МАНИПУЛЯТОР ТРЕНАЖЕРА СВАРЩИКА РУЧНОЙ ДУГОВОЙ СВАРКИ
MANUAL HAND WELDER SIMULATOR TRAINER

Настоящее изобретение относится к области технических средств обучения, а именно к тренажерам для обучения и тестирования сварщиков ручной дуговой сварки плавящимся, а также неплавящимся электродом, и предназначен для выработки у обучаемых правильных психомоторных навыков по поддержанию нормативных значений длины дуги, углов наклона сварочного электрода, темпа подачи присадочного материала в зону сварки, скорости ведения сварки и теплового режима сварочной ванны во время реального сварочного процесса и проверке вышесказанного у тестируемых сварщиков.
Манипулятор тренажера с имитаторами свариваемого изделия является обязательной составной частью тренажера сварщика и предназначен для выполнения следующих действий:
- быстрой установки сварочного образца (имитатора свариваемого изделия) в заданное положение;
- надежной фиксации сварочного образца в различных пространственных положениях при различных положениях самого сварщика (стоя, сидя, лежа…).
- контроля рабочей зоны в процессе обучения.
Известен тренажер сварщика ручной электродуговой сварки, содержащий укрепленные на горизонтальной и вертикальной панели имитаторы свариваемых изделий. (ПМ РФ №94039, 2009)
Известен тренажер сварщика ручной электродуговой сварки, содержащий имитатор свариваемых изделий, установленный с возможностью изменения угла наклона относительно горизонтальной оси. (ИЗ РФ №2275996, 2003)
Известен тренажер сварщика ручной электродуговой сварки, содержащий держатель свариваемых изделий, установленный с возможностью изменения как высоты расположения держателя свариваемого образца путем установки вертикальной направляющей относительно рабочей поверхности стола, так и его угла наклона относительно горизонтальной оси. (https://zarnitza.ru/katalog-tovarov/uchebnoe-laboratornoe-oborudovanie/trenazhery-svarshchika/trenazher-svarshchika-maloampernyi-iskra/)
Недостатками известных тренажеров являются ограниченные возможности для наработки сварочных навыков в различных пространственных положениях. Это вызвано необходимостью перед каждым сеансом обучения осуществлять значительное число подготовительных операций с манипулятором вплоть до демонтажа вертикальной несущей направляющей с целью обеспечения заданного по высоте положения сварочного образца, что значительно увеличивает непроизводительные затраты времени, отведенного на обучение.
Наиболее близким по конструкции является манипулятор тренажера сварщика ручной дуговой сварки, включающий укрепленную на рабочей поверхности опорную трубу и держатель сварочного образца, выполненный в виде кронштейна с шарнирно укрепленной на нем токоподводящей трубкой с головками на концах для крепления сварочного образца, (патент РФ №2373040, 2008)
Недостатком указанного манипулятора является невозможность осуществления приемов потолочной сварки в положении стоя, что очень важно для реально практикующего сварщика, и сложность подготовки тренажера к работе в нижнем положении сидя или на коленях, что ведет к непроизводительным затратам учебного времени из-за необходимости демонтажа и последующего монтажа манипулятора в нижнем положении.
Необходимо отметить, что положения сварщика во время работы стоя, согнувшись, сидя на низких и высоких подставках, сидя на корточках, на коленях, лежа, являются неудобными. Сварщик при этих положениях быстро утомляется, и производительность труда падает. Варить потолочные швы наиболее трудно, так как. во-первых, сила тяжести препятствует переносу металла с электрода в сварочную ванну и, во-вторых, расплавленный металл ванны при большом ее объеме капает или стекает. К тому же сварщик находится в неудобном положении. Таким образом, известные тренажеры не позволяют в отведенное на обучение время получить достаточный навык сварки в неудобных положениях, в том числе сварки потолочных швов в положении стоя.
Технической проблемой, решаемой с помощью настоящего изобретения, является повышение качества подготовки обучаемых и профессионального тестирования действующих сварщиков путем осуществления возможности отработки приемов потолочной сварки в положении стоя и нижней сварки в положении сидя или на коленях без демонтажа и последующего монтажа манипулятора.
Техническим результатом изобретения является возможность осуществления приемов потолочной сварки в положении стоя, что очень важно для реально практикующего сварщика, и при несложной подготовки тренажера к работе - в нижнем положении сидя или на коленях, что ведет к снижению непроизводительных затрат на подготовку тренажера к работе и тем самым увеличению времени непосредственно на обучение и\или тестирование персонала, а значит и к повышению удобства и качества обучения и/или тестирования.
