Тренажер для обучения навыкам ведения сварки

 

Изобретение относится к техническим средствам обучения обращению с инструментом электросварщика и оборудованием поста ручной дуговой сварки и может быть, использовано для обучения приемам и навыкам ручной дуговой сварки, а также приемам настройки на Заданный режим сварки. Цель изобретения - расширение функциональных и дидактических возможностей для обучения навыкам ведения сварки, обеспечение корректных обратных связей по всем контролируемым параметрам, реализация безотходной технологии в процессе обучения. Тренажер содержит неплавящийся электрод, состоящий из металлического стержня, на торце которого имеется графитовый наконечник, имитатор изделия, содержащий две стыкуемые с зазором детали, которые электрически^^золированы друг от друга, а разделенные кромки покрыты флюсом, источник питания свароуной дуги и блок реализации обратных связей по погонной энергии сварки и по скорости сварки. Шов формируется из флюса, который расплавляется либо малоамперной маломощной дугой, либо натурной сварочной дугой. 5 ил.00С

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (si)s G 09 В 19/24

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4769081/27 (22) 11,12,89 (46) 30.01.92. Бюл. % 4 (71) Киевский механосборочный завод (72) Ю.И,Дубнов, В.К.Писаренко, И.П.Скроливецкий, В.Г.Плужников, В.И.Конников, И.M.Êóøíèêîâ, А.А.Сакун, В.Я.Молчанов.

И.О,Бадыкин, А.Б.Лещенко, П.А.Лопатин и Р.Я.Антоновский (53) 681,136.5(088.8) (56) Патент США М 4124944, кл. G 09 В 19/24, 1978, Ф 1 ,(54) ТРЕНАЖЕР ДЛЯ ОБУЧЕНИЯ НАВЫКАМ ВЕДЕНИЯ СВАРКИ (57) Изобретение относится к техническим средствам обучения обращению с инструментом электросварщика и оборудованием поста ручной дуговой сварки и может быть использовано для обучения приемам и навыкам ручной дуговой сварки, а также приИзобретение относится к техническим средствам обучения обращению с инструментом электросварщика и оборудованием поста ручной дуговой сварки и может быть использовано для обучения правилам и навыкам ведения ручной дуговой сварки, а также приемам настройки на заданный режим сварки.

Цель изобретения — расширение функциональных и дидактических возможностей, более полное обеспечение корректных обратных связей и безотходной техйблогии.

На фиг,1 схематически изображен тренажер для обучения. навыкам ведения сварки, общий вид; на фиг.2 — узел I на фиг.1; на фиг.3 — узел II на фиг.1; на фиг.4 — свариваемое изделие, вид сверху; на фиг.5 — блок Ы 1709378 A l емам настройки на заданный режим сварки.

Цель изобретения — расширение функциональных и дидактических возможностей для обучения навыкам ведения сварки, обеспечение корректных обратных связей по всем контролируемым параметрам, реализация безотходной технологии в процессе обучения. Тренажер содержит неплавящийся электрод, состоящий из металлического стержня, на торце которого имеется графитовый наконечник, имитатор изделия, содержащий две стыкуемые с зазором детали, которые электрически изолированы друг от друга, а разделенные кромки покрыты флюсом, источник питания сварочной дуги и блок реализации обратных связей по погонной энергии сварки и по скорости сварки.

Шов формируется из флюса, который расплавляется либо малоамперной маломощной дугой, либо натурной сварочной дугой.

5 ил. схема тренажера для обучения навыкам ведения сварки. С>

Устройство (фиг.1) содержит электрода- 0 держатель 1, электрод 2, который выполнен (1 неплавящимся в виде стержня 3 (фиг.2) с графитовым наконечником 4, имитатор 5 д свариваемого изделия, который выполнен из двух свариваемых деталей 6 из углеродистой конструкционной стали толщиной 1-4 мм (фиг.3), имитатора 7 сварного шва, обра- чЖ зующегося при затвердевании ваннМ 8 (фиг.4), расплавленного флюса, и две скрепляющие планки 9 из изоляционного материала, посредством которых детали 6 жестко фиксируются одна относительно другой с зазором -стыкуемыми коомками. В состав тренажера входит промышленный источник

1709378

10 питания сварочной дуги и блок 11 реализации обратных связей, который содержит индикатор 12 скорости сварки, индикатор

13 объема сварочной ванны, индикатор 14 погонной энергии сварки.

