Тренажер сварщика

Тренажер сварщика

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение касается обучения обращению с инструментами и, в частности средств обучения технике ручной дуговой электросварки. Цель изобретения - расширение дидактических возможностей тренажера и повышение эффективности обучения за счет обеспечения режима самообучения. Тренажер содержит имитатор сварочного электрода, блок моделирования объекта сварки, два блока магнитных датчиков, формирователи сигнала угла наклона электрода, сигнала длины дуги, сигнала скорости сварки, сигналов отклонения электрода от центра сварочной ванны и сигнала яркости сварочной ванны, а также блок контроля действий сварщика, два блока регистрации, блок сигнализации и блок коммутации. Тренажер обеспечивает выработку правильных психомоторных навыков у обучаемого сварщика по поддержанию нормативных параметров: длины дугового промежутка, угла наклона имитатора сварочного электрода, теплосодержания сварочной ванны и скорости ведения имитируемого сварочного процесса при имитации сварки труб малого диаметра. 14 з.п.ф-лы, 20 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИА ЛИСТ ИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) (51) 5 G 09 В 19/24

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4608028/31-27 (22) 23.11.88 (46) 23.09.90. Бюл. У 35 (71) Институт проблем моделирования в энергетике АН УССР (72) Б.Е.Патон, В.В.Васильев, С.Н.Даниляк, В.А.богдановский и В.M.Ãàââà (53) 681.3.071 (088,8) (56) Авторское свидетельство СССР

Р 1330649, кл. G 09 В 19/24, 1986. (54) ТРЕНАЖЕР СВАРЩИКА (57) Изобретение касается обучения обращения с инструментами и, в частности, средств обучения технике ручной дуговой электросварки. Цель изобретения — расширение дидактических воэможностей тренажера и повышение эффективности обучения за счет ,.обеспечения режима самообучения.

Тренажер содержит имитатор сварочноИзобретение относится к области обращения с инструментами, а именно к техническим средствам обучения

; технике ручной дуговой электросварки.

Цель изобретения — расширение дидактических возможностей тренажера и повышение эффективности обучения за счет использования режима самообучения.

На фиг.1 приведена блок схема тренажера; на фиг.2 — схема первого блока магнитных датчиков и схема формирователя сигнала угла наклона

2 го электрода, блок моделирования объекта сварки, два .блока магнитных датчиков, формирователи сигнала угла наклона электрода, сигнала длины дуги, сигнала скорости сварки, сигналов отклонения электрода от центра сварочной ванны и сигнала яркости сварочной ванны, а также блок контроля действий сварщика, два блока регистрации, блок сигнализации и блок коммутации. Тренажер обеспечивает выработку правильных психомоторных навыков у обучаемого сварщика по поддержанию нормативных параметров: длины дугового промежутка, угла наклона имитатора сварочного электрода, теплосодержания сварочной ванны и скорости ведения имитируемого сварочного процесса при имитации сварки труб малого диаметра, 14 з,п. ф-лы 20 ил. электрода; на фиг. 3 — схема второго блока магнитных датчиков и схема формирователя сигналов отклонения электрода от центра сварочной ванны; на фиг. 4 — первый блок магнитных датчиков; на фиг ° 5 — второй блок магнитных датчиков; на фиг. 6— схема блока контроля действий сварщика; на ф»»г. 7 — схема формирователя сигнала яркости сварочной ванны; на фиг. 8 — схема первого блока регистрации; на фиг ° 9 - схема второго генератора первого блока регистрации; на фиг.10 — схема блока сигнализа1594588 ции; на фиг. l I - схема формирователя сигнала длины дуги„,на фиг.12 блок моделирования объекта сварки; на фиг.13 - схема узла линеариэации формирователя сигнала длины дуги;, на фиг,14 - схема первого, второго„ третьего и четвертого регистраторов первого блока регистрации; на фиг.15схема пятого и шестого регистраторов первого блока регистрации; на фиг,16 — схема блока коммутации; на фиг.17 - схема формирователя сигнала скорости сварки; на фиг. 18 одна из возможных траекторий имитатора сварочной ванны; на фиг. 19— конструкция имитатора сварочного электрода; на фиг.20 — конструкция размещения оптических источников блока сигнализации. 20

Тренажер сварщика (Фиг. 1) состоит из первого 1 и второго 2 блока магнитных датчиков, формирователя 3, / сигнала угла наклона электрода,формирователя 4 сигналов отклонения 25 электрода от центра сварочной ванны, формирователя 5 сигнала длины дуг и у формирователя 6 сигнала яркости сварочной ванны, блока 7 контролядействий сварщика, блока 8 коммутации, формирователя 9 сигнала скорости сварки, первого блока 10 регистрации, второго блока 11 регистрации, блока

12 сигнализации, имитатора 13 сварочного электрода блока 14 моделирова9

35 ния объекта сварки, содержащего двухкоординатный привод 15 подвижную каретку 16, светоделительный элемент

l7 и световод 18.