Для достижения этого результата предложен манипулятор тренажера сварщика ручной дуговой сварки, включающий укрепленную на рабочей поверхности опорную трубу и держатель сварочного образца, выполненный в виде кронштейна с шарнирно укрепленной на нем токоподводящей трубкой с головками на концах для крепления сварочного образца, при этом манипулятор снабжен вертикальной штангой, жестко соединенной с поперечиной, укрепленной на опорной трубе с возможностью поворота относительно горизонтальной оси, при этом держатель сварочного образца установлен на вертикальной штанге с возможностью перемещения вдоль нее.
Предпочтительно, что шарнирный узел кронштейна держателя сварочного образца представляет собой корпус, в который перпендикулярно друг другу и с возможностью поворота на угол от 0 до 90 градусов посредством пазов и фиксаторов установлены токоподводящая трубка и кронштейн, при этом пазы выполнены в токоподводящей трубке и кронштейне, а соответствующие фиксаторы установлены на корпусе шарнирного узла.
Схематично манипулятор тренажера сварщика показан на чертежах, где на фиг. 1 - общий вид манипулятора в исходном положении, на фиг. 2 - держатель сварочного образца, на фиг. 3 - шарнирный узел держателя, на фиг. 4-8 - типовые положения сварочного образца, наиболее часто применяемые в процессе обучения.
Согласно фиг. 1, манипулятор тренажера сварщика ручной дуговой сварки содержит опорную трубу 1 с держателем сварочного образца 2, который выполнен в виде кронштейна 3 с установленной в шарнирном узле 4 токоподводящей трубкой 5, на концах которой размещены головки 6 для крепления сварочного образца 7. Кроме того, манипулятор снабжен вертикальной штангой 8, жестко соединенной с поперечиной 9. которая крепится на опорной трубе 1 посредством эксцентрикового зажима 10, а держатель сварочного образца 2 установлен на вертикальной штанге 8 с возможностью перемещения вдоль нее и фиксацией в выбранном положении эксцентриковым зажимом 11. При этом поперечина 9 вместе со штангой 8 имеет возможность поворота относительно своей оси при ослабленном эксцентриковом зажиме 10. Опорная труба 1. посредством корпуса 12 жестко крепится на рабочей поверхности 13.
На фиг. 2 показан общий вид держателя сварочного образца 2. Сварочный образец 7 жестко закреплен в головках 6 и фиксируется резьбовыми ручками 14. Головки 6 держателя установлены на токоподводящей трубке 5, имеющей возможность поворота вокруг своей оси в шарнирном узле 4, который, в свою очередь, имеет возможность поворота вокруг оси кронштейна 3, жестко зафиксированного в эксцентриковом зажиме 11.
На фиг. 3 показан шарнирный узел 4, содержащий корпус 15, в который перпендикулярно друг другу и с возможностью поворота на угол от 0 до 90 градусов посредством пазов 16 и фиксаторов 17 установлены токоподводящая трубка 5 и кронштейн 3, при этом пазы 16 выполнены в токоподводящей трубке 5 и кронштейне 3. а соответствующие фиксаторы 17 установлены на корпусе 15 шарнирного узла 4.
Пазы 16 выполнены на четверть длины окружности труб 3 и 5, а фиксаторы 17. размещенные в корпусе 15 шарнирного узла 4, входят в пазы 16.
На фиг. 4 показано исходное положение манипулятора для горизонтального размещения сварочного образца (для отработки навыков сварки горизонтального шва в горизонтальной плоскости в положении сидя или стоя)
На фиг. 5 показано положение манипулятора для вертикального размещения сварочного образца в горизонтальном положении (для отработки навыков сварки горизонтального шва в вертикальной плоскости в положении сидя или стоя)
На фиг. 6 показано положение манипулятора для вертикального размещения сварочного образца в вертикальной плоскости (для отработки навыков сварки вертикального шва в вертикальной плоскости в положении сидя или стоя)
На фиг. 7 показано положение манипулятора для размещения сварочного образца в нижнем горизонтальном положении (для отработки навыков сварки горизонтального или вертикального шва в положении сидя или на коленях)
На фиг. 8 показано положение манипулятора для отработки навыков сварки потолочного шва в горизонтальной плоскости в положении стоя.