Электрод 2 предназначен для имитации реального штучного электрода. Графитовый наконечник 4, смонтированный на металлическом стержне 3, предназначен для получения неплавящегося электрода а использованием реальной сварочной дуги, Имитатор 7 сварного шва получается за счет затвердевания сварочной ванны 8, которая. возникает на поверхности сварочного флюса(или в случае многократного тренажа — на поверхности шлаковой корки) за счет тепла реальной сварочной дуги.

Имитатор 5 свариваемого изделия предназначен для осуществления процесса тренажа, а также служит датчиком для реализации системы обратных связей по скорости сварки, объема сварочной ванны и по погонной энергии сварки.

Блок 11 реализации обратных связей предназначен для оперативной регистрации скорости сварки, объема сварочной ванны и погонной энергии сварки.

При этом индикатор 13 объема сварочной ванны фиксирует фактические тепло вложения в процессе тренажа, которые пропорциональны объему сварочной ванны 8.

Кроме того, блок 11 реализации обратных связей предназначен для получения звуковых сигналов при ненормативных отклонениях по скорости сварки, по поперечным колебаниям торца имитатора 2 электрода, которые вызывают ненормативные изменения объема сварочной ванны 8, при ненормативных отклонениях погонной энергии сварки, Структурная блок-схема (фиг.5) включает промышленный источник 10 питания и блок 11 реализации обратных связей, Блок 11 реализации обратных связей содержит индикатор 12 скорости сварки; индикатор 13 объема сварочной ванны (индикатор тепловложений}, индикатор 14 погонной энергии сварки, сварочную дугу 15, узел 16 блокировки низкой частоты, узел 17 блокировки высокой частоты, источник 18 высокой частоты, источник 19 низкой частоты, таймер 20, первый аналого-цифровой преобразователь 21, индикатор 22 длины имитатора сварного шва, первый умножитель 23, второй умножитеть 24, компаратор

25, узел 26 селекторной звуковой обратной связи, второй аналого-цифровой преобразователь 27, узел 28 синхронизации, первый

20 с входом инвертора 29, а выход инвертора

30 29 соединен с входом индикатора 22 длины имитатора сварного шва и вторым входом

40

5О связи

15 инвертор 29, второй инвертор 30, узел 31 коммутации.

Входы узла 28 синхронизации подключены параллельно выходам промышленности источника 10 питания, выход узла 28 синхронизации соединен с входом таймера

20, а выход таймера 20 соединен с первым входом умножителя 23, два выхода источника 16 низкой частоты соединены с двумя входами узла 31 коммутации и двумя входами аналого-цифрового преобразователя 21, а два выхода источника 18 высокой частоты соединены с другими двумя входами узла 31 коммутации и двумя входами второго аналого-цифрового преобразователя 27, два выхода узла 31 коммутации соединены с двумя входами узла 17 блокировки высокой частоты, другие два выхода узла 31 коммутации соединены с двумя входами узла 16 низкой частоты, первый выход узла 16 блокировки низкой частоты соединен с первым выходом узла 17 блокировки высокой частоты и с одной из деталей 6 свариваемого изделия 5, второй выход узла 16 блокировки низкой частоты соединен с вторым выходом узла 17 блокировки высокой частоты и с другой деталью 6 свариваемого изделия 5, выход аналого-цифрового преобразователя 21 связан умножителя 23, выход аналого-цифрового преобразователя 27 соединен с входом инвертора 30, а выход инвертора 30 соединен с входом индикатора 13 объема сварочной ванны (тепловложение) и вторым входом ум-. ножителя 24, выход индикатора 13 объема сварочной ванны соединен с первым sxoдом компаратора 25, выход первого умножителя 23 соединен с входом индикатора 12 скорости сварки и вторым входом второго умножителя 24, выход которого соединен с входом индикатора 14 погонной энергии сварки, а выход индикатора 12 скорости сварки соединен с вторым входом компаратора 25, выход индикатора 14 погонной энергии сварки соединен с третьим входом компаратора 25, выход которого соединен с узлом 26 селекторной звуковой обратной

Тренажер для обучения навыкам ведения сварки работает следующим образом.

Перед началом тренажа обучающийся насыпает слой флюса на имитатор 5 свариваемого изделия в зону, где должен быть сформирован сварной шов 7, Затем обучающийся возбуждает дуговой процесс и начинает плавить флюс.