Блоки, узлы и элементы тренажера сварщика связань1 между собой следую" щим образом.

Выход первого блока 10 регистрации связан с первым входом блока 12 сигнализации. Первый.и второй выходы блока 7 контроля действий сварщика связаны с первым и вторым входами первого блока 10 регистрации. Выходы первого блока 1 магнитных датчиков связаны с входами формирователя 3 сигнала угла наклона электрода, выход которого связан с первым входом блока

7 контроля действий сварщика, второй вход которого связан с выходом формирователя 5 сигнала длины дуги.Вы55 ход формирователя 6 сигнала яркости сварочной ванны связан с третьим входом блока 7 контроля действий сварщика и первым входом блока 8 коммутации, первый выход которого связан с входом имитатора 13 сварочного э ектрода. Выходы второго блока 2 магнитных датчиков связаны с входами формирователя 4 сигналов отклонения электрода от центра сварочной ванны, первые выходы которого связаны с вторыми входами блока

8 коммутации, вторые выходы которого связаны с входами формирователя 9 сигнала скорости сварки и входами двухкоординатного привода 15 блока

14 моделирования объекта сварки,Второй выход формирователя 4 сигналов отклонения электрода от центра сварочной ванны связан с четвертым входом блока 7 контроля действий сварщика, первый, второй, третий, четвертый и пятый выходы которого связаны с входами второго блока Il регистрации. Третий, четвертый и пятый выходы блока 7 контроля действий сварщика также связаны с третьими входами первого блока 10 регистрации. Пятый выход блока 7 контроля действий сварщика, кроме того, связан с третьим входом блока 8 коммутации и первым входом формирователя

6 сигнала яркости сварочной ванны, второй вход которого связан с выходом формирователя 9 сигнала скорости сварки, а третий вход формирователя

6 сигнала яркости сварочной ванны связан с выходом формирователя 5 сигнала длины дуги. Первый, второй и шестые выходы блока 7 контроля действий сварщика связаны с вторыми входами блока 12 сигнализации.

Первый блок 1 магнитных датчиков предназначен для выработки исходных сигналов угла наклона имитатора 13 сварочного электрода по отношению к направлению на центр сварочной ванны блока 14 моделирования объекта сварки (фиг,2 и 4) и сбдержит первый 19, второй 20, третий

21 и четвертый 22 датчики магнитного поля и подвижный магнитный элемент 23.

Датчики 19"22 магнитного поля, конструктивно расположенные эквидистантно по отношению к подвижному, магнитному элементу 23 на конце имитатора 13 сварочного электрода, предназначены для выработки исходных сигналов, величина которых изменяется с изменением угла наклона эле1594588 мента 23 по отношению к датчикам

19-22 и в качестве которых могут использоваться такие широко известные магниточувствительные элементы как, например, магнитодиоды, магнитотранзисторы и датчики Холла.

Подвижный магнитный элемент 23, конструктивно располсженный на конце имитатора 13 сварочного электрода, предназначен для создания магнитного поля, на величину которого реагируют датчики 19-22 магнитного поля и в качестве которого может использоваться постоянный магнит, например, цилиндрической формы, один конец которого соединен через демпфирующую пружину с земляной шиной.

Второй блок 2 магнитных датчиков предназначен для выработки исходных сигналов отклонения конца имитатора сварочного электрода от центра имитатора сварочной ванны (фиг,3 и 5) и содержит первый 24, второй 25,тре тий 26 и четвертый 27 датчики магнитного поля, подвижный магнитный элемент 28.

Датчики 24-27 магнитного поля, конструктивно расположенные на конце световода 18 блока 14 моделирования объекта сварки эквидистантно по отношению к подвижному магнитному элементу 28, предназначены для выработки исходных сигналов, величина которых изменяется с изменением угла наклона элемента 28 по отношению к датчикам 24-27 и в качестве которых могут использоваться также широкоизвестные магниточувствительные элементы как, нагример, магнитодиоды, магнитотранзисторы и датчики Холла.

