ТРЕНАЖЕР ДЛЯ ОБУЧЕНИЯ РАБОТЕ С МОЛОТКОМ

Полезная модель относится к области педагогики, как дидактическое средство по предмету технологии в образовательных учреждениях для формирования начальных умений пользования инструментом, в нашем случае молотком.
Заявителю известен ближайший аналог (прототип) (а.с. СССР №1267464 от 30.10.86 г. бюл. №40) заявляемой полезной модели, как наиболее близкий ему по совокупности заявляемых признаков. Данный аналог представляет собой устройство содержащее корпус, ударную площадку, пружину и контактные элементы, а так же регулирующие элементы кинематически связанные с контактными элементами, выходы которых подсоединены к элементам И, выходы которых являются выходами устройства. Недостатками этого устройства являются наличие регулирующих элементов, контактирующих элементов, а так же подвижных элементов, что при ударных и вибрационных нагрузках уменьшают срок службы устройства. Сам момент касания в случае подпружиненных контактов многократный, для его фиксации необходимо применять специальную схему, чтобы избежать «дребезга контактов», которые могут исказить результаты удара молотком, а длительность времени замыкания подвижных контактов не позволяет применять типовые индикаторы, например, электрические лампочки накаливания из-за их большой тепловой инерции. Электронная схема должна обладать памятью для фиксации действий обучаемого при работе с молотком: точности удара, точности дозированных кистевых, локтевых, плечевых ударных движений.
Задачей, на решение которой направлена полезная модель, является увеличение степени наглядности, введение функции контроля и самоконтроля, а так же функции памяти результатов удара молотком.
Техническим результатом полезной модели является устройство, которое позволяет имитировать процесс забивания гвоздя молотком с индикацией формы гвоздя после удара.
Упомянутая задача достигается тем, что приучает обучаемого правильно держать молоток, попадать им точно в цель по имитатору гвоздя, оценивать свои действия после удара, результат которого высвечивается на табло. Устройство, таким образом, превращается в тренажер, т.к. существует обратная связь между последовательными действиями обучаемого, который видит на индикаторе результаты своих упражнений, а именно, на индикаторе высвечивается стилизованное изображение гвоздя после удара и возможностью их координирования. Электронная схема запоминает это положение гвоздя после удара неограниченно долго, чтобы сбросить показания индикатора, необходимо нажать кнопку «сброс», тогда устройство вновь готово воспроизвести результат следующего удара молотком. Быстродействие устройства таково, что оно способно реагировать на электрический контакт длительностью менее одной тысячной доли секунды.
Получение технического результата полезной модели возможно только за счет имитации гвоздя, т.е. металлического шарика в струе воздуха, сквозь имитируемые сколачиваемые детали, роль которых выполняет ударная площадка, и электронной схемы, что позволяет повысить наглядность пользования тренажером, сохранив физическую сущность забивания гвоздя, т.к. необходимо прикладывать механическое усилие для преодоления сопротивления.
Патентные исследования показали, что в изученном уровне техники отсутствуют аналогичные решения. Приведенные выше отличительные признаки являются новыми по сравнению с прототипом, поэтому полезная модель соответствует критерию «новизна».
Данное техническое решение может быть воспроизведено промышленным способом, следовательно, оно соответствует критерию «промышленная применимость».
На фиг.1 представлен тренажер для обучения работе с молотком. Тренажер содержит основание (1), ударную площадку (2), отверстие для пропуска воздуха под давлением (3), компрессор (4), имитатор гвоздя (5), молоток (6), табло (7), амортизатор (8). На фиг.2 представлена электронная схема, которая работает следующим образом. Сигнал формируется с помощью замыкания-размыкания электрической цепи, при этом используется метод так называемого «контактного щупа». Здесь с выхода контактной площадки, т.е. имитатора сколачиваемых деталей, в исходном состоянии снимают потенциальный сигнал U, а в момент касания площадки щупом, уровень сигнала становится равным О. Роль щупа в данной конструкции играет сам молоток (фиг.3). Сигналы, формируемые контактной парой, сопровождаются «дребезгом», длительность которых составляет от 8 до 12 мс. Для устранения «дребезга» в полученном сигнале на выходе контакта устанавливают формирователь. В формирователе используется принцип непосредственной установки RS триггера в соответствии с состоянием переключателя SB1. Формирователь представляет собой одноразрядный тактируемый регистр с периодом тактируемых входных тактов Т>10-20 мс. Он прост, для его подключения к переключателю SB1 требуется лишь два резистора и двухпроводная линия (фиг.4). Таких устройств используется три по числу элементов ударной площадки.
