EP0780171B1 - Verfahren zum Ziehen von Rohren mit Überwachung der Schwingungen des Ziehsystems - Google Patents

Verfahren zum Ziehen von Rohren mit Überwachung der Schwingungen des Ziehsystems Download PDF

Info

Publication number
EP0780171B1
EP0780171B1 EP96114265A EP96114265A EP0780171B1 EP 0780171 B1 EP0780171 B1 EP 0780171B1 EP 96114265 A EP96114265 A EP 96114265A EP 96114265 A EP96114265 A EP 96114265A EP 0780171 B1 EP0780171 B1 EP 0780171B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
plug
die
machine
tube
vibrations
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
EP96114265A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP0780171A1 (de
Inventor
Gerhard Dipl.-Ing. Beer
Norbert Dipl.-Ing. Bergs
Gert Dr. Rer. Nat. Habil. Vaubel
Dieter Prof. Dr.-Ing. Barschdorff
Martin Dipl.-Ing. Kronmüller
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Benteler Deustchland GmbH
Original Assignee
Benteler Deustchland GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Benteler Deustchland GmbH filed Critical Benteler Deustchland GmbH
Priority to PL96317508A priority Critical patent/PL180777B1/pl
Priority to SK1631-96A priority patent/SK282481B6/sk
Priority to CZ19963746A priority patent/CZ290523B6/cs
Publication of EP0780171A1 publication Critical patent/EP0780171A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP0780171B1 publication Critical patent/EP0780171B1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • 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
    • B21C1/00—Manufacture of metal sheets, metal wire, metal rods, metal tubes by drawing
    • B21C1/16—Metal drawing by machines or apparatus in which the drawing action is effected by other means than drums, e.g. by a longitudinally-moved carriage pulling or pushing the work or stock for making metal sheets, bars, or tubes
    • B21C1/22—Metal drawing by machines or apparatus in which the drawing action is effected by other means than drums, e.g. by a longitudinally-moved carriage pulling or pushing the work or stock for making metal sheets, bars, or tubes specially adapted for making tubular articles

