一種模擬焊接培訓(xùn)用模擬焊鉗制造技術(shù)

本實(shí)用新型專利技術(shù)提供一種模擬焊接培訓(xùn)用模擬焊鉗，包括箱體、步進(jìn)電機(jī)、模擬焊條和手柄；箱體安裝于手柄頂端，箱體上安裝有步進(jìn)電機(jī)和模擬焊條，步進(jìn)電機(jī)的電機(jī)主軸上安裝有橡皮輪，該橡皮輪與模擬焊條摩擦配合；箱體上還安裝有測(cè)量模擬焊條傾角的雙傾角傳感器；模擬焊條的端部設(shè)有夾角為45°的兩個(gè)嵌入孔，兩個(gè)嵌入孔內(nèi)均安裝有激光燈。本實(shí)用新型專利技術(shù)一種模擬焊接培訓(xùn)用模擬焊鉗，通過步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)模擬焊條運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)燒損和抽回，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單；通過模擬焊條前端的激光燈和箱體上的雙傾角傳感器，可以實(shí)時(shí)計(jì)算出模擬焊條的虛擬弧長(zhǎng)，進(jìn)而更加真實(shí)的反饋給培訓(xùn)者，增加模擬焊接的真實(shí)感，使培訓(xùn)者能夠更好的掌握手工電弧焊的技巧，增強(qiáng)培訓(xùn)效果。（*該技術(shù)在2022年保護(hù)過期，可自由使用*）

