Комплекс роботизированный для ремонта дефектов продольных швов труб, изготовленных с применением технологии лазерной сварки Российский патент 2019 года по МПК F16L55/18 B23P6/00 B23K26/262 B23K26/70 

Описание патента на изобретение RU2690897C1

Изобретение относится к сварочному производству и может быть использована для ремонта продольных швов труб большого диаметра, изготовленных с применением технологий лазерной, гибридной лазерно-дуговой сварки.

При производстве сварных труб с применением технологий лазерной сварки обнаруживаются два основных вида дефектов сварного шва:

- несплавление, при котором высококонцентрированный источник тепла оплавляет только одну кромку, а вторая остается не тронутой;

- газовые полости, образующиеся точно по центру шва и распределенные вдоль всего шва, но располагающиеся на различной глубине и имеющие различную форму.

Устранение названных дефектов сопряжено с проблемой выполнения ремонтного шва с максимальным сохранением геометрии продольного шва, имеющего малую ширину (до 2 мм).

Ближайший аналог к предлагаемому изобретению выявлен из патентного документа JP 2006110678 (опубликован 27.04.2006). Известный роботизированный комплекс предназначен для обнаружения дефектов промышленного оборудования, в частности, труб и представляет собой установленный на тележке робот, способный обнаруживать дефекты и восстанавливать поврежденный участок с использованием лазерного излучения.

Известный комплекс предназначен для поиска и восстановления исключительно сквозных дефектов в стенках труб малого диаметра.

Технической проблемой заявляемого изобретения является создание средства указанного назначения впервые, которое способно обеспечить технический результат, заключающийся в устранении дефектов продольного шва трубы большого диаметра, выполненного с применением технологии лазерной сварки, с максимальным сохранением в зоне ремонта геометрии шва за счет управляемого перемещения платформы, несущей роботы, вдоль продольного шва трубы. Под «сохранением геометрии продольного шва» понимается сохранение формы сварного шва в поперечном разрезе.

Для решения технической проблемы комплекс роботизированный для ремонта дефектов продольных швов труб, изготовленных с применением технологии лазерной сварки, включающий рельсовую платформу, установленную с возможностью перемещения на рельсах, расположенных вдоль опорных роликов, предназначенных для размещения трубы, при этом рельсовая платформа содержит несущую раму, имеющую настил и выполненную с колесными парами, одна из которых связана с приводом платформы, прикрепленным к несущей раме, поверхность настила представляет собой поверхность платформы с установленными на нем роботом с прибором ультразвукового контроля, роботом с фрезерной головкой, роботом с оптической головкой и оборудованием наплавки и подачи проволоки, блоком управления, предназначенным для управления приводом платформы и роботами.

Привод платформы содержит электродвигатель, редуктор и муфту привода.

В качестве опорных роликов используют биконические ролики.

Наличие трех роботов определенного назначения обеспечивает возможность выполнения последовательных действий для ремонта участка сварного шва трубы, а именно: обнаружение дефекта, выборку дефекта и заплавление выборки.

Рельсовая платформа, содержащая несущую раму с колесными парами и настилом, конструктивно объединяет размещенное на ней технологическое оборудование, а способность рельсовой платформы перемещаться приводит к возможности доставлять роботы к участку ремонта сварного шва и последовательно позиционировать каждый робот так, чтобы соответствующий рабочий орган: прибор ультразвукового контроля, фрезерная головка, оптическая головка располагались в начальной точке выполнения необходимой операции.

Блок управления обеспечивает работу роботов и перемещение рельсовой платформы.

Для возможности выполнения операций каждым роботом труба находится на опорных роликах, размещенных вдоль рельсов с платформой, несущей необходимое оборудование. Следовательно, признак изобртения «опорные ролики» находится в функциональной взаимосвязи с остальными существенными признаками, обеспечивающими решение технической проблемы.

Заявляемое техническое решение поясняется чертежами.

На фиг. 1 изображен участок ремонта шва трубы, вид спереди.

На фиг. 2 - то же, вид сверху.

На фиг. 3 - то же, вид сбоку.

На фиг. 4 - то же, вид спереди без трубы.

