DD254154A1 - METHOD FOR CONTROLLING A DEVICE FOR CUTTING AND WELDING PIPES - Google Patents

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DD254154A1
DD254154A1 DD29077286A DD29077286A DD254154A1 DD 254154 A1 DD254154 A1 DD 254154A1 DD 29077286 A DD29077286 A DD 29077286A DD 29077286 A DD29077286 A DD 29077286A DD 254154 A1 DD254154 A1 DD 254154A1
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DD29077286A
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Ulrich Behnert
Hartmut Seiler
Juergen Kegler
Karl Petzold
Christine Schurz
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Bitterfeld Kraftwerksrohr Veb
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Abstract

Die Erfindung betrifft die Steuerung einer Brennschneidmaschine fuer Formschnitte an Rohren bei sich drehendem Werkstueck und laengs verfahrbarem, zustellbarem und schwenkbarem Werkzeughalter. Ziel der Erfindung ist die Einsparung von Arbeitszeit bei der Herstellung von zusammengesetzten Rohrleitungsbauteilen durch hoehere Qualitaet des Zuschnitts. Die Aufgabe besteht darin, die Maschine so zu steuern, dass partielle Abweichungen von der Kreisform des Rohres beim Zuschnitt des anderen Teiles beruecksichtigt werden. Es wird vorgeschlagen, aus den Rohrparametern und der Stellung der Einzelteile zueinander mittels einer speicherprogrammierbaren Steuerung zunaechst die Idealschnittkurve zu ermitteln, unter dieser den Abstand zur realen Rohroberflaeche an beiden Einzelteilen sensorisch zu erfassen und zur Korrektur der idealen Oberflaechengleichungen zu nutzen. Aus den nunmehr vorliegenden realen Oberflaechengleichungen wird die reale Schnittkurve ermittelt, deren Koordinaten zur Ansteuerung der Bewegungsachsen abgegeben werden. Die reale Schnittkurve wird sowohl zum Zuschnitt als auch zum Schweissen abgefahren.The invention relates to the control of a flame cutting machine for molding cuts on pipes in rotating workpiece and long movable, deliverable and pivotable tool holder. The aim of the invention is the saving of working time in the production of composite pipe components by higher quality of the blank. The task is to control the machine so that partial deviations from the circular shape of the pipe when cutting the other part are taken into account. It is proposed that the ideal intersection curve be determined from the pipe parameters and the position of the individual parts relative to one another by means of a programmable logic controller, by sensing the distance to the real pipe surface on both individual parts and using it to correct the ideal surface equations. From the now available real surface equations, the real intersection curve is determined, the coordinates of which are output for controlling the axes of motion. The real cutting curve is cut both for cutting and for welding.

Description

Die Erfindung ist dadurch vorteilhaft ausgestaltet, daß der auf rechnerischem Wege aus den realen Oberflächengleichungen gewonnenen realen Schnittkurve die zur schweißtechnischen Vorbereitung der Nahtkanten erforderliche Brennerstellung überlagert ist.The invention is advantageously designed in such a way that the real cutting curve obtained by computation from the real surface equations is superimposed on the burner position required for the welding preparation of the seam edges.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens erfolgen die Erfassung des Abstands der realen Rohroberfläche von der Idealschnittkurve sowie der Zuschnitt der beiden zu fügenden Teile gleichzeitig auf separaten steuerungsseitig miteinander gekoppelten Vorrichtungen.According to a further advantageous embodiment of the method, the detection of the distance of the real pipe surface from the ideal intersection curve and the blank of the two parts to be joined simultaneously on separate control side coupled devices.

Durch die Ermittlung der abzufahrenden Schnittkurve aus den Gleichungen für die reale Rohroberfläche kann beim Zuschnitt des einen Teils auf partielle Abweichungen von der idealgeometrischen Gestalt des anderen reagiert werden, so daß bei Wahrung der individuellen Zuordnung der zu fügenden Teile eine optimale Paßfähigkeit gegeben ist.By determining the average curve to be traced from the equations for the real pipe surface can be responded to the cutting of one part on partial deviations from the ideal geometric shape of the other, so that while maintaining the individual assignment of the parts to be joined an optimal fit is given.

Die Einbeziehung der Schweißnahtvorbereitung in den Schnittverlauf erübrigt einen zusätzlichen Arbeitsgang nach dem Zuschnitt.The inclusion of weld preparation in the cutting process eliminates the need for an additional post-cut operation.

