MX2012008990A - Sistema soldador basdo en corona dentada. - Google Patents

Abstract

Un sistema soldador, que tiene un carro base de desplazamiento, un mecanismo de colocación del carro que engancha el carro base; y un montaje de corona dentada montado sobre el carro base. El montaje de corona dentada incluye: (i) dos medias secciones de anillo, cada una incluyendo por lo menos un carril dentado; (ii) un montaje de corona dentada que une cada una de las medias secciones de anillo al carro base, en donde los montajes de corona dentada permiten que las medias secciones de anillo se separen y guíen las medias secciones de anillo a un enganche coincidente. El sistema adicionalmente incluye por lo menos un montaje de cabezal soldador montado sobre el montaje de corona dentada. El montaje de cabezal soldador incluye: i) un soplete soldador; ii) un posicionador de soplete, y iii) un sensor de posición. Un controlador de sistema está programado para controlar por lo menos el mecanismo posicionador del carro y el montaje de cabezal de soldeo para realizar las siguientes etapas: (i) establecer una velocidad del carro base para acercarse al movimiento lateral de la junta de tubo con el fin de mantener la posición del montaje de cabezal de soldeo aproximadamente en la junta de tubo; y (ii) ajustar una trayectoria del soplete soldador para acomodar una geometría de la junta de tubo detectada por el sensor de posición.

Description

SISTEMA SOLDADOR BASADO EN CORONA DENTADA Campo de la Invención La presente invención se relaciona, en general, con el soldeo de juntas de tubos y, en particular, con métodos automatizados para soldar juntas de tubos.

Antecedentes de la Invención Cuando se coloca una tubería en el mar se acostumbra soldar, sobre una barcaza de tendido, secciones de tubo individuales como una columna tubular (con la columna tubular dirigiéndose hacia el lecho marino) . La columna tubular está bajo gran tensión mientras es colocada y las uniones soldadas deben ser suficientemente fuertes para soportar las elevadas fuerzas impuestas sobre las juntas soldadas. Cada vez que se suelda un tubo con otro tubo, se hacen pruebas extensas para asegurar que la calidad de la junta soldada formada sea suficiente. La resistencia de la junta soldada depende de varios factores, siendo uno la geometría de la trayectoria trazada por el punto de contacto del arco en relación con las superficies de los tubos que se unirán. Si el punto de contacto del arco no está estrechamente controlado, la calidad de la soldadura puede ser insuficiente.

Un método convencional para soldar entre sí dos tubos incluye biselar los extremos de los tubos de tal manera que cuando los tubos se disponen coaxialmente uno con respecto Ref.: 233624 del otro 'inmediatamente antes de que comience el proceso de soldeo, se define una ranura circunferencial exterior entre los dos- tubos. Un carro se monta sobre uno de los tubos para el movimiento alrededor de la circunferencia de los tubos que se unirán, por ejemplo, un sistema convencional de "cabezal soldador y banda" . Un soplete soldador se monta en un carro y el aparato se dispone de tal manera que el extremo del electrodo metálico del soplete está opuesto y relativamente cerca de la ranura circunferencial. El carro se mueve alrededor de la circunferencia del tubo y el soplete es operado de tal manera que un arco es dirigido dentro de la ranura. El arco es guiado manualmente y/o por varios sensores mecánicos para guiar el arco tal preciso como sea posible a lo largo de la longitud de la ranura. El proceso de soldeo generalmente consiste de varias pasadas y a menudo las pasadas se realizan por una serie de estaciones de soldeo colocadas secuencialmente sobre una barcaza de tendido.

En el tendido de tubos, el proceso de soldeo es bastante repetitivo requiriendo el soldeo de cientos de juntas de tubos por día con múltiples pasadas sobre cada junta de tubo. Por lo tanto, incluso pequeños incrementos en la velocidad del ciclo de soldeo individual para cada junta de tubo puede resultar en ahorros operacionales significativos.

Breve Descripción de las Figuras Las figuras 1A-1C son una vista isométrica de una modalidad de un sistema soldador automatizado de la presente invención .

Las figuras 2A-2C son una vista frontal del sistema soldador visto en la figura 1.

La figura 3 ilustra un montaje de corona dentada en la posición separada.

Las figuras 4A y 4B son vistas amplificadas de una modalidad del montaje de cabezal soldador.

Las figuras 5A y 5B ilustran una vista seccional del montaje de corona dentada.

La figura 6A-6C ilustran una modalidad del mecanismo de posicionamiento del carro.

La figura 7 es una vista isométrica de una modalidad alternativa de la presente invención.

La figura 8 es una vista posterior de la modalidad de la figura 7.

La figura 9 ilustra la modalidad de la figura 7 soldando la junta de dos secciones de tubo.

La figura 10 es un diagrama de componentes de un mecanismo de control para las modalidades ilustradas.

La figura 11 es un diagrama de flujo que ilustra una secuencia operacional de ejemplo de ciertas modalidades de la presente invención.

La figura 12 ilustra una tercera modalidad de un montaje de corona dentada de la presente invención.

Descripción Detallada de la Invención Las figuras 1A-1C ilustran una modalidad del sistema soldador automatizado 1. Esta modalidad generalmente comprende un carro base de móvil 2, un montaje de corona dentada 10, y uno o más montajes de cabezal soldador 12 montados sobre el montaje de corona dentada 10. En la figura 1, los componentes principales del carro base móvil 2 consisten de dos compartimientos laterales 7A y 7B y una placa frontal 8 fijada sobre la plataforma de desplazamiento 3. Típicamente, una placa de piso 5 se coloca sobre una superficie de un área de soldeo o estación de soldeo. En una modalidad, esta superficie es la cubierta de una barcaza de tendido de tubos u otro buque marítimo. Sin embargo, la placa de piso 5 podría colocarse también en cualquier sitio terrestre. Cuando la placa de piso 5 está colocado sobre una barca de tendido de tubos, la placa de piso 5 normalmente se localizará en una "estación de soldeo" designada o sitio designado sobre la barcaza en donde va a soldarse el tubo. Con frecuencia habrán múltiples estaciones de soldeo sobre una barcaza y se podría colocar un sistema soldador 1 en cada estación de soldeo. Como se observa en las figuras 1A-1C y 2A-2C, la plataforma de desplazamiento 2 es capaz de moverse a lo largo de la placa de piso 5 por medio de un carro para rieles 42 que se desplaza sobre rieles guía 43. Como lo sugiere la vista terminal .de las figuras 2A-2C, la sección transversal de este ejemplo de riel guía 43 tiene forma convencional de cola de milano para asegurar el enganche con el carro para rieles 42.

Muchas modalidades del sistema soldador incluirán un mecanismo colocación de carro, un ejemplo de esto se observa en la figura 6B. El mecanismo de colocación de carro 45 imparte un movimiento lateral (es decir, un movimiento de vaivén a lo largo de la flecha direccional 52 en la figura 6B) entre la placa de piso fija 5 la plataforma de desplazamiento 3. En la modalidad mostrada en la figura 6C de la figura 6B, el mecanismo de colocación de carro 45 consiste de un carril estriado 46 que es enganchado por el engrane 48, el cual a su vez es impulsado por un motor 47. Aunque la figura 6B muestra solo un motor 47, se entenderá que un segundo motor está oculto de la vista y es correspondiente con el segundo engrane 48 visto en las figuras. Al observar la figura 2, será evidente cómo es capaz de desplazarse la plataforma de deslizamiento 3 sobre los dos rieles guía 43 con el enganche del engrane 48 y el carril estriado 46 proporcionando la fuerza motriz necesaria para colocar de manera controlable el carro base móvil 2, y por lo tanto el montaje de corona dentada 10, en cualquier posición a lo largo de la placa de piso 5.

