Тренажер для обучения навыкам ведения сварки

 

Изобретение относится к техническим средствам обучения обращению с инструментом , а именно к тренажерам для обучения приемам и навыкам ведения ручной дуговой сварки. Цель изобретения - расши-г рение функциональных и дидактических возможностей для обучения навыкам ведения сварки. Тренажер содержит секции имитатора электрода (ИЗ), выполненные из воска или парафина. Торец ИЭ выполнен из металлической трубки с коническим графитовым нагревателем. При установке ИЭ на величину реальной длины дуги к поверхности имитатора свариваемого изделия на выходе емкостного датчика длины дуги появляется напряжение, поступающее на вход узла коммутации. Последний обеспечивает включение источника напряжения питания нагревателя, привода имитатора плавления электрода и узел подсветки. Формирование качественного сварного шва однозначно определяется только условием приобретенных практических навыков , что достигается применением ИЭ с подачей воздуха через внутренний цилиндрический канал, а воска - вдоль образующей конической поверхности графического нагревателя , а такжб регистратора скорости сварки. Лампы подсветки внутри имитатора сварного соединения реализуют визуальную обратную связь по глубине пр 6вара. 5 ил. v Ј

COIO3 СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)ю G 09 В 19/24, В 23 К 9/10

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ р „p,Я

",уды

,т.=: Я Я

К АВТОРСКОМУ С8ИДЕТЕЛЬСТ8У (21) 4653680/08 (22) 21,02.89 (46) 15,04.93, Бюл, М 14 (71) Киевский механосброчный завод (72) Ю.И.Дубнов, В,К.Писаренко, И.П.Скроливецкий, И.М.Кушников, А. Б,Лещенко, В, И. Конников, В.Я.Молчанов, П,А.Лопатин и А.А,Сакун (56) Авторское свидетельство СССР

М 1762316, кл. G 09 В 19/24, 1987, . (54) ТРЕНАЖЕР ДЛЯ ОБУЧЕНИЯ НАВЫКАМ ВЕДЕНИЯ СВАРКИ (57) Изобретение относится к техническим средствам обучения обращению с инструментом, а именно к тренажерам для обучения приемам и навыкам ведения ручной .дуговой сварки. Цель изобретения — расши-. рение функциональных и дидактических . воэможностей для обучения навыкам ведения сварки. Тренажер содержит секции имитатора электрода (ИЭ), выполненные из

Изобретение относится к техническим средствам обучения обращению с инстру ментом, а именно к тренажерам для обучения приемам и навыкам ведения ручной дуговой сварки.

Цель изобретения — расширение функциональных и дидактических возможностей при обучении навыкам ведения сварки за счет обеспечения корректных обратных связей по контролируемым параметрам.

На фиг. 1 изображен общий вид тренажера для обучения навыкам ведения сварки; на фиг. 2 — имитатор сварочного электрода; на фиг. 3, 4 — имитатор свариваемого соеди„„5U„„1809458 А1 воска или парафина, Торец ИЭ выполнен иэ металлической трубки с коническим графитовым нагревателем. При установке ИЭ на величину реальной длины дуги к поверхности имитатора свариваемого изделия на выходе емкостного датчика длины дуги появляется напряжение, поступающее на вход узла коммутации. Последний обеспечивает включение источника напряжения питания нагревателя, привода имитатора плавления электрода и узел подсветки.

Формирование качественного сварного шва однозначно определяется только условием приобретенных практических навыков, что достигается применением ИЭ с подачей воздуха через внутренний цилиндрический канал, а воска — вдоль образующей конической поверхности графического нагревателя, а также регистратора скорости сварки. Лампы подсветки внутри имитатора сварного соединения реализуют визуальную обратную связь по глубине провара. 5 ил.

QO нения; на фиг. 5 — функциональная блок-схема имитатора.

О

Тренажер для обучения навыкам веде- 44 ния сварки состоит из имитатора 1 электро- (Л да с имитатором 2 электрододержателя, Q© имитатора 3 сварочного источника питания, имитатора 4 свариваемого изделия, причем Ф выходы имитатора 3 сварочного источника питания соединены с имитатором 2 электрододержателя и имитатором 4 свариваемого соединения посредством имитаторов сварочных йроводов 5 и 6. 1

Имитатор 1 сварочного электрода состоит иэ набора восковых или парафиновых цилиндрических секций, которые обеспечи1809458 вают ему высокую механическую прочность.

