WO2003024863A2 - Verfahren und anordnung zur wahlweisen verbindung von rohranschlüssen miteinander - Google Patents

Verfahren und anordnung zur wahlweisen verbindung von rohranschlüssen miteinander Download PDF

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WO2003024863A2
WO2003024863A2 PCT/EP2002/010334 EP0210334W WO03024863A2 WO 2003024863 A2 WO2003024863 A2 WO 2003024863A2 EP 0210334 W EP0210334 W EP 0210334W WO 03024863 A2 WO03024863 A2 WO 03024863A2
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manipulator
screw
clamp
union nut
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Udo Kriegel
Uwe Biermann
Georg Gau
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Tuchenhagen Gmbh
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    • B67—OPENING, CLOSING OR CLEANING BOTTLES, JARS OR SIMILAR CONTAINERS; LIQUID HANDLING
    • B67D—DISPENSING, DELIVERING OR TRANSFERRING LIQUIDS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B67D7/00—Apparatus or devices for transferring liquids from bulk storage containers or reservoirs into vehicles or into portable containers, e.g. for retail sale purposes
    • B67D7/06—Details or accessories
    • B67D7/78—Arrangements of storage tanks, reservoirs or pipe-lines
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B67—OPENING, CLOSING OR CLEANING BOTTLES, JARS OR SIMILAR CONTAINERS; LIQUID HANDLING
    • B67C—CLEANING, FILLING WITH LIQUIDS OR SEMILIQUIDS, OR EMPTYING, OF BOTTLES, JARS, CANS, CASKS, BARRELS, OR SIMILAR CONTAINERS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; FUNNELS
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    • B67D2210/00028—Constructional details
    • B67D2210/00047—Piping
    • B67D2210/0006—Manifolds

Definitions

  • the invention relates to a method for the optional connection of pipe connections to one another according to the preamble of claim 1 and to an arrangement for carrying out the method according to the preamble of claim 7.
  • the so-called distributor panels or pipe fences there is, for example, the task of several tanks 8 (see FIGS. 1 and 2), for example fermentation tanks in a fermentation cellar or also other functional units 8 *, each via their tank outlet line 8a or drain line 8a * , which is connected to a line 2c.1.1 on a pipe fence 1, 1.1, if necessary with a line 2c.1.2 for young beer filling DN100 or a line 2c.1.6 for young beer emptying DN100 or a line 2c .1.3 for yeast harvest or a line 2c.1.4 for emptying 1 DN100 or another line 2c.1.5 for emptying 2 DN100 or a line 2c.1.7 for tank cleaning 1 DN80 or another line 2c.1.8 for tank cleaning 2 DN80.
  • tanks 8 for example fermentation tanks in a fermentation cellar or also other functional units 8 *, each via their tank outlet line 8a or drain line 8a * , which is connected to a line 2c.1.1 on a pipe fence 1, 1.1, if necessary with a line
  • the connecting bend 3 or 3.1.2 is provided with a swivel joint 3b so that the same connecting bend 3.1.2 can be used to carry out the optional connection of the pipe connections in question (see FIG. 2).
  • the connection bend 3.1.2 can also operate the pipe connections 2.1.1 and 2.1.8 based on the nominal widths of the pipe connections 2.1.1 and 2.1.7 to be connected (DN100 and DN80).
  • a second connection bend 3.1.1 (DN100 to DN100) can connect the pipe connection 2.1.1 with the pipe connection 2.1.2 or 2.1.4 or 2.1.5 or 2.1.6
  • a third connection bend 3.1.3 (DN100 to DN65) can Connect pipe connection 2.1.1 to pipe connection 2.1.3.
  • the lines 2c.l1 to 2c.1.8 are provided in the immediate vicinity of the respectively assigned pipe connection 2.1.1 to 2.1.8 with a respectively assigned shut-off device 2d.1.1 to 2d.1.8.
  • the known distributor arrangement has the decisive disadvantage that it uses specially designed coupling elements, while in the case of the distributor arrangements which are present in large numbers in production plants, apart from possibly a few exceptions, an optional connection of the pipe connections in question is provided by means of a connecting bend which is carried out using standardized pipe fittings , especially those according to
  • the respective pipe connection is provided with the threaded connector of the pipe fitting into which the seal is inserted, while the associated connecting bend is equipped on both sides with a conical connector complementary to the threaded connector and a groove union nut.
  • a transfer of the known distributor arrangement according to DE 198 56 252 A1 to existing distributor panels and pipe fences would mean that the existing installations would have to be converted both with regard to all their pipe connections and with regard to all coupling ends of their connecting bends, so that the tasks set, namely the optional connection of two Automating pipe connections with high operational reliability through program-controlled manipulators could be solved. Implementation of the solution proposed in DE 198 56 252 A1 on a broad front is therefore rather unlikely.
  • connection of the selected pipe connections to the connecting bend takes place within the framework of the proposed arrangement for carrying out the method via a standardized pipe screw connection, ie that no special solutions are provided for the required couplings, but instead that the pipe fittings remain largely in the previously standardized embodiment.
  • Such pipe fittings consist, as is well known, of threaded connections with a conical recess, the so-called coupling counterparts, arranged on the distributor panel or the pipe fence, and conical connections with a union nut, the so-called coupling pieces, arranged on the connecting bend at the ends.
  • connection of two selected pipe connections to a distributor panel or pipe fence takes place according to the invention in such a way that the manipulator approaches the distributor plate or the pipe fence in question from an initial position and adjusts itself in a working position in front of it. From this working position, a state image corresponding to the present actual state of the distributor panel or tubular fence is then created, which is compared with a stored target state image. If the identity between the actual and target status image is determined, the manipulator receives work instructions for generating a subsequent target status, after its completion a subsequent actual status image relating to this is created and stored.
  • a subsequent actual state which differs from the previous actual state, means in any case a changed positioning of a connection sheet or several of these connection sheets.
  • At least one connecting bend is gripped by the program-controlled manipulator, held, uncoupled from and removed from the two pipe connections, and then it is either guided to two selected pipe connections, at least one of which differs from the previous ones must be positioned there and coupled to the union nut by axial joining and turning.
  • the connecting elbow as is also proposed, is screwed into a cleaning panel, which is preferably located at a second central location, where it can be cleaned in flow and kept until it is reused , The same procedure may be used with so-called blind connectors.
  • the first sensor carries out a leak test on the distributor panel or pipe fence through and the manipulator is returned to the starting position after it has determined the tightness of the arrangement.
  • the at least first sensor is a video camera which is capable, in the respective working position, of the actual state of the distributor panel or pipe fence with regard to the respective assignment of the pipe connections, the position of the shut-off devices and the presence or the presence of leaks.
  • the target and actual status or their respective status images can be compared with one another, the status images being stored in a master computing unit in accordance with the process or operating sequence.
  • Work programs for the program-controlled manipulator are derived from the respective subsequent target state in relation to the present actual state, which are transmitted, for example, from the master computing unit to a programmable logic controller arranged in the manipulator, the latter in turn controlling the manipulator programs in a higher-level manner.
  • a further embodiment of the proposed method enables the manipulator by means of a second sensor to adjust itself to the respective working position, to measure the distances between the pipe connections to be connected and to check the presence and correct position of the respective seal of the coupling counterparts.
  • a measurement is always necessary if the pipe connections are not arranged in a voltage-decoupled manner and are to be regarded as movable within limits, for example due to changing thermal loads and / or changing pressure loads in the system.
  • the resulting possible changes in distance which can be determined by the measurement mentioned above, must be taken into account by the connecting bend provided for the connection in that its connection distances can be varied within limits by means of a swivel joint.
  • connection points conical connections
  • connecting bends in which the distance between the connection points can be varied within limits by means of the swivel joint.
  • the last-mentioned variant is preferably also used when the distance between the pipe connections to be subsequently connected changes, the distance between the pipe connections currently connected and the connection is to be made with a connecting bend which, in chronological succession, has several such different distances has bridged.
  • the respective distance between the coupling pieces at the end of the connecting bend (s) is set on site on the distributor panel or pipe fence by the manipulator.
  • connection bend is equipped at the end with a conical socket (coupling piece) and a union nut.
  • the respective cone nozzle works together with a complementary coupling counterpart, which is formed on a pipe connection on the distributor panel or pipe fence.
  • the union nut is sufficiently self-centering on the conical socket in the standardized pipe screw connection and is also pressed against it by means of spring preload.
