тоспособность судостроительных верфей и дает им возможность качественного и быстрого строительства сложных и трудоемких заказов.
Литература
1. Study on Competitiveness of the European Shipbuilding Industry, within the Framework Contract of Sectoral Competitiveness Studies — ENTR/06/054. ECORYS SCS Group, Rotterdam, 8 October 2009.
2. Sellerup M. Odense, Denmark. Experiences of laser welding and cutting in hull production, 1997, http://www.eureka.be/
3. Bashenko V. V, Mitkevich E. A., Lopota V. A. Peculiarities of heat transfer in welding using high energy density power sources//3-d Int. Coll. On EBW. Lion, 1983.
4. Лопота В. А., Сухов Ю. Т., Туричин Г. А. Модель лазерной сварки с глубоким проплав-лением для применения в технологии//Изве-стия Академии наук. Сер. Физическая. 1997. Т. 61. № 8.
5. Lopota V., Turichin G., Tsibulsky I., Valdaytseva E, Kreutz E.W., Schulz W. Theoretical description of the dynamic phenomena in laser welding with deep penetration, Bellingham/Wash.: SPIE,, 1999 (SPIE Proceedings Series 3688).
6. Виноградов О. П., Ильин А. В., Леонов В. П., Пронин М. М, Старцев В. Н, Астахов А. В., Баранов Г. А, Беляев А. А. Лазерная сварка хладостойкой стали толщиной
15 мм//Материалы 5-й международной конференции «Beam technolologies&Laser applications», 23—28.09.2006 г., St-Petersburg.
7. Kuyala P., Metsa A., Nallikari M. All metal Sandwish Panel for Ship
Applications//Shipyard 2000, spin-off project, Otaniemi, 1995, M-196.
8. Sikora J., Dinsenbacher A. SWATH Structure: Navy Research and development applica-tions//Marine Tecnology. 1990. Vol. 27. № 4.
9. Norris P., Montague P., Tan K. All steel structural panel to carry lateral load: experimental and theoretical behavior//The Structural Engineer. 1989. Vol. 67. № 9.
10. Smith E., Cowling M., Wincle I. Adhesively bonded sandwich structures in marine technolo-gy//Proc. 2-d Int. Conf. On «Sandwich Constructions», Florida, 1992.
11. Oikawa M., Minamida K., Goto N., Tendo M. Development of all laser welded hon-eycumb structures for high speed civil trans-ports//Proc. Of the laser materials processing conference, Orlando, 1993.
12. Зайффарт П. Лазерно-гибридная сварка в судостроении с применением высокоэффективных волоконных лазеров//Материалы НТС 8-10.04.2010 г. СПб.: ЦТСС, 2010.
13. Туричин Г. А., Цибульский И. А., Земляков Е. В., Харламов В. В. Особенности формирования сварных швов при лазерной и гибридной сварке металлов больших толщин с помощью мощных волоконных лазеров //Труды СПбГПУ. 2009. №1.
14. Туричин Г. А., Цибульский И. А., Валдай-цева Е. А., Карасев М. В. Теория и технология
гибридной сварки металлов больших тол-щин//Веат technologies & laser application» Proceedings of the VI international conference, Russia, SPb, 23-25.09.2009.
15. Гуменюк А., Гоок С., Ретмайер М., Кон Х. Орбитальная сварка при строительстве магистральных трубопроводов — новые возможности за счет применения лазеров высокой мощности//Материалы НТС 8-10.04.2010 г. СПб.: ЦТСС, 2010.
16. Gainand Y. et al. Laser orbital welding applied to offshore pipe line construction//Pipeline technology. Vol. II. Elsevier Science, 2000.
17. Fujinaga S. et al. Development of an allposition YAG laser butt welding process with addition of filler wire//Welding Journal. 2005. 19.
18. Rethmeier M. et al. Laser-Hybrid Welding of Thick Plates up to 32 mm Using a 20 kW Fibre Laser//Transactions of Japan Welding Research Institute. 2009. Vol. 27. No.2.
19. Gook. et al. Schweissen im Dickblechbereich mit einem 20 kW-Faserlaser//Die Verbindungs Spezialisten Große Schweißtechnische Tagung, Dresden, September 2008, DVS-Berichte.
Bd. 250.
20. Seefeld T., Grunenwald S., Jasnau U., Yapp D., Kocak M, Bernasovsky P., Gerritsen C, Wiebe J, Voudouris N, Pranz D, Rollot D, Seyffarth P., Briand F. Improvement in steel utilisation and manufacturing by recent break-through in high-power fibre laser welding (FIBLAS)//Research Fund for Coal and Steel, 2009.
РОБОТЫ ДЛЯ СВАРКИ СУДОВЫХ КОРПУСНЫХ КОНСТРУКЦИЙ
В. А. Никитин, канд. техн. наук (ОАО «ЦТСС», e-mail: inbox@sstc.spb.ru)
Роботизированная сварка применяется в тех случаях, когда традиционная автоматическая сварка с использованием сварочных тракторов и специализированных сварочных порталов не может обеспечить сварку корпусных конструкций сложной конфигурации (наличие горизонтальных/вертикальных швов, перекрестные связи и т. п.). В частности, роботы применяются для сварки перекрестного набора между собой и с наружной обшивкой/вторым дном (вторым бортом). Робот, имея большое число степеней подвижности, возможность позиционирования сварочной горелки в необходимом пространственном положении, а также возможность гибкого программирования, может выполнять такие работы.
