SU1663619A1 - Тренажер сварщика - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к сварке, в частности к обучению обращени  с инструментами. Цель изобретени  - расширение дидактических возможностей тренажера. Сварочный тренажер содержит имитатор сварочного электрода, блок моделировани  объекта сварки, сварочный источник питани , блок предъ влени  учетной информации, блок контрол  скорости сварки, блок контрол  угловых параметров, блок контрол  температурных параметров, блок управлени , первый и второй пороговые элементы, блок контрол  длины дуги. Тренажер снабжен подвижной кареткой, трехкоординатным приводом перемещени  подвижной каретки со схемой управлени , блоком термодатчиков, блоком фотодатчиков, формирователем сигнала скорости сварки, формирователем сигнала теплосодержани  сварочной ванны, первым и вторым блоками регистрации, блоком линеаризации, блоком контрол  высоты установки подвижной каретки и блоком усилителей мощности. Обеспечиваетс  выработка правильных психомоторных навыков у обучаемого сварщика по поддержанию длины дугового промежутка, угла наклона сварочного электрода, скорости ведени  сварочного процесса и теплового режима сварочной ванны при проведении реального сварочного процесса. 9 з.п. ф-лы, 12 ил.

Description

Изобретение относитс  к обучению обращени  с инструментами и может быть ис- пользовано в качестве технического средства дл  обучени  приемам и навыкам ручной дуговой электросварки.

Целью изобретени   вл етс  расширение дидактических возможностей тренажера .

На фиг.1 приведена функциональна  схема тренажера; на фиг.2 - схема сварочного источника пмтани ; на фиг 3 - схема имитатора сварочного электрода; на фиг.4 - схема блока управлени ; на фиг.5 - схема

блока контрол  длины дуги, на фиг 6 - схемы блоков термо- и фотодатчиков линеаризации мощности, контрол  высоты установки подвижной каретки, формирователей сигнала скорости сварки и сигнала теплосодержани  сварочной ванны, на фиг 7 схема узла линеаризации на фиг 8 схема термодатчи ка; на фиг 9 - схема взаимного конструктивного расположени  блока моделировани  обьекта сварки, подвижной каретки и бло ков термо- и фотодатчиков, на фиг 10 схе ма блока контрол  угловых параметров, на фиг.11 - схема генератора сигналов тревоги и звукового сопровождени  на фиг 12 одна из возможных.траекторий сварочной ванны.

Тренажер сварщика (фиг.1) содержит сварочный источник 1 питани , имитатор 2 сварочного электрода, блок 3 моделировани  объекта сварки, блок 4 предъ влени  учетной информации, блок 5 управлени , блок 6 контрол  длины дуги, блок контрол  температурных параметров, блок 8 контрол  скорости сварки, блок 9 контрол  угловых параметров, первый и второй пороговые элементы 10 и 11, блок 12 термодатчиков, блок 13 фотодатчиков, блок 14 линеаризации , блок 15 контрол  высоты установки подвижной каретки, подвижную каретку 16, трехкоординатный привод 17 перемещени  подвижной каретки со схемой управлени , формирователь 18 сигнала скорости сварки, формирователь 19 сигнала теплосодержани  сварочной ванны, блок 20 усилителей мощности, первый и второй регистраторы 21 и 22.

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

Первый выход сварочного источника 1 питани  св зан с первым входом имитатора 2 сварочного электрода, второй вход которого соединен с первым выходом блока 5 управлени , вторым выходом св занного с входом блока 4 предъ влени  учетной информации . Второй выход сварочного источника 1 питани  св зан с входом блока 3 моделировани  объекта сварки. Третий выход сварочного источника 1 питани , а также выходы блока 8 контрол  скорости сварки, блока 9 контрол  угловых параметров , блока 6 контрол  длины дуги, блока 7 контрол  температурных параметров и выходы первого и второго пороговых элементов 10 и 11 св заны с входами блока 5 управлени . Третий выход сварочного источника 1 питани  также св зан с входами первого и второго пороговых элементов 10 и 11 и входом блока 6 контрол  длины дуги. Выходы блоков 12 и 13 термо- и фотодатчиков св заны с входами блока 14 линеариза- , ции, первый выход которого соединен с входами блока 15 контрол  высоты установки подвижной каретки 16, выход которого св зан с первым входом блока 20 усилителей . Первый, второй и третий выходы блока 20 св заны с входами трехкоординатного привода 17 перемещени  подвижной каретки 16. Вторые выходы блока 14 линеаризации св заны с входами формирователей 18 и 19 сигналов скорости сварки и теплосодержани  сварочной ванны. Первый выход формировател  18 сигнала скорости сварки св зан с входом блока 8 контрол  скорости

сварки, Вторые выходы формировател  18 сигнала скорости сварки св заны с вторыми входами блока 20 усилителей мощности, второй и третий выходы которого св заны

также с входами второго блока 22 регистрации . Выход формировател  19 сигнала теплосодержани  сварочной ванны св зан с входом блока 7 контрол  температурных параметров. Выходы блоков 8, 9, 6 и конт0 рол  скорости сварки, угловых параметров, длины дуги и температурных параметров, выходы формирователей 18 и 19 сигналов скорости сварки и теплосодержани  сварочной ванны, а также третьи выходы сварочно5 го источника 1 питани  и блока 20 усилителей мощности св заны с входами первого блока 21 регистрации.

