FR2494153A1

FR2494153A1 - Deposition welding installation - with torch displacement control according to workpiece angular and longitudinal position

Info

Publication number: FR2494153A1
Application number: FR8024561A
Authority: FR
Inventors: Claude Charles
Original assignee: Creusot Loire SA
Current assignee: Creusot Loire SA
Priority date: 1980-11-19
Filing date: 1980-11-19
Publication date: 1982-05-21
Also published as: FR2494153B1

Abstract

The weld deposition installation includes devices for measuring (i) the angle of rotation of the workpiece from its starting point, (ii) the longitudinal position of the welding torch and (iii) the longitudinal position of the workpiece. The measured values are fed to a controller which compares the values with preset values and supplies signals for controlling the longitudinal displacement of the welding torch. The installation is used for weld cladding of workpiece of revolution, such as sleeves for nuclear reactor vessels. Faultless deposits are produced irrespective of any out-of-roundness of the workpiece or any imprecise positioning of the rollers used to rotate the workpiece.

Description

La présente invention concerne un perfectionnement aux installations de revêtement par soudage des pièces de révolution, telles que par exemple des viroles chaudronnées destinées à constituer des portions de cuves de réacteurs nucléaires. The present invention relates to an improvement to installations for coating by welding parts of revolution, such as, for example, shelled ferrules intended to constitute portions of nuclear reactor vessels.

Le dépôt par soudage d'un revêtement métallique sur une pièce chaudronnée de révolution s'effectue généralement au droit ou à proximité immédiate de l'une des deux génératrices situées dans le plan contenant un diamètre vertical. Ce revêtement peut être effectué soit, la pièce restant fixe en position, par déplacement progressif de la tête de soudage le long de ladite génératrice, soit par déplacement de la pièce en rotation sous la tête de soudage.Dans ce dernier cas, que l'on appelle revêtement "en soudage circulaire", la torche de soudage peut être - soit fixe, et le dépit est alors de type annulaire ; en fin de tour, l'opération est interrompue, l'opérateur décale la lance de la valeur d'un pas sur la génératrice et redémarre le cycle, - soit fixe sur un tour, mais l'opération de décalage en fin de tour s'effectue automatiquement et en biais, - soit animée d'un mouvement longitudinal continu ajusté de manière telle que le dépot soit réalisé sous forme d'une spirale à spires jointives . The deposition by welding of a metal coating on a sheet metal workpiece of revolution is generally carried out at right angles to or in the immediate vicinity of one of the two generators located in the plane containing a vertical diameter. This coating can be carried out either, the part remaining fixed in position, by progressive displacement of the welding head along said generator, or by displacement of the rotating part under the welding head. In the latter case, that the coating is called "in circular welding", the welding torch can be - either fixed, and the spite is then of annular type; at the end of the tour, the operation is interrupted, the operator shifts the lance by the value of one step on the generator and restarts the cycle, - either fixed on one tour, but the shift operation at the end of the tour s 'performs automatically and at an angle, - is driven by a continuous longitudinal movement adjusted so that the deposit is made in the form of a spiral with contiguous turns.

D'une manière générale dans le cas de ce revêtement circulaixe, la pièce chaudronnée est entrainée en rotation par un système de galets au moins partiellement motorisés sur lesquels elle repose. Generally in the case of this circulaix coating, the sheet metal part is rotated by a system of rollers at least partially motorized on which it rests.

Il arrive souvent que ces galets n'occupent pus très exactement la position souhaitée, par exemple soient légèrement désaxés; il arrive aussi que la pièce chaudronnée présente des défauts de rotondité. Tous ces défauts entraînent un "vissage" de la pièce de rotation, c'est-àdire un déplacement longitudinal parasite de celle-ci qui, bien évidem
des défauts manuellement, ce qui entraîne une perte de productivité.It often happens that these rollers do not occupy very exactly the desired position, for example are slightly offset; it also happens that the sheet metal part has roundness defects. All these defects lead to a "screwing" of the rotating part, that is to say a parasitic longitudinal displacement of the latter which, of course
defects manually, resulting in loss of productivity.

