Імітатор електродотримача дугового тренажера зварювальника

Імітатор електродотримача дугового тренажера зварювальника, виконаний у вигляді порожнистої рукоятки, через яку проходить струмопровід від джерела живлення зварювальної дуги до імітатора електрода, який відрізняється тим, що додатково містить поворотну головку у вигляді П-подібного корпусу, в якому розміщені вузли притиску та переміщення електрода, П-подібний кронштейн, з'єднаний основою з корпусом редуктора, що знаходиться на валу двигуна, вертикально встановленого у порожнистій рукоятці, а боковими стінками - з першою віссю, на якій повертається поворотна головка та фіксується гвинтом затиску, вузол притиску електрода має опорний та два притискуючих ролики з центральною сегментною U 2 (19) 1 3 37815 розташуванням двигуна, є зосередження ваги імітатора ручного інструменту в площині імітатора електроду за рахунок ваги приводу імітації плавлення електроду. У порівнянні з реальним інструментом зварювальника це спричиняє підвищення навантаження на руку, викликає втомленість учня, невірне напрацювання психомоторних навичок ведення зварювання, що негативно позначається при переході з навчання на реальний процес. З'єднання імітатора електроду з приводом імітації плавлення електроду через зубчате зчеплення обмежує можливості навчання різним технологіям ведення зварювання, зокрема, зварюванню виробів довільної товщини відповідним діаметром електроду. Відомий імітатор зварювального електроду, призначений для імітації зварювального процесу малоамперною дугою [А. с. №1663619 А1, СССР, МПК G09В 19/24 / В.В. Васильєв, С.Н. Даниляк, В.В. Ткаченко и др. Тренажер сварщика. - 1991, Бюл. №26], має тримач електроду, корпус імітатора електроду, на кінці якого знаходиться полий металевий циліндр зі змінним металевим наконечником, з'єднаним з джерелом живлення малоамперної дуги, привід імітації плавлення електроду, з'єднаний з корпусом імітатора електроду. В середині корпусу імітатора електроду встановлено трубки підводу-відводу о холоджувальної рідини. До недоліків відомого імітатора зварювального електроду можна віднести притаманні вище наведеним пристроям, а саме, розміщення в площині імітатора електроду привода імітації його плавлення, що спотворює ергономічні показники за рахунок неадекватності моделювання реального інструменту зварювальника, спонукає до засвоєння невірних навичок ведення зварювання та відпрацюванню хибних параметрів: довжини дугового проміжку, кута нахилу електроду до поверхні зварювального виробу. Недоліком пристрою є надмірна громіздкість через з'єднання з джерелом забору охолоджувальної рідини та місцем її стоку. За суттю те хнічної розробки та досягненню технічного результату найбільш наближений до запропонованої корисної моделі, прийнятий за прототип є імітатор ручного інструменту зварювальника, описаний у А/с 1651309 А1, СССР, G09В 19/24, В23К 9/10 / Ю.И. Дубнов, В.К. Писаренко, И.П. Скроливецкий и др. Тренажер для обучения навыкам ведения сварки. - 1991, Бюл. №19. Пристрій містить імітатор електроду та електродотримач, моторний привід імітації плавлення електроду, розташований зовні імітатора ручного інструменту і з'єднаний з імітатором електроду тросиком у гнучкому шлангу. Імітатор електроду виконано у вигляді трубки, змонтованої на торці імітатора електродотримача, яка має направляючу втулку. У трубці знаходиться підпружинений імітатор металевого стрижня зварювального електроду із закріпленим на нижньому кінці графітовим наконечником. Моторний привід імітації плавлення електроду має двигун, який, через зубчасту муфту зчеплення, з'єднано з барабаном для намотування гнучкого тросика. Один кінець тросика закріплено на робочій поверхні барабану, а другий з'єднано через гнучкий шланг, рукоятку тримача, пружину 4 повернення імітатора металевого стрижня з його торцем біля змінного графітового наконечника, що втягується струмоведучим тросиком. При використанні імітатора ручного інструменту в тренажері зварювальника один полюс джерела живлення малоамперної дуги з'єднується з