DE202004014772U1 - Pipe-cutting device for partly automated cutting of objects like pipes applies thermal cutting process with positioning and measuring devices - Google Patents

Pipe-cutting device for partly automated cutting of objects like pipes applies thermal cutting process with positioning and measuring devices Download PDF

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Abstract

A positioning device (4) adjusts the axial and rotational positioning movement of an object, i.e. a pipe (2), in relation to a processing head (5) in a processing position. A measuring device (6) determines outer dimensions and/or the pipe's wall thickness. A control unit adapts the parameters of a thermal cutting process by using the parameters defined by the measuring device.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum teilautomatisierten Trennen eines Gegenstandes, insbesondere Rohres, mittels eines thermischen Trennverfahrens.The The invention relates to a device for partially automated cutting an object, in particular a pipe, by means of a thermal separation process.

Thermische Trennverfahren werden in der Praxis bereits vielfach eingesetzt und zählen daher aufgrund offenkundiger Vorbenutzung zum Stand der Technik. Darunter vereinen lasergestützte thermische Trennverfahren zugleich hohe Prozessgeschwindigkeiten von mehreren Metern pro Minute mit sehr geringen Emissionen. Neben dem Trennen von Stahl und Edelstahl sind eine Vielzahl vom möglichen Werkstoffen und deren Legierungen sowie Plattierungen und Beschichtungen problemlos trennbar. Beispielsweise werden derartige teilautomatisierte Vorrichtungen zur emissionsarmen Bearbeitung als fest installierte Systeme eingesetzt.thermal Separation processes are already widely used in practice and count therefore due to obvious prior use to the state of the art. These include laser-based thermal separation processes at the same time high process speeds of several meters per minute with very low emissions. Next The separation of steel and stainless steel are a variety of possible materials and their alloys as well as cladding and coatings without problems separable. For example, such partially automated devices used for low-emission processing as permanently installed systems.

Ein spezieller Anwendungszweck ist die Demontage von industriellen Anlagen. Dabei fallen erhebliche Mengen widerverwertbarer oder fachgerecht zu entsorgender Gegenstände, beispielsweise Rohre oder Rohrsegmente an, die zunächst in transportfähige bzw. handhabbare Länge getrennt werden müssen. Besondere Anforderungen an einen zuverlässigen Schutz gegenüber unkontrollierten Emissionen stellt dabei der Rückbau kerntechnischer Anlagen. Die dabei eingesetzten Vorrichtungen sind als Handbearbeitungsgeräte ausgeführt und vereinen ein geringe Emissionsarmut und eine flexible, ortsungebundene Einsetzbarkeit. Als problematisch erweist sich der geringe Automatisierungsgrad solcher ortsungebundenen Systeme.On special application is the disassembly of industrial plants. In doing so, significant quantities are recyclable or professionally items to be disposed of, for example pipes or pipe segments, which are initially in transportable or manageable length must be separated. Special requirements for reliable protection against uncontrolled Decommissioning is a source of emissions nuclear facilities. The devices used are as hand tools accomplished and combine low emissions and flexible, location-independent Applicability. The low degree of automation proves to be problematic of such fixed systems.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Möglichkeit zur weitgehenden Automatisierung ortsungebundener Vorrichtungen der eingangs genannten Art zu schaffen.The Invention is based on the object, a way to extensive Automation of non-stationary devices of the aforementioned Way of creating.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einer Vorrichtung gemäß den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Die Unteransprüche betreffen besonders zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung.This The object is achieved with a Device according to the features of claim 1 solved. The subclaims concern particularly useful further training the invention.

