WO2016156181A1 - Ausrichtstation für langgut mit mehreren bewegbaren trägerelementen - Google Patents

Ausrichtstation für langgut mit mehreren bewegbaren trägerelementen Download PDF

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WO2016156181A1
WO2016156181A1 PCT/EP2016/056495 EP2016056495W WO2016156181A1 WO 2016156181 A1 WO2016156181 A1 WO 2016156181A1 EP 2016056495 W EP2016056495 W EP 2016056495W WO 2016156181 A1 WO2016156181 A1 WO 2016156181A1
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long goods
alignment station
hydraulic
alignment
rotation
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PCT/EP2016/056495
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Werner Klaus
Josef Pössinger
Dominik Rohrmus
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Siemens Aktiengesellschaft
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    • B23K2101/04—Tubular or hollow articles
    • B23K2101/10—Pipe-lines

Definitions

  • GIL gas-insulated transmission lines
  • GIL can be used in all common types of installation (above ground, tunnel or direct burial).
  • ⁇ In the course of laying the pipes by means of an automated orbital welding method ⁇ are joined together.
  • the welding seams are ultrasonically tested 100% to ensure the absolute gas tightness of the Sys tems ⁇ .
  • the tubes contain a particle trap to enable a particularly long runtime of up to 50 or even more years. Before welding, the pipe must be aligned so that the particle trap is at the bottom.
  • the pipes to be laid for example, have a diameter of 600 mm, a length between 11 m and 14 m, in particular 13.5 m, and a weight of, for example, 1.2 t.
  • pipes with different dimensions are to be laid, for example in district heating, pipelines under water or on the mainland.
  • aluminum, steel or plastic tubes can be laid.
  • a gripper such as a vacuum tube gripper
  • a crane supports one after the other to the required slots ⁇ leads and stored. The alignment for the subsequent welding process is done manually.
  • an alignment station for long goods to be created which supports an automation of welding operations.
  • an alignment station which has a first support member which is movable in a horizontal x-direction on first guides, whereby a position of the first support member in the x-direction is adjustable.
  • the alignment station further comprises a pivot bearing, which connects the first carrier element with egg ⁇ nem base element, whereby a rotation of the base ⁇ elements about a virtual vertical axis of rotation is adjustable ⁇ bar.
  • the alignment station further comprises a second carrier element which is exclusively adjustable
  • the alignment station also comprises a third support element, which for receiving a
  • the alignment station makes it possible to carry out (partially) automated positioning and alignment of the long goods in three translatory and up to three rotary axes.
  • the alignment station is adapted to receive and position a long good having a weight of more than one ton and a length of more than ten meters.
  • the alignment station thus also allows positioning and alignment of GIL tubes as long goods with a diameter of eg 600 mm for the preparation of gas-tight connection processes, such as welding.
  • the aligner comprises a hydraulic or electric drive, which is arranged to drive the first carrier member to the first guides to ver ⁇ and adjust the position of the first support element in the x-direction with an accuracy of 0.5 mm.
  • the alignment unit also comprises a hydraulic or electric drive, which is arranged to rotate the Basisele ⁇ ment and the vir tual ⁇ vertical axis of rotation with an accuracy of 0.5 ° adjust the rotation of the base member.
  • the adjustable supports are set, the position of the second support element in vertical
  • the alignment station further includes a hydraulic or electric drive which is adapted to move the third support member on the second Fhakun ⁇ gene and adjust the position of the third support member in the longitudinal direction with an accuracy of 0.5 mm.
  • Welding process can be positioned.
  • the aligner includes a controller which controls the drives to the respective exactly ⁇ accuracy, and a control unit which is connected to the controller wirelessly or with a cable and by means of which set a position and attitude of Langguts by ei ⁇ NEN operator is.
  • the controller is for example a suitably programmed microcontroller or a programmable logic controller.
  • the operating unit is for example a joystick, a Be ⁇ dienpanel or a tablet computer.
  • the operating unit made ⁇ light driving of the hydraulic or electric actuators for adjusting the position and orientation of the Langguts.
  • a fully automatic sensor ⁇ guided positioning and alignment by means of the controller can be provided.
  • rollers are arranged on the third carrier element, which form a support for the long goods, whereby a tube withdrawal unit is formed. At least one of the rollers is rotatably driven by an electric or hydraulic drive, whereby a tube is rotatable about its longitudinal axis as long goods, wherein the rotation of the tube about its longitudinal axis with an accuracy of one degree is adjustable ⁇ bar.
  • the Rohrausnavmaschine offers the advantage that a Section ⁇ Chenfalle a GIL tube can be aligned down.
  • On the third carrier element is a hydraulic valve block is mounted, which supplies at least some of the actuators with Hydrau ⁇ lik gallkeit.
  • the hydraulic valve block has the advantage that significantly shorter hydraulic hoses can be used and hoses are prevented from becoming tangled.
  • At least two grippers and second hydraulic cylinders are mounted on the third support element, which can fix the long goods on the third Trä ⁇ gerelement by means of the gripper, whereby the long goods Ver ⁇ driving the third support member with a predetermined contact pressure force in the longitudinal direction is pressed on a counterpart.
  • This training supports the production of a
  • the aligning station comprises at least one guide roller which is mounted on at least one En ⁇ de of the third carrier element and by means wel ⁇ cher the long material is removable in the longitudinal direction of the third support member.
  • the alignment station further includes third hydraulic cylinders, which are mounted on the third support member and by means of which the guide roller by at least ⁇ 100 mm can be raised.
  • the aligner comprises a training lifting unit which is mounted on the third carrier element and which is kon ⁇ struiert particular as Tandemscherenhubtisch.
  • the alignment station further comprises a hyd ⁇ raulischen or electric drive, which is mounted on the third support member and is arranged to extend the Aushebeein- unit in the vertical direction, whereby the long goods can be transported in the vertical direction.
  • the memory for temporary storage of long goods consists of a cuboid frame, in particular a container, within which scenes and at least one of the alignment ⁇ stations are mounted. It has two parallel and spaced from each other ⁇ arranged circumferential chain strands , which are arranged adjacent to the scenes. Guide ⁇ assemblies are mounted in pairs in opposite positions on the two chain strands and guided in the scenes. The guide assemblies are each connected via a hinge with recordings, which are arranged between the two chain strands. By means of the lifting unit of the alignment station in this case tubes can be inserted as long goods from below into the receptacles and removed later again.
  • the frame on at least one longitudinal side on a dust-tight lockable flap over which long goods the recordings can be fed.
  • the flap has on its inside a plurality of parallel roller rails, whereby in the open position of the flap, a guide track for the long goods is formed.
  • hydraulic cylinders Arranged on the inside of the frame are hydraulic cylinders which are set up to open the flap and to at least partially support the flap when long goods have been deposited on the guideway.
  • At one end of the guideway are on and off arranged mobile stopper, through which the supplied long goods is singled.
  • the flap permits (partially) automated storage and buffering of long goods in the store.
  • any pipe can be removed from the store as long goods and (partially) automatically positioned for a welding process.
  • the pipe preparation station has the memory and a chassis, which is mounted under the frame.
  • the alignment station, storage, and tube supply station can be used to align GIL tubes for a welding operation.
  • Figure 1 is a perspective view of a Ausrichtsta ⁇ tion 100 for bar stock
  • FIG. 2 shows an exploded view of the alignment station 100 from FIG. 1,
  • FIG. 3 shows a front view of the alignment station 100
  • FIG. 1 A first figure.
  • FIG. 4 shows a side view of the alignment station 100
  • FIG. 1 A first figure.
  • Figure 5 is a plan view of the alignment station 100 of Fi gur ⁇ 1, in addition to which a further aligning station 100 is arranged
  • Figure 6 is a perspective view of a Ausrichtsta ⁇ tion 100 which performs a rotation about a virtual vertical axis of rotation 114,
  • FIG. 7 is a perspective view of a Ausrichtsta ⁇ tion 100 which performs a vertical translational from ⁇ ,
  • Figure 8 is a perspective view of a Ausrichtsta ⁇ tion 100 which performs a rotation about a virtual horizontal axis of rotation 125,
  • FIG. 9 is a perspective view of a Ausrichtsta ⁇ tion 100 with an extended hoist unit
  • FIG. 10 shows a mobile pipe preparation station 64
  • FIG. 11 shows a cross section through a gas-insulated pipe conductor 51 in a schematic representation.
  • Figure 1 shows a perspective view of an off ⁇ judging station 100 for long goods, such as a GIL tube with more than a ton of weight.
  • the alignment station 100 allows an alignment of the long goods in three translational and up to three rotational axes.
