DE102011118615A1

DE102011118615A1 - Method and device for welding and / or cutting components, in particular pipes, for the formation of offshore structures

Info

Publication number: DE102011118615A1
Application number: DE102011118615A
Authority: DE
Inventors: Kai Steffen
Original assignee: Weserwind Offshore Construction Georgsmarienhuette GmbH
Current assignee: Weserwind Offshore Construction Georgsmarienhuette GmbH
Priority date: 2011-11-16
Filing date: 2011-11-16
Publication date: 2013-05-16
Also published as: EP2780132A1; WO2013072016A1

Abstract

Rohre (10, 11) zur Bildung von Offshorestrukturen weisen vielfach komplexe, dreidimensionale Verschneidungskurven (12) auf. Zum üblicherweise mechanisch erfolgenden Verschweißen der Rohre (10, 11) längs der Verschneidungskurve (12) wird ein Schweißarbeitsmittel (18) längs einer an einem Rohr (10) lösbar befestigten Schiene (14) verfahren. Die Schiene (14) muss an den Verlauf der die Rohre (10, 11) an der Verschneidungskurve (12) verbindenden Schweißnaht (13) individuell angepasst werden. Das erfordert unterschiedliche Schienen (14) für eine jeweilige Verschneidungskurve (12) bzw. Schweißnaht (13). Erfindungsgemäß ist es vorgesehen, auf der Schiene (14) einen verfahbaren Roboter (16) anzuordnen, dem das Schweißarbeitsmittel (18) zugeordnet ist. Dadurch lassen sich auch komplexe, dreidimensionale Schweißnähte (13) mit einer geraden Schiene (14) bilden, die universell für unterschiedliche Schweißnähte (13) mit voneinander abweichenden Verläufen einsetzbar ist.Pipes (10, 11) for forming offshore structures have complex, three-dimensional intersection curves (12) in many cases. For usually mechanically occurring welding of the tubes (10, 11) along the Verschneidungskurve (12) a welding working means (18) along a to a pipe (10) releasably secured rail (14) is moved. The rail (14) must be individually adapted to the course of the weld (13) connecting the tubes (10, 11) to the intersection curve (12). This requires different rails (14) for a respective Verschneidungskurve (12) or weld (13). According to the invention, it is provided to arrange a movable robot (16) on the rail (14), to which the welding working means (18) is assigned. As a result, it is also possible to form complex, three-dimensional weld seams (13) with a straight rail (14) which can be universally used for different weld seams (13) with divergent progressions.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Schweißen und/oder Schneiden von Bauteilen, insbesondere Rohren, zur Bildung von Offshorestrukturen, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Des Weiteren betrifft die Erfindung eine zum Schweißen und/oder Schneiden dienende Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 7.The invention relates to a method for welding and / or cutting components, in particular tubes, for the formation of offshore structures, according to the preamble of claim 1. Furthermore, the invention relates to a device for welding and / or cutting according to the preamble of claim 7.

Offshorestrukturen werden aus großen und schweren Bauteilen, insbesondere Rohren, gebildet. Dort, wo zu verbindende Bauteile aufeinandertreffen, entstehen insbesondere bei Rohren dreidimensionale Verläufe, sogenannte Verschneidungskurven. Mindestens das Ende eines von mehreren zusammenzusetzenden Rohren muss einen der Verschneidungskurve entsprechenden dreidimensionalen Verlauf aufweisen, der durch entsprechendes Schneiden hergestellt wird. Verbunden werden die so vorbereiteten Rohre dann durch Schweißen.Offshore structures are formed from large and heavy components, in particular pipes. Wherever components to be connected meet, three-dimensional processes, so-called intersection curves, are produced, in particular in the case of pipes. At least the end of one of several pipes to be assembled must have a three-dimensional course corresponding to the intersection curve, which is produced by appropriate cutting. The pipes prepared in this way are then joined by welding.

Bei Offshorestrukturen werden nicht die verhältnismäßig großen und schweren Rohre oder ähnliche Bauteile an einer zum Schneiden oder Schweißen dienenden Einrichtung entlangbewegt, sondern es wird mindestens das Arbeitsmittel, beispielsweise ein Schweiß- oder Schneidbrenner, der Einrichtung gegenüber den ruhenden Bauteilen bewegt. Demzufolge müssten mindestens die unmittelbar zum Schneiden oder Schweißen dienenden Arbeitsmittel der Schneid- oder Schweißeinrichtung an der Schweiß- oder Schneidnaht entlangbewegbar sein. Dazu ist es bekannt, an mindestens einem der zu bearbeitenden Bauteile mindestens eine Schiene anzuordnen, längs derer das Arbeitsmittel der zum Schneiden bzw. Schweißen dienenden Einrichtung verfahrbar ist. Solche Schienen müssen dem Verlauf der Schweiß- oder Schneidnaht angepasst sein. Das führt bei dreidimensionalen Verschneidungskurven zu aufwendig gestalteten Schienen. Diese Schienen müssen bei mehrdimensionalen Verschneidungskurven individuell an die jeweilige Schweiß- oder Schneidnaht angepasst sein. Das ist sehr aufwendig.In offshore structures, the relatively large and heavy tubes or similar components are not moved along a cutting or welding device, but at least the working means, such as a welding or cutting torch, of the device is moved relative to the stationary components. Accordingly, at least the working means of the cutting or welding device serving directly for cutting or welding would have to be movable along the welding or cutting seam. For this purpose, it is known to arrange on at least one of the components to be machined at least one rail, along which the working means of serving for cutting or welding device is movable. Such rails must be adapted to the course of the weld or cutting seam. This results in three-dimensional grading curves to elaborately designed rails. These rails must be individually adapted to the respective welding or cutting seam in the case of multi-dimensional grading curves. This is very expensive.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu schaffen, die es zulassen, auf einfache Weise mehrdimensionale Verschneidungskurven von Bauteilen, insbesondere Rohren, zur Bildung von Offshorestrukturen zu schneiden und/oder zu schweißen.It is an object of the present invention to provide a method and a device which allow to easily cut and / or weld multidimensional intersection curves of components, in particular pipes, for the formation of offshore structures.

