Technisches Gebiet

Die Erfindung bezieht sich auf ein System sowie ein Verfahren zum Trennen eines rohrförmigen Bauteils, das für die Ausbildung eines Tragwerkes, insbesondere in Form von Offshore- oder Brückenkonstruktionen geeignet ist und über eine

Rohrlängserstreckung mit beidseitig offen ausgebildeten Rohrenden verfügt.

Stand der Technik

Im Zuge der Abkehr von konventionellen Energieerzeugungssystem wird die Erschließung erneuerbarer Energien stetig vorangetrieben. Zur Umsetzung der avisierten Energiewendeziele sollen Offshore-Windenergieanlagen einen

wesentlichen Beitrag zur Stromerzeugung leisten. In Konsequenz dessen werden derzeit Windenergieanlagen mit immer größerer Leistung entwickelt. Die dabei erreichten Nabenhöhen sowie die notwendige und bevorzugte Anlagenerrichtung im küstenfernen Offshore-Bereich verlangen nach aufgelösten Gründungsstrukturen in Form so genannter Jackets, Tripiles sowie Tripods. Die Jacket-Konzepte haben sich bereits in der Öl- und Gasindustrie bewährt und haben aufgrund der aufgelösten Gitterstruktur einen Gewichtsvorteil von 40% bis 50% gegenüber so genannten Monopile-Strukturen. Hierbei entfällt ein Großteil der Errichtungskosten auf die Fertigung der als Schweißverbindungen ausgeführten Rohrknoten, die Rohr-Rohr- Verbindungen darstellen. Besonders groß ist deren Anzahl bei Jacket-Gründungen von Windrädern sowie den Gründungsstrukturen von Konverterplattformen. Da die kumulierten Errichtungskosten mit zunehmender Nabenhöhe steigen, sind zukünftig kostenreduzierende Fertigungsabläufe für diese Art von Gründungsstrukturen gefordert. Des Weiteren rücken auch Schwerpunktthemen wie die Errichtungslogistik aufgrund der stetigen Erschließung neuer, zumeist weit voneinander entfernter Errichtungsstandorte immer mehr in den Vordergrund.

Rohrknoten, die typischerweise aus einem Basisrohr und mindestens einem anzuschließenden Rohrstutzen bestehen, sind typische stahlbauliche

Verbindungselemente sich kreuzender Rohre und kommen in hoher Anzahl an Strukturen in Gittermastbauweise, an Brücken und aufgelösten Strukturen wie den vorstehend erwähnten Jackets, Tripods oder Tripiles vor. Aufgrund verschiedener Typen von Jacket-Strukturen und unterschiedlicher konstruktiver Auslegungen, kommen Rohrknoten typischerweise in X-, Y-, K- und Doppel-K-Bauweise zum Einsatz. Innerhalb dieser Bauweisen unterscheiden sich die Knoten in

Anschlusswinkel, Positionierung der Stutzen, Blechdicke und Rohrdurchmesser, so dass eine sehr große Anzahl verschiedenartiger Knotentypen bei nur einer aufgelösten Struktur zum Einsatz kommen kann.

Der Zuschnitt der Rohrstutzen, das heißt das Vorkonfektionieren eines Rohrstutzens durch Ausbilden einer geeignet gewählten Verschneidungskontur, längs der die Mantelflächen beider zu verbindender Rohrstutzen in Kontakt gebracht werden können, erfolgt nach derzeitigem Stand der Technik unter Anwendung

vollmechanisierter Autogenschneidanlagen. Der Anschluss eines Rohrstutzens an ein Basisrohr erfolgt bei den typischen Rohrdurchmesser-Dimensionen von 1 bis 3 m durch manuelles Schweißen. Systemlösungen, die sowohl den Zuschnitt eines Rohrstutzens als auch das Schweißen der Rohrknoten in einer ganzheitlichen Systemlösung vereinen, existieren bislang nicht.

Für die Durchführung eines Rohrzuschnittes existieren vollmechanisierte Lösungen, die zur drehbaren Lagerung eines zu schneidenden bzw. lokal zu trennenden Rohres eine Spann- bzw. Auflageanordnung vorsehen, die ein zu trennendes Rohrstück motorisch unterstützt um eine horizontale Drehachse in Rotation zu versetzen vermag. Räumlich neben der das zu bearbeitende Rohrstück horizontal drehbar lagernden Spannanordnung ist ein wenigstens längs einer Linearachse bidirektional auslenkbares Trennwerkzeug angebracht, das in Überlagerung mit der

Drehbewegung des horizontal gelagerten Rohrstückes längs der Mantelfläche des Rohrstückes verfahren wird, wodurch das Rohrstück längs einer vorgebbaren Trennschneidkurve separiert wird.

Derartige vollmechanisierte Rohrschneidanlagen gehen beispielsweise aus den Druckschriften EP 0 082 274 B1 , DE 34 39 431 C2, DT 24 30 513 A1 sowie DD 150 564 hervor. Die bekannten auf dem vorstehenden Anlagenkonzept beruhenden Rohrschneidanlagen besitzen aufgrund ihres sehr großen Anlagenbauraumes sowie des hohen Anlagengesamtgewichtes eine zwingend ortsgebundene

Anlageninstallation, deren örtliche Verlagerung an einen anderen

Produktionsstandort mit sehr hohen Aufwendungen verbunden ist. Da die drehbare Lagerung des zu bearbeitenden Rohrstückes sowie die des Trennwerkzeuges voneinander mechanisch entkoppelt sind, bedarf es einer exakten räumlichen Anordnung beider Anlagenkomponenten. Ein weiterer Nachteil betrifft das Handling des vom Rohrstück abgetrennten, als so genanntes Schlechtteil bezeichneten Trennteils, das nur in einer Undefinierten Weise vom Rohrstück abfällt bzw.

abtransportiert wird. So kann beispielsweise der Zeitpunkt einer einsetzenden Relativbewegung zwischen dem Gut- und dem Schlechtteil oder der Zeitpunkt einer endgültigen Trennung beider Teile voneinander aufgrund des Zusammenwirkens mehrerer Einflussfaktoren, wie beispielsweise thermische Belastung des Bauteils, Schwerkraftwirkung etc. nicht eindeutig bestimmt werden. Dies kann sowohl zu einer örtlich begrenzten Beeinträchtigung der Schnittqualität sowie auch zur Beschädigung von Anlagenkomponenten oder dem zu schneidenden Rohrstück selbst führen.

