DE102010013472A1 - Seam monitoring device for inseam plane in high frequency-welding pipe systems for monitoring pipe seam of a longitudinal production pipe, comprises measuring body connected with the inseam plane, a scanning tool, and electronic processor - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Nahtüberwachungs-Vorrichtung für Innennahthobel in Hochfrequenz-Rohrschweißanlagen zur Überwachung einer Rohrinnennaht eines längsgeschweißten Produktionsrohres und auf ein Verfahren zur Überwachung einer mit einem Innennahthobel bearbeiteten Rohrinnennaht von hochfrequenzgeschweißten Rohren, insbesondere unter Verwendung einer erfindungsgemäßen Nahtüberwachungs-Vorrichtung.The invention relates to a seam monitoring device for internal seam planer in high-frequency pipe welding systems for monitoring a pipe inner seam of a longitudinally welded production pipe and to a method for monitoring a processed with a Innennahthobel pipe inner seam of high-frequency welded pipes, in particular using a seam monitoring device according to the invention.
Bei der Herstellung von hochfrequenzgeschweißten Rohren werden die Rohre aus langen Blechbändern hergestellt, die durch eine Reihe von Formrollengerüsten zu einem längsgeschlitzten Rohr geformt werden. Dabei wird das längsgeschlitzte Rohr über eine Hochfrequenz-Rohrschweißanlage kontinuierlich mit Produktionsgeschwindigkeiten von bis zu 200 m/min geführt und an den Schlitzkanten durch induzierten Wechselstrom mit Unterstützung von Druck durch Stauchrollen zusammengeschweißt. Je nach Durchmesser und Wandstärke des Rohres wird verfahrensbedingt ein Impeder zur Konzentration des Schweißstromes auf die Schlitzkanten des längsgeschlitzten Rohres verwendet. Beim Schweißvorgang des Längsschlitzes entsteht eine Innenschweißnaht und im Inneren des Rohres ein Schweißwulst. In der
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Vorrichtung und ein Verfahren zu schaffen, die es ermöglichen, Fertigungsfehler der hochfrequenzgeschweißten Rohre während des Fertigungsverfahrens früh, kostengünstig, zuverlässig und mit geringem Wartungsaufwand zu erkennen und den Ausschuss von fehlerhaften Rohren zu minimieren.The invention is based on the object to provide an apparatus and a method that make it possible to detect manufacturing errors of the high-frequency welded pipes early, cost-effective, reliable and with low maintenance and minimize the rejection of faulty pipes during the manufacturing process.
Bei einem Verfahren zur Überwachung einer Innenschweißnaht der eingangs beschriebenen Art wird die Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Höhe und Breite der Innenschweißnaht während der Vorschubbewegung des geschweißten Rohres durch eine Nahtüberwachungs-Vorrichtung mechanisch abgetastet und gemessen wird, wobei die Messwerte mit Sollwerten der Innenkontur des Rohres verglichen werden und bei Überschreitung von Toleranzbereichen ein visuelles und/oder akustisches Fehlersignal erzeugt wird. Dabei weist die erfindungsgemäße Nahtüberwachungs-Vorrichtung einen mit dem Innennahthobel verbundenen Messkörper mit einem mit einer Andruckkraft beaufschlagten, beweglichen gelagerten Abtastwerkzeug und mit einem mit dem Abtastwerkzeug wirkverbundenen elektrischen Wegaufnehmer auf, wobei der Wegaufnehmer ein der Bewegung des Abtastwerkzeugs entsprechendes elektrisches Signal erzeugt.In a method for monitoring an inner weld of the type described above, the object is achieved in that the height and width of the inner weld during the advancing movement of the welded pipe is mechanically scanned and measured by a seam monitoring device, the measured values with setpoints of the inner contour of the Tube are compared and when exceeding tolerance ranges, a visual and / or acoustic error signal is generated. In this case, the seam monitoring device according to the invention has a connected to the Innennahthobel measuring body with an acted upon by pressure, movably mounted scanning tool and an operatively connected to the scanning electrical Wegaufnehmer, wherein the displacement sensor generates a corresponding movement of the Abtastwerkzeugs electrical signal.