Ein Verfahren zur Lösung dieser Aufgabe weist die Maßnahmen des Anspruchs 1 auf. Demnach ist vorgesehen, dass dem Bauteil mindestens eine Längsführung zugeordnet wird und entlang der Längsführung eine mindestens das Arbeitsmittel der Schweiß- oder Schneideinrichtung führende Handhabungseinrichtung verfahren wird. Durch die auf der Längsführung verfahrbare Handhabungseinrichtung kommt es zu einer Überlagerung der Achse der Längsführung mit der mindestens einen zusätzlichen Achse der Handhabungseinrichtung. Das Arbeitsmittel kann so mehrachsig verfahren werden. Aufgrund dessen braucht die Längsführung nicht dem Verlauf der Verschneidungskurve des wenigstens einen Bauteils zu folgen, weil Abweichungen gegenüber dem Verlauf der Längsführung zur Verschneidungskurve von der Handhabungseinrichtung ausgeglichen werden. Die Folge ist, dass einfache, geradlinige Längsführungen für beliebige Verschneidungskurven verwendet werden können. Die bisher erforderliche individuelle Anpassung der Längsführung an die zum Teil dreidimensionale Verschneidungskurve erübrigt sich dadurch.A method for achieving this object comprises the measures of claim 1. Accordingly, it is provided that the component is assigned at least one longitudinal guide and along the longitudinal guide a at least the working means of the welding or cutting device leading handling device is moved. By means of the handling device which can be moved on the longitudinal guide, the axis of the longitudinal guide is overlaid with the at least one additional axis of the handling device. The working fluid can thus be moved multi-axially. Because of this, the longitudinal guide does not need to follow the course of the intersection curve of the at least one component, because deviations from the course of the longitudinal guidance to the intersecting curve are compensated by the handling device. The result is that simple, straight-line guides can be used for any grading curve. The previously required individual adjustment of the longitudinal guide to the partially three-dimensional Verschneidungskurve thereby unnecessary.

Bei einer bevorzugten Ausgestaltung des Verfahrens ist vorgesehen, das Arbeitsmittel, beispielsweise einen Schweiß- oder Schneidbrenner, mittels der Handhabungseinrichtung auf mindestens einer zusätzlichen, antiparallel zur Linearführung verlaufenden Bahn zu bewegen. Dadurch ist eine zweidimensionale Bewegung des Arbeitsmittels möglich. Falls die Handhabungseinrichtung so ausgebildet ist, dass sie das Arbeitsmittel auf mindestens zwei antiparallelen Bahnen bewegt, kann das Arbeitsmittel entlang dreidimensionaler Verschneidungskurven bewegt werden.In a preferred embodiment of the method is provided to move the working means, such as a welding or cutting torch, by means of the handling device on at least one additional, anti-parallel to the linear guide running path. As a result, a two-dimensional movement of the working medium is possible. If the handling device is designed to move the working fluid on at least two antiparallel tracks, the working fluid can be moved along three-dimensional grading curves.

Eine vorteilhafte Weiterbildung des Verfahrens sieht es vor, durch Entlangbewegen der Handhabungseinrichtung mit dem Arbeitsmittel auf der Linearführung und zusätzliches Bewegen des Arbeitsmittels von der Handhabungseinrichtung das Arbeitsmittel entlang der Verschneidungskurve die Schweißnaht oder Schneidbahn abzufahren. Durch eine entsprechende Koordinierung der Wege und Geschwindigkeiten der Bewegung der Handhabungseinrichtung auf der Linearführung und die Bewegung des Arbeitsmittels seitens der Handhabungseinrichtung lassen sich beliebig komplexe Verläufe der Schweißnaht oder der Schneidbahn realisieren. Dadurch ist es möglich, ohne hardwaremäßige Veränderungen der Linearführung und der Handhabungseinrichtung beliebige zwei- oder auch dreidimensionale Verschneidungskurven abzufahren und insbesondere Rohre für große Offshorestrukturen so mechanisiert, insbesondere automatisch, zu schneiden und/oder zu schweißen.An advantageous development of the method provides, by moving along the handling device with the working means on the linear guide and additional movement of the working means of the handling device, the working means along the Verschneidungskurve the weld or cutting path. By an appropriate coordination of the paths and speeds of movement of the handling device on the linear guide and the movement of the working fluid on the part of the handling device can be realized arbitrarily complex gradients of the weld or the cutting path. This makes it possible, without hardware modifications of the linear guide and the handling device, to start any two- or even three-dimensional grading curves and, in particular, to mechanize, in particular automatically cut, and / or weld tubes for large offshore structures.

Eine bevorzugte Ausgestaltung des Verfahrens sieht es vor, als Handhabungseinrichtung einen vorzugsweise mobilen Roboter zu verwenden. Ein solcher Roboter lässt sich relativ zu den großen, ruhenden Bauteilen, insbesondere Rohren, für Offshorestrukturen bewegen. Insbesondere ist es vorgesehen, als Roboter zur Bildung der Handhabungseinrichtung einen mehrachsigen, insbesondere zweiachsigen oder dreiachsigen, insbesondere mobilen Roboter zu verwenden. Mit einem mehrachsigen, insbesondere mobilen Roboter lassen sich zusammen mit seiner Verfahrbarkeit längs der Linearführung beliebige dreidimensionale Verschneidungskurven abfahren und so auf einfache Weise dreidimensionale Schweißnähte und/oder Schneidbahnen herstellen.A preferred embodiment of the method provides for using a preferably mobile robot as handling device. Such a robot can be moved relative to the large, stationary components, in particular tubes, for offshore structures. In particular, it is provided as a robot for forming the handling device a multiaxial, in particular biaxial or triaxial, in particular mobile To use robots. With a multiaxial, in particular mobile robot can be along with the linear guide any three-dimensional intersection curves depart along with its mobility and thus easily produce three-dimensional welds and / or cutting paths.