Ebenfalls als nachteilig ist der umfangreiche Handlingsaufwand anzusehen, den es zu bewältigen gilt, um das zugeschnittene, in der Spannvorrichtung drehbar gelagerte, Gutteil aus der horizontalen Lage in eine für einen nachgeschalteten Fügeprozess an ein Basisrohr entsprechend vertikal umzulagern. So muss das zugeschnittene Rohrstück zunächst mittels einer Krananlage oder einer ähnlichen Handhabungstechnik mit entsprechender Traglast in eine vertikale Ausrichtung überführt und im Anschluss an das Basisrohr angesetzt werden, wobei zwischen beiden Prozessschritten ein Umspannen, das heißt ein Wechsel der entsprechenden mechanischen Anschlagpunkte erforderlich ist, wodurch der Handlingsaufwand vergrößert wird.

Aus der Druckschrift DE 10 2006 004 358 A1 sind ein Verfahren sowie eine

Vorrichtung zum thermischen Trennen eines Rohres mittels eines Brennerkopfes zu entnehmen, bei dem auf eine Rohrspann- und Drehvorrichtung verzichtet wird. Der Rohrzuschnitt erfolgt gleichwohl in horizontaler Lagerung des Rohres, jedoch wird der Zuschnitt von der Innenseite des Rohres ausgeführt und die umlaufende Trenn- Schweiß-Brennerbewegung entlang einer Schnittkontur wird durch das

Schneidbrennersystem selbst durchgeführt. Im Übrigen weist auch die bekannte Vorrichtung sämtliche Nachteile bezüglich der Anlageninstallation, des Ablösens des Schlechtteils sowie des großen Handlingsaufwandes auf.

Aus der Druckschrift WO 2013/072016 A1 gehen ein Verfahren sowie eine

Vorrichtung zum Schweißen sowie auch Schneiden von Bauteilen, insbesondere von Rohren zur Bildung von Offshore-Strukturen hervor. Die Schneid- bzw.

Schweißvorrichtung sieht unmittelbar am Basisrohr anbringbare Linearführungen vor, längs der jeweils ein Trennschweißgerät bidirektional auslenkbar gelagert ist. Die Erreichbarkeit bzw. Zugänglichkeit der Bahnpunkte längs der Trenn- bzw.

Verschneidkontur ist stark von der Reichweite sowie dem Bauraum der das Trennbzw. Schweißwerkzeug tragenden Manipulatoreinheit abhängig, die zumeist in Form eines Industrieroboters ausgebildet ist. Eine Vergrößerung der Manipulatorreichweite wirkt sich zumeist in einer Vergrößerung des Bauraumes sowie einer Erhöhung des Gesamtgewichtes der das Trenn- bzw. Schweißwerkzeug tragenden Kinematik aus, was sich unmittelbar auf die Schienentraglast der direkt am Rohr angebrachten Schienenlinearführung auswirkt. Mit der bekannten Trenn-Schweiß-Anordnung ist es jedoch lediglich möglich, lokale Öffnungen längs der Mantelfläche des Basisrohres einzubringen. Rohrzuschnitte, die längs des gesamten Rohrumfanges umlaufen sind mit der bekannten Vorrichtung nicht möglich. Der Druckschrift DE 10 2007 015 071 A1 ist ein modular aufgebauter Automat zum Schneiden und Schweißen von rohrförmigen und ebenen Werkstücken zu

entnehmen, der eine um 7 Raumachsen bewegbare Kinematik vorsieht, an der das Bearbeitungswerkzeug angebracht ist. der Automat ist kompakt ausgebildet und kann hängend, translatorisch verschiebbar im Raum aufgestellt werden.

Der Druckschrift DE 10 2013 018 417 A1 ist eine Rohrprofilschneidmaschine zu entnehmen, mit der es möglich ist horizontal gelagerte Rohre zu bearbeiten. Hierzu sieht die Maschine einen vertikal bewegbaren Roboterarm vor, an dessen Armende ein Schneidwerkzeug angebracht ist. Über einen translatorischen sowie auch rotatorischen Fördermechanismus wird das zu bearbeitende Rohr dem

Bearbeitungsbereich des Schneidwerkzeuges zugeführt.

Darstellung der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde ein System zum Trennen eines

rohrförmigen Bauteils, das für die Ausbildung eines Tragwerkes, insbesondere in Form von Offshore- oder Brückenkonstruktionen geeignet ist, derart weiterzubilden, dass der Zuschnitt von Rohrstutzen mit hoher Exaktheit durchführbar ist und dies mit einer Trennanordnung, die mobil einsetzbar ist, ohne großen Transport- und

Montageaufwand an beliebigen Einsatzorten errichtet werden kann. Die Qualität und Genauigkeit mit der ein rohrförmiges Bauteil mittels eine Trennwerkzeuges längs einer vorgegebenen Trenntrajektorie durchtrennt werden soll, soll signifikant verbessert werden. Ferner gilt es Voraussetzungen zu schaffen, den gesamten verfahrenstechnischen Aufwand zu reduzieren, der für ein Vorkonfektionieren, d.h. Zuschneiden eines Rohrstückes, sowie das Ansetzen und Verbinden des

zugeschnittenen Rohrstückes an ein entsprechend vorkonfektioniertes Basisrohr erforderlich ist, zu reduzieren.

Die Lösung der der Erfindung zugrundeliegenden Aufgabe ist im Anspruch 1 angegeben. Gegenstand des Anspruches 12 ist ein lösungsgemäßes Verfahren zum Trennen eines rohrförmigen Bauteils. Den Erfindungsgedanken in vorteilhafter Weise ausbildende Merkmale sind Gegenstand der Unteransprüche sowie der weiteren Beschreibung insbesondere unter Bezugnahme auf die illustrierten

Ausführungsbeispiele zu entnehmen.

