NO742264L - - Google Patents

Description

"Fremgangsmåte og.anordning for

styring av plateskjæreapparat"

Oppfinnelsen vedrører profilering av metaller ved hjelp

av en "skjærebrenner" og, selv om den kan anvendes på metaller i blikk- eller plateform, er den særlig, men ikke bare, beregnet på profilering av endeflatene på metallrør med betydelig diameter, dvs. så store som '60 tommer eller mer, for å danne komponenter til sveisede rørkohstruksjoner.

Uttrykket "skjærebrenner" er her brukt som en felles-betegnelse og omfatter enhver kjent skjæreanordning til profilering.

Komponentene i sveisede•rørkonstruksjoner har ofte forskjellige dimensjoner, og de kan være anordnet i forskjellige vinkler og med forskjellig grad av eksentrisitet i forhold til hverandre., liksom de noen ganger kan være forbundet med flere ytterligere komponenter ved en "multikrysning" som i forbindelse med fabrikasjon av kapper for oljeproduksjonsplattformer kan være kjent som et "knutepunkt". Slike variasjoner er ofte opphav til ganske kompliserte profiler, noe som blir ytterligere forverret ved behovet for å skjære en skråkant på den profilerte kanten, som en forberedelse til smeltesveising. For å frembringe en skråkant som har en konstant vinkel i forhold til kontaktlinjen mellom den profilerte kanten og dens tilknyttede komponent, er det, som-en vanlig fremgangsmåte.ved slike konstruksjoner, nødvendig å variere skjærevinkelen for skråkanten i samsvar med variasjonen i vinkelen mellom de sammenstøtende flatene til de to komponentene langs den profilerte kanten.

Dessuten er det generelt akseptert at der er et optimalt minimum, si 40°, for den konstante vinkelen som er nevnt ovenfor, slik at i det tilfelle hvor vinkelen for en komponent i forhold til en annen er mindre enn det optimale minimum, må det dannes en skråkant, delvis på den ytre flaten og delvis på den indre flaten av den profilerte komponenten, idet banen til sveisen således løper fra utsiden til innsiden av vedkommende komponent.

Skjæringen av skråkanten blir således enda mer kompli-sert. Samtidig er det klart at det er meget ønskelig å sørge for samtidig skjæring av profilen og skjæring av skråkanten på" den profilerte kanten i en og samme skjæreoperasjon.

Den nødvendige profil som skal skjæres på den kryssende rørformede komponent, kan bestemmes matematisk som en funksjon av de relative diametre til de kryssende deler av komponentene, krys-ningsvinkelen, vinkelen for den nødvendige skråkant, og eksentri-sitetsgraden (qm det er noen eksentrisitet) mellom aksene til de to komponentene. Flaten som skal skjæres.kan representeres av en 360° utfolding av to linjer, idet en linje (profillinjen) representerer konturen av skråkanten på den ytre overflaten til komponenten, dvs. det geometriske sted for skjærepunktet over flaten som skal profileres, og den andre linjen (skråkantlinjen) representerer skråkantens skjærevinkel. Den andre linjen kan med fordel ha en slik'kontur i forhold til den profilerte linjen at

0

avstanden mellom de to linjene i tverretningeh x ethvert punkt er lineært proporsjonal med skråkantens skjærevinkel.

Det er ikke nødvendig at avstanden mellom de to linjene representerer skråkantens skjærevinkel. Skjærevinkelen kan representeres av avstanden mellom skråkantlinjen og en rett • referanselinje.

Som forklart ovenfor er det nødvendig å variere skråkantens skjærevinkel etter hvert som profileringen skrider frem,

og man vil se at dette medfører en variasjon i bredden av skråkantens flate langs omkretsen til de kryssende eller skjærende komponenter, idet bredden således blir en funksjon av skjærevinkelen og veggtykkelsen til vedkommende komponent. De to ovenfor nevnte linjer kan med fordel være adskilt fra hverandre i tverr-retningen i varierende grad, mellom null og maksimum i begge retninger, svarende til variasjonen i skråkantens skjærevinkel,

og i enkelte tilfeller vil de to linjene krysse hverandre hvis de tegnes i forhold til samme referanse.

I henhold til den foreliggende oppfinnelse blir en komponent over f late. som skal profileres, beveget forbi en skjærebrenner som er slik anbrakt i forhold til komponentflaten at skjærelinjen passerer transversalt .gjennom overflaten, idet skjærepunktet kan beveges til begge sider i tverr-retningen i forhold til bevegelsesretningen for komponentoverflaten ved skjærepunktet i avhengighet av en profilavsøkingslinje med forutbestemt kontur, og skjærelinjens akse kan beveges om en akse som er hovedsakelig perpendikulær til skjærelinjen ved skjærepunktet og strekker seg hovedsakelig i bevegelsesretningen for flaten ved skjærepunktet i avhengighet av bevegelse av en skråkantavsøkingslinje med forutbestemt kontur.