Ein solches Verfahren und Vorrichtung zur Überwachung einer Innenschweißnaht ermöglichen es, einen Fertigungsfehler anhand eines fehlerhaft abgehobelten Schweißwulstes bzw. einer vom Sollwert abweichenden Innenkontur des Rohres noch während der Fertigung des Rohres zu erkennen, so dass der Fertigungsprozess sofort angehalten werden kann und korrektive Maßnahmen, um den Fertigungsfehler zu beheben, eingeleitet werden können, so dass der Ausschuss von fehlerhaft gefertigten Rohren minimiert wird. Dabei ermöglicht eine solche Nahtüberwachungs-Vorrichtung eine besonders zuverlässige Abtastung und Messung der Innenkontur des Rohres, da durch die mechanische Abtastung, Wärme- und elektromagnetische Einflüsse der Hochfrequenz-Rohrschweißanlage minimiert werden.Such a method and apparatus for monitoring an inner weld make it possible to detect a manufacturing error on the basis of an incorrectly planed Schweißwulstes or deviating from the setpoint inner contour of the tube during the production of the tube, so that the manufacturing process can be stopped immediately and corrective measures to to remedy the manufacturing defect can be initiated so that the rejection of defective manufactured tubes is minimized. In this case, such a seam monitoring device allows a particularly reliable scanning and measurement of the inner contour of the tube, since minimized by the mechanical scanning, heat and electromagnetic influences of the high-frequency tube welding system.
In einer Ausführungsform der Erfindung weist die Nahtüberwachungs-Vorrichtung eine externe Anzeigeeinheit auf, die mit visuellen und/oder akustischen Anzeigemitteln und/oder einer Spraymarkiervorrichtung versehen ist. Die Spraymarkiervorrichtung dient zum Aufbringen einer Markierung an der Außenseite des Produktionsrohres während der Fertigung. Dies hat den Vorteil, dass fehlerhafte Bereiche eines gefertigten Rohres während und nach der Fertigung einfach identifiziert werden können und korrektive Maßnahmen an der Schweißanlage oder dem Innennahthobel während der Fertigung eingeleitet werden können und fehlerhafte Stellen eines produzierten Rohres nach der Fertigung in einfacher Weise identifiziert und entfernt werden können.In one embodiment of the invention, the seam monitoring device comprises an external display unit provided with visual and / or audible display means and / or a spray marking device. The spray marking device serves to apply a mark to the outside of the production tube during production. This has the advantage that faulty areas of a manufactured pipe can be easily identified during and after production and corrective measures can be initiated at the welding plant or the Innennahthobel during manufacture and easily identified and removed faulty locations of a produced pipe after manufacture can be.
Zur weiteren Ausgestaltung der Erfindung weist das Abtastwerkzeug eine drehbar gelagerte Messrolle auf, deren Oberfläche insbesondere ein balliges Profil besitzt, das der Soll-Kontur der Rohrinnennaht entspricht. Dies hat den Vorteil, dass die Abtastung sehr zuverlässig und wartungsarm durchgeführt werden kann, da beim Abtasten der einwandfreien Rohrinnennaht keine Wechselschwankungen auftreten. Der Wegaufnehmer wird hier nur beim Anfahren, Stoppen und eventuell durch Vibrationen belastet. Hierdurch wird auch die Genauigkeit der Abtastung erhöht und es kann insbesondere ein Schneidringausbruch am Innennahthobel und eine falsche Einstellung der Schnitttiefe des Innennahthobels gemessen und angezeigt werden.For further embodiment of the invention, the scanning tool has a rotatably mounted Measuring roller, whose surface has in particular a spherical profile that corresponds to the desired contour of the pipe inner seam. This has the advantage that the scanning can be performed very reliable and low maintenance, since no alternating fluctuations occur when scanning the perfect pipe inner seam. The transducer is loaded only when starting, stopping and possibly due to vibrations. As a result, the accuracy of the scan is increased and it can be measured and displayed in particular a cutting ring outbreak on Innennahthobel and an incorrect setting of the depth of cut of the Innennahthobels.