Bevorzugt ist es vorgesehen, als Linearführung eine gerade oder gegebenenfalls auch gebogene Schiene zu verwenden. Eine gerade Schiene lässt sich am einfachsten realisieren. Eine gebogene Schiene, die teilweise einer ungeraden Schweißnaht oder Schneidbahn folgt, hat den Vorteil, dass eine quer zur Schiene verlaufende Achse der Handhabungseinrichtung bzw. des Roboters kürzer sein kann.It is preferably provided to use a linear or optionally also curved rail as a linear guide. A straight rail is the easiest way to realize it. A curved rail, which partly follows an odd-numbered weld or cutting path, has the advantage that an axis of the handling device or of the robot running transversely to the rail can be shorter.

Des Weiteren ist bevorzugt vorgesehen, die Linearführung, insbesondere Schiene, lösbar an oder in der Nähe eines Bauteils zu befestigen. Beispielsweise kann die Schiene durch Magneten lösbar am Bauteil, zum Beispiel einem Rohr, befestigt sein. Die Schiene kann aber auch woanders lösbar befestigt sein, sofern sich dabei die Schiene in einer festen Relativbeziehung zum Bauteil oder Rohr befindet.Furthermore, it is preferably provided to fix the linear guide, in particular rail, releasably on or in the vicinity of a component. For example, the rail can be releasably secured by magnets on the component, for example a pipe. The rail can also be releasably secured elsewhere, provided that the rail is in a fixed relative relationship to the component or pipe.

Eine Vorrichtung zur Lösung der eingangs genannten Aufgabe weist die Merkmale des Anspruchs 7 auf. Bei dieser Vorrichtung ist es vorgesehen, auf einer länglichen Schiene verfahrbar eine Handhabungseinrichtung anzuordnen, wobei der Handhabungseinrichtung das Arbeitsmittel zum insbesondere Schweißen und/oder Schneiden zugeordnet ist. Beispielsweise kann der Handhabungseinrichtung ein Schneid- oder Schweißbrenner, ein zum Schweißen oder Schneiden dienender Laser oder Ähnliches zugeordnet sein. Dann ist das Arbeitsmittel der Einrichtung zum Schweißen und/oder Schneiden sowohl von der Handhabungseinrichtung bewegbar als auch mit der Handhabungseinrichtung längs der Schiene verfahrbar. Auf diese Weise ist es möglich, mit einer universell einsetzbaren Schiene, die nicht an den Verlauf der Schweißnaht oder Schweißbahn angepasst zu sein braucht, Schnitte oder Schweißungen entlang einer komplexen mehrachsigen, insbesondere auch dreidimensionalen, Bahn vorzunehmen, die der Verschneidungskurve des zu schneidenden Bauteils oder der zu verschweißenden Bauteile entspricht.An apparatus for solving the above-mentioned problem has the features of claim 7. In this device, it is provided to arrange a handling device movable on an elongated rail, wherein the handling device is assigned to the working means for welding in particular and / or cutting. For example, the handling device may be associated with a cutting or welding torch, a laser for welding or cutting, or the like. Then the working means of the device for welding and / or cutting is movable both by the handling device and can be moved along with the handling device along the rail. In this way it is possible, with a universally applicable rail that does not need to be adapted to the course of the weld or welding path, make cuts or welds along a complex multi-axis, especially three-dimensional, the curve of the intersection of the component to be cut or corresponds to the components to be welded.

Insbesondere kann es vorgesehen sein, die Handhabungseinrichtung zum Bewegen des Arbeitsmittels auf mindestens zwei unterschiedlichen Bahnen oder Achsen auszubilden. Durch in der Richtung voneinander abweichende Achsen und einen antiparallelen Verlauf derselben zur Schiene kann das Arbeitsmittel im Raum bewegt werden und dadurch dreidimensionale Bahnen abfahren.In particular, it can be provided to form the handling device for moving the working means on at least two different tracks or axles. By deviating in the direction of axes and an antiparallel course of the same to the rail, the working fluid can be moved in space and thereby depart three-dimensional paths.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Vorrichtung ist die Handhabungseinrichtung als ein mehrachsiger, vorzugsweise mobiler, Roboter ausgebildet. Dadurch kann sich der Roboter gegenüber dem ruhenden, zu bearbeitenden Bauteil im dreidimensionalen Raum bewegen. Es können so große Bauteile, insbesondere Rohre, wie sie zur Bildung von Offshorestrukturen notwendig sind, wirtschaftlich bearbeitet werden, und zwar vor allem mit Schweißnähten bzw. Schneidbahnen versehen werden, die beliebigen räumlichen Verschneidungskurven folgen.According to an advantageous development of the device, the handling device is designed as a multi-axis, preferably mobile, robot. As a result, the robot can move in three-dimensional space in relation to the stationary component to be processed. Such large components, in particular tubes, which are necessary for the formation of offshore structures, can be processed economically, in particular provided with welds or cutting paths which follow any spatial intersection curves.

Weiterhin ist es bevorzugt vorgesehen, dass der Roboter als ein Knickarmroboter mit einer zusätzlichen Linearachse, die von der Längsachse der Schiene abweicht, ausgebildet ist. Ein solcher Knickarmroboter mit einer zusätzlichen Linearachse ist kompakt und verfügt über einen einfachen Aufbau, so dass er sich problemlos am jeweiligen Schweiß- oder Schneidort anordnen lässt und sich leicht gegenüber dem zu schneidenden Bauteil oder dem zu verschweißenden Bauteil bewegen lässt.Furthermore, it is preferably provided that the robot is designed as an articulated-arm robot with an additional linear axis that deviates from the longitudinal axis of the rail. Such an articulated robot with an additional linear axis is compact and has a simple structure, so that it can be easily arranged at the respective welding or cutting location and can be easily moved relative to the component to be cut or the component to be welded.