Den foreliggende oppfinnelse omfatter et apparat for . utførelse av ovennevnte profilerings- og avfasingsoperasjon, hvilket apparat omfatter midler for bevegelse av en komponent slik at dens overflate som skal profileres, passerer tvers over skjærelinjen til en skjærebrenner, midler til å montere brenneren for bevegelse i tverr-retning i forhold til komponentoverflatens bevegelsesretning ved skjærepunktet, midler til å dreie brenneren på nevnte monterings-midler,' uavhengig av nevnte tverrbevegelse, omkring en akse som. er hovedsakelig perpendikulær til dens skjærelinje ved skjærepunktet

"' og strekker, seg hovedsakelig i komponentoverf latens bevegelsesretning ved skjærepunktet, en understøttelse for profil- og skråkant-avsøkingslinjene som har forutbestemte konturer, midler til å bevege understøttelsen over en avsøkingsposisjon i. et tidsav-hengig' forhold til komponentens bevegelse, midler for montering av, profil- og skråkant-avsøkingsanordninger for tverrbevegelse ;i

forhold til bevegelsesretningen for understøttelsen og uavhengig

bevegelig i forhold til hverandre, slik at hver anordning er i stand til uavhengig å følge sin avsøkingslinje, og midler som i avhengighet av .bevegelsen til profil- og skr.åkant-avsøkingsanord-ningene beveger brenneren henholdsvis sideveis og dreier brenneren om nevnte akse.

Oppfinnelsen tilveiebringer en styreanordning for plateskjæreapparat som muliggjør en skjæring som er buet i og har en vinkel i forhold til en plates lokale plan, hvilken anordning omfatter en programrepresentasjon som definerer en kurve og forbinder en vinkel med kurven, samt en første og andre føleran-ordning. som er. anordnet for å reagere henholdsvis på representasjonen av kurven og på den tilhørende vinkel, og anordnet for å avgi signaler som henholdsvis kan styre den relative bevegelse ' mellom platen og en skjæreanordning . og en vinkelmessig bevegelse mellom skjærelinjen og platens lokale plan, i samsvar med programmet.

Føleranordningene er' fortrinnsvis.foto-elektriske celler, og programrepresentasjonen omfatter to linjer som står i forhold til en felles referanselinje, idet linjene følges av de foto-elektriske celler i en avsøkingsprosess.

Mer.presist frembringer oppfinnelsen en styreanordning som definert i de foregående avsnitt i kombinasjon med et plateskjæreapparat som kan.lage en skjæring som krummer seg i og er vinklet i forhold til en plates lokale plan. " Føleranordningene er fortrinnsvis anordnet for å styre servomotorer som bevirker

henholdsvis translasjons- og rotasjons-bevegelse av en skjæreanordning i forhold til platen som selv. blir beveget i overens-stemmelse med programmet. Det er fortrinnsvis anordnet en ytterligere føleranordning for å overvåke translatorisk bevegelse eller kryping av platen,.og for å bevege skjæreapparatet tilsvarende.

Det, er videre å -foretrekke at den ytterligere føleran-.. ordning er en. foto-eléktrisk celle og er anordnet for å påvirke

en ytterligere seryomotor ettersom den avsøker en referanselinje som er avmerket på platen...

Mer spesielt kan platen være formet til et rør, og kan. være montert for rotasjon på ruller. I denne form er det videre å foretrekke at rullene og plateskjæreapparatet kan beveges i forhold til hverandre for å kunne romme rør med forskjellige dimensjoner. Oppfinnelsen tilveiebringer også en fremgangsmåte til styring av et plateskjæreapparat som er i stand til å lage en skjæring som krummer seg i og er vinklet i forhold til en plates

lokale plan, og som omfatter at det tas en programrepresentasjon som definerer en kurve og forbinder en vinkel med kurven, at det utledes signaler fra en første og en andre føleranordning som er anordnet for å-reagere på representasjonene av henholdsvis kurven

og den tilsvarende vinkel, og ved at disse signalene brukes til å styre henholdsvis den relative bevegelse, mellom platen og en

skjæreanordning og en vinkelmessig bevegelse mellom skjærelinjen og platens lokale plan i samsvar med programmet.

En spesiell utførelse av oppfinnelsen vil nå bli beskrevet som et eksempel og under henvisning til de vedføyde tegninger der: -Figur 1 er en perspektivskisse over .et knutepunkt som viser forbindelsen for flere grenrør festet til et hovedrør ved sveising. - Figur 2 viser skjæringen eller krysningen mellom et gren-rør og hovedrøret, og en utfolding av profilen ved krysningen. Figur 3 viser et utsnitt av delene ved krysningen.