  • the manipulator For gripping, holding, positioning and axially joining the connecting bend, the manipulator is equipped with a first pipe clamp (single gripper) which engages on a straight pipe length of the connecting bend, which is usually present or can be easily provided. representation
  • the manipulator for gripping and turning the union nut on both sides is equipped with a first screw clamp, which is assigned to the first pipe clamp in such a way that a longitudinal axis of the gripping geometry of the pipe clamp and screw clamp are coaxially aligned with one another.
  • the distance between the two conical connections of a respective connecting bend can be varied by means of a swivel joint arranged therein.
  • the manipulator is equipped with a second pipe clamp and with a second screw clamp assigned to it, the second pipe clamp and the second screw clamp being aligned coaxially with respect to a second longitudinal axis of their gripping geometry, and that each pair of pipe and screw clamps is arranged on a slide and that the two longitudinal axes are mutually spacable and mutually variable by means of an adjusting rod in a guide frame.
  • both gripper and screw clamps can be automatically adjusted to the required distance between the two longitudinal axes.
  • the screw clamp with chain is provided with an encircling, endless first chain and a counter-rotating, endless second chain, which partially enclose the union nut in the closed state of the screw clamp.
  • the positive entrainment of the union nut is advantageously carried out by the two chains by means of a plurality of longitudinal grooves which, in the standardized design of the tube screw connection, are in any case evenly distributed over the circumference of the union nut.
  • a second proposal provides for the screw clamp with a gear wheel to be provided on the circumference of its gripping geometry on the one hand with a driving second gear wheel which drives the union nut directly, and on the other hand with two opposing support gear wheels with the same toothing, the union nut enclose in a triangular shape when the screw clamp is closed.
  • the union nut is expediently carried by means of a toothing which is incorporated into the union nut on the circumference and corresponds to the toothing of the driving gear wheel.
  • the adjustment of the manipulator into the respective working position, the measurement of the distances of the pipe connections to be connected and the checking of the respective seal in the coupling counterpart for their presence and their correct position is carried out by a second sensor in the form of a laser optic.
  • FIGS. 1 and 2 show a conventional state of the art with a pipe fence, for example for a fermentation cellar with manual positioning of a distributor bend with a swivel joint.
  • Figure 3 shows a first embodiment of the proposed arrangement with a so-called single gripper
  • 4a shows a pipe clamp of the single gripper according to FIG. 3 in its open position
  • 4b shows the pipe clamp according to FIG. 4a in its closed position
  • 5a shows a screw clamp with a chain of the single gripper according to FIG. 3 in the open position
  • FIG. 5b the screw clamp with chain according to FIG. 5a in its closed position
  • Figure 6 shows a second embodiment of the arrangement for performing the method according to the invention with a so-called double gripper
  • FIG. 7a shows the two pipe clamps of the double gripper according to Figure 6 in their open position; 7b shows the two pipe clamps of the double gripper according to FIG. 7a in their closed position;
  • Figure 8a both screw clips with chain of the double gripper according to Figure 6 in their open position
  • FIG. 8b the two screw clips with chain according to FIG. 8a in their closed position
  • a connecting bend 3 with a swivel joint 3b (FIG. 3), as is also used, for example, in the pipe fence 1, 1.1 shown in FIGS. 1 and 2, is operated by a program-controlled manipulator 5 by means of a so-called single gripper 6, 7 gripped, held and positioned.
  • the single gripper 6, 7 consists of a first pipe clamp 6, which is arranged on a manipulator head 5a of the manipulator 5 and whose open position can be seen in FIG. 4a and whose closed position in FIG. 4b, and a first screw clamp 7.
  • the first pipe clamp 6 and the first screw clamp 7 are aligned coaxially with respect to a first longitudinal axis I of their gripping geometry.
  • an initial position A o which is defined, for example, in a master computing unit 9
  • the manipulator 5 is displaced and in front of a distributor arrangement 1, 1 i, a so-called distributor panel or pipe fence, adjusted in a working position Ai.
  • the instruction for this comes, for example, from the master computing unit 9 and reaches the manipulator 5, which controls its respective work programs, via a programmable control device 10.
  • the two selected pipe connections 211 and 212 for example, which are to be connected to one another by means of the connecting bend 3, are located on the distributor panels or the pipe fence 1.i.
  • a state image Z.ii (ist) corresponding to the actual state Zi * (ist) on the distributor panel or tubular fence 1.i is created, transmitted to the master computing unit 9 and transmitted with a target status image Z.ij (target) stored there.
  • the master computing unit 9 checks the correctness of the actual state Zi * (ist) and sends the work programs that are now pending to the programmable logic controller 10, which in turn manages these work programs and controls the manipulator programs in this regard.
  • the subsequent target state Zi i + * (target) transmitted by the master computing unit 9 is now implemented by the manipulator 5 by, for example, placing the connecting bend 3 on the two selected pipe connections 211 and 212 and establishing a tight connection by tightening the two union nuts 4.
  • the programmable logic control device 10 now transmits to the master computing unit 9 the completion of the following desired state Z.ii + ⁇ * (target).
  • the following actual status image Z.ij + ⁇ (ist) is now created by the video camera 11 from the actual state of the arrangement which has now been implemented and is transmitted to the control computing unit 9. In this context, the video camera 11 also carries out a leakage test of the connections made. After proper execution of the desired connection, the manipulator 5 returns to its starting position A o .
  • the connecting bend 3 is provided at the end with a taper socket 3a (coupling piece) and the union nut 4 of a standardized pipe screw connection, in particular in accordance with DIN11 851, the union nut 4 having a recess 4a with which it engages behind the taper socket 3a and centers on the latter.
  • the union nut 4 is pressed by means of a spring 4c via its recess 4a on the conical connection piece 3a, the spring 4c being supported on the other hand on an abutment 4d arranged on the connecting bend 3.
  • the Ke- The gel socket 3a corresponds to a complementary conical recess 2b in the threaded socket 2a (coupling counterpart), in which there is a seal 16 for sealing the coupling counterpart 2a with the coupling piece 3a.
  • a pipe connection 213, which is not included in a connection with a connecting bend 3, for example, can optionally be closed via a blind connector 17.
  • the connecting bend 3 When using a single gripper 6, 7, the connecting bend 3 is first gripped and held on a straight pipe part which is arranged upstream of the conical nozzle 3a to be joined. Then the conical socket 3a in question is positioned, axially joined and coupled to the pipe socket 211 by turning the associated union nut 4 by means of the first screw clamp 7. Then the other end of the connecting bend 3 is gripped on its straight pipeline part with the single gripper 6, 7 and the associated conical nozzle 3a, which due to the external adjustment is already correctly positioned in the associated conical recess 2a of the tubular nozzle 212, is gripped screwed to it by turning the assigned union nut 4 by means of the first screw clamp 7.
  • connecting bends 3 or blind connectors 17 are screwed into a cleaning panel R arranged at a second central location 0 0 2, where they are cleaned in flow and stored until they are reused.
  • the rotation of the union nut 4 can be rotated on both sides by means of a first screw clamp with chain 7.1, as shown in FIGS. 5a and 5b, or by means of a first screw clamp with gear 7.2, which is shown in FIGS. 9a and 9b.
  • the two screw clamps 7.1 and 7.2 like the pipe clamp 6, are arranged on the manipulator head 5a and are controlled by the latter.
  • the first screw clamp with chain 7.1 is each provided with an encircling endless first chain and a counter-rotating, endless second chain 7.1a, 7.1b, which partially enclose the union nut 4 when the screw clamp 7.1 is closed.
  • the chains 7.1a, 7.1b are each deflected via two deflection pinions 7.1c and a driven pinion 7.1d, the latter being driven together by a driving first gear 7.1e.
  • the union nut 4 is taken along by the two chains 7.1a, 7.1b by their successive engagement in longitudinal grooves 4b arranged uniformly distributed over the circumference of the union nut 4.
  • Gripping, holding, positioning, axial joining and twisting of the union nuts 4 of the connecting bend 3 on both sides is achieved by means of a so-called double gripper 6, 7/6 ', T (FIG. 6 and FIGS. 7a, 7b), in which the manipulator 5 in addition to the first pipe clamp 6 and the first screw clamp 7 is equipped with a second pipe clamp 6 'and with a second screw clamp 7' assigned to it, the second pipe clamp 6 'and the second screw clamp 7' being aligned coaxially with respect to a second longitudinal axis II of their gripping geometry are.