Definitions

  • the invention relates to a method for pulling pipes under Use of at least one die and one stopper (see e.g. JP-A-2 099 216).
  • preformed tubes are passed through one from a matrix and the other from a plug formed annular gap.
  • darning can be a flying plug or one plugs connected with a plug rod (rod plugs) act.
  • the operator's rattling is also heard of his personal skills, in particular his responsiveness, his attitude to the workplace and the respective environmental conditions. This means that there is a delayed response the operator not only to create chatter marks, but that there is even a demolition, i.e. one Destruction of pipes can occur.
  • the setting of the Pull speed is therefore based on the base "Hear the chatter” and change the pulling speed.
  • Newer model building approaches are based on the Finite element method and analyze stress states as well as the pressures occurring in the flow zone (including dissertation by Xia-Ping-Liu May 1961 at the Technical University of Clausthal with the work "Investigation of the Shape change and stress condition when pulling pipes with the finite element method ").
  • the invention is based on the prior art Task to create a method for pipe drawing, where it is possible with economic effort, that could damage the pipes or even destroy them of the pipes leading vibration behavior of the drawing system Detect the pipe-plug-die machine early to be able to take countermeasures in good time.
  • the invention takes advantage of the knowledge which so far when examining the problem "Plug chatter" were won. In principle it is about swinging on the inside of a drawn tube Stopper around a friction transducer where the Coulombsche Frictional force depending on the sliding speed has typical discontinuities.
  • the stopper initially adheres to the inner wall of the pipe and is carried along the further movement of the pipe until the retention force of the plug outweighs the static friction.
  • This restraining force is that for the bar stuffing Spring force of the plug rod firmly connected to this, while moving out of geometry while plugging of the plug.
  • the Retention force becomes smaller than the adhesive force and the stopper is carried again in the direction of pull. It is a non-linear vibration process.
  • Process-related influences are the distribution and the Size of the normal stress on the one against the stopper Pipe length section and the relative speeds occurring there and temperatures.
  • Material-related Influences are e.g. the surface texture, the Hardness, the tendency of the friction partners to adhere and the chemical composition and structure of materials.
  • Influences caused by lubricants are pressure and temperature resistance, the viscosity and the shear strength of a lubricant as well as the chemical and physical Responsiveness within the tribological Systems.
  • the coefficient of friction is a function that of the relative speed between the stopper and the pipe, the respective location in the pipe and the interfaces between the pipe and the plug Temperature depends.
  • the normal pressure is dependent on the resistance to deformation, whose main influencing factors are structure and type of material, the degree of forming, the forming temperature, the rate of deformation and the state of stress of the tube as forming parameters.
  • the invention proposes before, the vibrations caused by the drawing process Pulling system pipe-plug-die-machine sensorially too capture and then the pulling speed and / or the Lubrication of the pipes or the plug in the pipe depending from an experience-based setpoint of Vibration amplitude of at least part of the drawing system Automatically regulate pipe plug die machine.
  • the setpoint is based on the pipe drawing machine - or plug characteristics of the entire drawing system and can therefore be regulated in the form of an Threshold are calibrated.
  • Lubrication here is especially the lubrication of the To understand the inner pipe wall in the area of the plug. This can be via a hollow plug rod or one in the pipe threaded probe done.
  • the drawing speed can be increased automatically.
  • the lubrication can also be changed become.
  • the Pulling speed reduced. Whether it is also necessary here is to change the lubrication depends on the particular case of knowledge from.
  • the essential essence of the invention is therefore based on that the optimal output on drawn tubes maximum capacity utilization of the drawing machine more of the personal skills of the operator and the prevailing environmental conditions is dependent.
  • the vibrations of the drawing system Pipe-plug-die machine by means of a Structure-borne noise sensors are detected. It can be e.g. turn out to be useful, the sensor technology at the end of a Plug rod or on the holder of the plug rod to provide.
  • the measurement of structure-borne noise on the bracket a stopper rod provides a signal that is related to the Control of the drawing speed is particularly suitable. This can also cause noise, for example the drive, in particular chain drive, of a drawing machine and the pipe catch arms effective through purely mechanical Measures such as through rubber dampers and adjustments be suppressed.
  • the invention has recognized that the structure-borne noise sensors Accelerations at the location of the sensor, so e.g. at the end of a stopper rod, have it measured correctly.
  • a conclusion can be drawn about the amplitude of the Plug vibration itself is only possible to a limited extent. Consequently proposes a development of the invention according to the features of Claim 3 before that the vibrations of the drawing system Pipe-plug-die machine by an inductive sensor system be recorded.
  • an inductive Sensors both behind and in front of a die to be ordered. This is done with an arrangement of the sensors a measuring coil is also provided there behind the die and the stopper becomes a highly permeable extension assigned.
  • the inductive sensors before the measuring coil is also provided there and a highly permeable mark on the circumference of the stopper rod arranged.
  • the sensor position behind the die has the advantage that the measuring effect is greater because the finished drawn Part of the tube has a smaller wall thickness than the blank.
  • the pipes would be demagnetized in this Case impractical. You would just have an extra spool require and their alternating field would go directly into the measuring coil coupled. Therefore the sensor position is in front of the Matrix advantageous because it may demagnetize enabled behind the die. The reason for this is the The fact that a decoupling of the measuring coil and demagnetizing coil through the large steel block of the die given is.
  • vibrations of the drawing system tube-stopper-die machine by at least one strain gauge capture.
  • Such sensors can both on End of the plug rod and provided on its holder become.
  • a magnetostrictive sensor system can be detected.
  • a piezoelectric sensor system can both tensile forces as well as dynamic changes in tractive force (vibrations) and be taken into account in the setpoint calculation.
  • Magnetostrictive sensors are very robust and for practical use when measuring tensile forces as well as changes in tractive force.
  • the transmission behavior of a plug rod leaves only requires a conclusion on the vibration amplitude of the Plug during measurements at the rod end.
  • a combined Force and vibration path or vibration velocity or vibration acceleration measurement can affect the transmission behavior according to claim 7 with the help of digital Filters are compensated.
  • the detection of the plug vibration and / or the forces acting on the stopper takes place independently of the plug rod holder, be it firm, sprung, damped or free and / or disturbing vibrations additionally coupled in there the machine periphery.
  • Form the digital filter the transmission behavior of the plug rod according to that experimentally using identification methods or can be determined using a mathematical model.
  • the advantage of this embodiment is that despite measurements at the end of the plug rod, the vibration amplitude of the plug precisely calculated and a comparison carried out more precisely with the setpoint of a controller can be.
  • Interference signals from at least one of the various Measured signals obtained from measurements can - if necessary -
  • adaptive filtering can be eliminated.
  • the vibration amplitude is determined by described linguistic variable (fuzzification) and with the help of a rule base a verbal description of the Pulling speed created. By defuzzification you get a concrete numerical value, which then supplied to the internal speed control as setpoint becomes.
  • the expert system has the task of determining a target size of the Specify the vibration amplitude of the stopper and if necessary. to adapt the rule base of the fuzzy controller.
  • the expert system relies on knowledge or experience previous measurements as well as on the input current system sizes such as the inner and outer diameter of a pipe, the pipe material, the diameter reduction, the question of whether it is a flying or is a plug, the type of plug and ultimately the machine type.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metal Extraction Processes (AREA)
  • Processing Of Meat And Fish (AREA)
  • Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)
  • Heat Treatment Of Articles (AREA)