Сварочный источник 1 питани  предназначен дл  подачи питающего напр же0 ни  на имитатор 2 сварочного электрода, а также дл  выработки сигнала, величина которого соответствует длине дугового промежутка и он имеет падающую внешнюю вольт-амперную характеристику.

5Сварочный источник 1 питани  (фиг.2)

содержит силовой трансформатор 23. выпр мительный блок 24, блок 25 транзисторов , схему 26 управлени  выходным током и делитель 27 напр жени .

0 Имитатор 2 сварочного электрода (фиг.З) предназначен дл  имитации реального сварочного э лектрода с держателем, примен емого в практике сварочного производства , и содержит держатель 28 элект5 рода, корпус 29 имитатора электрода, полый металлический цилиндр 30, сменный металлический наконечник 31, привод 32 имитации плавлени  электрода, трубку 33 подвода охлаждающей жидкости и трубку

0 34 отвода охлаждающей жидкости.

Полый металлический цилиндр 30 жестко закреплен на конце корпуса 29 имитатора электрода. На конце полого металлического цилиндра 30 закреплен

5 сменный металлический наконечник 31. Внутри корпуса 29 имитатора электрода и трубки 34 отвода охлаждающей жидкости жестко закреплена трубка 33 подвода охлаждающей жидкости.

0 Блок 3 моделировани  объекта сварки предназначен дл  имитации реальных сварных соединений, примен емых в практике сварочного производства. Дл  многократного его использовани  он может быть вы5 полней из электропровод щего графита.

Блок 4 предъ влени  учетной информации представл ет собой стандартный по размеру и внешнему виду шлем сварщика, в который вмонтированы головные телефоны с регул тором громкости.

Блок 5 управлени  (фиг,4) предназначен дл  управлени  процессом обучени  сварщика , а также дл  регистрации правильности поддержани  сварщиком основных параметров сварочного процесса и оповещени  сварщика о их нарушении и содержит генератор 35, переключатель 36, канал 37 длины дугового промежутка, канал 38 угла наклона имитатора сварочного электрода , канал 39 теплового режима процесса сварки, канал 40 скорости ведени  процесса сварки, канал 41 рабочего времени процесса сварки, канал 42 общего времени процесса сварки, канала 43 времени привара имитатора сварочного электрода, канал 44 времени сварочного процесса без ошибок , схему 45 управлени  приводом имитации плавлени  сварочного электрода, звуковой генератор 46 сигналов тревоги и звукового сопровождени  и элемент И 47.

Генератор 35 предназначен дл  генерации секундных импульсов.

Переключатель 36 служит дл  пуска всего сварочного тренажера.

Канал 37 длины дугового промежутка предназначен дл  подсчета и индикации числа ошибок по длине дугового промежутка , канал 38 - дл  подсчета и индикации числа ошибок по углу наклона имитатора сварочного электрода, канал 39 - дл  подсчета и индикации числа ошибок по тепловому режиму сварочной ванны, канал 40 - дл  подсчета и индикации числа ошибок по скорости ведени  сварочного процесса, канал 41 - дл  подсчета и индикации рабочего времени процесса сварки, канал 42 - дл  подсчета и индикации общего времени процесса сварки, канал 43 - дл  подсчета и индикации времени привара имитатора сварочного электрода, канал 44 - дл  подсчета и индикации времени сварочного процесса без ошибок.

Каналы 37 - 44 содержат ключевую схему 48, счетчик 49, дешифратор 50 и индикатор 51.

Ключи 48 предназначены дл  пропускани  секундных импульсов на входы счетчиков 49. Последние предназначены дл  подсчета числа ошибок по длине дугового промежутка, углу наклона имитатора сварочного электрода, тепловому режиму сварочной ванны, скорости ведени  сварочного процесса, а также времени рабочего , общего времени, времени привара имитатора сварочного электрода и времени сварочного процесса без ошибок.

Дешифраторы 49 предназначены дл  дешифрации числа ошибок по длине дугового промежутка, углу наклона имитатора сварочного электрода, тепловому режиму

сварочной ванны, скорости ведени  сварочного процесса, а также времени рабочего, общего времени, времени привара имитатора сварочного электрода и времени свароч- 5 ного процесса без ошибок.

Индикаторы 51 служат дл  визуального отображени  информации, записанной в счетчиках 49.

Схема 45 управлени  приводом имита0 ции плавлени  сварочного электрода представл ет собой схему управлени  двигателем посто нного тока.

Звуковой генератор 46 (фиг, 11} сигналов тревоги и звукового сопровождени 

5 предназначен дл  выработки звуковых сигналов тревоги и звукового сопровождени  и содержит генератор 52 импульсов, счетчик 53, ключевые схемы 54, генератор 55 белого шума и элемент ИЛИ 56.

0Блок 6 контрол  длины дуги (фиг.5)

предназначен дл  выработки сигнала ошибок по длине дугового промежутка и содержит компараторы 57 и 58 нижней и верхней границ допустимой длины дугового проме5 жутка, схему задани  нижней границы допустимой длины дугового промежутка, выполненную на базе делител  59 напр жени , схему задани  верхней границы допустимой длины дугового промежутка,

0 выполненную на базе делител  60 напр жени , а элемент ИЛИ 61.

