CN1047991A

CN1047991A - 螺旋接缝管的生产方法和装置

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Publication number: CN1047991A
Application number: CN89103979A
Authority: CN
Inventors: 沃尔特·许瓦兹
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1989-06-14
Filing date: 1989-06-14
Publication date: 1990-12-26

Abstract

本文介绍用扁带料(3)绕制螺旋接缝管(1)时，为了达到恒定的圆周长度在带料(3)上置有一单排标记(4)。标记之间的距离(a)由所要求的圆周决定，使标记(4)在制得的管(1)上位于平行于管(1)轴的至少一条校准线(6)上。绕制期间，每个标记(4)的近轴对准偏差均由标记通过一固定的检查系统(8)测定。每两标记识别信号之间的时间差用来启动一修正程序。

Description

本发明涉及从扁带料生产螺旋缝管的方法和装置。带料以与管成一角度送进，做好标记和绕制，通过标记位置关系的改变可检测出与圆周长度公称值的任何偏差，使它可开始一修正程序。

在不使用芯子的情况下，用带料以螺旋方式绕制这种管，并带料的边缘彼此连续相接时，可能会出现与保持正确管径有关的问题。当确定第一圈横截面积的直径时，有时也会出现这些问题。这通常是手工弯曲的，那时长度等于所要求管的圆周长的一段带料通过绕制辊送进，弯曲成环，然后再次开始通过弯曲辊或联接辊。以此方式求出管精确直径是极其困难的，因为只有在极少数情况下，绕制圆形管时，首先先用手弯曲一个环形截面，或当绕制角形管时，用手弯曲一个所要求的角形截面的环。

然而，以同样方式也极难保持所要求的圆周长度。例如，如果缝合长边缘，一个长边可能有一弯壁（bent web），其它一边可能有一U形折叠，这弯壁和折叠都彼此导入修正辊进行折叠和平整接缝。这就会引起每一圈材料有0.7和1.3毫米之间的偏移。导致这种误差的原因可能是弯曲的折叠壁部分带料受到径向增加的拉伸，并且这只能在弯曲接缝时通过镦粗（upsetting）进行部分补偿，因为弯缝内的折叠壁（folded web）位于离最后一圈外表面的一段距离。最后一圈的外表面等于带料厚度，因为其周围被U型接缝包围。因此U型接缝的长度约等于拉伸壁（web）的长度，使管径随每圈增加。已经提出消除圆管这些缺陷的一些建议。例如，控制标记位置的关系是此建议之一（USA-A-4287739，US-A-2301092和JP-A-58/192617）。根据US-A-4287739，金属扁带的每边都标有彼此相隔相同距离的一行标记，这个距离可随意选择。当绕卷带和圆周长恒定时，一边的标记和前面一圈的另一边的标记之间的距离不应改变。恒定的圆周长是否相当于所要求的圆周长是不能直接看出来的。这距离发生变化由操作者鉴别，并可采用适当的修正程序。US-A-2301092和JP-A-58/192617也采用两排随意选择恒定距离的标记，在这种情况下建立了附加的判据，即以离带的一边的每个标记所要求的圆周长度的距离在带的另一边提供一个标记。因此，在绕制过程中，只有圆周长度相应于所要求的圆周长度，并恒定不变时，一边的标记才与前一圈其它边的标记相一致。在这种情况下，其变化也是由操作工人来判别，以便采取修正步骤。当缝合各圈时，会变生与安排和比较相邻边标记有关的问题，因为通过接缝形成，标记可能不可判认，此外，在圆周没有出现实际变化的情况下，以及在本说明书开始时谈到的原因，这些标记可能移动。

US-A-3217402基本上使用相同的方法。在这情况下，两排标记也相隔一个圆周长，但是，每排标记之间的每个恒定距离相应要考虑到带料送进角度的圆周长度所算出的数值。这就允许提供两个带齿的带边，在卷绕过程中彼此相啮合，并焊接带齿的螺旋缝。通过齿的啮合就消除了圆周长度的变化，任啮合装置必须与带的两边相联，并且对有缝管不能采用卷绕方法。

从DE-A-3324463可知，在圆管的生产方法中，每圈的加工都采用了支承辊并包括有压力测量装置。直径减少，使作用在辊上的压力增加，直径增加，则压力减少。将压力读数与相应于所要求的圆周长度的公称压力读数由一电子控制装置进行比较。弯曲辊的压力是变化的。

可应用于生产无芯圆管、螺旋缝管的其它已知的修正措施是关于改变带的边缘弯曲（DE-A-3137858）或改变进料角度（DE-A-3500615）。

本发明的任务是促进在前言中所讲的那种方法的应用，特别是，使其能够生产任何截面形状的螺旋缝管。

按照已实践过的本发明，在于在带料上，以相当于增加了管的圆周长度并与角度有关的距离提供一单排标记，当每圈圆周长度等于圆周公称值时，这标记在制得的管上位于平行于管轴的至少一条校准线内。每个标记通过与制得的管关联的固定检查区，每两个偏离公称值的标记判别信号之间的时间差用来启动一个修正程序。

