DE9103963U1

DE9103963U1 - Device for processing tubular structures

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Publication number: DE9103963U1
Application number: DE9103963U
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1991-02-28
Filing date: 1991-04-02
Publication date: 1992-02-20
Anticipated expiration: 2001-04-03

Description

Gerhard Kahl 2107 RosengartenGerhard Kahl 2107 Rosengarten

Vorrichtung zur Bearbeitung von rohrförmigen Gebilden.Device for processing tubular structures.

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Bearbeitung von dickwandigen Rohren, rohrförmigen Gebilden oder dergl., insbesondere um zwecks Vorbereitung von Knotenverbindungen von Rohren von Off-Shore-Konstruktionen die Rohre einander entsprechend aus- bzw. anzuschneiden, aufweisend eine positionierbare und in ihrer Arbeitsweise gesteuerte Bearbeitungseinheit, zum Beispiel zum Brennschneiden, Fräsen, Bohren und dergl.The invention relates to a device for processing thick-walled pipes, tubular structures or the like, in particular for cutting or trimming the pipes to size in preparation for joint connections of pipes in offshore structures, comprising a positionable and operationally controlled processing unit, for example for flame cutting, milling, drilling and the like.

Im Off-Shore-Bereich sind große Fachwerkkonstruktionen üblich, die komplizierte Knotenverbindungen der einzelnen Elemente miteinander aufweisen. Es handelt sich hierbei um Rohrstücke mit Durchmessern von ca. 10 m, mit Wanddicken im Bereich von 10 cm und Längsabmessungen im Bereich von 20 m, wobei insgesamt Rohrlängen von über 100 m möglich sind. Wenn an ein Bein einer Bohrinsel beispielsweise ein Querstreb in einem bestimmen Winkel angeschweißt werden soll, ist es zuvor erforderlich, die Durchdringung an beiden zu verbindenden Rohrstücken genauestens auszubilden, beispielsweise durch einen Schneidbrennvorgang mit einem darauffolgenden Schleif- oder Fräsvorgang. Die Anpaßarbeiten müssen wegen der strengen Schweißvorschriften mit relativ großer Genauigkeit vorgenommen werden.In the offshore sector, large lattice structures are common, with complicated joints between the individual elements. These are pipe sections with diameters of around 10 m, with wall thicknesses in the region of 10 cm and longitudinal dimensions in the region of 20 m, with total pipe lengths of over 100 m being possible. If, for example, a cross brace is to be welded to a leg of an oil rig at a certain angle, it is first necessary to form the penetration on both pipe sections to be connected with great precision, for example by means of a flame cutting process followed by a grinding or milling process. The adjustment work must be carried out with relatively high precision due to the strict welding regulations.

Bislang wurden derartige Aufgaben von Hand durch umständliche Anzeichen-, Brenn- und Nachschleifarbeiten aufwendig und ungenau ausgeführt. Einen Fortschritt bringen konventionelle Portalfräswerke,die zweifellos mit höchster Genauigkeit mechanische Bearbeitungen durchführen können. Dazu ist es jedoch erforderlich, nicht nur sehr große sondern auch sehr präzise Fundamente herzustellen, die ihrerseits mit Präzisionsführungsbahnen versehen werden müssen, die sich wiederum über große Längen erstrecken müssen. Derartige lange Führungsbahnen sind jedoch störend für den gesamten Betrieb, da sie beispielsweise mit großen Fremdlasten nicht überfahren werden dürfen. Bildet man derartige Fundamente jedoch überfahrbar aus, so bedeutet dies wiederum einen zusätzlichen Aufwand in der Herstellung und auch beim Einrichten. Zusätzlich muß man bedenken, daß an derartig großen Werkstücken möglichst zur gleichen Zeit viele unterschiedliche Arbeitsvorgänge durchgeführt werden sollen, was wiederum beim Brennschneiden oder Schweißen störend auf benachbarte Tätigkeiten einwirkt.Up to now, such tasks have been carried out manually using laborious marking, burning and regrinding work, which is time-consuming and inaccurate. Progress has been made with conventional portal milling machines, which can undoubtedly carry out mechanical processing with the highest degree of precision. However, this requires not only very large but also very precise foundations to be produced, which in turn must be provided with precision guideways that in turn must extend over great lengths. However, such long guideways are disruptive to the entire operation, as they cannot be driven over by large external loads, for example. However, if such foundations are designed to be driveable, this in turn means additional effort in production and also in setting up. In addition, one must consider that many different work processes should be carried out on such large workpieces at the same time, if possible, which in turn interferes with adjacent activities when flame cutting or welding.