Подвижный магнитный элемент 28 предназначен для создания магнитного поля, на величину которого реагируют датчики 24-27 магнитного поля и в качестве которого может использоваться постоянный магнит, например, цилиндрической формы, один конец которого соединен через демпфирующую пружину с земляной шиной.

Датчики 24-27 магнитного поля второго блока 2 магнитных датчиков объединены в пары, первая из которых ориентирована вдоль главного направления движения подвижной каретки 16 блока. 14 моделирования объекта сварки, а вторая пара — вдоль поперечного направления, 5

Формирователь 3 сигнала угла наклона электрода (Лиг. 2) предназначе- - : на для выработки аналогового сигнала, величина которого однозначно определяет угол наклона между осью имитатора сварочнрго электрода и направлением на центр сварочной ванны блока 14 моделирования объекта сварки и первый 29 и второй 30 дифференциальные усилители, первый 31 и второй 32 детекторы, элемент ИЛИ 33.

Первый 29 и второй 30 дифференциальные усилители предназначены для нахождения алгебраической разности сигналов, поступающих на их входы, а также для усиления по амплитуде этой разности, и могут быть выполнены по любой из широко известных

20 схем дифференциальных усилителей.

Первый 31 и второй 32 детекторы предназначены для детектирования сигналов, поступающих на их входы, и могут быть выполнены по широко из25 вестной схеме двухполупериодного детектора.

Элемент ИЛИ 33 предназначен для выделения большего по амплитуде сигнала из совокупности сигналов, осту- .

3О пающих на его входы.

Формирователь 4 сигналов отклоне-. ния электрода от центра сварочной ванны (фиг.3) предназначен для выра-. ботки аналоговых сигналов, величина которых однозначно определяет отклонение конца имитатора сварочного электрода от центра имитатора сварочной ванны по двум координатам, и содержит первый 34 и второй 35 диффе40 ренциальные усилители, первый 36 и второй 37 детекторы, элемент ИЛИ 38.

Первый 34 и второй 35 дифферен" циальные усилители предназначены для нахождения алгебраической разности

45 сигналов, поступающих на их входы, а также для усиления по амплитуде этой разности, и могут быть выполнены по любой из широко известных схем дифференциальных усилителей.

Первый 36 и второй 37 детекторы предназначены для детектирования . сигналов, поступающих на их входы, и могут быть выполнены по широко известной схеме двухполупериодного

Элемент ИЛИ 38 предназначен для выделения большего по амплитуде сигнала из совокупности сигналов, по с туп ающих на е го в ходы.

1594588

Формирователь 5 сигнала длины. дуги предназначен для выработки аналогового сигнала, величина которого однозначно onределяет длину дугового промежутка при осуществлении ими5 тацит сварочного процесса на свароч ном тренажере (фиг,ll) и содержит

: генератор 39, первый 40 и второй 41 ,усилители, излучающий элемент 42, ; приемный элемент 43; детектор 44, .узел 45 линеаризации.

Генератор 39 предназначен для генерирования непрерывной последовательности импульсов высокой частоты.

Первый 40 и второй 41 усилители предназначены для усиления по мощности поступающих на их входы сигналов, Излучающий элемент 42, расположен ный на внешнем конце подвижного маг- 2р ,нитного элемента ?3 первого блока

Il магнитных датчиков, предназначен для преобразования электрических сигналов, поступающих на его вход, в оптические сигналы, и в качестве 25, которого может, например, использоваться инфракрасный светодиод, Приемный элемент 43 предназначен для приема ИК-оптических сигналов от излучающего элемента 42, и в каче" 3(» стве которого может использоваться, например, фотодиод, фототранзистор, " Детектор 44 предназначен для детектирования поступающих на его вход электрических сигналов, и может быть выполнен, например, по схеме амплитудного детектора.

Узел 45 линеаризации предназначен для устранения квадратичной зависиМости принятых приемным элементом 4п

43 сигналов от длины дугового промежутка (фиг.13),служит для реализации уравнения и содержит логарифмирующий усилитель

46, инвертирующий усилитель 47,антилогарифмируюший усилитель 48 и масштабирующий усилитель 49, Логарифмирующий усилитель 46 предназначен для вычисления логарифма величины входного сигнала.

Инвертирующий усилитель 47 используется для инвертирования выходного сигнала с логари@мирующего уси55 лителя 46 с соответствующим его умень" шением о величине в два раза, и в качестве которого может быть использован любой инвертирующий усилитель с коэффициентом передачи 0,5, Антилогарифмирующий усилитель 48 предназначен для вычисления антилогарифма величины его входного сигнала.