Erfindungsgemäß ist also eine Vorrichtung vorgesehen, bei der die Vorrichtung mit einer Positioniereinrichtung für die axial- und rotationsbewegliche Positionierung des Gegenstandes relativ zu einem Bearbeitungskopf in einer Bearbeitungsposition mit einer Messeinrichtung zur Bestimmung der äußeren Abmessungen und/oder der Wandstärke des Gegenstandes und mit einer Steuereinheit zur Anpassung der Parameter des thermischen Trennverfahrens aufgrund der mittels der Messeinrichtung bestimmten Parameter ausgestattet ist, wobei die Vorrichtung als eine transportable Baueinheit ausgeführt ist. Hierdurch wird bei der als transportable Baueinheit ausgeführten ortsungebunden einsetzbaren Vorrichtung ein weitgehender Automatisierungsgrad realisiert, so dass die Vorrichtung von einem einzigen Bediener auch ohne genaue Kenntnisse der Lasertechnik bedient werden kann. Die Vorrichtung kann dabei mit herkömmlicher Transporttechnik mit Kraftfahrzeugen aller Art transportiert werden. Die bereits demontierten Rohre, die beliebige Querschnittsformen und Abmessungen zwischen 20 und 500 mm aufweisen können, werden unabhängig von ihrem jeweiligen Durchmesser in die Positioniereinrichtung eingelegt, Die Vorrichtung erkennt das Rohr, und positioniert dieses in der Bearbeitungsposition, in welcher das Rohr fixiert wird. Dabei werden automatisch die äußeren Abmessungen und die Wandstärke des Rohres bestimmt, auf deren Basis die automatische Erstellung der Schneidparameter erfolgt. Nach dem automatisiert ablaufenden Trennprozess gelangen die Trennteile in einen Behälter.According to the invention a device is provided in which the device with a positioning device for the axially and rotationally movable positioning of the object relative to a machining head in a machining position with a Measuring device for determining the external dimensions and / or the wall thickness of the object and with a control unit for adjusting the parameters the thermal separation process based on the measuring device certain parameters, the device as one transportable unit executed is. As a result, the design of the transportable structural unit is independent of location a largely degree of automation, so that the device can be operated by a single operator even without accurate Knowledge of laser technology can be used. The device can with conventional Transport technology can be transported with all types of motor vehicles. The already dismantled pipes, any cross-sectional shapes and can have dimensions between 20 and 500 mm independently of their respective diameter inserted into the positioning device The device recognizes the pipe and positions it in the processing position, in which the pipe is fixed. The outer dimensions are automatically and the wall thickness of the pipe, based on which the automatic creation the cutting parameter takes place. After the automated process Separation process the separation parts get into a container.

Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung wird dabei dadurch erreicht, dass die Vorrichtung zur Durchführung des thermischen Trennverfahrens einen Laserbearbeitungskopf oder eine Plasma-Trennanlage insbesondere einen CO2–Schneidlaser aufweist.A particularly advantageous embodiment of the invention is achieved in that the device for carrying out the thermal separation process has a laser processing head or a plasma separation system, in particular a CO 2 cutting laser.

Weiterhin erweist es sich als besonders zweckmäßig, wenn die Vorrichtung zur Vermeidung von Emissionen als eine abgeschlossene Baueinheit ausgeführt ist, so dass eine Belastung der Umgebung so gering wie möglich gehalten werden kann.Farther it proves to be particularly useful if the device for Avoidance of emissions as a self-contained unit so that environmental pollution is kept as low as possible can be.

Hierzu eigenen sich beispielsweise eine Abwandlung, bei der die Vorrichtung in einem Container angeordnet ist, um so den Transport weiter zu vereinfachen. In der Praxis eigenen sich beispielsweise übliche 20'-Container.For this are suitable, for example, a modification in which the device is arranged in a container so as to further transport simplify. In practice, for example, conventional 20 'containers are suitable.

Die Positioniereinrichtung könnte mit beliebigen Zuführmitteln ausgestattet sein. Besonders günstig ist es hingegen, wenn die Positioniereinrichtung eine Prismenzuführung hat, die insbesondere antreibbare Längsrollen und Querrollen aufweist, um so insbesondere rotationssymmetrische Gegenstände problemlos zuführen zu können.The Positioning device could with any feeding means be equipped. Very cheap it is, however, if the positioning device has a prism feed, the particularly drivable longitudinal rollers and has transverse rollers, in particular rotationally symmetrical objects feed easily to be able to.

