Тренажер сварщика

Тренажер сварщика

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к сварочному производству, а именно к средствам обучения приемам и навыкам ручной и полуавтоматической сварки. Цель изобретения - повышение качества процесса обучения сварщиков за счет повышения точности работы тренажера. Сварочный тренажер кроме блока имитации электрода с держателем, блока управления, имитатора шлема сварщика, имитатора сварочной ванны, блока моделирования теплового баланса, излучающего и приемного элементов дополнительно содержит светоделительный элемент, блок сканирования, ключевую схему, генератор, усилитель, блок линеаризации, первый, второй и третий селективные усилители, первый, второй, третий и четвертый детекторы, первый и второй делители напряжений. Устройство обеспечивает выработку правильных психомоторных навыков у обучаемого сварщика по поддержанию длины дугового промежутка, угла наклона имитатора сварочного электрода, теплового режима сварочной ванны и отклонения конца имитатора сварочного электрода от центра имитируемой сварочной машины. 12 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК г511 4 В 23 К 9/10

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

H A BTOPCHGMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4)21;43/31-27 (22) 23.09.86 (46) 23.06.89. Ьюл. № 23 (71) Институт н:1 моделирования в э 1ергетике АН УССР ,(72) В. В. Васильев, С. Н. Даниляк, A. И. Левина, В. A. Нушко Il }O. П. Ройко (53) 621.79! .75 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 1088057, кл. С 09 В 19/24, 1983. (54) ТР(=..НА)КЕР СВАРЩИ1(А (5?) Изобрегение относится к сварочному производству, а и:1енно к средствам обучения приемам и навыкам ручной и полуавтоматической сварки. Цель изобретения— повышение качества процесса обучения сварщиков за счет повышения точности работы тренажера. Сварочный тренажер кроме

Изобретение относится к области сварочного производства, а именно к средствам обучения приемам и навыкам ручной и полуавтоматической сварки.

Целью изобретения является повышение качества процесса обучения -,a счет повышения точности работы тренажера.

На фиг. приведена схема предлагаемого тренажера; на фиг. 2 — конструкция блока имитации сварочного электрода с держателем; на фиг. 3 — схема размещения элементов световода на конце имитатора электрода; на фиг. 4 — схема блока моделирования теплового баланса; на фиг. 5— схема блока управления; на фиг. 6 — схема узла формирования звуковых сигналов тревоги и звукового сопровождения; на фиг. 7 — схема узла формирования сигналов управления электроприводами тренажера; на фиг. 8 — схема узла формирования сигнала ошибки по длине дугового промежутка; на фиг. 9 — схема узла фор„„SU,» И88 48 А1

2 блока имитации электрода с держателем, блока управления. имитатора шлема сварщика, имитатора сварочной ванны, блока моделирования теплового баланса, Ilзлучаю11цro и приемного элементов дополнительно содержит светоделительный элемент, блок сканирования, ключевую схему, генератор, усилитель, блок линеаризации, первый, второй и третий селективные усилители, первый, второй, третий и 1етвертый дете1,— торы, первый и второй делители напряжений. Устройство обеспечпвл"T вырлбо1 .у правильных психомотор,II# навыков у обуч;емого сварщика по поддержанию длины дуГового 11ромежутка, у! la HHK.IOHH имитатора сварочного электро là, теплового режима свлрочной ванны и отклонения конца имит тора сварочного электрода or центра им1— тируемой сварочной маньяны. !3 ил. мирова Hия сигнала ошибl;II Ilo углi ил к. Ioна имитатора свароч1ц1го электродл. фиг. 10 — cûма подсоедиlioHHÿ элoi.сl тов световода; а фиг. 11 с o÷!I б. 1ок;:, липеаризации; на фиг. 12 ко11струкпня одного из элементов блока склнировап 1я; на фиг. !3 — временные дилгрлммы н;1пряжений, объясняющие принцип работы грснажера.

