WO2023072818A1 - Messeinheit und messverfahren zum messen von gerichtetem draht- oder rohrförmigen richtgut - Google Patents

Messeinheit und messverfahren zum messen von gerichtetem draht- oder rohrförmigen richtgut Download PDF

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Andreas GÖNNINGER
Jürgen Wolf
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Wafios Aktiengesellschaft
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    • G01B11/306Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring roughness or irregularity of surfaces for measuring evenness

Definitions

  • the invention relates to a measuring unit and a measuring method for measuring residual curvatures on straightened wire-shaped or tubular straightening material which has passed through a straightening system with two roller straightening apparatuses connected in series with straightening planes oriented differently.
  • wires, tubes or other elongated semi-finished materials are often in the form of coiled material stocks (coils) and normally have to be straightened before further processing.
  • Straightening is a manufacturing process from the group of forming processes and is used to convert the elongated material, which is also referred to here as straightened material, into as straight a shape as possible before further processing, i.e. into a state with little or no residual curvature.
  • straightening the material is conveyed from a material supply through a straightening system and the straightening system produces straightened material or straightened goods from the material by forming in a straightening operation.
  • a roller straightening apparatus comprises a large number of passive, i.e. non-rotatably driven, straightening rollers with mutually parallel axes of rotation, which are arranged alternately in a throughput direction on opposite sides of a throughput section and, during operation, define a straightening geometry with peripheral sections in contact with the workpiece.
  • a roller straightener With the help of a roller straightener, it is possible to change the one-dimensional entry curves (curvatures before entering the roller straightener) of a straightened product in one plane, so that after the straightening process there is a defined residual curve in this plane.
  • an end product without residual curvature i.e. a straight end product, is desired.
  • straightening systems with two roller straighteners connected in series are used, which eliminate the entrance curvatures in two mutually perpendicular planes.
  • Straightening systems with roller straighteners do not rotate and in this respect differ in principle from rotating straightening systems with so-called straightening wings, which introduce straightening forces in many different levels.
  • at least one of the straightening rollers can be advanced in an infeed direction oriented transversely to the direction of passage.
  • the straightening geometry of the roller straightener can be changed in order to achieve a better straightening result.
  • a straightening roller can be advanced manually, semi-automatically or automatically by means of an associated actuator (eg servomotor, pneumatic cylinder, hydraulic cylinder, etc.) in response to control signals from a control unit.
  • an associated actuator eg servomotor, pneumatic cylinder, hydraulic cylinder, etc.
  • Inadequate straightening results can occur, for example, at the beginning of using fresh straightening material after a coil change or after switching to another process.
  • Material inhomogeneities, changes in the material parameters and/or wear on the straightening rollers can also lead to a deterioration in the straightening results during the ongoing process.
  • Raw material is also subject to manufacturing tolerances. Changes can be detected through regular checks based on random samples. If there is an unacceptable degradation in directivity, the directing system should be better set up by changing the directing geometry.
  • Patent specification DE 195 03 850 C1 describes a non-rotating straightening device for bending machines with an integrated measuring device.
  • the straightening apparatus comprises at least one non-rotating straightening mechanism for wire or strip material that works in at least one straightening plane.
  • the straightening unit has a plurality of straightening rollers that work on the material in a row and can be adjusted in the straightening plane and transversely to the axis of passage of the material by means of at least one adjusting drive.
  • a material bending measuring device is provided in the direction of flow of the material behind the straightening mechanism, in which at least one measuring section is provided for a material section of predetermined length and along the measuring section at least one mechanical and/or electronic and/or mechanical and/or electronic and/or or optical scanning device is arranged such that signals representing the measured bending of the material section can be generated with the scanning device, and that the actuator of at least one straightening roller is an actuator that responds to the signals with corrective actuator movements.
  • this object is achieved by a measuring unit having the features of claim 1 and by a measuring method having the features of claim 11.
  • a measuring unit having the features of claim 1 and by a measuring method having the features of claim 11.
  • the measuring unit and the measuring method are suitable for measuring residual curvatures on straightened wire-shaped or tubular straightening material that has passed through a straightening system that has (at least) two roller straighteners connected in series with straightening planes oriented differently.
  • the reference planes are preferably oriented perpendicular to one another, in particular one of the reference planes is horizontal and the other vertical.
  • the measurement is carried out on rod-shaped sections (rods) of a predeterminable length (rod length), which were cut off from the material to be straightened that had passed through the straightening system using a cutting device. A single rod is measured at a time.
  • the measuring unit includes a measuring device for recording a rod-shaped section in a measuring position and for determining measuring data that represent a residual curvature of the straightened material.
  • a special feature is that the measuring unit is configured for a straightening-level-specific measurement, which allows an at least approximately unambiguous assignment of the measured data or the curvature components represented by the measured data to the different straightening planes of the roller straighteners.
  • the invention is based, inter alia, on the following considerations: A roller straightener only straightens in a single straightening plane. If the straightening system has two roller straighteners running through one another with different straightening planes, in particular with straightening planes oriented perpendicularly to one another, curvatures in the two straightening planes can be assessed independently of one another in a first approximation. It was recognized that it is important for a targeted setting or infeed of the straightening rollers during the set-up process or as part of a regulation in operation to be able to clearly assign the measurement results determined on the straightened material to the individual straightening levels. Measuring methods and measuring devices that allow this are referred to in this application as "specific plane” or "selective measurement”.
  • the measurement is carried out on rod-shaped sections or rods of a predeterminable length, which were cut off from the straightened material after passing through the straightening system using a cutting device. Due to the separation from the rest of the rod, the straightening material to be measured can relax without external force, so that the shape of the rod represents the true curvature ratios at least approximately unfalsified. According to the findings of the inventors, significantly better interpretable measurement results can be achieved if a relatively short rod-shaped section is cut off from the straightened material and this rod is then measured or subjected to a straightness test.
  • Preferred bar lengths are generally significantly less than one meter, depending on the stiffness of the straightened material, they can be between 300 mm and 700 mm, for example.
  • Other advantages of this configuration can be understood as follows.
  • Many conventional straightness measuring systems are designed to allow a global statement about the curvature state of straightening material, for example in order to distinguish sufficiently well straightened straightening material with the desired straightening quality from straightening material with insufficient straightening quality.
  • the measuring unit or the measuring method of the claimed invention can not only determine global values for the residual curvature, but the information about the curvature state of the rod-shaped section resulting from the measurement can be separated into curvature components that clearly correspond to the individual directional levels of the directional system can be assigned. With such a reference plane-specific or reference plane-selective measurement, it can be recorded quantitatively which proportion of a determined residual curvature was caused by which of the at least two straightening devices.
  • a targeted adjustment of the roller straightening apparatus can then be carried out, for example, as part of setting up the straightening system, in order to achieve a suitable setting of the straightening rollers with just a few attempts. If, for example, a straightening system has a first roller straightener with a vertically oriented first straightening plane and a second roller straightener with a horizontal straightening plane downstream, horizontal and vertical components of the residual curvature can be quantified separately from one another using the measurement data.
  • the adjustment of straightening rollers can be concentrated on the straightening device whose straightening plane is affected by the excessive residual curvature.
  • an important contribution to achieving meaningful measurement results can be made by measuring on truncated rods of a suitable, finite length.
  • the material to be measured i.e. the severed rod, can relax due to the separation from the remainder without external force, so that the shape of the rod represents the true curvature ratios at least approximately unadulterated.
  • some embodiments have devices for fixing the straightened rod-shaped material at a first fixing point and at a second fixing point at a distance from the first fixing point, which are constructed and arranged in such a way that for each of the fixing points only the vertical position and the transverse position of the rod-shaped material to be straightened is predetermined in such a way that a section of the rod-shaped material to be straightened lying between the fixing points is free of forces except for the force of gravity.
  • devices for measuring a position of the material to be straightened in between the first and the second fixation point lying measurement plane and devices for determining the residual curvature using position data for the position of the straightened material at the first fixation point, at the second fixation point and in the measurement plane are provided.
  • the type of position fixing that is largely force-free and that is proposed here allows the received rod certain degrees of freedom of alignment in space at the fixing points, so that a rod can relax with the formation of a curvature. This is seen as an important difference to solutions in which a wire to be measured is measured in an area between two wire guides that enclose the wire tightly on all sides and would prevent any oblique orientation.
  • the measuring unit can work with severed bars, which have been severed using a cutting device belonging to another machine upstream in the process, e.g. a straightening and cutting machine whose end products are straightened bars. In these cases, no separate cutting unit is required on the measuring unit.
  • the measuring unit has a cutting device for separating rod-shaped sections of a definable length from the material to be straightened that has passed through the straightening system.
  • the measuring device is downstream of the cutting device in the direction of material flow. Due to the integrated cutting device, the measuring unit is able as a self-sufficient unit to cut rod-shaped sections of a suitable length from aligned endless material and to carry out straightness measurements or measurements of the residual curvature on these sections.
  • the cutting device can be mounted together with the measuring device on or on a common frame of the measuring unit in order to ensure a fixed positional relationship and form a functional unit which can be used, for example, as a set-up station.
  • An exemplary embodiment of such an autonomous measuring unit is explained in more detail below.
  • the measuring unit is configured in such a way that the straightened material is measured in the rotational position in which it passed through the straightening system.
  • rotational position refers to the rotational position or rotational orientation with regard to an inherent rotation around the longitudinal axis of the material to be straightened.
  • measurement data specific to the straightening plane could also be determined in that a possible rotation of the material to be straightened between cutting off and measurement is metrologically recorded and the measurement data determined with the measuring device then be corrected with regard to the direction of rotation.
  • a severed rod of a suitable length is separated from the rest of the straightening material for the measurement, the rod should not rotate about its longitudinal axis between the act of separation and the act of measurement in order to enable the measurement results to be clearly assigned to the corresponding roller straightener.
  • This can be a problem in particular when processing round material, for example if it is set down in such a way that it rolls along an inclined surface between cutting and measurement.
  • simple measures can be sufficient to prevent self-rotation, for example by placing the material to be straightened with one of its flat surfaces on a straight or level shelf.
  • the measuring unit is characterized by anti-rotation devices which are configured in such a way that a rotational position of a severed rod-shaped section provided for measurement remains unchanged about its longitudinal axis between straightening and measuring in such a way that the straightened material can be measured in the rotational position in which it is passed through the straightening system. It is thus ensured with the aid of anti-rotation devices and/or anti-rotation measures that the rotational position of the material about its longitudinal axis remains unchanged between straightening and measuring.
  • the measuring unit has a control unit which is configured in an operating mode in such a way that the cutting device and the measuring device are controlled or operated in a coordinated manner in such a way that a front end section of the straightened material, which is moved to a measuring position in was conveyed by the measuring device, is secured against self-rotation by means of anti-rotation devices of the measuring system, e.g. by pinching, and only then is the cutting device activated in order to separate the rod-shaped section to be measured, which is secured against rotation, from the rest of the material to be straightened.
  • the cutting device activated in order to separate the rod-shaped section to be measured, which is secured against rotation, from the rest of the material to be straightened.
  • the coordination between cutting and measurement is particularly easy to implement in measuring units with an integrated cutting device.
  • a technical control Coordination is also possible with external editing devices, i.e. those that are not part of the measuring unit but belong to another unit.
  • the material to be straightened is first conveyed into the area of the measuring device, secured against twisting and only then separated from the rest of the material to be straightened.
  • the anti-twist device can be ensured with the aid of elements of a clamping device that can be displaced in the transverse direction.
  • rod transport device that is configured to take a section of the straightening material to be separated before carrying out the cutting operation, transport it to the measuring device after separation from the rest of the straightening material and insert it there with an unchanged rotational position or deposit it and release it after the rod-shaped Section was included secured against rotation in the measuring device.
  • the measuring unit can be configured in such a way that the material to be straightened can be measured in the rotational position in which it ran through the straightening system.
  • this is not mandatory, so that the rotational position of the rod-shaped section during the measurement may differ from the rotational position of the rod-shaped section at the time the residual material is separated.
  • Some embodiments of the measuring method make use of this possibility by producing a rotational position marking on the rod-shaped section, which is suitable for determining that rotational position or rotational position of the rod-shaped section that was present during straightening.
  • the rod-shaped section provided with the rotary position marking is then transported to the measuring unit and arranged in the measuring position of the measuring unit with a defined rotary position.
  • This rotational position is in a known spatial relationship to the rotational position in which the material to be straightened passed through the straightening system, so that a conversion or coordinate transformation is possible.
  • a rotational position setting auxiliary device is used on the part of the measuring unit, which is configured in functional interaction with the Rotational position marking of the rod-shaped section to ensure that the rod-shaped section is arranged in the defined rotational position for the measurement.
  • the measurement results obtained in this way can then be clearly assigned to the reference planes.
  • a bend or bent section is created at or near one end of a rod-shaped section, which is inclined in a certain direction to radial to the longitudinal axis of the rod-shaped section and thus enables the rotational position to be precisely determined and reproduced if necessary.
  • the length of the bent section compared to the rest of the rod-shaped section is usually very short, for example at most 20% or at most 10% of the total length of the rod-shaped section.
  • a rod or a “rod-shaped section” is not only present if it extends essentially in a straight line over its entire length. Rather, there is a bar or a bar-shaped section when it extends essentially in a straight line over the majority of its total length, for example over at least 80% or at least 90% of its total length.
  • a notch or other partially depressed structure may be embossed in the material of the section to create the rotational position mark, e.g., with a die, punch, knurling tool, or texture embossing tool.
  • a cutting tool can also be used for marking by only making a working stroke so far that the cutting edge penetrates the material a little and creates a notch. If the material is an insulated wire, the rotational position marking can be introduced by partially or completely removing the insulating layer at a small point on the circumference, so that the rotational position can be recognized from the stripped point. In principle, any marking can be used that results in a marked section not having any rotational symmetry in relation to the longitudinal axis of the rod-shaped section.
  • the cutting device in such a way that the cutting operation for separating the rod-shaped section introduces a characteristic change in shape that serves as a rotary position marker at the end of the rod-shaped section, for example by creating a chamfer on one side. If several sides are to be chamfered, the chamfers can differ in such a way that a chamfer that can be clearly distinguished from other chamfers can be used as a rotary position marker.
  • a separately manufacturable, preferably shape-adapted asymmetrical marking element as the rotary position marker, which can be attached to the free end before the rod is separated from the rest of the material to be straightened, e.g.
  • a clip produced by means of 3D printing or a small cap can be attached or slipped over or clipped onto the free end before the rod is separated. Due to the asymmetry, the rotational position is then easily recognizable.
  • a rotational position setting auxiliary device can be provided on the measuring unit side, which is adapted to the type of rotational position marking in such a way that it can be ensured in functional interaction with the rotational position marking that the rod-shaped section for the measurement is arranged in the desired defined rotational position becomes.
  • a marking or other orientation aid can be provided on the measuring unit itself, so that a human operator or a robot can optically detect the rotational position in which the rod-shaped section must be brought in order for the desired measurement to be possible.
  • a rotational position detection device can have a camera for optically detecting the rotational position marking. Then, with the aid of the camera signal, the rod-shaped section can be arranged in the measuring unit in such a way that it assumes the desired, defined rotational position. This correct position orientation can be performed by an operator or semi-automatically or automatically.
  • an auxiliary device for detecting the rotational position which has a mechanical counter-marking element for mechanically contacting the rotational position marking of the rod-shaped section.
  • the counter-marking element can, for example, have a section with a counter-structure that is complementary to the rotational position marking, such that the desired rotational position of the rod-shaped section can be set by making the contact itself.
  • a counter-element can be provided which corresponds to the rotational position marking of the rod-shaped section.
  • a latching element can be provided which latches into a notch serving as a rotary position marker or into a grain at a point on the circumference of the rod-shaped section.
  • his kinked or bent section at the end of the rod-shaped section has to be inserted into a corresponding recess or the marking that was created by the cutting operation (e.g. a chamfer) has to be placed on a correspondingly inclined surface in order to obtain the defined rotational position.
  • an in-process measurement/regulation can also be carried out by feeding rods that are straightened regularly or irregularly according to a specified scheme or on an ad hoc basis to the measuring device during the production process and measuring them there in order to assess the straightening quality and, if necessary, make compensating changes to adjust the straightening system.
  • the bars removed from the material flow for testing purposes can then, if possible, be fed back into the subsequent production step, but this is not mandatory. From time to time, straightened rods can therefore be decoupled from the material flow for measurement purposes and, if necessary, returned to the material flow at the end of the measurement.
  • the straightened material to be straightened is fixed for the purpose of measurement at a first fixing point and at a second fixing point at a distance from the first fixing point in such a way that for each of the fixing points a vertical position and a transverse position of the straightened material (e.g. in a horizontal direction transverse to the longitudinal direction of the bar) is specified and a straightening material section lying between the fixing points is free of forces except for the gravitational forces. Then the position of the material to be straightened is measured in a measuring plane lying between the first and the second fixing point. This can, for example, be in the middle between the fixing points. The residual curvature of the wire section lying between the fixing points is then determined using position data for the position of the material to be straightened at the first fixing point, the second fixing point and the measurement plane.
  • a first and a second clamping device can be provided in the measuring device, which offer a support for the material to be straightened at the corresponding fixing points and have clamping elements that can be moved in the transverse direction, which can be moved up to contact with the material to be straightened and thus determine the transverse position.
  • the clamping elements should at most exert a very small force when they come into contact with the material to be straightened.
  • the measuring device has a first clamping device on a side facing or to be turned towards the cutting device (inlet side) and a second clamping device at a distance thereto in the longitudinal direction, with components of a measuring system being arranged in an area between the clamping devices that defines a measurement plane oriented transversely, in particular perpendicularly, to the longitudinal direction of the measurement device and is designed to determine the position of the placed rod-shaped section in the measurement plane.
  • the measurement plane is preferably located centrally between the clamping devices, where the largest deflections of the fixed rod-shaped section are typically expected in terms of amount, which benefits the measurement accuracy.
  • each of the clamping devices has a support roller mounted with a horizontal axis of rotation and two transverse positioning elements adjustable by means of a drive such that an inserted rod-shaped section can be fixed at a fixing point defined in the vertical and horizontal directions.
  • the overhead section of the lateral surface of the support roller can determine the vertical position, while the laterally positioned transverse positioning elements specify the position in the horizontal direction.
  • the transverse positioning elements can be designed, for example, as rotatably mounted transverse positioning rollers. However, rotatability is not necessary in many cases. Other types of fixedly mounted transverse positioning elements can also be provided, e.g.
  • the anti-twist device can be secured with the aid of the transverse positioning elements, eg in the form of transverse positioning rollers or blocks, of the clamping device that can be displaced in the transverse direction, which thus act as anti-twist devices.
  • the transverse positioning elements eg in the form of transverse positioning rollers or blocks
  • the clamping device that can be displaced in the transverse direction, which thus act as anti-twist devices.
  • the true state of curvature can be measured on a rod-shaped section which is supported at two spaced locations and is otherwise subjected essentially only to gravity.