Das lösungsgemäße System zum Trennen eines rohrförmigen Bauteils, das für die Ausbildung eines Tragwerkes, insbesondere in Form von Offshore- oder

Brückenkonstruktionen geeignet ist und über eine Rohrlängserstreckung mit beidseitig offen ausgebildeten Rohrenden verfügt, weist ein mobiles Transportmodul auf, das eine Aufnahmeplattform mit einer an unterschiedliche Rohrdurchmesser adaptierbare Rohrspannvorrichtung aufweist, die zur Aufnahme und stabilen

Lagerung des rohrförmigen Bauteils derart ausgebildet ist, so dass das Bauteil in vertikaler Orientierung mit seinem ersten, unteren Rohrende in lösbar festen Eingriff mit der Rohrspannvorrichtung bringbar ist.

Ferner ist eine Trennanordnung vorgesehen, die an einer Tragstruktur vertikal anhebbar und absenkbar, vorzugsweise räumlich frei positionierbar angebracht ist. Die Tragstruktur kann in vorteilhafter Weise in Art eines gerüstartigen Überbaus oder in Form eines kranartigen Tragarmes ausgebildet sein, an dem die

Trennschweißanordnung vertikal bewegt, vorzugsweise räumlich frei positionierbar angebracht ist. Vorzugsweise ist die Tragstruktur montierbar und demontierbar ausgebildet, so dass ihr Einsatz ortsungebunden ist und bedarfsgerecht an land- oder wassergestützten Produktionsstätten auf- und abgebaut werden kann.

Selbstverständlich können für die Tragstruktur auch bereits vor Ort vorhandene Ressourcen in Form von Traggerüsten oder Krananlagen genutzt werden.

Die Trennanordnung verfügt überdies über eine Befestigungsanordnung zur lösbar festen Fügung am oberen, zweiten Rohrende des vertikal auf dem mobilen

Transportmodul aufsitzenden rohrförmigen Bauteils. Die Befestigungsanordnung greift hierzu in das obere Rohrende ein und vermag durch Aufbringen einer ausschließlich auf die Innenwand des rohrförmigen Bauteils wirkenden Klemmkraft eine selbstzentrierende Formschlussverbindung auszubilden, die zudem ausreichend stark und stabil ausgebildet ist, um das gesamte rohrförmige Bauteil mittels der an der Tragstruktur aufgehängten Trennschweißanordnung anzuheben und in geeigneter Weise zu positionieren.

Schließlich ist mittel- oder unmittelbar an der Befestigungsanordnung eine

Manipulatoreinheit angebracht, vorzugsweise in Form einer 6-achsigen, offenen kinematischen Kette, bspw. in der Art eines vertikalen Knickarmroboters, mindestens jedoch in Form einer 3-achsigen kinematischen Kette, an dessen frei

positionierbarem Manipulatorende ein Trennwerkzeug angebracht ist.

Im festen Fügezustand befindet sich die auf dem oberen Rohrende aufsitzende Befestigungsanordnung sowie das über die Manipulatoreinheit verbundene Trenn- Schweißwerkzeug in einem festen, definierten Raumbezug zum rohrförmigen Bauteil, d.h. dem Bauteil und der Trennschweißanordnung sind ein gemeinsames Koordinatensystem zugeordnet. Innerhalb des gemeinsamen Koordinatensystems lässt sich das Trennwerkzeug exakt längs einer radial außerhalb des rohrförmigen Bauteils vorgegebenen Trajektorie, die der Trennlinie entspricht, längs der das rohrförmige Bauteil in zwei separate Bauteil-Teile trennbar ist, relativ zum

rohrförmigen Bauteil führen. In aller Regel entspricht das aus der Bauteiltrennung resultierende obere Bauteil-Teil, an das die Befestigungsanordnung der

Trennschweißanordnung gefügt ist, dem Gutteil und das untere, auf dem mobilen Transportmodul aufsitzende Bauteil-Teil, dem Schlechtteil, das es zu verbringen gilt.

Zur lösbar festen Anbindung des rohrförmigen Bauteils auf der Aufnahmeplattform des mobilen Transportmoduls, das vorzugsweise in Form eines Niederflur- Transportfahrzeuges oder einer durch eine mobile Staplereinheit handhabbaren Vorrichtung ausgebildet ist, umfasst die Rohrspannvorrichtung wenigstens zwei längs der Aufnahmeplattform beweglich und arretierbar angeordnete Spannblöcke, die derart angeordnet und ausgebildet sind, so dass die Spannblöcke innenliegend zum vertikal orientierten, sich mittel- oder unmittelbar auf der Aufnahmeplattform abstützenden, rohrförmigen Bauteil längs dessen Innenwand gleich verteilt unter Ausübung von radial nach außen auf die Innenwand orientierter Spannkräfte mit dem rohrförmigen Bauteil in Eingriff bringbar sind. Alternativ oder in Kombination können die Spannblöcke ebenso radial außenliegend zum vertikal orientierten, sich mittel- oder unmittelbar auf der Aufnahmeplattform abstützenden, rohrförmigen Bauteil längs dessen Außenwand gleich verteilt unter Ausübung von radial nach innen auf die Außenwand orientierter Spannkräfte mit dem rohrförmigen Bauteil in Eingriff gebracht werden.

Die Spannblöcke werden vorzugsweise pneumatisch, hydraulisch oder

elektromotorisch gegen die Innen- bzw. Außenwand des auf der Aufnahmeplattform aufsitzenden, vertikal orientierten rohrförmigen Bauteils kraftbeaufschlagt verspannt. Vorzugsweise sind drei, vier oder mehr derartiger Spannblöcke zur Gewährleistung eines sicheren, festen Sitzes des zum Teil mehrere Meter hoch messenden, rohrförmigen Bauteils auf dem mobilen Transportmodul vorgesehen.

In einer bevorzugten Ausführungsform weisen die längs der Aufnahmeplattform jeweils bidirektional verschiebbar bzw. verfahrbar angeordneten Spannblöcke jeweils vertikal verstellbare Abstützstrukturen auf, die derart ausgebildet und angeordnet sind, dass die Abstützstruktur jedes einzelnen Spannblockes jeweils in lokalen Eingriff mit der umlaufenden Stirnkante des unteren Rohrendes bringbar ist. Hierzu sind die Abstützstrukturen vorzugsweise gabelförmig ausgebildet und umfassen auf diese Weise den unteren, stirnseitigen Rand des rohrförmigen Bauteils lokal bzw. abschnittsweise. Durch die voneinander unabhängige vertikale Auslenkbarkeit jeder einzelnen Abstützstruktur ist es möglich rohrförmige Bauteile mit einem unteren Rohrende aufzunehmen und abzustützen, das über eine beliebig geformte stirnseitig endende Rohrkantenkontur verfügt. Weitere Einzelheiten hierzu sind der

Beschreibung unter Bezugnahme auf die konkreten Ausführungsbeispiele zu entnehmen.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist an der Aufnahmeplattform der mobilen Transporteinheit zusätzlich zur Rohrspannvorrichtung eine vertikal verfahrbare Abstützeinheit angebracht, die vorzugsweise mittig bzw. zentrisch zwischen den wenigstens zwei vorzugsweise drei, vier oder mehr Spannblöcken angeordnet ist. Die vertikal verfahrbare Abstützeinheit ist vorzugsweise teleskopartig auslenkbar ausgebildet und verfügt über eine obere Aufnahme bzw.