Figur 4 illustrerer avsøkingsvirkningen, og

figur 5 . er et diagram av en form av -profileringsmas-kinen i henhold til oppfinnelsen.

Et knutepunkt for en kappe (som er tenkt som en del av en oljeboringsplattform) er vist på figur 1, der 9 representerer et hovedrør og de tre punktene 10 er grenrør.

Figurene 2a og 2b viser hvordan det utledes to linjer som danner representasjonen for et program til å styre en skjæreanordning. Linjene har til hensikt å representere den riktige kontur og også den riktige vinkel for en skjæreanordning ved ethvert punkt på krysningen. Ved sveising av en gren til et hovedrør bør det holdes en konstant vinkel Ø'i ethvert punkt. Denne kan typisk være 50°. Hvis grenen 10 skulle brettes ut til en flate, kunne konturen for skjæringslinjen på utsiden og innsiden tegnes opp som vist på figur 2b. Profilen av den ytre kanten er her betegnet som linje A. Avstanden mellom de to linjene vil variere rundt grenrøret (avstand L) og skrånings-vinkelen til skjæreanordningen kan bestemmes med referanse til L hvis tykkelsen T av grenrøret er.kjent. Profilen av den indre kanten til grenrøret.(i kontakt med hovedrøret) er her betegnet B. Den vinkel ved hvilken grenrøret skal skjæres kan betegnes a, og da er tg a lik L/T, og a er lik tg ''"L/T.

De to avsøkingslinjene A og B kan etter denne formelen gis en slik avstand fra hverandre ved ethvert punkt på grenrørets omkrets at skjæreanordningen vil innta en vinkel 9 til veggen i røret.

Figur 3 viser et utsnitt (langs linjen PQ på figur 1, og illustrerer vinklene Q og a i planet for en sveis..

Den riktige skjærelinje ved forskjellige omkretsposi-sjoner på røret er vist som henholdsvis X, Y og Z.

Som nevnt ovenfor kan den nødvendige profil og skråkant-vihkel som skal skjæres, bestemmes matematisk, og ved å anvende en beregningsenhet i forbindelse med en tegne-enhet, kan de nød-vendige beregninger utføres hurtig og nøyaktig og et linjeprogram kan trykkes ut. Den mekaniske tolkning av de to linjene oppnås så ved anvendelse av avsøkingsanordninger og servomotorer som beskrevet nedenfor.

Det vises spesielt til figur 4 og 5-der en under-støttelse for profil (A)- og skråkant(B)-avsøkingslinjene 12 og 13 bæres av en avsøkingstrommel 14 forbundet med en servomotor som driver rotatorer 16 for en rørformet komponent 15 som skal profileres, idet trommelen 14 og rotatorene 16 blir drevet i et visst tidsmessig forhold under styring av avsøkingslinjen 12, over hvilken er anordnet et avsøkingsøye 17 montert på en vogn 18 som er anordnet for lineær bevegelse på en bærebjelke 19 som utgjør en del av maskinens hovedramme. Vognen 18 bærer også en servomotor 22 som over en tannstang- og tannhjulsoverføring er forbundet med bjelken 19.

Over avsøkingslinjen 13 er det anordnet ytterligere et avsøkingsøye 24 montert på en vogn 26 som er anordnet for lineær bevegelse på vognen 18. Vognen 26-bærer også en servomotor som over en tannstang og tannhjulsoverføring er forbundet med vognen 18. Man vil således se at de to øynene 17 og 24 kan beveges samtidig av motoren 22, mens øyet 24 kan beveges i forhold til øyet

17 av motoren 27 slik at henholdsvis linje A og B kan følges.

Ved profileringsposisjonen (figur.5) som er generelt betegnet med tallet 29, er det montert en skjæreanordning 31 på en skjærevogn 32 som er montert for lineær bevegelse pa en hoved- vogn 33 som igjen er montert for lineær bevegelse på en hoved-bærebj elke 34. Vognen 32 bærer også en servomotor 36 som over en tannstang- og tannhjulsoverføring,37 er forbundet med hovedvognen 33.

En skjærebrenner betegnet med henvisningstallet 38, er svingbart montert på skjæreanordningen for bevegelse omkring en vertikal akse som er perpendikulær til den horisontale skjære-aksen for brenneren 38 og som passerer gjennom skjærepunktet til brenneren. Skjæreanordningen .31 bærer også en servomotor 39 forbundet med den svingbare monteringen til brenneren 38 over en buet tannstang- og tannhjuloverføring 41.