Ввиду значительных габаритов судовых корпусных конструкций, превышающих в несколько раз размеры зоны действия существующих традиционных сварочных роботов, роботизированная сварка требует
использования дополнительных средств пространственного перемещения (носителей) роботов. Совокупность составляющих сварочный робот (роботов), носителей и технических средств обеспечения сварки представляет собой роботизированный сварочный комплекс.
Классификация роботов для сварки судовых корпусных конструкций. Существующие роботы для сварки судовых корпусных конструкций можно классифицировать следующим образом:
1. По типу свариваемой конструкции:
— роботы для сварки открытых корпусных конструкций (микропанели, секции плоские/криволинейные, объемные);
— роботы для сварки закрытых корпусных конструкций (секции двойного дна/борта).
2. По типу носителя сварочного робота:
— роботы, расположенные на напольном носителе;
— роботы, расположенные на портальном (мостовом) носителе (потолочное или настенное положение робота).
3. По способу базирования сварочного робота во время сварки:
— с базированием на носитель;
— с базированием на объект сварки.
4. По методу программирования процесса сварки:
— программирование на основе СДР-модели объекта сварки;
— программирование на основе данных системы технического зрения.
Основная масса существующих в настоящее время в судостроении роботизированных комплексов предназначена для сварки открытых судовых корпусных конструкций, доступ к сварным швам которой осуществляется сверху.
Вместе с тем сложные с точки зрения условий труда закрытые корпусные конструкции, где сварщик находится в замкнутом пространстве, заставляют искать технические решения для автоматизации этого процесса с помощью сварочных роботов. Пример такого решения — использование робота для сварки внутренних швов междудонного пространства объемной секции (балластные танки) балкера (рис. 1). Секция двойного дна имеет размеры
ОРГАНИЗАЦИЯ И ТЕХНОЛОГИЯ СУДОСТРОЕНИЯ '
СУДОСТРОЕНИЕ 2'2014
Рис. 1. Робот для сварки закрытой корпусной конструкции (междудонного пространства):
1 — сварочный робот; 2 — корпусная конструкция (балластный танк); 3 — монорельс
Рис. 2. Роботизированный сварочный комплекс с восемью
роботами Kawasab с базированием на объект сварки. Сварка днищевой секции контейнеровоза (Samsung Heavy Industry)
32х16 м, высоту до 2,5 м и состоит из 48 закрытых объемов, доступ в которые возможен только через люки размером 600х800 мм. Сварочный робот 1 перемещается оператором в междудонное пространство корпусной конструкции 2 по направляющей в виде монорельса 3. Установку направляющей внутри закрытого объема выполняет человек. В закрытом объеме осуществляется автоматическая сварка сопряжений, образовавшихся при накрытии конструкции наружной обшивкой.
Роботы, расположенные на напольном носителе, имеют ограниченную рабочую зону и применяются для сварки узлов корпусных конструкций относительно небольших размеров, например флоров. Здесь рабочая зона робота достаточна
для достижения сварочной горелкой элементов конструкции по одной из горизонтальных координат (до 2,2 м). Для работы по второй координате робот перемещается вдоль свариваемой конструкции по напольным направляющим.
Роботы, расположенные на портальных (мостовых) носителях, имеют, как правило, три или две (при малой высоте сварных швов) дополнительные переносные степени подвижности, что значительно расширяет их рабочую зону, обеспечивая доступ к сварным швам любой открытой судовой корпусной конструкции. Конфигурация таких носителей может быть от простого портала с однобалочным мостом до портала со сложной многобалочной структурой.
Рис. 3. Конфигурации робототехнических комплексов для сварки секций корпуса судна:
1 — свариваемая секция; 2 — сварочный робот; 3 — несущая конструкция; 4 — направляющие; о, б, в — сварка секций 12х12 м; г — сварка секции 16х16 м; д — сварка секции 22х22 м
Роботизированная сварка судовой корпусной конструкции представляет собой в общем случае сварку совокупности отдельных ячеек, образуемых набором двух направлений и наружной обшивкой/вторым дном (вторым бортом). После сварки одной ячейки робот должен быть перемещен в другую, как правило, смежную ячейку. Это выполняет несущая конструкция робота, имеющая соответствующие переносные степени подвижности.
Если сварка выполняется с использованием переносных степеней подвижности носителя, то они должны иметь сварочные скорости. Базирование на носителе портального типа требует жесткой связи робота с ним и выполняется при потолочном положении робота.
Базирование на объект сварки может осуществляться через гибкую связь робота с носителем (при напольном положении робота, робот только переносится и опускается на дно ячейки). Носитель выполняет только транспортные функции, а также обеспечивает подвод энергоносителей (рис. 2). Это имеет место, например, при сварке корпусных конструкций с вертикальными швами незначительной длины. Роботы выполняют сварку сопряжений высокого перекрестного набора с обшивкой и пересечений перекрестного набора с набором главного направления.
Конфигурации роботизированных сварочных комплексов. С увеличением размеров собираемых секций растет объем сварочных работ, выполнение которых одним роботом в установленное тактом работы
Рис. 4. Робот
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.