Como se observa en las figuras 2 y 3, esta modalidad de montaje de corona dentada 10 está formada por dos medias secciones de anillo 16A y 16B y ensambles de montaje de corona dentada 75 para conectar las medias secciones de anillo 16 con la placa frontal 8 del carro base 3. Como parte de esta modalidad de ensambles de montaje 75, cada media sección de anillo 16A y 16B incluye un brazo de extensión superior 78A y un brazo de extensión inferior 78B. Los brazos de extensión 78A y 78B engancharán rieles guía horizontales 76 los cuales a su vez están fijados a las placas de montaje 79. Como lo sugiere la figura IB, un carro para rieles 77 está fijado con pernos sobre cada brazo, de extensión 78 de tal manera que los carros para rieles 77 pueden enganchar de manera deslizable los carriles 76, permitiendo de esta manera que las medias secciones de anillo 16A y 16B se muevan entre las posiciones abierta y cerrada vistas en las figuras 3 y 2, respectivamente. En esta modalidad, los rieles guía 76 y los carros para rieles 77 tendrán una configuración coincidente de cola de milano similar a los rieles guía 43 y los carros para rieles 42 descritos arriba. Esta modalidad de ensambles de montaje de corona dentada 75 proporciona además un medio para ajustar la altura vertical del montaje de corona dentada 10 a través de la conexión deslizante de las placas de montaje 79 con la placa frontal 8 por medio de un riel guía vertical 81. Como se sugiere en la figura IB, los rieles guía verticales 81 (que están orientados sustancialmente perpendiculares a los rieles guía 76) se engancharán con los carros para rieles 77 fijados con pernos a las placas de montaje 79. En muchas modalidades, un pasador, un gancho, u otro mecanismo sujetador enganchará los rieles guía y carros para rieles para evitar el movimiento relativo entre estos elementos una vez que están en la posición deseada, por ejemplo, el montaje de corona dentada 10 está colocado a la altura deseada sobre los rieles guía verticales 81.

Las figuras 2A-7C y 3 ilustran la manera en la que las medias secciones de anillo 16A y 16B se moverán entre una posición abierta y una cerrada. Aunque la modalidad de la figura 2 muestran la "posición cerrada" con las medias secciones de anillo 16A y 16B en contacto real, esto puede no ser necesario para todas las modalidades de la invención. Por ejemplo, es posible una "posición cerrada" con cierta separación entre las medias secciones de anillo si el desplazamiento de los montajes de cabezales de soldeo 12 está limitado a su media secciones de anillo respectiva. Sin embargo, en modalidades más típicas, la posición cerrada pondrá las medias secciones de anillo en un enganche coincidente. Las medias secciones de anillo 16 ilustradas generalmente incluyen superficies coincidentes 85 en donde las dos medias secciones de anillo se enganchan entre sí. En la figura 3, la superficie coincidente incluirá miembros guía formados por extensiones de pasador 87 que enganchan con las aberturas 88 (véase la figura 5B) . Sin embargo, aquellos con experiencia- en la técnica reconocerán muchas otras técnicas para guiar las medias secciones de anillo 12 en un enganche alineado. El "enganche coincidente" no está limitado a una estructura particular y enganche coincidente simplemente significa que las dos medias secciones de anillo se juntan con suficiente tolerancia para permitir que los montajes de cabezales de soldeo atraviesen el punto de conexión de las dos medias secciones de anillo. Aunque no se ilustra específicamente, muchas modalidades incluirán una traba u otro mecanismo que asegure las medias secciones de anillo 16A y 16B cuando estén en la posición cerrada y se liberan para permitir que las medias secciones de anillo se muevan a la posición abierta.

Aunque la modalidad vista en las figuras contempla la colocación manual de las medias secciones de anillo 16A y 16B, sobre los rieles guía 76, otras modalidades podrían automatizar esta función de colocación usando engranes de tornillo sinfín, montajes de pistón y cilindro, u otros mecanismos de colocación convencionales o de desarrollo futuro. Similarmente, los rieles guía 76 y los carros para rieles 77 son simplemente una forma de ensamble de montaje 75 y aquellos con experiencia en la técnica reconocerán muchas variaciones obvias que pretenden estar dentro del alcance de la presente invención.

La función general del montaje de corona dentada 10 es proporcionar una trayectoria orbital para uno o más montajes de cabezal de soldeo 12. La estructura particular- que emplean las modalidades ilustradas del montaje de corona dentada 10 para llevar a cabo esta función se observa mejor en la figura 5B. La cara abierta del montaje de corona dentada 10 incluirá una corona dentada 22, un carril guía 21, y resaltos externo/interno 23A y 23B del montaje de corona dentada 10, siendo todas ellas estructuras circulares dispuestas a diferentes distancias radiales desde el centro del montaje de corona dentada 10. Las figuras 4A y 4B ilustran la manera en la que los montajes de cabezal de soldeo 12 incluirán la placa de montaje arqueada 26 con una anchura y un radio de curvatura que permiten que la placa de montaje 26 se deslice en una trayectoria orbital alrededor del montaje de corona dentada 10 entre los resaltos 23A y 23B. Aunque un tanto oculto de la vista en las figuras, se entenderá que el lado inverso de la placa de montaje 26 tiene una serie de rodillos que enganchan el carril guía 21. La figura 2B muestra la placa de montaje 26 removida pero ilustra la manera en la que os rodillos 27 engancharían el carril guía 21. La figura 2C muestra una vista seccional lateral de los rodillos 27 enganchando el carril guía 21. La figura 2C también sugiere la manera en la el carril de nervadura 29 formado sobre cada lado del carril guia 21 y el cual es enganchado por la ranura central formada en los rodillos 27 ayudará a mantener la placa de montaje 26 acoplada con seguridad al carril guía 21.

También será evidente de las figuras que la placa de montaje 26 forma el punto de unión para los otros componentes del montaje de cabezal de soldeo 12 con el montaje de corona dentada 10. Un posicionador de montaje de cabezal de soldeo 17, el cual en la modalidad ilustrada es el motor posicionador 18, enganchará la placa de montaje 26. El motor posicionador 18 tendrá un eje que se extiende a través de la placa de montaje 26 e impulsa un engrane 19 (visto en la figura 2B) que engancha la corona dentada 22. Las estrías del engrane 19 engancharán los dientes de la corona dentada 22 de tal manera que el momento de torsión aplicado por el motor posicionador 18 al engrane 19 ocasionará que la placa de montaje 26 (y por lo tanto del montaje de cabezal de soldeo 12) se mueva en una trayectoria orbital a lo largo del carril guía 21. En una modalidad, el motor posicionador 18 es un modelo BM200 disponible de Aerotech, Inc, de Pittsburgh, PA.

Aunque en la figura 5B ilustra una modalidad de la estructura de engrane y de carril guía del montaje de corona dentada 10, aquellos con experiencia en la técnica verán que son posibles muchas modificaciones. Por ejemplo, en lugar de estar sobre el perímetro externo del carril guía 21, la corona dentada 22 podría estar alternativamente sobre el perímetro interno del carril guía 21. Alternativamente, podrían haber dos coronas dentadas, por ejemplo una corona dentada sobre cada lado del carril guía 21. También como una alternativa adicional, podría proveerse una sola corona dentada 22" con dos carriles guía 21 (por ejemplo, un carril guía sobre el perímetro interno y el externo de la corona dentada) . Estas y otras modificaciones del montaje de corona dentada 10 deben considerar que están dentro del alcance de la presente invención.

Volviendo a la figura 4A, otros componentes del montaje de cabezal de soldeo 12 colocados directamente o indirectamente sobre la placa de montaje 26 incluyen un soplete soldador 13, dos posicionadores de soplete 14A y 14B, y un sensor de posición de soplete 15. Aunque el soplete soldador particular 13 ilustrado en la figura 4A es una configuración de soplete dual, el uso del "soplete soldador" en singular se referirá a cualquiera de un soplete simple, un soplete dual u otra configuración de soplete.