Тренажер свар1цик«L o i. ржит б,1Ок 1 имитации электрода с держателем, блок 2 управления, имитатор 3 шлема сварщика, блок 4 моделирования теплового баланса, имитатор 5 сварочной ванны, блок 6 имитации объекта тренажа, генератор 7, усилитель 8, излучающий элемент 9, блок 10 сканирования, светоделительный элемент 11, делитель 12 частоты, ключевую схему 13, приемный элемент 14, блок 15 линеарпзлции, первый селективный усилитель 16, первый детектор 17, второй детектор 18, второй селективный усилитель 19, третий дс1488148

3 тектор 20, первый делитель 21 напряжения, третий селективный усилитель 22, четвертый детектор 23, второй делитель 24 напряжений. Позициями 25 — 29 обозначены первый— шестой выходы блока 2 управления, 30 — 33 —— первый — четвертый входы блока 2 управления, 34 — 37- первый — четвертый входы блока 6 имитации обьекта тренажа, 38 — 40— первый — -третий входы блока 4 моделирования теплового баланса, 4! и 42 — первый и второй входы первого делителя 21 напряжений, 43 и 44 — первый и второй входы второго делителя 24 напряжений.

Блоки, узлы и элементы тренажера сварщика связаны между собой следующим образом.

Первый выход 25 блока 2 управления связан с входом блока 1 имитации электрода с держателем, а второй выход 26 блока 2 управления связан с входом имитатора 3 шлема сварщика. Блок 4 моделирования теплового баланса связан выходами соответственно с первым входом 30 блока управления и входом имитатора 5 сварочной ванны, Третий 26, четвертый 27 и нягый 28 выходы блока 2 управления связаны соответственно с первым 34, вторым

35 и третьим 36 входами блока 6 имитации объекта тренажа. Третий выход 26 блока 2 управления также связан с первым входом 38 блока 4 моделирования теплового баланса, а шестой выход 29 блока 2 управления связан соответственно с вторым входом 39 блока 4 моделирования теплоного оаланса и управляющим входом ключевой схемы 13, выход которой связан с четвертым входом 37 блока 6 имитации обьекта тренажа. Выход имитатора 5 сварочной ванны оптически связан с внешним кольцевым элементом световода блока 1 имитации электрода с держателем. Выход генератора 7 через усилитель 8 связан с входом излучающего элемента 9, который через блок !О сканирования и светоделительный элемент 11 оптически связан с внутренним цилиндрическим элементом световода блока 1. Выход генератора 7 также связан через делитель 12 частоты с информационным входом ключевой схемы 13.

Вход приемного элемента 14 через светоделительный элемент 11 оптически связан с внутренним цилиндрическим элементом световода блока 1 имитации электрода с держателем, а его выход связан через блок !

5 линеаризации соответственно с входами первого 16 и третьего 22 селективных усилителей. Выход первого селективного усилителя 16 через первый детектор 17 связан с входами второго детектора 18 и второго селективного усилителя 19, выход которого через третий детектор 20 связан, с вторым входом 42 первого делителя 21 напряжений, выход которого связан с вторым входом 31 блока 2 управления, Вы10

4 ход второго детектора 18 связан соответственно с первым входом 41 первого делителя 21 напряжений; вторым входом 44 второго делителя 24 напряжений, третьим входом 32 блока 2 управления и третьим входом 40 блока 4 моделирования теплового баланса. Выход третьего селективного усилителя 22 через четвертый детектор 23 связан с первым входом 43 второго делителя 24 напряжений, выход которогс связан с четвертым входом 33 блока 2 управления.

Блок 1 имитации электрода с держателем предназначен для имитации реального сварочного ручного инструмента. Он содержит держа гель 45 электрода, собственно имитатор 46 электрода (полый пруток), привод 47 для имитации плавления электрода, световод, разделенный на цилиндрический 48 и внешний кольцевой 49 элементы. Один конец световода имеет форму усеченного конуса, а второй оптически связан со светоделительным элементсм )1 и имитатором 5 сварочной ванны.

Имитатор 5 сварочной ванны предназначен для имитации реальной сварочной ванны в виде оптического образа на поверхности блока 6 имитации объекта тренажа и в качестве которого может использоваться любой оптический источник.

Имитатор шлема 3 сварщика представляет стандартный по размеру и внешнему виду шлем сварщика, в который вмонтированы головные телефоны.

Блок 4 моделирования теплового баланса предназначен для решения уравнения теплопроводности в виде дифференциального уравнения в обыкновенных производных, соответствующего балансу количества тепла, поступившего в рассматриваемый об.ьем от сварочного источника тепла, и тепла, ушедшего за пределы объема всеми видами, теплопередачи (теплопроводность, конвекция, излучения и др.).