Заявляемое изобретение содержит рельсовую платформу 1, установленную с возможностью перемещения на рельсах 2, расположенных вдоль опорных роликов 3, предназначенных для размещения трубы 4, и опорно-поворотных роликов 5, предназначенных для корректировки шва трубы 4. В качестве опорных роликов 3 используют биконические ролики. Рельсовая платформа 1 содержит несущую раму 6 с колесными парами 7, одна из которых взаимосвязана с приводом 8 платформы 1 (для обеспечения перемещения платформы будет достаточно привода на одну колесную пару). Привод 8 прикреплен к несущей раме 6 и содержит электродвигатель, муфту привода и редуктор, передающий вращательное движение на ось колесной пары 7. Несущую раму 6 выполняют исходя из достаточной прочности и жесткости для обеспечения необходимой грузоподъемности платформы 1 и возможности установки и работы технологического оборудования. Несущая рама 6 имеет настил 9, поверхность которого представляет собой поверхность платформы 1 с установленными на ней роботом 10 с прибором ультразвукового контроля, роботом 11 с фрезерной головкой, роботом 12 с оптической головкой и оборудованием наплавки и подачи проволоки, блоком управления 13, предназначенным для управления приводом 8 платформы 1 и роботами 10, 11, 12. Посредством робота 10 с прибором ультразвукового контроля определяют координаты дефекта по известному дифракционно-временному методу TOFD (Time-of-flight diffraction ultrasonics). Прибором ультразвукового контроля являются ультразвуковые преобразователи, работающие в режиме генератор-приемник импульсный. Кроме того, на поверхности платформы 1 размещено вспомогательное оборудование для робота 12, а именно лазер 14, система охлаждения 15. Роботы 10, 11, 12 могут располагаться на платформе 1 в любой последовательности, но предпочтение отдается расположению роботов в последовательности выполнения операций для сохранения однонаправленного перемещения платформы 1 вдоль трубы 4. Платформа 1 оборудована лестничным спуском с перилами. Также перилами ограничена задняя и частично боковая стороны платформы 1.

Элементы роботизированного комплекса подключаются и связываются кабелями питания и управления (на чертеже не показаны). Также на платформе 1 установлены шланг подачи сжатого воздуха с пульверизатором, шланг подачи воды и бункер для металлического порошка под наплавку (на чертеже не показаны).

Комплекс роботизированный работает следующим образом.

Оператор с поста управления размещает подготовленную к ремонту трубу 4 на опорных роликах 3. Затем с помощью подъемно-поворотных роликов 5 трубу 4 поднимают выше опорных роликов 3 и ориентируют сварным швом на «12 часов».

Оператор перемещает платформу 1 по рельсам 2 к отмеченному для ремонта участку продольного шва трубы 4. Позиционируется оборудование ультразвукового контроля робота 10. В режиме ультразвукового контроля блок 13 осуществляет управление роботом 10 и приводом 8 платформы 1. При этом прибор ультразвукового контроля - рабочий орган робота 10 - перемещается, осуществляя сканирование вдоль шва трубы до обнаружения дефекта. После чего осуществляется определение геометрии дефекта (формы и размеров дефекта), места и глубины его залегания. Результаты контроля преобразуются в координатный вид с построением координатной модели дефекта, на основе которой выстраивают координатную модель выборки, данные о которой передаются в блок управления 13.

В режиме выборки дефекта блок 13 осуществляет управление роботом 11 и приводом 8 платформы 1. При этом платформа 1 перемещается на необходимое расстояние с обеспечением позиционирования робота 11 напротив участка дефекта, а фрезерная головка позиционируется в начальной точке фрезерования участка дефекта, которая соответствует координатной модели выборки; Далее выполняется операция многопроходного фрезерования, во время которой платформа 1 перемещается в течение времени выполнения выборки. В процессе фрезеровки рабочий инструмент охлаждается путем подачи смазывающей охлаждающей жидкости, кроме того, между проходами оператор, при необходимости, осуществляет очистку фрезы и выборки от стружки с помощью щеток, щупов и пульверизатора со сжатым воздухом.

