EP0397656A1 - Verfahren und vorrichtung zur herstellung eines schraubennahtrohres. - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zur herstellung eines schraubennahtrohres.

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EP0397656A1
EP0397656A1 EP88909735A EP88909735A EP0397656A1 EP 0397656 A1 EP0397656 A1 EP 0397656A1 EP 88909735 A EP88909735 A EP 88909735A EP 88909735 A EP88909735 A EP 88909735A EP 0397656 A1 EP0397656 A1 EP 0397656A1
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EP
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marking
markings
pipe
test
tube
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Walter Schwarz
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    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21C—MANUFACTURE OF METAL SHEETS, WIRE, RODS, TUBES OR PROFILES, OTHERWISE THAN BY ROLLING; AUXILIARY OPERATIONS USED IN CONNECTION WITH METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL
    • B21C37/00—Manufacture of metal sheets, bars, wire, tubes or like semi-manufactured products, not otherwise provided for; Manufacture of tubes of special shape
    • B21C37/06—Manufacture of metal sheets, bars, wire, tubes or like semi-manufactured products, not otherwise provided for; Manufacture of tubes of special shape of tubes or metal hoses; Combined procedures for making tubes, e.g. for making multi-wall tubes
    • B21C37/12—Making tubes or metal hoses with helically arranged seams
    • B21C37/126—Supply, or operations combined with supply, of strip material
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
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    • B21C37/06—Manufacture of metal sheets, bars, wire, tubes or like semi-manufactured products, not otherwise provided for; Manufacture of tubes of special shape of tubes or metal hoses; Combined procedures for making tubes, e.g. for making multi-wall tubes
    • B21C37/12—Making tubes or metal hoses with helically arranged seams
    • B21C37/128—Control or regulating devices
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21C—MANUFACTURE OF METAL SHEETS, WIRE, RODS, TUBES OR PROFILES, OTHERWISE THAN BY ROLLING; AUXILIARY OPERATIONS USED IN CONNECTION WITH METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL
    • B21C51/00—Measuring, gauging, indicating, counting, or marking devices specially adapted for use in the production or manipulation of material in accordance with subclasses B21B - B21F
    • B21C51/005—Marking devices
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T29/00—Metal working
    • Y10T29/49—Method of mechanical manufacture
    • Y10T29/49764—Method of mechanical manufacture with testing or indicating
    • Y10T29/49769—Using optical instrument [excludes mere human eyeballing]

Definitions

  • the invention relates to a method for producing a screw seam tube from a material strip, which is fed and wound at an angle to the tube, wherein a deviation from the setpoint value of the circumferential length of the winding in each case occurring within a material and machine-related tolerance range is a correction measure ⁇ initiation.
  • one longitudinal edge can be provided with a folded web and the other with a U-shaped fold, which are guided into one another, with the connecting rollers folding and pressing the fold.
  • supporting rollers are provided in the interior of the resulting winding, which contain pressure load cells.
  • a reduction in the circumference increases the pressure acting on the rollers and an increase in the circumference reduces the pressure.
  • the measured pressure values are compared with a desired value corresponding to the desired circumferential length and the pressure of the bending rollers is changed.
  • the object of the invention is now to create a method of the type mentioned at the outset which enables the production of screw seam tubes with any cross-sectional shape.
  • the flat strip of material is derived from depending on enlarged distances, it is provided with markings that indicate circumferential lengths corresponding to the circumferential setpoint in at least one axially parallel alignment line of the markings on the pipe being formed, each deviation of a marking from the alignment line being used for the initiation of a corrective measure.
  • the circumferential constancy of the desired cross-sectional shape is ensured by checking the circumferential length of the winding that is being created or parts thereof, the sum of which results in a circumferential length.
  • the markings applied to the flat strip lie on the coiled tube in an axially parallel track. If shorter distances are selected, there are 5 axially parallel tracks, so that the alignment line can be checked several times within a circumferential length.
  • the repeated checking of the escape within a circumferential length has the advantage that deviations are recognized more quickly and corrective measures will have a more immediate effect.
  • the method according to the invention is suitable both for cylindrical tubes and for square tubes.
  • the distances between the markings 5 can also be adapted to the side lengths by dividing the circumferential length into the corresponding side length, so that their constancy can also be monitored individually.
  • the corrective measures can be of any type, for example to change the bending roll pressure, to change the angle between the strip inlet plane and the tube axis, or to pivot the strip inlet in the
  • Each corrective measure can start from a zero or middle position corresponding to the setpoint value, so that one Changing the circumferential length must result in either a positive or a negative corrective measure. This can complicate or complicate the constructive design and / or the control of the correction means. For example, a rotation of actuators would require their right and left drive.
  • a preferred embodiment of the method therefore provides that the tube is wound with a circumferential length that differs from the target value by the tolerance amount, so that markings only deviate from the escape line on one side, the deviations exclusively introducing corrective measures which act in the same direction.
  • the tube is wound either too large or too small, which depends primarily on the type of screw seam. Welded screw seams will tend to enlarge their circumference due to the heating, and in the case of folded screw seams, the change in circumference depends on the formation of the fold; Both reductions and enlargements are known here.
  • the set o setpoint of the circumferential length corresponds to one of the two limit values of the tolerance range, a tube with constant circumference is created with the maximum deviation that does not require any correction.