For å kompensere for mulige aksiale bevegelser av røret 15, er det på dette, i en posisjon, som ligger .langt fra profileringsposisjonen 29, rundt omkretsen en avsøkingslinje 42 som er anordnet for å følges av et avsøkingsøye 43 montert på hovedvognen 33 som også bærer en ytterligere servomotor 44 som reagerer

på signaler fra øyet 43 og er forbundet med hovedbærebjeiken 34 over en tannstang- og tannhjuloverføring 46. Motoren 22 som styres av profileringsøyet 17, er tilbakekoplet til motoren 36, idet øyet 17 også styrer en motor 47 (figur 4) som over en ut-vekslingas er koplet til trommelen 14. Motoren 47 har en tilbake-kopling til servomotoren for rotatorene 16. Motoren 27 som styres av skråkantøyet 24, er tilbakekoplet til motor 39.

Under drift vil man se at øynene 17 og 24 virker uavhengig og samtidig på avsøkingslinjene 12 og 13 for å styre tverrbevegelsene til vognen 18 for å frembringe avsøkingsvirkningen og også for å styre tverrbevegelsene til vognen 32 og svinge--bevegelsene til brenneren 38 for å frembringe profilerings- og avfasings-operasjonene samtidig.

Likeledes kan hele profileringsanordningen bevege seg. sideveis som en enhet under styring av krypavsøkingsøyet og motoren 44, slik at det automatisk kompenseres for enhver aksial bevegelse eller kryping av røret 15.

For å romme rør (15) med forskjellige diametre, er

hele skjæreanordningen 31 og krypavsøkingsøyet vertikalt bevegbare på føringer 48 og 49 ved hjelp av henholdsvis håndhjul 51 og 52. Av samme grunn er hovedbærebjeiken 34 bevegbar i tverr-eller sideretningen mot eller vekk fra rotatorene 16.

Claims (10)

1. Styreanordning for et plateskjæreapparat som kan lage en skjæring som er buet i og vinklet i forhold til en plates lokale plan, omfattende en programrepresentasjon som definerer en kurve og forbinder en vinkel til kurven, karakterisert ved at en første (17) og en andre (24) føleranordning er anordnet for å reagere henholdsvis på representasjonen for kurven (12) og representasjonen for den tilsvarende vinkel (13), og anordnet for å sende signaler som henholdsvis kan styre den relative bevegelse mellom platen og en skjæreanordning og en vinkelmessig bevegelse mellom skjærelinjen og platens lokale plan i samsvar med programmet.

2. Styreanordning ifølge krav 1, karakterisert ved at føleranordningene er foto-elektriske celler og programrepresentasjonen omfatter to linjer (A ogb ) som står i forhold til en felles referanse (11), hvilke linjer følges ved hjelp av en avsøkingsvirkning av de foto-elektriske cellene.

3. Styreanordning ifølge krav 1 eller 2, i kombinasjon med et plateskjæreapparat, karakterisert ved at plateskjæreapparatet (31) er i stand til å foreta en skjæring som er buet i og vinklet i forhold til platens lokale plan.

4. Kombinasjon ifølge krav 3, karakterisert ved at føleranordningene (17 og 24) er anordnet for å styre servomotorer (36 og 39) som henholdsvis bevirker translasjons- og rotasjons-bevegelse av en skjæreanordning (31) i forhold til platen (15) som selv blir beveget i samsvar med programmet.

5. Kombinasjon ifølge krav 3 eller 4, karakterisert ved en ytterligere føleranordning (43) som er anordnet for å overvåke translasjonsbevegelse eller kryping av platen, og for å bevege skjæreapparatet tilsvarende.

6. Kombinasjon ifølge krav 5, karakterisert ved at den ytterligere føleranordning (43) er en foto-elektrisk celle, og er.anordnet for å aktivere en ytterligere servomotor (44) idet den. avsøker en referanselinje (42) som er avmerket på platen.

7. Kombinasjon ifølge krav 3 til 6, karakterisert ' ved at platen er formet til et rør og er montert for rotasjon på ruller (16).

8. Kombinasjon ifølge krav 7, karakterisert , ved at rullene og plateskjæreapparatet er relativt bevegbare (51 og 52) for å romme rør med forskjellige dimensjoner.

9. Fremgangsmåte til styring av et plateskjæreapparat som er i stand til å lage en skjæring som buer seg i og er vinklet i forhold til en plates lokale plan, idet det lages en program-representasj on som definerer en kurve og forbinder en vinkel med kurven, karakterisert ved at det utledes signaler fra en første (17) og en andre (24) føleranordning som er anordnet for henholdsvis å reagere på representasjonen for kurven og den tilsvarende vinkel, og ved at disse signaler brukes til å styre henholdsvis den relative bevegelse mellom platen og en skjæreanordning og en vinkelmessig bevegelse mellom skjærelinjen og platens lokale plan i samsvar med programmet.

10. En plate som er tilskåret ved bruk av anordningen ifølge kravene 1 til 8 eller fremgangsmåten ifølge krav 9.