Масттабирующий усилитель 49 осуществляет усиление его входных сигналов в К раз.

Формирователь 6 сигнала яркости сварочной ванны предназначен для решения уравнения теплопроводности в виде дифференциального уравнения в обыкновенных производных соответствующего балансу количества тепла,поступившего в рассматриваемый объем от сварочного источника тепла, и тепла, ушедшего за пределы объема всеми видами теплопередачи, а также выработки оптического сигнала яркости сварочной ванны (фиг.7) и содержит функциональный преобразователь 50 длины дуги, функциональный преобразователь

51 тока дуги, умножитель 52, сумматор 53, ключевую схему 54, интегра" тор 55, усилитель 56 и оптический источник 57.

Функциональный преобразователь

50 длины дуги предназначен для формирования сигнала напряжения дуги.

Функциональный преобразователь 51 тока дуги предназначен для реализации внешней характеристики сварочного источника тока. Умножитель 52 предназначен для .формирования сигнала мощности дуги. Сумматор 53 предназначен для формирования сигнала алгебраической суммы входных сигналов.

Ключевая схема 54 предназначена для выключения сигналов, имитирующих скорость сварки и мощность дуги при появлении сигнала нарушения нормального режима сварки. Интегратор 55 предназначен для вычисления сигнала, величина которого определяет текущее теплосодержание сварочной ванны.

Усилитель 56 предназначен для усиления по мощности сигналов, поступающих на его вход. Оптический источник 57 предназначен для формирования оптического сигнала яркости сварочной ванны, который изменяется с изменением теплосодержания сварочной ванны. Оптический источник 57 оптически связан через светоделительный элемент 17 со световодом 18 — имитатором сварочной ванны блока 14 моделирования объекта сварки.

1594588

1О

Блок 7 контроля действий сварщика (фиг.б) предназначен для выработки сигналов ошибки по величине длины дуги, теплосодержания свароч-. ной ванны, угла наклона электрода, отклонения электрода от центра сварочной ванны, а также выработки сигнала наличия сварочного процесса и содержит узел 58 контроля длины дуги, 10 узел 59 контроля теплосодержания сварочной ванны, узел 60 контроля угла наклона электрода, узел 61 контроля отклонения электрода от центра сварочной ванны, узел 62 выра- 15 ботки сигнала наличия сварочного процесса.

Узел 58 контроля длины дуги (фиг.б) содержит компаратор 63 нижней границы допустимой длины дугово- 20 го промежутка, компаратор 64 верхней границы допустимой длины дугового промежутка, схему 65 задания нижней границы допустимой длины дугового промежутка, схему 66 задания верхней 25 границы допустимой длины дугового промежутка, элемент ИЛИ 67.

Компаратор 63 нижней границы допустимой длины дугового промежутка предназначен для формирования сигнала ошибки по длине дугового промежутка, когда величина текущего значения длины дугового промежутка меньше ее номинального значения, и может быть выполнен по известной схеме электронного компаратора.

Компаратор 64 верхней rpаницы допустимой длины дугового промежутка предназначен для формирования сигнала ошибки по длине дугового промежут- 40 ка, когда величина текущего значения длины дугового промежутка превы" шает ее номинальное значение,и может быть выполнен по известной схеме электронного компаратора, 45

Схемы 65 и бб задания нижней и верхней границ величины длины дугового промежутка предназначены для задания нижней и верхней границ номинального значения величины длины ду- 50 гового промежутка и могут быть выполнены по известной схеме с применением потенциометров, Элемент ИЛИ 67 предназначен для селективного пропускания выходных сигналов ошибок по длине дугового промежутка на выход узла 58 контроля величины длины дуги.

Узел 59 контроля теплосодержания,. сварочной ванны (фиг.б) содержит компаратор 68 нижней границы допустимой величины теплосодержания сварочной ванны, компаратор 69 верхней границы допустимой величины теплосодержания сварочной ванны, схему 70 задания нижней границы допустимой величины теплосодержания сварочной ванны, схему 7) задания верхней гра- ницы допустимой величины теплосодержания сварочной ванны и элемент

ИЛИ 72, -Компаратор 68 нижней границы допустимой величины теплосодержания сварочной ванны предназначен для формирования сигнала ошибки по величине теплосодержания сварочной ванны, когда величина текушего значения теплосодержания сварочной ванны меньше ее номинального значения, и может быть выполнен по известной схеме электронноro компаратора.

