WO2011124499A1 - Rohrbearbeitungsmaschinen-spannfutter und überwachungsverfahren dafür - Google Patents

Rohrbearbeitungsmaschinen-spannfutter und überwachungsverfahren dafür Download PDF

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WO2011124499A1
WO2011124499A1 PCT/EP2011/054778 EP2011054778W WO2011124499A1 WO 2011124499 A1 WO2011124499 A1 WO 2011124499A1 EP 2011054778 W EP2011054778 W EP 2011054778W WO 2011124499 A1 WO2011124499 A1 WO 2011124499A1
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WO
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clamping
tube
position sensor
clamping jaws
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PCT/EP2011/054778
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French (fr)
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Manfred Lendle
Simon Reinwald
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Trumpf Werkzeugmaschinen SE and Co KG
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Trumpf Werkzeugmaschinen SE and Co KG
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Publication date
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    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23Q—DETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
    • B23Q17/00—Arrangements for observing, indicating or measuring on machine tools
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    • B23Q17/003—Arrangements for observing, indicating or measuring on machine tools for indicating or measuring the holding action of work or tool holders by measuring a position
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • B23B2231/00—Details of chucks, toolholder shanks or tool shanks
    • B23B2231/26—Detection of clamping
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23B—TURNING; BORING
    • B23B2260/00—Details of constructional elements
    • B23B2260/128—Sensors

Definitions

  • the present invention relates to a tube processing machine chuck with a plurality of movable jaws for clamping a pipe to be machined and a method for monitoring such a tube processing machine chuck for correct clamping a tube with known tube geometry.
  • the chuck states "open” and “unloaded” of the chuck are interrogated by means of on / off switches when the machine is at a standstill.
  • the chuck state "cocked” can not be interrogated itself but results only indirectly from the fact that after a waiting period neither an open nor an empty state is measured. Also can with the
  • On / Off switches are not detected when a tube is released from the chuck during machining. With four independently movable jaws a total of eight on / off switches are required, the setting is difficult and error-prone.
  • the object of the present invention is to further develop a tube processing machine chuck of the type mentioned at the outset so that the chuck state "clamped" can also be queried directly.
  • This chuck sensor system uses the jaw positions detected by the position sensors to determine whether a pipe is correctly clamped in the chuck and whether the pipe diameter of the clamped pipe is identical to the pipe diameter programmed in the CNC control.
  • Chuck sensor can be detected in real time, whether a clamping error, such. a deformation of the tensioned tube due to excessive clamping pressure or a non-centric stretched pipe, is present.
  • the jaw positions can be detected both at standstill and during operation with a rotating chuck. Further advantages of the chuck according to the invention are in particular:
  • the position sensors detect the positions of their respective associated clamping jaws, preferably non-contact and can be designed, for example, as an inductive sensor or as a distance measuring sensor, in particular a laser distance measuring sensor.
  • the chuck is rotatably mounted in a fixed chuck housing and the position sensor is mounted on the rotatably mounted chuck or on the fixed chuck housing.
  • the position sensor is mounted on the rotatably mounted chuck and provided between the rotatably mounted chuck and the fixed chuck housing a particular non-contact data transmission connection, which transmits the data detected by the position sensor on the side of the fixed chuck housing and / or provides a non-contact energy transmission connection is that energizes the position sensor from the side of the fixed chuck housing.
  • the data and / or power transmission connection may, for example, be via an inductive rotary transformer, a radio link, a sliding contact or any other manner known in the art.
  • the position sensor is attached to the fixed chuck housing and cooperates with a Referenzfikiee the jaw together.
  • all position sensors are connected to a monitoring unit, which monitors the chuck for correct clamping of a tube inserted into the chuck with known pipe geometry (pipe diameter or pipe outer cross section) on the basis of the detected jaw positions.
  • a monitoring unit which monitors the chuck for correct clamping of a tube inserted into the chuck with known pipe geometry (pipe diameter or pipe outer cross section) on the basis of the detected jaw positions.
  • the invention also relates to a method for monitoring the chuck described above for correct clamping of a tube with known tube geometry, wherein the clamping distance, in particular the clamping diameter of the clamping jaw exciting clamping jaws determined based on the detected by the position sensors jaw positions and compared with the known tube geometry of the tube becomes.
  • This monitoring can take place both when the chuck is stationary and when the chuck is rotating, that is during the processing of the tube.
  • FIG. 1 shows a mechanical system for the cutting processing of pipes in a perspective overall view
  • Fig. 2 shows schematically a first embodiment of an inventive
  • Fig. 3 shows schematically a second
  • FIG. 1 a machine installation 1 for cutting workpieces, in the illustrated case of pipes 2, a processing device in the form of a laser cutting station 3, a feeding device 4 and a machine
  • a laser cutting head 6 is provided, cut with the structures in the tube 2 or tube sections 7 are cut from the tubes.