Los posicionadores de soplete 14A y 14B (como se observa mejor en la figura 4B) incluyen un riel de montaje 36 (algunas veces conocido como "etapa lineal" y una ménsula deslizante 37 que se mueve a lo largo del riel de montaje 36. En una modalidad, los posicionadores de soplete 14A y 14B son accionadores lineales serie PRO-115 manufacturados por Aerotech, Inc. de Pittsburgh, PA. En la modalidad ilustrada, el riel de montaje 36 del posicionador de soplete 14B está fijado con pernos a la placa de montaje 26. Aunque está oculto de la vista en las figuras, un engrane de tornillo sinfín en el riel de montaje 36 engancha la ménsula deslizante 37 y es girado por el motor 38, ocasionando de la ménsula de montaje 37 se mueva a lo largo de la longitud del riel de montaje 36. Puede verse en la figura 4B que una ménsula de montaje lateral 34 está unida a la ménsula deslizante 37. El posicionador de soplete 14A está unido a la ménsula de montaje lateral 34. Observando la figura 4A, el posicionador de soplete 14A también tiene un riel de montaje 36 y una ménsula deslizante 37 a la cual se une el soplete 13. sin embargo, puede verse que el riel de montaje 36 para la posición del soplete 14A es un tanto más corto qüe aquél para la posición del soplete 14B dado que el posicionador 14A puede funcionar con un intervalo menor de movimiento.

Con el soplete 13 unido a la ménsula deslizante 37 del posicionador 14A, el soplete puede moverse en la dirección "x" (es decir paralelo a una sección de tubo que se suelda) definida por la referencia de coordenadas vistas en las figuras 4B y 5A-5B. Similarmente, el posicionador 14A se une a la ménsula deslizante 37 del posicionador 14B, permitiendo de esta manera que el posicionador 14A (y por lo tanto el soplete 13) se mueva hacia atrás y adelante en la dirección "y" mostrada en las figuras 4B y 5A-5B (es decir, moviendo el soplete 13 radialmente hacia la sección de tubo y fuera de ésta) . Debido a que el posicionador de soplete 14B está fijado a la placa de montaje 26, puede verse que la trayectoria orbital de la placa de montaje 26 (la dirección "z" mostrada en la figura 4B) moverá el soplete 13 alrededor de la circunferencia de un tubo colocado a través de la abertura central 11 del montaje de corona dentada 10.

Como también se observa en la figura 4A, un sensor de posición 15 se coloca adyacente al soplete 13 sobre el posicionador de soplete 14A. En esta modalidad, el sensor de posición 15 está montado directamente sobre el posicionador de soplete 14A y por lo tanto se mueve con el soplete 13. Sin embargo, en otras modalidades, . el sensor de posición 15 podría montarse independientemente de cualquier posicionador de soplete (pro ejemplo, sobre cualquier área abierta de la placa de montaje 26) y no moverse en cualquiera de las direcciones "y" ° "x" · En ^a modalidad mostrada, el sensor de posición 15 es una combinación de dispositivo láser/CCD que puede identificar características superficiales sobre el tubo (por ejemplo la unión entre dos tubos que se están soldando) . Los dispositivos láser/CCD se describen en la Patente de EE.UU. No. 6430471 que se incorpora aquí como referencia en su totalidad. Una modalidad comercial de el sensor es el sistema de visión láser AUTO-TRAC® proporcionado por Servo-Robot, Inc. de St-Bruno, Canadá. El sensor de posición 15 proporciona datos sobre la posición del soplete 13 en relación con la junta de tubo que se está soldando y permite que un controlador (descrito más adelante) mueva el soplete 13, vía los posicionadores 14A y 14B, en el patrón necesario para soldar apropiadamente la junta de tubo. La modalidad mostrada en la figura l monta los componentes de control 68 del AUTO-TRAC® sobre el compartimiento lateral 7. En modalidades alternativas, el sensor de posición podría ser cualquier técnica de detección de la posición convencional y adecuada o que se desarrolle en el futuro, incluyendo detección a través del arco que detecta un cambio en el voltaje de arco con base en la distancia del soplete desde la junta de tubo, o la detección mecánica que utiliza una varilla física o una sonda en contacto con la junta de tubo.

Pueden usarse diferentes tipos de soplete 13 con el presente sistema de posicionamiento . Ejemplos de tecnologías de soldeo incluyen soldadura por arco de metal y gas (G AW, por sus siglas en inglés) , soldadura por arco de tungsteno y gas (GTAW, por sus siglas en inglés) , soldadura por arco con núcleo de fundente (FCAW, por sus siglas en inglés) , o soldadura de rayo láser (LBW, por sus siglas en inglés) , pero deben considerar otros métodos de soldeo convencionales o de desarrollo futuro dentro del alcance de la presente invención. El número de montajes de cabezal soldador colocador sobre el montaje de corona dentada 10 puede variar con base en factores tales como la tecnología de soldeo empleada y el tamaño del tubo que se está soldando. Para GMA , una modalidad emplea dos montajes de cabezales soldadores 12, mientras que otra modalidad podría emplean solo un montaje de cabezal soldador 12 o posiblemente 3, 4, o más montajes de cabezales soldadores 12. Cuando se usa LBW o sistemas de soldadura por arco de plasma, las modalidades preferidas pueden emplear un solo montaje de cabezal soldador (pero también podrían emplear múltiples montajes de cabezales soldadores) .

La figura 1 ilustran conductos de suministro flexibles de cabezal soldador (o mangueras) 40 que se extienden entre los sopletes 13 y montajes de alimentación de alambre 30 los cuales se colocan sobre las paredes de compartimientos laterales 7. En donde el soplete es el tipo que utiliza un alambre consumible en el proceso de soldeo (por ejemplo, soldadura por arco metálico y gas) , el alambre se alimenta a través de las mangueras 40 a sopletes 13 por medio de montajes de alimentación 30 como se conocen en la técnica. Un alambre de suministro se almacena típicamente sobre un carrete o bobina (no se muestra) y usualmente se toma de una bobina por medio de un motor alimentador con el fin de alimentar los sopletes 13 en una forma controlada. La manguera 40 puede incluir también cables de energía para el soplete y los motores posiciónadores junto con líneas de control eléctrico a los motores posiciónadores y sensores de posición sobre los montajes de cabezales de soldeo 12. Aunque no se muestra, las líneas de control correrán hasta un controlador, el cual en ciertas modalidades es un sistema de cómputo colocado del dentro del compartimiento lateral 7. En-esta modalidad, las mangueras 40 son flexibles y de longitud suficiente para acomodar una trayectoria orbital de montajes de cabezal soldador 12 alrededor del montaje de corona dentada 10. Por ejemplo, si se emplean dos montajes de cabezales soldadores 12, las mangueras 40 pueden necesitar ser solamente suficientemente largas para acomodar media trayectoria orbital, mientras que si se emplea un montaje de cabezal soldador 12, puede requerirse que las mangueras sean suficientemente largas para acomodar una órbita completa de desplazamiento por parte del montaje de cabezal de soldeo.

Las figuras 7 y 8 ilustran una modalidad alternativa del sistema soldador inventivo. En esta modalidad, el sistema soldador 100 incluye un montaje de corona dentada unitaria 110, es decir, un montaje de corona dentada que es un anillo continuo de material (o por lo menos múltiples segmentos fijados entre sí en forma semipermanente) contrario a los segmentos fácilmente separables como en la modalidad anterior. Observando la figura 8, un par de ménsulas de montaje de corona dentada verticalmente ajustables 106 montarán el montaje de corona dentada 110 sobre el soporte de montaje de corona dentada 104. Las ménsulas de montaje de corona, dentada 106 permitirán ajustar la altura de la abertura central- 111 del montaje de corona dentada 110 para coincidir aproximadamente con la altura de las secciones de tubo que se están soldando, como se explica más detalladamente más adelante. Los montajes de cabezales de soldeo 112 son sustancialmente iguales de los montajes de cabezales de soldeo 12 descritos arriba. Sin embargo los montajes de cabezales de soldeo 112 son de una configuración de soplete simple. Como se sugiere en la figura 7, el sistema soldador 100 tendrá un carro base de desplazamiento 102 montado sobre una plataforma de desplazamiento 103 que se mueve sobre la placa de piso 105 en una forma similar a la descrita arriba con referencia al carro base de desplazamiento 2.