Компаратор 69 .верхней границы допустимой величины теплосодержаш я сварочной ванны предназначен для формирования сигнала ошибки по величине теплосодержания сварочной,ванны,ког1 да величина текущего значейия теплосодержания сварочной ванны больше ее номинального значения, и может быть выполнен по известной схеме электронного компаратора, Схемы 70 и 7! задания нижней и верхней границ допустимой величины теплосодержания сварочной ванны предназначены для задания нижней и верхней границ номинального зн;.чения величины теплосодержания сварочной ванны и могут быть выполнены по известной схеме с применением потенциометров.

Элемент ИЛИ 72 предназначен для селективного пропускания выходных сигналов ошибок по величине теплосодержания сварочной ванны на выход узла 59 контроля величины теплосодер- " жания сварочной ванны.

Узел 60 контроля угла наклона электрода (фиг. б) содержит компаратор 73 угла наклона и схе" му 74 задания номинального угла наклона.

Компаратор 73 угла наклона предназначен для выработки сигнала ошибки при нарушении имитатором 13 сварочного электрода нормативного угла наклона между осью имитатора электро1594588 да и направлением на центр сварочной ванны и может быть выполнен по известной схеме с применением электроиного компаратора.

Схема 74 задания номинального угла наклона имитатора 13 сварочного электрода предназначена для выработки напряжения, величина которого определяет номинальное значение угла. наклона, и может быть выполнена по известной схеме с применением потенциометра;

Узел 61 контроля отклонения элект рода от центра сварочной ванны 15 . (фиг.6) содержит компаратор 75 отклонения электрода и схему 76 задания

; номинального отклонения электрода.

Компаратор 75 отклонения электро. да предназначен для выработки сигнала ошибки при нарушении имитатором

13 сварочного электрода нормативного значения отклонения имитатора. электрода от центра сварочной ванны и может быть выполнен по известной 25 схеме с применением электронного компаратора.

Схема 76 задания номинального отклонения электрода предназначена для выработки напряжения, величина которого определяет номинальное значение величины отклонения имитатора сварочного электрода от центра сварочной ванны, и может быть выполнена по известной схеме с применением потенцио- >> метра.

Узел 62 выработки сигнала наличия сварочного процесса (фиг,б) содержит компаратор 77 возбуждения и обрыва дуги и схемы 78 и 79 задания значе.ний возбуждения и обрыва дуги, Компаратор 77 возбуждения и обрыва дуги предназначен для выработки сигнала, свидетельствующего о возбуждении дуги или ее обрыве, и может быть выполнен по известной схеме электронного компаратора с гистерезисом, Схемь: 78 и 79 задания значений возбужцения и обрыва дуги предназначены для выработки напряжений,определяющих уровень возбуждения и обрыва дуги, и могут быть выполнены по схе- ме с применением последовательно соединенных потенциометров, Блок 8 коммутации (фиг,16) прецназначен для осуществления управления режимами работы тренажера и содержит первый 80 и второй 81 задат" чики скорости сварки, задатчик 82 скорости плавления электрода, узел

83 переключателей, первую 84 вторую

85 и т„ тью 86 ключевые схемы, Первый 80 и второй 81 задатчики предназначены для задания горизонтальной и вертикальный компонент скорости движения подвижной каретки

16 блока 14 моделирования объекта сварки (фиг.18) в программном режиме работы сварочного тренажера, и в качестве которых .могут использовать" ся потенциометры, Задатчик 82 скорости плавления электрода предназначен для задания скорости плавления электрода, и в качестве него может использоваться потенциометр.

Узел 83 переключателей содержит первый 87, второй 88 и третий 89 переключатели. Первый 87 и второй 88 переключатели осуществляют коммутацию сигналов скорости сварочного процесса в программном режиме обучения сварке и в режиме самообучения.

Третий 89 переключатель осуществляет коммутацию сигнала скорости плавления электрода, когда эта скорость может быть постоянной или изменяться в зависимости от теплового режима сварочной ванны, Ключевые схемы 84 — 86 предназ" начены для включения сигналов скорос-. ти сварочного процесса и скорости плавления электрода при возбуждении дуги и могут быть построены с применением электронных ключевых схем.