Alternativ kann die Erfindung ein Abtastwerkzeug besitzen, das eine drehbar gelagerte Messrolle aufweist, an deren Umfangsoberfläche ein wendelförmig verlaufender Steg angeformt ist, der die Rohrinnennaht radial abtastet. Dadurch kann insbesondere mittels der Anzeigeeinheit der Nahtüberwachungs-Vorrichtung ein kontinuierliches Schnittbild einer gemessenen Innenkontur und einer Sollinnenkontur der Rohrinnennaht auf einem Monitor dargestellt werden. Dies hat den Vorteil, dass auch insbesondere ein Bandkantenversatz der Rohrinnennaht und ein seitliches Verspringen der Schweißnaht gemessen und angezeigt werden können, wobei das Triggersignal dazu verwendet wird, das Ende eines radialen Abtastzyklus im Signalfluss zu detektieren und die Schnittdarstellung auf dem Bildschirm zu synchronisieren.Alternatively, the invention may have a scanning tool, which has a rotatably mounted measuring roller, on the peripheral surface of a helically extending web is formed, which scans the inner tube seam radially. As a result, a continuous sectional image of a measured inner contour and a desired inner contour of the inner tube seam can be displayed on a monitor, in particular by means of the display unit of the seam monitoring device. This has the advantage that in particular a band edge offset of the pipe inner seam and a lateral discontinuity of the weld can be measured and displayed, wherein the trigger signal is used to detect the end of a radial scan cycle in the signal flow and to synchronize the sectional view on the screen.
Außerdem ist es vorteilhaft, wenn die Erfindung einen Wegaufnehmer aufweist, der aus mindestens einem Dehnmessstreifen besteht, der auf der Messfeder aufgebracht ist. Dies hat den Vorteil, dass die mechanische Abtastung in ein elektrisches Signal umgewandelt werden kann, das über eine elektrische Leitung aus der Nahtüberwachungs-Vorrichtung im Inneren des Rohres heraus geleitet werden kann, um es extern weiterzuverarbeiten.Moreover, it is advantageous if the invention has a displacement transducer, which consists of at least one strain gauge, which is applied to the measuring spring. This has the advantage that the mechanical scan can be converted into an electrical signal that can be routed out of the seam monitoring device inside the pipe via electrical conduction for further external processing.
Bevorzugt befindet sich in einer Ausgestaltung der Erfindung in einem Messkörper ein integrierter elektronischer Prozessor, der mit dem Wegaufnehmer zur Auswertung des elektrischen Signals verbunden ist. Weiterhin vorteilhaft ist es, wenn der Leitungspfad der Stromversorgung des Prozessors und des Wegaufnehmers und die Signalübertragung zur Anzeigeeinheit über eine einadrige Leitung und vorhandene metallische Teile der Vorrichtung erfolgt. Dies hat den Vorteil, dass die Kupplung zwischen Innennahthobel und Nahtüberwachungs-Vorrichtung besonders einfach ist und mit wenigen elektrischen Verbindungselementen auskommen kann und die elektrischen Leitungselemente gegen elektromagnetische Störungen und andere Umwelteinflüsse einfacher geschützt werden können.Preferably, in one embodiment of the invention in a measuring body is an integrated electronic processor which is connected to the transducer for the evaluation of the electrical signal. It is also advantageous if the conduction path of the power supply of the processor and the displacement transducer and the signal transmission to the display unit via a single-core line and existing metallic parts of the device takes place. This has the advantage that the coupling between inner seam planer and seam monitoring device is particularly simple and can make do with few electrical connection elements and the electrical line elements can be protected against electromagnetic interference and other environmental influences easier.