  • Each pair of pipe and screw clamps 6, 7 on the one hand and 6 ', T on the other hand are each arranged on a slide 13a, 13b, and the two longitudinal axes I, II of the gripping geometries can be variably spaced apart by means of an adjusting rod 14 in a guide frame 12.
  • the double gripper 6, 7/6 ', T can be fitted with a first and a second screw clamp with a chain 7.1, 7.1' (FIGS. 8a, 8b, 8c) as well as with a first and a ner second screw clamp with gear 7.2, 7.2 '( Figures 9a, 9b) are equipped.
  • the adjusting rod 14 is driven by a drive motor 15 which is reversible in its direction of rotation, whereby a change in the distance between the longitudinal axes I, II is possible in a simple manner. Since the first pipe clamp 6 and the associated first screw clamp 7, 7.1, 7.2 are located together on the first slide 13a, they are moved synchronously. This is done in the same way with the second pipe clamp 6 'and the assigned second screw clamp 7', 7.1 ', 7.2' which are arranged on the second slide 13b (FIGS. 7a to 9a).
  • the first or second screw clamp with gear 7.2, 7.2 ' (FIGS. 9a and 9b) is in each case on the circumference of its gripping geometry on the one hand with a driving second gear 7.2e which drives the union nut 4 directly, and on the other hand with two support gears 7.2 lying opposite one another c Provide the same toothing, which surround the union nut 4 in a triangular shape when the screw clamp 7.2, 7.2 'is in the closed state.
  • the union nut 4 is expediently provided on the circumference with one of the teeth of the gear 7.2e corresponding to the teeth 4b *.

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Abstract

Ein Verfahren und eine Anordnung zur wahlweisen Vergindung von Rohranschlüssen miteinander mittels programmgesteuerter Manipulatoren. Dies wird verfahrenstechnisch u.a. dadurch erreicht, dass der Manipulator (5) das Verteilerpaneel oder den Rohrzaun (1.i) aus einer Ausgandsstellung (Ao) heraus anfährt, dass sich der Manipulator (5) vor dem Verteilerpaneel (1.i) in eine Arbeitsstellung (A.i) einjustiert, dass aus der Arbeitsstellung (A.i) heraus ein dem Ist-Zustand (z.ii*(ist)) des Verteilerpaneels (1.i) entsprechendes Zustandsbild (z.ii(ist)) erstellt und mit einem hinterlegten Soll-Zustandsbild (z.ii(soll)) verglichen wird, dass der Manipulator (5) bei Identität zwischen Ist- und Soll-Zustandsbild (z.ii(ist), Z.ii(soll)) eine Arbeitsanweisung zur Erzeugung eines nachfolgenden Soll-Zustandes (z.ii+1*(soll)) erhält, dass nach Fertigstellung des nachfolgenden Soll-Zustandes (Z.ii+1*(soll)) ein diesbezügliches nachfolgendes Ist-Zustandsbild (Z.ii+1(ist) erstellt und gespeichert wird, dass mit dem ersten Sensor (11) eine Leckageprüfung an dem Verteilerpaneel (1.i) duchgefürt und dass nach Festellung der Dichtheit der Manipulator (5) in die Ausgangsstellung (Ao) zurückgeführt wird.

Description

Verfahren und Anordnung zur wahlweisen Verbindung von Rohranschlüssen miteinander
TECHNISCHES GEBIET
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur wahlweisen Verbindung von Rohranschlüssen miteinander nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 und auf eine Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach dem Oberbegriff des Anspruchs 7.
STAND DER TECHNIK
Verfahren und Anordnungen der gattungsgemäßen Art kommen beispielsweise in der Getränkeindustrie und hier insbesondere in Brauereien zur Anwendung. Die sog. Verteilerpaneele sind hierbei eine bevorzugte Ausführungsform, sog. Rohr- zäune stellen eine andere Variante dar, um mit relativ geringen Investitionskosten dennoch ein Höchstmaß an Flexibilität in Bezug auf eine Vielzahl notwendiger und/oder wünschenswerter Rohrleitungsverbindungen zwischen beispielsweise einem Auslauf eines Gärtanks und einer Reihe von anderen Funktionseinheiten sicherzustellen.
So stellt sich bei den allseits bekannten, manuell bedienten Verteileranordnungen, den sog. Verteilerpaneelen oder Rohrzäunen, beispielsweise die Aufgabe, mehrere Tanks 8 (siehe Figuren 1 und 2), beispielsweise Gärtanks in einem Gärkeller oder auch andere Funktionseinheiten 8* jeweils über ihre Tankauslaufleitung 8a bzw. Ablauf leitung 8a*, die an eine Leitung 2c.1.1 an einem Rohrzaun 1 , 1.1 angeschlossen ist, erforderlichenfalls mit einer Leitung 2c.1.2 für Jungbier-Befüllung DN100 oder einer Leitung 2c.1.6 für Jungbier-Entleerung DN100 oder einer Leitung 2c.1.3 für Hefeernte oder einer Leitung 2c.1.4 für Entleeren 1 DN100 oder einer weiteren Leitung 2c.1.5 für Entleeren 2 DN100 oder einer Leitung 2c.1.7 für Tankreinigung 1 DN80 oder einer weiteren Leitung 2c.1.8 für Tankreinigung 2 DN80 zu verbinden. Da sowohl die Tankauslaufleitung 8a in Verbindung mit der Leitung 2c.1.1 als auch die anderen vorgenannten Leitungen in dem Rohrzaun 1 bzw. 1.1 jeweils in einem Rohranschluss 2.1.1 bis 2.1.8 enden, der jeweils über eine unmittelbar vorgeschaltete Absperreinrichtung 2d.1.1 bis 2d.1.8, in der Regel ein sog. Scheibenventil, absperrbar ist, können jeweils zwei auf Grund der ge- wünschten Verbindung ausgewählte Rohranschlüsse, z.B. Rohranschluss 2.1.1 und 2.1.7 (Figur 1), und damit auch die zugeordneten unterschiedlichen Funktionsleitungen 2c.1.1 und 2c.1.7, die einen definierten, festen Abstand voneinander haben, über einen abnehmbaren Verbindungsbogen 3 bzw. 3.1.2 miteinander ver- bunden werden. In Abhängigkeit von der Anordnung der zu verbindenden Rohranschlüsse zueinander ist dabei der Verbindungsbogen 3 bzw. 3.1.2 mit einem Drehgelenk 3b versehen, damit mit demselben Verbindungsbogen 3.1.2 die wahlweise Verbindung der in Frage kommenden Rohranschlüsse miteinander durchgeführt werden kann (siehe Figur 2). Im vorliegenden Falle kann der Verbin- dungsbogen 3.1.2 auf Grund der Nennweiten der zu verbindenden Rohranschlüsse 2.1.1 und 2.1.7 (DN100 und DN80) auch die Rohranschlüsse 2.1.1 und 2.1.8 bedienen. Ein zweiter Verbindungsbogen 3.1.1 (DN100 auf DN100) kann den Rohranschluss 2.1.1 jeweils mit dem Rohranschluss 2.1.2 oder 2.1.4 oder 2.1.5 oder 2.1.6 und ein dritter Verbindungsbogen 3.1.3 (DN100 auf DN65) kann den Rohranschluss 2.1.1 mit dem Rohranschluss 2.1.3 verbinden. Die Leitungen 2c.l1 bis 2c.1.8 sind in unmittelbarer Nähe zu dem jeweils zugeordneten Rohranschluss 2.1.1 bis 2.1.8 mit einer jeweils zugeordneten Absperreinrichtung 2d.1.1 bis 2d.1.8 versehen.
Das manuelle Verbinden der Rohranschlüsse miteinander ist bislang in der Praxis noch der Regelfall. Diese Prozedur ist arbeits- und damit kostenintensiv und kann darüber hinaus auch fehlerbehaftet sein, wenn aus Versehen Leitungen falsch einander zugeordnet werden. Fehlerhafte Verbindungen können schwerwiegende Folgen haben, wenn beispielsweise feindliche Flüssigkeiten miteinander vermischt werden (Reinigungsmittel wie Säure oder Lauge gelangt beispielsweise in das Bier) oder wenn hochwertiges Produkt irrtümlich über den Abfluss verworfen wird.