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ziehen vom Rohren unter Verwendung mindestens einer Matrize sowie eines Stopfens (siehe z.B. JP-A-2 099 216).
Beim Rohrziehen werden vorgeformte Rohre jeweils durch einen einerseits aus einer Matrize und andererseits aus einem Stopfen gebildeten Ringspalt gezogen. Beim Stopfen kann es sich um einen fliegenden Stopfen oder um einen mit einer Stopfenstange verbundenen Stopfen (Stangenstopfen) handeln.
Läuft der Ziehvorgang störungsfrei ab, so befindet sich aufgrund der Steifigkeit des Stopfens, insbesondere bei einem Stangenstopfen, die Reibkraft zwischen dem Rohr und dem Stopfen mit der Rückhaltekraft in einem Gleichgewicht. Wird dieses Gleichgewicht durch verfahrens- und/oder werkstoff- und/oder schmierstoffbedingte Einflüsse gestört, so daß sich die Relativgeschwindigkeit zwischen dem Rohr und dem Stopfen periodisch ändert, tritt ab einer bestimmten Ziehgeschwindigkeit der Zustand auf, daß der Stopfen in Resonanzschwingungen versetzt wird. Diese ab einer gewissen Größe für den Bedienungsmann der Ziehmaschine in Form eines "Ratterns" hörbaren Resonanzschwingungen sind dann für den Bedienungsmann ein Warnzeichen dafür, die Ziehgeschwindigkeit zurückzunehmen, um das relative Gleichgewicht der Stopfenreibkraft zwischen dem Rohr und dem Stopfen mit der Rückhaltekraft wieder herzustellen.
Durch die Verringerung der Ziehgeschwindigkeit kann zwar das Ziehen der nachfolgenden Rohre wieder ratterfrei erfolgen, die mit einem Rattern gezogenen Rohre sind jedoch infolge der dabei entstandenen Rattermarken in der überwiegenden Mehrzahl der Fälle nicht mehr dem vorgesehenen Verwendungszweck zuführbar, so daß sie verschrottet werden müssen.
Das Hören des Ratterns durch den Bedienungsmann ist außerdem von dessen persönlichen Fähigkeiten, insbesondere seiner Reaktionsschnelligkeit, der Einstellung zum Arbeitsplatz und den jeweiligen Umgebungsbedingungen abhängig. Dies bedeutet, daß es bei einer verspäteten Reaktion des Bedienungsmanns nicht nur zum Entstehen von Rattermarken, sondern daß es sogar zu einem Abriß, d.h. einer Zerstörung von Rohren kommen kann. Die Einstellung der Ziehgeschwindigkeit beruht somit durchweg auf der Basis "Hören des Ratterns" und Änderung der Ziehgeschwindigkeit.
Im Hinblick auf den Sachverhalt, daß meistens eine größere Anzahl gebündelter Rohre nacheinander gezogen wird, wird der Bedienungsmann rein gefühlsmäßig nach dem Auftreten von Rattergeräuschen die dann noch zu ziehenden Rohre des jeweiligen Rohrbündels mit einer deutlich verringerten Ziehgeschwindigkeit ziehen, um das Rattern und die damit verbundenen Folgen zu vermeiden. Diese in Fachkreisen als "Angstzuschlag" bezeichnete Maßnahme führt naturgemäß zu einer deutlichen Minderung an gezogenen Rohren pro Zeiteinheit.
Das seit langem bekannte Problem des Stopfenratterns ist in zahlreichen Veröffentlichungen beschrieben worden, ohne daß es aber bislang zu wirksamen Problemlösungen kam.
P. Kelly hat z.B. in der Zeitschrift "Tube International", March 1986, Seiten 39 bis 43 unter "Dampers on fixed plug vibration" versucht, das Schwingungssystem durch Dämpfer am Ende einer Stopfenstange in einen stabileren Zustand zu versetzen. Das Auftreten des Ratterns konnte hierdurch vermindert werden.
L. Lianshi und L. Xiaoping induzierten definierte Schwingungen in der Umformzone ("Tube International" Band 13 (1994) Heft 58, Seite 43 bis 46 "Tube drawing with ultrasonic vibration by mean of the magnetostrictive transducer"). Diese eingeprägte Schwingung verhinderte ein starkes und zur Schädigung führendes Aufklingen der Schwingungsamplitude eines Stopfens. Die außerordentlich hohen Kosten einer solchen Methode verhinderten indessen das Umsetzen in die Praxis.
Neuere Modellbildungsansätze stützen sich auf die Finite-Elemente-Methode und analysieren Spannungszustände sowie die in der Fließzone auftretenden Drücke (u.a. Dissertation von Xia-Ping-Liu Mai 1961 an der Technischen Universität Clausthal mit der Arbeit "Untersuchung des Formänderungs- und Spannungszustandes beim Rohrziehen mit der Finite-Elemente-Methode").
Insgesamt ist jedoch festzustellen, daß alle bislang bekannten Methoden die Praxis nicht befriedigt haben.
Der Erfindung liegt ausgehend vom Stand der Technik die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Rohrziehen zu schaffen, bei dem es mit wirtschaftlichem Aufwand möglich ist, das zu Schäden an den Rohren bzw. sogar zu einer Zerstörung der Rohre führende Schwingungsverhalten des Ziehsystems Rohr-Stopfen-Matrize-Maschine frühzeitig detektieren zu können, um dann rechtzeitig Gegenmaßnahmen einzuleiten.
Die Lösung dieser Aufgabe wird in einem Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gesehen.
Die Erfindung macht sich hierbei die Erkenntnisse zunutze, die bislang bei der Untersuchung des Problems "Stopfenrattern" gewonnen wurden. Im Prinzip handelt es sich bei dem im Inneren eines gezogenen Rohrs schwingenden Stopfen um einen Reibschwinger, bei dem die Coulombsche Reibungskraft in Abhängigkeit von der Gleitgeschwindigkeit typische Unstetigkeiten aufweist. Der Stopfen haftet zunächst an der Innenwand des Rohrs und wird bei der weiteren Bewegung des Rohrs so lange mitgeführt, bis die Rückhaltekraft des Stopfens die Haftreibung überwiegt. Diese Rückhaltekraft ist beim Stangenstopfen die Federkraft der mit diesem fest verbundenen Stopfenstange, während sie sich beim fliegenden Stopfen aus der Geometrie des Stopfens ergibt. Bei der anschließenden Relativbewegung des Stopfens gegenüber der Innenwand des Rohrs tritt eine Gleitreibung auf und zwar so lange, bis die Rückhaltekraft wieder kleiner wird als die Haftkraft und der Stopfen erneut in Ziehrichtung mitgeführt wird. Es handelt sich um einen nichtlinearen Schwingungsvorgang.
Betrachtet man in diesem Zusammenhang das Rohrziehen bei einer konstanten Ziehgeschwindigkeit und einer konstanten Reibkraft, so würde der Stopfen in einem bestimmten Arbeitspunkt in einer stationären Position verharren. Dabei wäre die Stopfenreibkraft zwischen dem Rohr und dem Stopfen mit der Rückhaltekraft im Gleichgewicht. Die Stopfenreibkraft zwischen dem Rohr und dem Stopfen ergibt sich durch eine Multiplikation des Reibungskoeffizienten mit der Normalkraft, die senkrecht auf die Stopfenoberfläche wirkt. In diesem Zusammenhang läßt sich die Normalkraft aus dem Produkt des jeweils vorherrschenden mittleren Drucks sowie der Kontaktfläche zwischen dem Rohr und dem Stopfen ermitteln. Was den Reibungskoeffizienten betrifft, so handelt es sich hierbei um vergleichsweise komplizierte Einflüsse, die verfahrens-, werkstoff- und schmierstoffbedingt sind.