  • other transverse positioning elements that may not be movably mounted can also be provided, for example blocks with convexly curved contact surfaces.
  • the contact surfaces to the workpiece should be designed in such a way that there is only essentially punctiform or small-area physical contact, so that the straightened rod is only clamped in the horizontal direction between essentially punctiform contact points, so that any bending in the vertical direction is not significantly impeded.
  • the anti-rotation devices can thus be elements with a suitable geometry, which allow point or line contact between the clamping device and the rod-shaped section. These include, for example, the rollers mentioned, but also non-rotatable elements which have a point or a radius at least in the contact area, for example a cylindrically or spherically curved contact surface.
  • a distance of the clamping device measured parallel to the longitudinal direction can be continuously adjusted, so that the measuring device can be easily adapted to rod-shaped sections of different lengths.
  • the rod-shaped sections provided for the measurement are significantly shorter than one meter.
  • their length can be between 300 mm and 700 mm, for example, or possibly less (in the case of relatively thin rod materials).
  • one of the fixtures may be fixed and only the other slidable, preferably the fixtures are mounted on carriages that ride on guide rails attached to the top of a horizontally oriented base plate of the measurement system.
  • both clamping devices can be continuously shifted in the same axis and then fixed in the desired positions.
  • a development provides that components of the measuring device are fastened to a carrier that is mounted on a carriage that can be moved on the guide rails that also guide the clamping devices. This creates an extremely stable arrangement that can be easily adapted to different dimensions of the rod-shaped sections to be measured.
  • any measuring device that provides quantitative information about the residual curvature in the straightening planes of the roller straighteners and allows a clear assignment of the measured residual curvatures to the straightening planes can be used for the metrological recording of the straightened material after it has passed through the straightening system, i.e. for the measurement.
  • the measured variable does not have to correspond directly to the residual curvature; it is sufficient if the measured variable represents a value that represents the residual curvature.
  • the measurement can be tactile (ie touching) or non-contact, for example by means of optical and/or electromagnetic devices. It is important that the measurement technology for the Setting a straightener allows statements about the residual curvature or the straightening quality in that straightening plane in which the respective straightener acts.
  • the measuring device comprises an optical measuring system that uses laser radiation to generate two laser light curtains that are perpendicular to one another in the measuring plane and detect them by means of opposite light-sensitive sensors, as a result of which the position of the material to be straightened in the measuring plane can be determined with high precision in two directions by means of shadow projection.
  • the non-contact measurement does not affect the shape of the rod to be measured.
  • the residual curvature that is present in the curvature plane which is influenced by the respective roller straightener (plane perpendicular to the axes of rotation of the straightening rollers), can then be easily determined from the distance in the measurement plane between the measured position of the wire section and a reference position in the measurement plane which would be the case if the straightened material had the target residual curvature.
  • This reference position preferably does not lie on a straight line connecting the two fixing points, but rather takes into account the deflection of an item to be straightened that is lying on the fixing points due to gravity.
  • the material to be straightened can also be used for the sensitivity analysis, possibly modified by the fact that the material to be straightened is deformed several times in the straightening process and its elastic properties may be changed as a result.
  • the invention also relates to a method for setting up a straightening system for straightening continuous wire-shaped or tubular straightening material, in which a measuring device and a measuring method according to the claimed invention are used.
  • FIG. 1 shows components of a feed device for feeding wire material from a wire coil to a forming machine (not shown), the feed device being arranged at a set-up station with an integrated straightness measuring system;
  • Fig. 2 shows the alignment system of the feeder of Fig. 1 on an enlarged scale;
  • 3A shows in FIG. 3 the measuring device of the set-up station from FIG. 1 on an enlarged scale and in FIG. 3A a detailed view of the measuring plane;
  • FIGS. 4A to 4C show a variant of the method, in which rotation safety devices prevent a severed, directed round rod from rotating itself between separation from the rest of the wire and the measurement;
  • Figures 5A to 5D show an alternative method variant in which a straightened bar of flat material is cut off and measured
  • 6 to 9 show different exemplary embodiments, each of which has devices for generating a rotational position mark on the supply unit side and a rotational position adjustment auxiliary device on the measuring unit side;
  • FIG. 10 shows a further embodiment of a measuring device for measuring residual curvatures on severed straightened rods.
  • measuring units and measuring methods for measuring residual curvatures on straightened wire-shaped or tubular straightening material are explained below.
  • the material to be straightened has passed through a straightening system with two roller straighteners connected in series with straightening planes oriented perpendicular to one another.
  • the material to be straightened in the example a wire, can be further processed in a forming machine to produce straight or curved molded parts from the material to be straightened.
  • the measuring units and measuring methods can be used, for example, when setting up a straightening system.
  • FIG. 1 shows components of a wire processing system that is designed and set up to process elongated workpieces 110 in the form of metallic wires that are available as workpiece stock in the form of a so-called coil, i.e. a wire bundle wound up like a coil.
  • the molded parts can be, for example, helical springs, in particular compression springs or tension springs, act, or bent parts of different geometry. Shaped parts can generally be bent two-dimensionally or three-dimensionally, possibly also in the form of straight rods (e.g. in straightening machines or rod assembly machines).
  • the Cartesian xyz machine coordinate system is used to better describe directions and positional relationships.
  • the wire processing system When configured ready for operation, the wire processing system includes a forming machine (not shown), which can be designed as a spring winding machine, for example, in the production of helical springs.
  • a forming machine (not shown), which can be designed as a spring winding machine, for example, in the production of helical springs.
  • a device 300 is provided for feeding the elongated, wire-shaped workpiece material to the forming machine.
  • the device 300 is also briefly referred to as the feeding device 300 in this application.
  • the feed device is a forming machine that produces a straightened wire from more or less strongly curved wire from the coiled wire stock by forming.
  • Fig. 1 shows some components of the feeding device 300 at a set-up location or a set-up station 350.
  • One task of the feed device 300 is to feed the wire in a straightened form (residual curvature close to zero in the tolerance range) to a downstream forming machine or its feed device at any time as precisely as possible at the speed required at that time.
  • the feeding device 300 has its own control unit 390 which communicates with the control unit of the forming machine.
  • the functionalities of the two control units can be integrated in a single control unit.
  • the feed device After completing the set-up at the set-up station, the feed device is moved to its working position on the forming machine to be supplied.
  • the components shown are mounted on a movable platform, which can be e.g. linearly displaced on guide rails or rotatably mounted around a vertical axis of rotation or can be moved unguided (e.g. on rollers or wheels).
  • the feed device comprises a feed unit 310, which has a receiving device 330 for receiving a workpiece supply 381 in the form of a coil and a downstream straightening system 400 for straightening the workpiece before it enters the forming machine.
  • the alignment system 400 is shown in detail in FIG. Fig. 1 shows the feed unit 310 at a set-up station 350, which enables a machine operator to carry out all work on a set-up system 400, which is located at the set-up station 350, that is necessary to adjust the set-up system to the workpiece material used in such a way that the feed unit in productive operation, i.e. when the feed unit is in its working position on a forming machine, to deliver straightened workpiece material with high straightening quality, in particular material with no residual curvature or with residual curvature that is only within the tolerance range.
  • the stock of workpieces is held on an exchangeable coiler 335, which is picked up by a pick-up device 330 and, in the picked-up state, is mounted so that it can rotate about a horizontal axis of rotation.
  • the storage does not take place in the region of the axis of rotation of the reel, instead two axis-parallel support rollers 332, 333 with horizontal axes of rotation are attached in the bottom area. These support rollers are part of the receiving device 330.
  • the reel is placed on the two support rollers so that the circumference of the disc-shaped side elements of the reel rests on the two support rollers and the position of the axis of rotation is fixed in space. In the example, it is an active reel with its own drive.
  • the drive 334 engages the front support roller 333 and can drive it under the control of the control unit 390 .
  • the unwound wire is guided over a deflection device 340, which has an upper deflection roller 340-1 and a lower deflection roller 340-2, which are rotatably mounted on a vertical support 341 with parallel axes.
  • the upper deflection roller is designed as a vertically movable dancer roller with spring return.
  • the drive motor for the support/drive roller is regulated by a position query of this roller.
  • the lower deflection roller is wrapped around approximately three quarters of its circumference in such a way that the outlet, ie the upper side of the lower deflection roller 340, is level with the inlet-side passage opening of the straightening system 400.
  • a wire guide device 375 is located between the deflection device and the straightening system, the output of which is aligned with the input of the straightening system 400 connected downstream.
  • a wire end detection device can be integrated into the wire guide device.
  • the construction includes a buffer store 600 in the form of a relatively flat one open on one side (here upwards).
  • Storage box and an upstream auxiliary feed device 610, which can be arranged, for example, behind the upper deflection roller 340-1.
  • the auxiliary feed device can be driven by means of an auxiliary drive and is configured to convey the workpiece, ie the wire in the example, to the downstream buffer store 600 at a definable conveying speed.
  • the buffer store has an entry and an exit for the workpiece.
  • the buffer storage is designed in such a way that the workpiece can form a workpiece loop 111 of variable length in the buffer storage between the entry and the exit. This allows speed differences between the areas in front of and behind the buffer memory to be compensated.
  • a sensor system is preferably provided for detecting the filling level of the buffer memory and for generating sensor signals representing the filling level.
  • the control device can then be configured in such a way that the conveying speed of the auxiliary feed device can be controlled or is controlled as a function of sensor signals from the sensor system.
  • a buffer store can also be installed horizontally, so that the workpiece loop is formed in a plane which is aligned essentially horizontally.
  • the straightening system 400 comprises two roller straightening apparatuses 400-1, 400-2, which are connected directly one behind the other and can be adjusted independently of one another, each of which has a number of straightening rollers that are parallel to the axis. Seven straightening rollers are provided here, but other numbers, e.g. five to nine, are also possible.
  • the axes of rotation of the straightening rollers of the straightening devices connected in series are aligned orthogonally to one another.
  • straightening rollers produce alternating bending due to off-centre adjustment with respect to a neutral axis of the material to be straightened, which deforms the material to be straightened into the plastic range and thereby straightens it.
  • the straightening rollers here are passive or not rotationally driven, i.e. there are no drives for rotating the straightening rollers.
  • the wire is pulled through the roller straighteners.
  • a feed device 385 is provided, which is arranged behind the straightening system 400 in the material flow direction and serves, among other things, to pull the wire material through the two roller straighteners 400-1, 400-2 of the straightening system 300 in the direction of subsequent components.
  • the components of the straightening system 400 are carried by a frame part, in which the control unit 390 of the feed unit 310 can also be accommodated.
  • the frame part also carries the feeder device 385.
  • the feeder device 385 is in the example as Designed roller feed and can be configured in other embodiments as a belt feed device or pliers feed.
  • an optional, optionally manually operable clamping device can be provided, with which the axial position of the wire that is fed through can be fixed if necessary.
  • the first roller straightening apparatus 400-1 has seven passive straightening rollers R1, .
  • the straightening rollers define the effective straightening geometry of the roller straightening apparatus with their peripheral sections touching the material to be straightened 110 .
  • the first roll straightener 400-1 essentially changes the curvature only in one vertical plane (x-z plane), the straightening plane.
  • the second roller straightening apparatus 400-2 which is responsible for straightening in a horizontal plane, has a similar structure, here the straightening roller axes of rotation run vertically.
  • all seven straightening rollers are designed as straightening rollers that can be automatically adjusted and, in response to control signals from the control unit 390, can automatically be adjusted independently of one another by means of servo-motor drives 405-1, .., 405-7 in an infeed direction oriented perpendicular to the throughput direction (parallel to the z-axis). be delivered bi-directionally.
  • straightening rollers are manually adjustable. Adjusting screws and position indicators, for example, can be provided for this purpose.
  • a portion of the straightening rolls e.g. two, three or four
  • another portion e.g. three, four or five
  • the set-up station 350 or setting station 350 comprises a cutting device 370, with which, in the course of the setting work on the straightening system, rod-shaped wire sections 110-A which have been straightened on a trial basis are cut off the supplied wire and thus used for a Straightness check can be provided.
  • a cutting device 370 In the example, an automated cutting device 370 is provided; alternatively, a manually operated cutting device can be provided.
  • the set-up station 350 has a measuring device 500 .
  • the wire sections or wire rods 110-A cut off by means of the cutting device are checked for straightness or residual curvatures with the aid of the downstream measuring device 500 .
  • anti-rotation devices it is ensured that the rotational position of the material rod provided for measurement around its longitudinal axis remains unchanged, so that the wire is measured in the rotational position in which it ran through the straightening system.
  • the measuring device 500 and the associated cutting device 370 are components of a measuring unit 350 which, possibly together with other components, forms an autonomous unit which can serve as a set-up station 350 . Therefore, the same reference number 350 is used for the set-up station and the measuring unit.
  • the measuring device 500 comprises a first clamping device 510-1 on the side facing the cutting device 370 and a second clamping device 510-2 at a distance behind it.
  • the fixtures are mounted on carriages that run on two guide rails 501 which are attached to the top of a horizontally oriented base plate 502.
  • the axial distance between the clamping devices, measured parallel to the throughput direction, can thus be infinitely adjusted.
  • Each of the tensioning devices has a support roller 512-1, 512-2 mounted with a horizontal axis of rotation and two pneumatically adjustable transverse positioning rollers 514-1, 514-2.
  • An inserted wire rod can thus be fixed at a fixing point that is precisely defined both in the vertical direction and in the horizontal direction.
  • the rollers touch the wire without introducing any additional forces or torques, so that the wire rod rests at the front and back at defined fixation positions and is only subjected to gravity in the area in between.
  • the rod cannot rotate about its axis when it is gently pushed between the horizontally slidable rollers 514-1, 514-2. is pinched.
  • measuring system 520 is an optical measuring system that measures the position of the wire placed on it in a measuring plane 524 can be determined with high precision.
  • a second laser unit 525-2 is attached above the straight connecting line between the fixing points, which generates a laser light curtain lying in the measuring plane 524, which falls on the opposite side into the detection range of a photosensitive sensor 527-2, so that the position of the wire in the lateral direction (horizontal direction) can be accurately detected.
  • the position in the vertical direction is detected using a first laser unit 525-1 and the opposite sensor 527-1.
  • the measurement is preferably carried out in the middle between the two fixing elements using the two lasers in the horizontal or vertical direction.
  • FIG. 3A illustrates a typical measurement situation.
  • the plus symbol represents the point of intersection of the straight line connecting the fixing points and the measurement plane 524.
  • the hatched circle represents the position of the wire section 110-A in the middle between the clamping devices.
  • a residual curvature of the wire rod in the respective straightening planes can be calculated from the distance values AH in the horizontal direction and AV in the vertical direction. The results are therefore specific to the straightening plane and are evaluated accordingly in order to provide separately determined instructions for improving the straightening geometry, if necessary, for each of the two roller straighteners.
  • the evaluation takes into account that the wire rod undergoes a certain deflection due to gravity alone, the extent of which depends on the material properties and the distance between the fixing points. This contribution is deducted from the evaluation.
  • the result of the measurement is a quantitative value for the residual curvature, which can have contributions in both the horizontal and vertical directions. Based on these measured values, the straightening geometry of the roller straighteners should then be adjusted in such a way that the residual curvature disappears with the next piece of wire.
  • the inventors see a potential problem in the processing of round material. There it can happen that a round bar, which still has a considerable bulge in the horizontal plane after straightening, automatically rolls into a stable rotational position when it is placed in the measuring device, in which the bulge sags downwards. That would simulate a bulging in the vertical direction, which is actually not present, which would lead to erroneous measurement results and, as a result, to incorrect infeeds and/or incorrect infeeds on the wrong straightener.
  • the measuring system is configured for a reference plane-specific or reference plane-selective measurement.
  • a variant of the method shown schematically in FIGS. 4A to 4C is suitable for many materials with different cross-sectional shapes, in particular also for round material.
  • the procedure is such that first the front end section 112 of the straightened wire adjoining the front end face 113 is conveyed to a measuring position in the measuring device 500 (Fig. 4A) by means of a controlled feed (by the upstream feed device 385) (Fig. 4A), then using the in the transverse direction displaceable rollers 514-1 or 514-2, which contacts clamping devices 510-1, 510-2 on diametrically opposite sides and is thereby clamped horizontally and thus prevented from rotating (Fig. 4B) and that only then the rod to be measured is separated from the rest of the material to be straightened is separated (Fig. 4C). Then the measurement begins using the optical measurement system 520.
  • the horizontally movable rollers 514-1 and 514-2 of the clamping devices act as an anti-rotation device, contact the wire material at two horizontally diametrically opposite contact points with relatively low pressure, which is dimensioned in such a way that the static friction is sufficient to prevent the rod from rotating itself around the To prevent the longitudinal axis, but at the same time the wire rod can relax in such a way that it is otherwise free of forces except for gravity and thus shows those residual curvatures that are to be measured.
  • FIGS. 5A to 5D Another variant of the method for checking the straightness of rods using the measuring device is explained with reference to FIGS. 5A to 5D.
  • the wire with a flat rectangular cross-section (see detail) is fed through the wire feed by means of the feed device 385 into a cutting position.
  • This is characterized, among other things, by the fact that the front end 113 of the rod has already reached the support roller of the rear or second tensioning device 510-2 and is resting there.
  • the lateral positioning rollers are in their retracted positions.
  • the cut is made by the cutter 370 (Fig. 5B).
  • Fig. 5B the next process step
  • the cut piece of wire is pushed further forward into its measuring position, in which the wire rod is centered in relation to the measuring plane in the middle and protrudes on both sides by equal lengths over the support roller.
  • No special setup is required for this short wire feeder. Rather, the subsequent piece of wire is moved to the rear front end of the wire rod to be measured by means of the feed device 385, so that it can bring about the horizontal feed in the manner of a ram.
  • the transverse positioning rollers are moved in the direction of the intended fixing positions using their pneumatic cylinders.
  • the piece of wire is pressed onto the rear stop to ensure a defined level.
  • the wire rod is fixed for the measurement. It is easy to see that the connecting straight line between the front and rear fixing positions does not have to be coaxial to the feed axis of the following wire.
  • the straightening system can have exactly two roller straightening devices, which preferably produce straightening planes that are perpendicular to one another.
  • a straightening system can also have three or four or more roller straighteners.
  • a straightening system can have four straightening devices offset by 45°, which can be a favorable option for straightening round wire, for example.
  • the forming machine in which the straightening system is integrated can also be a straightening and cutting machine designed to straighten wires or other semi-finished materials that can be straightened and have different cross-sectional sizes and shapes, and then the straightened goods cut to desired length.
  • the machine then additionally has a length measuring device and a cutting device, which can preferably be actuated automatically based on signals from the length measuring device.
  • the measuring unit can then measure the severed straightened bars.
  • the measuring unit does not need its own cutting device for this.
  • It can also be a rod fabrication machine which, in addition to the straightening system, a cutting device and a length measuring device, also has a stripping device in order to remove sections of the insulation from a metallic starting material covered with an insulating layer.