Es wurde in diesem Zusammenhang bereits vorgeschlagen, die Betriebssicherheit derartiger Anordnungen durch den Einsatz programmgesteuerter Manipulatoren (Roboter) zu erhöhen (DE 198 56 252 A1), die anstelle einer manuellen Handhabung der Verbindungsbogen das Ankuppeln oder das Abkuppeln derselben übernehmen. Diese bekannte Verteileranordnung ist im Einzelnen durch wenigstens einen Roboter gekennzeichnet, der mit mindestens einem an einem Roboterarm vorgesehenen Arbeitskopf ausgerüstet ist zum Halten, Ankuppeln oder Abkuppeln der Verbindungsbogen an bzw. von den Rohranschlüssen der Verteileranordnung. Zur Realisierung der bekannten Verteileranordnung werden speziell ausgebildete Kupplungselemente vorgeschlagen, die eine Ausnehmung zum Einhängen des Verbindungsbogens im Bereich einer Anschlussöffnung sowie Anpressmittel zum Anpressen des von dem Kupplungselement aufgenommenen Anschlussendes gegen den zugehörigen Rohranschluss aufweisen.
Die bekannte Verteileranordnung weist den entscheidenden Nachteil auf, dass sie speziell ausgestaltete Kupplungselemente verwendet, während bei den in den Produktionsbetrieben in großer Zahl vorhandenen Verteileranordnungen, abgesehen von möglicherweise wenigen Ausnahmen, eine wahlweise Verbindung der infrage kommenden Rohranschlüsse mittels Verbindungsbogen vorgesehen ist, die mit standardisierten Rohrverschraubungen, insbesondere solchen gemäß
DIN11 851, ausgerüstet sind. Bei der letztgenannten Ausführungsform ist der jeweilige Rohranschluss mit dem Gewindestutzen der Rohrverschraubung, in den die Dichtung eingelegt ist, versehen, während der zugeordnete Verbindungsbogen beiderseits jeweils mit einem zum Gewindestutzen komplementären Kegelstutzen und einer Nutüberwurfmutter ausgerüstet ist. Eine Übertragung der bekannten Verteileranordnung gemäß DE 198 56 252 A1 auf bestehende Verteilerpaneele und Rohrzäune würde bedeuten, dass die vorhandenen Installationen sowohl hinsichtlich ihrer sämtlichen Rohranschlüsse als auch hinsichtlich sämtlicher Kupplungsenden ihrer Verbindungsbogen umzurüsten wären, damit die gestellte Auf- gäbe, nämlich die wahlweise Verbindung zweier Rohranschlüsse mit hoher Betriebssicherheit durch programmgesteuerte Manipulatoren zu automatisieren, gelöst werden könnte. Eine Umsetzung der in der DE 198 56 252 A1 vorgeschlagenen Lösung auf breiter Front ist daher eher unwahrscheinlich.
Im Übrigen lassen sich die weiteren konkret vorgeschlagenen Maßnahmen zur Ausgestaltung der bekannten Verteileranordnung und ihres Verteilerpaneels nicht in naheliegender Weise auf bestehende Verteileranordnungen übertragen, wenn gleichzeitig gefordert wird, dass letztere im Bereich ihrer standardisierten Rohrverschraubungen im Wesentlichen unverändert bleiben sollen.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren der gattungsgemäßen Art zur wahlweisen Verbindung von Rohranschlüssen miteinander und eine Anordnung zur Durchführung des Verfahrens zu schaffen, die eine Automatisierung dieser Verbindungen mit hoher Betriebssicherheit mittels programmgesteuerter Manipulatoren im Rahmen bestehender oder neu zu schaffender Verteileranordnungen mit minimiertem Anpassungs- bzw. konstruktivem Gestaltungsaufwand sicherstellen.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmaien des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen des vorgeschlagenen Verfahrens sind Gegen- stand der Unteransprüche. Eine Anordnung zur Durchführung des vorgeschlagenen Verfahrens ist gekennzeichnet durch die Merkmale im Anspruch 7, während vorteilhafte Ausgestaltungen der vorgeschlagenen Anordnung ihren Niederschlag in den Anspruch 7 nachgeordneten Unteransprüchen finden.
Die Vorteile des vorgeschlagenen Verfahrens resultieren unter anderem aus dem Sachverhalt, dass die Verbindung der ausgewählten Rohranschlüsse mit dem Verbindungsbogen im Rahmen der vorgeschlagenen Anordnung zur Durchführung des Verfahrens über eine standardisierte Rohrverschraubung erfolgt, d.h. dass für die erforderlichen Kupplungen keine Sonderlösungen vorgesehen werden, son- dern dass die Rohrverschraubungen weitestgehend in der bisher üblichen standardisierten Ausführungsform verbleiben. Derartige Rohrverschraubungen bestehen bekanntlich aus am Verteilerpaneel oder dem Rohrzaun angeordneten Gewindestutzen mit kegelförmiger Ausnehmung, den sog. Kupplungsgegenstücken, und jeweils endseitig am Verbindungsbogen angeordneten Kegelstutzen mit Ü- berwurfmutter, den sog. Kupplungsstücken. Zur Verbindung von Kupplungsgegen- und Kupplungsstück ist lediglich eine hinreichende koaxiale Positionierung dieser Teile, ein axiales Fügen und eine Drehbewegung der Überwurfmutter beim An- kuppeln und zum Entfernen, dem Abkuppeln, ist lediglich eine gegenläufige Drehbewegung erforderlich, da der Kegelstutzen auf Grund der an ihm angreifenden Federvorspannung selbsttätig aus der kegelförmigen Ausnehmung am Gewindestutzen herausgelöst wird.
Die Verbindung von zwei ausgewählten Rohranschlüssen an einem Verteilerpaneel oder Rohrzaun erfolgt erfindungsgemäß dergestalt, dass der Manipulator das infrage kommende Verteilerpaneel oder den Rohrzaun aus einer Ausgangsstellung heraus anfährt und sich vor diesem in einer Arbeitsstellung einjustiert. Aus dieser Arbeitsstellung heraus wird anschließend ein dem vorliegenden Ist-Zustand des Verteilerpaneels oder Rohrzaunes entsprechendes Zustandsbild erstellt, welches mit einem hinterlegten Soll-Zustandsbild verglichen wird. Wird die Identität zwischen Ist- und Soll-Zustandsbild festgestellt, dann erhält der Manipulator eine Arbeitsanweisung zur Erzeugung eines nachfolgenden Soll-Zustandes, nach des- sen Fertigstellung ein diesbezügliches nachfolgendes Ist-Zustandsbild erstellt und gespeichert wird. Ein nachfolgender Ist-Zustand, der sich vom vorhergehenden Ist-Zustand unterscheidet, bedeutet in jedem Falle eine veränderte Positionierung eines Verbindungsbogens oder mehrerer dieser Verbindungsbogen.
Im Zuge der Realisierung eines nachfolgenden Soll-Zustandes wird wenigstens ein Verbindungsbogen von dem programmgesteuerten Manipulator gegriffen, gehalten, von den beiden Rohranschlüssen abgekuppelt und von diesen entfernt und anschließend wird er entweder an zwei ausgewählte Rohranschlüsse herangeführt, von denen sich wenigstens einer von den vorherigen unterscheiden muss, dort positioniert und durch axiales Fügen und Drehen der Überwurfmutter an diese angekuppelt. Falls kein Bedarf für eine derartige Verbindung besteht, wird der Verbindungsbogen, wie dies weiterhin vorgeschlagen wird, in einem Reinigungspaneel, das sich vorzugsweise an einem zweiten zentralen Ort befindet, angeschraubt, wo er im Durchfluss gereinigt und bis zu seiner Wiederverwendung auf- bewahrt werden kann. In gleicher Weise wird ggf. mit sog. Blindstutzen verfahren. Nachdem das nachfolgende Ist-Zustandsbild erstellt und gespeichert wurde führt der erste Sensor eine Leckageprüfung an dem Verteilerpaneel oder Rohrzaun durch und der Manipulator wird, nachdem er die Dichtheit der Anordnung festgestellt hat, in die Ausgangsstellung zurückgeführt.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung des vorgeschlagenen Verfahrens sieht vor, dass der wenigstens erste Sensor eine Video-Kamera ist, die befähigt ist, in der jeweiligen Arbeitsstellung den Ist-Zustand des Verteilerpaneels oder Rohrzaunes hinsichtlich der jeweiligen Belegung der Rohranschlüsse, der Stellung der Absperreinrichtungen und des Vorliegens oder Nichtvoriiegens von Leckagen zu erkennen. Auf diese Weise lassen sich Soll- und Ist-Zustand bzw. deren jeweilige Zu- Standsbilder miteinander vergleichen, wobei die Zustandsbilder entsprechend dem Verfahrens- oder Betriebsablauf in einer Leitrecheneinheit hinterlegt sind. Aus dem jeweiligen nachfolgenden Soll-Zustand leiten sich in Bezug auf den vorliegenden Ist-Zustand Arbeitsprogramme für den programmgesteuerten Manipulator ab, die beispielsweise von der Leitrecheneinheit an eine im Manipulator angeord- nete speicherprogrammierbare Steuereinrichtung übermittelt werden, wobei letztere wiederum übergeordnet die Manipulatorprogramme steuert.