Verfahrensbedingte Einflüsse sind die Verteilung und die Größe der Normalspannung auf dem am Stopfen anliegenden Rohrlängenabschnitt sowie die dort auftretenden Relativgeschwindigkeiten und Temperaturen. Werkstoffbedingte Einflüsse sind z.B. die Oberflächenbeschaffenheit, die Härte, die Adhäsionsneigung der Reibpartner sowie die chemische Zusammensetzung und die Gefüge der Werkstoffe. Schmierstoffbedingte Einflüsse sind die Druck- und Temperaturbeständigkeit, die Viskosität und die Scherfestigkeit eines Schmierstoffs sowie das chemische und physikalische Reaktionsvermögen innerhalb der tribologischen Systeme.
Mithin ergibt sich der Reibungskoeffizient als Funktion, die von der Relativgeschwindigkeit zwischen dem Stopfen und dem Rohr, dem jeweiligen Ort in dem Rohr und der an den Grenzflächen zwischen dem Rohr und dem Stopfen herrschenden Temperatur abhängt.
Der Normaldruck wiederum ist abhängig von der Formänderungsfestigkeit, deren Haupteinflußgrößen die Struktur und Art des Werkstoffs, der Umformgrad, die Umformtemperatur, die Formänderungsgeschwindigkeit sowie der Spannungszustand des Rohres als Umformparameter sind.
Aufbauend auf diesen Erkenntnissen schlägt die Erfindung vor, die durch den Ziehvorgang bedingten Schwingungen des Ziehsystems Rohr-Stopfen-Matrize-Maschine sensorisch zu erfassen und dann die Ziehgeschwindigkeit und/oder die Schmierung der Rohre bzw. des Stopfens im Rohr in Abhängigkeit von einem erfahrungsbedingten Sollwert der Schwingungsamplitude zumindest eines Teils des Ziehsystems Rohr-Stopfen-Matrize-Maschine automatisch zu regeln. Der Sollwert basiert dabei auf den Rohrziehmaschinen - oder Stopfencharakteristiken des gesamten Ziehsystems und kann folglich in Form eines ggf. regelbaren Schwellwerts kalibriert werden.
Unter Schmierung ist hier insbesondere die Schmierung der Rohrinnenwand im Bereich des Stopfens zu verstehen. Diese kann über eine hohle Stopfenstange oder eine in das Rohr eingefädelte Sonde erfolgen.
Stellt nun die Sensorik fest, daß die momentanen Schwingungen beim Ziehvorgang unterhalb des Sollwerts liegen, so kann automatisch die Ziehgeschwindigkeit erhöht werden. Gleichzeitig kann auch noch die Schmierung verändert werden. Übersteigen hingegen die momentanen Schwingungen den kalibrierten Sollwert, so wird auf jeden Fall die Ziehgeschwindigkeit gesenkt. Ob es hierbei auch notwendig ist, die Schmierung zu ändern, hängt vom jeweiligen Erkenntnisfall ab.
Der wesentliche Kern der Erfindung beruht folglich darauf, daß das optimale Ausbringen an gezogenen Rohren bei maximaler Kapazitätsausnutzung der Ziehmaschine nicht mehr von den persönlichen Fähigkeiten des jeweiligen Bedienungsmanns und den herrschenden Umgebungsbedingungen abhängig ist. Durch das frühzeitige Detektieren des Schwingungsverhaltens des Ziehsystems Rohr-Stopfen-Matrize-Maschine kann bereits die Entstehungsphase des gefürchteten Ratterns erkannt werden, so daß erst gar keine Rohre mit Rattermarken gezogen werden. Die Qualität der gezogenen Rohre wird somit bei erhöhter Ziehleistung wesentlich verbessert.
Wo letztlich die Schwingungen detektiert werden, d.h unmittelbar oder mittelbar am Stopfen bzw. der diesem zugeordneten Stopfenstange oder an der Matrize bzw. in Form einer parallelen Schwingungsdetektion sowohl am Stopfen als auch an der Matrize bzw. an der Maschine ist von den jeweiligen örtlichen Einsatzbedingungen abhängig, d.h. von dem Charakter der Rohre sowie insbesondere dem Typ der Ziehmaschine einschließlich des eingesetzten Schmiermittels.
In Weiterbildung des erfindungsgemäßen Grundgedankens können entsprechend Anspruch 2 die Schwingungen des Ziehsystems Rohr-Stopfen-Matrize-Maschine mittels einer Körperschallsensorik erfaßt werden. Hierbei kann es sich z.B. als zweckmäßig erweisen, die Sensorik am Ende einer Stopfenstange bzw. an der Halterung der Stopfenstange vorzusehen. Die Messung des Körperschalls an der Halterung einer Stopfenstange liefert ein Signal, das sich zur Regelung der Ziehgeschwindigkeit besonders gut eignet. Hierbei können auch Störgeräusche, beispielsweise durch den Antrieb, insbesondere Kettenantrieb, einer Ziehmaschine und die Rohrauffangarme wirksam durch rein mechanische Maßnahmen, wie z.B. durch Gummidämpfer und Justierungen unterdrückt werden. Bei Einsatz eines fliegenden Stopfens kann es hingegen zweckmäßig sein, die Schwingungsmessungen direkt an der Matrize bzw. ihrer Halterung durchzuführen.
Aus anderen Untersuchungen (Literaturstelle: Barschdorff, D.; Ester, S.; Most, E.; Dorsel, T.: Neue Ansätze in der Herzauskulation durch ein "intelligentes" Stethoskop. In: CorVas, Miranda Communications GmbH 1992, Vol. 6, No. 1 (1992), Jan., pp.23-39) ist bekannt, daß der Signal-Störabstand gestörter Meßsignale bei getrennter Messung des Störanteils durch eine geeignete Sensorik und ein Adaptivfilterverfahren wesentlich verbessert werden kann. Diese Vorgehensweise führt zu einer wesentlich verbesserten Qualität der Meßsignale, die Schwellwertberechnung kann effizienter durchgeführt werden.
Die Erfindung hat erkannt, daß sich mit der Körperschallsensorik Beschleunigungen am Ort des Sensors, also z.B. am Ende einer Stopfenstange, einwandfrei messen lassen. Allerdings ist ein Rückschluß auf die Amplitude der Stopfenschwingung selbst nur bedingt möglich. Infolgedessen schlägt eine Weiterbildung der Erfindung gemäß den Merkmalen des Anspruchs 3 vor, daß die Schwingungen des Ziehsystems Rohr-Stopfen-Matrize-Maschine durch eine induktive Sensorik erfaßt werden. In diesem Zusammenhang kann eine induktive Sensorik sowohl hinter als auch vor einer Matrize angeordnet werden. Dazu wird bei einer Anordnung der Sensorik hinter der Matrize auch dort eine Meßspule vorgesehen und dem Stopfen wird eine hochpermeable Verlängerung zugeordnet. Bei der Anordnung der induktiven Sensorik vor der Matrize wird auch die Meßspule dort vorgesehen und umfangsseitig der Stopfenstange eine hochpermeable Marke angeordnet. Zusätzlich ist es erforderlich, hinter der Matrize eine Spule zur Entmagnetisierung vorzusehen.