Работа с манипулятором осуществляют следующим образом: В исходном положении подготовка манипулятора к работе происходит в следующем порядке (Фиг. 1): опорную трубу 1 с помощью корпуса 12 крепят на рабочей поверхности 13. Далее на опорную трубу 1 одевают поперечину 9 с укрепленной на ней штангой 8 и фиксируют на трубе 1 эксцентриковым зажимом 10.
Затем на штангу 8 крепят держатель сварочного образца 2 и фиксируют в выбранном положении эксцентриковым зажимом 11. В головки 6 держателя вставляют сварочный образец 7 и крепят там с помощью резьбовых ручек 14.
Угол наклона сварочного образца достигают поворотом токоподводящей трубки 5 относительно шарнирного узла 4 и поворотом самого шарнирного узла 4 относительно кронштейна 3. И тот и другой углы ограничены 90° за счет пазов 16.
выполненных в кронштейне 3 и токоподводящей трубке 5 (Фиг. 3) и соответствующих фиксаторов 17, установленных на корпусе 15 шарнирного узла 4. Это позволяет без дополнительных измерений установить крайние положения держателя сварочного образца 2 строго как по вертикали, так и по горизонтали.
Таким образом, для установки нужной высоты держателя сварочного образца есть два варианта:
- ослабить эксцентриковый зажим 11, выставить нужное положение держателя 2 по высоте путем его подъема или опускания вдоль штанги 8 и провести фиксацию положения держателя 2 эксцентриковым зажимом 11.
- ослабить эксцентриковый зажим 10 и, повернув вертикальную штангу 8 вокруг оси перекладины 9 в нужное положение, зафиксировать выбранное положение штанги эксцентриковым зажимом 10. Затем выставить нужное положение держателя 2 по высоте путем его перемещения вдоль штанги 8 и задать нужное положение сварочного образца 7, поворачивая его в шарнирном узле 4.
Настройка каждого положения манипулятора и диапазон высот, с которыми придется иметь дело обучаемым и тестируемым, начинается с установки тренажера в исходное положение, представленное на Фиг. 4. Это же положение манипулятора служит для отработки навыков сварки горизонтального шва в горизонтальной плоскости из положения сидя или стоя.
Настройку исходного положения манипулятора (Фиг. 4) обеспечивают путем выставления держателя сварочного образца 2 в горизонтальное положение путем поворота токоподводящей трубки 5 вместе с шарнирным узлом 4 относительно кронштейна 3 в горизонтальное положение и поворотом самого сварочного образца 7, зажатого в головках 6, вокруг оси трубки 5 также в горизонтальное положение по упорам фиксаторов 17 в пазах 16 корпуса 15.
Диапазон высот расположения сварочного образца от пола, с которыми должны будут иметь дело обучаемые и тестируемые, составит примерно от 50 см до 100 см.
Это достигается перемещением держателя сварочного образца 2 по штанге 8 от верхнего ее конца у перекладины 9 вниз до середины ее длины. Для этого ослабляют эксцентриковый зажим 11, перемещают держатель по штанге 8 и фиксируют на нужной высоте тем же зажимом 11.
На Фиг. 5 показано положение манипулятора для отработки навыков сварки горизонтального шва на вертикальной плоскости из положения сидя, стоя или на коленях.
Это обеспечивают путем выставления держателя сварочного образца 2 в исходное горизонтальное положение как описано выше. Затем производят поворот токоподводящей трубки 5 вокруг своей оси в шарнирном узле 4 до упора фиксатора 17 в пазу 16 корпуса 15. При этом сварочный образец займет вертикальное положение.
Диапазон высот расположения сварочного образца от пола, с которыми должны будут иметь дело обучаемые и тестируемые, составит примерно от 0 см до 100 см.
Это достигается путем перемещения, настроенного как указано выше, держателя сварочного образца 2 по штанге 8 от верхнего ее конца у перекладины 9 до нижнего конца у самого пола. Для этого ослабляют эксцентриковый зажим 11, перемещают держатель 2 по штанге 8 и фиксируют на нужной высоте тем же зажимом 11.
На Фиг. 6 показано положение манипулятора для отработки навыков сварки вертикального шва на вертикальной плоскости из положения сидя, стоя или на коленях.
Этот вид сварочного шва обеспечивают путем выставления держателя сварочного образца 2 в исходное горизонтальное положение как описано выше Фиг. 5, но с последующим поворотом токоподводящей трубки 5 вокруг оси кронштейна 3 в шарнирном узле 4 до упора фиксатора 17 в пазу 16 корпуса 15. При этом сварочный образец займет вертикальное положение.