В режиме заплавления выборки блок 13 осуществляет управление роботом 12 и приводом 8 платформы 1. При этом осуществляется позиционирование робота 12 напротив участка дефекта, и позиционирование оптической лазерной головки в начальной точке выборки, которая соответствует координатной модели выборки. Далее осуществляют операцию заплавления дефекта, при которой лазерное излучение генерируется лазером 14 и подается в оптическую головку, в которой фокусируется в пятно необходимого диаметра.

Заплавление включает очистку выборки с использованием оптической лазерной головки робота 12 перед каждым проходом наплавки.

Система охлаждения 15 производит охлаждение элементов оптической лазерной головки и лазера 14.

В процессе заплавления выборки блок управления 13 автоматически осуществляет позиционирование оборудования наплавки. При этом, в зависимости от размеров выборки выполняется один из двух вариантов наплавки: короткая выборка - лазерная наплавка с присадочным металлом в виде порошка, длинная выборка - лазерная наплавка с присадочным металлом в виде проволоки.

После заплавления дефекта оператор перемещает платформу 1 по рельсам 2 к следующему отмеченному для ремонта участку шва трубы 4 (если он имеется), и восстановление дефекта осуществляется аналогичным образом.

По завершении ремонта шва трубы 4 оператор переводит блок управления 13 в режим ультразвукового контроля по методу TOFD. Посредством робота 10 выполняют ультразвуковой контроль отремонтированного участка для подтверждения качества ремонта.

Заявляемый роботизированный комплекс, представляющий собой находящиеся в функциональной взаимосвязи составные части, позволяет устранить дефекты продольного шва трубы большого диаметра, нанесенного с применением технологии лазерной сварки с максимальным сохранением в зоне ремонта геометрии шва за счет управляемого перемещения платформы, несущей роботы, вдоль продольного шва трубы.

Похожие патенты RU2690897C1

название год авторы номер документа
Роботизированный комплекс для ремонта дефектов сварных швов труб, изготовленных с использованием технологии лазерной сварки 2017
  • Романцов Александр Игоревич
  • Федоров Михаил Александрович
  • Черняев Антон Александрович
  • Котлов Александр Олегович
RU2680166C1
Способ ремонта продольного шва трубы, нанесенного методом лазерной сварки 2017
  • Романцов Александр Игоревич
  • Федоров Михаил Александрович
  • Черняев Антон Александрович
  • Котлов Александр Олегович
  • Мурзин Дмитрий Алексеевич
RU2656909C1
Способ ремонта продольного шва трубы, нанесенного методом лазерной сварки 2017
  • Романцов Александр Игоревич
  • Федоров Михаил Александрович
  • Черняев Антон Александрович
  • Котлов Александр Олегович
RU2639182C1
Способ устранения дефекта сварного шва трубной сформованной заготовки, выполненного с использованием лазера 2017
  • Романцов Александр Игоревич
  • Федоров Михаил Александрович
  • Черняев Антон Александрович
  • Котлов Александр Олегович
  • Булыгин Алексей Александрович
  • Стратулат Василий Юрьевич
RU2668623C1
Комплекс для ремонта облицовки бассейна выдержки 2020
  • Батанов Александр Федорович
  • Чертов Святослав Иванович
  • Башлай Антон Павлович
  • Трух Сергей Федорович
  • Воробьев Дмитрий Валерьевич
  • Лаверычев Илья Геннадьевич
  • Шубняков Дмитрий Владимирович
  • Горохов Сергей Михайлович
  • Макаров Иван Васильевич
  • Труханов Кирилл Алексеевич
  • Волобуев Юрий Сергеевич
  • Разыграев Николай Павлович
RU2751997C1
Способ устранения дефекта сварного шва трубной сформованной заготовки, выполненного с использованием лазера 2017
  • Романцов Александр Игоревич
  • Федоров Михаил Александрович
  • Черняев Антон Александрович
  • Котлов Александр Олегович
  • Булыгин Алексей Александрович
  • Стратулат Василий Юрьевич
RU2668621C1
Способ роботизированной лазерной наплавки для изделий из штамповой стали 2023
  • Малолетов Александр Васильевич
  • Сатдаров Тимур Рафикович
RU2820294C1
СПОСОБ АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ НАРУЖНОЙ ДИАГНОСТИКИ ТРУБОПРОВОДА И АВТОМАТИЗИРОВАННЫЙ ДИАГНОСТИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ 2021
  • Лексашов Олег Борисович
  • Гусев Александр Сергеевич
  • Юдин Максим Иванович
RU2757203C1
МОБИЛЬНЫЙ КОМПЛЕКС ДИАГНОСТИКИ РЕЛЬСОВОГО ПУТИ 2007
  • Тарабрин Владимир Федорович
  • Одынец Сергей Антонович
  • Лифанов Владимир Николаевич
  • Анисимов Владимир Васильевич
  • Алексеев Александр Вольдемарович
RU2371340C2
Универсальный каркасный модуль и система для лазерной обработки протяженных объектов вращения 2020
  • Богданов Денис Иванович
  • Карасёв Сергей Валентинович
RU2759273C1