Von besonderem Nachteil im Zusammenhang mit dem Einsatz von Portalfräswerken ist jedoch, daß relativ große Arbeitsstücke transportiert und zu der eigentlichen Bearbeitungsstelle gebracht werden müssen. Dort müssen Sie in genauester Weise positioniert werden, wobei sich nach der Bearbeitung ein erneuter Transportvorgang anschließt.A particular disadvantage in connection with the use of portal milling machines, however, is that relatively large workpieces have to be transported and brought to the actual processing location. There they have to be positioned in the most precise way, with another transport process following processing.

Die Erfindung befaßt sich mit dem Problem, relativ große und lange Werkstücke mit hoher Präzision bearbeiten zu können, wobei insbesondere der Transportaufwand in diesem Zusammenhang auf ein Minimum herabgesetzt werden soll.The invention addresses the problem of being able to machine relatively large and long workpieces with high precision, whereby in particular the transport effort in this context should be reduced to a minimum.

Erreicht wird dies dadurch, daß eine Vorrichtung der eingangs genannten Art so ausgestaltet wird, daß die Bearbeitungseinheit an einer kranbaren oder verfahrbarenThis is achieved by designing a device of the type mentioned above in such a way that the processing unit is attached to a craneable or movable

Einheit gehaltert ist, daß die verfahrbare Einheit mindestens drei, vorzugsweise vier Beine aufweist, die auf einem Fundament auf Schienen oder dergl. bewegbar und weiterhin in ihrer Länge veränderbar ausgebildet sind, daß an den Beinen im wesentlichen horizontale, vorzugsweise zueinander senkrecht miteinander verbundene Träger oberhalb des Fundaments bzw. der Schienen befestigt sind, daß eine in einer ersten horizontalen Richtung verfahrbare Brücke auf einigen der Träger angeordnet ist, daß an bzw. auf der Brücke ein in einer zweiten horizontalen Richtung beweglicher Support angebracht ist, daß das eigentliche Bearbeitungswerkzeug in vertikaler Richtung und in einem Winkel von bis zu ca. 20° zur vertikalen Richtung verschwenkbar am Support aufgehängt ist, vorzugsweise kardanisch aufgehängt ist, und daß die Brücke, der Support und die Bearbeitungseinheit als für sich transportable Einheiten ausgestaltet sind.Unit is held, that the movable unit has at least three, preferably four legs, which are movable on a foundation on rails or the like and are also designed to be variable in length, that essentially horizontal supports, preferably connected perpendicularly to one another, are attached to the legs above the foundation or the rails, that a bridge movable in a first horizontal direction is arranged on some of the supports, that a support movable in a second horizontal direction is attached to or on the bridge, that the actual processing tool is suspended on the support in a vertical direction and at an angle of up to approx. 20° to the vertical direction, preferably suspended on a gimbal, and that the bridge, the support and the processing unit are designed as transportable units in themselves.

Gemäß der Erfindung kann die verfahrbare Einheit dahingebracht werden, wo sich das Werkstück befindet, an dem bereits andere Bearbeitungen durchgeführt worden sind. Daraus ergeben sich erhebliche Vorteile, wenn man einmal bedenkt, daß ein rohrförmiger Körper über 50 m lang ist und einen Durchmesser von 8 m hat. In diesem Falle müßte die verfahrbare Einheit so beschaffen sein, daß sie den Umfang des Körpers übergreift, d.h. in der Größenordnung von 10 &khgr; 10 &khgr; 10 m groß ist. Die verfahrbare Einheit ist mit Antrieben versehen, so daß sie nach Ausführung einer Tätigkeit zu einem anderen Werkstück verbracht werden kann.According to the invention, the movable unit can be brought to the location of the workpiece on which other processing has already been carried out. This results in considerable advantages when one considers that a tubular body is over 50 m long and has a diameter of 8 m. In this case, the movable unit would have to be designed in such a way that it extends beyond the circumference of the body, i.e. is in the order of 10 x 10 x 10 m. The movable unit is provided with drives so that it can be moved to another workpiece after one operation has been carried out.