Ein weitere Ausgestaltung des vorgeschlagenen Verfahrens befähigt den Manipulator durch einen zweiten Sensor, sich in die jeweilige Arbeitsstellung einzujus- tieren, die Abstände der zu verbindenden Rohranschlüsse auszumessen und die jeweilige Dichtung der Kupplungsgegenstücke auf ihr Vorhandensein und ihre richtige Lage zu kontrollieren. Ein Ausmessen ist immer dann erforderlich, wenn die Rohranschiüsse nicht spannungsentkoppelt angeordnet sind und beispielsweise auf Grund wechselnder thermischer Beanspruchungen und/oder wechselnder Druckbeanspruchungen im System als in Grenzen beweglich anzusehen sind. Den daraus resultierenden möglichen Abstandsänderungen, die durch das vorstehend erwähnte Ausmessen festgestellt werden können, muss der zur Verbindung vorgesehene Verbindungsbogen dadurch Rechnung tragen, dass seine An- schlussabstände durch ein Drehgelenk in Grenzen veränderlich sind.
Ein derartiges Ausmessen ist immer dann nicht notwendig, wenn die Rohranschiüsse als ortsfest angesehen werden können und die Abstände der Rohran- Schlüsse, die aufgrund des verfahrenstechnischen Betriebsablaufs zeitgleich oder in zeitlicher Abfolge miteinander zu verbinden sind, im Rahmen der Soll-Zustände bzw. Soll-Zustandsbilder hinterlegt sind. Derartige Verbindungen können zum einen mit Verbindungsbogen hergestellt werden, deren Anschlusspunkte (Kegel- stutzen) ortsfest ausgeführt sind, oder zum anderen mit solchen Verbindungsbogen, bei denen der Abstand der Anschlusspunkte mittels des Drehgelenkes in Grenzen veränderlich ist. Die letztgenannte Variante kommt vorzugsweise auch dann zur Anwendung, wenn sich der Abstand der nachfolgend zu verbindenden Rohranschlüsse gegenüber, dem Abstand der aktuell verbundenen Rohranschlüs- se ändert und die Verbindung mit einem Verbindungsbogen bewerkstelligt werden soll, der in zeitlicher Abfolge nacheinander mehrere solcher unterschiedlichen Abstände zu überbrücken hat.
Gemäß einem weiteren Vorschlag wird der jeweilige Abstand der endseitigen Kupplungsstücke des oder der Verbindungsbogen(s) vor Ort am Verteilerpaneel oder Rohrzaun durch den Manipulator eingestellt. Alternativ hierzu ist auch vorgesehen, dass der diesbezügliche jeweilige Abstand an einem ersten zentralen Ort in einer Justierstation, unabhängig vom Manipulator, voreingestellt wird.
Die Anordnung zur Durchführung des vorgeschlagenen Verfahrens basiert u.a. auf standardisierten Rohrverschraubungen beiderseits des Verbindungsbogens, wobei bevorzugt solche gemäß DIN11 851 zur Anwendung kommen. Dabei ist jeder Verbindungsbogen jeweils endseitig mit einem Kegelstutzen (Kupplungsstück) und einer Überwurfmutter ausgestattet. Der jeweilige Kegelstutzen arbeitet mit einem komplementären Kupplungsgegenstück zusammen, das an einem Rohranschluss am Verteilerpaneel oder Rohrzaun ausgebildet ist. Die Überwurfmutter ist in der standardisierten Rohrverschraubung hinreichend selbstzentrierend auf dem Kegelstutzen angeordnet und wird darüber hinaus mittels Federvorspannung an diesen angepresst. Zum Greifen, Halten, Positionieren und axialen Fügen des Ver- bindungsbogens ist der Manipulator mit einer ersten Rohrklammer (Einfach- Greifer) ausgerüstet, die an einer geraden Rohrlänge des Verbindungsbogens, die in der Regel vorliegt oder ohne weiteres vorgesehen werden kann, angreift. Dar- über hinaus ist der Manipulator zum Greifen und beidseitige Drehen der Überwurfmutter mit einer ersten Schraubklammer ausgestattet, die der ersten Rohrklammer derart zugeordnet ist, dass eine Längsachse der Greifgeometrie von Rohrklammer und Schraubklammer koaxial zueinander fluchten.
Zur Anpassung des Verbindungsbogens an unterschiedliche Abstände der zu verbindenden Rohranschlüsse ist weiterhin vorgesehen, dass der Abstand der beiden Kegelstutzen eines jeweiligen Verbindungsbogens durch ein in diesem angeordnetes Drehgelenk veränderlich ist.
Für einen Verbindungsbogen mit Drehgelenk, d.h. für die Verbindung von im Abstand veränderlichen Rohranschlüssen ist vorgesehen, dass der Manipulator mit einer zweiten Rohrklammer und mit einer dieser zugeordneten zweiten Schraubklammer ausgerüstet ist, wobei die zweite Rohrklammer und die zweite Schraub- klammer bezüglich einer zweiten Längsachse ihrer Greifgeometrie koaxial fluchtend ausgerichtet sind, und dass jedes Paar Rohr- und Schraubklammer jeweils auf einem Schlitten angeordnet ist und die beiden Längsachsen parallel zueinander und mittels einer Verstellstange in einem Führungsgestell veränderlich beabstandbar sind. Auf diese Weise können beide Greif- und Schraubklammern automatisch auf den jeweils erforderlichen Abstand der beiden Längsachsen verstellt werden.
Die notwendige Drehbewegung der Überwurfmutter wird mittels der Schraubklammer entweder mit Ketten- oder mit Zahnradtrieb bewerkstelligt. Gemäß einem ersten Vorschlag ist die Schraubklammer mit Kette jeweils mit einer umlaufenden, endlosen ersten Kette und einer gegenläufigen, endlosen zweiten Kette versehen, die die Überwurfmutter im Schließzustand der Schraubklammer teilweise umschließen. Dabei erfolgt die formschlüssige Mitnahme der Überwurfmutter in vorteilhafter Weise durch die beiden Ketten mittels mehrerer Längsnuten, die bei der standardisierten Ausführung der Rohrverschraubung ohnehin über den Umfang der Überwurfmutter gleichmäßig verteilt angeordnet sind. Ein zweiter Vorschlag sieht vor, die Schraubklammer mit Zahnrad derart auszugestalten, dass diese jeweils am Umfang ihrer Greifgeometrie einerseits mit einem treibenden zweiten Zahnrad, das die Überwurfmutter unmittelbar antreibt, und andererseits mit zwei einander gegenüberliegenden Stützzahnrädern gleicher Ver- zahnung versehen ist, die die Überwurfmutter im Schließzustand der Schraubklammer dreieckförmig umschließen. Die Mitnahme der Überwurfmutter erfolgt dabei zweckmäßig mittels einer Verzahnung, die umfangsseits in die Überwurfmutter eingearbeitet ist und der Verzahnung des treibenden Zahnrades entspricht.
Die Einjustierung des Manipulators in die jeweilige Arbeitsstellung, das Ausmessen der Abstände der zu verbindenden Rohranschlüsse und die Kontrolle der jeweiligen Dichtung im Kupplungsgegenstück auf deren Vorhandensein und deren richtige Lage erfolgt durch einen zweiten Sensor in Form einer Laser-Optik.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Einen herkömmlichen Stand der Technik mit einem Rohrzaun, beispielsweise für einen Gärkeller mit manueller Positionierung eines Verteilerbogens mit Drehgelenk, zeigen die Figuren 1 und 2.