При этом промышленный источник 10 питания настроен на такую величину сва1709378

20

40

55 рочного тока, при котором дуга горит устойчиво, плавится флюс, а материал деталей 6 имитатора 5 свариваемого иэделия не плавится. На поверхности флюса или шлаковой корки появляется сварочная ванна 8, которая в процессе тренажа перемещается за дугой вдоль линии стыка, При затвердевании сварочной ванны 8 формируется имитатор 7 сварочного шва.

В результате,в зазоре между стыкуемыми кромками деталей 6 в процессе тренажа появляется жидкая сварочная ванна 8.

Так как флюс электропроводен только в расплавленном состоянии, то через расплавленную прослойку флюса осуществляется электрический контакт между стыкуемыми кромками деталей 6.

В результате ток высокой частоты источника 18 питания замыкается через одну из деталей 6 вдоль линии стыкуемых кромок, через расплавленный флюс сварочной ванны 8 и через другую деталь 6 вдоль линии кромок. Все перечисленные элементы цепи, по которой замыкается ток высокой частоты, оказывают этому току значительное сопротивление. Причем по мере приближения расплавленной сварочной ванны к точкам подключения выводов источника 18 питания высокой частоты, которые соединены с деталями 6 имитатора свариваемого изде.лия через узел 16 блокировки низкой частоты, уменьшается сопротивление цепи, по которой замыкается ток высокой частоты.

По этой же цепи замыкается и ток низкой частоты от узла 19 источника низкой частоты, который подключен к деталям 6 через узел 17 блокировки высокой частоты параллельно узлу 18 источника высокой частоты. Току низкой частоты детали 6, по которым он замыкается, не оказывают практически никакого сопротивления, а слой расплавленного флюса ванны 8 оказывает значительноесопротивление,котороезависит от объема расплавленного флюса.

Таким образом, в процессе тренажа по мере передвижения сварочной дуги 15 вдоль стыкуемых кромок деталей 6 имитатора свариваемого изделия изменяется длина цепи, по которой замыкается ток высокой частоты, а значит, и величина тока высокой частоты.

М

В процессе тренажа скорость сварки должна быть постоянной.

Поэтому величина тока высокой частоты в процессе тренажа должна нарастать равномерно.

При неумелых действиях обучающегося, когда скорость сварки не постоянна, нарастание тока высокой частоты происходит неравномерно.

По той же цепи, по которой замыкается ток высокой частоты, замыкается и ток низкой частоты.

Величина тока низкой частоты зависит

or объема ванны расплавленного флюса, так как детали 6 имитатора 5 свариваемого изделия току низкой частоты практически сопротивления не оказывают. При сварке объем расплавленного флюса должен быть постоянным. При неумелых действиях оператора объем расплавленного флюса изменяется, что приводит к изменениям в процессе тренажа величины тока низкой частоты.

Так как источник 18 высокой частоты и источник 19 низкой частоты имеют на выходах крутопадающие внешние вольт-амперные характеристики, то при изменениях их токов нагрузки соответственно изменяются величины напряжений на выходах этих источников. Причем падение напряжения на выходе источника 18 высокой частоты обратно . пропорционально длине сформированного сварного шва и прямо пропорционально "непроваренной" части стыка, а напряжение на выходе источника

19 низкой частоты обратно пропорционально объему сварной ванны 8, т.е. тепловложениям.

Узел 16 блокировки низкой частоты и узел 17 блокировки высокой частоты предназначены для того, чтобы высокая частота не проникала в источник 19 низкой частоты, а низкая частота не проникла в источник 18 высокой частоты.

Напряжение от промышленного источника 10 питания сварочной дуги, который, как и всякий сварочный источник питания для ручной дуговой сварки, имеет крутопадающую внешнюю вольт — амперную характеристику, поступает на вход узла 28 синхронизации, На выходе узла 28 синхрониэации возникает управляющий сигнал только в режиме нагрузки промышленного источника 10 питания сварочной дуги. т.е. в период горения сварочной дуги.

Ф

Этот управляющий сигнал поступает на вход таймера 20, который обеспечивает на выходе появленЬе серии временных импульсов определенной частоты, поступающих на вход умножителя 23, à íà его другой вход поступают сигналы с выхода аналогоцифрового преобразователя 21, на вход которого поступает напряжение с выхода источника 19 низкой частоты.

Причем на вход аналого-цифрового преобразователя 21 поступает аналоговый сигнал, обратно пропорциональный длине

1709378 сформированного в процессе тренажа имитатора сварного шва, а серия дискретных сигналов, частота которых обратно пропорциональна длине сформированного имитатора сварного шва, с выхода аналого-цифрового преобразователя 21 поступает на вход инвертора 29, на выходе которого появляется сигнал, пропорциональный длине сформированного сварочного шва.