  • the respective tube 2 to be processed is mounted in a push-through chuck 8.
  • the cut pipe sections 7 are transferred to the discharge station 5 to a support table 9.
  • the pipe sections 7 can be removed from the machine system 1.
  • the essential functions of the mechanical system 1 are CNC-controlled.
  • Components of the feeding device 4 are a loading unit 10 and a workpiece holder designed as a turning and feeding station 11. By means of the rotary and feed station 1 1, the pipes to be processed 2 are moved relative to the laser cutting head 6 of the laser cutting station 3 in the manner required for processing.
  • the tubes to be machined 2 are adjusted by means of the rotary and feed station 11 relative to the laser cutting head 6 in the tube longitudinal direction and rotated to create the separating cut around the tube longitudinal axis.
  • the rotary and feed station 11 on a machine bed 12 of the pipe processing machine 1 in the direction of a double arrow 13 can be moved.
  • a chuck 15 which in turn can be rotated in the direction of a double arrow 16 to the tube axis.
  • the pipes to be processed 2 are mounted on pipe supports 17.
  • the tube supports 17 are successively lowered into the machine bed 12 and can then be run over by the rotary and feed station 11.
  • Fig. 2 shows in detail the rotatable chuck 15 for clamping the pipe to be machined 2.
  • the chuck 15 is rotatably supported in the direction of the double arrow 16 in a fixed chuck housing 18 and has four each offset by 90 ° arranged clamping jaws 19, which are independent can be moved radially in the direction of a double arrow 20 in order to clamp together the tube 2 located therebetween.
  • On the rotatable chuck 15 four position sensors 21 are fixed, which detect the respective position of the clamping jaws 19 along their travel path 20 without contact.
  • the position sensors 21 may, as shown in FIG. 2 only by way of example, be designed as inductive scanning heads, which cooperate with respective magnetic measuring tapes 22, which are attached to the clamping jaws 19.
  • the detected by the position sensors 21 position data of the tape measures 22 and thus the jaws 19 are wirelessly transmitted from the rotatable chuck 15 to a stationary monitoring unit 23, which may be integrated into the machine control.
  • the transmission can for example be centrally via an inductive rotary transformer, which is attached to a fixed chuck housing 18 inductive primary part 24 which surrounds the chuck 15 annularly and is connected to the evaluation unit 23, and an inductive secondary part 25 which is fixedly mounted on the rotatable chuck 15 and is connected to the monitoring unit 23 has.
  • the co-rotating with the chuck 15 secondary part 25 is designed as a small block and separated by an air gap 26 from the primary part 24.
  • the power supply of the position sensors 21 can also be made inductively via the primary and secondary parts 24, 25.
  • An alternative is the power supply via a battery on the rotatable chuck 15.
  • the energy for the position sensors 21 may also be generated from the rotational movement of the chuck 15 or transmitted to the rotatable chuck 15 by means of light or a strong alternating electromagnetic field (radio wave).
  • the positions of the clamping jaws 19 can be determined at each rotational position of the chuck 15 and thereby detected by the monitoring unit 23 in real time, whether at standstill or during processing, ie during rotation of the chuck 15, when clamping a pipe 2 with the programmed in the CNC control, ie known pipe geometry (eg pipe diameter), a clamping error is present.
  • the monitoring unit 23 can calculate the clamping diameter of the tube 2 clamping jaws 19 and compare this with the tube diameter of the tensioned tube 2. If the calculated clamping diameter corresponds to the programmed pipe diameter, the pipe 2 is correctly tensioned.
  • the calculated clamping diameter is not identical to the programmed pipe diameter, there is a clamping error. If the calculated clamping diameter is smaller than the programmed pipe diameter, for example, there is a deformation of the clamped pipe 2. if the calculated clamping diameter, however, greater than the programmed pipe diameter, the tube 2 is not on all jaws 9, for example, because the pipe 2 is not centered clamped due to a jaw jaw 19, a jammed cutting or incorrect Konturzugver ein.
  • the presented inductive transmission technology can also be used for the signal and / or energy transmission from or to further, additional or alternative components of the chuck 15. These components shown below can be used in any combination. It is possible to apply pressure sensors to the jaws 19, which can measure the pressure of the jaws 19 and thus ensure that the workpiece is held only as tight as necessary to "lose” the tube 2 due to low pressure and deformations or scratches The pressure can be regulated by a control attached to the sensor or by means of a modified monitoring unit 23.
  • a temperature sensor can monitor the temperature, in particular of the chuck 15 but also of the tube 2, whereby it is possible to identify problems in the cutting process.
  • a poor cut quality or too high laser power can lead to increased temperatures of chuck 15 and / or tube 2, for example due to scattered radiation.