Блок 4 моделирования теплового баланса содержит электронный ключ 50, интегратор 51, сумматор 52, умножитель 53, функциональный преобразователь 54 длины дугового промежутка, функциональный преобразователь 55 тока дуги, схему 56 формирования сигнала ошибки по величине теплосодержания сварочной ванны и схему

57 установки нормативного значения величины теплосодержания сварочной ванны.

Электронный ключ 50 предназначен для выключения сигналов, имитирующих скорость сварки и мощность дуги при появлении сигнала нарушения нормального режима сварки.

Функциональный преобразователь 54 длины дугового промежутка предназначен для формирования сигнала напряжения дуги.

Функциональный преобразователь 55 тока дуги предназначен для реализации внеш1488148

5 ней характеристики сварочного источника тока.

Умножитель 53 предназначен для формирования сигнала мощности дуги.

Интегратор 51 предназначен для формирования сигнала мощности дуги.

Интегратор 51 предназначен для вычисления сигнала, величина которого определяет текущее теплосодержание сварочной ванны.

Схема 56 формирования сигнала ошиб- 10 ки по величине теплосодержания сварочной ванны представляет собой электронный компаратор и предназначена для выработки сигнала ошибки по величине теплосодержания сварочной ванны при отклонении ее от номинального значения, установленного схемой 57 установки нормативного значения величины теплосодержания сварочной ванны

Блок 6 имитации объекта тренажа содержит подвижную каретку 58, на которой смонтирован оптический источник 59, пред- 20 назначенный для имитации горения дуги, а также двухкоординатный привод 60 перемещения каретки 58.

Блок 2 управления предназначен для управления процессом обучения сварщика, а также для регистрации правильности. поддержания сварщиком основных параметров имитируемого сварочного процесса и оповещения сварщика об их нарушении. Блок

2 управления содержит генератор 61 се. кундных импульсов, переключатель 62, канал 63 общего времени процесса сварки, канал 64 отклонения имитатора сварочного электрода, канал 65 угла наклона имитатора сварочного электрода, канал 66 длины дугового промежутка, канал 67 теплосодержания сварочной ванны, узел 68 формирования сигнала ошибки по отклонению имитатора сварочного электрода от центра оптической сварочной ванны, узел 69 формирования сигнала ошибки по углу наклона имитатора сварочного электрода, узел 70 формирования сигнала ошибки по длине дуго- 40 вого промежутка, узел 71 формирования сигналов тревоги и звукового сопровождения, узел 72 формирования сигналов управления электроприводами тренажера.

Переключатель 62 предназначен для пуска всего сварочного тренажера.

Канал 63 общего времени процесса сварки предназначен для подсчета и индикации общего времени процесса сварки.

Он содержит счетчик 73 общего времени, дешифратор 74 общего времени и индикатор 75 общего времени.

Каналы 64 — 67 предназначены для подсчета и индикации числа ошибок по отклонению имитатора сварочного электрода от центра оптической сварочной ванны, углу наклона имитатора сварочного электрода, длине дугового промежутка и теплосодержанию сварочной ванны. Они имеют одинаковую структуру и содержат к. ючевуk) с ему 76, счетчик 77 числа ошибок, дешифратор 78 числа ошибок и индик; тор 79 числа ошибок.

Узел 68 формирования сигна1а ошибки по отклонению имитатора сварочного электрода от центра оптической сварочной ванны и узел 69 формирования сигнала ошибки по углу наклона имитатора сварочного электрода имеют одинаковую структуру и содержат электронный компаратор 80 и схему 81 задания номинального значения контролируемого параметра.

Узел 70 формирования сигнала ошибки по длине дугового промежутка, представленный на фиг. 8, содержит компаратор

82 нижней границы допустимой длины дугового промежутка, компаратор 83 верхней границы допустимой длины дугового промежутка, схему 84 задания нижней границы допустимой длины дугового промежутка, схему 85 задания верхней границы допустимой длины дугового промежутка и элемент ИЛИ 86.

Компаратор 82 нижней границы допустимой длины дугового промежутка предназначен для формирования сигнала ошибки по длине дугового промежутка. когда величина текущего значения длины дугового промежутка является меньшей ее номинального значения.

