NL9002396A - Werkwijze en inrichting voor het lassen van pijpen en pijpenlegger. - Google Patents

Description

WERKWIJZE EN INRICHTING VOOR HET LASSEN VAN PIJPEN

EN PIJPENLEGGER

De uitvinding betreft een werkwijze voor het aan elkaar lassen van pijpeinden van in eikaars verlengde gehouden pijpen. Daarbij moet de lasser het lasproces aanpassen aan diverse zich wijzigende omstandigheden en kiest hij een zodanige lassnelheid dat hij nog net in staat is om de diverse instellingen uit te voeren. Zo worden ingesteld; de lasspanning, de lasdraadvoeding, de snelheid van de laslans in de omtreksrichting van de las, de snelheid van de zigzag-beweging van de laslans, de afstand van de laslans tot de bodem van de las, de gastoevoer naar de laslans.

De uitvinding heeft ten doel het lasproces te verbeteren, d.w.z. de laskwaliteit te verbeteren en/of de lassnelheid te verhogen. Daartoe wordt volgens de uitvinding het lasproces automatisch bestuurd.

Bij voorkeur wordt het lasproces automatisch bestuurd in afhankelijkheid van de hoekafstand tussen het laspunt en een referentiepunt van de lasomtrek. Het lasproces verandert vooral met de helling van het lasbad. Wanneer men eenmaal bij de diverse hoekafstanden de ideale instelling van alle parameters heeft vastgesteld, kan men bij elke momentane hoekafstand de daarbij behorende instellingen gemakkelijk en snel door een computer laten besturen. Op deze wijze is een goede laskwaliteit te paren aan een hoge lassnelheid.

De uitvinding betreft en verschaft tevens een in conclusie 7 aangeduide inrichting voor het uitvoeren van de uitgevonden werkwijze.

De uitvinding betreft en verschaft tevens een pijpenlegger waarop de uitvinding met bijzonder veel voordeel toepasbaar is. Aangezien de rolhoek van een pijpenlegger het lasproces beïnvloedt, is de pijpenlegger volgens de uitvinding bij voorkeur gekenmerkt door een rolhoekmeter voor het meten van de rolhoek van het vaartuig, welke rol- hoekmeter signalen afgeeft aan de besturingsmiddelen van het lasproces.

Nog extra voordeel wordt geïncasseerd bij toepassing van de werkwijze volgens de uitvinding op een aantal op elkaar volgende lasstations van een pijpenlegger, die gekenmerkt is zoals in conclusie 9 is aangeduid.

De genoemde en andere kenmerken volgens de uitvinding zullen in de hierna volgende beschrijving worden verduidelijkt aan de hand van een tekening. In de tekening stellen schematisch voor: figuren 1 en 4 een perspectivisch aanzicht van twee verschillende inrichtingen volgens de uitvinding; figuur 2 op grotere schaal een langsdoorsnede over de lijn II-II van figuur 1; figuur 3 een aanzicht volgens pijlen III van figuur 2; figuur 5 een schakelschema van de inrichting van figuren 1 en 2; en figuur 6 een grafisch schema van een voorbeeld voor de besturing van het lasproces met een inrichting van figuren 1 en 2.

De onderhavige uitvinding is vooral toepasbaar op een als vaartuig uitgevoerde pijpenlegger, waarbij een reeks pijpen in eikaars verlengde worden gehouden en aan elkaar worden gelast voor het vormen van een pijpenstreng, die tot op de onder water gelegen bodem afzinkt. Hierbij wordt op een aantal lasstations tegelijk laswerk uitgevoerd.

In figuur 1 ziet men slechts één lasstation 6, waar een ringlas 2 wordt aangebracht tussen twee pijpen 1 die in eikaars verlengde worden gehouden. Daartoe wordt telkens een pijp 1 aan een lasstation 6 toegevoerd, die een, bij voorkeur van tevoren eromheen gelegde, montageband 3 draagt. Dit is een dunne, elastische, metalen, ringvormige band die aan de onderzijde is doorgesneden en daar van een bandsluiting 4 is voorzien, waarmee de montageband 3 met flinke spanning om een pijp 1 kan worden geklemd. Bij het monteren van de montageband 3 wordt er op gelet, dat deze een vooraf bepaalde afstand g tot het pijpeindvlak 5 heeft.

Ter plaatse van het lasstation 6 worden er binnenin de pijpen ter plaatse van de aan te brengen ringlas een steunring 7 en pijpuitrichtmiddelen 8 aangebracht, die afgesteund zijn op een niet-getekende in de pijpen 1 gehouden kern.