Die Lebensdauer der Dehnmessstreifen des Wegaufnehmers ist von der Stärke der Dehnung abhängig. Daher ist es vorteilhaft, wenn die Erfindung einen an einem Ende in dem Messkörper schwenkbar gelagerten und mit einer Andruckkraft einer Rastfeder beaufschlagten Rasthebel aufweist, der an seinem anderen freien Ende mit einer schrägen Anlagefläche gegen eine Federachse mit der Andruckkraft anliegt und ein Messhebel auf einer Schwenkachse befestigt ist, wobei der Messhebel so ausgebildet ist, dass er bei einem Überhub des Abtastwerkzeugs mit einem an seinem freien Ende befindlichen Messhebelansatz eine Verschiebung der Federachse und ein Schwenken des Rasthebels gegen die Andruckkraft der Rastfeder bewirkt und damit eine Erhöhung der Spannung der Messfeder verhindert. Dabei wird der Wegaufnehmer der Nahtüberwachungs-Vorrichtung gegen ein Überdehnen bei einem Überhub des Abtastwerkzeugs durch eine Verhinderung einer Erhöhung der Spannung der Messfeder geschützt. Dies hat den Vorteil, dass der Wegaufnehmer gegen eventuelle Beschädigungen, die durch ungewöhnlich hohe Abweichungen der Innenkontur des Produktionsrohres von dem Sollwert durch Schweißfehler oder Hobelfehler verursacht werden können, geschützt wird.The life of the strain gauges of the transducer depends on the strength of the strain. Therefore, it is advantageous if the invention has a latching lever mounted at one end in the measuring body and acted upon by a pressing force of a detent spring, which abuts against a spring axis with the pressing force at its other free end with a sloping contact surface and a measuring lever on a pivot axis is fixed, wherein the measuring lever is designed so that it causes a displacement of the spring axis and a pivoting of the locking lever against the pressing force of the detent spring in an overstroke of the Abtastwerkzeugs with a measuring lever at its free end approach and thus prevents an increase in the tension of the measuring spring. In this case, the position transducer of the seam monitoring device is protected against overstretching in an overstroke of the Abtastwerkzeugs by preventing an increase in the voltage of the measuring spring. This has the advantage that the position transducer is protected against any damage that may be caused by unusually high deviations of the inner contour of the production tube from the target value due to welding errors or planing errors.
Vorzugsweise werden eine Grundstellung und eine Vorspannkraft des Abtastwerkzeugs zu Beginn eines Überwachungsvorgangs mittels Einstellmitteln in der Nahtüberwachungs-Vorrichtung kalibriert. Dabei weist die Nahtüberwachungs-Vorrichtung einen lageverstellbaren Messhebelanschlag zum Einstellen der Vorspannstellung des Abtastwerkzeugs mittels des Messhebels und einen lageverstellbaren Federachsenanschlag zum Einstellen der Vorspannung der Messfeder auf, wobei die Federachse in dem Messkörper verschiebbar gelagert ist. Dies hat den Vorteil, dass die Nahtüberwachungs-Vorrichtung an verschiedene Rohrgrößen, Rohrwandstärken und besondere Eigenschaften der Rohrinnennaht angepasst werden kann.Preferably, a home position and a biasing force of the scanning tool are calibrated at the beginning of a monitoring operation by means of adjustment means in the seam monitoring device. In this case, the seam monitoring device has a position adjustable measuring lever stop for adjusting the biasing position of the scanning tool by means of the measuring lever and a position adjustable spring axis stop for adjusting the bias of the measuring spring, wherein the spring axis is slidably mounted in the measuring body. This has the advantage that the seam monitoring device can be adapted to different pipe sizes, pipe wall thicknesses and special properties of the pipe inner seam.
Die abgehobelte, glühende Schweißnaht erzeugt durch Wärmestrahlung einen erheblichen Wärmeeintrag in die Nahtüberwachung. Die Dehnmessstreifen und der Prozessor sind nicht für solch hohe Temperaturen ausgelegt. Es ist vorteilhaft, wenn der Messkörper mehrere Kühlwasserbohrungen zum Zuführen von Kühlwasser aufweist, um den Messkörper und den Abtast- und Messmechanismus abzukühlen und das Abtastwerkzeug zu reinigen. Dies bewirkt, dass die Nahtüberwachungs-Vorrichtung zuverlässiger arbeitet und weniger Wartung benötigt.The planed, glowing weld generates a significant heat input into the seam monitoring due to heat radiation. The strain gauges and the processor are not designed for such high temperatures. It is advantageous if the measuring body has a plurality of cooling water bores for supplying cooling water in order to cool the measuring body and the scanning and measuring mechanism and to clean the scanning tool. This will cause the seam monitoring device to operate more reliably and require less maintenance.