Pour pallier cet Inconvénient, on utilise actuellement soit une ou plusieurs butées mécaniques contituées par des galets à axe vertical placés aux extrémités de la pièce en rotation, mais ces butées ont tendance à avoir, pour des pièces lourdes, un effet de ressort, soit un dispositif mécaniquement très complexe et très onéreux de galets orientables, par exemple tel que décrit dans le brevet fran çais N 2.350.584, nécessitant des équipements mécaniques spéciaux et d'un entretien coûteux. To overcome this drawback, we currently use either one or more mechanical stops formed by rollers with a vertical axis placed at the ends of the rotating part, but these stops tend to have, for heavy parts, a spring effect, or a mechanically very complex and very expensive device of orientable rollers, for example as described in French patent N 2,350,584, requiring special mechanical equipment and costly maintenance.

L'installation de revêtement par soudage circulaire de pie- ces métalliques de révolution conforme à l'invention permet, par des moyens simples et de mise en oeuvre commode et peu onéreuse, car utilisant des éléments mécaniques courants, de réaliser un revêtement sans défauts malgrè les aléas dus aux défauts de rotondité de la pièce de révolution et aux imprécisions de positionnement des galets de mise en rotation.Elle est caractérisée en ce qu'elle comporte - un dispositif de mesure en continu de l'anglet de rotation de la pièce de révolution à partir du point de départ - un dispositif de mesure en continu de la position longitudinale yl de ladite pièce - un dispositif,connu en soi, de commande de la position longitudinale de la torche de soudage - un dispositif de mesure de la position longitudinale de la torche de soudage - un ensemble de calcul et d'asservissement recevant les informations données par lesdits dispositifs de mesure et fournissant, après comparaison avec les valeurs de consigne, des signaux de commande de déplacement longitudinal de la torche de soudage. The installation of coating by circular welding of metal parts of revolution in accordance with the invention allows, by simple means and convenient and inexpensive implementation, because using common mechanical elements, to achieve a coating without defects despite hazards due to roundness defects in the rotating part and inaccurate positioning of the rotation rollers. It is characterized in that it comprises - a device for continuously measuring the angle of rotation of the rotating part. revolution from the starting point - a device for continuously measuring the longitudinal position yl of said workpiece - a device, known per se, for controlling the longitudinal position of the welding torch - a device for measuring the longitudinal position of the welding torch - a calculation and control system receiving the information given by said measuring devices and providing, after comparison with the values setpoint, longitudinal movement control signals of the welding torch.

L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description suivante de deux exemples préférentiels de réalisation, en référence aux dessins annexés dans lesquels - la figure 1 est une représentation schématique générale de la position de la tête de soudage par rapport à la pièce de révolution dans le cas du soudage dit "circulaire" concerné par l'invention - la figure 2 montre les trois types de revêtement qu'il est possible d'obtenir en soudage circulaire - la figure 3 est une vue longitudinale schématique d'un premier exem ple d'installation conforme à l'invention - la figure 4 est une vue longitudinale schématique d'un second exemple d'installation conforme à l'invention. The invention will be better understood using the following description of two preferred embodiments, with reference to the accompanying drawings in which - Figure 1 is a general schematic representation of the position of the welding head relative to the workpiece of revolution in the case of so-called "circular" welding concerned by the invention - Figure 2 shows the three types of coating that it is possible to obtain in circular welding - Figure 3 is a schematic longitudinal view of a first example of installation according to the invention - Figure 4 is a schematic longitudinal view of a second example of installation according to the invention.