Блок 7 контрол  температурных параметров (фиг.5) предназначен дл  выработки сигнала ошибки по теп новому режиму сва5 рочной ванны и содержит компаратор 62 нижней границы величины теплосодержани  сварочной ванны, компаратор 63 верхней границы величины теплосодержани  сварочной ванны, схему задани  нижней

0 границы величины теплосодержани  сварочной ванны, выполненную ч  базе делител  64 напр жени , схему задани  верхней границы величины теплосодержани  сварочной ванны, выполненную на базе дели5 тел  65 напр жени , и элемент ИЛИ 66.

Блок 8 контрол  скорости сварки предназначен дл  осуществлени  контрол  за правильностью поддержани  обучаемым сварщиком необходимой мгновенной ско0 рости сварки, а также дл  выработки сигнала ошибки по скорости сварки и содержит компаратор 67 нижней границы величины скорости сварки, компаратор 68 верхней границы величины скорости сварки, схему

5 задани  нижней границы величины скорости сварки, выполненную на базе делител  69 напр жени , схему задани  верхней границы величины скорости сварки, выполненную на базе делител  70 напр жени  и элемент ИЛИ 71.

Компараторы 57,62 и 67 предназначены дл  формировани  сигнала ошибки по контролируемому параметру, когда величина текущего значени  контролируемого параметра  вл етс  меньшей его номинального значени .

Компараторы 58,63 и 68 предназначены дл  формировани  сигнала ошибки по контролируемому параметру, когда величина текущего значени  контролируемого параметра больше его номинального значени ,

Элементы ИЛИ 61, 66 и 71 предназначены дл  селективного пропускани  выходных сигналов ошибок по контролируемым параметрам на выходы блоков 6, 7 и 8 контрол .

Блок 9 контрол  угловых параметров (фиг.9) предназначен дл  вы работки сигнала ошибки по углу наклона имитатора сварочного электрода и содержит датчик 72 угла наклона сварочного электрода и пороговый элемент 73, формирующий сигнал ошибки по углу наклона. Датчик 72 предназначен дл  выработки сигнала, величина которого определ ет угол наклона, и представл ет собой датчик гравитационного типа, конструктивно расположенный на имитаторе 2, Пороговый элемент 73 предназначен дл  выработки сигнал а ошиоки при нарушении имитатором сварочного электрода нормативного значени  угла наклона.

Первый пороговый элемент 10 предназначен дл  выработки сигнала при возбуждении сварщиком сварочной дуги и ведении сварочного процесса.

Второй пороговый элемент 11 предназначен дл  выработки сигнала ошибки при приваре конца имитатора сварочного электрода и поверхности моделируемого объекта сварки.,

Блок 12 термодатчиков (фиг.6) предназначен дл  выработки исходных сигналов скорости сварочного процесса и теплосодержани  сварочной ванны, Блок 12 содержит четыре термодатчика 74 - 77, выполненных по идентичной схеме, представленной на фиг.8, Чувствительные элементы термодатчиков 74 - 77 закреплены на подвижной каретке 16 в направлении объек: та сварки и объединены в упор доченно-со- средоточенные пары, перва  из которых ориентирована вдоль главного направлени  движени  подвижной каретки 16 вдоль сварочного шва, а втора  - вдоль поперечного направлени . Каждый из термодатчиков содержит фокусирующий элемент 78, фильтрующий элемент 79, световод 80, приемный элемент 81 ИК-излучени  и усилитель 82, Световод 80 оптически св зывает

приемный элемент 81 через фильтрующий элемент 79 с фокусирующим элементом 78.

Блок 13 фотодатчиков предназначен

дл  выработки исходного сигнала о рассто нии между поверхностью подвижной каретки 16 и имитатором объекта сварки и содержит фокусирующий элемент 83, фильтрующий элемент 84, световод 85, состо 0 щий из внутренней цилиндрической части и внешней кольцевой, излучающей 86 и приемный 87 элементы, генератор 88, селективный усилитель 89 и детектор 90. Выход излучающего элемента 86 оптически св зан

5 с внешней кольцевой частью световода 85, а приемный элемент 87 оптически св зан с внутренней цилиндрической частью световода 85. Один конец световода вместе с фильтрующим и фокусирующим элемента0 ми 84 и 83 закреплен на подвижной каретке 16 в направлении имитатора объекта сварки и в стороне от стыка.

Генератор 88 предназначен дл  генерации непрерывной последовательности им5 пульсов частотой FL

Излучающий элемент 86 предназначен дл  преобразовани  электрических сигналов с частотой FI в оптические сигналы с этой же частотой.

0 Приемный элемент 87 предназначен дл  приема оптического сигнала, отраженного от внутренней поверхности имитатора сварки, и преобразовани  его в электрический сигнал,

5 Селективный усилитель 89 предназначен дл  выделени  и усилени  электрических сигналов с частотой FI из всей совокупности сигналов, прин тых приемным элементом 87.

0 Детектор 90 предназначен дл  детектировани  сигналов.

Блок 14 линеаризации предназначен дл  устранени  квадратичной зависимости поступающих на его входы сигналов. Он со5 держит п ть идентичных узлов линеаризации 91 - 95, которые могут быть выполнены по схеме, представленной на фйг.7. Узел 91 линеаризации служит дл  реализации управлени 

0-1/2

Увых K(UBx.)

и содержит логарифмирующий усилитель 96, инвертирующий усилитель 97, анти- 5 логарифмирующий усилитель 98 и масштабирующий усилитель 99.

Логарифмирующий усилитель 96 дред- назначен дл  вычислени  логарифма величины входного сигнала.