Die vorgenannten sowie beanspruchten und in den Ausführungsbeispielen beschriebenen erfindungsgemäß zu verwendenden Bauteile unterliegen in ihrer Größe, Form, Gestaltung, Materialauswahl und technischen Konzeptionen keinen besonderen Ausnahmebedingungen, so dass die in dem Anwendungsgebiet bekannten Auswahlkriterien uneingeschränkt Anwendung finden können.The above-mentioned and claimed components to be used according to the invention described in the exemplary embodiments are not subject to any particular size, shape, design, material selection and technical conceptions Exceptions, so that the selection criteria known in the field of application can be applied without restriction.
Weitere Einzelheiten, Merkmale und vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den im Folgenden beschriebenen und in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen sowie aus den Unteransprüchen. Es zeigen:Further details, features and advantageous developments of the invention will become apparent from the embodiments described below and illustrated in the drawings and from the dependent claims. Show it:
Der Messkörper
Das Abtastwerkzeug
Eine, insbesondere profilierte, oberflächengehärtete Schwenkachse
Die Messrolle
Die Federachse
Die Messfeder
Außerdem befindet sich in dem Messkörper
Durch Kalibrierung der Andruckkraft des Rasthebels
Bevor die Produktion eines Rohres beginnt, wird die Grundstellung der Messrolle
In einer bevorzugten Ausführungsform drückt die Messrolle
Zusätzlich befindet sich in dem Messkörper
Produktionsbedingt kann es vorkommen, dass der Innennahthobel
Eine externe Anzeigeeinheit besitzt visuelle und/oder akustische Anzeigemittel und/oder einer Spraymarkiervorrichtung zum Aufbringen einer Markierung an der Außenseite des Rohres während der Fertigung und ist zum Auswerten und Darstellen der Messwerte mit dem Prozessor verbunden. Der Leitungspfad der Stromversorgung des Prozessors und des Wegaufnehmers
Der Messkörper
Weitere Kühlbohrungen dienen der laufenden Kühlung und Reinigung der Messrolle
Der Prozessor ist auf einer Platine
Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten und beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern umfasst auch alle im Sinne der Erfindung gleichwirkenden Ausführungen. Ferner ist die Erfindung bislang auch noch nicht auf die in dem jeweiligen unabhängigen Anspruch definierte Merkmalskombination beschränkt, sondern kann auch durch jede beliebige andere Kombination von bestimmten Merkmalen aller insgesamt offenbarten Einzelmerkmale definiert sein. Dies bedeutet, dass grundsätzlich praktisch jedes Einzelmerkmal des jeweiligen unabhängigen Anspruchs weggelassen bzw. durch mindestens ein an anderer Stelle der Anmeldung offenbartes Einzelmerkmal ersetzt werden kann. Insofern sind die Ansprüche lediglich als ein erster Formulierungsversuch für die jeweilige Erfindung zu verstehen.The invention is not limited to the illustrated and described embodiments, but also includes all the same in the context of the invention embodiments. Furthermore, the invention has hitherto not been limited to the combination of features defined in the respective independent claim, but may also be defined by any other combination of specific features of all individual features disclosed overall. This means that in principle virtually every individual feature of the respective independent claim can be omitted or replaced by at least one individual feature disclosed elsewhere in the application. In this respect, the claims are to be understood merely as a first formulation attempt for the respective invention.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R082 | Change of representative |
Representative=s name: BUSE MENTZEL LUDEWIG PATENTANWAELTE, DE Representative=s name: BUSE MENTZEL LUDEWIG PATENTANWALTSKANZLEI, DE |
|
R016 | Response to examination communication | ||
R016 | Response to examination communication | ||
R018 | Grant decision by examination section/examining division | ||
R020 | Patent grant now final |
Effective date: 20130314 |