Similar a la modalidad descrita en la figura 1, la figura 8 ilustra conductos de suministro flexibles de cabezales de soldadura (o mangueras) 140 que se extienden entre los sopletes 113 y los montajes de alimentación de alambre 130 que se colocan sobre paredes laterales del soporte de montaje de corona dentada 104. Al igual que la modalidad anterior, las mangueras 140 son flexibles y de longitud suficiente para acomodar una trayectoria orbital pretendida de montajes de cabezales de soldeo 112 alrededor del montaje de corona dentada 110.

Como se sugiere en la figura 9, ciertas modalidades del sistema soldador incluirán la placa de piso 105 colocada sobre la cubierta 50 de una barcaza de tendido de tubos. Aunque esta ejemplo de' barcaza de tendido de tubos se describe en relación con el sistema soldador 100, se entenderá que la descripción es igualmente aplicable al sistema soldador 1. Típicamente la barcaza de tendido de tubos tendrá una serie de rodillos de soporte 70 que soportan las secciones de tubo individuales (antes de soldeo) y después la porción de tubería continua (después de soldeo) . Aunque solo se muestran dos rodillos de soporte 70 en la figura 9, se entenderá que otros rodillos de soporte a la derecha e izquierda de los mostrados permiten que las secciones de tubo estén al. nivel con los extremos que se ponen en contacto en la junta 56. En muchas situaciones, una abrazadera interna (no se muestra) unirá la junta de tubo en las dos secciones de tubo y sostendrá con seguridad entre sí los extremos de las secciones de tubo. Si el sistema soldador está sobre una barcaza, puede contemplarse que cuando se sueldan entre sí secciones de tubo individuales 55 (que entran al área de soldeo o estación de soldeo desde la izquierda) , se forma una línea de tubos continua de secciones soldadas y sale de la estación de soldeo a la derecha. Se entenderá que otro equipo sobre la cubierta de la barcaza tales como tensores de tubos (no se ven en las figuras) típicamente sostienen las secciones de tubo en tensión mientras dejan que el peso de la tubería al exterior y el movimiento de avance de la barcaza muevan lentamente las secciones de tubo en un proceso continuo a través de una o más estaciones e soldeo a lo largo de la cubierta de la barcaza de tendido de tubos. En este forma, la tubería terminada sale continuamente de la barcaza y se coloca sobre el lecho marino uniformemente mientras la longitud de la tubería se está extendiendo por el soldeo de nuevas secciones de tubo a la tubería. Será evidente de la modalidad de la figura 9 que el montaje de corona dentada 10 (y por lo tanto el carro base 2) no está conectado a las secciones de tubo y puede moverse independientemente de las secciones de tubo. Esto puede distinguirse de los sistemas de "cabezal soldador y banda" de técnica anterior en donde una banda conecta circunferencialmente alrededor del tubo adyacente a la junta de tubo y el montaje de cabezal soldador se une a la banda y se desplaza alrededor de la misma. Una desventaja con los sistemas convencionales de cabezal soldador y banda ocurre cuando una falla del tensor libera una sección de tubo permitiendo que la sección de tubo se mueva a través de las estaciones de soldeo a una velocidad alta y descontrolada. En esta situación muy peligrosa, la estructura de cabezal soldador y banda junto con el montaje de cabezal soldador unido es llevada con el tubo provocando un daño significativo o lesión a cualquier equipo o personal en la trayectoria de la estructura de cabezal soldador y banda. Por otro lado, cuando se emplean los sistemas de soldeo descritos anteriormente 1 ó 100, un movimiento rápido y descontrolado de las secciones de tubo no arrastran equipo extraño junto con el tubo y es menos probable que ocasionen un daño serio al equipo o lesión al personal.

Las modalidades ilustradas de los sistemas de soldeo 1 y 100 incluirán un controlador de sistema que dirige la operación de varios componentes del sistema soldador. La figura 10 muestra esquemáticamente una modalidad del controlador de sistema 60. En este ejemplo, el controlador de sistema 60 se divide en dos consolas de control, una consola de control primaria 61A y una consola de control secundaria 61B, que controlan (entre otras funciones) los montajes de cabezales de soldeo 12A y 12B, respectivamente. Cada una de las consolas de control 61 comprenderá además una serie de controladores basados en PC convencionales 62-65, cada uno de las cuales comprenderá típicamente una tarjeta de control para impulsar uno o más servomotores, tarjetas de. entrada/salida, y un microprocesador. Un ejemplo de el controlador es el Conjunto CP proporcionado por Aerotech, Inc. de Pittsburgh, PA. En la figura 10, los controladores 62 (es decir, 62A y 62B) controlan los respectivos motores posicionadores 18 y por lo tanto la posición orbital o "z" (véase la figura 4B) de los montajes de cabezales de soldeo. Los controladores 63 controlan los respectivos posicionadores 14A y por lo tanto el movimiento de dirección longitudinal o "y" de los sopletes soldadores 13. Los controladores 64 controlan los respectivos posicionadores 14B y por lo tanto el movimiento de dirección radial o "x" de los sopletes soldadores 13. Los controladores 65 controlan los motores de los carros 47 (figura 6B) y por lo tanto la posición del carro base de desplazamiento 2. Cada uno de los controladores 62 actúan como el controlador maestro para sus respectivas consolas de control. Para ciertas funciones tales como la déterminación de las posiciones orbitales relativas de los dos montajes de cabezales de soldeo, el controlador 62A actúa como maestro para el controlador 62B a través del enlace de comunicaciones 66. Como se observa en la modalidad de la figura 1, las consolas de control 61 pueden montarse en compartimientos laterales 7.

Sin embargo, el sistema controlador 60 es solo un ejemplo de un sistema de control adecuado y en modalidades alternativas, el controlador de sistema 60 podrían ser dispositivos tales como controladores lógicos programables o posiblemente incluso circuitos cableados. Además de los componentes discutidos arriba, una interfaz de usuario 40 (figura 1) permitirá que los usuarios ingresen información e instrucciones al controlador de sistema 60. En la modalidad de la figura 1, la interfaz de usuario es una interfaz humano máquina (HMI, por sus siglas en inglés) convencional 41 provista con características de entrada de pantalla táctil. Una HMI adecuada es una Silver Serie 5121-X proporcionada por Maple Sistems, Inc. de Everett, A. Alternativamente, la interfaz de usuario 40 podría ser otro sistema de interfaz tal como un teclado, monitor, y · dispositivo de ratón convencional .