Вследствие этого на вход умножителя

23 поступают серия временных импульсов, количество которых пропорционально вре; мени горения дуги, и серия сигналов, частота которых пропорциональна длине сформированного сварного шва. При делении пути на время появляется на выходе умножителя 23 сигнал, соответствующий скорости сварки в данный момент времени, который поступает на вход индикатора 12 скорости сварки и на вход умножителя 24, на второй вход которого поступает также серия сигналов с выхода инвертора 30, частоты которых пропорциональны количеству введенного в зону сварки тепла. При делении величины тепловложений в процессе тренажа на величину скорости сварки на выходе умножителя 24 появляется сигнал, пропорциональный величине погонной энергии сварки, который поступает на вход индикатора 14 погонной энергии сварки, Таким образом, на три входа компаратора 25 поступают три сигнала: сигнал, пропорциональный погонной энергии сварки; сигнал пропорциональный скорости сварки; и сигнал, пропорциональный объему сварочной ванны.

На выходе компаратора 25 возникает сигнал, который является результатом ненормативных отклонений фактических значений скорости сварки, величины погонной энергии и величины обьема сварочной ванны от заданных значений.

Этот сигнал поступает на вход узла 26 селекторной звуковой обратной связи.

При этом формирование сигнала на выходе индикатора 13 обьема сварочной ванны происходит следующим образом.

На входы аналого-цифрового преобразователя 27 поступает сигнал с выхода узла

18 источника высокой частоты, который обратно пропорционален длине сформированного шва. На выходе аналого-цифрового преобразователя 27 появляется серия сигналов, частота которых пропорциональна обьему расплавленной сварочной ванны, Сигналы с выхода аналого-цифрового преобразователя 27 поступают на вход инвертора 30, а с выхода инвертора 30 — на вход индикатора 13 объема сварочной ванны. Та5

40 ким образом, сигнал на выходе индикатора

13 объема сварочной ванны пропорционален обьему расплавленного флюса в процессе тренажа.

Сформированный в процессе тренажа имитатор сварного шва может быть многократно использован путем последующих переплавлений образованной шлаковой корки в процессе последующего тренажа, Тренаж всякий раз заканчивается после сформирования имитатора сварного шва вдоль линии стыкуемых кромок в форме затвердевшей шлаковой корки.

Если в процессе тренажа в результате неумелых действий обучающего происходит обрыв сварочной дуги, то срабатывает узел

31 коммутации и отключаются узлы 18 и 19 соответственно источников высокой и низкой частоты, а также прекращает работу узел 28 синхройизации, так как напряжение на выходе промышленности источника 10 питания сварочной дуги становится равным напряжению холостого хода, в результате узел селекторной звуковой обратной связи также прекращает работу.

О качестве проведенного тренажа руководитель занятия судит по виду имитатора сварного шва в форме затвердевшей шлаковой корки.

Использование в учебном процессе на стадии производственного обучения тренажера для обучения навыкам ведения сварки обеспечивает существенное сокращение времени обучения за счет реализации системы оперативной обратной связи по ненормативным отклонениям в процессе тренажа от заданных значений основных элементов режима сварки (погонной энергии сварки, скорости сварки и обьема сварочной ванны), а также резко снижается расход сварочных электродов и основного металла.

Формула изобретения

Тренажер для обучения навыкам ведения сварки, включающий промышленный источник питания сварочной дуги, электрододержатель, электрод, имитатор свариваемого изделия, состоящий из двух деталей с разделенными кромками, индикатор скорости сварки, индикатор длины имитатора сварного шва и узел селекторной обратной связи,отл ича ю щи и ся тем, что, с целью расширения функциональных и дидактических возможностей, электрод выполнен не- плавящимся, детали имитатора свариваемого изделия выполнены из поперечных электроизоляционных планок с зазором между стыкуемыми кромками с флюсовым покрытием, а также дополни1709378