Auflageplattform, auf der die Trennanordnung, zumindest im Zustand der festen Fügung zwischen der Befestigungsanordnung und dem rohrförmigen Bauteil aufliegt. Durch die raumfeste Auflage der Trennanordnung auf der vertikal verfahrbaren Abstützeinheit ist eine stabile, raumfeste Positionierung der Trennanordnung gewährleistet, insbesondere auch zu jenem Zeitpunkt, bei dem mittels des

Trennwerkzeuges das rohrförmige Bauteil in zwei separate Bauteil-Teile separiert wird. Mit Hilfe der vertikal verfahrbaren Abstützeinheit wird vermieden, dass sich das obere separierte Bauteil-Teil Undefiniert am unteren Bauteil-Teil abstützt oder dieses beschädigt. Vielmehr verbleibt das obere Bauteil-Teil durch die feste Fügung mit der Trennanordnung auch nach der trennschweißbedingten Separierung raumfest und über eine trennschweißbedingte Trennfuge vom unteren Bauteil-Teil beabstandet.

Nach erfolgter Trennung kann das obere Bauteil-Teil vermittels der an der

Tragstruktur angebrachten Trennanordnung vom Transportmoduls abgehoben und zu einem beliebigen Ort verbracht werden, beispielsweise zu Zwecken einer

Zwischenlagerung oder einer Weiterverarbeitung im Rahmen einer

schweißtechnischen Fügung an ein geeignet gelagertes und entsprechend

vorkonfektioniertes Basisrohr. In gleicher weise kann das auf dem mobilen

Transportmodul aufsitzende untere Bauteil-Teil verbracht, entsorgt oder einer Wiederverwendung zugeführt werden.

Im Falle lediglich einer vertikalen Auslenkung der Trennanordnung bewegt sich das das Schlechtteil tragende mobile Transportmodul fort, so dass ein zweites mobiles, vorzugsweise baugleiches Transportmodul zu Zwecken der Aufnahme des Gutteils dienen kann.

Nähere Erläuterungen zur bevorzugten Ausgestaltung der Trennanordnung sind der weiteren Beschreibung unter Bezugnahme auf ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel zu entnehmen. Mit Hilfe des lösungsgemäßen Systems zum Trennen eines rohrförmigen Bauteils ist ein neuartiges Verfahren zum Trennen eines rohrförmigen Bauteils sowie für die nachfolgende Ausbildung bzw. Schaffung eines Tragwerkes insbesondere in Form von Offshore- oder Brückenkonstruktionen möglich. Das neuartige Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass in einem ersten Schritt ein rohrförmiges Bauteil mit vertikal orientierter Rohrlangserstreckung auf einer Aufnahmeplattform eines mobilen Transportmoduls angeordnet wird, so dass das rohrförmige Bauteil mobil längs einer Fertigungsebene beliebig positionierbar ist.

Die Fertigungsebene überragend ist eine Tragstruktur angebracht, die beispielsweise in Form eines Traggerüstes oder die in Art einer Krananlage ausgebildet ist, an der eine Trennanordnung zumindest vertikal anhebbar und absenkbar, vorzugsweise räumlich frei positionierbar angeordnet ist. Der Begriff„räumlich frei positionierbar" bedeutet eine Auslenkung der Trennanordnung längs dreier orthogonal zueinander orientierter Raumachsen. Im Weiteren wird das rohrförmige Bauteil mittels der mobilen Transportplattform sowie Trennanordnung relativ zueinander derart ausgerichtet, so dass die Trennanordnung am oberen Rohrende des vertikal auf dem Transportmobil aufsitzenden rohrförmigen Bauteils aufgesetzt und am oberen Rohrende mit dem rohrförmigen Bauteil unter Ausbildung einer

Formschlussverbindung lösbar fest verbunden wird.

Nach Herstellung der raumfesten Verbindung zwischen der Trennanordnung und dem rohrförmigen Bauteil wird das rohrförmige Bauteil längs einer vorgegebenen Trennkurve zum Erhalt voneinander separierter Bauteil-Teile, in Form eines unteren und eines oberen Bauteil-Teils, mittels wenigstens eines an der Trennanordnung beweglich angebrachten Trennwerkzeuges, separiert.

Der Trennvorgang erfolgt derart, dass das Trennwerkzeug radial außen zum rohrförmigen Bauteil angeordnet und längs der Trennkurve um das rohrförmige Bauteil geführt wird. Um zu vermeiden, dass während und nach dem Durchtrennen das obere Bauteil-Teil relativ zum unteren Bauteil-Teil verkippt und/oder wenigstens um ein Maß der sich zwischen beiden Bauteil-Teilen ergebenden Trennfuge absenkt und auf diese Weise die sich ausbildende Schneidkontur beschädigt, stützt sich die Trennanordnung und mit ihr form- und kraftschlüssig das obere Bauteil-Teil verbunden, separat zum rohrförmigen Bauteil gegenüber dem mobilen Transportmodul ab und sichert das obere Bauteil-Teil vor einem Undefinierten Absenken.

Nach einer vollständigen Durchtrennung wird das obere Bauteil-Teil mittels der frei positionierbaren Trennschweißanordnung abgehoben und eine an eine

entsprechende Stelle verbracht. Das auf dem mobilen Transportmodul aufliegende untere Bauteil-Teil kann in gleicher Weise verfahren und entsorgt bzw. einer

Wiederverwendung zugeführt werden.