Тренажер работает следующим образом в режиме обучения.
При подаче струи воздуха в отверстие, она создает достаточное усилие для поддержания в воздухе над поверхностью ударной площадки металлического шарика. Такой шарик имитирует шляпку гвоздя. Этот гвоздь «вечен», после удара молотком он прячется в отверстие, но как только молоток приподнимают, он выскакивает вновь. Поток воздуха в тренажере создает компрессор, в качестве которого автор использовал бытовой пылесос, у которого удлинен нагнетающий шланг, чтобы уменьшить шум работающего двигателя. Ударная площадка, как имитатор сколачиваемых деталей, крепится через амортизатор (слой резины). Ударная площадка разделена на три части, которые электрически не контактируют между собой; это две пластины и труба для прохода воздуха. Удар молотком по имитатору гвоздя может прийтись по любой части ударной площадки, либо по центральному отверстию, где и прячется шарик. Электронная схема имеет несколько входов, которые соединены с ударной площадкой
и центральным отверстием. Быстродействие схемы не позволяет реагировать на перекрытие бойком молотка сразу двух из трех частей ударной площадки. Этому способствуют триггеры, которые стоят на входе электронной схемы и исключают явление подобное «дребезгу контактов» в электронике. Триггеры служат ячейками памяти, которые сохраняют информацию об ударе молотком по имитатору гвоздя, когда следующие удары уже не изменят показания индикатора, который можно обнулить, если нажать кнопку «сброс». Индикатором служит семисегментный элемент, возможные состояния которого показаны на фиг.4 после попадания молотком по центральному отверстию, над которым только что покачивался металлический шарик, или по одной из половин ударной площадки.
Правила пользования тренажером в режиме обучения.
При включении тренажера, воздух проходит через центральное отверстие имитатора сколачиваемых деталей и поддерживает металлический шарик над ним. Затем включают электронную схему, где индикатор показывает «0». Сам молоток предварительно соединен с общим проводом электронной схемы, тогда при касании ударной площадки он запускает электронную схему. Провод от молотка проходит через ручку, он может быть как съемным, так и постоянным, а достаточная длина не мешает работе на тренажере. Затем молотком в соответствии с методическими рекомендациями наносят удары по имитатору гвоздя, который тут же прячется в центральное отверстие, а боек молотка ударяет либо в одну из частей имитатора сколачиваемых деталей, либо по трубе центрального отверстия, а результат удара высвечивается на табло. Показания индикатора сохраняются неограниченно долго, для его обнуления необходимо нажать кнопку «сброс». Индикатор демонстрирует положение гвоздя после удара молотком, он показывает: согнулся ли гвоздь влево, вправо, вертикально вошел в сколачиваемые детали. Работа тренажера в режиме контроля.
Электронная схема (фиг.5) работает следующим образом. В схеме всего три информационных входа. Первый предназначен для записи числа точных попаданий молотком по имитатору гвоздя, второй - по одной из половин имитатора сколачиваемых деталей, т.е. когда удар пришелся мимо, третий - числа попаданий по другой половине имитатора с сколачиваемых деталей, т.е. гвоздь загнулся либо вправо, либо влево, либо вертикально вошел в сколачиваемые детали. Электронная схема не подсчитывает число
ударов, которые пришлись только по правой либо только по левой половине имитатора сколачиваемых деталей, а показывает их общее число (сумму всех попаданий молотком по имитатору сколачиваемых деталей, которые пришлись мимо). Это сделано с целью упрощения пользования тренажером.
Т.о. счетчик СТ1 считает по модулю 10 общее число ударов молотком, которые пришлись мимо, а счетчик СТ1 - число точных ударов молотком, которые пришлись по имитатору гвоздя. В схему кроме трех информационных входов введены еще два: «сброс» - для установки показаний счетчика в исходное (нулевое) положение, и «результат» - включающий индикацию только после полного ввода информации, т.е. после заранее оговоренного общего числа ударов. Этой кнопкой в режиме «контроля» пользуется педагог, а для самоконтроля - обучаемый.
У каждого входа имеется формирователь одиночных импульсов на RS-триггерах для исключения «дребезга контактов» при ударе молотком по имитатору гвоздя на тренажере или по имитатору сколачиваемых деталей. В блоке индикации совместно со светодиодами использованы преобразователи двоично-десятичного кода в код семисегментных индикаторов.
Тренажер доступен для изготовления в условиях общеобразовательных учреждений и прост в использовании.