Инвертирующий усилитель 97 используетс  дл  инвертировани  выходного сигнала с логарифмирующего усилител  96 с соответствующим его уменьшением по величине в два раза, в качестве которого может использоватьс  инвертирующий усилитель с коэффициентом передачи 0,5.

Антилогарифмирующий усилитель 98 предназначен дл  вычислени  антилогарифма величины его входного сигнала.

Масштабирующий усилитель 99 осуществл ет усиление его входного сигнала в К раз.

Блок 15 контрол  высоты установки подвижной каретки предназначен дл  выработки управл ющего сигнала рассогласовани  высоты установки подвижной каретки 16 от номинального значени . Он содержит дифференциальный усилитель 100 и задатчик 101 установки высоты подвижной каретки, выполненный на базе делител  напр жени .

Подвижна  каретка 16 предназначена дл  отслеживани  положени  сварочной ванны и размещени  на ней чувствительных элементов блока термодатчиков 12 и фотодатчиков 13.

Трехкоординатный привод 17 перемещени  подвижной каретки 16 со схемой управлени  предназначен дл  пространственного перемещени  подвижной каретки и св зан с ней механически.

Формирователь 18 сигнала скорости сварки предназначен дл  формировани  сигнала мгновенной скорости сварки, а также составл ющих этой скорости Vx и Vy. Он содержит первый и второй дифференциальные усилители 102 и 103, первый и второй детекторы 104 и 105, первый, второй и третий логарифмические усилители 106, 107 и 108, суммирующий усилитель 109, первый, второй и третий антилогарифмирующие усилители 110, 111 и 112, первый и второй усилители 113 и 114с коэффициентном усилени  2, третий усилитель 115 с коэффициентом передачи 0,5.

Первый и второй дифференциальные усилители 102 и 103 предназначены дл  нахождени  алгебраической разности сигналов , поступающих на их входы, а также дл  усилени  по амплитуде этой разности.

Первый и второй детекторы 104 и 105 предназначены дл  детектировани  сигналов , поступающих на их входы, и нахождени  составл ющих мгновенной скорости сварки Vx и Vy.

Элементы 106 - 115 предназначены дл  решени  управлени  VCB Vx2 + Vy2 и нахождени  величины сигнала мгновенной скорости сварочного процесса.

Формирователь 19 предназначен дл  формировани  сигнала текущего теплосодержани  сварочной ванны. Он выполнен по схеме суммирующего усилител . 5Блок 20 усилителей мощности предназначен дл  усилени  по мощности входных сигналов и содержит три идентичных усилител  116 - 118 мощности.

Первый блок 21 регистрации предназ- 0 начен дл  документальной регистрации на бумажном носителе величины текущих па- , раметров сварочного процесса (длина дугового промежутка, теплосодержание сварочной ванны и скорость сварки), а также

5 ошибок по длине дугового промежутка, углу наклона электрода, теплосодержанию сварочной ванны и скорости сварочного процесса . Сигнал с третьего выхода блока 20 усилителей мощности поступает на вход

0 схемы управлени  приводом перемещени  бумажного носител  первого блока 21 регистрации дл  управлени  скоростью перемещени  бумажного носител , соответствующей скорости Vy перемещени 

5 подвижной каретки 16. Остальные входы первого блока 21 регистрации  вл ютс  информационными .

Второй блок 22 регистрации предназначен дл  отображени  траекторими переме0 щени  подвижной каретки 16 за сварочной ванной на бумажном носителе, в качестве которого используетс  двухкоординатный графопостроитель со схемами управлени . Выходные сигналы горизонтальной Vx и

5 вертикальной Vy составл ющих скорости сварки (фиг. 12) поступают с второго и третьего выходов блока 20 усилителей мощности на входы схем управлени  двухкоординат- ным приводом второго блока 22 регистра0 ции.

Тренажер сварщика работает следующим образом.

Обучаемый сварщик включает устройство и делител ми 59, 60. 64. 65, 69 и 70 напр 5 жени  устанавливает нижнюю и верхнюю границы допустимой величины значений длины дугового промежутка, теплосодержани  сварочной ванны и скорости сварочного процесса. Уровень срабатывани  первого и

0 второго пороговых элементов 10 и 11 задаетс  аппаратурно и не требует предварительной установки.

Кроме того, обучаемый сварщик подсоедин ет трубку 33 к источнику охлаждаю5 щей жидкости, э трубку 34 - к месту отвода охлаждающей жидкости

Подвижна  каретка устанавливаетс  в 1 месте начала ведени  сварочного процесса по стыку Высота установки подвижной каретки 16 устанавливаетс  автоматически.

Исходна  высота установки подвижной каретки 16 по отношению к поверхности имитатора объекта сварки задаетс  задатчиком 101 высоты ее установки, выходной сигнал которого подаетс  на один из входов диф- ференциального усилител  100. На второй его вход подаетс  сигнал текущей высоты установки подвижной каретки 16, вырабатываемый блоком 13 фотодатчиков. Работа блока 13 фотодатчиков основана на измене- нии амплитуды отраженных от поверхности имитатора объекта сварки оптических сигналов в зависимости от высоты установки подвижной каретки 16. Поскольку мощность излучаемых оптических сигналов в направ- лении имитатора объекта сварки  вл етс  посто нной, то с изменением высоты установки подвижной каретки будет измен тьс  амплитуда сигналов с частотой FI на выходе приемного элемента 87. В амплитуде прин - тых сигналов с частотой FI заложена информаци  о высоте установки подвижной каретки 16. Селективный усилитель 89 производит выделение и усиление сигналов с частотой FI из всей совокупности сигналов, прин тых приемным элементом 87, а детектор 90 производит их детектирование.