Каждая секция имеет на одном торце выпуклую сферу, а на другом торце — вогнутую.

Секции, которые втягиваются внутрь имитатора 2 электрододержателя, выполнены металлическими. Секции сочленены металлическим тросиком 7. Имитатор 1 электрода имеет торец 8, который содержит металлическую трубку 9 с коническим графитовым нагревателем 10, а на нагреватель посажено кольцо 11. Внутри центрального канала сочлененных секций проходит металлический тросик 7, соединенный одним концом с металлической трубкой 9. и электрический провод 12, соединенный одним концом с кольцом 11, Другой конец тросика соединен через байонетный разъем 13 с намоточно-размоточным барабаном 14 привода 15 имитатора плавления электрода, корпус которого электрически связан с одним из выходов 16 источника 17 электрического напряжения. Другой конец провода 12 через цилиндрический разъем 18 соединен со вторым выходом 19 источника 17 электрического напряжения.

Графитовый нагреватель 10 имеет коническую форму, предназначенную для стекания расплавленного воска к торцу электрода.

Внутри имитатора 2 электрододержателя размещена направляющая трубка 20, в которую установлена пружина 21 натяжения, Торец 22 имитатора 2 электрододержателя соединен с имитатором 6 сварочного провода. Имитатор 6 сварочного провода выполнен из гибкой трубки, внутри которой размещен гибкий металлический шланг 23, а внутри гибкого металлического шланга 23 размещен металлический тросик 7 и электрический провод 12.

Имитатор 6 сварочного провода подсоединен к клеммной доске 24 имитатора 3 сварочного источника питания, внутри которого смонтирован компрессор 25 а аппаратурой регулирования давления и расхода воздуха, соединенный шлангом 26 с внутренней полостью имитатора 6 сварочного провода. Кроме того, внутри имитатора 3 сварочного источника питания смонтирован источник 17 электрического напряжения, один выход которого проводом 27 соединен с корпусом привода 15 имитатора плавления электрода, а другой выход через нихромовый провод 28 — с электрическим проводом 12.

Длина нихромового провода 28, т.е, его сопротивление, подбирается практически для каждого графитового нагревателя 10, чтобы обеспечить необходимую температуру его нагрева, Источник электрического напряжения 17 обеспечивает подачу электрического напряжения на нагреватель 10 (фиг.

2). Привод 15 имитатора плавления электрода через зубчатую муфту 29 соединен с барабаном 14 для намотки тросика.

Для рассоединения зубчатой муфты 29 установлено пружинное устройство 30.

Внутри имитатора 3 сварочного источника питания смонтирован блок 31 емкостных датчиков, состоящий из емкостного датчика 32 длины дуги и емкостного датчика

10 датчик 33 скорости сварки с узлом 39 регистрации скорости сварки, Блок-схема также состоит из имитатора 4 свариваемого изде40 лия, источника 17 электрического напряжения, компрессора 25, привода 15 имитатора плавления электрода, нагревателя 10, узла

40 подсветки, в состав. которого входят лампы 36 подсветки и стыкуемые кромки деталей 34 и 35 с прозрачными отверстиями, которые покрыты слоем воска или парафина, узла 41 коммутации.

Расплавленный воск или парафин, заполняющий зазор между стыкуемыми кромками деталей 34 и 35, образует имитатор 42 сварного шва (фиг. 3).

Емкостный датчик 32 длины дуги предназначен для включения подачи воздуха в зону сварки, подачи напряжения к графитовому нагревателю 10, включения привода 15 имитатора плавления электрода, включения

55 лампочек 36 подсветки внутри имитатора 4 свариваемого изделия.

Емкостный датчик 32 длины дуги срабатывает при подведении торца 8 имитатора 1

33 скорости сварки. Два выхода емкостного датчика 33 скорости сварки посредством проводов, которые размещены внутри имитатора 5 сварочного провода, электрически . соединены с имитатором 4 свариваемого изделия.

Имитатор 4 свариваемого иэделия со20 стоит из двух деталей 34 и 35, которые частично выполнены в зоне сварного шва из прозрачного материала и внутри них смонтированы лампочки 36 подсветки. Разделенные кромки детали имитатора 4 свариваемого изделия покрыты слоем воска .37.

Лампы 36 подсветки соединены проводами 38, которые размещены внутри имитатора 5 сварочного провода (фиг. 1) с

30 выходом источника 17 электрического напряжения.