  • This increase in temperature can be made accessible to the operator by means of the data transmission to the monitoring unit 23 and thus indicate a possible problem and / or be used to control the laser power or other laser parameters in order to avoid damage to chuck 15 or workpiece 2 and optimum machining parameters guarantee.
  • the chuck 15 shown in FIG. 3 differs from the chuck of FIG. 2 in that in each case two mutually opposite clamping jaws 19 are reciprocally coupled with respect to each other and thus centrosymmetrically, as well as by a modified chuck sensor.
  • the chuck sensor comprises two laser distance measuring sensors 31, which are arranged offset on the fixed chuck housing 8 by 90 ° to each other and the distance to reference surfaces 32 of the clamping jaw 19, for example, to the radially outwardly facing back Stirnflä- Chen the jaw 19, capture.
  • the reference surfaces 32 are convex.
  • the position data of the clamping jaws 19 detected by the distance measuring sensors 31 are transmitted to the monitoring unit 23 which can determine therefrom in real time as described above, whether at certain standstill rotational positions of the chuck 15 or during processing, ie during rotation of the chuck 15 Clamping a pipe 2 with the programmed in the CNC control, ie known workpiece geometry / pipe diameter a clamping error is present.
  • the positions of the clamping jaws 19 can be detected at any pipe diameter with sufficiently high accuracy.
  • the positions of the clamping jaws 19 can be detected during operation. Since the clamping jaws 19 span centrally, the clamping state of both clamping planes can be detected in a grid of approximately 90 ° ⁇ 10 °, that is, of the total angular range of 360 °, approximately 80 ° can be detected. Since the processing of rectangular and square tubes takes place predominantly on the flat surfaces, the monitoring, seen in the processing, is still significantly higher.
  • the chuck sensor means distance measuring sensors 31 requires no major design changes, it is also suitable for a retrofit solution. - For the transmission of the sensor signal, no rotary feedthrough from the rotating chuck 17 to the fixed chuck housing 18 is required.
  • the two chuck sensor systems described above each allow the chuck 15 to be scanned for the clamping states "released”, “cocked” and “unloaded”, both at standstill and during the current machining operation, and a plausibility check of the tube geometry of the chuck stretched pipe.
  • the two chuck sensor systems described above can also be used in the push-through chuck 8 in order to detect and monitor its jaw positions.

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Abstract

Bei einem Rohrbearbeitungsmaschinen-Spannfutter (15) mit mehreren verfahrbaren Spannbacken (19) zum Spannen eines zu bearbeitenden Rohres (2) ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass jeder unabhängig von den anderen Spannbacken verfahrbaren Spannbacke (19) und/oder jeder Gruppe von miteinander gekoppelt verfahrbaren Spannbacken (19) ein Positionssensor (21, 31) zugeordnet ist, der die jeweilige Position der Spannbacke (19) bzw. der Gruppe von Spannbacken (19) entlang ihres Verfahrweges (20) erfasst.

Description

29.03.201 1
Anmelder:
TRUMPF Werkzeugmaschinen GmbH + Co. KG
Johann-Maus-Straße 2
D-71254 Ditzingen
Vertreter:
Kohler Schmid Möbus
Patentanwälte
Ruppmannstr. 27
D-70565 Stuttgart
Rohrbearbeitungsmaschinen-Spannfutter und Überwachungsverfahren dafür
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Rohrbearbeitungsmaschinen-Spannfutter mit mehreren verfahrbaren Spannbacken zum Spannen eines zu bearbeitenden Rohres sowie ein Verfahren zum Überwachen eines solchen Rohrbearbeitungsmaschinen- Spannfutters auf korrektes Spannen eines Rohres mit bekannter Rohrgeometrie.
Bei bekannten Rohrschneidemaschinen werden die Spannfutterzustände "offen" und "leergespannt" des Spannfutters mithilfe von Ein/Aus-Schaltern beim Stillstand der Maschine abgefragt. Der Spannfutterzustand„gespannt" kann selbst nicht abgefragt werden, sondern ergibt sich nur indirekt daraus, dass nach einer Wartezeit weder ein offener noch ein leergespannter Zustand gemessen wird. Auch kann mit den
Ein/Aus-Schaltern nicht erkannt werden, wenn sich während der Bearbeitung ein Rohr aus dem Spannfutter löst. Bei vier voneinander unabhängig verfahrbaren Spannbacken sind insgesamt acht Ein/Aus-Schalter erforderlich, deren Einstellung schwierig und fehleranfällig ist.
Demgegenüber ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Rohrbearbeitungsmaschinen-Spannfutter der eingangs genannten Art dahingehend weiterzubil- den, dass auch der Spannfutterzustand "gespannt" direkt abgefragt werden kann.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass jeder unabhängig von den anderen Spannbacken verfahrbaren Spannbacke und/oder jeder Gruppe von miteinander gekoppelt verfahrbaren Spannbacken ein Positionssensor zugeordnet ist, der die jeweilige Position der Spannbacke oder der Gruppe von Spannbacken entlang ihres Verfahrweges erfasst.