Ausführungsbeispiele einer Anordnung zur Durchführung des vorgeschlagenen Verfahrens gemäß der Erfindung sind in den weiteren Figuren der Zeichnung dargestellt und werden nachfolgend beschrieben. Es zeigen
Figur 3 eine erste Ausführungsform der vorgeschlagenen Anordnung mit einem sog. Einfach-Greifer;
Figur 4a eine Rohrklammer des Einfach-Greifers gemäß Figur 3 in ihrer Offenstellung; Figur 4b die Rohrklammer gemäß Figur 4a in ihrer geschlossenen Stellung; Figur 5a eine Schraubklammer mit Kette des Einfach-Greifers gemäß Figur 3 in geöffneter Stellung;
Figur 5b die Schraubklammer mit Kette gemäß Figur 5a in ihrer geschlossen Stellung; Figur 6 eine zweite Ausführungsform der Anordnung zur Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung mit einem sog. Doppel-Greifer;
Figur 7a beide . Rohrklammern des Doppel-Greifers gemäß Figur 6 in ihrer geöffneten Stellung; Figur 7b die beiden Rohrklammern des Doppel-Greifers gemäß Figur 7a in ihrer geschlossenen Stellung;
Figur 8a beide Schraubklammern mit Kette des Doppel-Greifers gemäß Figur 6 in ihrer geöffneten Stellung;
Figur 8b die beiden Schraubklammern mit Kette gemäß Figur 8a in ihrer ge- schlossenen Stellung;
Figur 8c die beiden Schraubklammern mit Kette in ihrer geschlossenen Stellung gemäß Figur 8b mit einem gegenüber Figur 8b reduzierten Abstand der Schraubklammern voneinander;
Figur 9a beide Schraubklammern mit Zahnrad des Doppel-Greifers gemäß Figur 6 in ihrer jeweiligen Offenstellung, wobei die Drehung der Überwurfmutter jeweils über ein Zahnrad erfolgt und
Figur 9b die beiden Schraubklammern mit Zahnrad gemäß Figur 9a in ihrer jeweiligen geschlossenen Stellung.
BEZUGSZEICHENLISTE DER VERWENDETEN ABKÜRZUNGEN
1 Verteileranordnung (Verteilerpaneel; Rohrzaun)
Figure imgf000012_0001
1.i bis 1.n Vielzahl von Verteileranordnungen
2.1.1 , 2.1.2, .... 2.1.i bis 2.1.n Rohranschlüsse am Verteilerpaneel/Rohrzaun 1.1
211 , 212, ...,
21i bis 21n Rohranschlüsse am Verteilerpaneel/Rohrzaun 1.i
2a Gewindestutzen (Kupplungsgegenstück)
2b kegelförmige Ausnehmung 2c.i.1 , 2c.i.2, ....
2c.i.i bis 2c.i.n Rohrleitungen am Verteilerpaneel/Rohrzaun 1.i
2d.1.1 bis 2d.1.8 Absperreinrichtungen am Verteilerpaneel/Rohrzaun 1.1
2d.i.1 , 2d.i.2, ...,
2d.i.i bis 2dln Absperreinrichtungen am Verteilerpaneel/Rohrzaun 1.i 3 Verbindungsbogen 3.1.1 bis 3.1.3 Verbindungsbogen am Verteilerpaneel/Rohrzaun 1.1
311 , 312, ....
31i bis 31n Verbindungsbogen am Verteilerpaneel/Rohπ
3a Kegelstutzen (Kupplungsstück)
3b Drehgelenk
4 Überwurfmutter
4a Rezess
4b Längsnut
4b* Verzahnung
4c Feder
4d Widerlager
5 programmgesteuerter Manipulator (Roboter)
5a Manipulator-Kopf
6,7 Einfachgreifer
6, 7/6', T Doppel-Greifer
6 erste Rohrklammer
6' zweite Rohrklammer
7 erste Schraubklammer
7.1 erste Schraubklammer mit Kette
7.2 erste Schraubklammer mit Zahnrad
T zweite Schraubklammer l.V zweite Schraubklammer mit Kette
7.2' zweite Schraubklammer mit Zahnrad
7.1a erste Kette
7.1b zweite Kette
7.1c Umlenkritzel
7.1d getriebenes Ritzel
7.1e treibendes erstes Zahnrad
7.2c Stützzahnräder
7.2e treibendes zweites Zahnrad
8 Tank, Behälter
8* Funktionseinheit
8a Tankauslaufleitung
8a* Auslaufleitung (Funktionseinheit)
9 Leitrecheneinheit
10 speicherprogrammierbare Steuereinrichtung
11 erster Sensor (Video-Kamera)
12 Führungsgestell
13a erster Schlitten
13b zweiter Schlitten
14 Verstellstange
15 - Antriebsmotor
16 Dichtung
17 Blindstutzen
18 zweiter Sensor (Laser-Optik) I erste Längsachse der Greifgeometrie von erster Rohr- und erster Schraubklammer 6, 7
II zweite Längsachse der Greifgeometrie von zweiter Rohrund zweiter Schraubklammer 6', T
A0 Ausgangsstellung
A.i Arbeitsstellung am Verteilerpaneel/Rohrzaun 1.i
J Justierstation (erster zentraler Ort)
00ι erster zentraler Ort 002 zweiter zentraler Ort
R Reinigungspaneel (zweiter zentraler Ort)
Z.i *(ist) Ist-Zustand am Verteilerpaneel/Rohrzaun 1.i
Z.ij+ι*(soll) nachfolgender Soll-Zustand am Verteilerpaneel/Rohrzaun 1.i
Z.ij(ist) Ist-Zustandsbild am Verteilerpaneel/Rohrzaun 1.i
Z.ij(soll) Soll-Zustandsbild am Verteilerpaneel/Rohrzaun 1.i
Z.ij+ι(ist) nachfolgendes Ist-Zustandsbild am
Verteilerpaneei/Rohrzaun 1.i
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Ein Verbindungsbogen 3 mit einem Drehgelenk 3b (Figur 3), wie er beispielsweise auch in dem in den Figuren 1 und 2 dargestellten Rohrzaun 1 , 1.1 zur Anwen- düng kommt, wird von einem programmgesteuerten Manipulator 5 mittels eines sog. Einfach-Greifers 6, 7 gegriffen, gehalten und positioniert. Dabei besteht der Einfach-Greifer 6, 7 aus einer ersten Rohrklammer 6, die an einem Manipulator- Kopf 5a des Manipulators 5 angeordnet ist und deren geöffnete Stellung in Figur 4a und deren geschlossene Stellung in Figur 4b ersichtlich ist, und einer ersten Schraubklammer 7. Dabei sind die erste Rohrklammer 6 und die erste Schraubklammer 7 bezüglich einer ersten Längsachse I ihrer Greifgeometrie koaxial fluchtend ausgerichtet.. Ausgehend von einer Ausgangsstellung Ao, die beispielsweise in einer Leitrecheneinheit 9 definiert ist, wird der Manipulator 5 verschoben und vor einer Verteileranordnung 1, 1 i, einem sog. Verteilerpaneel oder Rohrzaun, in eine Arbeitsstellung A.i einjustiert. Die Anweisung hierzu geht beispielsweise von der Leitrecheneinheit 9 aus und gelangt über eine speicherprogrammierbare Steuereinrichtung 10 zum Manipulator 5, die dessen jeweilige Arbeitsprogramme übergeordnet steuert. Auf der Verteilerpaneele oder dem Rohrzaun 1.i befinden sich beispielsweise die beiden ausgewählten Rohranschlüsse 211 und 212, die mit dem Verbindungsbogen 3 miteinander verbunden werden sollen. Mittels eines ersten Sensors 11 , der als Video-Kamera ausgebildet ist, wird ein dem Ist-Zustand Z.i *(ist) am Verteilerpaneel bzw. Rohrzaun 1.i entsprechendes Zustandsbild Z.ii(ist) erstellt, an die Leitrecheneinheit 9 übermittelt und mit einem dort hinterlegten Soll-Zustandsbild Z.ij(soll) verglichen. Die Leitrecheneinheit 9 prüft die Richtigkeit des Ist-Zustandes Z.i*(ist) und sendet die nun anstehenden Arbeitsprogramme an die speicherpro- grammierbare Steuereinrichtung 10, die wiederum diese Arbeitsprogramme verwaltet und die diesbezüglichen Manipulatorprogramme übergeordnet steuert. Der von der Leitrecheneinheit 9 übermittelte nachfolgende Soll-Zustand Z.ii+ *(soll) wird nunmehr vom Manipulator 5 umgesetzt, indem dieser beispielsweise den Verbindungsbogen 3 auf die beiden ausgewählten Rohranschlüsse 211 und 212 aufsetzt und durch Anziehen der beiden Überwurfmuttern 4 eine dichte Verbindung herstellt. Die speicherprogrammierbare Steuereinrichtung 10 übermittelt nunmehr der Leitrecheneinheit 9 die Fertigstellung des nachfolgenden Soll- Zustandes Z.ii+ι*(soll). Nunmehr wird mittels der Video-Kamera 11 vom Ist- Zustand der nunmehr verwirklichten Anordnung das nachfolgende Ist-Zustandsbild Z.ij+ι(ist) erstellt und an die Leitrecheneinheit 9 übermittelt. In diesem Zusammenhang wird mit der Video-Kamera 11 auch eine Leckageprüfung der hergestellten Verbindungen durchgeführt. Nach ordnungsgemäßer Durchführung der gewünschten Verbindung fährt der Manipulator 5 in seine Ausgangsstellung Ao zurück.