Die Sensorposition hinter der Matrize hat den Vorteil, daß der Meßeffekt größer ist, weil der fertig gezogene Teil des Rohrs eine geringere Wandstärke hat als der Rohling. Eine Entmagnetisierung der Rohre wäre in diesem Fall unpraktikabel. Sie würde nur eine zusätzliche Spule erfordern und ihr Wechselfeld würde direkt in die Meßspule eingekoppelt. Daher ist die Sensorposition vor der Matrize vorteilhaft, weil sie ggf. eine Entmagnetisierung hinter der Matrize ermöglicht. Grund hierfür ist der Sachverhalt, daß eine Entkopplung von Meßspule und Entmagnetisierungsspule durch den großen Stahlblock der Matrize gegeben ist.
Da sich die magnetischen Eigenschaften des Stahls durch eine Verformung völlig ändern, kann es in bestimmten Einsatzfällen durchaus möglich sein, daß der Stahl den durch den Sensor erzeugten remanenten Magnetismus wieder verliert und sich die Entmagnetisierung erübrigt.
Entsprechend den Merkmalen des Anspruchs 4 ist es ferner möglich, die Schwingungen des Ziehsystems Rohr-Stopfen-Matrize-Maschine durch wenigstens einen Dehnungsmeßstreifen zu erfassen. Eine derartige Sensorik kann sowohl am Ende der Stopfenstange als auch an deren Halterung vorgesehen werden.
Darüber hinaus liegt es im Rahmen einer Weiterbildung der Erfindung, daß die Schwingungen des Ziehsystems Rohr-Stopfen-Matrize-Maschine gemäß Anspruch 5 durch eine piezo-elektrische oder entsprechend den Merkmalen des Anspruchs 6 durch eine magnetostriktive Sensorik erfaßt werden können. Mit einer piezo-elektrischen Sensorik können sowohl Zugkräfte als auch dynamische Zugkraftänderungen (Schwingungen) erfaßt und bei der Sollwertberechnung berücksichtigt werden. Magnetostriktive Sensoren sind sehr robust und für den praktischen Einsatz bei der Messung von Zugkräften sowie Zugkraftänderungen gut geeignet.
Welche Sensorik jeweils zum Einsatz gelangt, hängt überwiegend von den örtlichen Bedingungen im Umfeld des Ziehsystems Rohr-Stopfen-Matrize-Maschine ab.
Vorstellbar ist es ferner, daß die sensorischen Erfassungen gemäß den Varianten der Ansprüche 2 bis 6 gegebenenfalls kombinativ angewandt werden. Insbesondere können jeweils zwei der erwähnten Verfahren gemeinsam benutzt und auf diese Weise die Stopfenauslenkung und/oder die am Stopfen wirksamen Kräfte unabhängig von der Stopfenstangenhalterung (fest, gefedert, gedämpft, frei) ermittelt werden.
Das Übertragungsverhalten einer Stopfenstange läßt nur bedingt einen Rückschluß auf die Schwingungsamplitude des Stopfens bei Messungen am Stangenende zu. Durch eine kombinierte Kraft- und Schwingweg- oder Schwinggeschwindigkeits- oder Schwingbeschleunigungsmessung kann das Übertragungsverhalten entsprechend Anspruch 7 mit Hilfe digitaler Filter kompensiert werden. Die Erfassung der Stopfenschwingung und/oder der am Stopfen wirksamen Kräfte erfolgt hierbei unabhängig von der Stopfenstangenhalterung, sei sie nun fest, gefedert, gedämpft oder frei und/oder dort zusätzlich eingekoppelter störender Schwingungen der Maschinenperipherie. Die digitalen Filter bilden das Übertragungsverhalten der Stopfenstange nach, das sich experimentell über Identifikationsverfahren oder über ein mathematisches Modell bestimmen läßt.
Der Vorteil dieser Ausführungsform besteht darin, daß trotz Messungen am Ende der Stopfenstange die Schwingungsamplitude des Stopfens genau berechnet und ein Vergleich mit dem Sollwert eines Reglers exakter durchgeführt werden kann.
Störsignale aus mindestens einem der bei den diversen Messungen gewonnenen Meßsignale können - sofern notwendig - erfindungsgemäß im Zuge mindestens einer zweiten Messung entsprechend dem Vorschlag des Anspruchs 8 durch eine Adaptivfilterung eliminiert werden. Der Vorteil der Störsignalunterdrückung durch eine Adaptivfilterung besteht darin, daß das Nutzsignal frei von Schwingungsanteilen der Maschinenperipherie ist und damit eine wesentlich genauere Berechnung des Sollwerts für die Reglereinstellung möglich wird.
Interne Versuche haben gezeigt, daß die Schwingungscharakteristik eines Stopfens von variablen Größen wie Innen- und Außendurchmesser eines Rohrs, Rohrmaterial, Reduzierung des Durchmessers, fliegender Stopfen oder Stangenstopfen, Stopfenstange und Ziehmaschine stark abhängig ist. Somit erscheint ein feststehendes Regelungskonzept mit fest vorgegebenem Sollwert für die Schwingungsamplitude des Stopfens nicht wünschenswert. Eine Weiterbildung der Erfindung schlägt deshalb gemäß Anspruch 9 ein Expertensystem und die Eingabe der vorstehend genannten variablen Größen in Form eines lernenden adaptiven Regelungskonzepts unter Einsatz eines Fuzzy-Reglers vor. Hierbei ist die interne Regelung der Ziehgeschwindigkeit gegeben. Eine übergeordnete Regelung der Schwingungsamplitude des Stopfens erfolgt über den Fuzzy-Regler. Der Vorteil besteht in einer ständigen Kontrolle der Ziehgeschwindigkeit. Ein plötzlicher und somit evtl. maschinenschädigender abrupter Reglereingriff wird vermieden.
Mit Hilfe eines Fuzzy-Reglers können bekanntlich mathematisch unzureichend beschreibbare Systeme geregelt werden. Im konkreten Fall wird die Schwingungsamplitude durch linguistische Variable beschrieben (Fuzzyfizierung) und mit Hilfe einer Regelbasis eine verbale Beschreibung der Ziehgeschwindigkeit erstellt. Durch eine Defuzzyfizierung erhält man wieder einen konkreten Zahlenwert, der dann als Sollwert der internen Geschwindigkeitsregelung zugeführt wird.
Das Expertensystem hat die Aufgabe, eine Sollgröße der Schwingungsamplitude des Stopfens vorzugeben und ggfls. die Regelbasis des Fuzzy-Reglers zu adaptieren. Das Expertensystem stützt sich hierbei auf Kenntnisse bzw. Erfahrungen vorangegangener Messungen sowie auf die Eingabe aktueller Systemgrößen wie den Innen- und Außendurchmesser eines Rohrs, das Rohrmaterial, die Durchmesserreduzierung, die Frage, ob es sich um einen fliegenden oder einen Stangenstopfen handelt, den Typ der Stopfenstange und letztlich den Maschinentyp.
Damit erlaubt es eine Weiterbildung der Erfindung, entsprechend den Merkmalen des Anspruchs 10 die den Ziehvorgang beeinflussenden Systemparameter, wie insbesondere die Abmessungen der Rohre, das Rohrmaterial, die Durchmesserreduzierung, die Schmiermittelart, die Maschinennutzungsdauer, den Verschleißzustand von Stopfen und Matrize, den Stopfentyp und/oder die Ziehmethode (über eine Kette oder ein Seil) durch ein Expertensystem sowie ein mathematisches Modell zu verknüpfen und daraus den Reglersoliwert abzuleiten. Erst durch die Verknüpfung der den Ziehvorgang beeinflussenden Systemparameter durch ein Expertensystem sowie ein mathematisches Modell wird es möglich, diese Einflüsse beim Festlegen des Reglersollwerts zu berücksichtigen.