  • a straightening system can also be integrated into a forming machine which, with the aid of suitable forming tools, can produce smaller or larger series of molded parts, some of which have complex geometries, from the straightened material in an automatic production process.
  • the forming tools required for forming are then connected downstream of the straightening system.
  • the forming machine can be a bending machine, for example for producing bent parts from wire material, strip material or tube material or a spring manufacturing machine or a wire nail machine for the mass production of screws, nails, rivets or the like.
  • the invention can be used for different types of material to be straightened, in particular for straightening metallic wire material or pipe material.
  • the cross-sectional shape of the material to be straightened can vary, e.g. a circular cross-section for round material, a profiled and/or polygonal cross-section for profile material, in particular a rectangular cross-section for square material.
  • Flat material such as metallic flat strips with a large aspect ratio between width and height, can also be straightened.
  • the cross-sectional size can also vary.
  • the metallic material may be uncoated or may have a coating, such as an electrically non-conductive insulating layer of plastic.
  • the straightness check or measurement does not have to be carried out as described in the exemplary embodiment.
  • the straightness check can also be automated using at least one camera.
  • the straightness can also be checked in the run using two cameras offset by 90°.
  • a camera rotating around the wire or a laser scanner can be used.
  • FIGS. 6 to 9 each of which has devices for generating a rotational position marking on the side of the feed unit and an auxiliary device for setting the rotational position on the side of the measuring unit.
  • a rotational position marking can thus be produced on the part of the feed unit on a rod-shaped section, which allows a clear determination of the rotational position or rotational position in which the rod-shaped section was directed.
  • an auxiliary device for adjusting the rotational position is provided which, in functional interaction with the rotational position marking on the rod-shaped section, allows it to be accommodated in the measuring unit in a defined rotational position in such a way that the measured values determined with the measuring unit are clearly related to can be brought to the rotational position in which the material to be straightened ran through the straightening system.
  • the rod-shaped section can be transported between the feed unit and the measuring unit manually, semi-automatically or automatically, without it being necessary to maintain a specific rotational position or orientation of the rod-shaped section during the entire transport.
  • FIGS. 6A to 6D show the area of the feed device 385 and the downstream cutting device 370 of an embodiment in different phases of the production of a rotational position marking on a rod-shaped section 110-A of the material to be straightened 110.
  • the material to be straightened is a round wire here.
  • Figure 6A shows the cutting tools prior to entering the wire during a cutting operation.
  • 6B shows the withdrawal movement of the cutting tools after the wire has been severed. With the cut, a bar-shaped section was separated, the next one is to be created.
  • the wire is advanced a short distance, for example a few centimetres, with the aid of the feed device 385 . Then, in a notching operation, a V-shaped notch 115-1 is formed in the top of the wire a short distance from the front end using the upper die 370-1 (Fig. 6C). Upon retraction of the notching cutting tool 370-1, the pivot mark 115-1 formed by the notch 115-1 can be seen on the top of the wire. The wire (the material to be straightened) is then advanced until the next cutting point comes within the range of the cutting device 370 . Then, the rod-shaped portion 110-A marked with the notch 115-1 is severed.
  • the notch 115-1 (Fig. 6C) is made, the bottom of the V-shaped notch is parallel to the horizontal direction, and the notch is at the top, showing the vertical direction.
  • the notch 115-1 can thus be used to clearly determine the rotational position in which the wire was when it was straightened.
  • FIG. 6E shows the insertion of the rod-shaped section 110-A into the measuring device 500 with the appropriate alignment or rotational position, which can be determined using the notch 115-1 or the rotational position marking.
  • the rod-shaped section 110-A is placed on the support rollers 512-1, 512-2 in such a way that the rod end with the marking 115-1 is located beyond the rear support roller 512-2.
  • the measuring unit has a rotary position adjustment auxiliary device 550 with a downwardly directed wedge 555, the V-shape of which corresponds to that of the cutting edge of the cutting tool 370-1.
  • the wire can thus be oriented exactly as it ran through the straightening unit using the marking on the wire and the appropriate recess on the measuring station. In this way, the curvature components represented by the measurement data can be clearly assigned to the different straightening planes of the roller straighteners (cornering-plane-specific measurement).
  • the cutting device here has an upper cutting tool 370-1 with a one-sided bevel, which interacts with a non-cutting lower cutting tool as a counter-holder. The cutting movement takes place from one side only, so that at the end of the wire a sloping bevel 115-2 is provided as a rotary position marker, the orientation of which allows the rotary position of the wire to be clearly determined during the cut.
  • a rotational position adjustment auxiliary device 550 beyond the second support roller which includes a vertically movable stop which has an inclined surface at its lower end corresponding to the inclined surface on the cutting wedge of the cutting tool.
  • the rod-shaped section is inserted in such a way that the chamfer 115-2 on the end face of the rod-shaped section 110-A rests flat against this stop. The correct orientation is thus defined by the mechanical contact with this bevel. The stop can then be moved out of engagement with the rod-shaped section so that the measurement is not affected by contact with the stop.
  • a short length of the wire is bent by approximately 90° so that a short end portion 115-3 of the rod-shaped section is parallel to the vertical plane protrudes radially.
  • This bend or the radially protruding end piece 115-3 serves as a rotational position marker and was introduced after the previous rod-shaped section had been separated, here in the example by the cutting tool 370-1 itself. Alternatively, a separate bending tool is possible.
  • a rotational position adjustment auxiliary device 550 is provided on the measuring device 500 (FIG. 8B) with a counter-marking element that corresponds to the bend 115-3 and has a recess 556 into which the bend fits.
  • the rod-shaped section 110-A is placed in the measuring device in such a way that the bent end piece fits into the recess.
  • the counter-marking element can be moved downwards, so that the recess disengages from the rod-shaped section and this is free of forces for the measurement.
  • the rotational position adjustment auxiliary device 550 of the measuring device comprises a camera 558 with which the front end of an inserted rod-shaped section 110-A can be recorded.
  • the rotational position marking (eg a bend 115-3) is determined without contact using an optical measuring system.
  • a line laser as an optical measuring system can be used.
  • the measured values supplied by the optical measuring system are then processed in order to determine the rotational position of the rod-shaped section 110-A during the measurement and thus establish a reference to the orientation of the alignment planes in the alignment unit.
  • FIG. 10 shows a further exemplary embodiment of a measuring device 600, which is designed to measure a rod 110-A of finite length after straightening and separating from the straightened material that is being fed in, with regard to any curvatures.
  • the relatively simply and robustly constructed measuring device 600 can be set up at a suitable location in a production hall and used by various machine operators to measure straightened rods from time to time with regard to possible curvatures and to carry out a straightening plane-specific measurement.
  • the measuring device 600 can be mounted on a trolley, for example, in order to be able to be used at different locations, but stationary mounting is just as possible.
  • the measuring device 600 has a relatively heavy, torsion-resistant base plate 605, which can be mounted, for example, on the top of a trolley and supports all other components of the measuring device.
  • the measuring device 600 has a first fixing device 610-1 and a second fixing device 610-2 at a distance therefrom in the x-direction. These are designed in such a way that a rod to be measured can be held in a precisely defined spatial position without constraining forces.
  • the distance in the x-direction is dimensioned so that it is slightly smaller than the shortest bars to be measured.
  • Each fixing device has a bearing block 612-1, 612-2 in the form of a plate set up vertically in the yz plane.
  • a substantially V-shaped rod seat 615-1, 615-2 is formed at the top of each bearing block and widens upwards.
  • the flanks of the rod holders are each inclined at an angle of 45° to the x-z plane or to the vertical and are each designed in the shape of a roof, so that each rod holder at the ridge of the roof shape only forms a punctiform or linear contact surface with the inserted rod.
  • a bar 110-A made of flat material with a rectangular cross section is measured.
  • the broadside is in line contact with one of the flanks, the narrow side butts near the base of the V-shape in line contact against the other flank.
  • This defines and fixes the position of the bar material in the yz plane both in the vertical direction (z-direction) and in the transverse direction (y-direction) without any constraining forces (with the exception of gravity) acting on the bar that is placed on it.
  • a measurement of round material is the same possible, in this case there are punctiform contact areas on the inwardly protruding edges of the flanks of the rod holder.
  • a hinged stop 640 is provided on the outside of the bearing block of the first fixing device 610-1, which makes it easy to insert the rod so that the center of the rod is located exactly in the middle between the support points of the fixing device.
  • a precisely known relationship between the rotational position during straightening and cutting on the one hand and the rotational position on the other hand when measuring usually results automatically when the material is placed insofar as they are rotated by 45° in relation to one another.
  • the reference can be ensured, for example, with the help of a rotary position marking (e.g. color marking, attached or clamped marking element or the like) and a corresponding rotary position detection device on the measuring device.
  • a straightened rod e.g. after an initial straightening process, still has a relatively strong curvature and/or is twisted somewhat, so that it is not certain that the rod will be fixed at both fixing points (front and rear or at the first and the second fixation device) is present in a defined position.
  • an additional clamping element is provided on one of the two fixing devices, which is designed to grip the section of the rod lying in the rod holder and to press the section against a flank of the rod holder with little force.
  • This low force which acts only on one end section of the rod, can ensure a defined rotational position of the rod on this rod receptacle without a constraining force being exerted on the rod as a whole, which changes the state of curvature to be measured.
  • the actual measurement is largely analogous to the measurement operations already described in the other exemplary embodiments.
  • the components of a measuring system 620 are mounted centrally between the fixing devices 610-1, 610-2.
  • the measuring system works optically and can determine the position of the wire or rod placed in a yz plane (measuring plane) in the middle between the fixing devices with high accuracy.
  • the electro-optical components of the measuring system (two laser units and corresponding sensors for shadow impact measurements) are attached to a C-shaped carrier, which is open towards the visible front and thus makes it easy to insert a rod manually.
  • the measurement directions which are orthogonal to one another, are not horizontal and vertical, but around Inclined at 45° to the horizontal direction (y-direction).

Landscapes

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Abstract

Eine Messeinheit (350) zum Messen von Restkrümmungen an gerichtetem drahtförmigen oder rohrförmigen Richtgut, welches ein Richtsystem mit zwei hintereinander geschalteten einstellbaren Rollenrichtapparaten (400-1, 400-2) mit unterschiedlich orientierten Richtebenen durchlaufen hat, umfasst eine Messvorrichtung (520) zur Aufnahme jeweils eines von dem Richtgut abgetrennten stabförmigen Abschnitts (110-A) des durch das Richtsystem hindurchgelaufenen Richtguts in einer Messposition und zur Ermittlung von Messdaten, die eine Restkrümmung des gerichteten Richtguts repräsentieren. Die Messeinheit ist für eine Richtebenen-spezifische Messung konfiguriert, die eine Zuordnung der durch die Messdaten repräsentierten Krümmungs-Anteile zu den unterschiedlichen Richtebenen der Rollenrichtapparate erlaubt.

Description

Messeinheit und Messverfahren zum Messen von gerichtetem draht- oder rohrförmiqen Richtgut
ANWENDUNGSGEBIET UND STAND DER TECHNIK
Die Erfindung betrifft eine Messeinheit und ein Messverfahren zum Messen von Restkrümmungen an gerichtetem drahtförmigen oder rohrförmigen Richtgut, welches ein Richtsystem mit zwei hintereinander geschalteten Rollenrichtapparaten mit unterschiedlich orientierten Richtebenen durchlaufen hat.
Drähte, Rohre oder andere langgestreckte Halbzeug-Materialien liegen unmittelbar nach ihrer Herstellung häufig in Form von aufgewickelten Materialvorräten (coils) vor und müssen normalerweise vor der Weiterverarbeitung gerichtet werden. Das Richten (straightening) ist ein Fertigungsverfahren aus der Gruppe der Umformverfahren und dient dazu, das langgestreckte Material, das hier auch als Richtgut bezeichnet wird, vor der Weiterverarbeitung in eine möglichst gerade Form, d.h. in einen Zustand mit geringer oder verschwindender Restkrümmung zu versetzen. In einem Richtprozess wird hierzu das Material von einem Materialvorrat durch ein Richtsystem gefördert und das Richtsystem erzeugt aus dem Material durch Umformen in einer Richtoperation gerichtetes Material bzw. gerichtetes Richtgut.
Richtsysteme der in dieser Anmeldung betrachteten Art weisen mindestens zwei Rollenrichtapparate auf. Ein Rollenrichtapparat umfasst eine Vielzahl von passiven, also nichtdrehangetriebenen Richtrollen mit zueinander parallelen Drehachsen, die in einer Durchlaufrichtung abwechselnd auf gegenüberliegenden Seiten einer Durchlaufstrecke angeordnet sind und im Betrieb mit werkstückberührenden Umfangsabschnitten eine Richtgeometrie definieren. Mithilfe eines Rollenrichtapparates ist es möglich, eindimensionale Eingangskrümmungen (Krümmungen vor Eintritt in den Rollenrichtapparat) eines Richtguts in einer Ebene zu verändern, so dass nach dem Richtprozess eine definierte Restkrümmung in dieser Ebene vorliegt. Meist wird ein Endprodukt ohne Restkrümmung, also ein gerades Endprodukt angestrebt. Meist werden Richtsysteme mit zwei hintereinandergeschalteten Rollenrichtapparaten verwendet, die die Eingangskrümmungen in zwei zueinander senkrechten Ebenen beseitigen.
Richtsysteme mit Rollenrichtapparaten rotieren nicht und unterscheiden sich insoweit prinzipiell von rotierenden Richtsystemen mit sogenannten Richtflügeln, die in vielen unterschiedlichen Ebenen Richtkräfte einbringen. Bei einstellbaren Rollenrichtapparaten ist wenigstens eine der Richtrollen in einer quer zur Durchlaufrichtung orientierten Zustellrichtung zustellbar. Dadurch kann die Richtgeometrie des Rollenrichtapparats verändert werden, um ein besseres Richtergebnis zu erzielten. Abhängig vom Typ des Rollenrichtapparats kann eine Richtrolle manuell, teilautomatisch oder mittels eines zugeordneten Aktors (z.B. Servomotor, Pneumatikzylinder, Hydraulikzylinder etc.) in Reaktion auf Steuersignale einer Steuereinheit automatisch zugestellt werden.
Unzureichende Richtergebnisses können sich beispielsweise zu Beginn der Verwendung von frischem Richtgut nach einem Coil-Wechsel oder nach Umstellung auf einen anderen Prozess ergeben. Auch im laufenden Prozess können Material-Inhomogenitäten, Änderungen der Werkstoffkennwerte und/oder Verschleiß an Richtrollen zur Verschlechterung der Richtergebnisse führen. Rohmaterial ist auch Fertigungstoleranzen unterworfen. Änderungen können durch regelmäßige Kontrollen anhand von Stichproben erkannt werden. Wenn sich eine nicht akzeptable Verschlechterung der Richtgüte ergibt, sollte das Richtsystem durch Ändern der Richtgeometrie besser eingerichtet werden.
In der Praxis benötigt ein Maschinenbediener sehr viel Erfahrung und Geschick, um bei der betreuten Maschine eine hinreichend gleichbleibende Richtgüte sicherzustellen. Es gibt bereits zahlreiche Ansätze, um unabhängig von den Fähigkeiten eines Maschinenbedieners Fertigungsprozesse mit reproduzierbar guter Richtgüte zu erreichen.
Die Patentschrift DE 195 03 850 C1 beschreibt einen nichtrotierenden Richtapparat für Biegemaschinen mit integrierter Messvorrichtung. Der Richtapparat umfasst wenigstens ein nicht rotierendes, in wenigstens einer Richtebene arbeitendes Richtwerk für Draht- oder Bandmaterial. Das Richtwerk hat mehreren aufeinanderfolgenden, das Material bearbeitenden Richtrollen, die in der Richtebene und quer zur Durchlaufachse des Materials mittels wenigstens eines Stelltriebs einstellbar sind. In Durchlaufrichtung des Materials hinter dem Richtwerk ist eine Material-Biegungs-Messvorrichtung vorgesehen, in der wenigstens eine Messstrecke für einen in der Länge vorbestimmten Materialabschnitt vorgesehen und entlang der Messstrecke wenigstens eine das Ausmaß der Biegung und den Biegungssinn ermittelnde mechanische und/oder elektronische und/oder optische Abtastvorrichtung angeordnet ist, dass mit der Abtastvorrichtung die gemessene Biegung des Materialabschnitts repräsentierende Signale erzeugbar sind, und dass der Stelltrieb wenigstens einer Richtrolle ein auf die Signale mit korrigierenden Stellbewegungen ansprechender Stelltrieb ist. AUFGABE UND LÖSUNG
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine Messeinheit und ein Messverfahren zum Messen von gerichtetem draht- oder rohrförmigen Richtgut bereitzustellen, die präzise Messungen der Restkrümmung an gerichtetem Richtgut ermöglichen und aussagekräftige Messergebnisse liefern, die beim Einrichten und im Betrieb des Richtsystems genutzt werden können, um die Richtgeometrie der Rollenrichtapparate schnell und systematisch so zu optimieren, dass gute Richtergebnisse erzielbar sind.
Diese Aufgabe wird gemäß einer Formulierung der Erfindung gelöst durch eine Messeinheit mit den Merkmalen von Anspruch 1 sowie durch ein Messverfahren mit den Merkmalen von Anspruch 11. Der Wortlaut sämtlicher Ansprüche wird durch Bezugnahme zum Inhalt der Beschreibung gemacht.
Die Messeinheit und das Messverfahren eignen sich zum Messen von Restkrümmungen an gerichtetem drahtförmigem oder rohrförmigem Richtgut, welches durch ein Richtsystem hindurchgelaufen ist, welches (mindestens) zwei hintereinandergeschaltete Rollenrichtapparate mit unterschiedlich orientierten Richtebenen aufweist. Vorzugsweise sind die Richtebenen senkrecht zueinander orientiert, insbesondere liegt eine der Richtebenen horizontal und die andere vertikal.
Die Messung wird an stabförmigen Abschnitten (Stäben) vorgebbarer Länge (Stablänge) durchgeführt, die aus dem durch das Richtsystem hindurchgelaufenen Richtgut mithilfe einer Schnitteinrichtung abgetrennt wurden. Es wird jeweils ein einzelner Stab gemessen.
Die Messeinheit umfasst eine Messvorrichtung zur Aufnahme jeweils eines stabförmigen Abschnitts in einer Messposition und zur Ermittlung von Messdaten, die eine Restkrümmung des gerichteten Richtguts repräsentieren.
Eine Besonderheit besteht darin, dass die Messeinheit für eine Richtebenen-spezifische Messung konfiguriert ist, die eine wenigstens annähernd eindeutige Zuordnung der Messdaten bzw. der durch die Messdaten repräsentierten Krümmungs-Anteile zu den unterschiedlichen Richtebenen der Rollenrichtapparate erlaubt.