Формирователь 9 сигнала величины ! скорости сварки (фиг. 1 7) предназначен для реализации уравнения

V = lt V + V < и содержит логарифсв мирующие усилители 90 — 92, усилители 93 и 94 с коэффициентом усиления

2, антилогарифмирующие усилители

95 — 97, суммирующий усилитель 98 и усилитель 99 с коэффициентом передачи 0 5, Элементы 90 — 99 могут быть выполнены по известным схемам функциональных усилителей.

Первый блок 10 регистрации (фиг,8). предназначен для регистрации результатов проведения сварщиком имитируемого сварочного процесса, а также оповещения его о нарушении основных параметров сварки и содержит первый генератор 100, переключатель 101, 94588 держатель 152 электрода, корпус 153

45 имитатора электрода, привод 154 имитации плавления электрода, схему 155 управления приводом имитации плавлеРегистраторы 108 и 109 предназначены соответственно для регистрации общего времени процесса сварки и об-: щего времени работы тренажера (фиг.l5) и содержат счетчик 123,де шифратор 124 и индикатор 125.

Второй блок 11 регистрации предназначен для документальной регистрации на бумаге ошибок, допущенных сварщиком по основным параметрам сварочного процесса при проведении сварки на тренажере, и в качестве которого может использоваться, например, серийный быстродействующий самопишущий многоканальный прибор Н338 или ему аналогичный, !

3 15 второй генератор 102, ключевую схе" му. 103 первый 104, второй 105,третий 106 четвертый 107, пятый 108 и шестой 109 регистраторы.

Первый генератор 100 предназначен для генерации секундных импульсов и может быть выполнен по одной из известных схем импульсных генераторов незатухающих колебаний.

Переключатель 101 предназначен для запуска всего сварочного тренажера.

Второй генератор 102 предназначен для формирования сигналов тревоги и звукового сопровождения, оповещающих сварщика о правильности выполнения им имитируемого сварочного процесса, а также для формирования звукового сигнала нормального сварочного процес са (фиг.9) и,содержит генератор ll0 белого шума, элемент ИЛИ 111,ключе" вые схемы 112 — 116, генератор 117 импульсов и счетчик 118 °

Регистраторы 104-107 предназначены для подсчета и индикации числа ошибок и соответственно по отклонению сварочного электрода от центра сварочной ванны, углу наклона имитатора электрода, длине дуги и теплосодержанию сварочной ванны (фиг.l4) и содержат последовательно соединенные ключевую схему 119, счетчик 120 числа ошибок, дешифратор 121 числа ошибок и индикатор 122 числа ошибок.

Ключевая схема 103 предназначена для пропускания секундных импульсов с первого генератора 100 на информационные входы регистраторов 104-108 при возбуждении сварочной дуги и может быть выполнена по известной схеме электронного ключа.

5 !

0 !

-20

Блок 12 сигнализации предназначен для организации аудиовизуальных сигналов обратной связи к сварщику о правильности поддержания им основных параметров имитируемого свароч" ного процесса в пределах установленных норм (фиг.10), Конструктивно блок 12 сигнализации расположен в шлеме сварщика и содержит узел 126 переключателей, узел 127 усилителей. мощности, узел 128 оптических источников и электраакустический преобразователь 129.

Узел 126 переключателей содержит переключатели !30-136, предназначенные для включения тех или иных сигналов обратной связи, Узел 127 усилителей содержит усилители 137-143 мощности, предназначенные для усиления.по мощности сигналов аудиовизуальной обратной связи, Узел 128 оптических источников содержит оптические источники 144-l49p предназначенные для организации оптических сигналов обратной связи, в качестве которых могут использоваться светодиоды или лампы накаливания.

Оптические источники расположены по периметру смотраво".о окна 150 внутри шлема 151 сварщика (A r.20) .

Электраакустический преобразователь 129 предназначен для организации звуковых сигналов обратной связи на рабочем месте сварщика, и в качестве которого может использоваться громкоговоритель или головные телефоны, Имитатор 13 сварочного электрода (фиг.19) предназначен для имитации реального сварочного электрода с держателем, применяемого в практике сварочного производства, и содержит. ния электрода.

Блок 14 моделирования объекта сварки (фиг.1,12 и 18) предназначен для имитации реального сварочного. соединения и сварочного процесса и содержит имитатор 156 трубного соединения малага диаметра двухкоарди1 натный привод 15 са схемой управле-. ния, подвижную каретку 16, имитирующую сварочный процесс, светоделительный элемент 17, световод 18, имитирующий сварочную ванну.

15 159

Устройство-тренажер сварщика работает следуюп им образом.