Verder wordt er ter plaatse van het lasstation 6 een ringfreem 9 op de montageband 3 gezet, die daartoe gemanipuleerd wordt met hefmiddelen 10 die aangrijpen op haken 11 van het ringfreem 9. Het ringfreem 9 omvat een bovenringstuk 12, dat met steunblokken 13 op de beide randen van de montageband 3 aangrijpt, alsmede twee daaraan om assen 14 zwenkbaar bevestigde onderringstukken 15, die middels pneumatische cilinders 16 te openen en te sluiten zijn en die in gesloten toestand onderling stevig te koppelen zijn middels sluitmiddelen 17. Het gesloten ringfreem 9 heeft radiale flenzen 18, waaraan over de gehele omtrek doorlopende rails 19 zijn bevestigd middels axiale pennen 20. Over de beide rails 19 is een chassis 34 van een laswa-gen 21 geleid middels leidrollen 22 die met V-vormige groeven 24 aangrijpen op de wigvormige binnen- respectievelijk buitenranden 23 van de rails 19.

Aan het chassis 34 van de laswagen 21 is een tandkrans 26 bevestigd, terwijl vast aan het ringfreem 9 een electrische stappenmotor 28 met reductiedrijf werk 29 is bevestigd, dat via een tandwiel 30 de tandkrans 26 en daarmee de laswagen 21 aandrijft. De tandkrans 26 is gevat tussen het tandwiel 30 en twee leidrollen 31. De massa van de laswagen 21 is gereduceerd, doordat de motor 28 met drijfwerk 29 ervan door het vaste ringfreem 9 wordt gedragen. Een steunfreem 33 is zwenkbaar om een langsaslijn 35 verbonden met het chassis 34 en is aldus verstelbaar en wordt bestuurd in afhankelijkheid van een de pijpvorm aftastende taster 36, die uit een op de buitenomtrek van de pijp 1 steunende steunrol bestaat, die middels een steun 37 met het steunfreem 33 is gekoppeld. Een lansdraagfreem 38 is in radiale richting verstelbaar geleid ten opzichte van het steunfreem 33 middels pennen 39 en wordt versteld middels een electrische stappenmotor 40 via een tandwieloverbrenging 41 en een schroefspil 42.

Een lansdrager 44 is zwenkbaar om een radiale scharnieraslijn 45 met het lansdraagfreem 38 verbonden en wordt oscillerend aangedreven door een electrische stappenmotor 46 via een kegeltanddrijfwerk 47, een en ander zodanig dat de door de lansdrager 44 gedragen laslans 48 de in figuur 3 getoonde zigzagbaan 49 met gebogen zigzaglijnen 50 aflegt. Hierdoor wordt een betere las verkregen. Eventueel is een schuiffreem tussen het lansdraagfreem 38 en de lansdrager 44 ingebouwd teneinde de zwenkaslijn 45 in axiale richting van het ringfreem 9 te verplaatsen bij een eventueel schuin afgesneden pijpeindvlak 5.

De laslans 48 is aan de lansdrager 44 bevestigd middels een lanshouder 53, die tot in een reinigingsstand verzwenkbaar is om een langsaslijn 54 en die in een gekozen, min of meer stekende laslansstand middels een handknop 55 vastzetbaar is. Verder is de laslans 48 met behulp van niet getekende middelen met de hand verstelbaar in een houder-blokje 97 om de laslans 48 in zijn uitgangspositie te richten.

Om de massa van de laswagen 21 te reduceren is een lasdraaddrager 57 bevestigd aan het ringfreem 9 en draagt een voorraadrol 56 van lasdraad 59 en een electrische stappenmotor 60 voor het middels een aandrijf rol 61 aandrijven van de lasdraad 59. Ingeval van dunne lasdraden zijn er drie niet-getekende rollen zodanig opgesteld, dat zij tezamen de lasdraad 59 recht maken.

De lasdraad 59 wordt naar de laslans geleid via een nauw eromheen passende, elastische, buigzame leiding 71.

Verder zijn afstandsbesturingsmiddelen 64 voor het besturen van de diverse genoemde motoren aanwezig.

Een hoekmeter 66 is aan de laswagen 21 aangebracht voor het meten van de hoekafstand b tussen het laspunt 67 van dd laslans 48 van de lasomtrek en een referentiepunt 68.

De hoekmeter 66 bevindt zich bij voorkeur in het in figuur 2 getekende langsvlak door het laspunt 67.

De motoren 28, 58, 40 en/of 46 en eventueel ook een niet-getekende gasregelaar voor het toevoeren van gas aan de laslans worden automatisch bestuurd in afhankelijkheid van de gemeten momentane hoekafstand b door middel van een computer 70.

