SU1665342A1

SU1665342A1 - Тренажер сварщика

Info

Publication number: SU1665342A1
Application number: SU894715286A
Authority: SU
Inventors: Всеволод Викторович Васильев; Сергей Николаевич Даниляк; Александр Иванович Карпий; Владимир Александрович Ропало
Original assignee: Институт Проблем Моделирования В Энергетике Ан Усср
Priority date: 1989-07-04
Filing date: 1989-07-04
Publication date: 1991-07-23

Abstract

Изобретение относитс к средствам обучени обращению с инструментами. Цель изобретени повышение дидактических возможностей тренажера. С этой целью сварочный тренажер содержит сварочную горелку со сварочным электродом и первым и вторым измерительными электродами, сварочный источник питани , имитатор шлема сварщика и блок регистрации пространственного положени сварочного электрода, включающий четыре усилител , первый сумматор, первый, второй, третий и четвертый компараторы, первый, второй, третий и четвертый задатчики начальных условий, первый дифференциальный усилитель, детектор, первый и второй элементы ИЛИ, первый, второй и третий электронные ключи, первый, второй и третий счетчики, дешифратор и индикатор. Введение в блок регистрации пространственного положени сварочного электрода, второго, третьего, четвертого и п того элементов ИЛИ, второго и третьего дифференциальных усилителей, п того, шестого, седьмого, восьмого, дев того и дес того усилителей, первого и второго делителей напр жени обеспечивает выработку правильных психомоторных навыков у обучаемого сварщика по поддержанию нормативных требований: длины дугового промежутка, угла наклона сварочного электрода, отклонени его от центра разделки кромок свариваемых деталей при проведении реального сварочного процесса электродной проволокой в среде защитных газов или неплав щимс электродом. 3 ил.

Description

Изобретение относитс к области обучени обращени с инструментами.

Целью изобретени вл етс повышение дидактических возможностей тренажера .

На фиг. 1 приведена схема предлагаемого тренажера; на фиг. 2 - одна из возмож- ных схем конструктивного выполнени сварочной горелки с измерительными электродами; на фиг. 3 - одна из возможных схем выполнени высоковольтного усилител .

Тренажер сварщика содержит сварочный источник 1 питани , сварочную горелку

2 с электродом, блок 3 регистрации про- странтвенного положени сварочного электрода , имитатор 4 шлема сварщика, генераторы 5 и 6 импульсов, усилители 7-10, сумматоры 11-16, дифференциальные усилители 17-19, детектор 20. усилитель 21. элементы ИЛИ 22-26, делители 27 и 28 напр жений , усилители 29-33, компараторы 34-37, задатчики 38-41 начальных условий, ключи 42-47, счетчики 48-51, дешифраторы 52-54 и индикаторы 55-57.

Кроме того, сварочна горелка 2 содержит1 измерительные электроды 58-61.

О

о ел

00 45ь

ю

Тренажер сварщика работает следующим образом.

Обучаемый сварщик включает тренажер и с помощью задатчиков 38-41 начальных условий устанавливает допустимые пределы отклонени сварочной горелки от центра разделки кромок, допустимый телесный угол наклона сварочной горелки, нижнюю и верхнюю границы высоты установки сварочной горелки над разделкой кромок. После этого учащийс берет в руку сварочную горелку, подводит ее к месту начала сварки и касаетс электродом разделки. Происходит зажигание основной дуги, начинаетс подача электрода и защитного газа в зону сварки, происходит расплавление электрода, свариваемых деталей и образование сварного шва.

После включени тренажера сигналы с выхода генератора 5 поступают на входы высоковольтных усилителей 7-10, на первых выходах которых эти сигналы имеют амплитуду 15-20 кВ. Эти высоковольтные сигналы поступают по высоковольтным кабел м на измерительные электроды 58-61, что приводит к возникновению искрового разр да между измерительными электродами и свариваемыми детал ми. Во вторичной обмотке трансформатора 12 (фиг. 3) начинает протекать ток. В первичной обмотке также протекает ток, и на резисторе R3 возникает напр жение, которое измен етс с частотой первого генератора 5. детектированное знамение которого снимаетс с резистора R2 и подаетс с вторых выходов высоковольтных усилителей 7 и 8 на соответствующие входы дифференциального усилител 17 и сумматора 11. При ориентации сварочного электрода строго по центру стыка измерительные электроды 58 и 59 наход тс на равном рассто нии от поверхности разделки кромок свариваемых деталей, напр жени , снимаемые с вторых выходов высоковольтных усилителей 7 и 8, вл ютс одинаковыми по величине, и на выходе дифференциального усилител 17 присутствует нулевое значение напр жени , При смещении сварочного электрода влево или вправо от центра стыка в процессе сварки измерительные электроды 58 и 59 наход тс на разном рассто нии от поверхности разделки кромок свариваемых деталей, что приводит к увеличению длины искрового промежутка между одним измерительным электродом и кромкой одной из свариваемых деталей и уменьшению того же промежутка между вторым измерительным электродом и кромкой второй свариваемой детали.