Сварочный тренажер может работать в двух режимах: прог р аммном и с амообучения, В программном режиме сварщик отслеживает концом имитатора сварочного электрода положение имитатора оптической сварочной ванны, которая движется по фиксированной траектории с постоянной скоростью. В режиме самообучения оптическая сварочная ванна отслеживает положение конца имитатора сварочного электрода. Как .J в первом, так и во втором случаях при имитации сварочного процесса осуществляется контроль параметров процесса, оповещение сварщика об его ошибках, а также регистрация этих ошибок в документальной форме.

Рассмотрим работу сварочного тренажера в программном режиме обучения.

Первоначально сварщик устанавливает переключатели 87-89 блока 8 коммутации в верхнее положение, а так" же с помощью переключателей 130-136 блока. 12 сигнализации включает все или часть аудиовизуальных сигналов обратной связи. Кроме того, в блоке

7 контроля действий сварщика уста- . навливаются пределы по основным контролируемым параметрам сварочного процесса. Далее сварщик берет в руку имитатор 13 сварочного электрода, надевает шлем, занимает исходное положение у блока 14 моделирования объекта сварки и начинает имитируемый сварочный процесс. Он подводит конец имитатора 13 сварочного электрода к центру. подвижной каретки 16 блока 14 моделирования объекта сварки, соблюдая необходимую длину дуги„ угловое положение имитатора сва" рочного электрода и его отклонение от центра имитатора сварочной ванны, и нажимает кнопку переключателя 101 первого блока 10 регистрации. При этом секундные импульсы с первого генератора 100 начинают поступать на вход шестого регистратора для регист" рации общего времени работы тренажера и его индикации на цифровом табло.

Кроме того, импульсы с генератора

39 формирователя 5 сигнала величины дуги поступают через первый усилитель

40 на вход излучающего элемента 42, который создает направленное оптичес4588 16

О

2О

50 кое излучение в направлении световода-имитатора сварочной ванны, Пройдя через с зетовод 18,оптическое.излучение попадает в светоделительный элемент 17, который направляет его на чувствительную площадку приемного элемента 43. На выходе приемного элемента 43 присутствуют электрические сигналы с частотой генератора 39.

Эти сигналы, усиленные и отфильтрованные вторым усилителем 41, а также продетектированные детектором 44,попадают на вход узла 45 линеаризации, который устраняет квадратичность изменения этих сигналов от расстояния между торцом излучающего элемента 42 и концом световода 18, закрепленным на подвижной каретке 16, В амплитуде выходных сигналов узла 45 линеаризации заложена информация о длине дуги. При приблия<ении или удалении торца имитатора 13 сварочного электрода от поверхности подвижной каретки амплитуда этих сигналов изменяется, при этом при приближении— уменьшается, а при удалении — увеличивается.

При возбуждении дуги сварщик должен коснуться концом имитатора, сварочного электрода имитатора свароч-. ной ванны — конца световода 18,закрепленного на подвижной каретке 16.

При этом аналоговый сигнал текущей длины дуги на входе формирователя

S сигнала величины дуги минимальный и по нему срабатывает узел 62 выработки сигнала наличия сварочного процесса блока 7 контроля действий сварщика, выходной сигнал которого включает привод второго блока 11 реГистрации, которыи производит документальную регистрацию на бумаге ошибок, допущенных сварщиком по основным параметрам имитируемого сварочного процесса. Этот же выходной сигнал узла 62, поступив на вход ключевой схемы 54, производит включение формирователя 6 сигнала яркости сварочной ванны, что приводит к формированию яркостного сигнала теплосодержания сварочной ванны на выходе опти ческого источника 5 и аналогового напряжения величины т еплосодержания сварочной ванны на выходе формирователя 6. Оптическое излучение,интенсивность которого определяет яркость имитируемой сварочной ванны, пройдя через светоделительный элемент 17, 4588 i8

17 159 поступает в световод 18 — имитатор оптической сварочной ванны. На поверхности каретки 16 возникает оптическая сварочная ванна, размеры и яркость которой определяют ее теплосодержание, Кроме того, выходной сигнал с узла 62 разрешает прохождение секундных импульсов с первого генератора