Компаратор 83 верхней границы допустимой длины дугового промежутка предназначен для формирования сигнала ошибки по длине дугового промежутка, когда величина текущего значения длины дугового промежутка превышает ее номинальное значение.

Узел 71 формирования сигналов тревоги и звукового сопровождения предназначен для формирования звуковых сигналов различной частоты, оповещающиx сварщика о правильности выполнения им имитируемого сварочного процесса, а также для формирования звукового сигнала нормального сварочно о процесса. Он содержит генератор 87 белого шума, элемент ИЛИ 88, ключевые схемы 89, генератор 90, счетчик

91. Выходы счетчика 91 подключены к информационным входам ключевых схем 89.

Информационные выходы ключевых схем 80 подключены к входам элементов ИЛИ 88.

Выход элемента ИЛИ 88 подключен к информационному входу ключевой схемы 89.

Управляющие входы 92 — 96 ключевых схем

89 являются входами всего узла 7! формирования сигналов тревоги и звукового сопровождения. Выход 97 является выходом узла 71

Узел 72 формирования сигналов управления электроприводами тренажера предназначен для выработки сигнала возбуждения дуги и выработки сигналов управления приводом 60 перемещения каретки

14881

58 и приводом 47 для имитации оплавления электрода. Он содержит компаратор

98 !3озбуждения дуги, схему 99 управления приводом 47 для имитации оплавления электрода и схему 100 управления приводом 60 перемещения каретки 58.

Компаратор 98 возбуждения дуги предназначен для выработки сигнала, свидетельствующего О возбуждении дуги.

Свстоделительный элемент 11 предназначен для пропускания светового излучения 10 с излучающего элемента 9 через блок 10 сканирования к цилиндрическому элементу

48 световода„ а также пропускания отражсг Ioi.o светового излучения от элемента !

О! через цилиндрический элемент 48 световода к приемному элементу 14.

Блок 10 сканирования предназначен для

Осуlllo г!3лсния сканирования оптического излу !ения, исходящего от излучающего элемс!п.а 9. Блок 10 сканирования содержит перфорированный диск 102 и привод 103 2г) прап IIHbi !!Срфорированного диска 102.

Ге!!сратор 7 !!рсдназначен для генерации непрсрывной последовательности импульсов с !астотой FI. Делитель 12 частоты предпазнач ll дг!я деления частоты Fi до значения / 25

Б качестве излучающего элемента 9 используются элементы с равномерным оптическим излучением, предназначенные для !!реобразования импульсного напряжения с частотой Fl в Оптическое ИК-излучение. З0 (!ри IIIIIH элемент 14 предназначен для п()Hoii I Огра Ho!i»oio от каретки 58 ИК-излуч IIH!1 с часто гой F I, а также приема

01! 1 H«oскОГО !!3;1Учс!1г!Я с частотой Егг, исходя!цсгo От О!!тнческого источника 59.

1 «-(- ц" и реди е д" 35 устранения квадратичной зависил1ости принятых приемником 1 1 излучения сигналов

От длины дугового промежутка и может бьп ь «ы!н)лне!! ilo известной схеме, представ,ц lliloI! Hа фиг. 1!. Блок 15 линеари:3!1ц!1.! слухкит для реализации уравнения 40

А г )вы — /Ã((./âõ ) и o. ioржпт погарифмирующий элемент 104, инвергирую!ций элемент 105, антилогарифми рующий элсме!п !06, масштабирующий элемент 107. 45 ,!!О! арифл!!1ру1О!цнй элемент 104 предназначен для вычисления логарифма величины входного сигнала. Инвертирующий элемент 105 используется для инвертирования выхО. 1HОГo с11Г11а;!а с 10ГарифмируюшеГО эле- 5О мента 104 с соответствующим его уменьшением по величине в два раза. (1ервый селективный усилитель 16 предIiH:3iiа к н для выделения и усиления до неОбходимого уровня сигналов с частотой Fl.

1!Срвый селективный усилитель 16 настроен 55 н а ч а ст От у F i. (1срвыи детектор 17 предназначен для деток II()o!3HIIHH сигнала, поступающего с перво48

ro селективного усилителя 16. Постоянная времени выходной RC-цепи первого детектора 17 выбирается 1/Fl(T(1/Р«:, где Fc — частота сканирования оптического луча.