La figure 1 permet de comprendre les positions relatives adoptées, en revêtement par soudage dit "circulaire", de la torche de soudage 2 par rapport à la virole chaudronnée 1 à revêtir. Sur la fi- gure, on a représenté en traits pleins la position de la torche de soudage 2 lorsqu'on effectue le-revêtement de la surface intérieure de la virole l, et en pointillés la position de la torche 2 lorsqu'on effectue le revêtement de la surface externe de la virole. Dans l'un et l'autre cas, la torche de soudage est placée au droit de la génératrice située dans le plan 3 contenant un diamètre vertical La virole tourne sur elle-même dans le sens indiqué par la flèche tandis que la torche 2 se décale d'un pas à chaque tour le long de la génératrice ci-dessus définie.Ce décalage peut être effectue de trois façons différentes (voir figure ~2) : - soit, le dépôt étant annulaire, par interruption de l'opération en fin de tour, décalage de la torche d'un pas sur la génératrice, et reprise du cycle, tel que schématisé en A sur la figure 2. FIG. 1 makes it possible to understand the relative positions adopted, in coating by so-called "circular" welding, of the welding torch 2 with respect to the sheet metal shell 1 to be coated. In the figure, the position of the welding torch 2 is shown in solid lines when the coating of the inner surface of the shell 1 is carried out, and in dotted lines the position of the torch 2 when the coating of the outer surface of the shell. In both cases, the welding torch is placed in line with the generator located in the plane 3 containing a vertical diameter The ferrule turns on itself in the direction indicated by the arrow while the torch 2 is shifts by one step each turn along the generator defined above. This shift can be done in three different ways (see figure ~ 2): - either, the deposit being annular, by interrupting the operation at the end of turn, shift of the torch by one step on the generator, and resumption of the cycle, as shown schematically at A in Figure 2.

- soit, le dépôt, étant toujours annulaire, par décalage progressif en fin de tour, tel que schématisé en B sur la figure 2.- Or, the deposit, being always annular, by progressive shift at the end of the turn, as shown diagrammatically in B in FIG. 2.

- soit, enfin, le dépôt étant réalisé sous forme d'une spirale à spires jointives, par déplacement longitudinal continu, tel que schématisé en
C sur la figure 2.- or, finally, the deposit being produced in the form of a spiral with contiguous turns, by continuous longitudinal displacement, as shown schematically in
C in Figure 2.

Sur les figures 1 et 2 , on a désigné par e l'angle de rotation de la virole évalué à partir du point de départ de l'opération de revêtement : dans le cas par exemple du dépôt rigoureusement circulaire de la figure 2, configuration A, l'opération est terminée lorsque la virole a tourné d'un angle 9 égal a 2+ n, oû n est le nombre de spires jointives déposées. In FIGS. 1 and 2, e designates the angle of rotation of the shell evaluated from the starting point of the coating operation: in the case for example of the strictly circular deposit of FIG. 2, configuration A , the operation is completed when the ferrule has rotated by an angle 9 equal to 2+ n, where n is the number of contiguous turns deposited.

On se reportera maintenant a la figure 3 qui montre un premier exemple de realisation, conforme à l'invention, d'une installation de revêtement par soudage de la surface interne d'une virole chaudronnée 1. Reference will now be made to FIG. 3 which shows a first exemplary embodiment, in accordance with the invention, of a coating installation by welding of the internal surface of a sheet metal shell 1.

De manière classique, la virole 1 est montée sur quatre galets à axes horizontaux, plus précisément un couple de galets fous 4, et un autre couple de galets dont au moins l'un d'eux 5 est motorisé par un ensemble motoréducteur 6 traditionnel. Un capteur classique 7 à roue codeuse repère à tout instant la position angulaire e de la virole, telle que définie précédemment, et transmet l'information correspondante à un coffret de contrôle 8, vendu couramment dans le commerce avec le capteur 7 associé. Conventionally, the ferrule 1 is mounted on four rollers with horizontal axes, more precisely a pair of idle rollers 4, and another pair of rollers of which at least one of them 5 is motorized by a traditional geared motor assembly 6. A conventional sensor 7 with a coding wheel constantly identifies the angular position e of the shell, as defined above, and transmits the corresponding information to a control box 8, commonly sold commercially with the associated sensor 7.