Блок-схема тренажера для обучения навыкам ведения сварки (фиг, 4) состоит из следующих функциональных узлов: блока 31

35 емкостных датчиков, который содержит емкостный датчик 32 длины дуги и емкостный

1809458 электрода к поверхности имитатора 4 свариваемого изделия на величину реального дугового промежутка, Емкостный датчик 32 длины дуги содержит генератор 43 электрических колебаний высокой частоты и пороговое устройство 44, При установке торца 8 имитатора 1 электрода в поверхности имитатора 4 свариваемого изделия на величину реальной

10 длины дуги параллельно контуру генератора 43 подключается дополнительная емкость, образуемая между торцом имитатора электрода и поверхностью свариваемого изделия, В результате срабатывает пороговое устройство 44, соединенное с генератором 43, и включает узел 41 коммутации, Генератор 43 электрических колебаний чувствителен даже к небольшому изменеwe емкости. ции необходимых напряжений питания на следующие потребители: компрессор 25, привод 15 имитатора плавления электрода, нагреватель 10, узел 40 подсветки, 25

Емкостный датчик 33 скорости сварки предназначен для выработки напряжения, которое поступает на вход узла 39 регистрации скорости сварки, В состав датчика 33

30 входит емкость между торцевыми поверхностями стыкуемых деталей 34 и 35 имитатора

4 свариваемого иэделия (с воздушным зазором между торцевыми поверхностями).

Этот воздушный зазор по мере ведения

35 сварки заполняется воском или парафинбм, Имитатор 4 свариваемого изделия выполняет одновременно функции рабочей поверхности и емкостного датчика скорости сварки. При этом обкладки конденсатора служат стыкуемые боковые поверхности де40 талей 34 и 35 с воздушным зазором между ними, Источник 17 электрического напряжения предназначен для подачи напряжения на лампы 36 подсветки узла 40 и подачи

45 необходимых напряжений на все узлы функциональной блок-схемы.

Компрессор 25 с айпаратурой регулирования давления и расхода воздуха предназначен для подачи воздушной струи в зону 50 сварки.

Привод 15 имитатора плавления электрода предназначен для увеличения скбрости укорочения вылета электрода до реальной величины за счет дополнительного втягивания имитатора 1 электрода в корпус рукоятки имитатора 2 электрододержателя.

Нагреватель 10 предназначен для обеспечения плавления восковых или парафиновых секций и подогрева воздушной струи, Узел 41 коммутации емкостного датчика 20

32 длины дуги предназначен для коммутаУзел 40 подсветки предназначен для реализации обратной визуальной связи по глубине поворота сварного шва.

Тренажер для обучения навыкам веде-. ния сварки работает следующим образом.

В кл юча ют тумблер "Сеть" на корпусе имитатора 3 сварочного источника питания.

Торец 8 имитатора 1 электрода подводится на величину реальной длины дуги к поверхности имитатора 4 свариваемого изделия, При этом на выходе емкостного датчика 32 длины дуги появляется напряжение, которое поступает на вход узла 41 коммутации, обеспечивающего подачу напряжений на компрессор 25, привод 15 имитатора плавления электрода, нагреватель 10, узел 40 подсветки, Вследствие этого в зону имитатора 42 сварного шва поступает нагретая струя воздуха, начинает плавиться секция воска или парафина, контактирующая с графитовым нагревателем 10. Обеспечиваются дополнительное укорочение вылета электрода за счет работы привода 15 имитатора плавления электрода и обратная визуальная связь о глубине провара за счет внутренней подсветки со стороны корня шва.

Имитатор 42 сварного шва формируется в результате затвердения сварочной ванночки расплавленного воска или парафина.

Сварочная ванночка состоит из расплавленного нагретой воздушной струей воска, которым покрыты кромки свариваемого соединения. В состав ванночки входит также расплавленный воск, который поступает из имитатора 1 электрода.