Claims (10)

  1. Verfahren zum Ziehen von Rohren unter Verwendung mindestens einer Matrize sowie eines Stopfens, dadurch gekennzeichnet, daß die durch den Ziehvorgang bedingten Schwingungen des Ziehsystems Rohr-Stopfen-Matrize-Maschine sensorisch erfaßt und die Ziehgeschwindigkeit und/oder die Schmierung der Rohre in Abhängigkeit von einem rohr- und/oder ziehmaschinen- und/oder stopfencharakteristisch kalibrierbaren Sollwert der Schwingungsamplitude zumindest eines Teils des Ziehsystems Rohr-Stopfen-Matrize-Maschine geregelt werden.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwingungen des Ziehsystems Rohr-Stopfen-Matrize-Maschine mittels einer Körperschallsensorik erfaßt werden.
  3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwingungen des Ziehsystems Rohr-Stopfen-Matrize-Maschine durch eine induktive Sensorik erfaßt werden.
  4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwingungen des Ziehsystems Rohr-Stopfen-Matrize-Maschine durch wenigstens einen Dehnungsmeßstreifen erfaßt werden.
  5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwingungen des Ziehsystems Rohr-Stopfen-Matrize-Maschine durch eine piezoelektrische Sensorik erfaßt werden.
  6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwingungen des Zieh-Systems Rohr-Stopfen-Matrize-Maschine durch eine magnetostriktive Sensorik erfaßt werden.
  7. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwingungen des Ziehsystems Rohr-Stopfen-Matrize-Maschine und/oder die hier wirksamen Kräfte durch eine kombinierte Kraft- und Schwingweg- oder Schwinggeschwindigkeits- oder Schwingbeschleunigungsmessung am Ende einer Stopfenstange unabhängig von der Aufhängung der Stopfenstangenhalterung und dort eingekoppelter störender Schwingungen unter Verwendung digitaler Filter erfaßt werden.
  8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich eine zweite Messung der Schwingungen des Ziehsystems Rohr-Stopfen-Matrize-Maschine mit geeigneter Sensorik an der Maschine, an der Matrize, an dem Ziehschlitten oder dem Antrieb durchgeführt wird und Störsignale aus wenigstens einem der bei der ersten Messung gewonnenen Meßsignale durch eine Adaptivfilterung eliminiert werden.
  9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß dem Sollwert der Schwingungsamplitude zumindest eines Teils des Ziehsystems Rohr-Stopfen-Matrize-Maschine die Reglerparameter eines Fuzzy-Reglers adaptiert werden.
  10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die den Ziehvorgang beeinflussenden Systemparameter, wie insbesondere die Abmessung der Rohre, das Rohrmaterial, die Durchmesserreduzierung, die Schmiermittelart, die Maschinennutzungsdauer, der Verschleißzustand von Stopfen und Matrize, der Stopfentyp und/oder die Ziehmethode durch ein Expertensystem sowie ein mathematisches Modell verknüpft werden und daraus der Reglersoliwert abgeleitet wird.
EP96114265A 1995-12-20 1996-09-06 Verfahren zum Ziehen von Rohren mit Überwachung der Schwingungen des Ziehsystems Expired - Lifetime EP0780171B1 (de)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PL96317508A PL180777B1 (pl) 1995-12-20 1996-12-16 Sposób ciągnienia rur
SK1631-96A SK282481B6 (sk) 1995-12-20 1996-12-18 Spôsob ťahania rúrok
CZ19963746A CZ290523B6 (cs) 1995-12-20 1996-12-18 Způsob taľení trubek