Der Erfindung liegen unter anderem folgende Überlegungen zugrunde: Ein Rollenrichtapparat richtet nur in einer einzigen Richtebene. Sind im Richtsystem zwei hintereinander durchlaufene Rollenrichtapparate mit unterschiedlichen, insbesondere mit senkrecht zueinander orientierten Richtebenen vorgesehen, können Krümmungen in den zwei Richtebenen in erster Näherung unabhängig voneinander beurteilt werden. Es wurde erkannt, dass es für eine zielgerichtete Einstellung bzw. Zustellung der Richtrollen beim Einrichtprozess oder im Rahmen einer Regelung im Betrieb wichtig ist, die am gerichteten Richtgut ermittelten Messergebnisse den einzelnen Richtebenen eindeutig zuordnen zu können. Messverfahren und Messvorrichtungen, die dies erlauben, werden in dieser Anmeldung als „Richtebenenspezifische“ oder „Richtebenen-selektive Messung“ bezeichnet.
Es ist bekannt, die Geradheit bzw. die Restkrümmung an einem Abschnitt des gerichteten Richtguts zu messen, der noch mit angrenzenden Abschnitten des Richtguts zusammenhängt. Es kann ggf. bei durchlaufendem Richtgut gemessen werden, also in Phasen, in welchen sich das Richtgut fortbewegt. Eventuell kann das Richtgut für die Messung auch kurzzeitig stillgesetzt werden (vgl. DE 195 03 850 C1). Es wird von den Erfindern als nachteilig angesehen, dass es dabei sein kann, dass die von anderen Abschnitten des Richtguts einwirkenden Spannungen und Kräfte die Gestalt des gemessenen Abschnitts so stark beeinflussen, dass nicht der wahre Krümmungszustand gemessen wird.
Gemäß der beanspruchten Erfindung wird die Messung an stabförmigen Abschnitten bzw. Stäben vorgebbarer Länge durchgeführt, die von dem Richtgut nach Durchlauf durch das Richtsystem mithilfe einer Schnitteinrichtung abgetrennt wurden. Das zu messende Richtgut des Stabes kann sich aufgrund der Trennung vom nachfolgenden Rest ohne äußeren Zwang entspannen, so dass die Gestalt des Stabes die wahren Krümmungsverhältnisse wenigstens näherungsweise unverfälscht repräsentiert. Nach den Erkenntnissen der Erfinder können deutlich besser interpretierbare Messergebnisse erzielt werden, wenn von dem gerichteten Richtgut ein relativ kurzer stabförmiger Abschnitt abgetrennt und dieser Stab dann gemessen bzw. einer Geradheitsprüfung unterzogen wird.
Dadurch sind mit relativ einfach durchzuführenden und auszuwertenden Messverfahren präzise quantitative Aussagen über Krümmungsanteile erzielbar, die bei der Auswertung eindeutig den unterschiedlichen Richtebenen zugeordnet werden können.
Bevorzugte Stablängen sind in der Regel deutlich kleiner als ein Meter, sie können, abhängig von der Steifigkeit des gerichteten Materials, z.B. zwischen 300 mm und 700 mm liegen. Weitere Vorteile dieser Konfiguration können wie folgt verstanden werden. Viele herkömmliche Geradheits-Messsysteme sind dafür ausgelegt, eine globale Aussage über den Krümmungszustand von Richtgut zu erlauben, zum Beispiel um hinreichend gut gerichtetes Richtgut mit der erwünschten Richtgüte von Richtgut mit nicht ausreichender Richtgüte zu unterscheiden. Im Gegensatz dazu können die Messeinheit bzw. das Messverfahren der beanspruchten Erfindung nicht nur globale Werte für die Restkrümmung ermitteln, sondern die aus der Messung resultierende Information über den Krümmungszustand des stabförmigen Abschnitts kann in Krümmungs-Anteile separiert werden, die eindeutig den einzelnen Richtebenen des Richtsystems zugeordnet werden können. Mit einer solchen Richtebenenspezifischen bzw. Richtebenen-selektiven Messung kann quantitativ erfasst werden, welcher Anteil einer ermittelten Restkrümmung durch welchen der mindestens zwei Richtapparate verursacht wurde.
Mit dieser nach Richtebenen aufgeschlüsselten Information über den Krümmungszustand des Richtguts kann dann beispielsweise im Rahmen des Einrichtens des Richtsystems eine zielgerichtete Einstellung der Rollenrichtapparate erfolgen, um mit wenigen Versuchen zu einer passenden Einstellung der Richtrollen zu kommen. Weist beispielsweise ein Richtsystem einen ersten Rollenrichtapparat mit einer vertikal orientierten ersten Richtebene und diesem nachgeschaltet einen zweiten Rollenrichtapparat mit horizontaler Richtebene auf, so können anhand der Messdaten horizontale und vertikale Anteile der Restkrümmung separat voneinander quantifiziert werden. Dementsprechend kann bei einem Einrichtprozess zum Beispiel dann, wenn eine festgestellte Restkrümmung überwiegend oder ausschließlich von einer der Richtebenen erfolgt, die Verstellung von Richtrollen auf denjenigen Richtapparat konzentriert werden, dessen Richtebene durch die zu starken Restkrümmungen betroffen ist. Wie oben bereits erwähnt, kann ein wichtiger Beitrag zur Erzielung aussagekräftiger Messergebnisse dadurch geleistet werden, dass an abgetrennten Stäben geeigneter endlicher Länge gemessen wird. Das zu messende Richtgut, also der abgetrennte Stab, kann sich aufgrund der Trennung vom nachfolgenden Rest ohne äußeren Zwang entspannen, so dass die Gestalt des Stabes die wahren Krümmungsverhältnisse wenigstens näherungsweise unverfälscht repräsentiert. Um solche Messungen am entspannten Stab zu ermöglichen, weisen manche Ausführungsformen Einrichtungen zum Fixieren des stabförmigen gerichteten Richtguts an einer ersten Fixierungsstelle und an einer in einem Abstand zur ersten Fixierungsstelle liegenden zweiten Fixierungsstelle auf, die derart konstruiert und angeordnet sind, dass für jede der Fixierungsstellen ausschließlich die Vertikalposition und die Querposition des stabförmigen Richtguts vorgegeben ist derart, dass ein zwischen den Fixierungsstellen liegender Abschnitt des stabförmigen Richtguts bis auf die Schwerkraft kräftefrei ist. Weiterhin sind Einrichtungen zum Messen einer Position des Richtguts in einer zwischen der ersten und der zweiten Fixierungsstelle liegenden Messebene sowie Einrichtungen zum Ermitteln der Restkrümmung unter Verwendung von Positionsdaten für die Position des Richtguts an der ersten Fixierungsstelle, an der zweiten Fixierungsstelle und in der Messebene vorgesehen.
Die hier vorgeschlagene Art der weitgehend kräftefreien Positionsfixierung lässt dem aufgenommenen Stab an den Fixierungsstellen gewisse Freiheitsgrade der Ausrichtung im Raum, so dass sich ein Stab unter Ausbildung einer Krümmung entspannen kann. Dies wird als ein wichtiger Unterschied zu Lösungen angesehen, bei denen ein zu vermessender Draht in einem Bereich zwischen zwei Drahtführungen gemessen wird, die den Draht jeweils allseitig eng umschließen und eine eventuelle schräge Orientierung verhindern würden.
Die Messeinheit kann mit abgetrennten Stäben arbeiten, die mithilfe einer Schnitteinrichtung abgetrennt wurden, welche zu einer anderen, im Prozess vorgeschalteten Maschine gehört, z.B. zu einer Richt- und Abschneidemaschine, deren Endprodukte gerichtete Stäbe sind. In diesen Fällen wird an der Messeinheit keine eigene Schnitteinheit benötigt.
Gemäß einer Weiterbildung weist die Messeinheit eine Schnitteinrichtung zum Abtrennen von stabförmigen Abschnitten vorgebbarer Länge von dem durch das Richtsystem hindurchgelaufenen Richtgut auf. Die Messvorrichtung ist der Schnitteinrichtung in Materialflussrichtung nachgeschaltet. Aufgrund der integrierten Schnitteinrichtung ist die Messeinheit als autarke Einheit in der Lage, aus gerichtetem Endlosmaterial stabförmige Abschnitte geeigneter Länge abzutrennen und an diesen Abschnitten Geradheitsmessungen bzw. Messungen der Restkrümmung vorzunehmen.
Die Schnitteinrichtung kann zusammen mit der Messvorrichtung auf oder an einem gemeinsamen Gestell der Messeinheit montiert sein, um eine feste Lagebeziehung sicherzustellen und eine funktionale Einheit zu bilden, die man z.B. als Einrichtstation verwenden kann. Ein Ausführungsbeispiel einer derartigen autarken Messeinheit wird unten näher erläutert.
Um eine Richtebenen-spezifische bzw. Richtebenen-selektive Messung zu realisieren, ist vorzugsweise vorgesehen, dass die Messeinheit derart konfiguriert ist, dass das Richtgut in derjenigen Drehlage gemessen wird, in der es durch das Richtsystem gelaufen ist. Der Begriff „Drehlage“ bezeichnet hierbei die Drehlage bzw. Drehorientierung bezüglich einer Eigenrotation um die Längsachse des Richtguts. Zwar könnten Richtebenen-spezifische Messdaten auch dadurch ermittelt werden, dass eine eventuelle Drehung des Richtguts zwischen Abtrennen und Messen messtechnisch erfasst und die mit der Messvorrichtung ermittelten Messdaten dann bezüglich der Drehrichtung korrigiert werden. Es wird jedoch als wesentlich einfacher und genauer angesehen, solche Eigenrotationen durch verfahrenstechnische und konstruktive Maßnahmen auszuschließen.
Da für die Messung ein abgetrennter Stab geeigneter Länge vom Rest des Richtguts abgetrennt wird, sollte eine Eigendrehung des Stabes um seine Längsachse zwischen dem Akt der Abtrennung und dem Akt der Messung vermieden werden, um eine eindeutige Zuordnung der Messergebnisse zum entsprechenden Rollenrichtapparat zu ermöglichen. Dies kann insbesondere bei der Verarbeitung von Rundmaterial ein Problem sein, wenn dieses beispielsweise so abgelegt wird, dass es zwischen Abtrennen und Messung entlang einer Schrägfläche rollt. Bei Bearbeitung von Material mit profiliertem Querschnitt, beispielsweise mit Rechteckquerschnitt, können einfache Maßnahmen ausreichen, um eine Eigenrotation zu verhindern, beispielsweise durch Auflegen des Richtguts mit einer seiner Planflächen auf eine gerade oder ebene Ablage.
Gemäß einer Weiterbildung ist die Messeinheit gekennzeichnet durch Verdrehsicherungseinrichtungen, die derart konfiguriert sind, dass eine Drehstellung eines zur Messung vorgesehenen abgetrennten stabförmigen Abschnitts um seine Längsachse zwischen dem Richten und dem Messen derart unverändert bleibt, dass das Richtgut in derjenigen Drehstellung messbar ist, in welcher es durch das Richtsystem gelaufen ist. Es wird also mithilfe von Verdrehsicherungseinrichtungen und/oder Verdrehsicherungsmaßnahmen sichergestellt, dass die Drehstellung des Materials um seine Längsachse zwischen Richten und Messen unverändert bleibt.
Gemäß einer Weiterbildung weist die Messeinheit eine Steuereinheit auf, die in einem Betriebsmodus derart konfiguriert ist, dass die Schnitteinrichtung und die Messvorrichtung derart koordiniert angesteuert werden bzw. betrieben werden, dass ein vorderer Endabschnitt des gerichteten Richtguts, der mittels eines gesteuerten Vorschubs an eine Messposition in der Messvorrichtung gefördert wurde, mittels Verdrehsicherungseinrichtungen des Messsystems z.B. durch Einklemmen, gegen Eigenrotation gesichert ist und erst danach die Schnitteinrichtung angesteuert wird, um den gegen Verdrehung gesicherten zu messenden stabförmigen Abschnitt vom Rest des Richtguts abzutrennen. Mithilfe des Einklemmens des Richtguts oder einer anderen gegen Verdrehung sichernden Fixierungsmaßnahme vor dem Abtrennen kann das abgetrennte Richtgut zuverlässig stillgesetzt werden.
Die Koordination zwischen Schnitt und Messung ist besonders einfach in Messeinheiten mit integriertem Schnitteinrichtung zu realisieren. Jedoch ist eine steuerungstechnische Koordination auch bei externen Schnitteinrichtungen möglich, also solchen, die nicht Bestandteil der Messeinheit sind, sondern zu einer anderen Einheit gehört.
Bei manchen Varianten wird das Richtgut zunächst in den Bereich der Messvorrichtung gefördert, dort gegen Verdrehung gesichert aufgenommen und erst danach vom Rest des Richtguts abgetrennt. Bei einer Ausführungsform der Messvorrichtung kann die Verdrehsicherung mithilfe von in Querrichtung verschiebbaren Elementen einer Spannvorrichtung sichergestellt werden.
Es ist auch möglich, eine Stabtransporteinrichtung vorzusehen, die dafür konfiguriert ist, einen abzutrennenden Abschnitt des Richtguts vor Durchführung der Schnittoperation zu ergreifen, nach Abtrennung vom Rest des Richtguts zur Messvorrichtung zu transportieren und dort mit unveränderter Drehstellung einzusetzen oder abzulegen und freizugeben, nachdem der stabförmige Abschnitt in der Messvorrichtung gegen Verdrehung gesichert aufgenommen wurde.
Wie oben schon erwähnt, kann die Messeinheit so konfiguriert sein, dass das Richtgut in derjenigen Drehlage gemessen werden kann, in der es durch das Richtsystem gelaufen ist. Dies ist jedoch nicht zwingend, so dass es sein kann, dass sich die Drehlage des stabförmigen Abschnitts bei der Messung von der Drehlage des stabförmigen Abschnitts zum Zeitpunkt des Abtrennens von Restmaterial unterscheidet. Im Allgemeinen reicht es aus, wenn der stabförmige Abschnitt derart in der Messeinheit aufgenommen wird, dass der stabförmige Abschnitt in einer definierten Drehlage gemessen werden kann, die in einem bekannten räumlichen Bezug zu der Drehlage steht, in der das Richtgut durch das Richtsystem gelaufen ist. Ist dies der Fall, so kann eine Richtebenen-spezifische Messung durchgeführt werden, da die Messergebnisse den einzelnen Richtebenen zugeordnet werden können.
Manche Ausführungsformen des Messverfahrens nutzen diese Möglichkeit, indem an dem stabförmigen Abschnitt eine Drehlagen-Markierung erzeugt wird, die geeignet ist, diejenige Drehstellung bzw. Drehlage des stabförmigen Abschnitts festzustellen, die beim Richten vorlag. Der mit der Drehlagen-Markierung versehene stabförmige Abschnitt wird dann zur Messeinheit transportiert und in der Messpositionen der Messeinheit mit einer definierten Drehlage angeordnet. Diese Drehlage steht in einem bekannten räumlichen Bezug zur Drehlage, in der das Richtgut durch das Richtsystem gelaufen ist, so dass eine Umrechnung oder Koordinatentransformation möglich ist. Um diese definierte Drehlage systematisch zuverlässig einstellen zu können, wird auf Seiten der Messeinheit eine Drehlageneinstellungs- Hilfseinrichtung genutzt, die dafür konfiguriert ist, im funktionalen Zusammenwirken mit der Drehlagen-Markierung des stabförmigen Abschnitts sicherzustellen, dass der stabförmige Abschnitt für die Messung in der definierten Drehlage angeordnet wird. Die so erhaltenen Messergebnisse können dann den Richtebenen eindeutig zugeordnet werden.
Für die Erzeugung der Drehlagen-Markierung gibt es unterschiedliche Möglichkeiten. Bei manchen Ausführungsformen wird an oder nahe bei einem Ende eines stabförmigen Abschnitts eine Biegung bzw. ein abgebogener Abschnitt erzeugt, der in einer bestimmten Richtung schräg bis radial zur Längsachse des stabförmigen Abschnitts steht und somit ermöglicht, die Drehstellung exakt festzustellen und gegebenenfalls zu reproduzieren. Die Länge des abgebogenen Abschnitts im Vergleich zum Rest des stabförmigen Abschnitts ist in der Regel sehr kurz, beispielsweise maximal 20% oder maximal 10 % der Gesamtlänge des stabförmigen Abschnitts. Im Sinne dieser Anmeldung liegt ein Stab bzw. ein „stabförmiger Abschnitt“ nicht nur dann vor, wenn er sich über seine Gesamtlänge im Wesentlichen geradlinig erstreckt. Vielmehr liegt ein Stab bzw. ein stabförmiger Abschnitt dann vor, wenn er sich über den überwiegenden Teil seiner Gesamtlänge, beispielsweise über mindestens 80 % oder mindestens 90 % seiner Gesamtlänge, im Wesentlichen geradlinig erstreckt.
Zum Erzeugen der Drehlagen-Markierung kann eine Kerbe oder eine andere partiell vertiefte Struktur in das Material des Abschnitts einprägt werden, z.B. mit einem Stempel, einem Körner, einem Rändelwerkzeug oder ein Werkzeug zum Einprägen einer Textur. Auch ein Schnittwerkzeug kann zum Markieren genutzt werden, indem ein Arbeitshub nur so weit geführt wird, dass die Schneide ein wenig in das Material eindringt und eine Kerbe erzeugt. Sofern es sich bei dem Material um einen isolierten Draht handelt, kann die Drehlagen-Markierung eingebracht werden, indem an einer kleinen Stelle des Umfangs die Isolationsschicht teilweise oder vollständig entfernt wird, so dass anhand der abisolierten Stelle die Drehlage erkannt werden kann. Prinzipiell kann jede Markierung genutzt werden, die dazu führt, dass ein markierter Abschnitt keine Rotationssymmetrie in Bezug auf die Längsachse des stabförmigen Abschnitts aufweist. Es ist z.B. möglich, die Schnitteinrichtung so auslegen, dass durch die Schnittoperation zum Abtrennen des stabförmigen Abschnittes eine als Drehlagen-Markierung dienende charakteristische Gestaltänderung am Ende des stabförmigen Abschnitts eingebracht wird, beispielsweise indem an einer Seite eine Fase erzeugt wird. Wenn mehrere Seiten eine Fase erhalten sollen, können sich die Fasen so unterscheiden, dass eine von anderen Fasen sicher unterscheidbare Fase als Drehlagen-Markierung genutzt werden kann.
Auch das Einbringen einer Drehlagen-Markierung mit einem Laserstrahl oder durch Aufbringen einer Farbmarkierung oder das Ankleben eines vorzugsweise selbstklebenden Aufklebers an bzw. auf eine Seitenfläche des stabförmigen Abschnitts ist möglich. Im Gegensatz zu den oben genannten Möglichkeiten, die Gestalt des stabförmigen Abschnitts an einem Ende durch Einwirkung mechanischer Kräfte zu verändern, ist die Markierung mittels Laser (Lasermarkierung) oder mittels Farbe oder Aufkleber eine Möglichkeit, diesen ohne mechanische Belastung des stabförmigen Abschnitts zu markieren.