  • the correction means can therefore be arranged in a basic position for the case of the maximum deviation, since a negative adjustment does not occur. If there is no deviation, corrective measures are carried out, and if there is a deviation in the direction of the other limit value, the corrective measures are carried out more intensely. For the above-mentioned rotation of an actuator is therefore only a simple one
  • At least two test points can be provided along an axis-parallel line, which emit marking detection signals. If the circumference is constant, the signals occur simultaneously on. However, if there is a time difference between the signals, there is a change in scope. A check of the alignment of the markings carried out in this way is independent of the length of the circumference, but requires sensitive test instruments in order to detect the very small time differences.
  • the corrective measures can only be carried out in the interval between the marking signals, so that their duration corresponds to the time difference and thus directly to the change in scope. In the case of corrective measures that change the contact pressure of bending or fold forming rolls or their position, a correction period that is only in the interval is not sufficient to achieve the desired success. If only one of the two marking detection signals is present, the corrective action is therefore initiated and preferably retained until the next marking detection signals are emitted. If these are then submitted at the same time, the corrective action is canceled. If, on the other hand, there is still an interval, the corrective measure is maintained or reinforced.
  • Another possibility for executing the method consists in correcting a deviation from a predefined target value of the time difference between two marking detection signals from a single test center. 5
  • Marking detection signals can be generated, for example, by changes in the reflection of light waves hitting the marking.
  • each mark detection signal is generated by scanning a changed surface condition. The latter can be applied in particular to embossed markings.
  • a device which has a guide table for the incoming material strip with a winding device comprising a pipe guide and, in particular, bending rollers, a testing device for detecting changes in the circumferential length and means associated with the testing device to initiate corrective measures.
  • the method according to the invention can be carried out with such a device if the guide table has a marking device and a device for variably adjusting the distance between the markings, and at least one test device is provided in the area of the pipe guide of the winding device for emitting marking detection signals.
  • a sensor which is adjustable along the material strip is preferably provided and, when a marking is recognized, causes the next marking to be formed by the marking device.
  • the test device comprises at least two test points arranged in the region of the pipe guide in an axially parallel alignment line for emitting marking detection signals. Their arrangement depends on the available space, it is possible 5 inside or outside the pipe at any circumferential position.
  • 1 to 3 show three angular processes in the manufacture of pipes with a round cross-sectional area
  • 4 shows a schematic oblique view of a winding device for the production of tubes with an essentially rectangular cross-sectional area
  • FIG. 6 is a plan view of the device of FIG. 5,
  • Fig.lo in section along the line X-X of Fig. 5 or 6, the basic position of two roles for implementing corrective measures, 5 Fig.11 and 12 representations according to Fig.lo in changed positions of the two roles, and
  • FIGS. 10 to 12 shows a basic circuit diagram of the control of the servomotor shown in FIGS. 10 to 12.
  • the markings 4 are therefore according to FIG. 2 lying along an alignment line 6 which runs parallel to the tube axis 5. If the circumference of the tube 1 is constantly larger or smaller, the alignment line 6 'no longer runs parallel (FIGS. 1 and 3); If the change in circumference changes, there is no alignment line 6 r 6 '.
  • FIG. 4 For the production of a tube 1 with an essentially rectangular cross section.
  • a material band 3 advanced with the aid of the feed and, if appropriate, fold forming device 19 shown in FIGS. 5 and 6 is fed to a winding device 10, of which only an inner bending core is shown.
  • a test device 8 is arranged below the material strip 3 or the pipe 1, the two test points 9, 9 'in a parallel 5 to the axis 5 of the Pipe extending escape line 6. If a test device 8 cannot be provided at this point for structural reasons, then, as shown in FIG.
  • the test device 8 can also be provided laterally outside of the pipe 1 at any other point.
  • a marking device 7, which generates markings 4 from the underside of the material strip 3, is provided at a distance in front of the first test point 9 that at least corresponds to the circumference.
  • the marking device 7 can, for example, contain a punch or embossing stamp, an ink jet nozzle or the like 5, and is used in each case when a marking 4 already produced passes a sensor of a distance setting device 11 adjustable along the material strip 3 or the first test point 9, so that the distance a between the markings 4 corresponds to a circumferential length or a part of the circumferential length according to the above formula.
  • Each marking 4 passing the first test point 9 travels around the circumference during the winding of the tube 1 and finally passes a second test point 9 'of the same test device 8.
  • the marking signals of both test points 9, 9' then occur simultaneously. if the circumferential length of the last winding 2 corresponds to the circumference of the pipe. If, on the other hand, the pipe 1 becomes larger, the first test point 9 recognizes the signal earlier than the second test point 9 ', while the pipe 1 becomes smaller, 5 the first test point 9 detects a signal later than the second.
  • the test device 8 can, for example, emit a light beam at each test point 9, 9 ', which, if the marking 4 is formed by a hole, is not reflected when passing through the hole, or, if the marking 4 forms a color spot, weaker reflections is tiert. If the marking 4 is embossed, a change in reflection can also be recognized here, but there is also the possibility here of scanning the surface of the material strip 3 and feeling the embossing.
  • the material strip 3 drawn off a reel passes through a feed and fold-forming device 19, in which the metal strip 3 receives the edge formation shown in FIGS. 7 and 8.
  • the material strip 3 runs between guide plates 15 of a guide piece 18.
  • a guide track 12 extends parallel to the guide plates 15 and the marking device 7 is provided thereon. According to FIG. 7, this has an embossing stamp 16 which engages on the underside of the material strip 3 and is actuated by an electromagnet 17 via a lever transmission.
  • the distance adjusting device 11 is arranged, which has a sensor for detecting the markings 4 (FIG. 8).