Dabei ist es auch besonders praxisgerecht, wenn die Längsrollen und Querrollen quer zur Haupterstreckungsachse des Gegenstandes verfahrbar und relativ zu dem Gegenstand zustellbar ausgeführt sind und dadurch eine Anpassung an unterschiedliche Abmessungen ermöglichen.there it is also particularly practical if the longitudinal and transverse rollers are transverse movable and relative to the main axis of extent of the object are deliverable to the object and thereby an adjustment allow for different dimensions.

Der Trennprozess könnte in einer frei in der Bearbeitungsposition liegenden Stellung des Gegenstandes durchgeführt werden. Besonders zweckmäßig ist es hingegen, wenn die Positioniereinrichtung eine Spannvorrichtung zur Fixierung des Gegenstandes aufweist, so dass eine zuverlässige Vorschubbewegung gewährleistet werden kann.The separation process could be carried out in a position of the object freely in the processing position. On the other hand, it is particularly expedient if the positioning device has a clamping device for fixing the object has, so that a reliable feed movement can be guaranteed.

Der Bearbeitungskopf könnte zur Durchführung des Trennprozesses entlang der Oberfläche des Gegenstandes beweglich ausgeführt sein. Besonders einfach ist es hingegen, wenn mittels der Positioniereinrichtung der Gegenstand bei der Durchführung des thermischen Trennverfahrens rotationsbeweglich antreibbar ist, um so die Vorschubbewegung durch die Rotationsbewegung des Gegenstandes zu erreichen.The Machining head could to carry out of the separation process along the surface of the object accomplished his. On the other hand, it is particularly simple if by means of the positioning device the subject when performing the thermal separation process can be driven to rotate, the more so the feed movement by the rotational movement of the object to reach.

Die Trennlinie kann grundsätzlich einen beliebigen Verlauf aufweisen. Besonders sinnvoll ist eine Weiterbildung, bei der die Vorrichtung zur Trennung des Gegenstandes parallel oder quer zur Haupterstreckungsachse des Gegenstandes ausgeführt ist, um so die Schnittlänge zu minimieren. Die Gegenstände werden dabei in der gewünschten Länge getrennt und optional auch in Längsrichtung getrennt, um so beispielsweise Halb- oder Viertelschalen zu erzeugen, die eine einfache Zugänglichkeit zur Innenwandfläche von Rohren gestattet.The Dividing line can basically have any course. One is particularly useful Training in which the device for separating the object is carried out parallel or transverse to the main axis of extent of the object, so the cutting length to minimize. Things are in the desired Length separated and optionally also in the longitudinal direction separated to produce half or quarter shells, for example which is easy accessibility to the inner wall surface allowed by pipes.

Zur Erzielung einer optimalen Schneidleistung ist es besonders Erfolg versprechend, wenn die Vorrichtung zur Einhaltung eines konstanten Abstandes des Bearbeitungskopfes von der Oberfläche des Gegenstandes eine Abstandsmesseinrichtung sowie eine Nachführeinrichtung aufweist, so dass die Oberfläche im Fokus des Laserstrahls liegt.to Achieving optimal cutting performance is particularly successful promising if the device to maintain a constant Distance of the machining head from the surface of the object a distance measuring device and a tracking device has so that the surface is in the focus of the laser beam.

Die Erfindung lässt verschiedene Ausführungsformen zu. Zur weiteren Verdeutlichung ihres Grundprinzips ist eine davon in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend beschrieben.The Invention leaves different embodiments to. One of them is to clarify its basic principle shown in the drawing and is described below.

Diese zeigt inThis shows in

1 eine Seitenansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung; 1 a side view of the device according to the invention;

2 eine Vorderansicht der in 1 gezeigten Vorrichtung. 2 a front view of the in 1 shown device.