Un second capteur li, tel qu'un capteur de proximité classique, placé sur la face de référence usinée de la virole 1 comme guré sur le dessin, détecte a tout instant la position de la virole suivant une direction horizontale yl parallèle à l'axe de ladite virole et transmet cette information au coffret de contrôle associé 16. A second sensor li, such as a conventional proximity sensor, placed on the machined reference face of the ferrule 1 as shown in the drawing, constantly detects the position of the ferrule in a horizontal direction yl parallel to the axis of said ferrule and transmits this information to the associated control unit 16.

La torche de soudage 2 est portée par un chariot 9, porte par une poutre 18 associée a des supports 19, lui-même mû en translation horizontale à l'aide d'une vis à billes 10,donc sans jeu,animée par un mo-.. The welding torch 2 is carried by a carriage 9, carried by a beam 18 associated with supports 19, itself moved in horizontal translation using a ball screw 10, therefore without play, driven by a mo - ..

teur 12 équipe d'une dynamo tachvmétrique 13 et d'un codeur de position classique 14 donnant, à tout instant, à l'aide du coffret de con trêle 15 associé, la position y du chariot 9, et donc de la torche 2, sur l'axe horizontal.tor 12 fitted with a tachometric dynamo 13 and a conventional position encoder 14 giving, at any time, using the associated control box 15, the position y of the carriage 9, and therefore of the torch 2, on the horizontal axis.

Un coffret de commande 17, constitué par un ensemble de calcul et d'asservissement de type courant et rapidement disponible dans le commerce Sur commande chez les constructeurs, contient un dis positif électronique chargé de collecter les informations (@ , yl, y) données par chacun des capteurs, de les comparer aux valeurs de consigne correspondantes, et de fournir en conséquence au moteur 12 les impulsions nécessaires à la réalisation des déplacements du chariot compte tenu des instructions affichées préalablement sur ledit coffret et correspondant aux lois de variations selon une des trois possibilités schématisées sur la figure 2. A control box 17, consisting of a common type of calculation and servo system and readily available commercially On order from manufacturers, contains an electronic device responsible for collecting the information (@, yl, y) given by each of the sensors, to compare them to the corresponding reference values, and to consequently supply the motor 12 with the pulses necessary for carrying out the movements of the carriage, taking account of the instructions previously displayed on said box and corresponding to the laws of variation according to one of the three possibilities shown schematically in Figure 2.

Le second exemple de réalisation schématisé sur la figure 4 se différencie du précédent en ce que le moteur 12 de déplacement du chariot 9 porte-torche 2 est monté sur un autre chariot 20 se dépla- çant sur la même poutre 18 que le chariot 9. Ce second chariot 20 est entraîné en translation, par l'intermédiaire d'une vis 21 coaxiale a la vis 10 et d'un écrou 22 solidaire dudit chariot 20, par un moteur 23 commandé par un coffret électronique d'asservissement 24légalement de type courant, recevant le signal d'indication de position longitudinale yl de la virole 1 transmis par le codeur 11 et traité par le coffret associe 16. The second embodiment shown schematically in FIG. 4 differs from the previous one in that the motor 12 for moving the carriage 9 torch holder 2 is mounted on another carriage 20 moving on the same beam 18 as the carriage 9. This second carriage 20 is driven in translation, by means of a screw 21 coaxial with the screw 10 and of a nut 22 integral with said carriage 20, by a motor 23 controlled by an electronic servo-control unit 24 also of the current type. , receiving the longitudinal position indication signal yl from the shell 1 transmitted by the encoder 11 and processed by the associated box 16.