С изменением длины искрового промежутка измен етс сопротивление искрового

промежутка, что приводит к изменению тока вторичной и, соответственно, первичной обмоток трансформатора Т2. На вторых выходах высоковольтных усилителей 7 и 8 устанавливаютс по величине напр жени , которые, поступа на входы дифференциального усилител 17, приводит к тому, что на его выходе возникает напр жение, величина которого свидетельствует об отклонении сварочной горелки от центрального положени , а знак - о направлении отклонени . Это напр жение поступает на вход детектора 20, на выходе которого устанавливаетс однопол рное напр жение , которое поступает на информационный вход усилител 21 с переменным коэффициентом усилени , который устран ет вредное вли ние длины искрового промежутка на точность определени отклонени сварочного электрода от центра разделки кромок. На выходе усилител 21 устанавливаетс напр жение , величина которого зависит только от отклонени сварочного электрода от центра разделки кромок и не зависит от

высоты его установки. Это удаетс достичь за счет управлени коэффициентом усилени усилител 21 сигналом длины искрового промежутка, который поступает на его управл ющий вход. С выхода усилител 21с

переменным коэффициентом усилени это напр жение поступает на второй вход первого компаратора 34, где оно сравниваетс с опорным напр жением, которое поступает на его первый вход с за датчика 38 начал ьных условий.

При превышении по величине этого напр жени величины опорного напр жени первый компаратор 34 срабатывает и переводит ключ 42 в открытое состо ние. В результате звуковой сигнал обратной св зи с одного из выходов счетчика 51 поступает через ключ 42, второй элемент ИЛИ 23 и усилитель 29 на головные телефоны имитатора шлема сварщика, оповеща обучаемого сварщика о нарушении центрального положени сварочной горелки 2 по отношению к разделке кромок. Сварщик должен установить сварочную горелку 2 в центральное положение, после чего звуковой сигнал

обратной св зи в головных телефонах исчезнет . Выходной сигнал компаратора 34 также поступает на управл ющий вход ключа 47, открыва его и тем самым разреша прохождение секундных импульсов с выхода счетчика 51 на вход счетика 50, который фиксирует врем ошибок по отклонению сварочной горелки 2 от центра разделки кромок. На индикаторе 57 отображаетс это врем .

Тренажер обеспечивает контроль поддержани высоты установки сварочного элек- трода над свариваемыми детал ми. Сигналы с вторых выходов высоковольтных усилителей 7-10 также поступают на входы сумматора 12, на выходе которого присутствует сумма входных напр жений. При нормальной длине дугового промежутка и правильной установке пределов длины дугового промежутка с помощью задатчиков 39 и 40 начальных условий величина выходного напр жени сумматора 12 находитс в промежутке между опорными напр жени ми нижней и верхней границ длины дугового промежутка. В таком состо нии компараторы 35 и 36 не вырабатывают управл ющих сигналов, поступающих через элемент ИЛИ 22 на управл ющий вход ключа 43, При фиксированной высоте установки электрода и отклонении его от центрально- го положени или изменении угла наклона поступающие на входы сумматора 12 сигналы измен ютс по величине в большую, или меньшую сторону, но сумма их на выходе сумматора 12 по величине остаетс посто- нной, что не приводит к срабатыванию компараторов 35 и 36 нижней и верхней границ длины дугового промежутка.