Диапазон высот расположения сварочного образца от пола, с которыми должны будут иметь дело обучаемые и тестируемые составит от 5 см до 100 см.
Это достигается путем перемещения держателя сварочного образца 2 по штанге 8 от верхнего ее конца у перекладины 9 до нижнего конца у самого пола.
На Фиг. 7 показано положение манипулятора для отработки навыков сварки горизонтального шва в горизонтальной плоскости из положения сидя или на коленях.
Это положение обеспечивают путем выставления держателя сварочного образца 2 в исходное горизонтальное положение как описано выше Фиг. 4 Затем производят ослабление зажима 11 и перемещение держателя сварочного образца 2 по штанге 8 от верхнего ее конца у перекладины 9 до середины штанги или до нижнего ее конца у самого пола. Затем фиксируют на нужной высоте тем же самым зажимом 11.
Таким образом, диапазон высот расположения сварочного образца от пола, с которыми должны будут иметь дело обучаемые и тестируемые, составит от 10 см до 50 см.
На Фиг. 8 показано положение манипулятора для отработки навыков сварки горизонтального потолочного шва в горизонтальной плоскости из положения стоя.
Это положение обеспечивают определенной последовательностью манипуляций с держателем сварочного образца 2 и штангой 8, а именно:
Как и прежде держатель сварочного образца 2 выставляют в исходное горизонтальное положение поворотом токоподводящей трубки 5 относительно шарнирного узла 4 и поворотом самого шарнирного узла 4 относительно кронштейна 3 по упорам фиксаторов 17 в пазах 16 корпуса 15 как на фиг. 4.
Держатель сварочного образца 2 по штанге 8 опускают вниз до ее середины или нижнего конца у самого пола. Для этого ослабляют эксцентриковый зажим 11. перемещают держатель 2 по штанге 8 и фиксируют на выбранной высоте тем же самым зажимом 11.
Далее ослабляют эксцентриковый зажима 10 и поворачивают штангу 8 вместе с держателем сварочного образца 2 на 180 градусов вокруг оси перекладины 9, т.е. до вертикального положения штанги 8, после чего ее положение фиксируется эксцентриковым зажимом 10. При этом сам сварочный образец 7 занимает горизонтальное потолочное положение. Тем самым тренажер оказывается готов к проведению на нем работ по отработке навыков ведения горизонтального потолочного шва. а после описанных выше манипуляций с держателем сварочного образца 2, и к работе как с вертикальным потолочным швом, так и с горизонтальным на вертикальной плоскости.
При этом диапазон высот расположения сварочного образца 7 от пола, с которым должны будут иметь дело обучаемые и тестируемые, составит от 150 см до 200 см.
Таким образом, выполнение шарнирного узла держателя сварочного образца 2 в виде корпуса 15, в который перпендикулярно друг другу и с возможностью поворота на угол от 0 до 90 градусов посредством пазов 16 и фиксаторов 17 установлены токоподводящая трубка 5 и кронштейн 3, при этом пазы 16 выполнены в токоподводящей трубке 5 и кронштейне 3, а соответствующие фиксаторы 17 установлены на корпусе 15 шарнирного узла 4, позволяет обеспечить без дополнительных измерений горизонтальное или вертикальное положение сварочного образца;
Снабжение манипулятора вертикальной штангой 8, жестко соединенной с поперечиной 9, укрепленной на опорной трубе 1 с возможностью поворота относительно горизонтальной оси и установка держателя сварочного образца 2 на вертикальной штанге 8 с возможностью перемещения вдоль нее позволяет обеспечить возможность размещения и фиксации сварочного образца 7 на любой заданной относительно сварщика высоте, а в сочетании с шарнирным узлом 4 держателя сварочного образца 2 обеспечить сварочному образцу 7 любое пространственное положение (горизонтальное, вертикальное или наклонное) без дополнительных измерений на любой высоте.
Таким образом, предлагаемое устройство позволяет осуществить потолочную сварку в положении стоя, в рабочем положении, что очень важно для реально практикующего сварщика, и недостижимо ни в одном из известных тренажеров. Кроме того, несложная подготовка тренажера к работе позволяет осуществлять сварку в нижнем положении сидя или на коленях. Все это ведет к снижению непроизводительных затрат на подготовку тренажера к работе и тем самым увеличению времени непосредственно на обучение и\или тестирование персонала, а значит и к повышению удобства и качества обучения и/или тестирования.