Es ist auch möglich, als Drehlagen-Markierung ein separat herstellbares, vorzugsweise formangepasstes asymmetrisches Markierelement zu nutzen, das vor Abtrennen des Stabes vom Rest des Richtguts am freien Ende z.B. durch Aufstecken, Anclipsen, Anklemmen, Ankleben oder dergleichen befestigt werden kann. Beispielsweise kann ein mittels 3D-Druck hergestellter Clip oder ein kleines Käppchen vor dem Abtrennen des Stabes auf das freie Ende aufgesteckt oder gestülpt oder geclipst werden. Aufgrund der Asymmetrie ist dann die Drehlage leicht erkennbar.
Auf Seiten der Messeinheit kann eine Drehlageneinstellungs-Hilfseinrichtung vorgesehen sein, die derart an die Art der Drehlagen-Markierung angepasst ist, dass im funktionalen Zusammenwirken mit der Drehlagen-Markierung sichergestellt werden kann, dass der stabförmige Abschnitt für die Messung in der angestrebten definierten Drehlage angeordnet wird. In einem einfachen Fall kann an der Messeinheit selbst eine Markierung oder eine andere Orientierungshilfe vorgesehen sein, so dass ein menschlicher Bediener oder ein Roboter optisch erfassen kann, in welche Drehlage der stabförmige Abschnitt gebracht werden muss, damit die angestrebte Messung möglich ist. Es auch möglich, dass eine Drehlage- Erkennungseinrichtung eine Kamera zum optischen Erfassen der Drehlagen-Markierung aufweist. Dann kann unter Zuhilfenahme des Kamerasignals der stabförmige Abschnitt so in der Messeinheit angeordnet werden, dass er die angestrebte definierte Drehlage einnimmt. Diese richtige Lageorientierung kann durch einen Bediener oder halbautomatisch oder automatisch durchgeführt werden.
Eine andere Möglichkeit besteht darin, eine Drehlagenerkennungs-Hilfseinrichtung vorzusehen, die ein mechanisches Markierungs-Gegenelement zur mechanischen Kontaktierung der Drehlagen-Markierung des stabförmigen Abschnitts aufweist. Das Markierungs-Gegenelement kann zum Beispiel einen Abschnitt mit einer zur Drehlagen-Markierung komplementären Gegenstruktur aufweisen derart, dass durch die Herstellung des Kontakts selbst die gewünschte Drehstellung des stabförmigen Abschnitts eingestellt werden kann. Es kann ein Gegenelement vorgesehen sein, das mit der Drehlagen-Markierung des stabförmigen Abschnitts korrespondiert. Beispielsweise kann ein Rast-Element vorgesehen sein, welches in eine als Drehlagen-Markierung dienende Kerbe oder eine Körnung an einer Stelle des Umfangs des stabförmigen Abschnitts einrastet. Es kann auch sein, dass sein abgeknickter bzw. abgebogener Abschnitt am Ende des stabförmigen Abschnitts in eine entsprechende Aussparung eingelegt werden muss oder die Markierung, die durch die Schnittoperation erzeugt wurde (beispielsweise eine Fase) an eine entsprechend schräge Fläche angelegt werden muss, um die definierte Drehlage zu erhalten.
Mithilfe der beschriebenen Maßnahmen kann ggf. auch eine In-Prozess-Messung/Regelung erfolgen, indem während des Fertigungsprozesses regelmäßig oder unregelmäßig nach vorgegebenem Schema oder anlassbezogen gerichtete Stäbe der Messvorrichtung zugeführt und dort gemessen werden, um die Richtgüte zu beurteilen und ggf. kompensierende Änderungen der Einstellung des Richtsystems vorzunehmen. Die zu Prüfzwecken dem Materialfluss entnommenen Stäbe können dann, wenn möglich, dem nachfolgenden Fertigungsschritt wieder zugeführt werden, was jedoch nicht zwingend ist. Es können also von Zeit zu Zeit gerichtete Stäbe für Messzwecke aus dem Materialfluss ausgekoppelt und ggf. Abschluss der Messung wieder in den Materialfluss rückgeführt werden.
Gemäß einer Weiterbildung wird das gerichtete Richtgut zum Zwecke des Messens an einer ersten Fixierungsstelle und einer in einem Abstand zur ersten Fixierungsstelle liegenden zweiten Fixierungsstelle derart fixiert, dass für jede der Fixierungsstellen eine Vertikalposition und eine Querposition des Richtguts (z.B. in horizontaler Richtung quer zur Längsrichtung des Stabes) vorgegeben wird und ein zwischen den Fixierungsstellen liegender Richtgutabschnitt bis auf die Schwerkräfte kräftefrei ist. Dann wird die Position des Richtguts in einer zwischen der ersten und der zweiten Fixierungsstelle liegenden Messebene gemessen. Diese kann z.B. mittig zwischen den Fixierungsstellen liegen. Die Restkrümmung des zwischen den Fixierungsstellen liegenden Drahtabschnitts wird dann unter Verwendung von Positionsdaten für die Position des Richtguts an der ersten Fixierungsstelle, der zweiten Fixierungsstelle und der Messebene ermittelt.
Konstruktiv können bei der Messvorrichtung eine erste und eine zweite Spannvorrichtung vorgesehen sein, die an den entsprechenden Fixierungsstellen eine Auflage für das Richtgut bieten und in Querrichtung verfahrbare Spannelemente aufweisen, die auf Kontakt an das Richtgut herangefahren und dadurch die Querposition festlegen können. Die Spannelemente sollten beim Kontakt mit dem Richtgut allenfalls eine sehr geringe Kraft ausüben.
Gemäß einer Weiterbildung weist die Messvorrichtung an einer der Schnitteinrichtung zugewandten oder zuzuwendenden Seite (Einlassseite) eine erste Spannvorrichtung und mit Abstand in Längsrichtung dazu eine zweite Spannvorrichtung auf, wobei in einem Bereich zwischen den Spannvorrichtungen Komponenten eines Messsystems angeordnet sind, dass eine quer, insbesondere senkrecht zur Längsrichtung der Messvorrichtung orientierte Messebene definiert und dafür ausgelegt ist, die Position des aufgelegten stabförmigen Abschnitts in der Messebene zu bestimmen. Die Messebene liegt vorzugsweise mittig zwischen den Spannvorrichtungen, wo typischerweise die dem Betrag nach größten Auslenkungen des fixierten stabförmigen Abschnitts erwartet werden, was der Messgenauigkeit zugutekommt.
Gemäß einer Weiterbildung weist jede der Spannvorrichtungen eine mit horizontaler Drehachse montierte Auflagerolle und zwei mittels eines Antriebs verstellbare Querpositionierelemente, auf derart, dass ein eingeführter stabförmiger Abschnitt jeweils an einer in Vertikalrichtung und in Horizontalrichtung definierten Fixierungsstelle fixierbar ist. Dabei kann der obenliegende Abschnitt der Mantelfläche der Auflagerolle die Vertikalposition festlegen, während die seitlich positionierten Querpositionierelemente die Position in Horizontalrichtung vorgeben. Die Querpositionierelemente können z.B. als drehbar gelagerte Querpositionierrollen ausgestaltet sein. Eine Drehbarkeit ist jedoch in vielen Fällen nicht erforderlich. Es können auch andersartige, fest montierte Querpositionierelemente vorgesehen sein, z.B. Querpositionierklötze, die ggf. eine z.B. konvex gekrümmte Vorderfläche haben, um nur eine punktförmige oder linienförmige Kontaktfläche zum Richtgut zu bieten.
Bei derartigen Ausführungsformen der Messvorrichtung kann die Verdrehsicherung mithilfe der in Querrichtung verschiebbaren Querpositionierelemente, z.B. in Form von Querpositionierrollen oder -klotzen, der Spannvorrichtung sichergestellt werden, die somit als Verdrehsicherungseinrichtungen fungieren. Wird ein stabförmiger Abschnitt z.B. mittels Querpositionierrollen mit vertikaler Drehachse oder mittels Querpositionierklötzen mit zylindrischer Vorderfläche seitlich sanft eingeklemmt, so ist im Wesentlichen lediglich der Freiheitsgrad der Rotation des Stabs um seine Längsachse ausgeschaltet, während das Einklemmen in Horizontalrichtung zwischen im Wesentlichen punktförmigen Kontaktstellen zwischen den Auflagerollen und der Außenseite des stabförmigen Abschnitts ein eventuelles Durchhängen des Stabs bzw. Auslenkungen in Vertikalrichtungen nicht wesentlich behindert. Somit kann der wahre Krümmungszustand an einem stabförmigen Abschnitt gemessen werden, der an zwei mit Abstand zueinander liegenden Stellen abgestützt wird und ansonsten im Wesentlichen nur der Schwerkraft ausgesetzt ist. Alternativ zu rollenförmigen Querpositionierelementen können auch andere, ggf. nicht beweglich gelagerte Querpositionierelemente vorgesehen sein, z.B. Klötze mit konvex gekrümmten Kontaktflächen. Vorzugsweise sollten die Kontaktflächen zum Werkstück so gestaltet sein, dass nur ein i.W. punktförmiger bzw. kleinflächiger Berührungskontakt entsteht, so dass der gerichtete Stab nur in Horizontalrichtung zwischen im Wesentlichen punktförmigen Kontaktstellen eingeklemmt wird, so dass eine eventuelle Durchbiegung in Vertikalrichtung nicht wesentlich behindert wird. Bei den Verdrehsicherungen kann es sich somit um Elemente mit geeigneter Geometrie handeln, die einen punkt- oder linienförmigen Kontakt zwischen Spannvorrichtung und dem stabförmigen Abschnitt ermöglichen. Dazu gehören z.B. die angesprochenen Rollen, aber auch nicht-drehbare Elemente, welche zumindest im Kontaktbereich eine Spitze oder einen Radius haben, z.B. also eine zylindrisch oder sphärisch gekrümmte Kontaktfläche.
Gemäß einer Weiterbildung ist ein parallel zur Längsrichtung gemessener Abstand der Spannvorrichtung stufenlos verstellbar, so dass die Messvorrichtung einfach an stabförmige Abschnitte unterschiedlicher Längen angepasst werden kann. Die für die Messung vorgesehenen stabförmigen Abschnitte sind in den meisten Fällen deutlich kürzer als ein Meter, ihre Länge kann abhängig von der Steifigkeit des gerichteten Materials zum Beispiel zwischen 300 mm und 700 mm liegen, gegebenenfalls (bei relativ dünnen Stabmaterialien) auch darunter.
Obwohl eine der Spannvorrichtungen fest montiert und nur die andere verschiebbar sein kann, sind vorzugsweise die Spannvorrichtungen auf Schlitten montiert, die auf Führungsschienen laufen, welche an der Oberseite einer horizontal ausgerichteten Basisplatte des Messsystems befestigt sind. Somit können beide Spannvorrichtungen in einer gleichen Achse stufenlos verschoben und dann an den gewünschten Positionen fixiert werden.
Um für unterschiedliche Stablängen jeweils die Messebene gut positionieren zu können, ist gemäß einer Weiterbildung vorgesehen, dass Komponenten der Messvorrichtung an einem Träger befestigt sind, der auf einem Schlitten montiert ist, welcher auf den Führungsschienen verfahrbar ist, die auch die Spannvorrichtungen führen. Somit ist eine äußerst stabile und auf unterschiedliche Dimensionen der zu messenden stabförmigen Abschnitte leicht anpassbare Anordnung geschaffen.
Für die messtechnische Erfassung des Richtguts nach Durchlauf durch das Richtsystem, also für die Messung, kann im Prinzip jede Messvorrichtung genutzt werden, die quantitative Aussagen über die Restkrümmung in den Richtebenen der Rollenrichtapparate liefert und eine eindeutige Zuordnung der gemessenen Restkrümmungen zu den Richtebenen erlaubt.
Die Messgröße muss nicht unmittelbar der Restkrümmung entsprechen, es ist ausreichend, wenn die Messgröße einen die Restkrümmung repräsentierenden Wert darstellt. Die Messung kann taktil (also berührend) oder berührungslos erfolgen, beispielsweise mittels optischer und/oder elektromagnetischer Einrichtungen. Wichtig dabei ist, dass die Messtechnik für die Einstellung eines Richtapparats Aussagen über die Restkrümmung bzw. die Richtgüte in derjenigen Richtebene erlaubt, in der der jeweilige Richtapparat wirkt.
Gemäß einer Weiterbildung umfasst die Messvorrichtung ein optisches Messsystem, das mittels Laserstrahlung zwei in der Messebene liegende, zueinander senkrechte Laserlichtvorhänge erzeugt und mittels gegenüberliegender lichtempfindlicher Sensoren detektiert, wodurch mittels Schattenprojektion die Position des Richtguts in der Messebene in zwei Richtungen hochgenau bestimmbar ist. Die berührungslose Messung beeinflusst die Gestalt des zu vermessenden Stabs nicht.
Diejenige Restkrümmung, die in der Krümmungsebene vorliegt, welche durch den jeweiligen Rollenrichtapparat beeinflusst wird (Ebene senkrecht zu den Drehachsen der Richtrollen), kann dann einfach aus dem in der Messebene vorliegenden Abstand zwischen der gemessenen Position des Drahtabschnitts und einer in der Messebene liegenden Bezugsposition ermittelt werden, die dann vorläge, wenn das Richtgut die Soll-Restkrümmung hätte. Diese Bezugsposition liegt vorzugsweise nicht auf einer die beiden Fixierungsstellen verbindenden Geraden, sondern berücksichtigt die aufgrund von Schwerkraft vorliegende Durchbiegung eines Richtguts, das auf den Fixierungsstellen aufliegt. Zur Bestimmung der Position dieses Referenzpunkts können ebenfalls die Richtgutparameter genutzt werden, die für die Sensitivitätsanalyse verwendet wurden, gegebenenfalls modifiziert durch den Umstand, dass das Richtgut im Richtprozess mehrfach umgeformt und dadurch gegebenenfalls hinsichtlich seiner elastischen Eigenschaften verändert wird.
Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Einrichten eines Richtsystems zum Richten von durchlaufendem drahtförmigem oder rohrförmigem Richtgut, bei dem eine Messeinrichtung und ein Messverfahren gemäß der beanspruchten Erfindung verwendet wird.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Weitere Vorteile und Aspekte der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen und aus der Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung, die nachfolgend anhand der Figuren erläutert sind.
Fig. 1 zeigt Komponenten einer Zuführvorrichtung zum Zuführen von Drahtmaterial von einem Draht-Coil zu einer (nicht dargestellten) Umformmaschine, wobei die Zuführvorrichtung an einer Einrichtstation mit integriertem Geradheits-Messsystem angeordnet ist; Fig. 2 zeigt das Richtsystem der Zuführvorrichtung aus Fig. 1 in Vergrößerung;
Fig. 3, 3A zeigt in Fig. 3 die Messvorrichtung der Einrichtstation aus Fig. 1 in Vergrößerung und in Fig. 3A eine Detailansicht der Messebene;
Fig. 4A bis 4C zeigen eine Verfahrensvariante, bei der mithilfe von Verdrehsicherungseinrichtungen eine Eigenrotation eines abgetrennten gerichteten Rundstabs zwischen Trennung vom Rest des Drahts und der Messung verhindert wird;
Fig. 5A bis 5D zeigen eine alternative Verfahrensvariante, bei der ein gerichteter Stab aus Flachmaterial abgetrennt und gemessen wird;
Fig. 6 bis 9 zeigen verschiedene Ausführungsbeispiele, die jeweils aufseiten der Zuführeinheit Einrichtungen zum Erzeugen einer Drehlagen-Markierung und aufseiten der Messeinheit eine Drehlageneinstellungs-Hilfseinrichtung aufweisen;
Fig. 10 zeigt eine weitere Ausführungsform einer Messvorrichtung zur Messung von Restkrümmungen an abgetrennten gerichteten Stäben.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
Nachfolgend werden Beispiele für Messeinheiten und Messverfahren zum Messen von Restkrümmungen an gerichtetem drahtförmigen oder rohrförmigen Richtgut erläutert. Das Richtgut hat ein Richtsystem mit zwei hintereinander geschalteten Rollenrichtapparaten mit senkrecht zueinander orientierten Richtebenen durchlaufen. Das Richtgut, im Beispiel ein Draht, kann in einer Umformmaschine zur Herstellung von geraden oder gebogenen Formteilen aus dem Richtgut weiterverarbeitet werden. Die Messeinheiten und Messverfahren können z.B. beim Einrichten eines Richtsystems genutzt werden.
Die Fig. 1 zeigt Komponenten einer Drahtverarbeitungsanlage, die dafür ausgelegt und eingerichtet ist, langgestreckte Werkstücke 110 in Form von metallischen Drähten zu verarbeiten, die als Werkstückvorrat in Form eines sogenannten Coils, also eines nach Art einer Spule aufgewickelten Drahtgebindes, zur Verfügung stehen. Aus dem Werkstückmaterial, das ursprünglich in großer Länge auf dem Werkstückvorrat vorliegt, werden in einem computernumerisch gesteuerten Fertigungsprozess mehr oder weniger große Stückzahlen gleichartiger oder ungleichartiger Formteile durch Umformen hergestellt. Bei den Formteilen kann es sich beispielsweise um Schraubenfedern, insbesondere Druckfedern oder Zugfedern, handeln, oder aber um Biegeteile anderer Geometrie. Formteile können generell zweidimensional oder dreidimensional gebogen sein, ggf. auch in Form gerader Stäbe vorliegen (z.B. bei Richtmaschinen oder Stabkonfektioniermaschinen). Das kartesische x-y-z- Maschinenkoordinatensystem dient zur besseren Beschreibung von Richtungen und Lagebeziehungen.
Im betriebsfertig konfigurierten Zustand umfasst die Drahtverarbeitungsanlage eine (nicht dargestellte) Umformmaschine, die bei der Herstellung von Schraubenfedern zum Beispiel als Federwindemaschine ausgelegt sein kann.
Weiterhin ist eine Vorrichtung 300 zum Zuführen des langgestreckten drahtförmigen Werkstückmaterials zur Umformmaschine vorgesehen. Die Vorrichtung 300 wird in dieser Anmeldung auch kurz als Zuführvorrichtung 300 bezeichnet. Die Zuführvorrichtung ist eine Umformmaschine, die aus mehr oder weniger stark gekrümmten Draht des gewickelten Drahtvorrats durch Umformung einen gerichteten Draht erzeugt. Fig. 1 zeigt einige Komponenten der Zuführvorrichtung 300 an einem Einrichtplatz bzw. einer Einrichtstation 350.