Die Vorrichtung kann bevorzugt derart weitergebildet sein, dass die zumindest eine Schiene mit wenigstens einem Mittel zum Befestigen an einem Bauteil oder einem anderen Gegenstand versehen ist. Bei dem Mittel kann es sich zum Beispiel um einen oder mehrere Magneten, und zwar sowohl Permanentmagneten als auch Elektromagneten, handeln, die die Schiene mit dem darauf verfahrbaren Roboter und dem Arbeitsmittel zum Schweißen bzw. Schneiden in einer festen unverschieblichen Relativanordnung am Bauteil halten. Durch die Lösbarkeit kann die Schiene zu anderen Schweiß- oder Schneidarbeiten eingesetzt werden, und zwar auch dann, wenn diese anderen Schneid- oder Schweißarbeiten einen anderen Verlauf der Schneidbahn oder der Schweißnaht erfordern. Alternativ ist es denkbar, die Schiene mit lösbaren Mitteln an einem Gegenstand zu befestigen, der in einer definierten Relativposition zum Bauteil der Offshorestruktur steht. Beispielsweise kann es sich hierbei um am Bauteil, insbesondere einem Rohr, bereits zuvor angeschweißte Halterungen, aber auch separate Halterungen, handeln.The device may preferably be further developed in such a way that the at least one rail is provided with at least one means for fastening to a component or another object. The means may be, for example, one or more magnets, both permanent magnets and electromagnets, which hold the rail with the robot movable thereon and the welding means for working in a fixed non-displaceable relative arrangement on the component. The solvability of the rail can be used for other welding or cutting work, even if these other cutting or welding work requires a different course of the cutting path or the weld. Alternatively, it is conceivable to fasten the rail with detachable means to an object which is in a defined relative position to the component of the offshore structure. For example, this may be the component, in particular a pipe, previously welded brackets, but also separate brackets act.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Vorrichtung sind die Handhabungseinrichtung bzw. der Roboter auf einem einen eigenen Antrieb aufweisenden Schlitten montiert und der Schlitten von seinem Antrieb auf der Längsführung, insbesondere der Schiene, verfahrbar. Dadurch braucht die Handhabungseinrichtung keinen eigenen Antrieb aufzuweisen, um sich längs der Schiene weiterzubewegen. Vielmehr kann ein handelsüblicher mobiler Roboter eingesetzt werden, der vom Schlitten verfahren wird. Der Roboter braucht dann nur eine Bewegungsachse für zweidimensionale Schweiß- oder Schneidbahnen und zwei Bewegungsachsen für dreidimensionale Schneid- oder Schweißbahnen aufzuweisen.According to a further advantageous embodiment of the device, the handling device or the robot are mounted on a carriage having its own drive and the carriage of his drive on the longitudinal guide, in particular the rail, movable. As a result, the handling device need not have its own drive to move along the rail. Rather, a commercial mobile robot can be used, which is moved by the carriage. The robot then only needs one movement axis for two-dimensional welding or cutting paths and two movement axes for have three-dimensional cutting or welding tracks.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. In dieser zeigen:A preferred embodiment of the invention will be explained in more detail with reference to the drawing. In this show:

1 eine schematische Seitenansicht zweier unter einem spitzen Winkel zu verschweißender Rohre zur Bildung eines Teils einer Offshorestruktur, 1 a schematic side view of two pipes to be welded at an acute angle to form a part of an offshore structure,

2 eine Grundrissdarstellung der Schweißnaht längs der Verschneidungskurve der unter einem spitzen Winkel zusammenzuschweißenden Rohre gemäß der 1, und 2 a plan view of the weld along the intersection curve of the welded together at an acute angle tubes according to the 1 , and

3 eine vergrößerte Einzelheit aus der 2. 3 an enlarged detail from the 2 ,

Die Figuren zeigen beispielhaft die Erfindung im Zusammenhang mit der Verschweißung zweier Rohre 10 und 11 unterschiedlichen Durchmessers und einem Winkel, der kleiner ist als 90°. Die zu verschweißenden Rohre 10 und 11 sind Teil einer Offshorestruktur, beispielsweise einer Gründungsstruktur. infolge der unterschiedlichen Durchmesser der Rohre 10, 11 und der unrechtwinkligen Verschweißung derselben kommt es dort, wo die Stirnfläche des kleineren Rohrs 11 auf den Mantel des größeren Rohrs 10 trifft, zu einer räumlichen Verschneidungskurve 12. Entlang dieser Verschneidungskurve 12 sind die Rohre 10 und 11 mit einer entsprechenden dreidimensionalen Schweißnaht 13 zu verschweißen.The figures show an example of the invention in connection with the welding of two tubes 10 and 11 different diameter and an angle smaller than 90 °. The pipes to be welded 10 and 11 are part of an offshore structure, such as a start-up structure. due to the different diameter of the tubes 10 . 11 and the wrong-angled welding of the same occurs where the end face of the smaller pipe 11 on the mantle of the larger tube 10 meets, to a spatial intersection curve 12 , Along this intersection curve 12 are the pipes 10 and 11 with a corresponding three-dimensional weld 13 to weld.

Die Erfindung bezieht sich weiterhin auf die maschinelle Herstellung der Schweißnaht 13. Dazu wird mindestens ein Schweißwerkzeug, beispielsweise ein Schweißbrenner, ein Laser oder dergleichen mit vorzugsweise einer automatischen Zufuhr des Schweißwerkstoffs von der erfindungsgemäßen Vorrichtung maschinell an der Verschneidungskurve 12 entlanggeführt. Um die entlang der umlaufenden Verschneidungskurve 12 verlaufende Schweißnaht 13 (2) herstellen zu können, sind mehrere, im gezeigten Ausführungsbeispiel vier, Vorrichtungen vorgesehen, und zwar vorzugsweise gleiche Vorrichtungen.The invention further relates to the machining of the weld 13 , For this purpose, at least one welding tool, for example a welding torch, a laser or the like, with preferably an automatic feed of the welding material from the device according to the invention, is machined on the intersecting curve 12 guided along. Around the along the intersecting curve 12 extending weld 13 ( 2 ), several, in the embodiment shown four, devices are provided, preferably the same devices.