Durch das gleichzeitige Erfassen der realen Rohroberfläche im Bereich der Idealschnittkurve sowie das nachfolgende gleichzeitige Zuschneiden nach der realen Schnittkurve für beide zu fügende Teile werden Formfehler, die durch das Umspannen der Werkstücke auftreten können, ausgeschlossen. Gleichzeitig tritt der zusätzliche Effekt der Arbeitszeiteinsparung ein.Due to the simultaneous detection of the real pipe surface in the area of the ideal intersection curve and the subsequent simultaneous cutting according to the real cutting curve for both parts to be joined form errors that can occur due to the re-clamping of the workpieces excluded. At the same time, the additional effect of working time savings occurs.

Ausführungsbeispielembodiment

Die vorgehend beschriebene Erfindung wird an einem Ausführungsbeispiel zur Herstellung eines Rohrabzweigstückes erläutert.The invention described above will be explained on an embodiment for producing a branch pipe branch.

Die verwendete Vorrichtung gestattet das Drehen der Rohre um ihre Längsachse, das Verfahren des Werkzeughalters parallel zur Werkstückachse und senkrecht dazu sowie das Schwenken des Werkzeughalters in einer durch die Werkstückachse gehenden Ebene.The apparatus used allows the tubes to be rotated about their longitudinal axis, moving the toolholder parallel to the workpiece axis and perpendicular thereto, and pivoting the toolholder in a plane passing through the workpiece axis.

Nachdem Einspannen der Rohre für den Durchgang und für den Abzweig auf der jeweiligen Vorrichtung erfolgt die Eingabe der gemessenen Rohrumfänge und Wanddicken, der Schnittart des Abzweigwinkels und der Exzentrizität in den Rechner, der aus diesen Parametern die Idealdurchdringungslinie ermittelt und die Koordinaten für die Ansteuerung der Bewegungsachsen abgibt. Mit Betätigen der Starttaste beginnt der Meßlauf des mit einem berührungslosen Sensor ausgerüsteten Werkzeughalters über der ermittelten Idealdurchdringungsliniean beiden Rohren. Durch den in Achsrichtung des Werkstückes pendelnden und in Achsrichtung des jeweils anderen Rohrteils zur Oberfläche zustell baren Sensor werden fortlaufend die realen Abstände der Rohroberfläche von der Rohrachse erfaßt und an den Leitrechner übergeben. Auf ihrer Grundlage erfolgt eine Korrektur der bisher vorliegenden idealen Oberflächengleichungen für beide Rohre. Aus den korrigierten Oberfiächengleichungen wird durch Vergleich die reale Schnittkurve als der geometrische Ort, an dem beide Oberflächen aufeinandertreffen, ermittelt. Diese nunmehr erhaltene Schnittkurve unterliegt einer weiteren Korrektur, die durch die im Programm vorgesehene schweißtechnisch erforderliche Gestaltung der Nahtkanten bedingt ist. Nach dem Austausch des Sensors gegen einen Schneidbrenner erfolgt an beiden Rohren gleichzeitig der Brennschnitt entsprechend der realen um die Nahtvorbereitung korrigierten Schnittkurve.After clamping the pipes for the passage and the branch on the respective device, the input of the measured pipe heights and wall thicknesses, the type of cut of the branch angle and the eccentricity in the computer, which determines the ideal penetration line from these parameters and the coordinates for the control of the axes of motion emits. Upon actuation of the start button, the run of the tool holder equipped with a non-contact sensor over the determined ideal penetration line on both tubes begins. By oscillating in the axial direction of the workpiece and in the axial direction of the other tube part to the surface deliverable ble sensor, the real distances of the tube surface are continuously detected by the tube axis and passed to the host computer. On its basis, a correction of the previously available ideal surface equations for both tubes takes place. From the corrected surface equations, the real intersection curve is determined by comparison as the geometric location at which both surfaces meet. This now obtained cut curve is subject to a further correction, which is due to the design of the seam edges required in the program required by welding technology. After replacement of the sensor against a cutting torch, the flame cutting on both tubes takes place at the same time according to the actual cutting curve corrected for the seam preparation.

Die so zugeschnittenen und vorher in ihrer Stellung zueinander markierten Teile werden positioniert, geheftet und nach Eingabe schweißverfahrensspezifischer Parameter in die Steuerung entsprechend der um diese Parameter korrigierten realen Schnittkurve auf der Vorrichtung, die dem Zuschnitt des Durchgangsrohrs dient, verschweißt.The parts thus cut and previously marked in position with each other are positioned, stapled and, after entering welding process specific parameters, welded into the control according to the real cutting curve corrected by these parameters on the device which serves to cut the through-tube.