Das lösungsgemäße System lässt sich in vorteilhafter Weise neben der

Durchführung von Trennaufgaben an rohrförmigen Bauteilen auch zur

Nachbearbeitung diesbezügliche Bauteile anwenden. Durch entsprechenden

Austausch des Trennwerkzeuges durch ein Schleifwerkzeug können Schleifarbeiten bspw. an Schweißnahtübergängen durchgeführt werden, insbesondere am Übergang der Schweißnaht zum Grundwerkstoff des Bauteils, vorzugsweise zum Schleifen des Nahtübergangs der Decklage zur Reduzierung von Kerbwirkungen und einer damit verbundenen Erhöhung des Widerstandes der Schweißverbindung gegenüber dynamischen Belastungen. Ebenso ist es möglich, den Schleifprozess zur

Bearbeitung der Wurzel- und Fülllagen, z.B. zur Beseitigung von Fehlstellen o.ä. innerhalb der Schweißnaht, einzusetzen.

Kurze Beschreibung der Erfindung

Die Erfindung wird nachstehend ohne Beschränkung des allgemeinen

Erfindungsgedankens anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen exemplarisch beschrieben. Es zeigen: Fig. 1 Gesamtansicht auf das lösungsgemäße System

Fig. 2 mobiles Transportsystem

Fig. 3 Detaildarstellung zur Illustration der an dem rohrformigen Bauteil

angebrachten Trennschweißanordnung detaillierte Gesamtansicht

Fig. 4 Gesamtsystem sowie

Fig. 5a-d Sequenzbilddarstellung zur Durchführung eines

Trennschweißprozesses an einem rohrformigen Bauteil.

Wege zur Ausführung der Erfindung, gewerbliche Verwendbarkeit

Figur 1 zeigt in perspektivischer Darstellung eine schematisierte Ansicht des lösungsgemäßen Systems zum Trennen eines rohrformigen Bauteils 1 , das in Figur 1 ein gerader Stahlzylinder ist, der auf einer horizontal orientierten

Aufnahmeplattform 2 eines mobilen Transportmoduls 3 aufliegt, das beliebig längs einer Produktionsebene E verfährt. Das in Figur 1 illustrierte mobile Transportmodul 3 stellt vorzugsweise ein Niederflur-Transportfahrzeug dar. Alternativ ist es möglich, das mobile Transportmodul 3 auch durch anderweitige, Lasten tragende,

untersatzartig ausgebildete Vehikel bzw. in der Produktionsebene handhabbare Vorrichtungen auszugestalten.

Zudem sieht das lösungsgemäße System eine zum mobilen Transportmodul 3 sowie auch zum rohrformigen Bauteil 1 separate Trennanordnung 4 vor, die zum Zweck der Prozessvorbereitung bzw. -einrichtung über eine Aufhängung 5, vorzugsweise über Seilwinden, an einer Tragstruktur 6 zumindest vertikal anhebbar und absenkbar gelagert ist. Die in Figur 1 stark schematisiert dargestellte Aufhängung 5 ist stellvertretend für jede denkbare Form einer mechanischen Verbindung zwischen dem Trennmodul 4 und der Lastaufnehmenden Tragstruktur 6 zu verstehen. Die Tragstruktur 6 kann in Form eines sich auf der Produktionsebene E eigenstabil abstützenden Gittergerüstes ausgebildet sein. Gleichwohl ist es möglich das Gewicht der Trennanordnung 4 auch über eine stationäre oder mobile Krananlage

abzufangen, die zudem vertikale Bewegungen, vorzugsweise eine räumlich freie Positionierung der Trennanordnung 4 ermöglicht.

Durch die Möglichkeit einer mobilen Positionierung des rohrformigen Bauteils 1 längs der Produktionsebene E mittels des Transportmoduls 3 sowie der zumindest vertikal variabel anordenbaren Trennanordnung 4 ist es möglich, das rohrförmige Bauteil 1 sowie die Trennanordnung 4 in eine vertikal überlappende Position überzuführen, in der die Trennanordnung 4 vertikal in Richtung des oberen offenen Rohrendes 7 des vertikal orientierten rohrformigen Bauteils 1 abgesenkt wird.

Die Trennanordnung 4 verfügt über eine Befestigungsanordnung 8, die unterhalb einer Auflageplattenanordnung 9 der Trennanordnung 4 angeordnet ist und in das Rohrinnere des rohrformigen Bauteils 1 einmündet, während die

Auflagenplattenanordnung 9 am kreisförmig stirnseitig endenden oberen Rohrende 7 aufliegt.

Die Trennanordnung 4 fügt sich lösbar fest im Wege einer Formschlußverbindung mittels der Befestigungsanordnung 8 an die Innenwand des rohrformigen Bauteils 1 .

Längs des Umfangsrandes der Auflageplattenanordnung 9 sind zwei

Linearanordnungen 10 angebracht, die im gefügten Zustand der Trennanordnung 4 am rohrformigen Bauteil 1 vertikal absenkbar bzw. anhebbar auslenkbar gelagert sind. Am unteren Ende jeder Lineareinheit 10 ist jeweils eine Manipulatoreinheit 1 1 in Form einer mindestens 3-achsigen kinematischen Kette, vorzugsweise jedoch in Form einer sechsachsigen offenen kinematischen Kette, bspw. in Art eines vertikalen Knickarmroboters angebracht, an dessen Manipulatorende ein Trennwerkzeug 12 vorgesehen ist. Die Lineareinheiten 10 sind samt der jeweils daran befestigten Manipulatoreinheit 1 1 und dem Trennwerkzeug 12 drehbar um die Auflageplattenanordnung 9 und somit drehbar um den Außenumfang des rohrförmigen Bauteils 1 gelagert.

Durch das Vorsehen von zwei Trenngeräten 12 kann die Dauer eines

Trenn prozesses halbiert werden, was sich insbesondere in Fällen als vorteilhaft auszeichnet, in denen rohrförmige Bauteile 1 mit großen Wandstärken zu trennen sind.

Zur Prozessgasversorgung jeweils eines Trenngerätes 12 sieht die in Figur 1 illustrierte Ausführungsform jeweils wenigstens ein Versorgungsmodul 13 vor, in dem für den Schneidprozess relevante Komponenten enthalten sind, wie beispielsweise eine Steuereinheit, eine elektrische Energieversorgungseinheit sowie wenigstens ein Reservoir für den Trennschweißprozess relevante Materialien, umfassend

wenigstens das Prozessgas.