Observando la figura 11 junto con la figura 9 ilustran un ejemplo de un ciclo de soldeo el cual podría implementarse por medio del controlador de sistema 60. En la etapa 201, el operador inicia el movimiento de arranque del carro base de desplazamiento 102 hacia la dirección de la junta de tubo que se aproxima 56. En la etapa 202, los componentes de láser/cámara del sensor de posición 15 determinarán cuándo pasa la junta de tubo 56 bajo la cámara. En la etapa 203, el carro base 102 cambia de velocidad (velocidad y dirección) según sea necesario para comenzar un recorrido de la junta de tubo 56. El ciclo entre las etapas 203 y 204 permitirá que el carro base 102 se ubique de tal manera que los sopletes de soldeo 13 sobre los montajes de cabezales de soldeo 12 se centren sobre (o estén aproximadamente centrados sobre) la junta de tubo 56. Las etapas 205 a 207 permiten que el operador confirme visualmente el centrado de los sopletes 13 sobre la junta de tubo 56 y haga cualquier ajuste manual necesario si no se confirma visualmente una alineación aceptable. En la etapa 208, el operador inicia manualmente el ciclo de soldeo. Las etapas 209 a 212 realizarán ün ciclo de soldeo en donde la posición del soplete soldador 13 se corrige continuamente (si se requiere) mientras el soplete avanza en su trayectoria orbital soldando la circunferencia de la junta de tubo 56. En la modalidad ilustrada, el software de control ajusta continuamente la posición del soplete con base en una retroalimentación de posición x-y del controlador AUTO-TRAC® con el fin de mantener el soplete soldador a una altura predeterminada por arriba de la superficie de soldeo. En una modalidad preferida, los montajes de cabezales de soldeo 12 también pueden controlarse por medio de un modo de correlación de memoria que registra las coordenadas x-y de la trayectoria de soldeo anterior y repite esta trayectoria con base en las coordenadas. Una vez que el soplete soldador ha llegado a su posición de paro (por ejemplo, completa su circuito de 180° en un sistema que tiene dos montajes de cabezales de soldeo 12), los montajes de cabezales de soldeo regresarán a una posición inicial predeterminada. En la etapa 214, el carro base 102 regresará a una posición inicial predeterminada. Se entenderá que el carro base 102 mantiene su velocidad (tanto velocidad como dirección) aproximadamente iguala a la de la junta de tubo 56 durante la modalidad de las etapas de soldeo de este proceso. Sistemas de control alternativos podrían usar otros parámetros de retroalimentación para controlar la trayectoria de soldeo. Por ejemplo un sistema de control alternativo podría hacer comparaciones de parámetros de retroalimentación de soldeo (por ejemplo, voltaje y corriente en arco, velocidad y anchura de oscilación del soplete, y velocidad de recorrido del arco) con una base de datos de parámetros que se han determinado empíricamente para proporcionar soldaduras óptimas. Además del modo de correlación de memoria descrito arriba, otro sistema de control alternativo sería un controlador manual que un operador puede usar para ajustar la posición x-y del soplete soldador.

Desde luego, la figura 11 representa solo una secuencia de control posible y cualquier número de variaciones está dentro del alcance de la invención. Por ejemplo, el sistema podría automatizarse por completo sin intervención de un operador humano. En una modalidad del sistema completamente automatizado, la posición inicial predeterminada del carro base 102 podría estar cerca del límite en donde la junta de tubo 56 entrará a la estación de soldeo. Cuando se detecta que la junta de tubo 56 pasa bajo el sensor de posición 15, el carro base podría comenzar a recorrer la junta de tubo 56 e iniciar las otras etapas descritas arriba.

Aún un sistema alternativo adicional podría emplear una posición de sensor de junta separada en la estación de soldeo. La figura 9 ilustra un sensor de junta 164 ubicado frente a la plataforma de desplazamiento 103. Un ejemplo del sensor de junta 164 sería un localizador de distancia de láser/cámara 165. En otra alternativa, un sensor de rodillo 66 tal como un codificador cuenta las vueltas del rodillo 70A y utilizaría esta información sobre las vueltas del rodillo para calcular detalles con respecto a la velocidad del tubo y el desplazamiento distanciado en un periodo de tiempo dado.

En la modalidad en donde hay un solo montaje de cabezal soldador 12, el montaje de cabezal soldador realizará una órbita completa alrededor de la junta de tubo 56 para soldar toda la circunferencia de la junta. La modalidad más eficiente en tiempo del sistema de montaje de cabezal soldador único' realizará un soldeo de órbita completa en un recorrido continuo de 360° del montaje de cabezal soldador 12 (es decir, el montaje de cabezal soldador no regresa sobre un arco previamente soldado de la junta de tubo) . Sin embargo, puede lograrse un soldeo de órbita completa por medio de un montaje de cabezal soldador único 12 que suelda la circunferencia del tubo en segmentos rotos. Por ejemplo, el montaje de cabezal soldador 12 podría soldar (en el sentido de las manecillas del reloj) desde la posición de las 12 en punto a la posición de las 6, dejar de soldeo y regresar a la posición de las 12, y después comenzar a soldar de nuevo (en sentido contrario a las manecillas del reloj) hacia la posición de las 6. Por lo tanto, se considera que un montaje de cabezal soldador único 12 realiza una órbita completa a los largo de sustancialmente toda la circunferencia de la junta que se suelda, independientemente de cuán continua o discontinua es la trayectoria de soldeo.

Como lo sugiere la descripción anterior, habrán muchas modalidades que proporcionan dos o más montajes de cabezales de soldeo 12 colocados sobre el montaje de corona dentada 10. En tales modalidades, puede ser ventajoso alternar los tiempos y posiciones iniciales de los varios montajes de cabezales de soldeo de tal manera que no interfieran entre sí. Usando los dos montajes de cabezales de soldeo mostrados en la figura 2 como ejemplo, el primer montaje de cabezal soldador 12A puede comenzar el soldeo en el sentido de las manecillas del reloj desde la posición de las 12 mientras que el montaje de cabezal soldador 12B se mantiene en la posición de las 9. Cuando el. montaje de cabezal soldador 12A alcanza la posición de las 3, el montaje de cabezal soldador 12B se movería a la posición de las 12 y comenzaría a soldar en la posición en sentido contrario a las manecillas del reloj . Cuando el montaje de cabezal soldador 12A termina su trayectoria de soldeo en la posición de las 6, éste regresará a su posición inicial antes de que el montaje de cabezal soldador 12B termine su trayectoria de soldeo en la posición de las 6. En ciertas modalidades, cuando los montajes de cabezales de soldeo 12 regresan a sus posiciones iniciales, el sensor 15 sobre los montajes de cabezales de soldeo escanean la soldadura. El escaneo de la soldadura permite que el sistema de cómputo determine la altura del cordón de soldadura e la ranura de la junta del tubo. El sistema de cómputo puede registrar el perfil del cordón de soldadura como detectado y comparar el perfil real del cordón de soldadura con una base de datos de perfiles de tolerancia de geometrías de juntas. Si el cordón de soldadura se determina como no conforme, el sistema puede generar una señal de alerta para que el operador realice otra acción correctiva.

Otro aspecto de la presente invención es un método para centrar una sección de tubo en el sistema soldador descrito en la presente. Más precisamente, éste incluye reposicionar el montaje de corona dentada de tal manera que su punto central corresponda con el punto central de la sección de tubo. Aunque el centrado de la sección de tubo en el montaje de corona dentada no es crítico para todas las modalidades, con frecuencia es ventajoso centrar la sección de tubo de tal manera que la junta soldada será igual a la distancia desde los montajes de cabezales de soldeo a lo largo de toda la circunferencia del montaje de corona dentada. Típicamente, este método comenzará con el posicionamiento de la sección de tubo en el montaje de corona dentada (es decir, con la sección de tubo soportada por rodillo en cada lado del monta e de corona dentada como se sugiere en la figura 9) . Enseguida, se obtiene por lo menos una lectura de la distancia desde la superficie externa · de la sección de tubo hasta el sensor de posición. Finalmente, el montaje de corona dentada se reposiciona con el fin de mover el punto central del montaje de corona dentada más cerca del punto central de la sección de tubo.

En muchas modalidades, el sensor de posición utilizado en la determinación de la distancia a la superficie externa de la sección del tubo es simplemente el sensor de posición 15 (figura 4B) montado sobre los montajes de cabezales de soldeo como se escribió arriba. Sin embargo, en modalidades alternativas, podría usarse un sensor de posición separado de los montajes de cabezales de soldeo para medir la distancia al tubo para propósitos de centrado. No es necesario mover el punto central de la sección tubo al punto central exacto de al corona dentada, pero es preferible tener el punto central de la sección de tubo a 1 cm del punto central del montaje de corona dentada. Sin embargo, el método aún puede practicarse con márgenes de error más grandes entre el punto central de la sección de tubo y el punto central del montaje de corona dentada (por ejemplo, un error menor que 5 cm, o menor que 4 cm, o menor que 3 cm, o menor que 2 cm) .