тросиком, який має електричний контакт з графітовим наконечником, а другий полюс з'єднується з графітовим стрижнем імітатора зварювального виробу, внаслідок чого на дуговий проміжок надходить необхідна напруга для збудження дуги. При цьому корпус двигуна, корпус муфти зчеплення, корпус барабана та металевий тросик використовуються в якості струмоведучи х частин. Недоліками прототипу є: 1) низька ефективність навчання через обмежену кількість технологічних прийомів ведення зварювання, що зумовлено безпосереднім зв'язком імітатора електроду з моторним приводом та жорстким з'єднанням імітатора електроду з імітатором електродотримача; 2) низька надійність роботи приводу імітації плавлення електроду за рахунок увімкнення в коло зварювального струму конструктивно не призначених для перебігу стр уму двигуна та муфти зчеплення, через відсутність надійного контакту між корпусом та валом двигуна, а також у зчепленні муфти. Спільним недоліком відомих пристроїв є порушення адекватності імітації реального інструменту зварювальника, що складається з двох незалежних елементів: електродотримача та зварювального електроду. Неадекватність імітації створюється через невідповідність техніки підготовки зварювального інструменту до ведення ручної дугового зварювання, адже зварювальний електрод довільного діаметра, обирається у відповідності з те хнологічною картою на зварювання, його вручн у з'єдн ують з тримачем електроду, який, внаслідок притиску, тримає його під одним із трьох кутів нахилу. В основу корисної моделі поставлена задача підвищення ефективності навчання шляхом максимального наближення імітатора ручного інструменту до реального інструменту зварювальника внаслідок поліпшення технічних та ергономічних характеристик імітатора електродотримача. Рішення поставленої задачі досягається тим, що імітатор електродотримача дугового тренажера зварювальника, виконаний у вигляді полої рукоятки, через яку проходить струмопровід від джерела живлення зварювальної дуги до імітатора електроду, додатково містить П-подібну поворотну головку, в якій розміщені вузли притиску та переміщення електроду, П-подібний кронштейн, основою з'єднаний з корпусом редуктора на валу двигуна, вертикально встановленого у полій рукоятці, а боковими стінками - з першою віссю, на якій повертається поворотна головка та фіксується гвинтом притиску, вузол притиску електроду має опорний та два притискаючих ролика з центральною сегментною проточкою кожний, що вільно обертаються на осях: опорний ролик - навколо другої осі, жорстко закріпленої кінцями на бокових стінках нижньої частини корпусу головки, два притискаючих ролика - на підпружинених третій та четвертій 5 37815 осях, кінці яких вставлені у наскрізні вертикальні пази верхньої частини бокових стінок корпусу головки й притискаються до їх нижніх обрізів двома плоскими пружинами, надітими кожна на пару циліндричних стійок з крученими віджимними пружинами, нерухомо закріпленими на стельовій частині корпусу, вузол переміщення електроду має ведучий конічний ролик, закріплений на валу редуктора, два ведених ролика - перший подавальний ролик з осьовою циліндричною й кінцевою конічною ділянками та передатний конічний ролик, що обертаються на першій вісі, другий подавальний ролик з осьовою циліндричною та кінцевою конічною ділянками, який опирається через шайбу на розпірну кручену пружину й обертається на п'ятій осі, закріпленій на нижній частині стінок корпусу головки, ведучий конічний ролик входить у фрикційне зчеплення з двома веденими роликами: з кінцевою конічною ділянкою першого подавального ролика та передатним конічним роликом, який входить у фрикційне зчеплення з кінцевою конічною ділянкою другого подавального ролика. Основним технічним результатом корисної моделі імітатора електродотримача дугового тренажера зварювальника є переведення взаємодії зварювального електроду з приводом імітації його плавлення у взаємо-перпендикулярні площини наслідок введення передатної ланки з фрикційним зчепленням, що сприяло покращенню технічних й ергономічних