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19547518A DE19547518C1 (de) 1995-12-20 1995-12-20 Verfahren zum Ziehen von Rohren
DE19547518 1995-12-20

Publications (2)

Publication Number Publication Date
EP0780171A1 EP0780171A1 (de) 1997-06-25
EP0780171B1 true EP0780171B1 (de) 1999-01-20

Family

ID=7780614

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP96114265A Expired - Lifetime EP0780171B1 (de) 1995-12-20 1996-09-06 Verfahren zum Ziehen von Rohren mit Überwachung der Schwingungen des Ziehsystems

Country Status (4)

Country Link
EP (1) EP0780171B1 (de)
AT (1) ATE175908T1 (de)
DE (2) DE19547518C1 (de)
ES (1) ES2126972T3 (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021190710A1 (de) * 2020-03-26 2021-09-30 Sms Group Gmbh Ziehmaschine, ziehverfahren sowie ziehdorn

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102006007853A1 (de) * 2006-02-17 2007-08-30 Bl Chemie Gmbh & Co. Kg Ziehverfahren zum Umformen von Werkstücken aus metallischen Werkstoffen sowie Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens
DE102022001052A1 (de) 2022-03-25 2023-09-28 QASS GmbH Qualität Automation Systeme Software Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen von Rohren, Drähten, Profilen und dergleichen Langmaterial

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0263606A (ja) * 1988-08-29 1990-03-02 Akira Ozawa 引抜装置におけるプラグ挿入装置
JPH0299216A (ja) * 1988-10-05 1990-04-11 Sumitomo Metal Ind Ltd 金属の管または線の引き抜き加工法
JPH0780009B2 (ja) * 1989-10-03 1995-08-30 住友金属工業株式会社 マンドレルの自励振動防止方法および装置

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021190710A1 (de) * 2020-03-26 2021-09-30 Sms Group Gmbh Ziehmaschine, ziehverfahren sowie ziehdorn