Второй детектор 18 предназ-ачен для выделения сигнала, определяющего длину дугового промежутка. Постоянная времени выходной RC-цепи второго детектора 18 T)

) 1/F«.

Второй селективный усилитель 19 предназначен для выделения сигналов с частотой F-. Второй селективный усилитель 19 настроен на частоту Fc .

Третий детектор 20 предназначен для детектирования сигналов с частотой Е ° и получения сигнала, величина которого определяет угол наклона имитатора сварочного электрода. Постоянная времени выходной RC-цепи третьего детектора 20 должна быть T)1/Fch.

Первый делитель 21 напряжений предназначен для деления величины напряжения, поступающего на его второй вход 42, на величину напряжения, поступающего на его первый вход 41, и получения сигнала, величина которого определяет угол наклона имитатора сварочного электрода и не зависит от величины длины дугового промежутка.

Третий селективный усилитель 22 предназначен для выделения сигналов с частотой F> и настроен на частоту F2.

Четвертый детектор 23 предназначен для детектирования сигналов с частотой F2 и получения сигнала, величина которого определяет величину отклонения конца имитатора сварочного электрода от центра подвижной каретки 58. Постоянная времени выходной RC-цепи четвертого детектора

Т) /F2,..

Второй делитель 24 напряжений предназначен для нахождения отношения напряжений, поступающих на его первый 43 и второй 44 входы, и получение сигнала, величина которого определяет величину отклонения конца имитатора сварочного электрода от центра подвижной каретки 58 и не зависит от величины длины дугового промежутка.

Тренажер сварщика работает следующим образом.

Оператор подводит блок 1 имитации электрода к центру подвижной каретки 58 блока 6 имитации объекта тренажа, соблюдая необходимую длину дугового промежутка, угловое положение имитатора сварочного электрода и нажимает кнопку переключателя 62 блока 2 управления. При этом секундные импульсы начнут поступать с генератора 61 секундных импульсов в канал

63 общего времени процесса сварки, где производится подсчет и индикация общего времени, имитируемого процесса сварки.

14881

50

9

Кроме этого, сигналы генератора 7 через усилитель 8 поступают на излучающий элемент 9, который будет излучать оптические импульсы с частотой F в направлении перфорированного диска I02 блока 10 сканирования. При этом диаметр светового потока, исходящего от излучающего элемента 9, должен быть по величине не менее диаметра внутреннего цилиндрического элемента световода. Перфорированный диск 102, непрозрачный для оптического излучения, имеет сферическое отверстие, смещенное относительно оси вращения диска и имеющее диаметр равный половине диаметра цилиндрического элемента 48 световода, осуществляет при помощи привода 103 вращательные движения с частотой сканирования Р-. Часть оптического потока, исходящего от излучающего элемента 9 через отверстие в перфорированном диске 102, поступит на светоделительный элемент 11.

3а счет вращения перфорированного диска 102 световой поток за диском 102 будет также осуществлять кольцевые движения по периметру цилиндрического элемента 48 световода. Световой поток, пройдя через светоделительный элемент 11 и цилиндрический элемент 48 световода, будет осуществлять оптическое сканирование каретки

58 блока 6 имитации объекта тренажа.

Отразившись от поверхности каретки 58 блока 6, этот сканирующий световой поток, пройдя снова через цилиндрический элемент 48 световода в обратном направлении, попадает в светоделительный элемент 11, который направит его на чувствительную площадку приемного элемента 14.

На выходе приемного элемента 14 будут присутствовать электрические сигналы с частото" F .

Если имитатор сварочного электрода расположен строго по нормали к поверхности каретки 58, т. е. все точки, находящиеся на торце цилиндрического элемента 48 световода, находятся на одинаковом расстоянии от поверхности каретки 58, то на выходе приемного элемента 14 сигналы с частотой Fi будут иметь одинаковую амплитуду. При расположении конца имитатора сварочного электрода под углом к поверхности каретки 58 эти сигналы будут иметь переменную амплитуду, так как разные части торца цилиндрического элемента будут находиться на разном расстоянии от поверхности каретки 58. При сканировании оптическим лучом того сегмента цилиндрического элемента 48 световода, который находится ближе к поверхности каретки 58, амплитуда принятых сигналов будет больше, чем при сканировании оптическим лучом сегмента, расположенного дальше от поверхности каретки 58. Таким образом, при расположении имитатора сварочного электрода под углом к поверхности каретки 58

48

10 сигнала с частотой несущей Fi, принятые приемным элементом 14 будут промодулированы частотой сканирования, причем амплитуда огибающей будет тем больше, чем больше угол наклона имитатора сварочного электрода. В амплитуде огибающей заложена информация об угле наклона имитатора сварочного электрода.