Jede Vorrichtung verfügt über eine bevorzugt gerade ausgebildete Linearführung, bei der es sich im gezeigten Ausführungsbeispiel um eine gerade Schiene 14 handelt, einen Schlitten 15 und eine mobile Handhabungseinrichtung. Im Folgenden wird die Erfindung im Zusammenhang mit einer als ein mobiler Roboter 16 ausgebildeten Handhabungseinrichtung beschrieben.Each device has a preferably linear straight guide, which in the embodiment shown is a straight rail 14 is a sled 15 and a mobile handling device. In the following, the invention will be related to one as a mobile robot 16 trained handling device described.

Die geradlinige Schiene 14 ist lösbar mit der äußeren Mantelfläche des größeren Rohrs 10 verbunden. Dieses kann durch Magneten, aber auch kleine Schweißpunkte geschehen, die nach dem Herstellen der Schweißnaht 13 wieder aufgetrennt werden. Im Ausführungsbeispiel der 2 sind zwei parallel zur Längsmittelachse 17 des größeren Rohrs 10 verlaufende gleiche Schienen 14 an gegenüberliegenden Seiten des kleineren Rohrs 11 vorgesehen. Darüber hinaus sind zwei quer zur Längsmittelachse 17 des großen Rohrs 10 verlaufende Schienen 14 vorgesehen, von denen nur eine in der 2 gezeigt ist. Die nicht gezeigte quergerichtete Schiene 14 liegt der quergerichteten Schiene 14 auf der entgegengesetzten Querseite des kleineren Rohrs 11 gegenüber. Die quergerichteten Schienen sind um einen Teil des Mantels des großen Rohrs 10 gebogen, so dass sie dem Durchmesser des Rohrs 10 folgen. In Draufsicht 2) verlaufen sie noch ebenso wie die seitlichen Schienen 14 geradlinig, liegen also in einer die Längsmittelachse 17 des großen Rohrs 10 senkrecht schneidenden Querschnittsebene. Die Längen der Schienen 14 sind so bemessen, dass die Schlitten 15 hierauf ausreichend weit verfahrbar sind, um mit in den Figuren nur symbolisch gezeigten Arbeitsmitteln, nämlich Schweißarbeitsmitteln 18, die umlaufende Schweißnaht 13 herstellen zu können.The straight-line rail 14 is detachable with the outer surface of the larger tube 10 connected. This can be done by magnets, but also small welds, after making the weld 13 be separated again. In the embodiment of 2 are two parallel to the longitudinal central axis 17 of the larger pipe 10 running same rails 14 on opposite sides of the smaller pipe 11 intended. In addition, two are transverse to the longitudinal center axis 17 of the big pipe 10 running rails 14 provided, of which only one in the 2 is shown. The transverse rail, not shown 14 lies the transverse rail 14 on the opposite transverse side of the smaller tube 11 across from. The transverse rails are around a portion of the shell of the large pipe 10 bent, giving it the diameter of the pipe 10 consequences. In plan view 2 ) they still run as well as the side rails 14 rectilinear, so lie in one the longitudinal central axis 17 of the big pipe 10 perpendicularly intersecting cross-sectional plane. The lengths of the rails 14 are sized to the sledges 15 can be moved sufficiently far to work with only shown symbolically in the figures, namely welding work tools 18 , the circumferential weld 13 to be able to produce.

Der auf jeder Schiene 14 verfahrbare Schlitten 15 ist mit einem eigenen Antrieb versehen. Dadurch kann der Schlitten 15 beliebig längs der ihm zugeordneten Schiene 14 verfahren werden.The one on each rail 14 movable carriages 15 is provided with its own drive. This allows the sled 15 as desired along the rail assigned to it 14 be moved.

Auf dem selbstfahrenden Schlitten 15 ist der mobile Roboter 16 befestigt, und zwar vorzugsweise lösbar, so dass er auch anderen Schlitten 15 zugeordnet werden kann. Der Roboter 16 ist so ausgebildet, dass er das Schweißarbeitsmittel 18, beispielsweise einen Schweißbrenner, auf zwei unterschiedlich gerichteten Achsen bewegen kann, wobei diese beiden Achsen von der Längsrichtung der Schiene 14 abweichen, also nicht parallel zur Längsmittelachse 17 des großen Rohrs 10 verlaufen. Der hier gezeigte mobile Roboter 16 ist als sogenannter Knickarmroboter ausgebildet, dessen Auslegerarm 19 von zwei Auslegerarmteilen 20 und 21 gebildet ist. Beide Auslegerarmteile 20, 21 sind im gezeigten Ausführungsbeispiel gleich lang. Die beiden Auslegerarmteile 20, 21 sind um eine Knickachse 22 schwenkbar miteinander verbunden. Ein gegenüberliegendes freies Ende des zum Schlitten 15 weisenden Auslegerteils 20 ist um eine parallel zur Knickachse 22 verlaufende Drehachse 23 drehbar mit einer Roboterbasis 24 verbunden. Der Drehachse 23 ist eine Linearachse 25 zugeordnet, wodurch der als Knickarm ausgebildete Auslegerarm 19 auf der Drehachse 23 auf- und abbewegbar ist. Die Drehachse 23 verläuft senkrecht zur Schiene 14, und zwar von der Mantelfläche des größeren Rohrs 10 nach außen. Vorzugsweise verläuft die Drehachse 23 radial zur Längsmittelachse 17 des größeren Rohrs 10 nach außen. Die Knickachse 22 verläuft parallel zur Drehachse 23. Dem von der Drehachse 23 weggerichteten freien Ende des Auslegerarmteils 21 ist das Schweißarbeitsmittel 18 zugeordnet, und zwar vorzugsweise fest, also unbeweglich. Es ist aber auch denkbar, das Schweißarbeitsmittel 18 dem freien Ende des Auslegerarmteils 21 um die Längsachse desselben beweglich, vorzugsweise schwenkbar, zuzuordnen.On the self-propelled sledge 15 is the mobile robot 16 attached, preferably releasably, so that he also other sleds 15 can be assigned. The robot 16 is designed to be the welding tool 18 , For example, a welding torch, can move on two different axes, these two axes of the longitudinal direction of the rail 14 deviate, ie not parallel to the longitudinal central axis 17 of the big pipe 10 run. The mobile robot shown here 16 is designed as a so-called articulated robot, the boom arm 19 from two Auslegerarmteilen 20 and 21 is formed. Both boom arms 20 . 21 are the same length in the embodiment shown. The two Auslegerarmteile 20 . 21 are around a bend axis 22 pivotally connected to each other. An opposite free end of the to the sled 15 pointing outrigger part 20 is about a parallel to the bending axis 22 extending axis of rotation 23 rotatable with a robot base 24 connected. The axis of rotation 23 is a linear axis 25 assigned, whereby formed as an articulated boom arm 19 on the axis of rotation 23 can be moved up and down. The rotation axis 23 runs perpendicular to the rail 14 , from the outer surface of the larger tube 10 outward. Preferably, the axis of rotation runs 23 radially to the longitudinal central axis 17 of the larger pipe 10 outward. The bending axis 22 runs parallel to the axis of rotation 23 , That of the axis of rotation 23 directed free end of the Auslegerarmteils 21 is the welding tool 18 assigned, preferably fixed, so immovable. But it is also conceivable, the welding tool 18 the free end of the Auslegerarmteils 21 about the longitudinal axis of the same movable, preferably pivotally assigned.