10 тельно введены коммутатор и сопряженные с ним узлы блокировки высокой и низкой частотй; источник высокой частоты, источник низкой частоты. последовательно соединенные узел синхронизации, таймер, первый умножитель, второй умно>китель и индикатор погонной энергии сварки, последовательно соединенные первый аналогоцифровой преобразователь и первый инвертор, последовательно соединенные второй аналого-цифровой преобразователь, второй инвертор и индикатор объема сварочной ванны, коммутатор. первый, второй и третий входы которого. подключены соответственно к выходам индикатора объема сварочной ванны, индикатора скорости сварки и индикатора погонной энергии сварки, а выход связан с узлом спекторной звуковой обратной связи, выходы первого и второго инверторов соединены соответст- венно с вторыми входами первого и второго умножителей, выходы первого умножителя и первого инвертора дополнительно связа5 ны соответственно с индикатором скорости сварки и индикатором Длины имитатора сварного шва, первый и второй аналогоцифровые преобразователи входами соединены соответственно с источником низкой

10 частоты и источником высокой частоты, а также первым и вторым входами коммутатора соответственно, узел синхронизации входами подключен параллельно выводам промышленности источника сварочной ду15 ги, первые входы узла блокировки низкой частоты и узлы блокировки высокой частоты подключены к одной из деталей, а вторые их входы — к другой детали имитатора свариваемого изделия.

1709378

Составитель В. Родимов

Редактор H. Швыдкая Техред M.Mîðiåíòàë Корректор 3, R0KRBK0B8

Заказ ФГ9 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

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

Тренажер для обучения навыкам ведения сварки Тренажер для обучения навыкам ведения сварки Тренажер для обучения навыкам ведения сварки Тренажер для обучения навыкам ведения сварки Тренажер для обучения навыкам ведения сварки Тренажер для обучения навыкам ведения сварки 

 

Похожие патенты:

Тренажер // 1678821
Изобретение относится к обучающим устройствам, в частности к тренажерам, и может быть использовано для формирования навыков работы домкратом

Изобретение относится к демонстрационным приборам по астрономии и позволяет повысить удобства пользования при отработке навыков работы с секстантом

Изобретение относится к средствам обучения обращению с инструментами

Изобретение относится к сварке, в частности к обучению обращения с инструментами

Изобретение относится к техЈическим средствам обучения обращению с инструментом, а именно к оборудованию поста ручной дуговой сварки

Изобретение относится к сварке, в частности к техническим средствам обучения приемам и навыкам ручной электросварки

Изобретение относится к устройствам по обучению слепых навыку нарезания резьбы метчиком в изделии и может быть использовано в учебно-производственных предприятиях слепых в учебном процессе по обучению их выполнению операций производственного процесса для возвращения их вновь к трудовой деятельности Цель изобретения -- повышение удобства в пользовании устройством незрячим исполнителем

Изобретение относится к техническим средствам обучения и может быть использовано для демонстрации изгиба резца и температуры резания при определении оптимальных характеристик обрабатываемости различных материалов

Изобретение относится к обучающим устройством и может быть использовано для обучения владению ручными инструментами, имеющими дисковый вращающийся орган

Изобретение относится к техническим средствам обучения ручной электродуговой сварке и может быть использовано в учебном процессе подготовки сварщиков

Изобретение относится к средствам обучения и может быть использовано в качестве учебной установки, предназначенной для развития навыков конструирования при рабочем проектировании, в частности для обучения критериально-обоснованному выбору геометрических параметров деталей, грамотному и осмысленному оформлению рабочей документации

Изобретение относится к средствам обучения и контроля и может быть использовано как дидактическое средство обучения приемам опиливания на занятиях в образовательных учреждениях

Изобретение относится к области педагогики как дидактическое средство по предмету «Технология» в образовательных учреждениях для формирования начальных умений пользования инструментом, в нашем случае молотком

Изобретение относится к дидактическим средствам обучения начальным приемам и навыкам ручной электродуговой сварки

Изобретение относится к учебным устройствам и позволяет моделировать реальные условия выполнения регулировочных работ клапанного механизма, необходимых для подготовки специалистов по ремонту и эксплуатации двигателей внутреннего сгорания

Изобретение относится к двигателестроению, в частности к учебным устройствам, и позволяет моделировать реальные условия выполнения работы по укладке коленчатого вала, необходимые для подготовки специалистов по ремонту и эксплуатации двигателей внутреннего сгорания

Изобретение относится к тренажерам, используемым при подготовке специалистов по аварийно-спасательным и другим работам в той части, когда от них требуется уверенная, быстрая и точная работа ломом, киркой и другим механическим инструментом, а также к проверке указанных навыков

Изобретение относится к тренажеру для обучения сварщика ручной дуговой сварке плавящимся и неплавящимся электродом

Изобретение относится к способу определения параметров движения сварочной дуги при тренаже или тестировании сварщика на дуговых тренажерных системах
Наверх