Claims (3)

1. Verfahren zur Steuerung einer Vorrichtung zum Brennschneiden und Schweißen von Rohren mit sich um die Längsachse drehendem Werkstück und parallel zur Werkstückachse verfahrbarem, vertikal zur Werkstückoberfläche zustellbarem und in einer in der Werkstückachse liegenden Ebene schwenkbaren Werkzeughalter unter Verwendung einer speicherprogrammierbaren numerischen Steuerung, dadurch gekennzeichnet, daß aus den real ermittelten Werten für den Rohrumfang und die Rohrwanddicke sowie aus den Vorgaben für Schnittart, Schnittwinkel und Achsabstand die Idealschnittkurve ermittelt, deren Abstand von der realen Bauteiloberfläche sensorisch erfaßt und zur mathematischen Beschreibung der realen Bauteiloberflächen verwendet und aus diesen die reale Schnittkurve gewonnen wird, deren Koordinaten durch entsprechende Steuerimpulse an die Stelleinrichtungen für die einzelnen Bewegungsachsen abgegeben werden.1. A method for controlling a device for flame cutting and welding of tubes with workpiece rotating about the longitudinal axis and movable parallel to the workpiece axis, vertically deliverable to the workpiece surface and in a plane lying in the workpiece axis pivotable tool holder using a programmable numerical control, characterized that from the real determined values for the pipe circumference and the pipe wall thickness and from the specifications for cutting, cutting angle and center distance, the ideal intersection curve determined whose distance from the real component surface sensory detected and used for the mathematical description of real component surfaces and from these the real average curve is obtained whose coordinates are delivered by appropriate control pulses to the adjusting devices for the individual axes of movement. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der realen Schnittkurve die schweißtechnisch bedingte Gestaltung der Nahtkanten überlagert wird.2. The method according to claim 1, characterized in that the real sectional curve is superimposed on the weld-related design of the seam edges. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die sensorische Erfassung des Abstandes von der Idealschnittkurve zur realen Rohroberfläche sowie der Zuschnitt für beide zu fügenden Teile gleichzeitig auf zwei getrennten, steuerungsseitig koordinierten Vorrichtungen erfolgen.3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the sensory detection of the distance from the ideal intersection curve to the real pipe surface and the blank for both parts to be joined simultaneously on two separate, control-coordinated devices. Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung von Einrichtungen zur Ausführung von thermischen Trennschnitten komplizierter geometrischer Form an zylindrischen Hohlkörpern und zum Fügen der zugeschnittenen Teile durch Schweißen. Bevorzugtes Anwendungsgebiet ist die Herstellung von zusammengesetzten Rohrleitungsbauteilen und Teilen für Stahlrohrtragwerke.The invention relates to a method for controlling devices for performing thermal separation cuts complicated geometric shape of cylindrical hollow bodies and for joining the cut parts by welding. Preferred field of application is the production of composite pipeline components and parts for tubular steel structures. Charakteristik der bekannten technischen LösungenCharacteristic of the known technical solutions Für die Ausführung von Formschnitten an Rohren zur Herstellung von zusammengesetzten Rohrleitungsbauteilen oder Knotenpunkten von Stahlrohrtragwerken ist eine Vielzahl von Vorrichtungen bekannt, bei denen das zuzuschneidende Werkstück um seine Längsachse gedreht wird, während der Schneidbrenner über der Längsachse positioniert ist und in Achsrichtung bewegt werden kann. Der Schnittverlauf wird dabei durch eineentsprechende Koordinierung beider Bewegungen hinsichtlich Richtung und Geschwindigkeit mittels mechanischer Getriebe oder elektronischer Steuerungen erzielt. In der DD-PS 213374 wird eine Lösung vorgestellt, bei der der Bewegungsablauf über ein Steuer- und Rechenprogramm unter Eingabe der am Rohr vorhandenen realen Parameter wie Rohrumfang und Wanddicke sowie die Parameter für die Stellung der zu fügenden Bauteile zueinander realisiert wird. Bei der Berechnung des anzusteuernden Schnittverlaufs wird von einem ideal runden Rohr ausgegangen. Dieses Verfahren weist den Nachteil auf, daß die vorhandenen partiellen Abweichungen von der Kreisform der Rohre, wie Abflachungen und Dachbildungen zwar durch eine sensorgesteuerte senkrechte Abstandsregelung kompensiert werden, aber keine Berücksichtigung beim Zuschnitt des anzupassenden Teils finden können. Die daraus resultierenden Fehler in der Paßfähigkeit der zu fügenden Teile müssen durch aufwendige Nacharbeiten