Der Antrieb des Schlittens 15 und die Antriebe des Roboters 16 zum Bewegen des Auslegerarms 19 auf der Linearachse 25 und zum Verschwenken der Auslegerarmteile 20, 21 um die Knickachse 22 und die Drehachse 23 stehen mit einer gemeinsamen Steuerung in Verbindung, die der Roboterbasis 24 und/oder dem Schlitten 15 zugeordnet sein kann. Durch die Steuerung sind die Antriebe des Schlittens 15 und des Roboters 16 derart koordinierbar, vorzugsweise durch entsprechende Programmierung, dass das Schweißarbeitsmittel 18 mit vorbestimmter Vorschubgeschwindigkeit längs eines solchen Bereichs der Verschneidungskurve 12 bewegbar ist, der von der jeweiligen Vorrichtung zur Herstellung eines Teils der Schweißnaht 13 erreichbar ist.The drive of the carriage 15 and the drives of the robot 16 for moving the cantilever arm 19 on the linear axis 25 and for pivoting the Auslegerarmteile 20 . 21 around the bend axis 22 and the rotation axis 23 communicate with a common control of the robot base 24 and / or the sledge 15 can be assigned. Through the control are the drives of the carriage 15 and the robot 16 so coordinatable, preferably by appropriate programming, that the welding work 18 at a predetermined feed rate along such a range of the intersection curve 12 is movable, that of the respective device for producing a part of the weld 13 is reachable.

Nachfolgend wird das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung der die Rohre 10 und 11 verbindenden umlaufenden Schweißnaht 13 beschrieben:
Im gezeigten Ausführungsbeispiel stellt jede zunächst am Rohr 10 lösbar befestigte Vorrichtung einen Teil eines von ihr erreichbaren Abschnitts der Schweißnaht 13 her. Im Ausführungsbeispiel der 2 finden vier bis auf die Länge und den Verlauf der Schienen 14 gleiche Vorrichtungen Verwendung. Von den Vorrichtungen wird das Schweißarbeitsmittel 18, beispielsweise ein Schweißbrenner oder ein Laser, maschinell an einem Teil der Verschneidungskurve 12 entlanggeführt und dabei jeweils ein Abschnitt der Schweißnaht 13 hergestellt. Die Bewegungen des Schweißarbeitsmittels 18 werden dabei von der Steuerung des Roboters 16 und des Antriebs des Schlittens 15 so koordiniert, dass der herzustellende Abschnitt der Schweißnaht 13 am entsprechenden Abschnitt der Verschneidungskurve 12 entlanggeführt wird. Durch den Verfahrweg des Schlittens 15 längs der Schiene 14 und dem Arbeitsbereich des als Knickarm ausgebildeten Auslegerarms 19 lässt sich das Schweißarbeitsmittel 18 im punkt-strichliniert in der 2 dargestellten Bereich räumlich bewegen.The process according to the invention for producing the tubes will be described below 10 and 11 connecting circumferential weld 13 described:
In the embodiment shown, each one initially on the pipe 10 releasably attached device a part of a reachable from her section of the weld 13 ago. In the embodiment of 2 find four down to the length and the course of the rails 14 same devices use. From the devices becomes the welding tool 18 For example, a welding torch or a laser, machined on a part of the intersecting curve 12 along and in each case a section of the weld 13 produced. The movements of welding work tool 18 be doing so by the controller of the robot 16 and the drive of the carriage 15 so coordinated that the section of the weld to be produced 13 at the corresponding section of the intersection curve 12 is guided along. Through the travel path of the carriage 15 along the rail 14 and the working area of the cantilevered boom arm 19 can be the welding tool 18 in dot-dashed lines in the 2 spatially move displayed area.