Also Published As

Publication number Publication date
ES2126972T3 (es) 1999-04-01
ATE175908T1 (de) 1999-02-15
DE19547518C1 (de) 1997-04-24
DE59601181D1 (de) 1999-03-04
EP0780171A1 (de) 1997-06-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE602005003633T2 (de) Verfahren zur Erkennung von Vibrationen eines Walzgerüstes
EP1162029B1 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Überwachen des Verschleisszustandes eines Werkzeuges
EP2730906B1 (de) Vorrichtung und Verfahren zur Zustandsüberwachung eines Wälzlagers
DE202008014792U1 (de) Vorrichtung zum Bewerten von Zerspanungsprozessen
WO2016176704A1 (de) Verfahren zum verbinden eines rohres, für flüssige oder gasförmige medien, mit einem steckverbinder
AT518154B1 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Trennen eines Werkstückes
EP0824386B1 (de) Verfahren zum betreiben einer oszillierend angetriebenen kokille und stranggiesseinrichtung zur durchführung des verfahrens
DE102019207746A1 (de) Verfahren zum Ermitteln einer Zustandsinformation betreffend eine Bandschleifmaschine mittels eines maschinellen Lernsystems
EP0780171B1 (de) Verfahren zum Ziehen von Rohren mit Überwachung der Schwingungen des Ziehsystems
AT517886B1 (de) Vorrichtung zum Überprüfen eines Zustandes eines Maschinenteils
EP3365737B1 (de) Bestimmung der steifigkeit eines antriebsstranges einer maschine, insbesondere einer werkzeug- oder produktionsmaschine
AT515672B1 (de) Biegepresse
DE3415305A1 (de) Verfahren und anordnung zum ueberwachen der bearbeitungsbedingungen an einer werkzeugmaschine
EP0806256B1 (de) Verfahren zur Materialflusssteuerung beim Ziehen von Blechformteilen sowie Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens
WO1997031749A2 (de) Verfahren und vorrichtung zur kompensation dynamischer verlagerungen an spanabhebenden werkzeugmaschinen
WO1991007245A1 (de) Verfahren und vorrichtung zur überwachung der spannkraft bei werkzeugmaschinen
DE102004038416A1 (de) Verfahren zum Bestimmen von Raumkoordinaten eines Messpunktes an einem Messobjekt sowie entsprechendes Koordinatenmessgerät
DE19620439A1 (de) Bedämpfung von mechanischen Schwingungen
DE102022001052A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen von Rohren, Drähten, Profilen und dergleichen Langmaterial
EP3825645B1 (de) Vorrichtung zum erfassen einer verbindungsstelle an einem aus einer vielzahl von miteinander verbundenen strangabschnitten bestehenden flexiblen materialstrang
EP4013556B1 (de) Verfahren zur online-ermittlung wenigstens eines walzparameters sowie walzwerk mit einer einrichtung zur online-ermittlung wenigstens eines walzparameters
DE102004019449A1 (de) Vernietungsprozeß
DE102018100911A1 (de) Verfahren zur Früherkennung von Schäden an einer Werkzeugmaschine; Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens; sowie Werkzeugmaschine
WO2007147765A1 (de) Verfahren und vorrichtung zur prozesskontrolle beim walzen von metallen
DE102019207744A1 (de) Verfahren zum Ermitteln einer Zustandsinformation betreffend eine Bandschleifmaschine mittels eines maschinellen Lernsystems

Legal Events

Date Code Title Description
PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

17P Request for examination filed

Effective date: 19970128

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AT DE ES FR GB IT NL

GRAG Despatch of communication of intention to grant

Free format text: ORIGINAL CODE: EPIDOS AGRA

GRAG Despatch of communication of intention to grant

Free format text: ORIGINAL CODE: EPIDOS AGRA

GRAH Despatch of communication of intention to grant a patent

Free format text: ORIGINAL CODE: EPIDOS IGRA

17Q First examination report despatched

Effective date: 19980707

GRAH Despatch of communication of intention to grant a patent

Free format text: ORIGINAL CODE: EPIDOS IGRA

RBV Designated contracting states (corrected)

Designated state(s): AT ES FR GB IT NL

RBV Designated contracting states (corrected)

Designated state(s): AT DE ES FR GB IT NL

REG Reference to a national code

Ref country code: DE

Ref legal event code: 8566

GRAA (expected) grant

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009210

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: B1

Designated state(s): AT DE ES FR GB IT NL

REF Corresponds to:

Ref document number: 175908

Country of ref document: AT

Date of ref document: 19990215

Kind code of ref document: T

GBT Gb: translation of ep patent filed (gb section 77(6)(a)/1977)

Effective date: 19990120

ITF It: translation for a ep patent filed

Owner name: BARZANO' E ZANARDO ROMA S.P.A.

REF Corresponds to:

Ref document number: 59601181

Country of ref document: DE

Date of ref document: 19990304

REG Reference to a national code

Ref country code: ES

Ref legal event code: FG2A

Ref document number: 2126972

Country of ref document: ES

Kind code of ref document: T3

ET Fr: translation filed
PLBE No opposition filed within time limit

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009261

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: NO OPPOSITION FILED WITHIN TIME LIMIT

26N No opposition filed
REG Reference to a national code

Ref country code: GB

Ref legal event code: IF02

PGFP Annual fee paid to national office [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: FR

Payment date: 20020719

Year of fee payment: 7

PGFP Annual fee paid to national office [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: AT

Payment date: 20020724

Year of fee payment: 7

PGFP Annual fee paid to national office [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: DE

Payment date: 20020816

Year of fee payment: 7

PGFP Annual fee paid to national office [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: ES

Payment date: 20020904

Year of fee payment: 7

PGFP Annual fee paid to national office [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: GB

Payment date: 20020925

Year of fee payment: 7

PGFP Annual fee paid to national office [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: NL

Payment date: 20020930

Year of fee payment: 7

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: GB

Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES

Effective date: 20030906

Ref country code: AT

Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES

Effective date: 20030906

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: ES

Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES

Effective date: 20030908

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: NL

Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES

Effective date: 20040401

Ref country code: DE

Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES

Effective date: 20040401

GBPC Gb: european patent ceased through non-payment of renewal fee

Effective date: 20030906

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: FR

Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES

Effective date: 20040528

NLV4 Nl: lapsed or anulled due to non-payment of the annual fee

Effective date: 20040401

REG Reference to a national code

Ref country code: FR

Ref legal event code: ST

REG Reference to a national code

Ref country code: ES

Ref legal event code: FD2A

Effective date: 20030908

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: IT

Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES;WARNING: LAPSES OF ITALIAN PATENTS WITH EFFECTIVE DATE BEFORE 2007 MAY HAVE OCCURRED AT ANY TIME BEFORE 2007. THE CORRECT EFFECTIVE DATE MAY BE DIFFERENT FROM THE ONE RECORDED.

Effective date: 20050906