Eine Aufgabe der Zuführvorrichtung 300 besteht darin, einer nachgeschalteten Umformmaschine bzw. deren Einzugseinrichtung den Draht in gerade gerichteter Form (Restkrümmung nahe null im Toleranzbereich) zu jedem Zeitpunkt möglichst genau in der zu diesem Zeitpunkt benötigten Geschwindigkeit zuzuführen. Die Zuführvorrichtung 300 hat eine eigene Steuereinheit 390, die mit der Steuereinheit der Umformmaschine kommuniziert. Die Funktionalitäten der beiden Steuereinheiten können in einer einzigen Steuereinheit integriert sein.
Nach Abschluss des Einrichtens am Einrichtplatz wird die Zuführvorrichtung in ihre Arbeitsposition an der zu versorgenden Umformmaschine bewegt. Dazu sind die dargestellten Komponenten auf einer beweglichen Plattform montiert, die z.B. auf Führungsschienen linear verschiebbar oder um eine vertikale Drehachse drehbar gelagert oder ungeführt (z.B. auf Rollen oder Rädern) bewegbar sein kann.
Die Zuführvorrichtung umfasst eine Zuführeinheit 310, die eine Aufnahmeeinrichtung 330 zur Aufnahme eines Werkstückvorrats 381 in Form eines Coils sowie ein nachgeschaltetes Richtsystem 400 zum Richten des Werkstücks vor Eintritt in die Umformmaschine aufweist. Das Richtsystem 400 ist in Fig. 2 im Detail gezeigt. Fig. 1 zeigt die Zuführeinheit 310 an einer Einrichtstation 350, die es einem Maschinenbediener ermöglicht, an einem Richtsystem 400, das sich an der Einrichtstation 350 befindet, alle Arbeiten vorzunehmen, die erforderlich sind, um das Richtsystem auf das verwendete Werkstückmaterial so einzustellen, dass die Zuführeinheit im produktiven Betrieb, also dann, wenn die Zuführeinheit sich in ihrer Arbeitsposition an einer Umformmaschine befindet, gerichtetes Werkstückmaterial mit hoher Richtgüte zu liefern, insbesondere Material ohne oder mit nur im Toleranzbereich liegender Restkrümmung.
Der Werkstückvorrat (Coil) wird auf einer auswechselbaren Haspel 335 vorgehalten, die von einer Aufnahmevorrichtung 330 aufgenommen wird und im aufgenommenen Zustand um eine horizontale Drehachse drehbar gelagert ist. Die Lagerung findet dabei nicht im Bereich der Drehachse der Haspel statt, stattdessen sind im Bodenbereich zwei achsparallele Tragerollen 332, 333 mit horizontalen Drehachsen angebracht. Diese Tragrollen sind Bestandteile der Aufnahmevorrichtung 330. Die Haspel wird auf die beiden Tragerollen aufgelegt, so dass der Umfang der scheibenförmigen Seitenelemente der Haspel auf den beiden Tragerollen aufliegt und die Lage der Drehachse im Raum festgelegt ist. Im Beispielsfall handelt es sich um eine aktive Haspel mit eigenem Antrieb. Der Antrieb 334 steht in Eingriff mit der vorderen Tragerolle 333 und kann diese unter Steuerung durch die Steuerreinheit 390 antreiben.
Der abgewickelte Draht wird über eine Umlenkeinrichtung 340 geführt, die eine obere Umlenkrolle 340-1 und eine untere Umlenkrolle 340-2 aufweist, die an einem vertikalen Träger 341 achsparallel drehbar gelagert sind. Die obere Umlenkrolle ist als vertikal verfahrbare Tänzerrolle mit Federrückstellung ausgeführt. Durch eine Positionsabfrage dieser Rolle wird der Antriebsmotor für die Trage-/ Antriebsrolle geregelt. Die untere Umlenkrolle wird etwa über drei Viertel ihres Umfangs umschlungen in der Weise, dass der Austritt, also die Oberseite der unteren Umlenkrolle 340, auf Höhe der eintrittsseitigen Durchlassöffnung des Richtsystems 400 liegt.
Der Draht wird also von der unteren Umlenkrolle im Wesentlichen horizontal zum Richtsystem 400 geführt. Zwischen der Umlenkeinrichtung und dem Richtsystem befindet sich eine Drahtführungseinrichtung 375, deren Ausgang mit dem Eingang des nachgeschalteten Richtsystems 400 fluchtet. In die Drahtführungseinrichtung kann eine Drahtenden- Erkennungseinrichtung integriert sein.
Eine alternative Konstruktion ist in Fig. 1 mit gestrichelten Linien dargestellt bzw. angedeutet. Bei dieser wird auf die untere Umlenkrolle verzichtet. Die Konstruktion umfasst einen Pufferspeicher 600 in Form eines relativ flachen, an einer Seite (hier nach oben) offenen Speicherkastens sowie eine vorgeschaltete Hilfseinzugseinrichtung 610, die z.B. hinter der oberen Umlenkrolle 340-1 angeordnet sein kann. Die Hilfseinzugseinrichtung kann mittels eines Hilfsantriebs angetrieben werden und ist dafür konfiguriert, das Werkstück, im Beispiel also den Draht, mit vorgebbarer Fördergeschwindigkeit zu dem nachgeschalteten Pufferspeicher 600 zu fördern. Der Pufferspeicher weist einen Eintritt und einen Austritt für das Werkstück auf. Der Pufferspeicher ist derart ausgebildet, dass das Werkstück in dem Pufferspeicher zwischen dem Eintritt und dem Austritt eine Werkstückschlaufe 111 variabler Länge bilden kann. Damit können Geschwindigkeitsunterschiede zwischen den Bereichen vor und hinter dem Pufferspeicher ausgeglichen werden. Vorzugsweise ist ein Sensorsystem zur Erfassung des Füllgrads des Pufferspeichers und zur Erzeugung von den Füllgrad repräsentierenden Sensorsignalen vorgesehen. Die Steuereinrichtung kann dann derart konfiguriert sein, dass die Fördergeschwindigkeit der Hilfseinzugseinrichtung in Abhängigkeit von Sensorsignalen des Sensorsystems steuerbar ist bzw. gesteuert wird. Ein Pufferspeicher kann bei Bedarf auch horizontal eingebaut sei, so dass sich die Werkstückschlaufe in einer Ebene bildet, welche im Wesentlichen horizontal ausgerichtet ist. Für weitere Details und Varianten sei auf die WO 2020/224977 A1 verwiesen, deren Offenbarungsgehalt bezüglich des Aufbaus der Zuführreinrichtung durch Bezugnahme zum Inhalt dieser Beschreibung gemacht wird.
Das Richtsystem 400 umfasst zwei unmittelbar hintereinander geschaltete, unabhängig voneinander einstellbare Rollenrichtapparate 400-1, 400-2, die jeweils eine Anzahl achsparalleler Richtrollen aufweisen. Hier sind jeweils sieben Richtrollen vorgesehen, auch andere Anzahlen, z.B. fünf bis neun, sind möglich. Die die Drehachsen der Richtrollen der hintereinandergeschalteten Richtapparate sind orthogonal zueinander ausgerichtet.
Bei einem Rollenrichtapparat erzeugen Richtrollen aufgrund außermittiger Einstellung in Bezug auf eine neutrale Achse des zu richtenden Materials Wechselbiegungen, die das zu richtende Material in den plastischen Bereich hinein verformen und dadurch richten. Im Unterschied zu einer Rollenrichtmaschine sind die Richtrollen hier passiv bzw. nicht drehangetrieben, es gibt also keine Antriebe für die Drehung der Richtrollen. Der Draht wird durch die Rollenrichtapparate hindurchgezogen. Dazu ist eine Einzugseinrichtung 385 vorgesehen, die in Materialflussrichtung hinter dem Richtsystem 400 angeordnet ist und unter anderem dazu dient, das Drahtmaterial durch die beiden Rollenrichtapparate 400-1, 400-2 des Richtsystems 300 hindurch in Richtung nachfolgender Komponenten zu ziehen.
Die Komponenten des Richtsystems 400 werden von einem Gestellteil getragen, in welchem auch die Steuereinheit 390 der Zuführeinheit 310 untergebracht sein kann. Das Gestellteil trägt auch die Einzugseinrichtung 385. Die Einzugseinrichtung 385 ist im Beispielsfall als Walzeneinzug gestaltet und kann bei anderen Ausführungsformen auch als Riemeneinzugseinrichtung oder Zangeneinzug ausgestaltet sein. In Materialflussrichtung hinter der Einzugseinrichtung 385 kann eine optionale, ggf. manuell betätigbare Klemmeinrichtung vorgesehen sein, mit der die axiale Position des durchgeführten Drahts bei Bedarf fixiert werden kann.
Weitere Details werden am Beispiel des in der Vertikalebene (x-z-Ebene) wirksamen ersten Rollenrichtapparats 400-1 erläutert, der in Fig. 2 vergrößert dargestellt ist.
Der erste Rollenrichtapparat 400-1 weist sieben passive Richtrollen R1, ... R7 mit zueinander parallelen, horizontalen Drehachsen auf, die in einer Durchlaufrichtung 115 abwechselnd auf gegenüberliegenden Seiten einer Durchlaufstrecke (parallel zur x-Achse) angeordnet sind. Die Richtrollen definieren im Betrieb des Richtsystems mit ihren das Richtgut 110 berührenden Umfangsabschnitten die wirksame Richtgeometrie des Rollenrichtapparats. Der erste Rollenrichtapparat 400-1 verändert die Krümmung im Wesentlichen nur in einer vertikalen Ebene (x-z-Ebene), der Richtebene. Der für das Richten in einer Horizontalebene zuständige zweite Rollenrichtapparat 400-2 ist analog aufgebaut, hier verlaufen die Richtrollen-Drehachsen vertikal.
Im Beispielsfall sind alle sieben Richtrollen als automatisiert zustellbare Richtrollen ausgelegt und können in Reaktion auf Steuersignale der Steuereinheit 390 automatisch mittels servomotorischer Antriebe 405-1 , .., 405-7 unabhängig voneinander in einer senkrecht zur Durchlaufrichtung orientierten Zustellrichtung (parallel zur z-Achse) bidirektional zugestellt werden.
Es gibt auch Varianten, bei denen alle Richtrollen manuell verstellbar sind. Dazu können z.B. Einstellschrauben und Positionsanzeigen vorgesehen sein. Es gibt auch Beispiele, bei denen ein Anteil der Richtrollen (z.B. zwei, drei oder vier) automatisch und ein anderer Anteil (z.B. drei, vier oder fünf) manuell zustellbar ist.
Aufgrund der Vielzahl von Freiheitsgraden bei der Einstellung ist für die richtige Einstellung eines Rollenrichtapparats ein Maschinenbediener mit viel Erfahrung erforderlich. In jedem Fall benötigt die Einstelloperation bzw. das Einrichten erheblich Zeit.
Die Einrichtstation 350 bzw. Einstellstation 350 umfasst eine Schnitteinrichtung 370, mit der im Zuge der Einstellarbeiten an dem Richtsystem probeweise gerichtete stabförmige Drahtabschnitte 110-A vom zugeführten Draht abgeschnitten und damit für eine Geradheitsprüfung bereitgestellt werden. Im Beispielsfall ist eine automatisierte Schnitteinrichtung 370 vorgesehen, alternativ kann eine manuell betätigbare Schnitteinrichtung vorgesehen sein. Weiterhin weist die Einrichtstation 350 eine Messvorrichtung 500 auf.
Die mittels der Schnitteinrichtung abgetrennten Drahtabschnitte bzw. Drahtstäbe 110-A werden mithilfe der nachgeschalteten Messvorrichtung 500 auf Geradheit bzw. Restkrümmungen geprüft. Dabei wird mithilfe von Verdrehsicherungseinrichtungen sichergestellt, dass die Drehstellung des zur Messung vorgesehenen Materialstabs um seine Längsachse unverändert bleibt, so dass der Draht in derjenigen Drehstellung gemessen wird, in welcher er durch das Richtsystem gelaufen ist.
Die Messvorrichtung 500 und die zugeordnete Schnitteinrichtung 370 sind Komponenten einer Messeinheit 350, die, ggf. zusammen mit weiteren Komponenten, eine autarke Einheit bildet, die als Einrichtstation 350 dienen kann. Daher wird für die Einrichtstation und die Messeinheit dasselbe Bezugszeichen 350 verwendet.
Fig. 3 zeigt eine vergrößerte Detaildarstellung von Komponenten der Messvorrichtung 500. Die Messvorrichtung 500 umfasst an der der Schnitteinrichtung 370 zugewandten Seite eine erste Spannvorrichtung 510-1 und mit Abstand dahinter eine zweite Spannvorrichtung 510-2. Die Spannvorrichtungen sind auf Schlitten montiert, die auf zwei Führungsschienen 501 laufen, welche an der Oberseite einer horizontal ausgerichteten Basisplatte 502 befestigt sind. Der parallel zur Durchlaufrichtung gemessene axiale Abstand der Spannvorrichtungen kann damit stufenlos verstellt werden. Jede der Spannvorrichtungen hat eine mit horizontaler Drehachse montierte Auflagerolle 512-1 , 512-2 und zwei pneumatisch verstellbare Querpositionierrollen 514-1 , 514-2. Damit kann ein eingeführter Drahtstab jeweils an einer sowohl in Vertikalrichtung als auch in Horizontalrichtung genau definierten Fixierungsstelle fixiert werden. Die Rollen berühren den Draht, ohne weitere Kräfte oder Drehmomente einzuführen, so dass der Drahtstab vorne und hinten an definierten Fixierungspositionen aufliegt und im Bereich dazwischen nur der Schwerkraft ausgesetzt ist. Der Stab kann sich nicht um seine Achse drehen, wenn er sanft zwischen den horizontal verschiebbaren Rollen 514-1 , 514-2. eingeklemmt wird.
Im Bereich zwischen den Spannvorrichtungen 510-1, 510-2 sind Komponenten eines Messsystems 520 montiert. Diese werden von einem kreuzförmigen Träger 522 getragen, der auf einem Schlitten montiert ist, welcher auf den Führungsschienen 501 verfahrbar ist, die auch die Spannvorrichtungen führen. Das Messsystem 520 ist ein optisches Messsystem, das die Position des aufgelegten Drahts in einer senkrecht zur x-Richtung orientierten Messebene 524 hochgenau bestimmen kann. Oberhalb der geraden Verbindungslinie zwischen den Fixierungsstellen ist eine zweite Lasereinheit 525-2 angebracht, die einen in der Messebene 524 liegenden Laserlichtvorhang erzeugt, der auf der gegenüberliegenden Seite in den Erfassungsbereich eines photosensitiven Sensors 527-2 fällt, so dass im Schattenwurf die Position des Drahts in Querrichtung (Horizontalrichtung) genau erfasst werden kann. Die Position in Vertikalrichtung wird mithilfe einer ersten Lasereinheit 525-1 und dem gegenüberliegenden Sensor 527-1 erfasst. Die Messung erfolgt vorzugsweise in der Mitte zwischen den beiden Fixierungselementen mittels der beiden Laser in horizontaler bzw. vertikaler Richtung.
Das vergrößerte Detail in Fig. 3A veranschaulicht eine typische Messsituation. Das Plus-Symbol repräsentiert dabei den Schnittpunkt der Verbindungsgeraden zwischen den Fixierungsstellen und der Messebene 524. Der schraffierte Kreis repräsentiert die Position des Drahtabschnitts 110-A in der Mitte zwischen den Spannvorrichtungen. Aus den Abstandswerten AH in Horizontalrichtung und AV in Vertikalrichtung kann eine Restkrümmung des Drahtstabs in den jeweiligen Richtebenen berechnet werden. Die Ergebnisse sind somit Richtebenen-spezifisch und werden entsprechend ausgewertet, um ggf. für jeden der beiden Rollenrichtapparate gesondert ermittelte Anweisungen zur Verbesserung der Richtgeometrie bereitzustellen.
Bei der Auswertung wird berücksichtigt, dass der Drahtstab allein aufgrund der Schwerkraft eine gewisse Durchbiegung erfährt, deren Ausmaß abhängig von Materialkennwerten sowie vom Abstand zwischen den Fixierungsstellen ist. Dieser Beitrag wird bei der Auswertung herausgerechnet. Als Ergebnis der Messung ergibt sich ein quantitativer Wert für die Restkrümmung, die sowohl Beiträge in horizontaler als auch in vertikaler Richtung haben kann. Basierend auf diesen Messwerten soll dann die Richtgeometrie der Rollenrichtapparate so verstellt werden, dass bei einem nächsten Drahtstück die Restkrümmung verschwindet.
Ein potentielles Problem sehen die Erfinder bei der Verarbeitung von Rundmaterial. Dort kann es sein, dass ein Rundstab, der nach dem Richten noch eine erhebliche Ausbauchung in der Horizontalebene hat, sich beim Einlegen in die Messvorrichtung selbsttätig in eine stabile Drehlage rollt, in der die Ausbauchung nach unten durchhängt. Das würde eine Ausbauchung in Vertikalrichtung vortäuschen, die tatsächlich nicht vorliegt, wodurch es zu fehlerhaften Messergebnissen und in der Folge zu falschen Zustellungen und/oder falschen Zustellungen am falschen am Richtapparat kommen würde.
Um sicherzustellen, dass die Messergebnisse genau den unterschiedlichen Richtebenen bzw. Rollenrichtapparaten (horizontal und vertikal) zugeordnet werden können, wird bei Bedarf durch besondere Maßnahmen sichergestellt, dass sich der für die Messung vorgesehene Drahtstab zwischen dem Abtrennen von Rest des Richtgutes und der Messung nicht um seine Längsachse drehen kann. Das Messsystem ist dazu für eine Richtebenen-spezifische bzw. Richtebenen-selektive Messung konfiguriert.
Eine in Fig. 4A bis 4C schematisch dargestellte Verfahrensvariante ist für viele Materialien unterschiedlicher Querschnittsform geeignet, insbesondere auch für Rundmaterial. Dabei wird so vorgegangen, dass zunächst der an die vordere Stirnseite 113 anschließende vordere Endabschnitt 112 des gerichteten Drahts mittels gesteuerten Vorschubs (durch die vorgeschaltete Einzugseinrichtung 385) an eine Messposition in der Messvorrichtung 500 gefördert wird (Fig. 4A), dann mithilfe der in Querrichtung verschiebbaren Rollen 514-1 bzw. 514-2, der Spannvorrichtungen 510-1, 510-2 an diametral gegenüberliegenden Seiten kontaktiert und dadurch horizontal geklemmt und somit am Drehen gehindert wird (Fig. 4B) und dass erst danach der zu messende Stab vom Rest des Richtguts abgetrennt wird (Fig. 4C). Danach beginnt die Messung mithilfe des optischen Messsystems 520.
Die horizontal verfahrbaren Rollen 514-1 bzw. 514-2 der Spannvorrichtungen fungieren als Verdrehsicherungseinrichtung, kontaktieren das Drahtmaterial an zwei in Horizontalrichtung diametral gegenüberliegenden Kontaktpunkten mit relativ geringem Druck, der so bemessen ist, dass die Haftreibung ausreicht, um eine Eigenrotation des Stabes um die Längsachse zu verhindern, gleichzeitig aber sich der Drahtstab so entspannen kann, dass er ansonsten bis auf die Schwerkraft kräftefrei ist und somit diejenigen Restkrümmungen zeigt, die zu messen sind.