Diese Spannfuttersensorik ermöglicht es, anhand der von den Positionssensoren er- fassten Spannbackenpositionen festzustellen, ob ein Rohr im Spannfutter korrekt eingespannt ist und ob der Rohrdurchmesser des eingespannten Rohres identisch dem in der CNC-Steuerung programmierten Rohrdurchmesser ist. Mit der
Spannfuttersensorik kann in Echtzeit festgestellt werden, ob ein Klemmfehler, wie z.B. eine Deformation des gespannten Rohres durch zu hohen Spanndruck oder ein nicht-zentrisch gespanntes Rohr, vorliegt. Die Spannbackenpositionen können so- wohl im Stillstand als auch im Betrieb bei rotierendem Spannfutter erfasst werden. Weitere Vorteile des erfindungsgemäßen Spannfutters sind insbesondere:
Es kann eine echte Aussage getroffen werden, ob ein Rohr gespannt ist.
Die bisherige Wartezeit für die indirekte Abfrage des Spannfutterzustands„gespannt" kann entfallen, was eine Zeitersparnis von ca. 2s bedeutet.
- Beim manuellen Beladen kann eine Plausibilitätsprüfung des eingelegten Rohres stattfinden, weil die tatsächlichen Rohrabmessungen mit denen des programmierten Rohres verglichen werden können. Die Positionssensoren erfassen die Positionen ihrer jeweils zugeordneten Spannbacken vorzugsweise berührungslos und können beispielsweise als induktiver Sensor oder als Distanzmesssensor, insbesondere Laser-Distanzmesssensor, ausgebildet sein.
Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass das Spannfutter drehbar in einem feststehenden Spannfuttergehäuse gelagert ist und der Positionssensor am drehbar gelagerten Spannfutter oder am feststehenden Spannfuttergehäuse befestigt ist.
In einer vorteilhaften Weiterbildung dieser Ausführungsform ist der Positionssensor am drehbar gelagerten Spannfutter befestigt und zwischen dem drehbar gelagerten Spannfutter und dem feststehenden Spannfuttergehäuse eine insbesondere berührungslose Datenübertragungsverbindung vorgesehen, die die vom Positionssensor erfassten Daten auf die Seite des feststehenden Spannfuttergehäuses überträgt und/oder eine berührungslose Energieübertragungsverbindung vorgesehen ist, die den Positionssensor von der Seite des feststehenden Spannfuttergehäuses aus mit Energie versorgt. Die Daten- und/oder Energieübertragungsverbindung kann beispielsweise über einen induktiven Dreh-übertrager, eine Funkstrecke, einen Schleif- kontakt oder jede andere im Stand der Technik bekannte Art und Weise erfolgen.
In einer anderen vorteilhaften Weiterbildung dieser Ausführungsform ist der Positionssensor hingegen am feststehenden Spannfuttergehäuse befestigt und wirkt mit einer Referenzfiäche der Spannbacke zusammen. Sowohl diese Ausführungsform, als auch die Verwendung eines induktiven Drehübertragers vermeiden dabei die folgenden, aus dem Stand der Technik bekannten Probleme:
- Die Verwendung von Drehdurchführungen für Signal- und Energiekabel vom feststehenden Spannfuttergehäuse zu Sensoren am drehbar gelagerten Spannfutter ist teuer, fehleranfällig und einschränkend.
- Signal- oder Energieübertragung über Funk werden durch Störungen des metallischen Spannfuttergehäuses und des metallischen Spannfutters erschwert.
- Batterien für die Energieversorgung von am Spannfutter befestigten Sensoren bedürfen regelmäßigen Austauschs. - Schleifkontakte zur Übertragung von der Sensorik am Spannfutter zum Spannfuttergehäuse unterliegen der Abnutzung.
Vorzugsweise sind alle Positionssensoren an eine Überwachungseinheit ange- schlössen, die anhand der erfassten Spannbackenpositionen das Spannfutter auf korrektes Spannen eines in das Spannfutter eingelegten Rohres mit bekannter Rohrgeometrie (Rohrdurchmesser bzw. Rohraußenquerschnitt) überwacht.
Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Überwachen des oben beschriebenen Spannfutters auf korrektes Spannen eines Rohres mit bekannter Rohrgeometrie, wobei der Spannabstand, insbesondere der Spanndurchmesser, der das Rohr spannenden Spannbacken anhand der von den Positionssensoren erfassten Spannbackenpositionen ermittelt und mit der bekanntem Rohrgeometrie des Rohres verglichen wird. Diese Überwachung kann sowohl bei stillstehendem Spannfutter als auch bei rotierendem Spannfutter, also während der Bearbeitung des Rohrs, erfolgen.
Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, der Beschreibung und der Zeichnung. Ebenso können die vorstehend genannten und die noch weiter aufgeführten Merkmale je für sich oder zu mehreren in beliebigen Kombinationen Verwendung finden. Die gezeigten und beschriebenen Ausführungsformen sind nicht als abschließende Aufzählung zu verstehen, sondern haben vielmehr beispielhaften Charakter für die Schilderung der Erfindung.
Es zeigen:
Fig. 1 eine maschinelle Anlage zum schneidenden Bearbeiten von Rohren in einer perspektivischen Gesamtansicht;
Fig. 2 schematisch ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen
Sensorik zur Positionserfassung von Spannbacken eines in Fig. 1 gezeigten Spannfutters; und
Fig. 3 schematisch ein zweites Ausführungsbeispiei einer erfindungsgemäßen
Sensorik zur Positionserfassung von Spannbacken eines in Fig. 1 gezeigten Spannfutters. Gemäß Fig. 1 umfasst eine maschinelle Anlage 1 zum schneidenden Bearbeiten von Werkstücken, im dargestellten Fall von Rohren 2, eine Bearbeitungseinrichtung in Form einer Laserschneidstation 3, eine Zuführvorrichtung 4 sowie eine
Ausschleusstation 5.
An der Laserschneidstation 3 ist ein Laserschneidkopf 6 vorgesehen, mit dem Strukturen in das Rohr 2 geschnitten oder Rohr-Teilstücke 7 von den Rohren abgelängt werden. Nahe der Bearbeitungsstelle ist das jeweils zu bearbeitende Rohr 2 in einem Durchschiebefutter 8 gelagert. Die abgelängten Rohr-Teilstücke 7 werden an der Ausschleusstation 5 an einen Auflagetisch 9 übergeben. An dem Auflagetisch 9 können die Rohr-Teilstücke 7 aus der maschinellen Anlage 1 entnommen werden. Die wesentlichen Funktionen der maschinellen Anlage 1 sind CNC-gesteuert. Komponenten der Zuführvorrichtung 4 sind eine Beladeeinheit 10 sowie eine als Dreh- und Vorschubstation 11 ausgebildete Werkstückhalterung. Mittels der Dreh- und Vorschubstation 1 1 werden die zu bearbeitenden Rohre 2 gegenüber dem Laserschneidkopf 6 der Laserschneidstation 3 in der für die Bearbeitung erforderlichen Weise bewegt. Im Einzelnen werden die zu bearbeitenden Rohre 2 mittels der Dreh- und Vorschubstation 11 gegenüber dem Laserschneidkopf 6 in Rohrlängsrichtung nachgesetzt und zur Erstellung des Trennschnittes um die Rohrlängsachse gedreht. Zur Bewegung in Rohrlängsrichtung ist die Dreh- und Vorschubstation 11 auf einem Maschinenbett 12 der Rohrbearbeitungsmaschine 1 in Richtung eines Doppelpfeils 13 verfahrbar. Zur Führung der Dreh- und Vorschubstation 1 1 bei der
Verfahrbewegung dienen an dem Maschinenbett 12 angebrachte Führungsschienen 14. An der Dreh- und Vorschubstation 1 1 fixierbar ist das jeweils zu bearbeitende Rohr 2 mittels eines Spannfutters 15, das seinerseits in Richtung eines Doppelpfeils 16 um die Rohrachse gedreht werden kann. Zwischen der Dreh- und Vorschubstation 1 und dem Durchschiebefutter 8 sind die zu bearbeitenden Rohre 2 auf Rohr- Unterstützungen 17 gelagert. Mit fortschreitender Rohrbearbeitung werden die Rohrunterstützungen 17 nacheinander in das Maschinenbett 12 abgesenkt und können dann von der Dreh- und Vorschubstation 1 1 überfahren werden. Fig. 2 zeigt im Detail das drehbare Spannfutter 15 zum Spannen des zu bearbeitenden Rohres 2. Das Spannfutter 15 ist in Richtung des Doppelpfeils 16 drehbar in einem feststehenden Spannfuttergehäuse 18 gelagert und weist vier jeweils um 90° versetzt angeordnete Spannbacken 19 auf, die unabhängig voneinander jeweils in Richtung eines Doppelpfeils 20 radial verfahrbar sind, um gemeinsam das dazwischen befindliche Rohr 2 festzuspannen. Am drehbaren Spannfutter 15 sind vier Positionssensoren 21 fest angeordnet, die die jeweilige Position der Spannbacken 19 entlang ihres Verfahrweges 20 berührungslos erfassen.