In Figur 2 ist ein Ausführungsbeispiel für die Ausgestaltung eines mobilen

Transportmoduls 3 illustriert. Als fahrbare Basis dient vorzugsweise ein Niederflur- Transportfahrzeug das eine ebene, horizontale Aufnahmeplattform 2 besitzt, an der eine Rohrspannvorrichtung 14 angebracht ist, die im Ausführungsbeispiel gemäß Figur 4 vier Spannblöcke 15 umfasst. Jeder der einzelnen Spannblöcke 15 ist längs einer Linearachse 15' verschiebbar sowie auch relativ zur Aufnahmeplattform 2 arretierbar. Zur lösbar festen Fixierung eines rohrförmigen Bauteils 1 werden die Spannblöcke 15 Presskraft beaufschlagt in Anlage an die Innenwand des

rohrförmigen Bauteils 1 gebracht und gegenüber dieser verspannt. Zur Auslenkung der einzelnen Spannblöcke 15 längs ihrer Verschiebungsachsen 15' und einer damit möglichen Verspannung des rohrförmigen Bauteils 1 zur Befestigung am mobilen Transportmodul 3 sind die einzelnen Spannblöcke 15 elektromotorisch, pneumatisch oder hydraulisch auslenkbar gelagert. 5

Zusätzlich verfügt jeder einzelne Spannblock 15 über eine vertikal auslenkbare Abstützstruktur 16, die vorzugsweise gabelförmig zur lokalen Umfassung und stirnseitigen Aufnahme der Rohrendkantenstruktur dient.

Schließlich sieht das mobile Transportmodul 3 eine vertikal verfahrbare

Abstützeinheit 17 mit einer Auflageplattform 17' vor, die zur Aufnahme und

Abstützung der Trennschneidvorrichtung 4 dient. So verhindert die in der Höhe individuell anpassbare Aufnahmeplattform 17' ein Absenken der

Trennschneidanordnung während und nach der Erzeugung einer gewünschten Schnittkontur längs des Umfangsrandes des rohrformigen Bauteils. Vorzugsweise sieht die Abstützeinheit 17 einen Spindel-angetriebenen, teleskopartig ausgebildeten Stützmechanismus zur vertikalen Höhenanpassung der Aufnahmeplattform 17' vor.

Figur 3 illustriert eine schematische Darstellung der fest mit einem rohrformigen Bauteil 1 gefügten Trennschneidanordnung 4. Zur sicheren, lösbar festen Lagerung der Trennschneidanordnung 4 ausschließlich am oberen Ende des rohrformigen Bauteils 1 weist die in das Rohrinnere hineinragende Befestigungsanordnung 8 motorisch angetriebene, radial gegen die Innenwand des rohrformigen Bauteils 1 anpressbare Klemmbacken 8' auf, die die Befestigungsanordnung 8 und somit die gesamte Trennschneidanordnung 4 zentrisch am rohrformigen Bauteil 1 fixieren. Insgesamt weist die Befestigungsanordnung 8 drei, vier oder mehr derartiger Klemmbacken 8' auf. Am unteren Ende der Befestigungsanordnung 8 vorgesehene, frei drehbar angebrachte Rollen 8" sorgen für ein erleichtertes und insbesondere schadloses Einfädeln der Befestigungsanordnung 8 in das obere Rohrende des rohrformigen Bauteils 1 .

Die Auflageplattenanordnung 9 sieht eine untere Auflageplatte 9' vor, die in unmittelbaren stirnseitigem Kontakt mit dem oberen Ende des rohrformigen Bauteils 1 tritt. Drehbar zur unteren Auflageplatte 9' ist ein Trägerringmodul 9" vorgesehen, das motorisch um die Drehachse D angetrieben wird. Fest mit dem Trägerringmodul 9" sind jeweils über eine Haltevorrichtung 18 die Lineareinheiten 10 verbunden, die motorisch längs der Linearachse L, die im gefügten Zustand der Trennanordnung 4 mit dem vertikal orientierten dem rohrformigen Bauteil 1 der Vertikalachse entspricht, verfahrbar sind. Am unteren Ende der Lineareinheit 10 ist die Manipulatoreinheit 1 1 angebracht, an deren Manipulatorende das Trennwerkzeug 12 räumlich frei positionierbar angebracht ist.

In dem in Figur 3 gezeigten Ausführungsbeispiel sind sowohl am oberen als am unteren Ende der Lineareinheit 10 entsprechende Versorgungsmodule 13

vorgesehen, um den Trennvorgang kontrolliert und energetisch unterstützt durchführen zu können.

In der Darstellung gemäß Figur 4 ist der Zustand illustriert, in dem die

Trennschweißanordnung 4 fest am oberen Rohrende 7 des rohrformigen Bauteils 1 gefügt ist. Im Falle der Figur 4 ist die Trennanordnung 4 über ein Verbindungsmittel 5' an einem Trägermodul 19 angebracht, auf dem, wie die weiteren Ausführungen zeigen, für den Trennprozeß erforderliche Versorgungskomponenten untergebracht sind. Das Trägermodul 19 ist über die Aufhängung 5 mit der Trägerstruktur 6 verbunden.

Die Aufhängung 5 sowie das Verbindungsmittel 5' gewährleisten eine räumlich freie Positionierung der Trennvorrichtung 4 längs der in Figur 4 markierten orthogonal zueinander orientierten Raumrichtungen x, y, z. In vorteilhafter Weise ist die

Aufhängung 5 zur Führung bzw. Positionierung des Modulträgers 19 und der an diesem über das Verbindungsmittel 5' gekoppelten Trennanordnung 4 über eine Schienenaufhängung mit der Tragstruktur 6 verbunden, die eine Auslenkung der Aufhängung 5 längs der angegebenen x- und y-Richtung gewährleistet. Zur räumlichen Positionierung der Trennanordnung 4 längs der vertikalen z-Achse eignen sich zur Ausbildung des Verbindungsmittels 5' Teleskopmechanismen, Zylinderhubeinheiten, Spindelantriebe, Seilzugantriebe, um nur einige zu nennen.