Иллюстрации к изобретению RU 2 690 897 C1

Реферат патента 2019 года Комплекс роботизированный для ремонта дефектов продольных швов труб, изготовленных с применением технологии лазерной сварки

Изобретение предназначено для ремонта дефектов продольных швов труб большого диаметра, изготовленных с применением технологий лазерной, гибридной лазерно-дуговой сварки. Комплекс роботизированный включает рельсовую платформу 1, установленную с возможностью перемещения на рельсах 2, расположенных вдоль опорных роликов 3, предназначенных для размещения трубы 4. Рельсовая платформа 1 содержит несущую раму 6 с колесными парами 7. Одна из колесных пар 7 связана с приводом 8 платформы 1, прикрепленным к несущей раме 1. Несущая рама 1 имеет настил 9, поверхность которого представляет собой поверхность платформы 1 с установленными на нем роботом 10 с прибором ультразвукового контроля, роботом 11 с фрезерной головкой, роботом 12 с оптической головкой и оборудованием наплавки и подачи проволоки, блоком управления 13, предназначенным для управления приводом 8 платформы 1 и роботами 10, 11, 12. Комплекс роботизированный позволяет устранить дефекты продольного шва трубы с максимальным сохранением в зоне ремонта геометрии шва за счет управляемого перемещения платформы, несущей роботы, вдоль продольного шва трубы. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

Формула изобретения RU 2 690 897 C1

1. Комплекс роботизированный для ремонта дефектов продольных швов труб, изготовленных с применением технологии лазерной сварки, включающий рельсовую платформу, установленную с возможностью перемещения на рельсах, расположенных вдоль опорных роликов, предназначенных для размещения трубы, при этом рельсовая платформа содержит несущую раму, имеющую настил и выполненную с колесными парами, одна из которых связана с приводом платформы, прикрепленным к несущей раме, поверхность настила представляет собой поверхность платформы с установленными на нем роботом с прибором ультразвукового контроля, роботом с фрезерной головкой, роботом с оптической головкой и оборудованием наплавки и подачи проволоки, блоком управления, предназначенным для управления приводом платформы и роботами.

2. Комплекс роботизированный по п. 1, отличающийся тем, что привод платформы содержит электродвигатель, редуктор и муфту привода.

3. Комплекс роботизированный по п. 1, отличающийся тем, что в качестве опорных роликов используют биконические ролики.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2019 года RU2690897C1

JP 2006110678 A, 27.04.2006
JP 2005067031 A, 17.03.2005
US 6274839 B1, 14.08.2001
US 4907169 A1, 06.03.1990
УСТРОЙСТВО И СПОСОБ ТЕКУЩЕГО КОНТРОЛЯ ЗОНЫ СВАРКИ, А ТАКЖЕ СИСТЕМА И СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ СВАРКОЙ 2003
  • Хенриксон Пер
RU2312745C2
АВТОМАТИЗИРОВАННЫЙ УЧАСТОК РЕЗКИ И СВАРКИ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ КОНСТРУКЦИЙ 2001
  • Горбач В.Д.
  • Соколов О.Г.
  • Суздалев И.В.
  • Левшаков В.М.
  • Чабан В.Л.
  • Васильев А.А.
  • Игнатов А.Г.
RU2208506C2

RU 2 690 897 C1

Авторы

Романцов Александр Игоревич

Федоров Михаил Александрович

Черняев Антон Александрович

Котлов Александр Олегович

Даты

2019-06-06Публикация

2017-08-16Подача