L'ensemble constitué par le codeur 11, les coffrets 16 et 24, le moteur 23, la vis 21, l'écrou 22 et le chariot auxiliaire 20 constitue une boucle classique d'asservissement permettant de maintenir le moteur 12 toujours dans la même position relative par rapport à la virole 1 quels que soient les déplacements longitudinaux yl de celle-ci sur ses galets de support et de mise en rotation (4,5).Le mouvement longitudinal du chariot 9 par rapport à la virole 1 est assuré, en fonc tion de l'angle 9 r de la position relative du chariot 9, et de la fonc- tion désirée correspondant à la configuration A, B ou C de la figure 2 à l'aide des coffrets 8, 15 et 17a constituant alors une boucle de calcul et de commande relative uniquement aux positions relatives de la torche de soudage 2 et de la virole 1, indépendamment des déplacements longitudinaux éventuels de cette dernière. Dans ce second exemple de réalisation, les fonctions de compensation des déplacements longitudinaux (yl) de la virole, d'une part, et de réalisation du revêtement, d'autre part, sont donc électroniquement et mécaniquement totalement séparées, ce qui conduit à une réalisation plus simple en ce qui concerne les circuits d'asservissement, qui sont alors contitués de deux sousensembles 17a et 24 totalement séparés et beaucoup plus simples de réalisation, donc beaucoup plus rapides à obtenir chez les fabricants que l'ensemble unique 17 de la réalisation de la figure 3. The assembly constituted by the encoder 11, the boxes 16 and 24, the motor 23, the screw 21, the nut 22 and the auxiliary carriage 20 constitutes a conventional control loop making it possible to keep the motor 12 always in the same position. relative to the ferrule 1 whatever the longitudinal displacements yl of the latter on its support and rotation rollers (4,5). The longitudinal movement of the carriage 9 relative to the ferrule 1 is ensured, in function of the angle 9 r of the relative position of the carriage 9, and of the desired function corresponding to the configuration A, B or C of FIG. 2 using the boxes 8, 15 and 17a then constituting a calculation and control loop relating only to the relative positions of the welding torch 2 and of the shell 1, independently of the possible longitudinal displacements of the latter. In this second embodiment, the functions of compensating for the longitudinal displacements (yl) of the shell, on the one hand, and of producing the coating, on the other hand, are therefore completely and electronically and mechanically separated, which leads to a simpler embodiment with regard to the control circuits, which are then made up of two completely separate subsets 17a and 24 and much simpler to produce, therefore much quicker to obtain from manufacturers than the single assembly 17 of the embodiment in Figure 3.

Claims

1. Installation for coating by welding a part of revolution, such as a sheet metal shell (1), of the type comprising a device (4,5,6) for rotating around said longitudinal axis of said part, and a device (9,10,12) allowing the controlled longitudinal displacement of the welding torch (2) so as to perform a coating of the circular type, characterized in that it further comprises - a device (7,8) continuous measurement of the angle (e) of rotation of the part of revolution (1) from the starting point, - a device (13,14) for measuring the longitudinal position (y) of the welding torch.

- a device. (11,16) for continuous measurement of the longitudinal position (yl) of said part - a calculation and control unit (17 or 17a, 24) receiving the information given by said measurement devices (7 , 8-13,14, 15 and 11,16) and providing, after comparison with the set values, signals for controlling the longitudinal displacement of the welding torch.

2. Coating installation according to claim 1, characterized in that the device (12) for controlling the longitudinal displacement of the welding torch (2) is fixed in position and in that said calculation and control assembly (17 ) is such that it supplies it directly, as a function of the values supplied by said measuring devices and of the set values corresponding to the coating to be made (A, B or C, FIG. 2), signals for controlling the movement of the torch welding corrected despite the longitudinal displacements (yi) of the part to be coated (figure 3).

3. Coating installation according to claim 1, characterized in that said device (12) for controlling the longitudinal movement of the welding torch (2) is longitudinally movable under the control of an auxiliary device (23) and, in that said computation and servo assembly consists of two completely separate sub-assemblies - a first sub-assembly (24) supplying said auxiliary device (23) with correction pulses making it possible to maintain, despite the longitudinal displacements (yl) of the part to be coated, always the same relative longitudinal position between said device (12) for controlling the displacement of the welding torch and said part (1).

a second sub-assembly (24) providing said device (12) for controlling the displacement of the welding torch with correction and control pulses as a function of the type (A, B or C, FIG. 2) of coating to be carried out ( figure 4).