  • the distance a between the marking device 7 and the distance setting direction 11 can be changed and is calculated from the circumferential length u in accordance with the formula given above.
  • a pair of rollers 2o is arranged between the distance adjusting device 11 and the winding device 10 as a means 13 for correcting deviations of the calculated circumferential length u.
  • the two rollers 2o are rotatably mounted on a holder and cover the longitudinal edge region bent in the fold forming device 19, next to which the markings 4 are embossed, and the one in the closed position Fold according to Figure 9 inner fold strips 26 comprises.
  • the longitudinal edge area is therefore first offset by dimension B and the subsequent fold strip is folded down.
  • the upper roller 2o is mounted in a carrier 21 which is arranged on a threaded spindle driven by a servomotor 22 mounted on the holder, so that the dimension B between the rollers 2o can be changed via the servomotor 22.
  • the material strip entering the winding device 10 is formed there by the bending and folding closing rollers 14, and is folded, as can be seen from FIG. 9.
  • electronics 25 provided with a freely programmable control 5 24 processes the signals emitted by the test stations 9, 9 ′ and controls the servomotor 22, which changes the distance B between the rollers 2o according to FIGS. 1o to 12, 10 a tube with the smallest diameter and in the position according to FIG. 12 a tube with the largest diameter is formed, since the distance of the edge area carrying the folded strip 26 to the axis 5 of the non-centrally guided tube is changed.
  • a pipe 1 folded according to FIG. 9 tends to enlarge its diameter, so that a shape exaggerated in FIG. 1 would result.
  • the tube 1 is now wound with a circumferential length reduced by the desired value by the tolerance amount, the markings 4 deviate only on one side from an axially parallel alignment line, in which they lie only with maximum automatic enlargement.
  • dimension B is set to a maximum (Fig. 1o). If the test station 9, 9 'detects that the magnification is too small due to a deviation, the control motor 22 and the electronics 25 5 set the servomotor 22 in motion, which reduces the dimension B, the reduction corresponding to the time ⁇ difference between the mark detection signals increases.
  • a slight time difference will, for example, bring about a slight reduction in dimension B, as shown in FIG. 11, while a maximum time difference will result in the edge strip according to FIG. 12 being completely pushed through.
  • the attempt to enlarge the tube 1, which is set too small is always supported to the extent that leads to the desired extent due to time differences in the marking detection signals.
  • test center 9 which then carries out a comparison between a predefined setpoint value of the time difference between two marking detection signals and their actual value, which is dependent on the circumferential length and the feed speed.
  • This method can also be used at several test points 9, 9 ', or can also be superimposed on the method described above.

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Description

Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung eines Schrauben¬ nahtrohres
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Schraubennahtrohres aus einem Materialband, das in einem 5 Winkel zum Rohr zugeführt und gewickelt wird, wobei eine innerhalb eines material- und maschinenbedingten Toleranz¬ bereiches erfolgende Abweichung vom Sollwert der Umfangs¬ länge der jeweils entstehenden Wicklung eine Korrekturma߬ nahme einleitet.
o Beim schraubenförmigen, kernfreien Wickeln von Rohren aus einem Materialband, dessen Längsränder kontinuierlich mit¬ einander verbunden werden, (beispielsweise AT-B- 316 283, 346 158 und 382 8o2) können sich Probleme hinsichtlich der Maßhaltigkeit des Rohrdurchmessers ergeben. Diese Probleme
15 treten einmal bei der Bestimmung der Querschnittsfläche der ersten Wicklung auf, die im allgemeinen von Hand gebogen wird, wobei durch die Verbindungsrollen der Wickelanlage ein der Umfangslänge des gewünschten Rohres entsprechender Abschnitt des Materialbandes hindurchgeführt, zu einer
2o Schlaufe gebogen und mit dem Anfang wieder den Biege- bzw. Verbindungsrollen zugeführt wird. Dabei ist eine genaue Festlegung des Rohrdurchmessers nur schwer möglich, da die erste handgebogene Schlaufe in den seltensten Fällen bei zylindrischen Rohren eine kreisrunde und bei eckigen Rohren
25 die gewünschte eckige Querschnittsfläche aufweist.
Ebenso bereitet jedoch die Beibehaltung der gewünschten Umfangslänge beträchtliche Schwierigkeiten. Werden die Längsränder verfalzt, kann beispielsweise ein Längsrand mit einem abgekanteten Steg, und der andere mit einem U-förmi- 3o gen Falz versehen sein, die ineinander geführt werden, wo¬ bei die Verbindungsrollen den Falz umlegen und zudrücken.
Die Innenflächen der Materialabschnitte werden dabei PCT/A-res/ooioo
zwangsläufig um ein bestimmtes Maß versetzt, das für übli¬ che Dicken eines aus Blech bestehenden Materialbandes zwi¬ schen o,7 und 1,3 mm beträgt. Die Gründe für die entstehen¬ den Ungenauigkeiten dürften darin liegen, daß der abgekan- 5 tete Steg des sich biegenden Materialbandabschnittes eine radial zunehmende Streckung erfährt, die beim Umbiegen des Falzes nur teilweise durch Stauchung kompensiert werden kann, da der abgekantete Steg im umgebogenen Falz im Ab¬ stand der Dicke des Materialbandes zur Außenfläche der letz- o ten Wicklung zu liegen kommt, da er vom U-förmigen Falz umgriffen wird. Die Länge des U-förmigen Falzes entspricht daher etwa der Länge des gestreckten Steges, sodaß sich der Umfang des Rohres bei jeder Wicklung vergrößert.