Normalmente, una vez que el sensor de posición ha determinado la distancia a la superficie externa de la sección de tubo, el controlador de sistema utilizará esta información para mover el montaje de corona dentada hacia arriba/abajo o a la derecha/izquierda (es decir, desde la perspectiva vista en la figura 2) . Utilizando la modalidad de la figura 2 como ejemplo, el montaje de corona dentada 10 puede moverse a la izquierda o a la derecha por medio de los ensambles de montaje 75 que se desplazan sobre rieles guía horizontales 76 y hacia arriba/abajo sobre rieles guía verticales 81. Aunque no se muestra explícitamente en las figuras, los montajes de motor y engrane se adaptarían para mover los carros para rieles 77 (figura 1) en una forma controlada a lo largo de los rieles guía 76 y 81. Estos montajes de motor/engrane probablemente se controlarían por medio del controlador de sistema, permitiendo con ello que se controle con precisión la posición hacia arriba/abajo, a la izquierda/derecha del montaje de corona dentada (y por lo tanto el punto central del montaje de corona dentada) .

Existen varias maneras en las que puede calcularse la dirección requerida y la magnitud del movimiento del montaje de corona dentada con el fin de coincidir el punto central de la corona dentada con el punto central de la sección de tubo. Por ejemplo, si el diámetro de la sección de tubo se ha ingresado al sistema soldador, entonces posiblemente una sola lectura de la distancia entre el sensor de posición y la superficie externa de la sección de tubo proporcionará información suficiente para alinear aproximadamente los dos puntos centrales. Sin embargo, más típicamente, por lo menos dos mediciones de distancia a lo largo de la circunferencia de la junta de tubo permitirán una alineación más precisa de los punto centrales. Como una alternativa para emplear un diámetro de tubo conocido en el cálculo de la posición, el sensor de posición podría tener varias mediciones de distancia alrededor de la circunferencia de la corona dentada. Posteriormente, el controlador calcularía el la magnitud y dirección del movimiento de los ensambles de montaje 75 de tal manera que la superficie externa de la sección de tubo sería igual a la distancia desde el diámetro interno de la corona dentada en todos los puntos de medición circunferenciales (alineando por lo tanto los puntos centrales de la sección de tubo y el montaje de 'corona dentada) . Aquellos con experiencia en la técnica reconocerán que existen muchos métodos alternativos para calcular la magnitud y dirección del movimiento del montaje de corona dentada con el fin de obtener la alineación del punto central y todos esos métodos deben considerarse dentro del alcance de la presente invención.

La figura 12 ilustra aún una modalidad adicional de la presente invención, del montaje de corona dentada 310. Este montaje de corona dentada incluye una garganta abierta 350 formada por una separación en el cuerpo de la corona dentada en donde la separación tiene una longitud de arco representada por theta en la figura 12. En ciertas modalidades, thetá está entre aproximadamente 120 grados y en una modalidad preferida, es de aproximadamente 80 grados. Típicamente la garganta 350 será un tanto más ancha que el tubo de diámetro más grande que se espera soldar por medio del montaje de corona dentada 310, preferentemente con aproximadamente 1.27 cm (media pulgada) de separación en cada lado de la cargante 350.

El montaje de corona dentada 310 tiene uno o más montajes de cabezales de soldeo 312 que incluirán un soplete soldador, un posicionador de soplete, y un sensor de posición tal como se describió en las modalidades anteriores . Sin embargo, la placa de montaje 326 difiere un tanto de las modalidades anteriores porque la placa de montaje 326 tiene una longitud arqueada mayor y en la modalidad ilustrada, tendrá suficiente longitud para colocar el soplete soldador a través de por lo menos la mitad de la garganta abierta 350 cuando el montaje de cabezal soldador 312 está en su posición más inferior (es decir, más cerca de la garganta 350) . Puede visualizarse que esto permite que los montajes de cabezales de soldeo 312 se extiendan en el área abierta de la garganta 350 y suelden el lado inferior de la sección de tubo 360. Naturalmente, los motores posicionadores 318 deben localizarse a una distancia suficientemente alejada de los montajes de cabezales de soldeo 312 de tal manera que los montajes de cabezales de soldeo puedan extenderse dentro de la garganta 350 mientas los motores posicionadores 318 se mantiene enganchados con el carril guía 312 y la corona dentada 322. La modalidad de la figura 12 muestra dos montajes de corona dentada 310 en donde las placas de montaje 326 tienen suficiente longitud para permitir que los montajes de cabezales de soldeo 312 se extiendan aproximadamente a la mitad a través de la abertura de la garganta.

Otra característica del montaje de corona dentada 310 es el soporte tipo silleta 330 que forma un mecanismo de soporte y guía para la sección de tubo 360 sobre la cual se coloca el montaje de corona dentada 310. La figura 12 también muestra dos abrazaderas de aseguramiento 331 las cuales, junto con el soporte de sillera 330, aseguran la sección de tubo 360 en el montaje de corona dentada 310. En la modalidad mostrada, las abrazaderas de aseguramiento 331 son montajes de pistón y cilindro hidráulicos (o neumáticos) (solo son visibles los pistones en la figura 12 con los montajes de cilindro ocultos detrás del cuerpo del montaje de corona dentada) . Sin embargo, las abrazaderas de aseguramiento no se limitan a montajes de pistón y cilindro y podrían ser cualquier dispositivo accionador lineal (por ejemplo, tornillos de potencia) o algún tipo de mecanismo de sujeción no lineal (por ejemplo, de pivote) . En el ejemplo de la figura 12, el soporte tipo silleta 330 tiene una sección frontal para enganchar la sección de tubo 330 que es generalmente curvada para corresponder con la curvatura de tubo¦ esperada y tiene una longitud de arco de entre aproximadamente 20° y aproximadamente 60° y más preferentemente de aproximadamente 40° para enganchar una sección de tubo.

En ciertas modalidades, el montaje de corona dentada 310 puede montarse sobre un carro base de désplazamiento tal como se observa en las figuras 1 y 7A-7C. Sin embargo, en la modalidad de la figura 12, el montaje de corona dentada 310 incluye una ménsula suspendida ubicada generalmente opuesta a la garganta abierta 350, permitiendo con ello que el montaje de corona dentada 310 se suspenda por cierto tipo de montaje superior (por ejemplo, una grúa, un sistema de grúa de pórtico superior, etc.) . En un ejemplo, la ménsula suspendida 340 es una argolla de izada que tiene una sección de oreja con una abertura formada a través de las secciones de oreja. Sin embargo, la ménsula suspendida 340 podría ser cualquier estructura convencional o de desarrollo futuro permitiendo que el montaje de corona dentada se suspenda desde una estructura por arriba del montaje de corona dentada.

Una modalidad alterna incluye un método para soldar una junta de tubo que comprende las etapas de: (a) colocar por lo menos dos secciones de tubo que se extienden a través de un montaje de corona dentada de sistema soldador montado sobre un carro base, las secciones de tubo se montan independientemente del carro base; (b) colocar el carro base para detectar una junta de tubo -a lo largo de una línea de las secciones de tubo; (c) establecer una velocidad del carro base a aproximadamenté la velocidad del movimiento lateral de la junta de tubo con el fin de mantener la posición del cabezal de soldeo aproximadamente a la junta de tubo; (d) escanear la junta de tubo con un sensor de posición montado sobre el montaje de corona dentada; (e) soldar la junta de tubo con un soplete soldador montado sobre el montaje de corona dentada; y (f) volver a escanear una soldadura para buscar defectos con el sensor de posición mientras el montaje de cabezal soldador regresa a una posición inicial.