Der Verbindungsbogen 3 ist jeweils endseitig mit einem Kegelstutzen 3a (Kupplungsstück) und der Überwurfmutter 4 einer standardisierten Rohrverschraubung, insbesondere gemäß DIN11 851, ausgestattet, wobei die Überwurfmütter 4 einen Rezess 4a aufweist, mit dem sie den Kegelstutzen 3a hintergreift und sich auf letzterem zentriert. Die Überwurfmutter 4 wird mittels einer Feder 4c über ihren Rezess 4a am Kegelstutzen 3a angepresst, wobei sich die Feder 4c andererseits an einem am Verbindungsbogen 3 angeordneten Widerlager 4d abstützt. Der Ke- gelstutzen 3a korrespondiert jeweils mit einer komplementären kegelförmigen Ausnehmung 2b im Gewindestutzen 2a (Kupplungsgegenstück), in der sich eine Dichtung 16 zur Abdichtung des Kupplungsgegenstückes 2a mit dem Kupplungsstück 3a befindet.
Falls aus den vorstehend erwähnten Gründen der Abstand der endseitig am Verbindungsbogen 3 angeordneten Kegelstutzen 3a an den Abstand der ausgewählten Rohranschlüsse 211 und 212 angepasst werden muss, wird über einen zweiten Sensor 18, der als. Laser-Optik ausgebildet ist, der Abstand der Rohran- Schlüsse 211 und 212 ausgemessen, so dass nunmehr in einer externen Justierstation J an einem ersten zentralen Ort 00ι eine diesbezügliche Voreinstellung des Abstandes am Verbindungsbogen 3 vorgenommen werden kann. Ein Rohranschluss 213, der beispielsweise nicht in eine Verbindung mit einem Verbindungsbogen 3 einbezogen ist, kann ggf. über einen Blindstutzen 17 verschlossen wer- den.
Beim Einsatz eines Einfach-Greifers 6, 7 wird zunächst der Verbindungsbogen 3 an einem geraden Rohrleitungsteil, das dem zu fügenden Kegelstutzen 3a vorgeordnet ist, gegriffen und gehalten. Alsdann wird der in Frage kommende Kegel- stutzen 3a positioniert, axial gefügt und durch Drehen der zugeordneten Überwurfmutter 4 mittels der ersten Schraubklammer 7 an den Rohrstutzen 211 angekuppelt. Anschließend wird das andere Ende des Verbindungsbogens 3 an seinem geraden Rohrleitungsteil mit dem Einfach-Greifer 6,7 gegriffen und der zugeordnete Kegelstutzen 3a, der auf Grund der externen Justierung bereits in der zu- geordneten kegelförmigen Ausnehmung 2a des Rohrstutzens 212 richtig positioniert ist, wird mit diesem durch Drehen der zugeordneten Überwurfmutter 4 mittels der ersten Schraubklammer 7 verschraubt.
Von dem Verteilerpaneel oder Rohrzaun 1.i entnommene und zunächst nicht zum Einsatz kommende Verbindungsbogen 3 oder Blindstutzen 17 werden in einem an einem zweiten zentralen Ort 002 angeordneten Reinigungspaneel R angeschraubt, wo sie im Durchfluss gereinigt und bis zu ihrer Wiederverwendung aufbewahrt werden.
Das Drehen der Überwurfmutter 4 kann mittels einer ersten Schraubklammer mit Kette 7.1 , wie sie in den Figuren 5a und 5b dargestellt ist, oder mittels einer ersten Schraubklammer mit Zahnrad 7.2, die in den Figuren 9a und 9b gezeigt ist, beidseitig gedreht werden. Die beiden Schraubklammer 7.1 und 7.2 sind, ebenso wie die Rohrklammer 6, an dem Manipulator-Kopf 5a angeordnet und werden von diesem gesteuert. Die erste Schraubklammer mit Kette 7.1 ist jeweils mit einer umlaufenden endlosen ersten und einer gegenläufigen, endlosen zweiten Kette 7.1a, 7.1b versehen, die die Überwurfmutter 4 im Schließzustand der Schraubklammer 7.1 teilweise umschließen. Dabei erfolgt die Umlenkung der Ketten 7.1a, 7.1 b jeweils über zwei Umlenkritzel 7.1c und ein getriebenes Ritzel 7.1d, wobei letztere von einem treibenden ersten Zahnrad 7.1e gemeinsam angetrieben wer- den. Die Mitnahme der Überwurfmutter 4 durch die beiden Ketten 7.1a, 7.1b erfolgt durch deren sukzessiven Eingriff in über den Umfang der Überwurfmutter 4 gleichmäßig verteilt angeordnete Längsnuten 4b.
Ein beidseitiges Greifen, Halten, Positionieren, axiales Fügen und Verdrehen der Überwurfmuttern 4 des Verbindungsbogens 3 wird mittels eines sog. Doppel- Greifers 6, 7/6', T erreicht (Figur 6 und Figuren 7a, 7b), bei dem der Manipulator 5 zusätzlich zur ersten Rohrklammer 6 und der ersten Schraubklammer 7 mit einer zweiten Rohrklammer 6' und mit einer dieser zugeordneten zweiten Schraubklammer 7' ausgerüstet ist, wobei die zweite Rohrklammer 6' und die zweite Schraubklammer 7' bezüglich einer zweiten Längsachse II ihrer Greifgeometrie koaxial fluchtend ausgerichtet sind. Dabei ist jedes Paar Rohr- und Schraubklammer 6, 7 einerseits und 6', T andererseits jeweils auf einem Schlitten 13a, 13b angeordnet, und die beiden Längsachsen I, II der Greifgeometrien sind mittels einer Verstellstange 14 in einem Führungsgestell 12 veränderlich beabstandbar. Der Doppel-Greifer 6, 7/6', T kann sowohl mit einer ersten und einer zweiten Schraubklammer mit Kette 7.1 , 7.1' (Figuren 8a, 8b, 8c) als auch mit einer ersten und ei- ner zweiten Schraubklammer mit Zahnrad 7.2, 7.2' (Figuren 9a, 9b) ausgerüstet werden.
Die Verstellstange 14 wird über einen in seiner Drehrichtung umkehrbaren An- triebsmotor 15 angetrieben, wodurch eine Veränderung des Abstandes der Längsachsen I, II auf einfache Weise möglich ist. Da sich die erste Rohrklammer 6 und die zugeordnete erste Schraubklammer 7, 7.1 , 7.2 gemeinsam auf dem ersten Schlitten 13a befinden, werden diese synchron verfahren. In gleicher Weise geschieht dies mit der zweiten Rohrklammer 6' und der zugeordneten zweiten Schraubklammer 7', 7.1', 7.2' die auf dem zweiten Schlitten 13b angeordnet sind (Figuren 7a bis 9a).