按照本发明的方法，只需在带料上作出一单排标记，并可作在离开带边的任何位置或任何距离。因此，这些标记可以如此安排，即，使它们不通过绕圈和接缝形成装置，因而不会被该装置破坏。而且，节省了一个打标记的装置。无须检测可动标记和第二标记之间的直径位置关系的变化而只需检查一固定检查装置和通过该检查装置的标记之间的变化。

因此，本发明方法适用于圆管和角形管（圆边的管）。对后者，通过将圆周长分成相应的边长，标记之间的距离也可相应于此边长，使得这些恒定性可以分别监控。而且其修正标记识别信号也可在角形管情况下，用来操作只在边缘区使用的弯曲装置。如上所述，修正程序可以是任何方式的，例如，可以使其改变弯曲辊的压力;改变带料进入平面与管轴之间的夹角;改变带料进入平面以及在叠缝情况下，可改变接缝形成装置。

每种修正措施可从对应于公称值的零或中间位置开始，使圆周长度的变化必须产生一个正的或负的修正过程。这可能使修正装置的结构和/或控制变得困难和复杂化。例如，调整元件的转动会要求一个右手和左手驱动系统。

本发明的一个最佳实施例预见到，该管用与公称值相差一个公差值的圆周长度来绕制，使标记只偏离在校准线的一侧，确定的时间差启动在每种情况下只在相同方向有效的修正过程。这就意味着绕制的管太大或太小，将主要取决于所采用的螺旋接缝的型式。因为与加热有关，焊接螺旋接缝往往会增加圆周长度，在折叠螺旋缝的情况下，周长的变化将取决于接缝形成;减少和增加都是可知道的。

如果已经确定的圆周长度的公称值为公差范围两个极限值之一，这将产生一种存在这最大偏差的恒定圆周长的管，不需要修正。为此，对于最大偏差的情况，可在一基本位置安排这修正装置，因为不存在负调整。如果没有偏差，执行修正过程，如果偏差发生在其它极限值，则进行更严格的修正过程。这样，如上所述，只需要一个简单的装置来转动这调整元件，因为不需要改变转动方向。

为了判别任何偏差，可以确定一个时间差，即在固定检查区的两个近轴校准检查点的标记判别信号之间，偏离公称值零的时间差。如果圆周长仍然恒定，会同时发出信号。以此方式进行标记标准线的检查是与圆周长度无关的，但需要敏感检测仪表以便能判别很小的时间差。

修正程序可在标记信号之间的间隔进行，这样，修正程序的持续时间与时间差相一致，因此也直接与圆周的变化相一致。就改变弯曲辊或接缝形成辊或其位置的应用压力的修正措施来说，仅处于这间隔内的修正持续时间将不足以达到所要求的结果。为此，当仅出现两个标记识别信号之一时，便开始修正程序，并最好保持修正程序直到发出下一个标记识别信号为止。如果这两信号同时发出，撤消这修正程序。另一方面，如果间隔仍然存在，修正程序就要保持或需要加强。

实现这方法的另一可能性是确定一个时间差，即在固定检查区一个信号检查点的两个标记识别信号之间，偏离所规定公称值的时差，该规定的公称值是由圆周公称值规定的。这果，取决于圆周长度取消来自两检查点信号之间的比较。例如可通过落在标记上的光波反射变化，产生标记识别信号。别一种可能性是，可通过扫描改变的表面特性，产生每个标记识别信号。后一方法特别适用于压印标记。

为了生产前言中所述螺旋缝管，使用的装置备有引进带料用的导向台和一个打标记装置;包括有管导向器的卷绕装置，尤其是弯曲辊。如果生产管的圆周长变化，还要有一个启动修正程序的装置。如果，导向台有一个可变调节标记之间距离变化的装置，绕制装置的管导向区备有至少一个发射标记识别信号的检查系统来判别圆周长度的变化以及备有与该检查系统关联的启动修正程序的装置，那末，采用这样一种装置就可以实现本发明方法。

最好是，将可沿带料移动的传感器用来调节两标记之间的距离，当识别一个标记时，该传感器就利用打标记装置打出下一个标记。

在一个优选实施例中，检查系统包括至少两个安排在近轴校准线上管导向区内的检查点，并彼此隔开一个带料的宽度。这些安排将取决于可供利用的现有空间，既可在管的内侧也可在管的外侧，并在圆周的任何位置。

