C - Chemistry – Metallurgy – 23 – C
Patent
C - Chemistry, Metallurgy
23
C
C23C 24/08 (2006.01) B23K 9/04 (2006.01) H05H 1/48 (2006.01)
Patent
CA 2748507
The present invention relates to a system and method for automated or "robotic" application of hardfacing to the surface of a steel- toothed cutter of a standard earth-boring rock bit or a hybrid-type rock bit. In particular, the system incorporates a grounded adapter plate and chuck mounted to a robotic arm for grasping and manipulating a rock bit cutter beneath an electrical or photonic energy welding source, such as a plasma arc welding torch manipulated by a positioner. In this configuration, the torch is positioned substantially vertically and oscillated along a horizontal axis as the cutter is manipulated relative along a target path for the distribution of hardfacing. Moving the cutter beneath the torch allows more areas of more teeth to be overlayed, and allows superior placement for operational feedback, such as automatic positioning and parameter correction. In the preferred embodiment, sensors provide data to the control system for identification, positioning, welding program selection, and welding program correction. The control system, aided by data from the sensors, manipulates the robotically held cutter while controlling the operation and oscillation of the torch. These systems and methods can be applied to hard-facing steel teeth of the rolling cutters of both standard tri-cone or di-cone type rolling cone bits, as well as to hybrid-type earth boring drill bits.
La présente invention porte sur un système et sur un procédé d'application automatique ou robotique de surfaçage de renfort sur la surface d'un couteau à dents d'acier d'un trépan de forage pour roche standard ou d'un trépan pour roche de type hybride. En particulier, le système comprend une plaque et un mandrin d'adaptateur mis à la terre, montés sur un bras de robot afin de saisir et manipuler un couteau de trépan pour roche en dessous d'une source de soudage à énergie photonique ou électrique, tel qu'une torche de soudage au plasma manipulée par un positionneur. Dans cette configuration, la torche est positionnée sensiblement verticalement et oscille le long d'un axe horizontal lorsque le couteau est manipulé par rapport à un trajet cible pour la répartition du surfaçage de renfort. Le déplacement du couteau en dessous du chalumeau permet à plus de zones ou à plus de dents de se chevaucher, et permet une meilleure disposition pour un rotor opérationnel, tel qu'un positionnement automatique et une correction des paramètres. Dans le mode de réalisation préféré, des capteurs délivrent des données vers le système de commande pour l'identification, le positionnement, la sélection du programme de soudage, et la correction de celui-ci. Le système de commande, assisté par les données provenant des capteurs, manipule le couteau à maintien robotique tout en commandant le fonctionnement et l'oscillation de la torche. Ces systèmes et procédés peuvent être appliqués pour le surfaçage de renfort des dents d'acier des couteaux rotatifs, à la fois de trépan à molette de type à deux molettes ou à trois molettes standard ainsi que pour les trépans de forage de type hybride.
Gilmore Kenneth E.
Luce David K.
Massey Alan J.
Nehring Keith
Stauffer Bruce
Baker Hughes Incorporated
Sim & Mcburney
LandOfFree
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