характеристик імітатора електродотримача та підвищенню ефективності навчання зварювальників. Так, вилучення приводу імітації плавлення електроду з кола зварювального струму підвищує надійність роботи, розміщення його у полій рукоятці здійснює коректування навантаження на руку зварювальника; введення пружинного регулювання зазору та взаємозаміни зварювальних електродів довільних діаметрів збільшує кількість технологічний прийомів зварювання; з'єднання поворотної головки з кронштейном віссю та можливість повороту й фіксації її на цій вісі спричиняє зміну орієнтації зварного електроду. До технічних переваг корисної моделі у порівнянні з прототипом можна віднести максимальне наближення до реального інструменту зварювальника для ручного дугового зварювання плавким електродом. Сутність корисної моделі пояснюється описом його виконання та функціонуванням у складі тренажера зварювальника, ілюстративними матеріалами, де: на Фіг.1 зображена конструкція імітатора електродотримача 1, вид збоку; на Фіг.2 - конструкція вузла притиску 6 по перетину А-А Фіг.1 поворотної головки 4 (деталі вузла переміщення електроду 7 умовно не показані); на Фіг.3 - конструкція вузла притиску електрода 6 на виді Е-Е Фіг.2 (деталі вузла переміщення електроду 7 умовно не показані); на Фіг.4 - конструкція вузла переміщення електроду 7 по перетину С-С Фіг.1 поворотної головки 4 (деталі вузла притиску електроду 6 умовно не показані); на Фіг.5 - конструкція поворотної головки 4 по перетину В-В Фіг.1; на Фіг.6 - спрощена структурна схема дугового тренажера зварювальника, в якому використовується імітатор електродотримача 1. Імітатор електродотримача 1 (Фіг.1) містить 6 полу рукоятку 2, через яку проходить стр умопровід 3 від джерела живлення зварювальної дуги до імітатора електроду, поворотну головку 4 у вигляді П-подібного корпусу 5, в якому розміщені вузол притиску 6 та вузол переміщення електроду 7, Пподібний кронштейн 8, основою з'єднаний з корпусом редуктора 9, розташованим на валу двигуна 10, встановленого вертикально у полій рукоятці 2, а боковими стінками - з першою віссю 11, на якій повертається поворотна головка 4 та фіксується гвинтом затиску 12. Пола рукоятка 2 може бути виконана із діелектричного матеріалу, наприклад, пластмаси. Вузол притиску електроду 6 має опорний ролик 13 (Фіг.2, Фіг.3), два притискаючих ролика 14 та 15 з центральною сегментною проточкою кожний, які вільно обертаються на осях: опорний ролик 13 - навколо другої вісі 16, жорстко закріпленої кінцями на бокових стінках нижньої частини корпусу головки 5, а два притискаючих ролика 14 та 15 на підпружинених третій 17 та четвертій 18 осях, кінці яких вставлені у наскрізні вертикальні пази 19, 20 верхньої частини бокових стінок корпусу головки 5 з одної сторони (Фіг.1) та 21, 22 - з другої сторони. Третя 17 та четверта 18 осі притиснуті до їх нижніх обрізів наскрізних вертикальних пазів двома плоскими пружинами 23 та 24 (Фіг.2, Фіг.5) Плоскі пружини 23 та 24 розташовані паралельно стельовій частині корпусу головки 5 між торцями притискаючих роликів 14 й 15 та надіти кожна на нерухомо закріплені на стельовій частині корпусу пару циліндричних стійок 25, 26 та 27, 28 з надітими на них крученими віджимними пружинами 2932. Опорний ролик 13 та два притискаючих ролика 14 і 15 вузла притиску 6 виконані з діелектричного матеріалу й не мають електричного контакту зі зварювальним електродом. Вузол притиску 6 поєднує функції верхньої підпори й поздовжнього переміщення зварювального електрода та регулювання зазору для його встановлення. Функції підпору та поздовжнього переміщення виконують два притискаючих ролика 14 та 15, що вільно обертаються, відповідно, на третій 17 та четвертій 18 осях. Регулювання зазору для зварювального електроду виконується за рахунок переміщення третьої 17 та четвертої 18 осей у наскрізних вертикальних пазах 19, 21 та 20, 22 внаслідок пружинної підпори плоскими пружинами 23, 24, надітих відповідно на пару циліндричних стійок 25, 26 та 27, 28 з крученими віджимними пружинами 29-32. Вузол