  • a first support frame 110 is moved by means of first linear ball bearings 113 on first guide shafts 103, which are mounted, for example, on a bottom of the container shown in FIG.
  • a hydraulic gear motor into consideration which is mounted on the first support frame 110 and engages a drive pinion in egg ⁇ ne rack which is mounted in parallel with one of the first guide shafts 103rd
  • a toothed belt drive is used, the motor is mounted between the first guide shafts 103 and the first support frame 110 by means of a toothed belt drives, which is guided between the first guide shafts 103 with deflections at both ends and is fixedly coupled from below to the first support frame 110.
  • the first support frame 110 can be positioned at a precisely ⁇ accuracy of 0.5 mm in x-direction.
  • the elongated material comes to rest above an angle iron 141 on rollers 138 and can be fixed there by means of grippers 139, which are mounted on a third support frame 131.
  • the grippers 139 are for this purpose actuated by not shown in detail in Figure 1 hydraulic cylinder, whereupon the long goods with the third support frame 131 moved in the longitudinal direction and can be pressed with a predetermined pressure force for a welding operation against another GIL tube.
  • the third support frame 131 may also be equipped with two or more pairs of grippers 139.
  • FIG. Figure 2 shows for this purpose an exploded view of the alignment station 100 of Figure 1, where a is located in a y-direction elongated first support frame 110 as a base in a first Monday level, which, for example, steel square ⁇ tubes having a cross section of 80x50 mm and a Wall thickness of at least 6 mm is made.
  • the first carrier frame 110 allows a transverse advance of the alignment station 100 by means of first linear ball bearings 113, as has already been explained in the context of FIG.
  • the first support frame 110 has a first plate 111 with a pivot bearing 112.
  • a rotary bearing 112 a commercially available rotary bearing, which has a toothing in the outer ring, in which a first motor 122, for example a hydraulic motor, engages from above with a gear.
  • the pivot bearing 112 is defined by gelrollen relieved, which are embedded in the transverse struts at the ends of the first support frame 110.
  • FIG. 2 shows, in a second mounting plane, a second carrier frame 120, which is mounted by means of the pistons of four first hydraulic cylinders 124 with hydraulically adjustable spacing over a second plate 121 made of steel.
  • this vertical distance can be adjusted with an accuracy of 0.5 mm.
  • the first motor 122 is mounted, which engages with a gear in the pivot bearing 112.
  • the support frame 120 is aligned in the y direction. Since the orientation of the support frame 120 may differ from the y-direction due to the pivot bearing 112, the orientation of the support frame 120 will be referred to as a longitudinal direction in the future.
  • the first hydraulic cylinder 124 are preferably double ⁇ acting as this saves oil volume.
  • Second guide shafts 123 of steel with a thickness of at least 40 mm, preferably 50 mm, are mounted on the second support frame 120 by means of shaft supports 129, which may also be continuous, which are arranged parallel to each other in the longitudinal direction at a distance of approximately 600 mm are.
  • FIG. 2 shows, in a third assembly plane, a pipe rotation unit 130 which consists of a longitudinally elongated cuboid or upwardly open and U-shaped third support frame 131.
  • the third support frame 131 has a width of about 700 mm and a length of about 3-4 m.
  • the third support frame 131 must not be a solid component, but can also be welded together in skeleton construction, for example, square tubes made of steel.
  • the square tubes in this case, for example, have a cross section of 40x60 mm and ei ⁇ ne wall thickness of 5-6 mm.
  • V-shaped guide rollers 134 are rotatably mounted steel, which run freely when moving a laid on the V-shaped guide rollers 134 GIL tube in the longitudinal direction.
  • the V-shaped guide rollers 134 can be lifted by more than 100 mm on both sides by means of third hydraulic cylinders 132-4 lower. The lifting of the V-shaped guide rollers 134 makes it possible to guide the flange above the third support frame 131 when the GIL tail pipe is withdrawn from the pipe untwisting unit 130 in the longitudinal direction.
  • the control of the third motors 132-3 is optionally fully automatic based on a capacitive or inductive sensor, which detects when the particle trap comes to rest at the lowest point, or by visual control of an operator and a suitable control unit for controlling the motors 132-3, for example a control lever or joystick.
  • the GIL pipe basically rests on the rollers 138. To peel it off the pipe untwisting unit 130 in the longitudinal direction, it can be slightly raised by means of the V-shaped guide rollers 134 and the third hydraulic cylinders 132-4, respectively. On the inner sides of the third support frame 131, there are further mounted second hydraulic cylinders 132-2 which move the grippers 139 shown in FIG. The grippers 139 themselves are not shown in FIG. 2 for the sake of clarity.
  • a hydraulic valve block 135 is arranged as a control box, which is controlled by an electric control cable and only one external supply and discharge of hydraulic fluid benö ⁇ taken.
  • the large range of motion of the tube rotation unit 130 therefore only has to be covered by suitable play of the control cable and these two hydraulic hoses.
  • the third carrier frame 131 is moved to the second guide shafts 123 in the longitudinal direction by means of second linear ball bearings ⁇ 133rd
  • a fourth motor 132-5 such as a hydraulic gear motor, into consideration, which is mounted within the third support frame 131 and drive pinion through a Ausspa ⁇ tion in the bottom of the third support frame 131 via a check is here according to a first variant in a rack engages, which is mounted next to the lin ⁇ ken second guide shaft 123 on the second support frame 120.
  • a toothed belt drive is used, the motor is mounted on the second support frame 120 and drives the third support frame 131 by means of a toothed belt, which is guided between the second guide ⁇ waves 123 with deflections at both ends and fixed from below to the third support frame 131 is coupled.
  • the third support frame 131 can be positioned with a Ge ⁇ accuracy of 0.5 mm in the longitudinal direction. Furthermore, a long good on the third support frame be actively extended in the longitudinal direction, for example, to lead it to a welding position.
  • FIG. 2 shows a lifting unit 140 in a fourth assembly plane. This is shown in the exploded view of FIG. 2 for purely illustrative purposes both in the folded-in and in the extended state.
  • the lifting unit 140 is made as a tandem scissor lift from steel. It consists of two longitudinally successive arranged scissor packs, each consisting of two square tubes 142, which flank a flat square tube 143. The scissor packs are mechanically connected by means of an angle iron 141, which serves as a receptacle for the long goods.
  • an angle iron 141 which serves as a receptacle for the long goods.
  • For extending and retracting the lifting unit 140 is a two ⁇ ter motor 132-1, for example, a hydraulic geared motor, which is mounted in the middle of the third support frame 131 of the tube rotation unit 130.
  • the second motor 132-1 drives via a bevel gear both a threaded spindle with a left-hand trapezoidal thread 136 and a threaded spindle with a right-rising trapezoidal thread 137 at.
  • the bearings of the pair of scissors run inside the third support frame 131.
  • the square tubes 142 are movably guided with sliding rollers in the third support frame 131 and are driven by the threaded spindles 136, 137.
  • Figure 3 shows a front view
  • Figure 4 is a side view
  • Figure 5 shows a plan view of the alignment station 100 of Figure 1.
  • In Figure 5 in addition to the alignment station 100 still another alignment station 100 is arranged. This makes it possible to perform two welds in parallel for two independent GIL pipes.
  • Both alignment station 100 are in the x direction on the same first guide shafts 103rd
  • FIG. 6 shows a perspective view of an off ⁇ alignment station 100, which performs a rotation about a virtual ver ⁇ Tikale axis 114 which is parallel to the z-axis of the figure by the method explained in the context of Figure 2 rotary bearing.
  • an angle results between the longitudinal direction of the second carrier frame 120 and the y-direction, on which the first carrier frame 110 is aligned.
  • the angle with a Wegig ⁇ speed of 0.5 ° can be adjusted.
  • Figure 7 shows a perspective view of an off ⁇ straightening station 100 which performs vertical translation, wel ⁇ che allows fine alignment of the Langguts in the z direction.
  • a height position of the third carrier frame 131 can preferably be adjusted with an accuracy of 0.5 mm in the z-direction.
  • Figure 8 shows a perspective view of an off ⁇ alignment station 100, which performs a rotation or tilting about a virtual horizontal axis 125th
  • ⁇ which the first hydraulic cylinder 124 selectively driven by only the rear pair is extended, whereby a tilting of the second support frame 120 by an angle ß relative to the horizontal is obtained.
  • Figure 9 shows a perspective view of an off ⁇ alignment station 100 with an extended hoist unit.
  • the mechanism of the lifting unit 140 which is designed as Tandemscherenhub- table has already been explained in the context of Figure 2.
  • FIG. 10 shows a tube supply station 64.
  • This consists of a frame 6, which is preferably on a Chassis 8 is mounted, whereby the Rohrrhusssta ⁇ tion 64 is movable.