Während der Roboter 16 vom verfahrbaren Schlitten 15 mit der vorgesehenen Vorschubgeschwindigkeit längs der Schiene 14 bewegt wird, wird vom Roboter 16 der Auslegerarm 19 auf der Linearachse 25 auf einer radialgerichteten Bahn zur Längsmittelachse 17 des Rohrs 10 bewegt und dabei zusätzlich um die Drehachse 23 verschwenkt und/oder das Auslegerarmteil 21 um die Knickachse 22 gegenüber dem um die Drehachse 23 schwenkbaren Auslegerarmteil 20 verschwenkt. Diese Bewegungen können ganz oder teilweise zusammenwirken, so dass das Schweißarbeitsmittel 18 auf einer überlagerten bzw. zusammengesetzten Bahn bewegt wird, die erforderlich ist, um das Schweißarbeitsmittel 18 von der Vorrichtung am von dieser erreichbaren Abschnitt der Verschneidungskurve 11 entlangzuführen und dabei einen Teil der Schweißnaht 13 herzustellen. Je nach Gestalt der Verschneidungskurve 12 und der demzufolge herzustellenden Schweißnaht 13 kann es ausreichen, nur einen Teil der möglichen Bewegungen des Roboters 16 und des Schlittens 15 gleichzeitig auszuführen, beispielsweise beim Entlangbewegen des Schlittens 15 auf der Schiene 14 nur den Auslegerarm 19 um die Drehachse 23 und/oder auf der Linearachse 25 zu bewegen, während die Knickachse 22 unbetätigt bleibt. Bei einer nur zweidimensionalen Verschneidungskurve 12 mit einer entsprechenden Schweißnaht 13 kann es ausreichend sein, den Auslegerarm 19 auf der Linearachse 25 während der Herstellung des betreffenden Abschnitts der Schweißnaht 13 nicht zu verfahren und nur die Drehachse 23 und/oder die Knickachse 22 zu betätigen. Während des Schweißens wird der Schlitten 15 in der Regel stets mit der vorgesehenen Vorschubgeschwindigkeit, die gegebenenfalls sich längs der Schiene 14 ändern kann, auf der Schiene 14 weiterbewegt.While the robot 16 from the movable carriage 15 with the intended feed speed along the rail 14 is moved by the robot 16 the cantilever arm 19 on the linear axis 25 on a radially directed path to the longitudinal central axis 17 of the pipe 10 moved and in addition to the rotation axis 23 pivoted and / or the boom arm 21 around the bend axis 22 opposite to the axis of rotation 23 pivoting boom arm 20 pivoted. These movements can interact in whole or in part, so that the welding work 18 is moved on a superimposed or composite web, which is required to the welding work 18 from the device at the reachable section of the intersection curve 11 along a part of the weld 13 manufacture. Depending on the shape of the intersection curve 12 and the weld to be produced accordingly 13 It may be sufficient, only a part of the possible movements of the robot 16 and the sled 15 run simultaneously, for example when moving the carriage 15 on the rails 14 only the boom 19 around the axis of rotation 23 and / or on the linear axis 25 to move while the kink axis 22 remains unconfirmed. For a two-dimensional grading curve only 12 with a corresponding weld 13 It may be sufficient, the boom 19 on the linear axis 25 during the manufacture of the relevant section of the weld 13 not to move and only the axis of rotation 23 and / or the bending axis 22 to press. During welding, the sled becomes 15 usually always with the intended feed rate, which may be along the rail 14 can change, on the rail 14 advanced.

Die Bewegungen der einzelnen Vorrichtungen werden vorzugsweise so koordiniert, dass eine oder zwei Vorrichtungen mit der Herstellung der Schweißnaht 13 beginnen und danach die übrigen Vorrichtungen an die Anfänge der zuerst gebildeten Abschnitte der Schweißnaht 13 anschließend die übrigen Abschnitte der Schweißnaht 13 herstellen.The movements of the individual devices are preferably coordinated so that one or two devices with the production of the weld 13 begin and then the remaining devices to the beginnings of the first formed portions of the weld 13 then the remaining sections of the weld 13 produce.

Zur Herstellung anderer Schweißnähte, insbesondere auch solche mit anderen Verläufen, werden die Schienen 14 mit den Schlitten 15 und den Robotern 16 von der äußeren Mantelfläche des großen Rohrs 10 getrennt und an einem anderen Rohr oder sonstigen Bauteil befestigt, um dort Schweißnähte mit anderen Verläufen herzustellen. Denkbar ist es auch, zuvor den Schlitten 15 mit dem Roboter 16 von der Schiene 14 zu trennen, so dass die jeweilige Schiene 15 allein vom Rohr 10 getrennt wird. Zur Herstellung anderer Schweißnähte wird die Steuerung der Vorrichtung entsprechen umprogrammiert. Insbesondere wird in die Steuerung die Relativposition von der Schiene 14 jeder Vorrichtung zu den zu verschweißenden Rohren oder sonstigen Bauteilen der Offshorestruktur eingegeben.For the production of other welds, especially those with other gradients, the rails 14 with the sledges 15 and the robots 16 from the outer surface of the large pipe 10 separated and attached to another pipe or other component to produce welds with other gradients. It is also conceivable, previously the sledge 15 with the robot 16 from the rail 14 separate so that the respective rail 15 alone from the pipe 10 is disconnected. To make other welds, the control of the device will be reprogrammed. In particular, in the control of the relative position of the rail 14 each device to the pipes to be welded or other components of the offshore structure entered.

Ein alternatives Verfahren sieht es vor, die Schienen 14 nicht direkt an einem der zu verschweißenden Bauteile, insbesondere Rohre 10 und 11, zu befestigen, sondern die jeweilige Schiene an einer Halterung zu befestigen. Die Befestigung an der Halterung braucht dann nicht lösbar zu sein. Die zu verschweißenden Bauteile werden in eine definierte Relativposition zu der Halterung gebracht, die während der Herstellung der Schweißnaht beibehalten wird. Von der Halterung aus wird dann die Schweißnaht zum Verbinden der Rohre 10 und 11 oder anderer Bauteile der Offshorestruktur hergestellt. Der Vorteil dieses Verfahrens besteht darin, dass die Vorrichtungen nicht an den zu verschweißenden Bauteilen befestigt werden müssen und zum Verschweißen anderer Bauteile an der Halterung verbleiben können. Die neu zu verschweißenden Bauteile sind dann nur in die vorgesehene Relativposition zur Halterung zu bringen und hier während des Schweißvorgangs zu fixieren.An alternative procedure is to use the rails 14 not directly on one of the components to be welded, in particular pipes 10 and 11 , but to attach the respective rail to a bracket. The attachment to the bracket then does not need to be solvable. The components to be welded are brought into a defined relative position to the holder, which is maintained during the production of the weld. From the holder then the weld for connecting the pipes 10 and 11 or other components of the offshore structure. The advantage of this method is that the devices need not be attached to the components to be welded and may remain for welding other components to the holder. The new parts to be welded are then only to bring in the intended relative position for mounting and fix here during the welding process.