С выхода детектора 90 блока 13 фотодатчиков сигнал поступает на вход п того узла 95 линеаризации блока 14 линеариза- ции, где производитс  устранение квадратичной зависимости амплитуды этого сигнала от величины высоты установки подвижной каретки 16. С выхода п того узла 95 линеаризации сигнал поступает на вто- рой вход дифференциального усилител  100 блока 15, который вырабатывает сигнал рассогласовани  текущей высоты установки подвижной каретки от заданной задатчиком 101, Этот сигнал рассогласовани , усилен- ный по мощности третьим усилителем 118 мощности блока 20 усилителей мощности, поступает на один из входов схемы управлени  трехкоординатным приводом 17 перемещени  подвижной каретки дл  коррекции высоты установки подвижной каретки 16 и уменьшени  сигнала рассогласовани  до нул . Таким образом, высота установки подвижной каретки 16 по отношению к имитатору объекта сварки в про- цессе сварки поддерживаетс  посто нной автоматически, что позвол ет существенно повысить точность измерени  и контрол  скорости сварки и теплосодержани  сварочной ванны.

Сварщик берет в руку имитатор 2 сварочного электрода, надевает шлем блока 4 предъ влени  учетной информации, занимает исходное положение у блока 3 моделировани  объекта сварки и начинасгт

сварочный процесс. Предварительно на по- верхности модулируемого объекта сварки нанос тс  линии, имитирующие разделку кромок.

В задачу обучаемого вход т движение концом имитатора 2 сварочного электрода по имитируемой разделке кромок с нанесением траектории этого движени  на поверхность объекта сварки (выгоревший след, слаботочный режим обучени , когда максимальный ток источника 12 ограничен величиной 10- 15 Аи расплавлени  поверхности имитатора объекта тренажера не происходит , а происходит лишь его нагрев и свечение ) с одновременной имитацией выгорани  электрода и поддержание основных параметров сварочного процесса (длина дугового промежутка, угол наклона между осью имитатора сварочного электрода и нормалью к поверхности моделируемого объекта сварки, скорость ведени  сварочного процесса и тепловой режим сварочной ванны) в заранее установленных пределах.

Обучаемый подводит имитатор 2 сварочного электрода к месту начала сварочного процесса, нажимает кнопку 36 блока 5 управлени , касаетс  концом имитатора 2 поверхности объекта 3 сварки, возбуждает дугу и начинает сварочный процесс, сохран   основные параметры сварочного процесса в пределах установленных допусков.

При этом в блоке 5 управлени  секундные импульсы с генератора 35 поступают в канал 42, в котором происходит подсчет и индикаци  в цифровом виде общего времени процесса сварки. При возбуждении дуги срабатывает первый пороговый элемент 10, что, в свою очередь, разрешает прохождение секундных импульсов с генератора 35 в канал 41, в котором происходит подсчет и индикаци  рабочего времени процесса сварки.

Поскольку источник 1 имеет падающую внешнюю характеристику, то с изменением длины дугового промежутка измен етс  величина напр жени  на выходе источника 1. Этот принцип положен в основу измерени  длины дугового промежутка. Аналоговое напр жение со среднего выхода источника 1 поступает на вход блока 6 контрол  длины дугового промежутка, в котором происходит его сравнение с нижней и верхней границами допустимого значени  длины дугового промежутка. Если текущее значение длины дугового промежутка не входит в установленные пределы номинального значени  длины дугового промежутка, то срабатывают компараторы 57 или 58, что, в свою очередь, разрешает прохождение секундных импульсов с выхода генератора 35 в канал 37 длины дугового промежутка, в котором происходит подсчет и индикаци  числа ошибок по длине дугового промежутка.

Аналоговый сигнал длины дугового промежутка со среднего выхода сварочного источника 1 питани  поступает на вход второго порогового элемента 11. При замыкании сварщиком конца имитатора 2 сварочного электрода на поверхность имитатора объекта сварки срабатывает второй пороговый элемент 11, что, в свою очередь , разрешает прохождение секундных импульсов с генератора 35 в канал 43, в котором происходит подсчет и индикаци  времени привара имитатора 2 сварочного электрода к поверхности моделируемого объекта сварки.

При нарушении сварщиком нормативного угла наклона имитатора 2 сварочного электрода срабатывает пороговый элемент 73 блока 9 контрол  угловых параметров, что, в.свою очередь, разрешает прохождение секундных импульсов с генератора 35 в канал 38, в котором происходит подсчет и индикаци  ошибок поуглу наклона имитатора 2 сварочного электрода.

В устройстве также производитс  текущий контроль таких параметров сварочного процесса, как теплосодержание сварочной ванны и скорость сварочного процесса.