Gemäß der Erfindung sind die Beine der verfahrbaren Einheit in ihrer Länge verstellbar, was durch verschiedene Maßnahmen erreicht werden kann. So können die Beine aus einzelnen Segmenten ausgebildet sein, die je nach der gewünschten Höhe aneinander befestigt werden können. Die Beine könnten auchAccording to the invention, the legs of the movable unit are adjustable in length, which can be achieved by various measures. The legs can be made up of individual segments that can be attached to one another depending on the desired height. The legs could also

teleskopisch ausfahrbar ausgebildet sein, so daß der Höhenverstellvorgang in kurzer Zeit möglich ist . Auf diese Art und Weise wird eine Art Portal gebildet, welches mit einer Brücke mit der daran befindlichen Bearbeitungseinheit über das Werkstück gefahren werden kann. Die Höhe der Brücke wird dabei so niedrig wie möglich eingestellt, da eine übermäßige Höhe die Präzision der ausgeführten Arbeiten beeinträchtigt.be designed to be telescopically extendable so that the height adjustment process can be carried out in a short time. In this way, a type of portal is formed which can be moved over the workpiece using a bridge with the processing unit attached to it. The height of the bridge is set as low as possible, since an excessive height impairs the precision of the work carried out.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform wird die Brücke quer zur Längsrichtung des Werkstückes verfahren, wobei der Support in Längsrichtung des Werkstückes verfahrbar ist. Auf diese Weise kann jeder Punkt an dem Werkstück erreicht werden, wenn man dabei bedenkt, daß die Brücke und damit die Bearbeitungseinheit mit Hilfe der verfahrbaren Einrichtung an den Beinen noch zusätzlich in Längsrichtung des Werkstücks verfahrbar ist.According to a preferred embodiment, the bridge is moved transversely to the longitudinal direction of the workpiece, whereby the support can be moved in the longitudinal direction of the workpiece. In this way, every point on the workpiece can be reached, considering that the bridge and thus the processing unit can also be moved in the longitudinal direction of the workpiece with the help of the movable device on the legs.

Nach einer Ausführungsform der Erfindung kann die verfahrbare Einheit als Dreibein ausgebildet werden, auch könnten die Bewegungsrichtungen von Brücke und Support auch in einer radial-tangential-Beziehung realisiert werden.According to one embodiment of the invention, the movable unit can be designed as a tripod, and the directions of movement of the bridge and support could also be realized in a radial-tangential relationship.

Gemäß der Erfindung sind die Brücke, der Support und die Bearbeitungseinheit für sich als Einheiten ausgebildet, so daß diese Einheit transportiert werden kann, insbesondere zu einer verfahrbaren Einheit gebracht werden könnte, um einen gewünschten Vorgang dort durchzuführen, wo sich das zugehörige Werkstück befindet.According to the invention, the bridge, the support and the machining unit are designed as units in themselves, so that this unit can be transported, in particular could be brought to a movable unit in order to carry out a desired process where the associated workpiece is located.

Bei den Bearbeitungsvorgängen handelt es sich beispielsweise um Brennscheiden, Fräsen, Bohren aber auch Messen, wobei alle diese Vorgänge mit höchster Genauigkeit, jedoch unempfindlich gegenüber den Bedingungen einer relativ rauhen Umgebung durchgeführt werden können.The machining processes include, for example, flame cutting, milling, drilling and also measuring, whereby all of these processes can be carried out with the highest precision, but insensitive to the conditions of a relatively harsh environment.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung beispielsweise erläutert.The invention is explained below by way of example with reference to the drawing.

Fig. 1 zeigt eine Draufsicht auf eine Bearbeitungsvorrichtung gemäß der Erfindung.Fig. 1 shows a plan view of a processing device according to the invention.

Fig. 2 zeigt eine Schnittansicht gemäß A-A der Figur 1.Fig. 2 shows a sectional view according to A-A of Figure 1.

Die Bearbeitungsvorrichtung gemäß der Erfindung kann auf Rasterpunkten oder Schienen 1 oder auf einem Fundament 21 aufruhen. Es ist dabei auch, wie in Figur 2 zu erkennen, daran gedacht, ein mehrstufiges Fundament einzusetzen.The processing device according to the invention can rest on grid points or rails 1 or on a foundation 21. As can be seen in Figure 2, it is also possible to use a multi-level foundation.

Die Vorrichtung kann insgesamt mittels eines Kranes versetzt werden, es ist jedoch auch möglich, die Vorrichtung über Hilfsfahrwerks-Module 2 zu bewegen.The device can be moved entirely by means of a crane, but it is also possible to move the device via auxiliary chassis modules 2.

Die eigentliche Bearbeitungseinheit oder das Werkzeug 4 ist als Frässpindel-Modul denkbar, die, wie gezeigt, in einem Köcher angeordnet herausnehmbar ist und durch ein anderes Modul ausgetauscht werden kann.The actual machining unit or the tool 4 can be conceivable as a milling spindle module which, as shown, is arranged in a quiver and can be removed and replaced by another module.