Auf dem Modulträger 19 sind sämtliche für den Trennprozess relevante

Logistikkomponenten bzw. Versorgungsmodule 13 untergebracht. Diese betreffen für jedes Trennwerkzeug 12 jeweils eine Steuer- und Energieeinheit sowie ein Reservoir 7 für Prozessgas. Die Energieversorgung sowie Zuleitung entsprechender

Steuersignale an die auf den Modulträger 19 aufsitzenden Versorgungsmodule 13 erfolgt vorzugsweise über eine externe Kabelzuführung 20, die über eine zentral im Bereich des Modulträgers 19 angeordnete Schleifringkupplung (nicht dargestellt) ankoppelt. Bedarfsweise ist eine weitere, externe Zuführungsleitung 21 vorgesehen, über die Prozessgas zugeführt wird. Die Anbindung des Prozessgases an die auf dem Modulträger 19 aufsitzenden Versorgungsmodule 13 erfolgt ebenfalls über eine fluiddichte Schleifringkupplung (nicht dargestellt). Auf diese Weise können externe Energiequellen sowie auch Gasreservoirs, beispielsweise in Form von Gasflaschen an leicht zugänglichen Stellen im Bereich der Produktionsebene E bevorratet und entsprechend genutzt werden.

Zwischen den Versorgungsmodulen 13 und entsprechenden Verbindungseinheiten 22 am oberen Ende der Lineareinheiten 10 sind flexibel ausgebildete

Verbindungsleitungen 23 vorgesehen, über die letztlich die Trennwerkzeuge 12 mit Energie sowie auch das für den Trennprozess erforderliche Prozessgas versorgt werden.

Aufgrund der mittels des Trägerringmoduls 9" drehbaren Anordnung der

Trennwerkzeuge 12 um die Rohrlängsachse des rohrförmigen Bauteils 1 ist es erforderlich, die auf dem Modulträger 19 angeordneten Versorgungsmodule 13 gleichförmig zur Drehbewegung der Trennwerkzeuge 12 um die Rohrlängsachse mitzudrehen, um so verhindern, dass die Verbindungsleitungen 23 verdrillen und somit Schaden nehmen.

Im Übrigen ist die vorstehend erläuterte Trennanordnung 4 mit Ausnahme der speziellen Ausbildung des Trennwerkzeuges 12 in einer zum Zeitpunkt dieser Anmeldung nicht veröffentlichten Patentanmeldung PCT/EP2016/055623 sowie DE 10 2015 206 044.6 ausführlich erläutert. Die in den vorstehenden beiden

Anmeldungen beschriebene Schweißanordnung dient dem Verbinden zweier Rohrstutzen mit Hilfe eines Schweißwerkzeuges. Mit Ausnahme des dort

beschriebenen Schweißwerkzeuges ist die konstruktive Ausbildung ansonsten identisch mit der im Rahmen dieser Anmeldung offenbarten Trennvorrichtung. In diesem Zusammenhang wird auf den Offenbarungsgehalt der vorstehenden beiden Druckschriften vollumfänglich Bezug genommen.

Die Figuren 5a bis d beschreiben in Form von Sequenzbildern den Trennvorgang eines rohrförmigen Bauteils mit Hilfe des lösungsgemäßen Systems.

Dem in Figur 5a gezeigten Prozesszustand, bei dem das rohrförmige Bauteil 1 bereits auf dem mobilen Transportmodul 3 in vertikaler Ausrichtung lösbar fest angeordnet ist und die Trennanordnung 4 auf dem oberen Rohrende des

rohrförmigen Bauteils aufsitzt und sich mittels der Befestigungsanordnung raumfest an das rohrförmige Bauteil 1 anfügt, geht die Beschickung des mobilen

Transportmoduls 3 mit dem rohrförmigen Bauteil 1 voraus. Hierzu wird das

rohrförmige Bauteil 1 beispielsweise mit Hilfe einer Krankanlage (nicht dargestellt) gegenüber der Rohrspannvorrichtung auf der Aufnahmeplattform 2 des

Transportmoduls 3 positioniert und abgesenkt. Wie vorstehend beschrieben wird das rohrförmige Bauteil 1 mittels der Rohrspannvorrichtung fest am mobilen

Transportmodul fixiert. Des Weiteren gilt es, das mobile Transportmodul 3 gegenüber der Trennanordnung 4 zu positionieren. Gleichfalls gilt es, die Trennanordnung 4 in geeigneter weise koaxial mit dem auf dem mobilen Transportmodul 3 aufsitzenden rohrförmigen Bauteil 1 zu zentrieren und entsprechend abzulassen.

Das Ablassen der Trennanordnung 4 auf das obere Rohrende erfolgt mit Hilfe einer nicht weiter in Figur 5 illustrierten Aufhängung, beispielsweise in Form von

Seilwinden, wobei die Trennschweißanordnung 4 auf der in Figur 2 erläuterten Aufnahmeplattform 17' abstützend zur Anlage kommt. Zu Zwecken einer Arretierung und Fixierung der Trennschweißanordnung 4 gegenüber dem rohrförmigen Bauteil 1 werden die in Figur 3 erläuterten Klemmbacken 8' radial nach außen gefahren.

Nach entsprechender Fixierung der Trennanordnung 4 am rohrförmigen Bauteil 1 erfolgt die Durchführung des Trennprozesses, bei dem die Trennwerkzeuge 12 in Umfangsrichtung der äußeren Mantelfläche des rohrförmigen Bauteils 1 längs einer vorgegebenen Trenntrajektorie 24, siehe auch die gestrichelte Linie auch in Figur 4, verfahren werden. Je nach Komplexität der Trajektorie bzw. der zu schneidenden Kontur erfolgt das Überfahren der Trenntrajektorie 24 mittels der Trennwerkzeuge 12 mehrfach.

Nach Beenden des Trenn prozesses werden die Trennanordnung 4 sowie das obere Bauteil-Teil 1 o mittels der Aufhängung angehoben. Das untere Bauteil-Teil 1 u verbleibt auf dem mobilen Transportmodul 3 und wird entsprechend verbracht und einer möglichen Wiederverwertung zugeführt, siehe hierzu Figur 5b.

In Figur 5c erfolgt die Abstellung des oberen Bauteil-Teils 1 o, dessen unteres Rohrende der vorgegebenen Trenntrajektorie entspricht und somit eine von der ursprünglichen Kreisform abweichende untere Stirnkantenkontur besitzt.