При начале сварочного процесса происходит нагрев имитатора объекта сварки в месте горени  дуги и нагрев корн  шва. Инфракрасное излучение от сварочной ванны поступает на чувствительные площадки термодатчиков 74 - 77 блока 12 термодатчиков , расположенные на подвижной каретке 16 под сварочной ванной. В качестве термодатчиков выбраны термодатчики с положительным температурным коэффициентом, у которых выходное напр жение растет с увеличением температуры. Поскольку они закреплены с обратной стороны рабочей зоны сварки имитатора объекта сварки, то при проведении сварочного процесса происходит нагрев его поверхности и, в свою очередь , увеличение ИК-излучени  в направлении термодатчиков. При эквидистантном расположении сварочной ванны по отношению к термодатчикам 74 - 77, на их выходах будут присутствовать одинаковые по величине сигналы. При проведении сварочного процесса и отклонени  сварочной ванны от центра на выходах термодатчиков будут присутствовать разные по величине сигналы, Больший сигнал будет присутствовать на выходе того термодатчика , к которому сварочна  ванна ближе.

Выходные сигналы с термодатчиков 74 - 77 поступают в блок 14 линеаризации, где устран етс  их квадратична  зависимость от рассто ни  до сварочной ванны. Выход- 5 ные сигналы с первого, второго, третьего и четвертого узлов 91, 92, 93 и 94 линеаризации поступают на входы формировател  19 сигнала теплосодержани  сварочной ванны , который производит суммирование сиг0 налов со всех термодатчиков 74 - 77. Чем больше нагрев сварочной ванны, тем большим по величине будет сигнал на выходе формировател  19 сигнала теплосодержани  сварочной ванны. Аналоговый сигнал

5 текущего теплосодержани  сварочной ванны с выхода формировател  19 поступает в блок 7 контрол  температурных параметров на входы компараторов 62 и 63, которые вырабатывают сигналы ошибки по теллово0 му режиму сварочной ванны, если величина теплосодержани  сварочной ванны отличаетс  от нормативного значени . Сигнал ошибки по тепловому режиму сварочной ванны поступает в блок 5 управлени , где

5 разрешает прохождение секундных импульсов с выхода генератора 35 в канал 39. в котором производитс  подсчет и индкаци  ошибок по тепловому режиму сварочной ванны.

0Кроме формироватеп  19 выходные сигналы с блока 14 линеаризации поступают на входы формировател  18 сигнала скорости сварки, а точнее, на входы первою и второго дифференциальных усилителен 102 и 103.

5 Сигналы на выходах дифференциальных усилителей 102 и 103 измен ютс  в положительном или отрицательном диапазонах напр жени  в зависимости от того, какой термодатчик соответствующей пары ближе

0 к сварочной ванне. Амплитудные детекторы 104 и 105 определ ют абсолютные значени  выходных сигналов с дифференциальных усилителей 102 и 103. При центральном расположении сварочной ванны по от ношению

5 к термодатчикам сигналы на выходах дифференциальных усилителей 102 и 193 будут нулевыми по величине, так как отсутствует рассогласование между центром сварочной ванны и центральной осью чувствительных

0 элементов блока 12 гермодатчиков При наличии такого отклонени  на выходах дифференциальных усилителей 102 и 103 будут формироватьс  сигналы paccoi пасовали  в двух взаимно перпендикул рных плоско5 ст х, амплитуда которых определ ет величину рассогласовани , а знак направление отклонени  Чем быстрее скорость свароч- ного процесса (скорость перемещени  сварочной ванны ТРМ больше по величине сигналы буду формироватьс  на выходах

дифференциальных усилителей 102 и 103. Выходные сигналы усилителей 102 и 103, пройд  через блок 20усилителей мощности, поступают на входы схем управлени  трех- координатным приводом 17 перемещени  подвижной каретки 16. Привод 17 производит перемещение подвижной каретки 16 под центр сварочной ванны, тем самым уменьша  до минимума управл ющие сигналы , снимаемые t с выходов дифференциальных усилителей 102 и 103 формировател  18: При проведении сварочного процесса с посто нной скоростью выходные сигналы дифференциальных усилителей 102 и 103 будут иметь посто нную величину, определ емую скоростью сварочного процесса. Чем выше скорость, тем большими по величине будут сигналы на выходах усилителей 102 и 103. Таким образом , усилители 102 и 103 производ т формирование сигналов горизонтальной и вертикальной компонент скорости сварки, которые поступают на схемы управлени  приводов 17 перемещени  подвижной каретки 16, котора  отслеживает положение сварочной ванны. Эти же сигналы поступают на входы схемы управлени  двухкоорди- натным приводом перемещени  пишущего элемента второго блока 22 регистрации дл  документальной -регистрации траектории сварочной ванны на бумажном носителе.

Элементы 104 - 115 формировател  18 скорости сварки осуществл ют формирование сигнала текущей скорости сварки из сигналов горизонтальной и вертикальной компонент скорости сварки, который с выхода формировател  18 скорости сварки поступает на вход блока 8 контрол  скорости сварки, а точнее, на входы компараторов, 67 и 68, которые вырабатывают сигналы ошибки по скорости сварочного процесса, если величина текущей скорости сварочного процесса отличаетс  от нормативного значени . Сигнал ошибки по скорости сварки с выхода элемента ИЛИ 71 поступает на вход блока 5 управлени , где разрешает прохождение секундных импульсов с выхода генератора 35 в канал 40, в котором происходит подсчет и индикаци  числа ошибок по скорости ведени  сварочного процесса.

Первый блок 21 регистрации производит регистрацию на бумажном носителе ошибок по контролируемым параметрам сварочного процесса, а также текущих значений этих параметров. Скорость движени  бумажного носител  задаетс  вертикальной компонентой скорости сварочного процесса . Таким образом, на бумажном носителе можно фиксировать ошибки, допущенные по тому или иному параметру сварочного

процесса вдоль шва с последующим их анализом и устранением.