  • Kulis ⁇ Sen 3 are mounted, which each record 4 lead, which can be moved by ⁇ means chains 1 on the principle of a horizontally rotating paternoster. This results in a memory for long goods 5.
  • the scenery 3 is set up to absorb high forces, so that the weight of the long goods 5 may be more than one ton.
  • the outer diameter of the longitudinal tubes of the receptacle 4 should be at least 100 mm, preferably 114 mm.
  • the longitudinal tubes are made of steel with a wall thickness of 5-8 mm.
  • the frame 6 has a flap 61, which can be sealed dust-tight.
  • the flap 61 is provided ⁇ supported by strong hydraulic cylinder.
  • the flap 61 in its open position can be supported by struts on the ground.
  • GIL tubes are delivered as long goods 5 in a stack or as bulk material.
  • the GIL pipes are heavy-duty long goods, since a single pipe can weigh more than one ton.
  • the flap 61 serves as a storage or receiving platform on which the tubes can be stored by means of a hoist.
  • the tubes slide into the interior of the Ge ⁇ stells 6, wherein they are separated by stopper 63, so that only one tube 6 ge ⁇ reached in the interior of the frame.
  • the Aus ⁇ judging station explained in the context of Figures 1 to 9 now moves the second support frame 120 on the first guide shafts 103 under the roller rails 62 inside the frame 6, whereby the Rohraussearchhü 130 comes to rest with the lifting unit 140 under the pipe.
  • the tube is now first received by the alignment station and then further lifted into one of the receptacles 4, which for this purpose temporarily is unlocked and spread.
  • the alignment station may be mounted on the first guide shafts 103, two or more alignment stations, whereby a plurality of processing Parallelverarbei ⁇ pipe joints is made possible.
  • the pipes supplied via the flap 61 are removed in FIG. 10 by the left alignment station, which is largely concealed in the illustration.
  • the receptacles 4 are rotatably mounted on the chain 1 according to the principle of a horizontal paternoster and are always freely swinging downwards.
  • one end of the pipe for the connection process is brought to an already laid pipe and fixed.
  • This positioning can be performed sensor vollau ⁇ matically or semi-automatically by means of a suitable control unit, for example by means of a ⁇ Joy sticks are carried out by an operator.
  • a suitable control unit for example by means of a ⁇ Joy sticks are carried out by an operator.
  • the maximum tube length corresponding to the length of the on ⁇ can took 4 can be stored 64 for pipes with any intermediate lengths in the memory of the tube providing station.
  • several tubes are stored on the receptacles 4. Due to the circulating operation on the principle of a horizontal paternoster can be accessed by means of the alignment station 100 to any stored pipe. This can be done pa ⁇ rallel on both sides, if two parallel alignment stations 100, as shown in Figure 5, in the frame 6 are arranged.
  • the pipe preparation station 64 may be equipped, for example, with eight receptacles 4 for the storage of eight pipes. Any, but clearly marked or coding ⁇ tes tube can thus be removed from memory. For this purpose, the tube can also be visually marked with a number.
  • the pipe preparation station 64 is driven, for example, into a trench, in which GIL pipes are laid.
  • the Rohrrhusssta ⁇ tion 64 for example, stand stationary for ten to a hundred pipe lengths in the trench, while the pipe is drawn into the trench after welding the provided by the pipe preparation station 64 individual pipes.
  • the tube supply station 64 may continue after each tube length.
  • the pipe preparation station 64 can autonomously drive out of the trench.
  • FIG 11 shows a cross section through a gas-insulated pipe conductor 51 as an example of the long goods.
  • the gas-insulated tubular conductor 51 includes a current-carrying inner conductor 52 in the form of a tube which is for example of aluminum Herge ⁇ represents.
  • the inner conductor 52 rests on support insulators 53, which are realized, for example, as cast resin insulators.
  • the insulators 53 center the inner conductor 52 within an outer shell 54.
  • the outer shell 54 may also be made of aluminum, for example.
  • a particle trap 56 is arranged on the inside of the outer shell 54.
  • the outer shell 54 may additionally be provided with a suitable coating.
  • the gap 55 is filled with an insulating gas.
  • the insulating gas may for example consist of a gas mixture.
  • the gas mixture can be formed, for example, from 80% by volume of 2 and 20% by volume of SF 6 . There are sorted ⁇ but other gases or gas mixtures conceivable.
  • the longitudinally extending gas-insulated tubing ter 51 forms a strand.
  • a pipeline may comprise a plurality of such strands arranged side by side.

Abstract

Eine Ausrichtstation (100) ermöglicht es, eine teilautomatisierte Positionierung und Ausrichtung von Langgut, beispielsweise GIL-Rohren, in drei translatorischen und bis zu drei rotatorischen Achsen vorzunehmen. Hierzu wird ein Quervorschub über ein Drehlager (112) mit einem Längsvorschub (110) gekoppelt. Die Höheneinstellung erfolgt über erste Hydraulikzylinder (124), welche durch selektive Ansteuerung auch ein Verkippen des Langguts ermöglichen. Ferner ist eine Rohrausdreheinheit (130) vorgesehen, mit welcher eine Teilchenfalle eines GIL-Rohres nach unten ausgerichtet werden kann. Mittels Greifern kann das GIL-Rohr auf der Ausrichtstation (100) fixiert und passgenau in Längsrichtung auf das Ende der bereits verlegten Rohrleitung gedrückt werden. Die Ausrichtstation (100) ermöglicht so eine Vorbereitung gasdichter Verbindungsprozesse wie etwa Schweißen. Durch hydraulisches Anheben von Führungsrollen (134) lassen sich auch GIL-Rohre in Längsrichtung von der Ausrichtstation (100) abziehen, welche an einem Ende einen Flansch aufweisen, welcher einen größeren Durchmesser als das GIL-Rohr aufweist. Mittels einer Aushebeeinheit (140) der Ausrichtstation (100) können Rohre als Langgut von unten in Aufnahmen eines Speichers eingeführt und später wieder entnommen werden.

Description

Beschreibung
AUSRICHTSTATION FÜR LANGGUT MIT MEHREREN BEWEGBAREN TRÄGERELEMENTEN Überall da, wo Höchstspannung bzw. Höchstströme bei begrenz¬ ten Platzverhältnissen übertragen werden müssen - z. B. wenn Freileitungen nicht zum Einsatz kommen können - bieten gasisolierte Übertragungsleitungen (GIL) durch ihre technischen, umweltspezifischen sowie Betriebseigenschaften eine sehr gute Alternative. GIL werden hauptsächlich in Übertragungsnetzen mit 345 kV bis 550 kV Betriebsspannung und 2500 A bis 5000 A Betriebsstrom eingesetzt.
Aus der DE 296 14 717 Ul sind gasisolierte Übertragungslei- tungen bekannt, welche aus zwei konzentrischen Aluminiumröhren bestehen. Der innere Leiter ruht auf Gießharzisolatoren, die ihn innerhalb der äußeren Hülle zentrieren. Dieses Gehäu¬ se wird aus einem stabilen Aluminiumrohr gebildet, wodurch eine solide mechanische und elektrotechnische Kapselung des Systems sichergestellt ist. Um neuesten umweltspezifischen und technischen Aspekten gerecht zu werden, sind GIL mit einer Isoliergasmischung aus überwiegend Stickstoff und einem kleineren Anteil von SF6 ( Schwefelhexafluorid) gefüllt. Die Rohre werden aus einer korrosionsbeständigen Aluminiumlegierung gefertigt. Durch ihr modulares Design können die Elemente zu beliebigen Längen kombiniert werden. Typische GIL- Anlagen haben Längen zwischen 100 m und 60 km. GIL können in allen üblichen Verlegungsarten (oberirdische, Tunnel- oder direkte Erdverlegung) genutzt werden. Im Zuge der Verlegung werden die Rohre mittels eines automatisierten Orbital¬ schweißverfahrens zusammengefügt. Die Schweißnähte sind 100 % ultraschallgeprüft, um die absolute Gasdichtigkeit des Sys¬ tems sicherzustellen. Die Rohre beinhalten eine Teilchenfal- le, um eine besonders hohe Laufzeit von bis zu 50 oder sogar noch mehr Jahren zu ermöglichen. Vor dem Verschweißen muss das Rohr so ausgerichtet werden, dass die Teilchenfalle unten liegt . Die zu verlegenden Rohre weisen beispielsweise einen Durchmesser von 600 mm, eine Länge zwischen 11 m und 14 m, insbesondere 13,5 m, und ein Gewicht von beispielsweise 1,2 t auf. In anderen Zusammenhängen sind Rohre mit abweichenden Dimensionen zu verlegen, etwa bei Fernwärme, Pipelines unter Was¬ ser oder auf dem Festland. Je nach Anwendung können Aluminium-, Stahl- oder Kunststoffröhre verlegt werden. Für die Verlegung werden die Rohre bisher in einem Stapel oder als Schüttgut bereitgestellt und mit einem Greifer, etwa einem Vakuumrohrgreifer, mittels eines Krans manuell unterstützt nacheinander an die benötigten Einbauplätze herange¬ führt und abgelegt. Die Ausrichtung für den anschließenden Schweißvorgang erfolgt manuell.