При приближении или удалении торца цилиндрического элемента 48 световода от поверхности каретки амплитуда принятых сигналов с частотой Fi будет изменяться, при этом при приближении увеличиваться, а при удалении уменьшаться по квадратичному закону. В амплитуде принятых сигналов с частотой F . будет заложена информация о длине дугового промежутка.

Кроме того, на приемный элемент 14 через цилиндрический элемент 48 световода будут поступать оптические сигналы от оптического источника 59 имитации горения дуги с частотой F>>. При отклонении торца имитатора сварочного электрода от центра оптического источника 59, который расположен по центру каретки 58, амплитуда принятых сигналов с частотой

F будет изменяться. Таким образом, в амплитуде принятых оптических сигналов с частотой Fz заложена информация о величине отклонения торца имитатора сварочного,электрода от центра подвижной каретки 58.

Все принятые приемным элементом 4 оптические сигналы, преобразованные в электрическую форму, поступают на вход блока 15 линеаризации, в котором производится устранение их квадратичной зависимости от длины дугового промежутка.

На выходе блока 15 линеаризации эти сигналы линейно зависят от длины дугового промежутка, т. е. с увеличением длины дугового промежутка сигналы на выходе блока линеаризации будут увеличиваться по величине и наоборот.

Первый селективный усилитель 16 производит выделение сигналов с частотой F из всей совокупности сигналов, имеющихся на выходе блока линеаризации. Это напряжение детектируется первым детектором 17.

В постоянной составляющей выходного напряжения первого детектора заложена информация о длине дугового промежутка, а в переменной составляющей — информация об угле наклона имитатора сварочного электрода по отношению к поверхности каретки.

Второй детектор 18 производит детектирование выходного сигнала с первого детектора 17, а точнее производит выделение постоянной составляющей этого напряжения, величина которой однозначно определяет величину длины дугового промежутка. Выходное напряжение второго детектора прямо

1488148

40 5

55 пропорцио пально зависит от длины дугового промежутка.

Второй селективный усилитель 19 производит выделение переменной составляющей выхолногo напряжения с первого детектора 17. Это напряжение изменяется с частогой сканирования.

Третий детектор 20 производит детектирование выходного напряжения второго селективного усилителя 19. Величина напряжения на выходе третьего детектора 20 определяет угол наклона имитатора сварочного электрода.

Для устранения влияния величины длины луl oBolo промежутка на точность измерения угла наклона имитатора сварочного электрода в первом делителе 21 напряжений производится вычисление отношения напряжений, поступающих на его входы 41 и 42. Изменение напряжения на выходе первого лслителя 21 напряжений обуслов1спо изменением лишь угла наклона имитатора сварочного электрода и не зависит от изменения длины дугового промежутка, Третий селективный усилитель 22 и четвертый детектор 23 производят выделение сигналов с частотой F. из всей совокупности- сигналов на выходе блока 15 линеаризации с последующим их детектированием. 11анряженне на выходе четвертого деток.гора определяет величину отклонения конц» имитатора сварочного электрода от центра оптического источника 59 каретки

58 блока 6 имитации обьекта тренажа.

Для устранения влияния величины длины дул?ногo промс?кутка на точность измерения отклоне ння KonlI3 имитатора сварочного электрола ог центра оптического источника 59 каретки 58 во втором делителе 24 напряжений производится вычисление отнонц пня напряжений, поступающих на его входы 43 и 44. Изменение напряжения на выходе второго делителя 24 напряжений обусловлено лишь величиной отклонения конца имитатора сварочного электрода от центра ка рстки и не зависит от величины длины дугового промежутка.

Таким образом, на вход 32 блока 2 управ IPnHB n Bxol 40 блока 4 моделирования теплового баланса с выхода второго летсктора 18 поступает аналоговый сигнал текущей дл и и ы дугового промежутка; на вхол 31 блока 2 управления поступает с выхола первого делителя 21 напряжений аналоговый сигнал текущего значения величины угла наклона имитатора сварочного электрода и на вход 33 блока 2 управления с выхода второго делителя 24 напряжений поступает аналоговый сигнал текущего зна lI=IllIH величины отклонения конца имитатора сварочного электрола от центра каретки.