100 первого блока 10 регистрации через ключевую схему 103 на информационные входы регистраторов 104-108. .Выходной сигнал с узла 62 выработки сигнала наличия сварочного процесса также поступает на управляющие входы ключевых схем 84-86 блока 8 коммутации, тем самым разрешая прохождение сигналов горизонтальной и вертикальной компонент скорости сварки на входы схемы управления двухкоординатного привода 15 блока 14 моделирования объекта сварки и входы формирователя 9 сигнала скорости сварки, а также разрешает прохождение сигб нала скорости плавления электрода на схему 155 управления приводом имитации плавления электрода. Подвижная каретка 16 приходит в движение, имитируя перемещение жидкой сварочной ванны вдоль кромок сварного шва, имитатор сварочного электрода начинает перемещаться, имитируя плавление электрода при реальной сварке. В то же время формирователь

9 сигнала скорости сварочного про" цесса производит вычисление аналогового сигнала скорости имитируемого сварочного процесса, который поступает на вход сумматора 53 формирователя 6 сигнала яркости сварочной ванны, на вход функционального преобразователя 50 длины дуги которого пос-. тупает аналоговый сигнал длины дуги с выхода формирователя 5 сигнала длины дуги.

При приближении конца имитатора 13 сварочного электрода, на котором конструктивно расположен первый блок 1 . магнитных датчиков, к центру оптической сварочной ванны на поверхности подвижной каретки, где расположен второй блок 2 магнитных датчиков, подвижные магнитные элементы 23 и 28 этих блоков вступают за счет сил притяжения во взаимодействие. Магнитные элементы 23 и 28 притягивают друг друга, так как направлены друг к другу разными полюсами и находятся на

5 !

О !

55 одной аси. Такое взаимное положение подвижных магнитных элементов 23 и

28 устойчивое. За счет наличия сальниковых уплотнений элементы 23 и 28 не изменяют направления своего положения друг .к другу при изменении угла наклона корпуса 153 имитатора 13 сварочного электрода в пределах допустимых углов наклона.

Датчики 19-22 магнитного паля„ расположенные на конце корпуса 153 имитатора 13 сварочного электрода (фиг.2 и 4) эквидистантно по отношению к подвижному магнитному элементу

23, реагируют на присутствие магнитнагс элемента 23. Они объединены в

0 иа, размещенные под углом 90 друг к другу, и выдают электрические сигналы при присутствии их в поле подвижного элемента 23. Причем величина этих сигналов изменяется с изменением угла наклона элемента 23, и чем ближе элемент 23 находится к какомулибо из датчиков 19-22, тем больший на величине электрический сигнал на нем вырабатывается. аждьп из датчиков 19-27 электрически связан с входом соответствующего дифференциального усилителя

29 или 30 формирователя 3 сигнала величины угла наклона электрода.Когда подвижный магнитный элемент 23 расположен эквидистантна по отношению ка всем датчикам каждой пары (ась подвижного элемента 23 совпадает с осью корпуса 153 имитатора 13 сварочного электрода), в датчиках

J 9-22 каждой пары вырабатываются одинаковые по величине сигналы,определяющие его угловое полажение по отношению к оси корпуса 153 имитатора

13 сварочного электрода. Это центральное размещение подвижного магнитного элемента 23. Если центральная ась корпуса 153 имитатора !3 сварочного электрода находится под углом к оси подвижного магнитного элемента

23 (ось подвижного магнитного элемента 23 не совпадает с осью корпуса

153 имитатора 13 сварочного электрода), то верхний конец подвижного магнитного элемента 23 находится ближе к одному из датчиков пары,чем к другому датчику той же пары, и в пер вом из указанных датчиков Формируется больший сигнал.

Сигнал на выходах дифференциальных усилителей 20 и 30 изменяются

1594588 20 в положительном или отрицательном диапазонах напряжения в зависимости от того, какой датчик соответствующей пары ближе к подвижному магнигному элементу 23. Поэтому на выходе дифференциальных усилителей 29 и 30 установлены амплитудные детекторы

31 и 32, которые определяют абсолютные значения этих сигналов. Элемент

HJlH 33 выбирает больший по величине сигнал из совокупности выходных фигнрлов детекторов 31 и 32. Таким образом, величина аналогового сигнала на выходе формирователя Э сигнала величины угла наклона электрода определяет угол наклона между осью корпуса 153 имитатора 13 сварочного электрода и осью подвижного магнитного элемента 23.

Второй блок 2 магнитных датчиков работает по аналогии с первым блоком

1 магнитных датчиков, Отличие заключается лишь в том, что датчики 2427 вырабатывают полезные сигналы при отклонении конца-имитатора 13 сварочного электрода от центра оптического имитатора сварочной ванны. Чем больше это отклонение, тем большие по величине сигналы снимаются с яар