Durch die vorliegende Erfindung soll eine Ausrichtstation für Langgut geschaffen werden, welche eine Automatisierung von Schweißvorgängen unterstützt.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Ausrichtstation gelöst, welche ein erstes Trägerelement aufweist, welches in einer horizontalen x-Richtung auf ersten Führungen verfahrbar ist, wodurch eine Position des ersten Trägerelements in der x-Richtung einstellbar ist. Die Ausrichtstation umfasst weiterhin ein Drehlager, welches das erste Trägerelement mit ei¬ nem Basiselement verbindet, wodurch eine Rotation des Basis¬ elements um eine virtuelle vertikale Rotationsachse einstell¬ bar ist. Die Ausrichtstation umfasst ferner ein zweites Trä- gerelement, welches ausschließlich mittels verstellbarer
Stützen über dem Basiselement montiert ist, wobei eine Posi¬ tion des zweiten Trägerelements in vertikaler Richtung über dem Basiselement einstellbar ist, und eine Rotation des zwei¬ ten Trägerelements um eine virtuelle horizontale Rotation- sachse einstellbar ist. Die Ausrichtstation umfasst außerdem ein drittes Trägerelement, welches zur Aufnahme eines
Langguts eingerichtet und in einer horizontalen Längsrichtung auf zweiten Führungen automatisiert verfahrbar ist, welche auf dem zweiten Trägerelement montiert sind, wodurch eine Po¬ sition des dritten Trägerelements in der Längsrichtung einstellbar ist. Die im Folgenden genannten Vorteile müssen nicht notwendigerweise durch den Gegenstand des unabhängigen Patentanspruchs erzielt werden. Vielmehr kann es sich hierbei auch um Vorteile handeln, welche lediglich durch einzelne Ausführungsformen, Varianten oder Weiterbildungen erzielt werden.
Die Ausrichtstation ermöglicht es, eine (teil-) automatisierte Positionierung und Ausrichtung des Langguts in drei translatorischen und bis zu drei rotatorischen Achsen vorzunehmen. Gemäß einer Ausführungsform ist die Ausrichtstation eingerichtet zur Aufnahme und Positionierung eines Langguts mit einem Gewicht von mehr als einer Tonne und einer Länge von mehr als zehn Metern. Die Ausrichtstation ermöglicht somit auch eine Positionierung und Ausrichtung von GIL-Rohren als Langgut mit einem Durchmesser von z.B. 600 mm zur Vorbereitung gasdichter Verbindungsprozesse, wie etwa Schweißen. In einer Weiterbildung umfasst die Ausrichtstation einen hydraulischen oder elektrischen Antrieb, welcher eingerichtet ist, das erste Trägerelement auf den ersten Führungen zu ver¬ fahren und die Position des ersten Trägerelements in der x- Richtung mit einer Genauigkeit von 0,5 mm einzustellen. Die Ausrichteinheit umfasst weiterhin einen hydraulischen oder elektrischen Antrieb, welcher eingerichtet ist, das Basisele¬ ment zu drehen und die Rotation des Basiselements um die vir¬ tuelle vertikale Rotationsachse mit einer Genauigkeit von 0,5° einzustellen. Die verstellbaren Stützen sind eingerich- tet, die Position des zweiten Trägerelements in vertikaler
Richtung über dem Basiselement mit einer Genauigkeit von 0,5 mm und die Rotation des zweiten Trägerelements um die virtu¬ elle horizontale Rotationsachse mit einer Genauigkeit von 0,5° einzustellen. Die Ausrichtstation beinhaltet ferner einen hydraulischen oder elektrischen Antrieb, welcher eingerichtet ist, das dritte Trägerelement auf den zweiten Führun¬ gen zu verfahren und die Position des dritten Trägerelements in der Längsrichtung mit einer Genauigkeit von 0,5 mm einzustellen .
Diese Weiterbildung bietet den Vorteil, dass GIL-Rohre als Langgut mit hoher Genauigkeit für einen vorzunehmenden
Schweißvorgang positioniert werden können.
Gemäß einer Ausführungsform beinhaltet die Ausrichtstation eine Steuerung, welche die Antriebe mit der jeweiligen Genau¬ igkeit ansteuert, und eine Bedieneinheit, welche mit der Steuerung drahtlos oder mit einem Kabel verbunden ist und mittels welcher eine Position und Lage des Langguts durch ei¬ nen Bediener einstellbar ist.
Die Steuerung ist beispielsweise ein geeignet programmierter MikroController oder eine speicherprogrammierbare Steuerung. Die Bedieneinheit ist beispielsweise ein Joystick, ein Be¬ dienpanel oder ein Tablet-Computer . Die Bedieneinheit ermög¬ licht eine Ansteuerung der hydraulischen oder elektrischen Antriebe zur Einstellung der Position und Ausrichtung des Langguts. Alternativ kann auch eine vollautomatische sensor¬ geführte Positionierung und Ausrichtung mittels der Steuerung vorgesehen werden.
In einer Weiterbildung sind an dem dritten Trägerelement Rol- len angeordnet, welche eine Auflage für das Langgut bilden, wodurch eine Rohrausdreheinheit gebildet wird. Zumindest eine der Rollen ist durch einen elektrischen oder hydraulischen Antrieb drehantreibbar, wodurch ein Rohr als Langgut um seine Längsachse drehbar ist, wobei die Rotation des Rohres um sei- ne Längsachse mit einer Genauigkeit von einem Grad einstell¬ bar ist. Die Rohrausdreheinheit bietet den Vorteil, dass eine Teil¬ chenfalle eines GIL-Rohres nach unten ausgerichtet werden kann .
Gemäß einer Ausführungsform sind zumindest einige der Antrie¬ be, und insbesondere sämtliche Antriebe, hydraulische Antrie¬ be. An dem dritten Trägerelement ist ein Hydraulikventilblock montiert, welcher zumindest einige der Antriebe mit Hydrau¬ likflüssigkeit versorgt.
Der Hydraulikventilblock bietet den Vorteil, dass deutlich kürzere Hydraulikschläuche verwendet werden können und ein Verheddern von Schläuchen verhindert wird.
In einer Weiterbildung sind an dem dritten Trägerelement mindestens zwei Greifer sowie zweite Hydraulikzylinder montiert, welche mittels der Greifer das Langgut auf dem dritten Trä¬ gerelement fixieren können, wodurch das Langgut mittels Ver¬ fahrens des dritten Trägerelements mit einer vorgegebenen An- druckkraft in der Längsrichtung auf ein Gegenstück andrückbar ist .
Diese Weiterbildung unterstützt die Herstellung einer
Schweißverbindung, indem das Langgut mit den Greifern fixiert und auf die Schweißstelle gedrückt wird.
Gemäß einer Ausführungsform beinhaltet die Ausrichtstation mindestens eine Führungsrolle, welche an mindestens einem En¬ de des dritten Trägerelements montiert ist und mittels wel¬ cher das Langgut in der Längsrichtung von dem dritten Trägerelement abziehbar ist. Die Ausrichtstation beinhaltet ferner dritte Hydraulikzylinder, welche an dem dritten Trägerelement montiert sind und mittels welcher die Führungsrolle um min¬ destens 100 mm anhebbar ist.
Durch Anheben der Führungsrolle lassen sich auch Rohre als Langgut in der Längsrichtung von der Ausrichtstation abzie- hen, welche an einem Ende einen Flansch aufweisen, welcher einen größeren Durchmesser als das Rohr aufweist.
In einer Weiterbildung umfasst die Ausrichtstation eine Aus- hebeeinheit, welche an dem dritten Trägerelement montiert ist, und welche insbesondere als Tandemscherenhubtisch kon¬ struiert ist. Die Ausrichtstation umfasst ferner einen hyd¬ raulischen oder elektrischen Antrieb, welcher an dem dritten Trägerelement montiert und eingerichtet ist, die Aushebeein- heit in vertikaler Richtung auszufahren, wodurch das Langgut in vertikaler Richtung transportierbar ist.