Otra modalidad es un sistema soldador que comprende: (a) un carro base de desplazamiento, (b) un mecanismo de colocación del carro que engancha el carro base; (c) un montaje de corona dentada montado sobre el carro base; y (d) un montaje de cabezal soldador montado sobre el montaje de corona dentada. El montaje de cabezal soldador incluye (i) un soplete soldador; (ii) un posicionador de soplete, y (iii) un sensor de posición. Una línea de secciones de tubo se extiende a través de la corona dentada y se ubica de forma independiente al carro de desplazamiento. Un sensor de junta está espaciado de los cabezales de soldeo y un controlador de sistema está programado para controlar el carro y el cabezal de soldeo para realizar las etapas de: (i) detectar una junta de tubo a lo largo de una línea de secciones de tubo; (ii) establecer una velocidad del carro base para acercarse al movimiento lateral de la junta de tubo con el fin de mantener la posición del montaje de cabezal de soldeo aproximadamente en la junta de tubo; (iii) escanear simultáneamente la junta de tubo con el sensor de posición y soldar la junta de tubo con el soplete soldador; y (iv) ajustar una trayectoria del soplete soldador para acomodar una geometría de la junta de tubo detectada por el sensor de posición. Esta modalidad podría realizar además la etapa de volver a escanear una soldadura terminada para buscar defectos con el sensor de posición mientras el cabezal de soldeo regresa a una posición inicial.

En la modalidad anterior, el montaje de cabezal de soldeo puede comprender un primer posicionador de soplete que mueve el soplete soldador en una dirección radial y un segundo posicionador soplete que mueve el soplete soldador en una dirección lateral. Adicionalmente, un tercer posicionador puede enganchar un engrane sobre el montaje de corona dentada y mover el montaje de cabezal de soldeo en una dirección angular. El sensor de posicionamiento puede comprender una cámara que tiene un filtro para filtrar longitudes de onda de luz producidas por el soldeo con el soplete soldador. En una modificación de esta modalidad, el carro base se mueve independientemente de las secciones de tubo.

Todavía una modalidad adicional es un sistema soldador que comprende un montaje de corona dentada que tiene una garganta abierta y por lo menos un montaje de cabezal de soldeo montado sobre el montaje de corona dentada. El montaje de cabezal de soldeo que incluye una placa de montaje comprende: i) un soplete soldador, ii) un posicionador de soplete, y iii) un sensor de posición. La placa de montaje tiene longitud suficiente para posicionar el soplete soldador a través de por lo menos la mitad de la garganta abierta. Un controlador de sistema está programado para controlar el montaje de cabezal de soldeo para ajustar una trayectoria del soplete soldador para acomodar una geometría de la junta de tubo detectada por el sensor de posición. En esta modalidad, la garganta abierta comprende una separación arqueada de entre aproximadamente 60 y aproximadamente 120 grados. Alternativamente, el montaje de corona dentada adicionalmente comprende un soporte tipo silleta y por lo menos un brazo posicionador movible opuesto al soporte tipo silleta. En una modalidad, existen por lo menos dos brazos posicionadores movibles en donde los brazos posicionadores movibles comprenden montajes de pistón y cilindro. Adicionalmente, el soporte tipo silleta puede tener una superficie arqueada entre aproximadamente 20 y aproximadamente 60 grados para enganchar una sección de tubo. Este montaje de corona dentada también puede tener una ménsula suspendida ubicada generalmente opuesta a la garganta abierta.

Aunque la presente invención se ha descrito en términos de modalidades específicas, aquellos con experiencia en la técnica verán muchas variaciones y modificaciones obvias . Por ejemplo, las modalidades ilustradas muestran el sistema soldador montado sobre superficies generalmente horizontales (por ejemplo, la cubierta de una barcaza de tendido de tubos) . Sin embargo, una variación del carro base de desplazamiento podría montarse también "lateralmente" sobre una superficie lateral. Todas esas variaciones y modificaciones pretenden ubicarse dentro del alcance de las siguientes . reivindicaciones .

Se hace constar que con relación a esta fecha, el mejor método conocido por la solicitante para llevar a la práctica la citada invención, es el que resulta claro de la presente descripción de la invención.

Claims (40)

REIVINDICACIONES Habiéndose descrito la invención como antecede, se reclama como propiedad lo contenido en las siguientes reivindicaciones : 1. Un sistema soldador, caracterizado porque comprende : a. un carro base de desplazamiento; b. un mecanismo de colocación del carro que engancha el carro base; c. un montaje de corona dentada montado sobre el carro base, el montaje de corona dentada comprende: i. dos medias secciones de anillo, cada una incluyendo por lo menos un carril dentado,- ii . un montaje de corona dentada que une cada una de las medias secciones de anillo al carro base, los montajes de corona dentada permiten que las medias secciones de anillo se separen y guíen las medias secciones de anillo a un enganche coincidente ; d. por lo menos un montaje de cabezal soldador montado sobre el montaje de corona dentada, el montaje de cabezal soldador incluye: (i) un soplete- soldador; (ii) un posicionador de soplete, y (iii) un sensor .de posición; e. un controlador de sistema programado para controlar por lo menos el mecanismo posicionador del carro y el montaje de cabezal de soldeo para realizar las siguientes etapas:

1. establecer una velocidad del carro base para acercarse al movimiento lateral de la junta de tubo con el fin de mantener la posición del montaje de cabezal de soldeo aproximadamente en la junta de tubo; y ii. ajustar una trayectoria del soplete soldador para acomodar una geometría de la junta de tubo detectada por el sensor de posición.

2. El sistema soldador de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque los montajes de corona dentada comprenden carriles colocados sobre el carro base y rieles guía colocados sobre las medias secciones de anillo.

3. El sistema soldador de conformidad con la reivindicación 2, caracterizado porque cada una de las medias secciones de anillo incluyen brazos de extensión superior e inferior a los cuales se unen los rieles guía.

4. El sistema soldador de conformidad con la reivindicación 2, caracterizado porque los montajes de corona dentada comprenden un primer carril ubicado entre el carro base y una placa de montaje y un segundo carril ubicado sobre la placa de montaje y que es sustancialmente perpendicular al primer carril.

5. El sistema soldador de conformidad con la reivindicación 4, caracterizado porque el segundo carril se ubica horizontalmente de tal manera que los brazos de extensión de las mitades de secciones de anillo pueden desplazarse a lo largo del segundo carril.

6. El sistema soldador de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque las mitades de secciones de anillo tiene superficies coincidentes y miembros guías con el fin de alinear los carriles dentados sobre las medias secciones de anillo.

7. El sistema soldador de conformidad con la reivindicación 6, caracterizado porque los miembros guías están formados sobre superficies coincidentes.

8. El sistema soldador de conformidad con la reivindicación 7, caracterizado porque el miembro guía sobre una superficie coincidente de una mitad de montaje de anillo es un pasador extendido y el miembro guía sobre una superficie coincidente de la otra mitad de montaje de anillo es una abertura dimensionada para recibir el pasador extendido .

9. El sistema soldador de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el controlador de sistema está programado además para: i. detectar una unión de tubo a lo largo de una línea de secciones de tubo; y ii. escanear simultáneamente la junta de tubo con el sensor de posición y soldar la junta de tubo con el soplete soldador .

10. El sistema soldador de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el controlador adicionalmente comprende la etapa de mover el carro base a lo largo de una sección de tubo hasta que se detecta una junta de tubo y después recorrer la junta de tubo con el montaje de cabezal de soldeo ubicado aproximadamente en la junta de tubo .

11. El sistema soldador de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el montaje de cabezal de soldeo comprende un primer posicionador de soplete que mueve el soplete soldador en una dirección radial y un segundo posicionador de soplete que mueve el soplete soldador en una dirección lateral.

12. El sistema soldador de conformidad con la reivindicación 11, caracterizado porque un tercer posicionador engancha un engrane sobre el montaje de corona dentada y mueve el montaje de cabezal de sondeo en uña dirección angular.

13. El sistema soldador de conformidad con la reivindicación 10, caracterizado porque el carro base se mueve independientemente de las secciones de tubo.

14. El sistema soldador de conformidad con la reivindicación 10, caracterizado porque adicionalmente comprende un sensor de juntas espaciado del montaje de cabezal de soldeo que detecta la junta de tubo.