Die Erfindung eignet sich nicht nur zum Schweißen, sondern auch zum Schneiden. Beispielsweise kann die Verschneidungskurve 12 am kleinen Rohr 11 so automatisch programmgesteuert hergestellt werden und anschließend längs der Verschneidungskurve 12 das kleine Rohr 11 mit dem großen Rohr 10 verschweißt werden. Dabei können zum zuvor erfolgenden Schneiden der Verschneidungskurve 12 die gleichen Vorrichtungen verwendet werden. Es ist lediglich zum Schneiden das Schweißarbeitsmittel 18 durch ein geeignetes anderes Arbeitsmittel, insbesondere ein Schneidarbeitsmittel in Gestalt eines Schneidbrenners oder eines Schneidlasers, zu ersetzen. Die Schienen 14, die Schlitten 15 und die Roboter 16 können dabei die gleichen sein, und zwar auch die Steuerung. Wenn die Vorrichtungen dauerhaft an mindestens einer Halterung befestigt sind, kann nach dem Schneiden der Verschneidungskurve 12 am Ende des kleinen Rohrs 11 unter Beibehaltung der Relativanordnung des kleinen Rohrs 11 zur Halterung und zu den Vorrichtungen entlang der gleichen Bahnkurve das Verschweißen des kleineren Rohrs 11 mit dem größeren Rohr 10 erfolgen, ohne dass dazu die Programmierung geändert werden muss. Es muss lediglich das Schneidarbeitsmittel gegen ein Schweißarbeitsmittel 18 ausgetauscht und gegebenenfalls die Vorschubgeschwindigkeit geändert werden, falls diese beim Schweißen vom Schneiden abweicht.The invention is not only suitable for welding, but also for cutting. For example, the intersection curve 12 at the small tube 11 be made automatically programmatically and then along the grading curve 12 the little pipe 11 with the big pipe 10 be welded. It can be used to previously cutting the intersection curve 12 the same devices are used. It is just for cutting the welding tool 18 by a suitable other working means, in particular a cutting tool in the form of a cutting torch or a cutting laser to replace. The rails 14 , the sledges 15 and the robots 16 can be the same, including the controller. If the devices are permanently attached to at least one fixture, after intersecting the intersecting curve 12 at the end of the small pipe 11 while maintaining the relative arrangement of the small tube 11 for the holder and the devices along the same trajectory, the welding of the smaller tube 11 with the bigger pipe 10 without having to change the programming. It just has to be the cutting tool against a welding tool 18 exchanged and if necessary, the feed rate may be changed if it deviates from the cutting during welding.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1010: Rohr (groß)Pipe (big)
1111: Rohr (klein)Pipe (small)
1212: VerschneidungskurveVerschneidungskurve
1313: SchweißnahtWeld
1414: Schienerail
1515: Schlittencarriage
1616: Roboterrobot
1717: LängsmittelachseLongitudinal central axis
1818: SchweißarbeitsmittelWelding means
1919: Auslegerarmboom
2020: AuslegerarmteilAuslegerarmteil
2121: AuslegerarmteilAuslegerarmteil
2222: Knickachsebending axis
2323: Drehachseaxis of rotation
2424: Roboterbasisrobot base
2525: Linearachselinear axis

Claims

Method for welding and / or cutting components, in particular pipes ( 10 . 11 ), for the formation of offshore structures, wherein a welding agent ( 18 ) or a cutting tool mechanically along at least part of a weld ( 13 ) or a cutting line is moved, characterized in that the component is assigned at least one longitudinal guide and along the longitudinal guide a welding work ( 18 ) or the cutting tool leading handling device is moved.

A method according to claim 1, characterized in that for the process and guidance of the welding work ( 18 ) or the cutting tool from the handling device, the welding work ( 18 ) or cutting work is moved on at least one antiparallel to the linear guide running path.

A method according to claim 1 or 2, characterized in that the welding work ( 18 ) or the cutting work of the handling device on different tracks or axes is movable.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that by a method of the handling device with the welding work ( 18 ) or the cutting tool along the linear guide and / or moving the welding tool ( 18 ) or the cutting tool from the handling device, the welding work ( 18 ) or the cutting work along the weld ( 13 ) or cutting line is performed.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that a preferably mobile robot ( 16 ), in particular as a robot ( 16 ) a mobile multi-axis, in particular two-axis or three-axis, robot ( 16 ) is used.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that as a linear guide a preferably straight rail ( 14 ) is used and / or the rail ( 14 ) releasably on or adjacent to a component, in particular a pipe ( 10 respectively. 11 ) is arranged.

Device for welding and / or cutting components, in particular pipes ( 10 . 11 ) for forming offshore structures with at least one elongated rail ( 14 ) and with a weld ( 13 ) or a cutting line forming welding work ( 18 ) or cutting work along the rail ( 14 ), characterized in that on the rail ( 14 ) a handling device is arranged movable and the handling device the welding work ( 18 ) or the cutting means is assigned.

Apparatus according to claim 7, characterized in that the handling device for moving the welding work ( 18 ) and the cutting tool is formed on at least two different tracks or axes.

Apparatus according to claim 7 or 8, characterized in that the handling device as a multi-axis, preferably mobile, robot ( 16 ), in particular as an articulated robot with an additional linear axis ( 25 ), which depends on the direction of extension of the rail ( 14 ), in particular perpendicular thereto.

Device according to one of claims 7 to 9, characterized in that the rail ( 14 ) is provided with at least one means for attaching to a component or another arranged in a fixed relative position to the component object.

Device according to one of claims 7 to 10, characterized in that the handling device on a self-propelled slide ( 15 ) and the carriage ( 15 ) With the handling device arranged thereon can be moved by the drive along the rail.