von Hand beseitigt werden. Paßfehler, die sich nicht durch Abtragen von Material effektiv beseitigen lassen, erfordern einen Ausgleich durch eine partiell erhöhte Eintragung von Zusatzwerkstoff beim Schweißen, die sich hinsichtlich der Bauteilfestigkeit nachteilig auswirkt.For the execution of shaped cuts on pipes for the production of composite pipe components or nodal points of tubular steel structures, a variety of devices is known in which the workpiece to be cut is rotated about its longitudinal axis, while the cutting torch is positioned over the longitudinal axis and can be moved in the axial direction. The cutting process is achieved by a corresponding coordination of both movements in terms of direction and speed by means of mechanical transmission or electronic controls. In DD-PS 213374 a solution is presented, in which the movement is realized via a control and computer program under input of the existing pipe on the real parameters such as pipe circumference and wall thickness and the parameters for the position of the components to be joined together. When calculating the cutting process to be controlled, it is assumed that the pipe is perfectly round. This method has the disadvantage that the existing partial deviations from the circular shape of the tubes, such as flattening and roofing are indeed compensated by a sensor-controlled vertical distance control, but can not take into account when cutting the part to be fitted. The resulting errors in the fit of the parts to be joined must be eliminated by extensive rework by hand. Paßfehler that can not be effectively removed by removing material require compensation by a partially increased entry of filler material during welding, which adversely affects the component strength. Ziel der ErfindungObject of the invention Das Ziel der Erfindung besteht in der Einsparung von Arbeitszeit bei der Herstellung von zusammengesetzten Rohrleitungsbauteilen durch Sicherung der Paßfähigkeit der zu fügenden Teile und Erweiterung des Einsatzbereiches der Rohrleitungsbauteile auf Grund einer höheren Qualität der Schweißnähte.The object of the invention is to save labor time in the manufacture of composite pipe components by securing the fit of the parts to be joined and expanding the range of application of the pipe components due to a higher quality of the welds. Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die beim Zuschnitt der zu fügenden Teile abzufahrende Schnittkurve so zu ermitteln und anzusteuern, daß auch bei partiellen Abweichungen der Rohre von der idealen Kreisform eine optimale Paßfähigkeit erzielt wird.The object of the invention is to determine and control the cutting curve to be traveled during the cutting of the parts to be joined in such a way that an optimal fit is achieved even in the case of partial deviations of the tubes from the ideal circular shape. Erfindungsgemäß wird ein Verfahren vorgeschlagen, nach dem zunächst aus den gemessenen Werten für den Rohrumfang und die Rohrwanddicke beider zu fügender Teile sowie aus den Vorgaben für Schnittart, Schnittwinkel und Achsenabstand mit Hilfe einer speicherprogrammierbaren Steuerung die Idealschnittkurve ermittelt und über beiden Rohren, aus denen die zu fügenden Teile zugeschnitten werden sollen, abgefahren wird. Der Abstand zwischen der Idealschnittkurve und der realen Rohroberfläche wird dabei fortlaufend sensorisch erfaßt und als Korrekturgröße für die Ermittlung der realen Oberflächengleichungen, aus denen die reale, durch den Werkzeughalter abzufahrende Schnittkurve auf rechnerischem Wege gewonnen wird, eingegeben.According to the invention, a method is proposed according to which the ideal intersection curve is first determined from the measured values for the tube circumference and the tube wall thickness of both parts to be joined and from the specifications for type of cut, intersection angle and axis distance with the aid of a programmable logic controller and via both tubes from which the to be cut to fitting parts, is traversed. The distance between the ideal intersection curve and the real pipe surface is sensory detected continuously and entered as a correction value for the determination of the real surface equations from which the real, traversed by the tool holder cut curve is obtained by computational means.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3818402C1 (en) * 1988-05-31 1989-11-16 Kloeckner-Wilhelmsburger Gmbh, 2054 Geesthacht, De
DE3818400A1 (en) * 1988-05-31 1989-12-07 Kloeckner Wilhelmsburger Gmbh METHOD AND DEVICE FOR DETERMINING THE OUTER CONTOUR AND / OR THE INNER CONTOUR OF BODIES FOR FLAME-CUTTING

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IF04 In force in the year 2004

Expiry date: 20060531