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

一種模擬焊接培訓(xùn)用模擬焊鉗
本技術(shù)涉及焊接模擬與仿真培訓(xùn)領(lǐng)域，特別涉及一種模擬焊接培訓(xùn)用模擬焊鉗。
技術(shù)介紹
焊接技術(shù)是支持現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展的一門重要學(xué)科，它被廣泛的應(yīng)用于造船，汽車制造以及航空航天等領(lǐng)域。盡管各種自動(dòng)焊與半自動(dòng)焊發(fā)展迅速，但是針對(duì)我國(guó)國(guó)情，手工電弧焊仍然有著比較廣泛的應(yīng)用。因?yàn)椋鄬?duì)于自動(dòng)焊與半自動(dòng)焊，手工電弧焊更為靈活、方便并且成本更低。但是隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，我國(guó)的一些發(fā)達(dá)地區(qū)出現(xiàn)了用工荒，在焊接領(lǐng) 域則體現(xiàn)為焊接工人整體數(shù)量下降的同時(shí)熟練焊工比例在減少。該現(xiàn)象給傳統(tǒng)的焊接培訓(xùn)帶來了挑戰(zhàn)，如何縮短焊工培訓(xùn)周期，并快速培養(yǎng)出熟練焊工成為一個(gè)重要課題。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)和數(shù)字模擬技術(shù)的發(fā)展為焊接培訓(xùn)領(lǐng)域帶來了新的思路一模擬培訓(xùn)。傳統(tǒng)的焊接培訓(xùn)周期長(zhǎng)、污染大、損耗高，直接導(dǎo)致培訓(xùn)成本較高。同時(shí)，由于手工電弧焊有一定危險(xiǎn)性，容易給初級(jí)焊接學(xué)員帶來心里壓力，使得他們不能快速進(jìn)入學(xué)習(xí)狀態(tài)。模擬培訓(xùn)在焊接培訓(xùn)領(lǐng)域的應(yīng)用可以很好的解決上述問題。首先，模擬焊接培訓(xùn)低損耗、無污染，不僅符合政府節(jié)能減排的要求，還能極大的降低培訓(xùn)成本。其次，采用模擬焊接設(shè)備輔助教師的模式對(duì)學(xué)員進(jìn)行教學(xué)能極大的提高師資的利用率，徹底打破傳統(tǒng)焊接培訓(xùn)中一對(duì)一的低效培訓(xùn)模式。最后，模擬焊接培訓(xùn)設(shè)備可以綜合多媒體技術(shù)，使得焊接教學(xué)更加生動(dòng)、有趣，并且能夠讓學(xué)員有針對(duì)性的學(xué)習(xí)，提高了學(xué)習(xí)效率與效果。在國(guó)內(nèi)，哈爾濱工業(yè)大學(xué)基于1987年提出的虛擬焊接的概念成功研制出第一臺(tái)模擬焊接設(shè)備樣機(jī)。2008年，上海師范大學(xué)提出的“電弧焊平板焊接仿真中焊條空間實(shí)時(shí)定位技術(shù)”直接服務(wù)于焊接培訓(xùn)。2009年，裝甲兵技術(shù)學(xué)院的劉勝長(zhǎng)等人發(fā)表論文“手工電弧焊操作模擬訓(xùn)練系統(tǒng)研究”，為模擬焊接培訓(xùn)領(lǐng)域帶來新思路。在國(guó)外，德國(guó)、美國(guó)較早的開始這方面的研究工作，法國(guó)、澳大利亞、日本等國(guó)也在上世紀(jì)末開始相關(guān)研究，并相繼取得一定成果。西安交通大學(xué)焊接研究所已經(jīng)研發(fā)出了“焊接操作模擬器”樣機(jī)HTS-08，并于2008年獲得國(guó)家專利技術(shù)專利。在此基礎(chǔ)之上，近兩來年焊接研究所的開發(fā)人員對(duì)樣機(jī)HTS-08進(jìn)行逐步改進(jìn)與完善，并相繼開發(fā)出HTS-09實(shí)驗(yàn)機(jī)型以及HTS-10改良機(jī)型。HTS-09主要由檢測(cè)模塊，3D場(chǎng)景模塊，評(píng)價(jià)模塊以及理論考試模塊組成。檢測(cè)模塊硬件主要由高清晰CCD工業(yè)攝像機(jī)和模擬焊鉗及試板組成，集成高精度傾角傳感器，并結(jié)合先進(jìn)的圖像處理技術(shù)，能夠準(zhǔn)確的、實(shí)時(shí)的檢測(cè)到焊工操作的位置信息，實(shí)現(xiàn)檢測(cè)精度±0. 5mm。3D場(chǎng)景模塊基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)和有限元仿真模擬進(jìn)行三維場(chǎng)景建模，實(shí)現(xiàn)焊條的燒損，發(fā)出弧光以及產(chǎn)生飛濺等逼真效果，給使用者以良好的體驗(yàn)。評(píng)價(jià)模塊利用專家系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)包括實(shí)時(shí)評(píng)價(jià)，焊接傾角評(píng)價(jià)，運(yùn)條軌跡分析以及缺陷預(yù)測(cè)等功能，可以給出比較可信的評(píng)價(jià)結(jié)果。理論考試模塊是HTS-09相對(duì)獨(dú)立的一個(gè)模塊，通過運(yùn)用Fox Pro數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)實(shí)現(xiàn)理論學(xué)習(xí)以及考試相關(guān)的功能。對(duì)教師出題判卷有很好的輔助作用。手工電弧焊就是利用焊條與工件之間產(chǎn)生的電弧將焊條和工件局部加熱到熔化狀態(tài)，焊條端部熔化后熔滴和熔化的母材熔合在一起，形成熔池；隨著焊接電弧向前移動(dòng)，熔池逐漸冷卻結(jié)晶形成焊縫金屬。手工電弧焊的電弧長(zhǎng)度靠手工維持，當(dāng)弧長(zhǎng)發(fā)生變化時(shí)，電弧電壓發(fā)生變化，從而影響焊縫的熔寬和熔深。進(jìn)而，焊縫成型的優(yōu)劣在很大程度上取決于焊接電弧長(zhǎng)度(簡(jiǎn)稱弧長(zhǎng))的控制。然現(xiàn)有模擬焊鉗均沒有弧長(zhǎng)檢測(cè)裝置，使培訓(xùn)者無法掌握弧長(zhǎng)，進(jìn)而影響模擬焊接的培訓(xùn)效果。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本技術(shù)的目的是提供一種模擬焊接培訓(xùn)用模擬焊鉗，以解決上述技術(shù)問題。