Der Speicher zur Zwischenlagerung von Langgut besteht aus einem quaderförmigen Gestell, insbesondere eines Containers, innerhalb dessen Kulissen und mindestens eine der Ausricht¬ stationen montiert sind. Er weist zwei parallel und auf Ab¬ stand zueinander angeordnete umlaufende Kettenstränge auf, welche benachbart zu den Kulissen angeordnet sind. Führungs¬ baugruppen sind jeweils paarweise in sich gegenüberliegenden Positionen an den beiden Kettensträngen befestigt und in den Kulissen geführt. Die Führungsbaugruppen sind jeweils über ein Drehgelenk mit Aufnahmen verbunden, welche zwischen den beiden Kettensträngen angeordnet sind. Mittels der Aushebeeinheit der Ausrichtstation können hierbei Rohre als Langgut von unten in die Aufnahmen eingeführt und später wieder entnommen werden.
Gemäß einer Ausführungsform weist das Gestell an mindestens einer Längsseite eine staubdicht verschließbare Klappe auf, über welche Langgut den Aufnahmen zuführbar ist. Die Klappe weist auf ihrer Innenseite mehrere parallele Rollenschienen auf, wodurch in geöffneter Position der Klappe eine Führungsbahn für das Langgut gebildet wird. An der Innenseite des Ge- stells sind Hydraulikzylinder angeordnet, welche eingerichtet sind zur Öffnung der Klappe und zur zumindest teilweisen Stützung der Klappe, wenn Langgut auf der Führungsbahn abgelegt ist. An einem Ende der Führungsbahn sind ein- und aus- fahrbare Stopper angeordnet, durch welche das zugeführte Langgut vereinzelbar ist.
Die Klappe ermöglicht im Zusammenspiel mit der Aushebeeinheit der Ausrichtstation eine (teil-) automatisierte Einlagerung und Pufferung von Langgut in dem Speicher. Mittels der Aushebeeinheit der Ausrichtstation kann ein beliebiges Rohr als Langgut aus dem Speicher entnommen und (teil-) automatisiert für einen Schweißprozess positioniert werden.
Die Rohrbereitstellungsstation weist den Speicher und ein Fahrwerk auf, welches unter dem Gestell montiert ist.
Die Ausrichtstation, der Speicher und die Rohrbereitstellungsstation können zur Ausrichtung von GIL-Rohren für einen Schweißvorgang verwendet werden.
Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand von Figuren näher erläutert. In den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit denselben Bezugszeichen verse¬ hen, sofern nichts anderes angegeben ist. Es zeigen:
Figur 1 eine perspektivische Darstellung einer Ausrichtsta¬ tion 100 für Langgut,
Figur 2 eine Explosivdarstellung der Ausrichtstation 100 aus Figur 1,
Figur 3 eine Vorderansicht auf die Ausrichtstation 100 aus
Figur 1,
Figur 4 eine Seitenansicht auf die Ausrichtstation 100 aus
Figur 1,
Figur 5 eine Draufsicht auf die Ausrichtstation 100 aus Fi¬ gur 1, neben der eine weitere Ausrichtstation 100 angeordnet ist, Figur 6 eine perspektivische Darstellung einer Ausrichtsta¬ tion 100, welche eine Rotation um eine virtuelle vertikale Rotationsachse 114 ausführt,
Figur 7 eine perspektivische Darstellung einer Ausrichtsta¬ tion 100, welche eine vertikale Translation aus¬ führt,
Figur 8 eine perspektivische Darstellung einer Ausrichtsta¬ tion 100, welche eine Rotation um eine virtuelle horizontale Rotationsachse 125 ausführt,
Figur 9 eine perspektivische Darstellung einer Ausrichtsta¬ tion 100 mit einer ausgefahrenen Aushebeeinheit,
Figur 10 eine fahrbare Rohrbereitstellungsstation 64, und
Figur 11 einen Querschnitt durch einen gasisolierten Rohrleiter 51 in schematischer Darstellung.
Figur 1 zeigt eine perspektivische Darstellung einer Aus¬ richtstation 100 für Langgut, beispielsweise eines GIL-Rohres mit mehr als einer Tonne Gewicht. Die Ausrichtstation 100 ermöglicht hierbei eine Ausrichtung des Langguts in drei translatorischen und bis zu drei rotatorischen Achsen. Für eine Positionierung in einer horizontalen x-Richtung wird ein erster Trägerrahmen 110 mittels erster Linearkugellager 113 auf ersten Führungswellen 103 verfahren, welche beispielsweise auf einem Boden des in Figur 10 gezeigten Containers montiert sind.
Als Antrieb kommt hierbei gemäß einer ersten Variante ein Hydraulik-Getriebemotor in Betracht, welcher am ersten Trägerrahmen 110 montiert ist und über ein Antriebsritzel in ei¬ ne Zahnstange greift, welche parallel zu einer der ersten Führungswellen 103 montiert ist. Gemäß einer zweiten Variante kommt ein Zahnriemenantrieb zum Einsatz, dessen Motor zwischen den ersten Führungswellen 103 montiert ist und der den ersten Trägerrahmen 110 mittels eines Zahnriemens antreibt, welcher zwischen den ersten Führungswellen 103 mit Umlenkun- gen an beiden Enden geführt und von unten fest an den ersten Trägerrahmen 110 angekoppelt ist.
Vorzugsweise kann der erste Trägerrahmen 110 mit einer Genau¬ igkeit von 0,5 mm in x-Richtung positioniert werden.
Das Langgut kommt oberhalb eines Winkeleisens 141 auf Rollen 138 zu liegen und kann dort über Greifer 139 fixiert werden, welche an einem dritten Trägerrahmen 131 montiert sind. Die Greifer 139 werden hierzu durch in Figur 1 nicht näher gezeigte Hydraulikzylinder betätigt, woraufhin das Langgut mit dem dritten Trägerrahmen 131 in Längsrichtung verfahren und mit einer vorgegebenen Andruckkraft für einen Schweißvorgang gegen ein weiteres GIL-Rohr gedrückt werden kann. Auch wenn in Figur 1 nur ein Paar von Greifern 139 gezeigt ist, kann der dritte Trägerrahmen 131 auch mit zwei oder mehr Paaren von Greifern 139 ausgerüstet werden.
Die weiteren Elemente der Ausrichtstation 100 werden nun im Kontext der Figur 2 ausführlich erläutert. Figur 2 zeigt hierzu eine Explosivdarstellung der Ausrichtstation 100 aus Figur 1, bei der als Basis in einer ersten Montagebene ein in einer y-Richtung langgestreckter erster Trägerrahmen 110 eingezeichnet ist, welcher beispielsweise aus Stahl-Vierkant¬ rohren mit einem Querschnitt von 80x50 mm und einer Wandstärke von mindestens 6 mm gefertigt ist. Der erste Trägerrahmen 110 ermöglicht einen Quervorschub der Ausrichtstation 100 mittels erster Linearkugellager 113, wie dies bereits im Kontext der Figur 1 erläutert wurde.
In seinem mittleren Abschnitt weist der erste Trägerrahmen 110 eine erste Platte 111 mit einem Drehlager 112 auf. Als Drehlager 112 eignet sich ein handelsübliches Drehlager, welches eine Verzahnung im Außenring aufweist, in welche ein erster Motor 122, beispielsweise ein Hydraulikmotor, von oben mit einem Zahnrad eingreift. Das Drehlager 112 wird durch Ku- gelrollen entlastet, welche in den Querstreben an den Enden des ersten Trägerrahmens 110 eingelassen sind.
Figur 2 zeigt in einer zweiten Montageebene einen zweiten Trägerrahmen 120, welcher mittels der Kolben von vier ersten Hydraulikzylindern 124 mit hydraulisch einstellbarem Abstand über einer zweiten Platte 121 aus Stahl montiert ist. Vorzugsweise kann dieser vertikale Abstand mit einer Genauigkeit von 0,5 mm eingestellt werden.
Unterhalb der zweiten Platte 121 ist der erste Motor 122 montiert, der mit einem Zahnrad in das Drehlager 112 eingreift. Wenn sich das Drehlager 112 in einer in Figur 2 gezeigten Neutralstellung befindet, ist der Trägerrahmen 120 in y- Richtung ausgerichtet. Da die Ausrichtung des Trägerrahmens 120 aufgrund des Drehlagers 112 von der y-Richtung abweichen kann, wird die Ausrichtung des Trägerrahmens 120 in Zukunft als Längsrichtung bezeichnet. Die ersten Hydraulikzylinder 124 sind vorzugsweise doppelt¬ wirkend, da dies Ölvolumen spart. Auf dem zweiten Trägerrahmen 120 sind mittels Wellenunterstützungen 129, welche auch durchgängig ausgeführt sein können, zweite Führungswellen 123 aus Stahl mit einer Stärke von mindestens 40 mm, vorzugsweise 50 mm montiert, welche in der Längsrichtung parallel zueinander mit einem Abstand von ca. 600 mm angeordnet sind.