根据下面附图更详细说明本发明，但并不受此限制。这些图如下：

图1-3生产圆截面积管的三角法。

图4生产基本上矩形截面管的卷绕装置的斜视图。

图5本发明装置的侧视图。

图6、图5装置的平面图。

图7、图5或图6沿Ⅶ-Ⅶ线的截面图。

图8、图5或图6沿Ⅷ-Ⅷ线的截面图。

图9、图5沿Ⅸ-Ⅸ线的截面图。

图10、图5或图6沿Ⅹ-Ⅹ线的截面图，进行修正程序的两个辊于的基本位置。

图11-12、如图10，但两辊子改变了位置。

图13、图10-12所示的伺服马达控制图。

图1～图3说明形成本发明基础的数学原理。假设要绕制一个精确的圆管1，从公式u＝dπ可获得其圆周长度，此值代表以带料3与管轴5的送进角α为夹角的直角三角形的一边，它取决于管径和带料的宽度，该三角形的斜边等于两标记4之间的距离。因此，其长度可从下式算得：

α＝ (u)/(Sinα)

因此，如图2所示，当该圈的直径为常数时，标记4将位于平行于管轴5的校准线6上。如果管的圆周径常变大或变小，则校准线6′将不再是平行的（图1和图3）。如果圆周的变化不是恒定的，将不会有校准线6，6′。

图4图解说明用于生产基本上是矩形截面管的本发明的数学基础。送进的带料借助于进料或弯压机19送进任选的挠制装置10，其中仅示出了一个内弯芯。在弯压机19前面小于待生产管1的最小边长的距离上，在带料3或管1的下面有一检查装置8。这检查装置8在平行于管轴5的校准线6上有两个检查点9和9′。如图4所示如果由于结构上的原因，不可能在这点安装检查装置8，则可以在任何其它点将其安装到管1的一边和管外。在这一距离，最好至少管于圆周的距离上，在第一检查点9的前面有一个在带料3的下面打标记4的打标记装置7。这打标记装置可包括有一个冲头、冲具和喷漆器等，并在先前打的一个标记通过间隔调节装置11时动作，装置11可沿带料3或第一检查点9运动，使标记4之间的距离按照上述公式等于圆周长度或圆周长的一部分。当绕制管时通过第一检查点9的每个标记4围绕管的圆周移动，最后通过同一检查装置8的第二检查点9′。这样，如果最后一圈2的圆周长度等于管的圆周，检查点9和9′的打标记信号同时出现。但是，如果管较大，则第一检查点9检出的信号早于第二检查点9′;如果管较小，第一检查点检出的信号迟于第二个检查点。例如，检查装置8可对每个检查点9、9′发出一束光，这样，如果，如果标记是孔，则标记通过光时，光不会被反射，如果标记是漆斑，反射较弱，如果标记4是压印，也会有光反射的变化，不过也可以对带料3的表面进行扫描来对压印进行识别。

特别是生产角形截面管1，可能需要保证不仅是周边相等，而且边长也要保持不变，以便能生产出没有扭转的角形管。对于这种情况主要是可以将若干检查装置8分布在系统内。这样，对于每一圈2，标记4先通过若干第一检查点9，然后通过若干第二检查点9′。在每种情况下，都能识别由于存在时差所产生的偏差。如上所述，如果标记4之间的距离减小，并与检查系统8的周边距离一致，那么在各种情况下，来自若干检查装置8的信号可以就它们的相同定时进行比较，并对进行修正的信号进行评价。特别是重复检查每周长的情况下，有可能结合一个或几个传感器对到达每个距离调整装置11的标记4进行检测。

图5和图6示出了一种用于绕制由接缝联接圆管的装置。离开卷筒的带料3通过一个送进和接缝形成机19，其中给金属带料3进行如图7和图8所示的边成形。经过接缝形成机19后，带料3通过导件18的导板15之间。安装有打标记装置7的导轨12平行伸至导板15。如图7所示，这打标记装置包括一个冲具16，冲具在带料3下面的标记，打标记装置由螺线管17操纵。

在导轨12的另一端有一距离调节装置11，它包括一个检测标记4的传感器（图8）。打标记装置7和间隔调节装置11之间的距离是可变化的，并以上述公式给出的圆周长u为根据。

在距离调节装置11和卷绕装置10之间，作为计算圆周长度u的修正偏差装置13，它有一对辊20。正如在图10～12可看到的，安装在框架上的两个辊是可转动的，并重叠在接缝形成装置19所形成的弯曲的纵向边缘区，在装置19附近打印标记4并包括位于图9封闭缝内的内接缝带26。这样，长边缘区就首先向上偏移尺寸B，相邻的接缝带向下折叠。上辊20支承在框架21上，框架21装在由伺服马达22驱动的螺纹轴上，伺服马达22安装在这框架上，使辊20之间的尺寸B可由该马达22进行改变。从图9可看到，进入卷绕装置10的带料由弯曲和缝合辊14进行成型和接缝。从图13可看到，具有自由可编程序控制系统24的电子系统25处理来自检查点9，9′的信号，并控制改变图10-12中辊子20之间距离B的伺服马达22。这就得到图10所示位置管径最小的位置和图12所示位置-管径最大的位置，因为不在中心导向的情况下，支承接缝带26的边缘区到管轴5的距离是变化的。