Если сварщик ведет безошибочный сварочный процесс, т.е. не ошибаетс  ни по одному из контролируемых параметров сварки (длина дугового промежутка, угол наклона имитатора сварочного электрода, скорость ведени  сварочного процесса и тепловой режим сварочной ванны), то сра- 0 батывает элемент 47 блока 5 управлени , который вырабатывает управл ющий сигнал , разрешающий прохождение секундных импульсов с выхода генератора 35 в канал 44, в котором производитс  регистраци  и 5 индикаци  времени сварочного процесса без ошибок.

При ведении сварочного процесса с источника 1 на вход блока 5 управлени  поступает аналоговый сигнал текущего значени  0 длины дугового промежутка. Этот сигнал поступает на вход формировател  45 дл  управлени  приводом имитации плавлени  сварочного электрода и управл ет скоростью имитации плавлени  электрода в зави- 5 симости от текущей длины дугового промежутка. При этом, чем больше длина дугового промежутка, тем с меньшей скоростью происходит имитаци  плавлени  сварочного электрода. При обрыве дуги и 0 приваре имитатора сварочного электрода к поверхности имитатора сварки имитаци  плавлени  сварочного электрода не осуществл етс .

Если сварщик не нарушает основных 5 параметров сварочного процесса, то на головные телефоны шлема блока 4 поступает шумоподобный сигнал нормального сварочного процесса с выхода звукового генератора 46. При проведении аномального 0 сварочного процесса звуковой генератор 46, кроме шумоподобного сигнала сварки, вырабатывает целую серию тональных посылок различной частоты, которые  вл ютс  звуковыми сигналами тревоги по основным 5 параметрам сварочного процесса, а также поступают на головные телефоны шлема блока 4. Эти сигналы  вл ютс  звуковыми сигналами безынерционной обратной св зи к сварщику по правильности поддержа- 0 ни  этих параметров.

Осуществл   симул ционные движени  концом имитатора 2 над поверхностью блока 3 моделировани  объекта сварки, сварщик с помощью дугового разр да наносит 5 на поверхность блока 3 траекторию конца имитатора 2 на имитируемой разделке кромок . По оставшемус  следу, а также следу, зафиксированному на бумажном носителе во втором блоке 22 регистрации, можно судить насколько профессиональными и правильными были действи  сварщика в процессе проведени  сеанса сварки, что  вл етс  документальной регистрацией результата этого сварочного процесса. При проведении повторного сеанса сварки оставшийс  след можно убрать, например, при помощи наждачной бумаги.

На индикаторах 51 визуально отображаетс  число допущенных ошибок. Если врем  нахождени  в ошибке того или иного параметра сварочного процесса составл ет менее одной секунды, то така  ошибка считаетс  кратковременной и не фиксируетс  счетчиками 49, если число гораздо больше, то на счетчики 49 через каждую секунду поступают импульсы, фиксирующие врем  нахождени  того или иного сварочного параметра в состо нии ошибки. По показани м индикаторов 51, записанной траектории движени  сварочной ванны вторым блоком 22 регистрации, а также по записанным текущим значени м параметров сварочного процесса можно судить о качестве проведенного сеанса сварки. При достижении сварщиком хороших психомоторных навыков правильного ведени  сварочного процесса при установленных начальных услови х, допуски по основным контролируемым параметрам сварочного процесса могут быть уменьшены и процесс обучени  может быть повторен при более сложных начальных услови х.

Таким образом, тренажер сварщика обеспечивает выработку правильных психомоторных навыков у обучаемого сварщика по поддержанию нормативных длины дугового промежутка, угла наклона имитатора сварочного электорода, скорости ведени  сварочного процесса и теплосодержанию сварочной ванны с высокой точностью при работе с реальной сварочной дугой.

Claims (10)

1. Тренажер сварщика, содержащий сварочный источник питани , имитатор сварочного электрода, блок моделировани  обьекта сварки, блок управлени , блок предъ влени  учетной информации, блоки контрол  скорости сварки, угловых параметров , длины дуги и температурных параметров , первый и второй пороговые элементы, первый выход сварочного источника питани  соединен с первым входом имитатора сварочного электрода, второй вход которого соединен с первым выходом блока- управлени , второй выход которого соединен с входом блока предъ влени  учетной информации, второй выход сварочного источника питани  соединен с входом блока моделировани  объекта сварки, третий выход сварочного источника питани ,

выходы блоков контрол  скорости сварки, угловых параметров, длины дуги, температурных параметров и выходы первого и второго пороговых элементов соединены с 5 входами блока управлени , третий выход сварочного источника питани  соединен с входами первого и второго пороговых элементов и выходом блока контрол  длины дуги , отличающийс  тем, что, с целью

0 расширени  дидактических возможностей тренажера, в него введены формирователи сигналов скорости сварки и теплосодержани  сварочной ванны, первый и второй блоки регистрации, блок линеаризации, блок

5 усилителей мощности, подвижна  каретка с трехкоординатным приводом перемещени  подвижной каретки со схемой управлени , блок контрол  высоты установки подвижной каретки, блок термодатчиков температурно0 го пол  сварочной ванны и блок фотодатчиков , при этом подвижна  каретка расположена со стороны корн  шва, чувствительные элементы блока термодатчиков закреплены на подвижной каретке и обье5 динены в пары, выходы блоков термо- и фотодатчиков соединены с входами блока линеаризации, первый выход которого соединен с входом блока контрол  высоты установки подвижной каретки, выход