Изменение рассто ни между сварочным электродом и свариваемыми детал ми в большую или меньшую сторону от нормального положени в процессе сварки приводит к существенному изменению длин искровых промежутков между измерительными электродами и свариваемыми детал - ми, что приводит к изменению по величине сигналов на вторых выходах высоковольтных усилителей 7-10 и их сумме на выходе сумматора 12. Если величина напр жени на выходе сумматора 12 превышает опор- ные значени напр жени , установленные задатчиками 39 и 40 начальных условий, срабатывает один из компараторов 35 или 36 нижней или верхней границы длины дугового промежутка (в зависимости от того, кака граница длины дугового промежутка нарушена ), вырабатывающий управл ющий сигнал , который открывает ключ 43. Звуковой сигнал обратной св зи поступает с одного из выходов счетчика 51 через ключ 43, эле- мент ИЛИ 23 и усилитель 29 на головные телефоны имитатора 4 шлема, оповеща обучаемого сварщика о нарушении им нормативной длины дугового промежутка. Сварщик должен установить сварочный электрод в нормальное положение по высоте его установки. О его правильном положении свидетельствует исчезновение звукового сигнала тревоги в головных телефонах имитатора 4 шлема. Врем нахождени в состо нии ошибки по длине дугового промежутка фиксируетс счетчиком 49 и индицируетс индикатором 56.

Тренажер позвол ет также контролировать угол наклона электрода сварочной горелки 2 и вырабатывать звуковой сигнал обратной св зи, оповещающий сварщика о нарушении им угла наклона сварочной горелки . Это осуществл етс следующим образом .

Информаци об углах наклона сварочного электрода в двух взаимно перпендикул рных плоскост х может быть получена в результате анализа выходных сигналов с вторых выходов высоковольтных усилителей 7-10. Эти сигналы инвертируютс усилител ми 30-33. Обозначим сигналы на выходах усилителей 30-33 соответственно UD, UA. UB, Uc. В случае, когда сварочный электрод расположен перпендикул рно к поверхности свариваемых деталей, выходные сигналы детекторов одинаковые по величине . При наличии отклонени сварочного электрода относительно нормального положени выходные сигналы детекторов высоковольтных усилителей 7-10 измен ютс в большую или меньшую сторону . Таким образом, эту информацию можно использовать дл определени углов наклона сварочного электрода в двух взаимно перпендикул рных плоскост х, лини пересечени которых проходит через центральную ось сварочной горелки 2.

Выфходные сигналы усилителей 30-33 поступают на сумматоры 13-16, на выходах которых имеютс соответственно сигналы

UC+UD; UA+UB: UB+UC; UA+UD.

В дифференциальных усилител х 18 и 19 происходит нахождение модул разности сигналов:

I (UA+UBHUC+UD) I. KUA+UoHUB+Uc).

Эти разности подаютс на делители 27 и 28 напр жений, где они дел тс на большие из величин (UA+UB) или (Uc+Uo) и (UA+UD) или (DB+UC). которые выдел ютс элементами ИЛИ 24 и 25. На выходах делителей 27 и 28 получаютс сигналы

l(UA-rU8)-(U:+UD)l к. . max(UA + UB),(Uc+UD)} N

l(UA+UD)-(Lfe+Uc)l .K.tq.

rnax|(UA + UD), (Цз + Uc)}

Таким образом, выходные сигналы делителей 27 и 28 пропорциональны составл ющим угла наклона: р, Точность определени углов наклона сварочного электрода не зависит от длины дугового промежутка. Элемент ИЛИ 26 выбирает больший по величине выходной сигнал угла наклона в двух взаимно перпендикул рных плоскост х. Этот сигнал измен етс линейно с изменением угла наклона сварочного электрода и, самое главное, остаетс посто нным при фиксированном угле сварочного электрода и измен ющейс длине дугового промежутка.

При наклоне сварочного электрода больше нормативного значени на выходе элемента ИЛИ 26 вырабатываетс напр жение , величина которого превышает величину опорного напр жени , установленного с помощью задатчика 41 начальных условий, что приводит к срабатыванию компаратора 37, Выходной сигнал компаратора открывает ключ 44, и звуковой сигнал обратной св зи поступает с одного из выходов счетчика 51 через ключ 44. элемент ИЛИ 23 и усилитель 29 на вход головных телефонов имитатора 4 шлема сварщика, оповеща обучаемого о нарушении им нормативного угла наклона. Сварщик должен установить сварочный электрод в нормальное положение по углу его наклона, о нормальном положении которого свидетельствует исчезновение звукового сигнала тревоги в головных телефонах. Врем нахождени в состо нии ошибки по углу наклона сварочного электрода фиксируетс счетчиком 48 и индицируетс индикатором 55.