Die 1 und 2 zeigen in einer Seitenansicht sowie in einer Vorderansicht eine Vorrichtung 1 zum teilautomatisierten Trennen eines als rotationssymmetrisches Rohr ausgeführten Gegenstandes 2, mittels eines Lasers 3. Die Vorrichtung 1 hat eine Positioniereinrichtung 4 sowohl für die axiale als auch die rotationsbewegliche Positionierung des Gegenstandes 2 relativ zu einem Bearbeitungskopf 5 des Lasers 3. Mittels einer Messeinrichtung 6 werden die äußeren Abmessungen und die Wandstärke des Gegenstandes 2 bestimmt und einer nicht gezeigten Steuereinheit zugeführt, um die Prozessparameter des Lasers 3 entsprechend anzupassen. Die Positioniereinrichtung 4 ist zur vorbestimmten Positionierung des Gegenstandes 2 mit die Längsrollen 7 und Querrollen 8 ausgestattet, die relativ zu dem Gegenstand 2 in Pfeilrichtung 9 zustellbar ausgeführt sind. Weiterhin dient eine nicht gezeigte Abstandsmesseinrichtung der Erfassung des Abstandes des Bearbeitungskopfes 5 von der Oberfläche des Gegenstandes 2 und der Einhaltung eines konstanten Abstandes bei der Rotationsbewegung des Gegenstandes 2 mittels einer Nachführeinrichtung 10 des in Pfeilrichtung 11 beweglichen Bearbeitungskopfes 5. Die Vorrichtung 1 ist als eine transportable Baueinheit ausgeführt und dadurch ortsunabhängig einsetzbar.The 1 and 2 show a device in a side view and in a front view 1 for the semi-automated cutting of an object designed as a rotationally symmetrical tube 2 , using a laser 3 , The device 1 has a positioning device 4 for the axial as well as the rotationally movable positioning of the object 2 relative to a machining head 5 of the laser 3 , Using a measuring device 6 are the external dimensions and wall thickness of the item 2 determined and a control unit, not shown, supplied to the process parameters of the laser 3 adjust accordingly. The positioning device 4 is for predetermined positioning of the object 2 with the longitudinal rollers 7 and cross rollers 8th equipped relative to the subject 2 in the direction of the arrow 9 are deliverable. Furthermore, a distance measuring device, not shown, is used to record the distance of the machining head 5 from the surface of the object 2 and maintaining a constant distance during the rotational movement of the object 2 by means of a tracking device 10 in the direction of the arrow 11 movable machining head 5 , The device 1 is designed as a transportable unit and can therefore be used anywhere.

Claims (14)