Die erste bzw. zweite Schraubklammer mit Zahnrad 7.2, 7.2' (Figuren 9a und 9b) ist jeweils am Umfang ihrer Greifgeometrie einerseits mit einem treibenden zwei- ten Zahnrad 7.2e, das die Überwurfmutter 4 unmittelbar antreibt, und andererseits mit zwei einander gegenüberliegenden Stützzahnrädern 7.2c gleicher Verzahnung versehen, die die Überwurfmutter 4 im Schließzustand der Schraubklammer 7.2, 7.2' dreieckförmig umschließen. Dabei ist die Überwurfmutter 4 zweckmäßig um- fangsseits mit einer der Verzahnung des Zahnrades 7.2e entsprechend der Ver- zahnung 4b* versehen.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur wahlweisen Verbindung von Rohranschlüssen miteinander, wobei die Rohranschlüsse (211 bis 2.i.n) in Abständen voneinander an einer Verteileranordnung (1; 1.1 , 1.2, ..., 1.i bis 1.n), insbesondere einem Verteilerpaneel oder Rohrzaun, angeordnet sind und jeder Rohranschluss (211 bis 21n) das Ende einer zugeordneten Rohrleitung (2c.i.1 bis 2c.i.n) bildet, die zu einem Tank (8) oder einer anderen Funktionseinheit (8*) führt, mit wenigstens einem fluiddurchgängigen Verbindungsbogen (3; 311 bis 31n), der über jeweils endseitige Kupplungsstücke (3a, 4) zwei ausgewählte Rohranschlüsse (2.i.i, 21i+i), die jeweils ein entsprechendes Kupplungsgegenstück (2a) aufweisen, abgedichtet miteinander verbindet, mit einem programmgesteuerten Manipulator (5), der den zugeordneten Verbindungsbogen (31 i) an beide ausgewählte Rohranschlüsse (2.i.i, 21i+i) ankuppelt oder den Verbindungsbogen (3.i.i) von den beiden Rohranschlüssen (2.i.i, 21i+i) abkuppelt und der weiterhin Absperreinrichtungen (2d.i.1 bis 2dln) an den Rohrlei- tungsanschlüssen (211 bis 21n) betätigt, und mit wenigstens einem Sensor
(11 ) zum Steuern und/oder Überprüfen des Ankuppeins bzw. Abkuppeins der Verbindungsbogen (3.i.i) an bzw. von den Rohranschlüssen (211 bis 2.i.n), dadurch gekennzeichnet, dass eine Verbindung von zwei ausgewählten Rohranschlüssen (2.i.i, 21i+i) an dem Verteilerpaneel oder Rohrzaun (1.i) dergestalt erfolgt,
• dass der Manipulator (5) das Verteilerpaneel oder den Rohrzaun (1.i) aus einer Ausgangsstellung (Ao) heraus anfährt,
• dass sich der Manipulator (5) vor dem Verteilerpaneel oder Rohrzaun (1.i) in eine Arbeitsstellung (A.i) einjustiert, • dass aus der Arbeitsstellung (A.i) heraus ein dem Ist-Zustand (Z.i *(ist)) des Verteilerpaneels oder Rohrzaunes (1.i) entsprechendes Zustandsbild (Z.iι(ist)) erstellt und mit einem hinterlegten Soll-Zustandsbild (Z.ij(soll)) verglichen wird, • dass der Manipulator (5) bei Identität zwischen Ist- und Soll-Zustandsbild (Z.ij(ist), Z.ij(soll)) eine Arbeitsanweisung zur Erzeugung eines nachfolgenden Soll-Zustandes (Z.ij+ι*(soll)) erhält,
• dass nach Fertigstellung des nachfolgenden Soll-Zustandes (Z.ij+ι*(soll)) ein diesbezügliches nachfolgendes Ist-Zustandsbild (Z.ij+ι(ist)) erstellt und gespeichert wird,
• dass mit wenigstens einem Sensor (11) eine Leckageprüfung an dem Verteilerpaneel oder Rohrzaun (1.i) durchgeführt und
• dass nach Feststellung der Dichtheit der Manipulator (5) in die Ausgangs- Stellung (Ao) zurückgeführt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der erste Sensor (11) eine Video-Kamera ist, die befähigt ist,
• in der jeweiligen Arbeitsstellung (A.i) den Ist-Zustand (Z.ij(ist)) des Ver- teilerpaneels oder Rohrzaunes (1.i) hinsichtlich der jeweiligen Belegung der Rohranschlüsse (211 bis 21n),
• der Stellung der Absperreinrichtungen (2d.i.1 bis 2d.i.n) und
• des Vorliegens oder Nichtvorliegens von Leckagen zu erkennen.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Manipulator (5) durch einen zweiten Sensor (18) befähigt ist,
• sich in die jeweilige Arbeitsstellung (A.i) einzujustieren,
• die Abstände der zu verbindenden Rohranschlüsse (211 bis 2.i.n) auszumessen und • die jeweilige Dichtung (16) der Kupplungsgegenstücke (2a) auf ihr Vorhandensein und ihre richtige Lage zu kontrollieren.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der jeweilige Abstand der endseitigen Kupplungsstücke (3a, 4) des oder der Verbindungsbogen(s) (3; 311 bis 31n) vor Ort am Verteilerpaneel oder
Rohrzaun (1 ; 1.1 bis 1.n) durch den Manipulator (5) eingestellt wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand der endseitigen Kupplungsstücke (3a, 4) des oder der Verbindungsbogen^) (3; 311 bis 31n) an einem ersten zentralen Ort (O0ι) in einer Justierstation (J) voreingestellt wird.
6: Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Manipulator (5) den/die vom Verteilerpaneel oder Rohrzaun (1.i) entnommenen Verbindungsbogen (311 bis 3.i.n) und/oder einen/mehrere Blindstutzen (17) in einem an einem zweiten zentralen Ort (O02) angeordne- ten Reinigungspaneel (R) anschraubt, wo sie im Durchfluss gereinigt und bis zu ihrer Wiederverwendung aufbewahrt werden.
7. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, • dass jeder Verbindungsbogen (3; 311 bis 31n) jeweils endseitig mit einem Kegelstutzen (Kupplungsstück) (3a) und einer Überwurfmutter (4) einer standardisierten Rohrverschraubung, insbesondere gemäß DIN11 851 , ausgestattet ist,
• dass die Überwurfmutter (4) selbstzentrierend auf dem Kegelstutzen (3a) angeordnet und mittels Federvorspannung an diesen angepresst wird und
• dass der Manipulator (5) mit einer ersten Rohrklammer (6) zum Greifen, Halten, Positionieren und axialen Fügen des Verbindungsbogens (31i) und
• einer dieser zugeordneten ersten Schraubklammer (7) zum Greifen und beidseitigen Drehen der Überwurfmutter (4) ausgerüstet ist,
• wobei die erste Rohrklammer (6) und die erste Schraubklammer (7) bezüglich einer ersten Längsachse (I) ihrer Greifgeometrie koaxial fluchtend ausgerichtet sind.
8. Anordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand der beiden Kegelstutzen (3a) eines jeweiligen Verbindungsbogens (3; 311 bis 3.i.n) durch ein in diesem angeordnetes Drehgelenk (3b) veränderlich ist.
9. Anordnung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Manipulator (5) mit einer zweiten Rohrklammer (6') und mit einer dieser zugeordneten zweiten Schraubklammer (7') ausgerüstet ist, wobei die zweite Rohrklammer (6') und die zweite Schraubklammer (7') bezüglich einer zweiten Längsachse (II) ihrer Greifgeometrie koaxial fluchtend ausgerichtet sind, und dass jedes Paar Rohr- und Schraubklammer (6, 7 und 6', 7') jeweils auf einem Schlitten (13a, 13b) angeordnet ist und die beiden Längsachsen (I, II) parallel zueinander und mittels einer Verstellstange (14) in einem Führungs- gesteil (12) veränderlich beabstandbar sind.
10. Anordnung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und die zweite Schraubklammer (7, 7') in Gestalt einer ersten bzw. zweiten Schraubklammer mit Kette (7.1 , 7.1') ausgeführt und dabei je- weils mit einer umlaufenden, endlosen ersten Kette (7.1a) und einer gegenläufigen, endlosen zweiten Kette (7.1 b) versehen ist, die die Überwurfmutter (4) im Schließzustand der Schraubklammer (7.1, 7.1') teilweise umschließen.
11. Anordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Über- wurfmutter (4) mit mehreren über ihren Umfang gleichmäßig verteilt angeordneten Längsnuten (4b) versehen ist.
12. Anordnung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und die zweite Schraubklammer (7, 7') in Gestalt einer ersten bzw. zweiten Schraubklammer mit Zahnrad (7.2, 7.2') ausgeführt und dabei jeweils am Umfang ihrer Greifgeometrie einerseits mit einem treibenden zweiten Zahnrad (7.2e), das die Überwurfmutter (4) unmittelbar antreibt, und andererseits mit zwei einander gegenüber liegenden Stützzahnrädern (7.2c) gleicher Verzahnung versehen ist, die die Überwurfmutter (4) im Schließzu- stand der Schraubklammer (7.2, 7.2') dreieckförmig umschließen.
13. Anordnung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Überwurfmutter (4) umfangsseits mit einer der Verzahnung des Zahnrades (7.2e) entsprechenden Verzahnung (4b*) versehen ist.
14. Anordnung nach einem der Ansprüche 7 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Sensor (18) eine Laser-Optik ist.
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