15. Un sistema soldador, caracterizado porque comprende : a. un carro base de desplazamiento; b. un mecanismo posicionador de carro que engancha el carro base; c . un montaje de corona dentada montado sobre el carro base ; d. por lo menos un montaje de cabezal de soldeo montado sobre el montaje de corona dentada, el montaje de cabezal de soldeo incluye: i) un soplete soldador; ii) un posicionador de soplete, y iii) un sensor de posición; e. un controlador de sistema programado para controlar por lo menos un mecanismo posicionador de carro y el montaje de cabezal de soldeo para realizar las siguientes etapas: i. detectar una junta de tubo a lo largo de una línea de secciones de tubo; ii. establecer una velocidad del carro base para aproximarse al movimiento lateral de la junta de tubo con el fin de mantener la posición del montaje de cabezal de soldeo aproximadamente en la junta de tubo; iii. escanear simultáneamente la junta de tubo con el sensor de posición y soldar la junta de tubo con el soplete soldador; y iv. ajustar una trayectoria del soplete soldador para acomodar una geometría de la junta de tubo detectada por el sensor de posición.

16. El sistema soldador de · conformidad con la reivindicación 15, caracterizado porque adicionalmente comprende un sensor de juntas espaciado del montaje de cabezal de soldeo el cual detecta la unión de tubo.

17. El sistema soldador de conformidad con la reivindicación 15, caracterizado porque adicionalmente comprende volver a escanear una soldadura para halar defectos con el sensor de posición mientras el montaje de cabezal de soldeo regresa a su posición inicial.

18. El sistema soldador de conformidad con la reivindicación 15, caracterizado porque el controlador adicionalmente realiza la etapa de mover el carro base a lo largo de una sección de tubo hasta que se detecta una junta de tubo y después recorrer la junta de tubo con el montaje de cabezal de soldeo ubicado en la junta de tubo.

19. El sistema soldador de conformidad con la reivindicación 15, caracterizado porque adicionalmente comprende dos montajes de cabezal de soldeo que tienen sopletes de soldeo de arco eléctrico.

20. El sistema soldador de conformidad con la reivindicación 15, caracterizado porque el montaje de cabezal de soldeo comprende un soplete soldador láser.

21. El sistema soldador de conformidad con la. reivindicación 20, caracterizado porque el montaje de cabezal de soldeo tiene un solo soplete soldador láser.

22. El sistema soldador de conformidad con la reivindicación 21, caracterizado porque el montaje de cabezal de soldeo recorre una órbita sustancialmente completa alrededor del montaje de corona dentada.

23. El sistema soldador de conformidad con la reivindicación 16, caracterizado porque el carro base incluye una placa de piso y el sensor de juntas comprende una cámara montada sobre la placa de piso.

24. El sistema soldador de conformidad con la reivindicación .15, caracterizado porque rodillos de soporte están colocados en cada lado del carro base de desplazamiento y un sensor de rotación detecta el desplazamiento lateral de una sección de tubo.

25. El sistema soldador de conformidad con la reivindicación 15, caracterizado porque el controlador detecta la base de la junta de tubo a una señal del sensor de posición.

26. Un método de soldeo de una junta de tubo, caracterizado porque comprende las etapas de: a. colocar por lo menos dos secciones de tubo que se extienden a través de un montaje de corona dentada de sistemao soldador montado sobre un carro base, las secciones de tubo se montan independientemente del carro base; b. colocar el carro base para detectar una junta de tubo a lo largo de una línea de las secciones de tubo; c. establecer una velocidad del carro base a aproximadamente la velocidad del movimiento lateral de la junta de tubo con el fin de mantener la posición del cabezal de soldeo aproximadamente en la junta de tubo; d. escanear la junta de tubo con un sensor de posición montado sobre el montaje de corona dentada,- e. soldar la junta de tubo con un soplete soldador montado sobre el montaje de corona dentada; y f. usar datos del sensor de posición para ajustar una trayectoria del soplete soldador para acomodar una geometría de la junta de tubo detectada por el sensor de posición.

27. El método de conformidad con la reivindicación 26, caracterizado porque las etapas (d) y (e) se llevan a cabo simultáneamente durante por lo menos una parte de un tiempo requerido para soldar la circunferencia de la junta de tubo.

28. El método de conformidad con la reivindicación 26, caracterizado porque adicionalmente comprende la etapa de volver a escanear una soldadura terminada para buscar irregularidades superficiales con el sensor de posición mientras el montaje de cabezal de soldeo regresa a una posición inicial .

29. El método de conformidad con la reivindicación 26, caracterizado porque adicionalmente comprende la etapa de mover el carro a lo largo de las secciones de tubo hasta que un sensor detecta la junta de tubo y después comienza a recorrer la junta de tubo en aproximadamente un cabezal de soldeo sobre el montaje de corona dentada.

30. El método de conformidad con la reivindicación 26, caracterizado porque adicionalmente comprende la etapa desplazar el soplete soldador sustancialmente en una órbita completa alrededor del montaje de corona dentada.

31. El método de conformidad con la reivindicación 26, caracterizado porque adicionalmente comprende la etapa de colocar las secciones de tubo a través del montaje de corona dentada que comprende mover dos medas secciones de anillo desde una posición abierta hasta una posición cerrada alrededor de las secciones de tubo.

32. Un método para centrar un tubo en un sistema soldador, caracterizado porque el sistema soldador comprende: (a) una base, (b) un montaje de corona dentada ajustable colocada sobre la base (c) un montaje de corona dentada colocada sobre el montaje de corona dentada ajustable; (d) por lo menos un montaje de cabezal de soldeo montado sobre el montaje de corona dentada, el montaje de corona dentada incluye un soplete soldador; y (e) por lo menos un sensor de posición montado sobre el montaje de corona dentada; en donde el método de centrar el tubo comprende las etapas de: (e) posicionar una sección de tubo en el montaje de corona dentada, la sección de tubo tiene una superficie externa y un punto central ; (d) obtener por lo menos una lectura de una distancia desde la superficie externa de la sección de tubo hasta el sensor de posición; y (c) volver a posicionar el montaje de corona dentada con el montaje de corona dentada ajustable con el fin de mover el punto centrar del montaje de corona dentada más cerca de un punto central de la sección de tubo.

33. El método de conformidad con la reivindicación 32, caracterizado porque el sensor de posición está montado sobre el montaje de cabezal de soldeo.

34. El método de conformidad con la reivindicación 32, caracterizado porque el punto central de la sección de tubo se mueve hasta una posición menor que 3 cm del punto central del montaje de corona dentada.

35. El método de conformidad con la reivindicación 32, caracterizado porque el sistema soldador adicionalmente comprende un controlador de sistema programado para reposicionar el montaje de corona dentada ajustable con base en la lectura de distancia obtenida del sensor de posición.

36. El método de conformidad con la reivindicación 35, caracterizado porque un diámetro de la sección de tubo se ha ingresado en el sistema soldador y el controlador emplea el diámetro para calcular la magnitud del movimiento requerido por el montaje de corona dentada.

37. El método de conformidad con la reivindicación 32, caracterizado porque adicionalmente comprende la etapa de obtener múltiples lecturas de distancia entre el sensor de posición y la superficie externa de la sección de tubo con el fin de calcular la magnitud y la dirección del movimiento requerido para mover el punto central del montaje de corona dentada más cerca de un punto central de la sección de tubo.

38. El método de conformidad con la reivindicación 32, caracterizado porque el montaje de corona dentada comprende: i. dos medias secciones de anillo, cada una incluyendo por lo menos un carril dentado; y ii . un montaje de corona dentada que une cada una de las medias secciones de anillo a la base, los montajes de corona dentada permiten que las medias secciones de anillo se ajusten en una dirección hacia arriba/abajo y a la derecha/izquierda.

39. El método de conformidad con la reivindicación 38, caracterizado porque el montaje de corona dentada comprende carriles ubicados sobre la base y rieles guía colocados sobre las medias secciones de anillo.

40. El método de conformidad con la reivindicación 32, caracterizado porque el montaje de corona dentada comprende un primer carril ubicado entre la base y una placa de montaje, y un segundo carril ubicado sobre la placa de montaje y que es sustancialmente perpendicular al primer carril.