Bei einem aus der DE-A-3 324 463 bekannten Verfahren zur 5 Herstellung von zylindrischen Rohren sind im Inneren der entstehenden Wicklung stützende Rollen vorgesehen, die Druckmeßdosen enthalten. Eine Verringerung des Umfanges er¬ höht den auf die Rollen einwirkenden Druck und eine Vergrö¬ ßerung des Umfanges verringert den Druck. Mittels einer o elektronischen Regeleinheit werden die Druckmeßwerte mit einem der gewünschten Umfangslänge entsprechenden Sollwert verglichen und der Druck der Biegerollen verändert.
Andere bekannte Korrekturmaßnahmen bei der kernlosen Her¬ stellung von zylindrischen Schraubennahtrohren betreffen 5 etwa Veränderungen der Bandkantenanbiegung (DE-A- 3 137 858) oder Veränderungen des Zufuhrwinkels (DE-A- 3 5oo 615).
Die Erfindung hat sich nun zur Aufgabe gestellt, ein Verfah¬ ren der eingangs genannten Art zu schaffen, das eine Her¬ stellung von Schraubennahtrohren mit beliebiger Quer- o Schnittsform ermöglicht.
Erfindungsgemäß wird dies nun dadurch erreicht, daß das ebene Materialband in vom Rohrumfang abgeleiteten, winkel- abhängig vergrößerten Abständen mit Markierungen versehen wird, die in zumindest einer achsparallelen Fluchtlinie der Markierungen am entstehenden Rohr dem Umfangssollwert entsprechende U fangslängen indizieren, wobei jede Abwei- 5 chung einer Markierung aus der Fluchtlinie für die Einlei¬ tung einer Korrekturmaßnahme herangezogen wird.
Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren wird die Umfangskon- stanz der gewünschten Querschnittsform durch die Überprü¬ fung der Umfangslänge der jeweils in Entstehung begriffenen o Wicklung oder Teilen davon, deren Summe eine Umfangslänge ergibt, sichergestellt. Die am ebenen Band aufgebrachten Markierungen, deren Abstände dem berechneten Umfang ent¬ sprechen, liegen auf dem gewickelten Rohr in einer achspa¬ rallelen Spur. Werden kürzere Abstände gewählt, so ergeben 5 sich mehrere achsparallele Spuren, sodaß die Überprüfung der Fluchtlinie mehrmals innerhalb einer Umfangslänge statt¬ finden kann. Die mehrmalige Überprüfung der Flucht innerhalb einer Umfangslänge ergibt den Vorteil, daß Abweichungen ra¬ scher erkannt und Korrekturmaßnahmen sich unmittelbarer o auswirken werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich dabei sowohl für zylindrische Rohre als auch für eckige Rohre. Bei letzteren können durch Unterteilung der Umfangslänge in die entspre¬ chende Seitenlänge die Abstände zwischen den Markierungen 5 auch den Seitenlängen angepaßt werden, sodaß auch deren Kon¬ stanz einzeln überwacht werden kann. Die Korrekturmaßnahmen können, wie erwähnt, beliebiger Art sein, beispielsweise zu einer Veränderung des Biegerollendruckes, zu einer Ver¬ änderung des Winkels zwischen der Bandeinlaufebene und der o Rohrachse, zu einer Verschwenkung des Bandeinlaufes in der
Ebene, und bei Falznähten zu einer Veränderung im Falzformer führen.
Jede Korrekturmaßnahme kann von einer dem Sollwert entspre¬ chenden Null- oder Mittelstellung ausgehen, sodaß also eine Veränderung der Umfangslänge entweder eine positive oder eine negative Korrekturmaßnahme bewirken muß. Dies kann gegebenenfalls die konstruktive Ausbildung und/oder die Steuerung der Korrekturmittel erschweren oder verkom- 5 plizieren. Beispielsweise würde eine Verdrehung von Stell¬ gliedern deren Rechts- und Linksantrieb erfordern.
Eine bevorzugte Ausführung des Verfahrens sieht daher vor, daß das Rohr mit einer vom Sollwert um den Toleranzbetrag differierenden Umfangslänge gewickelt wird, sodaß Markie- o rungen nur einseitig aus der Fluchtlinie abweichen, wobei die Abweichungen ausschließlich jeweils gleichgerichtet wirksame Korrekturmaßnahmen einleiten. Dadurch wird das Rohr entweder zu groß oder zu klein gewickelt, was vor al¬ lem von der Art der Schraubennaht abhängig ist. Ver- 5 schweißte Schraubennähte werden aufgrund der Erwärmung zur Umfangsvergrößerung neigen, und bei verfalzten Schrauben¬ nähten ist die Umfa gsanderung von der Ausbildung des Fal¬ zes abhängig ; hier sind sowohl Verkleinerungen als auch Vergrößerungen bekannt. Entspricht somit der eingestellte o Sollwert der Umfangslänge einem der beiden Grenzwerte des Toleranzbereiches, so entsteht ein umfangskonstantes Rohr bei der maximalen auftretenden Abweichung, bei der keine Korrektur erforderlich ist. Die Korrekturmittel können da¬ her für den Fall der maximalen Abweichung in einer Grund- 5 Stellung angeordnet werden, da eine negative Verstellung nicht auftritt. Tritt keine -Abweichung auf, so werden Korrekturmaßnahmen durchgeführt, und erfolgt die Abweichung in Richtung zum anderen Grenzwert, wo werden die Korrektur¬ maßnahmen verstärkt durchgeführt. Für die oben erwähnte o Verdrehung eines Stellgliedes ist daher nur ein einfacher
Antrieb erforderlich, da sich der Richtungswechsel erübrigt.