Die Positionssensoren 21 können, wie in Fig. 2 lediglich beispielhaft gezeigt ist, als induktive Abtastköpfe ausgebildet sein, die jeweils mit magnetischen Maßbändern 22 zusammenwirken, die an den Spannbacken 19 angebracht sind. Die von den Positionssensoren 21 erfassten Positionsdaten der Maßbänder 22 und damit der Spannbacken 19 werden kabellos vom drehbaren Spannfutter 15 an eine ortsfeste Überwachungseinheit 23 übertragen, die in die Maschinensteuerung integriert sein kann. Die Übertragung kann beispielsweise zentral über einen induktiven Drehübertrager erfolgen, der ein am feststehenden Spannfuttergehäuse 18 angebrachtes induktives Primärteil 24, welches das Spannfutter 15 ringförmig umgibt und mit der Auswerteeinheit 23 verbunden ist, sowie ein induktives Sekundärteil 25, welches am drehbaren Spannfutter 15 fest angebracht und an die Überwachungseinheit 23 angeschlossen ist, aufweist. Das mit dem Spannfutter 15 mitrotierende Sekundärteil 25 ist als kleiner Block ausgeführt und durch einen Luftspalt 26 vom Primärteil 24 getrennt. Statt induktiv über die Primär- und Sekundärteile 24, 25 kann die Datenübertragung von den Positionssensoren 21 an die Überwachungseinheit 23 auch auf jede andere Art und Weise, insbesondere über eine Funkstrecke oder über einen Schleifkontakt, erfolgen.
Die Energieversorgung der Positionssensoren 21 kann ebenfalls induktiv über die Primär- und Sekundärteile 24, 25 erfolgen. Eine Alternative ist die Stromversorgung über eine Batterie am drehbaren Spannfutter 15. Alternativ kann die Energie für die Positionssensoren 21 auch aus der Rotationsbewegung des Spannfutters 15 erzeugt oder auch mithilfe von Licht oder einem starken elektromagnetischen Wechselfeld (Funkwelle) an das drehbare Spannfutter 15 übertragen werden. Mit der durch die Positionssensoren 21 gebildeten Spannfuttersensorik können die Positionen der Spannbacken 19 bei jeder Drehstellung des Spannfutters 15 ermittelt und dadurch von der Überwachungseinheit 23 in Echtzeit festgestellt werden, ob bei Stillstand oder während der Bearbeitung, also während der Drehung des Spannfut- ters 15, beim Spannen eines Rohres 2 mit der in der CNC-Steuerung programmierten, d.h. bekannten Rohrgeometrie (z.B. Rohrdurchmesser), ein Klemmfehler vorliegt. Anhand der übermittelten Positionsdaten der Positionssensoren 21 kann die Überwachungseinheit 23 den Spanndurchmesser der das Rohr 2 festspannenden Spannbacken 19 berechnen und diesen mit dem Rohrdurchmesser des gespannten Rohrs 2 vergleichen. Entspricht der berechnete Spanndurchmesser identisch dem programmierten Rohrdurchmesser, ist das Rohr 2 korrekt gespannt. Entspricht der berechnete Spanndurchmesser nicht identisch dem programmierten Rohrdurchmesser, liegt ein Klemmfehler vor. Ist der berechnete Spanndurchmesser kleiner als der programmierte Rohrdurchmesser, liegt beispielsweise eine Deformation des ge- spannten Rohres 2 vor. ist der berechnete Spanndurchmesser hingegen größer als der programmierten Rohrdurchmesser, liegt das Rohr 2 nicht an allen Spannbacken 9 an, z.B. weil das Rohr 2 aufgrund einer verkanteten Spannbacke 19, eines verkanteten Schneidbutzens oder einer falschen Konturzugverstellung nicht zentriert geklemmt wird.
Anders als in Fig. 2 gezeigt, können jeweils zwei einander gegenüberliegende Spannbacken 19 miteinander gegenläufig und damit zentrosymmterisch bewegungsgekoppelt sein. Für die vier Spannbacken 19 sind dann insgesamt nur zwei Positionssensoren 21 erforderlich, da sich aus der gemessenen Position der einen Spann- backe 19 die Position der bewegungsgekoppelten anderen Spannbacke 19 berechen lässt.
Unabhängig davon oder in Kombination mit der Messung der Spannbackenposition kann die vorgestellte induktive Übertragungstechnik auch für die Signal- und/oder Energieübertragung von bzw. zu weiteren, zusätzlichen oder alternativen Komponenten des Spannfutters 15 benutzt werden. Diese im Folgenden dargestellten Komponenten können in beliebigen Kombinationen eingesetzt werden. Es ist möglich Drucksensoren an den Spannbacken 19 anzubringen, die den Druck der Spannbacken 19 messen und damit dafür sorgen können, dass das Werkstück nur so fest wie nötig gehalten wird, um ein„Verlieren" des Rohrs 2 wegen zu niedrigem Druck und Deformationen oder Kratzer wegen zu hohem Druck zu verhindern. Der Druck kann durch eine am Sensor angebrachte Regelung oder mit Hilfe einer modifizierten Überwachungseinheit 23 entsprechend geregelt werden.