Таким образом, тренажер обеспечивает выработку правильных психомоторных навыков у обучаемого сварщика на поддержание нормативных требований: длины дугового промежутка, угла наклона сварочного электрода, отклонени его от центра разделки кромок свариваемых деталей при проведении реального сварочного процесса электродной проволокой в среде защитных газов или неплав щимс электродом при сварке объемных металлоконструкций,

Claims

Формула изобретени

Тренажер сварщика, содержащий сварочную горелку, сварочный источник питани , выход которого соединен с первым входом сварочной горелки, имитатор шлема сварщика и блок регистрации пространственного положени сварочного электрода, содержащий два генератора импульсов, четыре усилител , первый сумматор, четыре компаратора, четыре задатчика начальных условий, первый дифференциальный усилитель , детектор, два элемента ИЛИ, три ключа и три счетчика, дешифратор и индикатор, при этом первые выходы первого и второго высоковольтных усилителей соединены с вторым и третьим входами сварочной горелки , входы подключены к выходу первого генератора импульсов, а вторые выходы соединены соответственно с первыми и вторыми входами первых сумматора и дифференциального усилител , выходы первого , второго и третьего ключей соединены с входами первого элемента ИЛИ, выход которого соединен с входом третьего усилител , выход которого соединен с входом

0 имитатора шлема сварщика, выходы первого , второго, третьего и четвертого задатчи- ков начальных условий соединены соответственно с первыми входами первого , второго, третьего и четвертого компара5 торов, выходы первого и второго компараторов подключены к входам второго элемента ИЛИ,,выход которого соединен с управл ющим входом первого ключа, управл ющие входы второго и третьего клю0 чей соединены соответственно с выходами третьего и четвертого компараторов, выход первого дифференциального усилител соединен с входом детектора, выход которого соединен с управл ющим входом четверто5 го усилител , информационный вход которого соединен с выходом первого сумматора, а выход подключен к второму входу третьего компаратора, выходы первого , второго и третьего счетчиков соединены

0 соответственно с входами первого, второго и третьего дешифраторов, выходы которых подключены к входам соответствующих индикаторов, отл и ч а - ющийс тем, чтохцелыогюшийни дидактических возможностей тренажера, в блок регистрации про5 странственного положени электрода введены третий, четвертый и п тый элементы ИЛИ, два делител напр жени , четвертый счетчик, п тый, шестой, седьмой, восьмой, дев тый и дес тый усилители , второй, третий, четвертый, п тый и

0 шестой сумматоры, четвертый.п тый и шестой ключи, и второй и третий дифференцирующие усилители, первые выходы п того и шестого усилителей соединены соответственно с четвертым и п тым входами свароч5 ной горелки, входы подключены к выходу первого генератора импульсов, вторые выходы первого, второго, п того и шестого усилителей соединены соответственно с входами седьмого, восьмого, дев того и де0 с того усилителей и входами первого и второго сумматора, выход которого соединен с вторыми входами первого и второго компараторов , выход седьмого усилител соединен с первыми входами третьего и

5 четвертого сумматоров, выход восьмого усилител соединен с вторым входом третьего сумматора и первым входом п того сумматора , выход которого соединен с первым входом третьего элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом четвертого

сумматора, а выход подключен к информационному входу первого делител напр жени , управл ющий вход которого соединен с выходом второго дифференцирующего усилител , входы которого соединены соответственно с выходами четвертого и п того сумматоров, выход дев того усилител соединен с вторым входом п того усилител и первым входом шестого сумматора, второй вход которого соединен с вторым входом четвертого сумматора и выходом дес того усилител , а выход соединен с первым входом четвертого элемента ИЛИ. второй вход которого соединен с выходом третьего сумматора , а выход роединен с информационным входом второго делител напр жени , управл ющий вход которого соединен с выходом третьего дифференцирующего усили- тел , входы которого соединены

0

5

0

соответственно с выходами третьего и шестого сумматоров, выходы делителей напр жени соединены соответственное входами п того элемента ИЛИ, выход которого соединен с вторым входом четвертого компаратора , вход четвертого счетчика соединен с выходом второго генератора импульсов, первый, второй и третий выходы соединены соответственно с информационными входами первого, второго и третьего ключей, а четвертый выход подключен к информационным входам четвертого, п того и шестого ключей, выходы которых соединены соответственно с входами первого, второго и третьего счетчиков, управл ющие входы четвертого, п того и шестого ключей соединены соответственно с выходом второго элемента ИЛИ и выходами третьего и четвертого компараторов.

Фиг.1

Фиг. 2

w WQl

-ф

7Д