Подаваемый воздушный поток проходит через общий цилиндрический канал всех сочлененных секций; затем через внутренний цилиндрический канал металлической трубки 9 (фиг, 2) и выходит в форме цилиндрической струи из торца 8 имитатора

1 электрода. Секции плавятся, соприкасаясь с разогретым графитовым нагревателем, расплавленные капли воска стекают вдоль боковой поверхности конуса, направляемого вершиной вниз, графитового нагревателя 10 и, увлекаемые цилиндрической воздушной струей, в виде капель поступают в расплавленную сварочную ванночку, образуемую разогретой цилиндрической воздушной струей на поверхности имитатора 4 свариваемого соединения, По мере расплавления воск или пара-, фин становятся прозрачными и интенсивность подсветки со стороны корня шва увеличивается. По увеличению интенсивно-. сти подсветки судят о глубине проплавления нагретой воздушной струей слоя воска

37 (фиг, 1), армирующего кромки стыка, Кро1809458 ме того, срабатывает емкостной датчик ЗЗ скорости сварки, т.к. воздушный промежуток емкости между торцевыми поверхностями деталей 34 и 35 имитатора свариваемого изделия заполняется воском, При этом изменяется величина емкости .между деталями 34 и 25. Скорость изменения величины емкости пропорциональна скорости заполнения воздушного зазора воском или пара10 фином

Выходной сигнал емкостного датчика скорости сварки поступает на вход узла 41 регистрации скорости сварки, который фиксирует величину мгновенной скорости

"сварки"

По окончании процессов сварки оператор отводит торец имитатора 1 электрода от поверхности имитатора 4 свариваемого изделия на величину, превышающую реаль20 ную длину дуги, В результате исчезает управляющий сигнал на выходе емкостного датчика 32 длины дуги, отключается узел 41 коммутации и обесточиваются потребители.

Прекращается подача воздуха, укороче-.

25 ние электрода и подсветки сварного шва со стороны корня шва.

Повторное возобновление тренажа возможно при подводе торца имитатора 1 электрода к поверхности имитатора 4 реального дугового промежутка.

Качество ведения тренажа оценивается по внешнему виду имитатора 42 сварного шва и по показаниям регистратора скорости сварки.

Для установки новых секций имитатора

1 электрода необходимо рассоединить зубчатую муфту 29 {фиг, 1) посредством пружинного устройства 30, за графитовый нагреватель 10 (фиг. 2) вытянуть провод 12

40 и гибкий тросик Т, разъединить их байонетный и цилиндрический разъемы 13, 18, установить необходимое количество восковых, металлических секций посредством специальной пусковой кнопки привода имитатора

1 плавления электрода, смонтированной на корпусе имитатора 3 сварочного источника . питания, обеспечить плотное сочленение секций имйтатора электрода.

После этого процесс тренажа повторя50 ется.

Использование в учебном процессе тренажера обеспечивает высокую эффективсвариваемого изделия сйова на величину 30 ность обучения приемам и навыкам сварки, так как реализуются корректные обратные связи по глубине провара, скорости сварки, формированию сварного шва, При этом формирование качественного сварного шва однозначно определяется только уровнем приобретенных практических навыков, что достигается применением новой конструкции имитатора электрода с подачей воздуха через внутренний цилиндрический канал и воска вдоль образующих конической суживающейся поверхности графитового нагревателя, а также емкостного датчика для регистрации скорости сварки.

Формула изобретения

Тренажер для обучения навыкам ведения сварки, включающий имитатор электрода, выполненный из отдельных секций с центральным каналом, трос, проходящий через центральный канал и соединяющий торец имитатора электрода с приводом имитатора плавления электрода, имитатор свариваемого соединения с разделанными кромками, покрытыми слоем воска, имитатор сварочного источника питания и компрессор устройства подачи воздуха, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью расширения функциональных и дидактических возможностей при обучении навыкам ведения сварки путем обеспечения корректных связей по контролируемым параметрам, секции имитатора электрода выполнены из воска или парафина, а их сопрягаемые поверхности— сферическими, одна из которых выпуклая, а другая — вогнутая, на торце имитатора электрода укреплен конический графитовый на-. греватель с.металлической трубкой, установленной по его оси, сочлененной с центральным каналом, связанным с устройством подачи воздуха, при этом дополнительно введены лампы подсветки стыкуемых кромок, размещенные внутри ймитатора свариваемого соединения, источник напряжения, датчик скорости сварки, соединенный с регистратором скорости сварки и датчик длины дуги, подключенный . к узлу коммутации, который входом связан с источником напряжения, а выходом — с приводом имитатора плавления электрода, компрессором. коническим графитовым нагревателем и лампами подсветки стыкуемых кромок имитатора свариваемого соединения.

1809458

1809458

1809458

Составитель B. Родимов

Техред М, Моргентал Корректор M. Петрова

Редактор

Заказ 1287 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