Для возбуждения дуги сварщик должен кос! Iуться концом имитатора сварочного электрола поверхности каретки 58. При этом

;InIIлоговый сигнал текущей длины дугово5

12 го промежутка будет минимальным и по нему сработает компаратор 98 возбуждения дуги, выходной сигнал которого включит оптический источник 59 имитации горения дуги, расположенный на каретке, а также включит схему 100 управления приводом 60 перемещения каретки 58 и схему 99 управления приводом 47 для имитации плавления электрода. Этот же сигнал, поступив на вход 39 электронного ключа 50, производит включение блока 4 моделирования теплового баланса. На оптический источник

59 через ключевую схему 13 будут поступать сигналы с частотой F . Каретка 58 приходит в движение, имитируя перемещение жидкой сварочной ванны вдоль кромок сварного шва, имитатор сварочного электрода начнет перемещаться, имитируя выгорание электрода при реальной сварке.

Ученик должен манипулировать блоком

1 имитации электрода с держателем таким образом, чтобы отслеживать пространственное положение каретки 58, выдерживая заданное значение длины дугового промежутка, угловое положение имитатора сварочного электрода и величину допустимого отклонения его конца от центра каретки

58 с учетом имитации движения каретки к имитации оп.павления электрода. В тех случаях, когда все параметры имитируемого сварочного процесса выдерживаются в допустимых нормах, выходной сигнал с компаратора 98 возбуждения дуги произведет включение узла 71 формирования звуковых сигналов тревоги и звукового сопровождения, с которого на головные телефоны имитатора 3 шлема сварщика поступит шумоподобный звуковой сигнал нормального горения дуги.

В тех случаях, когда один из параметров выйдет за допустимые пределы, сработают соответствующие узлы 68 — 70 формирования сигналов ошибок по тому или иному контролируемому параметру, что, в свою очередь, обеспечит регистрацию допущенных ошибок на индикаторах в соответствующих каналах 64 — 67. Выходные сигналы этих узлов, поступая на входы 93 — 96 узла 71 формирования сигналов тревоги и звукового сопровождения, управляют последним один независимо от другого. На выход 97 узла

71 кроме шумоподобного звукового сигнала нормального горения дуги будут поступать звуковые сигналы тревоги, оповещающие ученика о нарушении им того или иного параметра сварочного процесса.

Сигнал горизонтальной скорости сварки с выхода 26 блока 2 управления и выходной сигнал длины дугового промежутка с выхода второго детектора 18 поступают вместе с сигналом горения дуги с выхода

29 блока 2 управления на соответствующие входы 38 — 40 блока 4 моделирования теплового баланса, который вырабатывает

1488!48

Формула изобретения

55 на своем выходе сигнал нарушения теплового режима сварки, который поступает на вход 30 блока 2 управления.

На выходе блока 4 формируется сигнал текущей величины теплосодержания имитируемой сварочной ванны. Этот сигнал поступает на вход. имитатора сварочной ванны и управляет яркостью свечения имитатора сварочной ванны, который оптически связан с кольцевым элементом 49 световода. С помощью этого кольцевого элемента 49 световода моделируется кольцевая сварочная ванна на поверхности каретки 58 блока 6 имитации объекта тренажа, которая является визуальным сигналом степени нагрева сварочной ванны. Имитируемая сварочная ванна имеет затемненную центральную часть в виде окружности с диаметром, равным по величине диаметру светового потока, исходящего от оптического источника

59 имитатора горения дуги.

При расположении имитатора сварочного электрода по нормали и строго по центру каретки 58 оптическая сварочная ванна представляет собой единую светящуюся окружность, состоящую из кольцевой оптической ванны, проецируемой кольцевым элементом 49 световода, и центрального светящего элемента, создаваемого оптическим источником 59, и в ней отсутствуют затемненные места. При смещении имитатора сварочного электрода относительно центра каретки в оптической сварочной ванне (в ее центре) появятся затемненные сегменты (или полная затемненная окружность), которые являются оптическими сигналами обратной связи по правильности отслеживания всех движений каретки и правильности поддержания основных параметров имитируемого сварочного процесса в пределах установленных норм. При изменении величины длины дугового промежутка оптическая сварочная ванна меняет свои размеры и яркость, что создает оптическую обратную связь по правильности поддержания нужной длины дугового промежутка, тепловому режиму сварочной ванны, и, как следствие, глубине проплавления имитируемого сварочного металла.