将图9已折叠的管进行倾斜以增大直径，这就获得图1所示放大了范围的形状。如果现在管1是以减少公称值一个公差量的圆周长卷制，则标记4就将偏离到平行于管轴的校准线的一侧。在这一侧，它们只处于最大的自动超差。在这种情况下，尺寸B调整在最大值（图10）。如果由检查点9、9′注意到的加大量太小，由于偏差的原因，伺服马达22通过控制系统24和电子系统25启动，这个减少就会根据标记识别信号之间的时差被增加。例如，一个小的时差将产生图11所示尺寸B的小量减少，而最大时差将会达到图12所示边带的完全平整。因此，被支承的管，往往是开始时太小，然后根据标记识别信号的时差扩大到所要求的圆周范围。如果下一信号对同时通过，到达电子系统25，每种情况下辊子20之间确定的尺寸B保持不变。与此相反，如果有一时差，就作进一步调整。为增加管径，只需将辊20的基本位置与增加甚小管偏差的极限值结合起来便可达到，由此可使伺服驱动装置简化。这样，包括减少尺寸B的修正程序始终是在正的范围进行。这个范围从图10所示的基本位置开始，虽然决不能将它完全改变。

然而，一个检查点9也应足够了，然后将给定的两标记识别信号之间时差的公称值和它们的实际值进行比较。这个时差取决于圆周长度和进给率。这方法可用于若干检查点9、9′或可与上述方法结合起来使用。

Claims

1、一种从扁带料(3)生产螺旋接缝管(1)的方法，其特征在于：带料以与管(1)成一角度方向送进、打标记和绕制，可通过标记位置关系的变化检测出与圆周长度公称值的任何偏差，使之可开始一修正程序，其中，在带料(3)上，以相当于加大了管圆周(u)并与角度有关的距离(a)提供一单排标记(4)，当每圈的圆周长等于圆周的公称值时，该标记在制得的管(1)上位于平行于管轴的至少一条校准线(6)上，其中每个标记(4)通过与制得的管1有关联的一固定检查域，每两标记识别信号之间的时间差用来启动一修正程序。

2、如权利要求1所述方法，其特征在于管（1）是用与公称值相差一个公差值的圆周长度来绕制的，使标记（4）只偏离在校准线（6）的一侧，所述确定的时间差启动在每种情况下只是在同方向才有效的修正过程。

3、如权利要求1或2所述方法，其特征在于确定一个时间差，即在固定检查区的两个近轴校准检查点（9，9′）的标记识别信号之间偏离公称值为零的时间差。

4、如权利要求1或2所述方法，其特征在于确定一个时间差，这个时间差是与公称值零的偏差，即在固定检查区一个信号检查点（9）的两个标记识别信号之间，偏离所规定公称值的时间差，该规定的公称值是由圆周公称值所限定的。

5、如权利要求3或4所述方法，其特征在于每个标记识别信号是由扫描一种经修改的表面特性而产生的。

6、如权利要求3或4所述方法，每个标记识别信号是由照射到标记（4）上的光波反射的变化而产生的。

7、如权利要求1所述方法，其特征在于带料（3）上的标记是用压印、冲压或油漆完成的。

8、一种实施权利要求1所述方法的装置，其特征在于它包括一个引进带料（3）的导向台（18）并有一个打标记装置（7）;一个有管导向器的绕制装置（10），尤其是弯曲辊（14）;以及如果所制得管1的圆周长有（u）变化，还包括有一个启动修正程序的装置（13），其中导向台（18）有一可变调节标记（4）之间距离（a）的装置（11），如果在绕制装置（10）的管导向器区内设置至少一个发射标记识别信号以鉴别圆周长度（u）变化的检查系统（8），所述装置就启动与该检查系统（8）相关的修正程序。

9、如权利要求8所述装置，其特征在于调节标记（4）之间距离的装置（11）包括一个传感器，该传感器可沿带料（3）位移，并且当它识别一个标记（4）时，便开始由打标记装置（7）打下了下一个标记（4）。

10、如权利要求8所述装置，其特征在于在管导向器区域内，检查装置（8）至少有两个检查点（9，9′），这两检查点位于一近轴校准线（6）上，并彼此隔开一等于带料（3）宽度的距离。

11、如权利要求8所述装置，其特征在于冲具（16）装在打标记装置（7）上。