Eine Vorrichtung (1) zum teilautomatisierten Trennen eines Gegenstandes (2), insbesondere Rohres, mittels eines thermischen Trennverfahrens, mit einer Positioniereinrichtung (4) für die axial- und rotationsbewegliche Positionierung des Gegenstandes (2) relativ zu einem Bearbeitungskopf (5) in einer Bearbeitungsposition mit einer Messeinrichtung (6) zur Bestimmung der äußeren Abmessungen und/oder der Wandstärke des Gegenstandes (2) und mit einer Steuereinheit zur Anpassung der Parameter des thermischen Trennverfahrens aufgrund der mittels der Messeinrichtung (6) bestimmten Parameter, wobei die Vorrichtung (1) als eine transportable Baueinheit ausgeführt ist.A device ( 1 ) for the semi-automated separation of an object ( 2 ), in particular pipe, by means of a thermal separation process, with a positioning device ( 4 ) for the axially and rotationally movable positioning of the object ( 2 ) relative to a processing head ( 5 ) in a processing position with a measuring device ( 6 ) to determine the external dimensions and / or the wall thickness of the object ( 2 ) and with a control unit for adapting the parameters of the thermal separation process on the basis of the measuring device ( 6 ) certain parameters, the device ( 1 ) is designed as a transportable unit. Vorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (1) zur Durchführung des thermischen Trennverfahrens einen Laserbearbeitungskopf und/oder eine Plasma-Trennanlage aufweist.Contraption ( 1 ) according to claim 1, characterized in that the device ( 1 ) has a laser processing head and / or a plasma separation system for carrying out the thermal separation process. Vorrichtung (1) nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung einen CO2–Schneidlaser aufweist.Contraption ( 1 ) according to claims 1 or 2, characterized in that the device has a CO 2 cutting laser. Vorrichtung (1) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (1) zur Vermeidung von Emissionen als eine abgeschlossene Baueinheit ausgeführt ist.Contraption ( 1 ) according to at least one of the preceding claims, characterized in that the device ( 1 ) is designed as a closed unit to avoid emissions. Vorrichtung (1) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (1) in einem Container angeordnet ist.Contraption ( 1 ) according to at least one of the preceding claims, characterized in that the device ( 1 ) is arranged in a container. Vorrichtung (1) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Positioniereinrichtung (4) einen Prismenzuführung hat.Contraption ( 1 ) according to at least one of the preceding claims, characterized in that the positioning device ( 4 ) has a prism feed. Vorrichtung (1) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Positioniereinrichtung (4) antreibbare Längsrollen (7) und/oder Querrollen (8) aufweist.Contraption ( 1 ) according to at least one of the preceding claims, characterized in that the positioning device ( 4 ) drivable Longitudinal rolls ( 7 ) and / or cross rollers ( 8th ) having. Vorrichtung (1) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Längsrollen (7) und/oder Querrollen (8) quer zur Haupterstreckungsachse des Gegenstandes (2) verfahrbar ausgeführt sind.Contraption ( 1 ) according to at least one of the preceding claims, characterized in that the longitudinal rollers ( 7 ) and / or cross rollers ( 8th ) transverse to the main axis of extension of the object ( 2 ) are designed to be movable. Vorrichtung (1) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Längsrollen (7) und/oder Querrollen (8) relativ zu dem Gegenstand (2) zustellbar ausgeführt sind.Contraption ( 1 ) according to at least one of the preceding claims, characterized in that the longitudinal rollers ( 7 ) and / or cross rollers ( 8th ) relative to the item ( 2 ) are designed to be deliverable. Vorrichtung (1) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Positioniereinrichtung (4) eine Spannvorrichtung zur Fixierung des Gegenstandes aufweist.Contraption ( 1 ) according to at least one of the preceding claims, characterized in that the positioning device ( 4 ) has a clamping device for fixing the object. Vorrichtung (1) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mittels der Positioniereinrichtung (4) der Gegenstand (2) bei der Durchführung des thermischen Trennverfahrens rotationsbeweglich antreibbar ist.Contraption ( 1 ) according to at least one of the preceding claims, characterized in that by means of the positioning device ( 4 ) the object ( 2 ) can be driven to rotate when the thermal separation process is carried out. Vorrichtung (1) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (1) zur Trennung des Gegenstandes (2) parallel oder quer zur Haupterstreckungsachse des Gegenstandes (2) ausgeführt ist.Contraption ( 1 ) according to at least one of the preceding claims, characterized in that the device ( 1 ) to separate the object ( 2 ) parallel or transverse to the main axis of extension of the object ( 2 ) is executed. Vorrichtung (1) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Bearbeitungskopf (5) in Richtung der Oberfläche des Gegenstandes (2) beweglich ausgeführt ist.Contraption ( 1 ) according to at least one of the preceding claims, characterized in that the processing head ( 5 ) towards the surface of the object ( 2 ) is designed to be movable. Vorrichtung (1) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (1) zur Einhaltung eines konstanten Abstandes des Bearbeitungskopfes (5) von der Oberfläche des Gegenstandes (2) eine Abstandsmesseinrichtung sowie eine Nachführeinrichtung (10) aufweist.Contraption ( 1 ) according to at least one of the preceding claims, characterized in that the device ( 1 ) to maintain a constant distance between the machining head ( 5 ) from the surface of the object ( 2 ) a distance measuring device and a tracking device ( 10 ) having.
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