Figur 2 zeigt in einer dritten Montageebene eine Rohrausdreheinheit 130, welche aus einem in der Längsrichtung langge- streckten quaderförmigen bzw. nach oben offenen und U-förmi- gen dritten Trägerrahmen 131 besteht. Der dritte Trägerrahmen 131 weist eine Breite von ca. 700 mm und eine Länge von ca. 3-4 m auf. Anders als in Figur 2 gezeichnet, muss der dritte Trägerrahmen 131 kein Massivbauteil sein, sondern kann auch in Skelettbauweise beispielsweise aus Vierkantrohren aus Stahl zusammengeschweißt werden. Die Vierkantrohre weisen hierbei beispielsweise einen Querschnitt von 40x60 mm und ei¬ ne Wandstärke von 5-6 mm auf. An beiden Enden des dritten Trägerrahmens 131 sind V-förmige Führungsrollen 134 aus Stahl drehbar gelagert, welche bei Verschieben eines auf den V-förmigen Führungsrollen 134 abge- legten GIL-Rohres in der Längsrichtung frei mitlaufen. Zur Handhabung von GIL-Endrohren, welche an einem Ende einen Flansch aufweisen, welcher über den Außendurchmesser des GIL- Rohres herausragt, lassen sich die V-förmigen Führungsrollen 134 beidseits mittels dritter Hydraulikzylinder 132-4 verti- kal um mehr als 100 mm heben und absenken. Das Anheben der V- förmigen Führungsrollen 134 ermöglicht es, den Flansch oberhalb des dritten Trägerrahmens 131 zu führen, wenn das GIL- Endrohr in der Längsrichtung von der Rohrausdreheinheit 130 abgezogen wird.
Bei einem Ausdrehen eines GIL-Rohres wird dieses um seine Längsachse gedreht, bis die in Figur 11 gezeigte Teilchenfal¬ le 56 am tiefsten Punkt zu liegen kommt. Hierzu sind am drit¬ ten Trägerrahmen 131 mindesten vier gummierte Rollen 138 an- geordnet, von denen beispielsweise zwei durch dritte Motoren 132-3, beispielsweise Hydraulikmotoren mit Untersetzung, drehantreibbar sind.
Die Steuerung der dritten Motoren 132-3 erfolgt wahlweise vollautomatisch anhand eines kapazitiven oder induktiven Sensors, welcher erkennt, wann die Teilchenfalle am tiefsten Punkt zu liegen kommt, oder durch visuelle Kontrolle eines Bedieners und eine geeignete Bedieneinheit zur Ansteuerung der Motoren 132-3, beispielsweise einen Bedienhebel oder Joy- stick.
Das GIL-Rohr liegt grundsätzlich auf den Rollen 138. Um es in der Längsrichtung von der Rohrausdreheinheit 130 abzuziehen, kann es mittels der V-förmigen Führungsrollen 134 bzw. mit- tels der dritten Hydraulikzylinder 132-4 geringfügig angehoben werden. An den Innenseiten des dritten Trägerrahmens 131 sind weiterhin zweite Hydraulikzylinder 132-2 montiert, welche die in Figur 1 gezeigten Greifer 139 bewegen. Die Greifer 139 selbst sind in Figur 2 zur Verbesserung der Übersichtlichkeit nicht eingezeichnet.
Im Inneren des dritten Trägerrahmens 131 ist ein Hydraulikventilblock 135 als Schaltkasten angeordnet, welcher durch ein elektrisches Steuerkabel angesteuert wird und jeweils nur eine externe Zu- und Abführung von Hydraulikflüssigkeit benö¬ tigt. Der große Bewegungsspielraum der Rohrausdreheinheit 130 muss also lediglich durch geeignetes Spiel des Steuerkabels sowie dieser beiden Hydraulikschläuche abgedeckt werden.
Sämtliche Hydraulikmotoren und -zylinder in der Rohrausdreh- einheit 130 werden dagegen lokal mit Hydraulikschläuchen an den Hydraulikventilblock 135 angebunden.
Der dritte Trägerrahmen 131 ist mittels zweiter Linearkugel¬ lager 133 auf den zweiten Führungswellen 123 in der Längs- richtung verfahrbar. Als Antrieb kommt hierbei gemäß einer ersten Variante ein vierter Motor 132-5, beispielsweise ein Hydraulik-Getriebemotor, in Betracht, welcher innerhalb des dritten Trägerrahmens 131 montiert ist und durch eine Ausspa¬ rung im Boden des dritten Trägerrahmens 131 über ein An- triebsritzel in eine Zahnstange greift, welche neben der lin¬ ken zweiten Führungswelle 123 auf dem zweiten Trägerrahmen 120 montiert ist.
Gemäß einer zweiten Variante kommt ein Zahnriemenantrieb zum Einsatz, dessen Motor auf dem zweiten Trägerrahmen 120 montiert ist und der den dritten Trägerrahmen 131 mittels eines Zahnriemens antreibt, welcher zwischen den zweiten Führungs¬ wellen 123 mit Umlenkungen an beiden Enden geführt und von unten fest an den dritten Trägerrahmen 131 angekoppelt ist.
Vorzugsweise kann der dritte Trägerrahmen 131 mit einer Ge¬ nauigkeit von 0,5 mm in der Längsrichtung positioniert werden. Weiterhin kann ein Langgut auf dem dritten Trägerrahmen in der Längsrichtung aktiv ausgefahren werden, um es beispielsweise an eine Schweißposition zu führen.
Figur 2 zeigt in einer vierten Montageebene eine Aushebeein- heit 140. Diese ist in der Explosivdarstellung der Figur 2 zu rein illustrativen Zwecken sowohl in eingeklapptem als auch in ausgefahrenem Zustand gezeigt. Die Aushebeeinheit 140 ist als Tandemscherenhubtisch aus Stahl gefertigt. Sie besteht aus zwei in der Längsrichtung hintereinander angeordneten Scherenpaketen, welche jeweils aus zwei Vierkantrohren 142 bestehen, welche ein flaches Vierkantrohr 143 flankieren. Die Scherenpakete sind mittels eines Winkeleisens 141 mechanisch verbunden, welches als Aufnahme für das Langgut dient. Zum Aus- und Einfahren der Aushebeeinheit 140 dient ein zwei¬ ter Motor 132-1, beispielsweise ein hydraulischer Getriebemotor, welcher in der Mitte des dritten Trägerrahmens 131 der Rohrausdreheinheit 130 montiert ist. Der zweite Motor 132-1 treibt über ein Winkelgetriebe sowohl eine Gewindespindel mit einem linkssteigenden Trapezgewinde 136 als auch eine Gewindespindel mit einem rechtssteigenden Trapezgewinde 137 an. Die Lager der Scherenpakete laufen im Inneren des dritten Trägerrahmens 131. An den Enden des dritten Trägerrahmens 131, jedoch noch vor den V-förmigen Führungsrollen 134, be- finden sich Festlager für das jeweilige Scherenpaket, welche die flachen Vierkantrohre 143 mit einem Drehgelenk im dritten Trägerrahmen 131 befestigen. Die Vierkantrohre 142 sind mit Gleitrollen im dritten Trägerrahmen 131 beweglich geführt und werden durch die Gewindespindeln 136, 137 angetrieben.
Figur 3 zeigt eine Vorderansicht, Figur 4 eine Seitenansicht und Figur 5 zeigt eine Draufsicht auf die Ausrichtstation 100 aus Figur 1. In Figur 5 ist neben der Ausrichtstation 100 noch eine weitere Ausrichtstation 100 angeordnet. Diese er- möglicht es, zwei Schweißungen für zwei unabhängige GIL-Rohre parallel durchzuführen. Beide Ausrichtstation 100 sind in x- Richtung auf den gleichen ersten Führungswellen 103
verfahrbar und halten ggf. mittels Abstandssensoren zueinan- der Abstand. Die beiden Ausrichtstationen 100 erlauben es folglich, eine zu schweißende Verbindung bereits zu rüsten, während eine andere noch geschweißt wird. Figur 6 zeigt eine perspektivische Darstellung einer Aus¬ richtstation 100, welche eine Rotation um eine virtuelle ver¬ tikale Achse 114 ausführt, welche parallel zur z-Achse der Figur durch das im Kontext der Figur 2 erläuterte Drehlager verläuft. Im gezeigten Beispiel ergibt sich zwischen der Längsrichtung des zweiten Trägerrahmens 120 und der y-Rich- tung, an der der erste Trägerrahmen 110 ausgerichtet ist, ein Winkel . Vorzugsweise kann der Winkel mit einer Genauig¬ keit von 0,5° eingestellt werden. Figur 7 zeigt eine perspektivische Darstellung einer Aus¬ richtstation 100, welche vertikale Translation ausführt, wel¬ che eine Feinausrichtung des Langguts in z-Richtung ermöglicht. Durch synchrones Ausfahren der ersten Hydraulikzylinder 124 kann hierbei eine Höhenposition des dritten Träger- rahmens 131 vorzugsweise mit einer Genauigkeit von 0,5 mm in z-Richtung eingestellt werden.