Anhand der Figuren 5A bis 5D wird eine andere Verfahrensvariante zur Geradheitsprüfung von Stäben mithilfe der Messvorrichtung erläutert. Zunächst wird der Draht mit flachen Rechteckquerschnitt (siehe Detail) durch den Drahtvorschub mittels der Einzugseinrichtung 385 bis in eine Schnittposition vorgeschoben. Diese ist unter anderem dadurch charakterisiert, dass das Vorderende 113 des Stabes bereits die Auflagerolle der hinteren bzw. zweiten Spannvorrichtung 510-2 erreicht hat und dort aufliegt. Während dieser Einfädeloperation befinden sich die Querpositionierrollen in ihren zurück gezogenen Positionen. Dann erfolgt der Schnitt mittels der Schnitteinrichtung 370 (Fig. 5B). Im nächsten Verfahrensschritt (Fig. 5C) wird das abgeschnittene Drahtstück weiter nach vorne in seine Messposition geschoben, in der der Drahtstab in Bezug auf die in der Mitte liegenden Messebene zentriert ist und an beiden Seiten um gleichlange Stücke über die Auflagerolle hinausragt. Für diesen kurzen Drahtvorschub wird keine gesonderte Einrichtung benötigt. Vielmehr wird das nachfolgende Drahtstück mittels der Einzugseinrichtung 385 an das hintere Stirnende des zu messenden Drahtstabs angefahren, so dass es nach Art eines Stößels den horizontalen Vorschub bewirken kann. In einer nächsten Phase (Fig.5D) werden die Querpositionierrollen mithilfe ihrer Pneumatikzylinder in Richtung der vorgesehenen Fixierungspositionen gefahren. Zudem wird das Drahtstück auf den hinteren Anschlag gedrückt, um eine definierte Ebene sicherzustellen. Somit ist der Drahtstab für die Messung fixiert. Es ist gut erkennbar, dass die Verbindungsgerade zwischen den vorderen und hinteren Fixierungspositionen nicht koaxial zur Vorschubachse des nachfolgenden Drahts liegen muss.
Vorteilhafte Messeinrichtungen und Vorgehensweisen wurden exemplarisch am Beispiel des Einrichtens einer Umformmaschine in Form einer Zuführvorrichtung erläutert, die im bestimmungsgemäßen Gebrauch mithilfe des integrierten Richtsystems aus von einem Coil zugeführten, mit variierender Eingangskrümmung ankommendem Drahtmaterial gerichtetes Drahtmaterial formt, das einer nachgeschalteten Umformmaschine als „Endlosmaterial“ zugeführt wird.
Das Richtsystem kann genau zwei Rollenrichtapparate aufweisen, die vorzugsweise zueinander senkrechte Richtebenen erzeugen. Ein Richtsystem kann auch drei oder vier oder mehr Rollenrichtapparate aufweisen. Beispielsweise kann ein Richtsystem vier um jeweils 45° versetzte Richtapparate aufweisen, was z.B. zum Richten von Runddraht eine günstige Variante sein kann.
Bei der Umformmaschine, in die das Richtsystem integriert ist, kann es sich auch um eine Richt- und Abschneidemaschine handeln, die dafür konzipiert ist, Drähte oder andere durch Richten bearbeitbare Halbzeug-Materialien mit unterschiedlichen Querschnittsgrößen und - formen zu richten und das gerichtete Richtgut dann auf eine gewünschte Länge abzuschneiden. Die Maschine weist dann zusätzlich eine Längenmesseinrichtung und ein Schnittvorrichtung auf, die vorzugsweise basierend aus Signalen der Längenmesseinrichtung automatisch betätigt werden kann. Die Messeinheit kann dann die abgetrennten gerichteten Stäbe messen. Die Messeinheit benötigt dazu keine eigene Schnitteinrichtung. Es kann sich auch um eine Stabkonfektioniermaschine handeln, die zusätzlich zum Richtsystem, einer Schnitteinrichtung und einer Längenmesseinrichtung noch eine Abisoliereinrichtung aufweist, um von einem mit Isolierschicht umhüllten metallischen Ausgangsmaterial Abschnitte der Isolierung zu entfernen.
Ein Richtsystem kann auch in eine Umformmaschine integriert sein, die mithilfe geeigneter Umformwerkzeuge aus dem gerichteten Richtgut in einem automatischen Fertigungsprozess kleinere oder größere Serien von Formteilen mit teilweise komplexer Geometrie erzeugen kann. Die zum Umformen erforderlichen Umformwerkzeuge sind dann dem Richtsystem nachgeschaltet. Bei der Umformmaschine kann es sich beispielsweise um eine Biegemaschine zum Erzeugen von Biegeteilen aus Drahtmaterial, Bandmaterial oder Rohrmaterial oder um eine Federherstellungsmaschine oder um eine Drahtstiftmaschine zur Massenfertigung von Schrauben, Nägeln, Nieten oder dergleichen handeln.
Die Erfindung ist für unterschiedliche Typen von Richtgut verwendbar, insbesondere zum Richten von metallischem Drahtmaterial oder Rohrmaterial. Die Querschnittsform des Richtguts kann unterschiedlich sein, z.B. ein kreisrunder Querschnitt bei Rundmaterial, ein profilierter und/oder polygonaler Querschnitt bei Profilmaterial, insbesondere ein Rechteckquerschnitt bei Vierkantmaterial. Auch Flachmaterial, wie z.B. metallische Flachbänder mit großem Aspektverhältnis zwischen Breite und Höhe, können gerichtet werden. Auch die Querschnittsgröße kann variieren. Das metallische Material kann unbeschichtet sein oder eine Beschichtung tragen, z.B. eine elektrisch nicht leitende Isolierschicht aus Kunststoff.
Die Geradheitsprüfung bzw. -messung muss nicht wie beim Ausführungsbeispiel beschrieben durchgeführt werden. Die Geradheitsprüfung kann auch mithilfe mindestens einer Kamera automatisiert erfolgen. Beispielsweise bei Flachmaterial kann z.B. mit zwei um 90° versetzten Kameras die Geradheit auch im Durchlauf geprüft werden. Insbesondere bei runden Drähten kann eine um den Draht herum rotierende Kamera oder ein Laserscanner verwendet werden.
Anhand der Fig. 6 bis 9 werden nun beispielhaft verschiedene Ausführungsbeispiele beschrieben, die jeweils aufseiten der Zuführeinheit Einrichtungen zum Erzeugen einer Drehlagen-Markierung und aufseiten der Messeinheit eine Drehlageneinstellungs- Hilfseinrichtung aufweisen. Damit kann aufseiten der Zuführeinheit an einem stabförmigen Abschnitt eine Drehlagen-Markierung erzeugt werden, die eine eindeutige Feststellung dahingehend erlaubt, in welcher Drehstellung bzw. Drehlage der stabförmige Abschnitt gerichtet wurde. Aufseiten der Messeinheit ist eine daran angepasste Drehlageneinstellungs- Hilfseinrichtung vorgesehen, die es im funktionalen Zusammenwirken mit der Drehlagen- Markierung am stabförmigen Abschnitt erlaubt, diesen in einer definierten Drehlage so in die Messeinheit aufzunehmen, dass die mit der Messeinheit ermittelten Messwerte in einem eindeutigen Bezug zu der Drehlage gebracht werden können, in der das Richtgut durch das Richtsystem gelaufen ist. Der Transport des stabförmigen Abschnitts zwischen Zuführeinheit und Messeinheit kann manuell, halbautomatisch oder automatisch erfolgen, ohne dass es notwendig ist, während des gesamten Transports eine bestimmte Drehlage oder Orientierung des stabförmigen Abschnitts einzuhalten. Beispielsweise kann ein Bediener einen markierten stabförmigen Abschnitt nach Abtrennen vom Draht greifen, in die Messeinheit einlegen, und mithilfe der Drehlagen-Markierung und der dazu passenden Drehlageneinstellungs- Hilfseinrichtung den Draht mit der richtigen Drehlage in die Messeinheit einlegen. Die Fig. 6A bis 6D zeigen den Bereich der Einzugseinrichtung 385 und der nachgeschalteten Schnitteinrichtung 370 einer Ausführungsform in verschiedenen Phasen der Erzeugung einer Drehlagen-Markierung an einem stabförmigen Abschnitt 110-A des Richtguts 110. Das Richtgut sei hier ein Runddraht. Fig. 6A zeigt die Schnittwerkzeuge vor Eindringen in den Draht während einer Schnittoperation. Fig. 6B zeigt die Rückzugsbewegung der Schnittwerkzeuge nach Durchtrennen des Drahts. Mit dem Schnitt wurde ein stabförmiger Abschnitt abgetrennt, der nächste soll erzeugt werden. Nach Abtrennen eines fertigen stabförmigen Abschnitts wird der Draht mithilfe der Einzugseinrichtung 385 ein kurzes Stück, z.B. wenige Zentimeter, vorgeschoben. Dann wird mithilfe des oberen Schnittwerkzeugs 370-1 in einer Kerboperation eine V-förmige Kerbe 115-1 an der Oberseite des Drahts ein kurzes Stück entfernt vom vorderen Ende eingeprägt bzw. angebracht (Fig. 6C). Nach Zurückziehen des zum Kerben genutzten Schnittwerkzeugs 370-1 ist die durch die Kerbe 115-1 gebildete Drehlagen- Markierung 115-1 an der Oberseite des Drahts zu sehen. Der Draht (das Richtgut) wird dann so weit vorgeschoben, bis die nächste Trennstelle in den Bereich der Schnitteinrichtung 370 gerät. Dann wird der mit der Kerbe 115-1 markierte stabförmige Abschnitt 110-A abgetrennt.
Da der Draht bei Einbringen der Kerbe 115-1 (Fig. 6C) noch am zugeführten Draht hängt, verläuft der Grund der V-förmigen Kerbe parallel zur Horizontalrichtung, die Kerbe befindet sich an der Oberseite, woraus die Vertikalrichtung erkennbar ist. Anhand der Kerbe 115-1 ist somit eindeutig feststellbar, in welcher Drehstellung sich der Draht beim Richten befunden hat.
Fig. 6E zeigt das Einlegen des stabförmigen Abschnitts 110-A in die Messvorrichtung 500 mit der passenden Ausrichtung bzw. Drehstellung, die anhand der Kerbe 115-1 bzw. der Drehlagen-Markierung festgestellt werden kann. Der stabförmige Abschnitt 110-A wird so auf die Auflagerollen 512-1 , 512-2 aufgelegt, dass sich das Stabende mit der Markierung 115-1 jenseits der hinteren Auflagerolle 512-2 befindet. Dort weist die Messeinheit eine Drehlageneinstellungs-Hilfseinrichtung 550 mit einem nach unten gerichteten Keil 555 auf, dessen V-förmige Gestalt derjenigen der Schneide des Schnittwerkzeugs 370-1 entspricht. Der Draht kann somit anhand der Markierung auf dem Draht und der passenden Aussparung an der Messstation exakt so orientiert werden, wie er durch die Richteinheit gelaufen ist. Damit können die durch die Messdaten repräsentierten Krümmungs-Anteile den unterschiedlichen Richtebenen der Rollenrichtapparate eindeutig zugeordnet werden (richtebenen-spezifische Messung).
Während bei der Variante von Fig. 6 zur Erzeugung der als Drehlagen-Markierung dienenden Kerbe 115-1 eine von der Schnittoperation gesonderte Kerboperation nach Vorschub des Drahts vorgesehen ist, wird bei der Variante der Fig. 7A bis 7C die Drehlagen-Markierung während der Schnittoperation erzeugt. Die Schnitteinrichtung weist hier ein oberes Schnittwerkzeug 370-1 mit einseitiger Schräge auf, das mit einem nicht-schneidenden unteren Schnittwerkzeug als Gegenhalter zusammenwirkt. Die Schnittbewegung erfolgt nur von einer Seite, so dass am Ende des Drahts eine als Drehlagen-Markierung vorgesehene schräge Fase 115-2 entsteht, deren Orientierung eine eindeutige Feststellung der Drehlage des Drahts während des Schnitts erlaubt.
In der daran angepassten Messeinheit gibt es jenseits der zweiten Auflagerolle eine Drehlageneinstellungs-Hilfseinrichtung 550, die einen vertikal verfahrbaren Anschlag umfasst, der an seinem unteren Ende eine Schrägfläche korrespondierend zur Schrägfläche am Schneidkeil des Schnittwerkzeugs aufweist. Der stabförmige Abschnitt wird so eingelegt, dass die Fase 115-2 an der Stirnseite des stabförmigen Abschnitts 110-A flächig an diesem Anschlag anliegt. Damit ist durch den mechanischen Kontakt mit dieser Schräge die richtige Ausrichtung festgelegt. Danach kann der Anschlag außer Eingriff mit dem stabförmigen Abschnitt gefahren werden, so dass die Messung nicht durch den Kontakt mit dem Anschlag beeinträchtigt wird.
Beim Ausführungsbeispiel von Fig. 8 wird nach dem Abtrennen eines vorausgehenden stabförmigen Abschnitts am vorderen Ende des nächsten stabförmigen Abschnitts 110-A ein kurzes Stück des Drahts um ca. 90° gebogen, so dass ein kurzes Endstück 115-3 des stabförmigen Abschnitts parallel zu Vertikalebene radial absteht. Diese Biegung bzw. das radial abstehende Endstück 115-3 dient als Drehlagen-Markierung und wurde nach dem Abtrennen des vorhergehenden stabförmigen Abschnitts eingebracht, hier im Beispiel durch das Schnittwerkzeug 370-1 selbst. Alternativ ist ein gesondertes Biegewerkzeug möglich.
An der Messvorrichtung 500 (Fig. 8B) ist eine Drehlageneinstellungs-Hilfseinrichtung 550 mit einem zu der Biegung 115-3 korrespondierenden Markierungs-Gegenelement vorgesehen, welches eine Aussparung 556 aufweist, in die die Biegung hineinpasst. Der stabförmige Abschnitt 110-A wird so in die Messvorrichtung eingelegt, dass das abgebogene Endstück in die Aussparung passt. Für die Messung kann das Markierungs-Gegenelement nach unten verfahren werden, so dass die Aussparung außer Eingriff mit dem stabförmigen Abschnitt gerät und dieser für die Messung kräftefrei ist.
Fig. 9 veranschaulicht schematisch eine Alternative, bei der die Drehlageneinstellungs- Hilfseinrichtung 550 der Messvorrichtung eine Kamera 558 umfasst, mit der das vordere Ende eines eingelegten stabförmigen Abschnitts 110-A erfasst werden kann. Die Drehlagen- Markierung (z.B. eine Biegung 115-3) wird also hier mithilfe eines optischen Messsystems berührungslos ermittelt. Alternativ kann beispielsweise auch ein Linienlaser als optisches Messsystem genutzt werden. Die vom optischen Messsystem gelieferten Messwerte werden dann verarbeitet, um die Drehlage des stabförmigen Abschnitts 110-A während der Messung zu bestimmen und somit einen Bezug zur Orientierung der Richtebenen in der Richteinheit herzustellen.
Die schematische Fig. 10 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Messvorrichtung 600, die dazu ausgelegt ist, einen Stab 110-A endlicher Länge nach dem Richten und Abtrennen vom nachgeführten Richtgut hinsichtlich eventueller Krümmungen zu vermessen. Die relativ einfach und robust aufgebaute Messvorrichtung 600 kann an geeigneter Stelle einer Fertigungshalle aufgestellt sein und von verschiedenen Maschinenbedienern genutzt werden, um von Zeit zu Zeit gerichtete Stäbe hinsichtlich eventueller Krümmungen zu vermessen und dabei eine Richtebenen-spezifische Messung durchzuführen. Die Messvorrichtung 600 kann beispielsweise auf einem Rollwagen montiert sein, um an unterschiedlichen Orten eingesetzt werden zu können, eine stationäre Montage ist jedoch genauso möglich.
Die Messvorrichtung 600 hat eine relativ schwere, verwindungssteife Grundplatte 605, die zum Beispiel auf der Oberseite eines Rollwagens montiert sein kann und sämtliche anderen Komponenten der Messvorrichtung trägt. Die Messvorrichtung 600 weist eine erste Fixierungsvorrichtung 610-1 und mit Abstand dazu in x-Richtung eine zweite Fixierungsvorrichtung 610-2 auf. Diese sind so ausgebildet, dass ein zu vermessender Stab in einer exakt definierten räumlichen Lage ohne Zwangskräfte aufgenommen werden kann. Der Abstand in x-Richtung ist so bemessen, dass er etwas geringer ist als die kürzesten zu vermessenden Stäbe.
Jede Fixierungsvorrichtung weist einen Lagerbock 612-1, 612-2 in Form einer vertikal in der y- z-Ebene aufgestellten Platte auf. An der Oberseite jedes Lagerbocks ist eine im Wesentlichen V-förmige Stabaufnahme 615-1, 615-2 ausgebildet, die sich nach oben erweitert. Die Flanken der Stabaufnahmen sind jeweils in einem Winkel von 45° zur x-z-Ebene bzw. zur Vertikalen schräg gestellt und jeweils dachförmig gestaltet, so dass jede Stabaufnahme am First der Dachform nur eine punktförmige oder linienförmige Kontaktfläche zum eingelegten Stab bildet.
Im Beispielsfall wird ein Stab 110-A aus Flachmaterial mit Rechteckquerschnitt vermessen. Die Breitseite liegt mit Linienkontakt an einer der Flanken, die Schmalseite stößt in der Nähe des Grundes der V-Form mit Linienkontakt gegen die andere Flanke. Dadurch wird die Position des Stabmaterials in der y-z-Ebene sowohl in Vertikalrichtung (z-Richtung) als auch in Querrichtung (y-Richtung) definiert vorgegeben und fixiert, ohne dass (mit Ausnahme der Schwerkraft) Zwangskräfte auf den aufgelegten Stab wirken. Eine Messung von Rundmaterial ist genauso möglich, in diesem Fall ergeben sich an den nach innen ragenden Kanten der Flanken der Stabaufnahme jeweils punktförmige Kontaktbereiche.
An der Außenseite des Lagerbocks der ersten Fixiereinrichtung 610-1 ist ein klappbarer Anschlag 640 vorgesehen, der es auf einfache Weise ermöglicht, den Stab so einzulegen, dass sich die Stabmitte genau mittig zwischen den Auflagestellen der Fixierungsvorrichtung befindet.
Im Fall der Vermessung von Flachmaterial ergibt sich in der Regel beim Auflegen automatisch ein genau bekannter Bezug zwischen der Drehlage beim Richten und Schneiden einerseits und der Drehlage beim Messen andererseits insoweit, als diese um 45° gegeneinander verdreht sind. Bei Rundmaterial kann der Bezug zum Beispiel mithilfe einer Drehlagen-Markierung (z.B. Farbmarkierung, aufgestecktes oder angeklemmtes Markierelement o.dgl.) und einer entsprechenden Drehlagen-Erkennungseinrichtung an der Messvorrichtung sichergestellt werden.
