Ч,,д„ достигнет напРяжения ПonophЧуа с компаратора 18, который сработает и: зафиксирует тем самым в блоке 23 триггеров o 6Ky "V) Vùàõ,ñ Наоборот. при уменьшении скорости движения имитатора электрода до заданной минимальной скорости V щн напряжение на выходе интегратора 16 уменьшится до

U дV äH сработает компаратор 17, опор к мин фиксчруя ошибку "Ч Ч

С выхода амплитудного детектора

19 огибающей импульсов рабочей зоны напряжение равно амплитуде импульсов рабочей зоны в момент прохождения имитатора электрода между светонепроницаемыми метками и несущее информацию о имитируемом дуговом промежутке (фиг.3ж), сравнивается в компараторах 20 21 Uooopq Ь лин

"опо и Ь окс. Если имитируемый дуговой промежуток меньше заданного h<Ä» то вследствие приближения фотоприемника к световой дорожке и возрастания . напряжения на выходе амплитудного детектора 19 огибающей импульсов рабочей зоны, срабатывает компаратор 20, фиксируя в блоке 23 триггеров ошибку

"h (Ьддн" . Если промежуток увеличивается больше заданного, амплитуда импульсов рабочей зоны падает, срабатывает компаратор 21, фиксируя ошибку "h ) h

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 амплитуд-. ного детектора 19, срабатывает компаратор 22, фиксируя в блоке. 23 тригге" ров ошибку "Выход из рабочей зоны".

Если тренаж выполнен без ошибокдо 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 тригге"

163814 5 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 тре-, нажа, обучаемый слишит звуковой сигнал, убирает экран 37, видит на блоке 24 световой индикации допущенную им ошибку или сигнал "Без ошибок", 15 запоминает длину пройденной без оши— бок траектории (количество меток), высвеченную на блоке 29 цифровой индикации, ставит имитатор электрода вновь в начало траектории на первую 20 светонепроницаемую метку,девизуализирует с помощью экрана 37 модель 1, нажимает кнопку "ИСХ" и с выходом имитатора электрода на светлый участок между метками начинается но- вый цикл тренажа.

Устройство обладает повышенной помехоустойчивостью по отношению к внешнимисточникам света благодаря значительному пр евышению ур овня яркости им-30 пульсов света подобного типа ламп над световым фоном и возможными близконаходящихся источников излучения (например, естественного освещения, ламп дневного света) . Высокая 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 но произвольной траектории, так и по про-45 извольной совокупности контролируемых параметров.

Формула изобр ет ения

Устройство тренировки сварщиков, содержащее модель свариваемого объекта с имитатором стыка, имитатор электрода с размещенным на конце фотоприемником, генерат ор тактовых

I импульсов, ждущий мультивибратор, узел обнуления, компаратор, усилитель и светопроницаемыи экран-щиток, отличающееся тем, что, с целью повышения эффективности тренажа техники ручной дуговой сварки, оно снабжено двумя импульсными лампами, двумя блоками питания импульсных ламп, тригг ер ом 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 Не- 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 триг1638145

1О герон и вторым входом узла обнуления, третий вход которого соединен с выходами блока световой и входом блока звуковой индикации, первый выход узла обнуления через узел блокировки связан с шестым входом блока триггеров, второй выход — с входом блока счетчиков меток, первым выходом под.— ключенного к блоку цифровой индикации, а вторым входом — к седьмому входу блока триггеров, выход которого соединен с входом блока световой индикации.

1638145

Составитель В. Родимов

Редактор M. Недолуженко Техред Д.олийнык Корректор Н. Король

Заказ 900

Тираж 287

Подписное

ВНИИПИ Государстве.ского комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гат арина, 101