Entsprechend der Stirnkantenkontur werden die vertikal verstellbaren

Abstützstrukturen 16 individuell vertikal ausgelenkt, so dass die untere Stirnkante des oberen Bauteil-Teils 1 o in die gabelförmigen Abstützstrukturen 16 lokal einmündet, um eine vertikale stabile Lagerung des oberen Bauteil-Teils 1o zu gewährleisten.

In der in Figur 5d illustrierten Sequenz ist die Befestigungsanordnung der

Trennanordnung 4 gelöst und vom oberen Rohrende 7 getrennt. Nach

entsprechender vertikaler Beabstandung der Trennanordnung 4 zum rohrförmigen Bauteil 1 o wird das Bauteil 1 o mit Hilfe des mobilen Transportmoduls 3 individuell verbracht.

Mit dem lösungsgemäßen System zum Trennen eines rohrförmigen Bauteils ist es möglich, beliebige Zuschnittaufgaben an rohrförmigen Bauteilen mit beliebigem Durchmesser und beliebiger Ausgangslänge durchzuführen. Insbesondere sind die Durchführung von Konturschnitten sowie die Anbringung einer

Schweißnahtvorbereitung an Rohren bzw. Rohrstutzen, welche zu Rohrkonten weiterverarbeitet werden sollen, möglich. Durch den Einsatz eines mobilen Transportmoduls in Verbindung mit der räumlich positionierbaren Trennanordnung entsteht ein mobiles und kompaktes

Gesamtsystem, welches mit geringem Aufwand an beliebigen Produktionsstandorten aufgebaut und dort in Betrieb genommen werden kann. Ein Baustelleneinsatz der Anlagentechnik ist durchaus denkbar. Ferner ist es möglich, das vorstehend für den Trennprozess erläuterte System durch entsprechenden Austausch des

Trennwerkzeuges durch ein Schweißwerkzeug bzw. Anordnung weiterer

Lineareinheiten 10 in Kombination mit Manipulatoren 1 1 und einem

Schweißwerkzeug auf dem Trägerringmodul 9" zum Fügen zweier rohrförmiger Bauteile einzusetzen.

Ebenfalls ist möglich, bei geeigneter Vorgabe der Trenntrajektorie innerhalb eines vertikal auf dem mobilen Transportmodul aufsitzenden Basisrohr eine lokale

Lochausnehmung in die Mantelfläche des Basisrohres einzubringen. Hierzu gilt es jedoch, das vom Basisrohr separierte Segment mit einer zusätzlichen, geeignet ausgebildeten Haltevorrichtung zu stützen, um Beschädigungen an der Schnittkontur am Basisrohr zu vermeiden. Eine derartige Haltevorrichtung ist vorzugsweise im Innenbereich des Basisrohres im Bereich der vertikal verfahrbaren Abstützeinheit 17 vorzusehen.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind sowohl an der Trennanordnung als auch am Transportmodul Messeinrichtungen angebracht, mit denen die Kontur des zu trennenden rohrförmigen Bauteils im Vorfeld bzw. während des

Trenn prozesses erfasst und die Trenntrajektorie ideal angepasst werden kann. Des Weiteren kann die Trennqualität sowie auch die Maßhaltigkeit der Trenntrajektorie überprüft werden. Hierzu sind vorzugsweise berührungslos arbeitende Sensoren vorzugsweise am Ende der Manipulatoreinheiten 10 und/oder im Bereich der Rohrspannvorrichtung 14 angebracht. Auf diese Weise ist eine online-Überwachung des Trennvorganges möglich, bei dem erforderliche Korrekturen insitu vorgenommen werden können. Die Messeinrichtungen zur berührungslosen Erfassung des zu trennenden rohrförmigen Bauteils im Vorfeld des eigentlichen Trennvorganges dienen

vornehmlich zur genauen Geometriebestimmung des Bauteils selbst. So werden auch häufig Rohre mit einem von einer Kreisform abweichenden Rohrquerschnitt, bspw. mit einem elliptischen Rohrquerschnitt, im Wege eines Fügevorganges gefügt. Hierzu gilt es die Fügekontur derartiger Rohre entsprechend auszubilden. Nicht nur bei im Querschnitt elliptischen Rohren, aber vornehmlich bei diesen Rohrtypen, weichen die Querschnittsgeometrien von einem Idealmaß ab, so dass sich beim Trennvorgang unter Vorgabe einer numerischen Standardtrajektorie, längs der das Trennwerkzeug ausgelenkt wird, eine Schnittkontur einstellt, die beim späteren Fügen eines zu intolerablen Spaltmaßabweichungen führt. Um derartigen

Spaltmaßabweichungen zu begegnen wird vor dem Trennen das jeweils zu bearbeitende Rohrteil genauestens vermessen. Dies gilt sowohl für das Basisrohr, in dessen Rohrmantel eine bestimmte Ausnehmung einzubringen ist, sowie für einen Rohrstutzen, dessen Rohrende eine an die Umfangskontur der Ausnehmung im Basisrohr exakt angepasste Fügekontur aufweisen muss, die durch die

Trenntrajektorie vorgegeben ist.

Die Bestimmung der exakten Trenntrajektorie erfolgt daher auf der Grundlage der jeweils mit der Messeinrichtung aktuell vermessenen Rohrgeometrie.

Bezugszeichenliste Rohrförmiges Bauteil

Aufnahmeplattform

Mobiles Transportmodul

Trennanordnung

Aufhängung

' Verbindungsmittel

Trag struktur

Oberes Rohrende

Befestigungsanordnung

' Klemmbacken

" Rollen

Auflageplattenanordnung

' Untere Auflageplatte

" Trägerringmodul

0 Lineareinheit

1 Manipulator

2 Trennwerkzeug

3 Versorgungsmodul

4 Rohrspannvorrichtung

5 Spannblock

5' Linearachse

6 Vertikal verstellbare Abstützstruktur

7 vertikal verfahrbare Abstützeinheit

7' Aufnahmeplattform

8 Haltevorrichtung

9 Modulträger

0 Kabelzuführung

1 Prozessgaszuführung

2 Verbindungseinheit

3 Verbindungsleitungen 24 Trenntrajektorie

E Produktionsebene, Boden

D Drehachse

x,y,z Orthogonal zueinander orientierte Raumachsen

L Linearachse