Auch das Anbringen von Temperatursensoren oder anderen Sensoren ist möglich, um den Schneidprozess zu überwachen. Ein Temperatursensor kann die Temperatur insbesondere des Spannfutters 15 aber auch des Rohres 2 überwachen, wodurch es möglich ist, Probleme beim Schneidprozess zu identifizieren. Eine schlechte Schnittqualität oder zu hohe Laserleistung können beispielsweise durch Streustrahlung zu erhöhten Temperaturen von Spannfutter 15 und/oder Rohr 2 führen. Diese Temperaturerhöhung kann mit Hilfe der Datenübertragung zur Überwachungseinheit 23 dem Bediener zugänglich gemacht werden und damit auf ein mögliches Problem hinweisen und/oder zu einer Regelung der Laserleistung oder anderer Laserparameter verwendet werden, um Schäden an Spannfutter 15 oder Werkstück 2 zu vermeiden und optimale Bearbeitungsparameter zu gewährleisten.
Ebenfalls möglich ist die Steuerung und/oder Energieversorgung von elektrischen Aktoren anstelle von pneumatischen oder hydraulischen Aktoren für die Bewegung der Spannbacken 19. Hierdurch werden Drehdurchführungen für Schläuche vermieden und der Aufbau einfacher gestaltet. Dadurch ist mit Hilfe einer modifizierten Überwachungseinheit 23 eine wesentlich präzisere und einfachere Steuerung und Regelung der Spannbackenbewegung möglich, als bei hydraulisch oder insbesondere pneumatisch betriebenen Spannbacken 19.
Vom Spannfutter der Fig. 2 unterscheidet sich das in Fig. 3 gezeigte Spannfutter 15 dadurch, dass jeweils zwei einander gegenüberliegende Spannbacken 19 miteinan- der gegenläufig und damit zentrosymmterisch bewegungsgekoppelt sind, sowie durch eine modifizierte Spannfuttersensorik. Die Spannfuttersensorik umfasst zwei Laser-Distanzmesssensoren 31 , die am feststehenden Spannfuttergehäuse 8 um 90° zueinander versetzt angeordnet sind und die den Abstand zu Referenzflächen 32 der Spannbacke 19, z.B. zu den radial nach außen weisenden rückseitigen Stirnflä- chen der Spannbacke 19, erfassen. Mit den beiden Distanzmesssensoren 31 kann die Position der beiden Spannbackenpaare - und damit deren jeweiliger Spannabstand - immer dann bestimmt werden, wenn das von den Distanzmesssensoren 31 ausgesandte Laserlicht 33 an den Referenzflächen 32 zurück zu den Distanzmess- sensoren 31 reflektiert wird, also wenn die Spannbacken 19 ungefähr die in Fig. 3 gezeigte horizontale/senkrechte Anordnung einnehmen. Um die Genauigkeit zu verbessern und den Erfassungs- bzw. Drehwinkelbereich des Spannfutters 15, innerhalb dem eine Rückreflexion stattfindet, auf z.B. 20° zu vergrößern, sind die Referenzflächen 32 konvex ausgeführt.
Die von den Distanzmesssensoren 31 erfassten Positionsdaten der Spannbacken 19 werden an die Überwachungseinheit 23 übertragen, die daraus wie oben beschrieben in Echtzeit feststellen kann, ob bei bestimmten Stillstand-Drehpositionen des Spannfutters 15 oder während der Bearbeitung, also während der Drehung des Spannfutters 15, beim Spannen eines Rohres 2 mit der in der CNC-Steuerung programmierten, d.h. bekannten Werkstückgeometrie/Rohrdurchmesser ein Klemmfehler vorliegt. Insbesondere ergeben sich hierbei die folgenden Vorteile:
- Abfrage der Spannfutterstellung im 90°-Raster mit einem Erfassungswinkel von ca. 20°.
- Bei einer möglichen Auflösung der Distanzmesssensoren 31 von < 0,12mm können die Positionen der Spannbacken 19 bei jedem Rohrdurchmesser mit ausreichend hoher Genauigkeit erfasst werden.
- Bei einer maximalen Drehgeschwindigkeit des Spannfutters 15 von ca. 0,9°/ms können die Positionen der Spannbacken 19 im laufenden Betrieb erfasst werden. - Da die Spannbacken 19 zentrisch spannen, kann der Spannzustand von beiden Spannebenen im Raster von ca. 90°±10° erfasst werden, d.h., vom Gesamtwinkelbereich von 360° können ca. 80° erfasst werden. Da bei Rechteck- und Quadratrohren die Bearbeitung überwiegend auf den ebenen Flächen stattfindet, ist die Überwachung, auf die Bearbeitung gesehen, noch deutlich höher.