Es kann sein, dass ein gerichteter Stab z.B. nach einem ersten Richtvorgang noch eine relativ starke Krümmung aufweist und/oder in sich etwas verdrillt ist, so dass nicht sichergestellt ist, dass der Stab an beiden Fixierungsstellen (vorne und hinten bzw. an der ersten und der zweiten Fixierungsvorrichtung) lagedefiniert anliegt. Um dennoch eine zuverlässige Messung sicherzustellen, ist bei manchen Ausführungsformen an einer der beiden Fixierungsvorrichtungen ein zusätzliches Spannelement vorgesehen, das dazu ausgebildet ist, an dem in der Stabaufnahme liegenden Abschnitt des Stabes anzugreifen und den Abschnitt mit geringer Kraft gegen eine Flanke der Stabaufnahme zu drücken. Durch diese nur an einem Endabschnitt des Stabes angreifende geringe Kraft kann eine definierte Drehlage des Stabes an dieser Stabaufnahme sichergestellt werden, ohne dass auf den Stab als Ganzes eine Zwangskraft ausgeübt wird, die den zu messsenden Krümmungszustand verändert.
Die eigentliche Messung läuft weitgehend analog zu den bereits bei den anderen Ausführungsbeispielen beschriebenen Messoperationen. Mittig zwischen den Fixiervorrichtungen 610-1, 610-2 sind die Komponenten eines Messsystems 620 montiert. Das Messsystem arbeitet optisch und kann die Position des aufgelegten Drahts bzw. Stabs in einer mittig zwischen den Fixiervorrichtungen liegenden y-z-Ebene (Messebene) mit hoher Genauigkeit bestimmen. Die elektrooptischen Komponenten des Messsystems (zwei Lasereinheiten und entsprechende Sensoren für Schattenwurf-Messungen) sind an einem C- förmigen Träger befestigt, der zur sichtbaren Vorderseite hin offen ist und somit ein händisches Einlegen eines Stabs bequem möglich macht. Im Unterschied zur Variante von Fig. 3 sind die orthogonal zueinander ausgerichteten Messrichtungen nicht horizontal und vertikal, sondern um 45° zur Horizontalrichtung (y-Richtung) geneigt. Dies korrespondiert mit der Schrägstellung des Stabs, die sich durch die V-förmigen Aufnahmen der Fixierungsstellen ergibt. Durch die schräge Orientierung sind beispielsweise bei der Vermessung von Flachmaterial (wie im Beispiel gezeigt) die Krümmungs-Anteile an den Breitseiten und den Schmalseiten besonders präzise zu erfassen und auszuwerten. Für die Funktionsweise wird ansonsten auf das vorherige Ausführungsbeispiel verwiesen.

Claims

Patentansprüche
1. Messeinheit (350) zum Messen von Restkrümmungen an gerichtetem drahtförmigen oder rohrförmigen Richtgut, welches ein Richtsystem mit zwei hintereinander geschalteten einstellbaren Rollenrichtapparaten mit unterschiedlich orientierten Richtebenen durchlaufen hat, umfassend: eine Messvorrichtung (520) zur Aufnahme jeweils eines von dem Richtgut abgetrennten stabförmigen Abschnitts (110-A) des durch das Richtsystem hindurchgelaufenen Richtguts in einer Messposition und zur Ermittlung von Messdaten, die eine Restkrümmung des gerichteten Richtguts repräsentieren; dadurch gekennzeichnet, dass die Messeinheit (350) für eine Richtebenen-spezifische Messung konfiguriert ist, die eine eindeutige Zuordnung der durch die Messdaten repräsentierten Krümmungs-Anteile zu den unterschiedlichen Richtebenen der Rollenrichtapparate erlaubt.
2. Messeinheit nach Anspruch 1 , gekennzeichnet durch
Einrichtungen (510, 610) zum Fixieren des stabförmigen Abschnitts an einer ersten Fixierungsstelle und an einer in einem Abstand zur ersten Fixierungsstelle liegenden zweiten Fixierungsstelle derart, dass für jede der Fixierungsstellen ausschließlich eine Vertikalposition und eine Querposition des stabförmigen Richtguts vorgegeben ist derart, dass ein zwischen den Fixierungsstellen liegender Abschnitt des stabförmigen Richtguts bis auf die Schwerkraft kräftefrei ist;
Einrichtungen (520, 620) zum Messen einer Position des Richtguts in einer zwischen der ersten und der zweiten Fixierungsstelle liegenden Messebene (524);
Einrichtungen zum Ermitteln der Restkrümmung unter Verwendung von Positionsdaten für die Position des Richtguts an der ersten Fixierungsstelle, an der zweiten Fixierungsstelle und in der Messebene (524).
3. Messeinheit nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Messeinheit eine Schnitteinrichtung (370) zum Abtrennen von stabförmigen Abschnitten (110-A) vorgebbarer Länge von dem durch das Richtsystem hindurchgelaufenen Richtgut aufweist, wobei vorzugsweise die Schnitteinrichtung (370) zusammen mit der Messvorrichtung (500) auf oder an einem gemeinsamen Gestell montiert ist.
4. Messeinheit nach Anspruch 1 , 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Messeinheit (350) derart konfiguriert ist, dass das Richtgut in derjenigen Drehlage messbar ist, in der es durch das Richtsystem (400) gelaufen ist.
5. Messeinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch Verdrehsicherungseinrichtungen (514-1 , 514-2), die derart konfiguriert sind, dass eine Drehstellung eines zur Messung vorgesehenen abgetrennten stabförmigen Abschnitts (110-A) um seine Längsachse zwischen dem Richten und dem Messen derart unverändert bleibt, dass das Richtgut in derjenigen Drehstellung messbar ist, in welcher es durch das Richtsystem gelaufen ist.
6. Messeinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Steuereinheit (390), die in einem Betriebsmodus derart konfiguriert ist, dass die Schnitteinrichtung (370) und die Messvorrichtung (500) derart koordiniert angesteuert werden, dass ein vorderer Endabschnitt (112) des gerichteten Richtguts mittels eines gesteuerten Vorschubs an eine Messposition in der Messvorrichtung (500) gefördert wird, das Richtgut danach mittels Verdrehsicherungseinrichtungen (514-1 , 514-2) der Messeinheit (350) gegen Verdrehen gesichert, insbesondere in Horizontalrichtung eingeklemmt wird, und danach die Schnitteinrichtung (390) angesteuert wird, um den zu messenden stabförmigen Abschnitt vom Rest des Richtguts abzutrennen.
7. Messeinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Messeinheit (350) eine Drehlageneinstellungs-Hilfseinrichtung (550) aufweist, die dafür konfiguriert ist, im funktionalen Zusammenwirken mit einer zur Feststellung der Drehstellung des stabförmigen Abschnitts geeigneten Drehlagen-Markierung (115) an dem stabförmigen Abschnitt (110-A) sicherzustellen, dass der stabförmige Abschnitt derart in der Messeinheit aufnehmbar ist, dass der stabförmige Abschnitt in einer definierten Drehlage messbar ist, die in einem bekannten Bezug zu der Drehlage steht, in der das Richtgut durch das Richtsystem (400) gelaufen ist, wobei vorzugsweise die Drehlageneinstellungs-Hilfseinrichtung mindestens eine Drehlagen-Erkennungseinrichtung aufweist, die dafür eingerichtet ist, die Drehlagen- Markierung (115) an dem stabförmigen Abschnitt (110-A) zu erkennen, wobei Drehlagen- Erkennungseinrichtung vorzugsweise aus der folgenden Gruppe ausgewählt ist: eine Kamera (558) zum optischen Erfassen der Drehlagen-Markierung; ein mechanisches Markierungs-Gegenelement zur mechanischen Kontaktierung der Drehlagen- Markierung (115), wobei das Markierungs-Gegenelement vorzugsweise einen Abschnitt mit einer zur Drehlagen-Markierung komplementären Gegenstruktur (556) aufweist derart, dass durch die Kontaktierung die gewünschte Drehstellung des stabförmigen Abschnitts einstellbar ist.
8. Messeinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Messvorrichtung (500) an einer Eingangsseite eine erste Spannvorrichtung (510-1) und mit Abstand in Längsrichtung dazu eine zweite Spannvorrichtung (510-2) aufweist, wobei in einem Bereich zwischen den Spannvorrichtungen (510-1 , 510-2) Komponenten eines Messsystems (520) angeordnet sind, das eine quer, insbesondere senkrecht zur Längsrichtung orientierte Messebene (524) definiert und dafür ausgelegt ist, die Position des aufgelegten stabförmigen Abschnitts (110-A) in der Messebene (524) zu bestimmen, wobei vorzugsweise jede der Spannvorrichtungen eine mit horizontaler Drehachse montierte Auflagerolle (512-1, 512-2) und zwei mittels eines Antriebs verstellbare Querpositionierelemente, insbesondere Querpositionierrollen (514-1 , 514-2) oder Querpositionierklötze, aufweist derart, dass ein eingeführter stabförmiger Abschnitt jeweils an einer in Vertikalrichtung und in Horizontalrichtung definierten Fixierungsstelle fixierbar ist.
9. Messeinheit nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass ein parallel zur Längsrichtung gemessener Abstand der Spannvorrichtungen (510-1, 510-2) stufenlos verstellbar ist, wobei vorzugsweise die Spannvorrichtungen auf Schlitten montiert sind, die auf Führungsschienen (501) laufen, welche an der Oberseite einer horizontal ausgerichteten Basisplatte (502) des Messsystems befestigt sind, und/oder Komponenten der Messvorrichtung an einem Träger (522) befestigt sind, der auf einem Schlitten montiert ist, welcher auf den Führungsschienen (501) verfahrbar ist, die auch die Spannvorrichtungen führen.
10. Messeinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Messsystem (520) ein optisches Messsystem zur Bestimmung der Position des stabförmigen Abschnitts in einer zwischen den Spannvorrichtungen liegenden Messebene (524) ist, wobei vorzugsweise das Messsystem eine erste Lasereinheit 525-1 und eine zweite Lasereinheit 525-2 aufweist, die in quer, insbesondere senkrecht zueinander orientierten Messrichtungen jeweils einen in der Messebene verlaufenden Laserlichtvorhang erzeugen, wobei jeweils gegenüber einer Lasereinheit eine Sensoreinheit mit photosensitiven Sensoren zur Erfassung eines Schattenwurfs des durch die Messebene tretenden Teils des stabförmigen Abschnitts (110-A) angeordnet ist.
11. Messverfahren zum Messen von Restkrümmungen an gerichtetem drahtförmigen oder rohrförmigen Richtgut, welches ein Richtsystem mit zwei hintereinander geschalteten Rollenrichtapparaten mit unterschiedlich orientierten Richtebenen durchlaufen hat, worin ein stabförmiger Abschnitt (110-A) vorgebbarer Länge von dem durch das Richtsystem (400) gelaufenen gerichteten Richtgut mithilfe einer Schnitteinrichtung (370) abgetrennt wird und der stabförmige Abschnitt mithilfe einer Messeinrichtung (500) gemessen wird, die eine Messvorrichtung (520) zur Aufnahme jeweils eines von dem Richtgut abgetrennten stabförmigen Abschnitts (110-A) in einer Messposition und Einrichtungen zur Ermittlung von Messdaten umfasst, die eine Restkrümmung des gerichteten Richtguts repräsentieren, gekennzeichnet durch eine Richtebenen-spezifische Messung, worin auf Basis der Messdaten ermittelte Krümmungs-Anteile den unterschiedlichen Richtebenen der Rollenrichtapparate zugeordnet werden.
12. Messverfahren nach Anspruch 11 , dadurch gekennzeichnet, dass eine Drehstellung des Richtguts um seine Längsachse zwischen dem Richten und dem Messen unverändert bleibt, so dass das Richtgut in derjenigen Drehstellung gemessen wird, in welcher es durch das Richtsystem gelaufen ist.
13. Messverfahren nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass zum Messen eines stabförmigen Abschnitts des Richtguts zunächst ein vorderer Endabschnitt (112) des gerichteten Richtguts mittels gesteuerten Vorschubs an eine Messposition in der Messvorrichtung (500) gefördert wird, das Richtgut danach mittels Verdrehsicherung, insbesondere durch Einklemmen in Horizontalrichtung, an einer Eigenrotation gehindert wird und dass danach der zu messende stabförmige Abschnitt (110-A) vom Rest des Richtguts abgetrennt wird.
14. Messverfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 13, gekennzeichnet durch folgende Schritte:
Erzeugen einer zur Feststellung der Drehlage des stabförmigen Abschnitts (110-A) geeignete Drehlagen-Markierung (115) an dem stabförmigen Abschnitt;
Transportieren des mit der Drehlagen-Markierung versehenen stabförmigen Abschnitts zu der Messeinheit (350);
Anordnen des mit der Drehlagen-Markierung (115) versehenen stabförmigen Abschnitts (110-A) in der Messposition der Messeinheit mit einer definierten Drehlage, die in einem bekannten Bezug zu der Drehlage steht, in der das Richtgut durch das Richtsystem (400) gelaufen ist, wobei die definierte Drehlage unter Verwendung einer Drehlageneinstellungs-Hilfseinrichtung (550) der Messeinheit eingestellt wird, die dafür konfiguriert ist, im Zusammenwirken mit der Drehlagen-Markierung (115) an dem stabförmigen Abschnitt sicherzustellen, dass der stabförmige Abschnitt in der definierten Drehlage angeordnet wird.
15. Messverfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Erzeugen der Drehlagen-Markierung (115) eine der folgenden Maßnahmen umfasst: Erzeugen einer Kerbe oder einer anderen vertieften Struktur am Umfang des Richtguts;
Erzeugen eines abgebogenen Abschnitts am Ende des Richtguts;
Erzeugen einer Fase am Ende des Richtguts;
Erzeugen einer Farbmarkierung oder Lasermarkierung;
Einseitiges Entfernen eines Teils einer Isolationsschicht;
Anbringen eines, vorzugsweise mittels 3D-Druck, separat hergestellten, formangepassten Markierelements am stabförmigen Abschnitt, insbesondere durch Aufstecken, Anclipsen, oder Ankleben.
Ankleben eines vorzugsweise selbstklebenden Aufklebers an oder auf eine Seitenfläche des stabförmigen Abschnitts.
16. Messverfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Messen des gerichteten Richtguts folgende Schritte umfasst:
Fixieren des gerichteten Richtguts an einer ersten Fixierungsstelle und an einer in einem Abstand zur ersten Fixierungsstelle liegenden zweiten Fixierungsstelle derart, dass für jede der Fixierungsstellen eine Vertikalposition und eine Querposition des Richtguts vorgegeben wird und ein zwischen den Fixierungsstellen liegender Richtgutabschnitt bis auf die Schwerkraft kräftefrei ist;
Messen einer Position des Richtguts in einer zwischen der ersten und der zweiten Fixierungsstelle liegenden Messebene (524);
Ermitteln der Restkrümmung unter Verwendung von Positionsdaten für die Position des Richtguts an der ersten Fixierungsstelle, an der zweiten Fixierungsstelle und in der Messebene (524).
17. Messverfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass zum Messen ein optisches Messsystem verwendet wird, welches vorzugsweise mittels Laserstrahlung zwei in der Messebene liegende, zueinander senkrechte Laserlichtvorhänge erzeugt und mittels gegenüberliegender lichtempfindlicher Sensoren detektiert, wodurch mittels Schattenprojektion die Position des Richtguts in der Messebene in zwei Richtungen hochgenau bestimmbar ist.
18. Verfahren zum Einrichten eines Richtsystems (400) zum Richten von durchlaufendem drahtförmigem oder rohrförmigem Richtgut (110), insbesondere zur Verwendung in einer Umformmaschine zur Herstellung von geraden oder gebogenen Formteilen aus dem Richtgut, wobei das Richtsystem (400) zwei hintereinander geschaltete einstellbare Rollenrichtapparate (400-1 , 400-2) mit unterschiedlich orientierten Richtebenen aufweist, ein stabförmiger Abschnitt (110-A) vorgebbarer Länge von dem durch das Richtsystem (400) gelaufenen gerichteten Richtgut mithilfe einer Schnitteinrichtung (370) abgetrennt wird, der stabförmige Abschnitt mithilfe einer Messeinrichtung (500) gemessen wird, die eine Messvorrichtung (520) zur Aufnahme jeweils eines von dem Richtgut abgetrennten stabförmigen Abschnitts (110-A) in einer Messposition und Einrichtungen zur Ermittlung von Messdaten umfasst, die eine Restkrümmung des gerichteten Richtguts repräsentieren, und die Richtgeometrie mindestens eines Rollenrichtapparats (400-1 , 400-2) in Abhängigkeit von den Messdaten derart verändert wird, dass eine Restkrümmung eines nachfolgend gerichteten Abschnitts des Richtguts durch Veränderung der Richtgeometrie im Hinblick auf eine Soll-Restkrümmung verbessert wird, dadurch gekennzeichnet, dass eine Messeinrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10 verwendet wird.
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6182939A (ja) * 1984-10-01 1986-04-26 Nippon Steel Weld Prod & Eng Co Ltd 鋼線材の曲り矯正装置
JPH05337582A (ja) * 1992-06-12 1993-12-21 Furukawa Electric Co Ltd:The 線状体の整直方法
DE19503850C1 (de) 1995-02-06 1996-06-13 Post Friedhelm Sondermasch Nichtrotierender Richtapparat für Biegemaschinen mit integrierter Meßvorrichtung
WO2017183010A1 (en) * 2016-04-22 2017-10-26 Schnell S.P.A. Method for automatically adjusting the straightening of metal elements of elongated shape and apparatus for straightening the same elements
WO2020224977A1 (de) 2019-05-07 2020-11-12 Wafios Aktiengesellschaft Verfahren und vorrichtung zum zuführen eines langgestreckten werkstücks zu einer umformmaschine

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6182939A (ja) * 1984-10-01 1986-04-26 Nippon Steel Weld Prod & Eng Co Ltd 鋼線材の曲り矯正装置
JPH05337582A (ja) * 1992-06-12 1993-12-21 Furukawa Electric Co Ltd:The 線状体の整直方法
DE19503850C1 (de) 1995-02-06 1996-06-13 Post Friedhelm Sondermasch Nichtrotierender Richtapparat für Biegemaschinen mit integrierter Meßvorrichtung
WO2017183010A1 (en) * 2016-04-22 2017-10-26 Schnell S.P.A. Method for automatically adjusting the straightening of metal elements of elongated shape and apparatus for straightening the same elements
WO2020224977A1 (de) 2019-05-07 2020-11-12 Wafios Aktiengesellschaft Verfahren und vorrichtung zum zuführen eines langgestreckten werkstücks zu einer umformmaschine

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