Deze werkwijze voor de besturing van het lasproces heeft het voordeel, dat automatisch het lassen geschiedt op een zich voortdurend veranderende wijze die rekening houdt met de helling van de las ter plaatse van het laspunt 67. Hiermede wordt de lasser veel werk en aandacht bespaard, zodat hij slechts een bewakende funktie behoudt. Hierdoor kan de lassnelheid worden verhoogd tot de voor elk laspunt 67 toelaatbare lassnelheid, dit in tegenstelling met de bekende werkwijze, waarbij een voor alle laspunten 67 toelaatbare snelheid werd ingesteld. De genoemde stappenmotoren kunnen - zij het niet met voorkeur - bestaan uit hydraulische of electromagnetische motoren of electrische gelijk- of wisselstroommotoren die van een geschikte regeling met terugkoppelsignaal zijn voorzien.

De lasinrichting 25 van figuur 4 komt overeen met die van figuren 1 en 2 met dienverstande dat er nu twee laswagens 21 aanwezig zijn, die elk een aan hun chassis 34 verbonden tandkrans 26 hebben, die elk aangegrepen worden door hun eigen motor 28. Evenzo zijn er uiteraard twee motoren 58 voor de lasdraadvoeding aanwezig.

Opgemerkt zij, dat het ringfreem 9 en de daarop behorende laswagen(s) 21 voor allerlei soorten pijpdiameters bruikbaar zijn, indien een aangepaste montageband 3 met aangepaste steunblokken 13 worden toegepast, die losmaakbaar aan het bovenringstuk 12 zijn bevestigd.

De uitvinding is toepasbaar bij pijpen van allerlei staalsoorten en met afmetingen variërend van 4 tot 20" met wanddikte van 6 tot 30 mm.

Er zijn bijvoorbeeld zes lasstations 6 aanwezig die elk zijn uitgerust met twee hoofdregeleenheden 80, elk voorzien van een afstandsbedieningselement 81, zodat een lasser op een willekeurige plaats en stand, terwijl hij het lasproces gadeslaat, met zo'n element 81 kan ingrijpen.

De hoofdregeleenheden 80 van een veelvoud van lasstations 6 zijn allen aangesloten op een gemeenschappelijke centrale computer 82. Eventueel zijn er twee centrale computers, elk voor drie lasstations 6, aanwezig die dan van identieke lasprogramma's zijn voorzien. Het lasprogramma omvat een besturing van het lasproces voor zes parameters, die elk op een ideale instelling in afhankelijkheid van de hoekafstand a worden ingesteld. Die instelling kan stapsgewijs, bijvoorbeeld per 15* hoekafstand a, geschieden en dit zo nodig verschillend voor de diverse over elkaar heen liggende lasrupsen van een las. Er wordt derhalve voor de uit te voeren lasrups de er bij behorende reeks van funkties gekozen, die elk zoals opgemerkt afhankelijk zijn van de hoekafstand a. De zes geregelde parameters zijn: lasdraadvoeding W.S. = f(a) met schakelaar 91 van motor 58 lanssnelheid W.W. = f(a) met schakelaar 92 van motor 28 lasspanning W.V. = f(a) met schakelaar 93 oscillatiesnelheid O.S. = f(a) signaal 95 naar schakelaar 94 van motor 46 oscillatiebreedte O.A. = f(a) signaal 96 naar schakelaar 94 Oscillatieverblijfstijd O.D. = f(a) signaal 97 naar schakelaar 94 De cassette met een geprogrammeerd lasproces voor een bepaalde pijpdimensie en materiaal wordt in de gemeenschappelijke computer 82 ingebracht en het geheugen van de computer 82 wordt geladen. De computers 80 worden nu met de computer 82 geschakeld, zodat de lasparameters als funktie van de hoekafstand a tot in de geheugens van de computer 82 terechtkomen. Elk van de laslansen 48 last een sector van 180*, links en rechts, waarbij een onderlinge botsing wordt voorkomen door positiemeting van de laslansen 48. Het is mogelijk dat een laslans 48 het laswerk in het gebied van de andere geheel of gedeeltelijk overneemt, indien die andere uitvalt. Bij kleine pijpdiameters is er per lasstation slechts één laslans 48 aanwezig die de gehele omtrek afwerkt (figuur 1).