При отклонении имитатора сварочного электрода от нормального положения относительно поверхности каретки 58, оптическая сварочная ванна изменяет свою форму и превращается из окружности в эллипс, больший диаметр которого показывает в какой плоскости произошло отклонение имитатора сварочного электрода от нормального положения, что также является оптической обратной связью по правильности поддержания нужного угла наклона имитатора сварочного электрода.

При превышении оператором длины дугового промежутка, равной 8 — 10 мм, что соответствует обрыву дуги при реальном про5

14 цессе, сработает компаратор 98 горения дуги, выходной сигнал которого произведет выключение основных блоков и узлов сварочного тренажера. Для дальнейшего продолжения имитируемого сварочного процесса ученику необходимо возбудить дугу в описанной выше последовательности.

Таким образом, за счет более точного измерения основных параметров имитируе»оro сварочного процесса удалось повысить качество процесса обучения сварщиков.

Тренажер сварщика, содержащий блок имитации электрода с держателем, первый вход которого связан с первым выходом блока управления, второй выход которого подключен к входу имитатора шлема с»арщика, блок моделирования теплового баланса, первый выход которого подклю и и к первому входу блока управления, а второй — к входу имитатора сварочной ванны, блок имитации объекта тренажа, первый, второй и третий входы которого связаны соответственно с третьим, четвертым и пятым выходами блока управления, третий и шестой выходы которого связаны с первым и вторым входами блока моделирования теплового баланса, излучающий элемент, приемный элемент, при этом блок имитации электрода с держателем выполнен в виде полого цилиндра, в котором расположен секционированный световод, состоящий из внутреннего цилиндрического и внешнего кольцевого элементов, внешний кольцевой элемент выполнен в виде усеченного конуса, охватывающего внутренний цилиндрический элемент, внешний кольцевой элемент световода оптически связан с выходом имитатора сварочной ванны, отличающийся тем. что, с целью повышения качества процесса обучения за счет повышения точности работы тренажера, он дополнительно содержит блок сканирования, светоделительный элемент, генератор, усилитель, делитель частоты, ключевую схему, блок линеаризации, три селсктивных усилителя, четыре детектора и два делителя напряжения, генератор через делитель частоты связан с информационным входом ключевой схемы и через усилитель посредством излучающего элемента, блока сканирования и светоделительного элемента — с вторым входом блока имитации электрода с держателем и приемным элементом, управляющий вход ключевой схемы связан с шестым выходом блока управления, а выход ключевой схемы — с четвертым входом блока имитации объекта тренажа, выход приемного элемента через блок линеаризации связан с входами первого и третьего селективных усилителей, выход первого селективного усилителя через первый детектор связан с. входами второ1488148

15 го селективной о усилителя и второго детектора, выход которого подключен к первым входам первого и второго делителей напряжения, третьему входу блока моделирования теплового баланса и третьему входу блока управления, выходы первого и второго делителей напряжения связаны соответственно с вторым и четвертым входами блока управления, выход второго селектив16 ного усилителя через третий детектор связан с вторым входом первого делителя напряжения, выход третьего селективного усилителя через четвертый детектор — с вторым входом второго делителя напряжения, второй вход блока имитации электрода с держателем — с выходом имитатора сварочной ванны, а его выход — с вторым входом светоделительного элемента.

1488148

В 27 О фиг. 5

1488148

1488148

l488148 (л>ст» витсль 13. рибов

Рсл>нс> ор Р>. !>угрсикова Тcx(>c;t И. !>срсс Корректор М. Баси>>ьсв t

:Ь(„>в 3.!()!> 1(> l tt!>tt>к >!(>,! 11одиис нос

ВНИг!11И Госуд»рственного комипста tl(> изобретениям и открь>тияк> при ГКНТ СССР ! 13035, Москва, Ж- -35, Рву >>tet att наб., д. 4>5

Г!роизволстн »но-издатег>ьс><ий комбинат «(1>п сит», г. Ужгород, ул. Гаг; рина, !01