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本技術(shù)采用如下技術(shù)方案一種模擬焊接培訓(xùn)用模擬焊鉗，包括箱體、步進(jìn)電機(jī)、模擬焊條和手柄；箱體安裝于手柄頂端，箱體上安裝有步進(jìn)電機(jī)和模擬焊條，步進(jìn)電機(jī)的電機(jī)主軸上安裝有橡皮輪，該橡皮輪與模擬焊條摩擦配合。 本技術(shù)進(jìn)一步的改進(jìn)在于模擬焊條的底部前端和后端各設(shè)有一個(gè)凸起，箱體的兩側(cè)各設(shè)有一個(gè)和模擬焊條的凸起相配合的限制開關(guān)。本技術(shù)進(jìn)一步的改進(jìn)在于箱體內(nèi)安裝有頂緊框，頂緊框內(nèi)設(shè)有兩個(gè)支撐軸，模擬焊條夾持于頂緊框的兩個(gè)支承軸和橡皮輪之間；頂緊框的兩側(cè)設(shè)有軸肩。本技術(shù)進(jìn)一步的改進(jìn)在于箱體上還安裝有測(cè)量模擬焊條傾角的雙傾角傳感器。本技術(shù)進(jìn)一步的改進(jìn)在于所述雙傾角傳感器采用西安中星測(cè)控有限公司生產(chǎn)的CS-2TAS-02雙軸傾角計(jì)。本技術(shù)進(jìn)一步的改進(jìn)在于箱體的下端設(shè)有調(diào)節(jié)頂緊框高度的調(diào)緊螺絲和固定螺母。本技術(shù)進(jìn)一步的改進(jìn)在于模擬焊條的端部設(shè)有夾角為45°的兩個(gè)嵌入孔，兩個(gè)嵌入孔內(nèi)均安裝有激光燈。本技術(shù)進(jìn)一步的改進(jìn)在于手柄與箱體的連接處設(shè)有頭部箍筒，手柄的尾端設(shè)有尾部箍筒。本技術(shù)進(jìn)一步的改進(jìn)在于手柄上設(shè)有驅(qū)動(dòng)模擬焊條返回初始位置的復(fù)位按鈕。相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，本技術(shù)具有以下優(yōu)點(diǎn)本技術(shù)一種模擬焊接培訓(xùn)用模擬焊鉗，通過步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)模擬焊條運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)燒損和抽回，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單；通過模擬焊條前端的激光燈和箱體上的雙傾角傳感器，可以實(shí)時(shí)計(jì)算出模擬焊條的虛擬弧長(zhǎng)，進(jìn)而更加真實(shí)的反饋給培訓(xùn)者，增加模擬焊接的真實(shí)感，使培訓(xùn)者能夠更好的掌握手工電弧焊的技巧，增強(qiáng)培訓(xùn)效果。附圖說明圖I為本技術(shù)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為圖I另一視角的視圖；圖3為箱體的結(jié)構(gòu)示意圖。具體實(shí)施方式以下結(jié)合附圖對(duì)本技術(shù)做進(jìn)一步詳細(xì)描述。請(qǐng)參閱圖I至圖3所示，本技術(shù)一種模擬焊接培訓(xùn)用模擬焊鉗，包括箱體I、步進(jìn)電機(jī)2、模擬焊條4、手柄7、雙軸傾角傳感器12和限位開關(guān)15。箱體I安裝于手柄7頂端，箱體I上安裝有步進(jìn)電機(jī)2和模擬焊條4，步進(jìn)電機(jī)2的電機(jī)主軸11上安裝有橡皮輪，該橡皮輪與模擬焊條4摩擦配合，步進(jìn)電機(jī)2的電機(jī)主軸11旋轉(zhuǎn)，進(jìn)而通過摩擦力帶動(dòng)模擬焊條4移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)模擬焊條4的燒損和回抽。模擬焊條4的底部前端和后端各設(shè)有一個(gè)凸起，箱體I的兩側(cè)各設(shè)有一個(gè)和模擬焊條4的凸起相配合的限制開關(guān)15，模擬焊條4通過步進(jìn)電機(jī)2驅(qū)動(dòng)的過程中，凸起接觸限位開關(guān)15后，步進(jìn)電機(jī)2便停止旋轉(zhuǎn)，然后按下手柄7上的復(fù)位按鈕8，便可以使步進(jìn)電機(jī)2反轉(zhuǎn)，驅(qū)動(dòng)模擬焊條4返回初始位置。箱體I內(nèi)安裝有頂緊框9，頂緊框9內(nèi)設(shè)有兩個(gè)支撐軸10，模擬焊條4夾持于頂緊框9和橡皮輪之間；模擬焊條4的上下定位由橡皮輪和支承軸10三點(diǎn)確定，左右定位由支承軸10的軸肩確定，可保證模擬焊條4運(yùn)動(dòng)的平穩(wěn)性。箱體I上還安裝有測(cè)量模擬焊條4傾角的雙傾角傳感器12，雙傾角傳感器12采用西安中星測(cè)控有限公司生產(chǎn)的CS-2TAS-02雙軸傾角計(jì)，實(shí)現(xiàn)了俯仰和橫滾方向±60°內(nèi)的雙角度測(cè)量，分辨率達(dá)到了 0.05°。箱體I的下端設(shè)有與頂緊框9螺紋連接的調(diào)緊螺絲13，通過采用焊接固定的方法與固定螺母14形成永久連接，從而限制調(diào)緊螺絲13相對(duì)于箱體I的軸向運(yùn)動(dòng)。通過調(diào)緊螺絲13的旋轉(zhuǎn)可帶動(dòng)頂緊框9上下運(yùn)動(dòng)，從而使頂緊框9內(nèi)的支承軸10上下運(yùn)動(dòng)，達(dá)到調(diào)節(jié)模擬焊條4與橡皮輪之間預(yù)緊力的作用，保證焊條運(yùn)動(dòng)過程中的平穩(wěn)性。另外，當(dāng)橡皮輪在使用較長(zhǎng)時(shí)間有磨損時(shí)可適當(dāng)調(diào)緊從而大大增加模擬焊鉗的使用壽命。在模擬焊條端部加工夾角為45°的嵌入孔，以便激光燈3的安裝，為虛擬弧長(zhǎng)檢測(cè)提供硬件支持。在模擬焊條4前端部加工夾角為45°的兩個(gè)嵌入孔，以便激光本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種模擬焊接培訓(xùn)用模擬焊鉗，其特征在于，包括箱體（1）、步進(jìn)電機(jī)（2）、模擬焊條（4）和手柄（7）；箱體（1）安裝于手柄（7）頂端，箱體（1）上安裝有步進(jìn)電機(jī)（2）和模擬焊條（4），步進(jìn)電機(jī)（2）的電機(jī)主軸（11）上安裝有橡皮輪，該橡皮輪與模擬焊條（4）摩擦配合。

【技術(shù)特征摘要】

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：王啟宇，張建勛，張衛(wèi)之，牛靖，李清君，曹遂軍，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：中國(guó)石油天然氣第一建設(shè)公司，西安交通大學(xué)，
類型：實(shí)用新型
國(guó)別省市：