Indien er een wijziging in het lasprogramma moet worden aangebracht, dan geschiedt dit tegelijk voor alle lasstations 6 in de centrale computer 82. De parameterfunk-ties mogen echter maar in geringe mate worden gewijzigd, teneinde te voorkomen, dat men buiten de standaardlaskwali-teit treedt, die met de afnemer van de pijpenstreng is overeengekomen. Derhalve verdient het de voorkeur om de cassette in de centrale computer 82 te laten, zodat bij het afzetten ervan de op het paneel van de centrale computer 82 aangebrachte wijzigingen vervallen en de oorspronkelijke parame-terfunkties gehandhaafd blijven. Tijdens het uitvoeren van de werkwijze is het mogelijk het gehele opgeslagen lasprogramma op een scherm 85 te zien, alsmede de gekozen parame-terfunkties voor de diverse lasrupsen en de eventuele modificaties daarvan.

Verder zullen de maximale tijdswaarden geprogrammeerd worden in de gemeenschappelijke computer 82 teneinde de ringlas 2 over de diverse stations verdeeld in zo kort mogelijke tijd te realiseren.

Afhankelijk van individuele problemen kan het nodig zijn voor een bepaalde laslans 48 de lasparameters te wijzigen, waarvoor dan de computer 80 wordt bediend, hetzij vanaf het paneel ervan, hetzij met afstandsbediening. De nieuw ingestelde parameterwaarde zal automatisch worden uitgevoerd in slechts het geheugen van de computer 80. Zodra het euvel opgeheven is, wordt de in de computer 80 ingestelde waarde verwijderd en wordt er weer uitsluitend het programma uit de centrale computer 82 gevolgd. De in een computer 80 ingestelde waarde wordt niet in de centrale computer 82 ingevoerd teneinde de overbrenging naar andere computers 80 te vermijden.

Tijdens het uitvoeren van het laswerk kan de centrale computer 82 informatie over het lasproces verschaffen aan een bijvoorbeeld op de brug van de pijpenlegger opgestelde boordcomputer, opdat de kapitein van de pijpen-legger daarmee rekening kan houden bij het besturen van de voortstuwing of het verhalen van de pijpenlegger. Denkbaar is dat dergerlijke informatie als besturingssignalen aan een automatische navigatie- of verhaalinrichting worden afgegeven om de pijpenlegger in afhankelijkheid van die signalen te besturen.

Elke laslans 48 is onder controle van een lasser die praktisch onafhankelijk van andere lassers werkt. Hij zet zijn laslans 48 in een startpositie, automatisch of met behulp van motoren, onder gebruikmaking van schakelaars van het paneel van de computer 80 of de afstandsbediening 81. Hij kiest de uit te voeren lasrups en stelt de positie van de laslans 48 in, d.w.z. in omtreksrichting in de startpositie, in lansrichting en in dwarsrichting en schakelt dan de startschakelaar in. De laswagen 21 begint dan te lopen volgens de geprogrammeerde snelheid. Achtereenvolgens start de oscillatiebeweging, wordt de gastoevoer geopend, wordt de lasspanning aangelegd en komt de lasdraadvoeding op gang. Tijdens het lassen kan de lasser de laslanspositie enigszins wijzigen en kan hij de oscillatie-amplitude binnen een marge van + 0,5 mm ten opzichte van de geprogrammeerde waarde verstellen.

De laslanspositie wordt gemeten met de hoekmeter 66 en geeft hoekafstandsignalen af aan de computer 80, die in afhankelijkheid daarvan de regelsignalen verstrekt volgens figuur 5. Aan het einde van de lassector zal de laslans 48 zijn laswerk automatisch stoppen in de volgorde van afschakeling van lasdraadvoeding,lasspanning, wagenverplaat-sing, schermgastoevoer en oscillatiebeweging.

De laslans 48 zal naar zijn uitgangspositie terugkeren met maximale snelheid. Daar aangekomen wordt de volgende lasrups automatisch gekozen en geschiedt het starten en het verdere verloop automatisch. Zo nodig kan de lasser op elk moment het laswerk van een laslans 48 doen stoppen.

Gegevens omtrent het verloop van het laswerk van alle laslansen 48, d.w.z. alle regelwaarden als funktie van de hoekafstand a met hun door de lasser ingestelde wijzigingen, kunnen worden geregistreerd in de centrale computer 82. De centrale computer 82 ontvangt van een hoekmeter 90 signalen betreffende de momentane rolhoek e van de pijpenlegger en levert deze voortdurend aan de computers 80. De zes genoemde parameters worden nu ingesteld in afhankelijkheid van de hoekafstand a die gecorrigeerd is met de rolhoek e.

In het schema van figuur 5 ziet men op de computer 80 via sturingselectronica 98 aangesloten communicatie-hardware 99 en verder electronica 100 van de stappenmotoren.