Der Köcher könnte wiederum kardanisch in einem verfahrbaren Support 5 aufgehängt sein, wobei der Support 5 selbst auf einer verfahrbaren Brücke 6 reitet.The quiver could in turn be suspended gimbal-like in a movable support 5, with the support 5 itself riding on a movable bridge 6.

Vor der Brücke befindet sich im allgemeinen eine verschiebbare Bedienungsbühne 7, die ihrerseits mit einem beweglichen Bedienungskorb 8 und einer beweglichen Werkzeugwechselvorrichtung 9 ausgerüstet ist.In front of the bridge there is generally a movable operating platform 7, which in turn is equipped with a movable operating basket 8 and a movable tool changing device 9.

Das Werkzeug kann in bekannter Weise eine verfahrbare Pinole 10 mit einer Spindeleinheit und einem Planschiebermodul 11 aufweisen. Am Kopf der Pinole, der Spindeleinheit oder aufThe tool can have a movable sleeve 10 with a spindle unit and a cross slide module 11 in a known manner. At the head of the sleeve, the spindle unit or on

dem Planschieber können sich Aufnahmen für feste oder bewegliche Werkzeuge oder Zwischenadapter für Werkzeuge oder Meßeinrichtungen befinden.The facing slide can contain holders for fixed or movable tools or intermediate adapters for tools or measuring devices.

Für die Vergrößerung des Arbeitsbereiches kann das Werkstück in bekannter Weise auf Rollenböcken und/oder auf einem Drehtisch 12 liegen. Es wird nicht nur geschnitten, sondern auch aufgetragen und verbunden (z. B. durch Schweißen).To enlarge the working area, the workpiece can be placed on roller blocks and/or on a rotary table 12 in a known manner. It is not only cut, but also applied and connected (e.g. by welding).

Verschiedene Arbeitsvorgänge selbst können programmgesteuert durchgeführt werden.Various work processes themselves can be carried out programmatically.

Mit 3 sind in der Zeichnung vier senkrecht angeordnete Beine gezeigt, welche über Träger 20 und 22 miteinander verbunden sind. Mit 30 ist das Werkstück bezeichnet, das die Gestalt eines Zylinders hat, in den beispielsweise eine Ausnehmung geschnitten werden soll. Zu diesem Zweck wird die verfahrbare Einheit in den Arbeitsbereich gebracht. Das Werkzeug bei 4 wird über seine Verstellmöglichkeiten, nämlich über die Brücke 6 bzw. den Support 5 an die richtige Lage gebracht. Sodann wird der gewünschte Winkel eingestellt und die Bearbeitung kann durchgeführt werden. Geht der Vorgang über den durch die verfahrbare Einheit gegebenen Bereich hinaus, wird er abgebrochen und die verfahrbare Einheit wird in bezug auf das Werkstück 30 neu positioniert.In the drawing, 3 shows four vertically arranged legs which are connected to one another via supports 20 and 22. 30 designates the workpiece, which has the shape of a cylinder into which, for example, a recess is to be cut. For this purpose, the movable unit is brought into the work area. The tool at 4 is brought into the correct position using its adjustment options, namely via the bridge 6 or the support 5. The desired angle is then set and the machining can be carried out. If the process goes beyond the area provided by the movable unit, it is aborted and the movable unit is repositioned in relation to the workpiece 30.

Es sind verschiedenartige Bearbeitungseinheiten 4 denkbar, die gegeneinander austauschbar sind durch gleichgestaltete Aufnahme bzw. Befestigungselemente.Different types of processing units 4 are conceivable, which are interchangeable with one another by means of identically designed holders or fastening elements.

Claims

Claim for protection

Device for processing thick-walled pipes, tubular structures or the like, in particular for the purpose of preparing joint connections of pipes of offshore constructions to cut or cut the pipes to size, having a positionable and operating method-controlled processing unit, for example for flame cutting, milling, drilling and the like, characterized in that the processing unit (4) is held on a movable unit (2, 3, 5, 6, 20, 22), that the movable unit (2, 3, 5, 6, 20, 22) has at least three, preferably four legs (3) which are designed to be movable on a foundation (21) on rails (1) or the like and furthermore to be variable in length, that on the legs (3) there are essentially horizontal supports (20 + 22) which are preferably connected perpendicularly to one another above the foundation (21) or the rails (1), that a bridge (6) movable in a first horizontal direction is arranged on some of the supports (22), that a support (5) movable in a second horizontal direction is attached to or on the bridge (6), that the actual

Processing unit (4) is suspended from the support (5) in a vertical direction and can be pivoted at an angle of up to approx. 20° to the vertical direction, preferably in a gimbal-mounted manner, and that the bridge (6), the support (5) and the processing unit (4) are designed as transportable units.