Für die Erkennung der Abweichung können entlang einer achs¬ parallelen Linie zumindest zwei Prüfstellen vorgesehen werden, die Markierungserkennungssignale abgeben. Ist die 35 Umfangskonstanz gegeben, so treten die Signale gleichzeitig auf. Besteht jedoch zwischen den Signalen eine Zeitdiffe¬ renz, so liegt eine Umfangsänderung vor. Eine in dieser Weise durchgeführte Prüfung der Fluchtlinie der Markierun¬ gen ist von der Länge des Umfanges unabhängig, erfordert 5 jedoch empfindliche Prüfinstrumente, um die sehr kleinen Zeitdifferenzen zu erfassen.
Die Korrekturmaßnahmen können nur im Intervall zwischen den Markierungssignalen erfolgen, wodurch deren Dauer dem Zeitunterschied und damit direkt der Umfangsänderung ent- o spricht. Bei Korrekturmaßnahmen, die den Anpreßdruck von Biege- oder Falzformungsrollen bzw. deren Lage verändern, reicht eine nur im Intervall liegende Korrekturdauer nicht aus, um den gewünschten Erfolg zu erzielen. Es wird daher bei Vorliegen nur eines der beiden Markierungserkennungssig- 5 nale die Korrekturmaßnahme eingeleitet und vorzugsweise bis zur nächsten Abgabe von Markierungserkennungssignalen bei¬ behalten. Werden diese dann gleichzeitig abgegeben, so wird die Korrekturmaßnahme aufgehoben. Ist hingegen noch ein In¬ tervall vorhanden, wird die Korrekturmaßnahme beibehalten o oder verstärkt.
Eine andere Möglichkeit zur Ausführung des Verfahrens be¬ steht darin, daß eine Abweichung von einem vorgegebenen Sollwert der Zeitdifferenz zwischen zwei Markierungserken¬ nungssignalen einer einzigen Prüfstelle korrigiert wird. 5 Hier ist eine Abhängigkeit von der Umfangslänge gegeben, dafür entfällt der Vergleich zwischen den Signalen zweier Prüfstellen. Markierungserkennungssignale können beispiels¬ weise durch Reflexionsänderungen von auf die Markierung treffenden Lichtwellen erzeugt werden. Eine andere Möglich- o keit besteht darin, daß jedes Markierungserkennungssignal durch Abtastung einer geänderten Oberflächenbeschaffenheit erzeugt wird. Letzteres läßt sich insbesondere bei gepräg¬ ten Markierungen ansetzen. Zur Herstellung eines Schraubennahtrohres der eingangs ge¬ nannten Art wird eine Vorrichtung verwendet, die mit einem Führungstisch für das einlaufende Materialband mit einer eine Rohrführung und insbesondere Biegerollen umfassenden 5 Wickeleinrichtung, mit einer Prüfeinrichtung zur Erkennung von .Änderungen der Umfangslänge und mit der Prüfeinrichtung zugeordneten Mitteln zur Einleitung von Korrekturmaßnahmen, versehen ist. Das erfindungsgemäße Verfahren läßt sich mit einer derartigen Vorrichtung dann durchführen, wenn der o Führungstisch eine Markierungseinrichtung und eine Einrich¬ tung zur veränderbaren Einstellung des Abstandes zwischen den Markierungen aufweist, und im Bereich der Rohrführung der Wickeleinrichtung zumindest eine Prüfeinrichtung zur Abgabe von MarkierungserkennungsSignalen vorgesehen ist.
5 Für die Einstellung des Abstandes zwischen zwei Markierungen ist bevorzugt ein entlang des Materialbandes verstellbarer Sensor vorgesehen, der bei Erkennung einer Markierung die Ausbildung der nächsten Markierung durch die Markierungs¬ einrichtung bewirkt.
o In einer bevorzugten Ausführung umfaßt die Prüfeinrichtung zumindest zwei im Bereich der Rohrführung in einer achspa¬ rallelen Fluchtlinie angeordnete Prüfstellen zur Abgabe von Markierungserkennungssignalen. Deren Anordnung richtet sich nach den gegebenen Platzverhältnissen, sie ist sowohl in- 5 nerhalb oder außerhalb des Rohres an jeder beliebigen Um- fangslage möglich.
Nachstehend wird nun das erfindungsgemäße Verfahren an Hand der Figuren der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert, ohne darauf beschränkt zu sein.
o Es zeigen: Fig.1 bis 3 Darstellungen dreier Winkelvorgänge bei der Herstellung von Rohren mit runder Querschnittflä¬ che, Fig. 4 eine schematische Schrägansicht einer Wickelein¬ richtung zur Herstellung von Rohren mit im wesent¬ lichen rechteckiger Querschnittfläche,
Fig. 5 eine Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Vor- 5 richtung,
Fig. 6 eine Draufsicht auf die Vorrichtung nach Fig. 5,
Fig. 7 einen Schnitt nach der Linie VII-VII von Fig. 5 oder 6,
Fig. 8 einen Schnitt nach der Linie VIII-VIII von Fig. 5 o oder 6,
Fig. 9 einen Schnitt nach der Linie IX-IX von Fig. 5,
Fig.lo im Schnitt nach der Linie X-X von Fig. 5 oder 6, die Grundstellung zweier Rollen zur Durchführung von Korrekturmaßnahmen, 5 Fig.11 und 12 Darstellungen gemäß Fig.lo in veränderten Stellungen der beiden Rollen, und
Fig.13 ein Prinzipschaltbild der Steuerung des in den Fig. 1o bis 12 gezeigten Stellmotors.