притиску електроду 6 за рахунок регулювання зазору забезпечує притиск зварювального електроду вільного діаметру до циліндричних ділянок першого 34 та другого 36 подавальних роликів вузла переміщення 7 та переміщення зварювального електроду за їх обертання. Вузол переміщення електроду 7 (Фіг.4, Фіг.5) має ведучий конічний ролик 33, закріплений на валу редуктора 9, два ведених ролика, перший подавальний ролик 34 з осьовою циліндричною й кінцевою конічною ділянками та передатний конічний ролик 35, які обертаються на першій осі 11, другий подавальний ролик 36 з осьовою циліндри 7 37815 чною та кінцевою конічною ділянками, який опирається через шайбу 37 на розпірну кручену пружину 38 та обертається на п'ятій осі 39, закріпленій на нижніх частинах стінок корпусу головки 5; ведучий конічний ролик 33 входить у фрикційне зчеплення з двома веденими роликами: з кінцевою конічною ділянкою першого подавального ролика 34 та передатним конічним роликом 35, який входить у фрикційне зчеплення з кінцевою конічною ділянкою другого подавального ролика 36. Перший подавальний ролик 34 та другий подавальний ролик 36 не мають електричного контакту зі зварювальним електродом, оскільки їх осьові циліндричні та кінцеві конічні ділянки захищені діелектричним матеріалом. Вузол переміщення 7 реалізує принцип перетворення обертів двигуна у поздовжнє переміщення зварювального електроду в площині, перпендикулярній його осі. Привід імітації плавлення електродувиконано у вигляді редуктора 9, установленого на валу двигуна 10. В якості редуктора 9 використовується серійно виготовлюваний знижуючий редуктор, а в якості двигуна 10 може бути використано малогабаритний двигун постійного струму, широко відомий у електротехнічній промисловості. Запропоновану корисну модель найбільш ефективно використовувати у складі дуго вого тренажера зварювальника, спрощена структурна схема якого наведена на Фіг.6, де: 1 - імітатор електродотримача, 40 - зварювальний електрод, 41 одноконтактна розетка, 42 джерело живлення малоамперної дуги, 43 - імітатор зварювального виробу. Імітатор електродотримача 1 дозволяє здійснювати відпрацювання технологічних прийомів ведення зварювання зварювальними електродами 40 вільного діаметру з можливістю зміни орієнтації під кутом до їх центральної осі. В якості зварювального електроду можуть бути використані штучні електроди діаметром 3-5мм, що є продуктом вітчизняної промисловості і широко застосовуються у ручному дуговому зварюванні. Одноконтактна розетка 41 встановлюється на кінці струмопроводу 2 для забезпечення електричного контакту з джерелом живлення малоамперної дуги та взаємозаміни зварювального електроду. В якості таких розеток можуть бути використані широковідомі розетки, що використовуються у приладобудувальній промисловості. Джерело живлення малоамперної дуги 42 може бути виконано за широковідомою схемою джерела живлення зі стрімкоспадаючою вольтамперною характеристикою, яка забезпечує збудження зварювальної дуги 5-10А. Імітатор зварювального виробу може бути виготовлено, наприклад, у вигляді металевої пластини довільного розміру та перетину. При збудженні та горінні малоамперної дуги не відбувається плавлення зварювального електроду 40 й поверхні імітатора зварювального виробу. Підготовка до роботи імітатора електродотримача дугового тренажера зварювальника полягає в наступному. Перед початком виконання зварю 8 вального процесу учень, за аналогією до реальної зварювальної ситуації, вибирає діаметр зварювального електроду 40 відповідно до технологічної карти на зварювання, вільно вставляє його у поворотну головку 4 так, щоб забезпечувалась максимальна довжина робочої частини зварювального електроду 40. Зварювальний електрод 40 легко вставляється в імітатор електродотримача по направляючій, утвореній центральними сегментними проточками опорного ролика 13 та двома притискаючими роликами 14 й 15, які фіксують положення зварювального електрода та не допускають його зміщення щодо осі. Зварювальний електрод 40 встановлюється в проміжок, що обмежений