[发明专利]支持模拟有保护的金属电弧焊的弹簧加载尖端组件

说明书

披露了支持对有保护的金属电弧焊(SMAW)操作的模拟的系统、装置、和方法的实施例。一个实施例是尖端组件，所述尖端组件包括细长仿真焊条尖端，所述细长仿真焊条尖端具有近端、远端、和靠近所述近端的锁定套管。压缩弹簧被配置成与所述焊条尖端的所述近端对接。锁定杯形件被配置成包围所述压缩弹簧和所述锁定套管。具有孔口的壳体被配置成通过接纳所述焊条尖端的所述远端穿过所述孔口直到所述锁定套管而将所述焊条尖端、所述压缩弹簧、和所述锁定杯形件容纳到所述壳体的内部。所述锁定套管和所述锁定杯形件被配置成相对于彼此旋转以允许在锁定位置和解锁位置之间改变。

相关申请的交叉引用/援引并入

此美国专利申请要求于2017年6月1日提交的美国临时专利申请序列号62/513,584的优先权和权益，该申请以其全部内容通过援引并入本文。于2009年7月10日提交且于2014年12月23日公布的名称为“Virtual Reality Pipe Welding Simulator(虚拟现实管道焊接模拟器)”的美国专利号8,915,740的全部内容通过援引并入本文。

技术领域

本发明的实施例涉及与模拟焊接相关的系统、装置和方法。更具体地讲，本发明的实施例涉及经由弹簧加载尖端组件支持对有保护的金属电弧焊(SMAW)操作的模拟的系统、装置、和方法。

发明背景

在某些焊接接头(例如，SMAW管道焊接)中，焊接过程要求使用者经由正在使用的焊条感觉到工件的焊接接头。对焊接接头施加理想的压力，以找到适当的电弧距离。当前的专业焊工在第一次接触之后将焊条进给到接头中以获得适当的电弧长度和焊接沉积速率。模拟SMAW管道焊接过程以用于培训焊接学员可能是困难的。在当今的模拟/虚拟焊接培训系统中，作为仿真SMAW工具的一部分提供的人造焊条尖端往往是刚性的。这导致对SMAW操作的模拟不符合实际。例如，在焊接试样上可能发生焊条打滑，没有基于压力的焊接技术，并且缺乏适当的沉积。希望更真实地模拟SMAW管道焊接过程。

发明内容

本发明的实施例包括弹簧加载尖端组件，以支持对有保护的金属电弧焊(SMAW)操作的模拟以用于培训学员焊工。弹簧加载尖端组件包括细长的仿真焊条尖端，该细长的仿真焊条尖端减轻了焊接试样处的打滑并且向学员焊工提供了基于压力的触觉反馈。

一个实施例包括尖端组件以支持对有保护的金属电弧焊(SMAW)操作的模拟。该尖端组件包括细长仿真焊条尖端，该细长仿真焊条尖端具有近端、远端、和靠近近端的锁定套管。该尖端组件还包括具有第一端和第二端的压缩弹簧。该第一端被配置成与焊条尖端的近端对接。该尖端组件进一步包括锁定杯形件，该锁定杯形件被配置成包围压缩弹簧和焊条尖端的锁定套管。该尖端组件还包括具有孔口的壳体。该壳体被配置成通过接纳焊条尖端的远端穿过壳体的孔口直到锁定套管而将焊条尖端、压缩弹簧和锁定杯形件容纳到壳体中。因此，压缩弹簧、锁定杯形件、和锁定套管位于壳体的内部，其中，焊条尖端的大部分突出到壳体之外。锁定套管和锁定杯形件被配置成相对于彼此旋转以允许在锁定位置和解锁位置之间改变。在一个实施例中，锁定位置保持压缩弹簧在锁定杯形件内处于完全压缩状态，同时相对于锁定杯形件和壳体保持焊条尖端处于不可移动状态，用于平板焊接试样的模拟有保护的金属电弧焊。解锁位置使压缩弹簧处于自由状态。该自由状态允许压缩弹簧在焊条尖端的远端被推向壳体时压缩。该自由状态还允许压缩弹簧减压(decompress)以将焊条尖端的远端推离壳体。因此，在模拟有保护的金属电弧焊操作期间，当焊条尖端接合管道焊接试样时，向学员焊工提供触觉反馈以模拟在管道上执行实际有保护的金属电弧焊操作的感觉。在一个实施例中，壳体被配置成可移除地附接到用于SMAW操作的仿真焊接工具。在一个实施例中，焊条尖端的远端由被配置成在模拟SMAW操作期间减轻焊条尖端与焊接试样之间的打滑的材料制成。例如，焊条尖端的至少一部分可以由聚甲醛制成。在一个实施例中，至少压缩弹簧的一部分由聚醚酰亚胺制成。