In den Fig. 1 bis 3 sind die mathematischen Grundlagen des o erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt. Unter der Annahme, dass ein exakt zylindrisches Rohr 1 zu wickeln ist, ergibt sich dessen Umfangslänge entsprechend der Gleichung u = d1T, wobei diese Größe angesichts des vom Durchmesser d des Rohres 1 und der Breite des Materialbandes 3 abhängi- 5 gen Zufuhrwinkel <f- des Materialbandes 3 zur Rohrachse 5 die Gegenkathete eines rechtwinkeligen Dreiecks darstellt, dessen Hypothese dem Abstand a zwischen zwei Markierungen 4 entspricht. Dessen Länge errechnet sich somit aus der
Formel a sin
o Bei einer umfangskonstanten Wickelung werden daher gemäß Fig.2 die Markierungen 4 entlang einer Fluchtlinie 6 lie¬ gen, die parallel zur Rohrachse 5 verläuft. Wird der Um¬ fang des Rohres 1 konstant größer oder kleiner, so verläuft die Fluchtlinie 6' nicht mehr parallel ( Fig. 1 und 3 ); wechselt die Umfangsänderung, so ergibt sich keine Flucht¬ linie 6 r 6'.
Diese mathematischen Grundlagen werden nun beim erfindungs¬ gemäßen Verfahren in der in Fig. 4 schematisch gezeigten 5 Weise für die Herstellung eines Rohres 1 mit im wesentli¬ chen rechteckigen Querschnitt eingesetzt. Ein mit Hilfe der in den Fig. 5 und 6 dargestellten Vorschub- und gegebenen¬ falls Falzformungseinrichtung 19 vorgeschobenes Material¬ band 3 wird einer Wickelvorrichtung 1o zugeführt, von der o nur ein innerer Biegekern dargestellt ist. In einem Abstand vor der Wickelvorrichtung 1o, der kleiner als die kleinste Seitenlänge des herzustellenden Rohres 1 ist, ist unterhalb des Materialbandes 3 bzw. des Rohres 1 eine Prüfeinrichtung 8 angeordnet, die zwei Prüfstellen 9, 9' in einer parallel 5 zur Achse 5 des Rohres verlaufenden Fluchtlinie 6 aufweist. Läßt sich aus konstruktiven Gründen eine Prüfeinrichtung 8 an dieser Stelle nicht vorsehen, so kann, wie Fig. 4 zeigt, die Prüfeinrichtung 8 auch an jeder anderen Stelle seitlich außerhalb des Rohres 1 vorgesehen werden. In einem vorzugs- o weise zumindest dem Umfang entsprechenden Abstand vor der ersten Prüfstelle 9 ist eine Markiereinrichtung 7 vorgesehen, die Markierungen 4 von der Unterseite des Materialbandes 3 her erzeugt. Die Markiereinrichtung 7 kann etwa einen Loch¬ oder Prägestempel, eine Tintenstrahldüse oder dergleichen 5 enthalten, und wird jeweils dann eingesetzt, wenn eine be¬ reits erzeugte Markierung 4 einen entlang dem Materialband 3 verstellbaren Sensor einer Abstandseinstelleinrichtung 11 oder die erste Prüfstelle 9 passiert, sodaß der Abstand a zwischen den Markierungen 4 gemäß vorstehend angegebener o Formel einer Umfangslänge oder einem Teil der Umfangslänge entspricht. Jede die erste Prüfstelle 9 passierende Markie¬ rung 4 durchwandert bei der Wicklung des Rohres 1 αessen Umfang und passiert schließlich eine zweite Prüfstelle 9' derselben Prüfeinrichtung 8. Dabei treten die Markierungs- 5 Signale beider Prüfstellen 9, 9' dann gleichzeitig auf. wenn die Umfangslänge der letzten Wicklung 2 dem Rohrum¬ fang entspricht. Wird das Rohr 1 hingegen größer, so er¬ kennt die erste Prüfstelle 9 das Signal früher als die zweite Prüfstelle 9', wird das Rohr 1 hingegen kleiner, 5 so erkennt die erste Prüfstelle 9 später als die zweite ein Signal. Die Prüfeinrichtung 8 kann beispielsweise an jeder Prüfstelle 9,9' einen Lichststrahl aussenden, der, wenn die Markierung 4 durch ein Loch gebildet wird, beim Passieren des Loches nicht reflektiert wird, oder, wenn o die Markierung 4 einen Farbfleck bildet, schwächer reflek¬ tiert wird. Wird die Markierung 4 geprägt, so kann auch hier eine Reflexänderung erkannt werden, doch bietet sich hier auch die Möglichkeit an, die Oberfläche des Material¬ bandes 3 abzutasten und die Prägung zu erfühlen.