зверху двома притискаючими роликами 14 та 15, а знизу - опорним роликом 13 вузла притиску 6 й циліндричними ділянками першого подавального ролика 34 та другого подавального ролика 36 вузла переміщення 7. На кінчик зварювального електроду 40 надівають знімну одноконтактну розетку 41. Загальний вихід джерела живлення малоамперної дуги 42 з'єднується з імітатором зварювального виробу 43. Таким чином, напруга U, необхідна для збудження малоамперної дуги, надходить на дуговий проміжок. Інверсна напруга Ū джерела живлення малоамперної дуги 42, обернено пропорційна довжині дугового проміжку, використовується для управління двигуном 10 та забезпечує імітацію плавлення зварювального електроду адекватно реальному процесу. За необхідності зміни орієнтації зварювального електроду 40 поворотом гвинта затиску 12 проти годинникової стрілки звільняється фіксація поворотної головки 4, змінюється кут на хилу поворотної головки 4 по відношенню до центральної осі електродотримача 1 (наприклад, встановлюється горизонтальне положення, крайнє верхнє, крайнє нижнє), відтак нове положення фіксується гвинтом затиску 12. Включають джерело живлення малоамперної дуги 42. Імітатор електродотримача у складі дугового тренажера зварювальника готовий до роботи. Корисна модель імітатора електродотримача працює таким чином. Учень, аналогічно реальному процесу, шля хом дотику зварювального електроду 40 до поверхні імітатора зварювального виробу та швидким його відводом, виключає «прилипання» електроду до поверхні, збуджує малоамперну дугу та утримує параметри зварювального процесу. На двигун 10 діє інверсна напруга Ū джерела живлення малоамперної дуги 42, яка визначає швидкість його обертання. Обертання двигуна 10 передається через редуктор 9 ведучому конічному ролику 33, розміщеному на його валу перпендикулярно до центральної осі зварювального електроду, який входить у фрикційне зчеплення з конічною ділянкою першого подавального ролика 34 за годинниковою стрілкою та передаточним конічним роликом 35 проти годинникової стрілки. Передатковий ролик 35 входить у фрикційне зчеплення з конічною ділянкою другого подавального ролика 36. Таким чином, обертання двигуна 10 перетворюється в обертання циліндричних ділянок першого 34 та друго го 36 подавальних роликів в одному напрямі - за годинниковою стрілкою зі зміною на 9 37815 пряму обертання на 90°. Зварювальний електрод 40, який притискується до циліндричних ділянок притискаючими роликами 14 та 15 вузла притиску 6, переміщується назад, імітуючи його плавлення. Робота закінчується за умови скорочення робочої ділянки зварювального електроду 40 до розміру, з яким, як і при веденні реального процесу зварювання, незручно працювати. Учень самостійно обриває дугу, що автоматично призводить до зупинки обертів двигуна 10. Якщо учню необхідно повторити процес означеним даним присутнім діаметром зварювального електроду 40, то, при вимкненому джерелі живлення малоамперної дуги 42, зварювальний електрод 40 вручну просувається вперед до первісного положення, після чого включають джерело живлення малоамперної дуги 42, процес ведення зварювання можна повторити. 10 У разі необхідності відпрацювання ведення зварювання іншим діаметром зварювального електроду, при вимкненому джерелі живлення малоамперної дуги 42 з кінця зварювального електроду 40 знімають одноконтактну розетку 41 струмопроводу 2, виймають у напрямку «вперед» зварювальний електрод 40 з поворотної головки 4, беруть зварювальний електрод 40 іншого діаметру, вставляють його у поворотну головку 4, надягають на його кінець одноконтактну розетку 41 струмопровода 2 і включають джерело живлення малоамперної дуги 42. Імітатор електродотримача у складі дугового тренажера зварювальника готовий до відпрацювання технологічного прийому з іншим діаметром зварювального електроду 40. Застосування корисної моделі буде сприяти підвищенню ефективності навчального процесу. 11 37815 12 13 Комп’ютерна в ерстка А. Крулевський 37815 Підписне 14 Тираж 28 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601