- Wird ein Rohr„verloren", wird dies nach spätestens einer 70°-Drehung des
Spannfutters 15 festgestellt.
- Da die Spannfuttersensorik mittels Distanzmesssensoren 31 keine großen konstruktiven Änderungen erfordert, eignet sie sich auch für eine Nachrüstlösung. - Für die Übertragung des Sensorsignals wird keine Drehdurchführung vom drehenden Spannfutter 17 auf das feststehende Spannfuttergehäuse 18 benötigt.
Zusammenfassend gesagt, ermöglichen die beiden oben beschriebenen Spannfut- tersensoriken jeweils die Abfrage des Spannfutters 15 auf die Spannzustände„gelöst",„gespannt" und„leergespannt", und zwar sowohl bei Stillstand als auch während der laufenden Bearbeitung, sowie eine Plausibiiitätsprüfung der Rohrgeometrie des gespannten Rohres.
Weiterhin können die beiden oben beschriebenen Spannfuttersensoriken auch bei dem Durchschiebefutter 8 eingesetzt werden, um dessen Spannbackenpositionen zu erfassen und zu überwachen.

Claims

Patentansprüche
1 . Rohrbearbeitungsmaschinen-Spannfutter (8, 15) mit mehreren verfahrbaren Spannbacken (19) zum Spannen eines zu bearbeitenden Rohres (2), dadurch gekennzeichnet,
dass jeder unabhängig von den anderen Spannbacken verfahrbaren Spannbacke (19) und/oder jeder Gruppe von miteinander gekoppelt verfahrbaren Spannbacken (19) ein Positionssensor (2 , 31 ) zugeordnet ist, der die jeweilige Position der Spannbacke (19) bzw. der Gruppe von Spannbacken (19) entlang ihres Verfahrweges (20) erfasst.
2. Spannfutter nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Positionssensor (21 , 31 ) die Position der Spannbacke (19) berührungslos erfasst.
3. Spannfutter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Positionssensor als induktiver Sensor (21 ) oder als Distanzmesssensor, insbesondere Laser-Distanzmesssensor (31 ), ausgebildet ist.
4. Spannfutter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Spannfutter (15) drehbar in einem feststehenden Spannfuttergehäuse (18) gelagert ist und der Positionssensor (21 ; 31 ) am drehbar gelagerten Spannfutter (15) oder am feststehenden Spannfuttergehäuse (18) befestigt ist.
5. Spannfutter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Positionssensor (21 ) am drehbar gelagerten Spannfutter (15) befestigt ist und dass zwischen dem drehbar gelagerten Spannfutter (15) und dem feststehenden Spannfuttergehäuse (18) eine insbesondere berührungslose Datenübertragungsverbindung (24, 25) vorgesehen ist, die die vom Positionssensor (21 ) er- fassten Daten auf die Seite des feststehenden Spannfuttergehäuses (18) überträgt und/oder eine berührungslose Energieübertragungsverbindung (24, 25) vorgesehen ist, die den Positionssensor (21 ) von der Seite des feststehenden Spannfuttergehäuses (18) aus mit Energie versorgt.
6. Spannfutter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Positionssensor (31 ) am feststehenden Spannfuttergehäuse (18) befestigt ist und mit einer Referenzfläche (32) der Spannbacke (19) zusammenwirkt.
7. Spannfutter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass alle Positionssensoren (21 , 31 ) an eine Überwachungseinheit (23) angeschlossen sind, die anhand der erfassten Positionen der Spannbacken (19) das Spannfutter (8; 15) auf korrektes Spannen eines eingelegten Rohres (2) mit bekannter Rohrgeometrie überwacht.
8. Rohrbearbeitungsmaschine (1 ) mit einem Spannfutter (15) und/oder einem Durchschiebefutter (8) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
9. Verfahren zum Überwachen des Rohrbearbeitungsmaschinen-Spannfutters (8; 15) nach einem der Ansprüche 1 bis 7 auf korrektes Spannen eines Rohres (2) mit bekannter Rohrgeometrie,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Spannabstand, insbesondere der Spanndurchmesser, der das Rohr (2) spannenden Spannbacken (19) anhand der von den Positionssensoren (21 ; 31 ) erfassten Spannbackenpositionen ermittelt und mit der bekanntem Rohrgeometrie des Rohres (2) verglichen wird.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Spannabstand, insbesondere der Spanndurchmesser, der das Rohr (2) spannenden Spannbacken (19) vor und/oder während der Bearbeitung des Rohrs (2) ermittelt und mit der bekanntem Rohrgeometrie des Rohres (2) verglichen wird.
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