5 Insbesondere bei einem Rohr 1 mit eckiger Querschnittfläche kann nicht nur die Überwachung der Konstanz des Umfanges, sondern auch die Konstanz der Seitenlängen notwendig sein, um verwindungsfreie Kantrohre zu erzeugen. Vor allem für diesen Fall können wie gezeigt mehrere Prüfeinrichtungen 8 o verteilt vorgesehen werden. Hier durchlaufen die Markierun¬ gen 4 dann pro Wicklung 2 mehrere erste Prüfstellen 9 und schließlich mehrere zweite Prüfstellen 9', wobei jeweils an einer Zeitdifferenz Abweichungen erkannt werden können. Werden, wie erwähnt, die Abstände zwischen den Markierungen 5 4 verkleinert und mit den Umfangsabständen der Prüfeinrich¬ tungen 8 übereingestimmt, so können jeweils auch die Signa¬ le mehrerer Prüfeinrichtungen 8 hinsichtlich ihrer Gleich¬ zeitigkeit verglichen und für Korrekturmaßnahmen ausgewer¬ tet werden. Insbesondere bei einer mehrfachen Prüfung pro o Umfangslänge besteht die gezeigte Möglichkeit, der Einstell- einrichtung 11 einen oder mehrere weitere Sensoren zur Er¬ fassung der Markierungen 4 zuzuordnen.
In der Fig. 5 und 6 ist eine Vorrichtung gezeigt, die wie¬ derum zum Wickeln von Rundrohren bestimmt ist, die mittels 1 o
eines Falzes verbunden werden. Das von einer Haspel abge¬ zogene Materialband 3 durchläuft eine Vorschub- und Falz¬ formungseinrichtung 19, in der das Metallband 3 die aus der Fig. 7 und 8 ersichtliche Randformung erhält. Im Anschluß 5 an die Falzformungseinrichtung 19 läuft das Materialband 3 zwischen Führungsplatten 15 eines Führungsstückes 18. Parallel zu den Führungsplatten 15 erstreckt sich eine Führungsbahn 12 auf der die Markierungseinrichtung 7 vor¬ gesehen ist. Diese weist gemäß Fig. 7 einen an der Unter- o seite des Materialbandes 3 angreifenden Prägstempel 16 auf, der über eine Hebelübersetzung von einem Elektromagneten 17 betätigt wird.
Am anderen Ende der Führungsbahn 12 ist die Abstandsein¬ stelleinrichtung 11 angeordnet, die einen Sensor zur Erfas- 5 sung der Markierungen 4 aufweist (Fig.8) . Der Abstand a zwischen der Markierungseinrichtung 7 und der Abstandein¬ stellrichtung 11 ist veränderbar und errechnet sich aus der Umfangslänge u gemäß oben angeführter Formel.
Zwischen der Abstandeinstelleinrichtung 11 und der Wickel- o einrichtung 1o ist als Mittel 13 zur Korrektur von Abwei¬ chungen der berechneten Umfanglänge u ein Rollenpaar 2o an¬ geordnet. Wie aus der Fig. 1o bis 12 näher ersichtlich, sind die beiden Rollen 2o an einem Halter drehbar gelagert, und überdecken jenen in der Falzformungseinrichtung 19 ge- 5 bogenen Längsrandbereich, neben dem die Markierungen 4 ge¬ prägt werden, und der den im geschlossenen Falz gemäß Fig.9 innenliegenden Falzstreifen 26 umfaßt. Der Längsrandbereich ist demzufolge zuerst um das Maß B nach oben versetzt und der anschließende Falzstreifen ist nach unten abgekantet. o Die obere Rolle 2o ist in einem Träger 21 gelagert, der an einer von einem auf dem Halter aufgesetzten Stellmotor 22 angetriebenen Gewindespindel angeordnet ist, sodaß über den Stellmotor 22 das Maß B zwischen den Rollen 2o verändert werden kann. Das in die Wickelvorrichtung 1o einlaufende Materialband wird dort von den Biege- und Falzschließrollen 14 geformt, und verfalzt, wie aus Fig. 9 ersichtlich ist. Gemäß Fig.13 verarbeitet eine mit einer frei programmierbaren Steuerung 5 24 versehene Elektronik 25 die von den Prüfstellen 9, 9' abgegebenen Signale und steuert den Stellmotor 22 an, der den Abstand B zwischen den Rollen 2o entsprechend der Fig. 1o bis 12 verändert, wobei in der Stellung nach Fig. 1o ein Rohr mit kleinstem Durchmesser und in der Stellung nach o Fig. 12 ein Rohr mit größtem Durchmesser entsteht, da der Abstand des den Falzstreifen 26 tragenden Randbereiches zur Achse 5 des nicht zentrisch geführten Rohres verändert wird.