0 которого соединен с первым входом блока усилителей, первый, второй и третий выходы блока усилителей соединены с входами трехкоординатного привода перемещени  подвижной каретки, вторые выходы блока

5 линеаризации соединены с входами формирователей сигналов скорости сварки и теплосодержани  сварочной ванны, первый выход формировател  сигнала скорости сварки соединен с входом блока контрол 

0 скорости сварки, вторые выходы формировател  сигнала скорости сварки соединены с вторыми входами блока усилителей мощности , второй и третий выходы которого соединены .также с входами второго блока

5 регистрации, выход формировател  сигнала теплосодержани  сварочной ванны соединен с входом блока контрол  температурных параметров, выходы блоков контрол  скорости сварки, угловых параметров, тем0 пературных параметров, длины дуги, выходы формирователей сигналов скорости сварки и теплосодержани  сварочной ванны , а также третьи выходы сварочноро источника питани  и блока усилителей

5 мощности соединены с входами пеового блока регистрации.

2. Тренажер по п. 1, о т л и ч а ю ш и и с   тем, что блок термодатчиков температурного пол  сварочной ванны содержит первый, второй, третий и четвертый термод тчики,

выходы которых  вл ютс  выходами блока, каждый из которых содержит фокусирующий элемент, фильтрующий элемент, световод , приемный элемент и усилитель, выход которого  вл етс  выходом термодатчика, световод оптически св зывает приемный элемент через фильтрующий элемент с фокусирующим элементом, а выход приемного элемента соединен с входом усилител , причем один конец световода вместе с фильтрующим и фокусирующими элементами каждого термодатчика закреплены на подвижной каретке.

3.Тренажер по п. 1,отличающийс  тем, что блок фотодатчиков содержит фокусирующий и фильтрующий элементы, световод, состо щий из внутренней цилиндрической и внешней кольцевой частей, излучающий и приемные элементы, генератор, селективный усилитель и детектор, выход которого  вл етс  выходом всего блока, выход приемного элемента через селективный усилитель соединен с входом детектора, а выход генератора соединен с излучающим элементом , один конец световода вместе с фильтрующим и фокусирующим элементами закреплен на подвижной каретке, внешн   кольцева  часть второго конца световода оптически св зана с излучающим элементом, а внутренн   цилиндрическа  часть этого конца световода оптически св зана с приемным элементом.

4.Тренажер по п.1,отличающийс  тем, что блок линеаризации содержит первый , второй, третий, четвертый и п тый узлы линеаризации, выполненные идентично, входы и выходы которых  вл ютс  входами и выходами всего блока, каждый из которых содержит последовательно соединенные логарифмирующий усилитель, инвертирующий усилитель, антилогарифмирующий усилитель и масштабирующий усилитель, вход логарифмирующего усилител   вл етс  входом узла, а выход масштабирующего усилител   вл етс  выходом узла линеаризации .

5.Тренажер по п. 1,отличающийс  тем, что блок контрол  высоты установки подвижной каретки содержит дифференциальный усилитель и задатчик высоты установки подвижной каретки, выход которого соединен с первым входом дифференциального усилител , а второй вход и выход которого  вл ютс  входом и выходом всего блока ,

6. Тренажер по п.1,отличающийс 

тем, что блок контрол  скорости сварки содержит первый и второй задатчики скорости сварки, первый и второй компараторы и элемент ИЛИ, выход которого  вл етс  выходом блока, выходы первого и второго задатчиков скорости сварки соединены соответственно с первыми входами первого и второго компараторов, вторые входы которых  вл ютс  входом блока, а их выходы

подключены соответственно к первому и второму входам элемента ИЛИ.

7.Тренажер по п.1,отличающийс  тем, что формирователь сигнала скорости сварки содержит первый и второй дифференциальные усилители, входы которых  вл ютс  входами формировател , а выходы - вторыми выходами формировател , первый и второй детекторы, первый, второй и третий логарифмирующие усилители, суммирующий усилитель, первый, второй и третий антилогарифмирующие усилители, первый, второй и третий усилители, выход третьего антилогарифмирующего усилител   вл етс  первым выходом формировател , выходы

первого и второго дифференциальных усилителей соответственно через первый и второй детекторы, первый и второй логарифмирующие усилители, первый и второй усилители и первый и второй антилогарифмирующие усилители соединены с входами суммирующего усилител , выход которого соединен через третий логарифмирующий усилитель и третий усилитель с входом третьего антилогарифмирующего

усилител .

8.Тренажер по п.1,отличающийс  тем, что в качестве первого блока регистрации используетс  многоканальный самопишущий прибор.

5 9. Тренажер по п.1,отличающийс  тем, что в качестве второго блока регистрации используетс  двухкоординатный графопостроитель .

10. Тренажер по п.1, о т л и ч а ю щ и й0 с   тем, что в нем в качестве формировател  сигнала теплосодержани  сварочной ванны используетс  суммирующий усилитель,

Г

e-rw

,J

23

7 V 7

TTfl

/ft ct

28

Фиг.З

i -« (9ii9 j/йРШГ

619C991

Фиг.8

фиг. 9

12

fPi/a Ю

Фиг. 7

73

Фиг, 11

Фиг. 12