Figur 8 zeigt eine perspektivische Darstellung einer Aus¬ richtstation 100, welche eine Rotation bzw. eine Verkippung um eine virtuelle horizontale Achse 125 ausführt. Hierzu wer¬ den die ersten Hydraulikzylinder 124 selektiv angesteuert, indem nur das hintere Paar ausgefahren wird, wodurch sich eine Verkippung des zweiten Trägerrahmens 120 um einen Winkel ß gegenüber der Horizontalen ergibt.
Figur 9 zeigt eine perspektivische Darstellung einer Aus¬ richtstation 100 mit einer ausgefahrenen Aushebeeinheit. Die Mechanik der Aushebeeinheit 140, welche als Tandemscherenhub- tisch ausgebildet ist, wurde bereits im Kontext der Figur 2 erläutert.
Figur 10 zeigt eine Rohrbereitstellungsstation 64. Diese besteht aus einem Gestell 6, welches vorzugsweise auf einem Fahrwerk 8 montiert ist, wodurch die Rohrbereitstellungssta¬ tion 64 verfahrbar ist. Innerhalb des Gestells 6 sind Kulis¬ sen 3 montiert, welche jeweils Aufnahmen 4 führen, die mit¬ tels Ketten 1 nach dem Prinzip eines horizontal umlaufenden Paternosters bewegt werden können. Hierdurch ergibt sich ein Speicher für Langgut 5. Die Kulisse 3 ist eingerichtet, hohe Kräfte aufzunehmen, so dass das Gewicht des Langguts 5 mehr als eine Tonne betragen kann. Beträgt die Länge des Langguts ca. 13 m und sein Gewicht ca. 1,2 t, wie dies etwa bei einem GIL-Rohr der Fall ist, sollte der Außendurchmesser der Längsrohre der Aufnahme 4 mindestens 100 mm, vorzugsweise 114 mm betragen. Die Längsrohre sind hierbei aus Stahl mit einer Wandstärke von 5-8 mm gefertigt.
Das Gestell 6 weist eine Klappe 61 auf, welche staubdicht verschlossen werden kann. An der Innenseite des Gestells 6 wird die Klappe 61 durch kräftige Hydraulikzylinder abge¬ stützt. Zusätzlich kann die Klappe 61 in ihrer geöffneten Po- sition durch Streben auf dem Boden abgestützt werden.
Gemäß einem Anwendungsszenario werden GIL-Rohre als Langgut 5 in einem Stapel oder als Schüttgut angeliefert. Bei den GIL- Rohren handelt es sich um Schwerlast-Langgut, da ein einzel- nes Rohr mehr als eine Tonne wiegen kann. Nach dem Öffnen dient die Klappe 61 als Ablage- oder Aufnahmeplattform, auf der die Rohre mittels eines Hebezeugs abgelegt werden können. Auf Rollenschienen 62 gleiten die Rohre in das Innere des Ge¬ stells 6, wobei sie durch Stopper 63 vereinzelt werden, so dass jeweils nur ein Rohr in das Innere des Gestells 6 ge¬ langt. Die im Kontext der Figuren 1 bis 9 erläuterte Aus¬ richtstation fährt nun den zweiten Trägerrahmen 120 auf den ersten Führungswellen 103 unter die Rollenschienen 62 im Inneren des Gestells 6, wodurch die Rohrausdreheinheit 130 mit der Aushebeeinheit 140 unter dem Rohr zu liegen kommt. Durch Ausfahren der Aushebeeinheit 140 wird das Rohr nun von der Ausrichtstation zunächst entgegengenommen und dann weiter bis in eine der Aufnahmen 4 gehoben, welche hierzu vorübergehend entriegelt und aufgespreizt wird. Wie in Figur 10 gezeigt, können auf den ersten Führungswellen 103 zwei oder mehr Ausrichtstationen montiert sein, wodurch eine Parallelverarbei¬ tung mehrerer Rohrverbindungen ermöglicht wird. Die über die Klappe 61 zugeführten Rohre werden in Figur 10 durch die linke, in der Darstellung weitgehend verdeckte Ausrichtstation entnommen .
Die Aufnahmen 4 sind nach dem Prinzip eines horizontalen Pa- ternosters an der Kette 1 drehgelagert und hängen stets frei pendelnd nach unten. Zum Herausnehmen eines der Rohre aus der jeweiligen Aufnahme 4 kann diese erneut entriegelt und aufge¬ spreizt werden, wodurch das Rohr an die ausgefahrene Aushebe¬ einheit 140 der Ausrichtstation übergeben wird, welche das Rohr fängt und auf die Rollen der Rohrausrichtstation 130 herab transportiert. Daraufhin kann das Rohr durch die Aus¬ richtstation in bis zu sechs Achsen für einen Schweißvorgang hochgenau positioniert werden. Hierzu wird ein Ende des Rohrs für den Verbindungsprozess an ein bereits verlegtes Rohr her- angeführt und fixiert. Dieser Positioniervorgang kann vollau¬ tomatisch sensorgeführt oder halbautomatisch mittels einer geeigneten Bedieneinheit, beispielsweise mittels eines Joy¬ sticks, durch einen Bediener ausgeführt werden. Neben der maximalen Rohrlänge entsprechend der Länge der Auf¬ nahmen 4 können auch Rohre mit beliebigen Zwischenlängen in den Speicher der Rohrbereitstellungsstation 64 eingelagert werden. Hierbei werden auf den Aufnahmen 4 je nach Platz und Auslegung gegebenenfalls auch mehrere Rohre abgelegt. Durch den umlaufenden Betrieb nach dem Prinzip eines horizontalen Paternosters kann mittels der Ausrichtstation 100 auf jedes beliebige eingelagerte Rohr zugegriffen werden. Dies kann pa¬ rallel an beiden Seiten erfolgen, wenn zwei parallele Ausrichtstationen 100, wie in Figur 5 gezeigt, im Gestell 6 an- geordnet sind. Die Rohrbereitstellungsstation 64 kann beispielsweise mit acht Aufnahmen 4 zur Einlagerung von acht Rohren ausgestattet sein. Ein beliebiges, aber eindeutig gekennzeichnetes bzw. codier¬ tes Rohr kann somit aus dem Speicher entnommen werden. Hierzu kann das Rohr auch visuell mit einer Ziffer gekennzeichnet sein .
Mittels des Fahrwerks 8 wird die Rohrbereitstellungsstation 64 beispielsweise in einen Graben gefahren, in welchem GIL- Rohre verlegt werden. Hierzu kann die Rohrbereitstellungssta¬ tion 64 beispielsweise für zehn bis hundert Rohrlängen stati- onär im Graben stehen, während das Rohr nach dem Verschweißen der durch die Rohrbereitstellungsstation 64 bereitgestellten Einzelrohre in den Graben eingezogen wird. Alternativ kann die Rohrbereitstellungsstation 64 nach jeder Rohrlänge weiterfahren. Nach Abschluss der Arbeiten kann die Rohrbereits- tellungsstation 64 autark aus dem Graben herausfahren.
Figur 11 zeigt einen Querschnitt durch einen gasisolierten Rohrleiter 51 als Beispiel für das Langgut. Der gasisolierte Rohrleiter 51 umfasst einen stromführenden Innenleiter 52 in Form eines Rohres, das beispielsweise aus Aluminium herge¬ stellt ist. Der Innenleiter 52 ruht auf Stützisolatoren 53, die beispielsweise als Gießharzisolatoren realisiert sind. Die Isolatoren 53 zentrieren den Innenleiter 52 innerhalb einer äußeren Hülle 54. Die äußere Hülle 54 kann beispielsweise ebenfalls aus Aluminium gefertigt sein. Am tiefsten Punkt ist auf der Innenseite der äußeren Hülle 54 eine Teilchenfalle 56 angeordnet .
Bei einer direkten Erdverlegung kann die äußere Hülle 54 zu- sätzlich mit einer geeigneten Beschichtung versehen sein.