Ein gemäß Fig. 9 gefalztes Rohr 1 neigt zu einer Vergröße- 5 rung seines Durchmessers, sodaß sich eine in Fig. 1 über¬ trieben dargestellte Form ergeben würde. Wird nun das Rohr 1 mit einer vom Sollwert um den Toleranzenbetrag verringer¬ ten Umfangslänge gewickelt, so weichen die Markierungen 4 ausschließlich nach einer Seite aus einer achsparallelen o Fluchtlinie ab, in der sie nur bei maximaler selbsttätiger Übergrößerung liegen. Für diesen Fall wird das Maß B maximal eingestellt (Fig. 1o) . Wird nun über die Prüfstelle 9, 9' aufgrund einer Abweichung eine zu geringe Vergrößerung erkannt, so wird über die Steuerung 24 und die Elektronik 25 5 der Stellmotor 22 in Bewegung gesetzt, der das Maß B ver¬ kleinert, wobei die Verkleinerung entsprechend der Zeit¬ differenz zwischen den Markierungserkennungssignalen zu¬ nimmt. Eine geringfügige Zeitdifferenz wird beispielsweise eine in Fig. 11 gezeugte geringfügige Verkleinerung des o Maßes B bewirken, während eine maximale Zeitdifferenz zum völligen Durchdrücken des Randstreifens gemäß Fig. 12 führt. Somit wird das Vergrößerungsbestreben des zu klein ange¬ setzten Rohres 1 aufgrund von Zeitunterschieden der Mar- kierungs-erkennungssignale immer in dem zum angestrebten 5 Umfang führenden Ausmaß unterstützt. Das jeweils eingestellte 12
Maß B zwischen den Rollen 2o bleibt dabei unverändert, wenn der Elektronik 25 das nächste Signalpaar gleichzeitig zu¬ geführt wird, bei Zeitdifferenzen findet hingegen eine weitere Anpassung statt. Durch die Zuordnung der in Fig.lo 5 gezeigten Grundstellung der Rollen 2o zu einem Grenzwert der vergrößernden Abweichungen eines zu kleinen Rohres, ist grunds-ätzlich nur die Notwendigkeit zur Vergrößerung des Rohrdurchmessers gegeben, womit ein einfacher Stellan¬ trieb erzielbar ist. Eine in einer Verringerung des Maßes o B bestehende Korrekturmaßnahme bewegt sich daher immer in einem positiven Bereich, der mit der in Fig. 1o gezeigten Grundstellung beginnt, sie muß jedoch nie ins Gegenteil verkehrt werden.
Es kann aber auch mit einer Prüfstelle 9 das Auslangen ge- 5 funden werden, die dann einen Vergleich zwischen einem vorgegebenen, von der Umfangslänge und der Vorschubge¬ schwindigkeit abhängigen Sollwert der Zeitdifferenz zwi¬ schen zwei Markierungserkennungssignalen und deren Istwert durchführt. Dieses Verfahren kann auch bei mehreren Prüf- o stellen 9,9' angewendet werden, bzw. dem oben beschriebenen Verfahren auch überlagert werden.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e
1. Verfahren zur Herstellung eines Schraubennahtrohres (1) aus einem Materialband (3) , das in einem Winkel zum Rohr (1) zugeführt und gewickelt wird, wobei eine inner-
5 halb eines material- und maschinenbedingten Toleranz¬ bereiches erfolgende Abweichung vom Sollwert der Um¬ fangslänge der jeweils entstehenden Wicklung eine Korrekturmaßnahme einleitet, dadurch gekennzeichnet, daß das ebene Materialband (3) in vom Rohrumfang (u) o abgeleiteten, winkelabhängig vergrößerten Abständen (a) mit Markierungen (4) versehen wird, die in zumindest einer achsparallelen Fluchtlinie (6) der Markierungen (4) am entstehenden Rohr (1) dem Umfangssollwert entsprechen¬ de Umfangslängen indizieren, wobei jede Abweichung 5 einer Markierung (4) aus der Fluchtlinie (6) für die Einleitung einer Korrekturmaßnahme herangezogen wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr (1) mit einer vom Sollwert um den Toleranzbe¬ trag differierenden Umfangslänge gewickelt wird, sodaß o Markierungen (4) nur einseitig aus der Fluchtlinie (6) abweichen, wobei die Abweichungen ausschließlich jeweils gleichgerichtet wirksame Korrekturmaßnahmen einleiten.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß jede Abweichung auf Grund einer Zeitdifferenz zwi- 5 sehen Markierungserkennungssignalen zweier in der Flucht¬ linie (6) liegender Prüfstellen (9, 9') korrigiert wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß jede Abweichung von einem vorgegebenen Sollwert der Zeitdifferenz zwischen zwei Markierungserkennungs- signalen einer einzigen Prüfstelle (9) korrigiert wird.
5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Markierungserkennungssignal durch Abtastung
5 einer geänderten Oberflächenbeschaffenheit erzeugt wird.
6. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Markierungserkennungssignal durch Reflexions¬ änderung von auf die Markierung (4) treffenden Licht¬ wellen erzeugt wird.
o 7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Materialband (3) geprägt, gelocht oder farblich markiert wird.
8. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, mit einem Führungstisch (18) für das einlaufende Ma- 5 terialband (3). mit einer eine Rohrführung und insbesonde¬ re Biegerollen (14) umfassenden Wickeleinrichtung (1o) , mit einer Prüfeinrichtung (8) zur Erkennung von Änderun¬ gen der Umfangslänge (u) und mit der Prüfeinrichtung (8) zugeordneten Mitteln (13) zur Einleitung von Korrektur- o maßnahmen, dadurch gekennzeichnet, daß der Führungstisch (18) eine Markierungseinrichtung (7) und eine Einrich¬ tung (11) zur veränderbaren Einstellung des Abstandes (a) zwischen den Markierungen (4) aufweist,und daß im Bereich der Rohrführung der Wickeleinrichtung (1o) zumindest 5 eine Prüfeinrichtung (8) zur Abgabe von Markierungser- kennungsSignalen vorgesehen ist.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (11) zur Abstandseinstellung zwischen den Markierungen (4) einen entlang des Materialbandes o (3) verstellbaren Sensor umfaßt, der bei Erkennen einer
Markierung (4) die Ausbildung der nächsten Markierung (4) durch die Markierungseinrichtung (7) bewirkt.
10. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Prüfeinrichtung (8) im Bereich der Rohrführung zu¬ mindest zwei in einer achsparallelen Fluchtlinie (6) angeordnete und voneinander um die Breite des Material¬ bandes (3) beabstandete Prüfstellen (9, 9') aufweist.
11. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß als Markierungseinrichtung (7) ein Prägestempel (16) vorgesehen ist.
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