Opgemerkt zij, dat de regeling van het lasproces in afhankelijkheid van de hoekafstand a ook toepasbaar is bij lasinrichtingen, waarbij een om een pijp te klemmen ring tevens de rails en de tandkrans voor een laswagen omvat.

De meter van de hoekafstand kan een hoekmeter zijn die gebaseerd is op het meten van de hoekverplaatsing ten opzichte van een vertikaal blijvende slinger. Bij voorkeur wordt de afgelegde hoekafstand a gemeten door de afgelegde weg van de tandkrans 26 te meten en te registreren door het aantal omwentelingen of frakties van omwentelingen van de stappenmotor 28 te meten en te registreren. Dit is computer-matig zeer eenvoudig.

Claims (10)

1. Werkwijze voor het aan elkaar lassen van pijp-einden van in eikaars verlengde gehouden pijpen (1), met het kenmerk dat het lasproces automatisch wordt bestuurd in afhankelijkheid van de hoekafstand (a) tussen het laspunt en een referentiepunt van de lasomtrek.

2. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk dat de omtreksverplaatsing van ten minste één laslans (48) over de omtrek van de las (2), de lasdraadvoeding van een laslans (48), de radiale afstand van een laslans (48) ten opzichte van de lasbinnendiameter, de zigzagbeweging van een laslans (48) elk worden geregeld onder toepassing van een electrische stappenmotor (28, 60, 40, 46).

3. Werkwijze volgens een van de voorgaande conclusies, met het kenmerk dat pijpeinden van een veelvoud van in eikaars verlengde gehouden pijpen (1) van een pijpenstreng op een op water drijvende pijpenlegger aan elkaar worden gelast, waarbij tegelijkertijd op een veelvoud van lasstations (6) een las (2) tussen pijpeinden wordt gelegd, waarbij de lasprocessen van het veelvoud van lasstations (6) bestuurd worden vanaf een gemeenschappelijke computer (82), waarbij vanaf elk van dit veelvoud van lasstations (6) signalen omtrent het verloop van het lasproces aan de gemeenschappelijke computer (82) worden verschaft.

4. Werkwijze volgens conclusie 3, met het kenmerk dat de voorwaartse verplaatsing van de pijpenlegger bestuurd wordt in afhankelijkheid van door de gemeenschappelijke computer (82) afgegeven informatie.

5. Werkwijze volgens een van de voorgaande conclusies, met het kenmerk dat het lasproces wordt bestuurd in afhankelijkheid van de rolhoek (e) van een op water drijvende pijpenlegger, waarop het lasproces wordt uitgevoerd.

6. Inrichting voor het aan elkaar lassen van pijpeinden van in eikaars verlengde gehouden pijpen (1), gekenmerkt door een hoekmeter (66) voor het meten van de hoekafstand (a) tussen dit laspunt van een laslans (48) en een referentiepunt en door besturingsmiddelen die het las-proces in afhankelijk van door de hoekmeter (66) af gegeven signalen besturen.

7. Inrichting volgens conclusie 6, gekenmerkt door ten minste één stappenmotor (28) voor het aandrijven van de omtreksverplaatsing van een laslans (48) over de omtrek van de las (2); ten minste één stappenmotor (60) voor het aandrijven van een lasdraadvoeding van een laslans (48); ten minste één stappenmotor (40) voor het aandrijven van de radiale afstand van een laslans (48) ten opzichte van de lasbinnendiameter; en/of ten minste één stappenmotor (46) voor het aandrijven van de zigzagbeweging van een laslans (48).

8. Pijpenlegger omvattende een vaartuig, dat voorzien is van ten minste één inrichting volgens een van de conclusies 6 of 7, gekenmerkt door een rolhoekmeter (90) voor het meten van de rolhoek van het vaartuig, welke rolhoekmeter (90) signalen afgeeft aan de besturingsmiddelen van het lasproces.

9. Pijpenlegger omvattende een vaartuig met een veelvoud van lasstations, die elk voorzien zijn van ten minste één inrichting volgens een van de voorgaande conclusies 6-7, gekenmerkt door een gemeenschappelijke centrale computer (82) met een centraal computerprogramma, die bestu-ringssignalen uitwisselt met het veelvoud van op het veelvoud van lasstations (6) aanwezige lasinrichtingen.

10. Pijpenlegger volgens conclusie 9, met het kenmerk dat de aandrijf middel en voor het aandrijven van de voorwaartse verplaatsing van de pijpenlegger bestuurd worden door signalen die door de centrale computer (82) worden afgegeven.