Zwischen dem Innenleiter 52 und der äußeren Hülle 54 befindet sich ein Zwischenraum 55. Der Zwischenraum 55 ist mit einem Isoliergas gefüllt. Das Isoliergas kann beispielsweise aus einem Gasgemisch bestehen. Das Gasgemisch kann beispielsweise aus 80 Vol-% 2 und 20 Vol-% SF6 gebildet sein. Es sind je¬ doch auch andere Gase beziehungsweise Gasgemische denkbar. Der sich in Längsrichtung erstreckende gasisolierte Rohrlei- ter 51 bildet einen Strang. Eine Rohrleitung kann mehrere solcher Stränge nebeneinander angeordnet umfassen.
Obwohl die Erfindung durch die Ausführungsbeispiele im Detail illustriert und beschrieben wurde, ist sie nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt. Andere Variationen kön¬ nen vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen. Die beschriebenen Ausführungsbeispiele, Varianten, Ausführungsformen und Weiterbil- düngen können auch frei miteinander kombiniert werden.

Claims

Ausrichtstation (100) für Langgut (5),
mit einem ersten Trägerelement (110), welches in einer ho¬ rizontalen x-Richtung auf ersten Führungen (103) verfahrbar ist, wodurch eine Position des ersten Trägerelements (110) in der x-Richtung einstellbar ist,
mit einem Drehlager (112), welches das erste Trägerelement (110) mit einem Basiselement (121) verbindet, wodurch eine Rotation des Basiselements (121) um eine virtuelle verti¬ kale Rotationsachse (114) einstellbar ist,
mit einem zweiten Trägerelement (120), welches ausschlie߬ lich mittels verstellbarer Stützen (124) über dem Basiselement (121) montiert ist, wobei
eine Position des zweiten Trägerelements (120) in ver¬ tikaler Richtung über dem Basiselement (121) einstellbar ist, und
eine Rotation des zweiten Trägerelements (120) um eine virtuelle horizontale Rotationsachse (125) einstellbar ist, und
mit einem dritten Trägerelement (131), welches zur Aufnah¬ me eines Langguts (5) eingerichtet und in einer horizonta¬ len Längsrichtung auf zweiten Führungen (123) automatisiert verfahrbar ist, welche auf dem zweiten Trägerelement (120) montiert sind, wodurch eine Position des dritten Trägerelements (131) in der Längsrichtung einstellbar ist.
Ausrichtstation nach Anspruch 1,
eingerichtet zur Aufnahme und Positionierung eines
Langguts (5) mit einem Gewicht von mehr als einer Tonne und einer Länge von mehr als zehn Metern.
Ausrichtstation nach Anspruch 1 oder 2,
mit einem hydraulischen oder elektrischen Antrieb, welcher eingerichtet ist, das erste Trägerelement (110) auf den ersten Führungen (103) zu verfahren und die Position des ersten Trägerelements (110) in der x-Richtung mit einer Genauigkeit von 0,5 mm einzustellen, mit einem hydraulischen oder elektrischen Antrieb (122), welcher eingerichtet ist, das Basiselement (121) zu drehen und die Rotation des Basiselements (121) um die virtuelle vertikale Rotationsachse (114) mit einer Genauigkeit von 0,5° einzustellen,
bei der die verstellbaren Stützen (124) eingerichtet sind, die Position des zweiten Trägerelements (120) in vertika¬ ler Richtung über dem Basiselement (121) mit einer Genauigkeit von 0,5 mm und die Rotation des zweiten Trägerele¬ ments (120) um die virtuelle horizontale Rotationsachse (125) mit einer Genauigkeit von 0,5° einzustellen, und mit einem hydraulischen oder elektrischen Antrieb (132-5), welcher eingerichtet ist, das dritte Trägerelement (131) auf den zweiten Führungen (123) zu verfahren und die Position des dritten Trägerelements (131) in der Längsrichtung mit einer Genauigkeit von 0,5 mm einzustellen.
Ausrichtstation nach Anspruch 3,
mit einer Steuerung, welche die Antriebe mit der jeweili¬ gen Genauigkeit ansteuert, und
mit einer Bedieneinheit, welche mit der Steuerung drahtlos oder mit einem Kabel verbunden ist und mittels welcher eine Position und Lage des Langguts (5) durch einen Bediener einstellbar ist.
Ausrichtstation nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der an dem dritten Trägerelement (131) Rollen (138) angeordnet sind, welche eine Auflage für das Langgut (5) bilden, wodurch eine Rohrausdreheinheit (130) gebildet wird, und
bei der zumindest eine der Rollen (138) durch einen elekt¬ rischen oder hydraulischen Antrieb (132-3) drehantreibbar ist, wodurch ein Rohr als Langgut (5) um seine Längsachse drehbar ist, wobei die Rotation des Rohres um seine Längs¬ achse mit einer Genauigkeit von einem Grad einstellbar ist .
6. Ausrichtstation nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der zumindest einige der Antriebe, und insbesondere sämtliche Antriebe, hydraulische Antriebe sind, und bei der an dem dritten Trägerelement (131) ein Hydraulikventilblock (135) montiert ist, welcher zumindest einige der Antriebe mit Hydraulikflüssigkeit versorgt.
Ausrichtstation nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der an dem dritten Trägerelement (131) mindestens zwei Greifer (139) sowie zweite Hydraulikzylinder (132-2) montiert sind, welche mittels der Greifer (139) das Langgut (5) auf dem dritten Trägerelement (131) fixieren können, wodurch das Langgut (5) mittels Verfahrens des dritten Trägerelements (131) mit einer vorgegebenen Andruckkraft in der Längsrichtung auf ein Gegenstück andrückbar ist.
Ausrichtstation nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit mindestens einer Führungsrolle (134), welche an min¬ destens einem Ende des dritten Trägerelements (131) mon¬ tiert ist und mittels welcher das Langgut (5) in der
Längsrichtung von dem dritten Trägerelement (131) abziehbar ist, und
mit dritten Hydraulikzylindern (132-4), welche an dem dritten Trägerelement (131) montiert sind und mittels wel¬ cher die Führungsrolle (134) um mindestens 100 mm anhebbar ist .
Ausrichtstation nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einer Aushebeeinheit (140), welche an dem dritten Trä¬ gerelement (131) montiert ist, und welche insbesondere als Tandemscherenhubtisch konstruiert ist, und
mit einem hydraulischen oder elektrischen Antrieb (132-1), welcher an dem dritten Trägerelement (131) montiert und eingerichtet ist, die Aushebeeinheit in vertikaler Rich¬ tung auszufahren, wodurch das Langgut (5) in vertikaler Richtung transportierbar ist.
10. Speicher zur Zwischenlagerung von Langgut (5), mit einem quaderförmigen Gestell (6), insbesondere eines Containers, innerhalb dessen Kulissen (3) und mindestens eine der Ausrichtstationen (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 9 montiert sind,
- mit zwei parallel und auf Abstand zueinander angeordneten umlaufenden Kettensträngen (1), welche benachbart zu den Kulissen (3) angeordnet sind,
mit Führungsbaugruppen, welche jeweils paarweise in sich gegenüberliegenden Positionen an den beiden Kettensträngen befestigt und in den Kulissen (3) geführt sind, und wobei die Führungsbaugruppen jeweils über ein Drehgelenk mit Aufnahmen (4) verbunden sind, welche zwischen den beiden Kettensträngen angeordnet sind. 11. Speicher nach Anspruch 10,
bei dem das Gestell (6) an mindestens einer Längsseite ei¬ ne staubdicht verschließbare Klappe (61) aufweist, über welche Langgut (5) den Aufnahmen (4) zuführbar ist, bei dem die Klappe (61) auf ihrer Innenseite mehrere pa- rallele Rollenschienen (62) aufweist, wodurch in geöffneter Position der Klappe (61) eine Führungsbahn für das Langgut (5) gebildet wird,
bei dem an der Innenseite des Gestells (6) Hydraulikzylin¬ der angeordnet sind, welche eingerichtet sind zur Öffnung der Klappe (61) und zur zumindest teilweisen Stützung der
Klappe (61), wenn Langgut (5) auf der Führungsbahn abge¬ legt ist, und
bei dem an einem Ende der Führungsbahn ein- und ausfahrbare Stopper (63) angeordnet sind, durch welche das zuge- führte Langgut (5) vereinzelbar ist.
12. Rohrbereitstellungsstation (64),
mit einem Speicher nach Anspruch 10 oder 11, und
mit einem Fahrwerk (8), welches unter dem Gestell (6) mon- tiert ist.
13. Verwendung der Ausrichtstation (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, des Speichers nach Anspruch 10 oder 11 oder der Rohrbereitstellungsstation (64) nach Anspruch 12 zur Ausrichtung von GIL-Rohren für einen Schweißvorgang.
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